《计算机网络》教学课件

1、第四章 计算机网络与因特网第1页，共248页。学习目标与要求1.掌握局域网的特点与组成，了解几种常用的局域网，熟悉局域网提供的功能与服务，初步理解网络的两种工作模式2.了解构成广域网的远程数字通信线路的性能及几种常用的接入技术，懂得广域网的构成和分组交换机的功能，理解广域网的通信过程与路由表的作用3.初步了解TCP/IP协议的作用，熟悉IP地址的格式与分类，初步懂得路由器的功能与通信过程第2页，共248页。学习目标与要求4.熟悉域名与IP地址的关系，理解域名系统的作用和工作过程5.了解电子邮件系统和远程文件传输系统（FTP）的大体原理与工作过程6.了解WWW的功能、组成及其应用，掌握HTML、

2、URL、http和Web浏览器等的作用与原理7.初步理解网络信息安全措施如身份证、访问控制、数据加密、数字签名、防火墙、病毒防范等的原理与作用第3页，共248页。4.1 计算机网络基础第4页，共248页。4.1.1 计算机网络的组成与分类第5页，共248页。计算机网络的定义与组成计算机网络定义： 利用通信设备、通信线路和网络软件，把地理上分散且各自具有独立工作能力的计算机（及其他智能设备）以相互共享资源（硬件、软件和数据等）为目的连接起来的一个系统。 计算机网络系统是一个集计算机硬件设备、软件系统、通信设施、网络信息为一体的，能够实现资源共享的现代化综合服务系统。第6页，共248页。计算机网络

3、的3个主要组成部分若干个主机（host）一个通信子网一系列的通信协议及相关的网络软件通信协议：是通信双方事先约定好的必须遵守的规则（例如TCP/IP），用于主机与主机之间、主机与通信子网之间、通信子网中各结点之间的通信，是计算机网络必不可少的组成部分。 第7页，共248页。计算机组网的目的数据通信资源共享实现分布式的信息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性 第8页，共248页。计算机网络的分类按网络所覆盖的地域范围分：局域网(Local Area Network，简称LAN)广域网(Wide Area Network，简称WAN)城域网（Metropolitan Area Network，简称

4、MAN） 第9页，共248页。计算机网络的分类按网络的使用性质分：公用网专用网按网络的使用范围和对象分：企业网政府网金融网校园网第10页，共248页。按拓扑结构分类：星型、环型、总线型、树型等按传输介质分类：有线网和无线网第11页，共248页。通信技术基础通信三要素： 信源 （信息的发送者） 信宿 （信息的接收者） 信道 （信息的载体与传播媒介）通信系统（电信网）组成：终端设备（例如：电话机）传输设备（例如：电话线）交换设备（例如：程控交换机第12页，共248页。调制与解调调制（Modulation）：将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。（将数字信号转换成模拟信号）解调

5、（Demodulation）：将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。（将模拟信号转换成数字信号）第13页，共248页。基本调制方法：调幅（幅移键控法ASK），调频（频移键控法FSK），调相（相移键控法PSK）第14页，共248页。2007真题】现代通信系统常常在信号的发送端用调制解调器对发送的信号进行调制。调制只是改变了信息的表达方式，并没有改变信息的内容。（ ）【试题分析】通信用来传输信息，以语言、图像、数据为媒体,通过电(光)信号将信息由一方传输到另一方。有效性和准确性是通信的两个特点，调制作为现代通信的一种手段，肯定不会改变所要传输信息的内容。因此答案是正确。第15

6、页，共248页。多路复用为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。多路复用技术通常有：频分复用，时分复用，波分复用第16页，共248页。频分多路复用：将传输线路的频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。第17页，共248页。时分多路复用：把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息。把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。当轮到某个设

7、备时，这个设备与通道接通，执行操作。与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。第18页，共248页。波分多路复用：在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，使得数据传输速度和容量获得倍增。第19页，共248页。交换技术交换：在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路，通信结束后再拆除链路，称为交换技术。由中转节点参与的通信，中转的节点称为交换节点。电路交换（线路交换）：为发送端和接收端建立一条临时的实际物理通

8、道，供通信双方使用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。例如：电话交换机优点：交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送大量数据。缺点：线路利用率低，通信成本高。第20页，共248页。分组交换（包交换）：把需要传输的数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关的地址信息及分组信息，组成一个数据包（也称为“分组”）。数据包的长度通常为几十到几百个字节。这些数据包按照类似于流水线的方式在网络中经过缓冲、转发而到达目的地。通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区，每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，

9、下一结点再进行转发，直至数据包到达接收端。接收端的计算机按照数据包的编号，将它们重新组装成为原来形式的数据块。第21页，共248页。例如：互联网络优点：线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递。 缺点：延时长，不宜用于实时通信或交互通信。第22页，共248页。数据通信系统的性能指标信道：通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。带宽（信道容量）：一个信道允许的最大数据传输速度。数据传输速率（data rate）：实际传输数据时，单位时间内传输的二进制位数目。通常使用“位/秒”（bps

10、）作为单位。误码率（error rate）：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例。端-端延迟：数据从信号源传送到目的地所花费的时间。第23页，共248页。有线通信系统：有线载波通信：采用的传输介质：架空明线，对称电缆，同轴电缆。光纤通信利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。发端：实现信号的电-光转换；每隔一定距离接入光中继器；收端：实现信号的光-电转换。光纤通信可靠性好，保密性强。波分复用技术可以提高传输速度和容量。第24页，共248页。全光网（AON）不进行光-电、电-光转换，速度提高，成本降低，它是信息高速公路的基础。优点：传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；抗雷电和电磁干扰、抗辐

11、射能力强；无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；传输损耗小，通讯距离长。缺点：精确连接两根光纤比较困难。第25页，共248页。无线通信系统微波通信微波是一种具有极高频率的电磁波（介于无线电波与光波之间,频率300MHz300GHz,波长1m1mm）。微波不能沿地面绕射传播（中波），也不能经电离层反射传播（短波）。远距离微波通信方式：地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。微波通信容量大、建设费用省、抗灾能力强。第26页，共248页。卫星通信卫星轨道有两种：中、低轨道卫星：相对于地面是运动的，覆盖范围小，地面天线必须跟踪卫星。但损耗小、延时少。同步定点卫星：位于赤道上空大约36，000

12、公里，相对于地面固定不动，覆盖范围大，三颗卫星几乎可以覆盖地球全部面积。卫星通信的特点：通信距离远，频带宽，容量大，干扰小，较稳定。但造价高、技术复杂，有一定延时。第27页，共248页。移动通信系统移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。第一代移动通信采用模拟技术。第二代移动通信广泛采用数字技术（GSM,CDMA）。第三代移动通信实现目标：全球漫游；适应多种环境；提供高质量多媒体业务；提供大容量、高保密性和优质服务第28页，共248页。移动通信系统组成：移动台：是移动的通信终端，是接收无线信号的接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。基站：

13、是与移动台联系的一个固定收发机，它接收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域（10km 20km的区域）的所有的移动台进行通信。移动交换中心：与基站之间通过无线微波、电缆或光缆交换信息，移动交换中心再与公共电话网进行连接。每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信”。 第29页，共248页。4.2 计算机局域网第30页，共248页。4.2.1 局域网的特点与组成第31页，共248页。 计算机局域网定义Local Area Network，简称LAN较小地域范围（10公里范围内）内的计算机网络，一般是一幢建筑物内或一个单位几幢建筑物内

14、使用专用的高速通信线路把多台计算机相互连接互连成网。 第32页，共248页。计算机局域网的组成 工作站(含网络接口卡) 、服务器(含网络接口卡)、网络打印机、传输介质、网络互连设备（例如：集线器，交换机）等。网络工作站网络接口卡共享的传输介质网络打印机网络服务器第33页，共248页。网络工作站一台独立的计算机使用电缆或其他通信介质与一个局域网进行了连接时，它就成为网络上的一个工作站，使用这台计算机的用户就成了一个网络用户。工作站本身所具有的硬盘、光盘、程序、数据、打印机等都是该用户的本地资源，网络上其他工作站和服务器的资源称为网络资源。第34页，共248页。网络服务器网络服务器网络中为所有用户

15、提供应用软件服务及数据存储空间的计算机。 根据其提供的服务可以将服务器分为：文件服务器应用服务器打印服务器有些网络服务器不仅为网络用户提供共享资源，而且还具有网络的管理功能。 第35页，共248页。网络打印机为所有网络用户提供打印服务的一台共享的打印机。通常它有一个打印队列，各个工作站发送来的打印文件均存储在打印队列中，然后逐个进行打印。打印队列由打印服务器管理，打印服务器可以与文件服务器是同一台计算机，也可以是连接在网上的另一台专门的计算机。第36页，共248页。局域网的组成结点（node） 网络上的每一台设备，包括工作站、服务器以及打印机等都称为网络上的一个结点。网卡（网络适配器） 网络上

16、的每一个结点都有一块网络接口卡（简称网卡）。网卡和电缆负责把结点与网络连接起来，将需要发送的数据从计算机传送到网络，需要接收的数据从网络传送到结点。 不同类型的网络使用不同类型的网卡。网络适配器（网卡）第37页，共248页。为了实现总线上任意两个节点之间的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址（Media Access Address，简称MAC地址）。 每一个数据帧中都要包含自己的MAC地址和接收节点的MAC地址。数据帧的接收方可以是一个节点，也可以是一组节点（组播），甚至是网络中的所有节点（广播）。第38页，共248页。【2007真题】在以太（Ethernet）局域网

17、中，每个节点把要传输的数据封装成了“数据帧”。这样来自多个节点的不同的数据帧就以时分多路复用的方法共享传输介质，这些被传输的“数据帧”能正确地被目的主机所接收，其中一个重要原因是因为“数据帧”的帧头部封装了目的主机的。AIP地址 BMAC地址 C计算机名 D域名地址第39页，共248页。【2007真题】计算机网络中，互连的各种数据终端设备是按 相互通信的。【试题分析】根据讲义内容可知，仅仅连接网络设备硬件是无法通信的，在网络硬件之间通信还需要网络协议来规范通信格式。所以答案应该是通信协议。第40页，共248页。决定局域网性能的主要技术用以传输数据的传输介质用以连接各种设备的网络拓扑结构对于共享

18、资源（传输介质）的介质访问控制方法第41页，共248页。局域网的分类按照使用的传输介质可分为 有线网，无线网按照网中各种设备互连的拓扑结构可分为 星型，环型，总线型，树型，混合型按照所使用的介质访问控制方法可分为 以太网、交换式局域网、标记环网、FDDI网等第42页，共248页。网络传输介质数据传输的信道。是局域网中各结点共享的资源。有线局域网无线局域网第43页，共248页。局域网拓扑结构网络中各个结点相互连接的方法和形式。总线型局域网连线线长度小于星型结构，站点容易扩充和删除总线任务重，易产生瓶颈问题例如：以太网（IEEE802.3）总线结构第44页，共248页。局域网拓扑结构环型局域网传输

19、速率高，传输距离远。一个站点的故障会形起整个网络的崩溃。例如：IBM令牌环网星型局域网通信协议简单站点故障容易检测和隔离连线费用大中央结点要求高例如：ATM交换式局域网环型结构星型结构第45页，共248页。局域网拓扑结构树型局域网 容易扩展，故障容易分离处理。 对根的依赖性很大，根发生故障整个系统就崩溃。混合型局域网 结合不同拓扑结构的优点。树型结构混合型结构第46页，共248页。介质访问控制方法带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方法（总线结构局域网使用） 以太网采用此方法标记环法（环形结构局域网使用）第47页，共248页。计算机局域网主要特点地理范围有限网络中多台计算机共享一个传

20、输介质，数据传输速率高(10Mbps1Gbps)能按广播方式或组播方式通信通信延迟时间较低，可靠性较好(10-810-11)第48页，共248页。4.2.2 常用局域网简介第49页，共248页。以太网（Ethernet）拓扑结构： 总线结构 终端器终端器以太网拓扑结构示意图第50页，共248页。（1）拓扑结构 总线拓扑结构（2）采用广播方式进行通信（3）数据传输以帧（frame）为单位，一次传输一帧（4）采用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方法 保证任何时候只有一个结点发送消息。 第51页，共248页。以太网（Ethernet）通信方式： 广播方式通信。 一个结点发送的信息，可以

21、送达网上的所有其他结点。结点之间传输数据时，计算机必须把数据分成一个一个帧（frame），每个结点每次只能使用总线传输一个帧，然后把总线的使用权交出来，这样就可以让所有结点公平地使用总线。第52页，共248页。以太网（Ethernet）介质访问控制方法： 带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方法，由网卡来完成，以保证在结点相互通信时任何时候只有一个结点发送信息。 载波侦听冲突检测第53页，共248页。以太网（Ethernet）介质访问地址（简称MAC地址）： 为实现总线上任意两个结点之间的通信，局域网中的每个结点的网卡都有的一个唯一的地址（48位二进制数）。 当发送结点发送一帧信息时

22、，帧中必须包含自己的MAC地址和接收结点的MAC地址。 每次通信时，连接在总线上的所有结点的网卡都要检测信息帧中的MAC地址，来决定是否应该接收该信息帧。 信息帧的接收方，可以是一个结点，也可以是一组结点（称为组播），甚至是网络上所有其他的结点（称为广播）。第54页，共248页。以太网（Ethernet）信息帧的格式：CRC发送的数据帧类型发送结点MAC地址接收结点MAC地址同步码 8B 6B 6B 2B 461500B 4B帧头部帧数据区第55页，共248页。以太网（Ethernet）以太网卡：按传输速度可以分为 10M网卡 100M网卡 10/100M自适应网卡（目前使用最多）每块网卡有一

23、个全球唯一的48位二进制数表示的MAC地址第56页，共248页。以太网（Ethernet）以太网物理结构(小型)物理结构： 以集线器为中心，网络中的每个结点通过网卡和网线（一般是5类双绞线）连接到集线器。第57页，共248页。以太网（Ethernet）集线器集线器集线器集线器集线器以太网物理结构（中、大型）第58页，共248页。以太网（Ethernet）集线器：简称Hub，用来连接网络中各个结点基本功能:把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去 能对接收到的信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用 第59页，共248页。以太网（Ethernet）总线结构以太网的特点：维护方便增删结

24、点容易轻负载时（结点少，或者信息发送不频繁）效率较高重负载时，网络性能将急剧下降以太网并不适合实时性要求较高的环境以太网总线的最高数据传输速率为： 10Mbps（10BASE-T） 100Mbps（100BASE-T） 1Gbps（千兆位） 第60页，共248页。交换式以太网一种交换式局域网拓扑结构：星形结构物理结构：以以太网交换器为中心，网络中的每个结点通过网卡和网线连接在交换器上，并通过交换器进行相互通信。交换器从发送结点接收数据后，直接传送给指定的接收结点，不向任何其他结点传送数据。交换器交换器第61页，共248页。交换式以太网以太网交换器（交换式集线器）内部有一个核心交换式背板，采用一

25、个纯粹的交换系统代替传统集线器的共享介质中继网段。连接在交换器上的每一个结点各自独享一定的带宽（10Mb/s或100 Mb/s）。为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组部门公司的多层次的局域网。第62页，共248页。交换式以太网交换式以太网组网示意图：工作组交换器2工作组交换器11000Mbps至中央服务器10Mbps/100Mbps至桌面部门服务器部门交换器第63页，共248页。交换式以太网交换式以太网与总线结构以太网的区别：交换式以太网：连接在交换器上每一个结点各自独享一定的带宽。总线式以太网：连接在集线器上所

26、有结点共享一定的带宽（总线的带宽）第64页，共248页。ATM交换式局域网使用ATM交换机构建的局域网。ATM交换机：采用ATM交换技术，它既能提供分组交换方式的常规数据传输服务，又能提供电路交换方式的实时数据传输服务（如音频、视频等应用），数据传输速率高（每个端口独享155Mbps或622Mbps），能方便地与ATM广域网进行互连。ATM局域网一般用作校园网或企业网的骨干网。 第65页，共248页。光纤分布式数字接口网（FDDI）FDDI拓扑结构：环型，双环结构，每个设备可以挂接到两个环路结点上环上的结点依次获得对环路的访问权。为提高可靠性，FDDI采用双环结构(分别称为主/副环)，主环支持

27、正常情况下的数据传输工作，副环作为种冗余设施，保证在主环故障或者结点故障时环路仍然可以正常地工作。光纤传输线第66页，共248页。光纤分布式数字接口网（FDDI）FDDI使用的传输介质：光纤传输速率为100Mb/s。由于光纤特有的低损耗特性，使得线路的不间断距离增大，可用于长距离通信。多模光纤可达2 km，单模光纤可达100km。具有高可靠性，数据传输的保密性。 第67页，共248页。光纤分布式数字接口网（FDDI）FDDI网络可以覆盖较大的范围，能支持较高的数据传输速率(100Mb/s) ，实用中常用于构造局域网的主干部分，它把许多不同部门的局域网互相连接起来。 由于FDDI的帧格式和其他常

28、用局域网的帧格式不同，因此与其他局域网进行互连时，需要通过网关或路由器才能实现。FDDI网以太网以太网第68页，共248页。无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）局域网与无线通信技术相结合的产物。 采用红外线（IR）或者无线电波（RF）进行数据通信，能提供有线局域网的所有功能，同时还能按照用户的需要方便地移动或改变网络。 无线电波作为无线局域网的传输介质是目前用得最多的，它使用的无线电波频段主要是S频段（2.4GHz2.4835GHz），它覆盖范围广，使用扩频方式通信时，抗干扰、抗噪声、抗衰落能力强，通信安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，具有很高的可

29、用性。第69页，共248页。无线局域网无线局域网实现无线通信的设备：无线网卡、无线HUB、无线网桥等无线接入点无线接入点集线器第70页，共248页。无线局域网无线局域网采用的协议主要有：IEEE 802.11蓝牙（IEEE 802.15）第71页，共248页。无线局域网无线局域网技术的优点：具有很好的灵活性，最大通信范围可达到几十公里无线局域网的组建、配置和维护较容易无线局域网技术的缺点：无线局域网还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络的补充产品比较贵传输速度较慢(目前还达不到2Mbps)第72页，共248页。【2007真题】计算机网络的拓扑结构主要取决于它的。 A资源子网 BFDDI网 C通

30、信子网 D城域网【试题分析】拓扑结构主要指网络设备的连接结构，与计算机无关，与网络的范围也无关。所以答案选择C第73页，共248页。 【2007真题】下列几种类型的网络中，按照覆盖范围的分类的是 。A局域网 B星型网 C广域网 D城域网【试题分析】根据网络分类规则，答案选择A，C，D第74页，共248页。4.2.3 局域网的扩展第75页，共248页。局域网扩展与互连所使用的设备中继器网桥 第76页，共248页。使用中继器进行互连中继器（Repeater）： 也称转发器。把接收到的信号整形放大后继续进行传送，起到一个信号“接力”的作用。 用于连接同类型的两个局域网或者延伸一个局域网的范围，当安装

31、一个局域网而物理距离又超过了线路的规定长度时，就可以用它进行延伸。 中继器工作在网络的物理层，只放大信号，不能隔离不同网段之间不必要的网络数据流量，但结构简单，价格便宜，安装容易。第77页，共248页。使用中继器进行互连 一般的中继器只能用于连接两个距离较近的以太网，使用光纤中继器再加上光纤传输线路则可以连接两个距离相隔较远的局域网。第78页，共248页。使用网桥进行互连网桥（Bridge）： 用来连接两个同类型的网段，比中继器多了“帧过滤”功能. 过滤帧: 网桥检查每一信息帧的发送地址和目的地址。如果这两个地址都在网桥的同一网段，该帧就不会被网桥发送到另一个网段，只有在信息帧的发送地址和目的

32、地址不在同一网段的情况下，网桥才把该帧转发给另一个网段。降低整个网络的通讯负荷。 网桥工作在网络的链路层（实现两个网络链路层的互连）。第79页，共248页。使用网桥进行互连网桥连接两个局域网示意图第80页，共248页。4.2.* 局域网服务与软件第81页，共248页。局域网服务网络服务： 网络用户在共享资源及数据通信等方面能够得到的新增功能，它是通过将网络上的许多计算机硬件、软件进行组合而实现的。局域网服务包括： 文件服务，打印服务，消息服务，应用服务第82页，共248页。局域网服务文件服务：网络用户共享服务器或者其他工作站中存储的程序与数据。程序的共享数据文件共享第83页，共248页。局域网

33、服务打印服务： 用户登录之后，工作站就与网络打印机实现了逻辑上的连接。用户需要打印输出时，操作系统将会自动地把输出的文件送到网络打印机去。 对于每一个需要打印的文件，网络打印机按“先来先服务”的顺序将其存放在打印队列中，然后进行处理。第84页，共248页。局域网服务消息服务：在网络用户之间传递文本、图像和声音（message），主动地处理网络用户之间的通信。与文件服务不同，它不是简单地将数据文件保存起来，而是一个一个地传送并通知接收消息的用户。电子邮件服务：网络上有一台专门运行邮件服务器软件的计算机（称为邮件服务器），它的任务是控制电子邮件的流向和管理用户的邮箱；工作站上运行的是邮件客户程序，

34、其任务是帮助每个用户阅读、编写、发送和接收邮件。第85页，共248页。局域网服务应用服务： 为网络用户运行软件的服务，即工作站需要执行的某一项任务，部分甚至全部都是由网络上的另一台计算机（称为应用服务器）完成的。 应用服务允许网络上的计算机相互间共享处理能力，协同完成特定的一项任务。应用服务器 处理速度快、存储容量大的计算机，比用户工作站有更强的处理能力，一般配置优化的操作系统。 “客户/服务器”（Client-Server）模式，工作站运行的程序是“客户”，应用服务器运行的程序是“服务器”。第86页，共248页。局域网服务数据库服务器： 是一种目前广泛使用的应用服务器，它运行数据库管理系统软

35、件，负责完成数据库中数据的存储、查询与检索，管理数据库中的数据，进行复杂的事务处理，保证数据的安全性。网络工作站的客户程序只要说明数据处理的要求（例如检索或统计的要求），这些处理要求被传送到数据库服务器之后，由数据库服务器进行处理，所得到的结果再传送回客户程序，由客户程序以列表或图形方式显示给用户。第87页，共248页。局域网软件局域网软件的作用： 在计算机上安装和运行什么软件决定了一台计算机在局域网中的角色：客户机/服务器。服务器 提供共享资源（如磁盘空间、打印机、处理器等）的计算机工作站（客户机） 使用服务器资源的计算机第88页，共248页。局域网软件局域网的工作模式：对等（peer-to

36、-peer）模式 网络中的每台PC机既可以作为工作站也可以作为服务器客户/服务器模式 网络中每一台计算机都扮演着固定的角色，要么是服务器，要么是客户机。扮演服务器角色的大多是一些专门设计的高性能的硬件，如文件服务器、打印服务器、数据库服务器等。第89页，共248页。局域网软件1）网络系统软件 网络操作系统： 网络操作系统是在普通操作系统的基础上，扩充了按照网络体系结构和协议所开发的软件模块而实现的。 网络操作系统功能： 网络管理、网络通信、网络服务、网络安全、网络应用连接在网络上的计算机，必须安装网络操作系统才能进入网络并正常工作，即获得或提供网络服务。第90页，共248页。局域网软件应用于客

37、户/服务器模式的网络操作系统包含两个部分：服务器软件 安装在服务器上，用于控制对服务器硬盘的访问，维护与管理打印队列，监测与记录用户的操作等 例如： UNIX、LINUX、Windows NT Server、Windows XP Server、NetWare客户机软件 安装在每个工作站上，当工作站启动运行后，它将负责建立与网络上其他结点的连接，发出服务的请求，并接受其他结点的服务。 例如：Windows98第91页，共248页。局域网软件现代操作系统都具有一定的网络通信和网络服务功能。例如安装了Windows98操作系统的计算机，它们可以互相连接构成一个对等模式网络（只提供文件共享和打印共享两

38、种服务）。 第92页，共248页。局域网软件2）网络应用软件 通常为单机工作设计的应用软件，大多数都可以安装在网络服务器上，当工作站发出请求时，服务器就把它的一个拷贝发送到工作站的内存中并启动运行。这需要购买该软件的网络使用许可证。适合于多个网络用户在网络上协同完成一个特定任务的网络应用软件： 群件，工作流第93页，共248页。局域网软件群件(例如：Domino) 一种特殊的应用软件，通过对工作组的通信、调度及文档的共享来支持工作组成员的协同工作。工作流软件(例如：Lotus Notes) 工作流软件能使文档在指定用户范围内自动进行流转和处理，它能按照规定的顺序和时间，自动地把文档从一个用户传

39、送给另外一个用户。第94页，共248页。局域网软件工作流软件与群件比较：相同点： 都适用于通过网络进行协同工作。不同点： 工作模式有差异 群件采用信息集中模式：多个用户通过网络同步地进行协同工作 工作流软件采用过程集中模式：多个用户通过网络异步地进行协同工作第95页，共248页。4.3 计算机广域网第96页，共248页。广域网通信子网路由器传输线局域网家庭用户广域网的本质特征：可以将任意距离的任意多的计算机进行互连广域网物理上由两部分组成：资源子网通信子网广域网特点： 包含通信子网 具有路由选择功能 点到点的通信方式第97页，共248页。广域网资源子网： 运行用户程序的主机（也称数据终端设备，

40、例如PC机、服务器、大型计算机、工作站、智能终端等），既是网络中的数据处理系统，也是网络中数据通信系统的信源或信宿，负责发送信息、接收信息与处理信息。第98页，共248页。广域网通信子网： 进行数据通信的子网，是网络中的数据通信系统，主要任务是实现计算机之间的数据传输。通信子网组成：传输线 也称线路、信道或干线，负责在交换单元之间传送数据交换单元 一种特殊的计算机，用于连接数据传输线。交换单元可以是分组交换节点或路由器等设备第99页，共248页。广域网构建广域网的技术基础：高速远程数字通信干线本地网/用户接入技术分组交换与路由技术第100页，共248页。4.3.1 远程数字通信线路第101页，

41、共248页。远程数字通信线路远程数字通信线路采用：数字电话线路光纤高速传输干线第102页，共248页。数字电话线路电话系统中使用的数字通信线路： 设计用于传输数字语音，也可以用来传输数据。在计算机网络发展的初期，数字电话设备就是计算机网络中实现远程连接的最重要的手段。第103页，共248页。数字电话线路数字电话线路分类：北美系列 T1线路：速率为1.544Mbps T2线路：速率为6.312Mbps T3线路：速率为44.736Mbps等欧洲（中国）系列 E1线路：速率为2.048Mbps E2线路：速率为8.448Mbps E3线路：速率为34.368Mbps等日本系列 以上三者互不兼容，国

42、际互通比较困难第104页，共248页。光纤高速传输干线一种光纤数字传输线路，采用统一国际标准，称同步光纤网（SONET），同步数字系列（SDH），一般用SDH/SONET表示。 光同步数字传输网SDH/SONET是宽带综合数字网B-ISDN的基础之一。第105页，共248页。光纤高速传输干线光同步数字传输网SDH/SONET的特点：灵活地支持各种数字业务，包括各种类型的计算机网络容易组网，无需人工更改配线，几秒钟便可重新组网有自愈功能，一旦线路出现故障，业务在几十毫秒内便迅速恢复第106页，共248页。光纤高速传输干线SDH/SONET的数据传输速率：SDH基本速率单位：155.520Mbps

43、，其速率分级名称为同步传输模块STMSONET的电信号称为同步传输信号STS，光信号称为光载波OC，基本速率单位是51.840Mbps。 SDH模块（欧/亚）SONET模块（北美）速率（Mbit/s）话路数目STM-0OC-1;STS-151.840810STM-1OC-3;STS-3155.5202430STM-4OC-12;STS-12622.0809720STM-16OC-48;STS-482488.32038880STM-64OC-192;STS-19210.7Gbit/s155520第107页，共248页。4.3.2 广域网接入技术第108页，共248页。电话拨号接入家庭用户利用本地

44、电话网通过调制解调器拨号接入广域网。调制解调器( MODEM )的组成与功能：调制器（MOdulator）：数字信号模拟信号解调器（DEModulator）：模拟信号数字信号计算机MODEM本地环路电话局计算机网络模拟信号数字信号数字信号MODEM第109页，共248页。电话拨号接入 MODEM的传输速率： 每秒钟可传送的数据量。目前主流产品速率是56K（ITU V9.0协议），在实际使用过程中，由于电话线路的质量不佳，或网络服务提供商不能提供足够的带宽，或者所连接的网络发生拥塞等原因，都会使得传输速率降低。 MODEM的类型：外置式内置式PCMCIA插卡式第110页，共248页。电话拨号接入

45、电话拨号接入方式的缺点： 电话网采用传统的电路交换，每一条话路的带宽是64K，建立在此基础上的MODEM传输机制，发展到极限的V.92也不过是56K的下传速率，其中还包括控制信令部分，真正有效的数据还要少，线上传送的是模拟信号，受外界电磁环境的干扰比较大。握手时间长，下载速度慢，容易掉线。第111页，共248页。综合业务数字网(ISDN) 通过普通电话的本地环路向用户提供数字语音和数据传输服务。 ISDN使用与模拟信号电话系统相同类型的双绞铜线但却提供端到端的数字通信线路，这是它与电话网的最大不同。 ISDN通过标准的“用户-网络接口”（UNI），将各类不同的终端设备（PC机、电话机、传真机等

46、）接入到ISDN网络中。PC机接入ISDNISDN入户线插口网络终端NT1plusISDN内置适配卡第112页，共248页。综合业务数字网(ISDN)ISDN “用户-网络接口”有两类：基群（一次群）速率接口PRI 又称作B-ISDN、“宽带ISDN” 包括30个B通道（数据通道）和一个D通道（信令通道），每个B通道和D通道均为64Kbps（称为30B+D），可提供2Mbps的数据通信速率，为单位用户的局域网与远程广域网互连提供了支持基本速率接口BRI 又称作N-ISDN、“窄带ISDN”，俗称“一线通” 包括两个B通道（速率为64Kbps）和一个D通道（16Kbps，用作控制信道）（称为2B

47、+D），用户使用一条电话线就能实现两路数据传输。可以一边上网，一边同时打电话。如果2个通道都用作数据传输，则可提供速率为128Kbps的数据通信。第113页，共248页。不对称数字用户线技术（ADSL）数字用户线(DSL)技术： 通过本地电话环路提供数字服务的新技术中最有效的类型之一。这种类型有多种变化，名称只在前几个字上不同，因此它们被统称为xDSL。不对称数字用户线(ADSL)： 提供了高速发送和接收数字信息的能力。 ADSL是一种为接收信息远多于发送信息的用户而优化的 技术, 为下行流提供比上行流更高的传输速率。 数据上传速度:640Kbps - 1Mbps 数据下行速度:1Mbps-8

48、Mbps(理想状态下最大可达 10Mbps）第114页，共248页。不对称数字用户线技术（ADSL）ADSL的安装： 专门为ADSL申请一条单独的线路。 在已有的电话线上改造。 需配置:一个ADSL MODEM ，计算机中需安装10M/100M的以太网网卡，网卡与ADSL MODEM之间用双绞线连接，设置有关参数。 电话ADSL用户插口PC机10 Base-T以太网卡（住户）ADSLMODEM电话交换机数字通信线路（电话局）ADSLMODEMADSL MODEM与PC机的连接第115页，共248页。不对称数字用户线技术（ADSL）ADSL优点：像ISDN一样，可以与普通电话共存于一条电话线上，

49、可同时接听、拨打电话并进行数据传输，两者互不影响虽然使用的还是原来的电话线，但ADSL传输的数据并不通过电话交换机，所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费，节省了费用。ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以尽力而为的方式进行数据传输。第116页，共248页。不对称数字用户线技术（ADSL）ADSL利用普通电话线作为传输介质，通过一种自适应的数字信号调制解调技术，能在电话线上得到3个可以同时工作的信息通道：为电话服务的通道速率为 640Kbps - 1.0Mbps 的上行通道速率为 1-8Mbps 的高速下行通道20kHz1.1MHz上行通道下行通道语音频道4kHz的子通道4kH

50、z频率249个下行子通道25个上行子通道ADSL频带分布第117页，共248页。电缆调制解调技术（Cable MODEM） 利用有线电视网高速传送数字信息的技术。双绞线的缺点：电气特性使数据传输速度受到较大的限制缺少屏蔽易受干扰，从而降低了数据通信的性能同轴电缆（有线电视系统的传输介质）的优点：具有很高的容量抗电子干扰能力强使用频分多路复用技术来同时传送多个电视频道由于有线电视系统的设计容量远高于现在使用的电视频道数目，未使用的带宽(即频道)可被用来传输数据第118页，共248页。电缆调制解调技术（Cable MODEM）使用Cable MODEM传输数据时，将同轴电缆的整个频带划分为3部分，

51、分别用于：数字信号上传，使用的频带为542MHz数字信号下传，使用的频带为550750MHz电视节目(模拟信号)下传，使用的频带为50550MHz， 数字信号和模拟信号可以同时传送，互相不会发生冲突 上传数据和下载数据时的速率是不同的：数据下行传输速率：36 Mb/s上传信道传输速率：320 kb/s10 Mb/s第119页，共248页。电缆调制解调技术（Cable MODEM）采用频分多路复用技术，将下传和上传的频带提供给多个用户共享。每个用户都需要一对调制解调器（一个调制解调器置于有线电视中心，另一个装在用户站点上)。这一对调制解调器必须调到相同的载波频段，与电视信号一起在电缆上多路复用。

52、在一个大的都市地区，有线电视可能有百万计的用户，不可能为每个用户分配一个独立的载波频段，因此频分多路复用方法不具备可扩展性，需要在采用频分多路复用技术的基础上再采用时分多路复用技术。第120页，共248页。电缆调制解调技术（Cable MODEM）优点：集调制/解调功能、加密/解密功能、网卡及集线器等功能于一身无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接理论上没有距离限制，它覆盖的地域很广缺点：CABLE MODEM带宽充足（最高速率可以达到36Mbps ），但它属于共享式的总线型网络，同一个接入点如果上网的用户增多，每一个用户能分配的带宽很有限，使数据传输速率不够稳定。我国有线电视网用户已达800

53、0多万，发展Cable MODEM有多方面的有利条件。但现有的有线电视网都是单向广播式，有线电视网要实现INTERNET接入，必须进行双向改造，这项工程的投资是巨大的。第121页，共248页。电缆调制解调技术（Cable MODEM）使用“光纤-同轴混合”线路（HFC：Hybrid Fiber Coaxial）改造有线电视网络，把干线全部更换为光纤，保留现存的同轴电缆连接用户，在光纤和同轴电缆之间加入新的接口设备，并将所有放大器改造为双向工作。当然，改造需要大量的投资。 第122页，共248页。光纤接入网 使用光纤作为主要传输介质的远程网接入系统。 在交换局一侧，应把电信号转换为光信号，以便在

54、光纤中传输，到达用户端时，要使用光网络单元（ONU）把光信号转换成电信号，然后再传送到计算机。 交换局光网络单元用户终端第123页，共248页。光纤接入网光纤接入网分类：按照主干系统和配线系统的交界点光网络单元（ONU）的位置可划分为：光纤到路边（FTTC）光纤到小区（FTTZ）光纤到大楼（FTTB）第124页，共248页。光纤接入网“光纤到楼、以太网入户”（FTTx+ETTH）： 采用1000Mbps光纤以太网作为城域网的干线，实现1000M/100M以太网到大楼和小区，再通过100M以太网到楼层或小型楼宇，然后以10M以太网入户或者到办公室和桌面，满足了多数情况下用户对接入速度的需求。 第

55、125页，共248页。4.3.3 分组交换与路由第126页，共248页。广域网与局域网的本质区别是网络的规模而不是距离局域网： 发送方计算机把数据包通过一个共享介质或一个交换机发送给接受方计算机。通过卫星网桥可以用来连结一个局域网内任意距离的两个网段，然而带宽的限制决定了它不能连接任意多个场地的任意多台计算机广域网： 由许多交换机以及连接到交换机的许多计算机构成。发送方计算机发送的数据包通过若干台交换机到达接受方计算机。广域网则能按需要连接距离较远的许多场地，每个场地内有许多计算机，并能使得大量计算机相互之间能同时通信。第127页，共248页。分组交换与存储转发 广域网每一台计算机都连接到交换

56、机上。 计算机需要传输的信息预先都划分为若干个数据包，以包为单位在网络中传输，到达目的地计算机后，再把这些包拼装恢复为原先的形式。广域网中的交换机称为分组交换机或包交换机(packet switch)，它负责把包从一个站点传送到另一个站点。广域网的扩充：可加入其他的交换机或计算机。第128页，共248页。分组交换与存储转发交换机的两种端口： 连接计算机的低速端口 连接另一个交换机的高速端口 交换机与交换机之间的连接采是远程数据通信干线，几乎所有的点对点数字通信方式都可以使用，包括租用的专线、光纤、微波、卫星频道等。 第129页，共248页。分组交换与存储转发 通过分组交换机互连而成的广域网第1

57、30页，共248页。分组交换与存储转发交换机的基本工作模式：存储转发。即每当交换机收到一个包后，检查该数据包的目的地地址，决定应该送到哪个端口进行发送。 考虑到往往会有许多包必须在同一端口发送，包交换机的每个端口都有一个缓冲区（队列），需要从该端口发送的所有数据包都存放在该端口的缓冲区中，端口每发送完一个包，就从缓冲区队列中提取下一个包进行发送。第131页，共248页。广域网中计算机的物理编址 连接在广域网上的每台计算机都有一个地址。 当一台计算机发送一个数据包到另外一台计算机去时， 必须在数据包中包含目的计算机的地址。广域网中计算机的编址方案（两层地址）： 计算机连接到的交换机编号 + 该计

58、算机编号第132页，共248页。广域网中计算机的物理编址数据包的选路转发与路由表： 包交换机每收到一个包时，必须选择一条路径来转发这个包。如果包的目的地是直接与之相连的一台计算机，包交换机就将包发往该计算机。如果包的目的地是另一个包交换机上的计算机，就应通过连接该交换机的高速数据线路转发给另一台交换机。 每一台交换机都必须有一张路由表，用来给出目的地地址与输出端口的关系。第133页，共248页。广域网中计算机的物理编址路由表举例：目的地出口下一站1,2端口2交换机11,5端口2交换机12,3端口3交换机23,2计算机C3,5计算机D4,1端口4交换机44,3端口4交换机44,5端口4交换机4目

59、的地出口下一站1,x端口2交换机12,x端口3交换机23,x本地计算机4,x端口4交换机4目的地0下一站1122344（a）交换机3的路由表（b）简化的路由表1（c）简化的路由表2第134页，共248页。广域网中计算机的物理编址 广域网可以看作为数学中的一个“图”，图中每个节点(node)代表一个交换机，连接交换机的数字线路对应着节点间的一条边(edge)。 1234目的地下一站12(1,3)3(1,3)4(1,3)目的地下一站1(2,3) 23(2,3)4(2,4)目的地下一站1(3,1)2(3,2)34(3,4)目的地下一站1(4,3)2(4,2)3(4,3)4（a）拓扑图（b）交换机1（

60、c）交换机2（d）交换机3（e）交换机4广域网的拓扑图及交换机路由表第135页，共248页。广域网中计算机的物理编址默认路由： 路由表中重复的项会增加搜索路由表的时间。为了消除这种重复的路由，可以采用一个项来代替路由表中许多具有相同下一站的项，这称为默认路由。 目的地下一站1*(1,3)目的地下一站24(2,4)*(2,3)目的地下一站1(3,1)2(3,2)34(3,4)目的地下一站2(4,2)4*(4,3)（b）交换机1（c）交换机2（d）交换机3（e）交换机4使用默认路由的路由表第136页，共248页。常用广域网不同广域网的差异：采用的数据包格式不同地址格式不同相互连接的数据通信线路不同