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计算机网络概述

计算机网络(COMPUTER NETWORK)概述主机(H, Host) 可以是大型机、中型机、小型机、微型机。

主机是资源子网的主要组成单元,它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。

普通用户终端通过主机连人网内。

主机要为本地用户访问网络其他主机设备和资源提供服务,同时为远程服务用户共享本地资源提供服务。

终端(T, Terminal) 是用户访问网络的界面。

终端可以是简单的输入、输出终端,也可以是带有微处理机的智能终端。

终端可以通过主机连人网内,也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入1.1网络基础知识1.计算机网络是计算机技术与又通信技术紧密相结合的产物。

计算机技术构成了网络的高层建筑,通信技术构成了网络的低层基础。

2.计算机网络是计算机科学发展的一个重要方向。

1.1 计算机网络的发展1.计算机网络在发展过程中经历了四个阶段:联机系统阶段,互联网络阶段,标准化网络阶段,网络互连与高速网络阶段。

(1)联机系统阶段:网络的雏形,终端------通信线路---------计算机的系统(面向终端的计算机通信),实际是一个联机多用户系统。

SAGE(半自动防空系统)设备组成:终端(数据收集),集中器(数据集中处理),调制解调器(数字信号与模拟信号的转换),电话线(传输模拟信号),线路控制器(串行与并串转换与差错控制),前端处理机(FEP)(数据通信控制) (2)计算机互联网络阶段:计算机----------计算机的系统。

(ARPANET)互联网的开始(3)标准化网络阶段:由于网络的发展,采用分层方法解决网络的各种问题,一些公司开发出自己的网络产品:IBM的SNA(系统网络体系), DEC的DNA.在1984年由ISO颁布了”开放系统互连参考模型”(OSI/RM),制定网络结构由七层组成,又称为”七层模型”,不同公司的网络可以互连。

(4)网络互连与高速网络:90年代以后,更大的网络互连和信息高速公路。

美国的NII,我国的四大网络,互联网,公用数据网1.2 计算机网络的概念:1, 计算机系统:由硬件和软件部分组成。

不同类型的计算机系统都有不同类型软,硬件资源。

其中各种资源的关系如图。

操作系统分为:单用户,联机多用户,网络操作系统。

(1)单用户操作系统DOS, WINDOWS98(2)联机多用户系统:多道批处理,分时,实时。

VMS主机通过通信电缆连接多个计算机终端和计算机,它们的关系是支配与被支配的关系。

终端分配使用主机软硬件资源。

(3)计算机网络:利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件(网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统)实现网络中资源共享和信息传递的系统。

如:NETWARE WINDOWS NT UNIXLAN MANAGER.i>组成:硬件:计算机、通信设备、线路。

软件:网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统、数据与资料。

ii>结构:通信子网:网络的信息传递。

通信设备组成。

资源子网:信息处理。

由计算机软件与硬件组成。

iii>功能:资源共享和信息传递(4)分布式计算机系统:在分布式操作系统的支持下,进行分布式数据库处理和计算机之间的并行计算。

完成一项工作在多台计算机同时运行。

如:数据的查询。

1.3 计算机网络和特点和目标1.网络的特点:远程数据传输,独立性,分布处理,灵活性与适应性2.网络的目标:资源共享(硬件资源、信道资源、软件资源),数据通信(电子邮件、电子商务、BBS),提高系统可靠性等。

1.4计算机网络系统的组成1. 网络组成:通信子网:网络的信息传递。

通信设备组成。

处于网络的内层。

资源子网:信息处理。

由计算机软件与硬件组成。

处于网络的外层。

3.网络的硬件----网络节点(Network Node):网络单元(Unit),是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端的统称。

分为:转节点和访问节点。

4.数据交换技术----分组交换技术:包交换(Packed Switching)由Baran于1964年提出,是现代网络技术的基础。

分组:一个个等长的数据包。

别的通信技术:电路交换,报文交换。

(1)分组交换过程:将数据进行分成等长的带目的地址的一系列分组(数据包),按的一定路径算法,在各个节点间进行存储---转发,使数据从信源发到信宿。

现代互联网的技术。

(2)优点:(1)节点暂时存储的是一个个分组,而不是整个数据文件(2)分组暂时保存在节点的内存中,保证了较高的交换速率(3)动态分配信道,极大的提高了通信线路的利用率缺点:(1)分组在节点转发时因排队而造成一定的延时(2)分组必须携带一些控制信息而产生额外开销,管理控制比较困难(3) 任务:分组的存储、转发和选择合适的分组传输路径。

1.5 计算机网络类型1.按网络覆盖范围分:广域网(WAN):几十公里---几千公里城域网(MAN):几公里---几十公里局域网(LAN):几米---几公里1.6 计算机网络的拓扑结构1.计算机网络拓扑结构:计算机网络的物理连接方式,即网络的几何形状。

由拓扑学观点研究计算机网络结构。

点,线,面。

2.链路与通路:链路(Link):两个节点间的连线。

通路:从信源到信宿的一系列链路。

3.网络拓扑结构:广域网(WAN)的拓扑结构:广域网的通信和连接主要依靠公用通信设施(如:电话网,数据交换网)(1)集中式拓扑结构:单个网络控制中心,如:面向终端的远程联机系统和集中式数据管理的大型、专用网络。

(集中处理数据)(星型)(2)分散式拓扑结构:有多个网络控制中心,并可利用集中器或多路复用器进行部分数据交换,而扩展网络。

(分散处理数据)(3)分布式拓扑结构:无规则的连接结构网,多个网络控制中心,并呈分布式连接。

(4)全互连拓扑结构:每个节点均与其它所有节点直接相连。

(5)不规则拓扑结构:广播式通信。

局域网(LAN)的拓扑结构:(1)星型结构:结构简单,易于扩充和管理,发现故障、排除故障容易,可靠性低。

(2)树型结构:结构简单,易于扩充和管理,发现故障、排除故障困难。

(3)总线型结构:结构简单,易于扩充和管理,可靠性高,速率快,连入节点有限,发现故障、排除故障困难,实时性较差。

(4)环型结构:设备与线路少,可靠性高,发现故障、排除故障困难,速度慢。

(5)网型结构:可靠性高。

1.7 计算机网络的资源共享0.网络目的:数据通信和资源共享,资源在使用上有:共享(shared)-------独占(exclusive)。

硬件资源共享,软件资源共享,数据资源,通信信道资源共享。

1.硬件资源共享(Hardware):主计算机,外存储器,打印机,输入输出设备的共享。

2.软件资源共享(Software):网络系统中的各种软件,各种应用程序,工具软件,支撑软件,语言。

3.数据资源共享(Data):数据库中的数据或其它数据。

4.通信信道资源共享(Channel):对通信线路的共享,按共享方式分为:固定分配信道,随机分配信道,排队分配信道三种共享方式。

I> 固定分配信道方式: (1)将信道划分为若干个逻辑子信道,每对用户固定独占分配给它们的子信道(资源)。

(2)将信道划分为若干时间段(信道时间),多个用户分别占用一个完整信道的不同信道时间。

II> 随机分配信道方式:将信道划分为若干个逻辑子信道,系统根据每对用户需要,随机分配给该对用户一空闲子信道使用权,用户使用完毕后释放该信道使用权。

III> 排队分配信道方式:将用户数据划分为一定长度的数据包,通过存储、排队、转发在各通信链路上传输。

1.8 计算机网络协议和体系结构二.网络系统的体系结构:1.由于计算机网络系统非常复杂,就采用结构化(洋葱)方法将网络分为若干个子层,每层之间既相互独立又相互联系,来解决整个网络系统问题。

因此,网络体系结构是分层结构,它是网络各层及其协议的集合。

上层是下层的用户,下层是上层的服务提供者。

例如:OSI七层模型:1.协议(Protocol)网络中的计算机与终端间要想正确的传送信息和数据,必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则,这种约定或规则称作协议。

是计算机之间交流的语言。

人见面握手女先男后、右手握等计算机通信数据传输协议(如何操作)网络协议主要有三个组成部分:(1)语义:是对协议元素的含义进行解释,不同类型的协议元素所规定的语义是不同的。

例如需要发出何种控制信息、完成何种动作及得到的响应等。

(2)语法:将若干个协议元素和数据组合在一起用来表达一个完整的内容所应遵循的格式,也就是对信息的数据结构做一种规定。

例如用户数据与控制信息的结构与格式等。

(3)同步:包括速度匹配和排序。

有了同步,通信双方的收发数据的步调才一致,才能完成数据传输。

同步有时也称为定时。

1.特点:(1)层次性:网络系统的分层体系结构决定了协议具有多个层次。

(2)可靠性和有效性:保证数据传输的可靠、准确和快捷。

2.数据单元(DU)数据单元是层间(经ASP)或同层实体间传送的数据块,层间数据块称为接口数据单元IDU(Interface Data Unit),同层实体间传送的数据块称为协议数据单元PDU(Protocol Data Unit),即协议层的协议在对等层之间交换的数据单元。

N层实体经N层协议跨过网络传给对等N层的实体,然后上交给N+1层的数据块,称为N层服务数据单元N-SDU,N-SDU就是N+1-PDU,它是N+1-IDU中需要传送给对等N+1实体的那一部分。

为了执行协议的需要,每种数据单元都要携带一些控制信息,即报头。

因此,计算网络中的协议是分层的,而不同层协议数据单元则是层层封装的。

发送方要完成数据的封装,接收方要完成数据的解封。

表4.1 层次与协议4.14 数据封装与解封过程任何计算机网络系统都是由终端、计算机以及具有通信与数据交换的节点组成的,都要完成计算机与计算机之间或者计算机与终端之间的通信,通信过程要保证数据的传输的质量、保证各终端用户之间的数据安全与保护等内容。

在数据发送端,是将用户数据封装成帧再到物理线路上传输的过程,这个过程称为数据封装。

在数据接收端,是将从物理线路上的位流装配成帧再装配成用户数据的过程,这个过程是数据解封。

对OSI模型来说,数据流动的实际路径如下:在发送方A,用户进程将数据交给应用层协议后,在本机经过从上到下的层层协议处理,交给中继开放系统。

达端系统B后,目的主机经过对数据从下到上的层层协议处理,最终交给目标进程。

发送端的应用系统提交给网络系统应用层的用户数据(User Data),每经过一层都被加上该层协议头后封装该层的协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit),然后交给下一层进行做类似处理,最后到达物理层传输线路后,以位流的形式发出。

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