第1章 计算机网络基础知识

计算机网络工程与实训

第1章计算机11络基础知识

本章要点：

♦了解计算机网络的产生和发展过程

♦了解计算机网络的分类方法

♦掌握计算机网络的通信子网类型和拓扑结构

♦掌握计算机网络的体系结构、分层原理和标准化

组织

♦初步掌握OSI/RM、TCP/IP和IEEE802三种模型

计算机网络工程与实训

第1章计算机11络基础知识

目录

1.1计算机网络基础知识

L2数据通信基础

1.3计算机网络体系结构

计算机网络工程与实训

1.1计算机网络与分类

1.1.1计算机网络的定义没有严格的定义,

ffi1.计算机网络的定义一_内__涵__也_不__断__变__化_。_

一把分布在不同地理位置计算机、终端，通过通信设备和

线路连接起来，以功能完善的网络软件网络通信协议，信息

.交换方式及网络操作系统等），实现互相通信及网络资源共

Y%享的系统。

FIEEE高级委员会坦尼鲍姆博士给它的定义是“计算机网

A络是一组自治计算机互联的集合”。

—计算机网络工程与实训

1.1计算机网络与分类

1.1.2计算机网络的发展

1.计算机网络的发展

♦面向终端的计算机网络

♦具有通信功能的多机系统

♦计算机网络

计算机网络工程与实训

1.1计算机网络与分类

1.1.2计算机网络的发展

2.网络发展的里程碑

1995IPng工作组完成IPv6的协议文本

1993IETF成立了Ipng(IPv6)工作组

1993克林顿政府提出了NII

1989Web技术的出现,使Internet得到了普及

80年代CCITT建立了传输声音数据的国际标准，ISO

制定了OSI/RM。

70年代出现局域网，特别是以太网(Ethernet)

1969建立的ARPA网

一—计算机网络工程与实训

1.1计算机网络与分类

:^^^^络的发展

1.计算机网络的发展

2.网络发展的里程碑

3.我国的网络发展

♦1989年11月CNPAC建成运行。1993年建成CHINAPAC。1993年下

半年开始规划实施“金桥”、“金卡”和“金关”的三金工程。

♦中国的公用计算机网络：

•中国公用计算机互联网（CHINANET）

•中国金桥信息网（CHINAGBN）

•中国教育和科研计算机网（CERNET）

•中国科学技术网（CSTNET）

•GLOBALNET、NCFC、UNINET、CNCNET、CMNET、

CIENET、CGWNET、CSNET和利用军队资源的数据网等。

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1.1计算机网络与分类

1.1.3,计算机网络的组成

1.计算机系统

2.数据通信系统

3.网络软件和网络协议

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1.1计算机网络与分类

1.1.4.通信子网和资源子网

♦通信子网

通信子网提供网络通信功能小，能完成网络主机之间的数

据传输、交换、通信控制和信号变换等通信处理工作，由

通信控制处理机CCP、通信线路和其它通信设备组成的数

据通信系统。

♦资源子网

资源子网为用户提供了访问网络的能力，它由主机系统、

终端控制器、请求服务的用户终端、通信子网的接口设备、

提供共享的软件资源和数据资源（如数据库和应用程序）构

成。

计算机网络工程与实训

1.1计算机网络与分类

1.1.5计算机网络的分类

计算机网络的分类

1.按交换方式划分：电路交换、报文交换、分组交换

2.按拓扑结构划分：总线型结构、环型结构、星型结

构、树型结构、网状结构

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1.1计算机网络与分类

1.1.5计算机网络的拓扑结构

总线型结构

优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。

缺点：故障诊断和隔离比较困难。

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1.1计算机网络与分类

♦环型结构

CJ

优点：简化了路径选择控制，传输延迟固定。实时性强。

可靠性较高。

缺点：节点过多时，影响传输效率。环某处断开会导致

整个系统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。

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1.1计算机网络与分类

优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护

管理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。

缺点：成本较高，通信资源利用率低；网络性能过于依赖

中心节点。

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1.1计算机网络与分类

树型结构

优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。

缺点：对根的依赖性大。

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1.1计算机网络与分类

网状结构

优点：具有较高的可靠性。某一线路或节点有故障时，不会

影响整个网络的工作。

缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软

件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。

「，计算机网络工程与实训

1.2数据通信基础_________

1.2.1数据和信号

•1.数据分为模拟数据和数字数据两种。

•2.信息以某种格式组织起来的数据。

•3.信号是数据的具体物理表现。分为模拟信号

和数字信号两种，如图所示。

A振幅，振幅

1011CI]

n।-L「

（幻模血信号6）数字信号

15

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1.2数据通信基础

122数据通信的概念

1.数据通信的三个要素

信源、信道、信宿

2.数据通信系统的组成

信源、信宿、变换器和反变换器、信道

以及噪声源

3•数据通信的基本过程

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1.2数据通信基础_________

1.2.3通信信道

1.信道传输信息时信号沿发送端到接收端的

通路。

2,分类

有线信道

无线信道

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1.2数据通信基础________

1.2.4数据通信的主要技术指标

1.比特（bit）率S

指单位时间内所传送的二进位序列的位（bit）数，是度量通信系

统每秒传送的信息量。用每秒比特数（而/s或bps）表示。

常用的单位换算关系式如下：

1Kbps=1024bps；1Mbps=1024Kbps；1Gbps=1024Mbps

2.波特（Baud）率B

指数字信号经过调制后的传输速率，或者是说每秒传输的脉冲

（波形）信号个数（通过信道传输的码元数）。

B=1/T；其中，T为每个脉冲（波形）信号的持续时间，单位为秒。

♦比特率和波特率的关系：S=B*log2n

计算机网络工程与实训

1.2数据通信基础________

3.误码率Pe

指数据位被传错的概率，也称出错率。

Pe=Ne/N；N为传输的码元总数，Ne为接收码元

中被传错的码元数。

4.信道容量

指物理信道能达到的最大传输能力，用比特率

S表示。

19

计算机网络工程与实训

1.2数据通信基础

1.2.5数据传输技术

并行传输

概念

并彳孑传输是指数据以成组方式在多个并行的信道上同时传

输，相应地需要若干根传输线。一般用于计算机内部或近

一「距离设备的数据传输，如计算机和打印机之间的通信，一

7次传送一个字节的信号，所以传输信道需要8根数据线，

;同时还需要其它的控制信号线。

N优缺点

才并行传输优点是速度快，缺点是费用高。因为并行传

输需要一组传输线，所以并行传输一般用在短距离范围且

（传输速度要求高的场合。

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串行传输

串行传输是指数据在信道上一位一位的逐个传输，

从发送端到接收端只需一根传输线，成本少，易于实现,

是计算机网络中普遍采用的传输方式。数据通信采用串

行传输方式时，发送端需要通过并/串转换装置将并行

数据位流变为串行数据位流，然后送到信道上传输，在

CJ接收端再通过串/并转换，还原成8位并行数据流。PC

，机和外界进行串行通信是通过串行端口（COM）完成的。

♦串行传输可以用两种方式进行:

•同步传输

•异步传输

计算机网络工程与实训

1.2数据通信基础

2数据通信模式

串行信号在传输线上的传送方向有以下三种方式：

1.单工通信（双线制）

单工（simplex）通信只允许传送的信息始终向一个方向流动。实际

应用中，单工通信的信道采用双线制。

例如，广播、电视系统；BP机；道路交通单行道。

⑦2.半双工通信（双线制+开关）

半双工（halfduplex）通信允许信息流向两个方向的都可传输，但

大同一时刻只能朝一个方向传输。

例如，无线电对讲机就是半双工通信。

Y3.全双工通信（四线制）

'全双工（fullduplex）通信是指在同一时刻，能同时进行双向通信。

X例如，常用的电话系统就是全双工通信。

计算机网络工程与实训

1.3计算机网络体系结构

1.3.1计算机网络协议

网络协议就是指网络中计算机、设备之间相互通信和进

行数据处理及数据交换而建立的规则（标准或约定）。

♦语法

如何讲

♦语义

讲什么

♦时序

讲话次序

计算机网络工程与实训

1.3计算机网络体系结构

1.3.2网络体系结构

♦分层结构的优点

♦分层原则

♦常见的网络体系结构

71.0SI/RM

；2.TCP/IP

厘7__3._IEEE_80_2___

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1.3计算机网络体系结构

1.3.3OSI七层参考模型

1.osi七层参考模型

主机A主机B

物理传输通道

计算机网络工程与实训

1.3计算机网络体系结构

1.3.3OSI七层参考模型

2.OSI/RM各层功能简介

♦物理层(PhysicalLayer,PH)

♦数据链路层(DataLinkLayer,DL)

♦网络层(NetworkLayer,N)

♦传输层(TransportLayer,T)

♦会话层(SessionLayer,S)

♦表示层(PresentationLayer,P)

♦应用层(ApplicationLayer,A)

计算机网络工程与实训

1.3计算机网络体系结构

1.3.3OSI七层参考模型

3.OSI/RM数据封装过程

0

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1.3计算机网络体系结构

1.3.3TCP/IP参考模型

1.TCP/IP概述

2.TCP/IP体系结构

♦网络接口层

Ethernet、ATM>FDDI>X.25、PPP、Token-Ring

♦网际层

IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP

♦传输层

TCP、UDP

♦应用层

HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping...

计算机网络工程与实训

1.3计算机网络体系结构

1.3.3TCP/IP参考模型

3.TCP/IP的数据封装|数据|

TCP/IP协议也采用对等层通------H

信的模式，封装和解除封装也在应用层头数据

各层进行。发送方在发送数据时,

Qr应用程序将要发送的数据加上应

13用层头部交给传输层，TCP或UDPTCF头部应用数据

再将数据分成大小一定的数据段,TCF数据段

然后加上本层的报文头。TCP/IP

w的数据封装过程如图所示。工P头部TCP头部应用数据

工P数据包

4.TCP/IP和OSI/RM的比较

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1.3计算机网络体系结构

应用层