计算机网络技术与应用电子教案

1、计算机网络技术与应用计算机网络技术与应用DevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopment符合目前计算机网络的基本特征符合目前计算机网络的基本特征 计算机网络的应用计算机网络的应用计算机网络的应用计算机网络的应用计算机网络的应用计算机网络的应用 第第 2 章章数据通信基础数据通信基础 数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算机与通信技术相结合，

2、完成数据的编解码、传输和机与通信技术相结合，完成数据的编解码、传输和处理。现代电子计算机主要处理数字数据为主，计处理。现代电子计算机主要处理数字数据为主，计算机之间的通信也以传递数字数据为主。因此，掌算机之间的通信也以传递数字数据为主。因此，掌握和使用计算机网络，应对数据通信相关的理论和握和使用计算机网络，应对数据通信相关的理论和基础知识有一定的了解。本章将介绍数据通信的基基础知识有一定的了解。本章将介绍数据通信的基础。础。 信源信源信道信道信宿信宿反变换器反变换器噪声源噪声源变换器变换器信道信道 (按传输的介质按传输的介质)无线信道无线信道有线信道有线信道 信道信道 (按所传输的内容按所传输

3、的内容)数字信道数字信道模拟信道模拟信道信道带宽与信道容量是描述信道的主要指标。信道带宽与信道容量是描述信道的主要指标。 信道带宽是指信道可以不失真地传输信号的频率范围，信道带宽是指信道可以不失真地传输信号的频率范围，通常也称为信道的通频带。针对不同应用而设计的传输媒体通常也称为信道的通频带。针对不同应用而设计的传输媒体具有不同的信道质量，所支持的带宽有所不同。具有不同的信道质量，所支持的带宽有所不同。 信道容量是指信道在单位时间内可以传输的最大信号量，信道容量是指信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表征信道的传输能力。在通信领域中，信道容量常指信道在表征信道的传输能力。在通信领域中，信道容

4、量常指信道在单位时间内可以传输的符号的最大数目。单位时间内可以传输的符号的最大数目。 差错率是描述信道或者数据通信系统差错率是描述信道或者数据通信系统 (网络网络) 质量的一个指标。质量的一个指标。 信道的通信方式信道的通信方式单工单工全双工全双工半双工半双工 单工传输是指任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，单工传输是指任意时刻只允许向一个方向进行信息传输，例如：广播方式的传输。例如：广播方式的传输。 半双工传输是指可以交替改变方向的单工传输，但在任半双工传输是指可以交替改变方向的单工传输，但在任一特定时刻，信息只能向一个方向传输，即半双工传输是一一特定时刻，信息只能向一个方向传输，即半双工

5、传输是一种可切换方向的单工传输，例如：对话方式的传播。种可切换方向的单工传输，例如：对话方式的传播。 全双工传输是指任意时刻信息都可进行双向的信息传输，全双工传输是指任意时刻信息都可进行双向的信息传输，也即全双工传输是两个单工传输的结合，要求收发设备都具也即全双工传输是两个单工传输的结合，要求收发设备都具有独立的收发能力。有独立的收发能力。 一般来说，要将信源的数据经过变换变为直接传输的数字基一般来说，要将信源的数据经过变换变为直接传输的数字基带信号，这项工作由编码器完成。在发送端，由编码器实现带信号，这项工作由编码器完成。在发送端，由编码器实现编码，在接收端由译码器进行解码，恢复发送端发送的

6、数据。编码，在接收端由译码器进行解码，恢复发送端发送的数据。基带传输是一种最简单最基本的传输方式。基带传输是一种最简单最基本的传输方式。所谓频带传输是指数字信号调制成音频信号后在发送和传播，所谓频带传输是指数字信号调制成音频信号后在发送和传播，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。 宽 带 传 输 常 用 于宽 带 传 输 常 用 于 L A N 中 。 这 是 利 用 频 带 宽 度 至 少 为中 。 这 是 利 用 频 带 宽 度 至 少 为1MHz300MHz的宽带同轴电缆作为传输介质。的宽带同轴电缆作为传输介质。一个重要的问题是数据

7、的发送与接收之间要求同步，即发送端以某一一个重要的问题是数据的发送与接收之间要求同步，即发送端以某一种速率在一定的起止时间内发送数据，接收端也必须以同一种速率在相种速率在一定的起止时间内发送数据，接收端也必须以同一种速率在相同的起止时间内接收数据，以便区分数据位、数据字节和报文。同的起止时间内接收数据，以便区分数据位、数据字节和报文。常用的同步方法有两种：异步方式和同步方式。常用的同步方法有两种：异步方式和同步方式。 发送时钟传输的字符接收时钟启动接收时钟一个字符起始位校验位7位信息位终止位位宽 外同步法外同步法 自同步法自同步法传输介质是数据传输系统中发送器和接收器之间的物理通传输介质是数据

8、传输系统中发送器和接收器之间的物理通 路，信号在介质中以电磁波的形式进行传输。路，信号在介质中以电磁波的形式进行传输。传输介质传输介质有线传输介质有线传输介质无线传输介质无线传输介质有线传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤；无线传输介质有线传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤；无线传输介质包括地面微波、卫星微波、红外等通信介质。包括地面微波、卫星微波、红外等通信介质。 传输介质的特性对信道甚至整个传输系统设计有决定性的影响。传输介质的特性对信道甚至整个传输系统设计有决定性的影响。 内导体绝缘层外屏蔽层外部保护层常用的同轴电缆型号类型：常用的同轴电缆型号类型：双绞线双绞线 (TP, twisted

9、pair wire) 是最常用的一种传输介质，是最常用的一种传输介质，它由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。它由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，一根导线把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起，一根导线在传输中辐射的电波会被另一根导线上发送的电波抵消，这在传输中辐射的电波会被另一根导线上发送的电波抵消，这样就降低了信号干扰的程度。样就降低了信号干扰的程度。 局域网中经常使用的双绞线有非屏蔽局域网中经常使用的双绞线有非屏蔽 (Unshielded Twisted Pair, UTP) 和屏蔽和屏蔽 (Shielded Twisted Pair, STP)

10、之分。之分。屏蔽双绞线由于它较好的性能价格比，目前被广泛使用。屏蔽双绞线由于它较好的性能价格比，目前被广泛使用。屏蔽双绞线用于远程中继线时，最大距离可以达到十几千米，屏蔽双绞线用于远程中继线时，最大距离可以达到十几千米，非屏蔽双绞线的传输距离一般为非屏蔽双绞线的传输距离一般为100m。屏蔽双绞线电缆的。屏蔽双绞线电缆的外层由铝箔包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射。外层由铝箔包裹，以减小辐射，但并不能完全消除辐射。 折射角入射角 在当前的通信系统中，光纤线缆广在当前的通信系统中，光纤线缆广泛应用于市内电话局之间的光纤中继线泛应用于市内电话局之间的光纤中继线路和长途干线网上宽带通信的基础。光路

11、和长途干线网上宽带通信的基础。光纤通信尤其适用于国家之间大容量、远纤通信尤其适用于国家之间大容量、远距离的通信，包括国内沿海通信和国际距离的通信，包括国内沿海通信和国际间长距离海底光纤通信系统。间长距离海底光纤通信系统。 无线传输介质指的是利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路无线传输介质指的是利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路根据信号频谱和传输技术的不同，主要包括微波、卫星微波、红外等。根据信号频谱和传输技术的不同，主要包括微波、卫星微波、红外等。微波的频率范围为微波的频率范围为300MHz300GHz，但主要是使用，但主要是使用 (240GHz) 的频率范围。微波不能传播到地面上很远的

12、地方，只能用的频率范围。微波不能传播到地面上很远的地方，只能用于点到点的通信，速率也不高，一般为几百于点到点的通信，速率也不高，一般为几百Kbps。 卫星通信是在地球站之间利用位于卫星通信是在地球站之间利用位于36 000km高空的人造同步卫星高空的人造同步卫星作为中继器的一种微波接力通信。通信卫星发出的电磁波覆盖范作为中继器的一种微波接力通信。通信卫星发出的电磁波覆盖范围广，跨度可达围广，跨度可达18 000km，覆盖了地球表面三分之一的面积。，覆盖了地球表面三分之一的面积。卫星通信的特点卫星通信的特点 适合于很长距离的传输，如国际之间，洲际之间适合于很长距离的传输，如国际之间，洲际之间 传

13、输延时较大，一般为传输延时较大，一般为500ms左右左右 费用较高费用较高 一般来说，影响传输介质选择的因素包括以下几个：一般来说，影响传输介质选择的因素包括以下几个：目前常用的介质使用方式为：目前常用的介质使用方式为： 局域网由双绞线连接到桌面局域网由双绞线连接到桌面 光纤光纤 ( (包括单模和多模，视距离远近决定包括单模和多模，视距离远近决定) ) 作为通信干线作为通信干线 卫星微波用于跨国界和对偏远地区传输卫星微波用于跨国界和对偏远地区传输 模拟信号传输的基础是载波，用于计算机通信的远距离线路一般模拟信号传输的基础是载波，用于计算机通信的远距离线路一般为频带传输线路，不能直接传输基带信号

14、为频带传输线路，不能直接传输基带信号 ( (即原始的点脉冲信即原始的点脉冲信号号) )。因此，必须用基带脉冲对载波进行调制，变换成适合于远。因此，必须用基带脉冲对载波进行调制，变换成适合于远距离传输线路传输的模拟信号。距离传输线路传输的模拟信号。对数字数据的模拟信号进行调制的三种基本形式：对数字数据的模拟信号进行调制的三种基本形式： 对于数字数据，需要解决其信号表示和信号同步两个方面的对于数字数据，需要解决其信号表示和信号同步两个方面的问题。对于传输数字信号而言，最简单最常用的方法是用两个电问题。对于传输数字信号而言，最简单最常用的方法是用两个电平来表示两个二进制数字，可以用两个电压电平来表示

15、两个二进平来表示两个二进制数字，可以用两个电压电平来表示两个二进制数字，这也说明数字信号是有矩形脉冲组成的。制数字，这也说明数字信号是有矩形脉冲组成的。 一般有三种编码方式：一般有三种编码方式： 采样定理：采样定理： 一个连续变化的模拟信号，假设有最高频率或带宽一个连续变化的模拟信号，假设有最高频率或带宽Fmax，若对它以若对它以T为周期进行周期采样，则采样频率为为周期进行周期采样，则采样频率为F1T，若，若能满足能满足F1T2Fmax，即采样频率大于或等于模拟信号最，即采样频率大于或等于模拟信号最高频率的高频率的2倍，那么采样后的离散序列就能无失真地恢复出原倍，那么采样后的离散序列就能无失真

16、地恢复出原始的连续模拟信号。始的连续模拟信号。 第一步是采样，根据采样定理得到的采样频率将模拟信第一步是采样，根据采样定理得到的采样频率将模拟信号的值采出。号的值采出。 第二步是量化，该步骤使连续的模拟信号变成时间轴上第二步是量化，该步骤使连续的模拟信号变成时间轴上的离散值，量化的级数越高，精度越高。的离散值，量化的级数越高，精度越高。 第三步是编码，它是编成一定位数的二进制数码。如果第三步是编码，它是编成一定位数的二进制数码。如果取取N N个量化级，则编码需要的位数是个量化级，则编码需要的位数是loglog2 2N N。 典型的数字传输系统是借助于光纤技术进行信号传输的典型的数字传输系统是借

17、助于光纤技术进行信号传输的系统。光纤技术的应用使用使得数字信号的直接传输成为可系统。光纤技术的应用使用使得数字信号的直接传输成为可能。但由于目前的光交换技术尚未成熟，交换机内部必须实能。但由于目前的光交换技术尚未成熟，交换机内部必须实现光电光的交换，这种交换制约了光纤的通信能力。因现光电光的交换，这种交换制约了光纤的通信能力。因此有必要讨论利用模拟信道支持数据信息传输的技术，即调此有必要讨论利用模拟信道支持数据信息传输的技术，即调制解调技术。制解调技术。 内置还是外置内置还是外置Modem？ Modem通常分为内置于外置两种。通常分为内置于外置两种。内置内置Modem是指插在计算机扩展槽中的是

18、指插在计算机扩展槽中的Modem卡。有以下缺点：占用卡。有以下缺点：占用一个主机板上的扩展槽，占用一个系统中断号与一个主机板上的扩展槽，占用一个系统中断号与I/O地址，不能直接查地址，不能直接查看数据传输信号的变化，安装与设置也不太方便等。看数据传输信号的变化，安装与设置也不太方便等。外置外置Modem是指通过串行口连接到计算机的是指通过串行口连接到计算机的Modem，安装比较简单。，安装比较简单。 Modem的传输速率的传输速率 传输速率是衡量传输速率是衡量Modem性能的重要指标。性能的重要指标。Modem的传输速率越高，的传输速率越高，传输数据花费的时间越少。传输数据花费的时间越少。Mo

19、dem的传输速率主要有的传输速率主要有36.6Kbps与与56Kbps两种。两种。 Modem是否有附加功能？是否有附加功能？ 在点点通信方式中，两点间的通信线路是专用的，其在点点通信方式中，两点间的通信线路是专用的，其利用率很低。一种提高线路利用率的卓有成效的方法是使多利用率很低。一种提高线路利用率的卓有成效的方法是使多个数据源合用一条传输线。为此在通信系统中引入了多路复个数据源合用一条传输线。为此在通信系统中引入了多路复用技术用技术 (Multiplexing)。采用多路复用技术能把多个信号组合。采用多路复用技术能把多个信号组合在以一条物理信道进行传输，这在远距离传输时，可大大节在以一条物

20、理信道进行传输，这在远距离传输时，可大大节省电缆的安装和维护费用。省电缆的安装和维护费用。 频分多路复用，本质上就是在频率上并排地把几个信息通频分多路复用，本质上就是在频率上并排地把几个信息通道合在一起，以便形成一个合成的信号，然后以某种调制方道合在一起，以便形成一个合成的信号，然后以某种调制方式用这个合成的频分多路复用信号来调制载波。式用这个合成的频分多路复用信号来调制载波。在物理信道的可用带宽超过单个原始信号带宽，就可以将在物理信道的可用带宽超过单个原始信号带宽，就可以将该物理信道的总带宽分割成若干个与传输的单个信号带宽相该物理信道的总带宽分割成若干个与传输的单个信号带宽相同同 (或略微宽

21、一点或略微宽一点) 的自信道，每个子信道传输一路信号。的自信道，每个子信道传输一路信号。 频分多路复用器 MUX 频分多路复用器 MUX信号源4信号源1信号源2信号源3信号源5信号源6信号源7信号源841235678通道4通道1通道2通道3通道5通道6通道7通道8时分多路复用方法，其信号分割的参量是信号占用的时间，因此，时分多路复用方法，其信号分割的参量是信号占用的时间，因此，必须使复用的各路信号在时间上互不重叠。必须使复用的各路信号在时间上互不重叠。在传输时把时间分成小的时间片，每一时间片由复用的一个信号在传输时把时间分成小的时间片，每一时间片由复用的一个信号占用，每一瞬间只有一个信号占用信

22、道，而不像频分多路复用那样，占用，每一瞬间只有一个信号占用信道，而不像频分多路复用那样，在同一时间发送多路信号。在同一时间发送多路信号。频分多路复用较合适于模拟信号，而时分多路复用则更适合于数频分多路复用较合适于模拟信号，而时分多路复用则更适合于数字信号。字信号。 TDM与与FDM不同的是，复用的多路信号不是不同的是，复用的多路信号不是“同时同时”传送，而传送，而是在时间上有所交叉，在一个时间周期内都获得被传送的机会。是在时间上有所交叉，在一个时间周期内都获得被传送的机会。 时分多路复用器时分多路复用器 MUX 时分多路复用器时分多路复用器 MUX信号源4信号源1信号源2信号源3信号源5信号源

23、6信号源7信号源841235678123456 78 通过由多个中间结点组成的网络将数据从数据源发送到通过由多个中间结点组成的网络将数据从数据源发送到目的地。构成网络的中间结点仅起数据交换的功能，将数据目的地。构成网络的中间结点仅起数据交换的功能，将数据从一个端口从一个端口 (输入端口输入端口) 交换到另一个端口交换到另一个端口 (输出端口输出端口)，继而，继而通过传输媒体传输到另一台中间结点的输入端口，直至目的通过传输媒体传输到另一台中间结点的输入端口，直至目的地。由于中间结点并不关心被传输的数据内容，仅执行交换地。由于中间结点并不关心被传输的数据内容，仅执行交换的动作，所以中间结点常被称为

24、交换设备，而整个数据传输的动作，所以中间结点常被称为交换设备，而整个数据传输的过程称为数据交换过程。的过程称为数据交换过程。 释放应答释放应答数据传输数据传输线路释放线路释放请求请求线路建立阶段线路建立阶段数据传输阶数据传输阶段段线路释放阶线路释放阶段段呼叫请求呼叫请求呼叫应答呼叫应答时间轴时间轴交换节点交换节点1交换节点交换节点2交换节点交换节点3交换节点交换节点4线路交换的通信过程包括三个阶段线路交换的通信过程包括三个阶段：线路交换方式与电话交换方式的工作过程很类似线路交换方式与电话交换方式的工作过程很类似线路交换网络结构包括用户分机：线路交换网络结构包括用户分机： 本地回路本地回路 (用

25、户回路用户回路)，即用户和网络之间的链路，即用户和网络之间的链路 交换机，即网络的的交换中心交换机，即网络的的交换中心 主干线，即交换机之间的线路主干线，即交换机之间的线路报文交换不需要在两个站点之间建立一条专用通路。报文交换不需要在两个站点之间建立一条专用通路。若节点若节点1想要想节点想要想节点4发送一个报文发送一个报文 (信息的一个逻辑单位信息的一个逻辑单位)，它把，它把节点节点4的地址的地址 (地址码地址码) 附加在要发送的报文上。然后把报文通过网附加在要发送的报文上。然后把报文通过网络进行节点到节点的发送，在每个节点处络进行节点到节点的发送，在每个节点处 (如果通过多哥节点才能如果通过

26、多哥节点才能发送到节点发送到节点4) 需要完整地接受整个报文且暂存这个报文，直到输出需要完整地接受整个报文且暂存这个报文，直到输出线路有空闲时，然后在发送到下一个节点，直至到达目的节点。线路有空闲时，然后在发送到下一个节点，直至到达目的节点。 报文报文报文报文报文报文交换节点交换节点1 交换节点交换节点2 交换节点交换节点3 交换节点交换节点4 分组交换技术是目前应用最广的交换技术。原则上，分组交换技分组交换技术是目前应用最广的交换技术。原则上，分组交换技术类似报文交换，只是它规定了交换设备处理和传输的数据长度术类似报文交换，只是它规定了交换设备处理和传输的数据长度 (称之位分组称之位分组)。

27、通常，分组的长度远小于报文交换中规定的报文长。通常，分组的长度远小于报文交换中规定的报文长度。如果站点的信息超过限定的分组长度，被传输的信息必须被分度。如果站点的信息超过限定的分组长度，被传输的信息必须被分为若干个分组，信息以分组为单位在站点之间传输。类似报文交换，为若干个分组，信息以分组为单位在站点之间传输。类似报文交换，不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。不同站点的数据分组可以交织在同一线路上传输。交换节点不必有大的存储空间；交换节点可以进行差错控制，提高交换节点不必有大的存储空间；交换节点可以进行差错控制，提高传输可靠性；类似流水线方式，减少时延；信道带宽按需分配，有传输可靠性；

28、类似流水线方式，减少时延；信道带宽按需分配，有利于提高通信线路利用率。利于提高通信线路利用率。 每个小数据包在每个中间结点都要独立选择路径；为了独立选径，每个小数据包在每个中间结点都要独立选择路径；为了独立选径，每个小数据包都必须带有有源地址和目的地址等，增加了额外信息。每个小数据包都必须带有有源地址和目的地址等，增加了额外信息。 三要素三要素OSI是以综合开发通信协议体系为目的，从系统转移数据直至对是以综合开发通信协议体系为目的，从系统转移数据直至对各系统中的文件、数据库及程序资源的访问调用以及各种通信功能各系统中的文件、数据库及程序资源的访问调用以及各种通信功能都作为它的标准化对象。都作为

29、它的标准化对象。OSI中的中的“开放开放”，是指凡遵守，是指凡遵守OSI标准的标准的系统可以互联，彼此能开放式地进行通信，并且确保在导入新的通系统可以互联，彼此能开放式地进行通信，并且确保在导入新的通信业务时能够很容易地追加新的功能。信业务时能够很容易地追加新的功能。应用层应用层表示层表示层物理层物理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各子模块具有相对的独立性，模块之间交互的信息尽可能少，从各子模块具有相对的独立性，模块之间交互的信息尽可能少，从而尽可能地减少模块之间的依赖性。层次不能太多，也不能少。而尽可能地减少模块之间的依赖性。层次不能太多，也不能少。 尽可能地保持各

30、层功能的相对独立性，但又要使各邻接层的功能尽可能地保持各层功能的相对独立性，但又要使各邻接层的功能便于线接，以构成功能上的单向依赖关系，保证只在相邻层之间建立便于线接，以构成功能上的单向依赖关系，保证只在相邻层之间建立接口。接口。 尽可能地把近似的功能集中在一起构成一层，以便于局部化，但尽可能地把近似的功能集中在一起构成一层，以便于局部化，但对那些在进程执行过程中所涉及的执行方法显然不同的功能应建立对那些在进程执行过程中所涉及的执行方法显然不同的功能应建立独立的层次，以便进行特殊处理。独立的层次，以便进行特殊处理。 考虑数据处理的需要。在数据处理过程需要不同的抽象级的地方考虑数据处理的需要。在

31、数据处理过程需要不同的抽象级的地方设立单独的层次，而当不需要该服务时，也可以绕过这些子层次。设立单独的层次，而当不需要该服务时，也可以绕过这些子层次。 应该把层次分成理论上需要的不同等级，每一层只与它的上、下应该把层次分成理论上需要的不同等级，每一层只与它的上、下邻层产生接口，履行其特定的功能。邻层产生接口，履行其特定的功能。 会话连接到传输连接的映射。会话连接到传输连接的映射。 数据传送。包括会话的常规数据、加速数据等数据传送。数据传送。包括会话的常规数据、加速数据等数据传送。 会话连接的恢复和释放。会话连接的恢复和释放。 会话管理。包括同步和浮动的管理系。会话管理。包括同步和浮动的管理系。

32、 令牌管理。令牌管理。 活动管理。活动管理。 应用层协议。应用层协议。 会话层和表示层协议，在该协议中，有许多是为了实现应用会话层和表示层协议，在该协议中，有许多是为了实现应用层的功能，并在该层控制下使用；层的功能，并在该层控制下使用； 物理层、数据链路层、网络层和传输层协议，该层协议提供物理层、数据链路层、网络层和传输层协议，该层协议提供传送会话层和表示层协议的信道。传送会话层和表示层协议的信道。 应用层应用层传输层传输层网络互联层网络互联层网络接口层网络接口层协议：协议： 依赖于面向连接的依赖于面向连接的TCPTCP协议。包括有网络终端协议协议。包括有网络终端协议Telnet (Telne

33、t (实实现对主机的远程登录功能现对主机的远程登录功能) )；电子邮件协议；电子邮件协议SMTP (SMTP (负责互联网中负责互联网中电子邮件的传递电子邮件的传递) )；文件传输协议；文件传输协议FTP (FTP (用于交互式文件传输用于交互式文件传输) )等。等。 依赖于面向连接的依赖于面向连接的UDPUDP协议。包括有简单网络管理协议协议。包括有简单网络管理协议SNMP SNMP ( (对设备和应用提供相应的管理对设备和应用提供相应的管理) )等。等。 既可依赖于既可依赖于TCPTCP协议，也可依赖于协议，也可依赖于UDPUDP协议。包括有域名系统协议。包括有域名系统DNS (DNS (

34、实现逻辑地址到域名地址的转换实现逻辑地址到域名地址的转换) )等。等。 应用层应用层表示层表示层物理层物理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OSI参考模型参考模型OSI参考模型参考模型应用层应用层网络接口层网络接口层传输层传输层网络互联层网络互联层 以微机为主要建网对象。以微机为主要建网对象。 较小的地理覆盖范围。较小的地理覆盖范围。 传输速率高且误码率低，可靠性好，并且高负载情形下，比传输速率高且误码率低，可靠性好，并且高负载情形下，比较稳定性较稳定性 。 有效使用包括通信媒体在内的共享资源，各设备平等访问网有效使用包括通信媒体在内的共享资源，各设备平等访问网络资源。

35、络资源。 易于安装，配置和维护简单，造价低。易于安装，配置和维护简单，造价低。 星型拓扑结构星型拓扑结构总线拓扑结构总线拓扑结构网格拓扑结构网格拓扑结构层次拓扑结构层次拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构扩展星型拓扑结构扩展星型拓扑结构Cisco交换机交换机Cisco2600系列路由器系列路由器局域网应用领域办公室自动化生产过程的自动化公司写字楼等标准化组织国际标准化组织ISO美国电气与电子工程师协会IEEE美国国家标准局NBS欧洲计算机制造商协会ECMA美国电子工业协会EIA拓扑结构总线拓扑结构扩展星型拓扑结构环型拓扑结构星型拓扑结构层次拓扑结构网格拓扑结构传输媒体同轴电缆 (基带、宽带)双绞线

36、光纤无线传输媒体 (无线电、卫星、激光、微波等)介质控制访问方法探询访问需求分配固定分配适应分配随机访问应用层应用层表示层表示层物理层物理层会话层会话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逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLC介质访问控制子层介质访问控制子层MACOSI参考模型参考模型信号、编信号、编码、介质码、介质数据传输数据传输局域网参考模型局域网参考模型IEEE802标准范围标准范围高层协议高层协议802.3CSMA/CDMAC物理层物理层802.4令牌总线令牌总线MAC物理层物理层802.5令牌环令牌环MAC物理层物理层802.6城域城域网网MANMAC物理层物理层802

37、.9语音数据语音数据综合综合局域网局域网802.11无线无线局域网局域网802.2逻辑链路控制逻辑链路控制LLC802.1 B综综述述及及体体系系结结构构802.1 A管管理理802.10可互操行的局域网的可互操行的局域网的安全安全IEEE 802OSI/RM物理层物理层数据链路层数据链路层802.7宽带技术宽带技术802.8光纤技术光纤技术 IEEE 802.1 AIEEE 802.1 A概述和系统结构；概述和系统结构；IEEE 802.1 BIEEE 802.1 B寻址，网络管理和网际互联。寻址，网络管理和网际互联。 IEEE 802.2IEEE 802.2逻辑链路控制，即高层与任何一种局

38、域网逻辑链路控制，即高层与任何一种局域网MACMAC层的接口。层的接口。 IEEE 802.3 CSMA/CDIEEE 802.3 CSMA/CD，它定义了，它定义了CSMA/CDCSMA/CD总线网的介质访问控制和物理层总线网的介质访问控制和物理层规范。规范。 IEEE 802.8IEEE 802.8光纤技术光纤技术 (FDDI(FDDI在在802.3802.3、802.4802.4、802.5802.5中的使用中的使用) )。 IEEE 802.4IEEE 802.4令牌总线网，它定义了令牌传递总线网的介质访问控制和物令牌总线网，它定义了令牌传递总线网的介质访问控制和物理层规范。理层规范。

39、 IEEE 802.5IEEE 802.5令牌环网访问控制方法及物理层规范。令牌环网访问控制方法及物理层规范。 IEEE 802.6IEEE 802.6城域网访问控制方法及物理层技术规范。城域网访问控制方法及物理层技术规范。 IEEE 802.7IEEE 802.7宽带技术。宽带技术。 IEEE 802.9IEEE 802.9综合业务数字网综合业务数字网 (ISDN) (ISDN) 技术。技术。 IEEE 802.10IEEE 802.10可互操作的局域网的安全机制。可互操作的局域网的安全机制。 IEEE 802.11IEEE 802.11无线局域网。无线局域网。 IEEE 802.12 10

40、0VG-AnyLANIEEE 802.12 100VG-AnyLAN。 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect) 是是具有冲突检测具有冲突检测 (CD) 功能的载波监听多路访问功能的载波监听多路访问 (CSMA) 介质访问控介质访问控制方法。它被应用于著名的以太网家族的制方法。它被应用于著名的以太网家族的MAC子层，是子层，是IEEE 802.3的核心协议。的核心协议。 712/62/620-1500 0-46 4(字节字节)FSFDDASALDATAPADFCS准备发送站准备发送站监听信道监听信道传输数据并监传输数据并监

41、听信道听信道完成发送完成发送准备发送站准备发送站准备发送站准备发送站信道空闲信道空闲信道忙信道忙检测到冲突检测到冲突起始分界符起始分界符访问控制访问控制帧结构帧结构目标设目标设备地址备地址源地址源地址数据数据帧校验帧校验顺序顺序终止分界符终止分界符111660411帧状态帧状态数据命令帧数据命令帧字段长度，字段长度，以字节表示以字节表示起始分界符起始分界符访问控制访问控制终止分界符终止分界符令牌令牌主机主机B主机主机C主机主机D主机主机A数据分组数据分组目标设备目标设备源设备源设备 令牌环令牌环A P=D S=CC P=A S=BB P=C S=DD P=B S=A总线网总线网 令牌总线网令牌

42、总线网 令牌环网令牌环网 参数参数取值取值参数参数取值取值数据传输速率数据传输速率10Mbps10Mbps最大工作站数最大工作站数10241024拓扑结构拓扑结构无根树结构无根树结构传输媒体传输媒体同轴电缆同轴电缆 ( (基带传输基带传输) )介质访问控制方法介质访问控制方法CSMA/CD帧间间隔帧间间隔9.6s传输类型传输类型分组交换分组交换重试次数上限重试次数上限1616次次分组长度分组长度646415181518字节字节地址长度地址长度4848位位结点间最大距离结点间最大距离2.5km结点间最小距离结点间最小距离2.5m2.5m物理媒体物理媒体PMA物理媒体连接件物理媒体连接件PLS物理

43、信令子层物理信令子层MAC介质访问控制介质访问控制LLC逻辑链路控制逻辑链路控制PMA物理媒体连接件物理媒体连接件PLS物理信令子层物理信令子层MAC介质访问控制介质访问控制LLC逻辑链路控制逻辑链路控制PMA物理媒体连接件物理媒体连接件物理层物理层链路层链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层应用层应用层AUIMAUMDI中继器500 m最大值50m最大值50接地端接器2.5 m最小值中继器186 m最大值50接地端接器最长100 mHUBHUB最长100 m存储存储转发是指将一个端口来的转发是指将一个端口来的MAC帧完整接收，并在分析和检验帧完整接收，并在分析和检验该帧的正确性之后

44、，转发到帧中目的地址对应的结点所附接的端口。该帧的正确性之后，转发到帧中目的地址对应的结点所附接的端口。直通是指直接根据帧的目的地址实现输入输出端口的直通是指直接根据帧的目的地址实现输入输出端口的“短接短接”，边，边收边发。收边发。 物理层物理层链路层链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层LLC逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层MAC介质访问控制子层介质访问控制子层PMI物理媒体独立子层物理媒体独立子层MII媒体独立接口媒体独立接口PMD物理媒体相关子层物理媒体相关子层MDI媒体相关接口媒体相关接口链路媒体链路媒体DTE 参考模型参考模型IEEE 802.12ISO

45、开放系统开放系统参考模型参考模型 提供了对以太网和令牌环网的支持。提供了对以太网和令牌环网的支持。 允许通过桥接器或路由器和过去使用的老网互联。允许通过桥接器或路由器和过去使用的老网互联。 由于网络的性能是可预见的，所以可以排除网络负载的影响。由于网络的性能是可预见的，所以可以排除网络负载的影响。 适合多媒体信息和视频会议等时间敏感型信息。适合多媒体信息和视频会议等时间敏感型信息。 较大的网路直径为现有的较大的网路直径为现有的10Base-T10Base-T网络提供一个转移途径。网络提供一个转移途径。 若干关键厂商都对该技术支持。若干关键厂商都对该技术支持。 以太网介质访问控制以太网介质访问控

46、制 (MAC)100Base-T4100Base-TX100Base-FX802.3CSMA/CDMAC物理层物理层802.4令牌总线令牌总线MAC物理层物理层802.5令牌环令牌环MAC物理层物理层MACLMT层管理层管理SMT站管理站管理 802.2逻辑链路控制逻辑链路控制LLC802.1体系结构、网络互联体系结构、网络互联物理层物理层数据数据链路层链路层PHYPMDa)b)标准标准光纤类型光纤类型光纤直径光纤直径 (m)最大传输距离最大传输距离 (m)1000Base-SX多模多模62.52601000Base-SX多模多模505251000Base-LX多模多模62.55501000B

47、ase-LX多模多模505501000Base-LX单模单模93000介质访问控制子层介质访问控制子层MAC支持全双工和半双工支持全双工和半双工千兆介质独立接口千兆介质独立接口1000Base-T铜线物理层铜线物理层4D-PAM5编码解码编码解码1000Base-X 8B./10B编码解码编码解码1000Base-CX1300 nm单多模单多模光纤光纤1000Base-LX850 nm光纤光纤1000Base-SXUTP收发器收发器1000Base-T25 m单模光纤单模光纤3 km300 m或或500 mUTP 100 m多模光纤多模光纤Cisco交换机交换机外置调制解调器外置调制解调器Ci

48、sco2600系列路由器系列路由器帧尾标记帧尾标记帧校验序列帧校验序列数据数据协议协议控制字段控制字段地址地址帧头标记帧头标记物理层物理层数据链路层数据链路层分组层分组层高层高层物理层物理层数据链路层数据链路层分组层分组层高层高层X.25分组层协议分组层协议X.25分组层协议分组层协议LAPBLAPBX.21X.21DCEDTE内部协议不由内部协议不由X.25决定决定帧标识帧标识F (8)CRC校验序列校验序列FCS (16)信息字段信息字段I控制字段控制字段C (8)地址字段地址字段A (8)帧标志帧标志F (8)附加分组报头和附加分组报头和 (或或)用户数据用户数据分组类型标识符分组类型标

49、识符(8)逻辑信道号逻辑信道号(8)逻辑信道组逻辑信道组号号(4)通用格式标识通用格式标识(4)F 标志标志FCS校验序列校验序列I 数据数据地址地址F帧标志帧标志FECNDLCIEAC/RDLCIBECNEAC/RIHECCLPPTVCIVPIGFCIHECCLPPTVCIVPI物理链路物理链路VPVC1N交交换换结结构构1交交换换结结构构21N交换结构交换结构1N1N交换结构交换结构1N1N交交换换结结构构1N1NATM 报头报头5字节字节53字节字节数据段数据段48字节字节来自来自AAL层层DevelopmentDevelopmentDevelopment浏览浏览器器发 送 请发 送 请

50、求求返 回 结返 回 结果果Web服务器服务器数 据 库 服 务数 据 库 服 务器器执行程序执行程序 查询查询生成生成HTML 返回结果返回结果CGI程序程序 Windows NT Server域创建两种组类型域创建两种组类型安全组安全组分布组分布组 组按领域分类组按领域分类主域控制器主域控制器备份域控制器备份域控制器打印服务器打印服务器文件服务器文件服务器DevelopmentDevelopmentDevelopment服务器平台文件服务器内核网络服务文件和打印数据库通信邮件通信软件应用工作站操作系统重定向软件通信软件工作站网络硬件连接文件服务器(磁盘)卷(SYS)卷目录(SYSTEM)目

51、录(PUBLIC)子目录(DOS)文件目录(user1)文件文件 DevelopmentDevelopmentDevelopment第第 7 章章TCP/IP协议基础协议基础 A01 A02 A03 A04B01 B02 B03C01 C02 C03D01 D02 D03 D04网桥网桥2网桥网桥1网桥网桥3LAN ALAN CLAN DLAN BNY某端口N收到无差错的帧路径表中是否找到目的地址向除端口N以外的所有端口转发此帧向正确方向转发该帧NY源地址在表中吗？NY更新方向和定时器将源地址加入到表中，重设定时器丢弃此帧发送端口 为N？ 使用生成树算法使用生成树算法 网桥对各个终端来说是网桥

52、对各个终端来说是透明的。透明的。 透明网桥具有自学习、透明网桥具有自学习、过滤和帧转发等功能。过滤和帧转发等功能。 通过学习到的信息来构通过学习到的信息来构建一个网络路径表。建一个网络路径表。简单，在主机简单，在主机较慢较慢发送询问帧发送询问帧最优最优人工管理人工管理对主机不透明对主机不透明面向连接的面向连接的源路由网桥源路由网桥复杂，在网桥复杂，在网桥快速快速反向学习反向学习次优次优自动管理自动管理对主机完全透明对主机完全透明面向无连接的面向无连接的透明网桥透明网桥复杂性复杂性适应拓扑结构变化适应拓扑结构变化定位目的端定位目的端路径最优化路径最优化配置与管理配置与管理透明性透明性传输连接方式

53、传输连接方式 网络网络1网网1网网2网网1网网2 网关网关网络网络2网络网络1网络网络2 网网1 网间网间 网网2 TCP/IPTCP/IP结构结构 TCP/IPTCP/IP协议族协议族 OSIOSI参考模型参考模型物理层物理层 网络接口层网络接口层数据链路层数据链路层ARP RARPARP RARP 数据链路层数据链路层 网络互联层网络互联层ICMP IP IGMPICMP IP IGMP网络层网络层 传输层传输层TCP UDPTCP UDP传输层传输层应用层应用层 SMTP SMTP FTPFTP HTTPHTTP TelnetTelnet SNMPSNMP DNSDNS应用层、表示层、会

54、话层应用层、表示层、会话层0 7 8 15 16 23 24 31A类地址类地址B类地址类地址C类地址类地址D类地址类地址E类地址类地址主机地址主机地址 网络地址网络地址0主机地址主机地址 网络地址网络地址10主机地址主机地址 网络地址网络地址110组播地址组播地址 1110保留将来使用保留将来使用 11110数据数据选项选项 (如果有如果有)32位目的位目的IP地址地址32位源位源IP地址地址16位首部检验和位首部检验和8位协议位协议8位生存时间位生存时间(TTL)13位片偏移位片偏移3位位标识标识16位标识位标识16位总长度位总长度(字节数字节数)8位服务类型位服务类型(TOS)4位首部位

55、首部长度长度4位位版本版本从数据报头提取目的端从数据报头提取目的端IP地址地址D，得出，得出目的端网络号目的端网络号N报告路由选择出错报告路由选择出错N该路由器该路由器直接相连的某直接相连的某个网络号？个网络号？路由表中有目路由表中有目的端为的端为D的主的主机路由？机路由？不再经过其他路由器，直接交付不再经过其他路由器，直接交付数据报给目的端数据报给目的端D路由表中有到路由表中有到达网络达网络N的路的路由？由？路由表中有子路由表中有子网掩码项？网掩码项？用路由表中每一行的子网掩码和用路由表中每一行的子网掩码和D作作“与与”操作，得结果操作，得结果MM=某行目的端某行目的端网络号？网络号？路由表

56、中有默路由表中有默认路由？认路由？将数据报转发给路由表中所指明将数据报转发给路由表中所指明的下一站路由器的下一站路由器将数据报转发给路由表中所指明将数据报转发给路由表中所指明的默认路由器的默认路由器是否是是是是是否否否否否硬件类型硬件类型 (2字节字节)协议类型协议类型 (2字节字节)物理地址长度物理地址长度协议地址长度协议地址长度操作操作 (2字节字节)源端物理地址源端物理地址 (6字节字节)源端协议地址源端协议地址 (4字节字节)目的物理地址目的物理地址 (6字节字节)目的协议地址目的协议地址 (4字节字节)ICMP数据数据ICMP报头报头IP数据报的数据字段数据报的数据字段IP报头报头帧

57、数据字段帧数据字段帧头帧头数据数据 (064k)选项选项紧急指针紧急指针校验和校验和窗口窗口控制字段控制字段保留域保留域报头长度报头长度确认号确认号序号序号目的端口目的端口源端口源端口应用层应用层文件传输文件传输协议协议(FTP)Telnet简单邮件简单邮件传输协议传输协议(SMTP)域名系统域名系统(DNS)一般文件一般文件传输协议传输协议(TFTP)简单网络简单网络管理协议管理协议(SNMP)端口号端口号(21)(23)(25)(53)(69)(161)传输层传输层传输控制协议传输控制协议(TCP)用户数据协议用户数据协议(UDP)互联层互联层IP发送发送SYN信息信息 (SEQ=x)主机

58、主机A主机主机B接收接收SYN信息信息 (SEQ=x)发送发送SYN信息信息 (SEQ=y，ACK=x+1)接收接收SYN信息信息 (SEQ=y，ACK=x+1)发送确认发送确认 (ACK=y+1)接收确认接收确认 (ACK=y+1)接收端允许的发送窗口大小接收端允许的发送窗口大小已发送并被确认已发送未被确认还可继续发送不可发送801 900701 800601 700501 600401 500301 400201 300101 2001 100TCP/IP协议基础协议基础 DevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDevelopmentDeve

59、lopment顶级域名顶级域名含义含义 com 商业机构商业机构 edu教育机构教育机构 gov政府机构政府机构 int国际条约规定的注册机构，使用较少国际条约规定的注册机构，使用较少 mil军事部门军事部门 net网络支持中心和网络支持中心和ISP等等 org各种非赢利性组织各种非赢利性组织Country Code 各个国家的国家代码各个国家的国家代码图书馆图书馆 北京化工大学北京化工大学 教育机构教育机构 中国中国用户端用户端用户计算机用户计算机Modem电话交换网电话交换网ISP端端接入服务器接入服务器路由器路由器ModemInternet用户计算机用户计算机电话线电话线分离器分离器AD

60、SL Modem用户端主机用户端主机WWW服务服务 WWW服务器服务器Html文件WWW服务器服务器Html文件其他信息资源其他信息资源WWW客户端客户端HTTP协议Internet透明访问透明访问所 链 接 的所 链 接 的信息信息Internet文件文件文件文件FTP服务器服务器客户机客户机下载下载上传上传用户终端Telnet客户机客户机Telnet服务器服务器远程系统远程系统TCP连接连接用户终端格式用户终端格式NVT格式格式远程系统格式远程系统格式用户终端用户终端企业内部物理网企业内部物理网电子邮件服务器数据库服务器WWW服务器客户端客户端云云 形形 图图Internet防火墙防火墙云