《计算机网络概论》PPT课件.ppt
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1、第一章第一章 计算机网络概论计算机网络概论计算机网络是一种地理上分散的、具有独立功计算机网络是一种地理上分散的、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,能的多台计算机通过通信设备和线路连接起来,在配有相应的网络软件在配有相应的网络软件(网络协议、网络操作系网络协议、网络操作系统等统等)的情况下实现资源共享的系统。的情况下实现资源共享的系统。19701970年,美国信息处理学会联合会从共享资年,美国信息处理学会联合会从共享资源角度出发,把计算机网络定义为源角度出发,把计算机网络定义为“以能够相以能够相互共享资源互共享资源(硬件、软件和数据等硬件、软件和数据等)的方式连接的方式连接起来
2、,并各自具备独立功能的计算机系统的集起来,并各自具备独立功能的计算机系统的集合合”。这里的计算机可以是大型计算机、小型。这里的计算机可以是大型计算机、小型计算机和微机等。计算机和微机等。1.2 计算机网络的分类计算机网络的分类 1 1广域网、局域网和城域网广域网、局域网和城域网广广域域网网WAN(Wide WAN(Wide Area Area Network)Network)也也叫叫远远程程网网RCN(Remote RCN(Remote ComputerComputer Network)Network),它它的的作作用用范范围围大大,一一般般可可以以从从几几十十公公里里至至几几万万公公里里。一
3、一个国家或国际间建立的网络都是广域网。个国家或国际间建立的网络都是广域网。局局域域网网LAN(Local LAN(Local Area Area Network)Network)的的地地理理范范围围一一般般在在十十公公里里以以内内,属属于于一一个个部部门门或或一一个个单单位位组组建建的的小小范范围围网网络络,传传输输速速率率一一般般在在1Mbps(1Mbps(每每秒秒1 1兆比特兆比特)以上。以上。还还有有一一种种网网络络,其其作作用用范范围围在在广广域域网网和和局局域域网网之之间间,如如作作用用范范围围为为一一个个城城市市,这这种种网网络络叫叫做做城城域域网网MANMAN(Metroplit
4、an(Metroplitan Area Area Network)Network)。城城域域网网的的传传输输速速率率也也在在1Mbps1Mbps以以上上,其其作作用用距距离离约约为为5km-50km5km-50km。1.3 计算机网络的特点计算机网络的特点1 1资源共享资源共享2 2数据通信能力数据通信能力网网络络系系统统中中的的各各计计算算机机间间能能快快速速可可靠靠地地相相互互传传送送数数据据及及信信息息,根根据据需需要要可可以以对对这这些些数数据据信信息息进进行行分分散散、分分组组、集集中中管管理理或或处处理理,这这是是计计算算机机网网络络最最基基本本的的功功能能。这这种种数数据据通通信
5、信能能力力使使得得地地理理位位置置分分散散的的信信息息能能按按用用户户的的要要求求进进行行快快速速的传输和处理。的传输和处理。3均衡负载互相协作通过网络可以缓解用户资源缺乏的矛盾,使各资源的“忙”与“闲”得到合理调整。例如,当某台计算机的计算任务很重时,可以通过网络将某些任务传送给空闲的计算机去处理。4分布处理在计算机网络中,用户可以根据问题的性质,选择网内最合适的资源来处理,使问题得到快速而经济的解决。对于综合性的大型问题,可以采用合适的算法将任务分散到不同的计算机上进行分布处理。利用网络技术,还可以将许多小型机或微机连成具有高性能的分布式计算机系统,使它们具有解决复杂问题的能力,从而使得只
6、有小型机或微机的用户可以享受到大型机的好处。5提高计算机的可靠性计算机网络系统能实现对差错信息的重发,从而增强了可靠性。提高可靠性还表现在计算机网络中的各台计算机可以通过网络彼此互为后备机,一旦某台计算机出现故障,故障机的任务就可由其他计算机代为处理,避免了在单机无后备的使用情况下某台计算机故障导致系统瘫痪的现象。1.4 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 在研究计算机网络组成结构的时候,我们可以采用拓扑学中一种研究与大小形状无关的点、线特性的方法,即抛开网络中的具体设备,把工作站、服务器等网络单元抽象为“结点”,把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”。这样,从拓扑学的观点看计算机网络就变
7、成了点和线组成的几何图形,我们称它为网络的拓扑结构。结点结点网络中的结点有两类:一类是只转接和交换信息的转接结点,它包括结点交换机、集线器和终端控制器等;另一类是访问结点,它包括主计算机和终端等,它们是信息交换的源结点和目标结点 网络的拓扑类型网络的拓扑类型 总线型网络总线型网络 总总线线型型网网络络的的主主要要优优点点是是:结结构构简简单单灵灵活活,对对结结点点设设备备的的装装、卸卸非非常常方方便便,可可扩扩充充性性好好;当当某某个个工工作作结结点点出出现现故故障障时时不不会会造造成成整整个个网网络络的的故故障障,可可靠靠性性高高;另另外外,这这种种结结构构的的网网络络结结点点响响应应速速度
8、度快快,共共享享资资源源能能力力强强,设设备备投投入入量量少少,成成本本低低,安安装装使使用用方方便便。因因此此,总总线线型型网网络络结结构构是是最最传传统统的的,也也是是目目前前广广泛泛使使用用的的一一种网络结构。种网络结构。总总线线型型网网络络的的主主要要缺缺点点是是对对通通信信线线路路(总总线线)的的故故障障敏敏感感。任任何何通通信信线线路路的的故故障障都都会会使使得得整整个个网网络络不不能能正正常常运运行行。总总线线的的负负载载量量是是有有限限度度的的,这这是是由由通通信信介介质质本本身身的的物物理理性性能能所所决决定定的的。因因此此,在在总总线线型型网网络络中中,总总线线的的长长度度
9、有有一一定定的的限限制制,一一条条总总线线也也只只能能连连接接一一定定数数量量的的结结点。点。在在总总线线两两端端连连接接的的器器件件称称为为终终端端阻阻抗抗匹匹配配器器或或称称为为终终止止器器,主主要要是是与与总总线线进进行行阻阻抗抗匹匹配配,吸吸收收传传送送到到终终端端的能量,避免产生不必要的干扰。的能量,避免产生不必要的干扰。星型结构星型结构 星型网络的主要优点是结构简单,建网容易,便于控制和管理.主要缺点是中央结点负担重,故容易在中央结点上形成系统的“瓶颈口”。此外,通信线路的利用率也不高。第二章第二章 数据通信基础数据通信基础 电信号有两种基本形式:模拟信号和数字信号。模拟信号是一种
10、连续变换的电信号,它的取值可以是无限多个,例如,电话机送话器输出的语音信号、电视机显像管产生的图像信号等都是模拟信号。数字信号是一种离散信号,它的取值是有限个数。用数字信号进行的传输称为数字传输用模拟信号进行的传输称为模拟传输 信道信道信道是信号传输的通道,包括通信设备和传输介质。这些介质可以是有形介质或无形介质,如电缆、光纤等为有形介质,传播电磁波的空间为无形介质。信道分类信道分类信道可以按不同方法来分类,如按传输介质来分,可分为有线信道和无线信道;按传输信号类型来分,可分为模拟信道和数字信道;按使用权限来分,可分为专用信道和公用信道等等。数字信号的模拟传输 调制解调器调制解调器调制解调器调
11、制解调器(Modem(Modem是由调制器是由调制器(Modulator)(Modulator)和和解调器解调器(Demodulator)(Demodulator)这两个字的字头合并而这两个字的字头合并而成的。成的。调制器就是一个波形变换器,它的主要作用就调制器就是一个波形变换器,它的主要作用就是将数字信号转换为适合于模拟信道传输的模是将数字信号转换为适合于模拟信道传输的模拟信号。拟信号。解调器就是一个波形识别器。它的作用就是将解调器就是一个波形识别器。它的作用就是将调制器变换过来的模拟信号恢复成原来的数字调制器变换过来的模拟信号恢复成原来的数字信号。信号。由于数据的传输交换是双向的,即一端既
12、要发由于数据的传输交换是双向的,即一端既要发送数据也要接收数据,故通信线路的两端都应送数据也要接收数据,故通信线路的两端都应有调制器和解调器,所以一般总称为调制解调有调制器和解调器,所以一般总称为调制解调器。器。数据传输速率数据传输速率 所谓信号速率是指单位时间内传输的构成代码所谓信号速率是指单位时间内传输的构成代码的比特数,单位是比特秒,记作的比特数,单位是比特秒,记作bpsbps或或bitbits s。调制速率是信号经调制后信号状态变化的次数,调制速率是信号经调制后信号状态变化的次数,以波特以波特(Baud)(Baud)为单位。两种速率之间的关系如为单位。两种速率之间的关系如下:下:其中,
13、其中,S S表示信号速率,表示信号速率,B B表示调制速率,表示调制速率,n n为为一个脉冲代表的有效状态数,是一个脉冲代表的有效状态数,是2 2的倍数,如的倍数,如二进制数的一个脉冲可表示二进制数的一个脉冲可表示“0”0”和和“1”1”两个两个状态,则状态,则n n2,2,则两者相等。则两者相等。2出错率出错率出错率(或称为误码率)指的是二进制位在传输中被误传的概率,它是衡量数据传输可靠性的指标。频带宽度频带宽度信号的表示方法一般有三种:数字表示法、波形图法和频谱法。各种波形的周期信号均可以分解为基波和各次谐波。信号的波形是时间的函数,频谱则是信号中各种频率成份的集合,它描述信号中各频率成份
14、的幅度、相位与频率的关系。因此,可以说频谱就是指组成信号的各次谐波的振幅(或相位)随频率分布的状况。信号所含谐波的最高频率fh与最低频率fe之差(fhfe)就是这个信号所拥有的频率范围,叫做信号的频带宽度,简称带宽。4信道容量信道容量信道容量指的是信道能达到的最大传输能力,用单位时间内可传送的最大比特数表示。也就是说,单位时间内传输的信息量越大,信道的传输能力就越强,信道容量也就越大。为了提高信道传输能力,办法之一是提高信道的带宽。2.1.4 数据通信方式1 1并行通信与串行通信并行通信与串行通信数据通信有并行通信和串行通信两种方式。数据通信有并行通信和串行通信两种方式。并并行行通通信信是是一
15、一次次同同时时传传送送8 8位位(一一个个字字节节)数数据据,从从发发送送端端到到接接收收端端要要8 8根根传传输输线线,并并行行通通信信传传输输速速率率高高,但但一一般般只只适适用用于于距距离离较较近近的的场场合合。串串行行通通信信一一次次只只传传送送一一位位数数据据,从从发发送送端端到到接接收收端端只只需需要要一一根根传传输输线线。这这种种方方式式虽虽然然传传输输速速率率低低,但但适适合合于于远远距距离离传传输输,所所以以网网络络中中普普遍遍采采用用串串行行通通信方式。信方式。并行传输与串行传输并行传输与串行传输 并行传输并行传输:局域网:局域网 距离近,至少有距离近,至少有8 8位数据同
16、时传输,如图位数据同时传输,如图(a)(a)。计算机内。计算机内部的数据多是并行传输。部的数据多是并行传输。串行传输串行传输:距离较远的情况,每次由源到目的传输的数据只有一位,如图:距离较远的情况,每次由源到目的传输的数据只有一位,如图(b)(b)。成本因素,远距离通信一般采用串行传输技术。成本因素,远距离通信一般采用串行传输技术。数据传输方式数据传输方式 基带传输基带传输基带传输基带传输(Baseband)(Baseband)(Baseband)(Baseband)人人人人们们们们将将将将数数数数据据据据信信信信道道道道直直直直接接接接传传传传输输输输数数数数字字字字信信信信号号号号的的的的
17、传传传传输输输输方方方方式式式式叫叫叫叫做做做做基基基基带带带带传输。传输。传输。传输。基基带带传传输输在在基基本本不不改改变变数数字字数数据据信信号号波波形形的的情情况况下下直直接接传输数字信号,具有速率高和传输数字信号,具有速率高和误码率低等优点,在计算机网络通信中被广泛采用。误码率低等优点,在计算机网络通信中被广泛采用。频带传输频带传输频带传输频带传输(Broadband)(Broadband)利利利利用用用用模模模模拟拟拟拟信信信信道道道道传传传传输输输输信信信信号号号号的的的的传传传传输输输输方方方方式式式式叫叫叫叫做做做做频频频频带带带带传传传传输输输输或或或或宽宽宽宽带带带带传输
18、。传输。传输。传输。频频带带传传输输的的优优点点是是可可以以利利于于现现有有的的大大量量模模拟拟信信道道(如如模模拟电话交换网拟电话交换网)通信。价格便宜,通信。价格便宜,容容易易实实现现。家家庭庭用用户户拨拨号号上上网网就就属属于于这这一一类类通通信信。它它的的缺缺点点是速率低,误码率高。是速率低,误码率高。1 1 1 1、异步传输异步传输异步传输异步传输 数数据据通通信信的的一一个个基基本本要要求求是是接接收收方方必必须须知知道道它它所所接接收收的的每每一一位的开始时间和持位的开始时间和持 续时间。满足上述要求的办法有两类:异步传输和同步传输。续时间。满足上述要求的办法有两类:异步传输和同
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