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1、计算机网络技术,1,主要内容,数据通信基本概念计算机网络概述局域网的组成,2,数据通信的发展,数据通信：是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。在计算机或数据处理设备之间数据和信息的传送，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享第一阶段：以语言为主，通过人力、马力、烽火等原始手段传递信息第二阶段：文字、邮政（增加了信息传播的手段）第三阶段：印刷（扩大信息传播范围）第四阶段：电报、电话、广播。（进入电器时代）第五阶段：信息时代，除语言信息外，还有数据、图像、文本等。,3,信息的传输,数据：文本、图形、语音和图像等把携带信息的数据用物理信号形式通过介质传送到目的地。信息和数
2、据（0、1比特）不能直接在介质上传输,4,通信系统模型,通信的三要素：信源、信宿和信道任何一个通信系统都可以抽象为以下模型：,编码器：数据适合传输的信号便于识别、纠错调制器：信号适合传输的形式按频率、幅度、相位解调器：接收波形数字信号序列解码器：传输信号原始数据。,5,通信系统的构成,1、数据处理系统：主要是指计算机2、数据传输系统：1）传输线路：包括传输介质和中继设备2）传输设备：调制解调器、多路复用器、交换机、路由器等通信基本过程包含数据传输和通信控制建立物理连接建立逻辑连接数据传送断开逻辑连接断开物理连接T,6,（1）信道、带宽、数据传输率,信道是指传送数据和信息的物理通道，是建立在传输
3、介质之上的，在同一条物理传输介质上可以建立多条通信信道带宽是指通道的宽度，是信道上单位时间内传输的数据位数，一般用bit/s表示。带宽=时钟频率x总线位数在网络中有两种不同的传输速率，它们的意义和单位完全不同： 信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，或公里/秒）计算机向网络发送比特的速率（比特/秒）,7,（2）数据传输方向,单工通信：数据只能单向传输半双工通信：数据可以双向传输，但不能在同一时刻双向传输全双工通信：数据可同时双向传输,两个方向的信号共享链路带宽，如网络通信：1）链路具有两条物理上独立的传输线路，或2）将带宽一分为二，分别用于不同方向的信号传输,8,（3）传输模式,同步
4、通信就是要求收发双方在时间上保持一致，使收发双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位接收/发送。过程：把许多字符组成一个信息帧，每帧的开始用同步字符来指示。由于发送和接收的双方采用同一时钟，所以在传送数据的同时还要传送时钟信号，以便接收方可以用时钟信号来确定每个信息位特点：传送信息的位数几乎不受限制，通信效率较高。但它要求在通信中保持精确的同步时钟，所以其发送器和接收器比较复杂，成本也较高，适用于高速传输数据的系统。同步方式有：外同步：额外发送同步时钟信号内同步：从自含时钟信号中提取同步时钟异步通信：每传送一个字符都要求在字符码前面加一个起始位，在字符代码和校验码后面加一个停止位；字符间的时
5、间间隔任意。由于开始和结束字符的开销，适用于低速终端设备异步通信中的“帧”与同步通信中“帧”是不同的，异步通信中的“帧”只包含一个字符，而同步通信中“帧”可包含几十个到上千个字符）。,9,（4）串行通信和并行通信,在数据通信中，把要传送的每个字符的二进制代码按由低位到高位的次序依次发送的方式称为串行通信；适于远程通信利用多条并行线路，将表示一个字符的二进制代码同时通过多条对应的信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工作方式称为并行通信。造价较高。,10,（5）多路复用技术,采用多路复用器可以把多个信号组合起来在一条物理信道上进行传输，在发送端合并，在接收端分解频分多路复用：把具有一定带宽的线
6、路划为若干个不重叠的小频段，每个小频段可作为一个子信道供一个用户使用 时分多路复用 ：把信道的传输时间划分为多个时间段，当多个用户信号传入时，每个用户将占据一个指定的时间段，并使用全部带宽。,11,1.线路交换：交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。过程：数据传输前需要建立一条端到端的通路 呼叫建立连接传输挂断 特点：建立连接的时间长一旦建立连接就独占线路，线路利用率低不会在信道上发生阻塞，传输延迟小。,（6）信息交换方式,12,2.报文交换：整个报文作为一个整体一起发送。过程：在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输
7、技术称为存储-转发。特点：1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂，需要大容量存储器2）大报文造成存储转发的延时过长3）出错后整个报文全部重发；3.分组交换（包交换）：将报文划分为若干个大小相等的分组(Packet) ，按照不同的线路进行单独存储转发，到达接收端后，再按分组编号组合起来。特点：1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组速度快；2）转发延时小适用于交互式通信；3）某个分组出错仅重发该分组效率高；4）各分组可通过不同路径传输，可靠性高。,（6）信息交换方式,13,计算机网络概述,1、网络的形成和发展2、网络的特点和数据处理模式 3、网络的服务功能4、网络的分类5、OSI参考模型,14,计
8、算机网络的形成和发展,第一阶段：可以追溯到20世纪50年代。那时人们开始将彼此独立发展的计算机技术与通信技术结合起来，完成了数据通信与计算机通信网络的研究，为计算机网络的出现做好了技术准备，奠定了理论基础第二阶段：分组交换的产生。把欲发送的报文“分组”，其首部是重要的控制信息，因此分组交换的特征是基于标记的。分组交换网由若干个结点交换机和连接这些交换机的链路组成。 第三阶段：因特网时代单个网络ARPAnet：1969年ARPAnet、TCP/IP建立三级结构的因特网：主干网、地区网、校园网多级结构因特网的形成：多个公司经营的国家主干网，地区ISP，本地ISP，校园网、企业或家庭PC机上网用户。
9、,15,网络的特点,(1) 计算机网络主要是实现了计算机资源的共享：硬件、软件和数据信息(2) 互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的计算机(3) 计算机网络必须遵循统一的网络协议（TCP/IP）。,16,网络的数据处理模式,集中式数据处理：所有的处理都由大型系统完成，终端只用来输入和输出特点：数据资源容易备份和管理，可以集中处理，集中控制。安全可靠。系统总成本低；网络访问速度慢分布式数据处理：数据的存储和处理都在本地工作站上进行特点：可以快速访问、多用户使用；但安全性差、对病毒敏感、备份困难协作式数据处理：允许终端合作处理一项共同任务，处理既可集中实施，也可分区实施。类似于分布式计算，
10、优点是处理能力强，允许多用户使用。 文件多个副本，同步困难，病毒可迅速扩散。,17,网络的服务功能,计算机软件、硬件资源的共享文件传输：FTP（File Transfer Protocol）文件传输协议。用于Internet上的控制文件的双向传输。同时，它也是一个应用程序（Application）。用户可以通过它把自己的PC机与世界各地所有运行FTP协议的服务器相连，访问服务器上的大量程序和信息电子邮件分布式数据库：能实现比传统集中数据库更迅速、更简捷的数据访问网络管理：保证网络中通信功能的正常实施。,18,1、按网络覆盖的地理范围可分为局域网、城域网、广域网 局域网（Local Area N
11、etwork） IEEE定义: 通信一般被限制在中等规模的地理区域内，例如，一座办公楼、一个仓库或一所学校；能依靠具有从中等到较高信息传输速率的物理通信信道，而且这种信道具有始终一致的低误码率；局域网是专用的，由单一组织机构所使用。特点：总线共享，广播式发送无线局域网（Wireless LAN）WLAN利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在已经能够达到11Mbps。无线联网方式是对有线联网方式的一种补充和扩展，使网上的计算机具有可移动性，能快速、方便的解决以有线方式不易实现的网络联通问题。,计算机网络的分类,19,文件服务器,数据库服务器,网管服务器,三层
12、千兆 交换机,100/1000M 交换机,防火墙,10/100M 交换机,播出服务器,节目监审,编审机,制作机,采集机,广电 OA 办公网,路由,局域网应用举例：某电视台播控网构建方案(应用中注意主干连接、服务器连接、自动协商与虚拟网设置),20,一种大型的LAN，采用分布式队列双总线DQDB（Distributed Queue Dual Bus）标准，即IEEE802.6业务特点：传输速率高光纤、网线到用户桌面传输速度达到100M、1000M用户投入少，接入简单技术先进、安全城域网在网络中提供了第二层的VLAN隔离，使安全性得到保障。虚拟拨号的普通用户通过宽带接入服务器上网，经过账号和密码的
13、验证才可以上网，用户可以非常方便地自行控制上网时间和地点；主要用途及适用范围：高速上网、互动游戏、VOD、NETTV、远程医疗、远程会议、远程教育、WEBCAM，宽带业务还可为广大用户提供Internet信息浏览、信息查询、收发电子邮件、多媒体网上教育等多项服务。,城域网（MAN, Metropolitan Area Network）,21,通常跨越几十公里到几千公里很大物理范围，能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。特点
14、： 由主机和通信子网（电信公网拥有）组成； 多使用分组交换技术实现点对点通信（LAN采用广播式通信）； 重点协议在网络层（LAN在数据链路层）； 网络拓扑结构多为网状、树状。,广域网（WAN, Wide Area Network）,22,网络的分类,2、按网络中资源被访问的方式分类：同类网：每台机器既是服务器，又是工作站单服务器网：整个网络只有一台机器作为网络服务器混合网：服务器不止一个，但不是每个工作站都可以当作服务器来使用。3、按使用目的分为：共享资源网、数据处理网、数据传输网,23,4、按网络拓扑结构分类,1、星形网络以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处
15、理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。特点： 网络结构简单，便于管理，安全性高；处理机负载重，任何两入网机之间交换信息都必须通过中心处理机；每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低； 网络延迟时间较短，误码率较低。入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处理机的故障将导致网络的瘫痪。2、树形网络在星形网络结构的基础上，通过利用网络集线器的级联而形成特点：支持双向传输，集线器级联的个数有限,24,5、按网络拓扑结构分类,3、总线形网络所有入网设备共用一条物理传输线路，所有的数据发往同一条线路，并能够被附接在线路上的所有设备
16、感知。入网设备通过专用的分接头接入线路。总线网拓扑是局域网的一种组成形式。特点：结构简单灵活，便于扩充多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高产生冲突问题，同一时刻只能由两台计算机通信维护简单，某个结点的故障不影响网络的工作适用场合：局域网，对实时性要求不高的环境。 4、环形网络入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。环形网的数据传输具有单向性，一个转发器发出的数据只能被另一个转发器接收并转发。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统。 特点： 每个结点只与相邻两个结点有物理链路；某个结点的故障将导致物理瘫痪；主环/备用环,25,5、按网络拓扑结构分
17、类,5、网状网络 网状网络通常利用冗余的设备和线路来提高网络的可靠性，因此，结点可以根据当前的网络信息流量有选择地将数据发往不同的线路。 适用场合：主要用于地域范围大、入网主机多（机型多）的环境，常用于构造广域网络。,26,6、按网络的逻辑结构分类,1.资源子网：向网络用户提供各种网络资源与网络服务，负责全网的数据处理业务组成：局域网：由联网的服务器、工作站、共享的打印机和其他设备及相关软件所组成；广域网：由上网的所有主机及其外部设备组成。2.通信子网：负责网络数据传输、转发等通信处理业务组成：由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成。,27,OSI参考模型,28,1、物理层物理层指定了建
18、立和保持连接的机械、电子的实际手段，规定了电缆类型、信号的电压，信号在发送时如何转换，以及传输速率等。其主要功能是：建立连接：为数据端设备提供传送数据的通路传输数据：传输“0”或“1的二进制位的数据流；2、数据链路层数据链路层负责将输入的数据分解成帧（Frame），规定了帧的格式、传输介质的访问方法，然后按顺序传输帧，并处理接收端发回的确认收到的帧该层为其所创建的帧添加一个报头和报尾。这些报头和报尾允许目标设备查看帧和物理介质上开始传输和结束传输的时间。数据链路层又可以分为介质访问控制子层和逻辑链路控制子层。,29,3、网络层该层是实现路由选择和控制信息的中间转发，如果目标设备处于另一个网络中
19、，网络层将决定数据通过何种路由到达目的地，并把报文形式的数据转换成数据包，经由一些中间设备从一个网络传送到另一个网络建立源到目的地之间的路由4、传输层该层是7个层次的中间层，主要是为一对通信用户建立端到端的连接，并提供数据传输服务。该层还具有监控功能，通过这一层传输的数据将由目标设备确认，以确保信息成功地到达目标设备。如果在指定时间内未收到确认信息，数据将被重新发送。对乱序到达的数据包重新排序,30,5、会话层主要组织和管理两个用户之间的对话，规定了网络物理地址与逻辑地址之间的转换，即使用远程地址让用户在设备之间建立连接，即会话。连接建立之后，把分批传输的数据汇集起来，为进行数据交换服务在两个
20、系统的连接过程中，协商和管理通信的流程6、表示层在不同的网络系统中，信息的表示方法不同。表示层主要是进行不同信息表示方法之间的转换，协商和建立数据交换的格式。例如，不同格式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换。它还负责数据的压缩，以减少数据传输量，负责报文的加密和解密等。负责管理信息的编码（ASCII码和EBCDIC码）,31,7、应用层,是用户的应用程序与网络之间的接口。本层管理和执行应用程序进行传输文件、发送电子邮件和其它需要在网络上进行的任何事情。但是，要区别这种交互功能与用户运行的实际应用程序，该层是为用户提供了一个开放系统互连的工作环境。,32,数据传输过程,通过 OSI ，信
21、息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。例如，计算机 A 上的应用程序要将信息发送到计算机B的应用程序，则计算机 A 中的应用程序需要将信息先发送到其应用层（第七层），然后此层将信息发送到表示层（第六层），表示层将数据转送到会话层（第五层），如此继续，直至物理层（第一层）。在物理层，数据被放置在物理网络媒介中并被发送至计算机 B 。计算机 B 的物理层接收来自物理媒介的数据，然后将信息向上发送至数据链路层（第二层），数据链路层再转送给网络层，依次继续直到信息到达计算机 B 的应用层。最后，计算机 B 的应用层再将信息传送给应用程序接收端，从而完成通信过程。,33,34,局域网
22、的组成,（1）服务器文件服务器、应用服务器、打印服务器、通信服务器（2）工作站（客户机） （3）网卡（4）中继器（5）集线器（6）交换机（7）路由器,35,是网络通信接口的关键设备, 为计算机之间的数据通信提供物理连接。载波检测：检测介质上有否信号发送/接收部件：负责信号的发送、接收发送/接收控制部件及缓冲区曼彻斯特编码/译码器：对发送/接收的数据编码/译码，变换成适合于在LAN上传输的信号网络控制部件：控制网卡各部件的协调运行存放12位16进制的网卡(MAC)地址，标志设备物理地址;CPU(部分网卡有)：增强网卡智能化，减少网络传输对主机CPU的依赖，提高传输效率。,网络接口卡(Networ
23、k Interface Card),36,数据信号在传输时，由于衰减和噪音使有效数据信号变得越来越弱，因此信号只能在有限的距离内传输。 双绞线为100m ，细缆最大网段长度为185m，粗缆为500m。当传输距离超过最大网段长度时，就用中继器延伸 中继器实际上是一种信号放大器，可将变弱的信号和有失真的信号进行整形与放大，输出信号比原信号的强度大大提高 中继器只能将信号放大转发，不能纠错或帧转换，因此又称为转发器。,中继器（Repeater),37,集线器多端口的中继器，属于物理层设备，可认为它是将总线折叠到铁盒子中的集中连接设备。常见有8，12，16，24端口主要功能：对接收到的信号进行再生整形
24、放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上工作原理：PC将带目的地址的数据“广播”到各端口，各端口PC用本机地址比较决定是否接收。,工作机制示意图,网络集线器 (HUB),38,这种广播发送数据方式有两方面不足：共享带宽。由于所有数据包都是向所有节点同时发送，并且共享带宽，就更加可能造成网络塞车现象，降低了网络执行效率。非双工通信。网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交换机那样进行双向双工传输。,网络集线器 (HUB),39,独立式（Stand alone）：固定端口配置，扩充时用级连的方法堆叠式（Stackable）：固定配置
25、，用堆叠方法进行扩充堆叠连接在一起的HUB在逻辑上相当于一台单独的HUB，可统一管理模块式（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）。,网络集线器的结构,40,交换机主要是用来增加网络带宽的网络连接和转发设备，适用于高通信流量的应用场合，如图像处理、视频流等作为LAN核心主干连接设备，用于连接网络站点和其他网段，组成以其为中心的交换式网络，如网络中心、数据中心等,交换机(Switch),41,交换机拥有一条高带宽的背部总线和内部交换矩阵，交换机的所有端口都挂接在这条总线
26、上。,Switch,当控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对照表 (转发表)，以确定目的设备(网卡MAC地址)是挂接在哪个端口上，通过交换矩阵迅速将数据包送到目的端口； 如果目的MAC不存在，交换机将数据广播到所有端口，接收端口回应后交换机会 “学习”新的地址并将它加入内部转发表中。,交换机的工作原理,42,路由器的功能:在网络层对分组信息进行存储转发来实现多个网络互连。具有协议转换、路由选择、流量控制、过滤与隔离、限制广播风暴、分段和组装、网络管理功能路由器的工作过程：一个信息包到达路由器后，排入队列，按“先入先出”顺序由路由器逐一处理提取信息的目的地址，查看路由表。如有多条路
27、径可到达，则选择一条最佳路径如源信息包太长，目的网络无法接受，路由器就将其分为更小的包；,路由器(Router),43,路由器的结构,控制部件（CPU、RAM、OS）路由表协议软件网络接口（LAN、WAN、CONSOLE）,44,传输介质,传输介质是网络中传输数据信号的物理媒体，其特性包括：物理特性：对传输介质物理结构的描述传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传输容量与传输的频率范围连通特性：允许点到点或多点连接地理范围：传输介质的最大传输距离抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力相对价格：器件的价格、安装与维护费用等常用传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤、
28、无线介质。,45,双绞线(Twist-Pair),双绞线是综合布线工程中最常用的一种传输介质，它采用了一对互相绝缘的金属导线互相绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰。典型的双绞线有四对的，也有更多对双绞线放在一个电缆套管里的。这些我们称之为双绞线电缆目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP=UNSHILDED TWISTED PAIR）和屏蔽双绞线（STP=SHIELDED TWISTED PAIR）。,46,双绞线(Twist-Pair),屏蔽双绞线电缆的外层由铝铂包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射，安装时要比非屏蔽双绞线电缆困难。具有抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点，但它也存在接地要求
29、高、安装复杂、成本高的缺点。因此，屏蔽式双绞线的实际应用并不普遍。非屏蔽双绞线电缆具有以下特点：（1）无屏蔽外套，直径小，节省空间； （2）重量轻，易弯曲，易安装；（3）将串扰（Crosstalk）减至最小或加以消除；（4）具有阻燃性；（5）具有独立性和灵活性，适用于结构化综合布线；（6）传输时有信息辐射、容易被窃听（7）是最常用的以太网电缆。,47,RJ-45 8针标准连接器,这是局域网(基带以太网)10Base-T与100Base-TX标准中广泛使用的标准连接器，附在网卡或主板一侧，利用带 “水晶头”的5类双绞线实现桌面设备与局域网的连接。,8 1,接口功能特性如下： 针号 信号 针号 信
30、号,1 TD+ 发送数据 5 未用 2 TD 发送数据 6 RD 接收数据 3 RD+ 接收数据 7 未用 4 未用 8 未用,48,对应接法，用于网卡与HUB/交换机连接,交叉接法，用于HUB/交换机级连，服务器与交换机、对等网连接,568A：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕 568B：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕 568A-568A或568B-568B是直连线，接不同接口如交换机和网卡 568A-568B是交叉线，接同种接口如两个网卡.通常情况下，业界都使用作为标准,针对以太网，对于DTE到DTE设备和DCE到DCE设备的连接，使用交叉线缆；而对于DTE到DCE的连接，使用
31、直通线缆。,接线标准,49,同轴电缆,同轴电缆（COAXIAL CABLE）内外由相互绝缘的同轴心导体构成的电缆：内导体为铜线，外导体为铜管或网。电磁场封闭在内外导体之间，故辐射损耗小，受外界干扰影响小。可以分为细同轴电缆与粗同轴电缆：细缆直径为0.26厘米，最大传输距离185米。安装简单，造价低。安装过程要切断电缆，两头须装上基本网络连接头（BNC，Bayonet Nut Connector），然后接在T型连接器两端，所以当接头多时容易产生不良的隐患，这是目前运行中的以太网所发生的最常见故障之一粗缆直径为1.27厘米，最大传输距离达到500米。适用于比较大型的局部网络，可靠性高，由于安装时不
32、需要切断电缆，因此可以根据需要灵活调整计算机的入网位置，但粗缆网络必须安装收发器电缆，安装难度大，所以总体造价高。粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络。,50,光纤通常是由石英玻璃拉成细丝，由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。单模光缆尺寸为8.3/125m,多模纤芯直径为62.5/125m，125m为包层直径，分子为纤芯直径。通信中常用1.30m1.55m中心波段，具有2500030000GHz的带宽。,光纤（Fiber）,单模光缆主要用于长距离通信，使用激光光源（如GaAs Laser）；多模光缆（4芯/8芯），采用普通发光二极管（如GaAs LED） ，广泛用作建
33、筑物之间、园区主干网传输介质,51,光纤的纤芯用来传导光波，包层有较低的折射率。当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，其折射角将大于入射角。如果折射角足够大，就会出现全反射，光线碰到包层时就会折射回纤芯，这个过程不断重复，光就会沿着光纤传输下去。,光纤的传输原理,52,1频带宽：载波的频率越高，可以传输信号的频带宽度就越大。采用先进的相干光通信可以在30000GHz范围内安排2000个光载波，进行波分复用，可以容纳上百万个电视频道2损耗低：光纤传输损耗低，而且在全部信号传输频道内具有相同的损耗，不需要像电缆干线那样必须引人均衡器进行均衡；二是其损耗几乎不随温度而变3重量轻：光纤非常细，单
34、模光纤芯线直径一般为4um10um，外径也只有125um，加上防水层、加强筋、护套等，用448根光纤组成的光缆直径还不到13mm，比标准同轴电缆的直径47mm要小得多，加上玻璃纤维比重小，重量轻。,光纤传输的特点,53,4抗干扰能力强：因为光纤的基本成分是石英，只传光，不导电，不受电磁场的作用，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。 5保真度高：光纤传输一般不需要中继放大，不会因为放大引人新的非线性失真。只要激光器的线性好，就可高保真地传输信号。6工作性能可靠：因为光纤系统包含的设备数量少(不像电缆系统那样需要几十个放大器) ，光纤设备的寿命都很长，可靠性自然也就高。7成本不断下降：新摩
35、尔定律，也叫做光学定律（Optical Law）：光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。由于制作光纤的材料(石英)来源十分丰富，随着技术的进步，成本还会进一步降低；而电缆所需的铜原料有限，价格会越来越高。显然，今后光纤传输将占绝对优势。,光纤传输的特点,54,本征：是光纤的固有损耗，包括：瑞利散射，固有吸收等弯曲：光纤弯曲时部分光纤内的光会因散射损失掉而造成的损耗挤压：光纤受到挤压时产生微小的弯曲而造成的损耗杂质：光纤内杂质吸收和散射在光纤中传播的光，造成的损失不均匀：光纤材料的折射率不均匀造成的损耗对接：光纤对接时产生的损耗，如：不同轴（单模光纤同轴度要求小于0.8m），端面
36、与轴心不垂直，端面不平，对接心径不匹配和熔接质量差等。,光纤信号的衰减,55,无线介质,计算机网络中使用的无线介质主要是无线电波中频率很高的微波。根据微波传输距地面的远近可分为地面微波信道和空间微波信道地面微波信道：地面微波一般按直线传输，受各种因素的影响，微波在传输时也有不同程度的衰减和损耗，因此，在远距离传输时，要在微波信道的两个端点之间建立若干个中继站“接力”，信息就被从发送端传输到接收端。,56,地面微波信道常用于电缆(或光缆)铺设不便的特殊地理环境或作为地面传输系统的备份和补充微波在地面的直线传输距离与微波收发天线的高度有关，天线越高传输距离就越远。地面微波信道中继器间距离一般为40
37、-60km微波的频率范围为300MHz300GHz，主要使用的是2GHz40GHz的频率范围特点：频带宽、信道容量大、初建费用低、建设速度快、应用范围广，在互连网中微波信道有时与有线介质混用。,地面微波信道,57,空间微波信道：主要是指卫星信道。实际上是使用人造地球同步卫星作为中继器构成的微波信道。通信卫星通常被定位在几万公里(如36,000公里)高空，卫星作为中继器可使信息的传输距离很远，覆盖范围达18000km。卫星通信已被广泛用于远程计算机网络中（VSAT），如手机手提移动通信。,与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球,空间微波信道卫星信道,58,红外线通信：收发设备必须处于可视线范围
38、内，有很强的方向性，因此，防窃取能力强。但由于它们的频率太高，对环境因素（如天气）较为敏感，因而只能在室内和近距离使用蓝牙：采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。,其他无线通信方式,59,常用传输媒体的比较,60,传输介质的选择,在低通信容量的局域网中，双绞线的性能价格比是最好的 光纤具有频带宽、速度高、体积小、重量轻、衰减小，能与电磁隔离，误码率低等优点 无线数字传输类似于移动电话网，人们随时随地可将计算机接入网络，发送和接收数据。,61,数
39、据库基础,62,数据库系统的组成,数据库系统通常是指数据库和相应的软硬件系统。主要由数据库、用户、软件和硬件四部分组成。1、数据库：是长期存储在计算机内有组织的共享的数据集合。它可以供用户共享，具有尽可能小的冗余度和较高的数据独立性，使得数据存储最优和容易操作，具有完善的自我保护能力和数据恢复能力。数据库特点如下：集成性：把某特定应用环境中的各种应用相关的数据及其数据之间的联系集中地并按照一定的结构形式进行存储共享性：多个不同的用户，使用多种不同的语言，为了不同的应用目的，而同时存取数据库，甚至同时存取同一块数据，即多用户系统。,63,2、用户：是指使用数据库的人，即对数据库进行存储、维护和检
40、索等操作的使用者。用户分为三类：1. 第一类用户，终端用户（End User）主要是使用数据库的各级管理人员、工程技术人员、科研人员，一般为非计算机专业人员；2. 第二类用户，应用程序员（Application Programmer）负责为终端用户设计和编制应用程序，以便终端用户对数据库进行存取操作。3. 第三类用户，数据库管理员（Database Administrator，简称DBA）全面负责数据库系统的“管理、维护和正常使用的”人员，其职责如下：,数据库系统的组成,64,（1）参与数据库设计的全过程，决定数据库的结构和内容；（2）定义数据的安全性和完整性，负责分配用户对数据库的使用权限和
41、口令管理； （3）监督控制数据库的使用和运行，改进和重新构造数据库系统。当数据库受到破坏时，应负责恢复数据库；当数据库的结构需要改变时，完成对数据结构的修改； DBA不仅要有较高的技术专长和较深的资历，并应具有了解和阐明管理要求的能力； 特别对于大型数据库系统，DBA极为重要。对于常见的微机数据库系统，通常只有一个用户，常常不设DBA，DBA的职责由应用程序员或终端用户代替。,DBA的职责,65,1.3.1.3 软件 (Software)负责数据库存取、维护和管理的软件系统，即数据库管理系统（Data Base Management System，简称DBMS）数据库系统的各类人员对数据库的各
42、种操作请求，都由DBMS完成， DBMS是数据库系统的核心软件；操作系统、网络管理软件等；1.3.1.4硬件（Hardware）存储和运行数据库系统的硬件设备，包括CPU、内存、大容量的存储设备以及必要的输入输出设备等。,数据库系统的组成,66,数据库系统层次结构图,数据库系统的组成,由上图看出： DBMS在操作系统（OS）的支持下工作， 应用程序在DBMS支持下才能使用数据库。,67,数据库管理系统（DBMS）,数据库管理系统是对数据进行管理的大型系统软件，它是数据库系统的核心组成部分; ORACLEVF,MS SQL, ACCESS,MySQL SYBASE, DB2用户在数据库系统中的一
43、切操作，包括数据定义、查询、更新及各种控制，都是通过DBMS进行的DBMS就是实现把用户意义下的抽象的逻辑数据处理转换成计算机中具体的物理数据的处理软件，这给用户带来很大的方便。,68,DBMS的主要功能,1. 数据定义DBMS提供数据定义语言DDL（Data Define Language），用于定义数据库的所有特性和属性，尤其是行布局、列定义、键列（有时是选键方法）、文件位置和存储策略，定义有关的约束条件2. 数据操纵DBMS提供数据操纵语言DML（Data Manipulation Language）实现对数据库的基本操作，包括检索、插入、修改、删除等3. 数据控制确保数据正确有效和数据
44、库系统的正常运行，DBMS 对数据库的控制主要通过四个方面实现：数据的安全性控制数据的完整性控制多用户环境下的并发控制数据库的恢复,69,4. 数据库的建立和维护功能包括数据库初始数据的装入数据库的转储、恢复、重组织系统性能监视、分析等功能；5. 数据通信DBMS提供与其他软件系统进行通信的功能，实现用户程序与DBMS之间的通信，通常与操作系统协调完成。,DBMS的主要功能,70,1、数据库管理系统软件的研制：DBMS是数据库系统的基础DBMS 的研制包括研制 DBMS 本身及以 DBMS 为核心的一组相互联系的软件系统，包括工具软件和中间件研制的目标是提高系统的性能和提高用户的生产率；2、数据库设计：数据库的设计方法、设计工具和设计理论的研究数据模型和数据建模的研究计算机辅助数据库设计及其软件系统的研究数据库设计规范和标准的研究等；3. 数据库理论：研究主要集中于关系规范化理论、关系数据理论等。数据库技术与人工智能技术、网络通信技术、并行计算技术等相互渗透、相互结合，使数据库技术不断涌现新的研究方向。,数据库技术研究领域,71,
