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1、1,计算机网络应用基础,2,第1章 计算机网络基础知识,第2章 局域网与城域网,第4章 网络操作系统,第3章 网络互连与Internet技术,第5章 Internet的使用,第6章 网页制作技术,第7章 网络管理与网络安全,第8章 Intranet与电子商务,3,第1章 计算机网络基础知识,制作者：诸海生,4,本章内容,5,面向终端的计算机通信网,1.1 计算机网络概述,1.1.1 计算机网络的形成和发展,资源集中在一台主机上，远程终端共享主机资源,6,分组交换网 网络为通信子网和资源子网 采用分组交换方式,网络体系结构的形成 国际标准化组织于1979年提出了OSI模型，对网络体系结构思想的发
2、展起到了积极的推动作用,Internet的普及与高速网络技术的发展 Internet的出现与普及，推动了网络技术的发展 宽带综合业务数据网、高速局域网、异步传输模式等技术逐渐成熟起来，并得到应用,7,功能 资源共享 数据通讯 提高可靠性 协同处理 分散负荷,1.1.2 计算机网络的定义与功能,定义,计算机网络是由多个具有自主功能的计算机系统，通过各种通信手段相互连接，进行信息交流、资源共享和协同工作的集合。,8,计算机网络的二级结构,1.1.3 计算机网络的组成,通信子网负责数据通信,资源子网提供各种软、硬件资源,9,网络硬件 传输介质有线介质和无线介质 网络连接设备交换机、集线器、路由器、网
3、桥、网关、中继器等 端设备主要包括主机和终端 其他网络硬件网络接口卡（也叫网络适配器）、集中器、复用器、调制解调器以及网络连接和布线的配件,10,网络操作系统 网络操作系统要实现高层协议、具有管理网 络共享资源的能力,网络软件,通信控制软件和网络管理软件在分组交换网中，在交换结点和网控中心要配置通信控制软件和网络管理软件,客户端软件例如访问Internet所使用的浏览器、各种上传和下载软件,其他软件,11,按网络的覆盖范围分类局域网、城域网和广域网 按数据传播的方式分类点到点传播的网络、广播式传播的网络 按其他方法分类 按网络的拓扑结构分类星型网、环形网、总线型网、网状网、混合网。按网络的数据
4、传输速率分类 窄带网、宽带网 按运营方式分类 公用网、专用网 按传输介质分类 光纤网、卫星通信网、无线通信网等,1.1.4 计算机网络的分类,12,1.2 计算机网络的拓扑结构,1.2.1 基本术语,13,1.2.2 星型结构,所有结点与中央结点连接 结构简单、控制简单 结点出现故障易于隔离 中央结点的可靠性致关重要,14,1.2.3 环型结构,通信控制分散在各个结点，提高了可靠性 各结点共享环路 采用令牌控制，重负载时吞吐量较大,15,1.2.4 网状结构,端结点之间存在多条通路，需选择路径 可靠性高 通信控制复杂,16,1.2.5 总线结构,结构简单，可靠性好 各结点共用总线，广播式传输
5、扩充性好，增减结点容易 总线长度有限,17,数据和信息数据是携带含义的实体。数据的含义就是信息，数据是信息的载体，信息是数据的解释，是数据所要表达的内容。,1.3 数据通信基础,1.3.1 基本概念,模拟信号和数字信号模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信号在时间上和幅度上都是不连续的,18,模拟数据和数字数据以连续值的形式出现的数据是模拟数据，例温度、压力、声音以离散值的形式出现的数据是数字数据，例整数、文字的数字编码 比特一个二进制位叫一个比特（bit）信道用于一路信号传输的通道，称为信道，一条物理线路常可以被划分为多个信道,19,带宽信道所能传送的信号的频率范围称为信道的带宽，带宽常被用
6、来衡量通信系统传输数据的能力 数据传输速率每秒传输的二进制数据的位数（比特数）称为数据传输速率，常被用来衡量通信系统传输数据的能力 延迟数据从发送端到接收端所经过的时间,20,面向连接与无连接面向连接的通信由3个过程组成 建立连接 传输数据 撤消连接无连接的通信在传输数据之前不需要建立联系，发送方可以随时发送数据，但数据中要携带目的地的地址，网络按照目的地地址把数据传送到目的地。,21,传输类型 数字信号传输数字数据 数字信号传输模拟数据 模拟信号传输数字数据 模拟信号传输模拟数据,1.3.2 信息的传输方式,通信方式 单工通信,22,半双工通信,全双工通信,23,串行传输把每个二进制位按顺序
7、排列成串，形成比特流，逐位在信道上传送,传输方式,24,并行传输多个比特以成组的方式在多个并行的信道上同时传输,25,同步方法 同步是指通信的收发双方发送和接收数据在时间 基准上必须保持一致。同步方法分为异步方式和同步方式。,同步传输方式,26,异步传输方式,27,1.3.3 传输介质,双绞线 双绞线的价格便宜，但抗干扰能力较差。,非屏蔽双绞线用的最多的是5类非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线抗干扰能力优于非屏蔽双绞线,28,同轴电缆,同轴电缆的抗干扰能力较强在局域网中主要使用基带同轴电缆基带同轴电缆可以分为粗缆和细缆,29,光纤 带宽更宽 可靠性高 安全性好 信号衰减低 重量轻，体积小 成本高、分支比
8、较困难,30,多模光纤,单模光纤,31,32,无线介质无线电波是频率范围为104Hz108Hz的电磁波 微波 微波是频率在108Hz1011Hz之间的电磁波，微波的方向性好，频带较宽 红外线 红外线的穿透性比较差，多用在一个较小的区域内,33,基带传输基带传输是在数字信道上直接传送基带信号 数据编码方法 不归零码 差分不归零码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码,1.3.4 基带传输与频带传输,34,数字数据的编码,35,频带传输 通常是指在电话网上传输数据 调制与解调调制是用交流信号承载信息的过程，即用要发送的信息调制载波解调是从载波中还原发送的信息的过程,3种基本调制形式 幅移键控（ASK）即
9、调幅 频移键控（FSK）即调频 相移键控（PSK）即调相,36,3种调制技术的波形,37,差错差错指经过了网络传输后，接收方收到的数据与发送方发出的数据不一致的情况为检验差错要在发送的数据中附加校验码常用的校验方法有：奇偶校验和循环冗余校验。,1.3.5 差错控制,38,差错控制的方式 停止等待方式,39,连续工作方式,40,传统的数据交换方式有电路交换和存储交换。,1.4 广域网技术基础,电路交换电路交换要经过3个阶段 建立通路 传输数据 撤消通路,1.4.1 数据交换,41,主机B,主机C,主机D,结点A,结点B,结点E,结点F,结点G,结点C,结点D,通信子网,主机A,42,43,缺点
10、线路的利用率比较低 不适合少量的突发性数据的传输 要求收发双方不“忙”，有相同的数据传输速率 不能完成编码格式、通信规程等方面的转换 中间结点不具备差错控制能力 当网络通信量很大时，会使线路的连接失败,优点传输的实时性好，适合实时性要求高的交互式信息的传输。,44,存储转发交换分为报文交换和报文分组交换 特点 信道的利用率高 可以对数据单元进行差错检查和纠正 每个结点可以动态选择路径，不存在呼叫失败 可以平衡网络的流量分布，提高网络的整体性能 没有呼叫请求的等待时间，对于数据量小和突发性数据的传输有比较高的效率 结点可以进行数据编码、传输速率的转换等工作 每个结点要有一定的处理和存储能力 实时
11、性比电路交换差,45,报文交换,主要缺点 由于报文一般都比较长，延迟比较大，对结点存储能力的要求也比较高 产生差错后要重传整个报文，降低了传输的效率，增加了延迟,46,报文分组交换(简称分组交换)特点 减少了延迟 出现误码后，只重发有误码的分组 在接收下一个分组的同时，就可以转发上 一个分组，提高了吞吐量 由于分组比较短，可以存储在内存中，减 少了存储时间 技术实现比较复杂,47,数据报方式,48,虚电路方式,49,1.4.2 多路复用技术为了有效利用传输系统，常采用多路复用技术,频分多路复用,50,时分多路复用,波分多路复用,在光传输领域中，根据光的不同波长来划分信道，使得在一根光纤中可以同
12、时传输基于不同波长的多路数据，从而达到复用链路，提高总体带宽的目的,51,1.4.3 ATM简介,ATM即异步传输模式ATM是一种快速分组交换技术，因为ATM中的分组被称为信元，所以也叫信元交换。,信元的结构,52,同步传输,采用时分多路复用，传输介质被划分为多个信道，同时传送多路数据，所有信道平均分配介质带宽若某路数据较少，可能造成信道空闲，浪费了带宽资源,53,异步传输,采用时分多路复用，根据需要来分配信道，每个信道分到的带宽不同一个信元占据一个时隙，通过信元头部的控制信息区分信道可以充分利用介质带宽,54,ATM的逻辑连接,虚路径（VP，Virtual Path）一条链路上可建立多条虚路
13、径，用虚路径标识(VPI)区分 信元头部有VPI，用以表示该信元属于哪个虚路径同一信元的VPI在不同链路上可以不同,ATM先建立一条虚连接的通路，再发送数据ATM可在两个层次上建立虚连接,55,虚通道,虚通道是虚路径下的虚拟通道一条虚路径中可以包含一条或多条虚通道，用虚通道标识VCI区分，每条虚通道是一条逻辑信道，传送一路信息信元头部有VCI，同一信元的VCI在不同链路上可以不同,56,信元的传输信元的头部都含有VPI和VCI。具有相同VPI和VCI的信元在同一个虚路径中的虚通道中传输，信元中的VPI和VCI在每段链路上可以是不同的。ATM交换机按照在建立虚连接时创建的路由表，把输入端信元的V
14、PI和VCI改为输出端的VPI和VCI。虚路径和虚通道是逻辑上的信息传输通路，在物理链路上信元是串行传送的，逻辑上的多通路是通过复用技术实现的，每个信元头部的VPI和VCI决定了该信元属于哪条逻辑通路。,57,58,协议组成要素 语法 用户数据与控制信息的数据结构形式或格式。语义 需要发出何种控制信息、完成何种动作以及 做出何种应答。时序事件发生的时序关系。,1.5 网络体系结构,1.5.1 网络协议与体系结构的概念,在通信过程中必须遵守事先规定好的规则，即网络协议。,59,1.5.2 协议的层次化,优点 简化了协议，便于实现、调试和维护 各层相互独立，某一层只需知道下一层通过接口所提供的服务，而不需了解其实现的细节 功能的追加和变更，限定在相关的层中，使得功能扩充比较灵活性 结构上可分割开，各层都可以选则最适合的实现技术,60,1.5.3 OSI参考模型,国际标准化组织于1979年公布了开放系统互连参考模型OSIOSI模型分为7层，在同一个结点上，下层为上层提供服务，在两个结点之间，对等层之间通过该层协议进行通信,61,1.5.4 OSI参考模型中的数据传输,服务数据单元（SDU）用户数据（上层传来的数据单元）。协议数据单元（PDU）对等实体之间传送的数据。由SDU和本层的控制信息组成。,62,
