文档供参考，可复制、编制，期待您的好评与关注！ 计算机网络知识结构第1章 计算机网络概论1.1计算机网络概述1.网络关键词 1)知识经济：数字化，网络化，信息化2）GII,NII 3)三网融合：电话网，计算机网，有线电视网4）下一代网络5）移动互联网6）物联网、智慧城市、云计算7）网络安全（国家层面）注意：不仅是技术也是经济的驱动力2.计算机网络典型应用1)WWW应用2)聊天应用(及时通信)3)搜索引擎 目的：资源共享和相互通信发展方向：既综合又专业（特色）3.计算机网络的功能资源共享相互通信协同处理降低成本4.计算机网络的特点 数据通信的能力成本低、效益高易于分布处理系统灵活性、适应性强5.计算机网络系统组成1）计算机网络=通信子网+资源子网2）通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。公用网3）资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。私用网4）通信子网和资源子网可分别建设6.计算机网络的定义把一些独立自主的计算机，通过传输介质连接起来，遵循统一的通信协议，实现相互通信和资源共享的系统。1.2 计算机网络的发展1.第一代计算机网络 40年代，诞生第一台计算机-主机，带终端，用户去机房上机. 50年代，计算机技术与通信技术相结合，终端通过通信线路连接主机，用户可以在自己的办公室里上机，构成面向终端的计算机网络，又称远程联机系统。IMP：接口报文处理机（节点机），提供主机间的通信服务，存储转发方式工作通信子网：IMP与它们之间的连线，负责通信任务，公用网资源子网：主机及所有连接终端，负责应用，私用网 通信子网和资源子网可分别建设3.第三代计算机网络 主机间通信时对信息的理解、表示形式、应答等需遵守共同的约定，即协议，计算机网络的协议分若干层次，各层协议的总和称体系结构. 第二代计算机网络的缺点是没有统一的体系结构，各网自行研制，互连困难. 70年代末，国际标准化组织（ISO）开始制定标准，1984年颁布了OSI开放系统互连标准，网络发展进入第三代计算机网络.4.第四代计算机网络 网络互联与高速网络。1.3计算机网络分类可按不同方式分类:距离传输速率传输媒体拓扑结构交换方式等划分1.按距离划分 1）局域网 (LAN，Local Area Network) 工作范围：10m -1km，同一个楼房、校园 2）城域网 (MAN，Metropolitan Area Network)工作范围：1km-几十km,同一城市3)广域网 (WAN，Wide Area Network)工作范围：几十km-几千km,同一国家全球 4)接入网、互联网2.按传输速率划分低速网络:传输速率为几十至10K bps 中速网络:传输速率为几万至几十M bps高速网络:传输速率为100M至几个G bps 3.按传输媒体划分 1)有线计算机网 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤等2)无线计算机网 传输介质有:无线电波、微波、红外线、激光等4.按拓扑结构划分 网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，用点和线来抽象出网络系统的逻辑结构.总线、星形、环形、树形、网状形网状形5.按传输技术划分广播式网络：总线形网、环形网、微波卫星网等。 点到点传播网络：星形、树形、网形等。 6.按适用范围分公用网：如CHINAPAC 专用网：如微软公司的内部网络7.按交换方式划分 1)电路交换网 如电话系统2)报文交换 如电报 3)分组交换（信元交换） 如因特网、ATM网络8.分组交换网的原理随时发送存储转发方式共享线路报文划分成大小相等的分组各分组具有目的地址，独立传输1.4 计算机网络的主要性能指标 带宽和时延1.带宽(Bandwidth) 指信号具有的频带宽度,有时也指通信线路的的带宽,单位是赫（Hz) 在网络上，传输的是数字信号，带宽指的传送速率，单位b/s,bps(比特每秒）2.吞吐量（ Throughput）及和带宽的差别 吞吐量是实际值 带宽是理论值 吞吐量带宽3.时延(delay,latence) 报文从一端传到另一端所需的时间 =发送时延+传播时延+处理时延 发送时延=数据长度/传输速率 传播时延=信道长度/信号的传播速率 处理时延=转发，排队，处理的时间本章小结1.计算机网络的4个发展阶段2.计算机网络的支持技术：计算机技术和通信技术3.计算机网络的功能和目的：资源共享和相互通信4.计算机网络的组成：资源子网和通信子网5.计算机网络定义4要素：独立,介质,协议,目的6.分类：LAN,MAN,WAN,接入网,互联网7.拓扑结构：总线,星型,环形,树形,网形8.分组交换原理9.主要性能指标：带宽（吞吐量）,时延第2章 计算机网络体系结构2.1 OSI/RM 体系结构1.网络体系结构分层：简化网络设计和分析网络体系结构：层次和各层协议总称 数据发送：由上层传到下层数据接收：由下层到上层层和层间：虚通信，最下层为实际通信对等层：peer layers源：source目标：destination2.OSI/RM 体系结构OSI/RM：开放系统互连/参考模型ISO7498:1983分7层：物理层，数据链路层，网络层， 传输层，会话层，表示层，应用层面向应用：高3层面向通信：低4层2.2 TCP/IP 体系结构1.TCP/IPTCP/IP:是两个著名协议TCP和IP分4层：应用层,传输层,网际层,网络接口层2 OSI和TCP/IP的比较3.本课程的重点层次4.数据分装和解分装分装：发送时逐层加头部解分装：接受时逐层去头部数据（流）：data(stream),高3层（分）段：segments,传输层分组：packets,网络层帧：frames,数据链路层比特流：bits,物理层本章小结1.网络体系结构的概念2.OSI/RM及各层功能，7层，中英文名称3.TCP/IP，4层，中英文名称，4.OSI/RM和TCP/IP对应关系5.分装和解分装，各层数据单元中英文名称第三章 物理层与传输介质本章内容物理层基本概念通信基础知识传输媒体 3.1 物理层的基本概念1.DTE和DCEDTE：数据终端设备，做数据处理的设备DCE: 数据电路端接设备，做通讯处理的设备2.物理层不包括传输介质3.物理层规范 可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，包括：机械特性：说明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等电气特性：说明在接口电缆的引线上出现的电压的范围（电压表示1或0）。 功能特性：说明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。规程特性：说明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。 用于物理层的协议也常称为物理层规程(procedure)。3.2 数据通信基本知识数据通信概念与模型数据传输方式信道速率数据的信号编码多路复用技术1.数据通信概念与模型(1) 相关概念信息:信息是指具有新内容、新知识的消息 “信息是消息中不定性的排除” 数据：运送信息的实体。信号：数据的光、磁等多种形式的表现。数据和信号都可以是模拟的或数字的模拟信号：连续变化的数字信号：离散的、有限的信道:信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的通路,不同于电缆(2) 一般数据传输系统(3)信号的转换模拟数据-模拟信号：放大器模拟数据-数字信号：编码器数字数据-数字信号：发送器数字数据-模拟信号：调制与解调(4)混合传输系统（P45：图3-2，家庭上网）(5)数字传输系统（P45：图3-3，局域网）2.数据传输方式(1)按传输方向1)单向通信: 又称为单工通信，即只能有一个 方向的通信而没有反方向的交互。 2)双向交替通信 又称为半双工通信，即通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。3)双向同时通信 又称为全双工通信，即通信的双方可以同时发送和接收信息。注意: 单向通信只需要一条信道，而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(2)串行和并行方式(P47:图3-5）并行传输:一次同时传输N 位二进制数。串行传输:一位一位传输。(3)同步方式 为串行传输方式中，发送端和接受端保持一致1）异步传输(P48:图3-6）接受端和发送端时钟独立按字符传送传输效率低2）同步传输(P48:图3-7）时钟同步同步一次可传输大块数据传输效率高常用面向比特的同步传输适合于多媒体数据传输（4）传输信号类型 1)基带(baseband)信号 就是将数字信号1或0直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输 2)宽带(broadband)信号 则是将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟信号。 3)频带传输 模拟语音信道传输传输数字信号3.信道传输速率(1)理想信道的最大传输速率 奈氏准则（定律）： 理想低通信道的最高码元(波形)传输速率 B=2W（Baud），其中： W是信道的带宽，单位为赫 B是码元传输速率,单位为Baud（波特） 1波特为每秒传送1个码元 码元传输速率的单位是波特（ Baud），信息传输速率的单位为比特/秒一个码元可以携带多个Bit信息。 若一个码元带nBit信息的信息量，则： M Baud=M*nb/s若Baud=3b/s，则一个码元要有8种波形（状态） 结论：设法提高码元携带的Bit信息（2）信道的极限信息传输速率香农公式： 信道的极限信息传输速率 C=W*log2(1+S/N) ，其中： C为传输速率，单位为b/s W为信道的带宽(以Hz为单位) S为信道内所传信号的平均功率 N为信道内部的高斯噪声功率香农公式表明： 传输速率和信道的带宽成正比，信道中的信噪比S/N越大，极限传输速率就越高。4.数据的信号编码 编码：数据的原始形式变换成适合于信道传输特性的信号形式1）模拟数据的模拟信号调制 原始信号调制到另外的频段，并频分复用， 例子：电话系统，有线电视系统2）数字数据的模拟信号调制 例子：通过电话上网(P53:图3-9） 3种最基本的调制方法调幅(AM)：幅移健控 调频(FM)：频移健控 调相(PM)：相移健控 3种常见调制方法调制解调器(modem)： 调制器(Modulator)和解调器(DEModulator）。调制器：基带数字信号变换成模拟信号解调器：模拟信号变换成数字信号。3）模拟数据的数字信号编码电信的数字传输（编码）系统采用