ch6_通信与网络基础(2)

1、通信与网络基础1-2一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念1信号信号 信号一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）信号一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其因变量的取值是否连续分为因变量的取值是否连续分为模拟信号模拟信号和和数字信号数字信号。 通信与网络基础1-32数据通信数据通信 通信的任务是将表示信息的信号从通信的任务是将表示信息的信号从发送方（信源）发送方（信源）传递到传递到接收方（信宿）接收方（信宿）。根据传送信号的不同，通信也。根据传送信号的不同，通信也可分为模拟通信和数字通信。可

2、分为模拟通信和数字通信。3带宽带宽 带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，它的值带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。例为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。例如：一条传输线路可以接收如：一条传输线路可以接收600Hz2200Hz的频率，的频率，则该传输线所传送频率的带宽为则该传输线所传送频率的带宽为1600Hz。 通信与网络基础1-44数据传输速率数据传输速率 数据传输速率是指单位时间内信道内传输的数据传输速率是指单位时间内信道内传输的信息量。单位为比特信息量。单位为比特/秒秒 。 其中，其中，B是数字信号的脉冲频率，是数字信号的脉

3、冲频率，N是调制是调制电平。电平。2logSBN通信与网络基础1-5二、数据通信系统的组成二、数据通信系统的组成 信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统一信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统一般由信源（发送者）、发送设备、信道（传输媒介）、般由信源（发送者）、发送设备、信道（传输媒介）、接受设备、信宿（接受者）五个基本组件构成接受设备、信宿（接受者）五个基本组件构成 。通信与网络基础1-6 在通信系统中，双方的通信可以是单向的也可以是在通信系统中，双方的通信可以是单向的也可以是双向的即双方同时进行信息的发送与接收。双向的即双方同时进行信息的发送与接收。 通信与网络基础1-7三、传输介

4、质三、传输介质 传输介质是数据传输系统中发送设备和接收设备之传输介质是数据传输系统中发送设备和接收设备之间的物理路径。间的物理路径。 传输介质主要分为有线介质和无线介质。常用的网传输介质主要分为有线介质和无线介质。常用的网络传输介质包括络传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤和和无线介质无线介质等。等。通信与网络基础1-81双绞线双绞线 双绞线是将两条绝缘铜线螺旋形地绞在一起制成的数双绞线是将两条绝缘铜线螺旋形地绞在一起制成的数据传输线。既可传输模拟信号，又可传输数字信号。据传输线。既可传输模拟信号，又可传输数字信号。 优点：优点：价格低廉，施工方便。价格低廉，施工方便。缺点

5、：缺点：易受干扰，信号传输衰减受频率的影响较大，传输易受干扰，信号传输衰减受频率的影响较大，传输距离不能太长。距离不能太长。 通信与网络基础1-92同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由四部分组成：同轴电缆由四部分组成： 铜线铜线(称内导体称内导体)，绝缘介质绝缘介质，屏蔽层屏蔽层 (称外导体称外导体)，塑塑料保护层料保护层。 同轴电缆的频率特性好、抗干扰能力强。同轴电缆的频率特性好、抗干扰能力强。 有线电视网络使用同轴电缆。有线电视网络使用同轴电缆。 通信与网络基础1-103光纤光纤 光纤是一种能够传导光信号的极细的传输介质，由玻光纤是一种能够传导光信号的极细的传输介质，由玻璃或塑料等物质材料做成。光

6、纤的结构包括璃或塑料等物质材料做成。光纤的结构包括纤芯、覆层纤芯、覆层和和保护层保护层三部分。三部分。 特点：特点：传输速率极高传输速率极高 传输距离长传输距离长 抗干扰能力强抗干扰能力强 保密性好保密性好 成本低成本低 通信与网络基础1-11 目前常用的光纤分为多模光纤目前常用的光纤分为多模光纤(Mutimode)和单模光和单模光纤纤(Singlemode)两种两种 。通信与网络基础1-124无线介质无线介质 按照频率由低向高排列、不同频率的电磁波按照频率由低向高排列、不同频率的电磁波可以分为无线电、微波、红外、可见光、紫外线、可以分为无线电、微波、红外、可见光、紫外线、X射线与射线与射线。

7、目前，用于通信的主要有无线射线。目前，用于通信的主要有无线电、微波、红外与可见光。电、微波、红外与可见光。 (1)、无线电通信与蜂窝移动通信、无线电通信与蜂窝移动通信（2）微波通信）微波通信（3）卫星通信）卫星通信（4）红外线传输通信与蓝牙传输通信）红外线传输通信与蓝牙传输通信通信与网络基础1-13(1)、无线电通信与蜂窝移动通信、无线电通信与蜂窝移动通信 无线电通信所使用的频段范围从低频无线电通信所使用的频段范围从低频(LF,30K300KHz)到特高频到特高频(UHF,300M3000MHz)，其中调幅无线电使用中频，调频无线电使用甚高其中调幅无线电使用中频，调频无线电使用甚高频，电视广播

8、使用甚高频到特高频。频，电视广播使用甚高频到特高频。 在低频和中频波段无线电波沿地面传播，能在低频和中频波段无线电波沿地面传播，能够轻易通过障碍物。在高频（即短波）波段，地够轻易通过障碍物。在高频（即短波）波段，地表电波被地球吸收，但可在到达电离层后被反射表电波被地球吸收，但可在到达电离层后被反射回地球。回地球。通信与网络基础1-14 短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射，短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射，或电离层与地面之间多次反射而达到接收点的一种远距离或电离层与地面之间多次反射而达到接收点的一种远距离通信方式。工作频率范围为通信方式。工作频率范围为330MHz。 通信质

9、量不稳定通信质量不稳定 ，产生多径效应以及衰落现象，产生多径效应以及衰落现象 ，优，优点是投资少，建设快，通信距离远，因而在军事通信以及点是投资少，建设快，通信距离远，因而在军事通信以及移动通信方面仍有实用价值。移动通信方面仍有实用价值。 通信与网络基础1-15 蜂窝式无线电话网的蜂窝式无线电话网的名称来源于其形状，整个名称来源于其形状，整个移动电话服务区被划分为移动电话服务区被划分为若干个单元，单元近似于若干个单元，单元近似于圆形。每个单元设立一个圆形。每个单元设立一个基站，控制处于该单元内基站，控制处于该单元内的移动电话，当移动电话的移动电话，当移动电话从一个单元进入另一个单从一个单元进入

10、另一个单元时，控制权也随之移交。元时，控制权也随之移交。 无线电广播和电视广无线电广播和电视广播都是单向的通信；无线播都是单向的通信；无线电话是双向通信。电话是双向通信。 频率复用的模式是频率复用的模式是N个个小区的配置，小区的配置，N称为复称为复用因子，代表每个小区用因子，代表每个小区使用的唯一频率集。当使用的唯一频率集。当这个模式重复时，频率这个模式重复时，频率就可以复用。就可以复用。通信与网络基础1-16（2）微波通信）微波通信 微波通信是在对流层视距范围内利用无线电波进行微波通信是在对流层视距范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，它的频率为传输的一种通信方式，它的频率为1GHz至至

11、20GHz。 在在空中的传播特性与光波相近，直线前进，遇到阻挡就被空中的传播特性与光波相近，直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，超过视距以后需要中继转发。反射或被阻断，超过视距以后需要中继转发。 微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等。等。 通信与网络基础1-17（3）卫星通信）卫星通信 卫星通信利用空间卫星通信利用空间3600km高空的同步卫星作为微波高空的同步卫星作为微波中转站，进行远距离传输。卫星通信系统由卫星和地球站中转站，进行远距离传输。

12、卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成两部分组成 。 优点是具有广播多址传输功能、覆盖面积大、传输距优点是具有广播多址传输功能、覆盖面积大、传输距离远，适用于广域网络的远程传输。但卫星成本高，传输离远，适用于广域网络的远程传输。但卫星成本高，传输延迟较长，安全问题突出。延迟较长，安全问题突出。 通信与网络基础1-18（4）红外线传输通信与蓝牙传输通信）红外线传输通信与蓝牙传输通信 红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线而形成整个房间内的红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线而形成整个房间内的通信系统。这种系统常常用于室内家用电器的遥控技术上，特别是通信系统。这种系统常常用于室内家用电器的遥控技术上，

13、特别是在电视、音响的遥控上得到普遍的使用。红外通信的设备相对便宜，在电视、音响的遥控上得到普遍的使用。红外通信的设备相对便宜，但是这种方式的缺点是传输距离有限，容易受到室内空气状况的影但是这种方式的缺点是传输距离有限，容易受到室内空气状况的影响。响。 通信与网络基础1-19 蓝牙技术是一种无线通信技术，其工作频段蓝牙技术是一种无线通信技术，其工作频段在在2.4GHz，该波段是一种无需申请许可证的工，该波段是一种无需申请许可证的工业、科技医学无线电波段。蓝牙技术目前已被广业、科技医学无线电波段。蓝牙技术目前已被广泛用于实现近距离（小于泛用于实现近距离（小于10米）的无线通信，能米）的无线通信，能

14、在包括移动电话、在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行五项信息交换。相关外设等众多设备之间进行五项信息交换。通信与网络基础1-20四、数字调制和解调四、数字调制和解调 1、调制和解调、调制和解调 在发送端，在发送端，PC机向它的调制解调器端口发送一个数机向它的调制解调器端口发送一个数字信号，调制解调器将该信号转换为模拟信号，此过程字信号，调制解调器将该信号转换为模拟信号，此过程为调制。在接收端模拟信号经电话线传至调制解调器，为调制。在接收端模拟信号经电话线传至调制解调器，由其转换为数字信号，并传给由其转换为数字信号，并传给PC机，此过程为

15、解调。机，此过程为解调。通信与网络基础1-212 2、波特率和比特率、波特率和比特率 波特率（波特率（baudRatebaudRate）是模拟线路信号的速率）是模拟线路信号的速率，也称调制速率，以波形每秒的震荡数来衡量，是也称调制速率，以波形每秒的震荡数来衡量，是对信号传输速率的一种度量，通常以对信号传输速率的一种度量，通常以“波特每秒波特每秒”（BpsBps）为单位。）为单位。 比特率是数字信号的传输速率，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时它用单位时间内传输的二进制代码的有效位间内传输的二进制代码的有效位(bit)(bit)数来表示，数来表示，其单位为每秒比特数其单位为每秒比特数bit/

16、s(bps)bit/s(bps)、 通信与网络基础1-22一、计算机网络的发展一、计算机网络的发展第一阶段：第一阶段：1950年代，人们将计算机技术与通信技术年代，人们将计算机技术与通信技术结合起来，完成数据通信与计算机通信网络的研究。结合起来，完成数据通信与计算机通信网络的研究。第二阶段：第二阶段：1960年代后期，美国国防部的年代后期，美国国防部的ARPANET网络将分布在不同地区的主机用通信线路连接，彼此交网络将分布在不同地区的主机用通信线路连接，彼此交换数据、传递信息，形成了真正意义上的计算机网络。换数据、传递信息，形成了真正意义上的计算机网络。第三阶段：第三阶段：1970年代中期开始

17、，各种广域网、局域网年代中期开始，各种广域网、局域网与公用分组交换网迅速发展，出现光纤网、卫星通信网与公用分组交换网迅速发展，出现光纤网、卫星通信网综合业务数据网等。综合业务数据网等。第四阶段：第四阶段：1990年代开始，国际互联网年代开始，国际互联网Internet,把世把世界各地的计算机网络连接起来，形成了一个全球性计算界各地的计算机网络连接起来，形成了一个全球性计算机网络。机网络。通信与网络基础1-23二、二、 计算机网络的定义计算机网络的定义将将地理位置不同、地理位置不同、具有具有独立功能独立功能的多个的多个计算机系统计算机系统用通信设备和线路用通信设备和线路连接起来，连接起来，并以功

18、能完善的网络软件并以功能完善的网络软件( (网网络协议、网络操作系统等络协议、网络操作系统等) )实现网络实现网络资源共享资源共享的系统的系统。 单机系统单机系统 主机主机终端系统终端系统 网络系统网络系统通信与网络基础1-24 网络中的每台计算机都是一个独立的单机系统，它们网络中的每台计算机都是一个独立的单机系统，它们脱离网络也能独立运行与工作；脱离网络也能独立运行与工作； 这些计算机之间是使用通信设备与线路相互连接的，这些计算机之间是使用通信设备与线路相互连接的，连接所使用的通信形式各异，距离也可远可近；连接所使用的通信形式各异，距离也可远可近； 计算机相互连接的目的是实现计算机相互连接的

19、目的是实现信息交换信息交换和和资源共享资源共享。人造卫星人造卫星微波微波地面卫星地面卫星接收站接收站地面卫星地面卫星接收站接收站用户用户局域网局域网光纤光纤电话线电话线电话线电话线电话交换机电话交换机同轴同轴电缆电缆主机主机通信与网络基础1-25三、三、 计算机网络的功能计算机网络的功能 资源共享资源共享组建计算机网络的主要目的之一，就是让网络中组建计算机网络的主要目的之一，就是让网络中的用户可以共享分散在不同地点的各种的用户可以共享分散在不同地点的各种软、硬件资源软、硬件资源和和信息资源信息资源。 信息通信信息通信计算机与计算机之间可以快速、可靠地互相传送计算机与计算机之间可以快速、可靠地互

20、相传送信息，是计算机网络的基本功能。利用网络进行通信信息，是计算机网络的基本功能。利用网络进行通信是当前计算机网络最主要的应用之一，它从非实时的是当前计算机网络最主要的应用之一，它从非实时的使用文字的电子邮件，发展到网上寻呼、网上交谈、使用文字的电子邮件，发展到网上寻呼、网上交谈、网上电话、网上课堂、网上视像会议等。网上电话、网上课堂、网上视像会议等。通信与网络基础1-26四、四、 计算机网络的分类计算机网络的分类 局域网局域网(Local Area Network(Local Area Network，简称，简称LAN)LAN) 分布范围一般在分布范围一般在几公里之内几公里之内, ,具有具有

21、很高的通信速率很高的通信速率，实现多媒，实现多媒体数据传输等高水平应用。体数据传输等高水平应用。 城域网城域网(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network，简称，简称MAN)MAN) 城域网可以连接多个局域网及其通信设备，如微波和卫星中城域网可以连接多个局域网及其通信设备，如微波和卫星中继站等。与广域网相比，城域网覆盖的范围较小，但具有较高的继站等。与广域网相比，城域网覆盖的范围较小，但具有较高的传输率。传输率。 广域网广域网(Wide Area Network(Wide Area Network，简称，简称WAN)WAN) 特点：分

22、布范围广特点：分布范围广( (全球范围全球范围) )。 实现：实现：低速低速的传统公共通信网的传统公共通信网( (电话网电话网) )及及高高速的光纤通信的速的光纤通信的DDN(DDN(数字数据网数字数据网) )。 因特网因特网(Internet)(Internet)国际互联网。国际互联网。通信与网络基础1-27五、五、网络网络的拓扑结构的拓扑结构星形星形 环形环形 全互联全互联总线形总线形 树形树形“拓扑结构拓扑结构”指各站点在网络上的指各站点在网络上的互连方式互连方式通信与网络基础1-28 所有的站点都连接在同一根传输线，即所有的站点都连接在同一根传输线，即“总线总线”上。上。 总线形网络结

23、构简单，易于扩充。总线形网络结构简单，易于扩充。 故障检测较困难。故障检测较困难。 若两个以上站点同时发送信息，通过介质访问若两个以上站点同时发送信息，通过介质访问控制方式控制方式(CSMA/CD)让站点竞争使用总线，避免让站点竞争使用总线，避免冲突冲突(collision)。通信与网络基础1-29 中央结点到各站点之间呈辐射状连接。中央结点到各站点之间呈辐射状连接。 星形网络中任何单个的故障只影响其本星形网络中任何单个的故障只影响其本身，而不会影响到整个网络。身，而不会影响到整个网络。 对中央结点的可靠性要求很高，且系统对中央结点的可靠性要求很高，且系统的扩展比较困难。的扩展比较困难。通信与

24、网络基础1-30 站点与站点之间首尾相接，形成一个环，站点与站点之间首尾相接，形成一个环，数据只能沿单方向传输。数据只能沿单方向传输。 保证了站点访问的公平性。保证了站点访问的公平性。 站点的故障会引起全网故障。站点的故障会引起全网故障。通信与网络基础1-31 树形拓扑是从总线形拓扑演变而来的，形状树形拓扑是从总线形拓扑演变而来的，形状像一棵倒挂的树。其特点与总线形拓扑大致相似，像一棵倒挂的树。其特点与总线形拓扑大致相似，不同之处是树形拓扑故障易于检测和隔离。不同之处是树形拓扑故障易于检测和隔离。 任何一个站点都与其它站点直接互连，构成任何一个站点都与其它站点直接互连，构成网状网络，可提高网络

25、的速度和可靠性。网状网络，可提高网络的速度和可靠性。通信与网络基础1-32六、网络的体系结构六、网络的体系结构 网络体系结构是网络体系结构是层层和和协议协议的集合。的集合。 网络系统按网络系统按层的方式来组织层的方式来组织，各层的名字和，各层的名字和承担的任务都不相同，层与层之间通过接口传递承担的任务都不相同，层与层之间通过接口传递信息与数据。信息与数据。 网络间的网络间的通信按一定的规则和约定进行通信按一定的规则和约定进行，这这些规则和约定称为些规则和约定称为协议协议(protocol)(protocol)。 通信与网络基础1-33国际标准化组织国际标准化组织( (ISOISO) )于于19

26、811981年提出了一个年提出了一个开放系统互连开放系统互连(0pen System Interconnection, (0pen System Interconnection, OSIOSI) )基本参考模型，俗称基本参考模型，俗称七层协议七层协议。通信与网络基础1-34七层之中，七层之中，1-31-3层接近于硬件，层接近于硬件，4-74-7层则以软件实现为主层则以软件实现为主。7 应用应用层层6 表示表示层层5 会话会话层层4 传送传送层层3 网络网络层层2 链路链路层层1 物理物理层层7 应用应用层层6 表示表示层层5 会话会话层层4 传送传送层层3 网络网络层层2 链路链路层层1 物理

27、物理层层网网络络物理传输介质物理传输介质APXAPY应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传送层协议传送层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议物理层协议物理层协议每一层都有其每一层都有其特定功能特定功能每一层在通信中用到的每一层在通信中用到的规则称为规则称为协议协议层与层之间通过层与层之间通过接口连接口连接接信息信息发送由上向下发送由上向下直传直传到物理层到物理层接收接收信息的过程恰好相信息的过程恰好相反反由下至上到由下至上到相应的相应的应用层应用层通信与网络基础1-35 OSIOSI参考模型从未真正实现过，参考模型从未真正实现过，TCP/IPTCP/IP参考参考

28、模型成为目前网络互连的事实标准。该模型的排模型成为目前网络互连的事实标准。该模型的排序层次：序层次：n主机主机- -网络层网络层(Host-to-Network Layer)(Host-to-Network Layer)n互联网络层互联网络层(Internet Layer)(Internet Layer)n传输层传输层(Transport Layer)(Transport Layer)n应用层应用层(Application Layer)(Application Layer)通信与网络基础1-36OSI和和TCP/IP参考模型与协议都有其成功和不足的参考模型与协议都有其成功和不足的方面，为了保证

29、计算机网络教学的科学性和系统性，本方面，为了保证计算机网络教学的科学性和系统性，本章采用章采用Andrew S Tanenbaum建议的参考模型：建议的参考模型：n应用层应用层n传输层传输层n网络层网络层n数据链路层数据链路层n物理层物理层通信与网络基础1-37因特网通信模型 通信与网络基础1-38一、局域网的特点一、局域网的特点 与广域网相比，局域网具有以下特点：与广域网相比，局域网具有以下特点： 。适用于单位。适用于单位(如学校、机关、企业等如学校、机关、企业等)内部联网。内部联网。 (光纤、双绞线、电缆光纤、双绞线、电缆)连接，有连接，有较高的传输速率。网络主干线上的传输速率可达较高的传

30、输速率。网络主干线上的传输速率可达100-1000Mbps，而用户端的速率也可达，而用户端的速率也可达10-100Mbps。 局域网通常为局域网通常为。通信与网络基础1-39二、二、IEEE802IEEE802参考模型参考模型 此模型只讨论此模型只讨论OSIOSI参考模型的最低两层，因为它的高层协议参考模型的最低两层，因为它的高层协议( (如如TCP/IP)TCP/IP)与广域网是一致的。表与广域网是一致的。表6-1 IEEE8026-1 IEEE802协议标准协议标准介质访问控制层介质访问控制层 ( (Medium Access Control) ) 如如CSMA/CDCSMA/CD技术技术

31、等，等， 检查数据包中的目标检查数据包中的目标MACMAC地址，地址， 地址正确就接收，地址不正确地址正确就接收，地址不正确 则丢弃此帧。则丢弃此帧。逻辑链路控制层逻辑链路控制层 Logical Link Control流量控制流量控制和和差错控制差错控制， 并为高层提供接口。并为高层提供接口。 不同类型的局域网不同类型的局域网MACMAC层不同，而层不同，而LLCLLC层标准可以是相同的。层标准可以是相同的。数据数据链路层链路层物理层物理层LLCLLCMACMAC IEEE802参考模型参考模型 通信与网络基础1-40三、局域网的基本组成三、局域网的基本组成通信与网络基础1-41n 网络操作

32、系统网络操作系统服务器管理。服务器管理。NovellNovell公司的公司的 NetwareNetware，MicrosoftMicrosoft公司的公司的Windows NTWindows NT。n 网络监控与管理系统（网管软件）网络监控与管理系统（网管软件）运行、线路、运行、线路、流量、拥挤、虚拟网络配置。流量、拥挤、虚拟网络配置。HPHP的的OpenViewOpenView，IBM IBM 的的 NetViewNetView。 n 网络应用软件网络应用软件 数据库系统：数据库系统：OracleOracle，SyBaseSyBase， SQL SeverSQL Sever，FoxproFo

33、xpro； 办公自动化系统：办公自动化系统：Notes/DominoNotes/Domino； 浏览器：浏览器：NetscapeNetscape的的NavigatorNavigator，MicrosoftMicrosoft的的IEIE。通信与网络基础1-42 网内网内互连的设备有互连的设备有网卡、中继器、集线器网卡、中继器、集线器等。等。 网间网间互连的设备有互连的设备有网桥、路由器、网关网桥、路由器、网关等。等。网络互连设备与互联网参考模型的关系网络互连设备与互联网参考模型的关系通信与网络基础1-43 网卡又称网络适配器，是一块网络接口电路板。网卡又称网络适配器，是一块网络接口电路板。 网卡

34、负责接收网络上的数据包，解包后将数据传网卡负责接收网络上的数据包，解包后将数据传输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入网输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入网络。络。 每一块网卡出厂时都给定一个每一块网卡出厂时都给定一个48位的地址码位的地址码(固固化在化在ROM中中)，这是厂商向，这是厂商向IEEE注册购买的，注册购买的，不会重不会重复复。该地址码就是局域网中每一台主机的物理地址。该地址码就是局域网中每一台主机的物理地址(Media Access Control, MAC地址地址)，该地址全球唯一。该地址全球唯一。通信与网络基础1-44 中继器是局域网互连的最简单设备，它工作在

35、中继器是局域网互连的最简单设备，它工作在OSI参考模参考模型的第一层型的第一层(物理层物理层)。 将物理层传输的将物理层传输的信号信号进行进行放大放大、转发转发并并传送传送。中继器只能。中继器只能工作在同一个网络内部，起到延长传输介质长度的作用。工作在同一个网络内部，起到延长传输介质长度的作用。 集线器可将一路信号放大为多路信号，是一个信号放大集线器可将一路信号放大为多路信号，是一个信号放大和中转设备。和中转设备。 集线器不具有自动寻址和交换能力，数据就被传输到与集线器不具有自动寻址和交换能力，数据就被传输到与之相连的各个端口之相连的各个端口(广播式操作广播式操作)，容易形成数据阻塞。，容易形

36、成数据阻塞。通信与网络基础1-45网卡网卡集线器集线器水晶头水晶头通信与网络基础1-46 网桥是连接不同类型局域网的桥梁。它工作在网桥是连接不同类型局域网的桥梁。它工作在OSI模型的第二层模型的第二层(数据链路层数据链路层)。 网桥可以将使用不同协议的以太网、令牌总线网桥可以将使用不同协议的以太网、令牌总线网、令牌环网等连接起来，实现互相通信，但又能有网、令牌环网等连接起来，实现互相通信，但又能有效地阻止各自子网内的通信不会流到别的网络，防止效地阻止各自子网内的通信不会流到别的网络，防止了了“广播风暴广播风暴”。 网桥也可用在同一个网络内，用以隔离不同的网桥也可用在同一个网络内，用以隔离不同的

37、网段，把不需要越出网段的通信限制在段内，避免网网段，把不需要越出网段的通信限制在段内，避免网络传输的过重的负担。络传输的过重的负担。通信与网络基础1-47局域网交换机又称以太网交换机，是交互局域网交换机又称以太网交换机，是交互式局域网的核心，工作在互联网模型的第二层数式局域网的核心，工作在互联网模型的第二层数据链路层。它从根本上改变据链路层。它从根本上改变“共享介质共享介质”工作方工作方式，通过交换机支持多个节点之间的并发连接，式，通过交换机支持多个节点之间的并发连接，实现多节点之间数据的并发传输。实现多节点之间数据的并发传输。 局域网交换机可替代传统的集线器组建单个局域网交换机可替代传统的集

38、线器组建单个局域网，称为交换式集线器局域网，称为交换式集线器(Switch Hub).(Switch Hub).它与它与集线器相比具有数据传输时延少，传输带宽大的集线器相比具有数据传输时延少，传输带宽大的优点。优点。通信与网络基础1-48路由器是可以将两个或多个异形网连在一起的互路由器是可以将两个或多个异形网连在一起的互联设备，它运行在联设备，它运行在OSI模型的第三层模型的第三层(网络层网络层)。 路由器不但能实现路由器不但能实现LAN与与LAN的互连，更能解决的互连，更能解决体系结构差别很大的体系结构差别很大的LAN与与WAN的互连。在的互连。在Internet中，网络与网络的连接，都是通

39、过路由器中，网络与网络的连接，都是通过路由器实现的。实现的。通信与网络基础1-49cbafde网络网络a路由器路由器将网络将网络 a 和网络和网络 b 相连相连用户用户A用户用户B网络网络b通信与网络基础1-50 网关运行在网关运行在OSI模型传送层及其上的高层。模型传送层及其上的高层。 协议转换协议转换 数据重新分组数据重新分组 网关常常以网关常常以软件形式软件形式存在，它比路由器有更大的存在，它比路由器有更大的灵活性，但也更复杂、开销更大。它能灵活性，但也更复杂、开销更大。它能互联各种完全互联各种完全不同体系结构的网络不同体系结构的网络。 例如，以太网与例如，以太网与IBM大型机的网络相连

40、，就必大型机的网络相连，就必须使用相应的网关，因为它们在速度、字符编码、流须使用相应的网关，因为它们在速度、字符编码、流程控制及通信协议各方面，都存在根本的差异，需要程控制及通信协议各方面，都存在根本的差异，需要由网关进行变换以实现互联。由网关进行变换以实现互联。网关可以设在服务器、微机或大型机上网关可以设在服务器、微机或大型机上通信与网络基础1-51五、无线局域网五、无线局域网1、无线局域网概述、无线局域网概述 无线局域网无线局域网(Wireless LAN,WLAN)是利用电是利用电磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。磁波在空气中发送和接收数据，而无需线缆介质。WLAN的数据传输速

41、率已能够达到的数据传输速率已能够达到11Mbit/s,传传输距离可达输距离可达20km以上。无线联网方式使联网的以上。无线联网方式使联网的计算机具有可移动性，能快速、方便地解决以有计算机具有可移动性，能快速、方便地解决以有线方式不易实现的网络连通问题。线方式不易实现的网络连通问题。通信与网络基础1-52 WLAN的优点：的优点：n 安装便捷：安装便捷：只要安装一个或多个接入点设备即只要安装一个或多个接入点设备即可可.n 使用灵活：使用灵活：在无线网信号覆盖区域任何位置都在无线网信号覆盖区域任何位置都可接入。可接入。n 经济节约：经济节约：不用施工布线，预留接入点。不用施工布线，预留接入点。n

42、易于扩展：易于扩展：有多种配置方式，根据需要灵活选有多种配置方式，根据需要灵活选择。择。通信与网络基础1-532、无线局域网的主要连接设备、无线局域网的主要连接设备 无线接入点是无线局域网的中心设备，负责无线无线接入点是无线局域网的中心设备，负责无线信号的分发和各无线终端的互联。信号的分发和各无线终端的互联。n 单纯型无线单纯型无线AP，主要提供无线工作站对有线局域，主要提供无线工作站对有线局域网和从有线局域网对无线工作站的访问。相当于有线网和从有线局域网对无线工作站的访问。相当于有线网的集线器，把各个无线用户端连接起来。网的集线器，把各个无线用户端连接起来。n 无线路由器：扩展型无线无线路由

43、器：扩展型无线AP ，可实现家庭无线网，可实现家庭无线网中的中的Internet连接共享，实现连接共享，实现ADSL和小区宽带的无线和小区宽带的无线共享接入。共享接入。通信与网络基础1-54n 无线网卡，作用与有线网卡类似，分为无线网卡，作用与有线网卡类似，分为PCI卡，卡，USB卡和笔记本专用卡和笔记本专用PCMIA卡，内置有无线天卡，内置有无线天线，实现信号的接收线，实现信号的接收n 蓝牙适配器：用于实现计算机之间的蓝牙无蓝牙适配器：用于实现计算机之间的蓝牙无线连接，以及计算机与手机等通信设备的无线连线连接，以及计算机与手机等通信设备的无线连接，一般采用接，一般采用USB接口。接口。n 无

44、线天线：可置于无线网卡、无线路由器内。无线天线：可置于无线网卡、无线路由器内。通信与网络基础1-553、无线局域网的应用、无线局域网的应用 （1）作为传统局域网的补充）作为传统局域网的补充 （2）连接邻近建筑物中的局域网）连接邻近建筑物中的局域网 （3）漫游访问）漫游访问 （4）特殊网路）特殊网路通信与网络基础1-56 互联网互联网是是连接分布在世界各地的成千上万个计连接分布在世界各地的成千上万个计算机网络的网络，也称为算机网络的网络，也称为国际互联网国际互联网。最大的广域网最大的广域网 因特网因特网 通信与网络基础1-57一、一、TCP/IP协议协议TCP/IP是是Internet实现网络互

45、连的通信协议。实现网络互连的通信协议。TCP/IP是一个协议集合，大部分以软件方式存在。是一个协议集合，大部分以软件方式存在。 见图见图6-37。TCP/IP协议可以运行在多种物理网络上。协议可以运行在多种物理网络上。IP和和TCP协议是其中最重要协议是其中最重要的的2 2个。个。通信与网络基础1-58功能：解决数据传输问题功能：解决数据传输问题 定义定义Internet数据分组的格式数据分组的格式，简称简称IP包；包； 定义定义IP地址地址和和域名系统域名系统； 确定确定传输路径传输路径。即经过路由器连接，将。即经过路由器连接，将IP包包从源结点传送到目的结点。从源结点传送到目的结点。网络互

46、联协议网络互联协议(TCP/IP)通信与网络基础1-59 TCP检测数据报在传送中是否丢失，如果丢检测数据报在传送中是否丢失，如果丢失就重新传一次；失就重新传一次；TCP也能检测到那些未按顺序也能检测到那些未按顺序到达的数据包，并把顺序调整正确；到达的数据包，并把顺序调整正确；TCP还还能检能检测到一个数据包多个副本到达目的地情况，把多测到一个数据包多个副本到达目的地情况，把多余的滤除。余的滤除。 即解决即解决丢失重发丢失重发、顺序调整顺序调整、多余包剔除多余包剔除等等通信中可能出差错的问题。通信中可能出差错的问题。通信与网络基础1-60通信与网络基础1-61n超文本传输协议超文本传输协议HT

47、TP (Hyper Text Transfer Protocol)，n简单电子邮件传输协议简单电子邮件传输协议SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)，n文件传输协议文件传输协议FTP (File Transfer Protocol)，n远程登录协议远程登录协议TELNET (TELecommunications NETwork )，n简单网管协议简单网管协议SNMP (Simple Network Management Protocol)，n域名系统域名系统DNS(Domain Name System)等等 。通信与网络基础1-62应用层应用层应用层应用层HT

48、TP、SMTP、 FTP、Telnet SNMP、DNS 表示层表示层会话层会话层传输层传输层TCP UDP传输层传输层网际互连层网际互连层IP网络层网络层数据链路数据链路层层主机主机- -网络层网络层局域网局域网: :以太网、光以太网、光纤网纤网广域网:ATM、X.25、桢、桢中继PPPRS-232物理层物理层HardwareOSI模型模型TCP/IP模型模型图图6-49 TCP/IP协议模型协议模型通信与网络基础1-63 IP地址是地址是Internet管理机构分配给网上的每管理机构分配给网上的每一台计算机或互联设备一台计算机或互联设备(例如路由器例如路由器)的唯一地址，的唯一地址，它出现

49、在它出现在IP数据报的报头，以便能够准确地识数据报的报头，以便能够准确地识别发出该数据报的计算机别发出该数据报的计算机。二、二、IP地址地址与域名与域名通信与网络基础1-64 IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。地址由网络地址和主机地址两部分组成。 IP协议规定了五类网络地址，其中协议规定了五类网络地址，其中A、B、C三类地三类地址用于址用于不同规模不同规模的物理网络，的物理网络，D类为多播类为多播(multicast)地址，地址，E类是实验性地址。类是实验性地址。多播地址多播地址1110保留地址保留地址11110 7 8 15 16 23 24 31网络号网络号主机地址主机地址010网络

50、号网络号主机地址主机地址110网络号网络号主机地址主机地址通信与网络基础1-65 最高位为最高位为“ ”，连同后面的，连同后面的表示网络号表示网络号, , A A类网络只有类网络只有2 27 7-2=126-2=126个个1-1261-126( (网络号网络号0 0和和127127另有它用另有它用) )，每个网络可以有，每个网络可以有2 22424-2=16777214-2=16777214个个主机地址。主机地址。 地址范围从地址范围从 .0.0.0到到550 7 8 16 24 31网络号网络号主机地址主机地址0不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！不同规模的网

51、络可以申请不同类别的网络地址！通信与网络基础1-66 最高最高2 2位为位为“”，有，有2 21414-2=16384-2=16384个网络号，个网络号，每个网络可以有每个网络可以有2 21616-2=65534-2=65534个主机地址。个主机地址。 地址范围从地址范围从到到55 10网络号网络号主机地址主机地址0 7 8 16 24 31不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！通信与网络基础1-67 最高位为最高位为“”，有，有2 22121-2=2097150-2=2097150个网络个网络号，每个网

52、络可以有号，每个网络可以有2 28 8-2=254-2=254个主机地址。个主机地址。 地址范围地址范围从从到到55。 不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！0 7 8 16 24 31110网络号网络号主机地址主机地址通信与网络基础1-68 例如，例如，IPIP地址：地址： 11010010 00100111 00000000 11010010 00100111 00000000 0010001100100011 用点分十进制数表示为：用点分十进制数表示为：535其

53、含义是：其含义是：C C类地址类地址 网络号为网络号为100100010011100000000100100010011100000000 主机地址为主机地址为0010001100100011 通信与网络基础1-69 4字节字节IP地址为地址为IPv4版本，它所能表示的版本，它所能表示的IP地地址数十分有限，址数十分有限，IP地址资源十分紧缺。地址资源十分紧缺。 新一代的新一代的IP(IPv6版本版本)将将IP地址位数从地址位数从32位增位增至至128位位（16字节），解决了编址不足问题，增字节），解决了编址不足问题，增加了许多新功能。加了许多新功能。通信与网络基础1-70 当多个物理网络合用

54、同一个网络号时，可以将主当多个物理网络合用同一个网络号时，可以将主机地址分为两部分：机地址分为两部分：10网络号网络号主机地址主机地址子网地址子网地址 0 8 16 24 3110网络号网络号主机地址主机地址图图(a)图图(b)例如例如:某单位申请到一个某单位申请到一个B类地址网络号，按单位的组类地址网络号，按单位的组织结构划分为若干子网，每个子网包含适量的主机。织结构划分为若干子网，每个子网包含适量的主机。通信与网络基础1-71 每个每个IP地址都对应一个屏蔽码，也称作子网屏蔽码或子网掩地址都对应一个屏蔽码，也称作子网屏蔽码或子网掩码码(subnet mask)，它屏蔽，它屏蔽IP地址中的网

55、络号地址中的网络号(包括子网地址包括子网地址)。 屏蔽码作用：屏蔽码作用：指示指示IP地址的地址的哪些位是网络号哪些位是网络号(包括子网地址包括子网地址)，哪些位是主机地址哪些位是主机地址。 图图(a)，其屏蔽码是，其屏蔽码是11111111 11111111 00000000 00000000，即，即；图图(b)，其屏蔽码则应为，其屏蔽码则应为11111111 11111111 11111111 00000000，即，即。10网络号网络号主机地址主机地址子网地址子网地址 0 8 16 24 3110网络号网络号主机地址主机地址图图(a)图图(b

56、)通信与网络基础1-72 没有子网时的屏蔽码为默认的屏蔽码：没有子网时的屏蔽码为默认的屏蔽码： A类地址：类地址： B类地址：类地址： C类地址：类地址：通信与网络基础1-73IPIP地址地址是为了区分互联网上千百万台主机而是为了区分互联网上千百万台主机而为每个主机分配的唯一的为每个主机分配的唯一的“地址地址”标识。标识。 IP IP地址是网络层的协议地址，是逻辑地址，地址是网络层的协议地址，是逻辑地址，长长32位（位（IPv4）。）。网络层传输的每个网络层传输的每个InternetInternet包必须带有源主机与目的主机的包

57、必须带有源主机与目的主机的IPIP地址，以标明地址，以标明该数据包的来源与去向，供路由器选择传输路径。该数据包的来源与去向，供路由器选择传输路径。 通信与网络基础1-74 MACMAC地址地址是网卡上带的地址，长是网卡上带的地址，长4848位。位。MACMAC地地址工作于数据链路层，是物理地址，数据链路层址工作于数据链路层，是物理地址，数据链路层传输的数据帧必须包含传输的数据帧必须包含MACMAC源地址和源地址和MACMAC目的地址，目的地址，从而实现数据的交换和传递。从而实现数据的交换和传递。MACMAC地址是网卡生地址是网卡生产商向产商向IEEEIEEE组织申请的，每个网卡上的组织申请的，

58、每个网卡上的MACMAC地址地址都不应相同。都不应相同。通信与网络基础1-75 IP地址是只在软件中使用的抽象地址，发送和接地址是只在软件中使用的抽象地址，发送和接收信息时要依靠的是硬件地址（即收信息时要依靠的是硬件地址（即MAC地址）。地址）。 数据包在不同主机节点间传递是由地址解析协议数据包在不同主机节点间传递是由地址解析协议(ARP)负责将负责将IP地址映射到地址映射到MAC地址上来完成的。地址上来完成的。把把IP地址翻译成对应的地址翻译成对应的MAC地址的过程称为地址解析。地址的过程称为地址解析。 通过通过DOS命令命令ipconfig/all可查看网卡的可查看网卡的MAC地地址及通过

59、该网卡建立的网络链接的址及通过该网卡建立的网络链接的IP地址。地址。注意：注意：IP地址和地址和MAC地址并不存在绑定关系。地址并不存在绑定关系。通信与网络基础1-76 一种便于记忆的一种便于记忆的IPIP地址地址表示法，通常称为表示法，通常称为网址网址。例如：例如：麻省理工学院麻省理工学院: : (IP (IP地址地址1)1) 清华大学清华大学: : (IP (IP地址地址))域名域名意义意义com 商业机构商业机构edu教育系统教育系统gov政府部门政府部门int 国际组织国

60、际组织mil军事团体军事团体net主要的网络支持中心主要的网络支持中心org其它组织其它组织通信与网络基础1-77域名由一组标号组成，标号之间用域名由一组标号组成，标号之间用“.”分隔。分隔。标号从左到右对应层次从低到高，最右边标号从左到右对应层次从低到高，最右边的标号是的标号是顶层域名。顶层域名。国别码由国别码由2个字符组成，个字符组成，cn代表中国，代表中国，uk代表英国，代表英国，jp代代表日本等。表日本等。例如：例如：服务器名服务器名区域名区域名机构名机构名国家名国家名n 域名服务器域名服务器DNS(Domain Name Server)实现域名与实际实现域名与实际IP地址的翻译地址的