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武汉大学计算机基础 第五讲 计算机网络基础知识
ISO/OSI体系结构参考模型 (续) 体系结构参考模型
传输层 定义如何提供可靠的数据传输服务 会话层 定义如何管理两个计算机系统连接间的会话关系 表示层 定义表示所传输信息的语法和语义 应用层 定义用户需要的各种应用
TCP/IP参考模型 参考模型
TCP/IP协议是一个协议族,一组协议相互配合, TCP/IP协议是一个协议族,一组协议相互配合,将不同的网络连 协议是一个协议族 接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层, 接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层,分别对应于 ISO/OSI体系的网络层与传输层 其中TCP协议和IP 体系的网络层与传输层, TCP协议和IP协议是它们的 ISO/OSI体系的网络层与传输层,其中TCP协议和IP协议是它们的 代表,所以整体称之为TCP/IP协议。 TCP/IP协议 代表,所以整体称之为TCP/IP协议。 具有如下四个特点 四个特点: 具有如下四个特点: (1)开放的协议标准 可以免费使用, 开放的协议标准, (1)开放的协议标准,可以免费使用,并且独立于特定的计算机硬 件与操作系统; 件与操作系统; 独立于特定的网络硬件,可以运行在局域网、广域网中, (2) 独立于特定的网络硬件 , 可以运行在局域网、 广域网中 , 更 适用于网络互联; 适用于网络互联; 统一的网络地址分配方案, (3) 统一的网络地址分配方案, 使得网络中的每台主机在网中都 具有唯一的地址; 具有唯一的地址; 标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。 (4) 标准化的高层协议,可以提供多种可靠的用户服务。
3、计算机网络的分类(续) 计算机网络的分类 分类(
按通信技术分: 按通信技术分:
广播式网络:在广播式网络中, 广播式网络:在广播式网络中,所有计算机共享 一个通信信道。 一个通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算 机发送信息时,发送的信息中含有目的地址和源地址 机发送信息时, 所有计算机均收到该信息, 。所有计算机均收到该信息,当目的地址为本机地址 时接收该信息,否则丢弃该信息。 时接收该信息,否则丢弃该信息。 点到点通信:每条物理线路连接一台计算机。 点到点通信:每条物理线路连接一台计算机。
特点
功能
分类
客户机/服务器(Client/Server)模式 户机/服务器( )
对等网:网络中的所有计算机都具有同等地位,没有主次之分。 对等网:网络中的所有计算机都具有同等地位,没有主次之分。网络上任何一个 节点机所拥有的资源都作为网络资源,可被其他节点机上的用户共享。 节点机所拥有的资源都作为网络资源,可被其他节点机上的用户共享。 客户机/服务器模式 网络中有几台计算机专门充当服务器, 服务器模式: 客户机 服务器模式:网络中有几台计算机。
树型: 树型:
是总线型拓扑的扩展。是 是总线型拓扑的扩展。 在总线网络上加上分支形 成的。 成的。 特点:属于分层网, 特点:属于分层网,组网 灵活,易于扩展。 灵活,易于扩展。并与故 障隔离, 障隔离,但对根结点的依 赖性太大。 赖性太大。
网状拓扑结构
特点 可靠性高 结构复杂, 结构复杂,不易管理和维护 线路成本高 适用于大型广域网 因为有多条路径, 因为有多条路径,所以可以 选择最佳路径,减少时延, 选择最佳路径,减少时延, 改善流量分配, 改善流量分配,提高网络性 能,但路径选择比较复杂
环型: 环型:
各个节点首位相连形 成一个闭合的环。 成一个闭合的环。 特点: 特点:每个节点地位 平等,抗故障性能好。 平等,抗故障性能好。 但任意一个结点或一 条线路出问题将导致 整个网络瘫痪。 整个网络瘫痪。
星型: 星型:
每个结点均以一 条单独的线路与 中央结点相连。 中央结点相连。 特点:结构简单, 特点:结构简单, 各节点间相互独 但线路太多。 立。但线路太多。
开放系统互连OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 互连物理传输媒体
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
资 源 子 网
通 信 子 网
双向箭头线表示概念上的通信线路,空心箭头表示实际通信线路。 双向箭头线表示概念上的通信线路,空心箭头表示实际通信线路。
路由设备 路由器(router) 网络层软件 IP协议软件等 传输层软件 TCP和UDP协议软件 应用软件 各种应用的服务器软件和客户机软件,如 HTTP Server软件和www浏览器软件。
计算机网络操作系统
网络操作系统:具有网络功能的操作系统 网络操作系统 具有网络功能的操作系统 复杂性——要对全网资源进行管理,以实现整个系统的资源 要对全网资源进行管理, 复杂性 要对全网资源进行管理 共享。实现计算机之间通信与同步。 共享。实现计算机之间通信与同步。 并行性——每个节点机上的程序都可以并行执行,一个作业 每个节点机上的程序都可以并行执行, 并行性 每个节点机上的程序都可以并行执行 可以分配到本地的节点机上,也可以分配到远程节点机上。 可以分配到本地的节点机上,也可以分配到远程节点机上。 安全性——可对不同用户规定不同的权限;提供身份验证机 可对不同用户规定不同的权限; 安全性 可对不同用户规定不同的权限 保证数据传输的安全和保密。 制;保证数据传输的安全和保密。 提供高效可靠的网络通信能力 提供多种网络服务 对等式网络操作系统
在电磁波频谱中,目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。 在电磁波频谱中,目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。 无线电波
地面微波通信
卫星微波通信
3、计算机网络的分类(续) 计算机网络的分类 分类(
按 通 信 距 离
局域网: 局域网:几百米到十几公里 (LAN) 一栋或几栋大楼内 ) 域网: 域网:几十公里到 百公里 (MAN) 一 ) 或 内 域网( ):几百公里 域网(WAN):几百公里 ):几百公里……
ISO/OSI体系结构参考模型 体系结构参考模型
为了解决异种机互连及通信问题,ISO/OSI模型是国际标准化组 为了解决异种机互连及通信问题,ISO/OSI模型是国际标准化组
织(ISO)提出的开放系统互连参考模型(Open Systems ISO)提出的开放系统互连参考模型( Model) Interconnection Reference Model)。 从功能上划分为7 分别为: 从功能上划分为7层,分别为: 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
ISO/OSI体系结构参考模型 (续) 体系结构参考模型
物理层 定义传输介质的物理特征和介质中传送的数字信 号表示形式,以构成连接参与通信的计算机之间的物理 信道 数据链路层 定义数据通信方式和数字数据在传输中的编码形 式,分组方式等,以构成参与通信的计算机之间的数字 数据传输链路。 网络层 定义信息如何在网络中选择路径,由信源端到达 信宿端
5. 计算机网络的体系结构和协议
为实现计算机之间的数据通信、 物理网 为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自 独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。 独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。 协议三要素 一套关于信息传输顺序, 协议 一套关于信息传输顺序,信息格式 和信息内容等的约定。 和信息内容等的约定。 例:甲乙两个人通电话 语法:电话号码; 语法:电话号码; 语义:响铃(表示有电话打进),乙接电话,通话等一系列的动作; 语义:响铃(表示有电话打进),乙接电话,通话等一系列的动作; ),乙接电话 同步:甲先拨电话,响铃,乙接听电话,等一系列的通话时序。 同步:甲先拨电话,响铃,乙接听电话,等一系列的通话时序。
层次模型的通信方式
他要收购我 的公司?! ◎#¥#% 打电话告 诉他,我 要收购他 的公司
你好,我的老板想收购 你们公司,请转告你们 老板
ISO/OSI参考模型 参考模型
为了解决异种机互连及通信问题, 年代后期国际标准化组织 为了解决异种机互连及通信问题,70年代后期国际标准化组织 (ISO)制定了 制定了OSI参考模型。 参考模型。 制定了 参考模型 该模型采用了三级抽象,即体系结构、 该模型采用了三级抽象,即体系结构、服务定义和协议规格说 明。 体系结构部分定义OSI的层次结构、各层关系及各层可能的服 的层次结构、 体系结构部分定义 的层次结构 务; 服务定义部分详细说明了各层所提供的功能; 服务定义部分详细说明了各层所提供的功能; 协议规格部分的各种协议精确定义了每一层在通信中发送控制 信息及解释信息的过程。 信息及解释信息的过程。
语法: 语法:数据与控制信息的结构或格式 语义: 语义:用来说明通信双方应当怎么做 同步:详细说明事件如何实现 同步:
网络体系结构: 网络体系结构:
网络协议可以使不兼容的系统互相通信。 网络协议可以使不兼容的系统互相通信。
计算机网络是一个非常复杂的系统。 计算机网络是一个非常复杂的系统。为了设计这样 复杂的计算机网络, 复杂的计算机网络,大多数网络在设计时就提出了分 层的方法。 分层”可将庞大而复杂的问题, 层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题,转化为 若干较小的局部问题, 若干较小的局部问题,而这些较小的局部问题就比较 易于研究和处理,这样可以减少协议设计的复杂性。 易于研究和处理,这样可以减少协议设计的复杂性。 象这样的网络结构层次模型及各层协议的集合称为 计算机网络体系结构。 计算机网络体系结构。
其 他 外 设 打印机
2、计算机网络的基本组成
计算机网络由硬件和软件两大部分组成,包括: 连接介质 线缆(双绞线,同轴电缆,光纤等),无线信 道等 物理层连接设备 中继器,信号放大设备等 网络适配器 网卡 数据链路层连接设备 集线器(HUB),交换机,网桥
计算机网络的基本组成( 计算机网络的基本组成(续)
4、计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构
资源子网
通信子网
通信子网中各台计算机连接的形式 和方法称为网络的拓扑结构。 和方法称为网络的拓扑结构。
计算机网络的拓扑结构: 计算机网络的拓扑结构: