计算机网络应用基础

计算机网络应用基础第1章计算机网络基础知识第2章局域网与城域网第4章网络操作系统第3章网络互连与Internet技术第5章Internet的使用第6章网页制作技术第7章网络管理与网络安全第8章Intranet与电子商务第1章计算机网络基础知识1.1

计算机网络概述1.2计算机网络的拓扑结构1.3数据通信基础1.4广域网技术基础1.5网络体系结构返回本章内容

面向终端的计算机通信网1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的形成和发展资源集中在一台主机上，远程终端共享主机资源通信装置通信装置通信装置终端主机前置机

面向终端的计算机通信网公用电话网

分组交换网网络为通信子网和资源子网采用分组交换方式网络体系结构的形成

国际标准化组织于1979年提出了OSI模型，对网络体系结构思想的发展起到了积极的推动作用

Internet的普及与高速网络技术的发展

Internet的出现与普及，推动了网络技术的发展宽带综合业务数据网、高速局域网、异步传输模式等技术逐渐成熟起来，并得到应用

功能资源共享数据通讯提高可靠性协同处理分散负荷1.1.2计算机网络的定义与功能

定义

计算机网络是由多个具有自主功能的计算机系统，通过各种通信手段相互连接，进行信息交流、资源共享和协同工作的集合。

计算机网络的二级结构1.1.3计算机网络的组成网络的二级结构通信子网资源子网资源子网通信子网负责数据通信资源子网提供各种软、硬件资源

网络硬件传输介质有线介质和无线介质网络连接设备交换机、集线器、路由器、网桥、网关、中继器等端设备主要包括主机和终端其他网络硬件网络接口卡（也叫网络适配器）、集中器、复用器、调制解调器以及网络连接和布线的配件

网络操作系统

网络操作系统要实现高层协议、具有管理网

络共享资源的能力

网络软件

通信控制软件和网络管理软件在分组交换网中，在交换结点和网控中心要

配置通信控制软件和网络管理软件

其他软件

按网络的覆盖范围分类局域网、城域网和广域网按数据传播的方式分类点到点传播的网络、广播式传播的网络按其他方法分类按网络的拓扑结构分类星型网、环形网、总线型网、网状网、混合网。按网络的数据传输速率分类

窄带网、宽带网按运营方式分类

公用网、专用网按传输介质分类

光纤网、卫星通信网、无线通信网等1.1.4计算机网络的分类1.2计算机网络的拓扑结构（a）物理连接（b）拓扑图网络的物理连接与拓扑图结点链路通路1.2.1基本术语星型结构1.2.2星型结构

所有结点与中央结点连接结构简单、控制简单结点出现故障易于隔离中央结点的可靠性致关重要1.2.3环型结构

通信控制分散在各个结点，提高了可靠性各结点共享环路采用令牌控制，重负载时吞吐量较大1.2.4网状结构网状（不规则）结构

端结点之间存在多条通路，需选择路径可靠性高通信控制复杂1.2.5总线结构总线型结构

结构简单，可靠性好各结点共用总线，广播式传输扩充性好，增减结点容易总线长度有限

数据和信息数据是携带含义的实体。数据的含义就是信息，数据是信息的载体，信息是数据的解释，是数据所要表达的内容。

1.3数据通信基础1.3.1基本概念

模拟信号和数字信号模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信号在时间上和幅度上都是不连续的

模拟数据和数字数据以连续值的形式出现的数据是模拟数据，例温度、压力、声音以离散值的形式出现的数据是数字数据，例整数、文字的数字编码

比特一个二进制位叫一个比特（bit）信道用于一路信号传输的通道，称为信道，一条物理线路常可以被划分为多个信道

带宽信道所能传送的信号的频率范围称为信道的带宽，带宽常被用来衡量通信系统传输数据的能力

数据传输速率每秒传输的二进制数据的位数（比特数）称为数据传输速率，常被用来衡量通信系统传输数据的能力

延迟数据从发送端到接收端所经过的时间

面向连接与无连接面向连接的通信由3个过程组成建立连接传输数据撤消连接无连接的通信在传输数据之前不需要建立联系，发送方可以随时发送数据，但数据中要携带目的地的地址，网络按照目的地地址把数据传送到目的地。

传输类型

数字信号传输数字数据数字信号传输模拟数据模拟信号传输数字数据模拟信号传输模拟数据1.3.2信息的传输方式

通信方式

单工通信发送站接收站信息流向单工通信发收发收半双工通信发收发收全双工通信

半双工通信

全双工通信

串行传输把每个二进制位按顺序排列成串，形成比特流，逐位在信道上传送

同步控制发送端接收端b0b1b2b3b4b5b6b7串行信道发送时钟接收时钟串行通信

传输方式

并行传输多个比特以成组的方式在多个并行的信道上同时传输

道信行并b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1并行通信

同步方法

同步是指通信的收发双方发送和接收数据在时间

基准上必须保持一致。同步方法分为异步方式和同步方式。SYNSYN一个或多个SYN字符控制字符数据字符控制字符同步传输的字符块结构

同步传输方式b0位宽字符1字符4字符3字符2启始位7个信息位校验位截止位一个字符接收时钟同步发送时钟接收时钟发送的字符tb1b2b3b4b5b6异步传输中的比特流结构

异步传输方式1.3.3传输介质

双绞线

双绞线的价格便宜，但抗干扰能力较差。双绞线

非屏蔽双绞线用的最多的是5类非屏蔽双绞线屏蔽双绞线抗干扰能力优于非屏蔽双绞线

同轴电缆屏蔽层保护层绝缘层导线同轴电缆同轴电缆的抗干扰能力较强在局域网中主要使用基带同轴电缆基带同轴电缆可以分为粗缆和细缆

光纤带宽更宽可靠性高安全性好信号衰减低重量轻，体积小成本高、分支比较困难保护层包层纤芯光纤结构芯线多模光纤光束包层芯线单模光纤光纤传输的原理光束

多模光纤

单模光纤电信号光信号光信号光纤发送端电信号光敏管发光管接收端

光纤传输无线介质无线电波是频率范围为104Hz~108Hz的电磁波

微波微波是频率在108Hz~1011Hz之间的电磁波，微波的方向性好，频带较宽

红外线红外线的穿透性比较差，多用在一个较小的区域内

基带传输基带传输是在数字信道上直接传送基带信号

数据编码方法不归零码差分不归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码1.3.4基带传输与频带传输数字数据的编码

b0b1b2b3b4b5b6b7b8b9b10

01100101011不归零差分不归零曼彻斯特差分曼彻斯特

频带传输

通常是指在电话网上传输数据

调制与解调调制是用交流信号承载信息的过程，即用要发送的信息调制载波解调是从载波中还原发送的信息的过程

3种基本调制形式幅移键控（ASK）即调幅频移键控（FSK）即调频相移键控（PSK）即调相3种调制技术的波形数据1011001ASKFSKPSK(绝对)PSK(相对)

差错差错指经过了网络传输后，接收方收到的数据与发送方发出的数据不一致的情况为检验差错要在发送的数据中附加校验码常用的校验方法有：奇偶校验和循环冗余校验。1.3.5差错控制

差错控制的方式停止等待方式发送端接收端正确应答错误应答正确应答丢弃12231223重发时间停止等待方式的时序关系

连续工作方式0123452678901234526789正确应答错误应答重发丢弃时间

连续工作方式的时序关系接收端发送端正确应答传统的数据交换方式有电路交换和存储交换。1.4广域网技术基础

电路交换电路交换要经过3个阶段建立通路传输数据撤消通路1.4.1数据交换主机B主机C主机D结点A结点B结点E结点F结点G结点C结点D通信子网主机A建立信道撤消信道数据传输

BCEG呼叫请求撤消呼叫呼叫应答撤消应答报文或分组应答缺点线路的利用率比较低不适合少量的突发性数据的传输要求收发双方不“忙”，有相同的数据传输速率不能完成编码格式、通信规程等方面的转换中间结点不具备差错控制能力当网络通信量很大时，会使线路的连接失败优点传输的实时性好，适合实时性要求高的交互式信息的传输。

存储转发交换分为报文交换和报文分组交换特点信道的利用率高可以对数据单元进行差错检查和纠正每个结点可以动态选择路径，不存在呼叫失败可以平衡网络的流量分布，提高网络的整体性能没有呼叫请求的等待时间，对于数据量小和突发性数据的传输有比较高的效率结点可以进行数据编码、传输速率的转换等工作每个结点要有一定的处理和存储能力实时性比电路交换差

报文交换报文号目的地址源地址数据校验典型的报文结构

主要缺点由于报文一般都比较长，延迟比较大，对结点存储能力的要求也比较高产生差错后要重传整个报文，降低了传输的效率，增加了延迟

报文分组交换(简称分组交换)特点减少了延迟出现误码后，只重发有误码的分组在接收下一个分组的同时，就可以转发上

一个分组，提高了吞吐量由于分组比较短，可以存储在内存中，减

少了存储时间技术实现比较复杂主机A通信子网主机D数据报方式主机C主机B

数据报方式主机A主机C通信子网主机D虚电路方式主机B

虚电路方式1.4.2多路复用技术为了有效利用传输系统，常采用多路复用技术

频分多路复用信道可用带宽t复用器信道A信道C信道D信道BffAfCfDfB复用器信号源D信号源B信号源C信号源A保护带

时分多路复用DCBADCBADCBA时分复用帧t复用器信道可用带宽复用器f信道D信道A信号源D信号源B信号源C信号源A

波分多路复用在光传输领域中，根据光的不同波长来划分信道，使得在一根光纤中可以同时传输基于不同波长的多路数据，从而达到复用链路，提高总体带宽的目的

1.4.3ATM简介ATM即异步传输模式ATM是一种快速分组交换技术，因为ATM中的分组被称为信元，所以也叫信元交换。头部（5个字节）用户数据部分（48字节）信元（53字节）

信元的结构

同步传输采用时分多路复用，传输介质被划分为多个信道，同时传送多路数据，所有信道平均分配介质带宽若某路数据较少，可能造成信道空闲，浪费了带宽资源（周期性）复用帧（周期性）复用帧时隙时间信道1信道2信道1信道2信道n帧同步……信道1信道2信道n帧同步……信道1信道1信道3信道2信道4信道1信道3信道1信元空闲信元头部时隙信道1信道3

异步传输采用时分多路复用，根据需要来分配信道，每个信道分到的带宽不同一个信元占据一个时隙，通过信元头部的控制信息区分信道可以充分利用介质带宽ATM的逻辑连接

虚路径（VP，VirtualPath）一条链路上可建立多条虚路径，用虚路径标识(VPI)区分信元头部有VPI，用以表示该信元属于哪个虚路径同一信元的VPI在不同链路上可以不同ATM先建立一条虚连接的通路，再发送数据ATM可在两个层次上建立虚连接物理链路ATM交换机VPI=8ATM交换机VPI=5VPI=2数据VPI=2信元数据VPI=5数据VPI=8虚通道物理链路虚路径

物理链路、虚路径、虚通道的关系

虚通道虚通道是虚路径下的虚拟通道一条虚路径中可以包含一条或多条虚通道，用虚通道标识VCI区分，每条虚通道是一条逻辑信道，传送一路信息信元头部有VCI，同一信元的VCI在不同链路上可以不同

信元的传输信元的头部都含有VPI和VCI。具有相同VPI和VCI的信元在同一个虚路径中的虚通道中传输，信元中的VPI和VCI在每段链路上可以是不同的。ATM交换机按照在建立虚连接时创建的路由表，把输入端信元的VPI和VCI改为输出端的VPI和VCI。

虚路径和虚通道是逻辑上的信息传输通路，在物理链路上信元是串行传送的，逻辑上的多通路是通过复用技术实现的，每个信元头部的VPI和VCI决定了该信元属于哪条逻辑通路。

VPI=1VPI=2信元3信元7VCI=1信元1信元4信元5VCI=2信元2信元8信元9VCI=1信元6VCI=3物理链路虚通道虚路径虚通道虚路径、虚通道与信元之间的关系信元1信元5信元4信元3信元2信元9信元8信元7信元6时间信元头部VPI=1VCI=2VPI=2VCI=1VPI=1VCI=1VPI=1VCI=2VPI=1VCI=2VPI=2VCI=3VPI=1VCI=1VPI=2VCI=1VPI=2VCI=1

协议组成要素语法

用户数据与控制信息的数据结构形式或格式。语义需要发出何种控制信息、完成何种动作以及

做出何种应答。时