第1章计算机网络基础本章学习目标本章学习要点1.1计算机网络的概述2．第二代计算机网络－互联网络系统3．第三代计算机网络－OSI/RM4．第四代计算机网络－高速化和综合化网络二、计算机网络的定义1、计算机网络是利用网络连接设备(Hub、Switch和Router等)和传输介质(同轴电缆、双绞线和光纤等)将处于不同地理位置的、功能独立的计算机系统互连起来，通过使用功能完善的网络软件(网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等)，实现位于不同地理位置的资源共享和信息传递的系统。2、计算机网络有三个要素：至少两台计算机互联通信设备和通信线路网络软件，是指通信协议和网络操作系统。3、资源共享的定义符合目前计算机网络的基本特征，这主要表现在：计算机网络是建立的主要目的是实现计算机资源的共享。互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治”计算机，联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议工作。4、计算机网络的功能数据通信资源共享提高计算机的可靠性和可用性促进分布式计算与协同工作1.2计算机网络的分类一、按网络覆盖的范围划分二、按网络拓扑划分1.星型拓扑优点:①可靠性高②故障检测和隔离容易，网络容易管理和维护③可扩性好，配置灵活。④传输速率高。缺点:①线缆使用量大。②布线、安装工作量大。③网络可靠性依赖中心节点。2.树型拓扑优点：①扩展方便。②分离容易。缺点：高层节点性能要求高，因为高层节点一旦出现故障，则网络支离破碎，影响各部分之间的通信。3.总线型拓扑优点：①布线容易。②增删容易。③节约线缆。④可靠性高。缺点：①在任何两个站点之间传送数据都要经过总线，总线成为整个网络的瓶颈，当计算机站点多时，容易产生信息堵塞，传递不畅。②计算机接入总线的接口硬件发生故障，会造成整个网络瘫痪。③当网络发生故障时，故障诊断困难，故障隔离更困难。4.环型拓扑优点：①适于光纤连接。②传输距离远。③故障诊断比较容易定位。④初始安装容易，线缆用量少。缺点：①可靠性差。②网络的管理比较复杂，投资费用较高。③重新配置困难。5.网状型拓扑三、按数据交换的形式分类(1)、电路交换是在源节点和目标节点之间建立起一条物理链路引导信息从源站到达预定的目的站。电路交换技术是面向连接的，很适合用于实时业务。优点：信息传输时延小，电路是透明的，吞吐量达。缺点：网络资源利用率低，用户要承受较高的经济代价。(2)、报文交换报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。采用的是面向无连接的过程。优点：延时小,介质利用率较高，采用存储转发方式,容易对数据进行差错检验。缺点：报文长度没有限制，过长的报文容易产生网络延时。(3)、分组交换分组交换方式也是一种存储转发的交换方式，是报文交换技术的改进。它将传输的信息划分为具有一定长度的包，以分组为单位进行存储转发的。每个分组信息都载有接收地址和发送地址的标识，以便在网络中寻址。在分组之前必须先建立虚电路，然后按顺序传送数据。分组交换能够保证数据不会长时间独占网络线路带宽，因此能够较充分的应用网络带宽，并且可以达到交互式通信的能力。四、按网络组件的分类1.3OSI参考模型OSI七层参考模型的优点：简化了相关的网络操作；提供即插即用的兼容性和不同厂商之间的接口标准；使各个厂商能够设计出具备互操作性的网络设备，加快数据通信网络的发展；防止一个区域网络的变化移向另一个区域的网络，因此，每一个区域的网络都能单独快速升级；把复杂的网络问题分解为小的简单的问题，易于学习和操作。二、OSI参考模型的层次结构OSI参考模型三、OSI参考模型各层的功能1、物理层（PhysicalLayer）物理层的任务是实现两个网络物理设备之间的二进制比特流（位流）的透明传输，物理层上传输数据的单位是比特。物理层协议还定义了4个基本功能特性，即：机械特性电气特性功能特性规程特性2、数据链路层（DataLinkLayer）任务：在两个相邻节点间的线路上无差错地传输以帧（frame）为单位的数据。数据帧的组成：数据链路层的主要功能包括以下几点：数据链路的建立、维持和释放。数据链路层负责对信息流量的控制。数据链路层能够有效的进行差错控制。数据链路层采用了透明传输的方法将帧中的数据和控制信息分开。3、网络层（NetworkLayer）网络层传输数据的单位是分组或包（packed）(1)、路由选择涉及以下几方面的技术：测量有关路由选择的网络参数将路由信息传播到适当的网络节点；计算、更新路由表；根据路由表的信息对传送的分组进行调度。(2)、