第1章计算机网络基础知识.ppt

1、计算机网络基础计算机网络基础课程的任务是：1 使学生对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解。2 对当前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念。3 学会计算机网络操作和日常管理和维护的最基本方法。4 初步掌握以TCP/IP协议族为主的网络协议结构。5 初步培养在 TCP/IP协议工程和LAN上的实际工作能力。6 了解网络新技术的新发展。 课程的性质和任务课程的性质和任务参考书籍(仅供参考)q计算机网络教程谭浩强主编，王兴玲、杜树杰、刘兰芳编著电子工业出版社qTCP_IP Tutorial and Technical Overview Dr. Wei Liu，Carolyn Matth

2、ews，Lydia Parziale，Nicolas Rosselot，Chuck Davis，Jason Forrester，David T. Britt http:/ 计算机网络基础知识 学习目标 重点难点 课程学习学习目标 通过本章的学习，掌握计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络实现的基本四大技术内容，数据通信的基本概念和数据通信系统的常用概念与指标，数据传输的类型及编码方法，广域网中的数据交换技术，数据通信中差错控制的方法；了解计算机网络的发展，计算机网络的应用，数据通信的方式及同步技术，多路复用技术的分类与特点。 重点难点 计算机网络的定义、功能、特点、逻辑构成与分类 计算机网络

3、四大技术的主要内容、作用与特点 数据通信系统的概念、模型与指标 信号的类型、传输、编码与信道复用技术 数据通信的方式与差错处理课程学习 1.1 1.1 计算机网络概述计算机网络概述 1.2 1.2 计算机网络的实现技术计算机网络的实现技术 1.3 1.3 计算机网络的数据通信基础计算机网络的数据通信基础 1.1 计算机网络概述计算机网络概述 1.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展 1.1.2 计算机网络的定义、功能和特征计算机网络的定义、功能和特征 1.1.3 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类 1.1.4 计算机网络的应用计算机网络的应用 1.1.5 我国计算机网络的发展与常

4、见缩写名我国计算机网络的发展与常见缩写名称称 1.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展 1. 远程终端联机系统阶段 2计算机网络形成阶段 3. 计算机网络国际标准与互联阶段 4信息高速公路阶段 表1.1网络发展阶段特性对比表 年代网络与连接名称特点1950-1960远程终端联机系统主机-终端模式、CPU单中心处理、RS232等专用通信线路、低速率联网、资源共享程度较低。1960-80初计算机网络形成阶段计算机-计算机模式、多中心处理、资源共享程度提高，联网速度加快。80初-90中网络互连与国际标准化计算机网络标准化、多种网络广义互连、资源共享程度更高，网络速度更快。1990中-今网络信息高

5、速公路全球化、智能化、高速化、交互式、多媒体、多种综合功能服务的数字业务。1.1.2 计算机网络的定义、功能和特征计算机网络的定义、功能和特征 1计算机网络的定义 以能够共享资源的方式互连起来的自治/自主计算机系统的集合。 2.计算机网络的主要功能 (资源共享) 3.计算机网络的特征 目的是实现计算机资源与信息的共享 由结点与通信链路组成 主机(结点)是不同地理位置的具有独立通信功能的智能设备 统一的通信网络协议1.1.3 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类 1.计算机网络的组成 2.资源子网 3.通信子网 通信链路 组网设备 通信、控制软件 4.相似计算机网络的概念分布式系统 ，多

6、机系统 ，多终端处理系统 5计算机网络的分类 计算机网络的分类 （1）按逻辑功能 通信子网通信子网 资源子网资源子网 （2）按地理范围 局域网局域网 城域网城域网 广域网广域网 （3）按组网与实现技术 以太网以太网 FDDI ATM 令牌网令牌网 （4）按管理方式 对等式网络对等式网络 主从式网络主从式网络 （5）按拓扑图形结构 总线型总线型 星型星型 树型树型 环形环形 网状性网状性 （6）按信息传输方式 点到点式网络到点式网络 广播式网络广播式网络 （7）按传输介质类型 有线网络有线网络 无线网络无线网络 （8）按用途类型 专用网络专用网络 公用网络公用网络 （9）其它1.1.4 计算机网

7、络的应用计算机网络的应用 1.计算机网络在信息管理、办公自动化与信息服务中的应用 2.计算机网络在个人信息综合服务中的应用 1.1.5我国计算机网络的发展与常见缩写我国计算机网络的发展与常见缩写名称名称 1.“四大网络”与“三金工程” 中国公用网、中国教育科研网、中国科学技术网、国家公用经济信息网 金桥、金关、金卡 2.两网、一站、四库、十二金工程 3.与网络相关的名称缩写与网络相关的名称缩写 ISOISO（International Standard OrganizationInternational Standard Organization）：国际标准化组织。）：国际标准化组织。CCIT

8、TCCITT（Consultative Committee International Telegraph and Consultative Committee International Telegraph and TelephoneTelephone）：国际电报电话咨询委员会。）：国际电报电话咨询委员会。ITU-TITU-T（International Telecomm Unin - TradeInternational Telecomm Unin - Trade）：国际电讯联盟。）：国际电讯联盟。IETFIETF（Internet Engineering Task Froce Inter

9、net Engineering Task Froce ）：因特网工程任务组织。）：因特网工程任务组织。ANSIANSI（American National Standard InstituteAmerican National Standard Institute）：美国国家标准协会。）：美国国家标准协会。IEEEIEEE（Institute of Electrical and Electronic EngineersInstitute of Electrical and Electronic Engineers）：国际）：国际电气和电子工程师协会。电气和电子工程师协会。EIA/TIAEIA/

10、TIA（Electronic Industrial Association/Telecomm Industrial Electronic Industrial Association/Telecomm Industrial AssociationAssociation）：电子工业）：电子工业/ /电讯工业协会。电讯工业协会。CNSCCNSC（Chinese National Standard CommiteeChinese National Standard Commitee）：中国国家标准化委员）：中国国家标准化委员会。会。CNNICCNNIC（Chinese National Networ

11、k Information CenterChinese National Network Information Center）：中国国家）：中国国家网络信息中心。网络信息中心。RFCRFC（Request For CommentRequest For Comment）：请求标注）：请求标注/ /评论文档。评论文档。 1.2 计算机网络的实现技术计算机网络的实现技术 1.2.1 网络拓朴结构网络拓朴结构 1.2.2 传输介质传输介质 1.2.3 通信协议通信协议 1.2.4 交换技术交换技术 1.2.1 网络拓朴结构网络拓朴结构 拓扑结构的定义分类 网络中由点和线所构成的几何图形 拓扑结构的分

12、类 按照信道控制方式分类（点对点和广播式） 按照拓扑图形分类 总线型拓扑结构 星型拓扑结构 树型拓扑结构 环型拓扑结构 网状型拓扑结构 总线型拓扑结构图图1-2 1-2 总线型拓扑结构总线型拓扑结构左：示意图；右上：示意拓扑图、右下：标准总线型拓扑。 星型拓扑结构图图1-3 1-3 星型拓扑结构星型拓扑结构左：网络示意图； 右：拓扑结构图 树型拓扑结构图图1-4 1-4 树型拓扑结构树型拓扑结构左：网络示意图； 右：拓扑结构图环形拓扑结构图图1-5 1-5 环型拓扑结构环型拓扑结构左：网络示意图； 右：拓扑结构图网状型拓扑结构图图1-6 1-6 网状型拓扑结构网状型拓扑结构左：网络示意图； 右

13、：拓扑结构图1.2.2 传输介质传输介质 传输介质又称为通信媒介或通信介质，主要由无线和有线媒介组成。目前常用的无线传输介质有微波、卫星、无线电、红外线、激光等，常用的有线通信介质是同轴电缆、双绞线、光导纤维，传输介质是实现计算机网络中结点间相互连接的物理媒介。1.2.3 通信协议通信协议 1.定义 2.构成 （协议三要素） 语法、语义、时序 3.常见的网络协议 （1）TCP/IP （2）IPX/SPX （3）NetBeui （4）Apple Talks （5）Net Bios1.2.4 交换技术交换技术 定义： 信道的使用与信息传输控制的有关方法、法则和管理方案 1.电路交换（Circuit

14、 Exchanging） 2.报文交换（Message Exchanging） 3.分组交换（Packet Exchanging ） 1.电路交换（Circuit Exchanging） 2.报文交换（Message Exchanging） 报文分组：报文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据图1.9 报文与报文分组示意图3.分组交换（Packet Exchanging） 进行分组交换的通信网称为分组交换网，分组交换又可以分为“数据报”与“虚电路”两种方式。 数据报（Datagram） 虚电路（Virtual Circuit） 4.三种交换技术的示意图 1

15、.3 计算机网络的数据通信基础 1.3.1 数据通信的基本概念、模型与指标 1.3.2 信号的类型、传输、频带与编码 1.3.3 传输中的信道复用与实现技术 1.3.4 数据通信的方式与差错处理1.3.1 数据通信的基本概念、模型与指标1. 1. 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 （1 1）信息信息, ,信息是对客观事物属性和相互联系特性的描述，它反映了客信息是对客观事物属性和相互联系特性的描述，它反映了客观事物的存在情况和运动状态。观事物的存在情况和运动状态。 （2 2）数据数据, ,数据是有意义的实体，是数字化的信息形式，在计算机与网数据是有意义的实体，是数字化的信息形式，在计算机与网

16、络中数据以二进制形式存在。络中数据以二进制形式存在。 （3 3）信号信号, ,信号是数据的电磁编码或电子编码，是数据在传输媒介与传信号是数据的电磁编码或电子编码，是数据在传输媒介与传输过程中的光、电等表现形式。为了传输二进制代码形式的信息数据，输过程中的光、电等表现形式。为了传输二进制代码形式的信息数据，必须将其用模拟或数字信号编码的方式来进行描述。必须将其用模拟或数字信号编码的方式来进行描述。 （4 4）信源信源, ,通信过程中产生和发送信息的设备叫做信源。通信过程中产生和发送信息的设备叫做信源。 （5 5）信宿信宿, ,通信过程中接受信息的设备称为信宿。通信过程中接受信息的设备称为信宿。

17、（6 6）信道信道, ,信源和信宿之间的通信链路称为信道，是数据信号传输所经信源和信宿之间的通信链路称为信道，是数据信号传输所经历的通路。历的通路。 （7 7）变换）变换, ,信息在从信源进入信道时要转换为与信道相互适应的信号形式信息在从信源进入信道时要转换为与信道相互适应的信号形式（编码与调制），从信道进入信宿时，也可能需要变换为与信宿相适应方式，（编码与调制），从信道进入信宿时，也可能需要变换为与信宿相适应方式，上述转换过程就称为变换。上述转换过程就称为变换。（8 8）噪声）噪声, ,信息在传输的过程中，可能受到外界的冲击与干扰称为噪声。信息在传输的过程中，可能受到外界的冲击与干扰称为噪声

18、。（9 9）模拟通信与数字通信）模拟通信与数字通信, ,模拟通信是指将信源产生的模拟数据在模拟通信模拟通信是指将信源产生的模拟数据在模拟通信信道上传输给信宿的过程与方法。数字通信则是指将信源产生的数据（无论信道上传输给信宿的过程与方法。数字通信则是指将信源产生的数据（无论是模拟或是数字），以数字信号的方式在数字通信信道上传输给信宿的通信是模拟或是数字），以数字信号的方式在数字通信信道上传输给信宿的通信方法与方式。方法与方式。（1010）数据通信）数据通信, ,数据通信是指在不同计算机之间（或数字设备之间）传送数据通信是指在不同计算机之间（或数字设备之间）传送表示信息的比特流的传输过程，即在信源

19、和信宿之间专门传输离散的数字数表示信息的比特流的传输过程，即在信源和信宿之间专门传输离散的数字数据的过程与方法。在具体的实现中，可以采用数字通信信道传输数字数据，据的过程与方法。在具体的实现中，可以采用数字通信信道传输数字数据，也可以采用模拟信道传输数字数据。也可以采用模拟信道传输数字数据。（1111）带宽）带宽, ,带宽原意是指通信信道总的频带宽度，单位为赫兹（带宽原意是指通信信道总的频带宽度，单位为赫兹（HzHz）、千）、千赫（赫（kHzkHz）和兆赫（）和兆赫（MHzMHz）。在计算机网络中，常用来描述网络信道每秒中可）。在计算机网络中，常用来描述网络信道每秒中可以提供的最大网络数据传输

20、速率以提供的最大网络数据传输速率MbpsMbps，即网络信道的最大信道容量。，即网络信道的最大信道容量。（1212）延时（又称时延）延时（又称时延）, ,延时是指一个数据单元从网络的出发端传输到接延时是指一个数据单元从网络的出发端传输到接收端所需要的总时间，其单位有秒收端所需要的总时间，其单位有秒s s、毫秒（、毫秒（msms）、微秒（）、微秒（ss）等，是网络）等，是网络信道与性能的重要参数。信道与性能的重要参数。 2. 数据通信系统模型 干扰噪声干扰噪声信源信源变换变换信道信道变换变换信宿信宿图图1.13 数据通信系统构成模型数据通信系统构成模型3. 数据通信系统的实现模型 应用程序应用程

21、序通信控制器通信控制器信号变换信号变换传输介质传输介质信号变换信号变换应用程序应用程序通信控制器通信控制器图图1.14数据通信系统的实现模型数据通信系统的实现模型数据链路数据链路数据电路数据电路数据线路数据线路4. 数据通信系统的指标 （1）最基本指标 数据通信的有效性和可靠性是最重要的指标。 （2）比特率S（传输速率） （3）波特率B（信号变化率） （4）比特率和波特率的的区别与联系 （5）比特率和波特率的换算公式 （6）误码率Pe（出错率）1.3.2 信号的类型、传输、频带与编码信号的类型、传输、频带与编码 1.信号的类型 （1）模拟信号 （2）数字信号 2.信号的传输 3.传输中的编码

22、（1）模拟信号的编码处理方式（2）数字信号的编码处理方式（1）模拟信号的编码处理方式 01001000+0+0+0+0212+数据(a)ASK(b)FSK(c)PSK(绝对)(d)PSK(相对)121图1.20 模拟信号的三种编码处理方式U（t）= A（t）Sin（t + ） （2）数字信号的编码处理方式 图图1.21 数字信号的三种编码处理方式数字信号的三种编码处理方式0 01 10 00 01 10 01 11 1数据(a)非归零码同步时钟(b)曼彻斯特编码(c)差分曼彻斯特编码4.计算机数据通信的过程图1.22 计算机数据通信过程数字传输信道模拟传输信道收到的传输数据信号A/DA接收计算

23、机需要发送的数据信号发送计算机D/A计算机S网络卡S基带通信信道（Digital）网络卡R计算机R调制D/A解调A/D宽带传输信道（Analog）解调A/D调制D/A计算机S计算机R5. 传输的频带 基带传输（数字信号基带传输） 宽带传输（模拟信号频带传输） 调制（数字信号模拟信号） 解调（模拟信号数字信号） 模拟数据的数字信号编码 脉冲编码调制PCM1.3.3 传输中的信道复用与实现技术传输中的信道复用与实现技术 1.信道复用 2.波分多路复用（WDM） 3.频分多路复用（FDM） 4.时分多路复用（TDM） 5.码分多路复用（CDM） 1.信道复用图图1-23 数据通信的信道复用技术数据通信的信道复用技术 2.波分多路复用WDM图图1-24 波分多路复用技术波分多路复用技术 3.频分多路复用FDM图图1-25 频分多路复用技术频分多路复用技术 4.时分多路复用TDM5.码