9《网络基础》教案打印版Word文件下载.docx
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2.习题4写在作业本上
3.绘制拓扑图的电子文档上交到作业服务器，文件命名方式为：
学号+姓名（例如：
0931003101丛振龙）
小结：
（教学效果、存在问题及改进方法）
学生基础较差，学习主动性不够。
对数字数据的编码掌握一般
三个班级中，网络管理掌握较好、网络技术一般、电子商务相对差点（预科上来的学生纪律较差）。
作业比较认真，存在抄袭现象
1.1.1相关知识
通信（communication）：
指信息或消息的传输与交换。
即利用电波、光波等信号来传送文字、语言、图象、数据等。
消息（message）：
有待于传输的语言、图像、文字、数据等。
前者为连续消息，后者为离散消息，均具有不确定性。
信息（information）：
消息中所包含的人们原来不知而待知的内容，即有意义的内容，是通信系统的传输对象。
不同形式的消息可以包含相同的信息。
信号（signal）：
与消息（信息）相对应的电量，是消息（信息）的物质载体。
通信的根本目的是传输代表消息（信息）的信号，即研究信号的传输问题。
通信系统（communicationsystem）：
实现信息传递所需的一切设备和传输媒介的总和。
数字通信系统
通信系统的一般模型如图1-1所示，由发送端（信源和发送设备）、信道和接收端（接收设备和信宿）三部分组成。
图1-1通信系统的一般模型
信源（informationsource）：
消息的产生地，其作用是把各种消息转换成原始电信号，称为消息信号或基带信号。
信源分为模拟信源和数字信源。
发送设备（sendequipment）：
其作用是将信源和信道匹配起来，即将信源产生的消息信号变换成适合在信道中传输的信号。
其变换主要包括调制和编码。
信道（channel）：
又称为传输媒介（transmissionmedium），是传输信号的通道，即传输信号的物理媒质。
分为无线和有线两类。
噪声源（noisesource）：
信道中自身存在的噪声和分散在通信系统各处噪声的集中表示，影响通信质量。
接收设备（receivingequipment）：
其作用是完成发送设备的反变换，即解调和解码等，其主要任务是从带有干扰的接收信号中正确恢复出相应的原始基带信号。
信宿（destination）：
传输信息的归宿点，其作用是将复原后的原始信号转换成相应的消息。
（1）数据与信号
数据有模拟数据和数字数据；
信号有模拟信号和数字信号。
（2）信道
（3）主要技术指标
✧数据传输速率（DataTransferRate）
数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps。
常用的数据传输速率单位有：
Kbps、Mbps、Gbps与Tb/s
✧带宽（BandWidth）
信道可以不失真地传输信号的频率范围，即最高频率与最低频率的差值，单位是赫兹（Hz）。
例如：
人的声音频率范围20-20000Hz，则带宽为20000Hz-20Hz。
✧信道容量（channelcapacity）
信道在单位时间内可以传输的最大信号量，表示信道的传输能力。
信道容量有时也表示为单位时间内可传输的二进制位的位数（称信道的数据传输速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，简记为bps。
✧误码率（BER：
biterrorratio）
衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。
误码率=传输中的误码/所传输的总码数*100%。
计算机网络通信系统中，误码率要求低于10-9。
数据传输方式
（1）单工（SimplexCommunication）
单工通信：
消息只能单方向传输的工作方式，因此只占用一个信道。
如广播、遥测、遥控、无线寻呼等。
（2）半双工（half-duplextransmissionmode）
通信双方都能收发消息，但不能同时进行收和发。
如使用同一载频的对讲机等。
（3）全双工（full-duplextransmissionmode）
全双工通信：
通信双方可以同时进行收发消息的工作方式。
一般情况下全双工通信的信道必须是双向信道。
如普通电话、手机等。
图1-2数据传输方式
数据传输技术
（1）基带传输
基带传输是指在线路上直接传输基带信号或略加整形后进行的传输。
基带是原始信号所占用的基本频带，当终端把数字信息转换为适合于传送的电信号时，这个电信号所固有的频带即为基带。
数字信号的基带传输就是以原来的“0”和“1”的形式直接用数字信号在信道上传输。
这是一种最简单的传输方式，一般在微机通信中采用。
（2）频带传输
当进行远距离通信时，往往将数字数据转换成模拟信号后传输，在接收端再进行信号的恢复，当调制成频率信号的频率范围在音频范围（200Hz—3.4kHz）内时，这种传输方式称为频带传输。
（3）宽带传输
通过借助频带传输，可以将链路容量分解成两个或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。
数据编码技术
（1）数字数据的数据信号编码
✧不归零编码（NRZ：
NonReturntoZero）:
通常数字信号用两种不同的电平脉冲序列来表示，如是正逻辑，高电平为“1”，低电平为“0”。
这种编码方式称为不归零编码。
✧曼彻斯特编码
从高电乎跳到低电平为“l”，从低电平跳到高电平为“0”。
✧差分曼彻斯特编码
而在微分曼彻斯特编码中是以每位数据位的开始是否有跳变来表示这位数据是“1”还是“0”。
通常，无跳变表示“1”，有跳变表示“0’
图1-3数字数据的数字信号编码
（2）数字数据的模拟信号编码
✧调幅方式ASK（Amplitude－ShiftKeying）
也称为移幅键控法，它是用固定频率的正弦信号的两种不同幅度来表示二进制数的“1”和“0”。
通常对“l”信号，调制器送出一幅度恒定的固定频率的模拟信号；
而对于“0”，输出幅度为0的信号，调幅制方式的特点：
实现容易，设备简单，但抗干扰能力差。
✧调频方式FSK（Frequency—ShiftKeying）
也称移频键控法，它是用载波信号的两种不同的频率来表示二进制数的“1”和“0”。
一般用载波频率附近的两个不同频率表示两个二进制的值。
在有些情况下,用振幅恒定载波的存在与否来表示两个二进制字。
调频方式的特点：
实现简单，抗干扰能力优于调幅方式，广泛应用于高频的无线电传输，甚至也能用于较高频率的局域网络。
✧调相方式PSK（PhaseShiftKeying）
即移相键控法，它是用载波信号的不同相位来表示二进制数。
根据确定相位参考点的不同，调相方式可分为绝对调相和相对调相（或差分调相）。
绝对调相是以未调载波信号的相位作为参考点，如已调载波信号的相位与参考点一致则为二进制数“l”，如相位差180o则为“0”。
相对调相是以前一位数据的已调载波信号的相位为参考点，如与前一位的相位一致则为二进制数“l”，如相差180o则为“0”。
图1-4数字数据的模拟信号编码
多路复用技术
多路复用技术就是把许多信号在单一的传输线路上用单一的传输设备来进行传输。
采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理电缆上进行传输，可大大节省电缆的安装和维护费用。
图1-5多路复用原理
（1）频分多路复用（FDM）
在物理信道能提供比单个原始信号宽得多的带宽的情况下，就可将该物理信道的总带宽分割成若干与传输的当个信号带宽相同（或略为宽一点）的子信道来传输一路信号，这就是频分多路复用。
多路的原始信号在频分复用前，首先要通过频谱搬移技术，将各路信号的频谱搬移到物理通频谱的不同段上，这可以通过频率调制时采用不同的载波来实现
图1-6频分多路复用原理
图1-7PSTN（公用交换电话网）采用FDM技术
（2）时分多路复用（TDM）
时分多路复用就是将一条物理的传输线路按时间分成若干时间片，轮换地为多个信号使用。
每一时间片由复用的一个信号占用，而不像FDM那样，同一时间同时发送个路信号。
图1-8时分多路复用原理
（3）波分多路复用（WDM）
波分多路复用实质上就是在光信道上采用的一种频分多路复用的变种。
不同的信源使用不同波长的光波来传播数据，各路光波经过一个棱镜衍光栅合成一个光束在光纤干道上传输，在接受端利用相同的设备将各路光波分开。
图1-9波分多路复用原理
同步传输和异步传输
同步是指接收端要按照发送端所发送的每个数据的起止时间和重复频率来接收数据,既收发双方在时间上必须一致。
数据传输的同步方式有异步传输与同步传输两种。
（1）异步传输
异步传输是以字符为单位的数据传输。
每个字符都要附加1位起始位和l位停止位以标记一个字符的开始和结束。
此外，还要附加1位寄偶校验位，可以选择奇校验或偶校验方式对该字符实施简单的差错控制。
起始位对应于二进制值“0”，以低电平表示，占用1位宽度。
停止位对应于二进制值“1”，以高电平表示，占用1～2位宽度。
一个字符占用5～8位。
图1-10异步传输数据格式
（2）同步传输
同步传输是以数据块为单位的数据传输。
每个数据块的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校验序列（如16位或32位CRC校验码），以便对数据块进行差错控制。
图1-11同步传输的数据格式
任务1.2认识计算机网络
2010年9月23日星期四（第3次）
1.了解计算机网络的发展和应用
2.了解计算机网络软硬件组成
3.认识计算机网络中常用设备
1.计算机网络的定义
2.计算机网络的功能
3.计算机网络的组成
4.计算机网络的分类
2.计算机网络的组成
1.2.1相关知识
1.计算机网络的产生和发展
（1）第一代计算机网络
该系统又称终端－计算机网络，是早期计算机网络的主要形式。
它将一台计算机经通信线路与若干终端直接相连,首次实现了计算机技术与通信技术的结合。
面向终端的计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统，终端不具备自主处理功能，多台终端共享一台主机资源。
1-12面向中端的计算机系统
（2）第二代计算机网络
多台具有独立处理能力的主机通过通信线路互联起来为用户提供服务，它们之间不存在主从关系。
（3）第三代计算机网络
第三代开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。
OSI参考模型：
国际标准化组织ISO制定颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型的国际标准ISO7982,遵守这种模型的网络系统可以互连通信,ISO模型已被国际社会公认为计算机网络体系结构的基础。
（4）第四代计算机网络
高速互联网络
2.计算机网络的定义
计算机网络是将地理位置不同，且有独立功能的多个计算机系统利用通信设备和线路互相连接起来，且以功能完善的网络软件（包括网络通信协议、网络操作系统等）实现网络资源共享的系统。
计算机网络涉及到以下几个问题：
⏹连接介质
⏹通信协议
⏹网络连接设备
⏹网络管理软件
⏹网络管理员：
3.计算机网络的功能
（1）数据通信
（2）资源共享
⏹硬件资源共享
⏹软件资源共享
（3）提高可靠性
（4）分布式处理（负载均衡、云处理技术）
（5）集中处理
4.计算机网络组成
（1）通信子网和资源子网
通信子网：
通信子网由通信控制处理机（CCP）、通信线路与其他通信设备组成，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。
资源子网：
资源子网由主机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。
资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享，它由各种硬件和软件组成。
（2）网络硬件和网络软件
✧网络硬件
网络服务器、网络工作站、传输介质和网络设备等。
✧网络软件
网络操作系统、网路协议、通信控制软件和管理软件等
5.计算机网络的分类
表1-1计算机网络的分类
分类标准
分类名称
覆盖范围
管理方法
网络操作系统
网络协议
网络拓扑
交换方式
传输介质
通信传播方式
LAN、MAN、WAN
C/S、peer-to-peer
Windiows、UNIX、Linux
NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP
总线型、星型、环型
线路交换、报文交换、分组交换
有线网络、无线网络
广播式网络、点到点网络
任务1.3绘制网络拓扑图
2010年9月16日星期四（第4次）
1.掌握常见网络拓扑结构
2.掌握使用visio绘制网络拓扑图
1.网络拓扑结构
2.Visio应用
1.使用visio绘制网络拓扑图
1.多媒体演示
2.项目驱动
1.3.1相关知识
拓扑这个名词是从几何学中借用来的.网络拓扑是网络形状,或者是它在物理上的连通性.构成网络的拓扑结构有很多种。
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。
拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有总线结构、星型结构、环型结构、树型结构、网状结构等。
1-13常用的网络拓扑结构
总线形拓扑结构如图1-13（a）所示，其特点如下：
⏹总线形拓扑结构中只有一条双向通路，便于进行广播式传送信息；
⏹总线形拓扑结构属于分布式控制，无需中央处理器，故结构比较简单
⏹节点的增、删和位置的变动较容易，变动中不影响网络的正常运行，系统扩充性能好；
⏹节点的接口通常采用无源线路，系统可靠性高；
⏹设备少，价格低，安装使用方便；
⏹由于电气信号通路多，干扰较大，因此对信号的质量要求高。
负载重时，线路的利用率较低。
网上的信息延迟时间不确定，故障隔离和检测困难。
星形结构使用中央交换单元以放射状连接到网中的各个节点，如图1-13（b）所示。
中央单元采用电路交换方式以建立所希望通信的两节点间专用的路径。
通常用双绞线将节点与中央单元进行连接。
其特点为：
⏹维护管理容易，重新配置灵活；
⏹故障隔离和检测容易；
⏹网络延迟时间短；
⏹各节点与中央交换单元直接连通，各节点之间通信必须经过中央单元转换；
⏹网络共享能力差；
⏹线路利用率低，中央单元负荷重。
环形结构的信息传输线路构成一个封闭的环形，各节点通过中继器连入网内，各中继器间首尾相接，如图1-13（c）所示。
信息单向沿环路逐点传送。
⏹环形网中信息的流动方向是固定的，两个节点仅有一条通路，路径控制简单；
⏹有旁路设备，节点一旦发生故障，系统自动旁路，可靠性高；
⏹信息要串行穿过多个节点，在网中节点过多时传输效率低，系统响应速度慢；
⏹由于环路封闭，扩充较难。
树形结构是总线形结构的扩充形式，传输介质是不封闭的分支电缆。
如图1-13（d）所示。
它主要用于多个网络组成的分级结构中。
其特点同总线形网。
网状结构无严格的布点规定和形状，各节点之间有多条线路相连，如图1-13（e）所示。
其特点如下：
⏹分布式网有较高的可靠性，当一条线路有故障时，不会影响整个系统工作；
⏹资源共享方便，网络响应时间短；
⏹由于节点与多个节点连接，故节点的路由选择和流量控制难度大，管理软件复杂；
⏹硬件成本高。
广域网与局域网所使用的网络拓扑结构有所不同，广域网多用分布式或树形结构，而局域网常使用总线形、环形、星形或树形结构。
1.3.2使用visio（或亿图）绘制网络拓扑图
任务2.1安装操作系统
1.理解网络体系结构
2.理解局域网体系结构及工作模式
3.掌握网络终端设备上安装操作系统
1.网络体系结构（基本概念、OSI参考模型）
2.局域网体系结构
3.IEEE802系列标准
4.局域网工作模式
5.WinXP安装
1.OSI参考模型
5.理论讲解
6.小组讨论
7.多媒体演示
8.项目驱动
2.2.1相关知识
1.网络体系结构
体系结构是研究系统各部分组成及相互关系的技术科学。
所谓网络体系就是为了完成计算机之间的通信合作，把每台计算几乎连的功能划分成有明确定义的层次，并固定了同层次的进程通信的协议及相邻之间的接口及服务，将纸屑层次进程通讯的协议及相邻层的接口统称为网络体系结构。
（1）基本概念
协议（protocol）
协议是通信双方为了正确完成通信所规定的双方必须遵守的规则。
协议的关键成分有：
语法（Syntax）：
语法包括数据格式、编码及信号电平等。
语义（Semantics）：
语义包括用于协调同步和差错处理的控制信息。
定时（Timing）：
定时包括速度匹配和排序。
层次（layer）
为了减少协议设计的复杂性，大多数计算机网络将其功能划分为若干个层次（Layer），每一层都建立在它的下层之上。
在网络分层体系结构中，每一层都有一些实体组成，实体既可以是软件实体（如一个进程），也可以是软件实体（如智能输入/输出芯片）。
不同的网络，其层的数量、各层的名字、内容和功能都不尽相同。
然而，在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。
在实际的数据通信时，数据不是从一台机器的第N层直接传到另一台机器的的第N层，而是把数据和控制信息交给它的下一层，直到最下层。
最下层是物理介质，它进行实际的通信。
见图2-1
接口（Interface）
每一对相邻层之间都有一个接口，通过接口下层向高层提供服务，服务在形式上是由一组服务原语来描述的，服务原语可以划分为如表2-1所示的4类。
图2-2给出了一个5层的协议，说明了层、协议和接口的关系。
图2-1网络分层结构
图2-2服务原语协议图
表3.1服务原语
网络体系结构（NetworkArchitecture）
计算机网络的各层协议和层间接口的集合被称为网络体系结构。
（2）ISO/OSI参考模型
OSI/RM（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel），即开放系统互连参考模型。
OSI参考模型采用了七层体系结构如下：
物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
OSI/RM参考模型的提出：
为了促进计算机网络的发展，国际标准化组织ISO于1977年成立了一个委员会，在现有网络的基础上，提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构，称为开放系统互联模型（OSI参考，opensysteminterconnection）
OSI的设计目的
OSI模型的设计目的是成为一个所有销售商都能实现的开放网络模型，来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。
OSI划分层次的原则
网络中各结点都有相同的层次
不同结点相同层次具有相同的功能
同一结点相邻层间通过接口通信
每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务
不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信
OSI/RM分层结构
对等层实体间通信时信息的流动过程
对等层通信的实质：
对等层实体之间虚拟通信；
下层向上层提供服务;
实际通信在最底层完成在发送方数据由最高层逐渐向下层传递，到接收方数据由最低层逐渐向高层传递。
协议数据单元PDU
OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元（PDU,ProtocolDataUnit）。
而传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：
✧传输层：
数据段（Segment）
✧网络层：
分组（数据包）（Packet）
✧数据链路层：
数据帧（Frame）
✧物理层：
比特（Bit）
OSI的七层结构
第一层：
物理层（PhysicalLayer）
规定通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。
具体地讲，机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等；
电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等；
功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE和DCE之间各个线路的功能；
过程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息时，DTE和DCE双方在各电路上的动作系列。
在这一层，数据的单位称为比特（bit）。
属于物理层定义的典型规范代表包括：
EIA/TIARS-232、EIA/TI
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