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第二講計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同且具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī),通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái),并以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的共享。第二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四網(wǎng)絡(luò)信息傳輸示意第三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能信息通信(基本功能)電子郵件、網(wǎng)上聊天、網(wǎng)上電話、視頻會(huì)議等。資源共享讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、數(shù)據(jù)、設(shè)備等。分布式處理大型問(wèn)題-合適算法-共同協(xié)作-降低費(fèi)用。第四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型、環(huán)型、總線網(wǎng)、樹(shù)型、網(wǎng)狀等。按通信介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、衛(wèi)星網(wǎng)等。按傳輸帶寬窄頻網(wǎng)、寬帶網(wǎng)。按通信距離局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)?!谖屙?yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)LAN—LocalAreaNetwork一般為一個(gè)單位所有范圍小(10m~2km)數(shù)據(jù)傳輸速率高(10-1000Mbps)傳輸延遲低(幾十微秒)誤碼率?。ǔ鲥e(cuò)率低)第六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四廣域網(wǎng)WAN—WideAreaNetwork也叫遠(yuǎn)程網(wǎng),跨越的地理區(qū)域較廣通常構(gòu)架在公共通信網(wǎng)上傳輸速度低(典型56Kbps-155Mbps)傳輸延遲長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜局域網(wǎng)可以是廣域網(wǎng)的一個(gè)終端第七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)什么是數(shù)據(jù)通信? 通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)將數(shù)據(jù)以某種信號(hào)方式從一處安全地、可靠地傳遞到另一處。通常將通信傳輸?shù)男畔?shí)體定義為數(shù)據(jù),分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù):計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列;模擬數(shù)據(jù):圖像、聲音、溫度、壓力等。第八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四 信號(hào)是數(shù)據(jù)的表示形式,它使數(shù)據(jù)能以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸。信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種基本形式。模擬信號(hào):在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可以連續(xù)取值的信號(hào),其變化是連續(xù)的,如某些物理量的測(cè)量結(jié)果;數(shù)字信號(hào):一種離散的脈沖序列,如數(shù)字計(jì)算機(jī)的輸出、數(shù)字儀表的測(cè)量結(jié)果等。第九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四信息傳送的四種組合模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳送 如,聲音在普通電話線路中傳輸;模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送 如,聲音或圖像通過(guò)脈沖編碼變成數(shù)字信號(hào)的傳送;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳送 是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用的主要傳輸方式之一,將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)發(fā)送,或者將接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行解調(diào),還原成數(shù)字信息;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳送 數(shù)字信號(hào)以一定的編碼方式經(jīng)并行或串行總線傳送。第十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四數(shù)據(jù)通信方式單工通信:只能從A到B,如廣播;半雙工通信:A到B,B到A都行,但不能同時(shí)進(jìn)行,如對(duì)講機(jī);全雙工通信:A到B,B到A都行,并且能同時(shí)進(jìn)行,如電話。第十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四信道帶寬:信道所能傳輸?shù)男盘?hào)頻率的范圍,即上限頻率與下限頻率之差。傳輸速率:描述一個(gè)信道的傳輸信號(hào)能力的指標(biāo),是以信道每秒鐘所能傳送的二進(jìn)制位為單位,記作位/秒或者比特/秒(bit/s,或bps)。信道參數(shù)第十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方與接收方之間的物理通路。有線傳輸介質(zhì)同軸電纜雙絞線光纖無(wú)線傳輸介質(zhì)地面微波衛(wèi)星微波紅外線第十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四同軸電纜帶寬約500MHz;數(shù)據(jù)速率可達(dá)500Mbps;有兩種傳輸信息模式:基頻廣泛用于局域網(wǎng)中;寬帶每個(gè)頻率范圍都攜帶各自的編碼信息,可以在一根電纜上傳輸多個(gè)數(shù)據(jù)流,如有線電視中的視頻圖像信息和交互式信息服務(wù)。絕緣體銅質(zhì)或鋁質(zhì)導(dǎo)線網(wǎng)狀導(dǎo)線外皮第十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四雙絞線通信距離一般不超過(guò)100m;帶寬可達(dá)250KHz;100m距離內(nèi)速率可達(dá)100Mbps;目前常用的是五類雙絞線,有四根雙絞線放在同一根電纜內(nèi)。三類:10Mbps五類:100Mbps(目前使用得最多)六類:200Mbps第十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四光纖將數(shù)據(jù)調(diào)制成不同波長(zhǎng)的光信號(hào)進(jìn)行傳輸。傳輸速率高(幾十至數(shù)百Gbps)抗干擾能力強(qiáng)保密性好無(wú)接地麻煩第十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四光纖光纜的結(jié)構(gòu)大致可分為纜芯(CableCore)和保護(hù)層(Sheath)兩大部分,下圖為四芯光纜剖面的示意圖。四芯光纜剖面示意圖第十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四光纖信道組成第十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四光纖與電纜的頻率衰減比較多模光纖和5類雙絞線的衰減與頻率關(guān)系如圖所示,當(dāng)傳輸頻率超過(guò)100MHz時(shí),5類雙絞線隨著頻率的增加衰減愈來(lái)愈大;而光纖在300MHz以內(nèi),衰減基本不變。

光纖與電纜頻率與衰減關(guān)系圖第十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四微波(1~30Ghz)信道頻帶寬,傳輸速率較高;受外部干擾影響??;只能沿直線傳播,繞射能力、穿透性很弱;遇不均勻介質(zhì)時(shí)會(huì)產(chǎn)生折射和反射;遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)要加中繼器。第二十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義:通信雙方事先約定好的和必須遵守的規(guī)則。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的部分(核心)。常用協(xié)議:OSI/RM開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型TCP/IP

TCP:傳輸控制協(xié)議

IP:互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第二十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四OSI/RM參考模型1物理層2數(shù)據(jù)鏈路層3網(wǎng)絡(luò)層4傳輸層5會(huì)話層6表示層7應(yīng)用層與用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換會(huì)話管理和數(shù)據(jù)同步從端到端透明地傳輸報(bào)文分組傳輸和路由選擇在鏈路上差錯(cuò)地傳輸一幀一幀信息將比特流放到物理介質(zhì)上傳送OpenSystemInterconnectionReferenceModel(OSI/RM)七層結(jié)構(gòu)第二十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四物理層 最基礎(chǔ)的一層,是建立在通信介質(zhì)的基礎(chǔ)上,提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性;提供有關(guān)在物理鏈路上傳輸數(shù)據(jù)流、故障檢測(cè)指示和管理。常用的RS-232C、RS-485、RS-422A、RS-423A等通信接口的規(guī)范就屬于物理層。第二十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四數(shù)據(jù)鏈路層

用于保證信息的可靠傳送,負(fù)責(zé)將傳送的數(shù)據(jù)按幀結(jié)構(gòu)格式化,組織成幀,實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制和介質(zhì)訪問(wèn)控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)物理層的管理,如采用循環(huán)冗余校驗(yàn),自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)。第二十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四差錯(cuò)控制技術(shù) 信號(hào)在物理信道的傳輸過(guò)程中,由于線路本身的電氣特性造成的隨機(jī)噪聲,信號(hào)幅度、頻率和相位的衰減或畸變,電信號(hào)在線路上反射產(chǎn)生的回音效應(yīng),線路間的串?dāng)_,以及閃電、開(kāi)關(guān)的跳閘、強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的變化等都會(huì)造成信號(hào)的失真,從而使數(shù)字通信的發(fā)送端和接收端的數(shù)據(jù)不一致,產(chǎn)生誤碼。 差錯(cuò)控制最常用的方法是差錯(cuò)控制編碼,即,將要發(fā)送的數(shù)據(jù)在發(fā)送之前加上按照某種關(guān)系編碼的冗余位,構(gòu)成一個(gè)碼字再進(jìn)行發(fā)送;接收端收到碼字后,再按發(fā)送端的編碼關(guān)系查看信息位和冗余位,以檢查傳輸過(guò)程中是否發(fā)生差錯(cuò)。 差錯(cuò)控制編碼分為檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。檢錯(cuò)碼能自動(dòng)檢查差錯(cuò),但不能糾正差錯(cuò)。糾錯(cuò)碼不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò),而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)。第二十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四網(wǎng)絡(luò)層 控制分組傳送,提供路由選擇、擁擠控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能,根據(jù)傳輸層的要求,選擇服務(wù)技術(shù),向傳輸層報(bào)告未恢復(fù)的差錯(cuò)。第二十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四傳輸層為會(huì)話層提供可靠而透明的數(shù)據(jù)傳送,提供端到端錯(cuò)誤恢復(fù)和流量控制,使信息傳送無(wú)差錯(cuò)。第二十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四會(huì)話層建立、管理和拆除進(jìn)程到進(jìn)程之間的連接,在會(huì)話不可靠時(shí)進(jìn)行斷開(kāi)、檢查、再接通的服務(wù)。第二十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四表示層實(shí)現(xiàn)用戶和服務(wù)之間的翻譯和轉(zhuǎn)換,如提供字符代碼、數(shù)據(jù)格式、控制信息、格式加密等,把應(yīng)用層提供的信息變?yōu)槟軌蚬餐斫獾男问?。第二十九?yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四應(yīng)用層

OSI的最高層,建立在下面六層已提供的各類基礎(chǔ)服務(wù)之上,為用戶的應(yīng)用服務(wù)提供信息交換,為應(yīng)用接口提供操作標(biāo)準(zhǔn)。第三十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四TCP/IP協(xié)議TCP協(xié)議(傳輸控制協(xié)議,TransmissionControlProtocol)規(guī)定傳輸信息怎樣分層、分組和在線路上傳輸;IP協(xié)議(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,InternetProtocol) 定義Internet上計(jì)算機(jī)之間的路由選擇,把不同網(wǎng)絡(luò)的物理地址轉(zhuǎn)換為Internet地址;四層結(jié)構(gòu)

應(yīng)用層、傳輸層、互連層、網(wǎng)絡(luò)接口層。第三十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四TCP/IP協(xié)議及其層次第三十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四網(wǎng)絡(luò)接口層定義各種物理網(wǎng)絡(luò)和TCP/IP之間的網(wǎng)絡(luò)接口;不提供任何協(xié)議;直接使用其他物理網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。第三十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四互連層核心:定義了正式的分組格式和協(xié)議,即IP協(xié)議(InternetProtocol);輔助協(xié)議 地址轉(zhuǎn)換協(xié)議ARP:將Internet地址轉(zhuǎn)換成物理地址; 逆向地址轉(zhuǎn)換協(xié)議RARP:將物理地址轉(zhuǎn)換成Internet地址;

Internet報(bào)文控制協(xié)議ICMP:報(bào)告差錯(cuò)和傳送控制信息,如差錯(cuò)控制、擁塞控制、路由控制。目的是把IP分組發(fā)送到應(yīng)該去的地方。第三十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四傳輸層功能是使源端和目的端主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體可以進(jìn)行會(huì)話。提供兩個(gè)協(xié)議:TCP-面向連接的傳輸控制協(xié)議,提供高可靠性的數(shù)據(jù)傳送服務(wù),主要用于一次傳送大量報(bào)文,例如文件傳送等;UDP-面向數(shù)據(jù)報(bào)的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,提供高效率的服務(wù),用于一次傳送少量的報(bào)文,例如數(shù)據(jù)查詢等,其可靠性由應(yīng)用程序提供。第三十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四應(yīng)用層對(duì)應(yīng)于OSI/RM中的高三層(會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層)。提供一組常用的應(yīng)用協(xié)議:SMTP:簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議HTTP:超文本傳輸協(xié)議FTP:文件傳輸協(xié)議TELNET:遠(yuǎn)程登錄協(xié)議NNTP:網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議DNS:域名系統(tǒng)第三十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四TCP/IP協(xié)議及其層次第三十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四OSI參考模型與TCP/IP的比較共同之處:采用層次結(jié)構(gòu)的概念,在傳輸層中定義了相似的功能。無(wú)論是OSI參考模型與協(xié)議,還是TCP/IP協(xié)議都不是完美的,對(duì)二者的評(píng)論與批評(píng)都很多。80年代幾乎所有專家都認(rèn)為OSI參考模型與協(xié)議將風(fēng)靡世界,但事實(shí)卻與人們預(yù)想的相反;第三十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四OSI參考模型與TCP/IP的比較TCP/IP協(xié)議在70年代誕生以來(lái)已經(jīng)成功地贏得了大量的用戶和投資;TCP/IP協(xié)議的成功促進(jìn)了Internet的發(fā)展,同時(shí)Internet的發(fā)展又進(jìn)一步擴(kuò)大了TCP/IP協(xié)議的影響;OSI參考模型與協(xié)議遲遲沒(méi)有成熟的產(chǎn)品推出,妨礙了第三方廠家開(kāi)發(fā)相應(yīng)的硬件和軟件,從而影響了OSI產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率與今后的發(fā)展。第三十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)技術(shù)組成:軟件,硬件。軟件 OS:WindowsNT/2000Server、UNIX、Linux、Netware 應(yīng)用軟件硬件 服務(wù)器 工作站 網(wǎng)絡(luò)適配器—網(wǎng)卡 網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)連接部件(HUB、中繼器、交換機(jī)等)第四十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)常見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型環(huán)型總線型星型和總線型結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)第四十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(星型)易實(shí)現(xiàn),節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、移動(dòng)方便,維護(hù)容易網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)快第四十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(環(huán)形)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,投資小,傳輸速度快,可用光纖維護(hù)困難,故障診斷困難,不易擴(kuò)展第四十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(總線型)組網(wǎng)費(fèi)用低,用戶擴(kuò)展容易,維護(hù)方便總線帶寬共享,傳輸速度隨用戶增多而下降,故障隔離困難第四十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(復(fù)合型)應(yīng)用廣泛,擴(kuò)展靈活維護(hù)較困難,網(wǎng)絡(luò)速度隨用戶增多而下降第四十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)——10BASE-T以太網(wǎng)利用雙絞線傳輸,拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型。采用集線器(Hub)組網(wǎng),每個(gè)節(jié)點(diǎn)直接用雙絞線與集線器相連,網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展容易,若要增加一個(gè)節(jié)點(diǎn),只需將該節(jié)點(diǎn)用雙絞線與某臺(tái)集線器相連即可,而不需要停止網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行;網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)不受限制,而且某個(gè)節(jié)點(diǎn)或某條雙絞線的故障不會(huì)影響到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。第四十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)——快速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)100Mbps以上的傳輸速率。常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)快速以太網(wǎng):100BASE-T和100VG-AnyLAN技術(shù)。100BASE-T保留10BASE-T的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),物理層能提供100Mbps傳輸速率,對(duì)于正在運(yùn)行的10Mbps以太網(wǎng),只需更改網(wǎng)卡和集線器,不需要重新布線,即可升級(jí)到100Mbps的快速以太網(wǎng)。光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FiberDistributedDataInterface,FDDI)網(wǎng)絡(luò):雙環(huán)結(jié)構(gòu),主環(huán)運(yùn)行,次環(huán)備用。千兆位以太網(wǎng):相比10Mbps和100Mbps以太網(wǎng),傳輸距離短,傳輸速率高。異步傳輸模式(AsynchronousTransferMode,ATM)網(wǎng)第四十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四廣域網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成主機(jī)和通信子網(wǎng)第四十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的核心是網(wǎng)絡(luò)之間的硬件連接和網(wǎng)間互聯(lián)協(xié)議。常用的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備:中繼器(Repeater)集線器(Hub)網(wǎng)橋(Bridge)路由器(Router)網(wǎng)關(guān)(Gateway)第四十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)互聯(lián)將多個(gè)局域互聯(lián)起來(lái),實(shí)現(xiàn)更大范圍的計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。中繼器將網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)電纜段上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大和整形,用以擴(kuò)展局域網(wǎng),工作在OSI中的物理層上。用中繼器可以互連各種不同類型的介質(zhì),如光纖、雙絞線等。過(guò)多增加中繼器將導(dǎo)致延遲太長(zhǎng),協(xié)議不工作。一般任何一對(duì)工作站之間中繼器不超過(guò)4個(gè)。中繼器會(huì)把外界干擾引入連接的網(wǎng)段。第五十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期四局域網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)橋(橋接器)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)互聯(lián)的存儲(chǔ)

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