《网络互联技术》（第2版） 课件 项目1 网络与通信入门

项目1网络与通信入门【项目背景】小王是某学院的一名网络工程师，想参加全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试（简称“软考”）。为了获得该岗位证书，小王利用空闲时间系统学习网络和通信知识，并且在机房中组建双机互联对等网络，初期规划如图所示，以便进一步了解组网知识积累组网经验。1．知识目标（1）了解网络发展历程。（2）了解网络分类。（3）了解网络通信系统组成和网络通信过程。2．技能目标组建双机互联对等网络。3．素质目标（1）增强读者对中国制造、科技强国的认同感，以及读者的爱国情怀和民族自豪感。（2）通过对网络与通信入门知识的讲解，培养读者在网络和通信方面的安全意识，使读者具备良好的信息素养，为数字中国建设夯实基础。【项目目标】1.1网络功能【知识准备】【技术介绍】网络通信则指相同网络协议的计算机进行的信息沟通与交流。为了实现网络通信，需要使用双绞线、同轴电缆或光纤等通信介质，通过网络互联设备，把分散的多台计算机进行连接，并通过网络通信协议进行通信。【技术介绍】把两台计算机连接，构成比较简单的双机互联对等网络。把全球计算机进行连接，构成全球互联网。网络实现的功能包括：硬件共享、资源共享、负载均衡、数据通信和保障系统可靠5个方面。【技术介绍】

1.1网络功能

1．硬件共享

通过网络共享网络各种硬件：服务器、存储器、打印机。共享硬件的好处：提高硬件使用效率、节约开支。【技术介绍】

1.1网络功能

2．资源共享

互联网是巨大信息共享资源库，接入互联网与其他用户共享网上资源。依托互联网信息海洋，人类社会步入信息时代”。【技术介绍】

1.1网络功能

3．负载均衡

负载均衡将同一项目承担任务，均衡分配给网络中不同区域计算机（主机），实现分布式处理。【技术介绍】

1.1网络功能

4．数据通信

组建网络的一个主要目的就是让分布在不同空间中的用户实现远程通信，如发送电子邮件、打互联网协议（IP）电话、开线上会议等。【技术介绍】

5．保障系统可靠

网络冗余提高网络稳定性和可靠性，依托大型数据灾备中心（DisasterRecoveryCenter）实现数据存储、数据同步、数据备份、数据恢复、安全加固、容灾设计功能，保障系统可靠。

1.2网络发展历程【知识准备】【技术介绍】

1.2网络发展历程

20世纪50年代，美国半自动化地面防空系统（Semi-AutomaticGroundEnvironment，SAGE）开启计算机与通信技术结合。1958年，该系统第一个指挥中心使用；1961年，全部指挥中心使用。【技术介绍】

1.2网络发展历程

1．第一代计算机网络系统

20世纪50年代，科技工作者将分散、无处理能力终端机，使用通信线路连接到大型计算机（大型机），通过分时控制系统，等候大型机轮流处理，实现多终端机分时使用大型机资源。【技术介绍】

2．第二代计算机网络系统

20世纪60年代，由于生产需要，产生共享远程大型计算机资源需求，出现大规模互联网络。其中，终端机（发送计算机）和远程大型计算机（接收计算机）通过接口消息处理器（InterfaceMessageProcessor，IMP，路由器前身），构成通信子网系统。【技术介绍】

2．第二阶段：第二代计算机网络系统1969年，美国国防部高级研究计划局（DARPA）组建高级研究计划局网络（AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork，ARPANET）。ARPANET项目是计算机网络发展历程中重要里程碑。【技术介绍】

3．第三阶段：开放、互联的计算机网络系统1984年，国际标准化组织（ISO）制定开放系统互连模型（OpenSystemInterconnection-ReferenceModel，OSI-RM）。标志世界统一网络体系结构形成，即开放、互联网络系统形成。【技术介绍】

4．第四阶段：互联网

20世纪80年代，个人计算机（PC）技术、局域网（LAN）技术成熟，出现高速传输网络技术，网络向综合化、高速化发展，进入吉比特、多媒体、智能化发展阶段。【技术介绍】

4．第四阶段：互联网第四阶段标志成果：一是互联网作为全球网际网，在各方面发挥重要作用；二是局域网技术成熟，得到普及；三是计算机网络和电信网络融合，促进宽带城域网（MAN）技术演变。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

21世纪以来，下一代网络（NextGenerationNetwork，NGN）技术成熟，实现互联网、移动通信网络、电话通信网络和光网络等多网融合，提供包括语音、数据和多媒体等各种业务在内综合、开放网络架构，建设统一IP网络。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（1）三网融合技术计算机网络、电信网络和有线电视网络相互渗透，技术相互吸收，趋向一致，各类网络设备互联互通，应用层采用统一通信协议，各类应用相互融合。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（2）5G技术5G技术是新一代蜂窝移动通信技术，其优势在于数据传输速率最高可达20Gbit/s，比4G技术的数据传输速率快100倍。推动“物联网时代”的到来。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（3）移动通信网络移动通信网络基于电信网络系统，在两个及以上规定基站之间提供网络连接，实现网络通信。移动通信网络把生活中的智能移动终端（如手机、计算机等便携式电子设备）连接到公共网络，实现互联网接入。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（3）移动通信网络自20世纪90年代以来，移动通信网络经过了多个阶段的发展，即1G技术、2G技术、3G技术、4G技术和5G技术。推动人类社会进入“移动互联网时代”。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（4）云计算技术云计算将庞大的计算处理项目自动拆分成多个较小的子项目，然后，把这些子项目分配给由多部网络服务器组成的系统进行处理，并将处理结果返回给用户。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（5）物联网技术物联网是通过信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种通信感知技术，实时采集需要监控、连接、互动的物体，实现物与物、物与人的网络连接，提供智能化识别、定位、跟踪、监控和管理功能的一种信息网络。【技术介绍】

5．第五阶段：下一代网络

（6）大数据技术随“云时代”来临，大数据与云计算密不可分。对于大数据，采用分布式网络架构处理，依托云计算分布式处理、分布式数据库、云存储和虚拟化技术，对海量数据分布式处理。

1.3网络分类【知识准备】【技术介绍】

1.3网络分类1．按照网络覆盖的地理范围按网络范围分类，分为：局域网、城域网和广域网。（1）局域网局域网在数百米到数千米。使用局域网组网技术，组建小范围内计算机、服务器以及网络设备互联系统，实现资源共享。【技术介绍】1．按照网络覆盖的地理范围（2）城域网城域网地理范围在数十千米到数百千米，覆盖一个城市或地区，建立中等范围联网。典型城域网有教育城域网、省级电子政务专网等。【技术介绍】1.3网络分类1．按照网络覆盖的地理范围（3）广域网广域网通过电信运营商网络，实现十千米到数千千米网络连接，提供远距离网络通信，形成国际性大型网络。典型广域网是互联网。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

按照网络使用传输介质，可以把网络分为有线网络和无线网络。有线网络使用有线传输介质，如双绞线（TwistedPair）、同轴电缆、光纤等；无线网络使用无线介质，如无线电波、微波、红外线等。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

（1）双绞线两条绝缘导线，采用绞合结构，减少电磁干扰，互相抵消。双绞线标准如下。标准568B：白橙—1，橙—2，白绿—3，蓝—4，白蓝—5，绿—6，白棕—7，棕—8。标准568A：白绿—1，绿—2，白橙—3，蓝—4，白蓝—5，橙—6，白棕—7，棕—8。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

按屏蔽层分为非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP）和屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）。屏蔽双绞线有金属屏蔽层，阻止外部电磁干扰，防止信息窃听，获得更高传输速率；非屏蔽双绞线即普通网线，没有屏蔽层，价格低廉，传输速率低，广泛用在生活中。【技术介绍】1.3网络分类2．按照网络使用的传输介质

（2）同轴电缆由内导体（铜质芯线）、绝缘层、网状屏蔽和塑料保护层组成，早期以太网传输介质。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

（3）光纤光纤利用光学通信，在发送端采用发光二极管或半导体激光器，在电脉冲作用下，产生光脉冲（光脉冲携带信息光信号）；在接收端，光电二极管作为检测器，接收光信号，转为电信号，恢复数据。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

（3）光纤光纤传输距离长，传输速率高，抗干扰性强，是远程骨干网络理想的传输介质之一。根据模数不同，光纤可以分为单模光纤和多模光纤。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

（3）光纤光纤通信原理和光纤通信过程。【技术介绍】2．按照网络使用的传输介质

（4）无线电波、微波、红外线等无线传输介质利用无线射频信号，发送信号和接收信号，实现无线网络通信传输。人们利用无线电波、微波、红外线等不同波段无线传输介质，实现通信。【技术介绍】1.3网络分类3．按照网络拓扑网络拓扑（NetworkTopology）是传输介质连接各种网络设备，形成物理布局。按照拓扑把网络分为星形网络、总线型网络、环形网络、树形网络、全网状网络和部分网状网络。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

按照信号交换方式，分为：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。（1）电路交换网络通信前，通过用户呼叫建立从主叫端到被叫端物理链路进行通信；当通信结束后，释放链路。优点是传输速率高、可靠性有保证，缺点是带宽浪费大。典型的电路交换网络是电话通信网络。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（2）报文交换网络使用报文方式通信，报文由数据和报头组成，报头包含源地址和目的地址。设备根据报头目的地址，匹配路由表（RoutingTable），为报文选择最佳传输路径。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（2）报文交换网络节点（计算机）接收报文，暂存在存储器，等线路空闲，根据报头目的地址，将转发到下一节点。如此往复，直到报文到达目的地址对应的终端。报文交换也称存储转发，不需要预先建立专用通信链路，不独占，通信费用很低，通信延迟很大。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（3）分组交换网络是报文交换升级，把报文分为更短、更标准分组（Packet，包）进行传输。短小，速度快。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（3）分组交换网络在分组交换中，以分组为传输单位，提高设备纠错能力，提高重传效率；此外，不必先建立连接，为不同分组动态选择传输路径，有利于降低传输延迟。分组交换分为如下两种方式：数据报（Datagram）分组和虚电路（VirtualCircuit）。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（3）分组交换网络①数据报分组。报文分割成一个个更小分组（如P1、P2、P3、…），都含有源地址和目的地址，按顺序发送给中间节点；中间节点接收一个分组，存储起来，再为分组独立寻找路径。【技术介绍】4．按照网络中信号的交换方式

（3）分组交换网络②虚电路。两台设备在发送数据前，通过逻辑连接，建立虚电路，所有分组沿着这条逻辑连接建立虚电路传输。优点是通信传输效率高，产生延时短；缺点是对物理网络依赖性强。

1.4网络通信介绍【知识准备】【技术介绍】1.4网络通信介绍1．什么是网络通信

通信网络将网络中孤立设备物理连接，实现人与人、人与计算机、计算机与计算机之间通信链路，实现资源共享和通信。【技术介绍】2．网络通信系统组成

网络通信系统由IP数据包、发送方、接收方、传输介质和通信设备5部分组成。【技术介绍】1.4网络通信介绍2