1
第二讲 计算机网络
? 网络基础：概念、分类；
? 硬件：传输介质；
? 软件：协议。
2
计算机网络的定义
? 计算机网络是指将地理位置不同且具有独立功
能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起
来，并以功能完善的网络软件（网络协议、网
络操作系统等）实现网络资源的共享。
? 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的
产物。
3
网络信息传输示意
4
计算机网络的功能
信息通信（基本功能）
? 电子邮件、网上聊天、网上电话、视频会议
等。
资源共享
? 让网络上的用户都能使用网络中的程序、数
据、设备等。
分布式处理
? 大型问题 -合适算法 -共同协作 -降低费用
5
计算机网络的分类
按拓扑结构
? 星型、环型、总线网、树型、网状等。
按通信介质
? 双绞线、同轴电缆、光纤、卫星网等。
按传输带宽
? 窄频网、宽带网
按通信距离
? 局域网、广域网
……
6
局域网
? LAN—Local Area Network
? 一般为一个单位所有
? 范围小（ 10m~2km）
? 数据传输速率高（ 10-1000Mbps）
? 传输延迟低（几十微秒）
? 误码率小（出错率低）
7
广域网
? WAN—Wide Area Network
? 也叫远程网，跨越的地理区域较广
? 通常构架在公共通信网上
? 传输速度低（典型 56Kbps-155Mbps）
? 传输延迟长
? 网络拓朴结构复杂
? 局域网可以是广域网的一个终端
8
网络传输路径
信
号
源
接
收
方
发
送
装
置
接
收
装
置
传
输
介
质
9
网络传输介质
网络中发送方与接收方之间的物理通路。
有线传输介质
? 同轴电缆
? 双绞线
? 光纤
无线传输介质
? 地面微波
? 卫星微波
? 红外线
10
同轴电缆
带宽约 500MHz
数据速率可达 500Mbps
有两种传输信息模式
? 基频
?广泛用于局域网中
? 宽带
?每个频率范围都携带
各自的编码信息，可以
在一根电缆上传输多个
数据流，如有线电视
绝缘体
铜质或铝质导线 网状导线
外皮
11
双绞线
通信距离一般不超过 100m
带宽可达 250KHz
100m距离内速率可达 100Mbps
目前常用的是五类双绞线，有四根双绞线
放在同一根电缆内
? 三类,10Mbps
? 五类,100Mbps（ 目前使用得最多）
? 六类,200Mbps
12
光纤
传输速率高（几十至数百 Gbps）
抗干扰能力强
保密性好
无接地麻烦
13
光纤与电缆频率衰减
多模光纤和 5类双绞线的衰减与频率关系如图 2-13所示，当
传输频率超过 100MHz时,5类双绞线随着频率的增加衰减愈
来愈大；而光纤在 300MHz以内，衰减基本不变。
图 2, 5 8 光 纤 与 电 缆 频 率 － 衰 减 关 系 图
62.5/125 μ m 渐 变 增 强 型 多 模 光 纤
0 1 10 100 300 1000
频 率 ( M H z )
衰
减
(
d
B
/
k
m
)
0
5
10
15
20
25
30
35
5 类 U T P
双绞电缆
图
2-
13
光
纤
与
电
缆
频
率
与
衰
减
关
系
图
14
光纤
光缆的结构大致可分为缆芯（ Cable Core） 和保护层（
Sheath） 两大部分，图 2-14为四芯光缆剖面的示意图。
图 2-14 四芯光缆剖面示意图
15
计算机网络协议
定义：通信双方事先约定好的和必须遵守
的规则。
计算机网络不可缺少的部分（核心）。
常用协议,
? OSI/RM开发系统互联参考模型
? TCP/IP
TCP,传输控制协议
IP,互联网协议
16
OSI/RM参考模型
1 物理层
2 数据链路层
3 网络层
4 传输层
5 会话层
6 表示层
7 应用层 与用户应用进程的接口
进行数据格式转换
会话管理和数据同步
从端到端透明地传输报文
分组传输和路由选择
在链路上差错地传输一帧一帧信息
将比特流放到物理介质上传送
Open System Interconnection,
Reference Model,七层结构
17
TCP/IP协议
? TCP协议（传输控制协议,Transmission
Control Protocol）,规定传输信息怎样分
层、分组和在线路上传输；
? IP协议（互联网协议,Internet Protocol）：
定义 Internet上计算机之间的路由选择，把
不同网络的物理地址转换为 Internet地址；
? 四层结构
? 应用层、传输层、互连层、网络接口层。
18
TCP/IP协议及其层次
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
应 用 层
O S I 参 考 模 型 T C P / I P 参 考 模 型
传 输 层
互 联 层
主 机 - -
网 络 层
19
网络层
? 定义了各种物理网络和 TCP/IP之间的网络
接口；
? 不提供任何协议；
? 直接使用其他物理网络协议。
20
互连层
? 定义了正式的分组格式和协议，即 IP协议
（ Internet Protocol）。
? 目的是把 IP分组发送到应该去的地方。
21
传输层
? 功能是使源端和目的端主机上的对等实
体可以进行会话。
? 提供两个协议,
TCP－ 面向连接，高可靠性；
UDP－ 面向数据报，高效率。
22
应用层
? 对应于 OSI/RM中的高三层（会话层、表
示层、应用层）。
? 常用的应用协议,
? SMTP,简单邮件传输协议
? HTTP,超文本传输协议
? FTP,文件传输协议
? TELNET,远程登录协议
? NNTP,网络新闻传输协议
? DNS,域名系统
23
TCP/IP协议及其层次
T E L N E T F T P S M T P
D N S
o t h e r s
应 用 层
传 输 层
互 联 层
主 机 - 网 络 层
T C P U D P
IP
A R P R A R P
E t h e r n e t T o k e n R i n g o t h e r s
24
OSI参考模型与 TCP/IP的比较
? 共同之处：采用层次结构的概念，在传输层中
定义了相似的功能。
? 无论是 OSI参考模型与协议，还是 TCP/IP协议都
不是完美的，对二者的评论与批评都很多。在
80年代几乎所有专家都认为 OSI参考模型与协
议将风靡世界，但事实却与人们预想的相反；
25
OSI参考模型与 TCP/IP的比较
? TCP/IP协议在 70年代诞生以来已经成功地
赢得了大量的用户和投资；
? TCP/IP协议的成功促进了 Internet的发展，
同时 Internet的发展又进一步扩大了 TCP/IP
协议的影响；
? OSI参考模型与协议迟迟没有成熟的产品
推出，妨碍了第三方厂家开发相应的硬
件和软件，从而影响了 OSI产品的市场占
有率与今后的发展。
26
局域网技术
组成
? 软件
? OS,Windows NT/2000 Server,UNIX,Linux、
Netware
? 应用软件
? 硬件
? 服务器
? 工作站
? 网络适配器 —网卡
? 网络传输介质
? 网络连接部件（ HUB,中继器、交换机等）
27
局域网技术
结构化布线系统（ SCS）
? 一种在建筑物和建筑群中实现综合数据传输
的网络系统。
? 六个子系统
管理子系统
垂直子系统
水平子系统
工作子系统
设备子系统
户外子系统
28
局域网常见拓扑结构
? 星型
? 环型
? 总线型
? 星型和总线型结合的复合型结构
29
局域网常见的拓扑结构 (星型 )
? 易实现，节点扩展、移动方便，维护容易
? 网络传输数据快
30
局域网常见的拓扑结构 (环形 )
? 实现简单，投资小，传输速度快
? 维护困难，不易扩展
31
局域网常见的拓扑结构 (总线型 )
? 组网费用低，用户扩展容易，维护方便
? 总线带宽共享，传输速度随用户增多而下
降
32
局域网常见的拓扑结构 (复合型 )
? 应用广泛，扩展灵活，速度快
? 维护困难，网络速度随用户增多而下降
33
10BASE-T以太网
拓朴结构为星型
工作方式为交换式
? 设备使用交换机，每个用户各占 10Mbps带宽
，互不影响。
34
快速网络技术
能实现 100Mbps以上的传输速率
常见网络
? 快速以太网
? FDDI网络
? 交换以太网
? 千兆位以太网
? 异步传输模式（ ATM） 网
35
广域网技术
构成
? 主机和通信子网
36
广域网技术
网络互联
? 网络互联的核心是 网络之间的硬件连接和
网间互联协议 。
? 常用的网络互联设备
?中继器（ Repeater）
?集线器（ Hub）
?网桥（ Bridge）
?路由器（ Router）
?网关（ Gateway）
37
局域网互联
将多个局域互联起来，实现更大范围的计
算机联网。
中继器
? 将网络上的一个电缆段上传输的数据信号
进行放大和整形，工作在 OSI中的物理层上
网桥（桥接器）
? 在数据链路层实现 LAN互联的存储转发设备
，工作在数据链路层。
38
局域网与广域网互联
路由器（选径器）
? 负责将数据分组由源端经最佳路径传到目
的端。
? 两个功能：路由选择和数据转发。
? 工作在网络层。
网关（协议转换器）
? 完成传输层以上的协议转换。
? 分为传输网关和应用程序网关
? 工作在传输层以上
39
路由选择
第二讲 计算机网络
? 网络基础：概念、分类；
? 硬件：传输介质；
? 软件：协议。
2
计算机网络的定义
? 计算机网络是指将地理位置不同且具有独立功
能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起
来，并以功能完善的网络软件（网络协议、网
络操作系统等）实现网络资源的共享。
? 计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的
产物。
3
网络信息传输示意
4
计算机网络的功能
信息通信（基本功能）
? 电子邮件、网上聊天、网上电话、视频会议
等。
资源共享
? 让网络上的用户都能使用网络中的程序、数
据、设备等。
分布式处理
? 大型问题 -合适算法 -共同协作 -降低费用
5
计算机网络的分类
按拓扑结构
? 星型、环型、总线网、树型、网状等。
按通信介质
? 双绞线、同轴电缆、光纤、卫星网等。
按传输带宽
? 窄频网、宽带网
按通信距离
? 局域网、广域网
……
6
局域网
? LAN—Local Area Network
? 一般为一个单位所有
? 范围小（ 10m~2km）
? 数据传输速率高（ 10-1000Mbps）
? 传输延迟低（几十微秒）
? 误码率小（出错率低）
7
广域网
? WAN—Wide Area Network
? 也叫远程网，跨越的地理区域较广
? 通常构架在公共通信网上
? 传输速度低（典型 56Kbps-155Mbps）
? 传输延迟长
? 网络拓朴结构复杂
? 局域网可以是广域网的一个终端
8
网络传输路径
信
号
源
接
收
方
发
送
装
置
接
收
装
置
传
输
介
质
9
网络传输介质
网络中发送方与接收方之间的物理通路。
有线传输介质
? 同轴电缆
? 双绞线
? 光纤
无线传输介质
? 地面微波
? 卫星微波
? 红外线
10
同轴电缆
带宽约 500MHz
数据速率可达 500Mbps
有两种传输信息模式
? 基频
?广泛用于局域网中
? 宽带
?每个频率范围都携带
各自的编码信息，可以
在一根电缆上传输多个
数据流，如有线电视
绝缘体
铜质或铝质导线 网状导线
外皮
11
双绞线
通信距离一般不超过 100m
带宽可达 250KHz
100m距离内速率可达 100Mbps
目前常用的是五类双绞线，有四根双绞线
放在同一根电缆内
? 三类,10Mbps
? 五类,100Mbps（ 目前使用得最多）
? 六类,200Mbps
12
光纤
传输速率高（几十至数百 Gbps）
抗干扰能力强
保密性好
无接地麻烦
13
光纤与电缆频率衰减
多模光纤和 5类双绞线的衰减与频率关系如图 2-13所示，当
传输频率超过 100MHz时,5类双绞线随着频率的增加衰减愈
来愈大；而光纤在 300MHz以内，衰减基本不变。
图 2, 5 8 光 纤 与 电 缆 频 率 － 衰 减 关 系 图
62.5/125 μ m 渐 变 增 强 型 多 模 光 纤
0 1 10 100 300 1000
频 率 ( M H z )
衰
减
(
d
B
/
k
m
)
0
5
10
15
20
25
30
35
5 类 U T P
双绞电缆
图
2-
13
光
纤
与
电
缆
频
率
与
衰
减
关
系
图
14
光纤
光缆的结构大致可分为缆芯（ Cable Core） 和保护层（
Sheath） 两大部分，图 2-14为四芯光缆剖面的示意图。
图 2-14 四芯光缆剖面示意图
15
计算机网络协议
定义：通信双方事先约定好的和必须遵守
的规则。
计算机网络不可缺少的部分（核心）。
常用协议,
? OSI/RM开发系统互联参考模型
? TCP/IP
TCP,传输控制协议
IP,互联网协议
16
OSI/RM参考模型
1 物理层
2 数据链路层
3 网络层
4 传输层
5 会话层
6 表示层
7 应用层 与用户应用进程的接口
进行数据格式转换
会话管理和数据同步
从端到端透明地传输报文
分组传输和路由选择
在链路上差错地传输一帧一帧信息
将比特流放到物理介质上传送
Open System Interconnection,
Reference Model,七层结构
17
TCP/IP协议
? TCP协议（传输控制协议,Transmission
Control Protocol）,规定传输信息怎样分
层、分组和在线路上传输；
? IP协议（互联网协议,Internet Protocol）：
定义 Internet上计算机之间的路由选择，把
不同网络的物理地址转换为 Internet地址；
? 四层结构
? 应用层、传输层、互连层、网络接口层。
18
TCP/IP协议及其层次
应 用 层
表 示 层
会 话 层
传 输 层
网 络 层
数 据 链 路 层
物 理 层
应 用 层
O S I 参 考 模 型 T C P / I P 参 考 模 型
传 输 层
互 联 层
主 机 - -
网 络 层
19
网络层
? 定义了各种物理网络和 TCP/IP之间的网络
接口；
? 不提供任何协议；
? 直接使用其他物理网络协议。
20
互连层
? 定义了正式的分组格式和协议，即 IP协议
（ Internet Protocol）。
? 目的是把 IP分组发送到应该去的地方。
21
传输层
? 功能是使源端和目的端主机上的对等实
体可以进行会话。
? 提供两个协议,
TCP－ 面向连接，高可靠性；
UDP－ 面向数据报，高效率。
22
应用层
? 对应于 OSI/RM中的高三层（会话层、表
示层、应用层）。
? 常用的应用协议,
? SMTP,简单邮件传输协议
? HTTP,超文本传输协议
? FTP,文件传输协议
? TELNET,远程登录协议
? NNTP,网络新闻传输协议
? DNS,域名系统
23
TCP/IP协议及其层次
T E L N E T F T P S M T P
D N S
o t h e r s
应 用 层
传 输 层
互 联 层
主 机 - 网 络 层
T C P U D P
IP
A R P R A R P
E t h e r n e t T o k e n R i n g o t h e r s
24
OSI参考模型与 TCP/IP的比较
? 共同之处：采用层次结构的概念，在传输层中
定义了相似的功能。
? 无论是 OSI参考模型与协议，还是 TCP/IP协议都
不是完美的，对二者的评论与批评都很多。在
80年代几乎所有专家都认为 OSI参考模型与协
议将风靡世界，但事实却与人们预想的相反；
25
OSI参考模型与 TCP/IP的比较
? TCP/IP协议在 70年代诞生以来已经成功地
赢得了大量的用户和投资；
? TCP/IP协议的成功促进了 Internet的发展，
同时 Internet的发展又进一步扩大了 TCP/IP
协议的影响；
? OSI参考模型与协议迟迟没有成熟的产品
推出，妨碍了第三方厂家开发相应的硬
件和软件，从而影响了 OSI产品的市场占
有率与今后的发展。
26
局域网技术
组成
? 软件
? OS,Windows NT/2000 Server,UNIX,Linux、
Netware
? 应用软件
? 硬件
? 服务器
? 工作站
? 网络适配器 —网卡
? 网络传输介质
? 网络连接部件（ HUB,中继器、交换机等）
27
局域网技术
结构化布线系统（ SCS）
? 一种在建筑物和建筑群中实现综合数据传输
的网络系统。
? 六个子系统
管理子系统
垂直子系统
水平子系统
工作子系统
设备子系统
户外子系统
28
局域网常见拓扑结构
? 星型
? 环型
? 总线型
? 星型和总线型结合的复合型结构
29
局域网常见的拓扑结构 (星型 )
? 易实现，节点扩展、移动方便，维护容易
? 网络传输数据快
30
局域网常见的拓扑结构 (环形 )
? 实现简单，投资小，传输速度快
? 维护困难，不易扩展
31
局域网常见的拓扑结构 (总线型 )
? 组网费用低，用户扩展容易，维护方便
? 总线带宽共享，传输速度随用户增多而下
降
32
局域网常见的拓扑结构 (复合型 )
? 应用广泛，扩展灵活，速度快
? 维护困难，网络速度随用户增多而下降
33
10BASE-T以太网
拓朴结构为星型
工作方式为交换式
? 设备使用交换机，每个用户各占 10Mbps带宽
，互不影响。
34
快速网络技术
能实现 100Mbps以上的传输速率
常见网络
? 快速以太网
? FDDI网络
? 交换以太网
? 千兆位以太网
? 异步传输模式（ ATM） 网
35
广域网技术
构成
? 主机和通信子网
36
广域网技术
网络互联
? 网络互联的核心是 网络之间的硬件连接和
网间互联协议 。
? 常用的网络互联设备
?中继器（ Repeater）
?集线器（ Hub）
?网桥（ Bridge）
?路由器（ Router）
?网关（ Gateway）
37
局域网互联
将多个局域互联起来，实现更大范围的计
算机联网。
中继器
? 将网络上的一个电缆段上传输的数据信号
进行放大和整形，工作在 OSI中的物理层上
网桥（桥接器）
? 在数据链路层实现 LAN互联的存储转发设备
，工作在数据链路层。
38
局域网与广域网互联
路由器（选径器）
? 负责将数据分组由源端经最佳路径传到目
的端。
? 两个功能：路由选择和数据转发。
? 工作在网络层。
网关（协议转换器）
? 完成传输层以上的协议转换。
? 分为传输网关和应用程序网关
? 工作在传输层以上
39
路由选择
