第1章計算機網絡概述ppt課件(全)

第1章計算機網絡概論1.1計算機網絡的產生與發(fā)展1.2計算機網絡的組成與結構1.3

計算機網絡的功能、分類與應用1.4

拓撲結構與傳輸介質

1.5數據通信基礎知識

1.1計算機網絡的產生與發(fā)展1.1.1面向終端的計算機網絡（具有遠程通信功能的單機系統(tǒng)）

在計算機問世后的一段時期內，計算機的使用維持在單機運行狀態(tài)。當時的計算機數量少、價格昂貴。為使多人同時使用同一臺計算機，20世紀50年代，人們開始進行計算機網絡技術的研究。最初，用一臺計算機作為主機，通過通信線路與多臺終端相連，構成簡單的計算機連機系統(tǒng)，系統(tǒng)中所有數據處理都由主機完成，終端沒有任何處理能力，僅起著字符輸入、結果顯示等作用，這種連機系統(tǒng)被稱為主機－終端系統(tǒng)，或稱為面向終端的計算機網絡。這一系統(tǒng)的出現標志著將計算機技術與通信技術相結合進行研究的開始。這時的連機系統(tǒng)與人們現在所定義的計算機網絡在概念上是不同的。20世紀60年代，隨著計算機主機性能的提高，所連接的遠程終端臺數也不斷增加，如美國航空公司60年代初投入使用的飛機訂票系統(tǒng)SABRE1，就是由一臺中心計算機和全美范圍內2000多臺終端相連而成的。在大型主機－終端系統(tǒng)中，隨著終端數量的增加，系統(tǒng)的矛盾也更加突出。其矛盾主要表現在：作為主機的計算機既要進行數據處理，又要承擔與各終端間的通信，主機負荷加重，實際工作效率下降；同時，主機與每一臺遠程終端都用一條專用通信線路連接，線路的利用率較低。為了解決這些矛盾，人們開始研究如何將數據處理和數據通信進行分工，即在主機前端用一臺通信處理機或前端處理機FEP(FrontEndProcessor)，如圖1-1所示，通過調制解調器與遠程終端相連，專門完成通信工作，而計算機主機則專門進行數據處理，使系統(tǒng)的運行效率得到提高。另外，在終端比較集中的地區(qū)設置終端控制器TC(TerminalController)或集中器C(Concentrator)，以提高遠程線路的利用率。圖1-1面向終端的計算機網絡示意圖通信設備1.1.2多機互連系統(tǒng)（具有遠程通信功能的多機系統(tǒng)）

這一階段主要是解決在第一階段出現的問題。主要是：在主機前加一個前端處理機（FEP），用來對信息進行預處理，而主要主要用來對數據處理，提高了數據處理的效率。為了降低建設費用，提高線路的利用率，在終端較集中的地方加上線路集中器，也就是相當于現在的集線器（HUB）。1.1.3開放式標準化計算機網絡（具有統(tǒng)一體系結構、國際化標準協議的計算機網絡）

大量自行研制的計算機網絡的投入運營，暴露了不少缺乏統(tǒng)一規(guī)劃而產生的弊端。其主要原因是因為各自研制的網絡沒有統(tǒng)一的網絡體系結構，難以實現互連，這種自成體系的系統(tǒng)稱為“封閉”系統(tǒng)。為此，人們迫切希望建立一系列的國際標準，渴望得到一個“開放”的系統(tǒng)。這也是推動計算機網絡走向國際標準化的一個重要因素。正是出于這種動機，1977年，國際標準化組織ISO(InternationalStandardizationOrganization)設立分委員會SC16(屬TC97信息處理系統(tǒng)技術委員會)，以“開放系統(tǒng)互連”為目標，專門研究網絡體系結構、互連標準等。1984年，ISO正式頒布了一個稱為“開放系統(tǒng)互連基本參考模型”(OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel)的國際標準ISO7498，簡稱OSI參考模型或OSI/RM。OSI/RM共有七層，因此也稱為OSI七層模型。OSI/RM的提出，開創(chuàng)了一個具有統(tǒng)一的網絡體系結構、遵循國際標準化協議的計算機網絡新時代。OSI標準不僅確保了各廠商生產的計算機間的互連，同時也促進了企業(yè)的競爭。廠商只有執(zhí)行這些標準才能有利于產品的銷路，用戶也可以從不同制造廠商獲得兼容的開放的產品，從而大大加速了計算機網絡的發(fā)展。特別要指出的是，ARPANET中使用的傳輸控制協議與互聯網協議TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)盡管不是OSI標準協議，但至今仍被廣泛采納，成為事實上的工業(yè)標準。自1983年TCP/IP成為ARPANET上惟一的正式協議后，ARPANET上連接的網絡和計算機迅速增長，逐漸形成了以ARPANET為主干、TCP/IP協議為核心的Internet原型。由上我們可以得出有關計算機網絡的定義：

計算機網絡是指的在一定的范圍內，通過一定的物理媒質和人為的手段把計算機連接起來，使計算機資源和信息在一定的程度上達到共享的一種計算機群體（集合）。從定義我們可以看出，現代計算機網絡有以下特點：(1)資源共享是計算機網絡的主要目的，計算機資源包括計算機硬件、軟件和數據。

(2)被連接的自主計算機應自成一個完整的系統(tǒng)。包括各種類型、檔次的計算機，都必須有自已的CPU、主存儲器、顯示器、輔助存儲器和完善的系統(tǒng)軟件等，能單獨進行信息加工處理。(3)自主性是指連網的計算機之間不存在制約控制關系。(4)一般的外部設備不能直接掛在網上，只有直接受一臺計算機控制的外部設備，通過該臺計算機的連網才能成為網上資源。(5)計算機之間的互連通過通信設備及通信線路來實現，其通信方式多種多樣，通信線路包括有線介質和無線介質。

(6)計算機網絡要有功能完善的網絡軟件支持。(7)連網計算機之間的信息交換必須遵循統(tǒng)一的通信協議。圖1-2是典型的計算機網絡系統(tǒng)示意圖。從圖中可見，一個計算機網絡是由資源子網(虛框外部)和通信子網(虛框內部)構成的。資源子網負責信息處理，通信子網負責全網中的信息傳遞。1.2計算機網絡的組成與結構圖1-2計算機網絡構成示意圖通信子網是由用作信息交換的通信控制處理機、通信線路和其他通信設備組成的獨立的數據信息系統(tǒng)，它承擔全網的數據傳遞、轉接等通信處理工作：(1)分組交換器PSE(PacketSwitchingEquipment)用于實現分組交換，即接收從一條物理鏈路上送來的分組，經過適當處理后，根據分組中的目標地址選擇一條最佳輸出路徑，將分組發(fā)往下一個節(jié)點。(2)多路轉換器MUX(MultiPlexor)用于實現從多路到一路，或從一路到多路的轉換，以便使多個終端共享一條通信線路，提高信道利用率。(3)集中器C(Concentrator)與多路轉換器類似，其主要區(qū)別在于集中器是以動態(tài)方式分配信道，而多路轉換器則以靜態(tài)方式分配信道。(4)分組組裝／拆卸設備PAD(PacketAssemblyandDisassembly)用于連接大量的同步和異步終端。其主要功能有：①拆卸：PAD接收從終端發(fā)來的字符流，將它們拆卸成適于在網絡中傳輸的信息分組送入網絡中。②組裝：PAD接收從網絡中傳來的分組，根據分組中的目標地址和發(fā)送時的順序，重新組裝成字符流，然后送至相應的終端。(5)網絡控制中心NCC(NetworkControlCenter)主要用于管理整個網絡的運行，為網絡中的用戶進行注冊、登記和記賬，對網絡中發(fā)生的故障進行檢測。(6)網關G(Gateway)用于實現各網絡的互連，其作用是作為各網絡之間的硬件和軟件接口，實現各計算機網絡之間信息的格式變換和規(guī)程變換。(7)調制解調器(Modem)實現數字信號和模擬信號之間的轉換。(8)網絡接口部件NIU(NetworkInterfaceUnit)在局域網中，PC機通過網絡接口部件與網絡相連，NIU又被稱為網絡適配器(NetworkAdapter)，簡稱網卡。資源子網包括網絡中的所有主計算機、I/O設備、網絡操作系統(tǒng)和網絡數據庫等。它負責全網面向應用的數據處理業(yè)務，向網絡用戶提供各種網絡資源和網絡服務，實現網絡的資源共享。(1)主機HOST是資源子網中的主要組成單元，它通過高速通信線路與通信子網的通信控制處理機連接。在主機中除了裝有本地操作系統(tǒng)外，還應配有網絡操作系統(tǒng)。主機中還應裝有各種應用軟件，配置網絡數據庫和各種工具軟件。(2)終端T(Terminal)是用戶與網絡之間的接口，用戶可以通過終端得到網絡服務。終端和主機一樣，是網絡的信源和信宿。但通常終端輸出的是字符流，不能直接入網，而必須通過主機或PAD。(3)網絡操作系統(tǒng)是建立在各主機操作系統(tǒng)之上的一個操作系統(tǒng)，用于實現在不同主機系統(tǒng)之間的用戶通信以及全網硬件和軟件資源的共享，并向用戶提供統(tǒng)一的、方便的網絡接口，以方便用戶使用網絡。(4)網絡數據庫系統(tǒng)是建立在網絡操作系統(tǒng)之上的一個數據庫系統(tǒng)。它可以集中地駐留在一臺主機上，也可以分布在多臺主機上。它向網絡用戶提供存、取、修改網絡數據庫中數據的服務，以實現網絡數據庫的共享。1.3.1計算機網絡的功能

1．信息交換信息交換是計算機網絡最基本的功能，主要完成計算機網絡中各節(jié)點之間的系統(tǒng)通信。用戶可以在網上收發(fā)電子郵件，發(fā)布新聞消息，進行電子購物、電子貿易、遠程教育等。1.3計算機網絡的功能、分類與應用

2．資源共享資源共享是指網絡用戶可以在權限范圍內共享網中各計算機所提供的共享資源，包括軟件、硬件和數據等。這種共享不受實際地理位置的限制。資源共享使得網絡中分散的資源能夠互通有無，大大提高了資源的利用率。它是組建計算機網絡的重要目的之一。

3．均衡使用網絡資源在計算機網絡中，如果某臺計算機的處理任務過重，可通過網絡將部分工作轉交給較“空閑”的計算機來完成，均衡使用網絡資源。4．分布處理對于較大型綜合性問題的處理，可按一定的算法將任務分配給網絡，由不同計算機進行分布處理，提高處理速度，有效利用設備。采用分布處理技術往往能夠將多臺性能不一定很高的計算機連成具有高性能的計算機網絡，使解決大型復雜問題的費用大大降低。

5．數據信息的綜合處理通過計算機網絡可將分散在各地的數據信息進行集中或分級管理，通過綜合分析處理后得到有價值的數據信息資料。例如政府部門的計劃統(tǒng)計系統(tǒng)，銀行、財政及各種金融系統(tǒng)數據的收集和處理系統(tǒng)，地震資料的收集與處理系統(tǒng)，地質資料的采集與處理系統(tǒng)，人口普查的信息管理系統(tǒng)等。

6．提高計算機的安全可靠性計算機網絡中的計算機能夠彼此互為備用機，一旦網絡中某臺計算機出現故障，故障計算機的任務就可以由其他計算機來完成，不會出現由于單機故障使整個系統(tǒng)癱瘓的現象，增加了計算機的安全可靠性。由于計算機網絡的功能特點，使得計算機網絡應用已經深入到社會生活的各個方面，如辦公自動化、信息金融管理、網上教學、電子商務、網絡通信等。社會的信息化、數據的分布處理、計算機資源的共享等各種應用的要求都推動了計算機技術朝著群體化方向發(fā)展，促使計算機技術與通信技術緊密結合。這代表著當前計算機體系結構發(fā)展的一個重要方向。1.3.2計算機網絡的分類計算機網絡可按不同的方式分類，下面簡要進行介紹。(1)按網絡的通信距離和作用范圍，計算機網絡可分為廣域網(WAN)、局域網(LAN)和城域網(MAN)。廣域網(WAN，WideAreaNetwork)又稱遠程網，其覆蓋范圍一般為幾十至數千公里，可在全球范圍內進行連接。其傳輸速率通常為1200b/s～45Mb/s。局域網(LAN，LocalAreaNetwork)的作用范圍較小，一般不超過10公里，通常局限在一個園區(qū)、一座大樓，甚至在一個辦公室內。局域網一般具有較高的傳輸速率，例如10Mb/s、100Mb/s，甚至更高。城域網(MAN，MetropolitanAreaNetwork)的作用范圍、規(guī)模和傳輸速率介于廣域網和局域網之間，是一個覆蓋整個城市的網絡。(2)按交換方式，計算機網絡可分為電路交換網、報文交換網和分組交換網。

計算機網絡除了以上兩種分類方法外，還可按采用的拓撲結構分為星型網、總網、環(huán)型網、樹型網和混合型網；按所采用的傳輸媒體分為雙絞線網、同軸電纜網、光纖網、無線網；按信道的帶寬分為窄帶網和寬帶網；按網絡的管理和使用范圍分為公用網(對社會所有人服務的，并且對公眾開放的網絡，一般由國家有關部門或社會公益機構建立，如中國公用計算機互聯網ChinaNet)和專用網(因特殊需要所建立的網絡，不對外開放，如企業(yè)網、軍用網)等。1.3.3典型的計算機網絡應用系統(tǒng)計算機網絡是目前計算機應用的熱點，隨著信息時代的到來和需求的增加，微機越來越得到普遍應用，且價格愈來愈低，更促進了計算機網絡應用的迅速發(fā)展。計算機網絡的應用可歸納為下列幾個方面。

1．辦公自動化OA(OfficeAutomation)人們已經不滿足于用個人微機進行文字處理及文檔管理，普遍要求把一個機關或企業(yè)的辦公微機、打印機連成網絡，簡化辦公室的日常工作。通過網絡處理的事務性工作包括：信息錄入、處理、存檔；信息的綜合處理與統(tǒng)計；報告生成與部門之間或上下級之間的報表傳遞；通信聯絡(電話、電子郵件等)；決策與判斷。

2．管理信息系統(tǒng)MIS(ManageInformationSystem)對于現代化企業(yè)，計算機局域網的應用給現代管理信息系統(tǒng)提供了網絡平臺。特別是部門多、業(yè)務活動復雜的大型企業(yè)，利用MIS具有更大的意義，可以使企業(yè)實現管理現代化，提高經濟效益。MIS也是當前計算機網絡應用最廣泛的方面，常用的MIS主要有：①按不同業(yè)務部門設計的子系統(tǒng)，如計劃統(tǒng)計子系統(tǒng)、人事管理子系統(tǒng)、設備儀器管理子系統(tǒng)、材料管理子系統(tǒng)。②生產管理子系統(tǒng)。③財務管理子系統(tǒng)。④工況監(jiān)督子系統(tǒng)，對分布在各個現場的大型生產設備、儀器的參數、產量等信息進行實時采集并綜合處理。⑤廠長或經理管理決策及查詢子系統(tǒng)。現代管理信息系統(tǒng)往往應用多媒體技術，以其生動形象的方式提供綜合信息或決策指揮信息。

3．圖書、信息檢索系統(tǒng)圖書、信息檢索系統(tǒng)的應用由來已久，隨著Internet的建立和發(fā)展，這方面的應用更有價值，電子圖書館、網上圖書館、網上信息檢索系統(tǒng)使人類創(chuàng)造的精神財富通過Internet被全世界分享。

4．證券及期貨交易系統(tǒng)證券及期貨交易由于其獲利大、風險大，且行情變化迅速，投資者對信息的依賴格外顯得重要。金融業(yè)通過在線服務的計算機網絡提供證券市場分析、預測、金融管理、投資計劃等需要大量計算工作的服務，提供在線股票經紀人服務和在線數據庫服務(包括最新股價數據庫、歷史股價數據庫、股指數據庫以及有關新聞、文章、股評等)，用戶通過任何與Internet相連的計算機進入證券交易系統(tǒng)、期貨交易系統(tǒng)，就可進行即時交易。

5．校園網校園網是在學校園區(qū)內用以完成計算機資源及其它網內資源共享的通信網絡。一些發(fā)達國家已將一些高校的校園網確定為信息高速公路的重要分支，同時校園網也是衡量學校學術水平與管理水平的重要標志。共享資源是校園網最基本的應用，人們通過網絡更有效地共享各種軟、硬件及信息資源，為眾多的科研人員提供一種嶄新的合作環(huán)境。校園網可以與公用計算機網絡相連，拓展信息空間。校園網提供海量的用戶文件空間、打印輸出設備、電子圖書等服務，并包含為各級行政、業(yè)務部門提供服務的學校信息管理系統(tǒng)和為一般用戶服務的電子郵件系統(tǒng)。

6．POS與ATM系統(tǒng)POS柜臺銷售信息網絡系統(tǒng)，是現代大型或超級布場(商場)現代化的標志，往往與財務、計劃、倉儲等業(yè)務連在一起。ATM(自動取款機)實際上是信用卡業(yè)務的擴展，是向電子貨幣過渡的一個應用階段。

7．電子政務(ElectronicGovernment)所謂電子政務，就是應用現代化的電子信息技術和管理理論對傳統(tǒng)政務進行持續(xù)不斷的革新和改善，以實現高效率的政府管理和服務。電子政務內容十分廣泛，從電子政務服務對象看，電子政務主要包括幾個方面：政府內電子政務(Government-Government，G2G)；政府對企業(yè)電子政務(Government-Business，G2B)；政府對公民電子政務(Government-Citizen，G2C)。G2G是上下級政府、不同地方政府、不同政府部門之間的電子政務。政府內電子政務主要包括以下內容：電子法規(guī)政策系統(tǒng)，對所有政府部門和工作人員提供相關的現行有效的各項法律、法規(guī)、規(guī)章、行政命令和政策規(guī)范，使所有政府機關和工作人員真正做到有法可依，有法必依；電子公文系統(tǒng)，在保證信息安全的前提下在政府上下級、部門之間傳送有關的政府公文，如報告、請示、批復、公告、通知、通報等等，使政務信息十分快捷地在各級政府間和政府內流轉，提高政府公文處理速度；電子司法檔案系統(tǒng)，在政府司法機關之間共享司法信息，如公安機關的刑事犯罪記錄，審判機關的審判案例，檢察機關檢察案例等，通過共享信息改善司法工作效率和提高司法人員綜合能力；電子財政管理系統(tǒng)，向各級國家權力機關、審計部門和相關機構提供分級、分部門歷年的政府財政預算及其執(zhí)行情況，包括從明細到匯總的財政收入、開支、撥付款數據以及相關的文字說明和圖表，便于有關領導和部門及時掌握和監(jiān)控財政狀況；電子辦公系統(tǒng)，通過電子網絡完成機關工作人員大多數一般性重復工作，節(jié)約時間和費用，提高工作效率，如工作人員通過網絡申請出差、請假、文件復制、使用辦公設施和設備、下載政府機關經常使用的各種表格，報銷出差費用等；電子培訓系統(tǒng)，對政府工作人員提供各種綜合性和專業(yè)性的網絡教育課程，特別適應信息時代對政府的要求，可以加強對員工與信息技術有關的專業(yè)培訓，同時員工也可以通過網絡隨時隨地注冊參加培訓課程、接受培訓、參加考試等；業(yè)績評價系統(tǒng)，按照設定的任務目標、工作標準和完成情況對政府各部門業(yè)績進行科學的測量和評估，等等。

8．電子商務(ElectronicBusiness)電子商務是運用電子通信作為手段的經濟活動，通過這種方式，人們可以對帶有經濟價值的產品和服務進行宣傳、購買和結算。這種交易方式不受地理位置、資金多少或零售渠道所有權的影響，公有和私有企業(yè)、公司、政府組織、各種社會團體、一般公民、企業(yè)家都能自由地參加廣泛的經濟活動，其中包括農業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)、工業(yè)、私營和政府的服務業(yè)。電子商務能使產品在世界范圍內交易并向消費者提供多種多樣的選擇。目前電子商務正在我國蓬勃發(fā)展，主要的電子商務類型有：企業(yè)對消費者的電子商務(BtoC)，企業(yè)對企業(yè)的電子商務(BtoB)，企業(yè)對政府的電子商務(BtoG)，消費者對消費者的電子商務(CtoC)。

9．遠程教育(DistanceEducation)遠程教育是利用計算機網絡的一種在線服務系統(tǒng)，是用以開展學歷或非學歷教育的全新教學模式。遠程教育幾乎可以提供大學中所有的課程，學員通過網絡登錄到系統(tǒng)中后，就可以選擇課程，下載課件、作業(yè)、輔導資料，點播視頻課件，在線提問、討論等。我國的中央電視大學的開放式教育就采用這種形式。

10．信息高速公路信息高速公路是一個國家經濟信息化的重要標志。我國政府也十分重視信息化事業(yè)，目前，經國務院批準的全國性公用計算機互聯網共有8個，分為經營性和非經營性兩種類型，組成了我國信息高速公路的主干。經營性的互聯網有5個，它們是：中國公用計算機互聯網(ChinaNet)，由中國電信負責建設與經營管理；中國金橋信息網(ChinaGBNet)，由原吉通通信有限公司建設與經營管理；中國聯通公用計算機互聯網(UNINet)，由中國聯合通信有限公司負責建設與經營管理；中國網通公用互聯網(CNCNet)，由中國網通通信有限公司負責建設與經營管理；中國移動互聯網(CMNet)，由中國移動通信集團公司負責建設與經營管理。非經營性的互聯網有3個，它們是：中國教育科研網(CERNet)，由國家投資建設，教育部負責管理；中國科學技術網(CSTNet)，由國家投資和世界銀行貸款建設，由中國科學院網絡運行中心負責運行管理；中國國際經濟貿易互聯網(CIETNet)，面向全國外經貿系統(tǒng)事業(yè)單位的專用互聯網。由外貿經濟合作部下屬的中國國際電子商務中心負責建設與經營管理。1.4計算機網絡的拓撲結構和傳輸介質1.4.1總線型結構拓撲采用一種傳輸媒體作為公用信道，所有站點都通過相應的硬件接口直接連接到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為總線。任何一個站點發(fā)送的信號都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有其它站點接收，如圖1-4所示，總線兩端為終結器。著名的以太網(Ethernet)就是總線網的典型實例。**拓撲結構介紹**圖1-4總線拓撲結構示意圖由于所有站點共享一條公用的傳輸信道，因此一次只能由一個站點占用信道進行傳輸。為了防止爭用信道產生的沖突，出現了一種在總線型網絡中使用的媒體訪問方法------帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問方式,英文縮寫成CSMA/CD?？偩€拓撲的優(yōu)點是：(1)總線結構需要的電纜數量少，·。(2)總線結構簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。(3)易于擴充，數據端用戶入網靈活?？偩€拓撲結構的缺點是：(1)總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。(2)當接口發(fā)生故障時，將影響全網，且診斷和隔離較困難。(3)一次僅能由一個端用戶發(fā)送數據，其它端用戶必須等待，直到獲得發(fā)送權，因此媒體訪問控制機制較復雜。1.4.2星型結構圖1-5電話網的星型結構圖1-6以Hub為中心的結構星型拓撲結構的優(yōu)點是：(1)控制簡單。因為端用戶之間的通信必須經過中心站，媒體訪問控制方法和采用的協議都簡單。(2)故障診斷和隔離容易。中央節(jié)點對連接線路可以逐一隔離、進行故障檢測和定位。單個節(jié)點的故障只影響一臺設備，不會影響全網。(3)方便服務。中央節(jié)點可方便地對各個站點提供服務和網絡重新配置。星型拓撲結構的缺點是：(1)電纜長度和安裝工作量可觀。因為每個站點都要和中央節(jié)點直接連接，需要耗費大量的電纜，使得安裝、維護工作量驟增。(2)中央節(jié)點的負荷較重，形成信息傳輸速率的瓶頸。(3)對中央節(jié)點的可靠性和冗余度要求較高。中央節(jié)點一旦發(fā)生故障，將使全網癱瘓。1.4.3環(huán)型結構環(huán)型拓撲結構是由站點和連接站點的鏈路組成的一個閉合環(huán)，如圖1-7所示。每個站點能夠接收從一條鏈路傳來的數據，并以同樣的速率串行地把該數據沿環(huán)送到另一端鏈路上。環(huán)型結構的特點是，每個端用戶都與兩個相鄰的端用戶相連，因而存在著點到點鏈路，但總是以單向方式操作。假設數據傳輸的方向為逆時針，則有上游端用戶和下游端用戶之分。例如，在圖1-7中，用戶N是用戶N+1的上游端用戶，N+1是N的下游端用戶。如果N+1端需將數據發(fā)送到N端，則幾乎要繞環(huán)一周才能到達N端。環(huán)型網的典型實例有IBM令牌環(huán)(TokenRing)和劍橋環(huán)(CambridgeRing)。圖1-7環(huán)型拓撲結構示意圖環(huán)型拓撲結構的優(yōu)點是：(1)電纜長度短。環(huán)型拓撲網絡所需的電纜長度和總線型拓撲網絡相近，但比星型拓撲網絡短得多。(2)當增加或減少工作站時，只需簡單的連接操作。(3)可使用光纖。光纖的傳輸速率很高，十分適合環(huán)型拓撲的單方向傳輸。環(huán)型拓撲結構的缺點是：(1)節(jié)點故障會引起全網故障。因為環(huán)上的數據傳輸要通過連接在環(huán)上的每一個節(jié)點。(2)故障檢測困難。這與總線拓撲相似，需在各個節(jié)點進行診斷和隔離。(3)環(huán)型拓撲結構的媒體訪問控制協議都采用令牌傳遞的方式，在負載較輕時，信道利用率相對來說就比較低。1.4.4混合型結構將總線型、星型、環(huán)型中的某兩種單一拓撲結構混合起來，取兩者的優(yōu)點構成的拓撲稱為混合型拓撲結構。常見的一種是星型拓撲和環(huán)型拓撲混合成的“星—環(huán)”拓撲，如圖1-8所示。另一種是星型拓撲和總線拓撲混合成的“星—總”拓撲，如圖1-9所示。其實這兩種混合型在結構上有相似之處，若將總線結構的兩個端點連在一起也就成了環(huán)型結構。這種拓撲的配置是由一批接入環(huán)中或總線中的集中器組成，由集中器再按星型結構連至每個用戶站。圖1-8“星—環(huán)”拓撲示意圖圖1-9“星—總”拓撲示意圖混合型拓撲結構的優(yōu)點是：(1)故障診斷和隔離較為方便。一旦網絡發(fā)生故障，只要診斷出哪個集中器有故障，將該集中器和全網隔離即可。(2)易于擴展。要擴展用戶時，可以加入新的集中器，也可以在設計時，在每個集中器留出一些備用的可插入新的站點的接口。(3)安裝方便。網絡的主電纜只要連通這些集中器即可?；旌闲屯負浣Y構的缺點是：(1)需要選用帶智能的集中器。這是為了實現網絡故障自動診斷和故障節(jié)點的隔離所必需的。(2)像星型拓撲結構一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加。1.4.5樹型結構樹型拓撲是從總線拓撲演變而來的，形狀像一棵倒置的樹，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶分支，如圖1-10所示。樹根接收各站點發(fā)送的數據，然后再廣播發(fā)送到全網。樹型拓撲的特點大多與總線拓撲的特點相同，但也有一些特殊之處。圖1-10樹型拓撲結構示意圖樹型拓撲結構的優(yōu)點是：(1)易與擴展。這種結構可以延伸出很多節(jié)點和子分支，這些新節(jié)點和新分支都能很容易地加入網內。(2)故障隔離較容易。如果某一分支的節(jié)點或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個系統(tǒng)隔離開來。樹型拓撲結圖1-10樹型拓撲結構示意圖構的缺點是：各個節(jié)點對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網不能正常工作。從這一點來看，樹型拓撲結構的可靠性類似于星型拓撲結構。1.4.6網型結構圖1-11網型拓撲結構示意圖網型拓撲結構的優(yōu)點是：不受瓶頸問題和失效問題影響，可靠性高。網型拓撲結構的缺點是：結構和協議復雜，成本也比較高。1.4.7無線型結構計算機網絡通訊介質細纜通訊技術粗纜通訊技術雙絞線通訊技術光纜通訊技術

計算機網絡通訊介質細纜通訊技術（10base-2）

細纜最大段長度為185米細纜最大干線段數量為5段細纜的傳送帶寬為10M細同軸電纜阻抗50歐姆通過T型接頭按BNC標準直接和設備連接它的傳輸標準遵循以太網和IEEE802.3細纜網絡專用工具

計算機網絡通訊介質

細纜通訊技術10base-2計算機網絡通訊介質

細纜通訊技術（10base-2）計算機網絡通訊介質粗纜通訊技術（10base-5）

粗纜最大段長度為500米

粗纜最大干線段數量為5段粗纜的傳送帶寬為10M粗同軸電纜阻抗50歐姆它的傳輸標準遵循以太網和IEEE802.3它的接口通過粗纜收發(fā)器和收發(fā)器電纜按AUI標準連接收發(fā)器電纜最大段長度為50米粗纜網絡專用工具專用數據傳送設備（粗纜收發(fā)器）AUI:（abbr.AttachmentUnitInterface）,連接單元接口專用數據傳送設備（粗纜收發(fā)器）計算機網絡通訊介質雙絞線通訊技術（10base-T/100base-TX）

雙絞線最大段長度為100米雙絞線的傳送帶寬為10/1000M雙絞線電纜阻抗100歐姆它的傳輸標準遵循以IEEE802.3遵循TIA/EIA568A/B網絡布線標準雙絞線最大段長度與雙絞線的傳送帶寬有關UTP為非屏蔽雙絞線；STP為1類屏蔽雙絞線。計算機網絡通訊介質雙絞線通訊技術（10base-T/100base-TX）雙絞線分類為三類、五類、超五類雙交線雙絞線通過RJ45頭直接和設備連接雙絞線接法分為直通、交叉線的做法直通接法適應計算機到集線器或到交換機交叉接法適應計算機到計算機或接口板計算機網絡通訊介質雙交線RJ45接法規(guī)則：

1（白綠）數據發(fā)送+2（綠）數據發(fā)送—3（白橙）數據接受+6（橙）數據接受—4（蘭）電源預留+5（白蘭）電源預留—7（白棕）音頻預留8（棕）音頻預留只適應于（10base-T/100base-TX）絞線通訊技術對于1000base-TX絞線通訊技術接法另行規(guī)定。（TIA/EIA568A標準）

TIA:電信工業(yè)聯合會；EIA:電子工業(yè)聯合會計算機網絡通訊介質雙交線RJ45接法規(guī)則：

1（白橙）數據發(fā)送+2（橙）數據發(fā)送—3（白綠）數據接受+6（綠）數據接受—4（蘭）電源預留+5（白蘭）電源預留—7（白棕）音頻預留8（棕）音頻預留只適應于（10base-T/100base-TX）絞線通訊技術對于1000base-TX絞線通訊技術接法另行規(guī)定。（TIA/EIA568B標準）計算機網絡通訊介質雙絞線直通計算機網絡通訊介質雙絞線交叉18計算機網絡通訊介質計算機網絡通訊介質計算機網絡通訊介質千兆以太網的補充說明：

1998年IEEE正式規(guī)范了銅線傳送千兆位以太網，其規(guī)范為:IEEE802.3ab；具體如下：1000BASE-T規(guī)定：UDP超五類以上的雙絞線電纜傳送距離為100米，1000BASE-CX規(guī)定：STP一類雙絞線電纜傳送距離為25米。1000M簡稱為：“京”，英文：giga

簡稱“G”10000M簡稱為：“?；蚯Ь?，英文：tera

簡稱“T”計算機網絡通訊介質光纜通訊技術（100base-FX）

光纜可分為：多模光纜和單模光纜光纜數據網絡帶寬目前達到1000M目前單模光纜最大段長130千米以上它的傳輸標準遵循FDDI和IEEE802.7光纜通過光纜收發(fā)器和網絡設備直接連接接口類型：ST圓型口、SC方型口、FC螺旋口計算機網絡通訊介質光纖目前數據傳輸的性能：單模光纖：是指的在某一特定的角度、在同一時刻所進入光纖的光束，只能有一束，且光束不能發(fā)散；因此單模光纖的光源采用的是激光。多模光纖：是指的在某一特定的角度、在同一時刻所進入光纖的光束，可為多束；因此多模光纖的光源采用的是發(fā)光二極管（LED）多模：多角度入射；光源：LED；

線徑：62.5/125μm、50/125μm（微米）波長：850nm/1300nm(納米）單模：芯線的半徑和光的波長在一個數量級內,直射；光源：必須ILD（注入激光管）；線徑：9微米波長：1300nm/1500nm(納米）計算機網絡通訊介質光纜通訊技術

計算機網絡通訊介質千兆以太網的補充說明：

1998年初，IEEE規(guī)范了千兆光纖以太網即（IEEE802.3z），規(guī)定：多模光纖傳送距離為300--550米，基于以太網的1000BASE-SX規(guī)范

；規(guī)定：單模光纖傳送距離為2000--3000米，基于以太網的1000BASE-SX規(guī)范。有關光纖的詳細介紹，詳見P138計算機網絡通訊介質通訊電纜技術一覽表

UTP非屏蔽雙絞線

STP屏蔽雙絞線有線傳輸介質參數(一)計算機網絡通訊介質光纜通訊技術有線傳輸介質參數(二)計算機網絡通訊介質光纜通訊技術1.5數據通信基礎1.數據通信的基本概念2.數據編碼技術3.數據交換技術

1.5.1數據通信基本概念1.5.1.1數據通信的基本概念1．信息、數據和信號(1)信息（Information）是客觀事物屬性和相互聯系特性的表征，它反映了客觀事物的存在形式和運動狀態(tài)。(2)數據（Data）一般可以理解為“信息的數字化形式”或“數字化的信息形式”。狹義的“數據”通常是指具有一定數字特性的信息，如統(tǒng)計數據、氣象數據、測量數據及計算機中區(qū)別于程序的計算數據等。但在計算機網絡系統(tǒng)中，數據通常被廣義地理解為在網絡中存儲、處理和傳輸的二進制數字編碼。(3)信號（Signal）簡單地講就是攜帶信息的傳輸介質。在通信系統(tǒng)中我們常常使用的電信號、電磁信號、光信號、載波信號、脈沖信號、調制信號等術語就是指攜帶某種信息的具有不同形式或特性的傳輸介質２數據處理數據處理是把數據加工處理成為所需要的信息的過程。３信息處理概念同上（但廣泛）。4通信通信就是信息的傳輸與交換。5數據通信指傳遞數據類消息的通信方式。以傳送數據為業(yè)務的通信。8傳輸速率9傳輸模式10交換選擇11訪問控制方式2．數據通信系統(tǒng)的模型圖2-1通信系統(tǒng)模型圖2-1所示的為單向通信系統(tǒng)，從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下三種基本方式：（1）單向通信。又稱單工通信，即只能有一個方向的通信，而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬于這種類型。（2）雙向交替通信。又稱半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送（或同時接收），這種通信方式往往是一方發(fā)送另一方接收。（3）雙向同時通信。又稱全雙工通信，即通信雙方可以同時發(fā)送和接收信息。異步與同步通信同步就是接收端按發(fā)送端發(fā)送的每個碼元的起止時間及重復頻率來接收數據，并且要校準自己的時鐘以便與發(fā)送端的發(fā)送取得一致，實現同步接收。數據傳輸的同步方式一般分為位同步、字符同步，字符同步通常是識別每一個字符或一幀數據的開始和結束；位同步則識別每一位的開始和結束。在異步通信中，發(fā)送端可以在任意時刻發(fā)送字符，字符之間的間隔時間可以任意變化。該方法是將字符看作一個獨立的傳送單元，在每個字符的前后各加入1～3位信息作為字符的開始和結束標志位，以便在每一個字符開始時接收端和發(fā)送端同步一次，從而在一串比特流中可以把每個字符識別出來。返回本章首頁通常情況下，并行通信用于距離較近的情況，串行通信用于距離較遠的情況。在并行數據傳輸中，至少有8個數據位同時從一個設備傳送到另一個設備，發(fā)送設備將8個數據位通過8條數據線傳送給接收設備。接收設備在收到這些數據后，不需經過任何改變就可以直接使用。計算機內部的總線數據傳送通常都是以并行方式進行傳輸的。在串行數據傳輸中，每次由源地傳到目的地的數據只有一位，與同時傳輸好幾位數據的并行傳輸相比，串行數據傳輸的傳輸速度要比并行傳輸慢，但在實際應用中往往選擇串行數據傳輸，這是因為實現串行數據傳輸的硬件具有經濟性和實用性。返回本節(jié)并行與串行通信數據編碼技術編碼：將模擬數據或數字數據變換成