计算机通信网络技术-计算机之间的通信通过什么实现

通信网络技术 1_ok_20110224_Chapter 1 计算机网络的基本.ppt学习

目标知识掌握 学习内容 1.1 计算机网络的形成与发展1.2 计算机网络

的基本概念 1.3 计算机网络的分类和拓扑 1.1 计算机网络的形成和发展 计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，涉及通信和计算机两个领域。计算机网络的发展经历了从简单到复杂的演变，从单机到多机计算机通信网络技术，从终端与计算机之间的通信到计算机之间的通信。纵观计算机网络的形成和发展历史，可分为以下三个阶段：具有通信功能的在线系统、具有通信功能的分时系统和开放的标准化计算机网络。在数字电子计算机内部增加通信控制功能，通过通信线路将远程终端的输入/输出设备直接连接到数字电子计算机，使数字电子计算机在处理接收到信息的同时接收到远程终端的信息，最后通过通信线路将处理后的信息直接发送回远程终端， 这称为在线系统，如图所示。这是计算机技术和通信技术相结合的开始。采用通信控制器和前端处理器，采用实时、分时和批处理模式，提高了线路的利用率，使通信系统发生了根本性的变化。也就是说，原本由一台主机完成的数据处理工作和与远程终端的通信工作被分成两台计算机来完成，即主机先设置一个预处理器，预处理器专门负责与远程终端的通信，使主计算机系统有更多的时间进行数据处理工作， 如图所示。

1977年，国际标准化组织ISO成立了SC16小组委员会，以“开放系统互连”为目标，专门研究网络架构、互连标准等。1984年，ISO正式发布了名为“开放系统互连基本参考模型”ISO7498的国际标准，简称OSI参考模型或OSI/RM.OSI/RM有七层，因此也称为OSI七层模型。OSI/RM的提议开创了具有统一网络架构并遵循国际标准化协议的计算机网络的新时代。OSI标准不仅保证了各厂商生产的计算机的互联互通，也促进了企业之间的竞争。只有实施这些标准，厂商才能有利于产品的销售，用户也可以从不同厂商获得兼容的开放产品，大大加快了计算机网络的发展 1.2 计算机网络的基本概念 1.2.1 计算机网络的定义：具有独立功能的计算机分布在不同位置，通过通信设备和传输介质相互连接， 在统一协议控制下，实现与网络软件的数据通信、资源共享和协同工作系统。用户信息交换 信息交换是计算机网络最基本的功能，主要是为了完成计算机网络中节点之间的系统通信。用户信息交换是指通过计算机网络进行文件传输、电子邮件传输、新闻发布和电子商务等强大的通信活动。资源共享资源共享包括硬件、软件和数据资源的共享。资源共享

是指用户在权限范围内对网络上的计算机网络资源进行共享，使计算机网络中的资源相互连接，分工，有利于提高各种硬件、软件和数据资源的利用率。均衡使用计算机网络中的网络资源，当计算机网络中的计算机过载时计算机通信网络技术，计算机网络可以做出智能判断，并将新任务转移到计算机网络中闲置较少的计算机来完成，这样就可以平衡每台计算机的负载，并提高每台计算机的可用性。分布式处理 在计算机网络中，每个用户都可以根据具体情况合理选择计算机网络中的资源，并按照就近原则快速处理。对于综合性的大问题，可以使用一定的算法将任务分配给不同的计算机，以达到平衡网络资源和实现分布式处理的目的。101.2.2 计算机网络的功能信息服务 计算机网络还可以提供在线电视、在线聊天、在线游戏、视频点播、手机账单查询、天气预报、股票在线交易、列车时刻表、航班信息和电子商务等功能。提高计算机的安全性和可靠性，计算机网络可靠性的提高主要表现在计算机网络中的每台计算机都可以依靠计算机网络，充当彼此的备份机器。一旦一台计算机出现故障，其他计算机可以立即承担起原来由故障机器承担的任务，而不会使计算机故障导致整个系统瘫痪，从而提高计算机的可靠性。随着计算机网络功能的不断加强，计算机网络应用已经渗透到社会生活的方方面面，如办公自动化、信息理财、在线教学、电子商务、网络通信等。

111.2.3 计算机网络应用计划统计子系统、人事管理子系统、设备仪器管理子系统、物料管理子系统。校园网 121.3 计算机网络的分类和拓扑 计算机网络可以根据不同的标准进行分类，城域网。城域网，简称城域网，是在一个城市内部形成的计算机信息网络，地理范围可以从几十公里到几百公里不等，可以覆盖一个城市或地区，是一个中型网络。提供全市信息服务。它是局域网的扩展，用于局域网之间的连接，在传输介质和布线结构方面涉及范围很广。广域网。广域网，简称WAN，覆盖的地理范围不受限制，可以是一个地区或一个国家，甚至是世界，所以它也被称为远程网络，比如Internet（Internet（Internet）是典型的广域网。由于WAN分布在长距离上，因此其速率远低于局域网的速率。131.3.1 计算机网络的分类线路交换网络。线路切换最早出现在电话系统中，早期的计算机网络采用这种方法传输数据，数字信号转换成模拟信号后才能在线传输。消息交换网络。消息交换方法是将要发送的数据和目的地址包含在一个完整的消息中，其长度不受限制。消息交换采用存储转发的原则，每个中间节点为路由的数据包选择合适的路径，使其最终到达目的端。分组交换网络。分组交换也使用消息传输，但它不使用可变长度的消息作为传输的基本单位，而是将一条长消息分成许多固定长度的数据包，以数据包为传输的基本单元。

由于数据包长度有限，数据包可以更方便地在中间节点机器的内存中存储和处理，转发速度大大提高。由于分组交换优于线路交换和消息交换，因此具有许多优点。因此，它已成为在计算机网络中传输数据的主要方式。141.3.1 计算机网络的分类 双绞线是最常用的传输介质之一，由两根带有绝缘保护层的铜线组成。双绞线的点对点通信距离一般不应超过100m。目前，计算机网络中使用的双绞线按其传输速率分为五线、六线、七线三类，传输速率在10Mbps至600Mbps之间，双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。同轴电缆由内外导体两根导体组成，内导体可以由单股或多股组成，外导体一般是由以内导体为轴线的金属线组成的圆柱形纺织表面。光纤。它由两层具有不同折射率的材料组成。内层由单根高折射率的玻璃纤维组成，外层涂有一层折射率低的材料，是目前发展最迅速、应用最广泛的透射介质。光纤具有频率带宽高、传输速率高、传输距离长等优点，并且具有良好的抗干扰性、高数据机密性和低误码率，因此越来越受到人们的青睐。151.3.1 用于计算机网络的分类无线通信介质。无线通信介质包括无线电、微波、卫星通信和移动通信。无线网络目前主要使用三种技术：微波通信、红外通信和激光通信，而不是电缆或光纤，而是通过大气传输的计算机网络。无线传输

广泛应用于电话领域，现在已经开始出现局域网无线传输介质，它可以在一定范围内实现快速、高性能的计算机组网。点对点传输网络：数据通过计算机或通信设备以点对点的方式传输。星形网络和环形网络使用这种传输方式。两台计算机通过物理线路连接。广播传输网络：数据在公共介质中传输。无线网络和总线型网络属于此类型。广播网络的特点是单个通信信道，该信道由网络上的所有计算机共享。16 1.3.1 计算机网络的分类 客户端/服务器网络：服务器是专门用于提供服务的高性能计算机或专用设备，客户端是用户的计算机。这是一种网络形式，其中客户端向服务器发出请求并接收服务，多个客户端可以共享服务器提供的各种资源。对等网络：对等网络中没有专用计算机作为服务器。而且，所有计算机都是平等的，每台计算机都保存自己的帐户信息和配置信息，共享彼此的信息资源和硬件资源，并且组网计算机通常属于同一类型。17 1.3.1 计算机网络的分类 公共网络。它由电信部门建立，一般由政府和电信部门管理和控制，是一个为全社会所有人提供服务的网络。如公用电话交换网（PSTN）、数字数据网（DDN）、综合业务数字网（ISDN）等。专用网络。

专用网络由一个或多个部门拥有，仅向所有者提供服务，不向所有者以外的人提供服务。例如，金融、石油、铁路等行业都有自己的特殊网络。当然，专用网络可能是电信领域的租用传输线 181.3.2 计算机网络的拓扑 术语“拓扑”是从几何学中借来的。网络拓扑是指网络的形状，或其物理连接，即讨论网络系统的连接形式，而没有网线的物理连接，是指网线的几何形状，可以代表网络服务器和工作站的网络配置以及彼此之间的连接形式。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环形、树型、网络型、蜂窝型等。 19 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 使用称为总线的中央主电缆，所有工作站都通过相应的硬件接口直接连接到该总线，称为总线形拓扑，如图所示。在这种结构中，总线具有信息的双向传输功能，通常用于局域网连接，总线一般采用同轴电缆或双绞线。20 工作站服务器 工作站工作站介质 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 资源共享能力强，这对于广播工作非常方便，即一个节点发送，所有节点都可以接收。分布式协议不能保证信息的及时传输，不具备实时功能。站点必须是智能的，并且具有媒体访问控制功能，这会增加站点的硬件和软件开销。

总线式网络结构是目前应用最广泛的结构，也是最传统的主流网络结构，适用于信息管理系统和办公自动化系统的应用。 21 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 星形拓扑是由中心节点和各种站组成的结构，通过点对点通信链路连接到中心节点， 所以中心节点是相当复杂和繁琐的。星形网络使用电路交换和消息交换，尤其是电路交换。建立隧道连接后，数据可以在两个连接的站点之间传输，而不会延迟。如图所示。22 个人电脑 电脑 电脑集线器或交换机 N+11.3.2 计算机网络的拓扑结构 故障排除和隔离很容易。在星形网络中，中心节点可以逐条隔离连接线进行故障检测和定位，单个连接点的故障仅影响一个设备，不影响整个网络。安装和维护工作相当可观。由于每个站点都必须直接连接到中心节点，因此需要大量的电缆，并且安装和维护的工作量急剧增加。中心节点负担过重，容易形成瓶颈。一旦发生故障，整个网络都会受到影响，因此中心节点的可靠性和冗余性都很高。每个站点的分发处理能力较低。23 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 环形结构由网络中的几个节点通过点对点链路端到端连接形成闭环组成，每个站点可以从一个链路接收数据，并以相同的速率沿环线串行发送数据到链路的另一端。

此类链接可以是单向的，也可以是双向的。如图所示。24 个 PC 个光纤传输速度快，环形拓扑网络是单向传输，非常适合光纤通信介质。如果在环形拓扑网络中使用光纤作为通信介质，网络的速度和抗干扰能力将大大提高。无差错传输。由于点对点通信链路，传输的信号在每个节点上再生，因此可以最大限度地减少传输信息的误码率。连接简单。添加或减少工作站时，只需要简单的连接操作。25 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 可靠性差。节点故障可能导致网络范围的故障。这是因为环上的数据传输必须经过与环相连的每个节点，一旦环中的某个节点发生故障，就会导致整个网络的故障。故障检测困难。因为环上任何一点的故障都会导致整个网络的故障，所以很难定位故障。环形拓扑的媒体访问控制协议都使用令牌传递，负载很轻时通道利用率相对较低。26 1.3.2 计算机网络拓扑 树拓扑是从总线拓扑演变而来的，形状像一棵倒树，树根在顶部，树根在根下面，每个分支也可以有分支，如图所示。树根接收每个站点发送的数据，然后将其广播到整个网络。

树拓扑的特征

与总线拓扑结构基本相同，但有一些特殊功能。 27 PC 节点 PC 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 易于扩展。这种结构可以扩展许多分支和子分支，并且可以轻松地将这些新节点和分支添加到网络中。故障也很容易分离。如果一个分支中的节点或线路发生故障，则很容易将故障分支与整个系统隔离开来。树形拓扑的缺点：单个节点对根的依赖性太大，一旦网络的根出现故障，整个系统就无法正常工作。28 1.3.2 计算机网络的拓扑 连接多个子网或多个局域网形成网状拓扑。在网状拓扑中，网络中的每个设备都采用分散控制，点对点连接，具有很高的可靠性。网络中的路径选择最短路径算法，因此网络上的延迟时间小，传输速率高，但控制复杂，一般局域网不采用这种结构。这种结构在广域网中应用广泛，其优点是不受瓶颈问题和故障问题的影响。由于节点之间连接了许多路径，因此可以选择适当的路由来传输数据流，绕过故障组件或节点过忙。虽然这种结构相对复杂且成本较高，提供上述功能的网络协议也比较复杂，但可靠性很高。如图所示。29 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 30 PC PC PC 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 蜂窝拓扑是无线局域网中常用的结构。

它的特点是无线传输介质（微波、卫星、红外等）的点对点、点对多点传输，是一种适用于城市网络、校园网、企业网的无线网络。 31 1.3.2 计算机网络的拓扑结构 上面分析了几种常见拓扑的优缺点。需要指出的是，在实际的联网中，拓扑不一定是单一的，通常是几种结构的混合体。无论是局域网还是广域网，拓扑结构的选择都需要考虑许多因素：灵活性。需要考虑到系统在将来扩展或更改时可以轻松重新配置网络拓扑，并且可以轻松处理原始站点的删除和新站点的添加。响应时间和吞吐量。您希望为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。网络拓扑的选择也影响传输介质的选择和介质访问控制方法的确定，进而影响网络上每个站点的运行速度和网络软硬件接口的复杂性。32