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1、计算机网络技术及应用,计算机科学与技术专业,内容提要,专题一：计算机网络概述专题二：网络的数据传输与交换专题三：网络的传输介质及设备专题四：计算机局域网及以太网专题五：计算机广域网及通信网专题六：网络操作系统与网络管理专题七：网络体系结构及协议,专题一：计算机网络概述,计算机网络的产生与发展计算机网络的层次体系结构OSI 七层模型及各层功能计算机网络服务与数据单元计算机网络的功能与分类计算机网络技术研究内容计算机网络的发展趋势,专题一：计算机网络概述,一计算机网络的产生与发展现代计算技术、通信技术、微电子技术和光电技术的迅速发展，相互融合和渗透，形成了信息技术的革命其主要表现形式就是计算机网络
2、技术从20世纪70年代开始建立的公共远程数据网，20世纪80年代迅速兴起的局域网，到20世纪90年代加速发展的综合业务数据网ISDN，以及现在INTERNET的广泛应用，计算机网络已广泛应用于教育、科研、管理、生产、商业以及日常生活等各个领域计算机网络已经成为信息社会中重要的基础设施计算机网络的基本概念是：,专题一：计算机网络概述,一计算机网络的产生与发展计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。它是以各自具有自主功能的计算机通过通信手段相互连接起来的复合系统。一方面计算机技术应用到通信领域，改造和提升了通信系统的信能；另一方面通信技术又为多个计算机之间的远程通信和资源共享提供了必要的手段
3、。计算机技术、通信技术和微电子技术是促进计算机网络发展的主要因素。,专题一：计算机网络概述,一计算机网络的产生与发展第一代计算机网络：面向终端的计算机网络，即远程联机系统其主要特点：以单个计算机为中心，所有的信息处理与通信，均由中心机来完成，远程终端没有自主功能，不能进行信息处理,专题一：计算机网络概述,一计算机网络的产生与发展第二代计算机网络：以通信子网与资源子网联合构建二级网络，采用存储转发的方式实现计算机间的的通信1969美国ARPA委托四所高校及研究所研制的ARPANET，是计算机网络的代表其网络拓扑如下图：,专题一：计算机网络概述,一计算机网络的产生与发展第三代计算机网络：国际标准化
4、网络为了克服第二代计算机网络无法进行互联的缺点，国际标准化组织ISO委托其下属委员会研制统一的标准网络于是1984年颁布了一个“开放系统基本参考模型”OSI七层协议标准，于是计算机网络进入到第三代OSI模型虽然可以解决网络互联的问题，但是由于其协议复杂，无法在工程中实现，所以最终成为一个进行网络理论研究的模型目前解决网络互联的方法，主要是应用INTERNET的TCP/IP协议实现,专题一：计算机网络概述,二计算机网络的层次体系结构与工作原理计算机网络的层次体系结构：指构建网络时采用分层分解的方法，将复杂的问题划分成相对功能集中的层来组织的一种方法计算机网络的层次体系结构是通过层间接口来实现整个
5、网络功能服务N层是N-1的服务用户，又是N+1的服务提供者N+1层不仅直接使用了N层提供的服务，而且通过层间接口间接使用了N-1层及其以下的服务计算机网络工作原理可通过下列实例说明；位于亚洲的印尼哲学家与位于希腊的哲学家讨论哲学的问题,专题一：计算机网络概述,二计算机网络的层次体系结构与工作原理,对等层通信的实质：对等层实体之间虚拟通信 下层向上层提供服务实际通信在最底层完成右图给出了对等层通信更一般的抽象。,专题一：计算机网络概述,二计算机网络的层次体系结构与工作原理 总结以上阐述，可得到下列一般工作原理：除了在物理媒体上进行的是实通信外，其余各对等层间均为虚通信对等层间的虚通信必须遵循层间
6、共同的协议标准N+1层的虚通信是通过N层及其对等层所提供的服务，通过层间接口SAP实现,计算机网络层次结构方法的优点把网络操作分成复杂性较低的单元，易于实现和维护定义并提供了具有兼容性的标准接口使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块独立性强：上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务适应性强：只要服务和接口不变，层内实现方法可任意改变一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络，因此每个区域的网络可单独升级或改造,专题一：计算机网络概述,二计算机网络的层次体系结构与工作原理,网络体系结构的几个基本概念 协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。(=语义+语法+规则)不同层
7、具有各自不同的协议。实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程。对等层：两个不同系统的同名层次。对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。协议作用在对等实体之间。接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元服务：计算机网络的层次体系结构中，上层功能是通过下层及其对等层提供的服务实现层间接口称为服务访问点SAP，服务是通过一株服务原语实现，网络服务原语有：请求（Request）:由服务用户发往服务提供者，请求某项工作指示（Indication）:由
8、服务用户发往服务提供者，指示发生了某些事情，这些事件往往是由服务提供者远地对等实体对应的远地服务用户请求而产生的响应（Response）:由服务用户发往服务提供者，作为对前面发生的指示的响应,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元服务：证实（Confirmation）:由服务提供者发往服务用户，作为对前面发生的请求的证实,网络服务有证实和非证实两类，例如；连接请求为证实服务，数据传递为非证实服务,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元数据单元：服务数据单元SDU（Service Data Unit）相邻层间在提供服务的过程中要传递的信息单位接口数据单元IDU（Int
9、erface Data Unit）SDU在服务访问点SAP处穿过接口时，通常要加一些辅助信息ICI，共同构成IDU协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）不同网络系统中同层对等实体间交换的信息单位，它是由本层的SDU加上协议控制信息PCI构成网络数据单元的组成如下图；,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元数据单元：,SAP,(n+1)PDU,(n)IDU=(n+1)PDU+(n)ICI,(n)SDU=(n+1)PDU,(n)PDU=(n)SDU+(n)PCI,n+1,n,OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元PDU，而传输层及以下各层
10、的PDU另外还有各自特定的名称：传输层数据段（Segment）网络层分组（数据报）（Packet）数据链路层数据帧（Frame）物理层比特（Bit）,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元,数据封装 一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。,数据(n)SDU,协议头(n)PCI,发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号。,数据（n+1）PDU,专题一：计算机网络概述,专题一：计算机网络概述,四计算机网络的服务与数据单元3服务与协议的比较：服务是在同一开放系统中相邻层间的操作
11、，协议则是不同开放系统中对等层实体间的虚通信必须遵守的约定协议是通过服务来实现的,专题一：计算机网络概述,五计算机网络的功能与分类计算机网络的功能远程通信资源共享协同工作计算机网络的分类：按地域范围：局域网广域网城域网按拓扑结构：星型网总线网环型网按交换方式：线路交换网分组交换网 帧中继网信元交换网,专题一：计算机网络概述,六计算机网络技术的基本内容数据通信；网络体系结构及协议局域网广域网网络互连网络管理信息安全,专题一：计算机网络概述,七计算机网络技术的发展趋势计算机网络的发展趋势可归结为：一个目标两个支撑三个融合四个热点一个目标：在国家和全球建立信息基础设施及NII和GII两个支撑：微电子
12、技术光电技术三个融合：电信网电视网计算机网,专题一：计算机网络概述,七计算机网络技术的发展趋势四个热点：多媒体技术：数据文本声音图像宽带网技术：宽频容量交互双向通道移动通信技术：便携式智能终端信息安全技术：INTERNET的开放性和攻击手段的多样性,专题二：网络的数据传输与通信,通信系统的基本模型及概念模拟调制技术与数字调制技术计算机网络的多路复用技术计算机网络的数据交换技术,专题三：网络的传输介质及设备,计算机网络的组成部件计算机网络的传输介质计算机网络适配器计算机网络的交换机计算机网络的路由器,专题三：网络的传输介质及设备,一计算机网络的组成部件组成计算机网络的部件有三种：计算机，通信设备
13、，传输介质广域网的通信设备是交换机（Switch）例如：X.25包交换机，帧中继交换机，ATM交换机等局域网中以太网的通信设备是集线器HUB,专题四：计算机局域网及以太网,一计算机局域网体系结构二计算机局域网拓扑结构三局域网介质访问控制协议四局域网IEEE802协议五以太网及高速局域网,专题五：计算机广域网及通信网,计算机广域网概述网络互联电话拨号网PSTN综合业务数据网ISDNX.25网络专线拨号网络DDN,专题五：计算机广域网及通信网,一计算机广域网概述广域网是地理范围从数十公里到数千公里，可以连接若干城市地区甚至跨越国界，遍及全球的一种计算机网络其通信必须依靠ISP提供网络支持基于X.25协议的公用分组交换网是早期最流行的广域网，基于分组交换方式的存储转发网络，可提供中低数据通信业务目前由于对高速宽带广域网的需求增加以及光电技术的发展，推动了快速分组交换技术的发展，其特点是简化通信协议，应用高速交换设备目前广泛采用的技术有帧中继和异步专移模式ATM,专题六：网络操作系统与网络管理,网络操作系统(NOS)概述目前流行的网络操作系统网络管理系统的概念与功能简单网管协议SNMP及实现结构,专题七：Internet网络技术,Internet的产生与发展Internet的组成体系结构Internet的网络接入技术Internet提供的网络服务,
