计算机导论(网络).ppt

计算机导论(网络) 主讲：华蓓 实验室：电一楼(安徽省计算与通讯软件重点实验室) Tel: 3607043 Email: bhua@ 主页：/~bhua 本专题教学目标 了解计算机网络的历史、简要工作原理与最新发展 授课与实验： 授课6学时 2个实验 考查方法： 实验报告 1. 计算机网络的发展历史 1969年世界上第一个计算机网络(ARPANET)出现 其采用的分组交换模式成为计算机网络的工作模式 计算机网络的发展历史(续) 1974年TCP/IP协议问世，TCP/IP实现随UNIX操作系统一起免费发布。 1986年面向全美大学的NSFNET建立，至1991年共有3000多个子网接入NSFNET。NSFNET的正式运营以及与其它网络的互联成为真正因特网的开始。 1990年至1995年，因特网完成商业化过程。 1991年World Wide Web问世，因特网进入普通民众的生活，直接导致了因特网的大发展。 从20世纪90年代后期开始，因特网进入爆炸式发展的时期。 今天的因特网已成为海量信息的载体和一个巨大无比的通信网络，在上面运行了各种应用软件，用户可以通过各种手段访问因特网，获取各种需要的信息。 因特网的增长速度 2. 什么是计算机网络？ 简单地说 ，计算机网络是指由单一技术连接起来的一群计算机。 计算机网络的组成： 计算机：称主机(host)或端系统(end system)，运行应用程序。 通信链路：提供端系统之间的连通性。端系统之间可以通过通信链路直接相连，也可以通过交换设备间接相连。 通信协议：通信双方必须共同遵守的约定和通信规则，协议实现通常由硬件和软件配合完成。 网络软件：包括网络操作系统和应用软件。 端系统之间的连接 网络的互连--互连网络 何谓不同的网络？ 采用不同的技术 位于不同的管理域内 不同的独立网络通过交换设备形成互连网络(internet)。 3. 直接连接的网络 最简单的网络：所有主机由某种物理介质直接相连 例子：以太网、令牌环网等 网络适配器(网卡) 每个主机都通过一个网卡连接到网络上： 网卡插在主机的主板上，网卡上有专门的接口连接电缆或光缆。 网卡负责在主机和网络链路之间传送数据。 使用不同网络技术的网卡互不兼容。 网卡的地址 每一块网卡都有一个全球惟一的地址，通常被固化在硬件中，称为MAC地址(硬件地址，物理地址)。 MAC地址是全球统一分配的，以保证每块网卡的地址是惟一的。 每个消息携带一个源MAC地址和一个目的MAC地址，目的MAC地址标识了消息的接收者。 链路上传送的每一个消息都可被网卡收到，但网卡只将发给本节点的消息交给主机。 直接连接的网络存在的问题 限制了网络的规模： 限制可以连接到网络上的主机数，如一个以太网最多只能连接1024台主机。 限制一个单独的网络能跨越的范围，如一个以太网只能延伸到2500米。 显然，不可能采用直接连接的方式连接所有的主机。 4. 非直接连接的网络 类似于电话网络，计算机网络采用分组交换机来实现主机之间的间接连接。 交换机是一个多输入、多输出的设备，它将从输入端口收到的消息发送到正确的输出端口上，以使消息朝着目的方向前进一步，这种功能称为交换(switching)。 需要解决什么问题？ 对于一个收到的消息，交换机如何确定合适的输出端口？ 局域网与广域网的解决方案不同。 按照网络规模，计算机网络分为： 局域网：跨越一个建筑物或校园 城域网：跨越一个城市 广域网：跨越多个城市、国家甚至洲。 局域网交换机 局域网交换机使用转发表来进行转发决策。 交换机收到消息后，用消息的目的地址查找转发表，将消息从目的地址所在的端口发送出去。 如何得到交换机中的转发表？ 人工配置与维护：开销大，不灵活。 交换机自动学习：目前的交换机均采用这种方法 5. 广域网技术 广域网技术和局域网技术的不同在于： 局域网支持的网络范围、节点数量和通信能力均有限。 广域网能够支持任意大的范围、任意多的节点，并提供足够的通信能力。 广域网的组成 广域网由连接了许多单个计算机的交换机组成，交换机之间可通过各种形式的点对点链路形成任意拓扑。 需要解决什么问题？ 对于一个收到的消息，交换机如何确定合适的输出端口？ 该问题转化为以下两个问题： 在计算机的地址中包含位置信息 根据位置信息确定到目的计算机的最佳路径 反映位置的分层编址 广域网一般采用分层编址模式，将地址分成两部分，高位部分标识交换机，低位部分标识连接在交换机上的计算机。 中间交换机使用地址中的交换机号确定输出端口，最后一个交换机使用计算机号确定输出端口。 广域网交换机中的转发表 转发表中给出去往每个目的交换机的输出端口 确定到目的交换机的最佳路径 将网络拓扑抽象为一个带权图： 交换机为顶点，交换机之间的链路为边，消息在链路上的传输