第一章网络技术基础课程.docx
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第一章网络技术基础课程
第一章网络技术基础
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。
计算机网络从形成、发展到广泛应用已经历了近40年的时间。
目前,人们可以通过多种方式,将自己的个人电脑、PDA或手机通过电话线、网络线等有线方式或通过无线移动网等无线方式连接到互联网。
我们可以享受互联网所提供的各种各样的服务,如浏览Web页面、远程上传与下载文件、发送或接收电子邮件、网上实时交谈、网络游戏等等。
网络在改变我们的生活,网络已经无处不在。
本章主要学习组建计算机网络的有关基础知识,使我们对计算机网络的技术特征和现状有一个初步的了解,为后继的学习打下坚实的基础。
让我们看一下如图1-1所示的一个简单的计算机网络。
在这个网络中,有两台分别装Windows2000操作系统的可以独立工作的计算机,它们通过连接在集线器上的两条电缆线连接在一起,两台计算机之间可以互相通信,互相使用对方的软驱、光驱和各自磁盘上的软件资源,可以安装一个网络游戏两人共同娱乐。
一台计算机如果要拷贝另一台计算机上的容量约10MB的数据,只需要仅仅几秒钟的时间。
图1-1 一个简单的计算机网络
由此我们可以给计算机网络下一个最通常的定义:
计算机网络是指以能够相互共享资源或协同工作为目的互连起来的独立计算机的互联集合。
从技术角度讲,组建计算机网络需要三要素:
可独立自主工作的计算机、连接计算机的介质、通信协议(protocol)。
可独立自主工作的计算机,是指装有操作系统的完整的计算机系统。
如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作,则不认为它是独立自主的。
介质可以是电缆、光缆或无线电波。
网卡驱动程序的安装视频
通信协议可以理解为一种通信双方预先约定的共同遵守的格式和规范,同一网络中的两台设备之间要通信必须使用互相支持的共同协议。
如果任何一台设备不支持用于网络互联的协议,它就不能与其它设备通信。
可以将人的语言理解为人们互相通信的一种协议,图1-2中的两个不懂外语的外国人谈话相互都听不懂。
图1-3中两台计算机使用不同的协议相互不能通信。
图1-2两个不懂外语的外国人谈话
图1-3两台计算机使用不同的协议
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。
前面图1-1所示的就是一个局域网。
局域网是一种小范围(几公里)的以实现资源共享为基本目的而组建的计算机网络,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~10Gb/s。
图1-4所示的是一组相对功能较强的局域网交换机,图1-5所示的是一个WAN示意图。
图1-4 一组典型的局域网交换机
图1-5 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。
对于计算机网络来说,LAN是最基础的,可以说WAN也是在LAN的基础上通过网际互联形成的。
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1-6所示。
图1-6组建局域网使用的主要设备的实物照片
图1-7组建局域网使用的主要设备的图标
局域网工作原理显示动画
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1-8所示。
图1-8组建广域网使用的主要设备
广域网的工作原理动画
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。
网络的互联模式称为网络的拓朴结构,局域网常用的拓朴结构有:
总线型结构、环型结构、星型结构。
网络结构工作原理动画
如果网络上的所有计算机都通过一条电缆相互连接起来,这种拓朴结构就称为总线型拓朴结构,如图1-9所示。
图1-9总线型拓朴结构
总线型拓朴结构是最简单的局域网结构,因为其中不需要插入任何其他的连接设备。
网络中任何一台计算机发送的信号都沿一条共同的总线传播,而且能被其他所有计算机接收。
有时又称这种网络结构为点对点拓朴结构。
总线型结构的网络的优点是:
连接简单、易于维护、成本费用低。
在总线型结构的网络中,所有计算机共享同一条电缆,所以同时只能有一台计算机发送信号其它计算机这时处于接收状态。
如果有两台以上的计算机同时要求发送信号,由优先权决择其中一台发送,另外的计算机只能等这台计算机发送完信号后,才发送信号。
因些总线型结构的网络传送数据的速度缓慢。
由于所有计算机连接在一条共线上,所以只要有一条计算机出故障,会影响网络上的其它计算机工作,所有可靠性较差。
随着以双绞线和光纤为主的标准化布线的应用推广,总线型网络处于淘汰状态。
环型拓朴结构中,每台计算机都与相邻的两台计算机相连,从而构成一个封闭的环状,整个网络结构既没有起点也没有终点,如图1-10所示。
图1-10环型拓朴结构
星型拓朴结构如图1-11所示。
在星型拓朴结构中,每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。
中心节点控制全网的通信,任何两个节点的相互通信,都必须经过中心节点。
因些中心节点是网络的瓶颈,这种拓朴结构又称为集中控制式网络结构。
图1-11星型拓朴结构
早期计算机之间组网基本上只使用同一家的产品,其它厂家生产的计算机和设备无法接入,形成了各自为政、缺乏统一标准的局面。
随着计算机的普及与发展,这种局面很难适应市场需求。
1977年,国际标准化组织(ISO)成立了一个专门机构,提出了各种计算机能够在世界范围内互连成网络的标准框架,即著名的开放系统互联基本参考模型,简称OSI模型。
图1-12为OSI七层模型的示意图。
图1-13为OSI七层模型功能图。
图1-14为七层模型对应层通信示意图,每一层利用下一层提供的服务与对等层通信,每一层都使用自己的协议。
图1-12OSI七层模型示意图
图1-13OSI七层模型功能图
七层模型工作原理动画
图1-14七层模型对应层通信示意图
TCP/IP是Internet所用的协议,它是一个协议栈,由一系列小而专的协议组成。
TCP/IP协议由四层组成:
应用层、传输层、互联网层、网络接口层。
每层又包括若干小协议,如图1-15所示。
四层模型工作原理动画
图1-15 TCP/IP 协议模型
IP协议中最重要的部分是数据帧中的IP地址。
网络上的每一台设备为了与网络上的其它设备区别,都必须有自己唯一的IP地址。
IP地址、子网掩码、网关以及DNS的配置过程视频
目前,常见的局域网操作系统主要有NetWare、Windows2000Server、Unix和Linux这四种。
NetWare操作系统对网络硬件的要求较低,同时兼容DOS命令,其应用环境与DOS相似,且应用软件较丰富,技术完善、可靠,尤其是无盘工作站的安装较方便,因而较低配置或整体档次不高的微机在组网时应选用NetWare。
目前常用的版本有3.11、3.12和4.10等中英文版本,NetWare服务器对无盘站和游戏的支持较好,常用于教学网和游戏厅。
Windows2000是在WindowsNT基础上发展起来的新一代操作系统。
能安全、简便地运行几乎所有较新版的大众化软件,Windows2000Server还支持多处理器操作,对网络提供了更高的可扩展性,为耗费内存较多的应用程序提供更多的内存。
Windows2000共有四个版本,主要为:
Windows2000Professional 取代Windows98作为客户机的操作系统
Windows2000Server 部门或中小企业服务器操作系统
Windows2000AdvancedServer 大型企业服务器操作系统
Windows2000DatacenterServer 数据服务器操作系统
一般组建办公、工商企业网,建议选用Windows2000Server操作系统。
Unix于20世纪60年代问世,是一种多用户、多任务分时操作系统。
对普通的网络用户来说,Unix不容易掌握,小型局域网基本不使用Unix。
Linux是由芬兰赫尔辛基大学研究生LINUS率先开发并于1991年正式在Internet上发布的一种免费的自由使用的操作系统.根据规定任何人都可以复制和使用该产品,但是不能涉及商业行为。
Linux可在单机上使用,也可在服务器上当作网络操作系统使用。
虽然Linux存在缺乏服务保障、尚没有足够的软件支持的缺点,但随着人们对它不断研究和开发,一定会在个人计算机和网络服务器操作系统领域有所作为。
本章重点和难点
• 局域网是一种小范围(几公里)的以实现资源共享为基本目的而组建的计算机网络,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~10Gb/s。
• 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。
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。
• 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。
• 网络的互联模式称为网络的拓朴结构,局域网常用的拓朴结构有:
总线型结构、环型结构、星型结构。
• 总线型拓朴结构是最简单的局域网结构,因为其中不需要插入任何其他的连接设备。
网络中任何一台计算机发送的信号都沿一条共同的总线传播,而且能被其他所有计算机接收。
有时又称这种网络结构为点对点拓朴结构。
• 环型拓朴结构中,每台计算机都与相邻的两台计算机相连,从而构成一个封闭的环状,整个网络结构既没有起点也没有终点。
• 在星型拓朴结构中,每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。
中心节点控制全网的通信,任何两个节点的相互通信,都必须经过中心节点。
因些,中心节点是网络的瓶颈,这种拓朴结构又称为集中控制式网络结构。
• OSI七层模型为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
• TCP/IP协议由四层组成:
应用层、传输层、互联网层、网络接口层。
每层又包括若干小协议。
练习:
一、选择题
1.网络的一个优点是()。
A、高可靠性 B、低成本
C、只需较少的网络介质D、自然冗余
2.下列说法不正确的是()。
A、LAN比WAN传输速度快 B、WAN比LAN传输距离远
C、互连LAN需要协议而互连WAN不需要D、通过LAN可以共享计算机资源
3.Internet最早起源于()
A、ARPAnet B、以太网
C、NSFnet D、环型网
4.计算机网络中可共享的资源包括()
A、硬件、软件、数据和通信信道B、主机、外设和通信信道
C、硬件、软件和数据 D、主机、外设、数据和通信信道
5.IBM公司于20世纪70年代推出的著名的网络体系结构是()
A、ARPA B、ISO
C、TCP/IP D、SNA
6.下面哪一项可以描述网络拓扑结构?
()
A、仅仅是网络的物理设计 B、仅仅是网络的逻辑设计
C、仅仅是对网络形式上的设计D、网络的物理设计和逻辑设计
7.下面哪种拓扑技术可以使用集线器作为连接器?
()
A、双环型 B、星型
C、总线型 D、单环型
8.局域网与广域网之间的差异不仅在于它们所能覆盖的地理范围,而且还在于()
A、所使用的传输介质 B、所提供的服务
C、所使用的协议 D、所能支持的通信量
9.如下图1-1所示,此图形应称为
A、结点 B、链路
C、通路 D、网络
10.下列属于按采用的拓扑结构分类的计算机网络是()
A、星型网 B、光纤网
C、科研网 D、宽带网
11.计算机互联的主要目的是()
A、制定网络协议 B、将计算机技术与通信技术相结合
C、集中计算 D、资源共享
12.广域网覆盖的地理范围可达()
A、数公里 B、数十公里
C、数百公里 D、数千公里
13.TCP/IP的互联层采用IP协议,它相当于OSI参考模型中网络层的()
A、面向无连接网络服务B、面向连接网络服务
C、传输控制协议 D、X.25协议
14.推出OSI参考模型是为了()。
A、建立一个设计任何网络结构都必须遵从的绝对标准
B、克服多厂商网络固有的通信问题
C、证明没有分层的网络结构是不可行的
D、以上叙述都不是
15.一旦中心节点出现故障则整个网络瘫痪的局域网的拓扑结构是()
A、星型结构 B、树型结构
C、总线型结构 D、环型结构
16.OSI网络结构模型共分为7层,其中最低层是物理层,最高层是()
A、会话层 B、传输层
C、网络层 D、应用层
17.在TCP/IP参考模型中,应用层是最高的一层,它包括了所有的高层协议,下列协议中不属于应用层协议的是()
A、HTTP B、FTP
C、UDP D、SMTP
18.下列关于局域网的主要用途的描述,错误的是()。
A、共享局域网中的资源,如打印机、绘图仪等
B、共享服务器上数据库中的数据
C、向用户提供电子邮件等服务
D、用户间的数据拷贝与存储
19.Internet使用()作为通信协议,所以必须安装其协议并将其绑定到“拨号网络适配器”。
A、TCP/IP B、OSI/RM
C、PPP D、SLIP
20.以下()不属于网络操作系统的基本功能
A、文件服务 B、打印服务
C、电子公告牌(BBS) D、网络管理服务
二、填空题
1.在20世纪50年代, 和 技术的互相结合,为计算机网络的产生奠定了理论基础。
2.从传输范围的角度来划分计算机网络,计算机网络可以分为 和 、 。
其中,Internet属于 。
3.从资源共享的角度来定义计算机网络,计算机网络指的是利用 将不同地理位置的多个独立的 连接起来以实现资源共享的系统。
4.Internet是由分布在世界各地的计算机网络借助于 相互连接而形成的全球性互联网。
5.OSI参考模型从低到高第3层是 层。
6.环型拓扑的优点是结构简单,实现容易,传输延迟确定,适应传输负荷较重, 要求较高的应用环境。
7.网络操作系统的 服务是最重要与最基本的网络功能。
三、判断题
1.以太网和令牌网相比较,使用最多的是令牌网。
2.网络系统互连的协议OSI具有六层。
3.TCP/IP协议共有四层。
4.目前使用最广泛的网络操作系统是Linux。
5.一台计算机也可以称为是一个计算机网络。
6.局域网的本质特征是分布距离短、数据传输速度快。
7.网络的互联模式称为网络的拓朴结构。
8.总线型网络中各计算机发送的信号都有一条专用的线路传播。
9.星型网络的瓶颈是中心节点。
10.NetWare操作系统对网络硬件的要求很高。
四、问答题
1.什么是计算机网络?
试从资源共享的角度对其进行定义。
2.计算机网络可以从哪几个角度进行分类?
3.计算机网络的功能主要有哪些?
根据自己的兴趣额需求,举出几种应用实例。
4.组建局域网所需的设备主要有哪些?
各有何作用?
5.组建广域网所需的设备主要有哪些?
各有何作用?
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