通信与网络基础.ppt

1通信与网络基础6.1 数据通信基础一、数据通信的基本概念一、数据通信的基本概念1信号信号信号一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）的某信号一般以时间为自变量，以表示信息（或数据）的某个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其因变个参量（振幅、频率或相位）为因变量。信号按其因变量的取值是否连续分为模拟信号和数字信号。量的取值是否连续分为模拟信号和数字信号。2通信与网络基础6.1 数据通信基础2数据通信数据通信通信的任务是将表示信息的信号从发送方（信源）传递到接收方通信的任务是将表示信息的信号从发送方（信源）传递到接收方（信宿）。根据传送信号的不同，通信也可分为模拟通信和数字（信宿）。根据传送信号的不同，通信也可分为模拟通信和数字通信。通信。3信道信道信道是指能传送电信号的通路，可分为物理通道和逻辑通道。信道是指能传送电信号的通路，可分为物理通道和逻辑通道。4带宽带宽带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，它的值为信道上可传带宽是指信道所能传送的信号的频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。送信号的最高频率减去最低频率之差。3通信与网络基础6.1 数据通信基础5数据传输速率数据传输速率数据传输速率是指单位时间内信道内传输的信息量。单数据传输速率是指单位时间内信道内传输的信息量。单位为比特位为比特/秒秒。6信道延迟信道延迟信号在信道中传播，是需要一定时间的，这段时间就是信号在信道中传播，是需要一定时间的，这段时间就是信道延迟。信道延迟。4通信与网络基础6.1 数据通信基础二、数据通信系统的组成二、数据通信系统的组成 信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统一般由信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统一般由信源（发送者）、发送设备、信道（传输媒介）、接受信源（发送者）、发送设备、信道（传输媒介）、接受设备、信宿（接受者）五个基本组件构成设备、信宿（接受者）五个基本组件构成。5通信与网络基础6.1 数据通信基础在通信系统中，双方的通信可以是单向的也可以是双向在通信系统中，双方的通信可以是单向的也可以是双向的即双方同时进行信息的发送与接收。的即双方同时进行信息的发送与接收。6通信与网络基础6.1 数据通信基础三、传输介质三、传输介质 传输介质是数据传输系统中发送设备和接收设备之间的传输介质是数据传输系统中发送设备和接收设备之间的物理路径。物理路径。传输介质主要分为有线介质和无线介质。常用的网络传传输介质主要分为有线介质和无线介质。常用的网络传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。7通信与网络基础6.1 数据通信基础1双绞线双绞线 双绞线是将两条绝缘铜线螺旋形地绞在一起制成的数据传双绞线是将两条绝缘铜线螺旋形地绞在一起制成的数据传输线。既可传输模拟信号，又可传输数字信号。输线。既可传输模拟信号，又可传输数字信号。优点：价格低廉，施工方便。优点：价格低廉，施工方便。缺点：易受干扰，信号传输衰减受频率的影响较大，传输缺点：易受干扰，信号传输衰减受频率的影响较大，传输距离不能太长。距离不能太长。8通信与网络基础6.1 数据通信基础2同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由四部分组成：同轴电缆由四部分组成：铜线铜线(称内导体称内导体)，绝缘介质，屏蔽层，绝缘介质，屏蔽层(称外导体称外导体)，塑料，塑料保护层。保护层。同轴电缆的频率特性好、抗干扰能力强。同轴电缆的频率特性好、抗干扰能力强。有线电视网络使用同轴电缆。有线电视网络使用同轴电缆。9通信与网络基础6.1 数据通信基础3光纤光纤 光纤是一种能够传导光信号的极细的传输介质，由玻璃或光纤是一种能够传导光信号的极细的传输介质，由玻璃或塑料等物质材料做成。光纤的结构包括纤芯、覆层和保护塑料等物质材料做成。光纤的结构包括纤芯、覆层和保护层三部分。层三部分。传输速率极高传输速率极高 传输距离长传输距离长 抗干扰能力强抗干扰能力强 保密性好保密性好 成本低成本低 10通信与网络基础6.1 数据通信基础目前常用的光纤分为多模光纤目前常用的光纤分为多模光纤(Mutimode)和单模光纤和单模光纤(Singlemode)两种两种。11通信与网络基础6.1 数据通信基础4无线介质无线介质（1）微）微波通信波通信 微波通信是在对流层视距离范围内利用无线电波进行传输微波通信是在对流层视距离范围内利用无线电波进行传输的一种通信方式，它的频率为的一种通信方式，它的频率为1GHz至至20GHz。在空中的传播在空中的传播特性与光波相近，直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，超特性与光波相近，直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，超过视距以后需要中继转发。过视距以后需要中继转发。微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传微波通信由于其频带宽、容量大、可以用于各种电信业务传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等均可通过微波电路传输。电路传输。12通信与网络基础6.1 数据通信基础（2）短波通信短波通信 短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射，或电离层短波通信是利用地面发射的无线电波在电离层反射，或电离层与地面之间多次反射而达到接收点的一种远距离通信方式。工与地面之间多次反射而达到接收点的一种远距离通信方式。工作频率范围为作频率范围为330MHz。通信质量不稳定通信质量不稳定，产生多径效应以及衰落现象，产生多径效应以及衰落现象，优点是投资，优点是投资少，建设快，通信距离远，因而在军事通信以及移动通信方面少，建设快，通信距离远，因而在军事通信以及移动通信方面仍有实用价值。仍有实用价值。13通信与网络基础6.1 数据通信基础（3）卫星通信卫星通信 卫星通信利用空间卫星通信利用空间3600km高空的同步卫星作为微波中转站，高空的同步卫星作为微波中转站，进行远距离传输。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成进行远距离传输。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。优点是具有广播多址传输功能、覆盖面积大、传输距离远，适优点是具有广播多址传输功能、覆盖面积大、传输距离远，适用于广域网络的远程传输。但卫星成本高，传输延迟较长，安用于广域网络的远程传输。但卫星成本高，传输延迟较长，安全问题突出。全问题突出。14通信与网络基础6.1 数据通信基础（4）红外线传输通信红外线传输通信 红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线而形成整个房间内的红外传输系统利用墙壁或屋顶反射红外线而形成整个房间内的通信系统。这种系统常常用于室内家用电器的遥控技术上，特通信系统。这种系统常常用于室内家用电器的遥控技术上，特别是在电视、音响的遥控上得到普遍的使用。红外通信的设备别是在电视、音响的遥控上得到普遍的使用。红外通信的设备相对便宜，但是这种方式的缺点是传输距离有限，容易受到室相对便宜，但是这种方式的缺点是传输距离有限，容易受到室内空气状况的影响。内空气状况的影响。15通信与网络基础6.1 数据通信基础四、数字调制和解调四、数字调制和解调 16通信与网络基础6.1 数据通信基础1.数模转换数模转换把把数数字字信信号号转转换换为为模模拟拟信信号号并并不不困困难难，只只需需为为一一组组一一个个或多个比特分配一个特定的模拟信号即可。或多个比特分配一个特定的模拟信号即可。幅移键控幅移键控(ASK-Amplitude Shift Keying)(ASK-Amplitude Shift Keying)频移键控频移键控(FSK-Frequency Shift Keying)(FSK-Frequency Shift Keying)相移键控相移键控(PSK-Phase Shift Keying)(PSK-Phase Shift Keying)17通信与网络基础6.1 数据通信基础幅移键控幅移键控(幅度调制幅度调制):):载波的振幅随数字信号的变化而变化载波的振幅随数字信号的变化而变化 。频移键控频移键控(频率调制频率调制):):载波的频率随数字信号的变化而变化。载波的频率随数字信号的变化而变化。相移键控相移键控(相位调制相位调制):):载波的初始相位随数字信号的变化而变化。载波的初始相位随数字信号的变化而变化。18通信与网络基础6.1 数据通信基础2.模数转换模数转换将将模模拟拟信信号号数数字字化化需需要要三三个个步步骤骤：脉脉冲冲幅幅度度调调制制(PAM-Pulse(PAM-Pulse Amplitude Amplitude Modulation)Modulation)、脉脉 码码 调调 制制(PCM-Pulse(PCM-Pulse Code Code Modulation)Modulation)和编码。和编码。19通信与网络基础6.1 数据通信基础五、数据交换方式五、数据交换方式 信源发出的数据一般先传送到与它相连的中间节点，再信源发出的数据一般先传送到与它相连的中间节点，再从该中间节点传送到下一个中间节点，直至到达信宿，从该中间节点传送到下一个中间节点，直至到达信宿，这个过程称为交换。这个过程称为交换。(1)(1)电路交换电路交换 (2)(2)报文交换报文交换 (3)(3)分组交换分组交换 20通信与网络基础6.1 数据通信基础（1）电路交换）电路交换 电路交换方式，就是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专电路交换方式，就是通过网络中的节点在两个站之间建立一条专用的通信线路。用的通信线路。21通信与网络基础6.1 数据通信基础（2）报文交换）报文交换 报文交换又称为包交换。在报文交换中，不需要在两个站点之报文交换又称为包交换。在报文交换中，不需要在两个站点之间建立一条专用的通信线路，当发送方有数据需要发送时，它将间建立一条专用的通信线路，当发送方有数据需要发送时，它将要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先要发送的数据当作一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的空闲输出线路将数据转发将报文存储起来，然后选择一条合适的空闲输出线路将数据转发给下一个交换设备，如此往复循环直到将数据发送到目的地。给下一个交换设备，如此往复循环直到将数据发送到目的地。（3）分组交换）分组交换 分组交换技术是报文交换技术的改进。在分组交换网中，用户的分组交换技术是报文交换技术的改进。在分组交换网中，用户的数据被划分成一个个分组，而且分组的大小有严格的上限，这样数据被划分成一个个分组，而且分组的大小有严格的上限，这样使得分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中。使得分组可以被缓存在交换设备的内存而不是磁盘中。22通信与网络基础6.1 数据通信基础六、六、通信系统通信系统 1.1.公共交换电话系统公共交换电话系统 2.2.蜂窝式移动电话系统蜂窝式移动电话系统 23通信与网络基础6.1 数据通信基础1.公共交换电话网公共交换电话网(1)电话网的基本构成电话网的基本构成 电话网络使用电路交换。电话网络使用电路交换。24通信与网络基础6.1 数据通信基础电话系统主要由三部分组成：本地回路、干线和交换局。电话系统主要由三部分组成：本地回路、干线和交换局。电话网络具有多级交换局，如本地交换局（终端局）、电话网络具有多级交换局，如本地交换局（终端局）、长途局、地区或区域性的中转局。长途局、地区或区域性的中转局。25通信与网络基础6.1 数据通信基础(2)电话呼叫处理过程电话呼叫处理过程用户打电话的过程是用户打电话的过程是:主叫摘机，拨被叫号码，被叫应主叫摘机，拨被叫号码，被叫应答，开始通话，话毕挂机。对应于用户的这些操作，交答，开始通话，话毕挂机。对应于用户的这些操作，交换机应按顺序完成下列各阶段的动作。换机应按顺序完成下列各阶段的动作。26通信与网络基础6.1 数据通信基础2.移动电话网络移动电话网络 移动通信指通信双方或至少有一方处在移动状态下实现的通信。移动通信指通信双方或至少有一方处在移动状态下实现的通信。包括陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信、无线寻呼和无绳电话。包括陆地蜂窝移动通信、卫星移动通信、无线寻呼和无绳电话。27通信与网络基础6.1 数据通信基础(1)移动通信系统移动通信系统服务提供商必须能够定位并追踪到呼叫者，给呼叫者分配通道，服务提供商必须能够定位并追踪到呼叫者，给呼叫者分配通道，并且当呼叫者移动到范围之外时，将通道从一个基站传输到另一并且当呼叫者移动到范围之外时，将通道从一个基站传输到另一个基站。个基站。每个移动电话服务区域都被分割成小的地区，称为一个小区。每个移动电话服务区域都被分割成小的地区，称为一个小区。每个小区包括一个天线，并设立一个基站，负责本小区通信的联每个小区包括一个天线，并设立一个基站，负责本小区通信的联络与控制。络与控制。每个基站在移动交换中心（每个基站在移动交换中心（MSC）的统一控制下，实现小区间移）的统一控制下，实现小区间移动电话用户通信的转接以及移动电话用户与市内电话用户通信的动电话用户通信的转接以及移动电话用户与市内电话用户通信的联系。联系。28通信与网络基础6.1 数据通信基础移动电话系统 29通信与网络基础6.1 数据通信基础移动电话系统 30通信与网络基础6.1 数据通信基础频率复用模式频率复用模式 频率复用的模式是频率复用的模式是N个小区的配置，个小区的配置，N称为复用因子，称为复用因子，代表每个小区使用的唯一频率集。当这个模式重复时，代表每个小区使用的唯一频率集。当这个模式重复时，频率就可以复用。频率就可以复用。(a)复用因子为4 (b)复用因子为731通信与网络基础6.1 数据通信基础(2)移动电话呼叫过程移动电话呼叫过程为了从移动电话发出呼叫，呼叫者要输入电话号码，然后按发送为了从移动电话发出呼叫，呼叫者要输入电话号码，然后按发送按钮。移动站点扫描频带，寻找一个信号强的通道，然后就使用按钮。移动站点扫描频带，寻找一个信号强的通道，然后就使用这个通道向最近的基站发送数据（电话号码）。基站向移动交换这个通道向最近的基站发送数据（电话号码）。基站向移动交换中心发送数据。如果呼叫的对方有空闲，就建立连接并将结果中中心发送数据。如果呼叫的对方有空闲，就建立连接并将结果中继返回给继返回给MSC。MSC就给呼叫分配一个没有使用的语音通道，就给呼叫分配一个没有使用的语音通道，建立连接。移动站点根据通道自动调整频率，然后就可以开始通建立连接。移动站点根据通道自动调整频率，然后就可以开始通信了。信了。当某个移动电话被呼叫时，电话中心便将电话号码发送到当某个移动电话被呼叫时，电话中心便将电话号码发送到MSC。MSC通过向每个小区发送查询信号来寻找该移动站点的位置。一通过向每个小区发送查询信号来寻找该移动站点的位置。一旦找到移动站点，旦找到移动站点，MSC就发送一个铃声信号，当移动站点回答后，就发送一个铃声信号，当移动站点回答后，就给此次呼叫分配一个话音通道，此时便可以开始语音通信了。就给此次呼叫分配一个话音通道，此时便可以开始语音通信了。32通信与网络基础6.2 计算机网络概述 一、一、计算机网络的定义计算机网络的定义定义：定义：定义：定义：将将地理地理位置不同位置不同、具有、具有独立功能独立功能的多个的多个计算机系统计算机系统用通信设备和线路用通信设备和线路连接起连接起来，并以功能完善的网络软件来，并以功能完善的网络软件(网网络协议、网络操作系统等络协议、网络操作系统等)实现网络实现网络资源共享资源共享的系统的系统。单机系统单机系统 主机主机终端系统终端系统 网络系统网络系统33通信与网络基础二、二、计算机网络的功能计算机网络的功能 资源共享资源共享资源共享资源共享组建计算机网络的主要目的之一，就是让网络中的用户可组建计算机网络的主要目的之一，就是让网络中的用户可以共享分散在不同地点的各种以共享分散在不同地点的各种软、硬件资源软、硬件资源和和信息资源信息资源。信息通信信息通信信息通信信息通信计算机与计算机之间可以快速、可靠地互相传送信息，是计算机与计算机之间可以快速、可靠地互相传送信息，是计算机网络的基本功能。利用网络进行通信是当前计算机网络最计算机网络的基本功能。利用网络进行通信是当前计算机网络最主要的应用之一，它从非实时的使用文字的电子邮件，发展到网主要的应用之一，它从非实时的使用文字的电子邮件，发展到网上寻呼、网上交谈、网上电话、网上课堂、网上视像会议等。上寻呼、网上交谈、网上电话、网上课堂、网上视像会议等。6.2 计算机网络概述34通信与网络基础计算机网络的定义具有三重含义：计算机网络的定义具有三重含义：网网络络中中的的每每台台计计算算机机都都是是一一个个独独立立的的单单机机系系统统，它它们们脱脱离离网网络络也也能能独立运行与工作；独立运行与工作；这这些些计计算算机机之之间间是是使使用用通通信信设设备备与与线线路路相相互互连连接接的的，连连接接所所使使用用的的通信形式各异，距离也可远可近；通信形式各异，距离也可远可近；计算机相互连接的目的是实现信息交换和资源共享。计算机相互连接的目的是实现信息交换和资源共享。人造卫星人造卫星微波微波地面卫星地面卫星接收站接收站地面卫星地面卫星接收站接收站用户用户局域网局域网光纤光纤电话线电话线电话线电话线电话交换机电话交换机同轴同轴电缆电缆主机主机6.2 计算机网络概述35通信与网络基础三、三、计算机网络的分类计算机网络的分类 局域网局域网局域网局域网(Local Area Network(Local Area Network(Local Area Network(Local Area Network，简称，简称，简称，简称LAN)LAN)LAN)LAN)特特点点：分分布布范范围围一一般般在在几几公公里里之之内内,具具有有很很高高的的通通信信速速率率，利用实现多媒体数据传输等高水平应用。利用实现多媒体数据传输等高水平应用。城域网城域网城域网城域网(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network，简称，简称，简称，简称MAN)MAN)MAN)MAN)城城域域网网可可以以连连接接多多个个局局域域网网及及其其通通信信设设备备，如如微微波波和和卫卫星星中中继继站站等等。与与广广域域网网相相比比，城城域域网网覆覆盖盖的的范范围围较较小小，但但具具有有较较高高的传输率。的传输率。广域网广域网广域网广域网(Wide Area Network(Wide Area Network(Wide Area Network(Wide Area Network，简称简称简称简称WAN)WAN)WAN)WAN)特点：分布范围广特点：分布范围广(全球范围全球范围)。实实现现：低低速速的的传传统统公公共共通通信信网网(电电话话网网)及及高高速速的的光光纤纤通通信信的的DDN(DDN(数字数据网数字数据网)。因特网因特网因特网因特网(Internet)(Internet)(Internet)(Internet)国际互联网。国际互联网。国际互联网。国际互联网。6.2 计算机网络概述36通信与网络基础四、计算机网络的体系结构网络体系结构是网络体系结构是层层和和协议协议的集合。的集合。网络系统按网络系统按层的方式来组织层的方式来组织，各层的名字和，各层的名字和承担的任务都不相同，层与层之间通过接口传递承担的任务都不相同，层与层之间通过接口传递信息与数据。信息与数据。网络间的网络间的通信按一定的规则和约定进行通信按一定的规则和约定进行，这，这些规则和约定称为些规则和约定称为协议协议(protocol)(protocol)。6.2 计算机网络概述37通信与网络基础因特网通信模型因特网通信模型因特网模型，又称为因特网模型，又称为TCP/IPTCP/IP协议簇。该模型有五个排序协议簇。该模型有五个排序的层次：物理层（第的层次：物理层（第1 1层）、数据链路层（第层）、数据链路层（第2 2层）、网层）、网络层（第络层（第3 3层）、传输层（第层）、传输层（第4 4层）和应用层（第层）和应用层（第5 5层）。层）。6.2 计算机网络概述38通信与网络基础6.2 计算机网络概述因特网通信模型 39通信与网络基础七层协议：七层协议：国际标准化组织国际标准化组织(ISOISO)于于19811981年提出了一个年提出了一个开放系统互连开放系统互连(0pen system(0pen system interconnection,interconnection,OSIOSI)基本参考模型，俗称基本参考模型，俗称七层七层协议协议。6.2 计算机网络概述40通信与网络基础七层之中，七层之中，1-31-3层接近于硬件，层接近于硬件，4-74-7层则以软件实现为主层则以软件实现为主。7 应用应用层层6 表示表示层层5 会话会话层层4 传送传送层层3 网络网络层层2 链路链路层层1 物理物理层层7 应用应用层层6 表示表示层层5 会话会话层层4 传送传送层层3 网络网络层层2 链路链路层层1 物理物理层层网网络络物理传输介质物理传输介质APXAPY应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传送层协议传送层协议网络层协议网络层协议链路层协议链路层协议物理层协议物理层协议OSI OSI 模型模型每一层都有其每一层都有其特定功能特定功能每一层在通信中用到的规每一层在通信中用到的规则称为则称为协议协议层与层之间通过层与层之间通过接口连接接口连接信息信息发送由上向下发送由上向下直传到直传到物理层物理层接收接收信息的过程恰好相反信息的过程恰好相反由下至上由下至上到相应的应到相应的应用层用层6.2 计算机网络概述41通信与网络基础五、五、网络互连设备网络互连设备网内网内互连的设备有互连的设备有网卡、中继器、集线器网卡、中继器、集线器等。等。网间网间互连的设备有互连的设备有网桥、路由器、网关网桥、路由器、网关等。等。应用层应用层应用层应用层表示层表示层表示层表示层会话层会话层会话层会话层传送层传送层传送层传送层网络层网络层网络层网络层链路层链路层链路层链路层物理层物理层物理层物理层网网网网 关关关关路由器路由器路由器路由器网网网网 桥桥桥桥中继器中继器中继器中继器应用层应用层应用层应用层表示层表示层表示层表示层会话层会话层会话层会话层传送层传送层传送层传送层网络层网络层网络层网络层链路层链路层链路层链路层物理层物理层物理层物理层网络互连设备与网络互连设备与OSIOSI参考模型的关系参考模型的关系6.2 计算机网络概述42通信与网络基础 网卡网卡网卡网卡(Network Adapter)(Network Adapter)(Network Adapter)(Network Adapter)网卡又称网络适配器，是一块网络接口电路板。网卡又称网络适配器，是一块网络接口电路板。网卡负责接收网络上的数据包，解包后将数据网卡负责接收网络上的数据包，解包后将数据传输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入传输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入网络。网络。每一块网卡出厂时都给定一个每一块网卡出厂时都给定一个48位的地址码位的地址码(固固化在化在ROM中中)，这是厂商向，这是厂商向IEEE注册购买的，不会重注册购买的，不会重复。该地址码就是局域网中每一台主机的物理地址复。该地址码就是局域网中每一台主机的物理地址(Media Access Control,MAC地址地址)，该地址全球唯一。，该地址全球唯一。网卡的种类繁多，我们普通用户常用的为网卡的种类繁多，我们普通用户常用的为10/100Mbps自适应网卡。自适应网卡。6.2 计算机网络概述43通信与网络基础 中继器中继器中继器中继器(Repeater)(Repeater)(Repeater)(Repeater)继器是局域网互连的最简单设备，它工作在继器是局域网互连的最简单设备，它工作在OSI参考模参考模型的第一层型的第一层(物理层物理层)。中继器的功能：中继器的功能：中继器的功能：中继器的功能：将物理层传输的将物理层传输的信号信号进行进行放大放大、转发转发并并传送传送。中中继器只能工作在同一个网络内部，起到延长传输介质长度的作继器只能工作在同一个网络内部，起到延长传输介质长度的作用。用。集线器集线器集线器集线器(Hub)(Hub)(Hub)(Hub)集线器可将一路信号放大为多路信号，是一个信集线器可将一路信号放大为多路信号，是一个信号放大和中转设备。号放大和中转设备。集线器不具有自动寻址和交换能力，数据就被传集线器不具有自动寻址和交换能力，数据就被传输到与之相连的各个端口输到与之相连的各个端口(广播式操作广播式操作)，容易形成数据阻塞。，容易形成数据阻塞。6.2 计算机网络概述44通信与网络基础网卡网卡路由器集线器集线器水晶头水晶头网桥网桥网桥网桥6.2 计算机网络概述45通信与网络基础 网桥网桥(Bridge)(Bridge)网桥是连接不同类型局域网的桥梁。它工网桥是连接不同类型局域网的桥梁。它工作在作在OSI模型的第二层模型的第二层(数据链路层数据链路层)。例如，例如，网桥可以将使用不同协议的以太网桥可以将使用不同协议的以太网、令牌总线网、令牌环网等连接起来，实现网、令牌总线网、令牌环网等连接起来，实现互相通信，但又能有效地阻止各自子网内的通互相通信，但又能有效地阻止各自子网内的通信不会流到别的网络，防止了信不会流到别的网络，防止了“广播风暴广播风暴”。网桥也可用在同一个网络内，用网桥也可用在同一个网络内，用以隔离不同的网段，把不需要越出网段的通信以隔离不同的网段，把不需要越出网段的通信限制在段内，避免网络传输的过重的负担。限制在段内，避免网络传输的过重的负担。6.2 计算机网络概述46通信与网络基础 路由器路由器路由器路由器(Router)(Router)(Router)(Router)路由器是可以将两个或多个异形网连在一起的互联设备，路由器是可以将两个或多个异形网连在一起的互联设备，它运行在它运行在OSI模型的第三层模型的第三层(网络层网络层)。路由器不但能实现路由器不但能实现LAN与与LAN的互连，更能解决体系的互连，更能解决体系结构差别很大的结构差别很大的LAN与与WAN的互连。在的互连。在Internet中，网络与中，网络与网络的连接，都是通过路由器实现的。网络的连接，都是通过路由器实现的。路由器路由器cbafde网络网络a路由器路由器将网络将网络 a 和网络和网络 b 相连相连用户用户A用户用户B网络网络b6.2 计算机网络概述47通信与网络基础(6)(6)网关网关(Gateway)(Gateway)网关运行在网关运行在OSI模型传送层及其上的高层。模型传送层及其上的高层。功能：功能：功能：功能：协议转换协议转换 数据重新分组数据重新分组网关常常以网关常常以软件形式软件形式存在，它比路由器有更大存在，它比路由器有更大的灵活性，但也更复杂、开销更大。它能的灵活性，但也更复杂、开销更大。它能互联各种完互联各种完全不同体系结构的网络全不同体系结构的网络。例如，以太网与例如，以太网与IBM大型机的网络相连，就必大型机的网络相连，就必须使用相应的网关，因为它们在速度、字符编码、流须使用相应的网关，因为它们在速度、字符编码、流程控制及通信协议各方面，都存在根本的差异，需要程控制及通信协议各方面，都存在根本的差异，需要由网关进行变换以实现互联。由网关进行变换以实现互联。网关可以设在服务器、微机或大型机上网关可以设在服务器、微机或大型机上6.2 计算机网络概述48通信与网络基础一、一、一、一、局域网的特点局域网的特点局域网的特点局域网的特点与广域网相比，局域网具有以下特点：与广域网相比，局域网具有以下特点：范围小范围小范围小范围小。适用于单位。适用于单位(如学校、机关、企业等如学校、机关、企业等)内部内部联网。联网。专用网络介质专用网络介质专用网络介质专用网络介质(光纤、双绞线、电缆光纤、双绞线、电缆)连接，有较高连接，有较高的传输速率。网络主干线上的传输速率可达的传输速率。网络主干线上的传输速率可达100-1000Mbps1000Mbps，而用户端的速率也可达而用户端的速率也可达10-100Mbps10-100Mbps。局域网通常为局域网通常为独立设施独立设施独立设施独立设施。二、二、二、二、IEEE802IEEE802IEEE802IEEE802参考模型参考模型参考模型参考模型 此模型只讨论此模型只讨论OSIOSI参考模型的最低两层，因为它的高参考模型的最低两层，因为它的高层协议层协议(如如TCP/IP)TCP/IP)与广域网是一致的。与广域网是一致的。表表6-1 IEEE8026-1 IEEE802协议标准协议标准6.3 局域网49通信与网络基础MACMACMACMAC层：层：层：层：介质的介质的访问控制访问控制技术。技术。(Medium Access Control)如，如，如如CSMA/CDCSMA/CD技术技术等等检查数据包中的目标检查数据包中的目标MACMAC地址，地址，地址正确就接收，地址不正确地址正确就接收，地址不正确则丢弃此帧。则丢弃此帧。LLCLLCLLCLLC层层层层(Logical Link Control)流量控制流量控制和和差错控制差错控制，并为高层提供接口。并为高层提供接口。不同类型的局域网不同类型的局域网MACMAC层不同，而层不同，而LLCLLC层标准可以是相同层标准可以是相同的。的。数据数据链路层链路层物理物理层层LLCLLCMACMAC IEEE802参考模型参考模型 6.3 局域网50通信与网络基础三、三、三、三、局域局域局域局域网网网网拓扑结构拓扑结构拓扑结构拓扑结构星形星形 环形环形 全互联全互联总线形总线形 树形树形“拓扑结构拓扑结构拓扑结构拓扑结构”指各站点在网络上的指各站点在网络上的指各站点在网络上的指各站点在网络上的互连方式互连方式互连方式互连方式6.3 局域网51通信与网络基础 总线形拓扑总线形拓扑(bus(bus topologetopologe)所有的站点都连接在同一根传输线，即所有的站点都连接在同一根传输线，即“总线总线”上。上。优点：优点：总线形网络结构简单，易于扩充。总线形网络结构简单，易于扩充。缺点：缺点：故障检测较困难。故障检测较困难。若两个以上站点同时发送信息，通过介质访问若两个以上站点同时发送信息，通过介质访问控制方式控制方式(CSMA/CDCSMA/CD)让站点竞争使用总线，避免让站点竞争使用总线，避免冲突冲突(collision)。6.3 局域网52通信与网络基础 星形拓扑星形拓扑(star(star topologetopologe)中央结点到各站点之间呈辐射状连接。中央结点到各站点之间呈辐射状连接。优点：优点：星形网络中任何单个的故障只影响其星形网络中任何单个的故障只影响其本身，而不会影响到整个网络。本身，而不会影响到整个网络。缺点：缺点：对中央结点的可靠性要求很高，且系对中央结点的可靠性要求很高，且系统的扩展比较困难。统的扩展比较困难。6.3 局域网53通信与网络基础 环形拓扑环形拓扑(ring topologe)(ring topologe)站点与站点之间首尾相接，形成一个环，站点与站点之间首尾相接，形成一个环，数据只能沿单方向传输。数据只能沿单方向传输。优点：优点：保证了站点访问的公平性。保证了站点访问的公平性。缺点：缺点：站点的故障会引起全网故障。站点的故障会引起全网故障。6.3 局域网54通信与网络基础 树树树树形拓扑形拓扑形拓扑形拓扑 树形拓扑是从总线形拓扑演变而来的，形状树形拓扑是从总线形拓扑演变而来的，形状像一棵倒挂的树。其特点与总线形拓扑大致相似，像一棵倒挂的树。其特点与总线形拓扑大致相似，不同之处是树形拓扑故障易于检测和隔离。不同之处是树形拓扑故障易于检测和隔离。全互联全互联全互联全互联拓扑拓扑拓扑拓扑 任何一个站点都与其它站点直接互连，构成任何一个站点都与其它站点直接互连，构成网状网络，可提高网络的速度和可靠性。网状网络，可提高网络的速度和可靠性。6.3 局域网55通信与网络基础四、四、四、四、局域网系统组成局域网系统组成局域网系统组成局域网系统组成 局域网的硬件系统：局域网的硬件系统：局域网的硬件系统：局域网的硬件系统：服务器服务器服务器服务器(Sever)(Sever)工作站工作站工作站工作站 (WS)(WS)连接设备连接设备连接设备连接设备网卡网卡网卡网卡介质介质介质介质HHU UB B局域网系统组成局域网系统组成局域网系统组成局域网系统组成6.3 局域网56通信与网络基础 局域网的软件系统：局域网的软件系统：局域网的软件系统：局域网的软件系统：网络操作系统网络操作系统服务器管理。服务器管理。NovellNovell公司的公司的 NetwareNetware，MicrosoftMicrosoft公司的公司的Windows NTWindows NT 网络监控与管理系统（网管软件）网络监控与管理系统（网管软件）运行、线路、流量、拥运行、线路、流量、拥挤、虚拟配置。挤、虚拟配置。HPHP的的OpenViewOpenView，IBM IBM 的的 NetViewNetView 网络应用软件网络应用软件 数据库系统：数据库系统：OracleOracle，SyBaseSyBase，SQL SeverSQL Sever，FoxproFoxpro；办公自动化系统：办公自动化系统：Notes/DominoNotes/Domino；浏览器：浏览器：NetscapeNetscape的的NavigatorNavigator，MicrosoftMicrosoft的的IEIE。6.3 局域网57通信与网络基础五、五、五、五、以太网以太网以太网以太网(Ethernet)(Ethernet)(Ethernet)(Ethernet)以太网基本工作原理以太网基本工作原理以太网基本工作原理以太网基本工作原理 基本拓扑结构：总线型。基本拓扑结构：总线型。介质存取方式：介质存取方式：CSMA/CDCSMA/CD共享总线争用方式。共享总线争用方式。CSMA/CDCSMA/CDCSMA/CDCSMA/CD一般采用的操作：一般采用的操作：一般采用的操作：一般采用的操作：侦听侦听侦听侦听空闲发送空闲发送空闲发送空闲发送冲突冲突冲突冲突等待等待等待等待发送发送发送发送以太网是使用最广泛的局域网技术。以太网是使用最广泛的局域网技术。6.3 局域网58通信与网络基础 传统的以太网传统的以太网传统的以太网传统的以太网(Ethernet)(Ethernet)(Ethernet)(Ethernet)传输速率：传输速率：10Mbps(10Mbps(每秒每秒1010兆兆bit)bit)粗缆粗缆以太网以太网10BASE-510BASE-5 细缆细缆以太网以太网10BASE-210BASE-2 双绞线双绞线以太网以太网10BASE-T10BASE-T 互连设备：集线器互连设备：集线器(Hub)(Hub)一个多路中继器，它一个多路中继器，它 能将微弱的信号进行放能将微弱的信号进行放 大再生。大再生。集线器集线器HUB双绞线双绞线100m共享共享10Mbps100m100m100m10BASE-T以太网的连接 6.3 局域网59通信与网络基础 高速以太网高速以太网高速以太网高速以太网(Fast Ethernet)(Fast Ethernet)(Fast Ethernet)(Fast Ethernet)传输速率为传输速率为100Mbps的以太网。的以太网。S.H S.H S.H服务器群服务器群 交换式集线器交换式集线器100M100M100M10M10M10M10M高速以太网(100Mbps)常用连接方式 6.3 局域网60通信与网络基础 千兆以太网千兆以太网千兆以太网千兆以太网(Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet)(Gigabit Ethernet)传输速率为传输速率为1000Mbps的以太网。的以太网。S.H S.