項目1網(wǎng)絡與通信入門【項目背景】小王是某學院的一名網(wǎng)絡工程師，想?yún)⒓尤珖嬎銠C技術與軟件專業(yè)技術資格（水平）考試（簡稱“軟考”）。為了獲得該崗位證書，小王利用空閑時間系統(tǒng)學習網(wǎng)絡和通信知識，并且在機房中組建雙機互聯(lián)對等網(wǎng)絡，初期規(guī)劃如圖所示，以便進一步了解組網(wǎng)知識積累組網(wǎng)經(jīng)驗。1．知識目標（1）了解網(wǎng)絡發(fā)展歷程。（2）了解網(wǎng)絡分類。（3）了解網(wǎng)絡通信系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡通信過程。2．技能目標組建雙機互聯(lián)對等網(wǎng)絡。3．素質目標（1）增強讀者對中國制造、科技強國的認同感，以及讀者的愛國情懷和民族自豪感。（2）通過對網(wǎng)絡與通信入門知識的講解，培養(yǎng)讀者在網(wǎng)絡和通信方面的安全意識，使讀者具備良好的信息素養(yǎng)，為數(shù)字中國建設夯實基礎?！卷椖磕繕恕?.1網(wǎng)絡功能【知識準備】【技術介紹】網(wǎng)絡通信則指相同網(wǎng)絡協(xié)議的計算機進行的信息溝通與交流。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡通信，需要使用雙絞線、同軸電纜或光纖等通信介質，通過網(wǎng)絡互聯(lián)設備，把分散的多臺計算機進行連接，并通過網(wǎng)絡通信協(xié)議進行通信?！炯夹g介紹】把兩臺計算機連接，構成比較簡單的雙機互聯(lián)對等網(wǎng)絡。把全球計算機進行連接，構成全球互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡實現(xiàn)的功能包括：硬件共享、資源共享、負載均衡、數(shù)據(jù)通信和保障系統(tǒng)可靠5個方面?！炯夹g介紹】

1.1網(wǎng)絡功能

1．硬件共享

通過網(wǎng)絡共享網(wǎng)絡各種硬件：服務器、存儲器、打印機。共享硬件的好處：提高硬件使用效率、節(jié)約開支?！炯夹g介紹】

1.1網(wǎng)絡功能

2．資源共享

互聯(lián)網(wǎng)是巨大信息共享資源庫，接入互聯(lián)網(wǎng)與其他用戶共享網(wǎng)上資源。依托互聯(lián)網(wǎng)信息海洋，人類社會步入信息時代”?！炯夹g介紹】

1.1網(wǎng)絡功能

3．負載均衡

負載均衡將同一項目承擔任務，均衡分配給網(wǎng)絡中不同區(qū)域計算機（主機），實現(xiàn)分布式處理?！炯夹g介紹】

1.1網(wǎng)絡功能

4．數(shù)據(jù)通信

組建網(wǎng)絡的一個主要目的就是讓分布在不同空間中的用戶實現(xiàn)遠程通信，如發(fā)送電子郵件、打互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）電話、開線上會議等?！炯夹g介紹】

5．保障系統(tǒng)可靠

網(wǎng)絡冗余提高網(wǎng)絡穩(wěn)定性和可靠性，依托大型數(shù)據(jù)災備中心（DisasterRecoveryCenter）實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)恢復、安全加固、容災設計功能，保障系統(tǒng)可靠。

1.2網(wǎng)絡發(fā)展歷程【知識準備】【技術介紹】

1.2網(wǎng)絡發(fā)展歷程

20世紀50年代，美國半自動化地面防空系統(tǒng)（Semi-AutomaticGroundEnvironment，SAGE）開啟計算機與通信技術結合。1958年，該系統(tǒng)第一個指揮中心使用；1961年，全部指揮中心使用?！炯夹g介紹】

1.2網(wǎng)絡發(fā)展歷程

1．第一代計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)

20世紀50年代，科技工作者將分散、無處理能力終端機，使用通信線路連接到大型計算機（大型機），通過分時控制系統(tǒng)，等候大型機輪流處理，實現(xiàn)多終端機分時使用大型機資源?！炯夹g介紹】

2．第二代計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)

20世紀60年代，由于生產(chǎn)需要，產(chǎn)生共享遠程大型計算機資源需求，出現(xiàn)大規(guī)?；ヂ?lián)網(wǎng)絡。其中，終端機（發(fā)送計算機）和遠程大型計算機（接收計算機）通過接口消息處理器（InterfaceMessageProcessor，IMP，路由器前身），構成通信子網(wǎng)系統(tǒng)。【技術介紹】

2．第二階段：第二代計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)1969年，美國國防部高級研究計劃局（DARPA）組建高級研究計劃局網(wǎng)絡（AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork，ARPANET）。ARPANET項目是計算機網(wǎng)絡發(fā)展歷程中重要里程碑?！炯夹g介紹】

3．第三階段：開放、互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)1984年，國際標準化組織（ISO）制定開放系統(tǒng)互連模型（OpenSystemInterconnection-ReferenceModel，OSI-RM）。標志世界統(tǒng)一網(wǎng)絡體系結構形成，即開放、互聯(lián)網(wǎng)絡系統(tǒng)形成?！炯夹g介紹】

4．第四階段：互聯(lián)網(wǎng)

20世紀80年代，個人計算機（PC）技術、局域網(wǎng)（LAN）技術成熟，出現(xiàn)高速傳輸網(wǎng)絡技術，網(wǎng)絡向綜合化、高速化發(fā)展，進入吉比特、多媒體、智能化發(fā)展階段?！炯夹g介紹】

4．第四階段：互聯(lián)網(wǎng)第四階段標志成果：一是互聯(lián)網(wǎng)作為全球網(wǎng)際網(wǎng)，在各方面發(fā)揮重要作用；二是局域網(wǎng)技術成熟，得到普及；三是計算機網(wǎng)絡和電信網(wǎng)絡融合，促進寬帶城域網(wǎng)（MAN）技術演變?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

21世紀以來，下一代網(wǎng)絡（NextGenerationNetwork，NGN）技術成熟，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡、電話通信網(wǎng)絡和光網(wǎng)絡等多網(wǎng)融合，提供包括語音、數(shù)據(jù)和多媒體等各種業(yè)務在內綜合、開放網(wǎng)絡架構，建設統(tǒng)一IP網(wǎng)絡?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（1）三網(wǎng)融合技術計算機網(wǎng)絡、電信網(wǎng)絡和有線電視網(wǎng)絡相互滲透，技術相互吸收，趨向一致，各類網(wǎng)絡設備互聯(lián)互通，應用層采用統(tǒng)一通信協(xié)議，各類應用相互融合。【技術介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（2）5G技術5G技術是新一代蜂窩移動通信技術，其優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達20Gbit/s，比4G技術的數(shù)據(jù)傳輸速率快100倍。推動“物聯(lián)網(wǎng)時代”的到來?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（3）移動通信網(wǎng)絡移動通信網(wǎng)絡基于電信網(wǎng)絡系統(tǒng)，在兩個及以上規(guī)定基站之間提供網(wǎng)絡連接，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信。移動通信網(wǎng)絡把生活中的智能移動終端（如手機、計算機等便攜式電子設備）連接到公共網(wǎng)絡，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（3）移動通信網(wǎng)絡自20世紀90年代以來，移動通信網(wǎng)絡經(jīng)過了多個階段的發(fā)展，即1G技術、2G技術、3G技術、4G技術和5G技術。推動人類社會進入“移動互聯(lián)網(wǎng)時代”?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（4）云計算技術云計算將龐大的計算處理項目自動拆分成多個較小的子項目，然后，把這些子項目分配給由多部網(wǎng)絡服務器組成的系統(tǒng)進行處理，并將處理結果返回給用戶?！炯夹g介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（5）物聯(lián)網(wǎng)技術物聯(lián)網(wǎng)是通過信息傳感器、射頻識別技術、全球定位系統(tǒng)、紅外感應器、激光掃描器等各種通信感知技術，實時采集需要監(jiān)控、連接、互動的物體，實現(xiàn)物與物、物與人的網(wǎng)絡連接，提供智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理功能的一種信息網(wǎng)絡。【技術介紹】

5．第五階段：下一代網(wǎng)絡

（6）大數(shù)據(jù)技術隨“云時代”來臨，大數(shù)據(jù)與云計算密不可分。對于大數(shù)據(jù)，采用分布式網(wǎng)絡架構處理，依托云計算分布式處理、分布式數(shù)據(jù)庫、云存儲和虛擬化技術，對海量數(shù)據(jù)分布式處理。

1.3網(wǎng)絡分類【知識準備】【技術介紹】

1.3網(wǎng)絡分類1．按照網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍按網(wǎng)絡范圍分類，分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。（1）局域網(wǎng)局域網(wǎng)在數(shù)百米到數(shù)千米。使用局域網(wǎng)組網(wǎng)技術，組建小范圍內計算機、服務器以及網(wǎng)絡設備互聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)資源共享?！炯夹g介紹】1．按照網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍（2）城域網(wǎng)城域網(wǎng)地理范圍在數(shù)十千米到數(shù)百千米，覆蓋一個城市或地區(qū)，建立中等范圍聯(lián)網(wǎng)。典型城域網(wǎng)有教育城域網(wǎng)、省級電子政務專網(wǎng)等。【技術介紹】1.3網(wǎng)絡分類1．按照網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍（3）廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)通過電信運營商網(wǎng)絡，實現(xiàn)十千米到數(shù)千千米網(wǎng)絡連接，提供遠距離網(wǎng)絡通信，形成國際性大型網(wǎng)絡。典型廣域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

按照網(wǎng)絡使用傳輸介質，可以把網(wǎng)絡分為有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡。有線網(wǎng)絡使用有線傳輸介質，如雙絞線（TwistedPair）、同軸電纜、光纖等；無線網(wǎng)絡使用無線介質，如無線電波、微波、紅外線等?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（1）雙絞線兩條絕緣導線，采用絞合結構，減少電磁干擾，互相抵消。雙絞線標準如下。標準568B：白橙—1，橙—2，白綠—3，藍—4，白藍—5，綠—6，白棕—7，棕—8。標準568A：白綠—1，綠—2，白橙—3，藍—4，白藍—5，橙—6，白棕—7，棕—8?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

按屏蔽層分為非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，UTP）和屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）。屏蔽雙絞線有金屬屏蔽層，阻止外部電磁干擾，防止信息竊聽，獲得更高傳輸速率；非屏蔽雙絞線即普通網(wǎng)線，沒有屏蔽層，價格低廉，傳輸速率低，廣泛用在生活中?！炯夹g介紹】1.3網(wǎng)絡分類2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（2）同軸電纜由內導體（銅質芯線）、絕緣層、網(wǎng)狀屏蔽和塑料保護層組成，早期以太網(wǎng)傳輸介質?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（3）光纖光纖利用光學通信，在發(fā)送端采用發(fā)光二極管或半導體激光器，在電脈沖作用下，產(chǎn)生光脈沖（光脈沖攜帶信息光信號）；在接收端，光電二極管作為檢測器，接收光信號，轉為電信號，恢復數(shù)據(jù)?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（3）光纖光纖傳輸距離長，傳輸速率高，抗干擾性強，是遠程骨干網(wǎng)絡理想的傳輸介質之一。根據(jù)模數(shù)不同，光纖可以分為單模光纖和多模光纖?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（3）光纖光纖通信原理和光纖通信過程?！炯夹g介紹】2．按照網(wǎng)絡使用的傳輸介質

（4）無線電波、微波、紅外線等無線傳輸介質利用無線射頻信號，發(fā)送信號和接收信號，實現(xiàn)無線網(wǎng)絡通信傳輸。人們利用無線電波、微波、紅外線等不同波段無線傳輸介質，實現(xiàn)通信?！炯夹g介紹】1.3網(wǎng)絡分類3．按照網(wǎng)絡拓撲網(wǎng)絡拓撲（NetworkTopology）是傳輸介質連接各種網(wǎng)絡設備，形成物理布局。按照拓撲把網(wǎng)絡分為星形網(wǎng)絡、總線型網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡、樹形網(wǎng)絡、全網(wǎng)狀網(wǎng)絡和部分網(wǎng)狀網(wǎng)絡。【技術介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

按照信號交換方式，分為：電路交換網(wǎng)絡、報文交換網(wǎng)絡、分組交換網(wǎng)絡。（1）電路交換網(wǎng)絡通信前，通過用戶呼叫建立從主叫端到被叫端物理鏈路進行通信；當通信結束后，釋放鏈路。優(yōu)點是傳輸速率高、可靠性有保證，缺點是帶寬浪費大。典型的電路交換網(wǎng)絡是電話通信網(wǎng)絡。【技術介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（2）報文交換網(wǎng)絡使用報文方式通信，報文由數(shù)據(jù)和報頭組成，報頭包含源地址和目的地址。設備根據(jù)報頭目的地址，匹配路由表（RoutingTable），為報文選擇最佳傳輸路徑?！炯夹g介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（2）報文交換網(wǎng)絡節(jié)點（計算機）接收報文，暫存在存儲器，等線路空閑，根據(jù)報頭目的地址，將轉發(fā)到下一節(jié)點。如此往復，直到報文到達目的地址對應的終端。報文交換也稱存儲轉發(fā)，不需要預先建立專用通信鏈路，不獨占，通信費用很低，通信延遲很大?！炯夹g介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（3）分組交換網(wǎng)絡是報文交換升級，把報文分為更短、更標準分組（Packet，包）進行傳輸。短小，速度快。【技術介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（3）分組交換網(wǎng)絡在分組交換中，以分組為傳輸單位，提高設備糾錯能力，提高重傳效率；此外，不必先建立連接，為不同分組動態(tài)選擇傳輸路徑，有利于降低傳輸延遲。分組交換分為如下兩種方式：數(shù)據(jù)報（Datagram）分組和虛電路（VirtualCircuit）?！炯夹g介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（3）分組交換網(wǎng)絡①數(shù)據(jù)報分組。報文分割成一個個更小分組（如P1、P2、P3、…），都含有源地址和目的地址，按順序發(fā)送給中間節(jié)點；中間節(jié)點接收一個分組，存儲起來，再為分組獨立尋找路徑?！炯夹g介紹】4．按照網(wǎng)絡中信號的交換方式

（3）分組交換網(wǎng)絡②虛電路。兩臺設備在發(fā)送數(shù)據(jù)前，通過邏輯連接，建立虛電路，所有分組沿著這條邏輯連接建立虛電路傳輸。優(yōu)點是通信傳輸效率高，產(chǎn)生延時短；缺點是對物理網(wǎng)絡依賴性強。

1.4網(wǎng)絡通信介紹【知識準備】【技術介紹】1.4網(wǎng)絡通信介紹1．什么是網(wǎng)絡通信

通信網(wǎng)絡將網(wǎng)絡中孤立設備物理連接，實現(xiàn)人與人、人與計算機、計算機與計算機之間通信鏈路，實現(xiàn)資源共享和通信。【技術介紹】2．網(wǎng)絡通信系統(tǒng)組成

網(wǎng)絡通信系統(tǒng)由IP數(shù)據(jù)包、發(fā)送方、接收方、傳輸介質和通信設備5部分組成。【技術介紹】1.4網(wǎng)絡通信介紹2