第1章：计算机网络概述
2023-11-02 08:26:56 7 举报
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大纲/内容
网络软件一般包括网络操作系统、网络协议、网络管理和网络应用软件等
任何一个网络在完成了硬件连接之后，都需要继续安装网络操作系统，才能运行网络系统
网络操作系统：Windows NT、Windows Server、
（1）网络操作系统（NOS）
网络协议：从一个地方传送到另一个地方
传输协议：管理传送内容的完整性
应用程序协议：对通过网络应用程序发出的一个请求的应答，将被传送内容转换成人类能识别的消息
网络协议是实现计算机之间、网络之间相互识别并正确进行通信的一组标准和规则，它是计算机网络工作的基础。
网络协议主要由语法、语义、同步3部分组成：
语法：指数据与控制信息的结构或格式语义：指需要发出何种控制信息，完成何种动作及做出何种应答；同步：指事件实现顺序的详细说明。
（2）网络协议(Tcp/IP)
网络管理软件是用来对网络资源进行管理及对网络进行维护的软件
而网络应用软件为用户提供了丰富和简便的应用服务
（3）网络管理和网络应用软件
计算机网络从逻辑功能上可以分为资源子网和通信子网两部分
（1）资源子网：源子网提供访问网络、数据处理和分配共享资源的功能，为用户提供访问网络的操作平台和共享资源及信息
（2）通信子网：通信子网提供网络的通信功能，专门负责计算机之间的通信控制与处理，为资源子网提供信息传输服务
计算机网络要完成数据处理和数据通信两大功能，因此分为两部分：
（1）数据处理：负责数据处理的计算机与终端
（2）数据通信：负责数据通信的通信控制处理机与通信线路
1.3.2 计算机网络的逻辑结构
1.4计算机网络的分类
M：兆；G：吉；K：千；
1位二进制=1bit；bit/s=1秒几个bit；
1字节（Byte）=8bit；
1kbps=1024Bps;
1Mbps=1024Kbps；
1Gbps=1024Mbps；
局域网(LAN)小型网络:覆盖的范围一般在几十米到几十千米，网络传输速率高，从10 Mbit/s到100 Mbit/s，甚至可以达到10 Gbit/s
城域网(MAN)中型网络:局限于一个城市的范围内，覆盖的地理范围可从几十千米到上百千米
广域网(WAN)大型网络:覆盖的地理范围从数百千米至数千千米，甚至上万千米，可以覆盖一个地区或一个国家，甚至世界上的几大洲，故又称远程网
1.4.1按覆盖范围分类
1.4.2 按传输技术分类
仅有一条通信信道，网络中的所有计算机都共享这一条公共通信信道
（1）广播网络（一对多）
在点对点网络中，每条物理线路连接两台计算机
（2）点对点网络（一对一）
1.4.3 按其他的方法分类
以太网（IEEE 802.3）、快速以太网（IEEE 802.3u）、千兆以太网（IEEE 802.3z和IEEE 802.3ab）、以及万兆以太网（IEEE 802.3ae）和令牌环网（IEEE 802.5）
（1）按局域网的标准协议分类
传输介质采用有线介质的网络称为有线网，常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维
无线局域网使用的是无线传输介质，常用的无线传输介质有无线电、微波、红外线、激光等
（2）按介质分类
网络中的具体设备，把工作站、服务器、交换机等网络单元抽象为“节点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，形成点和线组成的图形，就叫做拓扑结构
计算机网络拓扑结构一般可以分为:总线型拓扑结构、环型拓扑结构、星型拓扑结构、树型拓扑结构、网状型拓扑结构、混合型拓扑结构等。
（3）按网络的拓扑结构分类
总线型拓扑结构：
（2）总线结构需要的电缆数量少，费用低
优点（1）总线结构简单灵活，易于布线，安装和使用方便
（2）故障隔离困难。当节点发生故障，隔离起来还比较容易，一旦传输介质出现故障，就需要将整个总线切断。
（3）易于发生数据碰撞，线路争用现象比较严重。
缺点（1）故障诊断困难。
星型拓扑结构：
（2）易于网络的扩充。
（3）易于故障的诊断与隔离
特点（1）具有较高的可靠性。
缆长度和安装工作量太多
缺点（1）过于依赖中心节点
环形拓扑结构：
网络实时性好
优点（1）所需电缆少
故障诊断困难
拓展困难
缺点（1）可靠性不高
树型拓扑结构
（2）易于故障的诊断和隔离
特点（1）易于拓展
缺点（1）各个节点对根节点的依赖性太大
网状拓扑结构
优点（1）有极高的可靠性
缺点（1）拓扑结构的网络结构复杂，安装成本很高
（4）按使用的网络操作系统分类
网络分为NetWare网、UNIX网、Windows NT网、3+网等。
1.5 计算机网络发展新技术
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是“信息”时代的重要发展阶段
物联网的核心和基础仍然是互联网
其用户端延伸和扩展到了物品与物品之间，使物和物能进行信息交换和通信，也就是物物相连
1 物联网（IOT）
通过各种接入网、互联网进行信息交换，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种信息网络。这个定义的核心是物联网的主要特征是每一个物件都可以寻址，每一个物件都可以控制，每一个物件都可以通信。
物联网的概念
（1）首先，它是各种感知技术的广泛应用
（2）它是一种建立在互联网上的泛在网络
（3）物联网不仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。
物联网的特点
要有数据传输通路；要有一定的存储功能；要有CPU；要有操作系统；要有专门的应用程序；遵循物联网的通信协议；在网络中有可被识别的唯一编号
纳入物联网的条件
物联网可分为私有物联网（Private IoT）、公有物联网（Public IoT）、社区物联网（Community IoT）和混合物联网（Hybrid IoT）4种。
物联网的分类
物联网比较典型的应用包括水电行业无线远程自动抄表系统、数字城市系统、智能交通系统、危险源和家居监控系统、产品质量监管系统等
物联网主要应用领域
三网融合又叫“三网合一”，是指电信网、广播电视网、互联网这3种网，在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演变的过程中，相互渗透、互相兼容并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络
三网融合
（1）业务种类多
（2）上网速度快
（3）用户感知好
（4）频谱资源省
4G技术的特点
（1）正交频分复用技术
（2）软件无线电
（3）智能天线技术
（4）多输入多输出技术
（5）基于IP的核心网
4G的核心技术
高速率
低功耗
泛在网
低时延
海量物联
5G的网络的基本特征
第一代计算机
计算机的四个发展阶段第一代计算机（1946-1957年）--电子管时代第二代计算机（1958-1964年）--晶体管时代第三代计算机（1965-1971年）--中小规模集成电路时代第四代计算机（1972年至今）--超大规模集成电路时代
1946年2月，世界上第一台通用电子数字计算机“埃尼阿克”（ENIAC）在美国研制成功。
网线=双绞线，两端连接的是水晶头（RJ-45）
光纤：传输距离远，传输速度快
WiFi：无线网络
微波
通信线路
路由器、交换机
通信设备
internet：tcp/ip
网络通信协议
电信网络，有线电视网络，计算机网络
计算机网络发展的最快，其技术已成为信息时代的核心技术
三网
1.1计算机网络的基础
1.计算机网络是指利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置、具有独特立功能的多台计算机系统、终端及其附属设备互相连接起来，以功能完善的网络软件（网络操作系统和网络通信协议等）实现资源共享和网络通信的计算机系统的集合，它是计算机技术和通信技术相结合的产物。
计算机网络的定义
计算机网络的功能
是指网络中可以共享的所有软件，硬件，包括程序，数据库，存储设备，打印机等
硬件资源：计算机网络的主要功能之一就是共享硬件资源，即连接在网络中的用户可以共享使用网络中各种不同类型的硬件设备。
软件资源：Internet中有极为丰富的软件资源，可以让大家共享，如网络操作系统、应用软件、工具软件、数据库管理软件等。
信息资源：Internet就是一个巨大的信息资源宝库，其信息资源涉及各个领域，内容极为丰富。每个接入Internet的用户都可以共享这些信息资源，可以在任何时间以任何形式去搜索、访问、浏览和获取这些信息资源。
资源共享
计算机网络中的计算机与计算机之间或计算机与终端之间，可以快速、可靠地相互传递各种信息，如程序、文件、图形、图像、声音、视频流等。
利用网络的通信功能，人们可以进行各种远程通信，实现各种网络上的应用，如收发电子邮件、视频点播、视频会议、远程教学、远程医疗、发布各种消息、进行各种讨论等。
通信
提高系统的可靠性
提高系统的可用性
实现分布式处理：把一个任务分布成一个个小任务
提高性能价格比
其他功能
计算机网络的应用
实现资源共享：企业，机关或校园
节约成本，易于维护
节约时间，提高效率
1.商业应用
访问远程信息
家庭娱乐
2.家庭及个人应用
1.2计算机网络的产生与发展
1.2.1 面向终端的计算机网络
主机——终端
这是由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统，即多个终端用户分时占用主机上的资源。在面向终端的计算机网络中，远程主机既要承担数据处理工作，又要承担通信工作，因此主机的负荷较重，且效率低
面向终端的计算机网络已涉及多种通信技术、数据传输设备和数据交换设备等
这是由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统，即多个终端用户分时占用主机上的资源
多点通信线路要在一条通信线路上连接多个终端
通信控制处理机（Communication Control Processor，CCP）也称前端处理机，其作用是负责数据的收发等通信控制和通信处理工作，让主机专门进行数据处理，以提高数据处理的效率
1.2.2 计算机——计算机网络
主机——主机（相连）
第一种形式是通过通信线路将主机直接连接起来，主机既承担数据处理工作，又承担通信工作
（ccp)通信子网——资源子网
第二种形式是把通信任务从主机中分离出来，设置前端处理机（CCP），主机间的通信通过前端处理机（CCP）的中继功能间接进行
通信控制处理机负责网络中各主机间的通信控制和通信处理工作，它们组成了带有通信功能的内层网络，也称为通信子网，是网络的重要组成部分
主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，网络中的所有主机构成了网络的资源子网。
通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上的，没有通信子网，网络就不能工作，没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者统一起来组成了资源共享的网络。
国际标准化组织（ISO）制定了，开放系统互连参考模型简称OSI参考模型
OSI参考模型规定了可以互连的计算机系统之间的通信协议，遵从OSI参考模型的网络通信产品都是所谓的开放系统，符合OSI参考模型的网络也被称为第三代计算机网络。
20世纪80年代，个人计算机（Personal Computer，PC）有了极大的发展。
1980年2月，(电气电子工程师协会)IEEE 802局域网标准发布。
1.2.3 开放式标准化的计算机网络
研究试验阶段
实用阶段
商业化阶段
1.2.4 互联网三个阶段
1.3 计算机网络的组成
1.3.1 计算机网络系统的组成
计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出
计算机系统根据在网络中的用途可分为两类：
1.计算机系统
主计算机（Host）负责数据处理和网络控制，是构成网络的主要资源。
（1）主计算机
终端（Terminal）是网络中数量大、分布广的设备，是用户进行网络操作、实现人机对话的工具
（2）终端
数据通信系统主要由通信控制处理机、传输介质和网络连接设备组成
2.数据通信系统
大型网络中使用通信控制处理器，在局域网中使用网络适配器
通信控制处理机又称通信控制器或前端处理机
它的主要功能如下：线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换及数据帧（Frame）的装配与拆装等。
（1）通信控制处理机——取而代之的是网络适配器（网卡MAC）
传输介质是传输数据信号的物理通道，通过它将网络中各种设备连接起来
根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为有线网络和无线网络
（2）传输介质
网络连接设备用来实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互连、数据信号的变换及路由选择等功能
常用：路由器、交换机、调制解调器（光猫Modem）、网关、中继器
（3）网络连接设备
网络软件一方面授权用户对网络资源的访问，帮助用户方便、安全地使用网络，另一方面管理和调度网络资源，提供网络通信和用户所需的各种网络服务
3.网络软件
第1章：计算机网络概述
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