第 1 章 计算机网络概述    
 
  前 言
  随着信息技术的发展,计算机应用的不断扩大,计算机网络技术已经成为各行各业人士、各学科、各专业学生学习的必修课程,通过学习计算机网络基础理论、实用技术和掌握计算机网络基本操作进一步提高自身价值,提高自身社会竞争力。
  从发展的角度看,对任何人来说计算机网络技术都是必须要掌握的一种技术。
  目录
  第1章 计算机网络概述
  第2章 数据通信技术
  第3章 局域网基础
  第4章 广域网与因特网基础
  第5章 网络管理与网络安全
  第6章 因特网接入基本操作
  第7章 Windows2000 网络的组建与管理
  第8章 IE浏览器的基本操作  
  
  计算机网络是计算机技术和通信技术紧密相结合的产物,它涉及到通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化,在当今社会经济中起着非常重要的作用,它对人类社会的进步作出了巨大贡献。
  1.1 计算机网络的产生与发展
  1.2 计算机网络的概念
  1.3 计算机网络的分类
  1.4 协议与网络体系结构

  1.1计算机网络的产生与发展
  计算机网络的发展过程是从简单到复杂、从单机到多机、由终端与计算机之间的通信,演变到计算机与计算机之间的直接通信的过程。其发展经历了四个阶段:
  1.1.1 远程联机系统
  1.1.2 计算机互连网络
  1.1.3 标准化网络阶段
  1.1.4 网络互连与高速网络
  
  1.1.1 远程联机系统
  第一阶段的计算机网络系统实质上就是联机多用户系统,是面向终端的计算机通信。其基本结构是:一台中央主计算机连接大量的、在地理位置上处于分散的终端构成的系统,系统中除主计算机具有独立的处理数据的功能外,系统中所连接的终端均无独立处理数据的功能。
  远程联机系统基本模型
  
  1.1.2 计算机互连网络
  早期的系统中只有一个计算机处理中心,各终端通过通信线路共享主计算机的硬件和软件资源。
  计算机与计算机通信的计算机网络系统,呈现出的是多个计算机处理中心的特点,各计算机通过通信线路连接,相互交换数据、传送软件,实现了网络中连接的计算机之间的资源共享。
    
  
  以单个主计算机为中心的网络和以多计算机为中心的网络逻辑结构图
  
  1.1.3 标准化网络阶段
  计算机网络系统是非常复杂的系统,计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题,为实现计算机网络通信,实现网络资源共享,计算机网络采用的是对解决复杂问题的十分有效的分层解决问题的方法。
  国际标准化组织ISO(International Standards Organization)于1977 年成立了专门的机构来研究该问题,在 1984 年正式颁布了“开放系统互连基本参考模型”(Open System Interconnection Basic Reference Model) 的国际标准OSI,这就产生了第三代计算机网络。
  
  1.1.4 网络互连与高速网络
  进入二十世纪90年代后,计算机技术、通信技术以及建立在互连计算机网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII(National Information Infrastructure)后,全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII,从而极大的推动了计算机网络技术的发展。
  
  计算机网络互连与高速网络逻辑结构模型
  
  1.2 计算机网络的概念
  计算机网络系统
  计算机网络的基本组成
  计算机网络的特点
  计算机网络的目标

  1.2.1 计算机网络系统
  现代网络系统是建立在分组交换技术基础上的计算机网络系统。网络系统是由网络操作系统、用以组成计算机网络的多台计算机以及各种通信设备构成的。在计算机网络系统中,每台计算机是独立的,任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作,任何两台计算机之间没有主从关系。
  凡将地理位置不同、并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来、以功能完善的网络软件实现网络中资源共享的系统,称之为计算机网络系统。
  
  计算机互连的网络系统基本模型
  
  1.2.2 计算机网络的基本组成
  计算机网络系统是由通信子网和资源子网组成的。
  系统以通信子网为中心。通信子网处于网络的内层,是由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算机构成。通信子网的重要任务是负责全网的信息传递。
  资源子网的任务是负责信息处理,向网络提供可用的资源。用户通过资源子网不仅共享通信子网的资源,而且还可以共享用户资源子网的硬件和软件资源。   
  
  1.2.3 计算机网络的特点
  计算机之间的数据交换
  各计算机相对独立性
  建网周期短、见效快
  成本低、效益高
  用户使用简单
  易于分布处理
  系统灵活性、适应性强
  
  1.2.4 计算机网络的目标
  资源共享
  提高系统可靠性
  提高工作效率
  节省投资
  分散数据的综合处理
  系统负载的均衡与调节
  
  1.3 计算机网络的基本类型
  网络分类的方法很多。从不同的角度观察网络系统、划分网络,有利于全面地了解网络系统
  的特性。
  按距离划分
  按通信媒体划分
  按通信传播方式划分
  按数据交换方式划分
  按使用范围划分
  按配置划分
  
  1.3.1 按距离划分
  广域网
  广域网(又称远程网)WAN(Wide Area Network)广域网的作用范围通常为几十到几千公里。
  局域网
  局域网LAN(Local Area Network)局域网的作用范围通常为几米到几公里。
  城域网
  城域网MAN(Metroplitan Area Network)城域网的作用范围在WAN与LAN 之间,其运行方式与LAN相似,但距离可以到5~50千米。
  
  1.3.2 按通信媒体划分
  有线网
  有线网是采用如同轴电缆、双绞线、光纤等物理媒体来传输数据的网络。
  无线网
  无线网是采用微波等形式来传输数据的网络。
  
  1.3.3 按通信传播方式划分
  点对点传播方式网
  点对点传播方式网是以点对点的连接方式,
  把各个计算机连接起来的。这种传播方式的网主要用于广域网中。
  广播式传播结构网
  广播式传播结构网是用一个共同的传播媒体把各个计算机连接起来的,主要有:在LAN上,
  以同轴电缆连接起来的总线形网;星形网和树形网;在WAN上以微波、卫星方式传播的网络。
  
  1.3.4 按数据交换方式划分
  直接交换网
  直接交换网又称电路交换网。直接交换网进行数据通信交换时,首先申请通信的物理通路,物理通路建立后通信双方开始通信传输数据。在传输数据的整个时间内 通信双方始终独占所占用的信道。
  存储转发交换网
  存储转发网进行数据通信交换时,先将数据在交换装置控制下存入缓冲器中暂存,并对存储的数据进行一些必要的处理,当指定的输出线空闲时,再将数据发送出去。
  混合交换网
  混合交换网是在一个数据网中同时采用存储转发交换和电路交换两种方式进行数据交换的网。
  
  1.3.5 按使用范围划分
  公用网
  公用网对所有的人提供服务,只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网,也就是说它是
  为全社会所有的人提供服务的网络。
  专用网
  专用网为一个或几个部门所拥有,它只为拥有者提供服务,这种网络不向拥有者以外的人
  提供服务。
  
  1.3.6 按配置划分
  同类网
  如果在网络系统中,每台计算机既是服务器,又是工作站,那这个网络系统就是同类网。在同类网中,每台计算机都可以共享其他任何计算机的资源。
  单服务器网
  如果在网络系统中,只有一台计算机作为整个网的服务器,其他机器全部是工作站,那么,这个网络系统就是单服务器网。在单服务器网中,每个工作站都可以通过服务器享用全网的资源,每个工作站在网络系统中的地位是一样的,而服务器在网中也可以作为一台工作站使用。单服务器网是一种最简单、最常用的网。
  混合网
  如果在网络系统中的服务器不只一个,同时又不是每个工作站都可以当作服务器来使用,那么,这个网就是混合网。混合网与单服务器网的差别在于网中不仅仅是只有一个服务器;混合网与同类网的差别在于每个工作站不能既是服务器又是工作站。
  
  1.4 协议与网络体系结构
  通信协议
  网络系统的体系结构
  ISO/OSI模型

  1.4.1 通信协议
  通信协议是一套语义和语法规则,用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。
  通信协议的特点
  1.通信协议具有层次性。
  2.通信协议具有可靠性和有效性。
  网络协议的组成
  网络协议主要由以下三个要素组成:
  1.语法
  2.语义
  3.同步(定时)
  
  1.4.2 网络系统的体系结构
  体系结构的概念
  分层结构的优点
  网络分层结构模型
  
  网络体系结构的概念
  网络组织是从网络的物理结构、从网络实现的方面来描述计算机网络的;网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和通信线路等的;网络体系结构则是从功能上来描述计算机网络的结构的。计算机网络的体系结构是抽象的,是对计算机网络通信所需要完成的功能的精确定义。
  计算机网络系统的体系结构,类似于计算机系统的多层的体系结构,它是以高度结构化的方式设计的。
  网络体系结构是分层结构,它是网络各层及其协议的集合。其实质是将大量的、各类型的协议合理地组织起来,并按功能的先后顺序进行的逻辑分割。

  计算机网络分层体系结构示意图
  网络分层结构的优点
  独立性强
  功能简单
  适应性强
  易于实现和维护
  结构可分割
  易于交流和有利于标准化
  网络分层结构模型
  系统
  子系统
  层次
  实体
  等同实体
  通信服务
  物理通信
  虚拟通信
  
  计算机网络分层结构模型
  
  1.4.3 ISO/OSI模型
  任何计算机网络系统都是由一系列用户终端、计算机、具有通信处理和数据交换功能的节点、数据传输链路等组成。完成计算机与计算机或用户终端的通信都要具备一些基本的功能,这是任何一个计算机网络系统所具有的共性。 保证存在一条有效的传输路径;进行数据链路控制、误码检测、数据重发,以保证实现数据无误码的传输;实现有效的寻址和路径选择,保证数据准确无误的达到目的地;进行同步控制,保证通信双方传输速率的匹配;对报文进行有效的分组和组合,适应缓冲容量,保证数据传输质量;进行网络用户对话管理和实现不同编码、不同控制方式的协议转换,保证各终端用户进行数据识别等。
  根据这一特点,ISO推出了开放系统互联模型,简称OSI七层结构的参考模型(所谓开放是指系统按OSI标准建立的系统,能与其他也按OSI标准建立的系统相互连接)。
  ISO/OSI模型
  OSI开放系统模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
  
  ISO/OSI模型
  国际标准组织提出OSI七层模型的主要原则是:
  划分层次要根据理论上需要的不同等级划分
  层次的划分要便于标准化
  各层内的功能要尽可能的具有相对独立性
  相类似的功能应尽可能放在同一层内
  各层的划分要便于层与层之间的衔接
  各界面的交互要尽量的少
  根据需要,在同一层内可以再形成若干个子层次
  扩充某一层次的功能或协议,不能影响整体模型的主体结构