计算机网络技术第一章

1、1.2 计算机网络的拓扑和体系结构计算机网络的拓扑和体系结构1.3.1 1.3.1 计算机网络的拓扑计算机网络的拓扑 计算机网络拓扑指网络中的通信线路和节点间的计算机网络拓扑指网络中的通信线路和节点间的几何排序，并用以表示网络的整体结构外貌，同时也几何排序，并用以表示网络的整体结构外貌，同时也反映了各个模块之间的结构关系。影响整个网络的设反映了各个模块之间的结构关系。影响整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用。计、功能、可靠性和通信费用。1 1、总线型拓扑结构、总线型拓扑结构2 2、环型拓扑结构、环型拓扑结构3 3、星型拓扑结构、星型拓扑结构4 4、树形拓扑结构、树形拓扑结构5 5、网状拓扑结

2、构、网状拓扑结构1、总线型拓扑结构、总线型拓扑结构 优点：优点：1 1、总线结构需要的电缆数量少，费用低。、总线结构需要的电缆数量少，费用低。2 2、总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。、总线结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性。3 3、易于扩充，数据端用户入网灵活。、易于扩充，数据端用户入网灵活。 缺点：缺点：1 1、总线的传输距离有限，通信范围受限制。、总线的传输距离有限，通信范围受限制。2 2、总线故障时，将影响全网，且诊断和隔离较困难。、总线故障时，将影响全网，且诊断和隔离较困难。3 3、一次仅能由一个端用户发送数据，在总线上传播时，、一次仅能由一个端用户发送数据，在总线上传

3、播时，数据可被其他节点接受，直到其他端获得发送权。数据可被其他节点接受，直到其他端获得发送权。2、环型拓扑结构、环型拓扑结构 各结点通过环接口连在一条首尾相连各结点通过环接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，每个节点设备的闭合环形通信线路中，每个节点设备只能与它相邻的一个或两个节点设备直只能与它相邻的一个或两个节点设备直接通信。若要与网络上的其他设备通信，接通信。若要与网络上的其他设备通信，数据需依次经过两个通信节点间的每个数据需依次经过两个通信节点间的每个设备。环形既可以是单向的，也可以是设备。环形既可以是单向的，也可以是双向的。令牌环是单向的代表，光纤分双向的。令牌环是单向的代表，光纤

4、分布式数据接口（布式数据接口（FDDIFDDI）是双环的代表。）是双环的代表。 优点：优点：1、电缆短，工作站间无主从关系，结构简、电缆短，工作站间无主从关系，结构简单，只需连线操作。单，只需连线操作。2、延迟固定，实时性好。、延迟固定，实时性好。3、可使用光纤。可使用光纤。缺点：缺点：1、可靠性差，任何线路或结点故障会引起、可靠性差，任何线路或结点故障会引起全网故障，检测困难。全网故障，检测困难。3、可扩充性差。、可扩充性差。3、星型拓扑结构、星型拓扑结构 局域网中最常用的拓扑结构，它的每局域网中最常用的拓扑结构，它的每个结点由一条点对点链路与中心结点个结点由一条点对点链路与中心结点（交换机

5、或集线器（交换机或集线器HUBHUB）相连，网络中）相连，网络中的一个结点向另一个结点发送数据时，的一个结点向另一个结点发送数据时，首先将数据发送到中央设备，然后由首先将数据发送到中央设备，然后由中央设备转发到目标结点。中央设备转发到目标结点。 优点：优点：1 1、结构简单，便于管理与维护，易扩充和升、结构简单，便于管理与维护，易扩充和升级。级。2 2、易实现结构化布线。、易实现结构化布线。3 3、故障诊断和隔离容易。、故障诊断和隔离容易。缺点：缺点：1 1、通信线路专用，电缆成本高。、通信线路专用，电缆成本高。2 2、中心结点、中心结点的负荷较重，形成信息传输速率的瓶颈。中央结点一的负荷较重

6、，形成信息传输速率的瓶颈。中央结点一旦发生故障，将使全网瘫痪。旦发生故障，将使全网瘫痪。4、树型拓扑结构、树型拓扑结构 也称为总线型结构的拓扑也称为总线型结构的拓扑结构，是总线型和星型演变而结构，是总线型和星型演变而来的。来的。笔记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机桌面计算机交换机设备交换机设备交换机设备优点：优点：1 1、容易扩展。、容易扩展。2 2、故障、故障隔离较容易。隔离较容易。3 3、可靠性高。、可靠性高。缺点：缺点：1、电缆成本高。、电缆成本高。2、各、各个结点对根的依赖性太大，如果个结点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工根发生故障，则全网不能正常工作。作。5、网

7、型拓扑结构、网型拓扑结构也称为分布式网络，由分布在不同地点的计算机系统互相连也称为分布式网络，由分布在不同地点的计算机系统互相连接而成。网络中无中心主机，每个节点都有多条（两条以接而成。网络中无中心主机，每个节点都有多条（两条以上）线路与其他节点相连，增加迂回通路。上）线路与其他节点相连，增加迂回通路。优点：优点：1、可靠性高，节点资源易共享。、可靠性高，节点资源易共享。2、易改善线路的信、易改善线路的信息流量分配及均衡负载，选择最佳线路。息流量分配及均衡负载，选择最佳线路。3、传输时延小。、传输时延小。缺点：缺点：1、成本高。、成本高。2、控制和管理负责，软件复杂，布线工、控制和管理负责，软

8、件复杂，布线工作量大。作量大。 网络拓扑结构是网络的基本要素，处于基础网络拓扑结构是网络的基本要素，处于基础的地位，选择合适的网络拓扑结构很重要。的地位，选择合适的网络拓扑结构很重要。 确定拓扑结构，要考虑联网的确定拓扑结构，要考虑联网的计算机数量、计算机数量、地理覆盖范围、网络结点变动地理覆盖范围、网络结点变动的情况，以及今后的情况，以及今后的的升级或扩展升级或扩展因素。因素。 以上几种拓扑结构各有千秋，目前符合广播以上几种拓扑结构各有千秋，目前符合广播式布线系统的星型网络拓扑结构及其双绞线传输式布线系统的星型网络拓扑结构及其双绞线传输介质将会成为介质将会成为2121世纪局域网最流行的趋势。

9、世纪局域网最流行的趋势。 在实际组建网络时，其拓扑结构不一定是单在实际组建网络时，其拓扑结构不一定是单一的，通常是这些拓扑结构的综合。一的，通常是这些拓扑结构的综合。拓扑结构的选择拓扑结构的选择1.3 计算机网络的体系结构及协议计算机网络的体系结构及协议 一、一、 网络协议的定义网络协议的定义：网络中的计算机与终端间要网络中的计算机与终端间要想正确地传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据想正确地传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则的格式及内容等方面有一个约定或规则，这种约定或规则称作协议。称作协议。 网络协议的组成部分：网络协议的组成

10、部分： 语义：控制信息的内容，需要做出的动作及响应，语义：控制信息的内容，需要做出的动作及响应，即定义了交流什么。即定义了交流什么。 语法：数据与控制信息的格式、数据编码等，即定义语法：数据与控制信息的格式、数据编码等，即定义了如何交流。了如何交流。 时序：事件先后顺序和速度匹配，即定义了何时交流。时序：事件先后顺序和速度匹配，即定义了何时交流。 协议实质是一种通信规约。协议实质是一种通信规约。 二、网络体系结构的概念二、网络体系结构的概念 当采用结构式协议设计时，将计算机之间相互通信的当采用结构式协议设计时，将计算机之间相互通信的层次以及各层中的协议和层次之间的接口的集合。层次以及各层中的协

11、议和层次之间的接口的集合。 计算机网络采用层次结构的计算机网络采用层次结构的好处：好处： A.A.各层之间相互独立；各层之间相互独立； B.B.灵活性好；灵活性好； C.C.由于各层独立，便于各层选择最合适的实现由于各层独立，便于各层选择最合适的实现 技术，且各层实现技术的改变不影响其他层；技术，且各层实现技术的改变不影响其他层； D.D.易于实现和维护；易于实现和维护； E.E.易于标准化的实现。易于标准化的实现。三、三、 常用的网络体系结构常用的网络体系结构 目前使用得最多的是OSI参考模型和TCP/IP体系结构。ISO/OSI参考模型参考模型 2020世纪世纪8080年代早期，年代早期，

12、ISOISO即开始致力于制定一套普即开始致力于制定一套普遍适用的规范集合，以使得全球范围的计算机平台可进遍适用的规范集合，以使得全球范围的计算机平台可进行开放通信。行开放通信。ISOISO创建了一个有助于开发和理解计算机创建了一个有助于开发和理解计算机的通信模型，即开放系统互联（的通信模型，即开放系统互联（OSIOSI）模型。）模型。 OSIOSI模型将网络结构划分为七层，即物理层、数模型将网络结构划分为七层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层每一层均有自己的一套功能集

13、，并与紧邻的上层和下层交互作用。在顶端和底端之间的每一层均能确保数据以交互作用。在顶端和底端之间的每一层均能确保数据以一种可读、无错、排序正确的格式被发送。一种可读、无错、排序正确的格式被发送。OSI七层参考模型七层参考模型开放系统互连参考模型 4.4.传输层传输层 2. 2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7. 7.应用应用层层（1） 物理层 物理层上的协议也称为接口，它定义了为建立、维护和物理层上的协议也称为接口，它定义了为建立、维护和拆除物理链路所需要机械的、电气的、功能和规程的特性，确拆除

14、物理链路所需要机械的、电气的、功能和规程的特性，确保物理层能在相邻物理设备之间正确地收、发比特流信息，但保物理层能在相邻物理设备之间正确地收、发比特流信息，但对数据不做差错控制。对数据不做差错控制。 两个相邻并彼此通信的设备按两个相邻并彼此通信的设备按ISOISO得术语分别称为数据终得术语分别称为数据终端设备（端设备（DTEDTE）和数据电路终端设备（）和数据电路终端设备（DCEDCE）。）。 DTEDTE：是指用户端任何产生传输用数据的设备，通常是指：是指用户端任何产生传输用数据的设备，通常是指一台计算机或终端。一台计算机或终端。 DCEDCE：是指在数据传输的源端和目的地端使通信得以实现：

15、是指在数据传输的源端和目的地端使通信得以实现的设备，它负责建立、维护并取消物理连接，并在传输介质和的设备，它负责建立、维护并取消物理连接，并在传输介质和DTEDTE间进行信号转换和编码，也称数据通信设备，如调制解调间进行信号转换和编码，也称数据通信设备，如调制解调器等。器等。 物理层完成的主要功能：物理层完成的主要功能：1 1、二进制在线路上的表示和传输二进制、二进制在线路上的表示和传输二进制“位位”信号。信号。2 2、指定传输方式的要求。、指定传输方式的要求。3 3、当建立、维护和其他设备的物理连接时，、当建立、维护和其他设备的物理连接时，提供需要的机械、电气、功能特性和规提供需要的机械、电

16、气、功能特性和规程特性。程特性。 在物理层中，数据传输的单位为比在物理层中，数据传输的单位为比特（特（bitbit）。）。（2） 数据链路层数据链路层 数据链路层是控制网络层与物理层之间的通信，它的数据链路层是控制网络层与物理层之间的通信，它的主要功能是将从网络层接收到得数据封装成特定的可主要功能是将从网络层接收到得数据封装成特定的可被物理层传输的帧（被物理层传输的帧（FrameFrame）。物理层的传输以比特）。物理层的传输以比特位单位，而位单位，而数据链路层则以帧为单位数据链路层则以帧为单位。帧是用来移动。帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，还数据的结构包，它不仅包括原

17、始（未加工）数据，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。息则确保帧无差错到达。 数据链路层完成的主要功能有：数据链路层完成的主要功能有： 1 1、数据链路的建立、维护与释放的、数据链路的建立、维护与释放的管理工作。管理工作。 2 2、将传输数据增加的同步信息、校、将传输数据增加的同步信息、校验信息及地址信息封装成数据帧。验信息及地址信息封装成数据帧。 3 3、数据帧传输顺序的控制。、数据帧传输顺序的控制。 4 4、差错处理

18、。、差错处理。 5 5、数据流量控制。、数据流量控制。（3） 网络层网络层 网络层是通信子网与用户资源子网之间的接口，也网络层是通信子网与用户资源子网之间的接口，也是高、低层协议之间的界面层。涉及将本地端发出的分组是高、低层协议之间的界面层。涉及将本地端发出的分组经各种途径送到目的端，而从本地端至目的端可以经过许经各种途径送到目的端，而从本地端至目的端可以经过许多中间节点，故网络层控制通信子网、处理端对端数据传多中间节点，故网络层控制通信子网、处理端对端数据传输的最底层。输的最底层。 网络层数据传输单位是网络层数据传输单位是分组或包分组或包。 网络层完成的主要功能如下：网络层完成的主要功能如下

19、： 1 1、建立和拆除网络连接。、建立和拆除网络连接。 2 2、分段和组块。、分段和组块。 3 3、有序传输和流量控制。、有序传输和流量控制。 4 4、路由选择和中继。、路由选择和中继。 5 5、差错的检测和恢复。、差错的检测和恢复。 网络层提供的服务：网络层提供的服务： 网络层提供无连接和面向连接两种类型的服务，网络层提供无连接和面向连接两种类型的服务，也称为数据报服务和虚电路服务。也称为数据报服务和虚电路服务。 1 1、数据报服务。、数据报服务。 多用于传输短报文的情况，一个或几个报文分组足以容纳所传送的数据多用于传输短报文的情况，一个或几个报文分组足以容纳所传送的数据信息。每个分组称为一

20、个数据报。此服务类似于寄信或发电报，可以单独送信息。每个分组称为一个数据报。此服务类似于寄信或发电报，可以单独送到对方。到对方。 2 2、虚电路服务。、虚电路服务。 数据依次传送开始前，由发送方和接收方通过呼叫与确认的过程建立起数据依次传送开始前，由发送方和接收方通过呼叫与确认的过程建立起来的。是一种非专用的逻辑连接，是动态的。来的。是一种非专用的逻辑连接，是动态的。（4） 传输层传输层 物理层、数据链路层及网络层属于通信子网的范畴，会物理层、数据链路层及网络层属于通信子网的范畴，会话层、表示层及应用层则属于资源子网的范畴，传输层是资话层、表示层及应用层则属于资源子网的范畴，传输层是资源子网与

21、通信子网的界面与桥梁，是整个网络体系结构中关源子网与通信子网的界面与桥梁，是整个网络体系结构中关键部分，它利用通信子网提供的服务，完成资源子网中两个键部分，它利用通信子网提供的服务，完成资源子网中两个结点间（比如结点结点间（比如结点A A与结点与结点B B，可能属于不同的网段上）的直，可能属于不同的网段上）的直接逻辑通信，实现通信子网端对端通信的透明性。无论通信接逻辑通信，实现通信子网端对端通信的透明性。无论通信子网提供的服务有什么特点（面向连接的或无连接的），可子网提供的服务有什么特点（面向连接的或无连接的），可靠性如何，经传输层处理后，都应表现为可靠地、顺序提交靠性如何，经传输层处理后，都

22、应表现为可靠地、顺序提交的服务。的服务。 常用的传输层协议有：常用的传输层协议有：1、TCP/IP协议集中的传输控制协议集中的传输控制协议（协议（TCP）和用户数据报协议（）和用户数据报协议（UDP）。）。2、SPX（有序包（有序包交换协议）。交换协议）。3、国际标准、国际标准X.224（ISO 8073）。）。 传输层信息的传送单位是传输层信息的传送单位是报文报文。传输层主要完成的功能有： 弥补从网络层获得的服务和向传输服务用户弥补从网络层获得的服务和向传输服务用户提供的服务之间的差距，它所关心的是提高服提供的服务之间的差距，它所关心的是提高服务质量，包括优化成本。务质量，包括优化成本。按功

23、能级别分为按功能级别分为5个协议级别：个协议级别： 级别级别0（键单级）（键单级） 级别级别1（基本差错恢复级）（基本差错恢复级） 级别级别2（多路复用级）（多路复用级） 级别级别3（差错恢复和多路复用级）（差错恢复和多路复用级） 级别级别4（差错检测和恢复级）（差错检测和恢复级）（5） 会话层会话层会话层主要功能有：会话层主要功能有： 在两个节点间建立、维护、释放面向用户的连接，并对会话进行管在两个节点间建立、维护、释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。理和控制，保证会话数据可靠传送。会话层的协议有：会话层的协议有： 结构化查询语言（结构化查询语言（SQLSQL）

24、、远程进程呼叫（）、远程进程呼叫（RPCRPC）、）、X-WindowsX-Windows系统、系统、Apple TalkApple Talk会话协议、数字网络结构会话控制协议（会话协议、数字网络结构会话控制协议（DNA SCPDNA SCP）等。）等。会话层和传输层连接的区别：（三种关系）会话层和传输层连接的区别：（三种关系）一对一：一个会话连接对应一个传输连接一对一：一个会话连接对应一个传输连接一对多：一个会话连接对应多个传输连接一对多：一个会话连接对应多个传输连接多对一：多个会话连接对应一个传输连接多对一：多个会话连接对应一个传输连接（6）表示层）表示层 表示层如同应用程序和网络之间的翻

25、译官，在表示层，表示层如同应用程序和网络之间的翻译官，在表示层，数据将按照网络能理解的方案经行格式化，这种格式化也数据将按照网络能理解的方案经行格式化，这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。表示层管理数据的解密因所使用网络的类型不同而不同。表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。此外表示层协议还对图片和与加密，如系统口令的处理。此外表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。文件格式信息进行解码和编码。 表示层完成的主要功能有：表示层完成的主要功能有： 1、对数据编码格式进行转换。、对数据编码格式进行转换。 2、数据压缩与恢复。、数据压缩与恢复。 3、建立数据交换格式。、建立数据

26、交换格式。 4、数据的安全与保密。、数据的安全与保密。 5、其他的特殊服务。、其他的特殊服务。（7） 应用层应用层 应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。应用层提供的服务包括文件服务（应用层提供的服务包括文件服务（FTPFTP）、电子邮电、打）、电子邮电、打印服务、集成通信服务、目录服务、网络管理服务、安全印服务、集成通信服务、目录服务、网络管理服务、安全服务、多协议路由与路由互连服务、分布式数据库服务及服务、多协议路由与路由互连服务、分布式数据库服务及虚拟终端服务等。虚拟终端服务等。 应用层完成的主要功能有：应用层完成的主要功能有：

27、1、作为用户应用程序与网络间的接口。、作为用户应用程序与网络间的接口。 2、使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系。、使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系。OSI七层参考模型七层参考模型允许接入网络资源应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提供节点到节点方式的传输3、TCP/IP的体系结构的体系结构（1）TCP/IP概述概述 TCP/IPTCP/IP是是20

28、20世纪世纪7070年代中期，美国国防部为年代中期，美国国防部为其其ARPANETARPANET广域网开发的网络体系结构和协议标准。广域网开发的网络体系结构和协议标准。到到8080年代它被确定为因特网的通信协议。年代它被确定为因特网的通信协议。 TCP/IPTCP/IP是一组通信协议的代名词，是由一系是一组通信协议的代名词，是由一系列协议组成的协议簇。它本身指两个协议集：列协议组成的协议簇。它本身指两个协议集：TCPTCP为传输控制协议，为传输控制协议，IPIP为互联网络协议。为互联网络协议。 TCP/IPTCP/IP虽不是国际标准，但它是为全世界广虽不是国际标准，但它是为全世界广大用户和厂商

29、接受的网络互联的事实标准。是目大用户和厂商接受的网络互联的事实标准。是目前最流行的商业化的协议，并被公认为当前的工前最流行的商业化的协议，并被公认为当前的工业标准或业标准或“事实上的标准事实上的标准”。 TCP/IPTCP/IP协议特点：协议特点： 1 1、开放的协议标准，可以免费使用；、开放的协议标准，可以免费使用； 2 2、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中；网、广域网，更适用于互联网中； 3 3、统一的网络地址分配方案，使得整个、统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IPTCP/IP设备在网中都具有唯一的地址；设备在网

30、中都具有唯一的地址； 4 4、标准化的高层协议，可以提供多种可靠的、标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。用户服务。（2） TCP/IP层次结构层次结构（1）网络接口层）网络接口层 这是这是TCP/IPTCP/IP模型的最底层，负责接收从模型的最底层，负责接收从IPIP层（网际层）层（网际层）交来的交来的IPIP数据报，并将数据报，并将IPIP数据报通过低层物理网络发送出去，数据报通过低层物理网络发送出去，或者从底层物理网络上接收物理帧，抽取出或者从底层物理网络上接收物理帧，抽取出IPIP数据报，交给数据报，交给IPIP层。层。 TCP/IPTCP/IP标准并没有定义具体的网络接口协议

31、，而是标准并没有定义具体的网络接口协议，而是旨在提供灵活性，以适应各种网络类型，这也说明了旨在提供灵活性，以适应各种网络类型，这也说明了TCP/IPTCP/IP协议可以运行在任何网络之上。协议可以运行在任何网络之上。（2）互联网层）互联网层 互联网层是互联网层是TCP/IPTCP/IP参考模型的关键，它负责相邻结点参考模型的关键，它负责相邻结点之间的数据传送，主要包括接受来自传输层的请求；处理接之间的数据传送，主要包括接受来自传输层的请求；处理接收到的数据报，检查正确性，通过路由选择是接受还是发送收到的数据报，检查正确性，通过路由选择是接受还是发送至目的站；网络的路由选择、流量控制和避免拥塞是

32、互联网至目的站；网络的路由选择、流量控制和避免拥塞是互联网层必须解决的问题。其与层必须解决的问题。其与OSIOSI模型中的网络层功能相似。模型中的网络层功能相似。（3 3）传输层）传输层 传输层位于互联网层之上，功能与传输层位于互联网层之上，功能与OSIOSI模型中的传输层相模型中的传输层相同，主要是使发送端和接收端的对等实体进行会话，确保数据同，主要是使发送端和接收端的对等实体进行会话，确保数据传输的可靠性。为保证数据传输的可靠性，传输层协议规定接传输的可靠性。为保证数据传输的可靠性，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假定分组丢失，必须重新发送。传输收端必须发回确认，并且假定分组丢失，必

33、须重新发送。传输层还要解决不通应用程序的标识问题，因为在一般的通用计算层还要解决不通应用程序的标识问题，因为在一般的通用计算机中，常常是多个应用程序同时访问互联网。为区别各个应用机中，常常是多个应用程序同时访问互联网。为区别各个应用程序，传输层在每一个分组中增加识别信源和信宿应用程序的程序，传输层在每一个分组中增加识别信源和信宿应用程序的标记。另外，传输层的每一个分组均附带校验码，以便接收结标记。另外，传输层的每一个分组均附带校验码，以便接收结点检查接收到的分组的正确性。点检查接收到的分组的正确性。 传输层定义了两个协议：传输层定义了两个协议： A.A.传输控制协议（传输控制协议（TCPTCP

34、）：一种可靠的面向连接的协议，允）：一种可靠的面向连接的协议，允许某台机器的字节流无差错地发送到互联网上的其他机器。采许某台机器的字节流无差错地发送到互联网上的其他机器。采用三次握手方法建立连接。用三次握手方法建立连接。 B.B.用户数据报协议（用户数据报协议（UDPUDP）: :一种不可靠的无连接协议，将可一种不可靠的无连接协议，将可靠性问题交给应用程序解决。不必建立连接就可发送数据，传靠性问题交给应用程序解决。不必建立连接就可发送数据，传输速度比输速度比TCPTCP协议快。协议快。 （4 4）应用层）应用层 在在TCP/IPTCP/IP模型中，应用程序接口是最高模型中，应用程序接口是最高层

35、，它与层，它与OSIOSI模型中的高模型中的高3 3层的任务相同，都是层的任务相同，都是用于提供网络服务协议，比如虚拟终端协议、用于提供网络服务协议，比如虚拟终端协议、文件传输协议、电子邮件协议、域名系统服务文件传输协议、电子邮件协议、域名系统服务和超文本传输协议。和超文本传输协议。TCP/IP协议栈应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARPUDPTCP各种应用程序层各种应用程序层SMTPFTPDNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议Ethernet,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATM1.4 计算机

36、网络的主要性能指标计算机网络的主要性能指标1 1、带宽、带宽 指信号具有的频带宽度，即信号占据的频指信号具有的频带宽度，即信号占据的频率范围，单位是率范围，单位是Hz（ KHz、MHz、GHz ）。）。带宽是数字信道所能传送的最高数据率的同带宽是数字信道所能传送的最高数据率的同义词，单位义词，单位bps(位每秒位每秒)，常用的有，常用的有kbps（千位每秒）、（千位每秒）、Mbps （兆位每秒）（兆位每秒） 、Gbps （吉位每秒）（吉位每秒） 、Tbps （太位每秒）（太位每秒）1.4 计算机网络的主要性能指标计算机网络的主要性能指标2 2、时延、时延 指一个报文或分组从一个网络的一端传送到

37、另一端需指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端需要的时间，包括发送、传播、处理时延。要的时间，包括发送、传播、处理时延。发送时延发送时延=数据块长度（数据块长度（b）/信道带宽（信道带宽（b/s） 发送时延（传输时延）：发送数据时数据块从节点进入传输介质所需要的时间。发送时延（传输时延）：发送数据时数据块从节点进入传输介质所需要的时间。传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离花费的时间。传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离花费的时间。传播时延传播时延=信道长度（信道长度（m）/信号在信道上传播速率（信号在信道上传播速率（m/s） 处理时延：数据在交换节点为存贮转发而进行一些必要的

38、处理花费的时间。处理时延：数据在交换节点为存贮转发而进行一些必要的处理花费的时间。总时延总时延=发送时延发送时延+传播时延传播时延+处理时延处理时延1.4 计算机网络的主要性能指标计算机网络的主要性能指标3 3、传输率、传输率 即数据传输速率，指每秒传送的二进制位数，又称比特率，单位bps.1.5 标准化组织1、国际性标准化组织 （1）概述：ISO是国际标准化组织的英语简称，是由各国标准化团体组成的世界性联合会。（2）产生最早开始于电子领域，于1906年成立于世界上最早的国际标准化机构国际电工委员会（IEC）。其他技术领域的工作原先由成立于1926年的国家标准化协会的国际联盟承担，ISO成立于

39、1947年2月23日，总部在瑞士的日内瓦，于1951年发布了第一个标准工业长度测量用标准参考温度。（3）结构：由91个成员国和173个学术委员会组成。成员由来自世界上117个国家和地区的国家标准化团体组成，代表中国的是中国国家技术监督局。（4）功能为人们制定国际标准达成一致意见提供一种机制。1.5 标准化组织2、我国国家和行业标准化组织 （1）国家标准化管理委员会为国家质检总局管理的事业单位，是国务院授权的履行行政管理职能、统一管理全国标准化工作的主管机构。内设6个职能部门：办公室、计划和信息部、国际标准部、农轻和地方部、工交部、高新技术部（2）中国电子工业标准化技术协会简称中电标协，是全国电

40、子信息产业标准化组织和标准化工作者自愿组成的社会团体。（3）信息技术标准化技术委员会简称信标委，成立于1983年，下设24个分技术委员会和特别工作组，是国内最大的标准化技术委员会。工作范围是信息技术领域标准化。（4）计算机行业标准化网是全国计算机行业标准化工作的专业性组织，是中国电子工业标准化技术协会的团体会员。1.6 数据通信基础 数据通信是计算机网络的理论基础。将计算机与通信技术的结合来实现数据的编解码、传输和处理。数据通信是通过数据通信系统将数据以某种信号方式从一处传送到另一处，包括数据传输和数据在传输前后的处理。1.6.1 数据通信系统的基本概念1 1、信息、信息 在数据通信领域中，信

41、息是数据的集合、含义与解释，在数据通信领域中，信息是数据的集合、含义与解释，信息的交换是通信的目的。信息的表现形式多种多样，可信息的交换是通信的目的。信息的表现形式多种多样，可以是数值、文字、图形、声音、图像和动画等。以是数值、文字、图形、声音、图像和动画等。 2 2、数据、数据 数据是一种有意义的实体，包含了事物的内容和表示形数据是一种有意义的实体，包含了事物的内容和表示形式。广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数式。广义地理解为在网络中存储、处理和传输的二进制数字编码。是信息的载体，可以是各种进制的数或字符、图字编码。是信息的载体，可以是各种进制的数或字符、图像等。单位为位（像等。

42、单位为位（b b）一个）一个0 0或或1 1； 字节（字节（B B）8 8个码元；个码元；1KB=1024B;1KB=1024B; 3 3、信号、信号 信号是携带信息的传输介质。电信号、信号是携带信息的传输介质。电信号、电磁信号、光信号、载波信号、脉冲电磁信号、光信号、载波信号、脉冲信号、调制信号等指某种信息的具有信号、调制信号等指某种信息的具有不同形式或者特性的传输介质。不同形式或者特性的传输介质。 信号分为模拟与数字两种形式。信号分为模拟与数字两种形式。模拟信号是一种连续变化的信号，取模拟信号是一种连续变化的信号，取值无限多个。传统的电话机输出的语值无限多个。传统的电话机输出的语音信号、电

43、视摄像机产生的图像信号音信号、电视摄像机产生的图像信号以及广播电视信号等都是模拟信号。以及广播电视信号等都是模拟信号。数字信号是一种离散的、脉冲有无的数字信号是一种离散的、脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。组合形式，是负载数字信息的信号。幅度取值为二进制数字幅度取值为二进制数字0 0和和1 1，业称二，业称二进制信号。进制信号。(a)(a)v(t)v(t)tt(b)(b)模拟信号与数字信号波形模拟信号与数字信号波形4.4.信道信道 传输信息的通路称为信道。表示向某个方向传送信息的媒体，包括通信设备和传输介质5.5.信道类型信道类型A.物理信道和逻辑信道B.有线信道和无线信道C.模拟信道

44、和数字信道D.专用信道和公共交换信道1.6.2数据通信系统模型（1 1）信源和信宿）信源和信宿 信源就是信息的发送端，是发出待传送信息的人或设备。常用的信源设备有电话机的话筒、摄像机、传真机、计算机等。它们把各种可能的信息转换成原始信号。信宿也就是信息的接收端，是接收传送信息的人或设备。（2 2）信道）信道 信道是传送信号的通路，是连接发送设备和接收设备的线路，由传输线路和传输设备组成。（3 3）信号变换器）信号变换器 为了使信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号。发送端的信号变换器可以是编码器和调制器，接收端的信号变换器就是译码器和解调器。（4 4）噪声）噪声 信号在传输过程中受到的干扰

45、称为噪声，可能来自外部，也可能来自传输过程本身，过大将影响信号的真实性或正确性。 1.6.3 数据通信的主要数据指标1 1、传输速率、传输速率 传输速率是指单位时间内传输的二进制代码有效位数，单位比特/秒。S=B2N(bit/s) (B 波特率；N一个波形代表的有效状态数)2 2、波特率、波特率 波特率又称波形速率或调制速率。它指数据传输过程中，单位时间在信道上传输波形的个数。单位为波特（Baud）。设一个波形持续周期为T，则波特率B=1/T (baud)。3 3、信道容量、信道容量 信道容量是指单位时间内物理信道传输信息的最大能力，由信道带宽、可使用的时间、传输速率以及信道质量等因素决定。4

46、 4、误码率、误码率 误码率又称出错率，它是衡量数据通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标，指传输出错的码元数占传输总码元数的比例。信号传送的基本单位为码元，每个码元可携带1位或多位二进制信息。5 5、吞吐量、吞吐量 是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。单信道总线型网络中，吞吐量=信道容量*传输效率。1.6.4 数据通信方式串行通信方式：串行通信方式：收发双方之间建立一条通信信道。收发双方之间建立一条通信信道。并行通信方式：并行通信方式：收发双方之间必须建立多条并行通信信道。收发双方之间必须建立多条并行通信信道。 并行通信与串行通信的并行通信与串行通信的特点特点：

47、 并行传输优势在于速度，并行通信适用于近距离传输并行传输优势在于速度，并行通信适用于近距离传输 ；串行通；串行通信比并行通信传输速度慢，但串行通信节省了大量通信设备和信比并行通信传输速度慢，但串行通信节省了大量通信设备和通信线路，其更适合远距离通信。其在计算机网络中普遍采用通信线路，其更适合远距离通信。其在计算机网络中普遍采用。发送端接收端串行通信信道串行通信信道(a)(a)发送端b0b1b2b3b4b5b6b7b7b6b5b4b3b2b1b0接收端b0b1b2b3b4b5b6b7并并行行通通信信信信道道(b)(b) 异步传输方式异步传输方式 异步传输方式是每个字

48、节作为一个单元独立传输，字异步传输方式是每个字节作为一个单元独立传输，字节传输间隔任意。在被传送的字节前加上一位起始符、节传输间隔任意。在被传送的字节前加上一位起始符、末尾加末尾加1 1位、位、1.51.5位或位或2 2位停止符，构成一个个位停止符，构成一个个“字字符符”，字符指异步传输的数据单元，不同于，字符指异步传输的数据单元，不同于“字节字节”，一般大于一个字节。一般大于一个字节。异步传输的特点：异步传输的特点：A.每个字符代码前后的起始和停止位标识字符的开始和每个字符代码前后的起始和停止位标识字符的开始和结束。结束。B.起始和停止位兼作线路两端的同步时钟，不再需要额起始和停止位兼作线路

49、两端的同步时钟，不再需要额外的时钟同步。外的时钟同步。C. 字符间间隔任意。字符间间隔任意。 同步传输方式同步传输方式 同步传输不是对每个字符进行同步，而是对一组字符组同步传输不是对每个字符进行同步，而是对一组字符组成的数据块进行同步。方法不是加一位停止位，而是在成的数据块进行同步。方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的位组合，并通过位填充或字符数据块前面加特殊模式的位组合，并通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆。填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆。 上述同步传输技术叫做字符同步，位保证数据的正确传输，上述同步传输技

50、术叫做字符同步，位保证数据的正确传输，还要在每一位进行位同步。还要在每一位进行位同步。位同步分为内同步（指某些编码位同步分为内同步（指某些编码技术内含时钟信号）与外同步（指通信线路设备提供同步时钟信技术内含时钟信号）与外同步（指通信线路设备提供同步时钟信号，与数据编码一同传输，保证线路两端数据传输同步）两种。号，与数据编码一同传输，保证线路两端数据传输同步）两种。 总之，同步传输由字符同步和位同步共同构成。总之，同步传输由字符同步和位同步共同构成。 优点优点：开销少，效率高，传输速率较高；：开销少，效率高，传输速率较高； 缺点缺点：整个数据块一旦有一位错传，需重传整个数据：整个数据块一旦有一位

51、错传，需重传整个数据块。块。 数据传输方向数据传输方向 按照数据在线路上的传送方向和时间关系，可分为按照数据在线路上的传送方向和时间关系，可分为3 3种类型：单工通信、半双工通信和全双工通信。种类型：单工通信、半双工通信和全双工通信。发送接收单向通道单向通道双向通道双向通道双向通道双向通道(a)(a)(b)(b)(c)(c)发送接收接收发送发送接收接收发送1.6.5 1.6.5 数据编码与传输技术数据编码与传输技术模拟数据通信：通过模拟信道进行的数据通信；模拟数据通信：通过模拟信道进行的数据通信；数字数据通信：通过数字信道进行的数据通信；数字数据通信：通过数字信道

52、进行的数据通信；1.1.模拟数据通信：分为模拟信道传输模拟数据（声音在模拟数据通信：分为模拟信道传输模拟数据（声音在电话系统中传输）和模拟信道传输数字数据（电话系统电话系统中传输）和模拟信道传输数字数据（电话系统实现计算机间的通信，通过调制解调器将数字信号转换实现计算机间的通信，通过调制解调器将数字信号转换为模拟信号）。为模拟信号）。2.2.数字数据通信：分为数字信道传输模拟数据（通过编数字数据通信：分为数字信道传输模拟数据（通过编码解码器对模拟数据进行数字信号编码）和数字信道传码解码器对模拟数据进行数字信号编码）和数字信道传输数字数据（计算机间通过接口直接相连）。输数字数据（计算机间通过接口

53、直接相连）。3.3.两种数据通信技术的比较：两种数据通信技术的比较：模拟数据通信：长距离传输，用模拟数据通信：长距离传输，用放大器放大器增加信号能量，增加信号能量，同时也增加噪声；同时也增加噪声；数字数据通信：长距离传输，用数字数据通信：长距离传输，用中继器中继器增加信号能量，增加信号能量，既克服衰减，不增加噪声，有着广阔前景。既克服衰减，不增加噪声，有着广阔前景。1.6.6数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码数字数据的数字信号编码就是要解决数字数据的数字信号表示问题，通过对数字信号进行编码来表示数据，这一工作由网络上的硬件来完成，常用的编码方法有不归零码、归零码和自同步码3种。 1、

54、不归零码 指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的 时间内不会返回初始状态（零）。 分为单极性不归零码和双极性不归零码2、归零码指编码在发送“0”或“1”时，在一码元的时间内返回初始状态（零），也分为单极性和双极性归零码。3、自同步码指编码在传输信息的同时，将时钟同步信号一起传输过去。这样，在数据传输的同时就不必通过其他信道发送同步信号。典型代表：曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码。数据编码方法模拟数据编码数字数据编码振幅键控ASK移频键控FSK移相键控PSK非归零编码NRZ曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码.7数据编码技术数据编码技术模拟数据编码模拟数据编码

55、数字信号不能直接在模拟信道上传输，必须在模数字信号不能直接在模拟信道上传输，必须在模拟信道两端各加一个调制解调器，通过调制技术拟信道两端各加一个调制解调器，通过调制技术把数字信号转换成模拟信号后传输，再通过解调把数字信号转换成模拟信号后传输，再通过解调技术把模拟信号还原成数字信号后接收。技术把模拟信号还原成数字信号后接收。所谓调制所谓调制就是进行波形变换，频谱转换，将基带就是进行波形变换，频谱转换，将基带数字信号的频谱变换为适合于模拟信道中传输的数字信号的频谱变换为适合于模拟信道中传输的频谱。分为频谱。分为3 3种调制方法：种调制方法：A.A.幅移键控法（幅移键控法（ASKASK）：最简单的调

56、制技术）：最简单的调制技术B.B.频移键控法（频移键控法（FSKFSK）: :相对简单、低性能调制技相对简单、低性能调制技术术C.C.相移键控法（相移键控法（PSKPSK）: :二相（四相八相）偏移键二相（四相八相）偏移键控控01001000+0+0+0+0212+数据(a)ASK(b)FSK(c)PSK(绝对)(d)PSK(相对)121数字数据编码数字数据编码数字数据转换成数字信号编码的方法数字数据转换成数字信号编码的方法频带传输频带传输：利用模拟通信信道通过调制解调器传输模拟数据信号：利用模拟通信信道通过调制解调器传输模拟数据信号 的方法；可利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信的方

57、法；可利用目前覆盖面最广、普遍应用的模拟语音通信信道。电话交换网技术成熟造价低，数据传输率和系统效率低。道。电话交换网技术成熟造价低，数据传输率和系统效率低。基带传输基带传输：利用数字通信信道来直接传送数字数据信号的方法；：利用数字通信信道来直接传送数字数据信号的方法；数据传输速率和系统效率很高，目前迅速发展。数据传输速率和系统效率很高，目前迅速发展。在基带传输中，数字数据信号的编码方式有：在基带传输中，数字数据信号的编码方式有：1 1、非归零编码（、非归零编码（NRZNRZ）2 2、曼彻斯特编码、曼彻斯特编码3 3、差分曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码4 4、脉冲编码调制（、脉冲编码调制（PC

58、MPCM）方法）方法 将模拟数据转换为数字信号的编码的方法。典型应用是语音数将模拟数据转换为数字信号的编码的方法。典型应用是语音数字化，即发送端通过字化，即发送端通过PCMPCM编码器将语音信号变成数字化语音数据，编码器将语音信号变成数字化语音数据，传送到接收端，再通过传送到接收端，再通过PCMPCM解码器还原为语音信号。优点是传输解码器还原为语音信号。优点是传输速率高、失真小。基本操作包括采样、量化、编码三部分。速率高、失真小。基本操作包括采样、量化、编码三部分。 数字数据编码数字数据编码01001011数数据据(a)非归零码同步时钟(b)曼彻斯特编码(c)差分曼

59、彻斯特编码1.6.8 1.6.8 多路复用技术多路复用技术 就是在单一的通信线上同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发出的就是在单一的通信线上同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发出的信息先由复合器复合为一个信息，通过单一信道传输至接收端。接收前先由信息先由复合器复合为一个信息，通过单一信道传输至接收端。接收前先由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。多路复用需经复合、传输和分离分离器分出各个信号，再被各接收端接收。多路复用需经复合、传输和分离3个过程。多路复用主要有频分多路复用（个过程。多路复用主要有频分多路复用（FDM）、时分多路复用）、时分多路复用(TDM)和波和波分多路复用（分

60、多路复用（WDM）。）。 1、频分多路复用（、频分多路复用（FDM） 将信道的可用带宽按频率分割成若干个子频带信道，并把它们分配给每一个将信道的可用带宽按频率分割成若干个子频带信道，并把它们分配给每一个通信装置。通信装置。2.时分多路复用时分多路复用TDM 将整个传输时间划分为许多时间间隔（时间片），每个时间片分配给一路信将整个传输时间划分为许多时间间隔（时间片），每个时间片分配给一路信号，这样每个信道就按时间片传送多个信号。号，这样每个信道就按时间片传送多个信号。同步时分多路复用同步时分多路复用STDM:采用固定时间片分配方式，将传输信号的时间按特采用固定时间片分配方式，将传输信号的时间按特