计算机网络概述(计算机网络的发展历史和分类)
计算机网络概述
本讲要点
计算机网络的发展历程
计算机网络的分类
授课内容
第一节计算机网络发展
计算机网络是指一些互联的、自治的计算机的集合。可以从二个方面来理解计算机网络的定义。第一，计算机网络中每一台计算机都是自治的，自治是指任何一台计算机离开网络都能够独立运行，网络中任意两台计算机之间没有主从关系；第二，网络中的计算机是通过某种传输媒体连接起来的，网络中两台或者两台以上的计算机能够交换信息，实现资源共享。用一句话概括：计算机网络是按照网络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互联的集合。
计算机网络经历了由简单到复杂、由低级到高级的发展过程。纵观计算机网络的发展的历史，大致可以划分为四个阶段：
第一阶段是远程终端联阶段，时间可以追溯到20世纪50年代末。人们将地理位置分散的多个终端通信线路连接到一台中心计算机上，用户可以在自己的办公室内的终端上输入程序和数据，通过通信线路传送到中心计算机，通过分时访问技术使用资源进行信息处理，处理结果再通过通信线路回送到用户终端显示或打印。这种以单个主机为中心的联机系统称做面向终端的远程联机系统。在这一阶段，还不存在现代意义的计算机网络。人们将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成了计算机通信网络的研究，为计算机网络的产生做好了技术准备。
第二阶段是以通信子网为中心的计算机网络，时间可以追溯到20世纪60年代。1864年巴兰(Baran)提出了存储转发的概念，1866年戴维德(David)提出了分组的概念。到了1868年12月，美国国防部高级研究计划署(ARPA，Advanced Research Projects Agency)的计算机分组交换网ARPANET投入运行。ARPANET 连接了美国加州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学和犹他大学4个节点的计算机。ARPANET的成功标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元。
ARPANET也使得计算机网络的概念发生了根本性的变化。早期的面向终端的计算机网络是以单台计算机为中心的星型网，各终端通过电话网共享主机的硬件和软件资源。但分组交换网则以通信子网为
中心，主机和终端都处在网络的边缘。主机和终端构成了用户资源子网。用户不但共享通信子网资源，而且还可以共享用户资源子网丰富的硬件和软件资源。
第三阶段是网络体系结构和网络协议的开放式标准化阶段。国际标准化组织(ISO，International Standard Organization)的计算机与信息处理标准化技术委员会TC87成立了一个专门研究此问题的分委员会，研究网络体系结构和网络协议国际标准化问题。经过多年的工作，ISO在1884年正式制订并颁布了
“开放系统互连参考模型”OSI RM(Open System Interconnection Reference Model)国际标准。随之，各计算机厂商相继宣布支持OSI标准，并积极研制开发符合OSI模型的产品，OSI模型为国际社会接受，成为计算机网络体系结构的基础。
目前的计算机网络发展正处于第四阶段。这一阶段的重要标志是20世纪80年代的因特网(Internet)的诞生。进入20世纪80年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展，因特网作为覆盖全球的信息基础设施之一，已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。当前，各国正在研究发展更加快速可靠的因特网2以及下一代互联网。可以说，网络互联和高速、智能计算机网络正成为最新一代的计算机网络的发展方向。
第二节计算机网络的分类
一、按照从地理范围划分
计算机网络可以划分为局域网（LAN，Local Area Network）、城域网（MAN，Metropolitan Area Network）和广域网（WAN，Wide Area Network）三种。
1.局域网
局域网指覆盖在较小的局部区域范围内，将内部的计算机、外部设备互联构成的计算机网络。一般比较常见于一间房间、一幢大楼、一个学校或者一个企业园区，它所覆盖的范围较小。局域网有以太网(Ethernet)、令牌环网、光纤分布式接口网络几种类型，目前最为常见的局域网是采用以太网标准的以太网。以太网的传输速率从10Mb/s到10Gb/s。
2.城域网
城域网的规模局限在一座城市的范围内，一般是一个城市内部的计算机互联构成的城市地区网络。城域网比局域网覆盖的范围更广，廉洁的计算机更多，可以说时局域网在城市范围的延伸。在一个城市区域，城域网通常由多个局域网构成。这种网络的连接的距离在10～100km的区域。
3.广域网
广域网覆盖的地理范围更广，它一般是由不同城市和不同国家的局域网、城域网互联构成。网络覆盖跨越国界、洲界，甚至遍及全球范围。局域网是组成其他两种类型网络的基础，城域网一般都加入了广域网。广域网的典型代表是因特网。
二、照网络拓扑结构划分
所谓网络拓扑结构，是指网络连接的方式。依照它所呈现的形状，大致可分为下列几种：
•星型（star）：如星星发光一样，以一个节点为主，向外放射排列。jazz舞蹈
•环型（ring）：各个节点像链子一样呈环型排列。
•总线型（bus）：各个节点像直线一样，依着一条主线，依次排列下去，所有节点均接到此主线上。•分层树型（hierarchical tree）：各个节点像树枝一样由根部一直往叶部发展，一层一层有如阶梯状。•网型（distributed mesh）：各个节点像蜘蛛网一样互相连接，也可以说是上面几种的综合体。
三、按用途分：
公用网是由国家电信部门组建、经营管理、提供公众服务的网络。任何单位、部门，甚至个人的计算机和终端都可以接入公用网，利用公用网提供的数据通信服务设施来实现本行业或个人的业务。
专用网往往是由一个政府部门或一个公司等组建经营，未经许可，其他部门和单位不得使用，其组网方式可以利用公用网提供的“虚拟网”功能或自行架设的通信线路。
第三节计算机网络的构成
计算机网络系统是由网络硬件和网络软件组成的
一、网络硬件
网络硬件是计算机网系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将计算机及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系统连接起来，以实现物理连接。
(1) 计算机设备
在计算机网络中，计算机设备根据其在网络中的服务特性，可划分为网络服务器和网络工作站。
(2) 连接设备
(3) 终端化装品品牌
学生奶粉品牌终端设备是用户进行网络操作所使用的设备。
(4) 传输介质
传输介质是传送信号的载体，负责将网络中的多种设备连接起来。
二、网络软件
在网络系统中，每个用户都可享用系统中的各种资源，为了协调系统资源，需要通过软件对网络资源进行全面的管理，进行合理的调度和分配，并采取一系列的保密安全措施，保证数据和信息的安全。
网络操作系统：Windows NT，Windows Server 2008，Linux，Unix，Ubuntu
网络应用软件：比特彗星，迅雷，可牛影像，酷我音乐盒
计算机网络的组成
本讲要点
各种拓扑结构
常见网络设备
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常见协议
授课内容
第一节拓扑结构
网络的拓扑结构是抛开网络物理连接来讨论网络系统的连接方式，网络中各站点相互连接的方法称为拓扑。拓扑图给出了网络服务器、工作站点的网络配置及相互之间的连接。
按拓扑结构来分类，计算机网络可分为星形结构，环形结构，总线形结构，网状形结构，树形结构等。
(1) 星形结构
星形结构是指各工作站点都通过连接电缆与主控制机相联。网络中有中央节点，其它结点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，相关站点之间的通信都要通过中央结点，因此又称为集中式网络。
(2) 环形结构坦克世界t110e5
环形结构由网络中若干节点通过点到点的连接线路依次互相连接构成一个闭合的环形，数据在环形
路线中单向或双向传输，信息从一个节点传到另一个节点。
（3）总线结构
总线结构是指各个工作站直接连接到一条作为公共传输介质的总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，数据源可以沿着两个不同的方向由一个工作站传到另一个工作站，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。
(4) 分布式结构（或称网状结构）
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互相连接起来的一种形式。
(5) 树形结构
树形结构是将各节点通过多级处理主机进行分级连接，是一种分级集中控制式网络。
第二节网络设备
(1)中继器
中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互联设备，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的距离。由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。
(2)集线器
集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离。它工作在OSI参考模型第一层，即“物理层”。集线器采用广播方式发送数据，也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点。
(3)网桥
网桥工作在OSI模型的第二层，将两个局域网（LAN）连起来，根据传输的数据帧的网卡地址来判别转发帧。它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段。网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。
(4)交换机
从工作原理上看，交换机与网桥一样，都是工作在OSI模型的第二层的网络互连设备，它具有多端口，而每一端口都具有桥接功能，根据传输的数据帧的网卡地址来判别转发帧。从这一点来说，交换机就是多端口的网桥。但交换机与网桥相比，还是具有很多更强的特性，如提供全双工通信、流量控制和网络管理等功能。交换机可以直接替换现有的网络中的集线器，使得网络具有更高的性能。
(5)路由器
路由器是工作在OSI模型的第三层的网络互联设备，它的最重要的功能就是寻址，即为传输的每一个IP报文寻一条从源端到目的端之间的最优传输路径。路由器支持各种局域网和广域网接口，主要用作局域网和广域网的接口设备，实现不同网络之间的互相通信。同时，路由器也具有网络管理、安全监控功能。
(6)网关
怎么清理内存垃圾网关通过使用适当的硬件和软件，实现不同网络协议之间的转换功能。硬件用来提供不同网络的接口，软件实现不同的互联网协议之间的转换。
(7)网络适配器
网络适配器（adapter）也称为网卡（Network Interface Card, NIC）。为了将网络的各个节点连入网
络中，需要在通信介质和数据处理设备（计算机）之间用网络接口设备进行物理连接，这个网络接口设备就是网卡。网卡通常插在计算机的扩展槽中。网卡与传输电缆的连接则有多种类型的插口，如细缆插口、双绞线插口等。网卡的主要作用是完成数据转换、信息包的组装、网络访问控制、数据缓存、网络信号生成等。
第三节常见网络协议
一、协议的组成要素
计算机网络各节点之间要不断交换数据和控制信息，要保证数据交换的顺利进行，每个节点都必须遵守一些事先规定的通信规则、标准。这些规则和标准规定了网络节点同层对等实体之间交换数据以及控制信息的格式和时序。这些规则和标准的集合称为协议。可见，协议是定义在相同层次对等实体之间交换的数据格式和含义的规则的集合。一般来说，协议由语法、语义、时序三个要素所组成。
语法确定通信双方之间数据和控制信息的数据结构和格式；语义确定发出何种控制信息，以及执行动作与做出的反应；时序规则确定事件的实现顺序以及速度匹配。
二、常见协议
(1) TCP/IP协议簇
TCP/IP即传输控制协议(TCP)和因特网协议(IP)，它是因特网采用的协议标准，也是目前全世界采用的最广泛的工业标准。通常所说的TCP/IP是指因特网协议簇，它包括了很多种协议，如、远程登录、文件传输等，而TCP和IP是保证数据完整传输的两个最基本的重要协议。因此，通常用TCP/IP 来代表整个因特网协议系列。TCP/IP协议既可以应用在局域网内部，也可以工作在广域网，是目前应用最为广泛的协议。
(2) NetBEUI协议
NetBEUI协议NetBEUI的全称是NetBIOS Extendes User Interface，就是"NetBIOS扩展用户接口"的意思，其中NetBIOS是指"网络基本输入/输出系统"。
NetBEUI协议最初是为支持小型局域网络而设计的，优点是效率高、速度快、内存开销少并易于实现，被广泛用于Windows组成的网络中。NETBEUI是通信效率极高的广播型协议，但是由于缺乏路由和网络层寻址功能，该协议只能使用在小型内部网络中，无法在广域网中传输数据。对于小型的Windows 服务器/工作站网络，应该选择NetBEUI，这样可以充分发挥该协议的速度优势。如果是大型的Windows 服务器/工作站网络或者该局域网要访问因特网，就要安装TCP/IP协议。
(3)IPX/SPX协议
IPX/SPX协议是Novell公司为了适应网络的发展而开发的通信协议，具有很强的适应性，安装很方便，同时还具有路由功能，可以实现多个网段之间的通信。IPX协议负责数据包的传送；SPX负责数据包传输的完整性。IPX/SPX协议一般用于局域网中。
(4)FTP
FTP(File Transfer Protocol)是文件传输协议，允许用户在网上计算机之间传送程序或文件。(5)SMTP协议

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