在协议控制下，以有效利用资源为目的，在协议控制下，以有效利用资源为目的， 消除时空的限制而连接起来，且各自具 消除时空的限制而连接起来，且各自具 备独立互连功能的计算机系统的集合。 备独立互连功能的计算机系统的集合。 1.计算机网络（ 计算机网络（ ））:: 2.协议（ 协议（ ））:: 为使互连起来的计算机网络能够工作，为使互连起来的计算机网络能够工作， 需要制定一系列有关的硬件和软件互联 需要制定一系列有关的硬件和软件互联 互通的标准，这些标准就是所谓的协议。 互通的标准，这些标准就是所谓的协议。 计算机网络的新进展及发展趋势 第一章 计算机网络导论 1.1为什么使用计算机网络1.单机系统的缺陷 单机之间不能相互通信。一、计算机网络的产生 一、计算机网络的产生2.局域网由此应运而生 1.1为什么使用计算机网络1.地理上：网络覆盖面，由小到大 局域网LAN( )； 城域网MAN( )； 广域网WAN( ); 互联网二、计算机网络的发展 是指处于同一建筑、同一大学或 方圆几公里远地域内的计算机专 用网络 基本上是一种大型的LAN，可覆盖 若干个临近的公司办公室或一个城市 ，使用与LAN相似的技术。
是一种跨越大的地域的网络，通常 覆盖一个国家或一个省。由主机通 过通信子网连接。 互联的网络集合。即相同或 互联的网络集合。即相同或 不同的网络通过互连设备（ 不同的网络通过互连设备（ 例如网关）完成连接，并且 例如网关）完成连接，并且 由互连设备提供硬件和软件 由互连设备提供硬件和软件 的转换。 的转换。是广域网的典型代 是广域网的典型代 二、计算机网络的发展2.传输的速率：由慢到快 数量级变化： 3.传输的数据类型：由单一到多种 字符型数据多媒体数据 4.上网的地点：由固定到游动 目前已广泛应用于各行业、各领域、各部门； 如：访问信息（超文本）；电子邮件； 视频会议、视频点播等。 三、计算机网络的应用 应用决定其发展 IDC( )：互联网数 据中心； ASP( ):网上 应用服务供应商。 网络门户技术：统一的网页入口界面，将大 量的网上信息分类向用户提供服务。 10 三、计算机网络的应用 家庭生活自动化（如学习、娱乐、购物、餐饮、洗涤、清扫等）； 虚拟现实（虚拟任意一个环境氛围，使人有身临其境的感觉）：如将来飞行员、宇 宙航空员等人员训练、重大手术演练等等 均可利用其所虚拟的感觉来实现。
11 1.2计算机网络系统的组成 12一、计算机网络的拓扑结构 2.按拓扑形状分类： •星型网络： 特点：各站点通过点 到点的链路与中心站 点相连。 优点：容易在网 点，数据的安全性和优先级容易 控制，容易实现 网络监控。 缺点：一旦中 心节点有故障 会引起整个网 络瘫痪。 13 一、计算机网络的拓扑结构 •总线型网络： 特点：网络中所 有的站点共享一 条数据通道。 优点：安装简 单方便、需要 铺设的电线最 短、成本低， 且某个站点的 故障一般不会 影响整个网络 。最适合局域 网的运用。 缺点：介质故障会导致网 络瘫痪，安全性低，较难 监控，增加新站点没有星 型网络容易。 14 一、计算机网络的拓扑结构 •树型网络： 是星型网络与 总线型网络的 综合。 15 一、计算机网络的拓扑结构 •环型网络： 特点：网络中所 有的站点通过传 输介质连成一个 封闭的环形。 优点：容易安装 和监控，网络发 生故障后，有自 动恢复的功能。 多用于通信主干 网上。 缺点：容量有限、 网络建成后，增加 新的站点较困难。 16 一、计算机网络的拓扑结构 •网状型网络： 特点：上述几 特点：上述几 种拓扑结构为 种拓扑结构为 基础的综合应 基础的综合应 171.2计算机网络系统的组成 广播式传输网络（）：数 据在共用通信介质线路中传输。
无线网与总 线型、环型网网络属于这种类型。 点对点传输网络(point-to-)：数 据以点到点的方式在计算机或通信设备中传 输。星型网采用该传输方式。 3.所涉及的几个概念 18 1.2计算机网络系统的组成 二.计算机网络的组成结构 通信子网 通信子网 网上 网上 应用 应用 网络高层 网络高层 最底层，保 最底层，保 证整个计算 证整个计算 机网络通信 机网络通信 的基本传输 的基本传输 相对子网而言 相对子网而言 为高层，要与 为高层，要与 操作系统打交 操作系统打交 道。保证端到 道。保证端到 端之间的完整 端之间的完整 通信服务。 通信服务。 各种应 各种应 用软件 用软件 计算机与 通信媒体 操作系统 用户 19 1.3互联网标准体系 以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机网络； 多个主计算机通过通信线路互连的计算机网络； 具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络 一、计算机网络体系结构的形成 20 1.3互联网络标准体系 国际标准化组织ISO：ds ; 。
21 1.3互联网络标准体系 互联网（即因特网，）体系结构的标准：TCP/IP协议族； 三、计算机网络的标准体系 22 三、计算机网络的标准体系 开放式系统互连的国际标准ISO/OSI七层标准模型；（OSI:open ) 局域网（LAN）的标准集：IEEE-802.X； 23 1.4计算机网络的新进展及发展趋势 一、通信技术的进步 –光纤的利用； –交换方式的变换：由电路交换到包交换 （即分组交换）； –由有线到无线 24 电路交换示意图 交换局 呼叫时 建立物 理铜线 连接 呼叫 挂断 25 分组（包）交换示意图 交换局 分组排 队以便 顺序传 261.4计算机网络的新进展及发展趋势 二、多媒体技术的进步 三、网上应用的进步 27 计算机网络 28 应用层第二章 计算机网络的层次化结构 29 2.1网络的层次化结构 1.分层（layer）的需要 分层后，可细分问题，以利于问题的解决； 一、计算机网络为什么要分层次？ 30 一、计算机网络的为什么要分层次？ 2.分层的原则 将功能相近的放在一起，形成网络的一个结构层次； 3.层之间的关系 所有网络中，每一层的目的就是向它的上一层提供一定的服务计算机网络拓扑结构分类-信号处理原理，而且把如何实现这 一服务的细节对上一层加以屏蔽。
31 2.1网络的层次化结构 1.对等进程（peer ）：又称同等层进程，是 指不同机器里包含对应层的实体。 二、多层通信的原理 第n层协议（）：一台机器上 的第n层与另一台机器的第n层进行通 话的规则。 对等（同等层）进程是利用协议进行通信的。 32 二、多层通信的原理 2.协议栈（ stack）：某一系统所使用 的协议列表，每层一个协议，称协议栈。 计算机网络的运行就是多个协议相互配合 的综合结果。 3.接口：每一对相邻层之间都有一个接口。 接口定义下层向上层提供的原语操作和服 33二、多层通信的原理 4.主/从（/Slave）：是一个相对的概念。 网络上的计算机，主：主动发出通信请求 的一方；从：接受通信请求并执行指令的 一方。 5.服务：网络低层模块向高层提供的功能性 的支持。 服务原语：在形式上描述服务的一组操作。34 多层通信的原理示意图 物理介质主机1 主机2 第1层协议 第2层协议 第3层协议 第4层协议 同等层 进程 第4层协议 第3层协议 第2层协议 第1层协议 协议栈 3/4层接口 服务 2/3层接口 服务 1/2层接口 服务 data data data 横向控制流 纵向信息流 data data data data data data data data data 35 二、多层通信的原理 6.横向控制（信息）流/纵向信息流：在网络层 次化模型中有两个方向的信息在流动，一种 是横向的另一种是纵向的。
纵向的数据流实 际上是真实的信息传输的途径，而横向的信 息实际上是用来控制网络正常运行的。在信 息发送到通信对方的同等层上去时，对方同 等层接收到的信息实际上还是通过底层的传 输媒体传递过来，再由下而上一层一层交上 来的“控制信息流”，所以，这种“信息流” 在同等层之间的流动只是一种逻辑上的概念。 36 二、多层通信的原理 7.通信技术的模式：按信息传递的方向区分。 单工通信（）：数 据仅在一个方向上传输； 双工通信（）：数据 能同时双向传输； 半双工通信(Half-)： 数据能在任意一个方向上传输，但不能同 时传输。 37 2.1网络的层次化结构 1.OSI参考模型：即ISO/OSI开放系统互联 参考模型；又称七层模型。 物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。 三、参考模型 38 OSI参考模型示意图 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 主机1主机2 应用协议 表示协议 会话协议 传输协议 交换单元名称 比特(流) 分组(包)报文 SPDU PPDU APDU 内部 子网 协议 通信子网边界 39 DT OSI实际数据传输路径示意图 发送进程 接收进程 data 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 AH PH SH TH NH DH data data data AH data data PH data data SH data data TH data data NH data data DH DT Bits(比特流) data DH DT Bits(比特流) DH DT data NH data NH data TH data TH data SH data SH data PH data PH data AH data AH data data 40 三、参考模型 2.TCP/IP参考模型：即因特网的参考模型。
（TCP/IP指 / )。 •该模型共分五层，从下至上为：物理层、数 据链路层、网络层、传输层、应用层（也有 称四层，从下向上依次为物理+数据链路层、 网络层、传输层、应用层）。 •TCP/IP协议为因特网中最重要的协议，实际 上因特网上协议有很多个。 41 TCP/IP参考模型 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 OSI 物理层 数据链路层 网络层 传输层 应用层 TCP/IP 在模型中 不存在 TCP/IP 网络 主机至 互联网 传输 应用 42 TCP/IP模型中的协议与网络 相对层(OSI)名 应用 传输 网络 物理+数 分组无线网 LAN IP UDP TCP FTP SMTP DNS 43 2.2物理层 物理层就是定义激活、维护、中断终端用户之间物理层的电子的、机械的、过 程的、功能的规范。 442.2物理层 二、物理层的基本概念 •位信号（比特）bit：一个二进制位所含的 信息为1比特。 注意：Byte表示字节，1字节表示8bit。
一般 用B表示字节，b表示比特（或位）。一个汉 字=2个字节。 •数据传输速率：bps或b/s(bit per )位/ 秒。即每秒比特数为发送信息快慢的单位。 45 2.2物理层 二、传输媒体(网络连接介质) 1.双绞线（Twist-Pair,简称TP）： •主要有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线方 式、通信卫星等。 A.特征：由两条互相绝缘的铜线组成，为了 减少干扰，这两条线象螺纹一样拧在一起。 B.实际使用中，双绞线可能是多对双绞线一 起包在绝缘的电缆套中。 46 1.双绞线 C.无屏蔽双绞线UTP( Twist-Pair) •既能用于传输模拟信号，又能用于传输数 字信号。 屏蔽双绞线STP( Twist-Pair): •较少用，主要用于IBM装置中。 47 1.双绞线 D.分好多类，其中两类广泛应用在计算机网 •3类（）双绞线：塑料外壳内 有4对由两条轻轻拧在一起的线构成。 •5类（ 5）双绞线：与3类线相似 ，但拧得更密，并以特富龙（）绝 缘，性能更好。 48 1.双绞线 •相对便宜；•容易安装、管理 和再配置； •基础技术和标准 成熟并稳定。
•不适宜>的高速率数 据传输； •衰减大； •易受电磁干扰和被窃听； •UTP的一些高速数据连网标 准是新制定的，不够稳定。 常用于局域网（LAN）中，,@ 举例： 142 五、电子邮件 4.电子邮件的传递过程： 数据库 发送方邮件网关 接收方 用户界面 邮件传递 程序 邮件列表 管理器 邮件传递 程序 邮件服务 143邮件网关 为什么用邮件网关？ 通常情况下：当发件人和收件人都在因特 网上，并且在他们之间支持TCP连接时， 使用SMTP的电子邮件工作得最好。 发送者与接收者所使用的电子邮件协议不同，故直接通信不可能，需通过邮件 网关来解决。 144 2.6应用层 1.文件传输协议中最著名的是FTP(File ) 2.FTP可用来在网上任何两台计算机之间 实现任何类型文件的透明传输; 3.文件传输可以是交互的（用户手工使用 下），也可以是批处理方式的（计算机 程序调用FTP功能时）。 145 2.6应用层 WWW(world wide web 1.全世界网上信息大部分都以Web形式组织，所以WWW已成为因特网上最大的 一项应用。
Web是一个大的系统，它将全世界所有大大小小的Web服务器以统一的格式连 接起来，形成一个庞大的多媒体信息服 务虚拟网络。 146 七、万维网 3.Web的信息服务端运行的是Web服务器 程序，在用户端运行浏览器（） 程序。 4、Web服务器上的信息以超文本 ()形式存放，所有这些信息都 可以用超级链（）相互关联起 来，以方便用户进行非线性使用。 147 七、万维网 5.超文本信息是用HTML（超文本标注语 言）来书写，使用者可以把文本标注成 任何形式、字体、颜色、大小以及在何 处插图和加入声音文件等。 148 计算机网络 149 端－端的通信（TCP）第三章 计算机网络的通信子网 150 3.1计算机网络的通信子网 1.通信子网的定义： 通信子网是由用作信息交换节点计算机和通信线路组成的独立的通信系统。 即由网络经营者拥有的路由器和通信线路的集合。 一、通信子网( )概述 151 一、通信子网概述 子网通常在广域网中才有意义，而网络是一个普遍概念。 在广域网中，子网是路由器和通信线路的集合，而网络是子网和主机（host,端点系 统）的总称。
152 通信子网示意图 网网153 一、通信子网概述 154因特网体系结构示意图 IP协议给各种不同的通信子网或局域 网提供一个 统一的互连平台。 应用层 运输层 网络层 通信子网层 IP TCP协议用来为应用程序提供端到端 的通信和控 制功能。 TCP 155 一、通信子网概述 在五层TCP/IP模型中，子网相当于最下两层及第3层的一部分。又称四层结 构，即通信子网层、网络层、运输层、 应用层。 156 数据通信技术内容（表一） 数据通信 基本概念 信息、数据、信号 数据通信系统基本结构 数据信号 表示方式 数字数据 信号 类型 编码 异步串行RS-232-C码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 模拟数据 信号 类型 编码 振幅键控ASK 移频键控FSK 移相键控PSK 157 数据通信技术内容（表二） 数据通信 类型 基带传输技术 宽带传输技术 数据信号 传输方式 串行通信、并行通信 单工通信、半双工通信、全双工通信 异步通信、同步通信 传输介质 传输介质类型与特点 多路复用技术 158 数据通信技术内容（表三） 数据交换 方式 电路交换 存储 转发 交换 报文存储转发交换 报文分组存储转发 交换 数据报方式 虚电路方式 主要数据 通信指标 数据传输速率 误码率 159 数据通信技术内容（表四） 差错控制 方法 检错码 类型 实现方法 差错恢复 类型 实现方法 160 3.1计算机网络的通信子网 1.信道带宽：指信号的发送和接收两端改变 比特信号的最高速率,用HZ(赫兹)表示。
二、数据通信的基本知识 信道指由发送设备、传输介质及接收设备三部分组成，每部分都有其各自的速率； 这三个速率中速率最低的那个为整个信道的最高速率； 以目前的技术，传输介质的最大速率大于发送设备及接收设备的最大速率。 161 1.信道带宽 三个速率的举例： 电信号以30万km/s速度在传输媒体中传输，如果作为数字信号的脉冲波宽度为1mm，即每位 比特为1 mm，则传输速率为: 3010 km/s10-6 km/b ＝30010 信道信息源和接收端设备的响应速度比较慢，以光电管为例约为1ns，即它对脉冲信号的处理速 率约为1Gbps计算机网络拓扑结构分类，这限制了整个信道的速率。 162 二、数据通信的基本知识 2.信道容量：单位时间内信道上所能传输的 实际最大比特数，用bps表示。 •信噪比：信号功率与噪声功率之比， 单位为分贝,即10log 10 （bps）(C-信道容量 W-带宽 S-信号 功率 N-噪声功率） 163 信道容量 •信道容量与信道带宽有一定关系，在理想情 况下（无噪声），信道最大容量等于两倍带 奈奎斯特公式：有限带宽无噪音信道的最大数据传输速率： D=2Wlog (bps)(D-信道最大速率 W-带宽 k-逻辑数，对于计算机为二值逻辑0和1， 164信道容量 •依据香农定理，现实中的对策： 近距离：信号未经调制，直接传输； 远距离：提高信噪比（可用编码及 调制技术）； 信道容量一定时，采用信道复用。
165 带宽、速率及信道容量的关系 带宽指信道内可传输频率的范围，单位为HZ；速率指每秒传输的比特数，单位为 bps;信道容量的单位与速率单位一致，但 反映的是单位时间内的传输的最大比特数； 带宽、速率与信道容量的关系密切，带宽越宽，信息量越大计算机网络拓扑结构分类，信息容量就越大，但 信道容量最大等于带宽的两倍（无噪声情 166波特率与比特率 在远程通信中使用一种波特（baud）单位，即每秒钟内离散信号时间的个数。 当在每个信号事件仅代表一个2进位的情况下，波特率才相当于比特率（每秒比 特数），在其他情况下波特率并不直接 等于比特率。 167 二、数据通信的基本知识