计算机网络技术基础与应用第2版课件

2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,1,本书主要内容,第1章：计算机网络基础知识 第2章：网络体系结构与网络标准 第3章：计算机网络互联技术 第4章：网络规划与设计 第5章：Windows 2003的管理 第6章：用Windows 2003 Server建立网络服务 第7章：网络安全管理 第8章：Internet与Intranet技术 第9章：网络组建综合实训,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,2,第1章 计算机网络基础知识,本章主要内容： 第一节 计算机网络发展过程与概念 第二节 计算机网络功能、组成与分类 第三节 计算机网络拓扑结构与传输介质 第四节 数据通讯基础知识 第五节 局域网与广域网,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,3,知识点,计算机网络的发展过程计算机网络的概念、功能计算机网络的结构、分类数据通讯基础知识,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,4,难 点,数据通讯基础知识,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,5,要求,熟练掌握以下内容：计算机网络的概念、功能计算机网络的结构、分类数据通讯基础知识,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,6,第一节 计算机网络发展过程与概念,计算机网络发展过程。 计算机网络的概念。 计算机网络发展方向,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,7,1.1.1 计算机网络发展过程,计算机网络的发展程大致可概括为三个阶段： 1. 面向终端的计算机系统阶段2计算机通信网络3以局域网及其互连为主要支撑环境的标准化网络阶段。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,8,1. 面向终端的计算机系统阶段,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,9,2计算机通信网络,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,10,3以局域网及其互连为主要支撑环境的标准化网络阶段。,计算机网络在经历了上述三个阶段之后仍在按其一定的发展规律高速发展。具体表现在如下几个方面：通信速率的提高，通信技术的多样化，通信体系的标准化和通信管理的智能化，新技术和新产品的开发等。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,11,1.1.2 计算机网络概念,将分布在不同地理位置上的具有独立处理能力的多台计算机经过传输介质和通信设备相互连接起来，在网络操作系统和网络通信软件的控制下，按照统一的规则协同工作，实现资源共享和信息通信，这样的计算机系统称为计算机网络。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,12,1.1.3 计算机网络的发展方向,1 开放和大容量的发展方向 2 一体化和方便使用的发展方向 3 多媒体网络的发展方向 4 高效、安全的网络管理方向 5 为应用服务的发展方向 6 智能网络的发展方向,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,13,第二节 计算机网络功能、组成与分类,计算机网络的功能 计算机网络的组成 计算机网络的分类,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,14,1.2.1计算机网络功能,计算机网络的主要功能可归纳为以下几点：1信息通信2资源共享3分布式处理4提高计算机的可靠性和可用性5提高性能/价格比,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,15,1信息通信,信息通信是计算机网络的最基本的功能之一，用来实现计算机与计算机之间信息的传送，使分散在不同地点的生产单位和业务部门可以进行集中控制和管理。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,16,2资源共享,资源共享是整个网络的核心，它包括程序共享、数据共享、文件共享、设备共享、处理器共享、进程共享等，用户能在自己的位置上部分或全部地使用网络中的资源。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,17,3分布式处理,分布式输入将大量的数据分散在多个计算机上进行输入，以解决数据输入的“瓶颈”问题。分布式处理对于一些大型的综合性问题，通过一些算法分交给不同计算机进行处理，使用户根据需要，合理地选择网络中的资源，快速地进行运算。分布式输出将需要输出的大型任务，选择网络中的空闲输出设备进行输出，提高了设备利用率。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,18,4提高计算机的可靠性和可用性,可靠性表现在计算机网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务就可由其他计算机代为处理，避免了单机无后备使用情况下，一台计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了系统的可靠性。提高计算机可用性是指当网络中一台计算机负担过重时，网络可将新的任务转交给网中较空闲的计算机完成，这样就能均衡各台计算机的负载，提高了每台计算机的可用性。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,19,5提高性能/价格比,提高系统的性能/价格比是联网的出发点之一，也是资源共享的结果。比如在一个网络中不必为每个计算机配备一台打印机，可通过打印机共享让多台计算机共用一台打印机，从而节省成本。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,20,1.2.2 计算机网络组成,1.网络服务 。 2.传输媒介 。 3.通信协议 。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,21,1.网络服务,网络服务的主要内容包括:文件服务、打印服务、消息服务、应用服务、数据库服务,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,22,2.传输媒介,传输媒介就是实现连接的一个通路。网络传输媒介可分为有线媒介和无线媒介两种。有线媒介包括同轴电缆、双绞线、光缆等无线媒介包括红外线、无线电波、微波、卫星通讯等。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,23,3.通信协议,通信规则回答下列问题：传输媒介在物理（布局）上怎样连接什么时候开始传输信息信息传输量有多大信息怎样传送给接受者,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,24,1.2.3 计算机网络分类,1. 根据信息容量对网络分类 2. 按拥有者对网络分类 3. 按介质访问控制方式对网络分类 4. 按交换方式分类,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,25,1. 根据信息容量对网络分类,基带网络同时只能传输一路信息，大多数LAN是基带网络。 宽带网络同时能够传输多路信息，每路信息都使用不同的频率范围，通过多路复用多个信道来实现。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,26,2. 按拥有者对网络分类,公用网一般由一个国家的电信部门组建、控制和管理，网络内的信号传输、转接装置可提供给任何部门、单位使用。例如，我国电信部门提供的CHINANET等。专用网是由某部门或单位（公司）自行组建的专门为自身业务服务的网络，往往专用性强、保密性好，一般不允许其他部门或单位使用。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,27,3. 按介质访问控制方式对网络分类,总线网 环网,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,28,4. 按交换方式分类,电路交换网络 存储/转发交换网络,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,29,第三节 计算机网络拓扑结构与传输介质,本节将讨论如下内容： 计算机网络拓扑结构 传输介质,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,30,1.3.1计算机网络拓扑结构,总线型、 环型 星型 树形 网状,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,31,总线型,总线拓扑结构的特点是：（1）网络结构简单，结点的插入、删除都比较方便，易于网络的扩展。（2）设备少、造价低，安装和使用方便。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,32,环型,环形拓扑结构的特点是：（1）网络中信息流向固定（单向），两结点之间仅有唯一的通路。（2）环路中每个结点的收发信息均由环接口控制，控制软件较简单。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,33,星型,星形拓扑结构的特点是：1）网络结构简单，便于控制管理，网络的减少和扩充都较容易。2）网络可靠性较低，一旦中心节点出故障，将导致整个网络瘫痪。3）网络资源分散、共享不便，结点间通信必须经过中心节点中转，中心节点负担重。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,34,星型,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,35,树形,树形结构是星形的扩展，树形网络是分层结构，具有根节点和分支节点，适用于分级管理和控制系统。与星形结构相比，通信线路总长度短，故成本低，易于推广。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,36,网状,网状结构的形状形如网络，其结构最大优点是可靠性高，一个节点可取若干条路径到达另一个节点，但所用通信线路长，成本高，路径控制复杂。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,37,1.3.2传输介质,有线传输介质 无线传输介质,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,38,有线传输介质,（1）双绞线根据传输特性可以将常用的双绞线分为五类。第三类双绞线：带宽为16MHz，用于语音传输及10Mbps以下的数据传输；第四类双绞线：带宽为20MHz，用于语音传输和16Mbps以下的数据传输；第五类双绞线：增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，带宽为100MHz，用于语音传输和100Mbps的高速数据传输，甚至可支持155Mbps的ATM数据传输。 （2）同轴电缆（3）光纤,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,39,无线传输介质,（1） 无线电通信（2）微波通信。（3）红外线（4）激光,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,40,几种传输介质的比较,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,41,1.4 数据通讯基础知识,数据通讯概述 数据传输同步方式 3. 数据编码技术与调制解调 4. 多路复用技术 5. 差错控制技术 6. 数据交换技术,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,42,数据通信的基本概念,数据：将现实世界中各种形式的信息（如文字、声音、图像、视频等符号）转化为计算机所能接受的形式，即为数据。数据是计算机网络中处理和传输的对象。信号：数据通信中的信号是指数据的电编码或电磁编码。信号分为模拟信号与数字信号两种。模拟信号是连续变化的波形，如公用电话网中传送的声音信号；数字信号是电脉冲序列，由计算机发出的信号是数字信号。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,43,数据通信的基本概念,信号带宽：信号带宽指信号的频谱范围。数据传输：数据传输是指将数据从网络中的一台计算机向另外一台计算机传送。以数字信号形式进行的传输称为数字传输，以模拟信号形式进行的传输称为模拟传输。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,44,数据通信的基本概念,数据通信：数据通信指网络中收发双方的一次数据传送过程。按是否允许收发双方同时传送相互传送数据，数据通信方式可分为全双工通信、半双工通信和单工通信三种方式。单工通信指数据传送在任何时间只能单向传送，半双工通信指数据传送在同一时间只能单向传送，但在不同时间可以双向传送，全双工通信指数据传送在同时可以双向传送。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,45,数据通信的基本概念,数据通信系统：数据通信系统是执行从一个系统向另一个系统传送数据的系统，计算机网络是一个典型的数据通信系统。数据通信系统的连接方式有点-点连接和多点连接。点-点连接是将两个节点采用专用线路连接起来，多点连接指所有节点共享一个共同信道，采用广播方式通信，任一节点发出的信息其它节点均可收到。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,46,数据通信的基本概念,信道：信道是传输信号的一条通道，由传输介质和传输设备构成。码元：码元是承载信息的基本信号单元。采用数字传输时，一个码元承载的信息量就是一比特。采用模拟传输时，一个码元承载的信息量可以是多个比特。数据包和数据帧：在数据传输时，往往将大段数据划分成若干数据段；再为某段附加一些信息（如序号、地址、校验等）形成一个个逻辑数据单元，称为数据包。然后将每个数据包独立发送。有时还要将数据包划分为更小的逻辑数据单元进行发送，称为数据帧。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,47,数据通信的基本概念,数据传输速率：数据传输速率指数据传输中线路上每秒传输的二进制数据位数，是衡量数据通信系统性能的主要指标。出错率：出错率指通信系统中数据出现错误的机率，即出错数据量与总的传输数据量的比率。常有误码率、误字率等表示方法。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,48,数据通信的模型,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,49,数字通信系统,数字通信具有如下优点：(1) 数字传输的抗干扰能力强，特别是数字信号通过中继再生可以消除噪声积累。(2) 数字通信可通过差错控制技术提高通信的可靠性。(3) 数字通信容易实现加密保护，信息安全度高。(4) 数字通信可以传递各种信息（模拟信息和离散信息），灵活性好，通用性强。(5) 便于利用计算机技术对数字信息进行处理,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,50,数字通信系统模型,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,51,数据传输同步方式,异步传输方式 同步传输方式,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,52,异步传输方式,在异步传输中，被传输的单位是字符，每个字符可由58位码元组成。每个字符前需加一位起始位“0”，以表示一个字符的开始。在字符后加上一位校验位，以便接收方进行错误校验。然后再加1.5或2位停止位“1”，以表示一个字符的结束。当不发送信号时一直发送停止位“1”，接收方根据1至0的跳变来辨别一个新字符的开始，如图1-14所示。该异步传输信号包含起始位1位，码元7位，校验位1位，停止位1.5位。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,53,异步传输方式,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,54,同步传输方式,同步传输是一种发送端以固定的时钟节拍串行地发送数据信号，每个比特与时钟信号严格一一对应，而接收端以相同的时钟节拍接收数据的传输方式。目前有两种形式的同步传输方式：面向字符的同步传输 面向比特的同步传输,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,55,面向字符的同步传输,一次传送由若干个字符组成的数据块，而不是象异步传输那样只传输一个字符，并规定了10个特殊字符作为这个数据块的起始和结束标志以及整个传输过程的控制信息。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,56,面向比特的同步传输,所有信息帧必须有由一个标志字符（01111110）开始，并且以同一字符结束，从开始标志到结束标志构成一个完整的信息单位，称为一帧（frame）。接收端可以通过检索“01111110”来确定帧的开始和结束，以此建立帧同步。地址场A用来规定与其通信的下一站的地址。控制场可以规定若干个命令来控制双方的收发。控制场和地址场的宽度都是8位。信息场I包含了要传送的信息，其宽度任意（可有可无），也就是说每一帧信息并不一定都有信息场，当信息场的宽度为0时，表示该帧主要是控制命令。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,57,3. 数据编码技术与调制解调,通信系统有四种数据变换的形式：(1) 模拟数据变换为模拟信号传输：也就是用模拟信道传输模拟数据。(2) 数字数据变换为模拟信号传输：也就是用模拟信道传输数字数据。(3) 数字数据变换为数字信号传输：也就是用数字信道传输数字数据。(4) 模拟数据变换为数字信号传输：也就是用数字信道传输模拟数据。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,58,基带传输结构,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,59,基带传输,由数据直接变换成的原始电信号未经频率变换，所以称为基带信号。在信道上直接传送基带信号的传输方式称为基带传输。相应地把不使用调制器和解调器而直接传输基带信号的系统，称为基带传输系统。常见的两种编码方法。不归零编码（NRZ ）曼彻斯特编码,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,60,不归零编码,正、负电平分别对应二进制数字的1，0，脉冲波形的有、无或正、负都占据一码元的全部时间（因此，不归零码又称为全宽码），电脉冲之间无间隔，当连续发送“0”码或连续发送“1”码时不易识别,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,61,不归零编码,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,62,曼彻斯特编码,曼彻斯特编码是将每一位码元分成两个相等的间隔，每一位的中间有一个跳变，从高电平跳变到低电平表示0，从低电平跳变到高电平表示1。中间的跳变可作为时钟信号和数据信号，这样有利于接收端提取同步信号。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,63,曼彻斯特编码,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,64,宽带传输,宽带传输系统是指包括调制解调过程的传输系统。调制就是用原始信号的变化规律，去改变载波信号的某些参数（如幅度、频率和相位等），使这些参数的变化规律与原始信号一致的过程。解调就是从接收的已调信号中解出原始信号的过程。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,65,宽带传输,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,66,宽带传输,数字数据的模拟信号调制分为三种形式：幅移键控法（ASK）；频移键控法（FSK）；相移键控法（PSK）,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,67,幅移键控法（ASK）,在幅移键控（ASK）方式下，用载波频率的两个不同的振幅来表示两个二进制值。即用振幅恒定载波的存在来表示二进制数字“1”，而用振幅为0来表示另一个二进制数字“0”。幅移键控方式技术简单，实现容易，但却易受干扰影响，因此，是一种效率相当低的调制技术。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,68,频移键控法（FSK）,在频移键控（FSK）方式下，用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。这种方案比起幅移键控方式来，不容易受干扰的影响。这种方式一般用于高频（330兆）的无线电传输，它甚至也能用于较高频率使用同轴电缆的局部网络，是目前较常见的调制方法之一。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,69,相移键控法（PSK）,在相移键控（PSK）方式下，利用载波信号的相位移动来表示数据，也可以使用多于两相的位移。相移键控技术有较强的抗干扰能力，而且比频移键控方式更有效。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,70,编码图,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,71,4. 多路复用技术,多路复用技术是一种将两个或多个彼此相互独立的信号合并为一个复合信号，在一条公用信道上进行传输的方法。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,72,4. 多路复用技术,多路复用技术主要有以下优点：(1) 只需一条通信线路，所需的传输介质较少，且传输介质的容量可以得到充分利用。(2) 由于节省了不必要的传输线路投资，大大地降低了设备费用。(3) 多路复用系统对用户是透明的，提高了通信系统的工作效率。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,73,4. 多路复用技术,常用的多路复用技术有：时分多路复用技术、频分多路复用技术、码分多路复用技术波分多路复用技术。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,74,时分多路复用技术,运用时间分割信道的方法把传输信道按时间分成若干个时间间隙（时间片）TS1，TS2，并将这些时间间隙轮流分配给多个信源使用，每一信源分得一个时间间隙，在该时间间隙内信源使用信道的全部带宽。所有这些时间间隙构成一个复合帧。只要能满足“一条传输信道可用的最高传输速率大于待传输的多路信号传输速率之和”的条件，就可以使用TDM。为了避免各路信号的干扰，时分多路复用需要有警戒时间间隔。时分多路复用又可以分为同步时分复用和异步时分复用。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,75,同步时分复用,同步时分多路复用STDM采用固定时隙的分配方式，即把一帧中的各时间间隙以固定的方式分配给各信源。设需要传送N路信号，则信道被分割为N个时间间隙为一帧的重复序列，每路信号固定占用每帧的一个时间间隙。这样，每帧相同位置的时间间隙所组成的时间片序列称为一个子信道，共有N个子信道。每一条子信道可以为一对通信对象建立起信息传输链路。时间间隙的宽度应保证能传输一个数据单元，如字符或字节、比特、分组等。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,76,异步时分复用,异步时分复用ATDM又称为统计时分复用，是一种效率更高的TDM方法。它只适用于数字数据传输，不适用于经过转换的模拟数据（如PCM编码的语音信号）传输。它同样动态地分配时间间隙，但只是将每帧中的时间间隙只分配给那些需要发送数据的信源，而不给那些空闲的信源分配时间间隙。节省了传输线路的时间和空间，从而提高了通信系统的传输效率。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,77,频分多路复用技术,频分多路复用技术是利用频率分割信道的方法将信道传输带分成若干个较窄的子频带，每个子频带构成一个子通道，各子通道独立地传输一路信号的技术。优点：信道频带的利用率高，允许复用的路数多，分路方便，技术也很成熟；缺点：设备复杂，需要大量的调制器、解调器和滤波器，而且，会不可避免地产生路间干扰，频分复用信号的抗干扰性能较差。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,78,频分多路复用技术,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,79,码分多路复用技术,码分多路复用技术CDMA也称为码分多址技术，CDMA基于码型分割信道，每一个用户分配一个地址码，这些地址码码型互不重叠，以区分每个用户。所有用户共享信道的频率和时间资源。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,80,波分多路复用技术,波分多路复用WDM主要用于全光纤介质组成的计算机网络。它类似于频分多路复用，将光纤信道划分为多个波段，相当于FDM中的频段，每路信号占用一个波段。所不同的是，WDM是在光学系统中，利用衍射光栅来实现多路不同频率光波的合成与分解。 。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,81,5. 差错控制技术,通常从两方面入手：一方面在通信系统中尽可能的改善物理信道的自身特性，降低数字信道本身引起的出错率；另一方面运用差错控制方法对传输的数据进行抗干扰编码。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,82,改善通信系统的物理信道性能的方法,(1) 尽量选择质量好的传输线路，采取有效的屏蔽措施，以改善其电气性能和传输特性；(2) 适当增大发送信号的功率；(3) 选择抗干扰性强的调制解调方案；(4) 匹配滤波接收，最大限度地抑制随机干扰。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,83,差错控制方法,1.差错控制概述 2.常见的几种差错控制编码,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,84,差错控制概述,1. 产生差错的原因：突发干扰随机干扰混合干扰 2. 差错控制方法 前向纠错检错重发 混合差错控制 反馈检验,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,85,前向纠错,是指发送端将数字信息按照一定的规则附加若干码元，组成纠错码，接收端在收到的信息码元中根据规则对数据信息进行译码，如果检测到信息中有错误即可有纠错码确定出错位置并及时纠正。对于二进制数字信号，一旦确定错码位置，将该错码取反即完成纠正。采用前向纠错法时，通信实时性较好，但纠错设备要比检错设备复杂,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,86,检错重发,这种方式下，收发双方需要具备双向信道。发送端也需在数字信息中加入一些具有检错能力的码元，接收端在收到的信息码元中检测出有错码时马上形成一个检错重发的应答信号，通过双向信道中的反馈信道发回发送端，发送端再根据应答信号把出错的那组信息码元重发，知道无错为止。这就是检错重发。如自动请求重发ARQ（Automatic Repeat request）系统就是一种检错重发系统。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,87,混合差错控制,这种方式是前向纠错和检错重发的组合。发送端发送同时具有自动纠错和检错能力的数据信息，接收端收到信息码元后立即检查错误情况，如果发现差错在纠错能力范围内，则自动纠正错误；如果差错较多，无法自动纠错，则马上通过反馈信道请求发送端重发这部分信息码元。混合差错控制兼具前向纠错和检错重发的优点，克服了前向纠错需要复杂译码器和检错重发信息连续性差的缺点。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,88,反馈检验,发送端一边发送数据信息，一边把发送出去的信息缓冲存储，接收端收到的信息码元后，马上原封不动地发回到发送端，与原发送的信息码元相比较，如果发现错误，发送端再进行重发，直到无错为止。这种方法的原理和设备都比较简单，但同样需要双向信道，而且由于信息相当于至少传送两次，因而传输效率较低。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,89,差错控制编码的原理,在差错控制方法中，都需要在接收端识别有无错码。为此，都需在发送端利用信道编码器在信号码元序列中增加一些码元，我们称之为监督码元。监督码元和信息码元之间具有特定的关系，接收端根据监督码元由信道译码器检查或纠正可能存在的错码。这种以一定的方式在信息码元序列中加入监督码的过程称为差错控制编码。监督码元与总码元的比率称为冗余度，用以衡量在信息码元中加入监督码元的多少。信息码元与总码元的比率称为编码效率。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,90,差错控制编码的原理,按抗干扰能力的强弱，差错控制编码可分为检错码和纠错码。检错码可使接收端发现某一码组出错，但不能确切地知道错误的位置，因而只能检测错误，不能纠正错误；纠错码则不仅能检测错误，而且能纠正错误。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,91,几种差错控制编码,1.奇偶校验码 2.循环冗余码,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,92,奇偶校验码,奇偶校验码是一种简单的检错码，其编码原理是通过增加冗余位使字符中“1”的个数保持为奇数（奇校验）或者偶数（偶校验）。奇偶校验码分为垂直奇偶校验码、水平奇偶校验码、水平垂直奇偶校验码等。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,93,奇偶校验码,垂直奇偶校验码是将每个字符的7位信息位后面加上一位校验位0或者1，使整个字符包括校验位在内“1”的个数为奇数或偶数。若为偶数，称为偶校验；若为奇数，称为奇校验。水平奇偶校验是对组成整个数据块的各个字符相对应位横向进行奇偶校验，每列为一个字符，共有n个字符，每行为各个字符的相对应位，然后横向进行奇偶校验。同时进行水平奇偶校验和垂直奇偶校验就是水平垂直奇偶校验。显然，这种方式的冗余度大，因而具有更强的检错能力。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,94,循环冗余码,给定K(x)和G(x)求其（n，k）循环冗余码的过程可归纳为以下三个步骤：用x n-k乘以K(x)。用x n-kK(x)除G(x)得到余式R(x)。将多项式R(x)对应的（n-k）位冗余位rn-k-1r n-k-2r1r0附加在信息位后面，则编码器输出的码多项式为x n-kK(x)+ R(x)。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,95,循环冗余码的简化算法,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,96,6. 数据交换技术,网络交换技术是指在任意拓扑结构的数据通信网络中，通过网络结点的某种转换方式实现任意两个或多个系统之间连接的技术。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,97,线路交换技术,在数据传输之前，首先由源系统发出连接请求，在源系统和目的系统之间建立起一个专用的物理通路，然后进行数据传输。在整个数据传输期间，源系统和目的系统始终占用这个物理通路，直到数据传输结束，才释放该通路。当两个相邻结点间的通信容量很大时，可在两结点间同时存在多个物理链路。线路交换通常包括线路建立、数据传输、线路拆除三个阶段。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,98,存储转发交换技术,存储转发交换的原理是在交换设备的控制下，使输入信息先存入缓冲存储器，并相应进行一些必要的处理，待指定输出线路有空闲时，再把这段信息转发出去。存储交换分为:报文交换分组交换。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,99,报文交换,报文交换方式以一个完整的报文为单位，一次传送一个报文。在报文交换过程中，每个交换结点独立地为每个报文进行路由选择，并传输给下一个结点，直至到达目的系统。 特点：.各条信息通路的数据传输速率可以不相同，因而两端系统也可工作于不同的速率。.差错控制由各条信息通路负责，简化了两端系统的设备。.任何时刻一个报文只占用一条信息通路资源，而不是信道上所有通路资源，提高了传输速率和网络资源的可共享性。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,100,分组交换,分组交换实质和工作机理与报文交换技术完全相同，不同之处是参与交换的数据单元及其长度不同。分组交换的数据单元是分组，是将一个报文分成若干个较短的报文分组，每个报文分组的长度相同。分组交换还可分为数据报分组交换和虚电路分组交换两种方式。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,101,数据报分组交换技术,当发送端发送报文时，各组数据报可按不同的路径进行传输，每个结点可随时根据网络流量、故障等情况选择路由，经过结点时同样要存储和转发，最后在接收端将各数据报按编号顺序重新组成报文。数据报传输方式具有以下特点：,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,102,数据报分组交换技术,特点：同一报文的不同数据报可由不同的传输路径按不同的顺序通过通信子网，并且可以根据网络通信状况动态地分配网络资源； 数据报的格式简单，但在传输过程中必须带有源地址与目的地址；同一报文的不同数据报到达目的结点时有可能出现乱序、重叠和丢失等现象；整个报文的传输延迟较大，因而数据报传输方式适用于突发性通信，不适合长报文和会话式通信。 ：,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,103,虚电路分组交换技术,虚电路是一种面向连接的服务。在分组发送之前，发送方与接收方预先要建立一条逻辑连接，即虚电路，虚电路一旦建立，就要赋予一个虚电路号，然后通信双方借助虚电路传送信息，信息传输完毕后拆除虚电路。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,104,虚电路分组交换技术,特点：在分组发送之前，必须预先在收发双方之间建立一条逻辑连接，即虚电路。一次通信中报文的所有分组都在一条虚电路上传输。因此，分组不必携带地址信息，分组到达目的结点也不会出现乱序、重叠和丢失等现象。通信子网的任一结点可以连接多条虚电路。虚电路服务能提供点到点的顺序传送和差错控制。适用于支持面向对象连接的应用场合，如文件传送和远程终端访问等，在计算机网络中应用比较广泛,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,105,四种交换技术的比较,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,106,根据计算机网络的覆盖范围和通信终端之间相隔的距离不同，可以将计算机网络分成广域网和局域网。 1 局域网 2.广域网,第五节 局域网与广域网,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,107,1.5.1 局域网,局域网连接的计算机分布在相对较小的地理区域之内，通信一般限制在中等规模的地理区域内；能够依靠具有从中等到较高数据率的物理通信信道，而且这种信道具有始终一致的低误码率；局部地区网是专用的，由单一组织机构所拥有。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,108,1.5.1 局域网,特点：（1）地理范围有限。（2）具有较高的通频带宽，数据传输率高。（3）数据传输可靠，误码率低。（4）局域网大多采用总线、星形等拓扑结构，结构简单，实现容易。（5）网络的控制一般趋向于分布式，从而减少了对某个节点的依赖性，避免并减小了一个节点故障对整个网络的影响。(6）通常网络归单一组织所拥有和使用。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,109,1.5.1 局域网,优点是：组网方便。使用灵活。信号传输速度快。网络建设费用低。适合于中小单位的计算机联网。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,110,1.5.1 局域网,局域网的硬件系统：计算机、网卡、通信媒体、集线器等,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,111,1.5.1 局域网,局域网的软件系统主要包括：网络操作系统、工作站软件、网卡驱动程序、网络应用软件、网络管理软件网络诊断软件,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,112,1.5.2 广域网,广域网又称远程网。广域网最根本的特点是其联网设备分布范围广。 特点为：范围大于10千米，可以跨越地区或国家。数据传输速率一般低于1Mbps。一般为多个部门、城市或国家所共同拥有。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,113,第2章 网络体系结构与网络标准,本章主要内容：2.1 网络体系结构2.2 TCP/IP模型2.3 局域网标准IEEE802.X2.4 以太网与快速以太网2.5 其他局域网技术,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,114,知识点,OSI模型，TCP/IP模型IP地址局域网标准以太网,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,115,难 点,TCP/IP协议,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,116,第一节 网络体系结构,网络体系结构概述OSI参考模型,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,117,2.1.1网络体系结构概述,1. 协议 2.层次3.接口 4. 网络体系结构 5.网络体系结构的层次结构 6.层次结构的优点,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,118,1. 协议,为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。 包括三个组成部分：语法、语义和时序。 （1）语法规定了通信双方“如何讲”，即确定用户数据与控制信息的结构与格式； （2）语义规定通信的双方准备“讲什么”，即需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应； （3）时序规定双方“何时进行通信”，即对事件实现顺序的详细说明。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,119,2.层次,将网络通信中总体要实现的功能先加以分解，并分配在不同的层次中实现。对于每个层次要完成的服务及服务实现的过程都有明确规定；不同的网络系统可以分成相同的层次；不同系统的同等层具有相同的功能；低层可以向高层提供服务，而高层可直接调用低层的服务。高层在调用低层提供的服务时，并不需要知道低层服务的具体实现方法。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,120,3.接口,接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一个节点的相邻层之间存在着明确规定的接口，由低层向高层通过接口提供服务。只要接口条件不变、低层功能不变，即使低层功能的具体实现方法与技术发生了变化也不会影响整个系统的工作。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,121,4. 网络体系结构,通常将网络层次结构模型与各层协议的集合就定义为计算机网络的体系结构。网络体系结构对计算机网络的功能进行了精确的定义，至于这些功能是用什么样的硬件与软件去实现的，则是具体的实现问题,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,122,5.网络体系结构的层次结构,分层的基本原则：（1）网络中的每一个节点都具有相同的分层结构，同一个节点的相邻层之间有一个明确规定的接口，该接口定义了下层向上层所能提供的服务。（2）每层完成一组特定的有明确含义的协议功能，并尽量减少相邻层间传递信息的数量。（3）同一节点中的每一层能够同相邻层通信，但不准跨层进行通信。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,123,6.层次结构的优点,（1）各层之间相互独立。（2）灵活性好。（3）各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变也不会影响到其他层。（4）易于实现和维护。（5）有利于促进标准化。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,124,2.1.2 OSI参考模型,1.标准化的介绍 2 ISO/OSI网络参考模型,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,125,1.标准化的介绍,标准化的优点：能够保证设备或软件的规范性，使之具有较高的兼容性和适用范围，以促进大批量的生产，进而降低价格。标准化的缺点：重点围绕某些特定的技术加以研究，而对于一些新的、可能更为有效的技术重视不够,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,126,1.标准化的介绍,标准化组织。 （1）ISO（国际标准化组织） （2）CCITT（国际电报电话咨询委员会） （3）ITUT（国际电信联盟） （4）ECMA（欧洲计算机制造商协会） （5）ANSI（美国全国标准协会） （6）IEEE（电气和电子工程师协会） （7）EIA（电子工业协会）,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,127,2 ISO/OSI网络参考模型,分层原则如下： （1）层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层上，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。 （2）每层应完成特定的功能，且类似的功能应尽量集中在同一层内实现，所在层的功能都应符合国际标准协议的规定。 （3）各层之间要相对独立，也就是说某一层功能的更改不会影响其他各层。 （4）每层通过接口与其相邻的上层或下层进行联系，各层的边界应放在服务描述少且信息穿过最少的地方。 （5）同一层内也可设置若干子层，由每个子层实现不同要求的服务。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,128,OSI参考模型共分为七层,物理层、 数据链路层、 网络层、 传输层、 会话层、 表示层 应用层。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,129,物理层,物理层规定了接口的标准 ，由四个特性来详细说明。机械特性规定了接插件的尺寸，插头的数目，排列方法以及插头和插座的尺寸，电缆的长度以及所含导线的数目等。电气特性规定了数据交换信号以及有关电路的特性。一般规定了数据传输率、信号状态的电压和电流的识别、阻抗匹配以及距离限制等。功能特性规定各接口信号线的特定功能。通常信号线可分为四类：数据线、控制线、同步线和地线。规程特性定义了利用信号线传输信息的一组操作规程，即各信号线工作的规则和先后顺序。,2018年7月28日星期六6时23分14秒,计算机网络技术基础与应用 第2版,130,数据链路层,具体功能有： 进行链路的管理 帧传输 差错控制 流量