计算机网络第3章

计算机网络第3章计算机网络概述数据通信基础网络体系结构与协议局域网技术广域网技术网络互连与互联网接入目录CONTENT计算机网络概述01计算机网络是由多台地理上分散的、具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来，在相应软件支持下实现数据通信和资源共享的系统。从20世纪60年代的ARPANET开始，经历了从局域网到广域网、从低速到高速、从单一数据通信到多媒体通信的发展历程。计算机网络的定义与发展发展历程定义

计算机网络的基本组成网络硬件包括计算机、通信设备、传输介质等。网络软件包括网络操作系统、网络协议、网络管理软件等。网络资源包括数据、软件、硬件等共享资源。局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。按地理范围分类按传输介质分类按网络拓扑结构分类按通信方式分类有线网络、无线网络。星型网络、总线型网络、环型网络、网状型网络等。点对点网络、广播式网络。计算机网络的分类数据通信基础0203模拟通信与数字通信模拟通信传输模拟信号，数字通信传输数字信号。01数据通信指在不同计算机或终端之间，通过传输介质和通信协议进行数据交换的过程。02通信系统由信源、信宿、信道和传输介质等组成的系统，用于实现数据通信。数据通信的基本概念同步传输与异步传输同步传输以固定时钟频率进行数据传输，异步传输以字符为单位进行传输。单工、半双工与全双工通信单工通信只允许一方发送数据，半双工通信允许双方交替发送数据，全双工通信允许双方同时发送和接收数据。并行传输与串行传输并行传输同时传输多个比特，串行传输逐位传输比特。数据传输方式123将数据转换为适合在信道上传输的信号形式，如曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码等。数据编码将数字信号转换为模拟信号进行传输，如振幅键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）等。数字调制技术将模拟信号转换为适合在信道上传输的信号形式，如调幅（AM）、调频（FM）和调相（PM）等。模拟调制技术数据编码与调制技术网络体系结构与协议03网络体系结构概述将复杂的网络问题分解为若干个相对简单的子问题，每个子问题对应于网络体系结构中的一层，各层之间相互独立又协同工作。网络体系结构的分层思想网络体系结构是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合，用于描述网络系统的设计和实现。网络体系结构的概念网络协议是计算机之间进行通信的规则和标准的集合，用于确保不同计算机之间能够正确地传输数据。网络协议的概念OSI参考模型的概念OSI（OpenSystemsInterconnection，开放系统互连）参考模型是国际标准化组织（ISO）制定的一个网络体系结构标准，用于描述网络系统中各层的功能和服务。OSI参考模型的七个层次物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，各层之间通过接口进行通信。OSI参考模型的作用提供了一种通用的网络设计框架，使得不同厂商生产的计算机和网络设备能够相互通信。010203OSI参考模型TCP/IP协议族的概念TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/网际协议）协议族是一组网络通信协议的集合，构成了互联网的基础。TCP/IP协议族的四个层次网络接口层、网际层、传输层和应用层，各层之间通过协议进行通信。TCP/IP协议族中的主要协议包括IP（InternetProtocol，网际协议）、TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）、UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）、HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本传输协议）等。这些协议在各自的层次上提供了不同的服务和功能，共同实现了计算机之间的通信。TCP/IP协议族局域网技术04局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在小范围内实现计算机之间通信的网络，通常覆盖一个建筑物、校园或企业园区等。定义高数据传输速率、低误码率、短距离通信。特点局域网由网络硬件（如服务器、工作站、网卡、集线器、交换机等）和网络软件（如网络操作系统、网络协议等）组成。组成局域网概述定义以太网（Ethernet）是一种基于IEEE802.3标准的局域网技术，采用CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）访问控制方法。发展历程从10Mbps的以太网到100Mbps的快速以太网，再到1Gbps的千兆以太网和10Gbps的万兆以太网。以太网帧结构以太网帧由前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、类型/长度字段、数据字段和帧校验序列组成。以太网技术无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）利用无线通信技术实现计算机之间的通信，无需铺设线缆。定义IEEE802.11是无线局域网的标准，定义了物理层和媒体访问控制层规范。标准无线局域网由无线网卡、无线接入点（AP）、无线路由器等设备组成。组成采用WPA（Wi-FiProtectedAccess）等安全机制保障无线局域网的安全性。安全性无线局域网技术广域网技术05广域网概述实现远程登录、文件传输、电子邮件、Web浏览等跨地域的通信服务。广域网的应用覆盖广阔地理区域的计算机网络，通常连接不同城市、国家甚至全球范围内的计算机和网络设备。广域网（WideAreaNetwork，WAN）…广域网覆盖范围广，连接设备多，传输延迟大，主要依赖于公共传输网络（如电话线、光纤等）。广域网与局域网（LocalAreaNetwork…010203专线连接通过租用专线（如数字数据网DDN、帧中继FR等）实现两个或多个地点间的直接通信，具有传输质量稳定、安全性高的特点。分组交换网基于分组交换技术，将待传输的数据分成多个小数据包进行传输和交换，具有资源利用率高、灵活性强的特点。常见的分组交换网包括X.25网、帧中继（FrameRelay）网和ATM（异步传输模式）网等。宽带接入技术通过宽带接入技术（如DSL、CableModem、光纤接入等）将用户设备连接到广域网中，实现高速数据传输和多媒体应用。常见的广域网技术主要包括路由器（Router）、调制解调器（Modem）、集线器（Hub）、交换机（Switch）等。其中，路由器是实现广域网互联的关键设备，负责数据包的路由选择和转发。广域网设备广域网的连接方式主要有专线连接、电路交换和分组交换三种。专线连接适用于对传输质量和安全性要求较高的场景；电路交换适用于实时性要求较高的通信服务，如语音通话；分组交换则适用于数据业务，具有资源利用率高、灵活性强的特点。广域网连接广域网设备与连接网络互连与互联网接入06ABCD网络互连设备中继器（Repeater）用于连接两个相同的网络，以扩大网络传输距离。路由器（Router）连接不同网络，实现不同网络之间的数据传输和路由选择。网桥（Bridge）连接两个或多个具有相似协议的不同网段，实现不同网段之间的通信。交换机（Switch）在数据链路层实现多个设备之间的连接，建立局域网。拨号接入ISDN接入ADSL接入光纤接入互联网接入技术01020304通过电话线拨号连接到互联网，速度较慢且易受干扰。通过数字电话线连接到互联网，速度相对较快但成本较高。通过普通电话线提供高速数据传输服务，速度较快且成本适中。通过光纤传输数据，速度非常快且稳定性高，但成本也较高。网络地址转换（NAT）允许私有IP地