第三章網(wǎng)絡(luò)與通信.ppt

第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 通信 信息的傳遞 由一地向另一地進(jìn)行信息的傳輸與交換數(shù)據(jù) 信息的外在表現(xiàn)形式 即信息的載體計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式 二進(jìn)制代碼數(shù)據(jù)通信 不同計(jì)算機(jī)之間傳送表示字母 數(shù)字 符號(hào)的二進(jìn)制代碼0 1比特序列的過程 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù) Analogsignals 取值連續(xù)變化數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) Digitalsignals 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的取值只有在有限個(gè)離散的點(diǎn)上取值數(shù)據(jù)通信方式 模擬通信 數(shù)字通信 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 調(diào)制 解調(diào) 模擬數(shù)據(jù) 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 傳輸方式并行傳輸 串行傳輸 以成組形式多條并行信道傳輸速度快 不用檢錯(cuò)適合短距離通信 以串行形式一條信道需要檢錯(cuò)適合長(zhǎng)距離通信 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信按照信號(hào)傳送方向與時(shí)間的關(guān)系 分為三種通信方式單工通信方式信號(hào)只能沿一個(gè)方向傳輸發(fā)送的只能發(fā)送 接收的只能接收 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信方式半雙工通信方式具有雙向通信的能力任意時(shí)刻 信息只能單向傳輸 可切換方向的單工通信 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 數(shù)據(jù)通信方式全雙工通信方式可同時(shí)雙向通信需要兩個(gè)信道傳送信號(hào) 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 通路連接模式 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸 按數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分可分為電路交換報(bào)文交換分組交換 電路交換 又稱為線路交換 建立連接 數(shù)據(jù)傳輸 釋放連接 電路交換 特點(diǎn) 數(shù)據(jù)傳送前必須先設(shè)置一條專用通路 在線路釋放前 通路具有獨(dú)占性 優(yōu)點(diǎn) 數(shù)據(jù)傳輸可靠 迅速 數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來的序列缺點(diǎn) 在某些情況下 電路空閑時(shí)的信道容易被浪費(fèi) 在短時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸時(shí)電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失 報(bào)文交換 又稱信息交換 其數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文 報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊 其長(zhǎng)度不限且可變 當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí) 它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息 把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn) 一直逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn) 報(bào)文交換 特點(diǎn)1 報(bào)文采用 存儲(chǔ) 轉(zhuǎn)發(fā) 的方式 在傳送報(bào)文時(shí) 一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道2 在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ) 報(bào)文需要排隊(duì) 故報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求優(yōu)點(diǎn)1 電路利用率高 2 通信量大時(shí)仍然可以接收?qǐng)?bào)文 但傳送延遲會(huì)增加3 報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地4 報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換缺點(diǎn)1 不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求2 發(fā)出的報(bào)文會(huì)不按順序到達(dá)目的地 電路交換與報(bào)文交換的比較 分組交換 分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn) 過程 將用戶傳送的數(shù)據(jù)分成若干個(gè)分組 每個(gè)分組包含必要的控制信息構(gòu)成首部 用于指明該分組的目的地址由于各分組所走路徑不一定相同 因此不能保證各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)按順序到達(dá)目的地 有的數(shù)據(jù)報(bào)甚至?xí)型緛G失 三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的比較 1 電路交換 適合于較輕和間接式負(fù)載使用租用的線路進(jìn)行通信 2 報(bào)文交換 不適合于交互式通信 不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求3 分組交換 分組交換技術(shù)是在數(shù)據(jù)網(wǎng)中最廣泛使用的一種交換技術(shù) 適用于交換中等或大量數(shù)據(jù)的情況 第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述 將地理位置不同的 功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 通過通信設(shè)備和線路連接起來 以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件 即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 數(shù)據(jù)交換方式 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng)資源子網(wǎng) 主機(jī)Host 終端Terminal通信子網(wǎng) 通信設(shè)備和通信線路組成網(wǎng)絡(luò)硬件 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)工作站 網(wǎng)絡(luò)交換互聯(lián)設(shè)備等外部設(shè)備網(wǎng)絡(luò)軟件分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 Protocol 為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則 標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素 1 語義 Semantics 構(gòu)成協(xié)議元素的含義2 語法 Syntax 數(shù)據(jù)或控制信息的格式或結(jié)構(gòu)形式3 時(shí)序 Timing 事件執(zhí)行的順序及其詳細(xì)說明 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合OSI參考模型TCP IP模型 n層是n 1層的用戶 又是n 1層的服務(wù)提供者 OIS參考模型 開放系統(tǒng)互連 OpenSystemInterconnection 基本參考模型是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 制定的標(biāo)準(zhǔn)化開放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型 又稱ISO RM參考模型 提供了一個(gè)開放系統(tǒng)互連的概念上和功能上的體系結(jié)構(gòu) 規(guī)定了開放系統(tǒng)中各層提供的服務(wù)和通信時(shí)需要遵守的協(xié)議 OIS參考模型 OIS參考模型 數(shù)據(jù)的實(shí)際傳遞過程在發(fā)送方從上到下逐層傳遞的過程中 每層都要加上適當(dāng)?shù)目刂菩畔?即圖中和H7 H6 H1 統(tǒng)稱為報(bào)頭 OIS參考模型 物理層 為設(shè)備間數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備 其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸 數(shù)據(jù)鏈路層 比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元 通常稱為幀 并以其為單位進(jìn)行傳輸 數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用 數(shù)據(jù)鏈路的建立 維護(hù)和釋放 以及對(duì)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò) 糾錯(cuò) 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元 分組 為單位進(jìn)行傳輸 其主要作用 路由選擇 流量控制等 OIS參考模型 傳輸層 運(yùn)輸層提供的端到端的透明數(shù)據(jù)運(yùn)輸服務(wù) 可傳送報(bào)文 可進(jìn)行差錯(cuò)恢復(fù) 流量控制等 會(huì)話層 是進(jìn)程 進(jìn)程的層次 其主要功能是組織和同步不同的主機(jī)上各種進(jìn)程間的通信 也稱為對(duì)話 表示層 表示層 為上層用戶提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語法表示變換應(yīng)用層是開放系統(tǒng)互連環(huán)境的最高層 可向應(yīng)用層序提供各種服務(wù) OIS協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來過分復(fù)雜 且運(yùn)行效率很低 2 標(biāo)準(zhǔn)制定周期太長(zhǎng) 按此生產(chǎn)的設(shè)備無法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)3 層次劃分不太合理 有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn) TCP IP參考模型 TCP IP協(xié)議是美國(guó)的國(guó)防部高級(jí)計(jì)劃研究局DARPA為實(shí)現(xiàn)ARPANET 后來發(fā)展為Internet 互聯(lián)網(wǎng)而開發(fā)的 也是很多大學(xué)及研究所多年的研究及商業(yè)化的結(jié)果 目前 眾多的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品廠家都支持TCP IP協(xié)議 TCP IP已成為一個(gè)事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) TCP IP參考模型 TCP IP是一組協(xié)議的代名詞 它還包括許多別的協(xié)議 組成了TCP IP協(xié)議簇 其中最主要的是 TCP Transmissioncontrolprotocol 傳輸控制協(xié)議 通過序列化應(yīng)答和必要時(shí)重發(fā)數(shù)據(jù)包 為應(yīng)用程序提供了可靠的傳輸流和虛擬鏈接服務(wù)IP Internetprtocol 網(wǎng)際協(xié)議 核心功能是尋址和路由選擇 TCP IP參考模型 負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報(bào) 支持文件傳輸 電子郵件 遠(yuǎn)程登錄等 流量控制和可靠傳輸 負(fù)責(zé)尋徑 第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 局域網(wǎng) 局域網(wǎng)的概念 LocalAreaNetwork 簡(jiǎn)稱LAN 即計(jì)算機(jī)局部區(qū)域網(wǎng) 在一個(gè)局部地區(qū)范圍內(nèi) 把各種計(jì)算機(jī) 外圍設(shè)備 數(shù)據(jù)庫等相互連接起來組成的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng) 其特點(diǎn) 資源共享 快速通信 分布處理 傳輸速率高 誤碼率低 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)協(xié)議 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)中的通信線路和各節(jié)點(diǎn)之間的連接構(gòu)型與幾何排列 用于表示網(wǎng)絡(luò)的物理布局 可以形象地描述網(wǎng)絡(luò)的安排和配置反映了各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的結(jié)構(gòu)關(guān)系 常見拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有 星型結(jié)構(gòu) 環(huán)形結(jié)構(gòu) 總線型結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu) 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 容易實(shí)現(xiàn) 節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展 移動(dòng)方便 維護(hù)容易 采用廣播信息傳送方式 傳輸數(shù)據(jù)速度快缺點(diǎn) 中央節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重 形成瓶頸 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu) 用于令牌網(wǎng)優(yōu)點(diǎn) 易于實(shí)現(xiàn) 投資小 傳輸速度較快缺點(diǎn) 維護(hù)困難 擴(kuò)展性能差 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線型結(jié)構(gòu) 采用單根傳輸線作為總線 所有工作站都共用該線 優(yōu)點(diǎn) 組網(wǎng)費(fèi)用低 帶寬共享 擴(kuò)展較靈活 維護(hù)較容易缺點(diǎn) 傳輸距離有限 故障診斷困難 不保證信息及時(shí)傳送 不具實(shí)時(shí)功能 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 混合型結(jié)構(gòu) 將星型結(jié)構(gòu)和總線型結(jié)構(gòu) 或環(huán)型結(jié)構(gòu)和星型結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 廣域網(wǎng) WideAreaNetwork 簡(jiǎn)稱WAN 也稱遠(yuǎn)程網(wǎng) 跨接很大的物理范圍 能提供遠(yuǎn)距離通信 形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 通信子網(wǎng)采用分組交換技術(shù) 利用分組交換網(wǎng) 衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來 實(shí)現(xiàn)資源的共享 廣域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的核心 互聯(lián)網(wǎng) Internet 即廣域網(wǎng) 局域網(wǎng)及單機(jī)按照一定的通信協(xié)議組成的國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 互聯(lián)網(wǎng)至少包含三個(gè)方面的內(nèi)容 網(wǎng)上的主機(jī)都需要有地址 這些主機(jī)必須按照共同的規(guī)則 協(xié)議 連接在一起 基于TCP IP協(xié)議 第三章網(wǎng)絡(luò)與通信 無線網(wǎng)絡(luò) 無線網(wǎng)絡(luò) 既包括允許用戶建立遠(yuǎn)距離無線連接的全球語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) 也包括近距離無線