《计算机网络技术第三版》-《计算机网络技术第三版》-第二章

计算机网络技术项目2计算机网络体系结构学习内容认识数据通信的几个概念1234

5认知计算机网络标准制作网线认识网络设备项目实战：办公室局域网组建任务1：认识数据通信的几个概念2.1.1数据通信主要技术

数据在计算机中是以离散的二进制数字信号表示的，但在数据通信过程中如果通信信道不允许直接传输计算机所产生的数字信号，那么就需要在发送端先将数字信号变换成模拟信号再送入信道传输，在接收端再将收到的模拟信号还原成数字信号，这个过程称为调制和解调，相应的设备称为调制解调器。数据的成功传输依赖于两个主要因素：被传输信号的质量和传输介质的性能。模拟或数字数据都是既能用模拟信号又能用数字信号传输的。但模拟信号在传输过程中会发生衰减、变形，尤其是在长距离传输后会发生严重的畸变。另外，数据传输的好坏，还与发送和接收设备的性能有关。任务1：认识数据通信的几个概念2.1.1数据通信主要技术常用的数据通信的技术指标有以下几种：1.信道带宽（信道容量）

是描述信道的主要指标之一，由信道的物理特性所决定。通信系统中传输信息的信道具有一定的频率范围（即频带宽度），称为信道带宽。2.传输速率一种是数据传输速率，数据传输速率是指通信系统单位时间内传输的二进制代码的位数，因此又称做比特率，单位用比特/秒表示，记为b/s或bps数据传输速率。数据传输速率是指通信系统单位时间内传输的二进制代码的位数，因此又称做比特率，单位用比特/秒表示，记为b/s或bps。另一种是调制速率又称做波特率或码元速率，它是数字信号经过调制后的传输率，表示每秒传输的电信号单元数，即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数。任务1：认识数据通信的几个概念2.1.1数据通信主要技术误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标，是指二进制码元在传输过程中被传错的概率。信道的带宽是由硬件设备改变电信号时的跳变响应时间决定的。尽管电信号的传输速率为每秒30×104km，但由于发送和接收设备存在响应时间，特别是计算机网络系统中的通信子网还存在中间转发等待时间，以及计算机系统的发送和接收处理时间，所以，在系统的信息传输过程中存在着延迟（传输延迟）。3.误码率4.传输延迟任务1：认识数据通信的几个概念2.1.2数据传输技术概述1.数据的传输方式：（1）单工通信：在单工通信方式中，数据只能按一个固定的方向传输，任何时候不能改变

数据的传输方向。

（2）半双工信:在半双工通信方式中，数据可以双向传输但必须交替进行，同一时刻一个信道只允许单方向传输数据。（3）全双工通信:全双工通信可以双向同时传输数据。任务1：认识数据通信的几个概念2.基带传输与频带传输（1）基带传输（2）频带传输计算机或终端等数字设备产生的、未经调制的数字数据所对应地电脉冲信号通常呈矩形波形式，它所占据的频率范围通常从直流和低频开始，因而这种电脉冲信号被称为基带信号。由于基带信号频率很低，含有直流成分，远距离传输过程中信号功率的衰减或干扰将造成信号减弱，使得接收方无法接收，因此基带传输不适合远距离传输。基带信号与频带信号的变换由调制解调技术完成。任务1：认识数据通信的几个概念3.串行与并行通信（1）串行通信目前，在远程通信中，人们一般采用串行通信方式。（2）并行通信在并行通信中，人们可以利用多条并行的通信线路，将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条对应的通信信道发送出去，每次可发送一个字符代码。但由于要建立多个通信信道，因此造价较高，一般主要用于近距离传输。任务1：认识数据通信的几个概念4.同步技术（1）异步传输方式（2）同步传输方式异步传输方式是一种计算机网络中常用的、也是最简单的同步方式。异步传输是指同一个字符内相邻两位的间隔是固定的，而两个字符间的间隔是不固定的，即所谓字符内同步，字符间异步。同步传输不是以字符为单位而是以数据块为单位传输的。在传输中，字符之间不加起始位和停止位。为了使接收方容易确定数据块的开始和结束，需要在每个数据块的前后加上起始和结束标志，以便使发送方与接收方之间能建立起一个同步的传输过程，同时还可以用这些标志来区分与隔离连续传输的数据块。5.多路复用技术任务1：认识数据通信的几个概念①同步时分多路复用②异步时分多路复用同步时分多路复用采用固定时间片的分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定的时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时间片，每个时间片以固定的方式分配给各路数字信号，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时间片。异步时分多路复用技术又被称为统计时分复用或智能时分复用（ITDM），它能动态地按需分配时间片，避免每个时间段中出现空闲的时间片。6.数据交换技术任务1：认识数据通信的几个概念（1）电路交换技术①线路建立：在传输数据前，都必须建立端到端的线路连接②数据传送：线路一旦建立起来，就可以完成数据的传输，传输的数据信号可以是数字的也可以是模拟的③线路拆除：在数据传送结束后，就要结束线路连接，通常由两个端中的一个来完成线路的拆除（2）报文交换技术报文交换是网络通信的另一种方法。其不需要在两个站点之间建立一条专用通路。（3）分组交换技术分组交换也称为包交换，该方式是把长的报文先分割成若干个较短的报文分组，再以报文分组为单位进行发送、暂存和转发。每个报文分组，除了要传输数据、地址信息外，还带有数据分组的编号。任务1：认识数据通信的几个概念7.ATM技术异步传输模式（ATM）实际上也是一种高速分组交换技术。区别在于传统的分组交换的基本数据传输单元是分组，而ATM的基本数据传输单元是信元，它将数字、语音、图像等所有的数字信息都分解为长度固定的信元（Cell）。8.差错控制技术任务1：认识数据通信的几个概念（1）差错产生的原因与类型（2）差错检测与控制当数据从信源出发，经过通信信道时，由于通信信道总存在有一定的噪声，在到达信宿时，接收到的信号将是传输信号与噪声叠加后的结果。数据在通信线路上传输时，由于传输线路上的噪声或其他干扰信号的影响，往往使发送端发送的数据不能正确地被接收，这就产生了差错。任务1：认识数据通信的几个概念2.1.3任务实战：使用CiscoPacketTracer查看交换机端口信息2.1.3任务实战：使用CiscoPacketTracer查看交换机端口信息任务目的：

熟悉Cisco交换机CLI方式配置方法，熟悉Cisco交换机的

基本配置命令。任务内容：通过CLI方式查看交换机端口任务环境：CiscoPacketTracer5.3.02.2任务2：认知计算机网络标准2.2.1网络体系结构计算机网络是由多个互连的节点组成，节点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个节点都必须遵守一些事先约定好的规则。网络体系结构层次化具有以下优点：（1）各层之间相互独立（2）结构独立分割（3）灵活性好（4）易于实现和维护（5）易于标准化的实现2.2.2OSI模型OSI参考模型将计算机网络的通信分成了易于理解的7层，其中上3层主要与网络应用相关，负责对用户数据进行编码等操作；下4层主要是负责网络通讯，负责将用户的数据传递到目的地。如图所示，从下往上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。2.2任务2：认知计算机网络标准2.2.3TCP/IP模型2.2任务2：认知计算机网络标准物理层物理层的主要任务是实现通信双方的物理连接，以比特流(bits)的形式透明地传送数据信息，并向数据链路层提供透明的传输服务(透明表示经过实际电路传送后，被传送的比特流没有发生任何变化，电路对其并没有产生任何影响)。所有的通信设备、主机等网络硬件设备都要按照物理层的标准与规则进行设计并通过物理线路互联，这些都构成了计算机网络的基础。数据链路层数据链路层可将物理层传来的0、1信号组成数据帧的格式，在相邻网络实体之间建立、维持和释放数据链路连接，并传输数据链路服务数据单元。该层负责在传送过程中进行纠错和恢复，它将纠错码添加到即将发送的帧中，并对收到的帧进行计算和校验，不完整及有缺陷的帧在该层都将被丢弃。网络层网络层是OSI参考模型中最重要的一层，主要功能是完成数据包的寻址和路由选择。在数据链路层中，讨论的是“链路”之间的通信问题，即两台相邻设备之间的通信(相邻是指两设备之间没有其他中间节点)。2.2任务2：认知计算机网络标准会话层A、B两台网络设备之间要通信，要建立一条会话供其使用，在建立会话的过程中也会有身份验证、权限鉴定等环节。传输层传输层的功能是接收上一层发来的数据，并进行分段，建立端到端的连接，保证数据从一端正确传送到另一端。它处于七层体系的中间，向下是通信服务的最高层，向上是用户功能的最底层。

电脑从网卡收到一串数据时，这些数据在电脑中都是二进制的格式，我们人类是看不懂二进制的，需要表示层帮忙将这些二进制转换成我们能够识别的数据。表示层应用层应用层提供各种各样的应用层协议，这些协议嵌入在各种应用程序中，为用户与网络之间提供一个沟通的接口。例如我们要看网页时，只需打开IE浏览器，输入一个网址，就可进入相应的网站。2.2任务2：认知计算机网络标准2.2任务2：认知计算机网络标准2.2.3TCP/IP模型1.网络接口层网络接口层，又名IP子网层。它主要定义各种物理网络互连的网络接口。2.IP层IP（网间互连协议）层是整个体系结构的关键部分。3.TCP层TCP层（传输控制协议）位于IP层之上。它的功能是使源端和目标主机上的对等实体可以进行会话。4.应用层在TCP/IP模型的最上层是应用层（ApplicationLayer），它包含所有的高层协议。2.2任务2：认知计算机网络标准任务目的：熟悉TCP/IP模型的层次结构和各层的特点。任务内容：用ping命令对网络故障进行定位。任务环境：计算机+WindowsXP/7操作系统。2.2.4任务实战：利用TCP/IP模型对网络故障进行定位和排除ping是个使用频率极高的实用程序，用于测试网络连通性。ping用来确定本地主机是否能与另一台主机交换（发送与接收）数据报。根据返回的信息，可以推断TCP/IP参数是否设置正确以及运行是否正常。2.3任务3：制作网线2.3.1双绞线双绞线分为非屏蔽式和屏蔽式两种。非屏蔽式双绞线（UTP）可以通过对绞，减少或消除相互间的电磁干扰。其有3类、4类、5类、6类之分，带宽分别为16MHz、20MHz、100MHz和1000MHz，常用作局域网传输介质，长度为100m。屏蔽式双绞线（STP）：通过屏蔽层减少相互间的电磁干扰，展示的就是屏蔽双绞线（STP）电缆的基本结构。其有3类和5类之分，带宽分别为16MHz和100MHz，常用于对辐射要求严格的场合。它具有抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点2.3任务3：制作网线2.双绞线布线标准EIA/TIA的布线标准中规定了两种双绞线的线序为568A和568B。2.3.2同轴电缆2.3任务3：制作网线同轴电缆有两种基本类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆，它们的线间特性阻抗分别为50Ω和75Ω。宽带同轴电缆可用于频分多路复用模拟信号的传输，也可用于数字信号的传输。较基带同轴电缆传输速率高，距离远（几十千米），但成本高。基带同轴电缆一般只用来传输基带信号，因此较宽带同轴电缆经济，适合距离较短、速度要求较低的局域网。基带同轴电缆又分为细缆和粗缆。2.3任务3：制作网线2.3.3光缆光缆的中心部分包括一根或多根光导光缆，通过从激光器或发光二极管发出的光波穿过中心光缆进行数据传输。在光缆的外面是一层玻璃，称之为包层。在包层外面，是一层塑料的网状的Kevlar（一种高级的聚合光缆），以保护内部的中心线，最后一层塑料封套覆盖在网状屏蔽物上。2.3.4无线介质2.3任务3：制作网线1.无线电波2.微波3.红外传输4.激光2.3.5任务实战：制作交叉双绞线任务目的：掌握双绞线制作方法、熟悉双绞线制作标准。任务内容：制作交

叉双绞线。任务环境：剥线钳、工具刀、RJ−45水晶头、5类双绞线、测线仪。2.3任务3：制作网线步骤1：利用斜口钳剪下所需要的双绞线，长度范围为0.6～100m。再用剥线器将双绞线的外皮除去2～3cm。如果在剥除双绞线的外皮时裸露出的电缆部分太短而不利于制作步骤2：剥线完成后的双绞线电缆。步骤3：将裸露的双绞线中的橙色对线拨向上方，棕色对

线拨向下方，绿色对线剥向左方，蓝色对线剥向

右方。步骤4：将绿色线对与蓝色线对放在中间位置，而橙色

线对与棕色线对保持不动，即放在靠外的位置。2.3任务3：制作网线步骤5：小心的剥开每一线对，遵循EIA/TIA568B的

标准来制作接头。步骤6：将裸露出的双绞线用剪刀或斜口钳剪下只剩约14mm的长度（之所以留下这个长度是为了符合EIA/TIA的标准，可以参考有关用RJ−45接头和

双绞线制作标准的介绍）最后再将双绞线的每一

根线依序放入RJ−45接头的引脚内，第一只引脚

内应该放白橙色的线，其余类推。2.3任务3：制作网线步骤7：确定双绞线的每根线已经正确放置之后，用RJ−45压线钳压接RJ−45

接头。步骤8：重复步骤2到步骤7，再制作另一端的RJ−45接头。另一端RJ−45接头

的引脚线序需要调换1−3、2−6两对线。步骤9：用测线仪进行测试。2.3任务3：制作网线2.4任务4：认识网络设备2.4.1集线器（Model）集线器（HUB）是计算机网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元，集线器（Hub）的基本工作原理是使用广播技术，就是从任一个端口收到一个信息包后，它都将此信息包广播发送到其他的所有端口。2.4.2交换机交换机（Switch），同样处于网络的中心，多台计算机利用交换机传递数据时，可以同时进行数据的发送。交换机最大的特点是可以将一个局域网划分成多个网段，每个端口可以构成一个网段，每一个连接到交换机上的设备都可以享用自己的专用带宽，不会产生冲突。交换机是专门为计算机之间能够相互高速通信且独享带宽而设计的一种包交换的网络设备。2.4任务4：认识网络设备2.4.3路由器路由器工作在OSI体系结构中的网络层，这意味着它可以在多个网络上交换和路由数据数据包。路由器通过在相对独立的网络中交换具体协议的信息来实现这个目标。比起网桥，路由器不但能过滤和分隔网络信息流、连接网络分支，还能访问数据包中更多的信息。2.4任务4：认识网络设备2.4.4网卡网卡，又称网络适配器或网络接口卡。通过网卡，计算机可以相互连接、相互通信。网卡的主要功能是处理计算机上发往网线上的数据，按照特定的网络协议将数据分解成为适当大小的数据包，然后发送到网络上去。每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，它保存在网卡的ROM中。2.4任务4：认识网络设备2.4.5服务器服务器是网络上储存了所有必要信息的计算机或其他网络设备，专用于提供特定的服务。例如，数据库服务器中储存了与某些数据库相关的所有数据和软件，允许其他网络设备对其进行访问，并处理对数据库的访问。2.4任务4：认识网络设备2.4.6任务实战：办公室两台计算机直接相连实验目的：熟悉网络协议的原理，掌握网卡的安装与配置方法。实

验内容：对等网的组建与通信。实验环境：（1）拓扑结构（2）设备与器件。①剥线钳、工具刀1把。②5类或6类双绞线10m。③水晶头2个。④网卡2个。⑤测试台或测线仪1台

（个）。⑥计算机2台。（3）相关标准。遵守EIA/TIA568国际标准。2.4任务4：认识网络设备步骤1：连接两台PC机。使用交叉线将两台PC机连接起来。步骤2：检查网卡是否正常工作。在“控制面板”窗口中，用鼠

标双击“系统”图标，进入“系统属性”窗口，打开

“硬件”选项卡，单击“设备管理器”按钮，即可在设备

管理器中查看硬件状态。步骤3：检查并安装通信协议。通过网络邻居进入到本地连接，

单击“安装”按钮，在打开的“选择网络组件类型”对

话框中选择相关项来完成安装。在打开的“选择网络组

件类型”对话框中选择“协议”项，再单击“添加”按

钮可以实现TCP/IP协议和IPX/SPX/NetBEUI协议的安装。2.4任务4：认识网络设备步骤4.：TCP/IP协议配置单击属性，出现如图所示的TCP/IP属性对