第7章 网络技术基础,7.1 计算机网络基础知识 7.2 网络拓扑结构和传输介质 7.3 数据通信基础知识 7.4 计算机网络体系结构 7.5 局域网技术 7.6 网络互联 7.7 Internet和Intranet,7.1 计算机网络基础知识,7.1.1 计算机网络的定义和分类 7.1.2 计算机网络的发展 7.1.3 计算机网络的功能 7.1.4 计算机网络的组成,7.1.1 计算机网络的定义和分类,计算机网络的定义 凡是将分布在不同地理位置并具有独立功能的多台计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件（网络协议及网络操作系统等）支持下，以实现网络资源共享和数据传输为目的的系统，称为计算机网络。,计算机网络的分类 常用的网络分类是按照计算机网络的规模大小、延伸距离远近和网络的覆盖区域，把计算机网络划分为： 局域网(LAN) ：局域网（LAN，Local Area Network）的覆盖范围一般从几十米到几公里，最大距离不超过10公里 。 城域网(MAN) ：城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的覆盖范围在广域网和局域网之间，通常在几公里到100公里之间 。 广域网(WAN) ：广域网（WAN，Wide Area Network）一般是跨城市、地区、甚至跨国家组建的网络，它的覆盖范围通常从一百公里到数万公里。,7.1.2 计算机网络的发展,面向终端的计算机网络 计算机通信网络 开放式标准化网络体系结构的网络 计算机网络的互连、高速化阶段,7.1.3 计算机网络的功能,资源共享 （1）硬件共享 （2）软件共享 （3）数据共享 数据通信 提高系统的可靠性和可用性 分布式处理,共享,软件共享,硬件共享,7.1.4 计算机网络的组成,7.2 网络拓扑结构和传输介质,7.2.1 计算机网络的拓扑结构 7.2.2 传输介质,7.2.1 计算机网络的拓扑结构,何谓拓扑结构 计算机网络拓扑结构是指一个网络的通信链路和节点的几何排列或抽象的布局图形。 常见的局域网的拓扑结构有五种：星形、环形、树形、总线型和网状型结构。,星型结构,星型结构是用线路将各个节点和中心节点相连的结构。,环型结构、树型结构,环型结构是网络中的节点通过点到点通信线路连接成闭合环路的结构。 树型结构的特点是节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，同层次的节点之间很少有数据交换。,总线型结构 、网状型结构,总线型结构是网络中的各个节点连接在一条公共的通信线路上的结构，数据在总线上双向传输。 网状型结构的特点是网络中的节点之间的连接是任意的，无规律的。,7.2.2 传输介质,传输介质是网络中信息传输的物理通道，是网络通信的物质基础之一。传输介质可根据其物理形态分为有线介质和无线介质两大类。,双绞线（TP）,双绞线（Twisted Pair wire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成 。,同轴电缆,同轴电缆（Coarial Cable）的得名与它的结构相关。同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一。用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制造的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆 。,同轴电缆,光纤,光导纤维电缆简称光缆或光纤。光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。它是数据传输中最有效的一种传输介质，在现代通信系统和计算机网络中得到了广泛的应用 。,无线介质,微波通信 微波通信是把微波信号作为载波信号，用模拟信号或数字信号来调制它。 卫星通信 如果将微波中继站放在人造卫星上时，便形成了卫星通信系统，可见，卫星通信是一种特殊的微波中继系统。,7.3 数据通信基础知识,7.3.1 数据通信的基本概念 7.3.2 数据传输同步方式 7.3.3 差错控制 7.3.4 数据交换方式,7.3.1 数据通信的基本概念,通信系统常用术语 模拟通信系统/数字通信系统 信道/传输介质 调制解调器 数据传输速率 误码率 信号带宽/信道带宽,数据通信方式,串行通信/并行通信,单工/双工通信 单工方式 半双工方式 全双工方式,7.3.2 数据传输同步方式,计算机通信系统中提供两种同步方式，这就是异步传输和同步传输。 异步传输 异步传输是以字符为单位的数据传输。这是通信系统中最早采用的同步措施，也是最简单的一种同步措施。 同步传输 同步传输是以数据块为单位的数据传输。它是通信系统中另一种同步方式的传输，称为位同步。一个位块一般包括1000多个字符，每个字符不需要起始位和停止位。,7.3.3 差错控制,传输差错是指数据通过信道的传输后，接收方收到的数据与发送方不一致的现象，简称为差错。 检错码与纠错码 纠错码方案虽然有其优越之处，但实现方法复杂，造价高，一般很少采用。在通信系统中广泛得到应用的是检错码。目前常用的检错码有两类：奇偶检验码和循环冗余码（Cyclic Redundancy Code，CRC）。,7.3.4 数据交换方式,通信系统中存在两种截然不同的联系方式：线路交换和存储转发交换。 线路交换 线路交换就是通信时才建立起一条直通线路。数据传输完毕，由任一主机发出拆线指令（电话通信时挂机），沿通路各个线路段将予以拆除，使各个线路段成为可用资源。 报文交换 存储转发方式不要求交换网为通信的双方预先建立一条专用的数据通道。任何时刻一份报文只在一个线路段上传输，每一个线路段对报文的可靠性负责。 分组交换 分组交换与报文交换依据完全相同的机理，唯一的区别在于参与交换（即存储/转发）的数据单元的长度不同。分组交换的数据单元不再是一份完整的报文，而称为分组（Packet）或包。,7.4 计算机网络体系结构,7.4.1 协议和网络体系结构的概念 7.4.2 开放系统互联参考模型 7.4.3 TCP/IP协议,7.4.1 协议和网络体系结构的概念,计算机网络由许多互连的节点组成，其目的是要在节点之间不断地交换数据，即所谓共享资源。网络上的多个结点间不断地交换着数据信息和控制信息，在交换信息时，网络中的每个结点都必须遵守一些事先约定好的共同的规则。这些规则明确规定交换数据时数据的格式，传输时的时间顺序、纠正错误的方法等。为网络数据交换而制定的规则、约定和标准统称为网络协议（Protocol）。,7.4.2 开放系统互联参考模型,国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）于1981年提出了一个网络体系结构的开放系统互联参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM）。,7.4.3 TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）协议,TCP/IP协议是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与IP协议，因此通常将这诸多协议统称为TCP/IP协议集，或叫TCP/IP协议。,7.5 局域网技术,7.5.1 局域网的特点和体系结构 7.5.2 局域网协议标准 7.5.3 以太网和快速以太网 7.5.4 现代局域网技术,7.5.1 局域网的特点和体系结构,局域网的特点 覆盖的地理范围较小，通常为一个单位所拥有。 数据传送速率较高（1100Mbps）。 传送误码率较低（一般为10-8到10-11之间）。 网络结构比较规范（有星型、总线型和环型等几种连接方法）。 具有较低的时延。 局域网的体系结构 局域网作为一种计算机通信网络应包括OSI的低三层，但由于局域网的拓扑非常简单，不需要进行路由选择。局域网不存在网络层。因此，局域网的通信子网只包括物理层和数据链路层。,7.5.2 局域网协议标准,局域网的访问控制方式 介质访问控制方法是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。目前常用的介质访问方法有以下两种：带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）和令牌环（Token Ring）方法。其中CSMA/CD用于总线拓扑网络，Token-Ring用于环型拓扑网络。 IEEE 802标准 IEEE是通信领域的一个国际标准化组织，这个标准化组织有一个802委员会，专门研究和制定有关局域网的各种标准，目前已经制定出12个标准。,7.5.3 以太网和快速以太网,目前应用最广泛的一类局域网是以太网Ethernet。 Ethernet是典型的总线型局域网，它的传输速率为10Mbps。 快速以太网可以看作第二代以太网。介质访问控制方法仍然采用CSMA/CD，只是所使用的传输介质与信号编码方法与传统以太网不尽相同。 快速以太网是10M双绞线以太网的扩展。10M传输速率的双绞线以太网可以很容易地升级为100M的快速以太网； 快速以太网卡有很强的调节性，可以自动识别与它通信的网卡工作在10Mbps模式下还是工作在100Mbps模式下，然后将自身的传输速率调整为与对方相当的速率，而且快速以太网中允许有10M的网卡存在。,7.5.4 现代局域网技术,光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI） 光纤分布式数据接口是目前在主干网中使用比较普遍的一种高速局域网。从它的名称可以看出，这种网络以先进的传输介质光纤作为传输介质，传输速率为100Mbps，能互连高达1000台设备，覆盖范围可达100km。,FDDI接口,异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）,ATM的基本思想是，所有的信息都放在固定长度的小分组中进行传输，这样的分组也称为信元（Cell）。每个信元共53字节长，其中包含5字节的头和48字节的有效载荷。 ATM有自己的参考模型，既不同于OSI模型，也不同于TCP/IP模型。它包括三层：物理层、ATM层和ATM适配层。,虚拟局域网（Virtual Local Area Network）,虚拟局域网简称虚网或者VLAN。关于它的定义比较流行的有两种：一、虚拟局域网是一个根据作用、计划组、应用等进行逻辑划分的交换式网络，它与用户的物理位置没有关系。二、虚拟局域网是一个可以被划分为多个逻辑独立的广播域的物理网络。 虚拟局域网是一种软技术，常见的虚拟局域网分类有三种：基于端口、基于MAC地址、基于网络层。,多层交换技术（也被称作第三层交换技术，或是IP交换技术）,多层交换技术就是：“第二层交换技术第三层转发技术”。 目前主要的第三层交换技术有：Ipsilon IP交换，Cisco标签交换，3Com Fast IP，IBM ARIS（Aggregate Route-based IP Switching），MPOA（Multi-Protocol Over ATM）。,无线局域网（Wireless local-area network，WLAN）,无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。 无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。,7.6 网络互联,7.6.1 网络连接设备 7.6.2 公用传输网络,7.6.1 网络连接设备,网络适配器（Network Interface Card，NIC） 网络适配器又称网卡或网络接口卡，它是使计算机联网的设备。 集线器（HUB） 集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。,中继器（Repeater，RP）,中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。,网桥（Bridge）,网桥的功能是：网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。,