1、1,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)教程,2,第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識,3,主要內(nèi)容,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 有線傳輸與無線傳輸,4,1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是應(yīng)用通信線路和通信設(shè)備，把分布在不同地理位置的具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)及設(shè)備連接在一起，通過網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源（軟、硬件）的共享。,5,1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 “網(wǎng)絡(luò)”主要包括連接對象、連接介質(zhì)、連接控制機(jī)制和連接方式與結(jié)構(gòu)四個(gè)方面。 對象：各種計(jì)算機(jī)（大型計(jì)算機(jī)、工作站、微型計(jì)算機(jī) 等）或其它數(shù)據(jù)終端設(shè)備。 介質(zhì)：通信線路（光纖、電纜、微波、衛(wèi)星）和通信設(shè) 備（路由器、交

2、換機(jī)等）。 控制機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和相關(guān)應(yīng)用軟件。 方式與結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)的連接架構(gòu)。,6,數(shù)據(jù)通信 資源共享 提高可靠性 提高系統(tǒng)處理能力 分布式處理,1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能,7,電子郵件 遠(yuǎn)程文件傳輸、網(wǎng)上綜合信息服務(wù)以及電子商務(wù) 利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信功能，還可以對分散的對象進(jìn)行實(shí)時(shí)的、集中的跟蹤管理與監(jiān)控，如:管理信息系統(tǒng)（MIS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）等。 此外，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還給科學(xué)家和工程師們提供一個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，在此基礎(chǔ)上可以建立一種新型的合作方式計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作（CSCW）。,1. 數(shù)據(jù)通信,8,硬件資源：由于網(wǎng)絡(luò)中某些計(jì)算機(jī)及其外圍設(shè)備價(jià)格昂貴，如巨型計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、

3、大容量磁盤等，采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行資源共享可以減少硬件設(shè)備的重復(fù)購置，從而提高設(shè)備的利用率； 軟件資源：軟件共享避免了軟件的重復(fù)購置或重復(fù)開發(fā)，從而達(dá)到降低成本，提高效率的目的； 信息資源：用戶數(shù)據(jù)也是一種非常有價(jià)值的資源，通過網(wǎng)絡(luò)可以達(dá)到全網(wǎng)用戶的共享，以提高信息的利用率。（如數(shù)字圖書館）,2. 資源共享,9,在一個(gè)單機(jī)系統(tǒng)中，某部件或計(jì)算機(jī)產(chǎn)生故障時(shí)，必須通過替換資源的辦法來維持系統(tǒng)的繼續(xù)運(yùn)行，否則系統(tǒng)便無法開展正常的工作。 而在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，由于設(shè)備彼此相連，當(dāng)一臺機(jī)器出故障時(shí)，可以通過網(wǎng)絡(luò)尋找其他機(jī)器來代替本機(jī)工作；從而避免了單點(diǎn)失效對用戶產(chǎn)生的影響。因此系統(tǒng)的可靠性可以得到大大地提高。

4、,3. 提高可靠性,10,單機(jī)的處理能力是有限的，并且由于種種原因（例如時(shí)差），計(jì)算機(jī)之間的忙閑程度是不均勻的。 從理論上講，在同一網(wǎng)內(nèi)的多臺計(jì)算機(jī)可通過協(xié)同操作和并行處理來提高整個(gè)系統(tǒng)的處理能力，并使網(wǎng)內(nèi)各計(jì)算機(jī)負(fù)載均衡。即當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一臺機(jī)器的處理負(fù)擔(dān)過重時(shí)，可以將其作業(yè)轉(zhuǎn)移到其他空閑的機(jī)器上去執(zhí)行，從而提高系統(tǒng)的利用率，增加整個(gè)系統(tǒng)的可用性。,4. 提高系統(tǒng)處理能力,11,在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，可以將某些大型處理任務(wù)分解為多個(gè)小型任務(wù)，從而分配給網(wǎng)絡(luò)中的多臺計(jì)算機(jī)分別處理，如分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。 此外，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以把許多小型機(jī)或微機(jī)連接成具有大型機(jī)處理能力的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使其具有解

5、決復(fù)雜問題的能力，如網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing）技術(shù)、云計(jì)算等。,5. 分布式處理,12,1.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本應(yīng)用,在科研和教育中的應(yīng)用 e-Learning 在企事業(yè)單位中的應(yīng)用 Intranet、遠(yuǎn)程辦公、e-Business 在商業(yè)上的應(yīng)用 EDI、B2B、B2C、C2C 在通信與娛樂上的應(yīng)用 WWW、Email、bbs、QQ、視頻點(diǎn)播虛擬現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)游戲、搜索引擎、網(wǎng)上購物、博客、微博,13,1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展,作為一門相對獨(dú)立的學(xué)科，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也經(jīng)歷了一個(gè)從簡單到復(fù)雜，從低級到高級的發(fā)展過程。它萌芽于上世紀(jì)60年代，在70到80年代得到發(fā)展與完善，并在9

6、0年代以后不斷壯大、如火如荼地發(fā)展起來。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和演變過程，大致上可分為如下三個(gè)階段： 面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多機(jī)系統(tǒng) 互聯(lián)網(wǎng)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),14,面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。 在該系統(tǒng)中，人們利用通信線路、集中器等設(shè)備，將一臺計(jì)算機(jī)與多臺用戶終端相連接，用戶通過終端命令以交互的方式使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，從而將單一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種資源分散到了每個(gè)用戶手中。 該系統(tǒng)的成功，極大地刺激了用戶使用計(jì)算機(jī)的熱情，使計(jì)算機(jī)用戶的數(shù)量迅速增加。 缺點(diǎn)：如果計(jì)算機(jī)的負(fù)荷較重，會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長；而且單機(jī)系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓。,1

7、5,集中器:用于連接多個(gè)終端，讓多臺終端公用同一條通信信道與主機(jī)相連 前端機(jī)：放在主機(jī)的前端，承擔(dān)通信處理功能，以減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)。,16,計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)多機(jī)系統(tǒng),多機(jī)系統(tǒng)是真正意義上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 該系統(tǒng)中，多臺計(jì)算機(jī)通過通信子網(wǎng)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，既分散又統(tǒng)一，從而使整個(gè)系統(tǒng)性能大大提高； 原來單一主機(jī)的負(fù)載可以分散到全網(wǎng)的各個(gè)機(jī)器上，使得網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的響應(yīng)速度加快； 而且在這種系統(tǒng)中，單機(jī)故障也不會導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的全面癱瘓。,17,計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)-多機(jī)系統(tǒng)在邏輯上可分為兩大部分： 通信子網(wǎng)（Communication Subnet） 資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、連網(wǎng)外設(shè)

8、、各種軟件資源與信息資源組成。實(shí)際上主要是運(yùn)行用戶應(yīng)用程序的主機(jī)，主機(jī)由用戶所擁有。 通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)（Communication Control Processor, CCP）、通信線路和其他通信設(shè)備組成，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。,18,互聯(lián)網(wǎng)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),互聯(lián)網(wǎng)是全球范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它屬于“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)”的系統(tǒng)，在全球已有幾萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了互連。 互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史可以追溯到70年代末，由于APRANET的發(fā)展，并成功地采用了TCP/IP協(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)可以在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行互連。 進(jìn)人90年代以來，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期，到了20世紀(jì)末，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

9、越來越普及，隨著全世界基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將會更加如火如荼。,19,1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件兩部分組成。 網(wǎng)絡(luò)硬件：是網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的實(shí)體，其性能的好壞對網(wǎng)絡(luò)的性能具有決定性的作用。 網(wǎng)絡(luò)軟件：是支持網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源使用效率、挖掘網(wǎng)絡(luò)潛力的工具。,20,1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和通信鏈路所組成的幾何形狀。,21,總線型結(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu) 樹型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 復(fù)合型結(jié)構(gòu),1.4.1 常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),22,通過一條通信線路將所有的入網(wǎng)計(jì)算機(jī)連接起來，從而形成一條共享的信道，這條共享信道就稱為總線。,1. 總線

10、型結(jié)構(gòu),23,總線型結(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)中經(jīng)常使用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、安裝容易、擴(kuò)展方便、局部站點(diǎn)故障不影響整體。 缺點(diǎn)：一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)的延伸距離以及網(wǎng)絡(luò)所能容納的總節(jié)點(diǎn)數(shù)受到限制。,24,將入網(wǎng)計(jì)算機(jī)通過通信線路連接起來形成一個(gè)閉合的環(huán)。在該拓?fù)渲?，線路是共用的，數(shù)據(jù)一般按固定方向單向流動(dòng)，每個(gè)收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點(diǎn)都向它的下游節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)到達(dá)目標(biāo)。,2. 環(huán)型結(jié)構(gòu),25,環(huán)型結(jié)構(gòu)也多用于局域網(wǎng)中。 優(yōu)點(diǎn)：傳輸控制機(jī)制較為簡單，網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸時(shí)延固定，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。 缺點(diǎn)：可靠性差，當(dāng)環(huán)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)就會終止全網(wǎng)的運(yùn)行。在某些網(wǎng)絡(luò)中為了克服可

11、靠性差的問題采用了雙環(huán)結(jié)構(gòu)。,26,每一個(gè)入網(wǎng)計(jì)算機(jī)都通過單一的通信線路與中心交換節(jié)點(diǎn)直接相連。其中，中心交換節(jié)點(diǎn)是唯一的轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)。其他任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不能直接通信，它們之間的通信必須通過中心交換節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。,3. 星型結(jié)構(gòu),27,星型拓?fù)渚哂幸欢ǖ募锌刂乒δ?，常用于局域網(wǎng)中。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、建網(wǎng)容易且易于管理、控制相對簡單。 缺點(diǎn)：采用集中控制，中心交換節(jié)點(diǎn)的處理負(fù)擔(dān)過重，當(dāng)其發(fā)生故障時(shí)會導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓，可靠性差；另外，每一節(jié)點(diǎn)均通過專用線路與中心節(jié)點(diǎn)相連，線路利用率較低，信道容量浪費(fèi)嚴(yán)重。,28,是星型結(jié)構(gòu)的一種變形，采用了分層結(jié)構(gòu)。 該拓?fù)渲谐俗钕聦尤~子節(jié)點(diǎn)之外的所有根節(jié)點(diǎn)和子樹節(jié)點(diǎn)都

12、是轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)，可以為其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。,4. 樹型結(jié)構(gòu),29,樹型結(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中均有使用。 它與星型結(jié)構(gòu)相比，節(jié)省了通信線路，降低了建網(wǎng)成本，提高了可擴(kuò)展性，但增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。 缺點(diǎn)：對高層節(jié)點(diǎn)和鏈路的可靠性要求較高，一旦出現(xiàn)故障將影響到其所在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。,30,又稱為分布式結(jié)構(gòu)，是由分布在不同地點(diǎn)并且具有多個(gè)終端的節(jié)點(diǎn)機(jī)相互連接而成的。 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又分為全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和不完全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)兩種形式。 全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)中的其他節(jié)點(diǎn)均通過通信線路連接； 不完全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不一定有直接通信線路連接，它們之間的通信需要通過其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接。,5. 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),31

13、,32,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一般用于廣域網(wǎng)中。 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)之間存在多條路徑，碰撞或阻塞的可能性大大減少，局部的故障不會影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作，可靠性高，網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充比較方便，主機(jī)入網(wǎng)比較靈活。 缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制比較復(fù)雜，線路增多使建網(wǎng)成本增加。,33,復(fù)合型結(jié)構(gòu)是前面兩種或兩種以上拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合。在實(shí)際組網(wǎng)中經(jīng)常使用的一種復(fù)合型結(jié)構(gòu)是將網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與樹型結(jié)構(gòu)或星型結(jié)構(gòu)組合起來。,6. 復(fù)合型結(jié)構(gòu),34,1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,可以從不同的角度對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。 從網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類 從網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)進(jìn)行分類 從網(wǎng)絡(luò)的使用用途進(jìn)行分類 從網(wǎng)絡(luò)的連接范圍進(jìn)行分類 其他：網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)等,3

14、5,局域網(wǎng)（LAN） 指在局部區(qū)域范圍內(nèi)將計(jì)算機(jī)、外設(shè)和通信設(shè)備通過高速通信線路互連起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，常見于一幢大樓、一個(gè)校園或一個(gè)企業(yè)內(nèi)。 特點(diǎn)：覆蓋范圍窄，用戶數(shù)量少，配置靈活，速度快，誤碼率低。,1. 從網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類,早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多為廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)的出現(xiàn)與發(fā)展是在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了微型計(jì)算機(jī)以后。,36,廣域網(wǎng)（WAN） 也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)，其所覆蓋的地理范圍可從幾十公里到幾千公里，它一般是將不同城市或不同國家之間的局域網(wǎng)互聯(lián)起來。 特點(diǎn)：覆蓋范圍廣、連接用戶多、連接速率一般較低。 常見的廣域網(wǎng)有X.25網(wǎng)和幀中繼網(wǎng)等。 城域網(wǎng)（MAN） 覆蓋范圍在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般來說

15、是將一個(gè)城市范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)互聯(lián)，這種網(wǎng)絡(luò)的連接距離約為10100公里。 分布式隊(duì)列雙總線（DQDB）是一種常見的城域網(wǎng)。,37,廣播式網(wǎng)絡(luò) 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò),2. 從網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)進(jìn)行分類,38,廣播式網(wǎng)絡(luò) （Broadcast Network）,廣播式網(wǎng)絡(luò)僅有一條通信信道，網(wǎng)絡(luò)上的所有計(jì)算機(jī)都共享這個(gè)通信信道。當(dāng)一臺計(jì)算機(jī)在信道上發(fā)送分組或數(shù)據(jù)包時(shí)，網(wǎng)絡(luò)中的每臺計(jì)算機(jī)都會接收到這個(gè)分組，并且將自己的地址與分組中的目的地址進(jìn)行比較，如果相同，則處理該分組，否則將它丟棄。 在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，若某個(gè)分組發(fā)出以后，網(wǎng)絡(luò)上的每一臺機(jī)器都接收并處理它，則稱這種方式廣播（Broadcasting），若分組是發(fā)送給

16、網(wǎng)絡(luò)中的某些計(jì)算機(jī)，則被稱為多點(diǎn)播送或組播（Multicasting），若分組只發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)中的某一臺計(jì)算機(jī)，則稱為單播(Unicasting)。,39,點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò) （Point-to-Point Network）,在點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中，兩臺計(jì)算機(jī)之間通過一條物理線路連接。若兩臺計(jì)算機(jī)之間沒有直接連接的線路，分組可能要通過一個(gè)或多個(gè)中間節(jié)點(diǎn)的接收、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，才能將分組從信源發(fā)送到目的地。由于連接多臺計(jì)算機(jī)之間的線路結(jié)構(gòu)可能非常復(fù)雜，存在著多條路由，因此在點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中如何選擇最佳路徑顯得特別重要。,40,公用網(wǎng)：也稱為公眾網(wǎng)或公共網(wǎng)，是指由國家的電信公司出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)，一般地都由國家政府電信部門

17、管理和控制，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的傳輸和轉(zhuǎn)接裝置可提供給任何部門和單位使用。公用網(wǎng)屬于國家基礎(chǔ)設(shè)施。 專用網(wǎng)：指一個(gè)政府部門或一個(gè)公司組建經(jīng)營的，僅供本部門或單位使用，不向本單位以外的人提供服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)。,3. 從網(wǎng)絡(luò)的使用用途進(jìn)行分類,41,互聯(lián)網(wǎng)：指將各種網(wǎng)絡(luò)互連起來形成的一個(gè)大系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，任何一個(gè)用戶都可以使用網(wǎng)絡(luò)的線路或資源。 內(nèi)聯(lián)網(wǎng)：基于互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議，使用WWW工具，采用防止入侵的安全措施，為企業(yè)內(nèi)部服務(wù)，并有連接互聯(lián)網(wǎng)功能的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。 外聯(lián)網(wǎng)：基于互聯(lián)網(wǎng)的安全專用網(wǎng)絡(luò)，其目的在于利用互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)和其貿(mào)易伙伴的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)安全地互聯(lián)起來，在企業(yè)和其貿(mào)易伙伴之間共享信息資源。,4. 從

18、網(wǎng)絡(luò)的連接范圍進(jìn)行分類,42,傳輸媒介也稱為傳輸介質(zhì)，它負(fù)責(zé)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的多種設(shè)備連接起來，提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢硗贰?傳輸媒介可分為兩大類：有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)。有線傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜和光纜等；無線傳輸介質(zhì)包括無線電、微波和衛(wèi)星通信等。 不同的傳輸媒介具有不同的傳輸速率和傳輸距離，可以支持不同類型的網(wǎng)絡(luò)。,1.6、有限傳輸與無線傳輸,43,雙絞線,雙絞線也稱為雙扭線，是一種最古老也最常用的傳輸媒體。把4對相互絕緣的銅線并排放在一起，用規(guī)則的方法兩兩絞合在一起就構(gòu)成了雙絞線 。 雙絞線價(jià)格便宜、安裝容易、使用方便，因此使用十分廣泛。,44,光纖分為多模光纖和單模光纖兩類。 多模

19、光纖中存在著許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸，它只適合于近距離傳輸。 單模光纖指光纖的直徑小到只有一個(gè)光的波長，光波以直線方式傳輸。單模光纖制造起來成本較高，但它的衰耗較小，適合于遠(yuǎn)距離傳輸。,45,無線傳輸媒體,無線傳輸媒體利用無線電波在自由空間的傳播來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸，常用于有線鋪設(shè)不便的特殊地理環(huán)境，或者作為地面通信系統(tǒng)的備份和補(bǔ)充；另外利用無線傳輸媒體進(jìn)行信息的傳輸，也是實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)中通信的唯一手段。 無線傳輸所使用的頻段很廣，人們目前已經(jīng)利用了好幾個(gè)波段進(jìn)行通信。在數(shù)據(jù)通信中使用最多的是無線電微波通信。微波通信有地面微波接力通信和衛(wèi)星通信兩種主要方式。,46,地面微波接力通信,地

20、面微波接力通信在一個(gè)無線傳輸信道的兩個(gè)終端之間設(shè)立若干個(gè)中繼站，其功能是把前一站送來的信號經(jīng)過放大后發(fā)送到下一站。,兩個(gè)地面站之間傳送 距離：50 -100 km,地球,地面站之間的直視線路,微波傳送塔,47,衛(wèi)星通信,衛(wèi)星通信可以看成是一種特殊的微波接力通信，使用地球同步衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號，其特點(diǎn)是容量大、傳輸距離遠(yuǎn)、可靠性高。,使用微波 使用轉(zhuǎn)發(fā)器接收和轉(zhuǎn)發(fā),地球,地面站,地面站,48, 紅外線,用于短距離通信，如電視、錄象機(jī)等的遙控 也可用于無線LAN 缺點(diǎn)：不能穿透固體, 激光 應(yīng)用：在屋頂用激光連接兩個(gè)建筑物的LAN 缺點(diǎn)：不能穿透雨和濃霧，易受天氣影響,49,第二章計(jì)算機(jī)

21、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議,50,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，必須遵守 一定的約定，這些約定即為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議依賴于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，協(xié)議和協(xié)議分層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。 1 概 述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)及通信系統(tǒng)的集合，在其發(fā)展過程中逐步形成了一些公認(rèn)的通用建立網(wǎng)絡(luò)體系的模式，這些模式稱之為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。,51,網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)中的任何一個(gè)系統(tǒng)都是按照層次結(jié)構(gòu)來組織的 同一網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)端系統(tǒng)必須具有相同的層次 每層使用其下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù) 通信只在對等層間進(jìn)行（間接的、邏輯的、虛擬的），非對等層之間不能互相“通信” 實(shí)際的物理通信只在最底層完成 Pn：

22、第n層協(xié)議，即第n層對等實(shí)體間通信時(shí)必須遵循的規(guī)則或約定,52,雖然現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都采用了層次化的體系結(jié)構(gòu)，但是實(shí)際上網(wǎng)絡(luò)中不同的體系結(jié)構(gòu)劃分的層次數(shù)是不同的，層與層之間的功能劃分也不一樣，相互之間不兼容，不能實(shí)現(xiàn)開放互聯(lián)。,53,二、 OSI參考模型 為了規(guī)范和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，需要為網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)抽象模型， 即網(wǎng)絡(luò)參考模型。 OSI參考模型描述 OSI參考模型具有七層，如圖2-4所示：,圖2-4 OSI參考模型示意圖,54,7、應(yīng)用層 應(yīng)用層是開放系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的最高層，這一層的協(xié)議直接 為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。應(yīng)用層管理系統(tǒng)的互聯(lián)，如系統(tǒng)的啟動(dòng)，維持和終止，并保持應(yīng)用進(jìn)程之間建立連接所需的數(shù)據(jù)

23、記錄。其他層都是為支持這一層的功能而存在。,應(yīng)用層協(xié)議： FTP： HTTP： DNS： SMTP： SNMP：,55,6. 表示層 對上層數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行變換以保證一個(gè)主機(jī)應(yīng)用層信息可以被另一個(gè)主機(jī)的應(yīng)用程序理解。 如代碼轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、文本壓縮、文本加密與解密等，它控制許多與數(shù)據(jù)表示有關(guān)的功能。例如圖像格式的顯示。 表示層的作用之一是為異種計(jì)算機(jī)通信提供一種公共語言，以便能進(jìn)行相互操作。例如：IBM主機(jī)使用EBCDIC編碼，而大部分PC機(jī)使用ASC碼。需要表示層來完成這種轉(zhuǎn)換。 表示層協(xié)議的主要功能有： 1）為用戶提供執(zhí)行會話層服務(wù)的手段； 2）提供描述數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的方法； 3）管理當(dāng)前所需的數(shù)

24、據(jù)結(jié)構(gòu)集； 4）完成數(shù)據(jù)的內(nèi)部格式與外部格式間的轉(zhuǎn)換。,56,5. 會話層 會話層管理主機(jī)之間的會話進(jìn)程，即負(fù)責(zé)建立、管理、終止進(jìn)程之間的會話。會話層還利用在數(shù)據(jù)中插入校驗(yàn)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步。如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會話層完成的。 會話層提供一種同步點(diǎn)，可使通信會話在通信失敗時(shí)從同步點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信。同步主要可解決兩計(jì)算機(jī)之間傳輸文件出現(xiàn)中斷時(shí)，反復(fù)重 傳的問題。,57,(1) 面向連接的服務(wù),面向連接服務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸過程必須經(jīng)過連接建立、連接維護(hù)與釋放連接的三個(gè)過程； 面向連接服務(wù)在數(shù)據(jù)傳輸過程中，各分組可以不攜帶目的結(jié)點(diǎn)的地址； 面向連接服務(wù)的傳輸連接類似一個(gè)通信管道，發(fā)送者在一端放入數(shù)據(jù)，

25、接收者從另一端取出數(shù)據(jù)； 面向連接數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖瞻l(fā)數(shù)據(jù)順序不變，傳輸可靠性好，但是協(xié)議復(fù)雜，通信效率不高。 適合于數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)傳輸,58,（2）無連接的服務(wù),無連接服務(wù)的每個(gè)分組都攜帶完整的目的結(jié) 點(diǎn)地址，各分組在系統(tǒng)中是獨(dú)立傳送的； 無連接服務(wù)中的數(shù)據(jù)傳輸過程不需要經(jīng)過連 接建立、連接維護(hù)與釋放連接的三個(gè)過程； 數(shù)據(jù)分組傳輸過程中，目的結(jié)點(diǎn)接收的數(shù)據(jù) 分組可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失的現(xiàn)象； 無連接服務(wù)的可靠性不好，但是協(xié)議相對簡單，通信效率較高。 適合于短報(bào)文的傳輸,59,4、傳輸層 傳輸層的任務(wù)是向用戶提供可靠的、透明的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，以及差錯(cuò)控制和流量控制機(jī)制。由于他的存在

26、，網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的任何變化對高層都是不可見的。,傳輸層的任務(wù)是負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程間的通信，數(shù)據(jù)傳送單元是報(bào)文段。 因特網(wǎng)的傳輸層可以使用兩種不同的協(xié)議: 面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP：提供可靠交付 無連接的用戶數(shù)據(jù)協(xié)議UDP,在通信子網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)交換站點(diǎn)以及連接各通信子網(wǎng)的路由器， 都沒有傳輸層。傳輸層只能存在于通信子網(wǎng)外面的主機(jī)中。 運(yùn)輸層以上的各層不考慮傳輸問題。,60,由于傳輸層的存在，網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的任何變化對高層都是不可見的，那么應(yīng)用層表示層會話層的設(shè)計(jì)不必考慮底層硬件細(xì)節(jié)。 傳輸層還承擔(dān)了一項(xiàng)功能就是對于高層提供一個(gè)性能恒定的界面。,61,傳輸層的任務(wù),62,3、網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層為互聯(lián)網(wǎng)上

27、的不同主機(jī)提供通信。相互通信的主機(jī)之間可能要經(jīng)過多個(gè)結(jié)點(diǎn)和鏈路，也可能還要經(jīng)過多個(gè)通過路由器互聯(lián)的通信子網(wǎng)。在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇合適的路由，使傳輸層傳下來的分組能夠按照地址找到目的主機(jī)。,63,網(wǎng)絡(luò)層,完成數(shù)據(jù)包尋址和路由的功能,沿兩端點(diǎn)間的最佳路由傳輸數(shù)據(jù) （主機(jī)間的邏輯通信）,64,2. 數(shù)據(jù)鏈路層,在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路無差錯(cuò)的傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包含數(shù)據(jù)和必要的控制信息。,鏈路：指一條中間沒有任何交換結(jié)點(diǎn)的點(diǎn)到點(diǎn)的物理路段（物理鏈路），它是構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)基本單元數(shù)據(jù)鏈路：是在鏈路上加具有數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的軟/硬件,65,在傳送數(shù)據(jù)時(shí)，

28、若接收節(jié)點(diǎn)檢測到所接受的數(shù)據(jù)有差錯(cuò)，就要通知發(fā)方重發(fā)這一幀，直到這一幀正確無誤的到達(dá)接收節(jié)點(diǎn)為止。 數(shù)據(jù)鏈路層就通過一些數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，在不太可靠地?cái)?shù)據(jù)鏈路上實(shí)現(xiàn)可靠地?cái)?shù)據(jù)傳輸。,66,鏈路層主要功能： 1、幀同步 為了使傳輸中發(fā)生差錯(cuò)后只將有錯(cuò)的有限數(shù)據(jù)進(jìn)行重發(fā)，數(shù)據(jù)鏈路層將比特流組合成以幀為單位傳送。每個(gè)幀除了要傳送的數(shù)據(jù)外，還包括校驗(yàn)碼，以使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯(cuò)。幀的組織結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成能明確的從比特流中區(qū)分出幀的起始與終止，這就是幀同步要解決的問題。由于網(wǎng)絡(luò)傳輸中很難保證計(jì)時(shí)的正確和一致，所以不可采用依靠時(shí)間間隔關(guān)系來確定一幀的起始與終止的方法。,2、差錯(cuò)控制功能 前向糾錯(cuò)，即收方收

29、到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，能夠自動(dòng) 將差錯(cuò)改正過來。開銷大，不適合于計(jì)算機(jī)通信。 檢錯(cuò)重傳，收方可以檢測出收到的幀中有差錯(cuò)，于是讓發(fā) 方重復(fù)發(fā)這一幀，直到收方正確收到這一幀為止。,67,3、流量控制功能 對于數(shù)據(jù)鏈路層來說，控制的是相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)鏈路上的流量。由于收發(fā)雙方各自使用的設(shè)備工作速率和緩沖存儲的空間的差異，可能出現(xiàn)發(fā)送方發(fā)送能力大于接收方接收能力的現(xiàn)象，如若此時(shí)不對發(fā)送方的發(fā)送速率作適當(dāng)?shù)南拗?，前面來不及接收的幀將被后面不斷發(fā)送來的幀“淹沒”，從而造成幀的丟失而出錯(cuò)。由此可見，流量控制實(shí)際上是對發(fā)送方數(shù)據(jù)流量的控制，使其發(fā)送率不致超過接收方所能承受的能力。,4、鏈路管理功能 鏈路管理功

30、能主要用于面向連接的服務(wù)。當(dāng)鏈路兩端的節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信前，必須 確認(rèn)雙方已處于就緒狀態(tài)，然后才能建立連接，在傳輸過程中則要能維持該連接。如果出現(xiàn)差錯(cuò)，需要重新初始化，重新自動(dòng)建立連接。傳輸完畢后則要釋放連接。數(shù)據(jù)連路層連接的建立維持和釋放就稱作鏈路管理。,68,數(shù)據(jù)鏈路層的兩個(gè)協(xié)議：停止等待協(xié)議 連續(xù)ARQ協(xié)議,69,分為兩個(gè)子層： LLC：Logical Link Control MAC：Media Access Control,數(shù)據(jù)鏈路層,70,1、物理層 它是OSI的最低層，整個(gè)開發(fā)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。作用是保證通信 信道上傳輸“0”、“1”二進(jìn)制比特流，用以建立、維持和釋放數(shù)據(jù) 鏈路實(shí)體間的連接

31、。,物理層要考慮的是多大的電壓代表“1”或者“0”，以及當(dāng) 發(fā)送端發(fā)出比特1時(shí)，在接收端如何識別出這是1而不是0. 物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)該是多少根腿， 各個(gè)腿之間應(yīng)該如何接。,71,物理層定義了建立、維護(hù)和釋放物理鏈路的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。,1. 物理層,物理接口標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層與物理傳輸介質(zhì)之間的邊界與接口，包括四個(gè)特性： 機(jī)械特性：規(guī)定了物理連接時(shí)接口所用連接器的形狀和尺寸，引腳的數(shù)量、功能、規(guī)格、引腳的分布，電纜的長度及所含導(dǎo)線的數(shù)目等。 電氣特性：規(guī)定了在接口電纜的哪條線上出現(xiàn)的電壓應(yīng)為什么范圍，即什么樣的電壓，表示為1或0。,功能特性：規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為：數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線。 過程特性 ：事件發(fā)生的合法順序。,72,從上可知，OSI參考模型的低三層屬于通信子網(wǎng)，涉及為 用戶間提供透明連接，操作主要以每條鏈路為基礎(chǔ)，在結(jié)點(diǎn)間 的各條數(shù)據(jù)鏈路上進(jìn)行通信。 網(wǎng)絡(luò)層主要用來控制各條鏈路上的通信，但要依賴于其他 結(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)操作。 高三層屬于資源子網(wǎng)，主要涉及保證信息以正確可理解的 信息傳輸。 2.2.2 模型中的數(shù)據(jù)傳輸 圖2-5所示是OSI參考模型中數(shù)據(jù)的傳輸方式，數(shù)據(jù)單元是 指各層傳輸數(shù)據(jù)的最小單位。,73,圖2-5 OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸,復(fù)雜的過程被屏蔽掉，對等層通信