第一章 计算机网络基础知识Word文件下载.docx

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2.资源共享

3.提高计算机的可靠性和可用性

4.易于分布处理

六、计算机网络的分类

局域网（LocalAreaNetwork）

局域网的特点如下：

1.分布范围有限。

2.有较高的通信带宽，数据传输率高。

3.数据传输可靠，误码率低。

4.通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。

5.拓扑结构简单简洁。

广域网（WideAreaNetwork）

广域网最根本的特点是：

1.分布范围广。

2.数据传输率低。

3.可靠性不高。

使用光纤较好。

4.广域网常常借用传统的公共传输网（电话网等）来实现。

因为单独建造一个广域网极其昂贵。

5.拓扑结构较为复杂。

城域网（MetropolitanAreaNetwork）

是规模介于局域网和广域网之间的一种较大范围的高速网络。

七、网络的拓扑结构

１．树型

２．星型

３．总线型

４．环型

５．网状型

６．混合型

星形网络也叫集中式网络，一般来说，星形网络是一个中心主节点和多个与之相连的计算机从节点组成，主节点可以从节点通信，而从节点之间必须通过主节点的转接才能通信。

根据主节点性质和作用的不同，星形网络还可以为两类：

一类的中心主节点是一个功能很强的计算机，它具有数据处理和转换的双重功能，它与各自连到该中心的计算机的节点计算机组成星形网络；

另一类的中心主节点是由交换机或集线器等只具有转接功能的设备担任，它沟通各节点计算机或终端之间的联系，为它们转接信息。

星形网络具有结构简单，便于管理，建网容易等优点，但其缺点是可靠性差，资源共享能力差、受硬件接口限制使得可扩充性差等。

树形网络也叫多级星形网络，是由多个层次的星形网络纵向连接而成的，树的每个节点都是计算机或转换设备。

一般来说，越靠近树的根部，节点设备的性能就越好。

与星形网络相比，树形网络线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，但结构复杂，传输延时大。

总线网络是由各节点计算机挂线在一条被称为总线的公共线路上而构成的。

是一种广播式信道，可采用相应的网络协议来控制总线上各节点计算机发送信息和接收信息。

结构简单，扩充容易、可靠性较高等优点，缺点是访问控制复杂，受总线长度限制而延伸的范围小等。

环形网络：

是一种常见的网络，网中各节点计算机由一条通信线路连接形成一个闭合环路。

也是一条广播式信道，可采用令牌控制方式协调各节点计算机发送信息和接收信息。

它具有路径选择简单，控制软件简单、不容易扩充、节点多时响应时间长等特点。

网形网络：

也叫分布式网络，网中无中心计算机，每个节点机都有多条线路与其他节点相连，从而增加了迂回通路。

网形网络具有可靠性高，节点共享资源容易、可改善线路的信息流量分配及负荷均衡，可选择最佳路径，传输延时小等优点，但也存在其控制和管理复杂、软件复杂、布线工程量大、建设成本高等缺点。

八、计算机网络的传输介质

网络中，双方通信时所采用的物理连线。

有线：

双绞线，同轴电缆，光缆

无线：

卫星，无线电，微波

1.双绞线

使用最早、最普及的有线介质是双绞线。

它是以螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成的。

两根线扭在一起是为了减少相互间的幅射电磁干扰

分类：

屏蔽（STP）

非屏蔽（UTP）：

1类，2类，3类，4类，5类，超5类，6类，7类

1）一类线：

主要用于传输语音.不同于数据传输。

2）二类线：

用于语音传输和最高传输速率4Mbps的数据传输，常见于使用4MBPS规范令牌传递协议的旧的令牌

3）三类线：

用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输主要用于10BASE--T。

4）四类线：

用于语音传输和最高传输速率16Mbps的数据传输主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。

5）五类线：

该类电缆增加了绕线密度，外套一种高质量的绝缘材料，传输率为100MHz，用于语音传输和最高传输速率为10Mbps的数据传输，主要用于100BASE-T和10BASE-T网络。

这是最常用的以太网电缆。

6）超五类线：

超5类具有衰减小，串扰少，主要用于千兆位以太网（1000Mbps）。

7）六类线：

提供2倍于超五类的带宽。

六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。

六类与超五类的一个重要的不同点在于：

改善了在串扰以及回波损耗方面的性能，对于新一代全双工的高速网络应用而言，优良的回波损耗性能是极重要的。

六类标准中取消了基本链路模型，布线标准采用星形的拓扑结构，要求的布线距离为：

永久链路的长度不能超过90m，信道长度不能超过100m。

12345678

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在局域网，双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集线器之间级联口的级联，有时也可直接用于两个网卡之间的连接或不通过集线器级联口之间的级联，但它们的接线方式各有不同

2.同轴电缆

基带：

数字信号，阻抗50欧，用于IEEE802.3以太网

宽带：

模拟信号，阻抗75欧，用于频分多路复用技术

类型

技术标准细缆粗缆

直径0.25英寸0.5英寸

传输距离185m500m

接头螺旋形BNC头（端接）

T形头（分接）AUI

阻抗50Ω75Ω

应用的

局域网类型10Base210Base5

细缆以太网）粗缆以太网）

（3）光纤

传输频带宽，通信容量大;

损耗低，中继距离长;

抗干扰能力强;

保密性好;

重量轻、体积小;

节省有色金属，

抗腐蚀能力强。

光纤的结构:

塑胶保护套；

反射层；

玻璃内芯。

用光纤来传输电信号时，在发送端先要将其转换成光信号，而在接收端又要由光检波器还原成电信号，其传送过程如图。

光源可以采用两种不同类型的发光管：

发光二极管和注入型激光二极管。

从而形成了

多模光纤和单模光纤。

多模光纤（MultimodeFiber）

多模光纤使用的材料是发光二极管.

发光二极管是一种固态器件，电流通过时就发光，价格较便宜，它产生的是可见光，但定向性较差，是通过在光纤石英玻璃媒体内不断反射而向前传播的。

单模光纤（SingleModeFiber）

单模光纤使用的材料是注入型二极管。

注入型二极管也是一种固态器件，它根据激光器原理进行工作，它产生一个窄带的超辐射光束，产生的是激光。

由于激光的定向性好，它可沿着光导纤维传播，减少了折射也减少了损耗，效率更高，也能传播更长的距离，而且可以保持很高的数据传输率。

但是激光二极管要比发光二极管价格贵得多，这种光纤称为单模光纤。

无线传输介质

无线传输介质都不需要架设或铺埋电缆或光纤，而是通过大气传输，目前有三种技术：

微波、红外线和激光。

（1）微波

微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，频率范围为2GHz-40GHz。

（2）红外线和激光

红外通信和激光通信也像微波通信一样，有很强的方向性，都是沿直线传播的。

（3）卫星通信

卫星通信是以人造卫星为微波中继站，它是微波通信的特殊形式。

第二章数据通信基础知识

第一节数据通信系统

一、数据通信系统模型

二、数据通信的基本概念

数据：

是一种承载信息的实体，由数字、字符、符号等组成。

信息：

是对数据的解释。

有具体含义。

信号：

是数据的表示形式,或称数据的电磁或电子编码，它使数据以适当的形式在介质上传输。

数据通信：

通过计算机与通信线路相结合，对各种数据信号进行传输、变换和处理的过程。

模拟通信：

以模拟信号形式在信道上传送数据。

数字通信：

以数字信号形式在信道上传送数据。

三、数据通信的技术指标

1．信道带宽和信道容量

信道带宽：

信道上能够传送的信号的最大频率范围。

如：

电话：

300HZ——3400HZ

信道容量：

信道在单位时间可传输的最大码元数。

*信道带宽越宽，一定时间内信道上传输的信息量就越多，信道容量就越大。

2．传输速率

单位时间内传输的二进制代码的位数。

3．误码率

二进制码元在传输过程中被传错的概率。

（错误接收的码元数在所传输的总码元数中所占的比例）

4．传输延迟

发送和接收设备存在响应时间，及中间转发等待时间等。

第二节数据通信方式

一、并行通信和串行通信

并行通信方式（特点：

传输速率高、传输设备多、传输速率要求高的通信中。

）

串行通信方式

（特点：

速度慢，但节省了大量通信设备和通信线路，在技术上更适合远距离通信。

）因此，计算机网络普遍采用串行传输方式。

二、单工、半双工、双工

单工：

设备简单、造价低，但传输效率也低。

半双工：

该方式在通信中要不断的改变传输通道的方向，因此控制复杂，传输效率极低。

双工：

传输效率高，控制简单，但造价高。

三、基带传输、频带传输和宽带传输

基带传输：

在信道上直接传输基带信号，而基带信号是指在通信电缆上原封不动的传输由计算机或终端产生的0、1数字脉冲信号。

频带传输：

将基带信号转换为频率表示的模拟信号来传输。

宽带传输：

将信道分成多个子信道，分别传送各种信号。

第三节数据编码技术

一、模拟数据编码：

数字数据在网络中用模拟信号表示，需要进行调制。

调制方法有3种。

调幅（AM）

“1”有载波输出，“0”无载波出现。

技术简单，但抗干扰能力差。

调频（FM）

“1”使用的频率和“0”使用的频率不一致。

技术简单，抗干扰能力较强。

调相（PM）

数字信号“1”对应相位180度，“0”对应相位0度。

技术复杂，抗干扰能力强。

二、数字数据编码：

在数字信道中传输计算机数据时，要对计算机中的数字信号重新编码，进行基带传输。

1）不归零编码（NRZ）

低电平表示“0”，高电平表示“1”。

2）曼彻斯特编码

用电平跳变来表示，每一个比特的中间均有一个跳变，这个跳变既做时钟信号，又做数据信号。

电平从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。

3）差分曼彻斯特编码

对曼彻斯特编码的改进。

比特无跳变表示“1”，有跳变表示“0”。

第四节多路复用技术

一条物理信道同时传输多路信息，提高信道利用率。

1.频分多路复用（FDM）

将一定带宽的信道分割为若干个较小频带的子通道，每个子通道可供一个用户使用（各信道之间有保护频带）。

条件：

信道带宽远大于每个子信道带宽。

2．时分多路复用（TDM）

频分多路复用较适用于模拟信号，而时分多路复用更适合用于数字信号，将信道的传输时间分成若干个时间片轮流地给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信号占用。

信道的传输速度远大于各信源所要求的传输速度。

3．波分多路复用

4．码分多路复用

第五节数据交换技术

节点与节点间不一定相邻，通过一个或多个节点组成的中间网络来交换转发。

1.电路交换

（1）电路建立：

在传输数据之前，要经过呼叫过程以建立一条端到端（站到站）的电路。

（2）数据传输：

没有延迟，没有阻塞的问题（因为是专用线路）。

（3）电路拆除：

优点：

数据传输可靠、迅速，不丢失且保持原来的序列

缺点：

信道容量造成浪费，而且当数据传输阶段的持续时间很短暂，电路建立和拆除所用的时间也得不偿失。

?

2.报文交换

工作原理:

不需在两个站点之间建立一条专用通路，数据传输的单位是报文（数据块），长度不限。

传送过程采用存储一转发方式。

在同一时间内，报文的传输只占用两个节点之间的一段线路。

而在两个通信用户间的其它线路段，可传输其它用户的报文。

优点:

线路效率较高。

暂存报文，可以进行差错控制。

可以把一个报文发送到多个目的地。

延迟长，不能用于传送声音和图像数据。

3.分组交换

报文交换的改进，每个分组的长度有一个上限，因此，一个较长的报文必须分成若干个分组。

特点：

a.存储容量降低，降低传输延迟。

b.只有出错的分级才会被重发，提高了交换效率。

第五节差错控制技术

一、差错：

通信时接收端收到的数据与发送端实际发出的数据不一致。

二、差错控制：

通信中发现检测差错，对差错进行纠正，从而把差错限制在数据传输所允许范围内。

三、差错包括：

传输中位丢失；

发送“1”，而接收“0”；

发送“0”而接收“1”。

四、差错产生原因

线路本身的信号幅度频率的变化和衰减

信号在线路上产生反射造成的

相领线路的串抗

外界电磁干扰

五、差错控制的核心是在要传送的数据信息码上加上冗余码，形成符合一定规律的发送序列。

能发现并能自动纠错的编码，称纠错码。

能发现但不能自动纠错的编码，称检错码。

六、简单介绍两种检错码

1．奇偶校验码

2．循环冗余校验码

第六节同步技术

所谓同步既收发双方在时间、动作上一致.

1.异步传输

异步传输是以字符为单位的数据传输。

发送端与接收端采用相同的数据格式、相同的传输速率。

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，具体取决于数据所采用的字符集。

例如，电报码字符为5位、ASCll码字符为7位、汉字码则为8位。

2.同步传输

面向字符的同步传输

每个数据块的头部用一个或多个同步字符标记开始；

尾部用另一个惟一的字符来标记结束。

面向位流的同步传输

每个数据块的头、尾部用一个特殊比特序列（如01111110）标记数据块的开始和结束。

第三章网络体系结构与协议

一、分层原则

1．每层的功能应当明确，各层相对独立，不影响其他层。

2．各层功能的确定应当有助于网络协议国际标准的制定。

3．层间接口要清晰。

4．层数要适当。

二、协议与服务

服务是“垂直的”，是下层通过接口向上层提供的支持。

协议是“水平的”，是对等层之间虚拟通信时所使用的一组规则和格式。

三、服务原语

服务在形式上由原语描述，原语规定了应完成的功能。

请求：

请求实体的服务。

指示：

通知服务已开始。

响应：

响应最近一次指示。

证实：

请求的服务已完成。

有证实服务：

四个原语都存在

无证实服务：

只有请求、指示两个原语

四、OSI七层模型

国际标准化组织（InternationalStandardOrganization，ISO）在1977年成立一个分委员会专门研究网络通信的体系结构问题，并提出了开放系统互连参考模型OSI/RM（ReferenceModelofOpenSystemInterconnection），它是一个定义异种计算机连接标准的框架结构。

高三层应用层表示层会话层

接口层传输层

底三层网络层数据链路层物理层

1.物理层

a）主要负责在物理链路上传输比特流。

b）提供为建立、维护和拆除物理链路需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。

1）机械特性

规定了物理连接时可接插器的规格、尺寸，连接器中引脚的数量和排列情况等。

例如，常用串行通信的EIARS-232C规定的25针插座，X.21协议中所用的15针插座。

2）电气特性

规定了在物理连接上传输二进制位流时线路上信号电压高低、阻抗匹配情况、传输率和距离的限制等。

3）功能特性

规定了物理接口上各条信号线的功能分配和确切定义。

物理接口上的信号线一般可以分为：

数据线、控制线、定时线和地线。

4）规程特性

定义了利用信号线进行二进制位流传输的一组操作过程，即各信号线的工作的规则和先后顺序。

2.数据链路层

1）帧传输和帧同步

帧是具有一定长度和格式的信息块，是数据链路层的传输单位。

2）差错与流量控制

3）数据链路管理

检测到不可纠正错误的平均时间、漏检差错率、传输延迟和吞吐量等

3.网络层

选择最佳的路由。

提供面向连接的服务和无连接的服务。

4.传输层

向会话层提供独立于网络层的传送服务和可靠的透明数据传送。

5.会话层

（1）利用令牌技术来保证数据交换、会话同步的有序性；

拥有令牌的一方可以发送数据，或者执行其它动作；

令牌可以被申请和转让；

（2）利用活动和同步技术来保证用户数据的完整性；

并让用户知道整个交换的过程；

（3）利用分段和拼接技术来提高数据交换的效率；

多块用户数据可以合并在一起进行传输；

6.表示层

1）数据转换

2）数据压缩

3）数据加密

7.应用层

是OSI的最高层，也是用户访问网络的接口层，是直接面向用户的。

在OSI环境下，为用户提供各种网络服务。

例如电子邮件、文件传输、虚拟终端、远程登录等。