计算机网络概述
计算机网络概述
1章计算机网络概述随着计算机应用的深入，特别是家用计算机越来越普及，用户一方面希望能共享信息资源，另一方面也希望各计算机之间能互相传递信息。
基于这些原因，计算机将向网络化发展，将分散的计算机连接成网，组成计算机网络。
所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。
计算机网络是现代通信技术与计算机技术紧密相结合的产物。
它涉及通信技术与计算机技术两个领域。
计算机网络的诞生使计算机的应用发生了巨大变化，已经遍布经济、文化、科研、军事、政治、教育和社会生活等各个领域，进而引起世界范围内产业结构的变化和全球信息产业的发展。
1.1 计算机网络的定义与发展从20世纪80年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，它以光纤通信技术应用于计算机网络、多媒体技术、综合业务数据网络（ISDN）、人工智能网络的出现和发展为主要标志。
20世纪90年代至本世纪初是计算机网络高速发展的时期，尤其是Internet 的建立，推动了计算机网络向更高层次发展。
1.1.1 计算机网络的产生和发展计算机网络的发展过程大致可以分为面向终端的计算机通信网络、计算机互联网络、标准化网络和网络互联与高速网络4个阶段。
1．面向终端的计算机通信网络早期计算机技术与通信技术并没有直接的联系，但随着工业、商业与军事部门使用计算机的深化，人们迫切需要将分散在不同地方的数据进行集中处理。
为此，在1954年，人们制造了一种称为收发器的终端设备，这种终端能够将穿孔卡片上的数据利用电话线路发送到远地的计算机。
此后，电传打字机也作为远程终端与计算机相连。
这种“终端-通信线路-计算机”系统，就是计算机网络的雏形。
其特点是计算机为网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在各处，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源。
2 计算机网络基础这一阶段的计算机网络系统实质上就是以单机为中心的联机系统，是面向终端的计算机通信，如图1.1所示。
计算机网络定义是什么
计算机网络定义是什么
计算机网络是指将多台计算机通过通信介质连接起来，共享资源和
信息的系统。
它是现代信息技术的重要组成部分，广泛应用于各个领域，如互联网、局域网、广域网等。
计算机网络的定义包括以下几个
方面：
1. 连接多台计算机：计算机网络通过物理介质（如电缆、光纤等）
或无线信号相连，使多台计算机可以互相通信和交换信息。
2. 共享资源和信息：计算机网络可以将各个节点上的资源（如打印机、数据库等）连接起来，使得用户可以共享和利用这些资源。
同时，计算机网络也提供了高效的数据传输和存储机制，使得信息可以在不
同的计算机之间进行交换和共享。
3. 通信协议：计算机网络需要遵循一定的通信规则和协议，以确保
数据的可靠传输和准确解析。
通信协议规定了数据传输的格式、错误
检测和纠正机制、路由选择等方式，保证了网络的正常运行。
4. 分布式系统：计算机网络是由多个分布在不同地理位置的计算机
节点组成的，每个节点可以独立运行和管理。
通过网络连接，这些节
点可以协同工作，形成一个分布式系统，提供更高效的计算和服务。
5. 安全性和隐私保护：计算机网络需要通过各种安全措施，保护网
络中的数据和资源不受未经授权的访问和损坏。
同时，网络通信也需
要保护用户的隐私，防止信息被窃取和滥用。
计算机网络的定义体现了信息交流和资源共享的基本特点，为人们的生活和工作提供了便利。
随着技术的不断发展，计算机网络正在呈现出越来越广泛的应用，对社会经济发展起着积极的推动作用。
计算机网络概述
计算机网络(COMPUTER NETWORK)概述主机（H, Host) 可以是大型机、中型机、小型机、微型机。
主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。
普通用户终端通过主机连人网内。
主机要为本地用户访问网络其他主机设备和资源提供服务，同时为远程服务用户共享本地资源提供服务。
终端(T, Terminal) 是用户访问网络的界面。
终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端。
终端可以通过主机连人网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入1.1网络基础知识1.计算机网络是计算机技术与又通信技术紧密相结合的产物。
计算机技术构成了网络的高层建筑，通信技术构成了网络的低层基础。
2.计算机网络是计算机科学发展的一个重要方向。
1.1 计算机网络的发展1.计算机网络在发展过程中经历了四个阶段：联机系统阶段，互联网络阶段，标准化网络阶段，网络互连与高速网络阶段。
（1）联机系统阶段：网络的雏形，终端------通信线路---------计算机的系统（面向终端的计算机通信），实际是一个联机多用户系统。
SAGE(半自动防空系统)设备组成：终端（数据收集），集中器（数据集中处理），调制解调器（数字信号与模拟信号的转换），电话线（传输模拟信号），线路控制器（串行与并串转换与差错控制），前端处理机（FEP）(数据通信控制) （2）计算机互联网络阶段：计算机----------计算机的系统。
（ARPANET）互联网的开始（3）标准化网络阶段：由于网络的发展，采用分层方法解决网络的各种问题，一些公司开发出自己的网络产品：IBM的SNA(系统网络体系), DEC的DNA.在1984年由ISO颁布了”开放系统互连参考模型”（OSI/RM）,制定网络结构由七层组成，又称为”七层模型”,不同公司的网络可以互连。
（4）网络互连与高速网络：90年代以后，更大的网络互连和信息高速公路。
计算机网络基础知识汇总(超全)
计算机网络基础知识汇总(超全)一、计算机网络概述计算机网络是指将多个计算机连接起来，实现数据传输和资源共享的系统。
它由硬件、软件和协议三部分组成。
计算机网络的目的是实现信息共享、数据传输和远程通信。
二、计算机网络的分类1. 按照覆盖范围分类：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。
2. 按照拓扑结构分类：星型、总线型、环型、树型、网状型等。
3. 按照传输介质分类：有线网络（如双绞线、同轴电缆、光纤等）和无线网络（如WiFi、蓝牙、红外等）。
三、计算机网络的协议1. TCP/IP协议：传输控制协议/互联网协议，是互联网的基础协议。
2. HTTP协议：超文本传输协议，用于浏览器和服务器之间的数据传输。
3. FTP协议：文件传输协议，用于文件的和。
4. SMTP协议：简单邮件传输协议，用于电子邮件的发送。
5. POP3协议：邮局协议第3版，用于电子邮件的接收。
四、计算机网络的设备1. 网络接口卡（NIC）：计算机与网络连接的设备。
2. 集线器（Hub）：用于连接多个计算机的网络设备。
3. 交换机（Switch）：用于连接多个计算机，具有数据交换功能的网络设备。
4. 路由器（Router）：用于连接不同网络，实现数据路由的设备。
5. 调制解调器（Modem）：用于将数字信号转换为模拟信号，以便通过电话线传输数据的设备。
五、计算机网络安全1. 防火墙：用于监控和控制进出网络的数据流，防止非法访问。
2. 加密技术：将数据加密，保证数据传输的安全性。
3. 认证技术：验证用户身份，防止未授权用户访问网络资源。
4. 防病毒软件：用于检测和清除计算机病毒，保护计算机系统安全。
5. VPN：虚拟私人网络，用于建立安全的远程连接。
六、计算机网络的发展趋势1. 5G网络：第五代移动通信技术，具有更高的速度、更低的延迟和更大的连接数。
2. 物联网（IoT）：将各种设备连接到网络，实现智能化管理和控制。
3. 边缘计算：将计算任务从云端迁移到网络边缘，提高响应速度和效率。
计算机网络技术-认识计算机网络
1.2.3 按网络的使用范围分类
2．政务网 政务网就是行政事务网，分为内网和外网。 内网仅供内部使用的，用于处理保密性文件，
与外网及互联网完全隔离。 外网与互联网采用的是逻辑隔离，也就是说
线路是连通的，只有有权限的用户可以访问。
1.2.3 按网络的使用范围分类
3．企业网 企业网既可以是局域网，也可以是广域网。 企业网一般模拟成一个“即插即用”平台，在
任务2 了解计算机网络的分类
1.2.1 按网络覆盖的地理范围分类
1.2.1 按网络覆盖的地理范围分类
按照计算机网络的覆盖范围，计算 机网络可以分为三种，也就是局域网、 城域网和广域网。
1.2.1 按网络覆盖的地理范围分类
1．局域网 局域网，英文名称Local Area Network，缩
写为LAN。它是在一个有限的区域内将数台计 算机或其他外围设备连接起来，实现彼此连通、 互相传输数据并共享资源的计算机网络。
1.1.2 计算机网络的形成与发展
第四代计算机网络 高速通信子网 其突出的特点就是一个“快”字 信息高速公路。
任务1 初识计算机网络
1.1.3 计算机网络的功能与服务
1.1.3 计算机网络的功能与服务
1.计算机网络的功能
• 数据通信 • 资源共享 • 提高系统的可靠性 • 分布式处理 • 集中控制、管理和分配网络中的软件、硬
写为WAN。 广域网最根本的特点是分布范围广，一般
从数百千米到数千千米。 世界上最大的广域网是Internet，即因特网。
1.2.1 按网络覆盖的地理范围分类
广域网的结构布局是不规则的，通信控制 比较复杂，必须严格遵守各种标准和规程。
1.2.1 按网络覆盖的地理范围分类
1什么是计算机网络
1.什么是计算机网络？有哪些类型？各有哪些特点和研究重点？答：计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。
计算机网络主要分为局域网、城域网、广域网（1）局域网的特点是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。
IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网（Ethernet）、令牌环网（Token Ring）、光纤分布式接口网络（FDDI）、异步传输模式网（ATM）以及最新的无线局域网（WLAN）。
（2）城域网这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。
这种网络的连接距离可以在10-100公里，它采用的是IEEE802.6标准。
城域网多采用ATM技术做骨干网。
但ATM的最大缺点就是成本太高。
（3）广域网这种网络也称为远程网，所覆盖的范围比城域网（MAN）更广，它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围可从几百公里到几千公里。
因为距离较远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要租用专线，通过IMP（接口信息处理）协议和线路连接起来，构成网状结构，解决循径问题。
2.为什么要研究计算机网络拓扑结构?不同的网络拓扑结构对网络影响有哪些？答：网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。
总线拓扑结构这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。
缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。
环型网络拓扑结构每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
01计算机网络概述
第一阶段（50年代）：计算机通信网络，特征是计算机与 终端互连，实现远程访问。 1．具有远程通信功能的单机系统 解决了多个用户共享主机资源的问题 存在问题：主机负担重，通信费用高
2、具有远程通信功能的多机系统
解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。 主要问题：多个用户只能共享一台主机资源
第二阶段（60年代）：计算机通信系统，特征是 计算机与计算机互连 采用分组交换技术实现计算机—计算机之间 的通信，使计算机网络的结构、概念都发生 了变化，形成了通信子网和资源子网的网络 结构 主要问题：网络对用户不是透明的
（5）超5类双绞线：与５类双绞线结构基本相同，与普 通５类UTP相比，其衰减更小，串扰更少，同时具有 更高的信噪比、更小的延时误差，性能得到了提高。 (6)双绞线的质量鉴别： 有无标识、绞合紧密程度、韧性好、颜色清晰、阻 燃性良好、用测试仪进行测量双绞线质量参数
屏蔽双绞线 (STP)
非屏蔽双绞线 (UTP)
Intern et
广域网技术
•ISDN
•Frame Relay
•ATM
modemຫໍສະໝຸດ modemmodem
modem
因特网 电话网
modem modem 主 服 务 器 网关 路由器
防火墙
北京 LAN
企业网
上海
LAN
2.按信息传输技术划分
(1)广播式网络 在网络中只有一个通信信道，由网络中的所 有主机共享 特点：当从网络中任何一台主机发出一个短报 文时，网上所有的主机都可以接受到。但通过 报文中“地址标识”，确定目标主机，它适用 于距离范围小，网络内工作站点少
•令牌环网：FDDI
•无线网：802.11、蓝牙
(2)城域网(MAN):也称都市网，它的覆盖范围一 般是一个城市，它是在局域网不断普及，网络 产品增加，应用领域拓展等情况下兴起的。它 是将一个城市范围的局域网互连起来，以得到 更高的数据传输速率
第6章(1)计算机网络概述
28
网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的全部协议。
网络体系结构定义了一个框架，它使这些用不同媒介连接起来的不同 设备和网络系统在不同的应用环境下可实现互操作，并满足各种业务的需 求。任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则， 就能够在其中生存并发展。
网络体系结构采用分层处理方法解决问题，把复杂的网络互联问题划 分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。
29
接口：
每层都是建筑在它的前一层的基础上，每层间有相应的通信协议，相 邻层之间的通信约束称为接口。 接口用于说明上层如何使用下层的服务。
服务：
在分层处理后，相似的功能出现在同一层内，每一层仅与其相邻上、 下层通过接口通信，该层使用下层提供的服务，并向上层提供服务。
服务用于说明某一层为上一层提供一些什么功能。
上、下层之间的关系是下层对上层服务，上层是下层的用户。
30
相关国际机构简介： 在计算机网络标准领域中，有各种类型的组织参与标准的指定和推广。
1.国际标准领域： 国际标准组织 ISO (International Organization for Standardization) 各国标准化团体组成的世界性的联合会。 位于瑞士的日内瓦，有100多个国家加入。 美国国家标准化协会 ANSI (American National Standards Institute) 国家性民间组织，ANSI标准常常被ISO采纳为国际标准 电子及电气工程师协会 IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 国际性的电子技术与信息科学工程师的协会，是世界上最大的专业技 术组织之一，拥有来自175个国家的36万会员(到2005年)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
广域网、城域网、接入网以及局 域网的关系
广域网
城域网 接入网 接入网 接入网 城域网 接入网 接入网 接入网
…
局域网 校园网 企业网
…
局域网
1.5.2 几种不同的分类方法（三）
从网络的使用者进行分类
公用网 (public network)
专用网 (private network)
几种不同的分类方法（四）
传输技术
广播网
点对点网
1.5.2 几种不同的分类方法（二）
从网络的作用范围进行分类
广域网 WAN (Wide Area Network) 局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 接入网 AN (Access Network)
计算机 2
AP2 5
应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据
4
3 2
链路层 首部
H2
H3 H3
链路层 尾部
T2
4 3 2 1
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次
计算机 1
AP1 5
运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层
H5
计算机 2
AP2 5 4 3 2 1
应用程序数据
4
3 2
H4
H5
应用程序数据
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
H5
计算机 2
应用程序数据 应用程序数据 AP2 5 4 3 2 1
4
3 2
应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程
加上应用层首部，成为应用层 PDU
4
3 2
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2
应用层 PDU 再传送到运输层 加上运输层首部，成为运输层报文1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5
4
3 2
运输层报文再传送到网络层 加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）
大致上可将因特网分为以下五个接入级
网络接入点 NAP 国家主干网（主干 ISP）
地区 ISP
本地 ISP 校园网、企业网或 PC 机上网用户
1.4.4 计算机网络在我国的发展
(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）
多级结构的因特网
主机到主机的通信可能经过多种 ISP。
大公司
网络接入点 NAP （对等点） 地区 ISP 大公司 地区 ISP 网络接入点 NAP （对等点） 地区 ISP 公司 地区 ISP
主干服务 提供者 大公司
本地 ISP 校园网
本地 ISP
本地 ISP
校园网
校园网
校园网
校园网
今日的多级结构的因特网
TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输
层、网际层和网络接口层。
最下面的网络接口层并没有具体内容。
因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和
TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体 系结构 。
五层协议的体系结构
应用层(application layer)
运输层(transport layer)
4
3 2
网络层剥去首部，取出数据部分 3 上交给运输层
2 1
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5
4
3 2
运输层剥去首部，取出数据部分 4 上交给应用层
3 2 1
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2
应用层剥去首部，取出应用程序数据 5 上交给应用进程
是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。
60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划
局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivability) 很强的网络。
1.4 因特网发展
第一阶段
第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4
4
3 2
H2
计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层
H3 H4 H5
3
T2
应用程序数据
2 1
1
10100110100101 比 特 流 110101110101
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5
4
3 2
数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层
5 4 3
应用层 运输层 网络层
数据链路层 数据链路层
网络层(network layer)
数据链路层(data link layer) 物理层(physical layer)
2
1
物理层
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
应用进程数据先传送到应用层
AP2 5 4 3 2 1
1.1 计算机网络在信息时代的作用
21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化
和信息化，它是一个以网络为核心的信息时 代。 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经 济的重要基础。 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视 网络和计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
1.2计算机网络的产生背景
个单个的分组交换网。 ARPA 研究多种网络互连的技术。 1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议。 同年，ARPANET分解成两个网络：
ARPANET——进行实验研究用的科研网 MILNET——军用计算机网络
1983~1984 年，形成了因特网 Internet。 1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。
4 3 2 1
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4
4
3 2
IP 数据报再传送到数据链路层
3 2 1
加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧
1
计算机 1 向计算机 2 发送数据
计算机 1
AP1 5
计算机 2
AP2 5 4 3
4
3 2
数据链路层帧再传送到物理层 最下面的物理层把比特流传送到物理媒体
1.计算机网络的基本知识
1.1 计算机网络概述 1.2 计算机网络局域网 1.3网络体系结构 1.4计算机网络协议 1.5 计算机的服务
1 计算机网络概述
1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 计算机网络的发展过程 1.3 计算机网络的分类 1.3.1 计算机网络的不同定义 1.3.2 几种不同的分类方法
三级结构的因特网
各网络之间需要使用路由器来连接。
路由器
国家主干网
地区网
地区网
地区网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
有时在结构图中可不画出路由器。
三级结构的因特网
主机到主机的通信可能要经过多种网络。
国家主干网
地区网
地区网
地区网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
因特网发展的第三阶段
从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET
逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代替。 1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP (Network Access Point)，分别由 4 个电信公 司经营。 NAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在 NAP 中安装有性能很好的交换设施。到本世纪 初，美国的 NAP 的数量已达到十几个。 从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结 构网络。
局域网的拓扑
集线器
星形网
总线网
匹配电阻
干线耦合器
环形网
树形网
以太网 V2 的 MAC 帧格式
目的地址字段 6 字节
IP 数据报 字节 以太网 V2 MAC 帧 6 目的地址 6 源地址 2 类型 数 46 ~ 1500 据 4 FCS MAC 层 IP 层
MAC 帧
物理层
1.3 计算机的体系结构
各种 应用服务 运输服务 (可靠或不可靠) 无连接分组交付服务
3
网络层
2 数据链路层 1 物理层
网络接口层
TCP/IP 四层协议 的表示方法举例
主机A 4
3 2 1 应用层 运输层 路由器 网际层 网络 接口层 网络 1 网络 2
1.5 计算机网络的分类
1.5.1 计算机网络的不同定义
最简单的定义：计算机网络是一些互相连接
的、自治的计算机的集合。 因特网(Internet)是“网络的网络”。