計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)與應用教學教案

授課章節(jié)第1章計算機區(qū)絡概述

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授課內(nèi)容

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首授班級首授時間課時4學時

1.掌握計算機怪絡的概念。

知識目標2.了解計算機愜絡的產(chǎn)生與發(fā)展史。

3.理解計算機快絡的組成、功能及應用。

1.能夠舉例表述計算機網(wǎng)絡的分類及其各類的應用狀況。

能力目標

2.能夠表述某一具體單位的計算機網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)及其應用。

教學重點計算機網(wǎng)絡的概念、傳輸介質(zhì)

教學難點計算機網(wǎng)絡的新技術(shù)

教學地點教具教案、演示課件

第1章計算機網(wǎng)絡的概念

教學過程計算機網(wǎng)絡是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，當前.，計算機網(wǎng)絡已經(jīng)成為社會生

活不可缺少的信息處理和通信工具，成為社會生活的重要組成部分。

1.1.1計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展經(jīng)歷了一個從簡單到復雜的過程，計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展經(jīng)歷三個階

段，分別為面向終端的計算機網(wǎng)絡階段、計算機與計算機網(wǎng)絡階段和開放式標準化的網(wǎng)絡階

段。

1.而向終端的計算機網(wǎng)絡

圖1-1面向終端的單機系統(tǒng)

2.計算機與計算機網(wǎng)絡

美國的ARPA網(wǎng)（Internet的前身）正式投入使用，標志著計算機網(wǎng)絡的興起，ARPA網(wǎng)使

用的分組交換技術(shù)。

3.開放式標準化網(wǎng)絡

由于相對獨立的網(wǎng)絡難以實現(xiàn)互連，國際標準化組織ISO于1984年頒布了一個稱為“開放

系統(tǒng)互連基本參考模型”的國際標準ISO7498,簡稱OSI/RM,即著名的OSI七層模型。從

此，計算機網(wǎng)絡有了統(tǒng)一標準，加速了計算機網(wǎng)絡的發(fā)展。

I.1.2計算機網(wǎng)絡的定義

計算機網(wǎng)絡就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連

起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件（即網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）管理下,

實現(xiàn)網(wǎng)絡中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。

計算機網(wǎng)絡的定義涉及四個要點，如下所述。

（1）計算機網(wǎng)絡中包含兩臺以上的地理位置不同具有獨立功能的計算機。聯(lián)網(wǎng)的計算機稱

為主機（Host）也稱為結(jié)點（Node）。但網(wǎng)絡中的結(jié)點不僅僅是計算機，還可以是其他通信

設(shè)備，如交換機、路由器等。

（2）網(wǎng)絡中各結(jié)點之間的連接需要有一條通道，即傳輸介質(zhì)實現(xiàn)物理互聯(lián)。

（3）網(wǎng)絡中各結(jié)點之間互相通信必需遵循共同的協(xié)議規(guī)則，如Internet上.使用的通信協(xié)議

是TCP/IP協(xié)議簇。

（4）計算機網(wǎng)絡的目的是實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和網(wǎng)絡資源（包括硬件資源和軟件資源）共享為目

的。

I.1.3計算機網(wǎng)絡的組成

I.計算機網(wǎng)絡的邏輯組成

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圖1-3計算機網(wǎng)絡的組成

2.計算機網(wǎng)絡的系統(tǒng)組成

計算機網(wǎng)絡的系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。

（1）網(wǎng)絡硬件。

（2）網(wǎng)絡軟件。

1.1.4計算機網(wǎng)絡的功能

計算機網(wǎng)絡的功能主要體現(xiàn)在三個方面分別為資源共享、信息交換與協(xié)同處理。

1.資源共享

2.信息交換

3.協(xié)同處理

1.2計算機網(wǎng)絡的分類

依據(jù)從不同的角度對計算機網(wǎng)絡進行分類，有助于理解計算機網(wǎng)絡。

1.2.1按網(wǎng)絡規(guī)模分類

2.城域網(wǎng)（MAN）

3.廣域網(wǎng)（WAN）

圖1-5廣域網(wǎng)實例

1.2.2按網(wǎng)絡使用對象分類

依據(jù)網(wǎng)絡使用對象的不同，計算機網(wǎng)絡可以分為公用網(wǎng)絡和專用網(wǎng)絡兩大類。

1.公用網(wǎng)

2.專用網(wǎng)

I.2.3按通信傳輸方式分類

依據(jù)數(shù)據(jù)通信傳輸方式的不同，計算機網(wǎng)絡可以分為廣播式網(wǎng)絡和點對點網(wǎng)絡兩大類。

2.點對點網(wǎng)絡

1.2.4按網(wǎng)絡組件的關(guān)系分類

依據(jù)網(wǎng)絡中的各結(jié)點的關(guān)系來劃分，計算機網(wǎng)絡可以分為對等網(wǎng)絡和基于服務器網(wǎng)絡。

1.對等網(wǎng)絡

圖1-8對等網(wǎng)絡實例

2.基于服務器網(wǎng)絡

服

務

器

圖1-9基于服務器的網(wǎng)絡實例

1.2.5按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類

1.總線型拓撲

圖1-10總線拓撲的網(wǎng)絡

2.星型拓撲

圖1-11星型拓撲的網(wǎng)絡

3.環(huán)型拓撲

圖1-12環(huán)型拓撲的網(wǎng)絡

4.樹型結(jié)構(gòu)

圖1-13樹型拓撲的網(wǎng)絡

5.網(wǎng)狀型拓撲

通信了網(wǎng)

圖1-14網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡

I.3傳輸介質(zhì)與綜合布線

<1）有線傳輸介質(zhì)。

（2）無線傳輸介質(zhì)。

1.3.1同軸電纜

圖1-15同軸電纜

依據(jù)傳輸信號將同軸電纜分成兩種，基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。

圖1-16細纜接口

非屏蔽雙絞線（UTP）沒有屏蔽層。其直徑小，重量輕，易彎曲，易安裝，具有獨立性和靈

活性，適用了?結(jié)構(gòu)化綜合布線，如圖1-17所示。

圖1-17非屏蔽雙絞線

屏蔽雙絞線（STP）有屏蔽層。其外層由鋁粕包裹，有效的防止電磁干擾，屏蔽雙絞線價格

相對較高，安裝時要比非屏蔽雙絞線電纜困難，如圖1/8所示。

圖1-18屏蔽雙線線

使用雙絞線組網(wǎng)，網(wǎng)卡必須帶有RJ45接口，如圖1-19所示。

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圖1-19RJ45接頭

根據(jù)EIA/TIA568B的規(guī)定，RJ45接口雙絞線的每條線的顏色與編號，如表1-2所示。在8

根導線中只需要4根用來通信，第1、2條用于發(fā)送數(shù)據(jù)，第3、6條用于接收數(shù)據(jù)。

表1-2EIA/TIA568B的規(guī)定的RJ45接口順序

編號12345678

顏色白橙橙白綠藍白藍綠白棕棕

除了EIA/TIA568B規(guī)定以外，還有EIA/TIA568A規(guī)定。EIA/TIA568A規(guī)定是把EIA/TIA568B

規(guī)定的排線順序的第I、2條與第3、6條對調(diào)，具體順序是：白綠、綠、白橙、藍、白藍、

橙、白棕、棕。

EIA/TIA568B規(guī)定，RJ45水晶頭金屬片對著客戶，接口順序，如圖1-20所示。

eiA/TU568B

圖1-20RJ45接口順序

1.3.3光纖

圖1-21光纖

1.光纜的組成

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圖1-22光纖纖芯

光纖芯是光的傳導部分，而包層的作用是將光封

圖1-23光纖中光的傳輸

2.光纖的分類

光纖的模態(tài)，所謂的模態(tài)就是它的光波的分布形式。若入射光的模樣為圓光斑，射出端仍能

觀察到圓形光斑，這就是單模傳輸：若射出端分別為許多小光斑，這就出現(xiàn)r許多雜散的高

次模，形成多模傳輸，稱為多模光纖。

按照傳輸?shù)目偰?shù)來分將光纖分為單模光纖和多模光纖。

(1)單模光纖(SMF)。

(2)多模光纖(MMF)。

3.光纖連接器

圖1-24光纖適配微

<、>C大桿連接制Cb）scjWiSSB<?）FCftHilSS<d，LC丸懺連接同

圖1-25光纖連接器

4.與光纖連接的設(shè)備

（1）光纖收發(fā)器

圖1-26光纖收發(fā)器

（2）光纖接口網(wǎng)卡。

（3）帶光纖接口的交換機。

1.3.4無線傳輸介質(zhì)

無線傳輸介質(zhì)是指在兩個通信設(shè)備之間不使用任何人為的物理連接。無線通信的方法有微

波、無線電波、激光和紅外線。

1.微波

圖1-28衛(wèi)星微波通信

2.無線電波

3.激光通信

4.紅外線光

1.3.5綜合布線

綜合布線是?種模塊化的、靈活性極高的建筑物內(nèi)或建筑群之間的信息傳輸通道。通

過它可使話音設(shè)備、數(shù)據(jù)設(shè)備、交換設(shè)備及各種控制設(shè)備與信息管理系統(tǒng)連接起來，同時也

使這些設(shè)備與外部通信網(wǎng)絡相連。

I.綜合布線的特征

綜合布線采用國際先進的標準體系如：EIA/TIA-568（國際綜合布線標準）等，綜合布線系

統(tǒng)與傳統(tǒng)的布線系統(tǒng)相比，有許多優(yōu)越性，其主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）兼容性。

（2）開放性。

（3）靈活性。

（4）可靠性。

（5）先進性。

2.綜合布線的組成

綜合布線系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，按照每個模塊的作用，可以把綜合布線系統(tǒng)分成六個

部分，即工作區(qū)子系統(tǒng)、水平布線子系統(tǒng)、垂直二線子系統(tǒng)、管理子系統(tǒng)、設(shè)備間子系統(tǒng)和

建筑群子系統(tǒng)，如圖1-29所示。

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圖1-29綜合布線系統(tǒng)組成

（1）工作區(qū)子系統(tǒng)。

（2）水平子系統(tǒng)。

（3）垂直子系統(tǒng)。

（4）設(shè)備間子系統(tǒng)。

（5）管理子系統(tǒng)。

（6）建筑群了?系統(tǒng)

3.綜合布線的標準

（1）商用建筑電信布線標準ANSI/EIA/TIA568A

（2）商用建筑通信路徑和間隔標準ANSI/EIA/T1A569。

（3）住宅和小型商業(yè)電信連線標準ANSI/EIA/T1A570。

（4）商用建筑通信設(shè)施管理標準ANSI/EIA/TIA606o

（5）商用建筑通信設(shè)施接地與屏蔽接地要求ANSI/EIA/TIA607。

1.3.6網(wǎng)絡規(guī)劃設(shè)計

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網(wǎng)絡設(shè)計

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網(wǎng)絡青網(wǎng)與程護

圖1-30組網(wǎng)的四個階段

1.需求分析及可行性分析

需求分析是明確用戶對網(wǎng)絡系統(tǒng)的要求，可以從以下幾個方面進行分析

（1）網(wǎng)絡服務。

（2）性能要求。

（3）運行環(huán)境要求。

（4）通信類型和通信量。

（5）地理布同。主要了解用戶的數(shù)量及其位置。

2.網(wǎng)絡設(shè)計

網(wǎng)絡設(shè)計階段主要完成內(nèi)容是網(wǎng)絡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成設(shè)計、網(wǎng)絡方案的選擇、拓撲結(jié)構(gòu)的選

擇、設(shè)備及通信線路選擇、網(wǎng)絡邏輯結(jié)構(gòu)圖等。

3.網(wǎng)絡實施與網(wǎng)絡測試

網(wǎng)絡實施是在網(wǎng)絡設(shè)計的基礎(chǔ)上進行設(shè)備采購、布線、安裝、調(diào)試、培訓和系統(tǒng)交割工作。

網(wǎng)絡實施的步驟即任務為：

（1）工程實施計劃.

（2）網(wǎng)絡設(shè)備驗收。

（3）設(shè)備安裝。

（4）系統(tǒng)調(diào)試。

（5）系統(tǒng)試運行。

（6）系統(tǒng)割接。

（7）人員培訓。

（8）技術(shù)支持/服務。

1.4網(wǎng)絡新技術(shù)

21世紀己進入計算機網(wǎng)絡時代。計算機網(wǎng)絡極人普及，計算機應用已進入更高層次，出現(xiàn)

「大量計算機網(wǎng)絡新技術(shù)。

1.4.1物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，也是“信息化”

時代的重要發(fā)展階段。

1.物聯(lián)網(wǎng)的提出

物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings,loT)的概念是在1999年提出的，當時不叫物聯(lián)網(wǎng)而叫傳感網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算等通信感知技術(shù)，廣泛應用于網(wǎng)絡的融合中，也

因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。

2.物聯(lián)網(wǎng)的概念

圖1-31物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)

3.物聯(lián)網(wǎng)的特點

(1)要有數(shù)據(jù)傳輸通路；

(2)要有一定的存儲功能；

(3)要有CPU：

(4)要有操作系統(tǒng)；

(5)要有專門的應用程序；

(6)遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議：

(7)在世界網(wǎng)絡中有可被識別的唯一編號。

4.物聯(lián)網(wǎng)分類

物聯(lián)網(wǎng)可分為私有物聯(lián)網(wǎng)(PrivateIOT)、公有，物聯(lián)網(wǎng)(PublicIOT)、社區(qū)物聯(lián)網(wǎng)(Community

IOT)和混合物聯(lián)網(wǎng)(HybridIOT)4種。

5.物聯(lián)網(wǎng)的主要應用領(lǐng)域

物聯(lián)網(wǎng)比較典型的應用包括水電行業(yè)無線遠程動抄表系統(tǒng)、數(shù)字城市系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、

危險源和家居監(jiān)控系統(tǒng)、產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管系統(tǒng)等。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用，如圖1-32所示。

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圖1-32農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用

1.4.2三網(wǎng)融合

三網(wǎng)融合又叫“三網(wǎng)合一”，是指電信網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)這三個網(wǎng)，在向?qū)拵ㄐ啪W(wǎng)、

數(shù)字電視網(wǎng)、下一代互聯(lián)網(wǎng)演變過程中，相互滲透、互相兼容并逐步整合成為全世界統(tǒng)一的

信息通信網(wǎng)絡。

圖1-33所示.

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圖1-33三網(wǎng)融合涉及的業(yè)務體系

I.4.33G技術(shù)

3G技術(shù)是指第三代移動通信技術(shù)(ThirdGeneration),它的理論研究、技術(shù)開發(fā)和標準制定

工作始于20世紀80年代中期，在此之前，移動通信技術(shù)經(jīng)歷了兩個階段。

圖1-34第三代移動通信技術(shù)標準

1.4.44G技術(shù)

隨著數(shù)據(jù)通信與多媒體業(yè)務需求的發(fā)展，適應移動數(shù)據(jù)、移動計算及移動多媒體運作需要的

第四代移動通信開始興起和廣泛應用。

1.4G的簡介

圖1-351G、2G、3G和4G的比較

2.4G的通信特點

4G通信技術(shù)的特點可用“多、快、好、省”四個字來概括。

（1）業(yè)務種類多

（2）上網(wǎng)速度快

（3）用戶感知好

（4）頻譜資源省

3.4G的核心技術(shù)

4G通信系統(tǒng)的這些特點，決定了它將采用一些不同于3G的技術(shù)。對于4G中籽使用的核

心技術(shù)，業(yè)界并沒有太大的分歧。

（1）正交頻分復用（OFDM）技術(shù)

（2）軟件無線電。

（3）智能天線技術(shù)。

（4）多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)。

（5）基于IP的核心網(wǎng)。

1.4.5云計算

云計算是指將大量用網(wǎng)絡連接的計算資源統(tǒng)一管理和調(diào)度，構(gòu)成一個計算資源池向用戶按

需服務。用戶通過網(wǎng)絡像用水和用電一樣的簡單方式獲得所需計算機資源和服務。

1.云計算的由來

云計算是一種新興的商業(yè)計算模型。它將計算任務分布在大量計算機構(gòu)成的資源池中，使

各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算能力、存儲空間和各種軟件服務。之所以稱為“云”，

是因為它在某些方面具有現(xiàn)實中云的特征，如規(guī)模較大、可以動態(tài)伸縮、邊界模糊等。人們

無法也無需確定云的具體位置，但它確實存在于某處。云計算的本質(zhì)，如圖1-36所示。

云計算的本廉：費源到架構(gòu)的全面彈性

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圖1-36云計算的本質(zhì)

2.云計算概念

美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）的定義是，云計算是一種按使用量付費的模式，這種模

式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡、

服務器、存儲、應用軟件、服務），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作,

或與服務供應商進行很少的交互。

3.云計算的特點

云計算是通過使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，企

業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將與互聯(lián)網(wǎng)更相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應用上，根據(jù)需

求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。從研究現(xiàn)狀上看，云計算具有以下特點。

（1）便捷性強

（2）可靠性高。

（3）成本低。

（4）潛在的危險性。

4.云計算應用

(1)云服務。

(2)云計算。

(3)云存儲。

(4)云安全。

I.4.6大數(shù)據(jù)

1.大數(shù)據(jù)的定義

指利用常用軟件工具來獲取、管理和處理數(shù)據(jù)所耗時間超過可容忍時間的數(shù)據(jù)集。這并不是

一個精確的定義，因為無法確定常用軟件工具的范圍，可容忍時間也是個概略的描述。

九大數(shù)據(jù)特征

大數(shù)據(jù)的四大特征，如下所述。

(1)規(guī)模性(Volume)

(2)高速性(Velocity)<>

(3)多樣性(Variety)o

(4)價值性(Value)?

Re-ImaginationofData...

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KPCB

圖1-37大數(shù)據(jù)價值

教學后記

授課章節(jié)第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)

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授課內(nèi)容?Bt據(jù)ifl信技術(shù)

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首授班級首授時間課時4學時

1.掌握數(shù)據(jù)通信的基本概念。

知識目標2.理解數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制技術(shù)、數(shù)據(jù)的傳輸方式。

3.了解多路復月技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)。

1.能進行數(shù)據(jù)通信傳輸速率相關(guān)的計算。

能力目標

2.能表述數(shù)字通信的優(yōu)豹并舉例說明。

3.能夠清晰地差錯控制技術(shù)的原理及在計算機網(wǎng)絡中的應用。

教學重點數(shù)據(jù)通信技術(shù)編碼

教學難點差錯控制技術(shù)

教學地點教具教案、演示課件

第2章數(shù)據(jù)通信技術(shù)

2.1基本概念

計算機網(wǎng)絡是計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的前物，數(shù)據(jù)通信是指用通信線路和通信設(shè)

備把兩結(jié)點連接起來進行數(shù)據(jù)傳遞或交換，它是網(wǎng)絡的基礎(chǔ)。

2.1.1常用術(shù)語

數(shù)據(jù)通信包含兩個方面的內(nèi)容，一個是數(shù)據(jù)傳輸，另一個是數(shù)據(jù)傳輸前后的處理。數(shù)據(jù)

通信是依照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。

1.信息

2.數(shù)據(jù)

3.信號

fwv

教學過程

圖2-1模擬信號波形圖

圖2-2數(shù)字信號波形圖

4.噪聲

5.信源、信宿和信道

2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)

1.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成有三個要素，分別是信源、信宿和信道，如圖2-3所示。

?通信忙道,

[信覆]y-Hf3ffl|

1-聲I

圖2-3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)

2.數(shù)據(jù)通信分類

（1）模擬通信

通信信城

嗤百源|

圖2-4模擬通信模型

（2）數(shù)字通信

圖2-5數(shù)字通信模型

（3）數(shù)字通信與模擬通信的比較。

（4）數(shù)字通信的特征。

2.I.3數(shù)據(jù)通信的技術(shù)指標

在數(shù)據(jù)通信中，有4個指標是非常重要的，它們就是數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸帶寬

（也稱“信道容量”）、傳輸時延和誤碼率。

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

（1）比特率。比特率是每秒種傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為“位/秒”，通常記作

bps,主要單位有Kbps、Mbps和Gpbs。

（2）波特沃。波特率也稱碼元速率、調(diào)制速率或者信號傳輸速率，是指每秒中傳

輸?shù)拇a元（符號）數(shù)，單位為波特，記作Baud。

在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一個二進制數(shù)字，這樣的時間間隔

內(nèi)的信號稱為（二進制）碼元。碼元與比特的關(guān)系，如圖2-6所示。

?ia比*

I

OlOOlOl二0?（信號

：i7n2M

t1個■元口個信g比特

用元

信?比特

I

01100001II0：10

的法制信學

40電平

1ZI元?2個信息比抬

圖2-6碼元與比特的關(guān)系

（3）誤碼左（Pe）。誤碼率計算公式為

N

p=-Lxl00%

N^

式中的M為其口出錯的位數(shù)，N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總位數(shù)。

2.帶寬與信道容量

（1）帶寬。

（2）信道容量。

（3）奈奎斯特準則。

（4）香農(nóng)定理。

香農(nóng)定理描述了在有限帶寬、隨機噪聲分布的信道中最大的數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的

系。

3.傳輸時延

信號在信道中傳輸，從信源到達信宿需要一定的時間，這個時間稱傳輸時延。信號

的傳輸時延與信道的傳輸介質(zhì)、信源和信宿的距離有關(guān)。

2.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制技術(shù)

escm

圖2-7數(shù)據(jù)、信號與信道的關(guān)系

用數(shù)字信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)稱為編碼；用模擬信號承載數(shù)字或模擬數(shù)據(jù)稱為調(diào)制,

不同類型的數(shù)據(jù)傳換成不同類型的信號在信道上傳輸有四種組合，如圖2-8所示，

圖2-8數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號的4種組合

2.2.1數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制

計停機

圖2-9調(diào)制與解調(diào)

對數(shù)字數(shù)據(jù)進行調(diào)制的方法有幅移調(diào)制(ASK)、頻移調(diào)制］(FSK)和相移調(diào)制(PSK)

三種。

(1)幅移鍵控法(ASK)：

(2)頻移鍵控法(FSK)：

(3)相移鍵控法(PSK)：

數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制方法，如圖2-10所示。

NRZ

我波

ASK

FSK

PSK?wwwwwwwwvyv\i

Iii??itilla?

圖2-10數(shù)字數(shù)據(jù)的調(diào)制方法

2.2.2數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼

利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字數(shù)據(jù)

在傳輸方前，需要進行數(shù)字編碼,將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。數(shù)字數(shù)據(jù)的編碼方式有

二種，分別足不歸零碼（NRZ）、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。

數(shù)字數(shù)據(jù)編碼如圖2-11所示。

111tliIII

!o：1：。：o；1：o：o：1：

NRZ

曼助斯

特編碼

差分量

沏斯特

■瑪

II??aIIII

圖2-11數(shù)字數(shù)據(jù)編碼

數(shù)字編碼特點的比較，如表2-1所示。

2.2.3模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

模擬信號的數(shù)字編碼通常采用脈沖編碼調(diào)制方法（PCMI

脈沖編碼調(diào)制方法（PCM）的過程包括采樣、量化和編碼三個步驟，如圖2-12所示。

mum［聯(lián)化原［艘碼|

圖2-12脈沖編碼

脈沖編碼調(diào)制方法的工作過程如圖2-13所示。

圖2-13脈沖編碼調(diào)制方法的工作過程

2.3數(shù)據(jù)傳輸方式

2.3.1單工、半雙工和全雙工數(shù)據(jù)傳輸

依據(jù)數(shù)據(jù)在信道上的流向及特點，數(shù)據(jù)通信可以有單工、半雙工和全雙工三種數(shù)據(jù)

傳輸方式。

1.單工數(shù)據(jù)傳輸

發(fā)

送

?

依泅信息

圖2-14單工數(shù)據(jù)傳輸

2.半雙工數(shù)據(jù)傳輸

圖2-15半雙工數(shù)據(jù)傳輸

3.全雙工數(shù)據(jù)傳輸

圖2-16全雙工數(shù)據(jù)傳輸

2.3.2并行傳輸和串行傳輸

依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樞颍瑪?shù)據(jù)通信可以分為并行傳輸和串行傳輸。

數(shù)

據(jù)

發(fā)

送

設(shè)

備

閭巾行傳輸圖

圖2-17并行傳輸與串行傳輸

2.3.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)

所謂同步，就是要求通信的收發(fā)雙方在時間基準上保持?致。實現(xiàn)收發(fā)之間的同步是數(shù)

據(jù)傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)之一。數(shù)據(jù)通信中常用的兩種同步方式是異步傳輸和同步傳輸。

1.異步傳輸

圖2-18異步傳輸方式

2.同步傳輸

0UUU0|110000/0110UIKXHIIUOOOO|0UUI10

ilH機數(shù)據(jù)傳輸方向“算機

圖2-19同步傳輸方式

2.3.4數(shù)據(jù)傳輸形式

數(shù)據(jù)傳輸形式可分三類具體為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。

1.基帶傳輸

在數(shù)字信號頻譜中，把直流（零頻）開始到能量集中的一段頻率范圍稱為基本頻帶，簡

稱為基帶。

2.頻帶傳輸

頻帶傳輸就是先將基帶信號變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較高頻率范

圍的模擬信號（稱為頻帶信號），再將這種頻帶信號在模擬信道中傳輸。

3.寬帶傳輸

將信道分成多個子信道，分別傳送音頻、視頻和數(shù)字信號，稱為寬帶傳輸。它是一種傳

輸介質(zhì)的頻帶寬度較寬的信息傳輸，通常在300-400MHZ左右。系統(tǒng)設(shè)計時將此頻帶分

割成幾個字頻帶，采用多路復用技術(shù)。

2.4多路復用技術(shù)

多路復用技術(shù)是指在一條物理通信線路上建立多條邏輯通信信道，同時傳輸若干路

信號的技術(shù)。多珞復用是多個用戶共享公用信道的一種機制，通過多路復用技術(shù)，多個

終端能共享一條高速信道,從而達到節(jié)省信道資源的目的，如圖2-20所示.

圖2-20多路復用技術(shù)

多路復用有頻分多路復用（FDM）,時分多路復用（TDM）,波分多路復用（WDM）

和碼分多路復用（CDMA）幾種。

2.4.1頻分多路復用（FDM）

圖2-21頻分多路復用

2.4.2時分多路復用（TDM）

時分多路復用技術(shù)又可分為同步時分多路復用技術(shù)和異步時分多路愛用技術(shù)。

1.同步時分多路復用技術(shù)（STDM）

圖2-22同步時分多路復用

2.異步時分多路復用技術(shù)（ATDM）

圖2-23異步時分多路復用

2.4.3波分多路復用（WDM）

2.4.4碼分多路復用（CDMA）

2.5數(shù)據(jù)交換技術(shù)

圖2-24交換網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)

2.5.1電路交於

電路交換也稱為線路交換，當前的電話網(wǎng)就使用這個技術(shù)。利用線路交換通信時中

間交換節(jié)點間要建立一條專業(yè)的通信電路。

1.電路交換的過程

線路交換的過程分成電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和線珞拆除三個階段。

2.電路交換的特征

電路交換技術(shù)的特征，如下所述。

（1）電路交換優(yōu)點是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。

（2）電路交換缺點是電路一經(jīng)建立，就歸通信雙方所有，利用率低、浪費嚴重。它適

用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r，

（3）電路交換的特點是在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放

之前，該通路由一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。

電路交換所用的時間如圖2-25所示。

圖2-25電路交換時間

2.5.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換

存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換是通信雙方在進行通信時.，不需要預先建立一條專用的電路。發(fā)送端將需

要發(fā)送的數(shù)據(jù)（報文或分組）中加入目的地址。直接交給通信網(wǎng)絡，通過存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式

傳輸給目的站點。

1.存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換的特點

存儲轉(zhuǎn)交交換不需要在兩個站點之間建立專用通路，可以節(jié)省信道容量和有效時間。其

特點如下所述。

（1）線路利用理高。

（2）在電路交換網(wǎng)絡上，當通信量變得很大時，就不能接受新的呼叫。

（3）存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換系統(tǒng)可以把一個報文（分組）發(fā)送到多個目的地，而電路交換網(wǎng)絡

很難做到這一點。

（4）存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換網(wǎng)絡可以進行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。

（5）有時節(jié)點收到過多的數(shù)據(jù)而無空間存儲或不能及時轉(zhuǎn)發(fā)時，就不得不丟棄報文，

而且發(fā)出的報文不按順序到達目的地。

需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分為報文和分組，傳輸報文的稱報文交換、傳輸分組的稱分組交換。

2.報文交換

圖2-26報文交換時間

3.分組交換

分組交換是報攵交換的一種改進，它將報文分成若干個分組，通過網(wǎng)絡傳輸分組,

每個分組的長度有一個上限，有限長度的分組使得每個節(jié)點所需的存儲能力降低了，分

組可以存儲到內(nèi)存中，提高了交換速度。

（1）虛電路分組交換。

圖2-27虛電路分組交換

圖2-28虛電路分組交換時間

（2）數(shù)據(jù)包分組交換。

圖2-29數(shù)據(jù)包分組交換方式

圖2-30數(shù)據(jù)包分組交換時間

2.5.3.各種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的性能比較

電路交換、報文交換和分組交換這三種交換方式各有優(yōu)缺點，因而各有適用場合，并且

可以互相補充。其性能特征，如下所述。

（1）電路交換。在數(shù)據(jù)傳輸之前必須先設(shè)置?條完全的通路。在線路拆除（釋放）之

前，該通路由一對用戶完全占用。電路交換效率不高，適合于較輕和間接式負載使用租

用的線路進行通信。

（2）報又交換。報文從源點傳送到目的地采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式，報又需要排隊。因此

報文交換不適合于交互式通信，不能滿足實時通信的要求。

（3）分組交換。分組交換方式和報文交換方式類似，但報文被分成分組傳送，并規(guī)定

了最大長度。分組交換技術(shù)是在數(shù)據(jù)網(wǎng)中最廣泛使用的一種交換技術(shù)，適用于交換中等

或大量數(shù)據(jù)的情況。

2.6差錯控制技術(shù)

2.6.I差錯

通信信道的噪聲分為熱噪聲和沖擊噪聲兩種。由這兩種噪聲分別產(chǎn)生兩種類型的差錯，

隨機差錯和突發(fā)差錯。

（1）熱噪聲，

（2）沖擊噪聲

2.6.2差錯控制

差錯控制就是檢測和糾正數(shù)據(jù)通信中可能出現(xiàn)差錯的方法,保證計算機通信中數(shù)據(jù)傳輸

的正確性和傳輸效率。

差錯控制編碼可分為檢錯碼和糾錯碼。檢錯碼只能自動發(fā)現(xiàn)差錯的編碼；糾鑄碼不僅能

發(fā)現(xiàn)差錯而且能自動糾正差錯的編碼。

常用的差錯控制方式有自動請求重發(fā)（ARQ）和前向糾錯（FEC）o

1.自動請求重發(fā)

自動請求重發(fā)（ARQ）是計算機網(wǎng)絡中較常采用的差錯控制方法。ARQ的原理是發(fā)送

方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余檢錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)檢錯碼對數(shù)據(jù)進行

差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，則接收方返回請求重發(fā)的信息，發(fā)送方在收到請求重發(fā)的信息

后，重新傳送數(shù)據(jù)；如沒有發(fā)現(xiàn)差錯，則發(fā)送下?個數(shù)據(jù)，如圖2?31所示。

圖2-31自動請求聿發(fā)流程

自動請求理發(fā)的特點是使用檢錯碼（常用的有奇偶校驗碼和CRC碼等）、必須是雙

向信道、發(fā)送方需設(shè)置緩沖器。采用這種差錯控制方法需要具備雙向通道，一般在計算

機數(shù)據(jù)通信中應用。檢錯重發(fā)方式分為三種類型，其中ACK是確認信號，NAK是否認

信號。

2.前向糾錯

前向糾錯（FEC）其原理是發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)附加上一定的冗余糾錯碼一并發(fā)送，

接收方則根據(jù)糾錯碼對數(shù)據(jù)進行差錯檢測，如發(fā)現(xiàn)差錯，由接收方進行糾正，如圖2-32

所示。

圖2-32前向糾錯流程

前向糾錯（FEC）特點是使用糾錯碼（糾錯碼編碼效率低且設(shè)備復雜）、單向信道、發(fā)送

方無需設(shè)置緩沖器。

3.混合糾錯檢錯方式

4.反饋校驗方式

2.6.3差錯控制編碼

差錯控制編碼的原理是：發(fā)送方對■準備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行抗干擾編碼，即按某種算法附加

上一定的冗余位，構(gòu)成一個碼字后再發(fā)送。接收方收到數(shù)據(jù)后進行校驗，即檢查信息位

和附加的冗余位之間的關(guān)系，以檢查傳輸過程中是否有差錯發(fā)生。

1.奇偶校驗

奇偶校驗碼是一種最簡單的檢錯碼。其原理是通過增加兀余位來使得碼字中“1”

的個數(shù)保持為奇數(shù)（奇校驗）或偶數(shù)（偶校驗），奇偶校驗的舉例如表2-3、表2-4所示。

表2-3偶校驗舉例

發(fā)送順序<偶校驗

11001010

表2-4奇校驗舉例

發(fā)送順序奇校驗

11001011

在實際使用時，奇偶校驗可分為以下三種方式，具體為垂直奇偶校驗、水平奇偶校驗和

水平垂直奇偶校驗。

（1）垂直奇偶校驗。其原理是將要發(fā)送的整個數(shù)據(jù)分為定長p位的q段，每段的后面

按“1”的個數(shù)為奇數(shù)或偶數(shù)的規(guī)律加上一位奇偶位，如圖2-33所示。

發(fā)

送

圖2-33垂直奇偶校驗

表2-5是垂直奇偶校驗的舉例。

表2-5垂宜奇偶校驗舉例

1100101

A11101101

0100110

0101000

1110010

發(fā)送1111100

順序0110010

偶校驗0111010

（2）水平奇偶校驗。其原理是將要發(fā)送的整個數(shù)據(jù)分為定長p位的q段，對各個數(shù)據(jù)

段的相應位橫向進行編碼，產(chǎn)生一個奇偶校驗冗余位，如圖2-34所示。

發(fā)

送

圖2-34水平奇偶校驗

表2-6是水平奇偶校驗的舉例。

（3）水平垂直奇偶校驗。其原理是能同時進行水平和垂直奇偶校驗，如圖2-35所示

發(fā)

送

圖2-35水平垂直奇偶校驗

表2-7是水平垂直奇偶校驗的舉例。

表2-7水平垂直奇偶校驗舉例

偶校臉

11001010

11011011

01001101

01010000

11100100

發(fā)送11111001

順序01100101

偶校檢01110100

2.循環(huán)冗余校驗（CRC）

循環(huán)冗余校驗（CRC）是采用一種多項式的編碼方法。它是把要發(fā)送的報文看成系數(shù)為

1或0的多項式，將一個K位的報文可能看成是從Xi到X°的一個K位多項式的系

數(shù)序列。例如，一個要發(fā)送的報文的二進制序列為1010110,具有7位。

相應報文的多項式為

M（X）=1X6+OX5+1X4+OX34-1X2+1X'+OX°

在發(fā)送時將要發(fā)送的報文用另一個多項式G（X）來除，G（X）稱為生成多項式。生

成多項式由通信雙方約定，已有多種生成多項式成為國標標準，如：CRC16

G（X）=X16+X,5+X2+1

多項式的運算以2為模相加，如同邏輯異或運算。除法也同二進制運算一樣，只要被除

數(shù)具有和除數(shù)一樣多的位，即把除數(shù)“加到”被除數(shù)匕在發(fā)送報文時將相除結(jié)果的余

數(shù)R（X）作為校驗碼，附在報文碼之后發(fā)送出去。

當接收方收到帶校驗的報文時，用同一生成多項式G（X）去除它，若能除盡，即余數(shù)為

0,表明傳輸正確；否則若有余數(shù)，則傳輸有錯誤，再請求重傳。

教學后記

授課章節(jié)第3章網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

授課內(nèi)容

首授班級首授時間課時4學時

1.理解網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概念。

2.理解網(wǎng)絡協(xié)議的概念。

知識目標3.掌握ISO/OS［參考模型的層次結(jié)構(gòu)和各層的功能。

4.掌握TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的各層的功能。

5.掌握IP地址的概念、子網(wǎng)掩碼及下一代IPv6的概念。

1.能夠清晰地描述ISO/OSI參考模型與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的共同點和差別。

能力目標2.能夠進行簡亙的網(wǎng)絡設(shè)計及進行了網(wǎng)的規(guī)劃。

3.能夠清晰的描述IPv4和IPv6的差別。

教學重點TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

教學難點IP地址、子網(wǎng)規(guī)劃

教學地點教具教案、演示課件

第三章網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

3.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)概述

網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)CNA（ComputerNetworkArchitect）是指為了完成計算機之間的通信，把

每臺計算機互連的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定了同層次進程通信的協(xié)議及相

鄰之間的接口及服務，用分層研究方法定義網(wǎng)絡各層的功能，各層協(xié)議和接口的集合。

3.1.1分層結(jié)溝

分層可以把一個復雜的大系統(tǒng)分解為若干個容易處理的小系統(tǒng)，然后逐個解決。計算機

網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)就采用分層的方法。

1.為什么要采用分層結(jié)構(gòu)

分層結(jié)構(gòu)是處理復雜問題的一種有效方法，合理的層次結(jié)構(gòu)，優(yōu)點如下所述。

（1）易于實現(xiàn)和維護。

教學過程

（2）各層功能明確，相對獨立。

（3）靈活性好。

（4）易于標準化工作。

2.分層的原則

計算機網(wǎng)絡分層時要遵循原則，如下所述。

（1）結(jié)構(gòu)清晰，層數(shù)適中。

（2）層間接口清晰，跨越接口的通信量盡可能少。

（3）每一層都通過層間接口使用下層的服務，并為上層提供服務。

（4）網(wǎng)絡中各節(jié)點都有相同的層次，各個節(jié)點的對等層按照協(xié)議實現(xiàn)對等層之間的通

信。

3.層次結(jié)構(gòu)中的相關(guān)概念

計算機網(wǎng)絡的層次結(jié)構(gòu)相關(guān)的概念，如下所述。

(1)實體(Entity)(>

(2)協(xié)議(Protocol)o網(wǎng)絡協(xié)議就是使計算機網(wǎng)絡能協(xié)同工作實現(xiàn)信息交換和資源共

享必須遵循某種互相都能接受的規(guī)則、標準或約定。

網(wǎng)絡協(xié)議的3要素分別是語法、語義和同步。

語法(Syntax)規(guī)定通信雙方“如何講”，確定數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)、格式、信號電平

等，一般以二進制形式表示。語義(Semantics)規(guī)定通信雙方“講什么”，確定協(xié)議元

素的種類，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作及做出何種應答。同步(Timing)

包括速度匹配和排序等，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。

(3)接口(Interface)。

(4)服務(Service)。

3.1.2層次結(jié)溝模型

層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型來表示，如圖3-1所示。

(1)除了在物理介質(zhì)上建立的物理連接是實通信外，其它各對等層之間的連接都是建

立在邏輯連接上的虛通信。

(2)各對等層間的虛通信必須遵循層的協(xié)議。

(3)n層的虛通信是通過n層和n-1層間接口處n-l層提供的服務以及n-1層的通信來

實現(xiàn)的。

在圖3-1所示的結(jié)構(gòu)中，n層是n-1層的用戶又是n+I層的服務提供者。n+1層直接使

用n層的服務，間接使用了n-1層及以下所有各層的服務。

圖3-1網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)示意圖

3.20sl參考模型

開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（0SI/RM）。這是一個標準化開放式計算機網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)模型,

只要遵循OSI標準，世界上任何地方的兩個系統(tǒng)都能夠互相連接通信。

3.2.10SI/RM結(jié)構(gòu)

圖3-20SI七層參考模型

3.2.20SI/RM各層功能簡介

0SI參考模型將計算機網(wǎng)絡分為7層，從底層開始各層所要完成的功能，如下所述。

1.物理層

(1)機械特性

(2)電氣特性

(3)功能特性。

(4)規(guī)程特性。

物理層協(xié)議標準中規(guī)定的機械特征，如圖3-3所示。

目

I,1

AN片

0?釧

圖3-3物理層協(xié)議標準

2.數(shù)據(jù)鏈路層

在物理層提供比特流傳輸服務的基礎(chǔ)之上，數(shù)據(jù)鏈路層通過在通佶的實體之間建立數(shù)據(jù)

鏈路連接傳輸稱為“幀"（Frame）的數(shù)據(jù)單元，

FAC）HI卜

口瞄|一檻|髭也|順創(chuàng)闞|M柬標.廠

圖3-4一般的幀格式

數(shù)據(jù)鏈路層主要完成數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放、流量控制、差錯控制等功能，在局

域網(wǎng)的標準中，數(shù)據(jù)鏈路層分成兩個子層：邏輯鏈路控制子層（LogicLinkConirol,LLC）

和介質(zhì)訪問控制子層（MediaAccessControl,MAC）。

3.網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層是OSI參考模型的第三層，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)包（Packet）也叫分組。網(wǎng)絡

層要涉及不同網(wǎng)絡之間的數(shù)據(jù)傳送，網(wǎng)絡地址（IP地址）也是網(wǎng)絡層協(xié)議的重要內(nèi)容,

（1）IP地址尋址。

（2）路由選擇

（3）流量和擁塞控制

4.傳輸層

傳輸層傳輸?shù)男畔挝槐环Q為報文（Message）,其功能是提供無差錯的可靠的端到端的

服務，提供端到端的差錯控制和流量控制。

5.會話層

會話層的作用是建立、維護、和釋放面向用戶的連接，并且對會話質(zhì)量進行管理和控制,

保證會話數(shù)據(jù)可靠傳輸。

6.表不層

表示層的作用是處理傳輸信息的語法和語義，就是從一個系統(tǒng)應用層發(fā)出的信息能被另

一個系統(tǒng)的應用層所識別。這就要涉及到數(shù)據(jù)的編碼和譯碼、數(shù)據(jù)的加密和解密、認證

和數(shù)據(jù)壓縮與解壓等問題。表示層的工作，如圖3-5所示。

1.網(wǎng)絡接口層

TCP/IP的網(wǎng)絡接口層和OSI/RM的物理層及數(shù)據(jù)鏈路層對應，該層沒有具體的特定協(xié)

議，只是給出了支持物理通信的網(wǎng)絡接口，基本上已有的各種邏輯鏈路控制和介質(zhì)訪問

控制協(xié)議都支持。例如，X.25、幀中繼、ATM和Ethernet都可以運行在TCP；IP架構(gòu)網(wǎng)

絡上。

2.網(wǎng)際層

網(wǎng)際層是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵，主要負責生成IP數(shù)據(jù)報、1P尋址、路由選擇、校驗

數(shù)據(jù)報有效性、分段和包重組等功能。可以把數(shù)據(jù)報從源主機發(fā)送到FI標主機，不管源

主機與目標主機在相同的網(wǎng)絡上還是在不同的網(wǎng)絡上。網(wǎng)際層包含了幾個核心協(xié)議有因

特網(wǎng)協(xié)議IP、因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP、地址解析協(xié)議ARP、反向地址解析協(xié)議RARP

和因特網(wǎng)組報文協(xié)議IGMPo

(1)因特網(wǎng)協(xié)議IP(InternetProtocol)。

(2)因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP(InternetControlMessageProtocol)o

(3)地址解析協(xié)議ARP(AddressResolutionProtocol)o

(4)反向地址解析協(xié)議RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)o

(5)因特網(wǎng)組報文協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)

3.傳輸層

傳輸層的功能是提供從發(fā)送主機應用程序到接收主機應用程序的通信，被稱為端到端的

通信。在傳輸層中，TCP/IP定義了兩個主要的協(xié)議為傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報

協(xié)議UDP。

■□□n:

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圖3-8三次握手

4.應用層

應用層中的協(xié)議很多，而且一直在開發(fā)新的協(xié)議，常見的協(xié)議有負責文件傳輸?shù)膮f(xié)議

FTP(FileTransferProtocol),負責郵件發(fā)送和接受的協(xié)議SMTP(SimpleMailTransfer

Protocol)和POP(PostOfficeProtocol),負責域名系統(tǒng)解析的協(xié)議DNS(DomainName

System),負責超文本文件傳輸?shù)膮f(xié)議HTTP(HyperTextTransferProtocol),負責動態(tài)主

機地址分配的DHCP(DynamicHostConfigurationProtocol),以及遠程登錄訪問協(xié)議

TELNET(TelecommunicationsNetwork)等等。

3.3.3TCP/IP和OSI/RM的比較

TCP/IP協(xié)議各層的功能，如圖3-9所示。

一■二

?二伶?

圖3-9TCP/IP協(xié)議各層的功能

TCP/IP和OSI/RM在設(shè)計上采用的都是分層的方法，但層次劃分和使用協(xié)議上都有不

同之處。OSI/RM的層次過多，太過復雜難以實現(xiàn)。TCP/IP模型是在Internet的發(fā)展中

逐漸完善的，是一個先有協(xié)議應用再總結(jié)出的模型，存在一些先天的不足，總的來說兩

種模型比較如下所述。

(1)在OSI/RM模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。

(2)在OSI/RM參考模型中，服務、接口和協(xié)議的概念區(qū)分很清楚，每一層都為其上

層提供服務，服務的概念描述了該層所做的工作，并不涉及服務的實現(xiàn)以及上層實體如

何訪問的問題。接口定義了服務訪問所需的參數(shù)和期望的結(jié)果，也不涉及到某層實體的

內(nèi)部機制,只要能夠完成它必須提供的功能，對等層之間可以采用任何協(xié)議。

(3)OSI/RM參考模型是在其協(xié)議被開發(fā)之前設(shè)計出來的，這意味著OSI/RM模型并

不是基于某個特定的協(xié)議集而設(shè)計的，因而它更具有通用性。而TCP/IP模型正好相反。

先有協(xié)議，模型只是現(xiàn)有協(xié)議的描述，因而協(xié)議與模型非常吻合。TCP/IP模型不是通

用的，它在描述其他非TCP/IP網(wǎng)絡時用處不大。

3.41P地址

作為Iniernet通信基礎(chǔ)的TCP/IP協(xié)議簇，網(wǎng)際協(xié)議IP是一個關(guān)鍵的低層協(xié)議。IP協(xié)議

的主要功能是尋址，提供了能適應各種各樣網(wǎng)絡硬件的靈活性，并且對底層網(wǎng)絡硬件幾

乎沒有任何要求。IP地址是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一

個網(wǎng)絡和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。每臺聯(lián)網(wǎng)的計算

機都需要有IP地址，才能正常通信。

計算機網(wǎng)絡通信通過名字查找主機的，名字在網(wǎng)絡系統(tǒng)中必須具有唯一性，就像我們要

寄信給某人一定要知道對方的地址一樣。名字有面向機器和面向人的兩類，面向機器的

名字有物理地址和1P地址，面向人的名字是域名。

3.5.1物理地址

網(wǎng)卡地址由48位二進制數(shù)字組成（用12位十六進制數(shù)表示），高24位二進制是由IEEE

分配的網(wǎng)卡生產(chǎn)廠商地址，低24位是由網(wǎng)卡生產(chǎn)廠商自己定義的地址，一般是生產(chǎn)的

序列號，每一個網(wǎng)卡的物理地址在全球都是唯一的，如圖3-10所示。

IEEE分配廠商自己分配

圖3-10物理地址分配

圖3-11物理地址

3.5.2IP地址

IP協(xié)議規(guī)定網(wǎng)絡內(nèi)IP地址是唯一確定一臺主機的標識符，在同一個網(wǎng)絡內(nèi)不允許有兩

臺主機有相同的IP地址。當前主流的IP協(xié)議是IPV4版本。

11001010.11IOIOO.OOOIOOIO.OOIOII10

二進制轉(zhuǎn)換為

點分十進制

圖3-12IP地址的點分十進制表示法

按照網(wǎng)絡規(guī)模的大小，IP地址分為A類、B類、C類、D類和E類共5類，如圖3-13

(b)所示。

(a)IP地址組成

(b)IP地址分類

圖3-13