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開課之前,課程的性質與目的 課程的主要內容 學習要求 建議教材和參考書,1,課程的性質與目的,在計算機及計算機網絡普及的今天，我們每個人都需要了解計算機網絡的相關知識 隨著信息高速公路的建設，計算機網絡的應用必將滲透到社會的各個方面，對人們的生活和工作產生深刻的影響 通過本課程的學習，使同學們能夠較全面地了解計算機網絡基本原理，掌握計算機網絡的基本概念和局域網組網技術 培養(yǎng)實際動手能力，使同學們能夠獨立完成中小規(guī)模局域網的組建和管理，以適應未來工作要求,2,課程的主要內容,計算機網絡的基礎知識 計算機網絡體系結構 局域網組網技術 網絡互連技術及互連設備 網絡操作系統(tǒng)與網絡管理 網絡安全技術,3,學習要求,課上與課下結合 理論與實踐結合 培養(yǎng)主動學習意識，具備知識自我更新能力,4,建議教材和參考書,教材 徐其興. 計算機網絡技術及應用（第二版）. 高等教育出版社，2004 參考書 1．謝希仁. 計算機網絡（第5版）. 電子工業(yè)出版社，2007 2．徐其興.計算機組網技術與配置.高等教育出版社，2007 課程網站 HTTP://JPKC.ZZEI.NET,5,第一章 計算機網絡概論,本章主要內容 計算機網絡的基本概念 數(shù)據傳輸介質 計算機網絡的拓撲結構 計算機網絡的應用 網絡操作系統(tǒng)簡介,6,本章學習要點,掌握計算機網絡的概念、分類、功能； 了解計算機網絡的軟、硬件組成； 在了解數(shù)據傳輸介質的基礎上，掌握雙絞線的制作方法和網絡硬件的連接方法； 掌握計算機網絡拓撲結構的概念及應用。,7,1.1 計算機網絡的基本概念,1 計算機網絡的定義 從計算機與通信技術相結合的觀點出發(fā)，人們把計算機網絡定義為“以計算機之間傳輸信息為目的而連接起來，實現(xiàn)遠程信息處理的系統(tǒng)”。 從強調資源共享的觀點出發(fā)，計算機網絡是“把地理上分散的資源，以能夠相互共享資源的方式互連，且各自具備獨立功能的計算機系統(tǒng)之集合體”。 從物理結構上看，將計算機網絡定義為“在協(xié)議控制下，由若干計算機、終端設備、數(shù)據傳輸和通信處理機等組成的集合”。,8,1.1 計算機網絡的基本概念,1 計算機網絡的定義 綜合上述觀點，我們把計算機網絡定義為：凡是將分布在不同地理位置并具有獨立功能的多臺計算機，通過通信設備和線路連接起來，在功能完善的網絡軟件支持下，實現(xiàn)網絡資源共享和數(shù)據傳輸為目的的系統(tǒng)，稱為計算機網絡。 可以從以下三個方面理解計算機網絡的概念: 計算機網絡是一個多機系統(tǒng)。 計算機網絡是一個互連系統(tǒng)。 計算機網絡是一個資源共享系統(tǒng)。,9,1.1 計算機網絡的基本概念,2 計算機網絡的形成與發(fā)展 縱觀計算機網絡的形成與發(fā)展歷史，大致可以分為四個階段，如下圖所示：,終端網絡,通信網絡,OSI/RM網絡,,,,因 特 網,面向終端的計算機網絡 計算機通信網絡 開放式標準化網絡體系結構的網絡 計算機網絡的互連、高速化階段,,10,第一代：面向終端的計算機網絡,第一代計算機網絡實際上是以單個計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng),,11,第二代：計算機通信網絡,第二代計算機網絡是多臺計算機通過通信線路互連為用戶提供通信服務,,,12,第三代：開放式標準化網絡體系結構的網絡,第三代計算機網絡是開放式標準化網絡，它具有統(tǒng)一的網絡體系結構、遵循國際標準化協(xié)議。標準化使得不同的計算機能方便地互連在一起，標準化還將帶來大規(guī)模生產、產品VLSI化和成本降低等一系列好處。 計算機網絡是個非常復雜的系統(tǒng)，為了使不同體系結構的計算機網絡都能互連，ISO于1977年提出了一個標準框架，這就是著名的開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。,13,第四代：計算機網絡的互連、高速化階段,計算機網絡向互連、高速、智能和全球化發(fā)展，并且迅速得到普及，實現(xiàn)了全球化的廣泛應用。目前，世界上發(fā)展最快的網絡是因特網。 由于因特網的巨大影響及成功運行，使各種網絡都將采用Internet的TCP/IP協(xié)議，這就是所謂的統(tǒng)一IP網技術。,14,1.1 計算機網絡的基本概念,3 計算機網絡的功能 （1）資源共享：硬件、軟件、數(shù)據 （2）數(shù)據通信 （3）提高系統(tǒng)的可靠性和可用性 （4）分布式處理,15,1.1 計算機網絡的基本概念,4 計算機網絡的分類,按網絡的覆蓋區(qū)域分：廣域網、局域網和城域網 按信息交換方式分：電路交換網、報文交換網和分組交換網 按網絡拓撲結構分：總線網、環(huán)型網和星型網 按通信介質分：雙絞線網、光纖網、衛(wèi)星網、微波網 按傳輸信號或傳輸方式分：基帶網和寬帶網 按通信傳播方式分：點對點傳播方式網和廣播方式網 按網絡的使用范圍分：專用網和公用網,16,1.1 計算機網絡的基本概念,按網絡的覆蓋區(qū)域分類:,廣域網（WAN）：一般是跨城市、地區(qū)、甚至跨國家組建的網絡，覆蓋范圍通常從一百公里到數(shù)萬公里。傳輸一般為9.6Kbps～45Mbps之間。 局域網（LAN）：覆蓋范圍一般從幾十米到幾公里，最大距離不超過10公里，屬于一個部門或單位組建的小范圍內的網絡。傳輸速率一般在4Mbps～1000Mbps之間。 城域網（MAN）：覆蓋范圍在廣域網和局域網之間，通常在幾公里到100公里之間，規(guī)模如一個城市。傳輸速率一般從45Mbps～150Mbps。,17,1.1 計算機網絡的基本概念,計算機網絡的組成,,18,1.2 數(shù)據傳輸介質,1 概述 傳輸介質是網絡中信息傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?傳輸介質可分為有線介質和無線介質兩大類。 根據不同的通信要求，合理地選擇數(shù)據傳輸介質(不同介質的性能差別很大)。,19,1.2 數(shù)據傳輸介質,2 雙絞線,,,20,雙絞線,雙絞線是目前最常用的一種局域網傳輸介質。 無屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩類。 無屏蔽雙絞線劃分為五類： 1、2類線是語音和低速數(shù)據線，帶寬≤4Mb/s； 3類線為數(shù)據線，帶寬為10～16Mb/s； 4類線為數(shù)據線，帶寬≤20Mb/s； 5類線是高速數(shù)據線，帶寬≤100Mb/s。,21,雙絞線,雙絞線采用RJ45接頭與網卡或交換機的RJ45接口連接。 做好的雙絞線如下圖。,,22,2 同軸電纜,同軸電纜由內、外兩個同心導體構成，內導體是單股或多股線；外導體是一層網狀金屬柱面，在兩者之間有絕緣材料充填和固定以保證內外導體同軸，最外層是橡膠或塑料保護層，如下圖所示。,,23,2 同軸電纜,以太網中使用的同軸電纜有細纜和粗纜兩類。 細纜通過Ｔ型頭與安裝有BNC接口網卡的工作站、服務器相連。,,24,3 光導纖維,光纖是數(shù)據傳輸中最有效的一種傳輸介質，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)和計算機網絡中得到了廣泛的應用。 光纖是一種由石英玻璃纖維或塑料制成的、直徑很細、能傳導光信號的媒體。 光纖的組成：光纖芯、包層和保護外層。,,25,3 光導纖維,光纖分類：單模光纖和多模光纖。 通過光纖傳輸?shù)拿恳粭l光束稱作一個模，多模光纖直徑比單模光纖大，可提供不止一束光線在光纖中傳輸，這些光有不同的入射角，在通過反射層反射時，它們有不同的反射角。,,26,3 光導纖維,光纖非常細，計量光纖纖芯和反射層的單位是μm，單模光纖的纖芯直徑只有5μm～10μm，多模光纖纖芯的直徑在50μm～100μm之間。 局域網最常用的多模光纖標識為62.5μm/125μm，其中62.5μm指的是纖芯直徑，而125μm指的是反射層(包層)直徑。典型單模光纖的纖芯直徑是8μm，當指定波長的光束在這種光纖中傳輸時，只有一種模能沿著纖芯傳播。 多模光纖比單模光纖在傳輸距離上要短，但價格較便宜。,27,3 光導纖維,優(yōu)點 ⑴通信容量大，傳輸速率高。 ⑵抗電磁干擾能力強，安全無輻射，安全保密性能好。 ⑶傳輸衰減極小，誤碼率低，可實現(xiàn)長距離、無中繼、高速數(shù)據傳輸。 缺點 ⑴價格較貴。 ⑵光纖的安裝、連接和分接都較困難，且在分接時信號損失較大。,28,4 無線介質,無線傳輸介質與有線傳輸介質的最大不同是：它不使用電能或光能作為導體傳輸信號，而是利用電磁波通過空間來傳輸。 無線介質非常適合于那些難于鋪設電纜的邊遠山區(qū)和沿海島嶼。 目前最常用的無線傳輸介質有：微波通信和衛(wèi)星通信。,29,微波通信,微波通信是把微波信號作為載波信號，用被傳輸?shù)哪M信號或數(shù)字信號來調制它。 微波沿直線傳播，由于地球表面是曲面，故每隔幾十公里便需要進行中繼，如下圖。 優(yōu)點：調制技術成熟，通信容量大，傳輸頻率寬，受外界干擾小，初建成本低； 缺點：保密性差，誤碼率高。,30,衛(wèi)星通信,為了增加微波的傳輸距離，應提高微波中繼站的高度。當將微波中繼站放在人造衛(wèi)星上時，便形成了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，可見衛(wèi)星通信是一種特殊的微波通信系統(tǒng)。 優(yōu)點：覆蓋面積大，可靠性高，信道容量大，傳輸距離遠，傳輸成本不隨距離的增加而增大，主要適用于遠距離廣域網絡的傳輸。 缺點：衛(wèi)星成本高、傳播延遲時間長、受氣候影響大，保密性較差。,,31,5 數(shù)據通信的若干術語,信道。信道是信號的傳輸通道，可分為物理信道和邏輯信道。 帶寬。在模擬信道中，人們一般采用“帶寬”表示信道傳輸信號的能力，即可傳輸信號的最高頻率和最低頻率之差。單位為Hz、KHz、MHz或GHz。 傳輸速率。在數(shù)據信道中，人們通常用“傳輸速率”表示信道的傳輸能力，即每秒傳輸?shù)谋忍兀╞it）數(shù)。單位為b/s、Kb/s、Mb/s或Gb/s 。習慣上又把傳輸速率稱為帶寬。,32,1.3 計算機網絡的拓撲結構,對于復雜的網絡結構設計，人們引入了拓撲結構的概念。 拓撲學是幾何學中的一個分支。拓撲學首先把實體抽象為與其大小、形狀無關的“點”，并將連接實體的線路抽象為“線”，進而研究點、線、面之間的關系。 拓撲設計是計算機網絡設計的第一步。 網絡拓撲結構直接關系到網絡性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用。,33,1.3 計算機網絡的拓撲結構,網絡拓撲結構的定義 計算機網絡拓撲結構是指一個網絡的通信鏈路和節(jié)點的幾何排列或抽象的布局圖形。 計算機網絡拓撲是通過計算機網絡中的各個節(jié)點與通信線路之間的幾何關系來表示網絡結構，并反映出網絡中各實體之間的結構關系。,34,1.3 計算機網絡的拓撲結構,計算機網絡拓撲結構的類型 點對點傳輸結構： 星型結構 環(huán)型結構 樹型結構 網狀型結構 廣播傳輸結構： 總線型結構,35,1.3 計算機網絡的拓撲結構,星型結構,星型結構是用每條線路將各個節(jié)點和中心節(jié)點相連的結構。中心節(jié)點控制整個網絡的通信，任何兩節(jié)點之間的通信都要通過中心節(jié)點。 優(yōu)點：結構簡單，易于實現(xiàn)，便于管理。 缺點：中心節(jié)點出故障時，整個網絡系統(tǒng)就可能癱瘓，可靠性差。,36,1.3 計算機網絡的拓撲結構,環(huán)型結構,環(huán)型結構是網絡中的節(jié)點通過點到點通信線路連接成閉合環(huán)路的結構。環(huán)中數(shù)據將沿一個方向逐個節(jié)點的傳送。 優(yōu)點：環(huán)型結構簡單，網絡中傳輸延時確定。 缺點：環(huán)中任何一個節(jié)點出現(xiàn)故障，都可能造成網絡癱瘓，而且環(huán)型結構的維護較復雜。,37,1.3 計算機網絡的拓撲結構,樹型結構,樹型結構的特點是節(jié)點按層次進行連接，信息交換主要在上、下節(jié)點之間進行，同層次的節(jié)點之間很少有數(shù)據交換。實際上，樹型結構是星型結構的擴展，只是有多個中心節(jié)點。 優(yōu)點：通信線路連接簡單，網絡容易管理維護。 缺點：資源共享能力差，可靠性也較差。,38,1.3 計算機網絡的拓撲結構,網狀型結構,網狀型結構的特點是網絡中的節(jié)點之間的連接是任意的，無規(guī)律的。節(jié)點之間可能有多條路徑選擇，其中個別節(jié)點發(fā)生故障對整個網絡影響不大。 優(yōu)點：系統(tǒng)可靠性高。 缺點：網絡系統(tǒng)結構復雜，一般成本較高。,39,1.3 計算機網絡的拓撲結構,總線型結構,總線型結構是網絡中的各個節(jié)點連接在一條公共的通信線路上的結構，數(shù)據在總線上雙向傳輸。 優(yōu)點：結構簡單，可靠性較高和易于網絡的擴充。 缺點：節(jié)點的數(shù)量對數(shù)據傳輸速度影響較大，一旦網絡出現(xiàn)故障，故障定位困難。,40,1.4 結構化布線技術,1 結構化布線系統(tǒng)簡介,在傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)中，話音、數(shù)據和圖像等各線路之間互無聯(lián)系、互不兼容，需要各種不同的電纜線和接插件，并分別進行設計和施工。 結構化布線技術是對傳統(tǒng)布線方式的改進，將建筑物與建筑群中多種配線系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃，把所有語音、數(shù)據、視頻信號與控制設備的配線，經過統(tǒng)一的規(guī)劃設計，綜合在一套標準的配線系統(tǒng)內，支持電話、閉路電視、計算機網絡等信息設備的應用，解決了以往多種配線互不兼容的問題。,41,1.4 結構化布線技術,1 結構化布線系統(tǒng)簡介,結構化布線系統(tǒng)具有如下優(yōu)點： ⑴ 電纜和布線系統(tǒng)具有可控電氣特性。 ⑵ 星型布線拓撲結構，為每臺設備提供專用介質。 ⑶ 每條電纜都終結在放置LAN集線器和電纜互連設備的配線間中，網絡故障診斷、測試及修復都變得相當簡單。 ⑷ 可方便實現(xiàn)終端設備的移動位置和增加新的設備。,42,1.4 結構化布線技術,2 結構化布線系統(tǒng)的組成 參考ISO/IEC11801《客戶建筑電纜通用敷設要求》國際標準的規(guī)定，建筑物結構化布線系統(tǒng)分為以下子系統(tǒng)： 1）工作區(qū)子系統(tǒng) 2）配線（水平）子系統(tǒng) 3）干線（垂直）子系統(tǒng) 4）設備間子系統(tǒng) 5）管理子系統(tǒng) 6）建筑群子系統(tǒng),43,1.4 結構化布線技術,3 結構化布線系統(tǒng)的組成,,44,1.5 計算機網絡的應用,1 辦公自動化 電子政府 電子郵件服務 可視會議 分布式數(shù)據庫 2 電子商務 電子數(shù)據交換 電子商務 3 在線服務 遠程教育 校園網 金融服務與管理,45,1.6 網絡操作系統(tǒng)簡介,網絡操作系統(tǒng)概述 網絡操作系統(tǒng) 是使網絡上各計算機能方便而有效地共享網絡資源，為網絡用戶提供所需的各種服務的軟件和有關規(guī)程的集合，是網絡環(huán)境下，用戶與網絡資源之間的接口。 網絡操作系統(tǒng)的功能 網絡操作系統(tǒng)除了具備單機操作系統(tǒng)所需的功能外，如內存管理、CPU管理、輸入輸出管理、文件管理等，還應有下列功能： ⑴ 提供高效可靠的網絡通信能力； ⑵ 共享資源管理； ⑶ 提供多項網絡服務功能，如遠程管理、文件傳輸、遠程打印等； ⑷ 網絡管理； ⑸ 提供網絡接口等。,46,1.6 網絡操作系統(tǒng)簡介,目前流行網絡操作系統(tǒng) Unix網絡操作系統(tǒng) Windows系列網絡操作系統(tǒng) Linux 網絡操作系統(tǒng),47,