计算机网络基础Word格式.docx
- 文档编号:16343434
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:72
- 大小:144.82KB
计算机网络基础Word格式.docx
《计算机网络基础Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机网络基础Word格式.docx(72页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
全网具有统一的体系结构,以资源共享为主要目的.
v1984年,国际标准化组织颁布了¡
开放系统互联参考模型¡
的国际标准ISO7498,简称¡
OSI/RM¡
.
4.第四代__网络互联与高速化、综合化(90年代以后)
局域网技术发展成熟,出现光纤及高速网络技术、多媒体、智能网络,整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统,发展为以Internet为代表的互联网。
1.1.2计算机网络的基本概念
计算机网络是指利用通信设备和线路,将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机连接起来,以功能完善的网络软件(网络操作系统和通信协议)实现网络中资源共享和信息传递的系统.
要点:
v连入网络的计算机是独立自主的,是可以独立运行的系统。
v网络必须是互联的.物理上的.逻辑上的.要求遵守共同的协议.
v计算机网络的基本目的:
资源共享.
1.1.2之计算机网络的功能
1资源共享
硬件共享:
;
软件共享:
数据共享:
2数据传输
3实现分布式处理
v通过不同地点的计算机共同完成一项任务.大型课题,分为许许多多的小题目,由不同的计算机分别完成,然后再集中起来,解决问题。
与分布式计算机系统的区别
v分布处理是指分布的多个处理器或计算机分工协同地完成某一任务,其目的是为了充分发挥系统的整体特性。
v在网络中,用户必须明确地指定在哪一台机器上登录,明确地远程递交任务,明确地指定文件传输的源地址和目的地,并且要管理整个网络。
v在分布式系统中,用户面对一台虚拟主机,由系统对多台主机分配任务,不需用户指定,系统自动完成用户提交的任务。
v分布式系统是建立在网络上软件系统,它具有高度地整体性和透明性。
因此网络和分布式系统的区别更多地取决于软件(尤其是操作系统),而不是硬件。
v但是二者之间也有许多共同之处,如都需要文件的传送,区别在于是谁发起传送,用户还是系统。
分布式计算机系统
4实现集中的控制和管理。
5提高计算机的可靠性和可用性
6提供系统的性能价格比
1.1.2之计算机网络的分类
1)按网络覆盖的范围分
局域网(LocalAreaNetwork--LAN)
特点:
短距离,高速率,低误码率
广域网(WideAreaNetwork--WAN)
较低的速率,较高的误码率
城域网(MetropolitanAreaNetwork--MAN)
网络分类
缩写
大约分布距离
处理机位于同一
传输速率范围
局域网
LAN
10m
房间
4Mb/s
10Gb/s
100m
建筑物
1km
校园
城域网
MAN
10km
城市
50kb/s
1Gb/s
广域网
WAN
100km1000km
国家
9.6kb/s
2Gb/s
局域网的英文是LocalAreaNetwork(LAN),顾名思义就是局部区域的计算机网络。
局域网是一种小范围(几公里)的以实现资源共享为基本,其本质特征是分布距离短、数据传输速度快。
较低速的局域网传输数据的速度大约为10Mb/s~100Mb/s,较高速的局域网传输数据的速度可达1000Mb/s目的而组建的计算机网络~10Gb/s。
左图所示的是一组相对功能较强的局域网交换机,右图所示的是一个WAN示意图。
局域网的主要标准是IEEE802.X。
局域网的主要类型包括:
以太网(Ethernet)、异步传输模式(ATM)等。
以太网是目前使用最广泛、发展最迅速和建网成本最低的局域网。
广域网的英文是WideAreaNetword(WAN),广域网是指分布在不同的国家、地域、甚至全球范围的各种局域网互联而成的大型计算机通信网络。
广域网中的主机和工作站的物理分布一般在几公里以上。
例如,像IMB、SUN等计算机公司都建立了自己企业的广域网,它们通过通信部门的通信网络来连接分布在全球的各子公司。
广域网的传输速度相对局域网来说较低,一般在几kb/s~2Mb/s左右。
WAN主要功能是在较大范围的区域内提供数据通信服务,主要用于互连局域网。
WAN可分类为公用电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、数字数据网DDN、X.25共用分组交换网、帧中继FrameRelay、异步传输模式ATM等。
目前LAN的主要用途有:
(1)共享局域网中的资源,如打印机、绘图仪等。
(2)共享服务器上数据库中的数据。
(3)共享服务器上的多媒体数据,如音乐、电影等。
(4)向用户提供电子邮件等服务。
(5)用户间的数据拷贝与存储。
组建局域网使用的主要设备为,集线器、交换机、路由器和ATM交换机等,如图所示。
组建广域网使用的主要设备为,调制解调器、广域网交换机、接入服务器、路由器和防火墙等,如图所示。
带宽指在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量,通常用bps、kbps和mbps表示,有时也用BPS、KBPS和MBPS表示。
以太网带宽有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等,电话拨号上网带宽通常为56kbps,ADSL带宽通常为500Kbps~8Mbps。
2)按网络的拓扑结构分
1总线型拓扑结构
v所有入网机器共用一条物理传输信道。
2星形拓扑结构(中心节点)
v以一台中心处理机为主而构成的网络,其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。
3环形拓扑结构:
v入网设备通过转发器接入网络,每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路,所有的转发器构成了环状的网络。
3)按通信方式分类
通信信道的类型有两类:
v广播通信信道:
多个结点共享一个通信信道,某个结点广播信息,其他结点都能接收信息。
v点---点通信信道:
一条通信线路只能连接一对结点,如果两个结点之间没有直接连接的线路,那么它们的通信只能通过中间结点转接。
显然,网络要通过通信信道完成数据传输任务,因此网络所采用的传输技术也只可能有两类,即广播(Broadcast)方式与点---点(Point-to-Ponint)方式。
1广播式传输网络
v所有联网计算机都共享一个公共通信信道。
当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时,所有其他的计算机都会¡
°
收听¡
到这个分组。
由于发送的分组中带有目的地址与源地址,接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。
如果与本结点地址相同,则接收该分组,否则丢弃该分组。
如总线型、无线通信与卫星通信等。
2点到点传输网络
v每条物理线路连接一对计算机。
假如两台计算机之间没有直连线路,它们之间的分组传输就要通过中间结点接收、存储、转发,直至目的结点。
由于连接多台计算机之间的线路可能很复杂,因此从源结点到目的结点可能存在多条路由。
因此路由算法非常重要。
如星型、树型、环型和网状型。
4)按管理性质分类
v公用网专用网利用公用网组建专用网互联网因特网内部网外部网
5)按交换方式分类
交换方式:
信息在网络设备中的传输方式
1电路交换网
v采用电话工作方式,具有建立链路、数据传输和释放链路三个阶段;
通信过程中,自始自终占用该条线路,且不允许其它用户共享其信道容量。
v2报文交换网
v交换机采用具有¡
存储-转发¡
能力的计算机,用户数据可以暂时保存于交换机内,等待线路空闲时,再进行用户数据的传输。
v3分组交换网
v类同报文交换技术,规定了交换机处理和传输的数据长度(分组长度),不同用户的数据分组可以交织地在网络的物理链路上传输。
v目前,大多数计算机网络(包括广域网和局域网)都采用了分组交换技术,只是分组的大小有所不同。
1.1.3计算机网络的基本组成
由通信子网和资源子网组成
v通信子网:
网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合,主要支持用户数据的传输;
包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬软件设施。
v资源子网:
网络中面向数据处理的资源集合,主要负责数据处理,支持用户的应用;
由用户的主机资源组成,包括接入网络的用户主机,以及面向应用的外设(例如:
终端)、软件和可共享的数据(例如:
公共数据库)等。
通信子网和资源子网
1.2计算机网络的拓扑结构
v计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构,反映出网络中各实体间的结构关系。
拓扑设计是建设计算机网络的首步,也是实现各种网络协议的基础,它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。
v网络拓扑结构:
网络上的通信链路,以及各个计算机应用之间的相互连接的几何排列或物理布局(点线拓扑图)。
点¡
¡
计算机或网络设备线¡
通信线路
v网络拓扑结构和网络传输方式、传输数率、传输介质及网络性能等相关
1)总线型拓扑结构
特点:
v多台机器共用一条传输信道,信道利用率较高;
v同一时刻只能有两台计算机通信;
v对信道故障敏感;
v网络的延伸距离有限,结点数有限适用于局域网
2)星形拓扑结构:
v网络结构简单,便于管理(集中式)
v每台入网机均需物理线路与处理机互连,线路利用率低
v处理机负载重(需处理所有的服务),两台入网机之间交换信息,必须通过中心处理机
v入网主机故障不影响整个网络的正常工作,中心处理机的故障将导致网络的瘫痪(备份/容错)
3)环形拓扑结构:
v实时性较好(信息在网中传输的最大时间固定)每个结点只与相邻两个结点有物理链路,传输控制机制比较简单;
v某个结点的故障将导致物理瘫痪结点数有限适用于局域网,实时性要求较高的环境
4)树型拓扑结构:
星型网络的扩展
网络易扩展故障容易隔离对根的依赖大
5)网状拓扑结构:
v利用专门负责数据通信和传输的结点机构成。
入网设备直接接入结点机进行通信。
两个结点之间的连接不唯一,完整性、可靠性高
v主要用于地理范围大、
入网主机多(机型多)的环境
常用于构造广域网
2.4网络体系与层次结构
2.4.1协议分层
1.网络协议
计算机网络中不同系统的两实体间只有在通信的基础上,才有可能相互交换信息,共享网络资源。
一个网络协议主要由以下三个要素组成:
(1)语法。
(2)语义。
(3)同步,
2.协议分层层次结构如图2-18所示。
2.4.2服务与协议
1.服务类型
在计算机网络协议的层次结构中,层与层之间具有服务与被服务的单向依赖关系,下层向上层提供服务,而上层则调用下层的服务。
因此,我们可称任意相邻两层的下层为服务提供者,上层为服务调用者。
下层为上层提供的服务可分为两类,它们是面向连接的服务(Connection-orientedService)和无连接服务(ConnectionlessService)。
面向连接的服务类似电话系统的服务模式。
无连接服务类似邮政系统的服务模式。
我们用可靠性这一指标来衡量不同服务类型的质量和特性。
多数无连接服务不支持确认重传机制,因此多数无连接服务可靠性不高。
2.服务原语
相邻层之间通过一组服务原语(ServicePrimitive)建立相互作用,完成服务与被服务的过程。
服务原语可划分为四类,分别是请求(Request)、指示(Indication)、响应(Response)和确认(Confirm)。
由不同层发出的每条原语完成各自确定的功能,参见表2-3。
3.服务与协议
服务和协议是两个不同的概念。
服务描述两层之间的接口,定义了该层能够代表它的调用者所完成的操作。
下层是服务提供者,上层是服务调用者。
它们之间通过一组服务原语完成服务过程,但并不涉及如何实现操作的细节。
协议是有关对等实体间交换数据的格式和意义的一组规则。
通信的两实体利用协议来实现它们的服务定义。
只要不改变提供给服务调用者的服务,实体就可转换它们之间的协议。
即协议关系到服务的实现,但对服务调用者来说是透明的。
协议与服务的分离,使得在计算机网络中采用新通信技术替换落后的通信手段更容易,增加了所设计的计算机网络的适应性。
2.5ISO/OSI开放系统互连参考模型
1.OSI参考模型层次划分原则
OSI开放系统互连参考模型如图2-20所示。
网络分层按下述规则进行:
(1)根据不同层次的抽象分层。
(2)每层应当实现一个定义明确的功能。
(3)每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。
(4)各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。
(5)层数应足够多,以避免不同的功能混杂在同一层中,但也不能太多,否则体系结构会过于庞大,并将增加各层服务的开销。
2. OSI参考模型的七层协议及其功能
1)物理层(PhysicalLayer)物理层完成的主要功能:
(最底层)
(1)二进制在线路上的表示和传输二进制“位”信号
(2)指定传输方式的要求。
(3)当建立、维护与其他设备的物理连接时,提供需要的机械、电气、功能特性和规程特性。
物理层是OSI模型的第1层,该层传输以“位”为单位的数据流,其主要功能用一句话表示就是“确定如何使用物理传输介质,实现两个节点间的物理连接,透明地传送比特位流。
”。
说明:
第一,物理层直接与物理信道相连接,因此物理层是7层中惟一的“实连接层”;
而其他各层由于都间接地使用到物理层的功能,因此为“虚连接层”。
第二,由于计算机网络中有许多物理设备和各种传输介质,因此物理层对上层的的真正作用是要尽可能地屏蔽掉各种媒体和设备的具体特性,使得数据链路层感觉不到其差异的存在。
2)数据链路层(DataLinkLayer)
数据链路层完成的主要功能有:
(1)数据链路的建立、维护与释放的管理工作。
(2)将传输数据增加的同步信息、校验信息及地址信息封装成数据帧。
(3)数据帧传输顺序的控制。
(4)差错检测与控制。
(5)数据流量控制。
数据链路层是OSI模型的第2层,该层传输以“帧”为单位的数据单元,其主要功能用一句话表示就是“在物理层服务的基础上,通过各种控制协议,将有差错的实际物理信道变为无差错的、能可靠传输数据的数据链路”。
通常又将该层分为介质访问控制(MAC)和逻辑链路控制(LLC)两个子层。
MAC子层的主要任务是解决共享网络中多用户对信道竞争的问题,完成网络介质的访问控制;
LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接,执行差错校验、流量控制和链路选择。
3)网络层(NetworkLayer)
网络层完成的功能如下:
(1)通过路径选择将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。
(2)防止通信子网信息流量过大造成网络阻塞。
(3)网络连接的建立和管理。
网络层是OSI模型的第3层,该层传输以“分组”为单位的数据单元
4)传输层(TransportLayer)
传输层主要完成的功能有:
(1)分割和重组报文。
(2)提供可靠的端到端的服务。
(3)传输层的流量控制。
(4)提供面向连接的和无连接数据的传输服务。
传输层是OSI模型的第4层,该层传输以“报文”为单位的数据单元
一般,OSI模型下3层的主要任务是数据通信,上3层的任务是数据处理。
由于传输层(transportlayer)位于OSI模型的第4层,因此,也是计算机通信体系结构中最关键的一层,它是通信子网和资源子网的接口和桥梁,起到承上启下的作用。
5)会话层(SessionLayer)
会话层完成的主要功能如下:
(1)允许用户在设备之间建立、维持和终止会话。
(2)管理会话。
(3)使用远程地址建立连接。
6)表示层(PresentationLayer)
综上可知,表示层可提供以下服务:
(1)数据转换:
编码和字符集的转换。
(2)格式变换:
修改数据位的组合格式。
(3)语法选择:
根据所用的转换形式进行初始选择和后继修改。
表示层完成的主要功能有:
(1)对数据编码格式进行转换。
(2)数据压缩与恢复。
(3)建立数据交换格式。
(4)数据的安全与保密。
(5)其他特殊服务。
7)应用层(ApplicationLayer)(最高层)
应用层完成的主要功能如下:
(1)作为用户应用程序与网络间的接口。
(2)使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系。
小结:
由于OSI是一个理想的模型,因此一般的网络系统只涉及其中的几层,很少有系统能够具有所有的7层,并完全遵循它的规定。
在7层模型中,每一层都提供一个特殊的网络功能。
从网络功能呢功的角度观察:
下面4层(物理层、数据链路层、网络层和传输层)主要提供数据传输和交换功能,即以节点到节点之间的通信为主;
第4层作为上下两部分的桥梁,是整个网络体系结构中最关键的部分;
而上3层(会话层、表示层和应用层)则以提供用用户与应用程序之间的信息与数据处理功能为主。
简而言之,下4层主要完成通信子网的功能,上3层主要完成资源子网的功能。
。
2.6TCP/IP协议综述
2.6.1开放的TCP/IP协议环境
各种计算机网络都有各自特定的通信协议,如Novell公司的IPX/SPX、IBM公司的SNA、DEC公司的DNA(DECnet)等,这些通信协议相对于自己的网络都具有一定的排它性。
在很多情况下,需要把不同的系统连接在一起,以提高不同网络之间的通信能力,但上面的通信协议由于其专用性,使得不同系统之间的连接变得十分困难。
TCP/IP协议很好地解决了这一问题。
TCP/IP协议提供了一个开放的环境,它能够把各种计算机平台,包括大型机、小型机、工作站和微型计算机很好地连接在一起,从而达到了不同网络系统互连的目的。
由于TCP/IP协议的开放性,使得各种类型的网络都可以容易地连入Internet,并且随着Internet的发展,将会有越来越多的网络连入Internet,使用其丰富的资源。
可以说,TCP/IP协议是一个很好的实现了国际网络工业标准的协议。
随着TCP/IP协议的大量使用,它已成为国际事实上的网络标准。
2.6.2TCP/IP协议的层次结构和作用
TCP/IP协议集将各个通信协议分配到以下4层中:
网络接口层(主机—网络层)、网际层(IP层,或互连层)、传输层和应用层。
其中最主要的两个协议层是:
网际协议(IP)和传输控制协议(TCP)。
OSI模型结构
TCP/IP模型结构
TCP/IP模型中的协议群
TCP/IP模型各层的作用
应用层
FTP、HTTP、HTML、POP3、SMTP、Telnet、SNMP、RPC、NNTP、Ping、MIME、MIB、XML
向用户提供调用和访问网络中各种应用和实用程序接口。
表示层
会话层
传输层
传输层TCP
TCP、UDP
提供在网络节点之间的预定通信和授权通信的能力,并将数据上传到应用层或下传到Internet层。
网络层
网络层IP
IP、ARP、RARP、ICMP
负责数据打包、选择路由和主机之间的通信
数据链路层
网络接口层
Ethernet、FDDI、ATM、PPP、Token-Ring
负责管理物理层和数据链路层的设备,并负责与各种物理网络之间进行数据交换
物理层
1)网络接口层
网络接口层为TCP/IP协议的底层,也被称为链路层或主机—网络层。
它与OSI模型的下两层相对应,即物理层与数据链路层。
网络接口层负责把数据传输到网络介质上,并从网络上接收数据。
这一层涉及网络适配器(网卡)和网络传输介质等物理层和数据链路层的网络设备。
因此网络接口可能会有许多种,例如可以与局域网LAN接口,如与IEEE802支持的各种局域网连接;
又如还可以与广域网WAN接口,如与X.25网络接口;
此外还可以与城域网MAN连接。
TCP/IP协议在这一层并未定义具体的接口协议,其目的在于可以灵活的与各种类型的网络进行连接。
从这个意义上讲,TCP/IP协议可以运行在任何网络之上。
(1)网络接口层的功能:
该层负责管理设备和网络之间的数据交换,即同一设备与网络之间的数据交换,它通过网络接口,从网络的介质上接收数据后,进行处理,并抽取IP数据报交给网际层即IP层;
或者是接受和处理上一层(IP层)的数据报,并通过特定的网络向外发送。
(2)网络接口层的协议:
如前所述,网络接口层没有定义自己的协议,但是支持多种逻辑链路控制和媒体访问协议,如各种局域网和广域网协议中能够用于IP数据报交换分组传输协议。
注意,位于这一层的常用网络设备之一的以太网卡使用MAC地址标识。
MAC地址即介质访问控制地址,它是12个字符的十六进制数,如B5-40-03-21-D4-65。
2)网际层(IP)
TCP/IP协议的网际层,也称internet层、IP层或网间网络层。
他与OSI模型的网络层相对应。
网际层的功能
网际层负责为主要传输的数据分配地址,进行数据打包,并选择合适的路由将其发送到目的地。
它有以下3个基本功能。
(1)负责处理来自传输层的分组发送请求,将分组形成(IP)数据包,并为该数据包进行路径选择。
数据打包和路由:
即将传输层的数据分组装入数据报,填充报头,形成IP数据包,选择去往目的地的主机的路径,并将数据包发往适当的网络
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机网络 基础