计算机导论 第10章 数据通信与计算机网络

计算机导论教师：第10章数据通信与计算机网络10目录CONTENTS1数据通信基础2计算机网络概述3计算机网络体系结构4Internet及应用下一代网络及新技术5本章学习目标 了解数据传输与数据交换的基本概念 掌握计算机网络体系结构的基本概念 了解下一代Internet及新技术本章学习目标数据通信基础

计算机网络是现代计算机技术和通信技术密切结合的产物，以满足社会对信息共享和信息传递的需求。在网络中，任何两台计算机之间的数据交换都是借助通信手段来实现的，从本质上看，都是数据通信问题。数据通信基础数据通信基础数据和信号数据是传递信息的实体，也是信息的具体表现形式。数据分为两种：模拟数据和数字数据。信号是数据的电磁编码，也是数据的传输方式。它也分两种：模拟信号和数字信号。数据通信主要技术指标数据传输速率：比特率S、波特率B；误码率：指码元在数据传输过程中被传错的概率，也称出错率。信道容量：指信道能传输信息的最大能力，一般用带宽来描述。数据传输并行传输：并行通信是指数据的各位同时进行传输的一种通信方式。串行传输：串行传输是指数据一位一位地在一条信道上传输。可分为3种基本工作方式：单工通信、半双工通信、全双工通信。同步技术：异步传输方式、同步传输方式。数据交换技术电路交换：电路交换的通信过程可分为3个阶段，即电路建立阶段、数据传输阶段和电路拆除阶段；报文交换：根据数据特点提出，以报文为单位进行数据传输。分组交换：报文交换的一种改进，采用存储-转发的交换机制。快速分组交换一、计算机网络的产生与发展

计算机网络的发展可划分为4个阶段，即初始阶段、Internet产生阶段、Internet普及阶段和Internet发展阶段。四、计算机网络的分类按地理范围分类：局域网、广域网、城域网按使用范围分类：公用网、专用网按传输媒体分类：有线网络、无线网络按网络操作方式分类：对等式网络、主从式网络二、计算机网络的定义与功能

计算机网络是将各式各样的计算机设备用通信线路连接起来，并实现相互进行信息（数据）交换的集群系统。从宏观上看计算机网络包括计算机设备、各种网络设备、各种网络系统软件、网络传输介质及网络通信系统等。三、计算机网络拓扑结构

网络拓扑结构可分为：星型、树型、总线型、环型与网状（全互连型、不规则型）5种主要的类型。计算机网络概述五、网络系统实体组成1、通信子网与资源子网2、主要的网络设备3、网络操作系统计算机网络拓扑结构1、星型结构：由一个功能较强的转接中心及连到中心的从节点组成。各从节点之间不能直接进行通信，其通信必须经过转接节点来实现。2、树形结构：网络中的节点以树形方式组成。3、总线型结构：总线型结构是由一条公用线路连接若干节点所形成的网络。4、环型结构：环型结构由通信线路将各个节点连接成一个闭合的环。5、网状结构：它可细分为全连接网络和部分连接网络两种。网络系统实体组成1、通信子网与资源子网。2、主要的网络设备：各种服务器设备（大型、超级计算机）、网络物理存储器、各种网络终端设备、网络连接器（路由器、交换机、网桥、网络适配器）等。3、网络操作系统：Windows类、NetWare类、UNIX、Linux。网络体系结构：1、分层原理2、网络通信协议：一个网络协议主要由语法、语义、同步三个要素组成。3、网络体系结构：指网络中分层模型和各层协议的集合。计算机网络体系架构计算机网络体系架构OSI模型：应用层（ApplicationLayer）表示层（PresentationLayer）会话层（SessionLayer）传输层（TransportLayer）网络层（NetworkLayer）数据链路层（DataLinkLayer）物理层（PhysicalLayer）计算机网络体系架构TCP/IP模型：网络接口层：在TCP/IP中，网络接口层位于最底层。网络互连层：网络互连层简称网络层，在TCP/IP中位于网络接口层之上。运输层：作为TCP/IP的第二层，运输层在整个TCP/IP中起到了中流砥柱的作用。应用层：应用层是TCP/IP的最高层，是直接为应用进程提供服务的。计算机网络体系架构IP地址：IP地址的表示方法：在IPv4编址技术中，IP地址由32位二进制数组成，这32位被划分为两部分，即网络号和主机号。例如，二进制IP地址：11001010011101000000000000000001十进制表示为：计算机网络体系架构IP地址的划分：

一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A、B、C、D和E五类，其中前三类被用作全球唯一的单播地址，后两位为组播和试验保留地址。

子网掩码（SubnetMask）又叫作网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，是一个32位地址，子网掩码不能单独存在，必须结合IP地址一起使用，将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。计算机网络体系架构IPv6：IPv6（InternetProtocolVersion6）的使用，不仅能解决网络地址资源数量的问题，而且能解决多种接入设备连入Internet的障碍。IPv6的3种表示方法：1）冒分十六进制表示法2）0位压缩表示法3）内嵌IPv4地址表示法IPv6相比于IPv4的主要优势：（1）IPv6具有更大的地址空间。

（2）IPv6使用更小的路由表。

（3）IPv6增加了增强的组播支持及对流控制

。（4）IPv6加入了对自动配置的支持。（5）IPv6具有更高的安全性。

（6）允许扩充。Internet提供的服务Internet及应用WWW服务信息通信服务信息检索电子商务Internet及应用WWW服务：它是一种建立在超文本基础上的浏览、查询Internet信息的方式，它以交互方式查询并且访问存放于远程计算机的信息，能为多种Internet浏览与检索访问提供一个单独一致的访问机制。常用的浏览器：IE浏览器Chrome浏览器Firefox浏览器Safari浏览器猎豹安全浏览器常用的Web服务器：（1）IIS（InternetInformationServices）服务器。（2）Apache服务器。（3）Tomcat服务器。（4）其他服务器，如JBoss、Weblogic、WebSphere等Internet及应用信息通信服务：在Internet上，我们可以使用网络电话、可视电话等即时通信方式进行通信，使用此种方式进行通信时，要求通信双方必须同时在线；若通信双方不能同时在线，我们也可以使用E-mail、公告板系统（BulletinBoardSystem，BBS）、博客等非实时通信方式进行通信。Internet及应用信息检索：信息检索（InformationRetrieval）是用户进行信息查询和获取的主要方式，是查找信息的方法和手段。搜索引擎工作原理：1）网页抓取2）预处理，建立索引3）查询服务电子商务：基于客户端/服务端应用方式，以实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付，以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。具有广告宣传、网上订购、网上支付、电子账户、交易管理等功能。下一代Internet下一代网络及新技术主要特征：（1）更大的地址空间（2）更快（3）更安全（4）更及时（5）更方便（6）更可管理（7）更有效高度融合的网络特征：（1）技术融合。（2）网络融合。（3）业务融合。（4）产业融合。5G技术下一代网络及新技术第五代移动通信技术（5G）是4G的进一步演进，定义了增强型移动宽带、大规模机器类通信和超可靠低时延通信三大应用场景。5G的核心网：在5G中大量应用网络功能虚拟化技术，硬件采用x86处理器平台的通用刀片服务器，软件基于OpenStack等开源云平台，可开发各种虚拟化平台，提供传统核心网功能。5G的关键技术：1）软件定义网络2）移动边缘计算3）软件定义无线电4）自组织网络5）大规模多入多出6）毫米波7）带内全双工无线电8）设备间直接通信9）双连接10）低时延5G的应用领域：（1）媒体直播（2）智慧物流（3）智能制造（4）视频安防（5）智慧医疗（6）智慧教育（7）智慧交通（8）智慧能源（9）智慧金融物联网下一代网络及新技术把所有物品通过射频识别技术（RadioFrequencyIdentification，RFID）和条码等信息传感设备与Internet连接起来，以实现智能化识别与管理功能的网络。物联网关键技术：1）RFID2）传感网3）M2M系统框架工业互联网下一代网络及新技术工业互联网是新一代信息通信技术与工业经济深度融合的新型基础设施、应用模式和工业生态，通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为工业乃至产业数字化、网络化、智能化发展提供了实现途径，是第四次工业革命的重要基石。工业互联网的构成：1）网络体系2）平台体系3）数据4）安全保障工业互联网的典型模式：平台化设计智能化制造网络化协同个性化定制服务化延伸数字化管理工业互联网的应用：原材料、装备、消费品、电子等制造业各大领域，以及采矿、电力、建筑等实体经济重点产业无线车载网络和智能交通下一代网络及新技术车载网络（VehicleNetworking）也被称为车载自组织网络（VehicleadhocNetworks，VANET）或车联网（InternetofVehicles，IoV），是智能交通的核心技术基础。智能交通系统的具体应用：交通管理指挥行车诱导数字化公共交通不停车收费泊车诱导快速发展的移动通信技术扩展阅读移动通信(MobileCommunication)是移动体之间的通信，或移动体与固定体之间的通信。1G：是指最初的模拟、仅限语音的蜂窝电话标准，制定于20世纪80年代。2G：以数字语音传输技术为核心。3G：是指支持高