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1、第4章 计算机网络,4.1 通信技术基础,4.1.1 通信方式模拟和数字传输数字传输通过数字信号传递信息称为数字传输；多数计算机利用数字信号进行通信；“开”、“关”两种离散的电脉冲构成比特，进而组成字或节。模拟传输：声音，包括人的语音，通过模拟信号传输；模拟信号是连续的正弦波；连续变化。,4.1 通信技术基础（续）,4.1.1 通信方式（续）同步传输和异步传输异步传输（Asynchronous Transmission）：将数据分成小组进行传送，发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达；同步传输（Synchronous Transmission）：通过数据帧的方
2、式进行传输；同步传输通常要比异步传输快速得多。,4.1 通信技术基础（续）,4.1.1 通信方式（续）单工、半双工、全双工传输单工传输：有些网络的通道能够单向传输信息，如商用无线电广播网络系统；半双工传输：有些网络的通道允许信息双向传输，但在某一特定时刻，仅有一个方向允许信息传送，如CB无线电收发装置；全双工传输：一些网络的通道允许同时向两个方向传输信息，如公用电话网。,4.1 通信技术基础（续）,4.1.1 通信方式（续）线路交换和分组交换线路交换（circuit switching）首先在通信双方之间建立连接通道；在连接建立成功之后，双方的通信活动才能开始。分组交换（packet swit
3、ching）把发送方所发出的数据分割成小段，并将这些数据小段通过网络分别发送接收方，每个小段可能通过各自不同的路径抵达接收方；分组交换技术提高了网络系统的利用率。,4.1 通信技术基础（续）,4.1.2 传输介质传输介质双绞线同轴电缆 光缆 无线传输 传输性能指标信道容量,4.2 计算机网络的基本结构,4.2.1 网络拓扑结构（1）星型结构：以中央节点为中心，将其他多个节点通过点到点的线路联接到中央节点上。优点 结构简单延迟小容易扩充缺点 可靠性差利用率不高,图 41 星型网络拓扑结构,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.1 网络拓扑结构（续）（2）环型结构：多个节点彼此串接并首尾相连
4、，形成闭合环形。优点网络管理简单通信线路节点少 缺点传输效率降低 一个节点断开影响全网工作,图 42 环型网络拓扑结构,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.1 网络拓扑结构（续）（3）总线结构：多个节点联接在一条公共的总线上，每个节点采用广播式发送信息，信号沿着总线向两侧传送，并可以被其他所有节点收到。优点节点增加和拆卸十分方便 所需线路很少 可靠性高 响应速度快 缺点故障隔离困难,图 43 总线型网络拓扑结构,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.2 网络协议网络协议（Protocol）是计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。三要素语法，用来规定信息格式；语义
5、，用来说明通信双方应当怎么做；时序，详细说明事件的先后顺序。主要的网络协议IP、ICMP、ARP、RARP、TCP、UDP、FTP、Telnet、SMTP、HTTP等协议,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.3 网络体系结构网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准；目前，最具规范性影响的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI，Open System Interconnection）的参考模型；在实践中应用最为广泛的则是互联网中所实施的TCP/IP体系结构。,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.3 网络体系结构
6、（续）OSI模型,图 44 OSI参考模型,4.2 计算机网络的基本结构（续）,4.2.3 网络体系结构（续）TCP/IP模型,图 45 TCP/IP协议集,4.3 局域网与广域网,4.3.1 局域网的主要特点局域网是在小范围内将许多数据通信设备以高速线路互联，进行数据通信的计算机网络。局域网的主要特点 覆盖地理范围比较小；通信速率较高；从应用角度通常属于一个部门所有；成本低，便于安装和维护，可靠性高。,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.2 局域网标准IEEE（国际电子电气工程师协会）推动了局域网技术的标准化，由此产生了IEEE 802系列标准；以太网（IEEE 802.3标准）是最常用的
7、局域网组网方式；其他主要的局域网类型有令牌环（Token Ring，IEEE 802.5标准）和FDDI（光纤分布数字接口，IEEE 802.8）。,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.3 局域网络的组成局域网络一般由传输介质、网络适配器、网络服务器、用户工作站和网络软件等组成。,图 46 一个典型的局域网,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.4 广域网广域网是能够将地理位置相距较远的多个计算机系统通过通信线路联接起来以实现数据通信的计算机网络。,图 47 广域网,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.5 存储网络存储网络（storage network）打破了传统模式中存储设备高度依赖于
8、计算机的限制，以高性能网络为桥梁，将存储能力与计算能力分离开来。存储网络最重要的两种形式是网络连接存储（Network Attached Storage，NAS）和存储区域网络（Storage Area Network，SAN）。,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.5 存储网络（续）NAS模式,图 48 NAS的基本结构,4.3 局域网与广域网（续）,4.3.5 存储网络（续）SAN模式,图 49 SAN的基本结构,4.4 互联网,4.4.1 互联网发展1960年，美国国防部计划建立ARPA网；1973年ARPA网扩展成互联网；1983年1月1日起，ARPA网将其网络内核协议改为TCP/I
9、P协议；1986年美国国家科学基金会建立了大学之间互联的骨干网络NSFnet；1991年8月，蒂姆伯纳斯李 创立HTML、HTTP；随着出现Mosaic、Netscape等网页浏览器软件，互联网迈向大众用户。,4.4 互联网（续）,4.4.2 互联网应用万维网（world wide web，WWW）电子邮件（E-mail）即时消息（Instant Messaging）IP电话和视频会议文件分享 在线视频和网络电视网络游戏和虚拟世界Web 2.0,4.4 互联网（续）,4.4.2 互联网应用（续）云计算,图 411 云计算,4.5 网络应用体系架构,基于互联网浏览器的浏览器/服务器（B/S结构），也叫做多层应用体系,图 412 多层服务器体系,4.5 网络应用体系架构（续）,图 413 多层体系下的物理结构,4.5 网络应用体系架构（续）,图 414 多层体系结构与遗留系统集成,本章习题,通信系统包括哪些基本要素？当前的计算机信息系统中主要采用哪些通信技术？什么是计算机网络？计算机网络包括哪些主要的类别？目前应用中的计算机网络主要采用怎样的拓扑结构？什么是局域网？什么是广域网？二者之间具有怎样的关系？什么是互联网？它是如何发展起来的？具有怎样的特点？互联网上有哪些典型的应用？你认为未来哪些应用将会产生最广泛的影响。多层次的网络应用体系架构具有怎样的优点？,
