计算机网络及通信

1、12网络组成和工作模式计算机局域网计算机广域网Tnternet基础网络信息安全3 多路复用技术 数据交换技术技术 数字通信的主要技术指标41. 1.数据通信系统模型数据通信系统模型信源信源变换器变换器信道信道反变换器反变换器信宿信宿噪声源噪声源数字数字电信号电信号电信号电信号数字数字信息的发信息的发送端送端信息信息的接的接收者收者5.1.1 通信系统简介通信系统简介5人：信源人：信源人：信宿人：信宿电话机：通信终端设备电话机：通信终端设备电话线：传输媒介电话线：传输媒介电话线中的电流：信息的载体电话线中的电流：信息的载体信道信道6 2.2.v数字通信：相对于时数字通信：相对于时间和幅值都是间和

2、幅值都是的只的只包含有限数目的固定值包含有限数目的固定值电报信号。如电报。电报信号。如电报。Tv模拟通信：曲线相对模拟通信：曲线相对于时间和空间都是于时间和空间都是的声音信号。如声音、的声音信号。如声音、模拟电视信号。模拟电视信号。T你觉得哪种通信方式更好呢？你觉得哪种通信方式更好呢？7v抗干扰能力强；抗干扰能力强；v传输差错可控制，远距离传输仍然能保证传输质量；传输差错可控制，远距离传输仍然能保证传输质量；v便于使用现代数字信号处理技术对数字信息处理；便于使用现代数字信号处理技术对数字信息处理；v数字信息便于实现加密；数字信息便于实现加密；v可以综合传送各种信息可以综合传送各种信息: :电话

3、电话/ /电报电报/ /图像图像/ /数据等。数据等。8v实现数字信号和模拟信号的转换的设备；实现数字信号和模拟信号的转换的设备；v调制和解调总是成对使用的。调制和解调总是成对使用的。调制调制数字信号数字信号模拟信号模拟信号解调解调模拟信号模拟信号数字信号数字信号93.数据传输方式数据传输方式q并行传输： 在多个并行信道上同时传输q串行传输： 一位一位地在信道上传输 (1)单工通信 (2)半双工通信 (3)全双工通信10 发送端发送端信道信道接收端接收端单工通信单工通信发送端发送端信道信道发送端发送端接收端接收端接收端接收端发送端发送端信道信道接收端接收端接收端接收端发送端发送端半双工通信半双

4、工通信发送端发送端信道信道发送端发送端接收端接收端接收端接收端信道信道全双工通信全双工通信例：对讲机通信例：对讲机通信例：接听电话例：接听电话11v介质介质可分为：可分为：有线介质：有线介质：可传输模拟信号和数字信号可传输模拟信号和数字信号无线介质：无线介质：大多传输数字信号大多传输数字信号5.1.2 有线通信和无线通信有线通信和无线通信v通信通信可可分为：分为：有线通信：利用有线传输介质传输信息，需有线通信：利用有线传输介质传输信息，需要物理连接。要物理连接。无线通信：不需要物理连接，通过电磁波传无线通信：不需要物理连接，通过电磁波传输信息。输信息。12铜线铜线聚氯乙烯聚氯乙烯套层套层屏蔽层

5、屏蔽层绝缘层绝缘层屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STPSTP铜线铜线聚氯乙烯聚氯乙烯 套套层层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 UTPUTP 两种双绞线两种双绞线RJ45RJ45接头接头用于传输模拟信号和数字信号，用于传输模拟信号和数字信号，特别适用于（特别适用于（100米内）短距离米内）短距离的信息传输。的信息传输。13绝缘层外导体屏蔽层绝缘保护套层内导体内导体v分为两类：分为两类：基带同轴电缆：用于传输数字信号；基带同轴电缆：用于传输数字信号；宽带同轴电缆：常用的有线电视电缆，既可以宽带同轴电缆：常用的有线电视电缆，既可以传输数字信号，也可以传输模拟信号。传输数字信号，也可以传输模拟信号。14

6、v用光波作载波，以光导纤维作传输介质的有用光波作载波，以光导纤维作传输介质的有线通信方式称为光纤通信。线通信方式称为光纤通信。外绝缘层纤芯纤芯(高折射率的媒体)包层包层（低折射率的媒体）吸收外壳吸收外壳防护层防护层外绝缘层外绝缘层15单模光纤单模光纤玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯多模光纤多模光纤玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳光纤对外界的电磁干扰十分迟钝，传输容量大，传输特性好。16高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是：。17依靠光波承载信息依靠光波承载信息高传送速率高传送速率通信容量大通信容量大传输损耗小传输损耗小适合长距离传输适

7、合长距离传输抗干扰性能好抗干扰性能好保密性好保密性好轻便轻便18无线电波：无线电波：其传输是全方向，要使用天线，其传输是全方向，要使用天线，无线电波信道的通信质量较差。无线电波信道的通信质量较差。两个地面站之间传送两个地面站之间传送距离：距离：50 -100 km50 -100 km19激光：激光：采用光通信时，每个站点都要有收发采用光通信时，每个站点都要有收发器，并互相对齐。发送器使用激光器产生激器，并互相对齐。发送器使用激光器产生激光束传输信息。但激光束不能被遮挡。光束传输信息。但激光束不能被遮挡。微波：微波：在空间主要是直线传播，需要地面微在空间主要是直线传播，需要地面微波接力通信或卫星

8、通信。波接力通信或卫星通信。 红外线：红外线：广泛应用于很短距离的通信，不需广泛应用于很短距离的通信，不需要天线。有方向性，也不能在室外应用。要天线。有方向性，也不能在室外应用。20使用微波使用转发器接收和转发地球地球地面站地面站地面站地面站21与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置使用使用3 3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球地球地球22v定义：在一条物理信道上，同时传输多路信号；定义：在一条物理信道上，同时传输多路信号；v例如：声音、数据等；例如：声音、数据等；v目的：提高传输线路的利用率，减少费用；目的：提高传输线路的利用率，减少费用；v采用设备：多路复用器。采用设备：多路复用器。DEMU

9、X复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX23频率时间频率 1频率 2频率 3频率 4频率 5每对终端设备使用各不相同而又互不干扰的频率每对终端设备使用各不相同而又互不干扰的频率进行数据传输。进行数据传输。24频率时间BCDBCDBCDBCDAAAATDM 帧各终端设备以事先规定好的各不相同的时间间隔使各终端设备以事先规定好的各不相同的时间间隔使用同一传输线路进行数据传输。用同一传输线路进行数据传输。TDM 帧TDM 帧TDM 帧TDM 帧25 波分多路复用：波分多路复用：每对终端设备使用各不相同而每对终端设备使用各不相同而又互不干扰的波长，用在光纤通信中。又互不干扰的波长，用在光纤

10、通信中。码分多路复用：码分多路复用：一种用于移动通信系统的新技术，一种用于移动通信系统的新技术，其原理是基于码型分割信道。每个用户分配一个地其原理是基于码型分割信道。每个用户分配一个地址码，而这些码型互不重叠，其特点是频率和时间址码，而这些码型互不重叠，其特点是频率和时间资源均为共享。资源均为共享。26 交换机v交换：中转节点参与的通信现象。交换：中转节点参与的通信现象。v交换节点：中转的节点。交换节点：中转的节点。 5.1.4 数据交换技术数据交换技术27v 数据交换技术数据交换技术（线路交换存储转发）（线路交换存储转发）（1）电路交换（ circuit switching ）（2）报文交换

11、（ message switching ）（3）分组交换（ packet switching ）v 通信连接方式通信连接方式（1）面向连接服务（2）无连接服务28电信网电信网向用户电话机提供可靠交付v电路交换方式的优缺点：电路交换方式的优缺点：使用的设备及操作比较简单；使用的设备及操作比较简单；适于远距离成批传输，建一次连接就可传送大量数据；适于远距离成批传输，建一次连接就可传送大量数据；线路专用，因此线路利用率非常低，通信成本高。线路专用，因此线路利用率非常低，通信成本高。 29（Message Switching）：把报文当作一：把报文当作一个整体，逐节点的进行存储转发。个整体，逐节点的进

12、行存储转发。：在通信技术中，把要发送的数据与发出地、在通信技术中，把要发送的数据与发出地、目的地等有关控制信息结合在一起组成一个报文。目的地等有关控制信息结合在一起组成一个报文。：采用存储采用存储/ /转发技术。转发技术。v优点优点：线路利用率较高；收发双方不需同时工作。：线路利用率较高；收发双方不需同时工作。v缺点：缺点：延时长，不宜用于实时通信或交互通信。延时长，不宜用于实时通信或交互通信。30v在发送端，先把较长的报文划分成在发送端，先把较长的报文划分成、数据段数据段。 假定这个报文较长假定这个报文较长不便于传输不便于传输报文报文11010001101010101101010111000

13、10011010010v分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元；作为数据传输单元；v再依次把各分组发送到接收端。再依次把各分组发送到接收端。31丢弃丢弃丢弃丢弃丢弃丢弃32v信道容量（信道带宽）：信道容量（信道带宽）：信道允许的最大数据传输速率信道允许的最大数据传输速率; ;是数据通信信道的主要性能参数之一。是数据通信信道的主要性能参数之一。描述带宽常把描述带宽常把“比特比特/秒秒”省略秒，如带宽是省略秒，如带宽是10Mv数据传输速率：数据传输速率：简称数据率，也称为吞吐率；简称数据率，也称为吞吐率；指单位时间内传送的二进制数据位数；指单位时间内传送的二进制数据位数；计量单位：千

14、位计量单位：千位/ /秒秒(Kb(Kbs)s)、兆位、兆位/ /秒秒(Mb(Mbs)s)。33v端端- -端延迟：端延迟：指数据从信源（源计算机）传送到信宿（目的计指数据从信源（源计算机）传送到信宿（目的计算机）所花费的时间；算机）所花费的时间；延迟包括主机处理延迟和网络传输延迟。延迟包括主机处理延迟和网络传输延迟。v误码率：误码率：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例；数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例；是通信信道的主要性能参数。是通信信道的主要性能参数。341.1. 计算机网络计算机网络：将一群具有：将一群具有独立功能独立功能的计算机（及的计算机（及其他智能设备）通过通信设备及传

15、输介质互连起来，其他智能设备）通过通信设备及传输介质互连起来，并在通信软件的支持下，实现计算机间的并在通信软件的支持下，实现计算机间的资源共享资源共享，信息交换的系统。信息交换的系统。5.2 计算机网络计算机网络概述概述5.2.1网络的定义及功能网络的定义及功能35“ “（OSI/RMOSI/RM）”计算机网络的组成计算机网络的组成36 可靠性：网络中的计算机互为后备机；可靠性：网络中的计算机互为后备机； 可用性：空闲计算机可以分担负荷重的可用性：空闲计算机可以分担负荷重的计算机的任务。计算机的任务。 包括：硬件、软件和数据包括：硬件、软件和数据 使不同地区的计算机进行传送数据和信息交换使不同

16、地区的计算机进行传送数据和信息交换 是其它服务的基础是其它服务的基础2.计算机组网目的计算机组网目的(功能功能)37w用户可以使用服务器中可共享的数据文件，使用方法如同用户可以使用服务器中可共享的数据文件，使用方法如同使用本地磁盘一样使用本地磁盘一样w必须在获得服务器授权的情况下进行必须在获得服务器授权的情况下进行文件文件服务器服务器 有访问权限有访问权限无访问权限无访问权限( 如果是共享服务器中的程序，则一般是将该程序下载到客户机中然如果是共享服务器中的程序，则一般是将该程序下载到客户机中然后再在客户机中运行，需购买软件的多用户版本和软件许可证后再在客户机中运行，需购买软件的多用户版本和软件

17、许可证)3. 网络提供的服务网络提供的服务38网络提供的服务网络提供的服务 2.打印服务打印服务q打印服务：共享打印机打印服务器打印服务器（管理程序）（管理程序）共享的共享的打印机打印机客户机客户机客户机客户机打印管理程序的一般原则是先来先服务打印管理程序的一般原则是先来先服务(排队处理排队处理)可以更改打印任务的顺序，也可取消某个正在排队的打印任务可以更改打印任务的顺序，也可取消某个正在排队的打印任务39网络提供的服务网络提供的服务 3.消息服务消息服务1.登录到登录到即时通信即时通信服务器服务器3. 给在线的给在线的伙伴发消息伙伴发消息4. 消息由服消息由服务器立即转务器立即转发给您的伙发

18、给您的伙伴伴5. 您的伙伴立您的伙伴立即就能看到即就能看到您发的消息您发的消息2. 服务器判断有您服务器判断有您的哪些朋友、家人、的哪些朋友、家人、同事同事(称为伙伴称为伙伴)已经已经在线，并通知您知道在线，并通知您知道（C/S工作模式）工作模式）q消息传递服务：实现用户间的相互通信，如电子邮件、QQ、短信息、IP电话、视频会议等。例：例：MSN的工作过的工作过程程40网络提供的服务网络提供的服务 4.应用服务应用服务q例：银行ATM自动柜员机的工作过程:wATM机是金融计算机网络上的客户机，它是一台机是金融计算机网络上的客户机，它是一台嵌入式计算机，供存款、取款、查询等使用嵌入式计算机，供存

19、款、取款、查询等使用w服务器在银行的计算中心，它是一台大服务器在银行的计算中心，它是一台大(巨巨)型计型计算机，具有一个非常庞大的账目数据库算机，具有一个非常庞大的账目数据库q取款操作时的工作过程：wATM将用户身份信息送到服务器将用户身份信息送到服务器w服务器检查是否为合法用户，给出提示服务器检查是否为合法用户，给出提示w用户输入取款数用户输入取款数w服务器检查是否在允许范围，若可，记帐，发命服务器检查是否在允许范围，若可，记帐，发命令给令给ATM输出现款输出现款wWANq应用服务(application service)：w为网络用户执行信息处理任务的一种服务为网络用户执行信息处理任务的一

20、种服务411. 1.计算机网络的发展四个阶段计算机网络的发展四个阶段 面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络 以通信子网为中心的计算机网络以通信子网为中心的计算机网络 开放式开放式标准化的计算机网络标准化的计算机网络 以高速和多媒体应用为核心的计算机以高速和多媒体应用为核心的计算机网络网络 5.2.2 网络的发展网络的发展与分类与分类422.按网络的按网络的覆盖范围覆盖范围分分3类类 q局域网局域网(Local Area Network ，LAN)w范围：小，范围：小，20KMw传输技术：基带，传输技术：基带，10-10000Mbps，延迟低，出，延迟低，出错率低（错率低（10-11）w拓扑

21、结构：总线，环拓扑结构：总线，环q城域网城域网(Metropolitan Area Network ，MAN)w范围：中等，范围：中等，100KMw传输技术：宽带传输技术：宽带/基带基带w拓扑结构：点对点、环型、树型和环型相结合拓扑结构：点对点、环型、树型和环型相结合q广域网广域网(Wide Area Network ，WAN)w范围：大，范围：大，100KMw传输技术：宽带，延迟大，出错率高传输技术：宽带，延迟大，出错率高w拓扑结构：网状或其他拓扑结构的混合模式拓扑结构：网状或其他拓扑结构的混合模式43采用局域网，传输速率较采用局域网，传输速率较高，误码率较低。组网方高，误码率较低。组网方便

22、，技术简单。便，技术简单。 传输距离远，传输速率较传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制复低，误码率较高。机制复杂。杂。 局域网局域网 指十几公里的指十几公里的地理范围内将计算机、地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在外设和通信设备互连在一起的网络系统。一起的网络系统。广域网广域网 涉及的范围涉及的范围较大，通常可以达较大，通常可以达到数千平方公里以到数千平方公里以上上局域网与广域网局域网与广域网44星型结构星型结构总线结构总线结构环型结构环型结构树型结构树型结构网状网状结构结构3.网络的拓扑结构 45总线形（总线形（BusBus）: : 将网络上各个节点设将网络上各个节点设备和一根总线

23、相连。网络中所有节点工备和一根总线相连。网络中所有节点工作站都是通过总线进行信息传输作站都是通过总线进行信息传输46星形结构网络是各个工作站以星形方式连星形结构网络是各个工作站以星形方式连接，网络中每一个节点设备都以中心节点接，网络中每一个节点设备都以中心节点为中心，通过连接线与中心点相连接为中心，通过连接线与中心点相连接47环形结构是网络中各个节点通过一条首尾相连环形结构是网络中各个节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合的环形结构网的通信链路连接起来的一个闭合的环形结构网48树形网络结构是天然的分级结构，树形网络结构是天然的分级结构，又被称为分级的集中式网络。又被称为分级的集中式网

24、络。WorkstationWorkstationWorkstationWorkstationWorkstationWorkstationWorkstationWorkstation49网状结构网状结构: 每个节点至少与其他两个节点直接相连；每个节点至少与其他两个节点直接相连；q通信速度快；可靠性高；但建网投资大。通信速度快；可靠性高；但建网投资大。WorkstationWorkstationWorkstationWorkstationWorkstation505.3 网络的网络的组成和组成和工作模式工作模式q5.3.1网络的组成网络硬件网络硬件传输介质传输介质网络软件网络软件计算机网络计算机网

25、络计算机：服务器、工作站计算机：服务器、工作站网络接入设备：网卡、调制解调器网络接入设备：网卡、调制解调器网络互连设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关网络互连设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器、网关有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆无线介质：微波、红外线、卫星通信无线介质：微波、红外线、卫星通信网络系统软件：网络操作系统、网络通信协议、网络管理软件等网络系统软件：网络操作系统、网络通信协议、网络管理软件等网络应用软件网络应用软件515.3.2 网络的工作模式网络的工作模式 q资源：硬件、软件、数据都是计算机的资源q网络中的计算机可以扮演

26、2种不同的角色：w客户机客户机：需要使用其它计算机资源的计算机：需要使用其它计算机资源的计算机w服务器服务器：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印机、：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印机、处理器等）给其它计算机使用的计算机处理器等）给其它计算机使用的计算机q每一台联网的计算机，其“身份”或者是客户机，或者是服务器，或者两种身份兼而有之 q计算机网络有两种基本的工作模式：w对等（对等（peer-to-peer，简称，简称P2P）模式）模式w客户客户/服务器（服务器（Client/Server，简称，简称C/S）模式）模式 52对等工作模式（对等工作模式（P2P）q网络中每台计算机既可以作为客

27、户机也可以作为服务器q例：Windows操作系统中的“网上邻居”ABLAN或或WANq特点：w可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，使用比较简单使用比较简单w不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员w效率不高，可靠性、安全性较差效率不高，可靠性、安全性较差A计算机可使计算机可使用用B的打印机的打印机B计算机可访计算机可访问问A计算机硬计算机硬盘中的文件盘中的文件53客户客户/服务器工作模式（服务器工作模式（C/S）q特点：网络中的计算机有专门分工，有的是客户机，有的是服务器q服

28、务器大多是一些专门设计的性能较高的计算机，并发处理能力强，存储容量大，网络数据传输速率高q服务器按用途分为：Web服务器、打印服务器、邮件服务器、文件服务器、数据库服务器等文件服务器文件服务器打印服务器打印服务器客户机客户机客户机提出服客户机提出服务请求，使用务请求，使用服务器所提供服务器所提供的资源的资源服务器用于提服务器用于提供资源，为客供资源，为客户机服务户机服务54C/S的的工作过程工作过程q客户机用户必须预先在服务器上注册，由网络管理员为该用户分配访问网络资源的权限。每个注册用户都有自己的账号和口令，并获得使用某些服务的授权q需要获得服务时，用户应先登录(login，输入用户名和口令

29、)，登录成功后才能访问服务器上的资源q客户机向服务器提出请求(例如访问某个文件)，服务器响应请求， 找到该文件，然后将文件传送给客户机(服务器服务器)LAN或或WAN(客户机客户机) 请求请求 请求请求 结果结果 结果结果5556计算机局域网计算机局域网(LAN)的特点的特点 q为一个单位所拥有，地理范围有限q使用专门铺设的传输介质进行连网q数据传输速率高(10Mbps1Gbps)、延迟时间短q可靠性高、误码率低(10-810-11)路由器路由器防火墙防火墙文件服文件服务器务器共享共享打印机打印机局域网局域网集线器集线器广域网广域网广域网广域网57局域网的组成局域网的组成 网络上的每个节点都装

30、有网络接口网络上的每个节点都装有网络接口卡卡(NIC,简称网卡简称网卡)，网卡通过传输介，网卡通过传输介质把节点相互连接起来质把节点相互连接起来双绞线、同轴双绞线、同轴电缆、光纤或电缆、光纤或者无线电波者无线电波 网络网络服务器服务器工作站工作站网络接网络接口卡口卡传输介质传输介质工作站工作站工作站工作站网络网络 打印机打印机网络上的每台设备网络上的每台设备(如工如工作站、服务器、打印机作站、服务器、打印机等等) 都称为是网络中的都称为是网络中的 一个一个“节点节点”58局域网的拓扑结构局域网的拓扑结构总线型局域网总线型局域网环型局域网环型局域网星型局域网星型局域网网络上的网络上的 节点节点5

31、9局域网的数据传输方法局域网的数据传输方法q网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），都是数据传输的“源”或者“目的地”q介质访问地址(MAC地址)：为了相互区别，局域网中的每个节点都有一个惟一的地址，称为MAC地址q数据传输方法：w采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质w不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数据分成小块（称为的数据分成小块（称为“帧帧”，frame），每个节点每），每个节点每次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机

32、会60局域网数据帧的格式局域网数据帧的格式 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址发给哪一台计发给哪一台计算机？算机？校验信息随同数据一起进行传校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确后验证数据传输是否正确哪一台计算机发哪一台计算机发送的数据帧送的数据帧需要传输的数据，如程序、需要传输的数据，如程序、邮件、邮件、MP3音乐等音乐等 不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同：不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同： MAC地址的长度不同地址的长度不同 有效载荷的

33、最大长度限制不同有效载荷的最大长度限制不同 使用的校验方法不同使用的校验方法不同 其它组成部分其它组成部分61什么是什么是网卡网卡（网络接口卡（网络接口卡）？）？q网卡就是计算机的网络通信控制器q主要功能：实现节点之间的数据通信网卡及其安装网卡及其安装笔记本电脑使用的网卡笔记本电脑使用的网卡q网络中每个节点(工作站或服务器)都必须安装网卡，不同类型的网络，需安装使用不同类型的网卡q由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯片组中，即所谓的“集成网卡”62网卡的具体功能网卡的具体功能1 在计算机与网络之间建立一个通信链路(link)，通过传输介质发送信息和接收信息2 将数据分成帧(fr

34、ame)、以帧为单位发送和接收信息3 将计算机的输出转换为适合网络传输的信号(并串转换、电平转换)q每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的MAC地址，该地址就是使用这块网卡的节点MAC地址网卡转换成串网卡转换成串行信号发送到行信号发送到网络网络计算机需发送的信息计算机需发送的信息以并行方式送至网卡以并行方式送至网卡63常用局域网介绍常用局域网介绍1：总线式以太：总线式以太网网 以总线式集线器(hub)为中心，每个节点通过以太网卡和双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信641. 总线式以太网总线式以太网 集线器集线器ABCD把一个端口接收到的帧把一个端口接收到的帧向所有端口分

35、发出去，向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，扩大网络的传输距离，起着中继器的作用起着中继器的作用 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址AD(以太网数据帧以太网数据帧)652.交换式以太网交换式以太网q以交换式集线器(switch hub)为中心构成q交换式集线器是一种高速电子交换器，连接在交换器上的所有节点均可同时相互通信 交换式交换式 集线器集线器12345666以太网使用的传输介质以太网使用的传输介质q同轴电缆（早期使用）速率为10Mbps 的以太网，价格高q双绞线（

36、5类线） 大量用于速率为10Mbps和100Mbps的以太网q光纤用于速率为千兆(1Gbps)以太网和万兆(10Gbps)以太网双绞线和双绞线和RJ45插头插头(水晶头水晶头)是目前以太网使用最多的是目前以太网使用最多的传输介质传输介质67以太网使用的网卡以太网使用的网卡q功能：w按照以太网的传输协议按照以太网的传输协议(IEEE 802.3 标准标准)，实现计算机之间的，实现计算机之间的数据通信数据通信q按传输速率分为：w10 Mbps 网卡网卡(10Base-T)w100 Mbps 网卡网卡(100Base-T )w10/100 Mbps 自适应网卡自适应网卡 w1000 Mbps 网卡网

37、卡 q按产品形态分为：w独立网卡独立网卡w集成网卡集成网卡(由芯片组实现网卡功能由芯片组实现网卡功能)笔记本电脑使用的网卡笔记本电脑使用的网卡台式机使用的网卡台式机使用的网卡68 4.光纤分布式数字接口网光纤分布式数字接口网(FDDI)传输介质为多模光纤传输介质为多模光纤采用双环结构，采用双环结构，每个节点挂接每个节点挂接到两个环路上。到两个环路上。主环用于正常主环用于正常情况下的数据情况下的数据传输，副环作传输，副环作为备份，在主为备份，在主环故障或者节环故障或者节点故障时替代点故障时替代主环工作，使主环工作，使网络仍可正常网络仍可正常工作工作数据通信方法：使用一种特殊的帧数据通信方法：使用

38、一种特殊的帧(令牌令牌)在网络中依次传递，在网络中依次传递，只有得到令牌的节点才能获得对环路的访问权而发送一帧数只有得到令牌的节点才能获得对环路的访问权而发送一帧数据；数据帧沿环传送，环中每个节点接到该桢后就检查桢中据；数据帧沿环传送，环中每个节点接到该桢后就检查桢中的接收地址而决定接收该桢还是转发该桢的接收地址而决定接收该桢还是转发该桢69FDDI的的特点与应用特点与应用q可覆盖较大的范围（最大节点间距离2km,环路最大长度达100km）q 支持较高的数据传输速率(100Mb/s) q 常用于构造局域网的主干部分（连接多个局域网）q 由于帧格式与其他局域网不同，与其他局域网进行互连时，需要通

39、过“网桥”或“路由器”FDDI网网以太网以太网以太网以太网70 5.无线局域网无线局域网 q特点：w使用使用S频段频段(2.4G2.4835GHz)无线电波作为传输介质，对人体没有无线电波作为传输介质，对人体没有伤害伤害w具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易w使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信比使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信比较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性q无线局域网通过无线网卡、无线hub、无线网桥等设备进行组网无线网卡无线网卡

40、集线器集线器 无线无线hub无线无线hub71无线局域网通信协无线局域网通信协议议q802.11标准(Wi-Fi), 其中：w802.11a : 25Mbpsw802.11g : 54Mbpsw802.11b(传输速率能根据环境变化传输速率能根据环境变化)，最大可达，最大可达11 Mbpsq蓝牙（bluetooth）w近距离无线数字通信的标准，是近距离无线数字通信的标准，是802.11的补充的补充w最高数据传输速率可达最高数据传输速率可达1Mbps(有效传输速率为有效传输速率为721kbps)w传输距离为传输距离为10cm10mw适合于办公室或家庭环境的无线网络适合于办公室或家庭环境的无线网络

41、72无线局域网的特点无线局域网的特点q优点w具有很好的灵活性具有很好的灵活性w最大通信范围可达几公里甚至几十公里最大通信范围可达几公里甚至几十公里w组网、配置和维护较容易组网、配置和维护较容易q缺点w还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补充充w产品比较贵产品比较贵w传输速度较慢传输速度较慢7374什么是计算机广域网？什么是计算机广域网？q广域网（WAN）是跨越很大地域范围（从几十公里到几千公里）并包含大量计算机的一种计算机网络q特点：w远距离：需要使用远程数字通信线路进行通信远距离：需要使用远程数字通信线路进行通信w大规模：网络中包含大量的网络（子网）

42、和计算机，大规模：网络中包含大量的网络（子网）和计算机，数量几乎不受限制数量几乎不受限制w异构性：进行互连的局域网有多种不同类型异构性：进行互连的局域网有多种不同类型q从功能来说，广域网与局域网并无本质区别，只是由于数据传输速率相差很大，一些在局域网上能够实现的功能在广域网上可能很难完成 75广域网的组成广域网的组成局域网局域网校园网校园网个人计算机个人计算机将用户计算将用户计算机机(网网)接入主接入主干网的有关干网的有关网络设施、网络设施、通信线路和通信线路和通信协议通信协议1 用于数据通信的中继设备、用于数据通信的中继设备、交换设备、路由设备等交换设备、路由设备等2 用于高速数据传输的远程

43、用于高速数据传输的远程数字通信线路数字通信线路3 用于广域网的通信协议用于广域网的通信协议接入广域网的各种计算接入广域网的各种计算机和计算机网机和计算机网通信子网通信子网资源子网资源子网主干网中的交换主干网中的交换机机(或路由器或路由器)通过通过通信线路相互连通信线路相互连接，用于选择路接，用于选择路径、转发数据包径、转发数据包n 交换机和通信干线的性能交换机和通信干线的性能是提高网络性能的重要环节是提高网络性能的重要环节76广域网的分类广域网的分类q按用途分：w专用广域网：由机构或组织自行构建，用于处理特定事专用广域网：由机构或组织自行构建，用于处理特定事务（如政府网、金融网、教育网、军事网

44、等）务（如政府网、金融网、教育网、军事网等）w公用数据网：由网络服务提供商（如电信局、有线电视公用数据网：由网络服务提供商（如电信局、有线电视台）构建，用于为社会公众提供数据通信服务台）构建，用于为社会公众提供数据通信服务q按技术分：wX.25网（低速）网（低速）w帧中继网（中速）帧中继网（中速）wATM网（中高速）网（中高速）ww不同局域网、广域网互联而成的广域网不同局域网、广域网互联而成的广域网77什么是分组交换什么是分组交换(Packet Switching)?q分组交换的要点：w被传输的数据必须划分为若干被传输的数据必须划分为若干“分分组组”(packet, 简称简称“包包”)进行传输

45、进行传输w每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组中必须包含收发双方的地址w每个分组由分组交换机进行处理、存储和每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地转发才能送达目的地q每个分组的格式如下： 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送计算机发送计算机地址地址目的计算机目的计算机地址地址编号编号78什么是分组交换什么是分组交换(Packet Switching)?q分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同不同的包在不同链路上进行传输链路上进行传输1233 2 1（d）到接收方到接收方后，再将后，再将收到的包收到的包按顺序组按顺序组合在一起合在一起32

46、13 2 1（a）发送方发送方将数据将数据分成分成3个个包包表示分组交换机表示分组交换机79分组交换的优点和技术基础分组交换的优点和技术基础q优点：w可同时处理许多不同的传输任务，可同时处理许多不同的传输任务，线路利用率较高线路利用率较高w收发双方收发双方不必同步工作不必同步工作，当接收方忙时，数据可留在分组交换机中，当接收方忙时，数据可留在分组交换机中缓冲缓冲w可以给数据建立优先级，使得重要的数据能优先传送可以给数据建立优先级，使得重要的数据能优先传送q实现分组交换的条件“分组交换机”w分组交换机的任务是：负责包的转发分组交换机的任务是：负责包的转发w实现分组交换的原理是：存储转发实现分组交

47、换的原理是：存储转发 + 路由选择路由选择w分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路w分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连接距分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连接距离离80使用分组交换机构建广域网使用分组交换机构建广域网计算机的编址方案使用两个整数表示：第1个数表示分组交换机号，第2个数表示计算机连接到该交换机上的端口号交交换换机机1 1123412345交交换换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3

48、4 高速数字通信干线高速数字通信干线1,21,53,23,54,14,34,52,3分组交换机有许多端口，低速端口用来连接计算机，高速端口则通过远程分组交换机有许多端口，低速端口用来连接计算机，高速端口则通过远程数字通信线路连接另一交换机数字通信线路连接另一交换机, 每个端口既可输入也可输出每个端口既可输入也可输出81分组交换与存储转发的过程分组交换与存储转发的过程 n发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机n交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：w 若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机w 若目的

49、地不是本分组交换机上的计算机，则若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口选择一个输出端口，通过连接该端口，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）队等候）n下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为止例例1：计算机：计算机C发送数据发送数据包给计算机包给计算机H例例2：计算机：计算机A发送数据发送数据包给计算机包给计算机G交交换换机机1 1123412345交交换换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3

50、 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3 4 高速数字通信干线高速数字通信干线1,21,53,23,54,14,3 4,52,3ABCDEFGH82分组交换机的路由表分组交换机的路由表 q网络中所有交换机都必须有一张路由表，用来指出发送给哪台目的计算机的包应该从哪个端口转发出去q例：当交换机3收到目的地地址为2,3的包时，就把此包发往端口3的队列中，等待从端口3发送至交换机2。如果包的目的地地址是3,2，那么交换机就把该包直接发给计算机Cq交换机3的路由表目的地目的地出口出口端口端口2端口端口2端口端口3计算机计算机C计算机计算机D端口端口4端口端口44,13,53,24,32,3

51、1,51,2端口端口44,5下一站下一站交换机交换机1交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机4交换机交换机4交换机交换机4n 路由表的简化：路由表的简化：n下一站（出口）既不依赖于包的源下一站（出口）既不依赖于包的源地址，也不依赖于包所走过的路径，地址，也不依赖于包所走过的路径，它仅依赖于包的目的地址它仅依赖于包的目的地址n下一站相同时，即目的地地址中的下一站相同时，即目的地地址中的第第1 1部分部分( (交换机地址交换机地址) )相同时，都会相同时，都会从同一个出口转发从同一个出口转发目的地交换机目的地交换机4321下一站交换机下一站交换机 交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机4（ 第

52、第2次次 简化简化 ）1234目的地目的地出口出口端口端口2端口端口3本地计算机本地计算机端口端口44,X3,X2,X1,X下一站下一站交换机交换机1交换机交换机2交换机交换机4（ 第第1次次 简化简化 ）83关于路由表的说明关于路由表的说明q每台分组交换机均有路由表1324目的地目的地 下一站下一站(1,3)4321(1,3)(1,3)目的地目的地 下一站下一站(2,3)4321(2,3)(2,4)目的地目的地 下一站下一站(3,1)(3,2)4321(3,4)目的地目的地 下一站下一站(4,3)(4,2)4321(4,3)(a) 拓扑图拓扑图(b) 交换机交换机1(c) 交换机交换机2(d

53、) 交换机交换机3(e) 交换机交换机4123484关于路由表的说明关于路由表的说明q实际网络中包含了大量的网络和交换机，因此交换机中的路由表非常庞大和复杂q由于交换机之间的连接以及计算机的接入情况经常发生变化，因此路由表需要不断进行更新，路由器经常向其它路由器广播自己的路由信息，并获取其他路由器的路由信息 q路由表是通过软件自动计算得到的，算法比较复杂 8586因特网的发展过程因特网的发展过程 q因特网(互联网)是将遍布世界各地的计算机网络互连而成的一个超级计算机网络q简史：w起源于起源于1969年的美国国防部年的美国国防部ARPANET计划计划(4个大学互个大学互连连)w1971：扩展至：

54、扩展至15个节点个节点w1982：确定：确定TCP/IP协议作为网络互连标准协议作为网络互连标准w1991：Tim Berners-Lee 推出推出World-Wide Web (WWW or Web)w20世纪世纪90年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷入网，并迅速扩大到全球约入网，并迅速扩大到全球约100多个国家和地区多个国家和地区Tim Berners-Lee87Internet用户数目的增长用户数目的增长(Source：联合国 )2005年年7月，联网主机数目已达月，联网主机数目已达3.5亿台亿台88(1)网络互连问题网络互连问题q为了把不同

55、类型的网络互连成为一个巨大而统一的网络，允许网络中的所有计算机均可相互进行通信，必须解决：w所有计算机应统一编址所有计算机应统一编址w传输的数据包格式应该统一传输的数据包格式应该统一w(b) 用户所看到的网络用户所看到的网络统一的计算机网统一的计算机网络络EthernetFDDIATM(a) 实际的物理网络实际的物理网络IP路由器路由器n 解决方案：解决方案：统一采用统一采用TCP/IP协议进行网络互连！协议进行网络互连！89异构网络的互连技术异构网络的互连技术q网络互连的基本构件：w各种不同类型的局域网各种不同类型的局域网和广域网和广域网q必须解决的问题：1)1)所有计算机应统一编址所有计算

56、机应统一编址2)2)传输的数据包格式应该传输的数据包格式应该统一统一q解决方案：w采用统一的网络通信协采用统一的网络通信协议议TCP/IPq使用的网络互连设备：w路由器路由器TCP/IPEthernetFDDICSMA/CD10M-10G令牌令牌100MATM面向连接面向连接100M-2GX.25（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）虚电路虚电路广域网广域网局域网局域网路由器路由器路由器路由器路由器路由器局域网局域网主机主机A主机主机C主机主机D主机主机B局域网局域网90在计算机网络中，为使各计算机之间或计在计算机网络中，为使各计算机之间或计算机与终端

57、之间能正确地传送信息，必须对关于信息算机与终端之间能正确地传送信息，必须对关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组，即所谓的网络协议。，即所谓的网络协议。（1）计算机网络协议）计算机网络协议简言之，即计算机之间进行通简言之，即计算机之间进行通信时遵守的规则或规约。信时遵守的规则或规约。91什么是什么是TCP/IP协议？协议？qTCP/IP是网络互连的工业标准，它包含了100多个协议，其中：TCP（传输控制协议)和IP(网际协议)是两个最基本、最重要的协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网, FDDI, X.25, ATM等等)

58、网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP或或UDP）应用层应用层(SMTP, HTTP, FTP等等)如电子邮件、如电子邮件、HTML文档文档等应用数据等应用数据应用数据转换为应用数据转换为1个或多个个或多个TCP数据段或数据段或UDP数据段数据段TCP或或UDP数据报封装为数据报封装为IP数据报数据报IP数据报封装为以太网信息帧数据报封装为以太网信息帧或或ATM信元后进行传输信元后进行传输负责把数据封装为负责把数据封装为TCP或或UDP数据报，数据报，在两个应用程序之间传送数据在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为负责把数据封装为IP数据数据报，并负责把报，并负责把IP数据报

59、从数据报从发送方计算机通过物理网发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机络传送到接受方计算机负责将负责将IP数据报封装成能在物理数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输的帧，并进行传输应用程应用程序与应序与应用程序用程序之间通之间通信时使信时使用的协用的协议议92IP数据报的格式数据报的格式q相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络q解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为IP数据报（IP datagram）qIPv4数据报格式：数据( 最少1B，包

60、含头部最大64KB）接收IP数据报的主机IP地址32bit发送IP数据报的主机IP地址32bit数据报总长度16bit服务类型头部长度版本号标志标志片偏移片偏移13bit头部检验和头部检验和 16bit生成时间生成时间8bit协议协议8bit标识标识16bit可选字段（长度可变）可选字段（长度可变）填充填充源地址和源地址和目的地址目的地址有效载荷有效载荷校验信息校验信息93（3）路由器如何工作？）路由器如何工作？94路由器的作用与连接路由器的作用与连接q路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机，其作用是：w按照路由表在网络之间转发数据包按照路由表在网络之间转发数据包w根据需要对数据包的格式进行