第四章 计算机网络与因特网Word格式.docx
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网络硬件的组合形式决定了计算机网络的类型。
5.计算机网络的分类
按拓扑结构分类：
星型、环型、总线型、树型等
按网络所覆盖的地域范围分类：
局域网（LocalAreaNetwork），简称LAN
广域网（WideAreaNetwork），简称WAN
城域网（MetropolitanAreaNetwork），简称MAN
按传输介质分类：
有线网和无线网
1.1.2通信技术基础
1.通信技术基础
通信三要素：
信源（信息的发送者）
信宿（信息的接收者）
信道（信息的载体与传播媒介）
通信系统（电信网）组成：
终端设备（例如：
电话机）图4-2通信线路
传输设备（例如：
电话线）
交换设备（例如：
程控交换机）
2.调制与解调
调制（Modulation）：
将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形。
（将数字信号转换成模拟信号）
解调（Demodulation）：
将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形。
（将模拟信号转换成数字信号）
基本调制方法：
调幅（幅移键控法ASK），调频（频移键控法FSK），调相（相移键控法PSK）
【2007真题】现代通信系统常常在信号的发送端用调制解调器对发送的信号进行调制。
调制只是改变了信息的表达方式，并没有改变信息的内容。
（）
【试题分析】通信用来传输信息，以语言、图像、数据为媒体,通过电（光）信号将信息由一方传输到另一方。
有效性和准确性是通信的两个特点，调制作为现代通信的一种手段，肯定不会改变所要传输信息的内容。
因此答案是正确。
3.多路复用
为了提高线路利用率，总是设法在一条传输线路上，传输多个模拟信号（例如，语音信息）或数字信号，这就是多路复用。
多路复用技术通常有：
频分复用，时分复用，波分复用
频分多路复用：
将传输线路的频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。
这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送，而每一对话路所占用的只是其中的一个频段。
频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。
时分多路复用：
把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息。
把N个话路设备接到一条公共的通道上，按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间。
当轮到某个设备时，这个设备与通道接通，执行操作。
与此同时，其它设备与通道的联系均被切断。
待指定的使用时间间隔一到，则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去。
时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法，因而PCM通信常称为时分多路通信。
波分多路复用：
在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波，使得数据传输速度和容量获得倍增。
4.交换技术
交换：
在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路，通信结束后再拆除链路，称为交换技术。
由中转节点参与的通信，中转的节点称为交换节点。
电路交换（线路交换）：
为发送端和接收端建立一条临时的实际物理通道，供通信双方使用，通信完毕后，交换机内的连线被拆除。
例如：
电话交换机
优点：
交换方式简单，适合远距离成批数据传输，建立一次连接可传送大量数据。
缺点：
线路利用率低，通信成本高。
分组交换（包交换）：
把需要传输的数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关的地址信息及分组信息，组成一个数据包（也称为“分组”）。
数据包的长度通常为几十到几百个字节。
这些数据包按照类似于流水线的方式在网络中经过缓冲、转发而到达目的地。
通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区，每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队，当某一条链路空闲时，就从相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点，下一结点再进行转发，直至数据包到达接收端。
接收端的计算机按照数据包的编号，将它们重新组装成为原来形式的数据块。
互联网络
线路利用率高；
收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；
可以给数据包建立优先级，使得一些重要应用的数据包能优先传递。
延时长，不宜用于实时通信或交互通信。
数据通信系统的性能指标
信道：
通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。
带宽（信道容量）：
一个信道允许的最大数据传输速度。
数据传输速率（datarate）：
实际传输数据时，单位时间内传输的二进制位数目。
通常使用“位/秒”（bps）作为单位。
误码率（errorrate）：
数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例。
端-端延迟：
数据从信号源传送到目的地所花费的时间。
5.传输介质
有线通信系统：
有线载波通信：
采用的传输介质：
架空明线，对称电缆，同轴电缆。
光纤通信
利用光纤传导光信号进行通信的一种技术。
图4-3光纤通信
发端：
实现信号的电-光转换；
每隔一定距离接入光中继器；
收端：
实现信号的光-电转换。
光纤通信可靠性好，保密性强。
波分复用技术可以提高传输速度和容量。
全光网（AON）不进行光-电、电-光转换，速度提高，成本降低，它是信息高速公路的基础。
优点：
传输频带非常宽，通信容量大（速度最快）；
抗雷电和电磁干扰、抗辐射能力强；
无串音干扰，保密性强，不易被窃听或截取数据；
传输损耗小，通讯距离长。
缺点：
精确连接两根光纤比较困难。
无线通信系统：
微波通信
微波是一种具有极高频率的电磁波（介于无线电波与光波之间,频率300MHz~300GHz,波长1m~1mm）。
微波不能沿地面绕射传播（中波），也不能经电离层反射传播（短波）。
远距离微波通信方式：
地面微波接力通信、卫星通信、对流层散射通信。
微波通信容量大、建设费用省、抗灾能力强。
卫星通信
卫星轨道有两种：
中、低轨道卫星：
相对于地面是运动的，覆盖范围小，地面天线必须跟踪卫星。
但损耗小、延时少。
图4-4卫星通信
同步定点卫星：
位于赤道上空大约36，000公里，相对于地面固定不动，覆盖范围大，三颗卫星几乎可以覆盖地球全部面积。
卫星通信的特点：
通信距离远，频带宽，容量大，干扰小，较稳定。
但造价高、技术复杂，有一定延时。
移动通信系统
移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信，它包括蜂窝移动、集群调度、无绳电话、寻呼系统和卫星系统。
第一代移动通信采用模拟技术。
第二代移动通信广泛采用数字技术（GSM,CDMA）。
第三代移动通信实现目标：
全球漫游；
适应多种环境；
提供高质量多媒体业务；
提供大容量、高保密性和优质服务
移动通信系统组成：
移动台：
是移动的通信终端，是接收无线信号的接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。
基站：
是与移动台联系的一个固定收发机，它接收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域（10km～20km的区域）的所有的移动台进行通信。
移动交换中心：
与基站之间通过无线微波、电缆或光缆交换信息，移动交换中心再与公共电话网进行连接。
每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝，所以也称为“蜂窝式移动通信”。
1.1.3网络工作模式与网络服务
1.网络的工作模式
对等（peer-to-peer）模式：
网络中的每台PC机既可以作为工作站也可以作为服务器，即每一台计算机都能既充当服务的请求者，又充当服务的提供者；
客户/服务器模式（Client/Server）：
网络中每一台计算机都扮演着固定的角色，要么是服务器，要么是客户机。
扮演服务器角色的大多是一些专门设计的高性能的硬件，如文件服务器、打印服务器、数据库服务器、应用服务器（巨型机）等。
2.网络服务
网络用户在共享资源及数据通信等方面能够得到的新增功能，它是通过将网络上的许多计算机硬件、软件进行组合而实现的。
网络服务包括：
文件服务，打印服务，消息服务，应用服务
文件服务：
网络用户共享服务器或者其他工作站中存储的程序与数据。
（1）程序的共享
（2）数据文件共享
打印服务：
用户登录之后，工作站就与网络打印机实现了逻辑上的连接。
用户需要打印输出时，操作系统将会自动地把输出的文件送到网络打印机去。
对于每一个需要打印的文件，网络打印机按“先来先服务”的顺序将其存放在打印队列中，然后进行处理。
消息服务：
在网络用户之间传递文本、图像和声音（message），主动地处理网络用户之间的通信。
与文件服务不同，它不是简单地将数据文件保存起来，而是一个一个地传送并通知接收消息的用户。
电子邮件服务：
网络上有一台专门运行邮件服务器软件的计算机（称为邮件服务器），它的任务是控制电子邮件的流向和管理用户的邮箱；
工作站上运行的是邮件客户程序，其任务是帮助每个用户阅读、编写、发送和接收邮件。
应用服务：
为网络用户运行软件的服务，即工作站需要执行的某一项任务，部分甚至全部都是由网络上的另一台计算机（称为应用服务器）完成的。
应用服务允许网络上的计算机相互间共享处理能力，协同完成特定的一项任务。
应用服务器：
处理速度快、存储容量大的计算机，比用户工作站有更强的处理能力，一般配置优化的操作系统。
应用服务典型例子：
客户/服务器（Client/Server）模式，工作站运行的程序是“客户”，应用服务器运行的程序是“服务器”。
数据库服务器是一种目前广泛使用的应用服务器，它运行数据库管理系统软件，负责完成数据库中数据的存储、查询与检索，管理数据库中的数据，进行复杂的事务处理，保证数据的安全性。
网络工作站的客户程序只要说明数据处理的要求（例如检索或统计的要求），这些处理要求被传送到数据库服务器之后，由数据库服务器进行处理，所得到的结果再传送回客户程序，由客户程序以列表或图形方式显示给用户。
3.网络软件
网络操作系统
网络操作系统是在普通操作系统的基础上，扩充了按照网络体系结构和协议所开发的软件模块而实现的。
连接在网络上的计算机，必须安装网络操作系统才能进入网络并正常工作，即获得或提供网络服务。
网络操作系统功能：
网络管理、网络通信、网络服务、网络安全、网络应用
网络操作系统包含两个部分：
服务器软件：
安装在服务器上，用于控制对服务器硬盘的访问，维护与管理打印队列，监测与记录用户的操作等
例如：
UNIX、LINUX、WindowsNTServer、WindowsXPServer、NetWare
客户机软件：
安装在每个工作站上，当工作站启动运行后，它将负责建立与网络上其他结点的连接，发出服务的请求，并接受其他结点的服务。
Windows98
网络应用软件
通常为单机工作设计的应用软件，大多数都可以安装在网络服务器上，当工作站发出请求时，服务器就把它的一个拷贝发送到工作站的内存中并启动运行。
这需要购买该软件的网络使用许可证。
适合于多个网络用户在网络上协同完成一个特定任务的网络应用软件：
群件，工作流
群件（例如：
Office）：
一种特殊的应用软件，通过对工作组的通信、调度及文档的共享来支持工作组成员的协同工作。
工作流软件（例如：
LotusNotes）：
工作流软件能使文档在指定用户范围内自动进行流转和处理，它能按照规定的顺序和时间，自动地把文档从一个用户传送给另外一个用户。
专题二计算机局域网
2.1基础知识
1.局域网的特点
（1）地理范围有限，10公里范围内，一般是一幢建筑物或一个单位几幢建筑物内的计算机互连成网，为一个单位所拥有;
（2）使用专用的、多台计算机共享的传输介质，数据传输速率高（10Mbps~1Gbps）;
（3）通信延迟时间较低，可靠性较好（10-8~10-11）。
2．局域网的物理组成：
工作站、服务器（含网络接口卡）、网络打印机、网络接口卡、传输介质、网络互连设备（例如：
集线器，交换机）等。
一台独立的计算机使用电缆或其他通信介质与一个局域网进行了连接时，它就成为网络上的一个工作站，使用这台计算机的用户就成了一个网络用户。
工作站本身所具有的硬盘、光盘、程序、数据、打印机等都是该用户的本地资源，网络上其他工作站和服务器的资源称为网络资源。
网络服务器：
网络中为所有用户提供应用软件服务及数据存储空间的计算机。
根据其提供的服务可以将服务器分为：
文件服务器、应用服务器、打印服务器，有些网络服务器不仅为网络用户提供共享资源，而且还具有网络的管理功能。
为所有网络用户提供打印服务的一台共享的打印机。
通常它有一个打印队列，各个工作站发送来的打印文件均存储在打印队列中，然后逐个进行打印。
打印队列由打印服务器管理，打印服务器可以与文件服务器是同一台计算机，也可以是连接在网上的另一台专门的计算机。
图4-5局域网的组成
网络上的每一台设备包括工作站、服务器以及打印机等都称为网络上的一个节点（node）。
网络上的每一个节点都有一块网络接口卡（NIC，简称网卡），网卡通过电缆把节点与网络连接起来。
为了实现总线上任意两个节点之间的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址（MediaAccessAddress，简称MAC地址）。
每一个数据帧中都要包含自己的MAC地址和接收节点的MAC地址。
数据帧的接收方可以是一个节点，也可以是一组节点（组播），甚至是网络中的所有节点（广播）。
图4-6局域网数据帧的格式
【2007真题】在以太（Ethernet）局域网中，每个节点把要传输的数据封装成了“数据帧”。
这样来自多个节点的不同的数据帧就以时分多路复用的方法共享传输介质，这些被传输的“数据帧”能正确地被目的主机所接收，其中一个重要原因是因为“数据帧”的帧头部封装了目的主机的＿＿＿。
A．IP地址B．MAC地址C．计算机名D．域名地址
【试题分析】数据帧中封装的是MAC地址。
所以答案选择B
【2007真题】计算机网络中，互连的各种数据终端设备是按相互通信的。
【试题分析】根据讲义内容可知，仅仅连接网络设备硬件是无法通信的，在网络硬件之间通信还需要网络协议来规范通信格式。
所以答案应该是通信协议。
3.决定局域网性能的主要技术
•用以传输数据的传输介质
•用以连接各种设备的网络拓扑结构
•对于共享资源（传输介质）的介质访问控制方法
2.2常用局域网
（1）按传输介质分为：
有线网，无线网
（2）按拓扑结构分为：
星型，环型，总线型，树型，混合型
星型局域网：
通信协议简单；
站点故障容易检测和隔离；
连线费用大；
中央结点要求高。
ATM交换式局域网。
环型局域网：
传输速率高，传输距离远；
一个站点的故障会形起整个网络的崩溃。
IBM令牌环网
总线型局域网：
连线线长度小于星型结构，站点容易扩充和删除；
总线任务重，易产生瓶颈问题。
以太网（IEEE802.3）
树型局域网：
容易扩展，故障容易分离处理。
对根的依赖性很大，根发生故障整个系统就崩溃。
混合型局域网：
结合不同拓扑结构的优点。
图4-7常见拓扑结构
（3）按访问控制方法分为：
以太网、标记环网、FDDI网、交换式局域网等
1.以太网（Ethernet）
以太网的工作原理
（1）拓扑结构—总线拓扑结构
（2）采用广播方式进行通信
（3）数据传输以帧（frame）为单位，一次传输一帧
（4）采用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法保证任何时候只有一个结点发送消息。
图4-8以太网的拓扑结构
物理结构：
用集线器构建以太网
以集线器为中心，网络中的每个结点通过网卡和网线（一般是5类双绞线）连接到集线器
每块网卡都有一个全球唯一的MAC地址（48位的二进制数）
传输速率：
10Mbps，100Mbps，1Gbps
图4-9用集线器构建以太网
集线器
集线器：
简称Hub，用来连接网络中各个结点
基本功能:
把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去，能对接收到的信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用。
总线结构以太网的特点
（1）维护方便
（2）增／删结点容易
（3）轻负载时（结点少，或者信息发送不频繁）效率较高，重负载时，网络性能将急剧下降
（4）以太网并不适合实时性要求较高的环境
以太网总线的最高数据传输速率：
10Mbps（10BASE-T）
100Mbps（100BASE-T）
1Gbps（千兆位）
2.光纤分布式数字接口网（FDDI）
与以太网的区别：
（1）拓扑结构—双环
（2）传输介质：
光纤
（3）传输速率：
100Mb/s
（4）覆盖范围较大，传输速率高，用于构造局域网的主干部分
（5）FDDI有特有的帧格式，与其他局域网互连时，要通过网桥或路由器才能实现
图4-10FDDI网
3.交换式以太网
以交换式集线器（以太网交换器）为中心构建，网络中的每个结点通过网卡和网线连接在交换器上。
（1）星型拓扑结构，
（2）每一个结点都独享一定的带宽（10Mb/s或100Mb/s）,多对节点可同时通信。
（总线式局域网所有节点共享一定的带宽）
（3）可按层次方式互相连接起来，构成多层次的局域网
图4-11交换式以太网
交换式以太网与总线结构以太网的区别：
交换式以太网：
连接在交换器上每一个结点各自独享一定的带宽。
总线式以太网：
连接在集线器上所有结点共享一定的带宽（总线的带宽）
4.无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）
采用红外（IR）或者无线电波（RF）进行数据通信，能提供有线局域网的所有功能。
（1）使用无线电波S频段（2.4GHz～2.4835GHz）,对人体无害。
（2）扩频通信，抗干扰、抗噪音、抗衰减，保证通信安全。
（3）主要协议：
802.11和蓝牙（Bluetooth）标准
802.11a54Mbps
802.11b11Mbps
蓝牙1Mbps（有效速率721kbps）
图4-12无线局域网
无线局域网技术的优点：
（1）具有很好的灵活性，
（2）最大通信范围可达到几十公里
（3）无线局域网的组建、配置和维护较容易
无线局域网技术的缺点：
（1）无线局域网还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络的补充
（2）产品比较贵
（3）传输速度较慢（目前还达不到2Mbps）
【2007真题】计算机网络的拓扑结构主要取决于它的＿＿＿。
A．资源子网B．FDDI网C．通信子网D．城域网
【试题分析】拓扑结构主要指网络设备的连接结构，与计算机无关，与网络的范围也无关。
所以答案选择C
【2007真题】下列几种类型的网络中，按照覆盖范围的分类的是。
A．局域网B．星型网C．广域网D．城域网
【试题分析】根据网络分类规则，答案选择A，C，D
2.3网络互连设备
局域网所连接的计算机的最大距离是有限的，扩展局域网常用两种设备：
中继器，网桥。
中继器（Repeater）：
也称转发器。
把接收到的信号整形放大后继续进行传送，起到一个信号“接力”的作用。
当安装一个局域网而物理距离又超过了线路的规定长度时，就可以用它进行延伸。
中继器工作在网络的物理层，只放大信号，不能隔离不同网段之间不必要的网络数据流量，但结构简单，价格便宜，安装容易。
一般的中继器只能用于连接两个距离较近的以太网，使用光纤中继器再加上光纤传输线路则可以连接两个距离相隔较远的局域网。
网桥（Bridge）：
用来连接两个同类型的网段，比中继器多了“帧过滤”功能.
过滤帧：
网桥检查每一信息帧的发送地址和目的地址。
如果这两个地址都在网桥的同一网段，该帧就不会被网桥发送到另一个网段，只有在信息帧的发送地址和目的地址不在同一网段的情况下，网桥才把该帧转发给另一个网段。
降低整个网络的通讯负荷。
网桥工作在网络的链路层（实现两个网络链路层的互连）。
集线器，英文名又称Hub，在OSI模型中属于数据链路层。
价格便宜是它最大的优势，但由于集线器属于共享型设备，导致了在繁重的网络中，效率变得十分低下，所以我们在中、大型的网络中看不到集线器的身影。
如今的集线器普遍采用全双工模式，市场上常见的集线器传输速率普遍都为100Mbps。
交换（switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。
广义的交换机（switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。
交换机可以“学习”MAC地址，并把其存放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径，使数据帧直接由源地址到达目的地址。
所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器，它的英文名称为Router。
是使用一种或者更多度量因素的网络层设备，它决定网络通信能够通过的最佳路径。
路由器依据网络层信息将数据包从一个网络前向转发到另一个网络。
偶尔也称为网关（尽管网关的这
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