全国计算机等级考试三级网络技术课件第2章

1、三级网络技术，第二章网络的基本概念，2.1计算机网络的形成和发展，2.1.1计算机网络的发展历史，以及20世纪50年代通信技术与计算机技术的结合，为计算机网络的发展奠定了理论基础。20世纪60年代以ARPANET为代表的分组交换技术的发展为互联网的发展奠定了基础。自20世纪70年代中期以来，以OSI模型为代表的网络体系结构的研究工作在网络发展的标准化中发挥了重要作用。20世纪90年代以来，它标志着互联网的发展，网络发展速度突飞猛进。同时，网络发展的趋势是向宽带和多媒体发展。2.1.1计算机网络的形成和发展(续)，互联网的发展互联网是通过路由器将多个广域网和局域网连接起来的大规模互联网，性能更高

2、的互联网2正在发展。局域网技术的发展是高速以太网：发展10兆、100兆、1兆和10兆的宽带网络，形成宽带骨干网和2.1.2计算机网。20世纪50年代初，由于美军的需要，美国半自动地面防空系统开始尝试将计算机与通信技术相结合。后来，人们发现许多地理上分散的终端可以通过通信线路连接到中央计算机，计算机以集中的方式处理不同地理位置的用户数据；用户可以在自己的办公终端中输入程序，通过通信线路传输到中央计算机，以分时方式访问和使用信息处理资源，然后通过通信线路将处理结果发送回用户终端进行显示或打印。这种以单台计算机为中心的在线系统被称为面向终端的远程在线系统。随着计算机的发展，需要将多台计算机相互连接起

3、来。分布在不同地方的计算机通过通信线路相互连接，成为计算机网络。ARPANET是计算机网络发展的里程碑，是互联网的基础。20世纪70年代，一些组织开始研究局域网计算机，并取得了许多成果，对局域网技术的发展起到了重要作用。2.1.3网络架构和协议的标准化。1984年，国际标准化组织(ISO)正式公布了网络系统互连的参考模型，其全称是OSI/RM(开放系统互连基本参考模型)，简称OSI，以实现开放系统环境下的互连、互操作和应用可移植性。后来，像国际标准化组织和国际电报电话公司这样的组织为参考模型的每一级制定了一系列协议标准。尽管现场视察是一项国际标准，但并不实际。随着互联网的飞速发展，TCP/IP

4、协议和体系结构已经成为业界公认的标准。2.1.4互联网的应用和高速网络技术的发展，浏览器、超文本标记语言、搜索引擎和Java跨平台编程技术的发展在互联网的发展中发挥了重要作用。在过去的30年里，各种互联网应用的出现促进了互联网的快速发展。这些应用包括远程登录、电子邮件、文件传输协议、论坛、网络电话、互联网会议、互联网电视、电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、搜索引擎、P2P文件共享、即时消息、播客、博客和在线游戏。1993年9月，美国宣布了国家信息基础设施(NII)计划，该计划被称为信息高速公路。1992年2月，成立了全球信息基础设施委员会(GIIC)，以促进和协调信息技术和信息服务在各国

5、的发展和应用。目前，高速网络的发展主要体现在宽带城域网、异步传输模式、高速局域网、交换式局域网、虚拟网络和无线网络。2.1.5宽带城域网的发展从城域网技术和应用的现状来看，城域网的概念一般是指城市中网络运营商提供各种信息服务的所有网络。它以宽带光传输网络为开放平台，基于TCP/IP协议，通过各种网络互联设备实现语音、数据、图像、视频、IP电话、IP接入以及各种增值业务和智能业务，宽带城域网包括核心交换网和接入网。核心交换网络为整个网络提供了高速、宽带的中心连接，可以提供城域网接入互联网所需的所有路由服务，实现与国家骨干网的互联，并为城市提供高速的IP数据输出。接入网技术解决了终端用户接入区域网

6、络的问题。目前，计算机网络、电信网络和广播电视网络可以用作用户接入网络。2.2计算机网络的定义2.2.1计算机网络的基本概念，计算机网络在不同时期有不同的定义，这符合资源共享的观点。一组相互连接的自治计算机系统，它们可以互相共享资源。网络的目的：资源共享和信息传递。资源指计算机硬件、软件和数据。“自主计算机”:必须使用多台独立的计算机进行联网，没有主从关系，它们可以在网络上工作，也可以独立工作。它可以服务于远程用户和本地用户。网络协议：必须遵循相同的网络协议。2.2.2计算机网络的基本结构和特点，1。早期计算机网络结构：包括主机、终端、CCP和通信线路，逻辑功能：包括资源子网和通信子网，2.2

7、.2计算机网络的基本结构和特点(续)，2。现代网络结构的特点微机通过局域网与广域网相连，局域网与广域网、广域网与广域网的互连是由路由器实现的互联网：一个由路由器互连的大的、层次化的互连网络。2.2.3计算机网络的分类最能反映网络技术的本质特征，最常见的网络分类方法是根据网络的分布距离进行分类。根据网络的分布距离，可分为广域网、局域网、城域网和局域网。行动范围一般在10公里以内，受一个单位或部门的范围限制。根据局域网采用的不同技术、应用范围和协议标准，局域网可以分为共享局域网和交换局域网。交换式局域网可以通过局域网交换机在其多个端口之间建立多个并发连接，以提高局域网的带宽。从局域网应用的角度来看

8、，局域网的主要特点是：地理覆盖范围有限，适合学校、机构和工厂的需要。高数据传输速率和低误码率。易于构建、维护和扩展。从媒体接入的角度来看，可分为共享局域网和交换局域网；从所用传输介质的类型来看，可分为有线介质局域网和无线介质通信信道局域网。城域网，局域网和广域网之间的一个技术目标：满足几十公里内多个局域网的互联。早期主要技术：现在使用传统的FDDI技术：传输介质：光纤交换节点：基于IP的高速路由交换机和自动柜员机交换结构：采用核心交换层、业务汇聚层和接入层三层模式，广域网广域网，作用范围为33，360万到数千公里，可覆盖一个国家、一个地区或跨越几大洲的通信子网。用户可以使用公共分组交换网、卫星

9、通信网和无线分组交换网通过局域网接入，也可以选择公共电话交换网、有线电视网、无线网或无线局域网接入城域网作为区域骨干网。城域网通过路由器和光纤连接到广域网作为国家或地区骨干网。2.2.4计算机网络拓扑配置，定义计算机网络拓扑分类方法点对点线路通信子网拓扑，定义计算机网络拓扑，抽象“点”:工作站、服务器、通信设备等。“线”:通信媒介网络拓扑通过网络中节点和通信线之间的几何关系来表示网络结构，反映网络中实体之间的结构关系。拓扑的重要性对网络性能、系统可靠性和通信成本有很大影响。主要是指通信子网的拓扑配置、网络拓扑分类方法、点对点线路通信子网是星形、环形、树形和网状、总线形、树形、环形、无线通信和卫

10、星通信、网络拓扑分类方法、1。星型拓扑节点通过点对点通信线路与中心节点相连，中心节点控制整个网络的通信。优点：易于在网络中添加新站点，易于实施和管理。缺点：中心节点的故障会导致整个网络瘫痪。2.环形拓扑节点通过点对点通信线路连接成闭环。优点：易于安装和监控。缺点：容量有限，网络建成后很难增加新站点。3.环形拓扑和星形拓扑的扩展节点是分层连接的，信息交换主要在上下节点之间进行。通常，相邻节点和同级节点之间没有数据交换或很少数据交换。收集信息的应用要求4。网状拓扑中节点之间的连接是任意和不规则的。优点：系统可靠性高，缺点：必须采用复杂的结构、路由算法和流量控制方法。广域网基本上采用网状拓扑。2.2

11、.5描述计算机网络传输特性的参数，数据传输速率误码率带宽和数据传输速率之间的关系，它在数字上等于每秒传输的构成数据代码的二进制比特数，也称为以比特/秒为单位的比特率单位，记录为b/s、比特/秒或bps。对于二进制数据，数据传输速率可以定义为：S=1/T。常用的数据传输速率单位是Kbps、Mbps、Gbps和Tbps。转换关系：1 kbps=1103 bps 1 Mbps=1106 bps 1 Gbps=1109 bps 1 tbps=11012 bps，带宽与数据传输速率的关系，带宽：信号的频率宽度，单位为赫兹。“带宽”和“速率”几乎是同义词。最大传输速率和信道带宽之间有着明确的关系：奈奎斯特

12、准则香农理论，带宽和数据传输速率之间的关系(续)。奈奎斯特准则描述了有限带宽和无噪声信道中最大数据传输速率和信道带宽之间的关系。二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽(B=f，单位HZ)之间的关系是：带宽与数据传输速率之间的关系(续)，香农理论描述了当存在带宽受限的随机热噪声信道时，最大传输速率、信道带宽与信噪比之间的关系，其中：Rmax:的最大数据传输速率为bps B:信道带宽和Hz S/N:信噪比。 例如：信道带宽B=3000Hz赫兹香农理论给出了在有限带宽和热噪声信道中最大数据传输速率的极限值，以及误码率的定义：二进制符号在数据传输系统中被错误传输的概率定义为： Pe=N

13、e/N，其中：N:传输符号的总数； 对传输错误符号定义的理解：(1)误码率是衡量正常状态下传输可靠性的一个参数；(2)对于实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好。误码率越低，设备就越复杂和昂贵。(3)误码率是二进制比率。误码率测试是一种统计。测试的值越多，就越接近精确值。在计算机网络中，误码率通常要求低于10-6，这是通信系统无法实现的，因此需要进行差错控制。2.3分组交换技术，2.3.1电路交换。在广域网的早期通信子网数据交换模式中，可以采用的方法有电路交换类似于电话交换。电路交换的通信过程分为三个阶段。线路建立阶段、数据传输阶段、线路释放阶段、2.3.1电路交换(续)。电路交换方式

14、的优点是：实时性强，适合交互式会话通信。电路切换的缺点是：不适合突发通信，系统效率低。同时，它不具备数据存储和错误控制的能力，不能平滑流量，也不能发现和纠正传输过程中的错误。2.3.2存储转发交换也是早期广域网中使用的一种数据交换方法。它将发送的数据与目的地址、源地址和控制信息按照一定的格式组合成一个数据单元(报文或数据包)，并进入通信子网；通信子网中的节点是通信控制处理器，它负责数据单元的接收、错误验证、存储、路由和转发。存储转发交换分为消息交换和分组交换。在消息交换中，数据的长度不受控制。发送数据时，只有数据被视为逻辑单元。向数据中添加目的地址、源地址和控制信息后，以某种格式打包成消息。分

15、组交换限制了阵列的最大长度。源节点需要将一条长消息分成多个包，目的节点将多个包按顺序重新组织成消息。2.3.2存储转发切换(续)，克服了电路切换的缺点，具有明显的优势。通信子网的路由器可以存储数据包，因此多个数据包可以共享通信信道，线路利用率高。路由器具有路由功能，可以动态选择数据包通过通信子网的最佳路径，同时平滑流量，提高系统效率。当数据包通过通信子网中的每一条路由时，都需要进行错误检查和纠错，从而减少传输错误，提高系统可靠性。路由器可以对不同通信速率的线路进行速率转换，也可以对不同的数据编码格式进行转换。2.3.3数据报模式和虚电路模式，1。数据报模式在数据报模式下，数据包传输不需要预先在

16、源主机和目的主机之间建立“线路连接”。源主机发送的每个数据包可以独立选择传输路径，每个数据包可以通过通信子网中的不同传输路径到达目的主机。数据报模式具有以下特点：同一消息的不同数据包可以通过不同的传输路径通过通信子网。同一消息的不同数据包在到达目的节点时可能会出现故障、重复或丢失。每个数据包在传输过程中都必须有一个目的地址和一个源地址。传输延迟大，适合突发通信，但不适用于长消息和会话通信。2.3.3数据报模式和虚电路模式(续)，2。虚电路模式虚电路模式试图将数据报与电路交换模式结合起来，充分发挥各自的优势，达到最佳的数据交换效果。虚电路模式在发送分组之前在发送者和接收者之间建立逻辑连接的虚电路，这与电路交换模式相似，因为工作过程被分为三个阶段：虚电路建立阶段、数据传输阶段和虚电路去除阶段。在数据传输阶段，所建立的虚拟电路用于以存储转发模式顺序传输分组，这在这方面类似于数据报模式。2.3.3数据报模式和虚电路模式(续)，虚电路模式主要有以下特点。在每次数据包传输之前，有必要在源主机和目的主机之间建立一个逻辑电路，而不是真正建立一个物理连接。通信的所有数据包都是通过虚电路按顺序传输的，因此不需要在数据包中携带目的地址和源地址等信息，并且在数据包到达目的节点时不会出现混乱、重复或丢失。当数据包通过虚拟电路上的每个节点时，该节点只需要错误检查，不需要路由。通信子网中的每个节点