网络的形成与发展

1、1-1网络的形成与发展计算机网络应用的发展经历了以下三个阶段：以单台计算机为中心的远程联机系统的数据通信阶段；多台计算机通过通信线路互连的多机通信阶段；遵循国际标准协议，有统一网络体系结构的广泛应用和发展的阶段。1-1-2远程终端系统存在着以下缺点：计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；单机系统的可靠性较低，一旦发生故障，将导致整个网络系统瘫痪。多机通讯系统存在着以下特点：多台计算机通过通信子网通信；组成一个有机的整体，既分散又统一，从而使整个系统性能大大提高；原来单个主机的负载可以分散到全网的各个计算机上，便利网络系统的响应速度加快；在这一系统中，单机的故障不会导致整个网络系统全面瘫痪。

2、1-4-1计算机网络的功能主要表现在以下几个方面：1、数据通信2、资源共享3、增加可靠性4、提高系统处理能力1-5-2网络操作系统是在计算机操作系统的基础上，加上具有实现网络访问功能的模块和有关数据通信协议构成的。网络操作系统是使网络上各计算机能方便而有效的共享网络资源，为网络用户提供所需各种服务软件和有关规程的集合。网络操作系统除了具有计算机操作系统所具有的处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理的功能外，还应具有以下两大功能。（1）、提供高效、可靠的网络通信能力。（2）、提供多种网络服务功能，如：远程作业录入并进行处理；文件传输；电子邮件；远程打印。2-2-1调频 调频方式是指在传输数字

3、信息时用基带信号来控制载波的频率变化，也就是用数字信号的高低电平变化去控制载波的振荡频率的变化。调频信号的解调方法有相干解调和非相干解调两大类。实际应用中一般使用非相干解调，这种解调方法在接收端不需相干信号，可用异步方式传输，灵活性大，设备简单。非相干解调实现方法有零交点法、鉴频法、差分检波法和动态滤波法等。不归零制码 不归零制码分为单极不归零脉冲和双极不归零脉冲。单极不归零脉冲是一种基本脉冲，在一个码元时间内，有电压（电流）表示“1”，无电压（电流）表示“0”当连续发关1码或0码时，码元之间无间隔，不易区分。双极不归零脉冲在一个码元时间内，正电压（电流）表示码元1，负电压（电流）表示码元0。

4、由于1和0的脉冲同谋之差增大，从而发送了判别特性。此时，在接收端只要判别接收信号的正负即可。在低速数据传输方式中大多采用双极脉冲。曼彻斯特码 采用这种编码，当数据为1时，信号在位之间由高电位变换为低电位；数据为0时，信号在位中间由低电位变换为高电位。曼彻斯特编码采用固定的形式对0或1信号进行编码。这种编码由于隐含了传送端的时钟信号，因此接收端可以依其信号随时调整解调的时钟速率，以达到自我时序的目的。以太网络结构中的传输机制就是时序信号与数据信号所共同组成的编码方式。2-3-1串行通信是指数据流以串行方式在一条信道上传输，每次由源地址传到目的地的数据只有1位，速度比较慢。计算机要使用电话线来进行

5、通信，就必须使用串行数据传输技术。2-3-2并行通信方式并行数据传输是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输。常用的方式是将构成一个字符代码的几位二进制比特位分别通过几个并行的信道同时传输。在并行传输中。一次传送一个字符。因此，收方和发方不存在字符同步的问题。2-4-21、同步传输所谓同步，就是要求接收端按照发送端的速率来接收数据。接收端的校正过程就是同步。（1）、位同步。位同步是使接收端接收的第一位数据信息都要和发送端准确地保持同步。（2）、字符同步。字符开始同步，结束也同步。（3）、帧同步。数据和控制信息按一定的帧结构进行传输，作为一次传输的基本单位。同步传输中，数据之间有一个固定

6、的时间间隔，这个时间间隔有时钟确定，因吃各种数据无起始位和停止位。同步传输时，先向接收端发送一串同步时钟脉冲，接收端把收到的同步脉冲信号予以锁定，然后按照相同频率接收数据信息，2、异步传输异步传输是在每个代码的前面增加一个起始位（逻辑0），在接收端收到起始位后，立即启动一个内部时钟，按要求接收一个字符的代码，字符代码之后跟一个或多个停止位（逻辑1）。起始位通常占1位的时间间隔，而停止位通常占1.52位的时间间隔。异步传输是按位逐次传输的，2-4-33、时分多路复用和频分多路复用技术比较两种复用技术的性能比较如下：时分多路复用比频分多路复用传输速率高，可以充分利用信道的全部带宽；在时分多路复用中

7、只需要一个Mondem，而在频分多路复用中，每个通道均需一个Mondem；在频分多路复用中，通常需要模/数转换设备，而在时分多路复用中具有明显的数字形式，特别适用于与计算机的直接连接；时分多路复用混合不同速率的同步方式的终端，能适应新的数据通信网；在进行数据传输的差错控制和校正操作时，时分多路复用比频分多路复用产生较多的时间延迟。2-4-42、数据交换技术电路交换和分组交换技术有许多不同之处。关键之处在于电路交换中信道带宽是静态分配的，而分组交换中信道带宽是动态分配和释放的。在电路交换中已分配的信道带宽未使用时都被浪费掉了，而在分组交换中，这些未使用的信道带宽可以被其他分组所利用，因为信道不是

8、为某对节点所专用的，从而使用信道的利用率非常高。别一个不同点是电路交换完全透明，发送方案和接收方可以使用任何速率、任意帧格式来进行数据通信。而分组交换中，发送方案和接收方必须按一定的数据速率和帧格式进行通信。电路交换和分组交换的最后一个区别是计费方法不同。在电路交换中，通信费用取决于通话时间距离，而与通话量无关，原因在电路交换中通信双方独占信道带宽。而在分组交换中，通信费用主要通信流量计算，仅适当考虑通话时间和距离。IP电话（IntennetPhone）就是使用分组交换技术的一种新型电话。2-6-31、卫星通信卫星通信有三种方式：空间站与地面站之间的通信；空间站之间的通信通过空间站转发或反射而

9、进行的地面站相互之间的通信。2、数字卫星通信系统与模拟卫星通信系统相比，数字卫星通信系统有如下特点：多址连接能增大传输容量。在数字卫星通信方式中，一般采用时分多址连接方式。即每瞬间只发送（放大）一路载波，这样，行波管功放工作在饱和区也不会产生干扰，所以传输容量可以加大。能够把传输速率不同的数字信号进行复接和多址连接，便于配合综合业务数字网工作以及和地面通信网的连接。便于纠错和加密。便于利用大规模集成电路及其他先进技术，从而降低成本。3、码分多址（CDMA）方式码分多址分式主要适用于容量小、移动性大的卫星通信系统。在码分多址系统中，各地球使用相同的载波频率，占用同样的射频带宽，发射时间是随机的。

10、各站址的划分是按各站的码型结构不同来实现的。一般选择伪随机（PN）码作地址码。一个地球站发出的信号只有与它相关的接收系统才能检测出来。3-2-1总线（Bus）结构网络总线结构网络的特点如下：结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需在总线上增加一分支插口便可与分支节点相连。总线超载时还可以扩充总线。使用的电缆少，县安装容易。设备简单，可靠性好。维护难，分支节点故障定位难。3-2-3环形（Ring）网络环形结构具有如下特点：信息流在网上是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；由于信息源在环路上串行通过各节点，当环中节点过多时，势必影响传输速率，使网络的响应时间延迟；

11、环路是封闭的，不便于扩充，因为增加节点将打断环路，网络将不能动行；可靠性底，一个节点故障将导致全网瘫痪；维护难，为故障节点定位难。3-2-6分布式网络分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络的某一局部出现故障，也不会影响全网的运行，因而有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各节点间均可以建立直接数据链路，信息流最短。3-3-1OSI参考模型OSI参考模型共分为7层，它们分别是物理层、数据链路路层、网络层、传输层（也称为运输层）、会话层、表示层和应用层。OSI规定了每层的功能以及同层内如何协调。每个层次完成特定的功能，同层进程之

12、间进行相互通信，这种通信是通过调用下层功能来实现的。3-3-2物理层OSI参考模型的第一层称之为物理层（Physical Layer），它位于OSI的最低层。物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的和功能的规程特性。它的作用是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以透明地传送比特流。3-3-3数据链路层1、数据链路层的功能在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，通过差错控制和流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。3-3-4网络层1、网络层的功能网络层利用了数据链路层的功能，通过一个

13、或数个通信网（数据网、电话网等）在计算机及其他终端等系统之间实现透明数据转移。网络层向上一层（传输层）提供了开放系统间端点到端点（End to End）的信道，即网络连接（Network Connection），而物理层及数据链路层提供的是相邻开放系统间链路到链路（Link by Link）的连接。中断路内的选择、连接建立、保持及释放等功能都包括在网络层的协议中。3-3-6会话层1、会话层的主要功能会话层建立在传输层之上，由于利用传输层提供的服务，使得两个会话实体之间可以不考虑它们之间的通信细节。当两个应用程序进行相互通信时，希望有个作为第三者的进程能组织它们的会话，协调它们之间的数据流，以便

14、使应用进程专注于信息交互。设立会话层就是为了达到这个目的。会话层的主要功能是在会话中的应用进程之间提供会话组织和同步服务，以及对数据的传送提供控制和管理，以协调会话过程，为表示层实体提供更多的服务。3-3-7表示层表示层要保证所传输的数据经传送后其意义不改变。表示层要解决的问题是：如何描述数据结构并使之与机器无关。表示的主要功能是通过一些编码规则定义在通信中传送这些信息所需要的传送语法。表示层提供两类服务：相互通信的应用进程间交换信息的表示方法与表示连接服务。表示层的功能包括：数据语法转换；语法表示；表示连接管理；数据加密和数据压缩。3-3-8应用层应用层用于处理应用进程之间所发送和接收的数据

15、中包含的信息内容。应用层的功能可分为适用于一般业务的资源利用功能（例如文件转移及存取、数据库访问、电子信箱的存取等）及计算机网络运行控制所需的网络管理功能。 TCP/IP应用层 传输层网际层主机到网际层在模型中不存在图3-22TCP/IP参考模型3-42、传输层第一个是传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)。它是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互联网上的其他机器。它把输入的字节流分成报方段并传给网际层。在接收端，TCP接收进程把收到的报文再组装成输出流。TCP还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多报文而使接收方

16、无法处理。第二个协议是用户数据协议UDP（Datagram Protocol）.它是一个不可靠的、无连接的协议，用于不需要TCP的排序和流量控制能力而是自己完成这些功能的应用程序。它也被广泛地应用于只有一次的客户-服务器模式的请求-应答查询，以及快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或影像。4-1-1双绞线的分类双绞线也称双扭线，是近年来发展较快的、常用的一种计算机网络传输介质。它分为蔽双线与非屏蔽双绞线两大类。4-1-25、超5类布线系统超5类布线系统是一个非屏蔽双绞线（UIP）布线系统，对它的“链接”和“信道”性能测表明，它有4个优点：提供了坚实的网络基础，可以方便转移、更新网络技

17、术。能够满足大多数应用的要求，并且满足低偏差和低串扰总的要求。被认为是为将来网络应用提供的解决方案。充足的性能余量，给安装和测试带来方便。4-3-2光纤的分类光纤主要分以下两大类：传输模数类分单模光纤（Single Mode Fiber）和多模光纤（Multi Mode Fiber）两种。单模光纤的纤芯直径很小，在给定的工作波长上以单一模式传输，传输频带宽，传输容量大。多模光纤在给定的工作波长上能以多个模式同时传输。与单模光纤相比，多模光纤的传输性能较差。2、折射率分布类折射率分布类光纤可分为跳变式光纤和渐变式光纤。跳变式光纤的折射率和保护层的折射率都是一个常数。在纤芯和保护层的交界面，折射率

18、呈阶梯型变化。渐变式光纤纤芯的折射率随着半径的增加按一定规律减小，在纤芯与保护区层交界处减小保护层的折射率。纤芯折射率的变化近似于抛物线。5-12、网桥网桥工作在数据链路层，在两个局域网段之间存储、转发数据链路帧。它把两个物理网络连接成一个逻辑网络。网桥的功能是：实现不同类型的LAN互连（利用网桥可以实现大范围局域网的互连），隔离错误帧。网桥可使各个LAN段内部信息包不会广播到另一个LAN段，从而可进一步提高网络的安全性。网桥通常可分为内桥和外桥：内桥（内部桥）驻留于文件服务器中作为文件服务器的一部分来运行，也可以运行在一台专用的计算机中；外桥（外部桥）通过专用硬件和固化软件来实现桥接功能，优

19、点是从一个网络转发到另一个网络的数据包全由硬件来完成。5-2集线器（Hub）是中继器的一种扩展形式，区别于集线器提供多端口服务，也称为多口中继器。局域网集线器通常分为5种不同的类型：单中继器网段集线器多网段集线器端口交换式集线器网络互连集线器交换式集线器5-4网卡是LAN的接入设备，是单机与网络间架的桥梁。它主要完成如下功能：（1）读入由其他网络设备（Router、Switch、Hub或其他NIC）传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需的设备中（CPU、RAM或Hard Driver）。（2）将PC设备（CPU、RAM或Hard Dr

20、iver）发送的数据打包后输送至其他网络设备中。5-8-2半网关与全网关网关是用于大型网络中心或大型计算机系统的设备，在面向连接的网关中又分为半网关、全网关。半网关：当两个子网之间有一定距离时，往往将一个网关分成两半，中间用一条链路连接起来，这种方式我们称为半网关。全网关：是一种面向连接的数据报网络的互连。网关的实现较为复杂、工作效率也很难提高，一般只限于几种协议的转换。网关在概念上与网桥相似，它与网桥的不同之处就在于：网关是用来实现不同体系的局域网连接；网关键在应用层，网桥建在数据链路层；网关比起网桥有一个主要的优势，它通过翻译、转换将具有不同或不相容地址格式的网络互连起来。5-9远程访问服

21、务器远程访问服务器可分为客户端和服务器端。客户端主要由Modem和相应的软件组成，服务器端由Modem池和远程访问服务器及相应的软件组成。建立远程访问有两种方法：一是使用软件型的远程访问服务器，例如NT的RAS；二是使用硬件型的远程访问服务器来建立远程访问网络。远程服务器可以是一个单独的设备，它也可以附属于一个路由器。不管如何实现，它均应提供如下几种类型的接口。局域网接口广域网接口异步串行口头标数据（a）IP数据报的一般格式版本号长度服务类型数据报长度标识DFMF分段偏移生存时间协议类型头标校验和发送地址信宿地址选项填充(b)IP头标的构成图6-23IP数据报及头标构成 说明如下：A类地址用于

22、主机数目非常多的网络。B类地址用于中型到大型网络。C类地址用于小型本地网络。D类地址用于多重广播组，通过组播组，通过组播可能将IP数据报一次发给多个主机。E类是一个通常不用的实验性地址，它保留作为以后使用。6-3-42、子网掩码子网掩码是一个32位地址，它用于屏蔽IP地址的一部分，区别IP地址中哪些位表示逻辑的网络/子网数，哪些位表示逻辑的节点数，并说明IP地址是在本地网上还是在远程网上。6-3-5IPV6IPV是Internet的新一代IP，它主要有5个特点：（1）地址长度为128位，以支持数量众多的网络节点，另外IPV定义了更多的地址层次结构和简单的地址自动配置功能，并定义了3种不同的地址

23、类型和可变规模的组播路由（2）IPV6简化了报头，减小了路由表长度，同时减少了路由器处理报头的时间，降低了报文通过因特网的延迟（3）增强了选项和扩展功能，使IPV6具有更大的灵活性，具有更强的功能（4）IPV6对服务质量作了定义，IPV6报文可以标记数据所属的流类型，以便路由器或交换机进行相应的处理（5）IPV6提供了比IPV4更好的安全性保证。6-4-13、 TCP的连接建立主机2主机1TSYNseq=xSYNseq=y, ACK=x+1 ACK=y+1图6-39TCP的连接建立（1）主机1向主机2发出连接建立报文，该TCP报文中的同步标志位SYN被置为1。（2）选择发送别为X，主机2收到主

24、机1的连接建立请求报文后，如果它同意与主机1建立TCP连接，则主机2向主机1发回一个确认报文，在该确认报文中将SYN置为了，确认序号置为X+1，同时主机2为自己选择一个发送序号Y。（3）最后，报文确认信息通知主机2已经建立了传输连接。6-5-1FTP协议FTP协议可以使网络上不同操作系统的主机相连，以达到互传文件或相互拷贝文件的目的。FTP在传输文件前必须设置文件类型和存储方式，FTP支持4种文件类型，即ASCLL文件、EBCDIC文件、图像文件和文本文件，传输方式有流模式和块模两种。FTP使用两条TCP连接来完成文件传输：一条是控制连接，另一条是数据连接。当需要传输文件时，客户与服务器的21

25、号端口建立一个控制连接，用来传送客户的命令和服务器的应答，该连接保持到通信结束为止。当客户发出数据传输命令时，服务器主动与客户建立数据连接，并在数据连接上传输数据。6-5-2TELNET协议ELNET的主要用途是将用户终端连接至远方主机进行在线工作，一旦登录，便可应用远程主机的各种资源。ELNET允许用户使用一台计算机与另一台计算机上的程序进行交互，它扩展了普通分时系统使用登录的概念，允许用户访问远程（REMOTE）的分时系统。7-1-1在域名系统里，INTERNET被划分成可理解的分组或域，将几个域名按从大到小、从右到左的顺序（即最右边的域是最大的域）连接起来，就构成了一个互联网地址。终端计

26、算机上的终端用户名，经常用版本号加到域名的最左端。7-1-2所谓域名解析就是根据域名得到IP地址的过程，域名解析要借助于网络中的名字服务器。希望要解析域名的主机向名字服务器发送询问报文，名字服务器在收到报文之后，运行一个名为解析器的软件，查找相对应的IP地址。找到后回答一个响应报文，应用程序得到响应报文中的IP地址，便完成了域名的解析。如果被询问的名字服务器无法解析域名，它会询问另一个名字服务器。依此类推，一直到完成解析或询问完所有的名字服务器为止。7-2-1将一台计算机的IP地址翻译成等价的硬件地址的过程就叫做地址解析。地址解析是一个网络内局部过程，即一台计算机能够解析另一台计算机的充分而必要的条件是这两台计算机都连接在同一个网络中，一台计算机无法解析远程