第四章计算机网络考点计算机网络与通信计算机网络与通信.pdf

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1、 第 4 章计算机网络 考核知识要点、重点、难点精解 考点 1*：计算机网络的组成与分类 1 计算机网络的组成 计算机网络是利用通信设备和网络软件，把地理位置分散而功能独立的多台计算机（及其他智能设备）以相 互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统。包含有三个主要组成部分：(l)若干个主机，用来向用户提供信息服务。(2)一个通信子网，它由一些通信链路和节点交换机（也叫通信处理机）组成，用于进行数据通信。(3)一系列的通信协议及相关的网络软件。通信协议是为了确保计算机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制定的一组规则或标准。计算机网络是计算机与通信相结合的产物，是一个非常复杂的系

2、统，网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作。2 计算机组网的目的 (l)数据通信，例如访问其他计算机、使用电子邮件互相通信、网上聊天、收发传真、打电话、召开视频会议等。(2)资源共享，用户可以共享计算机网络中的软件、硬件、数据等资源。(3)实现分布式信息处理。(4)提高计算机系统的可靠性和可用性。3 计算机网络的分类 计算机网络有多种不同的类型，分类的方法也很多。(l)从使用的传输介质来分，可分成有线网和无线网。(2)从网络的拓扑结构来分，可分为星型网、环形网、总线网、树型网、网状网和混合网等。(3)从使用的协议来分，可分为 TCP/IP 网、SNA 网、IPX

3、网等。(4)从网络所覆盖的地域范围把计算机网络分为局域网、广域网和城域网（更多情况下人们用这个分法）。局域网（简称 LAN），使用专用的高速通信线路把许多计算机相互连接成网，但地域上局限在较小的范 围（如几千米），一般是一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个小区。广域网（简称 WAN ），把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接在一起，它的作用范围通常可以 从几十公里到几千公里，甚至更大的范围，所以广域网有时也称为远程网。城域网（简称 MAN），作用范围在广域网和局域网之间，数据传输速率也相当高，其作用距离约为 5 一 50km 。(5)从网络的使用性质进行分类，可以划分为公用网和专用网。(6)

4、从网络的使用范围和对象可以分为企业网、政府网、金融网和校园网等。考点 2：数据通信的基本概念 1 数据通信的基本概念 通信的基本任务是传递信息，因而通信至少需由三个要素组成，即信息的发送者（称为信源）、信息的接收 者（称为信宿）以及信息的传输媒介（称为信道）。如果传送的信息是二进位信息，这就是数据通信。数据通信指的是将数据（一连串的比特）从信源（例如一 台计算机）传输到信宿（另一台计算机）。典型的数据通信系统和数据传输过程如图 4.1 所示：信源 发送器 数 据 接收器 信宿 传 输 1 PC 机 MODEM 电话网 MODEM 服务器 图 4.1 典型的数据通信系统和数据传输过程 2 基带传

5、输技术 基带传输技术是指直接使用数字信号来传输信息的技术。含有丰富的低频分量，甚至是直流分量的信号称 为“数字基带信号”。数字信号不经调制就再信道上直接进行传输，称为“基带传输”。3 频带传输技术 许多情况下，数字信号必须采用频带传输技术进行传输，即先用数字信号对特定的载波进行调制，然后再 进行传输。传送数据时，发送方利用“0”和“1”的区别略为调整载波信号的幅度（或频率，或相位）,这 个过程称为“调制”，然后就可以进行长距离传输。到达目的地时，接收方再把正弦波信号携带的信息检测出来，并转换成适合计算机接收的高、低电平形式，称为“解调”。调制和解调成对使用，调制解调器（MODEM）就是用来实现

6、信号调制和解调功能的一种专用设备。数字调制技术有 3 种方法：幅移键控、频移键控和相移键控。4 数据通信系统的性能指标 (l)信道带宽，通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。传输介质可以承载一个 或多个通信信道。一个信道允许的最大数据传输速率称为该信道的带宽，也称为信道容量，它与采用的传输介质、信号的调制解调方法、交换器性能等密切相关，是数据通信的主要性能参数之一。(2)数据传输速率，简称数据率（data rate ）。指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目，通常使用“千位/秒”(Kbps)、“兆位秒”(MbPs)或“千兆位秒”(Gbps)作为计量单位。(3)误码率，

7、指数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例。(4)端端延迟 。指数据从信源（源计算机）传送到信宿（目的地计算机）所花费的时间。考点 3：多路复用技术与交换技术 1 多路复用技术 为了提高传输线路的利用率，采取多路数据传输合用一条传输线，这就是多路复用技术。(1)时分多路复用（TDM）最基本的多路复用技术是时分多路复用（TDM），即各终端设备（计算机）以事先规定的顺序轮流使用 同一传输线进行数据传输。多路复用器将轮转一周的时间划分为若干时间片，每个终端分配固定的一片时间用来 传输一组数据，依次轮流进行传输，这种做法称为同步时分多路复用，虽然简单，但效率不高。改进的方案是，只有当被扫描的终端有数据

8、发送时，才给该终端分配一个时间片，这种做法称为异步时分多路复用。采用异步时 分多路复用时必须为传输的数据附加上发送地址和目的地地址，以便接收方能正确识别发送者和接收者。(2)频分多路复用（FDM）另一种多路复用技术是频分多路复用（FDM ），其基本原理是每一个发送设备使用一个给定频率的载波 来传输数据，每一个接收设备被设置成为只接收给定频率的载波。所有不同频率的载波可在同一时间通过同一导 线而不会相互干扰。使用在光纤通信中时也称为波分多路复用(WDM)。时分多路复用 TDM 不仅仅局限于传输数字信号，也可以同时交叉传输模拟信号。对于模拟信号，可以把时分多路复用和频分多路复用结合起来使用。2 交

9、换技术 在任意两个要进行通信的终端之间建立一个临时的通信链路，通信结束后再拆除链路，这就是交换技术、通 信系统中使用的交换技术主要有下面两类：(1)电路交换 电路交换又叫线路交换，它的工作方式是：数据传输期间，源节点与目的节点之间有一条利用中间节点构成的专用物理线路，供通信双方使用，在数据传输结束以前，一直保持这条线。通信完毕后，通信链路即被拆除。这种交换方式比较简单，特别适合远距离成批数据传输，建立一次连接就可以传送大量数据。缺点是线路的利用率低，通信成本高。(2)分组交换 详细内容见后续考点“分组交换”中。考点 4：常用传输介质 2 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其

10、他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 传输介质是通信系统中最基本也是最底层的组成部分，

11、所有信息传输都以某种能量的形式通过传输介质发送出去。传输介质可以分为两大类：1 有线介质 通常的传输介质有 3 类：一类为金属导体，它利用电流传输信息；另一类是光纤导体，它通过光波来传输信息；第三类根本不需要物理连接，而是使用电磁波来传输信息。(1)金属导体 通信中使用的金属导体主要有两种：双绞线和同轴电缆。双绞线是两根相互绞合成均匀螺纹状的导线所组成的一条传输线路。多根这样的双绞线捆在一起，外面 包上护套，就构成双绞线电缆。双绞线可以用于传输模拟信号，也可以在距离不长时用于数字信号的基带传输。双绞线有频蔽双绞线（STP）和无频蔽双绞线（UTP ）两种，前者可以用于较远距离的数据传输，误码率低

12、，但价格稍高；后者使用在计算机局域网中，距离大概 100m 左右。双绞线的价格便宜且安装方便。双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，线路本身也会产生一定的噪声，误码率较高，因此每隔一定距离就 要使用中继器将信号进行放大，整形，通常只在建筑物内部使用。同轴电缆的横截面是一组同心圆，从外到内依次为：绝缘保护层、金属编织层、外导体与内导体。目前 广泛使用的同轴电缆有基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种。前者在计算机局域网中用以基带传输方式传输数字信 号，距离为 200 一 500m，传输速率可达 50Mb/s，后者即常用的有线电视电缆，宽带可达 300 一 400MHz，主要用于传输模拟电视信号，最大传输距

13、离可达几公里甚至几十公里。同轴电缆的抗干扰性能比双绞线强，价格 也比双绞线高，但是低于光纤。(2)光导纤维 光导纤维由折射率较高的纤芯和折射率略低的包层组成，包层外有涂敷层，用以频蔽外部光源的干扰。光纤具有把光封闭在纤芯中并沿纤芯轴向进行传播的功能。又分单模与多模两大类。前者传输距离远、速率高；后者 传输距离近、速率低，一般用于局域网。(3)无线电波 2 无线介质 采用无线信道，使电波通过自由空间去传播信息，可省去线路的架设，也为大量个人通信设备和便携式信息终端入网提供了条件，但存在传输效率低、易被窃听、易受干扰等缺点。无线电波可以按频率分成中波、短波、超短波和微波。中波主要沿地面传播，适用于

14、广播和海上通信。短波具有较强的电离层反射能力，适用于环球通信。超短波和微波的绕射能力，只能作为视距或超视距中继通信。利用微波进行远距离通信的方式主要有以下三种：(1)地面微波接力通信。具有容量大，建设费用省、抗灾能力强等优点。对移动通信、全数字高清晰度电视传输等将起重要作用。(2)卫星通信。是当前远距离通信中一种先进的通信手段，它利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信 号，实现两个或多个地球站之间的通信。起主要特点是通信距离远，频带宽，容量大，信号收到的干扰也较小，通信比较稳定。其弱点是技术复杂，造价高。(3)对流层散射通信。考点 5*：计算机局域网的特点、组成和类型 1 计算机局域网（LA

15、N）的特点 (l)为一个单位所拥有，地理范围有限。(2)使用专门铺设的共享的传输介质进行联网。(3)数据传输速率高（10Mbps 一 1Gbps），通信延迟时间较低，误码率低。2 计算机局域网的组成 计算机局域网包括网络工作站、网络服务器、网络打印机、网络接口卡、传输介质、网络互连设备等。网络 上的每一台设备，都称为网络上的一个节点。局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址（MAC 地址），以方便相互区别，实现节点之间的通信。局域网数据帧除了包含需要的数据（称为“有效载荷”）之外，还必须包含发送该数据帧的节点地址和接收 该数据帧的节点地址。为了防止因电磁干扰而产生的数据丢失或破坏

16、，需要在帧中附加一些信息（称为校验信息）随同数据一起进行传输，以供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确。如果发现数据有错就可以向发送 3 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息

17、处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 节点指出，以便发送节点将数据重发。每一个节点都有一块网络接口卡（NIC，简称网卡），节点的 MAC 地址就是制造商分配给网卡的。网卡 通过传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤或者无线电波）把节点与网络连接起来。网卡的任务是负责在传输介质 上发送帧和接收帧，CPU 将它视同为一个输入输出控制器。由于不同类型局域网的 MAC 地址的规定和帧 格式各不相同，因此连接不同类型的网络使用不同类型的网卡。一个网络可能会使用几种不同的电缆，如光缆、同轴电缆和双绞

18、线。有些局域网通过无线电或者红外线进行 数据传输。3 计算机局域网的类型 计算机网络有多种不同的类型，分类的方法也很多：(l)按照它所使用的传输介质可分为有线网和无线网；(2)按照网络中各种设备互连的拓扑结构，可以分为星型网、环形网、总线网等；(3)按照传输介质所使用的访问控制方法，可以分为以太网、标记环网、FDDI 网、交换式局域网。下面简 单介绍一下这几种局域网：以太网是一种最常用的局域网，有关以太网的详细内容会在后续考点中介绍。FDDI 网：光纤分布式数字接口网，采用环形拓扑结构。为提高可靠性，采用双环结构：使用光纤作为 传输介质，它的传输速率为100Mb/s，可用于长距离通信，而且保密

19、性比较强；与其他局域网进行互连时，需要通过网关或路由器才能实现。交换式局域网：交换式局域网是一种星形拓扑结构的网络，它的基本组成部件是一个电子交换器。与总 线结构局域网的最大区别在于，连接在交换器上的每一个节点，各自独享一定的带宽（10Mb/S 或 100Mb/S ，即该节点所使用的网卡的带宽），而总线式局域网却是网上所有节点共享一定的带宽（总线的带宽）。最常用的交 换式局域网是使用交换式集线器（switch hub ）构成的交换式以太网。另外一种交换式局域网是使用 ATM 交换机构建的 ATM 局域网。(4)无线局域网：无线局域网（简称 WLAN）是局域网与无线通信技术结合的产物。无线电波作

20、为无线局 域网的传输介质是目前用得最多的。无线局域网采用的协议主要有 802.11 及蓝牙等标准。蓝牙（IEEE802.15）是一种近距离无线数字通信的技术标准，其目标是：最高数据传输速率 1 Mbps ，最大传输距离为 10cm 一 10m ，通过增加发射功率可达到 100m。考点 6：以太网工作原理 （本书所有斜体字部分 07 年考试已不作要求，仅供自学阅读）1 以太网基本概念 以太网是一种采用了随机争用型介质访问控制方法的总线型拓扑结构网络。其核心原理是随机争用型介质访 问控制方法。在以太网中，所有联网的计算机都使用一条总线。某一瞬间只能有一台联网的计算机发出信号，而 所有联网的计算机都

21、可以接收到这一信号。2以太网的工作原理 随机争用型介质访问控制方法的全称是带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法。载波侦听是指 节点在发送信息之前必须先对总线侦听，判断总线是否处于空闲状态，如果空闲（没有载波），就进行发送；如 果忙（有载波），则等待一些时间后再重试。此外，每个节点在发送信息期间，还必须检测是否有冲突发生（即 是否有其它节点也发送信息），若有冲突，则停止发送信息，然后在随机等待了一段时间之后再重试。上述任务 都是由网卡来完成的。为了实现总线上任意两个节点之间的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址 （Media Access Address,简

22、称 MAC 地址）。当发送节点发送一帧信息时，帧中必须包含自己的 MAC 地址和接收 节点的 MAC 地址。信息帧的接收方可以是一个节点，也可以是一组节点（称为组播），甚至是网络上所有其它 的节点（称为广播）。3以太网的组成 以太网大多数是以集线器为中心构成的。集线器有总线式和交换式之分。总线式集线器用来连接网络中的各 个节点，其基本功能是信息分发，它把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去。它还能对接收到的信号进 行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用。4.以太网的特点 总线式结构的以太网维护非常方便，增/删节点容易，轻负载时（节点少，或者信息发送不频繁）效率较高。4 信设备和网络软

23、件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 重负载

24、时，网络性能将急剧下降。所以，以太网并不适合实时性要求较高的环境。考点 7：局域网服务和软件 1 局域网服务 网络服务是指用户通过计算机网络在共享资源及数据通信等方面能够得到的新增功能，最常用的服务有下列 几个方面：(1)文件服务，也称为共享存储服务，它指的是网络用户不仅可以使用自己工作站上的程序与数据，而且也可以使用服务器或者其他工作站可共享的程序与数据。文件服务在获得一定授权的情况下还可以方便地实现网络上的所有节点互相之间的文件传输和复制。(2)打印服务，网络上的工作站一般都不再配置单独的打印机，用户需要打印输出时，操作系统将会自动地把输出的文件送到网络打印机去。对于每一个需要打印的文件，

25、网络打印机按“先来先服务”的顺序将其存放 在打印队列中，然后进行处理。(3)消息服务，消息服务指的是网络能实现用户之间的相互通信，在用户之间传递以文本、图像和声音所表示的消息（message）。与文件服务不同，网络不是简单地将消息保存起来，而是直接传送给用户或者通知应接收消息的用户。最典型的消息服务是电子邮件。(4）应用服务，应用服务是一种为网络用户运行软件的服务，即工作站需要执行的某一项任务，部分甚至全部都由网络上的另一台计算机（称为应用服务器）完成的。2 局域网软件 (1)网络操作系统 连接在网络上的计算机，必须安装网络操作系统才能进入网络并正常工作，即获得网络服务或者提供网络服 务。网络

26、操作系统是在普通操作系统的基础上，扩充了按照网络体系结构和协议所开发的软件模块而实现的。除 了常规的操作系统功能之外，网络操作系统的功能包括：网络通信、网络服务、网络管理、网络安全和各种网络 应用。网络操作系统包含两个部分：服务器软件和客户机软件。在客户服务器模式的网络中，安装 Windows98 的 计算机一般只能作为网络上的客户机，网络中作为服务器使用的计算机必须安装专门的网络操作系统，如 UNIX、Linux、Windows NT Server、Windows 2000 、Windows Server2003、Netware 等。考点 8：局域网的扩展 扩展局域网的规模与范围有两种常用的

27、办法：1 使用中继器进行互连 中继器（repeater）的功能是把接收到的信号整形放大后继续进行传送，起到一个信号“接力”的作用。中继器可以用于连接同类型的两个局域网或者延伸一个局域网的范围，当安装一个局域网而物理距离又超过了线 路的规定长度时，就可以用它进行延伸。通常以太网的集线器(hub)实际上就是一种中继器。一般的中继器只 能用于连接两个距离较近的以太网，使用光纤中继器再加上光纤传输线路，则可以连接两个距离相隔较远的局域 网。中继器工作在网络的物理层，它只起放大信号的作用，结构简单，价格便宜，安装容易，但不能隔离分段之间时不必要的数据传输。2 使用网桥进行互连 网桥（bridge ）也用

28、来连接两个同类型的网段，但它比中继器多了一个“帧过滤”的功能，即网桥会检查 每一信息帧的发送地址和目的地址。如果这两个地址都在网桥的这一半（同一网段），那么这个帧就不会发送到 网桥的另一半（另一个网段），只有在信息帧的发送地址和目的地址不在同一网段的情况下，网桥才把该帧转发 给另一个网段。这样一来，就可以降低整个网络的通信负荷，这个功能就叫“过滤帧”。局域网上传输的信息帧的格式及 MAC 地址等规定都属于网络链路层的内容，使用网桥把两个网络进行互 连实际上是链路层的互连。交换式集线器本质上就是一个网桥。考点 9：计算机广域网的组成 1 计算机广域网的组成 广域网（WAN）是跨越很大地域范围、包

29、含大量计算机的一种计算机资源，它把许多局域网和计算机用户 5 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的

30、方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 互相连接在一起，使网上用户能相互通信、共享资源。广域网的最好例子就是因特网，因特网是目前遍布全球的最大的公共广域网。广域网一般都使用电信局提供的传输线路和网络设备构建而成，其设施有三种：电路交换网、专线和分组交换网。(1 电路交换网 历史上最长的电路交换网是电话网。通信开始时发送节点先进行拨号，交换机为发送节点和接收节点建立一 条临时的通信链路供通信双方使用。通信完毕后立即拆除通信链路。这种交换方式比较简单，建立一次连接就可以传送大量数据。缺点是线路利用率低，数据传输速度慢，通信质量不稳定，费用较高。(2)专线 为了把地理上

31、分散的局域网连接起来，可以租用电信局的中速或高速的数字远程通信线路建立专门的点到点 的连接，以实现不间断通信。电信局提供的远程数字远程通信线路有准同步数字系列 PDH 和同步数字系列 SDH 两类。前者为低、中速线路，后者是高速线路。高速线路在构建的广域网中起着干线的作用。(3)分组交换网 使用电路交换网或专线构建广域网的缺点是线路使用效率太低，费用太高。数据传输系统中有若干个分组交换机，每个分组交换机连接若干通信链路，并为每个链路准备了一个缓冲区。数据包在网络中是一站一站地传输的，每个分组交换机按照数据包的去向不同而进入不同的缓冲区排队，当某条 链路空闲时，就从相应的缓冲区中取出一个数据包发

32、送到下一分组交换机，然后再进行转发，直到数据包到达目 的地。目的地计算机则按照数据包的编号，将他们重新组装成为原来形式的数据。分组交换的传输方式有不少优点，如线路利用率高；收发双方不需同时工作，当接收方忙碌时，整个网络都可以作为它的缓冲；还可以给数据建立优先级，使得一些重要的数据能优先传递。缺点是延时较长，不太适合实时应用或交互方式的应用。分组交换的知识在考点十一中将会详细介绍。考点 10：数字传榆干线与接入技术 1 数字传输干线 (l)数字电话线路 电话系统中的数字通信线路是设计来传输数字语音的，但它们也可以用来传输数据。(2)光纤高速传输干线 光纤传输技术的发展给高速数字线路的建设创造了条

33、件。高速的光纤数字传输线路（也适用于微波和卫星传输）采用了统一的国际标准，称为同步光纤网 （Synchrounous Optical Network，简称 SONET ），又称为同步数字系列（Synchrounous Digltal Hierarc 场，简称 SDH ），一般就用 SDH SONET 来表示。光同步数字传输网 SDH SONET 是宽带综合业务数字网 B-ISDN 的基础之一。它可以灵活地支持各种数字 业务，包括各种类型的计算机网络；它容易组网，无需人工更改配线，几秒钟便可重新组网；它有自愈功能，一旦线路出现故障，业务在几十毫秒内便迅速恢复。2 接入技术 (1)电话拨号接入 家

34、庭计算机用户连网最简便的方法是利用本地电话网。由于计算机输人输出的数据都是数字信号，而现有 的本地电话网大多数使用的是模拟信号，两者之间必须使用一种转换装置，这就是电话调制解调器（MODEM），简称调制解调器。数 模拟信号 字 信 计算机 号MODEM 本地 MODEM 环路 家庭计算机用户（电话局）图 4.2 利用本地电话拨号接入计算机网络 数 字 信 号 计算机网络(Internet)Internet 代理商(ISP)MODEM 由调制器和解调器两部分组成。调制器（Modulator）的基本功能是把计算机送出的数字信号变换 为适合于在模拟电话信道上传输的模拟信号，解调器（D EMOdula

35、tor）的功能是把模拟信号恢复成数字信号。6 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用

36、的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来上述过程的方框图如图 4.2 所示：MODEM 最重要的性能是它的数据传输速率，以 kbps（千比特秒）为单位。目前 MODEM 的主流产品 速率是 56k。按照 MODEM 的安装方式，它有外置式（放置于机箱外，通过串行通讯口与主机连接）、内置式（安装在 机器主板或 PCI 总线上）、PCMCIA 插卡式（用于笔记本电脑）之分。(2)ISDN ISDN（综合业务数字网）通过普通电话的本地环路向用户提供数字语音和数据传输服务。它与电话网的最大区别在于：虽使用相同类型的双绞铜线，但却提供端到端的数字通信线路。ISDN 通过标准的用户 一 网络接

37、口，将各类不同的终端设备接人到 ISDN 网络中。它的基本速率接口 BRI(俗称“一线通”)。BRI 包括两个能独立工作的 B 通道（速率为 64kbps）和一个 D 通道（16kbps，用作控制信道），称为 2B+D，用户使用一条电话线就能实现两路数据传输。如果两个通道都用作数据传输，则可提供速率为 128kbps 的数据通信。现在 ISDN 是一种速率不高价格又不便宜的数字通信方式。(3)不对称数字用户线技术 通过本地环路提供数字服务的新技术中，最有效的一类是称为数字用户线（简称 DSL ）的技术。实际上，它们有多种变化，由于它们的名称只在前几个字上不同，因此它们被统称为 xDSL 。xD

38、SL 技术中最有趣的一种是不对称数字用户线（ADSL），它是一种为接收信息远多于发送信息的用户 而优化的技术。ADSL 为下行数据流提供比上行流更高的传输速率。ADSL 仍然利用普通铜质电话线作为传 输介质，是通过在线路两端加装 ADSL 设备（专用的 ADSL MODEM）来实现数据的高速传输的。它的数据 上传速度一般只有 640kbps 一 1 Mbps ，而数据下行速度在理想状态下可以达到 10Mbps（通常情况下为 1Mbps 一 8Mbps ）。有效传输距离一般在 3 一 5km 。ADSL 的特点是：以与普通电话共存于一条电话线上，可同时接听、拨打电话并进行数据传输，两者互不影响；

39、ADSL 传输的数据并不通过电话交换机，所以 ADSL 上网不需要缴付额外的电话费，节省了费用；ADSL 的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的，它以“尽力而为”的方式进行数据传输。ADSL 利用普通电话线作为传输介质，通过自适应的数字信号调制解调技术，能在电话线上得到三个信息通 道：一个是为电话服务的通道，一个是速率为 640kbps 一 1.0Mbps 的上行通道，另一个是速率为 1 一 8Mbps 的高速下行通道，它们可以同时工作。ADSL 接入技术将成为接入因特网的最主要方式。(4)电缆调制解调技术 有线电视系统拥有几乎所有发送高速下行数字信息所必需的设备。因此，人们研究开发了用有线

40、电视网高速 传送数字信息的技术，称为电缆调制解调器（Cable MODEM）技术。使用 Cable MODEM 传输数据时，它将同轴电缆的整个频带划分为三部分，分别用于数字信号上传、数字 信号下传及电视节目（模拟信号）下传。一般同轴电缆的带宽为 5 一 750MHz,数字信号上传使用的频带为 5 一 42MHz，模拟信号下传为 50 一 550MHz，数字信号下传则为 550 一 750MHz。这样一来，数字信号和模拟信号就不会发生冲突而可以同时传送了。为了允许许多用户同时下传和上传数据，电缆调制解调器（Cable MODEM）技术采用了频分多路复用技 术和时分多路复用技术。Cable MOD

41、EM 的优点有：无需拨号上网；不占用电话线；可永久连接；理论上没有距离限制。缺点是：与其他用户共享带宽使数据传输速率不够稳定。(5)光纤接入网 光纤接入网指的是使用光纤作为主要传输介质的远程网接入系统。在交换局一侧，应把电信号转换为光信号，以便在光纤中传输，到达用户端之后，要使用光网络单元（ONU）把光信号转换成电信号，然后再传送到计算机。注意 几种接入方式的比较：7 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少

42、地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 1 使用本地电话环路将计算机接人远程网络的几种方法都有不足之处，主要的问题是双绞线的电气特性使数据传输速度受到较大的限制，而且缺少屏蔽也使得双纹线易受干扰，从而降低了数据通信的性能。2 使用电缆调制解调器技术，其传输介质

43、同抽电缆具有很高的容量，而且抗电子干扰能力强，它使用频分多路复用技术来同时传送多个电视频道。同时，由于有线电视系统的设计容量远高于现在使用的电视频道数目，未使用的带宽（即频道）可利用来传输数据。3光纤接入网使用光纤作为主要传输介质 考点 11*：分组交换与存储转发原理 1 分组交换 分组交换也称为包交换，它把需要传输的数据块分割成若干小块，为每块数据加上有关的地址信息及分组信 息，组成一个数据包（也称为“分组”,packet），然后以数据包为单位进行传输，数据包的长度通常为几十 到几百个字节。网络中负责将传输数据包进行存储转发的通信处理机称为分组交换机或包交换机（packet switch ）

44、。分组交换方式的优点：(l)线路利用率较高；(2)收发双方不需同时工作；(3)可以给数据包建立优先级，使得一些重要的数据包能优先传递。分组交换的缺点是延时较长，不适宜用于实时或交互通信方式的应用。2 存储转发原理 当交换机收到一个包后，检查该数据包的目的地地址，决定应该送到哪个端口进行发送。由于有许多包必须在 同一端口发送，包交换机的每个口都有一个缓冲区（队列），需要发送的包都存放在该端口的缓冲区中，端口每发送完一个包，就从缓冲区队列中提取下一个包进行发送。3 计算机编址和路由表 连接在广域网上的每台计算机都必须有一个地址，当发送数据包到另外一台计算机去时，发送者必须在包中 给出目的计算机的地

45、址。广域网计算机的地址采用层次地址方案，最简单的层次地址方案是把一个地址分为两部分：第一部分表示包 交换机号，第二部分表示连接到该交换机上的计算机号。包交换机每收到一个包时，必须选择一条路径来转发这个包。如果包的目的地是直接与之相连的一台计算机，包交换机就将包发往该计算机；如果包的目的地是另一个包交换机上的计算机，就应通过连接该交换机的高速数 据线路转发给另一台交换机。为此，每一台交换机都必须有一张用来给出目的地地址与输出端口的关系的表，又 称为路由表。路由表可以简化为只用目的交换机和下一站交换机位置来表示。网络中的所有交换机都必须有一张路由表，表中应有完整的路由，即必须包含所有可能目的地的下

46、一站交换机位置，而且下一站的交换机位置必须是指向目的地的最短路径。考点 12：常用广域网 常用的广域网类型：1.X.25 网（公共分组交换网）X.25 网使用公共电话网以分组交换方式进行数据传输，主要用于速度要求不高、数据传输量不大的业务。X.25 分组网的用户可以用电话专线或通过电话拨号方式接入分组网。2 帧中继网 帧中继网也叫做帧中继交换网，是 X.25 分组网的改进方案，使用光纤作为传输介质，一方面提高了信道 的传输速率，另一方面光纤通信的高可靠性。帧中继网的传输速率可以达到 2Mbps 。3.SMDS SMDS 是交换式多兆位数据服务的简称，它是远程线路运营商提供的另一种高速广域网数据

47、服务，对远程 数据传输进行了优化。它还提供了一种虚拟专用网的能力，使访问通路只为一个用户所专用，没有人可以访问其他人的信息，提供了像专用网络那样的安全性。SMDS 网络的工作速度高于帧中继。8 信设备和网络软件把地理位置分散而功能独立的多台计算机及其他智能设备以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统包含有三个主要组成部分若干个主机用来向用户提供信息服务一个通信子网它由一些通信链路和机之间能进行互连并尽可能少地发生信息交换错误而制的一组规则或标准计算机网络是计算机与通信相结合的产物是一个非常复杂的系统网络中的所有硬件设备和软件必须遵循一系列的协议才能高度协调地进行工作计算机组网的目以

48、共享计算机网络中的软件硬件数据等资源实现分布式信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性计算机网络的分类计算机网络有多种不同的类型分类的方法也很多从使用的传输介质来分可分成有线网和无线网从网络的拓扑结构来 4.ATM ATM（异步传输模式），是一种重要的分组技术。为获得高速率、低延迟、无抖动的数据传输，ATM 把 数据分成较小的固定大小的包，称为信元（cell ），每个 ATM 信元包括 53 个字节（5 个字节的头部信息，48 个字节的数据）。为实现高速的数据传输，多数 ATM 网使用光纤作为通信介质。考点 13*：异构网络互联协议 TCP/IP 的分层结构 1.TCP/IP 协议 目前在网络互

49、连中用得最广泛的是 TCP/IP 协议。事实上，TCP/IP 是一个协议系列，它己经包含了 100 多 个协议，TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议 )和 IP(Internet Protocol，网际协议)是其中两个最 基本、最重要的协议。2.TCP/IP 协议的分层 TCP/IP 协议标准将计算机网络中的通信问题划分为 4 个层次：第 4 层，应用层。规定了运行在不同主机上的应用程序（如电子邮件、远程文件存取等）如何通过互连的 网络进行通信。不同的应用需要使用不同的应用层协议，如电子邮件程序使用 SMTP（简单邮件传送协议），远 程文件存取使用

50、FTP（文件传送协议）。第 3 层，传输层。规定了怎样进行端一端的数据传输。有 TCP 和 UDP 两个协议，大部分应用程序使用 TCP 协议，它负责可靠地完成数据的传输；而使用 UDP 协议时网络能尽力而为地进行快速数据传输，但不保 证传输的可靠性。例如音频和视频数据的传输，就采用 UDP 协议。第 2 层，网络互连层。规定了在整个互连的网络中所有计算机统一使用的编址和数据包格式（称为 IP 包），以及将 IP 包从一台计算机通过一个或多个路由器到达最终目标的转发机制。第 1 层，网络接口和硬件层。规定了怎样与各种网络（如以太网、FDDI 网、X.25 网、帧中继网、ATM 网等）进行接口，