第9章計算機網絡基礎本章導讀：本章主要討論有關計算機網絡的背景知識，介紹相關的基本概念和基本理論。本章主要知識點：計算機網絡的定義

計算機網絡的基本功能、組成和分類

網絡協議和計算機網絡體系結構

計算機局域網基本知識第9章計算機網絡基礎9.2局域網9.3廣域網9.1概述9.1概述9.1.1計算機網絡基本知識9.1.2計算機網絡的功能和分類9.1.3計算機網絡的組成返回本章目錄9.1.4計算機網絡的應用計算機網絡是計算機技術與通信技術發展的產物，并在社會的需求和用戶的應用促進下發展起來的。

1968年，美國國防部高級研究計劃局（ARPA）與麻省劍橋的BBN公司簽訂協議，進行計算機之間的遠程互連研究，研究的成果出現了著名ARPANET。ARPANET的出現標志了世界上第一個計算機網絡的誕生。9.1.1計算機網絡基本知識計算機網絡的產生與發展

9.1.1計算機網絡基本知識計算機網絡的產生與發展

（1）面向終端的計算機網絡以單個計算機為中心的遠程聯機系統，構成面向終端的計算機網絡。9.1.1計算機網絡基本知識計算機網絡的產生與發展

（2）計算機——計算機網絡

9.1.1計算機網絡基本知識計算機網絡的產生與發展

（3）開放式標準化的網絡9.1.1計算機網絡基本知識2.計算機網絡的定義

計算機網絡的定義是：利用通信線路將地理上分散的、具有獨立功能的計算機系統和通信設備按不同的形式連接起來、以功能完善的網絡軟件實現資源共享和信息傳遞的系統。資源共享就是指網絡系統中的各計算機用戶可以利用網內其他計算機系統中的全部或部分資源的過程。

返回本節目錄9.1.2計算機網絡的功能和分類計算機網絡的功能

計算機網絡的功能，主要有以下幾點：（1）資源共享（2）數據通信（3）分布式處理（4）負載均衡（5）提高了系統的可靠性和可用性9.1.2計算機網絡的功能和分類2.計算機網絡的分類

（1）按覆蓋范圍分類①局域網（LocalAreaNetwork）②城域網（MetropolitanAreaNetwork）③廣域網（WideAreaNetwork）

1．局域網局域局：簡稱LAN，通常在地域上位于園區或者建筑物內部的有限范圍內。

2．城域網城域網：簡稱MAN，在地理域分布上比LAN更廣。

3．廣域網廣域網：簡稱WAN，用于連接同一國家、不同國家間甚至洲際間的局域網和城域網。

網絡類型范圍傳輸速度成本局域網4km內，同一棟建筑物內快便宜城域網4-20km，同一城市內中等昂貴廣域網20km以上，可跨越國家慢昂貴9.1.2計算機網絡的功能和分類2.計算機網絡的分類

（2）按照傳輸技術分類

①點—點式網絡（Point—to—PointNetworks）

②廣播式網絡（BroadcastNetworks）①點對點網絡點對點網絡中兩點之間都有一條獨立的連接，信息是一點一點逐點傳輸的。

②廣播式網絡與點對點網絡相反，廣播網絡中并不需要在任一對主機間建立獨立的連接，所有的信道都共享一個信道，網絡中一點發送信息，網上其它的結點都能同時聽到該消息。返回本節目錄9.1.3計算機網絡的組成按照計算機網絡中各部分的邏輯功能可以將網絡分成通信子網和資源子網。資源子網是由各計算機系統、終端控制器、終端設備、軟件和可供共享的數據庫等組成。資源子網的功能是負責全網面向應用的數據處理工作，向用戶提供數據處理能力、數據存儲能力、數據管理能力、數據輸入輸出能力以及其他數據資源。這些資源原則上可被所有用戶共享。資源子網

9.1.3計算機網絡的組成通信子網的主要任務是將各種計算機互連起來，完成數據交換和通信處理。它主要包括通信線路（即傳輸介質）、網絡連接設備（如網絡接口設備、通信處理機、網橋、路由器、網關、調制解調器、多路復用器、衛星地面站等）、網絡通信協議、通信控制軟件等。通信處理機是專用計算機，用于與主機連接，負責網絡通信。資源子網和通信子網如圖9-2所示。2.通信子網

9.1.3計算機網絡的組成2.通信子網

網絡適配器(NIA-NetworkInterfaceAdapter)，簡稱網卡。用于實現聯網的計算機和網絡電纜之間的物理連接，為計算機之間相互通信提供一條物理通道，并通過這條通道進行高速數據傳輸。網橋：是連接兩個相同類型子網的連接設備。網關：是連接兩個不同類型子網的連接設備。路由器：是局域網與外部網絡的連接部件?？蛇B接不同類型不同速度的子網，并可參與網絡的管理。集線器集線器的主要功能是提供多個雙絞線或其他傳輸介質的連接端口，每個端口可通過傳輸介質和計算機中的網卡相連。當某個端口收到網絡信號時，集線器將在傳輸中衰減了的信號放大整形后發往其他所有連接端口。集線器是局域網絡的連網設備。

調制解調器返回本節目錄調制解調器(Modem):調制解調器是一種能將數字信號調制成模擬信號，又能將模擬信號解調成數字信號的裝置。個人用戶通過電話線撥號上Internet，調制解調器是不可缺少的設備。9.2局域網9.2.2局域網的拓撲結構9.2.1局域網的特點和組成返回本章目錄9.2.1局域網的特點和組成在較小的地理范圍內，利用通信線路將許多數據設備連接起來，實現彼此之間的數據傳輸和資源共享的系統稱為局域網。1.計算機局域網的發展9.2.1局域網的特點和組成局域網主要有如下特點：（1）地理范圍有限。（2）通信速率高。（3）可采用多種通信介質。（4）可靠性較高。決定局域網特性的主要技術有：（1）局域網的拓撲結構。（2）用于共享媒體的介質訪問控制方法（3）用于傳輸數據的介質。2.局域網的特點9.2.1局域網的特點和組成局域網通常由四個部分組成：服務器、工作站、通信設備和通信協議。（1）服務器：為多個網絡用戶提供共享資源的設備。常見的服務器類型有以下幾種：文件服務器打印服務器終端服務器3.局域網的組成9.2.1局域網的特點和組成（2）工作站（客戶機）工作站是指當一臺計算機連接到局域網時，這臺計算機就成為局域網的一個工作站。工作站是用戶和網絡的接口設備。（3）網絡適配器（NIC）網絡適配器NIC（NetworkInterfaceCard）也就是俗稱的網卡。網卡是構成計算機局域網絡系統中最基本的、最重要的和必不可少的連接設備。3.局域網的組成返回本節目錄9.2.2局域網的拓撲結構在計算機網絡中，以計算機作為節點，以通信線路作為連線，可構成不同的幾何圖形，網絡拓撲結構研究網絡圖形的共同的基本性質。與網絡有關的一個重要特性就是這個網絡的物理或邏輯拓撲結構。物理拓撲指的是網絡的形狀——電纜的布線方式。邏輯拓撲指的是信號從網絡一個點到達另一個點所采用的路徑。按照不同的物理拓撲結構，將計算機網絡分為總線型、環型、星型、網狀和混合型等。其中總線型、環型、星型這三種是LAN中常見的拓撲結構，網狀拓撲結構主要用于要求高可靠性的場合，而WAN通常是混合型的拓撲。9.2.2局域網的拓撲結構1.總線型結構總線型拓撲采用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應的硬件接口直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即為總線。9.2.2局域網的拓撲結構1.總線型結構總線型網絡優點：（1）總線結構所需的電纜數量少。（2）總線布局非常簡單且便于安裝，并且有較高的可靠性。（3）易于擴充，增加或減少用戶比較方便?？偩€型網絡缺點：（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。（2）故障診斷和隔離較困難。9.2.2局域網的拓撲結構環型拓撲結構是由站點和連接站點的鏈路組成一個閉合的環。在環型拓撲中，每臺計算機都要與另外兩臺相連，信號可以一圈一圈按照環型傳播。2.環型結構9.2.2局域網的拓撲結構

2.環型結構環型網絡的優點：（1）電纜長度短。（2）在一次通信中，信息在網中傳輸的最大傳輸延遲是固定的。（3）傳輸控制機制較為簡單，實時性強。（4）環型網絡安裝比較簡便，相對來說易于進行故障排除。環型網絡的缺點：（1）實時性差（2）故障檢測困難（3）信道利用率低9.2.2局域網的拓撲結構星型是最流行的LAN拓撲之一。它通過每臺計算機連接到中心集線器或交換機來實現。星型拓撲通常采用的電纜是非屏蔽雙絞線（UTP）。3.星型結構返回本節目錄星型網絡的優點：（1）控制簡單。（2）故障診斷和隔離容易。（3）方便服務。星型網絡的缺點：（1）電纜較長，安裝工作量可觀。（2）中央節點的負擔較重，形成瓶頸。（3）各站點的分布處理能力較低。9.2.2局域網的拓撲結構3.星型結構9.3廣域網9.3.2公用數據網和X.25網9.3.1公用電話交換網返回本章目錄9.3.3綜合業務數字網ISDN網9.3.4數字數據網DDN9.3.1公用電話交換網

個人計算機利用電話撥號上網就是利用公共電話交換系統網實現終端與計算機，終端之間或計算機之間通信的網絡。公共電話交換網（PSTN，PublicSwitchingTelephoneNetwork）是一種以模擬技術為基礎的電路交換網絡。在眾多的廣域網互連技術中，通過PSTN進行互連所要求的通信費用最低，但其數據傳輸質量及傳輸速度也最差，同時PSTN的網絡資源利用率也比較低。通過公用電話交換網可以實現下面的功能：（1）撥號接入Internet/Intranet/LAN；（2）實現兩個或多個LAN之間的互連。（3）和其他廣域網的互連。圖9-6所示的是一個通過PSTN連接兩個局域網的網絡互連的例子。9.3.1公用電話交換網圖9-6PSTN與局域網相連示意圖9.3.1公用電話交換網PSTN的入網方式主要有:(1)通過普通撥號電話線入網只要在通信雙方原有的電話線上接入Modem，再將Modem與相應的上網設備相連即可。目前，大多數上網設備（如PC機）都提供有若干個串行端口。串行口和Modem之間采用RS-232等串行接口規范。(2)通過租用電話專線入網與普通撥號電話線方式相比，租用電話專線可以提供更高的通信速率和數據傳輸質量，但相應的費用也較前一種方式高。返回本節目錄9.3.2公用數據網和X.25網公用數據網（PDN，PublicDataNetwork）如同公用電話網和電報網一樣，作為向用戶提供數據通信服務的國家公用通信基礎設施，—般由國家統一建設、管理和運行。PDN由交換結點機、網控中心、用戶入網設備、通信線路等設施組成。按數據交換的方式分類，PDN有兩種主要類型：分組交換數據網（PSDN，PublicSwitchingDataNetwork）和電路交換數據網（CSDN，CircuitSwitchingDataNetwork）。9.3.2公用數據網和X.25網分組交換網采取存儲-轉發技術，各節點交換機都有緩沖存儲器存儲來自用戶的數據，然后等待輸出鏈路空閑時再發送出去。通過電路交換數據網完成一次數據傳輸，通常需要經過呼叫建立、數據傳輸和連接拆除三個階段，類似于電話交換類型。電路交換網通常用于連續的大批量數據傳輸交換。數據終端設備與PSDN的接口協議是CCITT建議X.25，X.25是一組協議，現在習慣上將采用X.25建議的分組數據交換網稱為X.25網。返回本節目錄9.3.3綜合業務數字網ISDN綜合業務數據網ISDN將多種業務集成在一個網內，為用戶提供經濟有效的數字化綜合服務，包括電話、傳真、可視圖文及數據通信等。ISDN使用單一入網接口，利用此接口可實現多個終端（ISDN電話、終端等）同時進行數字通信連接。從某種角度來看，ISDN具有費用低廉、使用靈活方便、高速數據傳輸且傳輸質量高等優點。ISDN的組成部件包括用戶終端、終端適配器、網絡終端等設備，如圖9-7所示。9.3.3綜合業務數字網