4.2計算機網絡基礎計算機網絡的組成計算機網絡的分類網絡的性能指標：傳輸速率與帶寬網絡的工作模式網絡提供的服務4.2.1計算機網絡的

組成與分類什么是計算機網絡？性質：它是一種通信系統（與電話、電視系統不同，它是一種數據通信系統）它是計算機系統的延伸與擴展（“網絡就是計算機”——SUN公司）需要使用多種復雜的技術利用通信設備和網絡軟件，把位置分散的多臺計算機連接起來的一個系統計算機網絡的組成

p85計算機網絡的三要素計算機等“智能”

設備數據通信鏈路（一個通信子網）：用于傳輸數據的介質：雙絞線、光纜、無線電波等通信控制設備：如網卡、集線器、交換器、調制解調器、路由器等，確保通信正確、可靠、有效地進行網絡通信協議——共同遵循的一組的規則和約定通信如何開始、如何結束？數據如何表示？命令如何表示？通信對象如何區分？其身份如何鑒別？發生錯誤如何處理？等等。例如：TCP/IP,HTTP,FTP，POP3等網絡操作系統和網絡應用軟件：實現通信協議、管理網絡資源等實現各種網絡應用，如瀏覽器、電子郵件程序、QQ、搜索引擎等計算機網絡的管理——

網絡操作系統網絡操作系統(Networkoperatingsystem,

NOS)是指運行在服務器上的操作系統，有時也稱之為“服務器操作系統”網絡操作系統的責任是：支持大量客戶機同時發出服務請求并快速作出響應管理并協調資源的分配與共享管理、監測與記錄客戶機的操作 (記錄用戶每一次登錄和退出的時間，以及每一次使用服務器資源的情況)數據保護和錯誤處理等當前使用的主流網絡操作系統主流網絡操作系統：UNIX系統，穩定性和安全性好，可用于大型網絡微軟公司的Windows系統服務器版（如WindowsNTServer、Windows2000Server，WindowsServer2003R2等，一般用于中低檔服務器）Linux，源代碼開放，可免費得到許多應用軟件網絡管理員(超級用戶)的職責：為用戶建立賬號(開戶)、分配資源使用權限、撤銷賬號(銷戶)、維護網絡正常工作和保證信息安全計算機組網的目的（功能）（1）數據通信使計算機之間可以相互傳送數據，方便地交換信息（2）資源共享用戶可以共享網絡中其他計算機的軟件、硬件和數據資源（3）實現分布式信息處理大型問題可以借助于分散在網絡中的多臺計算機協同完成分散在各地各部門的用戶通過網絡合作完成一項共同的任務（4）提高計算機系統的可靠性和可用性計算機出現故障時，網絡中的計算機可以互為后備計算機負荷過重時，可將部分任務分配給空閑的計算機計算機網絡的分類按使用的傳輸介質可分為：有線網、

無線網按網絡的使用性質可分為：公用網、專用網、

虛擬專網(VPN)按網絡的使用對象可以分為：企業網、政府網、金融網、校園網···按網絡所覆蓋的地域范圍可以分為：局域網(LAN)：使用專用通信線路把較小地域范圍（一幢樓房、一個樓群、一個單位或一個小區）中的計算機連接而成的網絡城域網或市域網(MAN)：作用范圍在廣域網和局域網之間，其作用距離約為5km～50km，例如一個城市范圍的計算機網絡廣域網(WAN)：把相距遙遠的許多局域網和計算機用戶互相連接在一起的網絡。廣域網有時也稱為遠程網按拓撲結構可分為：星型、總線型、環型、樹型、網狀型拓撲結構總線型結構環型結構星型結構樹形結構網狀結構網絡的主要性能指標之一：

傳輸速率與帶寬數據傳輸速率即數據率(datarate)，也稱為比特率(bitrate)，是計算機網絡中最重要的性能指標，指數據鏈路中每秒傳輸的二進位數目速率的單位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s

等千比每秒，即kb/s（103

b/s）、兆比每秒，即Mb/s（106

b/s）吉比每秒，即Gb/s（109

b/s）、太比每秒，即Tb/s（1012

b/s）在計算機網絡中，“帶寬”指的是數據鏈路所能達到的“最高數據傳輸速率”，有時也稱為“信道容量”帶寬與采用的傳輸介質、傳輸距離、多路復用方法、調制解調方法等密切相關

數據通信系統性能的衡量指標p88計算機網絡的其他性能指標誤碼率(errorrate)指數據傳輸中規定時間內出錯數據占被傳輸數據總數的比例端－端延遲(end-enddelay)指數據從信源傳送到信宿所花費的時間吞吐量(throughput)表示在單位時間內通過某個網絡(或信道、接口)的數據量。吞吐量受網絡的帶寬或網絡額定速率的限制其他4.2.2計算機網絡的

工作模式計算機網絡的2種工作模式資源：硬件、軟件、數據都是計算機的資源網絡中的計算機可以扮演2種不同的角色：客戶機：需要使用其它計算機資源的計算機服務器：提供資源（如數據文件、磁盤空間、打印機、處理器等）給其它計算機使用的計算機每一臺連網的計算機，其“身份”或者是客戶機，或者是服務器，或者兩種身份兼而有之計算機網絡有兩種基本的工作模式：對等（peer-to-peer，簡稱P2P）模式客戶/服務器（Client/Server，簡稱C/S）模式

對等工作模式（P2P）網絡中每臺計算機既可以作為客戶機也可以作為服務器例：Windows操作系統中的“網上鄰居”ABLAN或WAN特點：可共享的資源主要是文件和打印機，由資源所在計算機自己管理，使用比較簡單不需要專門的硬件服務器，也不需要網絡管理員保證可靠性、安全性是關鍵A計算機可使用B的打印機B計算機可訪問A計算機硬盤中的文件互聯網應用中的P2P工作模式P2P是通過網絡中計算機與計算機之間直接交換來共享計算機資源的一種應用模式以前P2P模式以局域網使用居多，近些年它已在因特網上廣泛使用，例如：文件共享：BitTorrent(BT下載)，eMule(電驢)，迅雷即時通信：QQ、MSNMessenger流媒體服務：Skype（網絡IP電話）對等協同計算P2P業務已占互聯網業務流量的60%以上PeerPeerPeer（P2P模式）ClientServerClientClient（C/S模式）客戶/服務器工作模式（C/S）特點：網絡中的計算機有專門分工，有的是客戶機，有的是服務器服務器大多是一些專門設計的性能較高的計算機，并發處理能力強，存儲容量大，網絡數據傳輸速率高服務器按用途分為：Web服務器、打印服務器、郵件服務器、文件服務器、數據庫服務器等文件服務器打印服務器客戶機客戶機提出服務請求，使用服務器所提供的資源服務器用于提供資源，為客戶機服務Client/Server的工作過程客戶機用戶必須預先在服務器上注冊，由網絡管理員為該用戶分配訪問網絡資源的權限。每個注冊用戶都有自己的賬號和口令，并獲得使用某些服務的授權需要獲得服務時，用戶應先登錄(login，輸入用戶名和口令)，登錄成功后才能訪問服務器上的資源客戶機向服務器提出請求(例如訪問某個文件)，服務器響應請求，找到該文件，然后將文件傳送給客戶機(服務器)LAN或WAN(客戶機)

請求

請求

結果

結果4.2.3計算機局域網局域網的特點與組成常用局域網介紹局域網的特點與組成計算機局域網(LAN)的特點為一個單位所擁有，地理范圍有限使用專門鋪設的傳輸介質進行連網數據傳輸速率高(10Mbps～10Gbps)、延遲時間短可靠性高、誤碼率低(10-8～10-11)路由器防火墻服務器共享打印機局域網集線器/交換機廣域網廣域網局域網的組成：雙絞線、同軸電纜、光纖或者無線電波

網絡服務器計算機網絡接口卡傳輸介質計算機計算機網絡打印機計算機、服務器、打印機等設備都可以通過局域網互相連接起來網絡上的每臺計算機都裝有網絡接口卡(NIC,簡稱網卡)，網卡通過傳輸介質把節點相互連接起來

工作站、服務器、網絡打印機、網卡、傳輸介質、網絡互聯設備等局域網的數據傳輸方法網絡上的每臺計算機（包括工作站、服務器、打印機等），都是數據傳輸的“源”或者“目的地”介質訪問地址(MAC地址)：為了相互區別，局域網中的每臺計算機都有一個惟一的地址，稱為MAC地址數據傳輸方法：采用時分多路復用技術，多個計算機共享傳輸介質不允許任何計算機連續長時間傳輸數據，所以必須把要傳輸的數據分成小塊（稱為“幀”，frame），每臺計算機每次只傳輸一個幀，確保任何計算機都有傳輸數據的機會有效載荷(傳輸的數據)校驗信息發送計算機MAC地址目的計算機MAC地址控制信息局域網數據幀的格式發給哪一臺計算機？校驗信息隨同數據一起進行傳輸，供接收節點在收到數據之后驗證數據傳輸是否正確哪一臺計算機發送的數據幀需要傳輸的數據，如程序、郵件、MP3音樂等不同類型的局域網，數據幀的格式各不相同：誰負責將數據分成幀(frame)、并以幀為單位發送和接收？網卡什么是網卡（網絡接口卡）？網卡就是計算機的網絡通信控制器主要功能：實現計算機之間的數據通信網卡及其安裝筆記本電腦使用的網卡網絡中每臺計算機(工作站或服務器)都必須安裝網卡，不同類型的網絡，需安裝使用不同類型的網卡由于芯片組集成度的提高，現在網卡的功能大多已集成在芯片組中，即所謂的“集成網卡”網卡的具體功能1在計算機與網絡之間建立一個通信鏈路(link)，通過傳輸介質發送信息和接收信息2將數據分成幀(frame)、以幀為單位發送和接收信息3將計算機的輸出轉換為適合網絡傳輸的信號(并－串轉換、碼型轉換、電平轉換···)每塊網卡均由生產廠家分配一個全球惟一的MAC地址，該地址就是使用這塊網卡的節點MAC地址網卡轉換成串行信號通過網線發送到網絡計算機需發送的信息以并行方式送至網卡常用局域網介紹近幾年局域網技術的變化與發展方向是：

◆技術單一化（交換式以太網）

◆傳輸高速化（千兆網、萬兆網）

◆主干采用樹形結構

◆無線網開始普及常用局域網之1：總線式以太網以集線器(hub)為中心，每臺計算機通過以太網卡和雙絞線連接到集線器的一個端口，通過集線器與其他節點相互通信

集線器ABCD把一個端口接收到的幀向所有端口分發出去，并對信號進行放大，以擴大網絡的傳輸距離，起著中繼器的作用總線集線器也叫中繼器；交換式集線器又叫網橋常見局域網之2：交換式以太網以以太網交換機(Ethernetswitch)為中心構成以太網交換機是一種高速電子交換器，連接在交換機上的所有計算機均可同時相互通信總線式以太網交換式以太網Hub向所有計算機發送數據幀，由計算機選擇接收交換機按MAC地址將數據幀直接發送給指定的計算機1次只允許1對計算機進行數據幀傳輸允許多對計算機同時進行數據幀傳輸實質上是總線式拓撲結構星形拓撲結構所有計算機共享一定的帶寬每個計算機各自獨享一定的帶寬以太網交換機123456常見局域網之3：千(萬)兆位以太網Web服務器郵件服務器數據庫服務器網管工作站防火墻千兆交換機路由器光纜光纜光纜光纜雙絞線百兆交換機雙絞線光纜光纜網絡信息中心雙絞線教學樓圖書館化學樓物理樓實驗室萬兆交換機不同速率的以太網交換機可以按層次方式互相連接起來，構成“?！合怠?、組”的多層次的局域網傳輸介質(光纖)的長度可達幾公里以太網使用的傳輸介質同軸電纜（早期使用） 速率為10Mbps的以太網，價格高雙絞線（5類線）

大量用于速率為10Mbps和100Mbps的以太網光纖 用于速率為千兆(1Gbps)和萬兆(10Gbps)的以太網雙絞線和RJ45插頭(水晶頭)是目前以太網使用最多的傳輸介質以太網使用的網卡功能：按照以太網的傳輸協議(IEEE802.3標準)，實現計算機之間的數據通信按傳輸速率分為：10Mbps網卡(10Base-T)100Mbps網卡(100Base-T)10/100Mbps自適應網卡1000Mbps網卡

按產品形態分為：獨立網卡集成網卡(由芯片組實現網卡功能)筆記本電腦使用的網卡臺