计算机文化基础ppt课件-第7章-计算机网络基础教程文件

1、计算机文化基础PPT课件-第7章-计算机网络基础13427.1.4计算机网络的发展计算机网络的发展7.1 计算机网络概述计算机网络概述以数据通讯为主的第一代计算机网络以数据通讯为主的第一代计算机网络 1954年，美国军方的半自动地面防空年，美国军方的半自动地面防空系统将远距离的雷达和测控仪器所探测到系统将远距离的雷达和测控仪器所探测到的信息，通过通信线路汇集到某个基地的的信息，通过通信线路汇集到某个基地的一台一台IBM计算机上进行集中的信息处理，计算机上进行集中的信息处理，再将处理好的数据通过通信线路送回到各再将处理好的数据通过通信线路送回到各自的终端设备。自的终端设备。 这种以单个计算机为中

2、心、面向终端设这种以单个计算机为中心、面向终端设备的网络结构，严格来讲，是一种联机系备的网络结构，严格来讲，是一种联机系统，只是计算机网络的雏形，我们一般称统，只是计算机网络的雏形，我们一般称之为第一代计算机网络。之为第一代计算机网络。 以资源共享为主的第二代计算机网络以资源共享为主的第二代计算机网络美国国防部高级研究计划局（美国国防部高级研究计划局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）于）于1968年主持研制，年主持研制，次年将分散在不同地区的次年将分散在不同地区的4台计算机连接起来，台计算机连接起来，建成了建成了ARPA网。网。到了到了1972年，

3、有年，有50多家大学和研究所与多家大学和研究所与ARPA网网连接，连接，1983年，入网计算机达到年，入网计算机达到100多台。多台。ARPA网的建成标志着计算机网络的发展进入了网的建成标志着计算机网络的发展进入了第二代，它也是第二代，它也是Internet的前身。第二代计算机的前身。第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它与第一代计算机网络的区别在于：与第一代计算机网络的区别在于： 一是网络中通信双方都是具有自主处理能力的一是网络中通信双方都是具有自主处理能力的计算机，而不是终端机；计算机，而不是终端机； 二是计算机网络功能以资源共享为主，

4、而不是二是计算机网络功能以资源共享为主，而不是以数据通信为主。以数据通信为主。 23417.1.4计算机网络的发展计算机网络的发展7.1 计算机网络概述计算机网络概述3体系结构标准化的第三代计算机网络体系结构标准化的第三代计算机网络由于由于ARPA网的成功，到了网的成功，到了20世纪世纪70年代，不少年代，不少公司推出了自己的网络体系结构。最著名的有公司推出了自己的网络体系结构。最著名的有IBM公司的和公司的和DEC公司的公司的DNA（Digital Network Architecture）。）。 随着社会的发展，需要各种不同体系结构的网络随着社会的发展，需要各种不同体系结构的网络进行互连，

5、但是由于不同体系的网络很难互连，进行互连，但是由于不同体系的网络很难互连，因此，国际标准化组织（因此，国际标准化组织（ISO）在）在1977年设立了年设立了一个分委员会，专门研究网络通信的体系结构。一个分委员会，专门研究网络通信的体系结构。 1983年，该委员会提出的开放系统互连参考模型年，该委员会提出的开放系统互连参考模型（OSI-RM）各层的协议被批准为国际标准，给）各层的协议被批准为国际标准，给网络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此网络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此计算机网络的发展走上了标准化的道路，因此我计算机网络的发展走上了标准化的道路，因此我们把体系结构标准化的计算机网

6、络称为第三代计们把体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算机网络算机网络 2417.1.4计算机网络的发展计算机网络的发展7.1 计算机网络概述计算机网络概述以以Internet为核心的第四代计算机网络为核心的第四代计算机网络进入进入20世纪世纪90年代，年代，Internet的建立将分散在世的建立将分散在世界各地的计算机和各种网络连接起来，形成了界各地的计算机和各种网络连接起来，形成了覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的提出和实施，提出和实施，Internet迅猛发展起来，它将当今迅猛发展起来，它将当今世界带入了以网络为核心的信息时代。世界带入了以

7、网络为核心的信息时代。 目前这阶段计算机网络发展特点呈现为：高速目前这阶段计算机网络发展特点呈现为：高速互连、智能与更广泛的应用互连、智能与更广泛的应用 42317.1.4计算机网络的发展计算机网络的发展7.1 计算机网络概述计算机网络概述7.1.1计算机网络发展趋势计算机网络发展趋势7.1 计算机网络概述计算机网络概述发展发展趋势趋势三网三网合一合一光通讯光通讯技术技术IPV6协议协议宽带宽带多媒体多媒体技术技术7.1.1计算机网络的组成计算机网络的组成7.1 计算机网络概述计算机网络概述从物理连接上讲，计算机网络由从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统、通信计算机系统、通信链路链路和和网络

8、节点网络节点组成。计算机系统进行各种数据处组成。计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。理，通信链路和网络节点提供通信功能。从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网和资源子网两个子网。和资源子网两个子网。 计算机网络中的计算机系统主要担负数据处理工作，它可以是具有强大功能的大型计算机，也可以是一台微机，其任务是进行信息的采集、存储和加工处理。计算机系统计算机系统网络节点网络节点通信链路通信链路网络节点主要负责网络中信息的发送、接收和转发。网络节点是计算机与网络的接口，计算机通过网络节点向其他计算机发送信息，鉴别和接收其他计算机

9、发送来的信息。在大型网络中，网络节点一般由一台通信处理机或通信控制器来担当，此时的网络节点还具有存储转发和路径选择的功能，在局域网中使用的网络适配器也属于网络节点。 通信链路是连接两个节点的通信信道，通信信道包括通信线路和相关的通信设备。通信线路可以是双绞线、同轴电缆和光纤等有线介质，也可以是微波、红外等无线介质。相关的通信设备包括中继器、调制解调器等，中继器的作用是将数字信号放大，调制解调器则能进行数字信号和模拟信号的转换，以便将数字信号通过只能传输模拟信号的线路来传输。 通信子网提供计算机网络的通信功能，由网络节点和通通信子网提供计算机网络的通信功能，由网络节点和通信链路组成。通信子网是由

10、节点处理机和通信链路组成信链路组成。通信子网是由节点处理机和通信链路组成的一个独立的数据通信系统。的一个独立的数据通信系统。 通信子网通信子网资源子网资源子网资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机、终资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机、终端控制器和终端组成。端控制器和终端组成。主机负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或主机负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或大型数据库系统，向网络用户提供各种软硬件资源和网大型数据库系统，向网络用户提供各种软硬件资源和网络服务；络服务；终端控制器用于把一组终端连入通信子网，并负责控制终端控制器用于把一组终端连入通信子网，并负责控制终

11、端信息的接收和发送。终端控制器可以不经主机直接终端信息的接收和发送。终端控制器可以不经主机直接和网络节点相连，当然还有一些设备也可以不经主机直和网络节点相连，当然还有一些设备也可以不经主机直接和节点相连，如打印机和大型存储设备等。接和节点相连，如打印机和大型存储设备等。 局域网局域网LAN、城域网、城域网MAN、广域网、广域网WAN、国际互联网国际互联网INTERNET。覆盖范围划分覆盖范围划分拓扑结构划分拓扑结构划分输介质划分输介质划分 总线型网络、星形网络、环形网络、树状网总线型网络、星形网络、环形网络、树状网 络和混合型网络等。络和混合型网络等。 有线网和无线网有线网和无线网使用性质划分

12、使用性质划分 公用网和专用网公用网和专用网7.1.3计算机网络的功能计算机网络的功能7.1 计算机网络概述计算机网络概述资源共享是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心资源共享是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心的功能。可以使网络中各单位的资源互通有无、分工协的功能。可以使网络中各单位的资源互通有无、分工协作，大大提高系统资源的利用率。作，大大提高系统资源的利用率。分布式数据处理分布式数据处理数据传输是计算机网络最基本的功能，是实现其他功能数据传输是计算机网络最基本的功能，是实现其他功能的基础。主要完成网络中各个节点之间的通信。的基础。主要完成网络中各个节点之间的通信。分布式处理是指将分散

13、在各个计算机系统中的资源进行分布式处理是指将分散在各个计算机系统中的资源进行集中控制与管理，从而将复杂的问题，交给多个计算机集中控制与管理，从而将复杂的问题，交给多个计算机分别同时进行处理，以提高工作效率。分别同时进行处理，以提高工作效率。在计算机网络系统中，可以通过结构化和模块化设计将大的、在计算机网络系统中，可以通过结构化和模块化设计将大的、复杂的任务分别交给几台计算机处理，用多台计算机提供冗余，复杂的任务分别交给几台计算机处理，用多台计算机提供冗余，以使其可靠性大大提高。当某台计算机发生故障，不至于影响以使其可靠性大大提高。当某台计算机发生故障，不至于影响整个系统中其他计算机的正常工作，

14、使被损坏的数据和信息能整个系统中其他计算机的正常工作，使被损坏的数据和信息能得到恢复。得到恢复。 数据传输数据传输资源共享资源共享提高系统的可靠性提高系统的可靠性7.1.3计算机网络的硬件计算机网络的硬件7.1计算机网络的组成和拓扑结构计算机网络的组成和拓扑结构称为主机（称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器），一般可分为中心站（又称为服务器）和工作站（客户机）两类。和工作站（客户机）两类。 传输介质传输介质网卡网卡 集线器集线器 中继器中继器 网桥网桥 路由器路由器 交换机交换机 网关网关 。根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有根据传输介质形态的不同，我们可以把传输

15、介质分为有线传输介质和无线传输介质线传输介质和无线传输介质准备工作准备工作 ：布线、双绞线网线的制作、安装网卡及驱：布线、双绞线网线的制作、安装网卡及驱动程序动程序 、设置计算机网络标识、设置计算机网络标识 设置互连使用的协议设置互连使用的协议 连接设备连接设备主体设备主体设备简单的网络连接简单的网络连接网卡又叫网络适配器（网卡又叫网络适配器（NIC），是计算机网络中最），是计算机网络中最重要的连接设备之一，如图所示，一般插在机器内重要的连接设备之一，如图所示，一般插在机器内部的总线槽上，网线则接在网卡上。部的总线槽上，网线则接在网卡上。 作用： 提供固定的网络地址。 接收网线上传来的数据，并

16、把数据转换为 本机可识别和处理的格式，通过计算机总线传输给本机。 把本机要向网上传输的数据按照一定的格式转换为网络设备可处理的数据形式，通过网线传送到网上。计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥分类： 网卡的总线类型：目前的总线接口主要是PCI型的，在笔记本电脑上需要使用PCMCIA标准的网卡。作为一种新型的总线技术，USB也被应用到网卡中。 网卡的速度：有10M、100M及1000M的，目前10/100Mbps自适应的网卡使用广泛，性价比最高。 网卡的接口类型：网卡的接口类型有连接同轴电缆的BNC接口和连接双绞

17、线的RJ45接口。目前RJ45接口的网卡使用广泛。 网卡通常插入主机的主板扩展槽中，应当断电操作。在安装网卡后，往往还要进行协议的配置。比如运行Windows系统的计算机，可给网卡配置IPX/SPX协议和NetBEUI协议。如果要连接Internet，必须配置TCP/IP协议。 计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥集线器是计算机网络中连接多台计算机或其他设备的连接设备，其外观如图所示。 集线器

18、主要提供信号放大和中转的功能。一个Hub上往往有4个、8个或更多的端口，可使多个用户机通过双绞线电缆与网络设备相连，形成带集线器的总线结构（通过Hub再连接成总线拓扑或星形拓扑）。 Hub上的端口彼此相互独立，不会因某一端口的故障影响其他用户。 集线器只包含物理层协议。集线器有多种：按带宽的不同可分为10Mbps、100Mbps和10/100Mbps。按照工作方式的不同，可分为智能型和非智能型。按配置形式的不同，可分为固定式、模块式和堆叠式。按端口数的不同，可分为4口、8口、12口、16口、24口和32口等。计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器

19、路由器网关网关中继器中继器网桥网桥交换机发展迅猛，基本取代了集线器和网桥，并增强了路由选择功能。 交换和路由的主要区别在于交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。交换机的主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制等。目前有些交换机还具有对虚拟局域网（VLAN）的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至具有防火墙功能。交换机的外观与Hub相似。 从应用领域来分，交换机可分为局域网交换机和广域网交换机； 从应用规模来分，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机。计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中

20、继器网桥网桥路由器属于网间连接设备，它能够在复杂的网络环境中完成数据包的传送工作。它能够把数据包按照一条最优的路径发送至目的网络。 路由器工作在网络层，并使用网络层地址（如IP地址等）。路由器可以通过调制解调器与模拟线路相连，也可以通过通道服务单元/数据服务单元（CSU/DSU）与数字线路相连。 路由器比网桥功能更强，网桥仅考虑了在不同网段数据包的传输，而路由器则在路由选择、拥塞控制、容错性及网络管理方面做了更多的工作。计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥网关又称协议转换器，是软件和硬件的结合产品，主要用于连接

21、不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连接。网关工作在OSI模型的传输层或更高层，在所有网络互连设备中最为复杂，可用软件实现。网关没有通用产品，必须是具体的某两种网络互连的网关。 目前广域网大多数采用X.25公用数据网，为了能从局域网上访问X.25的资源，就需要有一种设备把X.25和局域网的差别隐藏起来。中继器、网桥或路由器都不足以弥补这两者间巨大的差异，于是引入了网关。网关的另一种应用是在一些大型企业中，这些企业中昂贵的大型主机或小型机一般不支持诸如NetWare IPX/SPX这样的网络协议，直接将这些主机联入局域网是不可能的，一种可行的做法是用局域网上的一台工作站作为网关来协调工作站

22、和主机间的通信。这样，局域网里的用户通过网关就能与这些大型主机或小型机通信。 计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥中继器的作用是为了放大电信号，提供电流以驱动长距离电缆，增加信号的有效传输距离。从本质上看可以认为是一个放大器，承担信号的放大和传送任务。 中继器属于物理层设备，用中继器可以连接两个局域网或延伸一个局域网，它连起来的仍是一个网络，与集线器处于同一协议层次。计算机网络的硬件计算机网络的硬件连接设备连接设备网卡网卡集线器集线器交换机交换机路由器路由器网关网关中继器中继器网桥网桥网桥是网络中的一种重要设备

23、，它通过连接相互独立的网段从而扩大网络的最大传输距离。网桥是一种工作在数据链路层的存储-转发设备。作为网段与网段之间的连接设备，它实现数据包从一个网段到另一个网段的选择性发送，即只让需要通过的数据包通过而将不必通过的数据包过滤掉，来平衡各网段之间的负载，从而实现网络间数据传输的稳定和高效。 7.2.3 网络的传输介质网络的传输介质 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实 际传送信息的载体。际传送信息的载体。 通常，评价一种传输介质的性能指标主要包括以下内容：通常，评价一种传输介质的性能指标主要包括以下内容： 传输距离：数据的最大

24、传输距离。传输距离：数据的最大传输距离。 抗干扰性：传输介质防止噪声干扰的能力。抗干扰性：传输介质防止噪声干扰的能力。 网络传输介质的分类网络传输介质的分类有线传输介质指用来传输电或光信号的导线或光纤。有线介质技术成熟，性能稳定，成本较低，是目前局域网中使用最多的介质。有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。 无线传输的主要形式有无线电频率通信、 红外通信、微波通信和卫星通信等。 有线传输介质有线传输介质无线传输无线传输网络传输介质的分类网络传输介质的分类 1双绞线双绞线 双绞线是把两条相互绝缘的铜导线绞合在一起。采用绞合的双绞线是把两条相互绝缘的铜导线绞合在一起。采用绞合的结构是为了减少

25、对相邻导线的电磁干扰。结构是为了减少对相邻导线的电磁干扰。 根据单位长度上的绞合次数不同，把双绞线划分为不同规格。根据单位长度上的绞合次数不同，把双绞线划分为不同规格。绞合次数越高，抵消干扰的能力就越强，制作成本也就越高。绞合次数越高，抵消干扰的能力就越强，制作成本也就越高。 根据双绞线外是否有屏蔽层又可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双根据双绞线外是否有屏蔽层又可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线，用的较多的是非屏蔽双绞线。电气工业协会（绞线，用的较多的是非屏蔽双绞线。电气工业协会（EIA）将非屏蔽双绞线又进行了分类，主要有：将非屏蔽双绞线又进行了分类，主要有：1类线、类线、2类线、类线、3类线、类线、4类

26、线、类线、5类线、超类线、超5类线、类线、6类线。目前用的比较广泛类线。目前用的比较广泛的是超的是超5类线或类线或6类线。类线。 有线传输介质有线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 1双绞线双绞线 屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线增加了一层金属丝网，这层丝网屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线增加了一层金属丝网，这层丝网的主要作用是增强其抗干扰性能，同时可以在一定程度上改的主要作用是增强其抗干扰性能，同时可以在一定程度上改善带宽特性。屏蔽双绞线性能更好一些，但价格稍高。善带宽特性。屏蔽双绞线性能更好一些，但价格稍高。 双绞线用于双绞线用于10/100 Mbps局域网时，使用距离最大为局域网时，使用距离最

27、大为100米。米。由于价格较低，因此被广泛使用。在局域网中常用四对双绞由于价格较低，因此被广泛使用。在局域网中常用四对双绞线，即四对绞合线封装在一根塑料保护软管里。线，即四对绞合线封装在一根塑料保护软管里。有线传输介质有线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 2同轴电缆同轴电缆 同轴电缆有内导体铜芯、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层同轴电缆有内导体铜芯、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及塑料保护层组成。由于屏蔽层的作用，同轴电缆有较好以及塑料保护层组成。由于屏蔽层的作用，同轴电缆有较好的抗干扰能力。的抗干扰能力。 通常按直径和特性阻抗不同将同轴电缆分为粗缆和细缆。通常按直径和特性阻抗不同

28、将同轴电缆分为粗缆和细缆。粗缆直径为粗缆直径为10 mm，特性阻抗为，特性阻抗为75，使用中经常被频分复，使用中经常被频分复用，因此又被称为宽带同轴电缆，是有线电视（用，因此又被称为宽带同轴电缆，是有线电视（CATV）中）中的标准传输电缆。细缆直径为的标准传输电缆。细缆直径为5 mm，特性阻抗为，特性阻抗为50，经常，经常用来传送没有载波的基带信号，因此又被称为基带同轴电缆。用来传送没有载波的基带信号，因此又被称为基带同轴电缆。有线传输介质有线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 3光纤光纤 光纤是由非常透明的石英玻璃拉成细丝做成的，信号传播利光纤是由非常透明的石英玻璃拉成细丝做成的，

29、信号传播利用了光的全反射原理，当光从一种高折射率介质射向低折射用了光的全反射原理，当光从一种高折射率介质射向低折射率介质时，只要入射角足够大，就会产生全反射，这样一来，率介质时，只要入射角足够大，就会产生全反射，这样一来，光就会不断在光纤中折射传播下去。光就会不断在光纤中折射传播下去。 有线传输介质有线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 3光纤光纤优点：优点：（1）带宽高，目前可以达到）带宽高，目前可以达到100 Mbps2 Gbps。（2）传输损耗小，中继距离长。无中继器的情况下，多模光纤可传输）传输损耗小，中继距离长。无中继器的情况下，多模光纤可传输几公里。单模光纤传输距离更远，

30、可达几十公里。几公里。单模光纤传输距离更远，可达几十公里。（3）无串音干扰，且保密性好。）无串音干扰，且保密性好。 （4）抗干扰能力强。由于光纤中传输的是光信号，所以不但不受其他）抗干扰能力强。由于光纤中传输的是光信号，所以不但不受其他电磁信号的干扰，也不会干扰其他通信系统。电磁信号的干扰，也不会干扰其他通信系统。（5）体积小，重量轻。）体积小，重量轻。缺点：缺点： 连接光纤需要专用设备，成本较高，并且安装、连接难度大。连接光纤需要专用设备，成本较高，并且安装、连接难度大。 有线传输介质有线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 1无线电频率通信无线电频率通信 无线电频率是指从无线电频率

31、是指从1kHz至至1GHz的电磁波谱。的电磁波谱。在此频段范围中包括短波波段、超高频波在此频段范围中包括短波波段、超高频波段、甚高频波段。无线电频率通信中的扩段、甚高频波段。无线电频率通信中的扩展频谱通信技术是当前无线局域网的主流展频谱通信技术是当前无线局域网的主流技术。技术。 无线传输介质无线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 2红外通信红外通信 红外通信是以红外线作为传输载体的一种通信方红外通信是以红外线作为传输载体的一种通信方式。它以红外二极管或红外激光管作为发射源，以式。它以红外二极管或红外激光管作为发射源，以光电二极管作为接收设备。红外通信成本较低，传光电二极管作为接收设备

32、。红外通信成本较低，传输距离短，具有直线传输、不能透射不透明物的特输距离短，具有直线传输、不能透射不透明物的特点。红外线与扩展频谱技术已被国际电工无线电委点。红外线与扩展频谱技术已被国际电工无线电委员会选为无线局域网的标准，即员会选为无线局域网的标准，即IEEE802.11标准。标准。 无线传输介质无线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类 3微波通信微波通信 微波是沿直线传播的，收发双方必须直视，而地球表面是一微波是沿直线传播的，收发双方必须直视，而地球表面是一个曲面，因此传播距离受到限制，一般只有个曲面，因此传播距离受到限制，一般只有50公里左右。若公里左右。若采用采用100米高的天

33、线塔，则传播距离可增大到米高的天线塔，则传播距离可增大到100公里。为实公里。为实现远距离传输，必须设立若干中继站。中继站把收到的信号现远距离传输，必须设立若干中继站。中继站把收到的信号放大后再发送到下一站。放大后再发送到下一站。 微波受到的干扰比短波通信小得多，因而传输质量较高。微波受到的干扰比短波通信小得多，因而传输质量较高。另外微波有较高的带宽，通信容量较大。与远距离通信电缆另外微波有较高的带宽，通信容量较大。与远距离通信电缆相比，微波通信投资小，可靠性高，但隐蔽性和保密性差。相比，微波通信投资小，可靠性高，但隐蔽性和保密性差。无线传输介质无线传输介质网络传输介质的分类网络传输介质的分类

34、 4卫星通信卫星通信 卫星通信以空间轨道中运行的人造卫星作为中继站，地球站卫星通信以空间轨道中运行的人造卫星作为中继站，地球站作为终端站，实现两个或者多个地球站之间的长距离大容量作为终端站，实现两个或者多个地球站之间的长距离大容量的区域性通信及至全球通信。的区域性通信及至全球通信。 卫星通信具有传输距离远、覆盖区域大、灵活、可靠、不受卫星通信具有传输距离远、覆盖区域大、灵活、可靠、不受地理环境条件限制等独特优点。以覆盖面积来讲，一颗通信地理环境条件限制等独特优点。以覆盖面积来讲，一颗通信卫星可覆盖地球面积的三分之一多；若在地球赤道上等距离卫星可覆盖地球面积的三分之一多；若在地球赤道上等距离放上

35、三颗卫星，就可以覆盖整个地球。放上三颗卫星，就可以覆盖整个地球。无线传输介质无线传输介质7.1.4网络的拓扑结构网络的拓扑结构7.1 计算机网络概述计算机网络概述 网络中各个节点相互连接的方法和形式被称为网络拓扑。网络中各个节点相互连接的方法和形式被称为网络拓扑。网络拓扑结构主要有以下几种类型：网络拓扑结构主要有以下几种类型： 1总线拓扑总线拓扑 2环型拓扑环型拓扑 3星型拓扑星型拓扑 4网状拓扑网状拓扑 1总线拓扑总线拓扑 总线型拓扑是局域网最主要的拓扑结构之一，它采用单根总线型拓扑是局域网最主要的拓扑结构之一，它采用单根传输线作为传输介质，主要特点：传输线作为传输介质，主要特点： 所有节点

36、都通过网卡直接连接到一条作为公共传输介质所有节点都通过网卡直接连接到一条作为公共传输介质的总线上。的总线上。 总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。 所有节点都可以通过总线发送和接收数据，但一段时间所有节点都可以通过总线发送和接收数据，但一段时间内只允许一个节点利用总线发送数据。内只允许一个节点利用总线发送数据。 优点：结构简单、造价低并易于扩展。优点：结构简单、造价低并易于扩展。 缺点：故障诊断较为困难，一个地方出现问题会影响一大缺点：故障诊断较为困难，一个地方出现问题会影响一大片。总线拓扑适用于计算机数量较少、布线较集中的单位。片。总线拓扑适用

37、于计算机数量较少、布线较集中的单位。7.1.4网络的拓扑结构网络的拓扑结构7.1 计算机网络概述计算机网络概述 2环型拓扑环型拓扑 环型拓扑是将联网的计算机由通信线路连接成一个闭合的环型拓扑是将联网的计算机由通信线路连接成一个闭合的环，主要特点：环，主要特点： 节点通过相应的网卡，使用点点连接线路，构成闭合节点通过相应的网卡，使用点点连接线路，构成闭合的环型。的环型。 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输。环中数据沿着一个方向绕环逐站传输。 使用令牌传递。令牌沿网络传递，得到令牌控制权的站使用令牌传递。令牌沿网络传递，得到令牌控制权的站点可以传输数据。点可以传输数据。 优点：结构简单，传输延时确定

38、；电缆长度短，抗故障性优点：结构简单，传输延时确定；电缆长度短，抗故障性能好。能好。 缺点：节点故障会引起全网故障，故障诊断也较困难，且缺点：节点故障会引起全网故障，故障诊断也较困难，且不易重新配置网络。不易重新配置网络。7.1.4网络的拓扑结构网络的拓扑结构7.1 计算机网络概述计算机网络概述 3星型拓扑星型拓扑 星型拓扑是由各站点通过点点链路连接到中央节点上而星型拓扑是由各站点通过点点链路连接到中央节点上而形成的网络结构，主要特点：形成的网络结构，主要特点： 每个站点只用一条单独的电缆，电缆将站点连接到一个每个站点只用一条单独的电缆，电缆将站点连接到一个中央设备上。中央设备上。 各个站点之

39、间的通信都要通过中央节点来完成。各个站点之间的通信都要通过中央节点来完成。 优点：易于实现，容易检测和隔离故障，便于维护。优点：易于实现，容易检测和隔离故障，便于维护。 缺点：网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的缺点：网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的故障可能造成全网瘫痪；每个站点都通过中央节点相连，需要故障可能造成全网瘫痪；每个站点都通过中央节点相连，需要大量的网线。大量的网线。7.1.4网络的拓扑结构网络的拓扑结构7.1 计算机网络概述计算机网络概述 4网状拓扑网状拓扑 网状拓扑使用单独的电缆将网络上的站点两两相连，从而网状拓扑使用单独的电缆将网络上的站点两两相连，从而提

40、供了直接的通信路径。提供了直接的通信路径。 网状拓扑可提供最高级别的容错能力，但是需要大量的网网状拓扑可提供最高级别的容错能力，但是需要大量的网线，并且随着站点数量的增加而变得更加混乱。所以实际应用线，并且随着站点数量的增加而变得更加混乱。所以实际应用中，经常与其他网络拓扑一起构成混合网络拓扑。中，经常与其他网络拓扑一起构成混合网络拓扑。 优点：节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少，局部的故优点：节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少，局部的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网比较灵活、简单。入网比较灵活、简单。 缺点：网

41、络关系复杂，安装和维护困难，冗余的链路增加缺点：网络关系复杂，安装和维护困难，冗余的链路增加了成本。了成本。7.1.4网络的拓扑结构网络的拓扑结构7.1 计算机网络概述计算机网络概述混合型网络返 回 1通信通信 通信就是从一地向另外一地传递消息。消息是信息的表现通信就是从一地向另外一地传递消息。消息是信息的表现 形式，也是信息的载体。形式，也是信息的载体。 2信号信号 信号是消息的具体表现形式。在通信系统中，信号分为数信号是消息的具体表现形式。在通信系统中，信号分为数字信号和模拟信号。其中数字信号是离散变化；模拟信号是随字信号和模拟信号。其中数字信号是离散变化；模拟信号是随时间连续变化的。时间

42、连续变化的。7.2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础数据通信基础 3信源、信宿和信道信源、信宿和信道 信源是消息的发生地，其作用是把各种可能的消息转换成信源是消息的发生地，其作用是把各种可能的消息转换成原始电信号；原始电信号； 信宿是消息的接收地，其作用是复原原始信号并转换成相应信宿是消息的接收地，其作用是复原原始信号并转换成相应的消息；的消息； 信道是信号传输的通道。信道是信号传输的通道。7.2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础数据通信基础 4信道带宽、数据率和误码率信道带宽、数据率和误码率 信道带宽是信道所占据的频率范围，即信道所能通

43、过的信信道带宽是信道所占据的频率范围，即信道所能通过的信号最高和最低频率之差。号最高和最低频率之差。 数据率是指在数据通信过程中数据在单位时间内的传输量，数据率是指在数据通信过程中数据在单位时间内的传输量，单位是位单位是位/秒。秒。 误码率是指数据在传输系统中被传错的概率，它是衡量数误码率是指数据在传输系统中被传错的概率，它是衡量数据传输中可靠性的指标。据传输中可靠性的指标。 公式：误码率被传错的比特数公式：误码率被传错的比特数/所有传输的比特数所有传输的比特数7.2.1数据通信的基本概念数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础数据通信基础7.2.2通信系统组成通信系统组成 7.2 数据通信基

44、础数据通信基础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发送端发送端接收端接收端7.2.3通信方式通信方式7.2 数据通信基础数据通信基础1单工方式单工方式单工方式是指在接收方和发送方之间只能进行单一方向的信息传输。单工方式是指在接收方和发送方之间只能进行单一方向的信息传输。发发收收7.2.3通信方式通信方式7.2 数据通信基础数据通信基础 2半双工方式半双工方式 半双工方式是指使用同一条传输线既可以作为输入线又可以作为输出线，半双工方式是指使用同一条传输线既可以作为输入线又可以作为输出线，虽然数据线可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时发送和接收数据。虽然数据线可以在两个方向上传

45、送，但通信双方不能同时发送和接收数据。发发收收收收发发7.2.3通信方式通信方式7.2 数据通信基础数据通信基础 3全双工方式全双工方式 全双工方式是指数据的接收和发送分别由两条不同的传输线传输，而且全双工方式是指数据的接收和发送分别由两条不同的传输线传输，而且通信双方都能在同一时刻进行发送和接收数据。通信双方都能在同一时刻进行发送和接收数据。发发收收收收发发7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构要解决问题：计算机网络体系结构要解决问题： 传输线路在物理上是如何建立起来的？传输线路在物理上是如何建立起来的？ 如何在介质上传输数据？如何在介质上传输数据？ 网络上如何控制数

46、据的流量以防止数据丢失？网络上如何控制数据的流量以防止数据丢失？ 数据怎样传送给指定的接收者？数据怎样传送给指定的接收者？ 网络系统怎样才能保证数据能正确接收？网络系统怎样才能保证数据能正确接收？ 使用不同语言的网络怎样才能相互沟通？使用不同语言的网络怎样才能相互沟通？7.3.1OSI参考模型的基本概念参考模型的基本概念7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 1984年，国际标准化组织（年，国际标准化组织（ISO）公布了一个作为未来网）公布了一个作为未来网络协议指南的模型，该模型被称为开放系统互连参考模型络协议指南的模型，该模型被称为开放系统互连参考模型（OSI）。只要遵循）。只要遵循O

47、SI标准，一个系统就可以和世界上其他标准，一个系统就可以和世界上其他任何也遵循这一标准的系统进行通信。任何也遵循这一标准的系统进行通信。 OSI参考模型定义了开发系统的层次结构、层次之间的相参考模型定义了开发系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能服务。它作为一个框架来协调和组互关系及各层所包括的可能服务。它作为一个框架来协调和组织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精炼的概括与描述。织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精炼的概括与描述。7.3.1网络协议网络协议7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据交换、资源共享是计算机网络的最终目的。要数据交换、资源共享是计算机网络

48、的最终目的。要保证有条不紊地进行数据交换，合理地共享资源，保证有条不紊地进行数据交换，合理地共享资源，各个独立的计算机系统之间必须达成某种默契，严各个独立的计算机系统之间必须达成某种默契，严格遵守事先约定好的一整套通信规程，包括严格规格遵守事先约定好的一整套通信规程，包括严格规定要交换的数据格式、控制信息的格式和控制功能定要交换的数据格式、控制信息的格式和控制功能以及通信过程中事件执行的顺序等。这些通信规程以及通信过程中事件执行的顺序等。这些通信规程我们称之为网络协议（我们称之为网络协议（Protocol）。）。7.3.1网络协议的三个要素网络协议的三个要素7.3 计算机网络体系结构计算机网络

49、体系结构 网络协议主要由以下三个要素组成：网络协议主要由以下三个要素组成：（1）语法，即用户数据与控制信息的结构或格式。）语法，即用户数据与控制信息的结构或格式。（2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动动 作与做出的响应。作与做出的响应。（3）时序，是对事件实现顺序的详细说明。）时序，是对事件实现顺序的详细说明。7.3.1网络协议的分层网络协议的分层7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议功能完备的计算机网络需要制定一整

50、套复杂的协议集。集。 对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是层次结构，计算机网络的协议就是分层的，方式是层次结构，计算机网络的协议就是分层的，层与层之间相对独立，各层完成特定的功能，每一层与层之间相对独立，各层完成特定的功能，每一层都为上一层提供某种服务，最高层为用户提供诸层都为上一层提供某种服务，最高层为用户提供诸如文件传输、电子邮件、打印等网络服务。如文件传输、电子邮件、打印等网络服务。7.3.1网络协议的分层网络协议的分层7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 协议分层的原因有以下几点：协议分层的原因有以下几点： （1）分层有助于网络的实

51、现和维护。）分层有助于网络的实现和维护。 （2）分层有助于技术发展。）分层有助于技术发展。 （3）分层有助于网络产品的生产。）分层有助于网络产品的生产。 （4）分层能促进标准化工作。）分层能促进标准化工作。7.3.1网络体系结构网络体系结构7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 计算机网络的协议是按照层次结构模型来组织计算机网络的协议是按照层次结构模型来组织的，我们将网络层次结构模型与计算机网络各层协的，我们将网络层次结构模型与计算机网络各层协议的集合称为网络的体系结构或参考模型。议的集合称为网络的体系结构或参考模型。 世界上第一个网络体系结构是世界上第一个网络体系结构是IBM公司于公司

52、于1974年提出的，命名为年提出的，命名为“系统网络体系结构系统网络体系结构SNA”。在此。在此之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构，之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构，如如DEC公司的公司的“数字网络体系结构数字网络体系结构DNA”、Honeywell公司的公司的“分布式系统体系结构分布式系统体系结构DSA”等。等。OSI参考模型OSI参考模型将网络的功能划分为7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。如图所示。返 回主机A主机B表示层会话层应用层传输层数据链路层物理层网络层表示层会话层应用层传输层数据链路层物理层网络层应用层协议表示层协议会话层协议

53、传输层协议数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层信息交换单位Message(信息报文）MessageMessageMessagePacket（分组）Frame（帧）Bits（二进制流）传输介质路由器路由器传输介质图7-2 OSI参考模型 物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质传输介质7.2.2OSI参考模型的结构参考模

54、型的结构7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1物理层3网络层4传输层5会话层6表示层7应用层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构位于OSI参考模型的最底层，提供一个物理连接，所传数据的单位是比特。 其功能是对上层屏蔽传输媒体的区别，提供比特流传输服务。也就是说，有了物理层后，数据链路层及以上各层都不需要考虑使用的是什么传输媒体，无论是用双绞线、光纤，还是用微波，都被看成是一个比特流管道。 2数据链路层3网络层4传输层5会话层6表示层7应用层1物理层7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构 负责在各个相邻节点间

55、的线路上无差错地传送以帧负责在各个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧（Frame）为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和）为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。一些必要的控制信息。 其功能是对物理层传输的比特流进行校验，并采用检其功能是对物理层传输的比特流进行校验，并采用检错重发等技术，使本来可能出错的数据链路变成不出错的错重发等技术，使本来可能出错的数据链路变成不出错的数据链路，从而对上层提供无差错的数据传输。数据链路，从而对上层提供无差错的数据传输。 换句话说，就是网络层及以上各层不再需要考虑传输换句话说，就是网络层及以上各层不再需要考虑传输中出错的问题，就可以认定

56、下面是一条不出错的数据传输中出错的问题，就可以认定下面是一条不出错的数据传输信道，把数据交给数据链路层，它就能完整无误地把数据信道，把数据交给数据链路层，它就能完整无误地把数据传给相邻节点的数据链路层。传给相邻节点的数据链路层。3网络层1物理层4传输层5会话层6表示层7应用层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构计算机网络中进行通信的两台计算机之间计算机网络中进行通信的两台计算机之间可能要经过多个节点和链路，也可能要经可能要经过多个节点和链路，也可能要经过多个通信子网，网络层数据的传送单位过多个通信子网，网络层数据的传送单位是分组或包（是分组或包（Pac

57、ket），它的任务就是要选），它的任务就是要选择合适的路由，使发送端的传输层传下来择合适的路由，使发送端的传输层传下来的分组能够正确无误地按照目的地址发送的分组能够正确无误地按照目的地址发送到接收端，使传输层及以上各层设计时不到接收端，使传输层及以上各层设计时不再需要考虑传输路由。再需要考虑传输路由。 4传输层1物理层3网络层5会话层6表示层7应用层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构 在发送端和接收端之间建立一条不会出在发送端和接收端之间建立一条不会出错的路由，对上层提供可靠的报文传输服错的路由，对上层提供可靠的报文传输服务。务。 与数据链路层提供的

58、相邻节点间比特流与数据链路层提供的相邻节点间比特流的无差错传输不同，传输层保证的是发送的无差错传输不同，传输层保证的是发送端和接收端之间的无差错传输，主要控制端和接收端之间的无差错传输，主要控制的是包的丢失、错序、重复等问题。的是包的丢失、错序、重复等问题。 5会话层1物理层3网络层4传输层6表示层7应用层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构 会话层虽然不参与具体的数据传输，但会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。它却对数据传输进行管理。 会话层建立在两个互相通信的应用进程会话层建立在两个互相通信的应用进程之间，组织并协调其交互。例

59、如，在半双之间，组织并协调其交互。例如，在半双工通信中，确定在某段时间谁有权发送，工通信中，确定在某段时间谁有权发送，谁有权接收；或当发生意外时（如已建立谁有权接收；或当发生意外时（如已建立的连接突然断了），确定在重新恢复会话的连接突然断了），确定在重新恢复会话时应从何处开始，而不必重传全部数据。时应从何处开始，而不必重传全部数据。 6表示层1物理层3网络层4传输层5会话层7应用层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构 表示层主要为上层用户解决用户信息的表示层主要为上层用户解决用户信息的语法表示问题，其主要功能是完成数据转语法表示问题，其主要功能是完成数

60、据转换、数据压缩和数据加密。换、数据压缩和数据加密。 表示层将欲交换的资料从适合于某一用表示层将欲交换的资料从适合于某一用户的抽象语法变换为适合于户的抽象语法变换为适合于OSI系统内部使系统内部使用的传送语法。有了这样的表示层，用户用的传送语法。有了这样的表示层，用户就可以把精力集中在他们所要交谈的问题就可以把精力集中在他们所要交谈的问题本身，而不必更多地考虑对方的某些特性。本身，而不必更多地考虑对方的某些特性。7应用层1物理层3网络层4传输层5会话层6表示层2数据链路7.3.3OSI参考模型参考模型7.3 计算机体系结构计算机体系结构应用层是应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层参考模型中