模块一网络通信概述贾爱茹课件

模块一网络通信概述贾爱茹学习目标XUEXIMUBIAO一通信与计算机网络二数据通信参考模型三传输介质及通信方式四数据通信中常见的网络拓扑结构五互联网一、通信与计算机网络什么是通信？什么是网络通信？什么是计算机网络？计算机网络如何分类？常见术语、网络协议和标准机构一、通信与计算机网络什么是通信“吼”“烽火戏侯”“鸿雁传书”“八百里急报”1844年，莫尔斯发明了电报一、通信与计算机网络贝尔于1876年3月申请了电话的专利权电报和电话的出现开始了现代化通信的新篇章。从此通信不再靠“吼”，靠“电”了通信：一般是指电报、电话、广播、电视、网络等现代化的通信技术。一、通信与计算机网络计算机网络通信是通信技术和计算机技术相结合的一种通信方式，按照通信协议，利用传输通道，将分布在各地的计算机以及各种终端联结起来，实现软、硬件和各种资源的交互和共享。数据通信网就是为了实现计算机网络通信，将计算机、路由器、交换机、服务器等网络设备按照一定的拓扑结构相连而成的通信网络。ABB.MP3一、通信与计算机网络一、通信与计算机网络一、通信与计算机网络数据网数据网：是将来所有业务（音频、视频、数据等）的承载网一、通信与计算机网络交换机、路由器视频一、通信与计算机网络数据网如何分类？LAN（LocalAreaNetwork）是把分布距离较近（如：一个家庭内、一座或几座大楼内、一个校园或厂区内，等等）的若干终端电脑连接起来的网络。局域网的覆盖范围一般在几公里之内，最大距离不超过10km。1LAN的特点是成本低、应用广、组网方便、使用灵活等，是目前计算机网络技术发展中最活跃进的一个分支。一、通信与计算机网络一、通信与计算机网络数据网如何分类？广域网WAN（WideAreaNetwork）是把分布距离较远（如：跨越城市、跨越国家，等等）的若干局域网连接起来的网络。2覆盖范围一般在几公里以上，可大至几十、几百或几千公里。一、通信与计算机网络数据网如何分类？城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)，规模大于局域网，覆盖区域小到一个方圆数千米的大型园区，大到一个城市圈的网络，3相当于一个大型局域网LAN。一、通信与计算机网络数据网如何分类？MAN3LAN1WAN2局域网、城域网和广域网的地理覆盖范围并没有一个严格的界限。我们平时在谈论局域网或广域网时，更多的是指局域网所使用的技术或广域网所使用的技术。局域网技术：以太网WLAN广域网技术：T1/E1、ISDN、FR、SDH、OTN一、通信与计算机网络常见术语？数据载荷：我们将数据载荷理解为最终想要传递的信息。在具有层次化结构的网络通信过程中，上一层协议传递给下一层协议的数据单元（报文）被称为下一层协议的数据载荷。报文：是网络中交换与传输的数据单元，每一层都有一定的格式，并通常都具有头部+数据载荷+尾部的基本结构。在传输过程中，报文的格式和内容可能会根据协议不同而发生改变。头部：在组装报文时，在数据载荷的前面添加的信息段统称为报文的头部。一、通信与计算机网络常见术语？尾部：在组装报文时，在数据载荷的后面添加的信息段统称为报文的尾部。很多报文是没有尾部的。封装：对数据载荷添加头部和尾部，从而形成新的报文的过程。解封装：是封装的逆过程，也就是去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程。网关：是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备。网关是一种根据其部署位置和功能而命名的术语，而不是一种特定的设备类型。一、通信与计算机网络常见术语？网关：是在采用不同体系结构或协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备。网关是一种根据其部署位置和功能而命名的术语，而不是一种特定的设备类型。一、通信与计算机网络网络协议网络协议，就是指在网络通信中，诸如计算机、交换机、路由器等网络设备为了实现通信而必须遵从的、事先定义好的一系列规则和约定。HTTP（HypertextTransferProtocol）FTP（FileTransferProtocol）TCP（TransmissionControlProtocol）IPv4IPv6IEEE802.3（以太网协议）一、通信与计算机网络标准机构专门整理、研究、制定和发布开放性标准协议的组织称为标准机构。国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）ISO是世界上最大的非政府性标准化专门机构，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。ISO的任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动，以利于国际间产品与服务的交流，以及在知识、科学、技术和经济活动中发展国际间的相互合作1一、通信与计算机网络标准机构互联网工程任务组（InternetEngineeringTaskForce，IETF）IETF是全球互联网最具权威的技术标准化组织，其主要任务是负责互联网相关技术规范的研发和制定。目前，绝大多数的互联网技术标准都是出自IETF。著名的RFC（RequestForComments）标准系列就是由IETF制定和发布的2电气电子工程师学会（InstituteOfElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）IEEE是世界上最大的专业技术组织之一。IEEE成立的目的在于为电气电子方面的科学家、工程师、制造商提供国际联络交流的场合，并为他们提供专业教育、提高专业能力服务。著名的以太网标准规范就是IEEE的杰作之一3一、通信与计算机网络标准机构国际电信联盟（InternationalTelecommunicationsUnion，ITU）ITU是主管信息通信技术事务的联合国机构，也简称为“国际电联“或“电联“4电子工业联盟（ElectronicIndustriesAllianceEIA）EIA是美国电子行业标准制定者之一，常见的RS-232串口标准便是由EIA制定的5国际电工技术委员会（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）IEC主要负责有关电气工程和电子工程领域中的国际标准化工作。该组织与ISO、ITU、IEEE等有着非常紧密的合作关系6二、数据网参考模型OSI参考模型20世纪80年代，ISO提出了开放系统互连参考模型（OpenSystemsInterconnectionReferenceModeOSI-RM）属于系统应用层，向用户应用软件提供丰富的系统应用接口，比如HTTP协议；Netscape、IE（lntemetExplorer）就是用户应用软件。进行数据格式的转换，以确保一个系统生成的应用层数据能够被另外一个系统的应用层所识别和理解。比如rar压缩解压工具。在通信双方之间建立、管理和终止会话，确定双方是否应该开始进行某一方发起的通信等。服务提供方进行的账号/密码验证并关闭通信过程的操作，便是会话层的功能之一建立、维护和取消一次端到端的数据传输过程，控制传输节奏的快慢，调整数据的排序等。传输层的某些功能非常类似于“你说慢点”、“你说快点”、“请再说一遍”等起的作用根据数据中包含的网络层地址信息，实现数据从任何一个节点到任何另外一个节点的整个传输过程。比如我们平时用的IP地址。在通过物理链路相连接的相邻节点之间，建立逻辑意义上的数据链路，在数据链路上实现数据的点到点或点到多点方式的直接通信。不跨越任何路由节点、局部性的直接传递，局域网技术便是聚焦在数据链路层及其下面的物理层。完成逻辑上的“0”和“1”向适合于传输介质承载的物理信号（光电信号）的转换；实现物理信号的发送、接收，以及在介质上的传输过程。物理层关注的是单个“0”和“1”的发送、传输和接收。数据链路层关注的是一组数据的发送和接收。二、数据网参考模型封装解封装比特流二、数据网参考模型物理传输媒体计算机1计算机2AP2AP154321675432167AAbAbcAbcdAbcdeAbcdefAbcdefgh101011001010二、数据网参考模型物理传输媒体计算机1计算机2AP2AP154321675432167AbAbcAbcdAbcdeAbcdefAbcdefgh101011001010A二、数据网参考模型TCP/IP协议体系TCP/IP协议体系发端于ARPAnet的设计和实现，其后被IETF不断地充实和完善。它定义了一种在计算机网络间传送数据的方法。TCP/IP协议的应用奠定了了Internet的大发展的基础。TCP/IP这个名字来自于这个协议簇中两个非常重要的协议，一个是IP（InternetProtocol），另一个是TCP（TransmissionControlProtocol）。TCP/IP协议体系有两种模型：标准模型和对等模型。二、数据网参考模型TCP/IP协议体系五层的TCP/IP对等模型使用最为广泛。不管是四层还是五层，功能都是一样的。TCP/IP模型与OSI模型在层次的划分上稍有差异，二者所使用的具体协议的有很大区别。比如TCP/IP模型中网络层常用协议是IP协议，而在OSI模型中，网络层协议常用协议是CLNP。二、数据网参考模型Web服务器

internet应用层HTTP协议传输层TCP协议网络层IPV4数据链路层EthernetIITCP/IP协议体系二、数据网参考模型物理层数据链路层网络层传输层应用层DATA（东方红2000字节）HTTPDATA1HTTPDATA1TCPHTTPDATA1TCPIPHTTPHTTP报文TCPTCP段IPIP包Eth.Eth.以太帧DATA（东方红2000字节）bit流1001111000101010100010011110001010101000HTTPDATA2TCP......Web服务器

internet......二、数据网参考模型物理层数据链路层网络层传输层应用层DATA（东方红2000字节）HTTPDATA1HTTPDATA1TCPHTTPDATA1TCPIPHTTPHTTP报文TCPTCP段IPIP包Eth.Eth.以太帧DATA（东方红2000字节）bit流1001111000101010100010011110001010101000HTTPDATA2TCP............Web服务器

internet二、数据网参考模型5应用层4传输层3网络层2数据链路层1物理层HTTP、FTP、SMTP、SNMP、QQ私有协议......TCP、UDP......IP、ICMP、IGMP、ARP......SLIP、PPP、EthernetII............TCP/IP协议体系二、数据网参考模型5应用层4传输层3网络层2数据链路层1物理层HTTP报文、FTP报文TCP段、UDP报文分组或包（Packet）IPPacket、IP报文、ARP.报文帧（Frame）比特、比特流二、数据网参考模型HTTP(超文本传送协议)是Web浏览器用以访问Web服务器的协议。HTTP容许网页浏览器送交资料到网页服务器并且获取网页。1FTP是文件传输协议是Internet用户在计算机之间传输文件所使用的协议，用于文件的“下载”和“上传”。FTP（FileTransferProtocol）是文件传输协议，它规定了在Internet网络上怎样传输文件，通常要由专门的FTP程序来具体实现。2IP网络之间互连的协议也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。3ICMP是Internet控制报文协议。4TCP传输控制协议，是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议5UDP是用户数据报协议，一种无连接的传输层协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务6二、数据网参考模型网络层常用协议IP协议是用于将多个数据交换网络连接起来，在源地址和目的地址之间传送IP数据包，提供对数据大小的重新组装功能，以适应不同网络对包大小的要求。IP协议主要有两个功能：路由寻址和数据分段。IP协议提供一种无连接不可靠的数据传送服务，协议本身没有差错重传能力和流量控制能力，主要特点是：1IP协议提供一种面向无连接的、不可靠的尽力而为的数据传送服务。IP协议对上层协议屏蔽了不同链路层协议之间的差异，提供标准统一的数据传送服务，有利于与上层协议分工合作完成复杂的功能。二、数据网参考模型网络层常用协议ICMP协议是一种主机与路由器传达控制与差错信息的协议；它传递差错、控制、查询等信息。2差错报文:信宿不可达；超时；参数出错等。控制报文:拥塞控制与源抑制；路径控制与重定向报文。请求/应答报文:回显请求应答；时戳请求/应答；地址掩码请求/应答。二、数据网参考模型传输层常用协议UDP协议（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）UDP是一个简单的面向数据报的传输层协议，UDP不提供可靠性，它把应用程序传给IP层的数据发送出去，但是并不保证它们能到达目的地。1UDP报文没有可靠性保证和顺序保证字段，流量控制字段等，可靠性较差。正因为UDP协议控制选项较少，在数据传输过程中延迟较小，数据传输效率较高，适合于对可靠性要求并不高的应用程序；或者可以保障可靠的应用程序，如DNS、TFTP、SNMP等；UDP协议也可以用于传输链路可靠的网络。在线浏览视频时，传输层可以用UDP协议封装吗？从网页上下载视频或歌曲时可以用UDP协议封装吗？二、数据网参考模型传输层常用协议TCP协议（TransferControlProtocol，传输控制协议）UDP是一个简单的面向数据报的TCP是一种基于连接、面向字节流的协议，它通过以下过程来保证端到端数据通信的可靠性：21.TCP实体把应用程序划分为合适的数据块，加上TCP报文头，生成数据段。2.当TCP实体发出数据段后，立即启动计时器，如果源设备在计时器清零后仍然没有到目的设备的确认报文，重发数据段。3.当对端TCP实体收到数据后，发回一个确认。4.TCP包含一个端到端的校验和字段，检测数据传输过程的任何变化。如果目的设收到的数据校验和计算结果有误，TCP将丢弃数据段，源设备在前面所述的计时器清零后发数据段。5.由于TCP数据承载在IP数据包内，而IP提供了无连接的、不可靠的服务，数据包可能会失序。TCP提供了重新排序机制，目的设备将收到的数据重新排序，交给应用程序。二、数据网参考模型1.(多选)以下哪些是具体的网络协议?A.HTTPB.FTPC.OSID.ISOE.TCPF.IPG.TCP/IP2.(单选)OSI参考模型中，从下往上的层次依次是?A.物理层→传输层→争数据链路层→网络层→会话层→表示层→应用层B.物理层→传输层→数据链路层→网络层马会话层→应用层→表示层C.物理层→数据链路层→传输层→网络层→会话层→应用层→表示层D.物理层→数据链路层→网络层→传输层→会话层→表示层→应用层E.物理层→数据链路层→传输层→网络层→会话层→表示层→应用层三、传输介质及通信方式同轴电缆双绞线光纤主机A主机B物理介质两个终端，用一条能承载数据传输的物理介质（也成为传输介质）连接起来，就组成了一个最简单的网络。三、传输介质及通信方式同轴电缆以太网标准电缆类别最长有效传输距离10BASE5粗同轴电缆500米10BASE2细同轴电缆185米三、传输介质及通信方式在网卡上实现了收发器的功能，T型头和BNC连接器实现同轴电缆与插在计算机内的网卡之间的连接。最大距离粗同轴500米细同轴185米收发器收发器收发器收发器端接器接地端接器三、传输介质及通信方式同轴电缆又被称为共享介质，相应的网络被称为共享介质网络，或简称为共享式网络。共享式网络中，不同的主机同时发送数据时，就会产生信号冲突的问题，解决这一问题的方法一般是采用载波侦听多路访问/冲突检测技术（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）。主机A主机B主机C主机D同轴电缆三、传输介质及通信方式CSMA/CD的基本工作过程如下：终端设备不停地检测共享线路的状态。如果线路空闲，则可以发送数据；如果线路不空闲，则等待一段时间后继续检测（延时时间由退避算法决定）。如果有另外一个设备同时发送数据，两个设备发送的数据会产生冲突。终端设备检测到冲突之后，马上停止发送自己的数据，并发送特殊阻塞信息，以强化冲突信号，使线路上其他站点能够尽早检测到冲突。终端设备检测到冲突后，等待一段时间之后再进行数据发送（延时时间由退避算法决定）。CSMA/CD的工作原理可简单总结为：先听后发，边发边听，冲突停发，随机延迟后重发。三、传输介质及通信方式双绞线两根彼此绝缘的铜导线按一定密度反时针互相绞在一起。双绞线的缠绕密度和扭绞方向以及绝缘材料，直接影响它的特性阻抗、衰减和近端串扰。双绞电缆：把一对或多对双绞线放在一个绝缘套管中。三、传输介质及通信方式双绞线最常用的双绞电缆有4个线对：第一对：蓝色（白蓝、蓝）—用于语音第二对：橙色（白橙、橙）第三对：绿色（白绿、绿）第四对：棕色（白棕、棕）—备用三、传输介质及通信方式双绞线按其包缠的是否有金属层，双绞电缆可分为非屏蔽双绞线（UnshiieldedTwistedPair，UTP）电缆和屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）电缆。

三、传输介质及通信方式UTP用途说明一类电话系统美国AnixterInternational公司定义，未应用在网络通信中二类曾用于令牌环网美国AnixterInternational公司定义，最大信息传输速率为4Mbit/S，现已基本不用三类以太网及电话系统TIA/EIA-568定义，最大信息传输速率为16Mbit/s，第一个IEEE标准化的星型以太网标准10Base-T就是使用的三类UTP四类曾用于令牌环网及以太网TIA/EIA-568定义，最大信息传输速率为16Mbit/s，现已基本不用五类广泛应用于以太网及电话系统TIA/EIA-568定义，最大信息传输速率为100MBit/s，支持10Base-T和100Base-TX，目前正广泛使用超五类广泛应用于以太网TIA/EIA-568定义，在五类UTP上进行了改进，最大信息传输速率为1000Mbitls，支持10Base-T、100Base-TX、1000Base-T，目前正广泛使用三、传输介质及通信方式在以太网环境中，规定三类、五类、超五类UTP的最大传输距离是100米，实际90米三、传输介质及通信方式双绞线两种接线标准（线序）1------32------6进行交叉三、传输介质及通信方式在以太网环境中，规定三类、五类、超五类UTP的最大传输距离是100米，实际90米三、传输介质及通信方式光纤光纤通信的三个工作窗口分别是：短波长的850nm，长波长的1310nm和1550nm。是指以光导纤维（简称光纤）作为传输介质的网络通信系统。在光网络通信系统中，光纤中传递的是一种波长在红外波段的、肉眼不可见的红外光。三、传输介质及通信方式光纤光纤通信的三个工作窗口分别是：短波长的850nm，长波长的1310nm和1550nm。仅由纤芯和包层构成的光纤称为裸光纤，简称裸纤。在裸光纤外面进行二次涂覆后形成的光纤称为光纤芯线。通常所说的光纤就是指这种经过涂覆后的光纤。三、传输介质及通信方式光纤通常所说的光纤就是指这种经过涂覆后的光纤。仅由纤芯和包层构成的光纤称为裸光纤，简称裸纤。在裸光纤外面进行二次涂覆后形成的光纤称为光纤芯线。通常所说的光纤就是指这种经过涂覆后的光纤。三、传输介质及通信方式多模光纤多模光纤就是可以传输多个模式的光纤。多模光纤的纤芯直径一般为50μm，包层直径为125μm。多模光纤的带宽较窄，传输特性较差，传输容量也较小。多模光纤多用于局域网络，传输距离较小（一般在几公里之内）1按照光纤中传输模式数量的不同，可以将光纤分为多模光纤和单模光纤。单模光纤纤芯直径一般为8～10μm，包层直径为125μm。单模只能传输一种模式（基模）的光纤。单模光纤不存在模式色散，传输带宽大，故单模光纤特别适用于大容量、长距离传输。单模光纤多用于广域网，传输距离较大（可长达上千公里）。2三、传输介质及通信方式光纤连接器的结构光纤连接器由两个配合插头和一个适配器（法兰盘）组成光纤的尾纤有单模的，也有多模的，单模尾纤是黄色的，多模是橙色的。三、传输介质及通信方式连接器型号描述外形图FC/PC金属圆形光纤接头，微凸球面研磨抛光

SC/PC塑料方形光纤接头，微凸球面研磨抛光

ST/PC金属卡接式圆形光纤接头，微凸球面研磨抛光

LC/PC塑料卡接式方形光纤接头，微凸球面研磨抛光

Ferrule[ˈferəl]Connector；PC（PhysicalConnection），表明其对接端面是物理接触，即端面呈凸面拱型结构铜线上的电信号会受到环境中的无线电波、电磁噪声、电磁感应、闪电雷击等因素的干扰，而光纤中的光信号不会受此影响。1三、传输介质及通信方式光纤的优势一般情况下，光纤能够支持的信息传输率远远高于铜线能够支持的信息传输率。2光信号在光纤中的衰减远小于电信号在铜线上的衰减，所以在远距离通信中，使用光纤可以大大减少中继器的数量。3光纤较铜线又轻又细，更易于运输、安装和部署。4三、传输介质及通信方式串口电缆Console线缆V.24线缆V.35线缆USB线缆常用的串口电缆标准为RS-232，传输距离仅为6米。V.24是RS-232标准的欧洲版。RS-232本身没有定义接头标准，常用的接头类型为DB-9和DB-25。现在，RS-232已逐渐被FireWire（苹果）、USB等新标准取代，新产品和新设备已普遍使用USB标准。RS-422和RS-485的传输距离可达1200米。RS-422和RS-485串口电缆通常使用V.35接头，这种接头在上世纪80年代已经淘汰。三、传输介质及通信方式通信方式并行通信虽然可以大幅提升传输速率，但是需要更多的铜线或光纤，增加网络的建设成本。各数据通道上的信号同步要求非常苛刻，一般不适合远距离通信场合。日常生活中是串行应用的多于并行吗？三、传输介质及通信方式通信方式单工、半双工、和全双工通信方式四、网络拓扑结构常见的网络拓扑结构有可靠保证的是哪种？最可靠的是哪种？成本最高的是哪种？分级的是哪种？五、互联网什么是互联网网络互联是指将两个以上的通信网络通过一定的方法，用一种或多种网络通信设备相互连接起来，以构成更大的网络系统。网络互联的目的是以实现不同网络中的用户可以进行互相通信、共享软件和数据等。Internet1.（多选）以下哪些是网络通信的例子？

A.使用即时通信软件（如QQ）与好友聊天B.使用计算机在线观看视频C.从公司的邮箱下载邮件到自己的电脑中D.使用传统座机进行通话2.（多选）以下哪些与封装和解封装的目的有关？

A.加快通信的速度B.不同网络之间的互通C.通信协议的分层D.缩短报文的长度3.（多选）以下哪些是具体的网络协议？A.HTTPB.FTPC.OSID.ISOE.TCPF.IPG.TCP/IP4