第三章-计算机网络基础与INTERNET应用PPT学习课件.ppt

第第3 3章章 计算机网络计算机网络本章目标：本章目标：v了解计算机网络的发展历史和发展趋势。了解计算机网络的发展历史和发展趋势。v理解计算机网络的类型、组成和网络体系结构。理解计算机网络的类型、组成和网络体系结构。v了解网络中通信的基本知识。了解网络中通信的基本知识。v了解局域网的基本知识，学会构建小型对等局域网。了解局域网的基本知识，学会构建小型对等局域网。v了解计算机接入了解计算机接入InternetInternet的方式。的方式。v理解理解IPIP地址和域名的分配和使用方法。地址和域名的分配和使用方法。v掌握获取掌握获取InternetInternet资源资源,实现网络通信的基本操作包括实现网络通信的基本操作包括WWWWWW服务、服务、FTPFTP、电子邮箱、搜索引擎的使用等。、电子邮箱、搜索引擎的使用等。v了解计算机网络的安全知识，掌握防范病毒的基本操作。了解计算机网络的安全知识，掌握防范病毒的基本操作。1目录v3.1计算机网络的基本知识v3.2数据通信基础v3.3组成计算机网络的硬件与软件v3.4局域网v3.5Internet的基础知识v3.6Internet的服务与应用v3.7计算机网络安全v3.8网络制作基础、常用网络测试命令使用2v 计算机网络计算机网络（Computer Computer NetworkNetwork）是计算）是计算机技术和通信技机技术和通信技术结合的产物。术结合的产物。计算机网络已经计算机网络已经成为社会的基础成为社会的基础设施。设施。v 计算机网络是计算机网络是利用通信设备和利用通信设备和线路将地理位置线路将地理位置不同、功能独立不同、功能独立的多个计算机系的多个计算机系统互连起来，以统互连起来，以功能完善的网络功能完善的网络软件实现网络中软件实现网络中资源共享和信息资源共享和信息传递的系统。传递的系统。33.1计算机网络基本知识3.1.1计算机网络的形成与发展3.1.2计算机网络的功能与分类3.1.3计算机网络的拓扑结构3.1.4网络传输协议和网络体系结构3.1.5计算机网络应用模式4 计算机网络萌芽于计算机网络萌芽于2020世纪世纪6060年代，年代，7070年代兴起，年代兴起，8080年代继续发展和逐步完善，而年代继续发展和逐步完善，而9090年代则迎来了世界年代则迎来了世界信息化、网络化的高潮。从四十多年的发展史来看，信息化、网络化的高潮。从四十多年的发展史来看，大致可以将网络的发展划分为四个阶段。大致可以将网络的发展划分为四个阶段。v远程终端联机阶段远程终端联机阶段v计算机计算机网络阶段计算机计算机网络阶段v计算机网络互联阶段计算机网络互联阶段v信息高速公路阶段信息高速公路阶段网络发展5v该网络系统由一台大型计该网络系统由一台大型计算机算机(Host)和若干台远和若干台远程终端通过通信线路连接程终端通过通信线路连接起来，组成联机系统，进起来，组成联机系统，进行远程批处理业务。在这行远程批处理业务。在这种方式下，用户使用终端种方式下，用户使用终端设备把自己的要求通过通设备把自己的要求通过通信线路传给远程的计算机信线路传给远程的计算机，计算机经过处理后把结，计算机经过处理后把结果传给用户。果传给用户。远程终端互联阶段远程终端互联阶段6计算机计算机网络阶段计算机计算机网络阶段v多台计算机通过通信线路多台计算机通过通信线路互连起来，不仅能相互互连起来，不仅能相互进行信息交换和传递，进行信息交换和传递，而且该网络中的多台计而且该网络中的多台计算机都具有自主处理能算机都具有自主处理能力。力。第二代网络的代表是第二代网络的代表是60年代后期美国的远程分年代后期美国的远程分组交换网组交换网ARPA网。网。v其特点：具有其特点：具有封闭性封闭性7计算机网络互联阶段计算机网络互联阶段v为了在更大的范围内实现为了在更大的范围内实现资源共享和信息交换，资源共享和信息交换，将各种网络互联起来，将各种网络互联起来，形成更大的网络，这就形成更大的网络，这就是网络互联。是网络互联。1984年，年，国际标准化组织公布了国际标准化组织公布了开放系统互连参考模型，开放系统互连参考模型，即即OSI。OSI促进了网络促进了网络互联的发展。网络标准互联的发展。网络标准化的体现就是化的体现就是Internet的的发展。发展。8信息高速公路阶段信息高速公路阶段v从从20世纪世纪90年代起，人年代起，人类进入信息社会，信息类进入信息社会，信息产业成为国家的支柱产产业成为国家的支柱产业，而计算机网络将分业，而计算机网络将分散的计算机资源通过高散的计算机资源通过高速通信网实现共享，提速通信网实现共享，提高了国家的综合实力和高了国家的综合实力和人民的生活质量。人们人民的生活质量。人们俗称俗称“信息高速公路信息高速公路”。（SuperHighway)92计算机网络在我国的发展v（1）建立公用分组交换网CHINAPAC v（2）“三金”工程，即金桥、金关、金卡工程v（3）基于Internet技术的公用计算机网络&中国科技网(CSTNET)&中国公用计算机互联网(CHINANET)&中国教育和科研计算机网(CERNET）&中国联通互联网(UNINET）&中国网通公用互联网(CNCNET)（网通控股）&宽带中国CHINA169网（网通集团）&中国国际经济贸易互联网(CIETNET)&中国移动互联网(CMNET)&中国长城互联网(CGWNET)（建设中）&中国卫星集团互联网(CSNET)（建设中）10 建立计算机网络的基本目的是实现建立计算机网络的基本目的是实现数数据通信据通信和和资源共享资源共享，计算机网络的主要功计算机网络的主要功能可归纳为能可归纳为资源共享资源共享、数据通信数据通信、提高可提高可靠性和协同处理靠性和协同处理等。等。数据通信数据通信资源共享资源共享提高可靠性提高可靠性分布式处理分布式处理网络功能11数据通信数据通信：这是计这是计算机网络最基本的算机网络最基本的功能之一，计算机功能之一，计算机网络提供的数据通网络提供的数据通信业务包括传真、信业务包括传真、电子邮件（电子邮件（Email），），电子数据交电子数据交换（换（EDI）、）、电子公电子公告牌（告牌（BBS）、）、远程远程登陆等。登陆等。数据通信12资源共享资源共享：所谓：所谓“资源资源”是指计是指计算机系统的软件、算机系统的软件、硬件和数据资源，硬件和数据资源，所谓所谓“共享共享”是是指网内用户均能指网内用户均能享受网络中各个享受网络中各个计算机系统的全计算机系统的全部或部或 部分资源。部分资源。资源共享13提高计算机的可靠性提高计算机的可靠性和可利用性和可利用性：这是指：这是指网络中的每台计算机网络中的每台计算机可通过网络相互成为可通过网络相互成为后备机，这样可避免后备机，这样可避免单机故障导致系统瘫单机故障导致系统瘫痪，同时也可均衡负痪，同时也可均衡负荷。荷。可靠性14分布式处理分布式处理：将大型的综合性问题，交给不同：将大型的综合性问题，交给不同的计算机分别同时进行处理。用户可根据需要，的计算机分别同时进行处理。用户可根据需要，合理选择网络资源，就近快速处理。另外，利合理选择网络资源，就近快速处理。另外，利用网络技术将多台计算机连成具有高性能的计用网络技术将多台计算机连成具有高性能的计算机系统来解决大型问题，比用同样性能的大算机系统来解决大型问题，比用同样性能的大型计算机更节省费用。型计算机更节省费用。分布式处理15 按计算机网络的地理分布范围，可分为以下按计算机网络的地理分布范围，可分为以下三类三类：v局域网（局域网（LAN)v广域网（广域网（WAN)v城域网（城域网（MAN)网络分类16局域网（局域网（LAN)v是指连接近距离的计算是指连接近距离的计算机组成的网络，分布范机组成的网络，分布范围一般是几米到几公里围一般是几米到几公里内，例如一栋楼房或一内，例如一栋楼房或一个校园个校园17城域网（城域网（MAN)v介于局域网和广域网之介于局域网和广域网之间的一种高速网络，能间的一种高速网络，能满足几十公里范围内的满足几十公里范围内的大企业、公司的局域网大企业、公司的局域网互联要求。互联要求。18广域网（广域网（WAN)v指连接远距离的计算机指连接远距离的计算机组成的网络，分布范围组成的网络，分布范围可达几百公里内乃至上可达几百公里内乃至上万公里，广域网一般由万公里，广域网一般由多个部门或多个国家联多个部门或多个国家联合组建，能实现较大范合组建，能实现较大范围内的资源共享。围内的资源共享。19互联网（互联网（Internet)v也可称为网际网，实质也可称为网际网，实质是指两个或多个网络相是指两个或多个网络相互联接所形成的网络。互联接所形成的网络。20网络的拓扑结构网络的拓扑结构v计算机网络的拓扑结构有很多种，常见的有五计算机网络的拓扑结构有很多种，常见的有五种：星形、树形、总线形、环形和网状形。种：星形、树形、总线形、环形和网状形。混合型21网络传输协议网络中一个非常重要的概念就是网络网络中一个非常重要的概念就是网络协议（协议（Protocol)Protocol)。所谓网络协议是使所谓网络协议是使网络中的通信双方能顺利进行信息交网络中的通信双方能顺利进行信息交换而双方预先约定好并遵循的规程和换而双方预先约定好并遵循的规程和规则。协议主要由语义、语法和同步规则。协议主要由语义、语法和同步三要素组成。三要素组成。OSIOSI参考模型参考模型?网络协议一般采用分层模型网络协议一般采用分层模型 为什么要采用分层TCP/IPTCP/IP协议协议22开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RM)OSI/RM)该模型不是一个实该模型不是一个实际的物理模型，而是际的物理模型，而是一个将网络协议规范一个将网络协议规范化了的逻辑参考模型。化了的逻辑参考模型。OSIOSI根据网络系统的逻根据网络系统的逻辑功能将其分为七层，辑功能将其分为七层，规定了每一层的功能、规定了每一层的功能、要求和技术特性等，要求和技术特性等，但没有规定具体的实但没有规定具体的实现方法。现方法。OSIOSI仅是一个仅是一个标准，不是特定的系标准，不是特定的系统或协议。统或协议。应用层应用层(ApplicationLayer)表示层表示层(PresentationLayer)会话层会话层(SessionLayer)传输层传输层(Transport.Layer)网络层网络层(NetworkLayer)数据链路层数据链路层(DataLinkLayer物理层物理层(PhysicalLayer)23开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RM)OSI/RM)OSI/RMOSI/RM构成计算机网构成计算机网络系统通信规则的一络系统通信规则的一个框架，在网络中称个框架，在网络中称为体系结构。为体系结构。OSI/RMOSI/RM将整个计算机网络分将整个计算机网络分为七层，较低层次通为七层，较低层次通过层间接口向较高层过层间接口向较高层提供服务。在层间接提供服务。在层间接口中，定义了服务请口中，定义了服务请求的方式及完成服务求的方式及完成服务后的确认事项和动作。后的确认事项和动作。应用层应用层(ApplicationLayer)表示层表示层(PresentationLayer)会话层会话层(SessionLayer)传输层传输层(Transport.Layer)网络层网络层(NetworkLayer)数据链路层数据链路层(DataLinkLayer物理层物理层(PhysicalLayer)24TCP/IP协议InternetInternet的通信协议包含的通信协议包含100100多个相互关联的协议，多个相互关联的协议，TCP/IPTCP/IP是其中最核心的两个协议。是其中最核心的两个协议。IPIP是是TCP/IPTCP/IP体系中的网际层协议，详细定义了计算机通信体系中的网际层协议，详细定义了计算机通信应遵循的规则和具体的细节，其中包括分组数据报的组成，应遵循的规则和具体的细节，其中包括分组数据报的组成，以及路由器如何将一个分组递交到目的地等。计算机安装以及路由器如何将一个分组递交到目的地等。计算机安装IPIP软件就可以实现相互通信。软件就可以实现相互通信。TCPTCP是是TCP/IPTCP/IP体系中的运输层协议，负责数据的可靠传输。体系中的运输层协议，负责数据的可靠传输。它主要解决三个问题：它主要解决三个问题：恢复数据报的顺序。恢复数据报的顺序。丢弃重复的数据报。丢弃重复的数据报。恢复丢失的数据报。恢复丢失的数据报。25TCP/IP协议TCP/IPTCP/IP采用分层结构，它是四层结构，由应用层、传输层、采用分层结构，它是四层结构，由应用层、传输层、网络层和接口层组成。网络层和接口层组成。26ISO/RM与TCP/IP协议对照TELNETFTPSMIPHTTP TCP UDP IP网络接口层网络接口层应用层应用层 表示层表示层 会话层会话层传输层传输层 网络层网络层 数据链路层数据链路层物理层物理层 27计算机网络应用模式v目前常见的网络应用模式有：客户机/服务器（ClientServer，C/S）模式浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式对等模式（Peer to Peer）模式。281C/S模式模式v客户机客户机/服务器应用模式由客户机服务器应用模式由客户机（client)client)、服务器（、服务器（serverserver）、）、中间件三部分组成。中间件三部分组成。v客户机的主要功能是执行用户一方客户机的主要功能是执行用户一方的应用程序，供用户与数据进行交的应用程序，供用户与数据进行交互。互。v服务器的功能主要是执行共享资源服务器的功能主要是执行共享资源的管理应用程序，主要承担连接和的管理应用程序，主要承担连接和管理功能。管理功能。v中间件是支持客户机中间件是支持客户机/服务器进行服务器进行对话、实施分布式应用的各种软件对话、实施分布式应用的各种软件的总称。的总称。v这种结构的服务器连接个数和数据这种结构的服务器连接个数和数据通信量是受限制的，因此该结构软通信量是受限制的，因此该结构软件适于在用户数目不多的局域网内件适于在用户数目不多的局域网内使用，是基于企业内部网络的应用使用，是基于企业内部网络的应用系统。系统。C/SC/S模式的优点是能充分发挥客模式的优点是能充分发挥客户端的处理能力，很多工作可以户端的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。在客户端处理后再提交给服务器。主要缺点是只适用于局域网，且主要缺点是只适用于局域网，且客户端需要安装专用的客户端软客户端需要安装专用的客户端软件，维护和升级成本非常高。件，维护和升级成本非常高。292B/S模式模式vB/S模式，是随着Internet技术而兴起，是对C/S模式的一种改进。客户端只要安装一个浏览器软件，服务器端存放数据和应用程序。通过Web服务浏览器与服务器的数据库进行数据交互。B/SB/S模式最大优点是运行维护比较简便，不受操作人模式最大优点是运行维护比较简便，不受操作人员、操作地点和接入方式的影响。最大的缺点是对企员、操作地点和接入方式的影响。最大的缺点是对企业外网环境依赖性太强，安全性只能靠数据服务器上业外网环境依赖性太强，安全性只能靠数据服务器上具有管理密码的数据库来保证。具有管理密码的数据库来保证。30C/S、B/S混合模式混合模式vC/S、B/S混合模式是利用C/S、B/S模式不同的优点来构架企业应用系统。即利用C/S模式的高可靠性和交互性来构架企业应用（包括输入、计算和输出），利用B/S模式的广泛性和易用性来构架服务或延伸企业应用（主要是查询和数据交换）。314对等模式对等模式v对等网络模式没有专用服务器管理网络共享资源，网络中的计算机对等网络模式没有专用服务器管理网络共享资源，网络中的计算机既可以作为服务器，又可以作为客户机，所有计算机地位平等。每既可以作为服务器，又可以作为客户机，所有计算机地位平等。每台计算机分别管理自己的资源和用户，同时又可以作为客户机访问台计算机分别管理自己的资源和用户，同时又可以作为客户机访问其他计算机的资源。其他计算机的资源。n具有使用、安装和维护方便，价格低廉，使用大众化的优点。但由于在对等具有使用、安装和维护方便，价格低廉，使用大众化的优点。但由于在对等网中资源没有集中管理，所以安全性能较差，数据的保密性较差网中资源没有集中管理，所以安全性能较差，数据的保密性较差 的缺点。的缺点。n 对等网适用于小型办公室、实验室、游戏厅和家庭等小规模的网络，一般对等网适用于小型办公室、实验室、游戏厅和家庭等小规模的网络，一般情况下，最好不超过情况下，最好不超过1010台计算机。台计算机。32v3.2.1数据通信中的基本概念v3.2.2物理传输媒体v3.2.3多路复用v3.2.4数据交换技术3.2数据通信基础333.2数据通信基础 数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算机与通信技术相结合，完成数据的编码解码、传输机与通信技术相结合，完成数据的编码解码、传输和处理。现代电子计算机主要处理数字数据为主，和处理。现代电子计算机主要处理数字数据为主，计算机之间的通信也以传递数据为主。因此，掌握计算机之间的通信也以传递数据为主。因此，掌握和使用计算机网络，应对数据通信相关基本知识有和使用计算机网络，应对数据通信相关基本知识有一定的了解。一定的了解。34数据通信中的基本概念v1通信系统的一般模型（信源、传输媒体、信宿）信源转换器信道反转换器信宿干扰源信源是发出各种信息（语言、文字、图像等）的信息源，可是人，也可以信源是发出各种信息（语言、文字、图像等）的信息源，可是人，也可以是机器是机器 信宿通常是信息的接受端信宿通常是信息的接受端 信源和信宿之间要有通信线路才能互相通信，这种通信线路通常称为信道信源和信宿之间要有通信线路才能互相通信，这种通信线路通常称为信道 转换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号转换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号 反转换器的功能与转换器相反反转换器的功能与转换器相反 35u模拟数据与数字数据模拟数据与数字数据 模拟数据模拟数据是指在某个区间内连续变化的值，例如一段时间内的温度、压力等可以通过传感器用连续的数值来表示。数字数据数字数据是一组离散的值，例如一周里每天的最高温度。u模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 在通信系统中，可以利用电信号来传输数据。模拟信号模拟信号的取值是连续的，是一种连续变化的电磁波，能够在各种介质上传播；数字信号数字信号的取值是离散的，是一系列的电压脉冲，例如，用恒定的正电压表示二进制“1”，用恒定的负电压表示二进制“0”。2信号的表示和传输36模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号37模拟信号和数字信号的转换模拟信号和数字信号的转换v模拟数据也可以用数字信号来表示。即模拟数据可以用数字信号传送v数字数据也可以用模拟信号来表示，即数字信号可以用模拟信号传送v利用调制解调器（Modem）实现以上功能。调制：将数字数据转换为模拟信号，使之能在适合于模拟信号的信道上传输。解调：模拟信号转换成数字信号的过程。383基带和频带传输v基带传输基带传输：计算机和终端接收或发送的信号是数字信号，把这个数字信号直接在通信信道上传输就是基带传输。基带传输一般用于短距离的数据传输，如在局域网中用基带同轴电缆作传输介质的数据传输。v频带传输频带传输：频带传输是指将数字信号变换成一定频率范围内的模拟信号，在某一频带内传送的方式。如采用“多路复用技术”可将多路信号通过调制技术调制到各自不同的载波频率上，在各自的频段范围内进行传输，从而实现在一个信道中同时传播声音、图像和数据多种信息，是系统具有多种用途。394通信线路的通信方式v单工（单工（SimplexSimplex）通信）通信：数据信号只能沿着一个方向上传输，发送方只能发送不能接收，接收方只能接收而不能发送。任何时候都不能改变信号传输的方向，例如无线电广播和电视广播。v半双工（半双工（Half-DuplexHalf-Duplex）通信）通信：数据信号可以沿两个方向传输，但两个方向不能同时发送数据，必须交替进行。半双工通信适用于会话式通信，例如警察使用的“对讲机”和军队使用的“步话机”。v全双工（全双工（Full-DuplexFull-Duplex）通信）通信：数据信号可以同时沿两个方向传输，两个方向可以同时进行发送和接收。例如现代电话通信提供了全双工传送。40单工通信全双工通信半双工通信4通信线路的通信方式415数据的传输方式数据的传输方式v并行通信并行通信指一次同时传送8位、16位或24位二进制数据，从发送端到接收端需要8、16或24根传输线。并行方式主要用于近距离通信，如在计算机内部的数据通信通常以并行方式进行。这种方式的优点是传输速度快，处理简单。v串行通信串行通信一次只传送一位二进制的数据，从发送端到接收端只需要一根传输线。串行方式虽然传输率低，但适合于远距离传输，在网络中（如公用电话系统）普遍采用串行通信方式。数据通信发送装置10100110数据通信接收装置数据通信发送装置数据通信发送装置01100101并行通信串行通信426数据通信中的主要技术指标v（1 1）传输速率传输速率v 数据传输速率包括数据信号速率和调制速率。数据信号速率指每秒钟数据传输速率包括数据信号速率和调制速率。数据信号速率指每秒钟能传输的二进制信息位数，单位是位能传输的二进制信息位数，单位是位/秒，即秒，即bit/sbit/s，记为，记为bpsbps，因此又，因此又称为比特率。调制速率指信号经调制后的传输速率，即每秒钟通过信道称为比特率。调制速率指信号经调制后的传输速率，即每秒钟通过信道传输的码元个数，单位是波特率。传输的码元个数，单位是波特率。v（2 2）信道容量信道容量v 信道容量表征一个信道传输数据的能力，单位也用位信道容量表征一个信道传输数据的能力，单位也用位/秒秒(bps)(bps)。信道。信道容量与数据传输速率的区别在于容量与数据传输速率的区别在于,前者表示信道的最大数据传输速率前者表示信道的最大数据传输速率,是是信道传输数据能力的极限，而后者则表示实际的数据传输速率。这就像信道传输数据能力的极限，而后者则表示实际的数据传输速率。这就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样，它们虽然采用相公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样，它们虽然采用相同的单位，但表征的是不同的含义。同的单位，但表征的是不同的含义。v（3 3）误码率误码率v 误码率又称为出错率，指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量数误码率又称为出错率，指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标。v 误码率误码率PePe误传的码元总数误传的码元总数/传送的码元总数传送的码元总数v 在计算机通信网络中，一般要求误码率低于在计算机通信网络中，一般要求误码率低于10-610-6，若误码率达不到这，若误码率达不到这个指标，可通过差错控制方法进行检验和纠错。个指标，可通过差错控制方法进行检验和纠错。43传输媒体传输媒体是连接网是连接网络中节点之间的物络中节点之间的物理通路理通路,它对网络数它对网络数据通信质量有极大据通信质量有极大的影响。目前常用的影响。目前常用的网络传输介质可的网络传输介质可分为有线和无线两分为有线和无线两种。种。有线介质有线介质上可上可传输模拟信号和数传输模拟信号和数字信号，字信号，无线介质无线介质上大多传输数字信上大多传输数字信号号 传输介质3.2.2物理传输媒体物理传输媒体44双绞线是两条相互绝缘的导线按一定距离绞合而成，使外部的电磁干扰降到最低限度，保护信息和数据。第5类双绞线是目前最流行的双绞线，主要用于实现基于以太网的局域网络，最大传输率为100Mbps 双绞线的优点是组网方便，价格低廉，应用广泛。缺点是数据传输率较低，抗干扰性能也较差。双绞线最大使用距离限制在几百米之内。双绞线双绞线45同轴电缆由内外两条导线构成，同轴电缆由内外两条导线构成，内导线可以由单股铜线或多股内导线可以由单股铜线或多股组成；外导线一般由金属纺织组成；外导线一般由金属纺织网组成。内外导体之间有一层网组成。内外导体之间有一层绝缘材料，最外层是保护性塑绝缘材料，最外层是保护性塑料外壳。料外壳。网络中常用的同轴电缆为网络中常用的同轴电缆为RG-8RG-8以太网粗缆和以太网粗缆和RG-58RG-58以太网细缆，以太网细缆，传输速率为传输速率为10Mbps10Mbps。同轴电缆的抗干扰特性强于双同轴电缆的抗干扰特性强于双绞线，传输速率与双绞线类似，绞线，传输速率与双绞线类似，但它的价格也高。但它的价格也高。同轴电缆同轴电缆46光缆又称光纤或光导纤维，光缆又称光纤或光导纤维，由两层折射率不同的材料组成。由两层折射率不同的材料组成。内层具有高折射率的玻璃单根内层具有高折射率的玻璃单根纤维组成，外层包一层折射率纤维组成，外层包一层折射率低的材料。低的材料。光纤数据传输性能高于双绞光纤数据传输性能高于双绞线和同轴电缆，可达到几线和同轴电缆，可达到几GbpsGbps，抗干扰能力强，传输损耗少，抗干扰能力强，传输损耗少，安全保密好，但成本较高，连安全保密好，但成本较高，连接难。光纤通常用于网络中的接难。光纤通常用于网络中的主干线。主干线。光纤光缆（纤）封套芯外套47无线传输媒体无线传输媒体v无线介质指在空间中采用无线频段、红外线、激光等进行传输。无线传输不受固定位置的限制，可以全方位实现三维立体通信和移动通信 v目前，可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。v计算机网络系统中的无线通信主要指微波通信，微波通信分地面微波通信和卫星微波通信两种形式，对应的信号的频率在100MHz-10GHz之间。48微波与通常的无线电波不一样，它定向传播，无法象某些低频波那样沿着地球表面传播。微波在地面上传播的距离有限，一般是4060km内。微波线路的成本比同轴电缆和光缆低，但误码率比同轴电缆和光缆高，安全性不高，任何拥有合适无线接收设备的人就可以窃取别人的通信数据；此外，大气对微波信号的吸收与散射影响较大 微波微波49卫星通信v卫星通信就是利用地球同步卫星作为微波中继站，实现远距离通信。当地球同步卫星位于36 000km高空时，其发射角可以覆盖地球上1/3的区域。只要在地球赤道上空的同步轨道上等距离地放置3颗间隔120度的卫星，就能实现全球的通信。50无线电波和红外通信v无线局域网通常采用无线电波和红外线作为传输介质。采用无线电波的通信，速度可达10Mbps。现在，许多笔记本电脑和手持设备都配有红外收发器端口，可以进行红外异步串行数据传输，其速度为115.2kbps 或4Mbps。另外，可以使用具有红外功能的移动电话建立与Internet的拨号连接等。v目前，无线传输还有不少的缺陷，主要表现在以下几方面：无线传输的速率较低，数据通信传输率一般在19.2kbps6.7kbps之间；安全性不高，任何拥有合适无线接收设备的人就可窃取别人的通信数据；此外，无线传输容易受到天气变化的干扰和电磁干扰。51多路复用技术多路复用技术：指利用一条传输线路传送多路信号的技术，来提高线路的传输效率。v频分多路复用技术频分多路复用技术 将若路信号调制在不同的频率上，使它们互不干扰地在同一条线路上同时传输，到接收端再将它们分离。v时分多路复用技术时分多路复用技术 将多路的信号按时间先后顺序排队轮流使用同一传输信道，在时间上将信道分割成若干个小的时间片，每路信号占用一个时间片。3.2.3多路复用52多路复用多路复用53多路复用多路复用543.2.4 3.2.4 数据交换技术数据交换技术v电路交换电路交换 两个站点进行数据交换之前，首先要在通信子网两个站点进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理连接，在通信过程中，该物理中建立一个实际的物理连接，在通信过程中，该物理连接为此次通信专用，不得被其他站点使用，在数据连接为此次通信专用，不得被其他站点使用，在数据传输完成后释放该连接。传输完成后释放该连接。v存储交换存储交换 （分组交换与报文交换）（分组交换与报文交换）分组交换指就是把一个长的报文拆分成若干个小的段分组交换指就是把一个长的报文拆分成若干个小的段落。只要前方线路空闲，就以分组为单位发送，提高落。只要前方线路空闲，就以分组为单位发送，提高了交换速度。接收端收到所有分组后，再按原来的顺了交换速度。接收端收到所有分组后，再按原来的顺序组装成原来的报文。序组装成原来的报文。数据通信过程中通常都需要经过中间节点转发数据。数据通信过程中通常都需要经过中间节点转发数据。中间节点参与通信的就称为交换。中间节点参与通信的就称为交换。55线路交换示意图563.3 3.3 组成计算机网络的硬件与软件组成计算机网络的硬件与软件v计算机网络由硬件系统硬件系统和软件系统软件系统构成。v硬件系统硬件系统一般包括主机主机（包括服务器和客户机）、传输介质传输介质（已在3.2.2节介绍）和网络连接设备网络连接设备等。v网络连接设备网络连接设备分为网络接口设备与网络互联设备。v软件系统一般包括网络操作系统网络操作系统、网络应用软件网络应用软件和网络协议等。573.3.1 网络主体设备v1.1.服务器服务器在计算机网络中，分散在不同地点担负一定数据处理任务和提供资源的计算机 服务器是网络运行、管理和提供服务的中枢，直接影响着网络的整体性能。服务器一般采用高性能的微型机、小型机或大型主机，并配有大容量硬盘和较大容量内存 服务器按其作用可分为文件服务器，打印服务器，数据库服务器，在Internet网上，还有DNS、Web、FTP、电子邮件、Internet代理等服务器 58网络主体设备v2 2 工作站工作站在网络系统中，只向服务器提出请求或共享网络资源而不为其他计算机提供服务的计算机称为工作站。工作站一般选用普通的PC机，工作站可以有自己的操作系统，能独立工作，通过运行工作站网络软件，访问服务器的共享资源，并与网络上的其他计算机通信。终端设备是另一种形式的工作站，通常自己不具备处理能力，在与服务器或主机通信时共享主机的处理功能，把用户通过键盘输入的信息传送到主机，再把主机处理后的结果显示到屏幕。593.3.2 3.3.2 网络接口设备网络接口设备v1 网络适配器网络适配器（Network Interface Card,NICNetwork Interface Card,NIC）网络适配器又称为网卡，如图3-18，是计算机与传输介质进行数据交互的中间部件，通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上，进行编码转换和收发信息。常见的网络类型为以太网和令牌环网，网卡的速率为10Mbps或100Mbps，接口为双绞线、光纤等。603.3.2 3.3.2 网络接口设备网络接口设备v2调制解调器（调制解调器（ModemModem）调制解调器是调制器和解调器的简称，俗称“猫”，是实现计算机通信的外部设备。通过调制解调器实现模拟信号和数字信号的转换。从远程通过电话拔号连入局域网需要使用调制解调器。613.3.33.3.3网络互联设备网络互联设备v网络的互联是把网络与网络连接起来，在用户间实现跨网络的通信与操作的技术，实现更大范围内的相互通信和资源共享。v网络互联主要有局域网与局域网、局域网与广域网、广域网与广域网互联三种形式。v网络互联的类型大致可分为以下5种，需要采用不同的网络互联方法和设备。(1)相同类型的局域网互联。(2)不同类型的局域网互联。(3)通过主干网将局域网互联。(4)通过广域网WAN将局域网互联。(5)局域网访问外部计算机系统。62网络互联设备网络互联设备n网络互联要解决的两个主要问题是：网络互联要解决的两个主要问题是：网络之间至少要有一条通信链路；网络之间至少要有一条通信链路；在保持原网络结构和服务内容基础上提在保持原网络结构和服务内容基础上提供协议转换的功能。供协议转换的功能。n网络与网络之间的互联，必须有一个中间网络与网络之间的互联，必须有一个中间设备，这个中间设备能对网络的有关协议设备，这个中间设备能对网络的有关协议进行转换。目前常用的互联设备有：进行转换。目前常用的互联设备有：中继中继器器、网桥网桥、路由器路由器、交换机交换机、网关网关。63中继器中继器 中继器主要用于扩展传输距离，其功能是将电缆上接收的信号进行再生，并发送到另一条电缆上。因此，中继器完全是一个硬设备，工作于物理层，对高层协议是透明的。目前以太网和令牌环网采用的基于HUB的结构，实际上也是中继器的原理，不同之处在于中继器用于连接两个网段，而HUB结构有很多端口可连接到用户设备。64 网桥在局域网互联中最为常用，属于结点级的网络互联设备，它在数据链路层对帧进行存储转发。网桥也有在不同网段之间再生信号的功能，但增加了包含在链路层内的分组寻址信号，以决定哪两个网段之间进行信号中继，从而增强了互联功能。它能根据地址过滤数据分组，限制经过网桥的数据流，只允许需要经过此处到达目的地的分组通过网桥。如图所示，从A发往B的信号，只需在网段1中传输，因被网桥阻隔，不会送至网段2；从A发往C的信号，网桥将转发至网段2。网桥网桥65 路由器是在网络层对分组信息进行存储转发，实现多个网络互联。如图所示，路由器能支持多个链路连接的复杂网络，具有动态选择路由以平衡通过各个路由器的通信负载。路由器路由器66 路由器路由器与与网桥网桥相比有以下3个优点：(1)它能根据分组类型进行过滤和路由。(2)它支持在网段之间有多个链路的网络，当某个链路损坏时，可选择其它路由。(3)它可根据网络通信的情况决定路由，当网络负载过重时，各路由器能动态选择路由。网关网关用于异构型网络互联。它不仅具有路由功能，而且能在两个不同的协议集之间进行转换，例如一个Netware 网段可以通过网关访问IBM的SNA网络。网关的原理就像不同国家的语言翻译，将不同协议集的协议进行翻译、转换。网关网关67中继器中继器网桥网桥路由器路由器网关网关网络互联设备与ISO参考模型应用层 表示层 会话层传输层 网络层 数据链路层物理层 应用层 表示层 会话层传输层 网络层 数据链路层物理层 中继器完成物理层的中继器完成物理层的互联，放大和再生局互联，放大和再生局域网信号。采用同轴域网信号。采用同轴电缆最大长度电缆最大长度500m，可支持可支持100个设备，采个设备，采用中继器可延伸至用中继器可延伸至2500m。最多允许。最多允许4个个中继器接中继器接5个个网段。集网段。集线器（线器（HUBHUB）也是一种）也是一种多端口中继器。多端口中继器。网桥是一种在数据链网桥是一种在数据链路层实现两个局域网路层实现两个局域网互联的存储转发设备。互联的存储转发设备。它从一个网段接收数它从一个网段接收数据帧，根据地址过滤据帧，根据地址过滤后送到另一网段，起后送到另一网段，起隔离网段的作用。隔离网段的作用。在网络层连接两个或在网络层连接两个或多个相同或不同类型多个相同或不同类型的网络，具有路由选的网络，具有路由选择的功能。即多个网择的功能。即多个网络互联时，节点间可络互联时，节点间可选的路径不止一条，选的路径不止一条，路由器能动态选择最路由器能动态选择最佳路径。佳路径。运行在网络层之上，运行在网络层之上，是网络层以上的互联是网络层以上的互联设施的总称。设施的总称。能够在能够在两个不同协议集之间两个不同协议集之间进行转换。进行转换。683.3.43.3.4网络软件系统网络软件系统v网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境，主要包括协议软件、通信软件和网络操作系统。1 1 协议软件协议软件目前局域网上流行的协议软件有 NetBEUI、IPX/SPX、TCP/IP。NetBEUI是一个小但效率高的通信协议，适用于结构比较简单的小型局域网IPX（InternetPackedExchangeProtocol）是在网络层运行互联网包交换协议。IPX使得应用程序能够在互联网络上发送包和接收包。S