第4章 计算机网络及因特网new

1、1第四章第四章 计算机网络与因特网计算机网络与因特网4.1 数字通信入门数字通信入门4.2 计算机网络基础计算机网络基础4.3 因特网的组成因特网的组成4.4 因特网提供的服务因特网提供的服务4.5 网络信息安全网络信息安全3教学目的与要求教学目的与要求F 1掌握通信与现代通信技术的概念，掌握通信系统模型，了解模拟掌握通信与现代通信技术的概念，掌握通信系统模型，了解模拟信号与数字信号的含义，了解双绞线、同轴电缆的种类、特性与应用，信号与数字信号的含义，了解双绞线、同轴电缆的种类、特性与应用，了解光纤的结构与传输特性，了解中波、短波、超短波和微波的特点，了解光纤的结构与传输特性，了解中波、短波、

2、超短波和微波的特点，了解微波通信的主要两种方式，熟悉移动通信的含义，熟悉个人移动了解微波通信的主要两种方式，熟悉移动通信的含义，熟悉个人移动通信系统的组成部分及各自的功能，熟悉第通信系统的组成部分及各自的功能，熟悉第3代（代（3G）个人移动通信）个人移动通信的主要特长，熟悉我国采用的第的主要特长，熟悉我国采用的第3代个人移动通信的主要技术标准代个人移动通信的主要技术标准F 2熟悉调制与解调的含义，了解调制的三种方法，熟悉使用调制解熟悉调制与解调的含义，了解调制的三种方法，熟悉使用调制解调器远距离通信的过程，了解光纤传输信息的主要过程调器远距离通信的过程，了解光纤传输信息的主要过程F 3了解什么

3、是多路复用技术，熟悉时分多路复用的基本原理，熟悉了解什么是多路复用技术，熟悉时分多路复用的基本原理，熟悉频分多路复用的基本原理，了解光纤传输中使用的波分多路复用技术频分多路复用的基本原理，了解光纤传输中使用的波分多路复用技术F 4熟悉分组交换的概念，熟悉分组交换中数据包的格式，熟悉分组熟悉分组交换的概念，熟悉分组交换中数据包的格式，熟悉分组交换中数据包传输的过程，熟悉分组交换机的作用与工作原理，熟悉交换中数据包传输的过程，熟悉分组交换机的作用与工作原理，熟悉存储转发的工作模式、存储转发技术存储转发的工作模式、存储转发技术 44.1 数字通信入门数字通信入门什么是通信什么是通信(communic

4、ation)？n 广而言之，通信就是信息的广而言之，通信就是信息的(远距离远距离)传递与交流传递与交流n 现代通信现代通信使用使用电波或光波传递信息电波或光波传递信息的技术，也称为电的技术，也称为电信（信（telecommunication），如电报、电话、传真、电子），如电报、电话、传真、电子邮件、邮件、BBS、QQ等等n 通信的发展历史：通信的发展历史：n1836年，英国建成第一条电报线路年，英国建成第一条电报线路(Morse电报电报)n1876年，美国人年，美国人A.G.Bell研制成可供实用的电话研制成可供实用的电话n20世纪初，马可尼实现了跨越大西洋的无线电报通信世纪初，马可尼实现了

5、跨越大西洋的无线电报通信n1918年出现收音机和无线电广播年出现收音机和无线电广播n1938年第一个电视台开始播出年第一个电视台开始播出n1940s 出现彩色电视出现彩色电视n1960s 出现计算机网络出现计算机网络5相关图片相关图片莫尔斯电报机莫尔斯电报机贝尔电话机贝尔电话机 1946年年2月月14日，世界上第一日，世界上第一台计算机台计算机 ENIAC在美国宾夕在美国宾夕法尼亚大学诞生法尼亚大学诞生 64.1.1 通信的基本原理通信的基本原理1.1.通信系统的模型通信系统的模型n 通信的三要素：通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号n 举例举例:信道的任务

6、是迅速、可靠而信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到准确地将信号从信源传输到信宿信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收信息的设备的设备有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号形式信号形式话音经电话机话音经电话机转换成为变化转换成为变化的电流信号的电流信号话音经电话机转换成话音经电话机转换成为压缩编码后的数字为压缩编码后的数字信号信号编码并打包后的数字编码并打包后的数字信号信号信道构成信道构成电话线和中继

7、电话线和中继器等传输设备器等传输设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、路双绞线、集线器、路由器、光纤等由器、光纤等7模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号n 通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号( (或光信或光信号号) ) 才能进行传输才能进行传输t数字信号数字信号信号信号强度强度模拟信号模拟信号信号信号强度强度tn 电信号电信号( (或光信号或光信号) ) 有两种形式：有两种形式：n 模拟信号模拟信号形式形式: : 通过连续变化的物理量（如通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例如人们打电话信号的幅度）来表示信息，例如人们

8、打电话或者播音员播音时声音经话筒或者播音员播音时声音经话筒( (麦克风麦克风) )转换转换得到的电信号；得到的电信号；n 数字信号数字信号形式形式: : 使用有限个状态使用有限个状态( (一般是一般是2 2个个状态状态) )来表示（编码）信息，例如电报机、来表示（编码）信息，例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号传真机和计算机发出的信号都是数字信号 82.2.有线与无线通信有线与无线通信介质类型介质类型特点特点应用应用有有线线通通信信双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波干成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、固定电话本

9、地回路、计算机局域网等计算机局域网等同轴电缆同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高但成本较高固定电话中继线路、固定电话中继线路、有线电视接入等有线电视接入等光缆光缆传输损耗小，通讯距离长，容量传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性非常好，不易被窃大，屏蔽特性非常好，不易被窃听，重量轻，便于运输和铺设。听，重量轻，便于运输和铺设。缺点是精确连接两根光纤很困难缺点是精确连接两根光纤很困难电话、电视等通信电话、电视等通信系统的远程干线，系统的远程干线，计算机网络的干线计算机网络的干线无线无线通信通信自由

10、空间自由空间建设费用低，抗灾能力强，容量建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便大，无线接入使得通信更加方便. .但易被窃听、易受干扰但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动广播，电视，移动通信系统，计算机通信系统，计算机无线局域网无线局域网9(1)双绞线和同轴电缆双绞线和同轴电缆n 原理：利用电流原理：利用电流(电压电压)传输信息传输信息n 双绞线分类双绞线分类n 3类线类线(10 Mb/s)；5类线类线(100Mb/s)； 6类线类线(200Mb/s)n 无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 (UTP)；n 屏蔽双绞线屏蔽双绞线 (STP)同轴电缆同轴电缆内层导线内层导线金属屏蔽金属屏蔽外

11、绝缘层外绝缘层绝缘体绝缘体n 同轴电缆分类同轴电缆分类n 基带同轴电缆（基带同轴电缆（5050）n传输数字信号传输数字信号n 宽带同轴电缆（宽带同轴电缆（7575）n传输模拟信号传输模拟信号信号线信号线地线地线套管套管无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线10(2)光纤通信光纤通信多根光纤多根光纤保护层保护层防止光泄漏的吸收外壳防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层起保护作用的防护层外绝缘层外绝缘层光线光线光波在光纤中的传播光波在光纤中的传播n 光导纤维（光线的入射角足够大光导纤维（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去）程，光就沿着光纤传播下去）

12、 纤芯纤芯 包层包层保护层保护层光波光波n 光缆光缆光光 纤纤保护层保护层11光纤通信的优点光纤通信的优点 光纤通信系统的光纤通信系统的优点优点n光具有极大的通信容量光具有极大的通信容量n抗辐射能力强抗辐射能力强n保密性强保密性强n传输损耗小传输损耗小n重量轻重量轻 12(3)微波通信微波通信n微波：微波：300MHz300MHz300GHz300GHz范围内的电范围内的电磁波，波长为磁波，波长为1 m1 m1mm1mmn特点：特点：n直线传播，不能沿地球表面传播直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔（无绕射性），需要每隔几十公里几十公里设立一个中继站设立一个中继站n容量大、可靠性

13、高容量大、可靠性高n建设费用低建设费用低n抗灾能力强抗灾能力强n应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（字高清晰度电视（HDTVHDTV）等）等地面微波接力通信地面微波接力通信13卫星通信卫星通信n 卫星通信卫星通信: : 中继站在人造地球卫星上的一中继站在人造地球卫星上的一种微波通信种微波通信n 优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定干扰强、通信稳定n 缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目仅同步轨道卫星数目仅180180颗颗赤道上方高度为赤道上方高

14、度为35800公里的地方为公里的地方为地球同步轨地球同步轨道道，卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约道卫星覆盖约120，3颗同步定点轨道卫星颗同步定点轨道卫星可以可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信天候通信14(4)移动通信移动通信n 什么是移动通信？什么是移动通信？n 处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等处于移动状态的对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等n 优点：

15、克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息优点：克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息基站基站移动台移动台（手机）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网15移动通信系统移动通信系统n 每每10km20km的区域称为单元（形似蜂的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中央建有一个基站，该单元内窝），单元的中央建有一个基站，该单元内所有手机都向该基站发送信号并接收基站发所有手机都向该基站发送信号并接收基站发给的信号给的信号n 所有单元既相互分割，又彼此有所交叠，连所有单元既相互分割，又彼此有所交叠，连成整个移动通信服务网成整个移动通信服务网n 所有基站都通过微波

16、或电缆、光缆与移动交所有基站都通过微波或电缆、光缆与移动交换中心通信换中心通信n 手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下，通话时使用两个频率（一个上行频制之下，通话时使用两个频率（一个上行频率，一个下行频率），同一单元内同一时刻率，一个下行频率），同一单元内同一时刻的不同手机使用不同的频率进行通信，相互的不同手机使用不同的频率进行通信，相互不影响不影响移动移动交换交换中心中心电话交电话交换中心换中心16第一代移动通信第一代移动通信n采用模拟传输技术。采用模拟传输技术。n已经被淘汰。已经被淘汰。17第二代第二代移动通信移动通信（2G）n 使用频段：使用

17、频段：900MHz/1800MHz，传输的是数字化的语音，传输的是数字化的语音/文字信号文字信号n 我国使用的我国使用的2种标准（制式）：种标准（制式）：n GSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)n中国移动、中国联通经营的中国移动、中国联通经营的GSM网已基本覆盖县级市网已基本覆盖县级市n移动的接入号段有：移动的接入号段有：134139、150152、158、159n联通的接入号段有：联通的接入号段有：130-132、155-156n CDMA (码分多址接入，码分多址接入，Code Division Multiple Access)n抗干

18、扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，n中国电信中国电信, 接入号为接入号为133、153n 不足：不足：（1）数据传输速率过低（）数据传输速率过低（9.6kb/s或或57kb/s），仅适合传输语音和文字），仅适合传输语音和文字（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求18第三代第三代移动通信系统移动通信系统（3G）n 使用的频段：使用的频段：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz n 传输速率：传输速率：室内：室内：13Mb/s，步行：，步行：384kb/s，快

19、速移动：，快速移动：114kb/sn 我国采用的我国采用的3种技术标准：种技术标准：中国移动中国移动TD-SCDMA (G3), 自主知识产权（自主知识产权（157、187、188、147）中国电信中国电信CDMA2000 (天翼天翼), （180、189）中国联通中国联通W-CDMA (沃沃-WO)（185、186）n 3G的优点：的优点：（1）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信（2）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务n 不足：不足：发展慢、比例低发展慢、比例低(4.6%)

20、，按流量收费费用高，按流量收费费用高4G移动通信：室内移动通信：室内: 1Gbps，高速移，高速移動動时时: 100Mbps 我国沿海我国沿海7个城市正在建设试验网（个城市正在建设试验网（TD-LTE）193G发展趋势发展趋势n 移动通信与相关行业之间的边界逐渐模糊。纵观全球市移动通信与相关行业之间的边界逐渐模糊。纵观全球市场，手机电视、手机阅读、移动音乐、移动银行、移动场，手机电视、手机阅读、移动音乐、移动银行、移动医疗、移动社区、移动搜索等高级移动数据业务都是在医疗、移动社区、移动搜索等高级移动数据业务都是在3G网络出现之后才真正发展起来的网络出现之后才真正发展起来的n 这些典型的这些典型

21、的3G媒体型业务的产生与快速发展模糊了移媒体型业务的产生与快速发展模糊了移动通信产业与互联网、传统传媒、出版业等产业间的界动通信产业与互联网、传统传媒、出版业等产业间的界限，使得在限，使得在3G时代传统移动通信服务业的概念在逐渐时代传统移动通信服务业的概念在逐渐模糊，并与相关产业一起形成一个融合性的大产业，而模糊，并与相关产业一起形成一个融合性的大产业，而这一大产业的边界也是模糊不清的，将随着网络技术、这一大产业的边界也是模糊不清的，将随着网络技术、市场需求等不断发展，其内涵也在不断扩展市场需求等不断发展，其内涵也在不断扩展203. 3. 调制与解调技术调制与解调技术n 什么是什么是载波载波？

22、 n研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的荡的正弦波信号作为携带信息的载波，载波，把模拟信把模拟信号放在号放在(调制在调制在)载波上传输，则可比直接传输远得载波上传输，则可比直接传输远得多多21数字信号如何传输？数字信号如何传输？n近距离传输：近距离传输：直接直接(基带基带)传输传输 n例如：例如：USB移动硬盘移动硬盘 主机主机 ；以太网；以太网数据传输数据传输n远距离传输：远距离传输：载波传输载波传输n例如：数字有线电视；手机；例如：

23、数字有线电视；手机；ADSL上网上网22数字信号的三种调制方法数字信号的三种调制方法幅移键控幅移键控频移键控频移键控 调制信号调制信号 (两个状态两个状态)相移键控相移键控载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号实现信号调制与解调的设备分别称为实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器调制器”和和“解调器解调器”：23信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)调制后调制后的载波的载波 信号信号接收到接收到的载波的载波 信号信号调制调制(解调解调)

24、器器(调制调制)解调器解调器载波载波载波载波使用使用MODEM进行进行远距离通信远距离通信 通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，通信一般是双向进行的，收发双方都需要调制器与解调器，它们通常做在一起，称为调制解调器（它们通常做在一起，称为调制解调器（MODEM）信源信号通过信源信号通过调调制器制器 调整载波调整载波的某个参数的某个参数(幅幅度、频率或相位度、频率或相位)到达目的地后，使用到达目的地后，使用解调器解调器把载波所携带把载波所携带的信号检测出来，恢的信号检测出来，恢复为原始信号的形式复为原始信号的形式经过调制后的载波经过调制后的载波信号，携带着被传信号，携带着被传输的信

25、号在信道中输的信号在信道中进行长距离传输进行长距离传输24怎样降低传输成本？怎样降低传输成本？n 分析：分析： n 通信系统中，传输线路的建设和维护成本占系统成本相当大的份额通信系统中，传输线路的建设和维护成本占系统成本相当大的份额n 一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输一条传输线路（铜线、光纤、无线电波）的容量通常远超过传输1路用户信号所需的能力路用户信号所需的能力n 降低成本采用的技术降低成本采用的技术多路复用技术多路复用技术(Multiplexing)n 多路信号使用同一条传输线同时进行传输多路信号使用同一条传输线同时进行传输n 方法：方法：n 频分多路复用（频分多路

26、复用（FDM）n 时分多路复用（时分多路复用（TDM）n 波分多路复用（波分多路复用（WDM）4.4.多路复用技术多路复用技术25时分多路复用时分多路复用(Time Division Multiplexing, TDM) n 思想：各通信终端（计算机、电话）以规定的顺序和思想：各通信终端（计算机、电话）以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输时间轮流使用同一传输线路进行数据传输n 工作原理：工作原理： H F G E D C B A传输线路传输线路时间片时间片 G C终端终端 1终端终端 2终端终端 3终端终端 4 H D F B E A多路复用器多路复用器 4 3 2 1 4 3

27、2 1数据数据tMultiplexer多路分路器多路分路器终端甲终端甲终端乙终端乙终端丙终端丙终端丁终端丁 E A F B G C H DDemultiplexern 应用：主要使用在数字通信领域，如电话中继通信、应用：主要使用在数字通信领域，如电话中继通信、GSM手机、总线式以太网等手机、总线式以太网等26频分多路复用频分多路复用(Frequency Division Multiplexing, FDM) n 思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频思想：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器分多路复用器(MUX)将它们复合成为一个信号，然后在

28、同一传输线路将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器上进行传输。抵达接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同频率的载把不同频率的载波分离出来，送到不同的接收设备波分离出来，送到不同的接收设备n 工作原理：工作原理： DEMUX MUX 共享的传输信道共享的传输信道载波频率载波频率f1调制调制调制调制载波频率载波频率fn载波频率载波频率f1解调解调解调解调载波频率载波频率fnf将不同频率将不同频率的载波信号的载波信号合成在一起合成在一起使用一组滤波器使用一组滤波器分解出不同频率分解出不同频率的载波信号的载波信号274.1.2 交换技术交换技术电路交换：在

29、通信之前要在通信双方之间建立一条的物理通路电路交换：在通信之前要在通信双方之间建立一条的物理通路（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）。（由通信双方之间的交换设备和链路逐段连接而成）。 28什么是分组交换什么是分组交换(Packet Switching)?(Packet Switching)?n 分组交换的要点：分组交换的要点：n 被传输的数据必须划分为若干被传输的数据必须划分为若干“分组分组”(packet, 简称简称“包包”)进行传输进行传输n 每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组中必须包含收发双方的地址n 每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组由分组交

30、换机进行处理、存储和转发才能送达目的地n 每个分组的格式如下：每个分组的格式如下： 传输的数据块传输的数据块校验校验信息信息发送计算机发送计算机地址地址目的计算机目的计算机地址地址编号编号n 分组交换示意：分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同不同的包在不同链路上进行传输链路上进行传输1233 2 1（d）到接收方到接收方后，再将后，再将收到的包收到的包按顺序组按顺序组合在一起合在一起3213 2 1（a）发送方发送方将数据将数据分成分成3个个包包表示分组交换机表示分组交换机29分组交换机分组交换机n 实现分组交换的条件实现分组交换的条件“分组交换机分组交换机”n分组交换机的任务

31、是：负责包的转发分组交换机的任务是：负责包的转发n实现分组交换的原理是：存储转发实现分组交换的原理是：存储转发 + 路由选择路由选择n分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路信线路n分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连接距离络的连接距离30分组交换与存储转发的过程分组交换与存储转发的过程 n 发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机发送数据的计算机将包发给它所连接的分组交换机n 交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址：交换机每收到一个包，就检查该包的目的地地址

32、：n 若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机若数据包目的地是直接与之相连的计算机，交换机就将包发往该计算机n 若目的地不是本分组交换机上的计算机，则若目的地不是本分组交换机上的计算机，则选择一个输出端口选择一个输出端口，通过连接该，通过连接该端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓端口的高速数字线路转发给另一台交换机（如果线路忙，则可放在对应的缓冲器中排队等候）冲器中排队等候）n 下一台交换机收到数据包之后，重复过程下一台交换机收到数据包之后，重复过程2直到数据包到达目的计算机为止直到数据包到达目的计算机为止例例1：计算机：计算机C发送数据发送

33、数据包给计算机包给计算机H例例2：计算机：计算机A发送数据发送数据包给计算机包给计算机G交交换换机机1 1123412345交交换换机机2 2123412345交换机交换机3 31 2 3 4 51 2 3 4 交换机交换机4 41 2 3 4 51 2 3 4 高速数字通信干线高速数字通信干线1,21,53,23,54,14,3 4,52,3ABCDEFGH 网络中所有网络中所有交换机都必交换机都必须有一张须有一张转转发表发表，用来，用来指出发送给指出发送给哪台目的计哪台目的计算机的包应算机的包应该从哪个端该从哪个端口转发出去口转发出去31题解题解n 下面关于通信技术的叙述中，错误的是下面关

34、于通信技术的叙述中，错误的是 _ 。n A任何一个通信系统都有信源、信道和信宿这三任何一个通信系统都有信源、信道和信宿这三个基本组成部分个基本组成部分 n B为了实现远距离传输信息，在模拟通信和数为了实现远距离传输信息，在模拟通信和数字通信中均采用载波技术字通信中均采用载波技术n C为了降低传输信息的成本，在通信中广泛采为了降低传输信息的成本，在通信中广泛采用多路复用技术用多路复用技术n D数字通信系统的一个主要性能参数是信道带宽数字通信系统的一个主要性能参数是信道带宽,它指它指实际实际进行数据传输时单位时间内传输的二进进行数据传输时单位时间内传输的二进位数目位数目32题解题解n 下列关于个人

35、移动通信的叙述中下列关于个人移动通信的叙述中,错误的是错误的是_n A.第第1代个人移动通信代个人移动通信(简称简称1G)采用的通信技采用的通信技术是术是数字通信数字通信技术技术n B.目前广泛使用的目前广泛使用的GSM手机采用的通信技术手机采用的通信技术属于第属于第2代移动通信技术代移动通信技术(简称简称2G)n c.第第3代移动通信技术代移动通信技术(简称简称3G)将无线通信与将无线通信与互联网、多媒体通信相结合互联网、多媒体通信相结合n D.3G有多个国际技术标准有多个国际技术标准,其中也有我国自主其中也有我国自主制定的制定的3G技术标准。技术标准。 33分组交换网的转发表中，分组交换网

36、的转发表中，“下一站下一站”是什么取决于是什么取决于_。 A. 包的源地址包的源地址 B. 包经过的路径包经过的路径 C. 包的目的地址包的目的地址 D. 交换机所在的位置交换机所在的位置题解题解344.2 计算机网络基础计算机网络基础n 4.2.1 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类n 4.2.2 局域网的基本原理局域网的基本原理n 4.2.3 常用局域网常用局域网35教学要求与目的教学要求与目的F1掌握计算机网络的含义、分类与组成，熟悉数据传输掌握计算机网络的含义、分类与组成，熟悉数据传输速率与带宽的含义及单位，熟悉网络的客户速率与带宽的含义及单位，熟悉网络的客户/服务器模式和服

37、务器模式和对等模式对等模式F2熟悉局域网的组成、网卡的功能和熟悉局域网的组成、网卡的功能和MAC地址，了解局地址，了解局域网数据帧的一般组成，掌握局域网的特点，了解局域网域网数据帧的一般组成，掌握局域网的特点，了解局域网的类型的类型F3熟悉共享式以太网集线器的功能、交换式以太网交换熟悉共享式以太网集线器的功能、交换式以太网交换机的功能，掌握共享式以太网的拓扑结构、物理结构和传机的功能，掌握共享式以太网的拓扑结构、物理结构和传输介质，熟悉交换式以太网的拓扑结构、物理结构和传输输介质，熟悉交换式以太网的拓扑结构、物理结构和传输介质，熟悉以太网中使用集线器与交换机的主要差别，了介质，熟悉以太网中使用

38、集线器与交换机的主要差别，了解使用以太网交换机构造多层次局域网，熟悉以太网卡的解使用以太网交换机构造多层次局域网，熟悉以太网卡的MAC地址与传输速率，熟悉什么是无线局域网，熟悉无线地址与传输速率，熟悉什么是无线局域网，熟悉无线局域网的组成及与有线局域网的关系，了解无线局域网的局域网的组成及与有线局域网的关系，了解无线局域网的常用传输协议常用传输协议 364.2.1 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类n 什么是计算机网络什么是计算机网络n定义：利用定义：利用通信设备和网络软件通信设备和网络软件，把地理位置分，把地理位置分散而功能独立的多台计算机（或其他智能设备）散而功能独立的多台计算机

39、（或其他智能设备）以相互以相互共享资源和信息传递共享资源和信息传递为目的连接起来的一为目的连接起来的一个系统个系统37计算机组网的目的计算机组网的目的（1）数据通信数据通信n 使计算机之间可以相互传送数据，方便地交换信息使计算机之间可以相互传送数据，方便地交换信息（2）资源共享资源共享n 用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源（3）实现分布式信息处理实现分布式信息处理n 大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成n 分散在各地各部门的用户通过网络合作完成一项共同的任务分散在各

40、地各部门的用户通过网络合作完成一项共同的任务（4）提高计算机系统的可靠性和可用性提高计算机系统的可靠性和可用性n 计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备n 计算机负荷过重时，可将部分任务分配给空闲的计算机计算机负荷过重时，可将部分任务分配给空闲的计算机38计算机网络的分类计算机网络的分类 n 按使用的传输介质可分为：按使用的传输介质可分为：n 有线网有线网 无线网无线网n 按网络的使用性质可分为：按网络的使用性质可分为：n 公用网公用网 专用网专用网 n 按网络的使用对象可以分为：按网络的使用对象可以分为：n 企业网企业网 政府网政府网 金融网

41、金融网 校园网校园网 n 按网络所覆盖的地域范围可以分为：按网络所覆盖的地域范围可以分为：n 局域网局域网(LAN)：使用专用通信线路把较小地域范围（一幢楼房、一：使用专用通信线路把较小地域范围（一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个小区）中的计算机连接而成的网络个楼群、一个单位或一个小区）中的计算机连接而成的网络n 广域网广域网(WAN) ：把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接：把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接在一起的网络。广域网有时也称为远程网在一起的网络。广域网有时也称为远程网n 城域网或市域网城域网或市域网(MAN) ：作用范围在广域网和局域网之间，其作：作用范围在广域网和

42、局域网之间，其作用距离约为用距离约为5km50 km，例如一个城市范围的计算机网络，例如一个城市范围的计算机网络39计算机网络的组成计算机网络的组成n 计算机等计算机等“智能智能” 设备设备 n 数据传输介质：如双绞线、同轴电缆、光缆等，用于传输数据传输介质：如双绞线、同轴电缆、光缆等，用于传输数据数据n 通信控制设备：如网卡、集线器、交换器、调制解调器、通信控制设备：如网卡、集线器、交换器、调制解调器、路由器等，确保通信正确、可靠、有效地进行路由器等，确保通信正确、可靠、有效地进行n 网络协议网络协议共同遵循的一组的规则和约定共同遵循的一组的规则和约定n 通信如何开始、如何结束？数据如何表示

43、？命令如何表示？通信如何开始、如何结束？数据如何表示？命令如何表示？通信对象如何区分？其身份如何鉴别？发生错误如何处理？通信对象如何区分？其身份如何鉴别？发生错误如何处理？等等。例如：等等。例如： TCP/IP, HTTP, FTP，POP3等等n 网络操作系统：实现通信协议、管理网络资源等网络操作系统：实现通信协议、管理网络资源等n 网络应用软件：实现各种网络应用，如浏览器、电子邮件网络应用软件：实现各种网络应用，如浏览器、电子邮件程序、程序、QQ等等40数据传输速率与带宽数据传输速率与带宽n 数据传输速率数据传输速率的计量单位的计量单位n b/s（比特（比特/秒）：也称秒）：也称bpsn

44、kb/s（千比特（千比特/秒）：秒）：1kb/s=103比特比特/秒秒=1000 b/sn Mb/s（兆比特（兆比特/秒）：秒）：1Mb/s=106比特比特/秒秒=1000 kb/sn Gb/s（吉比特（吉比特/秒）：秒）：1Gb/s=109比特比特/秒秒=1000 Mb/sn Tb/s（太比特（太比特/秒）：秒）：1Tb/s=1012比特比特/秒秒=1000 Gb/sn 带宽带宽n 衡量计算机网络中数据链路性能的重要指标之一衡量计算机网络中数据链路性能的重要指标之一n 数据链路能够达到的最高数据传输速率数据链路能够达到的最高数据传输速率41计算机网络的计算机网络的2种工作模式种工作模式 n

45、资源：硬件、软件、数据都是计算机的资源资源：硬件、软件、数据都是计算机的资源n 网络中的计算机可以扮演网络中的计算机可以扮演2种不同的角色种不同的角色：n客户机客户机：需要使用其它计算机资源的计算机：需要使用其它计算机资源的计算机n服务器服务器：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印机、处理器等）给其它计算机使用的计算机机、处理器等）给其它计算机使用的计算机n 计算机网络有计算机网络有两种基本的工作模式两种基本的工作模式：n对等（对等（peer-to-peer，简称，简称P2P）模式）模式n客户客户/服务器（服务器（Client/Server，简称，简称C/

46、S）模式）模式 42对等工作模式（对等工作模式（P2P）n 网络中每台计算机既可以作为客户机也可以作为服务器网络中每台计算机既可以作为客户机也可以作为服务器n 例：例：Windows操作系统中的操作系统中的“网上邻居网上邻居”ABLAN或或WANn 特点：特点：n 可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，使用比较简单使用比较简单n 不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员n 效率不高，可靠性、安全性较差效率不高，可靠性、安全性较差A计算机可使计算机可使用用B的打印机的打印机B计算

47、机可访计算机可访问问A计算机硬计算机硬盘中的文件盘中的文件43互联网应用中的互联网应用中的P2P工作模式工作模式n P2P是通过网络中计算机与计算机之间是通过网络中计算机与计算机之间直接交直接交换换来来共享计算机资源共享计算机资源的一种应用模式的一种应用模式n 以前以前P2P模式以局域网使用居多，近些年它已模式以局域网使用居多，近些年它已在因特网上广泛使用，例如：在因特网上广泛使用，例如：n 文件共享：文件共享：BitTorrent(BT下载下载)，eMule(电驴电驴)，迅雷迅雷n 即时通信：即时通信：QQ、MSN Messengern 流媒体服务：流媒体服务： Skype（网络（网络IP电

48、话）电话）n 对等协同计算对等协同计算n P2P业务已占互联网业务流量的业务已占互联网业务流量的60%以上以上PeerPeerPeer（P2P模式）模式）ClientServerClientClient（C/S模式）模式）44举例：举例：BT下载的工作原理下载的工作原理ACBD45客户客户/服务器工作模式（服务器工作模式（C/S）n 特点：网络中的计算机有专门分工，有的是客户机，有的是特点：网络中的计算机有专门分工，有的是客户机，有的是服务器服务器n 服务器大多是一些专门设计的性能较高的计算机，并发处服务器大多是一些专门设计的性能较高的计算机，并发处理能力强，存储容量大，网络数据传输速率高理能

49、力强，存储容量大，网络数据传输速率高n 服务器按用途分为：服务器按用途分为：Web服务器、打印服务器、邮件服务服务器、打印服务器、邮件服务器、文件服务器、数据库服务器等器、文件服务器、数据库服务器等文件服务器文件服务器打印服务器打印服务器客户机客户机客户机提出服客户机提出服务请求，使用务请求，使用服务器所提供服务器所提供的资源的资源服务器用于提服务器用于提供资源，为客供资源，为客户机服务户机服务46Client/Server的工作过程的工作过程n 客户机用户必须预先在服务器上注册，由网络管理员为该用户客户机用户必须预先在服务器上注册，由网络管理员为该用户分配访问网络资源的权限。每个注册用户都有

50、自己的账号和口分配访问网络资源的权限。每个注册用户都有自己的账号和口令，并获得使用某些服务的授权令，并获得使用某些服务的授权n 需要获得服务时，用户应先登录需要获得服务时，用户应先登录(login，输入用户名和口令，输入用户名和口令)，登录成功后才能访问服务器上的资源登录成功后才能访问服务器上的资源n 客户机向服务器提出请求客户机向服务器提出请求(例如访问某个文件例如访问某个文件)，服务器响应请求，服务器响应请求， 找到该文件，然后将文件传送给客户机找到该文件，然后将文件传送给客户机(服务器服务器)LAN或或WAN(客户机客户机) 请求请求 请求请求 结果结果 结果结果474.2.2 局域网的

51、基本原理局域网的基本原理计算机局域网(LAN)的特点n 为一个单位所拥有，地理范围为一个单位所拥有，地理范围有限有限n 使用专门铺设的传输介质进行使用专门铺设的传输介质进行连网连网n 数据传输速率高数据传输速率高(10Mbps10Gbps)、延迟时间短、延迟时间短n 可靠性高、误码率低可靠性高、误码率低 (10-810-11)路由器路由器防火墙防火墙服务器服务器共享共享打印机打印机局域网局域网集线器集线器/交换机交换机广域广域网网广域网广域网48局域网的组成局域网的组成 网络上的每个节点都装有网络接口网络上的每个节点都装有网络接口卡卡(NIC,简称网卡简称网卡)，网卡通过传输介，网卡通过传输介

52、质把节点相互连接起来质把节点相互连接起来双绞线、同轴双绞线、同轴电缆、光纤或电缆、光纤或者无线电波者无线电波 网络网络服务器服务器工作站工作站网络接网络接口卡口卡传输介质传输介质工作站工作站工作站工作站网络网络 打印机打印机网络上的每台设备网络上的每台设备(如工如工作站、服务器、打印机作站、服务器、打印机等等) 都称为是网络中的都称为是网络中的 一个一个“节点节点”49局域网的数据传输方法局域网的数据传输方法n 网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），都是数据传输的都是数据传输的“源源”或者或者“目的地目的地”n 介质访问地址介质访问地址

53、(MAC地址地址)：为了相互区别，局域网中：为了相互区别，局域网中的每个节点都有一个惟一的地址，称为的每个节点都有一个惟一的地址，称为MAC地址地址n 数据传输方法：数据传输方法：n 采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质n 不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数据分成小块（称为据分成小块（称为“帧帧”，frame），每个节点每次只传输），每个节点每次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会50局域网数据帧的格式局域网数据帧的格式 有效载荷有

54、效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址发给哪一台计发给哪一台计算机？算机？校验信息随同数据一起进行传校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确后验证数据传输是否正确哪一台计算机发哪一台计算机发送的数据帧送的数据帧需要传输的数据，如程序、需要传输的数据，如程序、邮件、邮件、MP3音乐等音乐等 不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同：不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同： MAC地址的长度不同地址的长度不同 有效载荷的最大长度限制不同有效载荷的最大长度限制不同 使用的校验

55、方法不同使用的校验方法不同 其它组成部分其它组成部分51什么是网卡（网络接口卡）？什么是网卡（网络接口卡）？n 网卡就是计算机的网络通信控制器网卡就是计算机的网络通信控制器n 主要功能：实现节点之间的数据通信主要功能：实现节点之间的数据通信网卡及其安装网卡及其安装笔记本电脑使用的网卡笔记本电脑使用的网卡n 网络中每个节点网络中每个节点( (工作站或服务器工作站或服务器) )都必须安装网卡，不同类型的网络，都必须安装网卡，不同类型的网络，需安装使用不同类型的网卡需安装使用不同类型的网卡n 由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯片组中，由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成

56、在芯片组中，即所谓的即所谓的“集成网卡集成网卡”52网卡的具体功能网卡的具体功能1 在计算机与网络之间建立一个通信链路在计算机与网络之间建立一个通信链路(link)，通过传输，通过传输介质发送信息和接收信息介质发送信息和接收信息2 将数据分成将数据分成帧帧(frame)、以、以帧帧为单位发送和接收信息为单位发送和接收信息3 将计算机的输出转换为适合网络传输的信号将计算机的输出转换为适合网络传输的信号(并串转换、并串转换、码型转换、电平转换码型转换、电平转换)n 每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的MAC地址，该地址就是地址，该地址就是使用这块网卡的节点使

57、用这块网卡的节点MAC地址地址网卡转换成串网卡转换成串行信号通过网行信号通过网线发送到网络线发送到网络计算机需发送的信息计算机需发送的信息以并行方式送至网卡以并行方式送至网卡534.2.3 常用的局域网常用的局域网n 按传输介质可分为：按传输介质可分为：n 有线网、无线网有线网、无线网n 按网络中设备互连的拓扑结构可分为：按网络中设备互连的拓扑结构可分为：n 总线网、环形网、星型网总线网、环形网、星型网总线结构环型结构星型结构按传输介质使用的访问控制方法可分为：按传输介质使用的访问控制方法可分为：以太网、以太网、FDDI网、令牌网网、令牌网54常用局域网之常用局域网之1：总线式以太网：总线式以

58、太网n 以总线式集线器以总线式集线器(hub)为中心，为中心，每个节点通过每个节点通过以太网卡以太网卡和和双绞线双绞线连接到连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信 集线器集线器ABCD把一个端口接收到的帧把一个端口接收到的帧向所有端口分发出去，向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，扩大网络的传输距离，起着中继器的作用起着中继器的作用 有效载荷有效载荷(传输的数据传输的数据)校验校验信息信息发送节点发送节点MAC地址地址接收节点接收节点MAC地址地址AD(以太网数据帧以太网数据帧)55常见局域网

59、之常见局域网之2：交换式以太网：交换式以太网n 以以太网交换机为中心构以以太网交换机为中心构成成n 交换机是一种高速电子开交换机是一种高速电子开关，连接在交换机上的所关，连接在交换机上的所有节点均可同时相互通信有节点均可同时相互通信总线式以太网总线式以太网交换式以太网交换式以太网集线器向所有节点发送数据帧，由节点集线器向所有节点发送数据帧，由节点选择接收选择接收交换机按交换机按MAC地址将数据帧直接发送给地址将数据帧直接发送给指定的节点指定的节点1次只允许次只允许1对节点进行数据帧的传输对节点进行数据帧的传输允许多对节点同时进行数据帧的传输允许多对节点同时进行数据帧的传输总线式拓扑结构总线式拓

60、扑结构星形拓扑结构星形拓扑结构所有节点共享一定的带宽所有节点共享一定的带宽每个节点各自独享一定的带宽每个节点各自独享一定的带宽以太网以太网交换机交换机 12345656常见局域网之常见局域网之3：千：千(万万)兆位以太网兆位以太网Web服务器服务器邮件服务器邮件服务器数据库服务器数据库服务器网管工作站网管工作站防火墙防火墙千兆千兆交换机交换机路由器路由器光缆光缆光缆光缆光缆光缆光缆光缆双绞线双绞线百兆百兆交换机交换机双绞线双绞线光缆光缆光缆光缆网络信息中心网络信息中心双绞线双绞线教学楼教学楼图书馆图书馆化学楼化学楼物理楼物理楼实验室实验室万兆万兆交换机交换机不同速率的以太不同速率的以太网交换机