计算机网络技术基础（任务式微课版）（AI助学）（第2版）课件全套 崔升广 模块1-9 初识计算机网络-计算机网络安全

模块1初识计算机网络计算机网络技术基础01

计算机网络基础02

计算机网络类别03

计算机网络的组成04

网络传输介质05

计算机网络新技术的发展06

技能实训CONTENTS1.1

计算机网络基础1.1.1

计算机网络定义1.1.2计算机网络的产生与发展1.1.3计算机网络的功能1.1.4计算机网络的应用模块1计算机网络概述

3计算机网络是利用通信线路和设备将分散在不同地点、具有独立功能

的多个计算机系统互联，按网络协议

互相通信，由网络操作系统管理，能够实现相互通信和资源共享的系统。模块1计算机网络概述1.1.1计算机网络定义第一阶段(网络雏形阶段，20世纪50年代中期～20世纪60年代中期):以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络，称为第一代计算机网络。主机通信线路主机主机终端

终

端终端

终

端图1

.3

多点通信线路

图1.4

通信控制处理机模块1计算机网络概述

51.1.2计算机网络的产生与发展1.面向终端的计算机网络图1

.2

单机计算机联机系统通信

控制器通信线路集中器通信线路终端终端终端终端终端终端2.面向通信的计算机网络第二阶段(网络初级阶段，20世纪60年代中期～20世纪70年代中后期):开始进行主机互联，多个独立的主机通过线路互联构成计算机网络，没有网

络操作系统，只形成了通信网。20世纪60年代后期，阿帕网(AdvancedR

esearch

Projects

Agency

Network,ARPANET)出现，称为第二代计算机

网

络

。模块1计算机网络概述

61.1.2计算机网络的产生与发展3.开放式标准化的计算机网络第三阶段(第三代计算机网络，20世纪70年代后期~20世纪80年代中

期):以太网产生，国际标准化组织(International

Organization

forStandardization,ISO)

制定了网络互联标准，即开放系统互连(OpenSystem

Interconnection,OSI),这是世界统一的网络体系结构，在这一阶

段遵循国际标准化协议的计算机网络开始迅猛发展。模块1计算机网络概述

71.1

.

2

计

算

机

网

络

的

产

生

与

发

展4.互联网与综合智能化高速网络第四阶段(第四代计算机网络，20世纪80年代后期至今):计算机网络

向综合化、高速化发展，现在已经发展到第四代了，局域网技术发展日益成

熟，第四代计算机网络就是以吉比特(Gbit)

传输速率为主的多媒体智能化

网

络

。模块1计算机网络概述

81.

1

.

2

计

算

机

网

络

的

产

生

与

发

展1.数据通信2.

资源共享3.集中管理4.分布式处理模块1计算机网络概述

91.1.3计算机网络的功能1.科学计算2.

信息管理3.个人信息服务4.企事业单位办公5.

商业管理模块1计算机网络概述

101

.

1

.

4

计

算

机

网

络

的

应

用图1

.5

航天飞机与卫星对接图1.6

某公司库存管理系统模块1计算机网络概述

111.2

计算机网络类别1.

局域网(1)局域网的组建简单、灵活，使用方

便，传输速率快，传输速率可达到100Mbit/s～1000Mbit/s,

甚至可以达到

10Gbit/s。(2)局域网覆盖的地理范围有限，

一般

不超出方圆1km。(3)决定局域网特性的主要技术要素为

网络拓扑、传输介质等。Internet核心层Web服务器汇聚层接入层技术部

市场部模块1计算机网络概述

12

1.2.1按网络覆盖范围分类

图1.7

某公司局域网拓扑结构研发部财务部2.

城域网(1)城域网地理范围为几十千米到上百

千米的区域，可覆盖一个城市或地区，是

一种中型网络。(2)城域网是介于局域网与广域网之间的一种高速网络。Internet小学高中Cloud中学数据中心大学模块1计算机网络概述

13

1.2.1按网络覆盖范围分类

图1.8

某市教育城域网拓扑结构其他城市机

房卫星网上海3.

广域网(1)传输距离远，传输速率较慢，建设

成本高。(2)广域网的通信子网主要使用分组交

换技术，可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。(3)广域网需要适应规范化的网络协议和完善通信服务与网络管理的要求。模块1计算机网络概述

141

.

2

.

1

按

网

络

覆

盖

范

围

分

类图1.9

广域网拓扑结构Internet北京1.

广播式网络广播式网络(Broadcast

Network)中只有一个单一的信道，由这个网络中所

有的主机共享。即多个计算机连接到一条通信线路的不同上，任意一个节点所发

出的报文分组被其他所有节点接收。2.

点到点网络在点到点(Point

to

Point)

网络中，每条物理线路连接两台计算机。如果两台

计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过一个或多个

中间节点的接收、存储、转发才能将分组从信源发送到目的地。模块1计算机网络概述

151.2.2按网络传输技术分类1.按标准协议分类根据网络所使用的局域网标准协议分类，可以把计算机网络分为以太网(IEEE802.3)、

快速以太网(IEEE802.3u)

和吉比特以太网(IEEE802.3z和IEEE802.3ab),以及万兆

以太网

(IEEE802.3ae)和令牌环网

(IEEE802.5)等。2.按传输介质分类传输介质是指数据传输系统中发送装置和接收装置间的物理媒介，按其物理形态可以划

分为有线和无线两大类。采用有线传输介质连接的网络称为有线网络，常用的有线传输介质

有双绞线、同轴电缆和光纤。无线局域网使用的是无线传输介质，常用的无线传输介质有无线电、微波、红外线、激

光等

。3.

按网络操作系统分类根据网络所使用的操作系统分类，可以把网络分为UNIX网、Linux网、Windows

NT网、

NetWare

网等。模块1计算机网络概述

161.

2.

3

按

其

他的

方

法

分类模块1计算机网络概述

171.3

计算机网络的组成1.计算机系统(1)主计算机。(2)终端。2.数据通信系统(1)通信控制处理机。(2)传输介质。(3)网络连接设备。模块1计算机网络概述

181.3.1计算机网络的系统组成资源子网通信子网服务器路由器网络节点计算机网络要实现数据处理和数据通信两

种功能，因此它在结构上也必然分成两个组

成部分：负责数据处理的计算机与终端，负

责数据通信的通信控制处理机与通信线路。从计算机网络系统组成的角度看，典型的计

算机网络从逻辑功能上可以分通信子网和资源子网两部分模块1计算机网络概述

191.3.2计算机网络的逻辑组成网络打印机交换机图1

.

10

通信子网和资源子网终端主机模块1计算机网络概述

201.4

网络传输介质1.双绞线双绞线(Twisted

Pair,TP)是计算机网络中最常见的传输介质，由两条互相绝缘的

铜线组成，其典型直径为1mm。

将两条铜线拧在一起，就可以减少邻近线对电信号的干

扰。双绞线既能用于传输模拟信号，也能用于传输数字信号，其带宽取决于铜线的直径

和传输距离。模块1计算机网络概述

211

.

4

.

1

有

线

传

输

介

质图1.11

非屏蔽双绞线图1.12

屏蔽双绞线2.

同轴电缆同轴电缆比双绞线的屏蔽性更好，

因此可以将电信号传输得更远。它以

硬铜线为芯(导体),外包一层绝缘

材料(绝缘层),这层绝缘材料被密

织的网状导体环绕形成屏蔽，其外又

覆盖一层保护性材料(护套)。模块1计算机网络概述

22编织铜网

聚乙烯铜导体1.4.

1有线传输介质图1.13

同轴电缆塑料护套3.

光纤光纤广泛应用于计算机网络的主干网中，通常可分为单模光纤和多模光纤，如

图1.14和图1.15所示。单模光纤具有更大的通信容量和更远的传输距离。常用的

多模光纤是62.5μm芯/125μm外壳和50μm芯/125μm外壳，它们是由纯石英玻璃制

成的，纤芯外面包裹着一层折射率比纤芯低的包层，包层外是一层塑料护套。光

纤通常被扎成束，外面有外壳保护，光纤的传输速率可达100Gbit/s。模块1计算机网络概述

231.4.

1有线传输介质图1.

15

多模光纤图1.14

单模光纤1.

无线电波无线电波通信主要靠大气层的电离层反射，电离层会随季节、昼夜，以及太阳

活动的情况而变化，这就会导致电离层不稳定，而产生传输信号的衰弱现象。电

离层反射会产生多径效应。多径效应就是指同一个信号经不同的反射路径到达同

一个接收点，其强度和时延都不相同，使得最后得到的信号失真很大。2.微波微波通信主要有两种方式：地面微波接力通信和卫星通信。(1)地面微波接力通信。(2)卫星通信。

模块

1计算机网络概述

241.4.2无线传输介质1.

网卡2.集线器3.交换机4.路由器5.

防火墙6.入侵检测系统7.入侵防御系统8.无线控制器/无线接收器模块1计算机网络概述

25路由器通用大楼局域网广城网ATM交换机政

府1.5网络连接设备InternetDDN网IP网PSTN网策略管理

服务器局域网交换机防火墙1.6

计算机网络新技术的发展1.5.1三网融合1.5.25G

技术1.5.3云计算1.5.4物联网1.5.5大数据1.5.6人工智能模块1计算机网络概述

26三网融合又叫“三网合一”,是指电信网、广播电视网、互联网这3个网络，

在向宽带通信网、数字电视网、下一代互联网演变过程中，相互渗透、互相兼容

并逐步整合成为全世界统一的信息通信网络。三网融合并不是指三大网络的物理

合一，而主要是指高层业务应用的融合。三大网络通过技术改造，使技术功能趋于一致、业务范围趋于相同，网络互联

互通、资源共享，为用户提供语音、数据和广播电视等多种业务。▶▶

模块1计算机网络概述

27

1

.

6

.

1三

网

融

合5G网

络(

5GNetwork)

是第五代移动通信网络，其理论峰值传输速度可达

20Gbit/s,

即每秒能传输2.5GB的内容，相同条件下比4G网络的传输速度快10倍

以上。举例来说，

一部1GB

的电影可在0.4秒之内下载完成。随着5G

技术的诞生，

用智能终端分享3D

电影、游戏以及超高画质节目的时代正向我们走来。1.5G

网络概述2.5G

技术的优势3.5G

技术的安全问题4.5G

技术的应用模块1计算机网络概述

281

.

6

.

2

5

G

网

络云计算(CloudComputing)是

IT产业发展到一定阶段的必然产物。云计算

是一种新兴的商业计算模式。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池中，

使各种应用系统能够根据需要获取计算能力、存储空间和各种软件服务。1.云计算概述2.云计算的基本概念(1)云计算的定义。(2)云计算的服务模式。(3)云计算的部署模式。(4)云计算的生态系统。3.OpenStack

云计算管理平台项目4.Docker

技术模块1计算机网络概述

291

.

6

.

3

云

计

算物联网(Internet

ofThings,loT)是指通过信息传感器、射频识别技术、全

球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术，实时采集任何需要监

控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位

置等需要的信息，通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接，

实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。物联网是一个基于互联网、传统

电信网等的信息承载体，它让所有能够被独立寻址的普通物理对象形成互联互通

的网络。1.物联网的概念2.物联网的特点3.

物联网的应用模块1计算机网络概述

301

.

6

.

4

物

联

网现在的社会是一个高速发展的社会，科技发达，信息流通，人们之间的交流越

来越密切，生活也越来越方便，大数据(Big

data)就是这个时代的产物。大数据，

或称巨量资料，指的是所涉及的资料量规模巨大到无法透过目前主流软件工具，在合理时间内将其提取、管理、处理并整理成为帮助企业经营决策的信息。1.

大数据的定义2.大数据的趋势(1)数据资源化。(2)与云计算深度结合。(3)科学理论的突破。(4)数据科学和数据联盟的成立。(5)数据泄露泛滥。(6)数据管理成为核心竞争力。(7)数据质量是BI(商业智能)成功的关键。(8)数据生态系统复合化程度加强。模块1计算机网络概述

311

.

6

.

5

大

数

据人工智能(Artificial

Intelligence,Al),它是研究、开发用于模拟、延伸和扩

展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。1.人工智能安全问题2.人工智能应用领域模块1计算机网络概述

321

.

6

.

6

人

工

智

能模块1计算机网络概述技能实训任务1双绞线制

作的方法33任务3常用网络连接设备任务2eNSP工具软件的使用ThankYOU!感谢您的观看Foundations

of

Computer

Network

Technology计算机网络技术基础模块2数据通信技术计算机网络技术基础01

数据通信的基本概念02

数据通信方式03

数据编码与调制技术04

数据交换技术CONTENTSCONTENTS05

信道复用技术06

差错控制技术07

技能实训2.1

数据通信的基本概念2.1.1信息、数据和信号2.1.2数据信号分类2.1.3信道及信道的分类2.1.4数据通信系统的基本结构2.1.5数据通信的技术指标模块2数据通信技术

38信息、数据与信号等是数据通信

系统中的最基本的概念，必须了解它

们的区别和联系。1.信息2.

数据3.信号模块2数据通信技术

392.1.1信息、数据和信号(a)

模拟信号

(b)数字信号图2.

1

模拟信号和数字信号信号的另一种分类方法是将信号分为基带信号、宽带信号及载波信号。1.

基带信号2.

宽带信号3.

载波信号模块2数据通信技术

402.1.2数据信号分类传输信息的必经之路称为信道，包括传输介质和通信设备。传输介质可

以是有线传输介质，如电缆、光纤等，也可以是无线传输介质，如电磁波等。1.物理信道和逻辑信道2.有线信道和无线信道3.数字信道和模拟信道模块2数据通信技术

412.1.3信

道及

信

道的分类w信源信道噪声源图2.2

模拟通信系统模型编码器

Jn

解码器信道噪声源模块2数据通信技术

422

.

1

.

4

数

据

通

信

系

统

的

基

本

结

构1.

模拟通信系统2.

数字通信系统图2.3

数字通信系统模型几信源解调器调制器信宿信宿几w模块2数据通信技术

431.数据传输速率2.

信道带宽3.信道容量4.信道带宽和信道容量的关系5.可靠性指标的具体表述(

1

)

误

码

率

。

其定义为：(2)误比特率。

其定义为：2.1.5数据通信的技术指标图2.5

二级电平与四级电平(二进制与四进制)码元1信

号码元2码元3

码元4

码元5图2.4

码元示意图2.2

数据通信方式2.2.1信道通信的工作方式2.2.2数据的传输方式2.2.3数据传输同步技术2.2.4通信网络中节点的连接方式2.2.5数据传输的基本形式模块2数据通信技术

441.

单工通信单工通信是指通信信道是单向信道，信号仅沿

一

个方向传输，发送端只能发送不能接收，接收

端只能接收而不能发送，任何时候都不能改变信号传输方向，如图2

.

6所示。例如，无线电广播、

BP

机、有线电视都使用的是单工通信方式，电视台只能发送信息，用户的电视机只能接收信息。模块2数据通信技术

45数据的单方向性图2.6

单工通信方式2

.

2

.

1

信

道

通

信

的

工

作

方

式接收端电视发送端电视台2.半双工通信半双工通信是指信号可以沿两个方向传输，但同一时刻一个信道只允许单方向传输，

即两个方向的传输只能交替进行，而不能同时进行，如图2.7所示。当改变传输方向时，

要通过开关装置进行切换，如对讲机进行通话。模块2数据通信技术

46不同时刻的数据双向传输图2.7

半双工通信方式2.2

.1

信

道

通

信的

工

作

方

式发送端/接收端对讲机发送端/接收端

对讲机3.

全双工通信全双工通信是指数据可以同时沿相反的两个方向进行双向传输，如图2.8所示，例如，电话通

话。全双工通信需要两条信道，

一条用来接收信息，

一条用来发送信息，因此其通信效率很高如手

机进行通信。任何时刻的数据双向传输模块2数据通信技术

47发送端/接收端手机图2.8

全双工通信方式2

.

2

.

1

信

道

通

信

的

工

作

方

式发送端/接收端手机在数字通信中，按每次传输的数据位数，传输方式可分为串行通信和并行通信两种。1.

串行通信2.

并行通信模块2数据通信技术

48并行到串

行的转换串行到并行的转换68-图2

.9

串行通信2.2.2数据的传输方式校验

并行通信发送设备发送设备接收设备接收设备图2.10数据线数据位同步字节

数据帧01111110

1010111000110…011010101001计算机图2

.

11

同步方式起始位

数据位10101011

011101010数据传输方向模块2数据通信技术

49通常使用的同步技术有两种：同步方式和异步方式。1.

同步方式2.

异步方式2.2.3数据传输同步技术同步字节01111110图2.

12

异步方式计算机计算机计算机10100101集线器主站图2.13

点到点连接方式终端2

…

…

终端N终端1集线器连接图2.

15

集线式多点连接在数据通信的发送端和接收端之间，可以采用不同的线路连接方式，即点到点连接方

式或点到多点连接方式。1.点到点连接方式2.点到多点连接方式(1)分支式。(2)集线式。模块2数据通信技术

502

.

2

.

4

通

信

网

络中

节

点

的

连

接

方

式从站1从站2图2.14

分支式多点连接终端2

……

·终端N

交换机连接

从站3

终端1交换机主机1主机2数据通信系统输入

数字比特流

模拟信号汉字

L公用电话网PC

机

调制解调器点击查看源网页源系统

传输系统传输系统

接收的信号数据传输的基本形式有基带传输、频带传输和宽带传输。1.

基带传输2.频带传输3.

宽带传输模块2数据通信技术

51模拟信号

数字比特流

显示

汉字调制解调器

PC

机目的系统2.2.5数据传输的基本形式发送器

发送的信号输入信息输出信息输出数据输入数据接收器源点终点模块2数据通信技术

522.3

数据编码与调制技术模拟数据-模拟数据-数字数据-数字数据二放大器调制器PCM编码器调制器数字编码器模拟信号数字信号数字信号数字信号模拟数据和数字数据都可以用模拟信号或数字信号来表示和传输。在一定条件下，可以将模拟信号编

码成数字信号，或将数字信号编码成模拟信号。模块2数据通信技术

532.3.1数据的编码类型图2

.

16

数据的编码类型幅度频率相位幅度和相位数字数据数字基带

调制信号若模拟数据或数字数据采用模拟信号进行传输，需要采用调制解调技术进行转换。1.模拟数据的调制2.数字数据的调制模块2数据通信技术

54数字信号工作站A模拟信号公用电话线数字信号工作站

Modem上2.3.2数据的调制技术图2.

19

数字数据的模拟信号编码图2.

17

调幅、调频和调相的关系图2.

18

数字数据调制Modem数字数据不归零码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码跳变

跳变跳变跳变跳变若模拟数据或数字数据采用数字信号传输，则需要采用编码技术进行转换。1.模拟数据的编码2.数字数据的编码模块2数据通信技术

55图2.20

采样011

001

100

111

1100110010000101012.3.3数据的编码技术图2.23

数字信号的编码图2.22

编码2.4.1

电路交换技术2.4.2报文交换技术

2.4.3分组交换技术2.4.4数据交换方式比较2.4.5高速交换技术模块2数据通信技术

562.4

数据交换技术数据经编码后在通信线路上进行传

输，最简单的方式是用传输介质将两

个端点直接连接起来进行数据传输。但是每个通信系统都采用把收发两端

直接相连的方式是不可能的，一般都要通过一个由多个节点组成的中间网

络来把数据从源节点转发到目标节点，以此实现通信。这个中间网络不关心

所传输的数据内容，只是为这些数据

从一个节点到另一节点直至目标节点

提供数据交换的功能。主机A主机B交换节点模块2数据通信技术

572.4.1电路交换技术图2.24

交换网络拓扑结构8

8

8CD

T2B交换设备线路建立请求报文分释放请求呼叫应答应答释放应答

模块2数据通信技术

581.电路交换通信的3个阶段2.

电路交换技术的特点2.4.1电路交换技术呼叫时建立的

物理连接

图2

.26

线路建立图2

.25

电路交换线路释放4

数

据

传

输886o0T1A0

9

9

]存储-转发传输交换设备传输接收报文模块2数据通信技术

591.报文交换原理2.报文交换技术的特点2.4.2报文交换技术交换设备

传输图2.27

报文交换存储-转发发送报文主机A

分组1

分组2分组1SI发送端S1～S5:分组交换机

ACK:应答报文分组主机H3s2/S3

分

组分组2主机H4分组3虚电路S5主机H5虚电路分组交换呼叫请求呼叫

应答数据传输ACKACKACK释放请求释

放

应答模块2数据通信技术

601.分组交换技术的特点

2.分组交换方式(1)数据报。(2)虚电路。主机H2SI分组4S4主机H6图2

.30分组1分组2S5接收端2.4.3分组交换技术分组1S2ACKS4图2.28

数据报分组5主机H1分组11ACK图2

.29

虚电路的通信过程虚电路

建立虚电路

拆

除2S32.4.4数据交换方式比较1.分组交换与报文交换2.3种交换技术比较模块2数据通信技术

61电路交换技术

报文交换技术寻路延迟报文呼叫应答报文

报文连接释放A

B

C

D图2.31报文A

B

D

A3种交换技术的传输的过程分组交换技术排队延迟连接建立数据传送D模块2数据通信技术

6253个字节信元信息域48个字节1.ATM

技术2.光交换技术2.4.5高速交换技术图2.32

ATM

信元格式信元头5个字节2.5

信道复用技术2.5.1频分多路复用技术2.5.2时分多路复用技术2.5.3波分多路复用技术2.5.4码分多路复用技术模块2数据通信技术

63频分多路复用(FrequencyDivision

Multiplexing,FDM)技术的

工作原理是：在物理信道的可用带宽

超过单个原始信号所需带宽的情况下，

可将该物理信道的总带宽分割成若干

个与传输单个信号带宽相同(或略宽)

的子信道，每个子信道传输一路信号。频分多路复用编码器信道1(fl)信道2信道3信道4信道5信道6信道7信道8(f8)频分多路复用解码器5678模块2数据通信技术

64信元1→

信元2→

信元3→

信元4→

信元5→

信元6→

信元7→

信元8→图2

.33频分多路复用技术的工作原理2.5.1频分多路复用技术模块2数据通信技术2.5.2时分多路复用技术频分多路复用技术以信道频带作为

分割对象，通过为多个信道分配互不

重叠的频率范围的方法来实现多路复

用，因而更适合用于模拟信号的传输。

时分多路复用技术则以信道传输的时

间作为分割对象，通过为多个信道分

配互不重叠的时间片的方法来实现多

路复用，因此时分多路复用更适合用

于数字信号的传输。时分多路复用解码器时分多路复用编码器信元1

→

信元2→

信元3→

信元4→

信元5→

信元6一

信元7→

信元8

→图2.34

时分多路复用技术的工作原理1

2

3

4

5

6

7

865空闲时隙1②#4

#3

#24个时分复用帧a

a①#3

#2

#D3个STDM帧模块2数据通信技术

661.同步时分多路复用技术2.异步时分多路复用技术2.5.2时分多路复用技术图2.35

同步时分多路复用技术的工作原理1②,③

④b

CC图2.36

异步时分复用,③

④①dADCBB#1a8

8

8CD

T2B交换设备线路建立请求报文分释放请求呼叫应答应答释放应答

模块2数据通信技术

671.电路交换通信的3个阶段2.

电路交换技术的特点2.4.1电路交换技术呼叫时建立的

物理连接

图2

.26

线路建立图2

.25

电路交换线路释放4

数

据

传

输886o0T1A0

9

9

]λ

信

号1信号2-信

号

3三棱柱共享光纤F1F2F3共享光纤的光谱在同一根光纤中同时让两个或两

个以上的光波长信号通过不同光信道

各自传输信息，这种方式称为光波分复用技术，通常称为波分多路复用(Wavelength

Division

Multiplexing,

WDM)技术。模块2数据通信技术

68F1F2F3光谱图2.37波分多路复用技术的工作原理2.5.3波分多路复用技术码分多路复用(Code

Division

Multiplexing,CDM)技术常用的名称是码

分多址(Code

Division

Multiple

Access,CDMA)技术。码分多路复用技术也是一种共享信道的技术，每个用户可在同一时间使用

同样的频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法，即为每个用户

分配一个地址码，各个码型互不重叠，通信各方不会相互干扰，抗干扰能力强。码分多路复用技术的特征是个每个用户有特定的地址码，而地址码之间相

互具有正交性，因此各用户信息的发射信号在频率、时间和空间上都可能重叠，

从而使有限的频率资源得到利用。模块2数据通信技术

692.5.4码分多路复用技术模块2数据通信技术

702.6

差错控制技术所谓差错，就是指在数据通信中，接收端

接收到的数据与发送端实际发出的数据出现不

一致。差错的产生是无法避免的，信号在物理

信道中传输时，线路本身电器特性造成的随机

噪声、信号幅度的衰减、频率和相位的畸变、

电器信号在线路上产生反射造成的回音效应、

相邻线路间的干扰以及各种外界因素(如大气

中的闪电、开关的跳火、外界强电磁流磁场的

变化、电源的波动等)等，都会造成信号的失

真。(1)热噪声。(2)冲击噪声。模块2数据通信技术

71传输数据信号噪声信号与

噪声叠加采样时序

接收数据原始数据2.6.1差错的产生图2

.38

差错的产生重新计算，判断最终接收

是否正确

的数据主机B为了保证通信系统的传输质量，降低误码率，必须采取差错控制措施，即

差错控制编码。1.

奇偶校验码2.循环冗余校验码

模块2数据通信技术

72数据块同步字节同步传输2.6.2差错控制编码图2

.

39

CRC

校验码的数据传输过程计算出CRC码，将

其附加在数据后要发送

的数据CRC码主机A1.

前向纠错方法2.

反馈重发检错方法3.

混合法噪声源前向信道反馈信道噪声源图2.40

前向纠错方法原理图

图2.41

反馈重发检错方法原理图当没有差错控制时，信源输出的数字(也称符号或码元)序列将直接送往信道。由于

信道中存在干扰，信道的输出将产生差错。数字在传输中产生差错的概率(误码率)是

传输准确性的一个主要指标。在数字通信中信道给定以后，如果误码率不能满足要求，就要采取差错控制。模块2数据通信技术

732.6.3差错控制方法检

编错

码码

器检

译错

码码

器纠编

错码码器纠解

错码码器重发

控制反馈控制前向信道发送器接收器发送器接收器信

源信

源信

宿信宿模块2数据通信技术技能实训任务1Visio软件工

具的使用任务2交换机基

本配置任务3路由器基

本配置74ThankYOU!感谢您的观看Foundations

of

Computer

Network

Technology计算机网络技术基础模块3计算机网络体系结构计算机网络技术基础01

网络体系结构与协议概述02

开放系统互连参考模型03

TCP/IP

参考模型CONTENTSCONTENTS04

IPV4编址05

IPV4

编址06

技能实训3.1

网络体系结构与协议概述3.1.1

网络体系结构的概念3.1.2网络体系的分层结构3.1.3网络协议的概念3.1.4网络层次结构中的相关概念模块3计算机网络体系结构

79网络体系结构是指整个网络系统的

逻辑组成和功能分配，定义和描述了一

组用于计算机及其通信设施之间互联的

标准和规范的集合。研究网络体系结构

的目的在于定义计算机网络各个组成部

分的功能，以便在统一的原则指导下进

行网络的设计、使用和发展。1.层次结构的概念2.层次结构的主要内容3.层次结构划分原则4.划分层次结构的优越性模块3计算机网络体系结构

803.1.1网络体系结构的概念计算机A虚通信n+1层协议—(

第n+1层协议)(

第n

层协议)(

第n-1层协议)n层与n-1层接口处一接

口虚通信1层物理介质

实通信图3

.

2

网络体系结构中协议、层、服务与接口网络体系都是按层的方式来组织的，每一层都能完成一组特定的、有明

确含义的功能，每一层的目的都是向上一层提供一定的服务，而上一层不需

要知道下一层是如何实现服务的。模块3计算机网络体系结构813.1.

2网

络

体系的

分

层

结

构n层提供的服务

n-1层提供的服务图3

.

1

网络体系的层次结构模型n+1层n层n+1层n层n+1层与n层接口处n+1nn-1n+1n-1调用服务计算机Bn层协议接口-1层连网的计算机以及网络设备之间要进行数据与控制信息的成功传递就必

须共同遵守网络协议，网络协议包含了3个方面的内容：语义、语法和时序。语义：规定通信的双方准备“讲什么”,即需要发出何种控制信息，完

成何种动作以及做出何种应答。语法：规定通信双方“如何讲”,即确定用户数据与控制信息的结构、

格式、数据编码等。时序：又可称为“同步”,规定了双方“何时进行通信”,即对事件实

现顺序的详细说明。模块3计算机网络体系结构

823.1.3网络协议的概念网络层次结构中包含实体、接口、服务等相关概念。1.

实体2.接口3.

服务4.

层间通信5.服务访问点6.协议数据单元7.接口数据单元模块3计算机网络体系结构

833.1.4网络层次结构中的相关概念模块3计算机网络体系结构

843.2

开放系统互连参考模型OSI

参考模型将计算机网络通信协议分为7层。

OSI

参考模型的层次是相互独立的，每一层都有各

自独立的功能，这7层由低至高分别是物理层、数

据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应

用层，每一层完成通信中的一部分功能，并遵循一

定的通信协议，这些协议具有如下特点。(1)网络中每个节点均有相同的层次。(2)不同节点的对等层具有相同的功能。(3)同节点内相邻层之间通过接口通信。(4)每一层可以使用其下层提供的服务，并

向其上层提供服务。(5)仅在最低层进行直接的数据传输。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层传输层协议网络层协议数据链路层协议11001110001110应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层段数据包帧比特流模块3计算机网络体系结构

85主机A

主机B图3.3

OSI

参考模型的网络体系结构3.2.1

OSI参考模型53OSI

已经为各层制定了标准，各个标准作

为独立的国际标准公布，下面以从低层到高

层的顺序依次介绍OSI参考模型的各层功能。1.物理层2.数据链路层3.网络层4.

传输层5.会话层6.表示层7.应用层

主机A

主机B

沿两端点间的最佳路由传输数据图3

.

5

网络层传输主机A

主机B两节点间可靠的数据传输图3

.

4

数据链路层传输两端点间可靠的透明数据传输(应用进程间的逻辑通信)主机B图3

.

6

传输层通信模块3计算机网络体系结构

863.2.2OSI参考模型各层的功能主机AOSI

参考模型中数据的实际传输过程

如图3.7所示。发送进程传输数据给接收

进程，实际上是经过发送端通过发送进

程到各层，从上到下传输到物理传输介

质(物理媒体),通过物理传输介质传

输到接收端，再经过从下到上各层的传

递，最后到达接收端的接受进程。1.数据解封装2.

网络通信常见术语。模块3计算机网络体系结构

87数据□数据数据数据TCP+数据IP+TCP数据11001110001110应用层头表示层头会话层头TCP

头IP头数据数据□数据□数据□数据□3

.

2

.

3

O

S

I

参

考

模

型

数

据

传

输

过

程应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层帧头

数据11001110001110图

3

.

8

数据解封装3.3

TCP/IP参考模型3.3.1

TCP/IP概述3.3.2TCP/IP参考模型各层的功能3.3.3

OSI/ISO与TCP/IP参考模型比较3.3.4

TCP/IP网际层协议3.3.5

TCP/IP传输层协议3.3.6

TCP/IP应用层协议模块3计算机网络体系结构

88TCP/IP是目前最流行的商业化网络协议，尽管它不是某一标准化组织提出的正式标准，但它

已经被公认为目前的工业标准或“事实标准”。

Internet之所以能迅速发展，是因为TCP/IP

能够

适应和满足世界范围内数据通信的需求。应用层HTTP,DNS,Telnet,FTP,SMTP,POP3,E-mail以及其他应用协议传输层TCP,UDP网际层IP,ARP,RARP,ICMP网络

接口层各种通信网络接口(以太网等)

物理网络模块3计算机网络体系结构

89应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层的特点的缺点参考模型的层次1.TCP/IP2.TCP/IP3.TCP/IP图3

.9

OSI/ISO

参考模型与TCP/IP

参考模型对应关系ISO/OSI参考模型

TCP/IP参考模型3.3.1

TCP/IP概述TCP/IP

参考模型各层的功能如下。1.

网络接口层2.

网际层3.

传输层4.应用层模块3计算机网络体系结构

903

.

3

.

2

T

C

P

/

I

P

参

考

模

型

各

层

的

功

能TCP/IP

参考模型与OSI/ISO参考模型在设计上都采用了层次结构的思想，不过层次划

分及使用的协议有很大的区别。无论是OSI/ISO

参考模型还是TCP/IP

参考模型都不是完美

的，都存在某些缺陷。总结两者的区别主要如下。(1)法律上的国际标准OSI

并没有得到市场的认可，非国际标准TCP/IP

现在获得了

最广泛的应用，TCP/IP

常被称为事实上的国际标准。(2)OSI的专家们在完成OSI标准时没有商业驱动力。(3)OSI的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低。(4)OSI标准的制定周期太长，从而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场。(5)OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。(6)OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP

借鉴了OSI的这些概念建

模。1.OSI

参考模型的优、缺点2.TCP/IP

参考模型的优、缺点

模块3计算机网络体系结构

913.3.3

OSI/ISO与TCP/IP

参考模型比较在计算机网络的众多协议中，TCP/IP

是应用最广泛的，在TCP/IP

参考模型包含的4个

层次中，只有3个层次包含实际的协议。网际层的协议主要包括IP、ARP、ICMP

和IGMP。1.IP2.ARP3.ICMP4.IGMP模块3计算机网络体系结构

923.3.

4

TCP

/IP网

际层

协

议SYN_RCVDESTABLISHED③ESTABLISHED数据传送图

3

.

1

0

3

次

握

手

建

立TCP

连接的过程模块3计算机网络体系结构

931.TCP2.UDP主机AACK=0SYN_SENT3.3.5TCP/IP传

输

层

协

议传输层协议主要包括ICP和UDP。主机BDHCP客户端

DHCP服务器①DHCP

Discover(广播)②DHCPOffer(单播)③DHCP

Request(广播)④DHCPACK(单播)图3.

11

DHCP

工作过程模块3计算机网络体系结构

94超文本传输协议文件传输协议远程登录协议简单邮件传输协议

域名解析协议简单网络管理协议

动态主机配置协议3.3.6TCP/IP应

用

层

协

议1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.模块3计算机网络体系结构

953.4

IPV4编址IP地址用于跨越任何数量的网络，跨越互联网，

从世界上任何位置找到目的计算机，网关或路由器

根据IP

地址将数据帧传输到它们的目的计算机，直

到数据帧到达本地网络，硬件地址才发挥作用。1.

二进制与十进制要掌握IP地址和子网划分方法，首先必须要对

进制数记数有一定的认识，下面简要介绍十进制和

二进制的互相转换。(1)二进制与十进制。(2)二进制数转换成十进制数。(3)十进制数转换成二进制数。2.网络地址标识模块3计算机网络体系结构

96图3.12十进制数转换成二进制数的方法3.4.1

IPv4编址概述余数1.IPv4

地址的表示方法2.IPv4地址的组成11000000000010103.IPv4

地址的分类与构成4.

子网掩码5.特殊的IP地址Internet上的不同主机之间要进行通信，除使用TCP/IP外，每台主机都必须有

一个不与其他主机重复的地址，这个地址就是Internet

地址，它相当于每台主机的

名字。Internet地址包括IP地址和域名地址两种不同的地址。模块3计算机网络体系结构

970图3.13

十进制数IP

地址表示方法3.4.2

IPv4地址的表示方法为了提高IP地址的使用效率，可以将一个网络划分为多个子网。可以采用借位

的方法，从主机最高位开始借位使之变为新的子网号，剩余部分仍为主机号，将

本来属于主机号的部分变为子网号和主机号，这样就实现了将大的网络划分为多

个小的网络，满足了不同网络对IP地址的个性化需求，体现了网络的层次性。2/27172.22.1.64/27/16.22.1.236/3092/27172.22.254.0/24模块3计算机网络体系结构

983.4.3子网划分与规划1.子网划分2.

规

划IP地址主机号子网号主机号网络号网络号图3

.

21

VLSM

路由汇总范例图3

.20子网化示意图32/30/243.5.1

IPv6概述3.5.2IPv6报头结构与格式3.5.3IPv6地址类型3.5.4IPv6技术的新特性3.5.5IPv4到IPv6的过渡技术模块3计算机网络体系结构

993.5

IPV6编址在Internet

发展初期，

IPv4以其简单、易于实现、互操作性好的优势得到快速

发展。然而，随着Internet的迅猛发展，

IPv4

地址不足等设计缺陷也日益明显。IPv4理论上能够提供的地址数量是43亿，但是由于地址分配机制等，IPv4实际可使用的地址数量远远达不到43亿。Internet的迅猛发展令人始料未及，也带来了地址短缺的问题。针对这一问题，先后推出过几种解决方案，如CIDR

和NAT,但是

它们都有各自的弊端和不能解决的问题，在这样的情况下，

IPv6

的应用和推广便显

得越来越迫切。随着Internet规模的不断扩大，

IPv4地址空间已经消耗殆尽。

IPv4网络地址资源有限，严重制约了Internet的应用和发展。另外，网络的安全性、QoS、简便配

置等要求也表明需要一个新的协议来彻底地解决目前IPv4面临的问题。

IPv6

不仅能

解决网络地址资源短缺的问题，还能解决多种接入设备连入互联网的问题，使得配

置更加简单、方便。

IPv6采用了全新的报文格式，提高了报文的处理效率，也提高

了网络的安全性，还能更好地支持QoS。模块3计算机网络体系结构

1003.5.1

IPv6概述IPv6报文的整体结构分为IPv6报头、扩展报头和上层协议数据3个部分。1.IPv6

报头结构2.IPv6

地址格式模块3计算机网络体系结构

101(1)冒分十六进制表示法。(2)0位压缩表示法。(3)内嵌IPv4地址表示法。4

812162024

28

318版本号流量等级流标签载荷长度下一报头跳数限制源地址目的地址IPv6报头下一报头=路由报头路由扩展报头

下一报头=分片分片扩展报头

下一报头=TCPTCP报头+TCP数据IPv6报头下一报头=路由报头路由扩展报头

下一报头=TCPTCP报头+TCP数据3

.

5

.

2

I

P

v

6

报

头

结

构

与

格

式IPv6报头下一报头=TCPTCP报头+TCP数据(3)多个扩展报头图3

.

23

扩展头部报文示例64128192256320图3.22

IPv6报头结构(2)1个扩展报头(1)0个扩展报头IPv6主要定义了3种地址类型：单播地址(Unicast

Address)、组播地址(Multicast

Address)

和任播地址(Anycast

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