《计算机科学导论》第5讲_网络计算教程讲解.ppt

第5讲 网络计算 本讲学习目标 ◆初步了解数据通信的方式、传输方式 ◆熟练掌握计算机网络的体系结构 ◆掌握Internet和TCP/IP协议 ◆了解Web和浏览器 ◆了解网络管理 ◆了解网络安全机制 ◆了解网格计算 计算机网络 在信息化社会中，计算机已从单用户使用发展到网格计算(Grid Computing)使用。 越来越多的应用领域需要一定的地理范围内的计算机联合起来进行工作，从而促进了计算机和通信(Communication)这两种技术紧密的结合，形成了计算机网络(Compter Network)这门学科。 5.1 通信与组网 Internet是当今信息时代获取信息的重要手段，Internet飞速的发展离不开计算机网络技术，然而计算机网络技术是建立在计算机技术和通信技术的基础之上的，计算机技术和通信技术相互促进，共同发展，才有今天Internet的繁荣。 5.1.1 数据通信的基本概念 信息(Information)是客观事物的属性和相互联系特性的表现，它反映了客观事物的存在形式、运动状态和变化方式。（客观存在的现象） 数据(Data)是信息的数字化形式或数字化的信息形式。 数据通信是指在不同的计算机之间或终端之间，传输用二进制代码0、1比特(bit)表示的字母、数字、符号等序列的过程。 模拟数据是指在某个区间产生的连续的值。 数字数据是指产生的离散的值。 信号(Signal)是传输介质上携带信息，在通信系统中常用电信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等描述。 模拟信号是在一定的数值范围内可以连续取值的信号，是一种连续变化的电信号(例如，某些物理量的测量结果，模拟计算机的输出)，这种电信号可以按照不同频率在各种介质上传输。 数字信号是一种离散的脉冲序列(例如，计算机的输出，数字仪表的测量结果)，它用恒定的正电压和负电压来表示二进制的1和0值，这种脉冲序列可以按照不同的位速率在有线介质上传输。 信道(Channel)是指发送设备和接收设备之间用于传输信号的介质，也就是传送信息的必经之路。 不同的通信信道有不同的数据传输速率，一个信道每秒钟传输比特数的能力称为带宽(Bandwidth)。 5.1.2 数据通信方式 一个通信系统至少由发送器(发送端)、传输介质(信道)和接收器(接收端)三部分组成。 发送器产生信息，经传输介质传送给接收器，这样便完成了信息从一端向另一端的传送。 1．串行通信和并行通信 2．单工、半双工和全双工通信 3．同步通信和异步通信 同步是每次发送多个字节或信息块，要求通信的收、发双方在时间基准上保持一致，系统需要一个同步时钟，用于传输大量的信息。 异步每次发送和接收一个字符的数据，同步在字符的基础上进行，起始时刻是任意的，字符与字符之间的间隔也是任意的，即各个字符之间是异步的。 同步和异步的根本区别在于发送端和接收端的时钟是独立的还是同步的。 5.1.3 数据传输方式 1．基带传输（直接传输） 基带就是指电信号所固有的基本频带。基带传输是指在通信信道上传输由计算机或终端产生的0或1数字脉冲信号，也就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压(电流)来表示，然后送到线路上去传输。 2．频带传输（调制传输） 在频带传输系统中，计算机通过调制解调器与电话线路连接，通过电话交换网，进行数据传输。 3．宽带传输 宽带传输是指传输介质的频带较宽的信息传输，其带宽通常在300～400MHz，它可以容纳全部广播，并可进行高速数据传输，传输距离远。 5.2 计算机网络5.2.1 计算机网络的起源 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。 计算机网络的发展经历了四个阶段：联机系统阶段、网络互联阶段、标准化网络阶段、网络互连与高速网络阶段。 1．联机系统阶段 2. 计算机网络互联阶段 3. 标准化网络阶段 对各种体系结构来说，同一体系结构的网络产品互连是非常容易实现的，而不同系统体系结构的产品却很难实现互连。 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：OSI/RM)的国际标准。（7层参考模型） 4. 网络互连与高速网络 进入90年代，计算机网络向互联、高速、智能化方向发展，并获得广泛的应用。计算机网络发展的特点是Internet的广泛应用与ATM技术的迅速发展。 网络互连和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。 5.2.2 计算机网络的定义 计算机网络还没有一个精确的定义，在计算机网络发展过程的不同阶段，人们给出了计算机网络的不同定义。 计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置