2010年 5月 21日星期五 2时 17分 45秒 计算机网络技术实用教程 (第 3版 )
计算机网络技术实用教程 (第 3版 )
计算机网络教研室
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内容简介
本教程主要内容共分 15章,主要内容包括:
计算机网络基础;计算机网络体系结构;物理
层;数据链路层;局域网技术;网络层;广域
网技术;传输层;应用层;因特网技术;
Internet/Intranet/Extranet; Windows
2000 Server域用户管理、网络服务的实现、
Web站点的假设,FTP站点的配置等,计算机
网络安全知识。
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第 1章 计算机网络基础
本章基本要求:
?掌握计算机网络的定义,
?了解计算机网络的产生与发展,
?熟悉计算机网络的组成和计算机网络的分类,
?掌握计算机网络的主要功能和计算机网络的应
用等内容。
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第 1章 计算机网络基础
1.1 计算机网络的定义
1.2 计算机网络的产生与发展
1.3 计算机网络的分类
1.4 计算机网络的组成
1.5 计算机网络的主要性能指标
1.6 计算机网络的功能和应用
习 题
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1.1 计算机网络的定义
计算机网络技术是计算机技术和通信技术这两大技术相
结合的产物,它代表着当前计算机系统结构发展的一个重
要方向,它的出现引起了人们的高度重视和极大兴趣。可
以预言,未来的计算机就是网络化的计算机。
1.1 计算机网络的定义
所谓计算机网络就是通过线路互连起来的,自治的计算
机集合,确切地讲,就是将分布在不同地理位置上的具有
独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和
通信线路连接起来,并配置网络软件,以实现计算机资源
共享的系统。
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1.1 计算机网络的定义
概括起来说,一个计算机网络必须具备以下 3个基本要
素:
① 至少有两个具有独立操作系统的计算机,且它们之间
有相互共享某种资源的需求。
② 两个独立的计算机之间必须有某种通信手段将其连接。
③ 网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信,必须
制定相互可确认的规范标准或协议。
以上三条是组成一个网络的必要条件,三者缺一不可。
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1.2 计算机网络的产生与发展
1.2.1 计算机网络的产生
计算机网络是通信技术和计算机技术相结合的产物,它
是信息社会最重要的基础设施,并将构筑成人类社会的信
息高速公路。
计算机网络是半导体技术、计算机技术、数据通信技术
和网络技术相互渗透,相互促进的产物。数据通信的任务
是利用通信介质传输信息。
通信网为计算机网络提供了便利而广泛的信息传输通道,
而计算机和计算机网络技术的发展也促进了通信技术的发
展。
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1.2 计算机网络的产生与发展
1.2.2 计算机网络的发展
随着计算机技术和通信技术的不断发展,计算机网络也
经历了从简单到复杂,从单机到多机的发展过程,其发展
过程大致可分为以下五个阶段。
1,具有通信功能的单机系统
2,具有通信功能的多机系统
3,以共享资源为主要目的计算机网络阶段(计算机 ― 计
算机网络)
4,标准、开放的计算机网络阶段
5,高速、智能的计算机网络阶段
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1.2 计算机网络的产生与发展
图 1.1 终端-计算机网络模型
主机
T T TT
1,具有通信功能的单机系统
该系统又称终端 — 计算机网络,是早期计算机网络的
主要形式。它是将一台计算机经通信线路与若干终端
直接相连,如图 1.1所示。
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1.2 计算机网络的产生与发展
2,具有通信功能的多机系统
在简单的, 终端 ― 通信线路 ― 计算机, 这样的单机系统
中,主计算机负担较重,既要进行数据处理,又要承担通
信功能,为了减轻主计算机负担,60年代出现了在主计算
机和通信线路之间设置通信控制处理机(或称为前端处理
机,简称前端机)的方案,前端机专门负责通信控制的功
能。此外,在终端聚集处设置多路器(或称集中器),组
成终端群 ― 低速通信线路 ― 集中器 ― 高速通信线路 ― 前端
机 ― 主计算机结构。 如图 1.2所示 。
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1.2 计算机网络的产生与发展
主计算机 前端机



T
T
T
图 1.2 具有通信功能的多机系统模型
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1.2 计算机网络的产生与发展
3,以共享资源为主要目的计算机网络阶段(计算机 ―
计算机网络)
计算机 ― 计算机网络是 60年代中期发展起来的,它是由
若干台计算机相互连接起来的系统,即利用通信线路将多
台计算机连接起来,实现了计算机 ― 计算机之间的通信。
如图 1.3所示 。
这一阶段结构上的主要特点是:以通信子网为中心,多
主机多终端。 1969 年在美国建成的 ARPAnet 是这一阶段
的代表。在 ARPAnet 上首先实现了以资源共享为目的不同
计算机互连的网络,它奠定了计算机网络技术的基础,成
为今天因特网的前身。
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1.2 计算机网络的产生与发展
主机 TT
T
图 1.3 计算机-计算机网络模型
主机
TT



机T
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1.2 计算机网络的产生与发展
4,标准、开放的计算机网络阶段
局域网是继远程网之后发展起来的小型计算机网络,具
有结构简单、经济实用、功能强大且方便灵活等特点,是
随着微型计算机的广泛应用而发展起来的。
70年代末 80年代初,微型计算机得到了广泛的应用,
各机关和企、事业单位为了适应办公自动化的需要,迫切
要求将自己拥有的为数众多的微机、工作站、小型机等连
接起来,以达到资源共享和相互传递信息的目的,而且迫
切要求降低联网费用,提高数据传输效率。为此,有力地
推动了计算机局域网的发展。
另一方面,局域网的发展也导致了计算机模式的变革。
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1.2 计算机网络的产生与发展
5,高速、智能的计算机网络阶段
近年来,随着通信技术,尤其是光纤通信技术的发展,
计算机网络技术得到了迅猛的发展。千兆乃至万兆传输速
率的以太网已经被越来越多地用于局域网和城域网中,而
基于光纤的广域网链路的主干带宽也已达到 10G数量级。
为了向用户提供更高的网络服务质量,网络管理也逐渐进
入了智能化阶段,包括网络的配置管理、故障管理、计费
管理、性能管理和安全管理等在内的网络管理任务都可以
通过智能化程度很高的网络管理软件来实现。计算机网络
已经进入了高速、智能的发展阶段。
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1.3 计算机网络的分类
1,按网络拓扑结构划分
计算机网络的物理连接方式叫做网络的拓扑结构。按照
网络的拓扑结构可分为:总线型、星型、环型、网状、树
状和星型环拓扑结构。
2,按网络的覆盖范围划分
根据计算机网络所覆盖的地理范围、信息的传递速率及
其应用目的,计算机网络通常被分为接入网 (AN)、局域网
(LAN)、城域网 (MAN)、广域网 (WAN)。这种分类方法也
是目前较为流行的一种分类方法。
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1.3 计算机网络的分类
⑴ 广域网( WAN,Wide Area Network)
广域网指的是实现计算机远距离连接的计算机网络,可以
把众多的城域网、局域网连结起来,也可以把全球的区域网、
局域网连接起来。广域网涉辖的范围较大,一般从几百公里
到几万公里,用于通信的传输装置和介质一般由电信部门提
供,能实现大范围内的资源共享。
⑵ 城域网( MAN,Metropolitan Area Network)
有时又称之为城市网、区域网、都市网。城域网介于 LAN
和 WAN之间,其覆盖范围通常为一个城市或地区,距离从几
十公里到上百公里。城域网通常采用光纤或微波作为网络的
主干通道。
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1.3 计算机网络的分类
⑶ 局域网( LAN,Local Area Network)
局域网也称局部网,是指将有限的地理区域内的各种通
信设备互连在一起的通信网络。它具有很高的传输速率(几
十至千兆比特),其覆盖范围一般不超过几十公里,通常将
一座大楼或一个校园内分散的计算机连接起来构成 LAN。
⑷ 接入网( AN,Access network)
又称为本地接入网或居民接入网。它是近年来由于用户对
高速上网需求的增加而出现的一种网络技术。 如图 1.4所示 。
接入网是局域网(或校园网)和城域网之间的桥接区。接入
网提供多种高速接入技术,使用户接入到 Internet的瓶颈得
到某种程度上的解决。
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1.3 计算机网络的分类
广域网
城域网 城域网
接入网 接入网 接入网 接入网
图 1.4 广域网, 城域网接入网和局域网的关系
局域网 接入网 企业网
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1.3 计算机网络的分类
3,按数据传输方式分类
根据数据传输方式的不同,计算机网络又可以分为, 广播网络,
和, 点对点网络, 两大类。
广播网络( Broadcasting Network)中的计算机或设备使用
一个共享的通信介质进行数据传播,网络中的所有节点都能收到任
何节点发出的数据信息。广播网络中的传输方式目前有以下 3种方
式:
? 单播( Unicast)发送的信息中包含明确的目的地址,所有节点
都检查该地址。如果与自己的地址相同,则处理该信息,如果不同,
则忽略。
? 组播( Multicast)将信息传送给网络中部分节点。
? 广播( Broadcast)在发送的信息中使用一个指定的代码标识
目的地址,将信息发送给所有的目标节点。当使用这个指定代码传
输信息时,所有节点都接收并处理该信息。
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1.3 计算机网络的分类
点对点网络( Point to Point Network)中的计算机
或设备以点对点的方式进行数据传输,两个节点间都可能
有多条单独的链路。这种传播方式应用于广域网中。
以太网和令牌环网都属于广播网,而 ATM和帧中继网都
属于点对点网。
4,按通信传输介质划分
可分为有线网络和无线网络。
5,按使用网络的对象分类
可分为专用网和公用网。
6,按网络组件的关系分类
按照网络中的各组件的功能来划分,常见的有两种类型
的网络:对等网络和基于服务器网络。
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1.4 计算机网络的组成
从资源构成的角度讲,计算机网络是由硬件和软件组成的。
硬件包括各种主机、终端等用户端设备,以及交换机、路由
器等通信控制处理设备,而软件则由各种系统程序和应用程
序以及大量的数据资源组成。
从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。
如图 1.5所示 给出了典型的计算机网络结构。 其中,资源子网负
责全网的数据处理业务,并向网络用户提供各种网络资源和
网络服务。资源子网主要由主机、终端以及相应的 I/O设备、
各种软件资源和数据资源构成。
通信子网主要由通信控制处理机、通信链路及其他设备如
调制解调器等组成。通信链路是用于传输信息的物理信道以
及为达到有效、可靠的传输质量所必需的信道设备的总称。
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1.4 计算机网络的组成
图 1.5 计算机网络的基本结构
资源子网
通信子网
通信处
理机
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1.4 计算机网络的组成
在现代的广域网结构中,随着使用主机系统用户的减少,
资源子网的概念已经有了变化。目前,通信子网由交换设
备与通信线路组成,它负责完成网络中数据传输与转发任
务。交换设备主要是路由器与交换机。随着微型计算机的
广泛应用,连入局域网的微型计算机数目日益增多,它们
一般通过路由器将局域网与广域网相连结。
另外,从组网的层次角度看网络的组成结构,也不一定
再是一种简单的平面结构,而可能变成一种分层的层次结
构。图 1.7所示的是一个典型的三层网络结构,最上层称为
核心层,中间层称为分布层,最下层称为访问层,为最终
用户接入网络提供接口。
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1.4 计算机网络的组成
核心层
图 1.7 典型的三层网络结构示意图
分布层
访问层
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1.5 计算机网络的主要性能指标
影响网络性能的因素有很多,如传输的距离、使用的线路、
传输技术、带宽。对用户而言,则主要体现在所获得的网络
速度不一样。计算机网络的主要性能指标是指带宽、吞吐量
和时延。
1,带宽
在局域网和广域网中,都使用带宽( BandWidth)来描述
它们的传输容量。带宽本来是指某个信号具有的频带宽度。
带宽的单位为赫(或千赫、兆赫等)。
在通信线路上传输模拟信号时,将通信线路允许通过的信
号频带范围称为线路的带宽(或通频带)。
在通信线路上传输数字信号时,带宽就等同于数字信道所
能传送的, 最高数据率, 。
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1.5 计算机网络的主要性能指标
正是因为带宽代表数字信号的发送速率,因此带宽有时也称为
吞吐量( Throughput)。在实际应用中,吞吐量常用每秒发送的
比特数(或字节数、帧数)来表示。
吞吐量( throughout)是指一组特定的数据在特定的时间段经
过特定的路径所传输的信息量的实际测量值。由于诸多原因使得吞
吐量常常是远小于所用介质本身可以提供的最大数字带宽。决定吞
吐量的因素主要有:
? 网络互联设备。
? 所传输的数据类型。
? 网络的拓扑结构。
? 网络上的并发用户数量。
? 用户的计算机。
? 服务器。
? 拥塞。
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1.5 计算机网络的主要性能指标
3,时延
时延( delay 或 Latency)是指一个报文或分组从一个网络(或一
条链路)的一端传送到另一端所需的时间。通常来讲,时延是由以下
几个不同的部分组成的。
( 1) 发送时延
发送时延是节点在发送数据时使数据块从节点进入传输介质所需要
的时间,也就是从数据块的第一个比特开始发送算起,到最后一个比
特发送完毕所需的时间。又称为传输时延。
( 2)传播时延
传播时延是电磁波在信道上需要传播一定的距离而花费的时间。
( 3)处理时延
处理时延是指数据在交换节点为存储转发而进行一些必要的处理所
花费的时间。
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1.6 计算机网络的功能和应用
1.6.1 计算机网络的功能
计算机网络技术使计算机的作用范围和其自身的功能有
了突破性的发展。计算机网络虽有各种各样,但作为计算
机网络都应具有如下功能:
1,数据通信
2,计算机系统的资源共享
3,进行数据信息的集中和综合处理
4,能均衡负载,相互协作
5,提高了系统的可靠性和可用性
6,进行分布式处理
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1.6 计算机网络的功能和应用
1.6.2 计算机网络的应用
随着现代信息社会进程的推进,通信和计算机技术的迅猛发
展,计算机网络的应用日益多元化,打破了空间和时间的限制,
几乎深入到社会的各个领域。可以在一套系统上提供集成的信
息服务,包括来自政治、经济等方面的信息资源,同时还提供
多媒体信息,如图像、语音、动画等,在多元化发展的趋势下,
许多网络应用的新形式不断出现,如电子邮件,IP-Phone、视
频点播、网上交易、视频会议等。其应用可归纳为下列几个方
面:
1,方便的信息检索 2,现代化的通信方式
3,办公自动化 4,电子商务与电子政务
5,企业的信息化 6,远程教育与 E-learning
7.丰富的娱乐和消遣 8,军事指挥自动化
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习 题
1,计算机网络的发展可划分为几个阶段?每个阶段各有
何特点?
2,计算机网络可从几方面进行分类?
3,什么是计算机网络?它由什么网络单元组成?
4,计算机网络组成的三要素是什么?
5,计算机网络具有哪些功能?
6,目前,计算机网络应用在哪些方面?