《計算機網絡教案》 謝希仁 (2課時)

1、周次日期07計本1班07計本2班07計本3班周次日期07計本1班07計本2班07計本3班13月2日開學報到105月4日第十四講34節(jié)老104第十三講12節(jié)老2013月3日第一講5月5日第十四講34節(jié)老2063月4日第一講12節(jié)老1045月6日第十四講34節(jié)老201第十五講12節(jié)老20623月9日第二講34節(jié)老104第一講12節(jié)老201115月11日第十五講34節(jié)老104第十五講12節(jié)老2013月10日第二講34節(jié)老2065月12日第十六講34節(jié)老2063月11日第二講34節(jié)老201第三講12節(jié)老2065月13日第十六講12節(jié)老10433月16日第三講34節(jié)老104第三講12節(jié)老201125月1

2、8日第十七講34節(jié)老104第十六講12節(jié)老2013月17日第四講34節(jié)老2065月19日第十七講34節(jié)老2063月18日第四講12節(jié)老1045月20日第十七講34節(jié)老201第十八講12節(jié)老20643月23日第五講34節(jié)老104第四講12節(jié)老201135月25日第十八講34節(jié)老104第十八講12節(jié)老2013月24日第五講34節(jié)老2065月26日第十九講34節(jié)老2063月25日第五講34節(jié)老201第六講12節(jié)老2065月27日第十九講12節(jié)老10453月30日第六講34節(jié)老104第六講12節(jié)老201146月1日第二十講34節(jié)老104第十九講12節(jié)老2013月31日第七講34節(jié)老2066月2日第二十

3、講34節(jié)老2064月1日第七講12節(jié)老1046月3日第二十講34節(jié)老201第廿一講12節(jié)老20664月6日第八講34節(jié)老104第七講12節(jié)老201156月8日第廿一講34節(jié)老104第廿一講12節(jié)老2014月7日第八講34節(jié)老2066月9日第廿二講34節(jié)老2064月8日第八講34節(jié)老201第九講12節(jié)老2066月10日第廿二講12節(jié)老10474月13日第九講34節(jié)老104第九講12節(jié)老201166月15日第廿三講34節(jié)老104第廿二講12節(jié)老2014月14日第十講34節(jié)老2066月16日端午節(jié)放假4月15日第十講12節(jié)老1046月17日第廿三講34節(jié)老201第廿三講12節(jié)老20684月20日第十

4、一講34節(jié)老104第十講12節(jié)老201176月22日期末復習4月21日第十一講34節(jié)老2066月23日4月22日第十一講34節(jié)老201第十二講12節(jié)老2066月24日94月27日第十二講34節(jié)老104第十二講12節(jié)老201186月29日期末考試4月28日第十三講34節(jié)老2066月30日4月29日第十三講12節(jié)老1047月1日目 錄巢湖學院計算機系課程表20092010年學年度第二學期 授課教師：江家寶 教師職工號：12032節(jié)次星期一星期二星期三星期四上午第一二節(jié)匯編語言（第0116周）博學樓30408計本（1）班計算機網絡（第0116周）明德樓201 07計本（2）班匯編語言（第0116周）

5、單周（2）班/博學樓403雙周（1）班/博學樓304計算機網絡（第0116周）單周（1）班/明德樓104雙周（3）班/明德樓206第三四節(jié)匯編語言（第0116周）博學樓40308計本（2）班計算機網絡（第0116周）明德樓104 07計本（1）班 計算機網絡（第0116周）明德樓206 07計本（3）班 計算機網絡（第0116周）雙周（2）班/明德樓201下午第五六節(jié)匯編試驗（第0116周）敏行樓第6機房 08計本（1）班 第1組匯編試驗（第0116周）敏行樓第6機房 08計本（2）班 第1組第七八節(jié)匯編試驗（第0116周）敏行樓第6機房 08計本（1）班 第2組匯編試驗（第0116周）敏行樓

6、第6機房 08計本（2）班 第2組上課時間：上午 第一節(jié)（08：0008：45）、 第二節(jié)（08：5509：40）、第三節(jié)（10：0010：45）、 第四節(jié)（10：5511：40）；下午 第五節(jié)（02：0002：45）、 第六節(jié)（02：5503：40）、第七節(jié)（03：5004：35）、 第八節(jié)（04：4505：30）；各班班長聯系方式：07計本（1）班班長 胡茂林 136 8565 6982；07計本（2）班班長 楊 陽 136 2555 8260；07計本（3）班班長 趙盼盼 158 5650 2402；08計本（1）班班長 張稼輝 138 6527 6335 ；08計本（2）班班長 王 健

7、 139 6634 3920 ；目 錄 第一講（2課時）第一章. 概 述1.1、計算機網絡在信息時代中的作用1.2、因特網概述1.3、因特網組成1.4、計算機網絡在我國的發(fā)展（略）第二講（2課時）1.5、計算機網絡的類別1.6、計算機網絡的性能1.7、計算機網絡體系結構第三講（2課時）10第二章. 物理層102.1、物理層的基本概念102.2、數據通信的基礎知識10第四講（2課時）142.3、物理層下面的傳輸媒體142.4、信道復用技術15第五講（2課時）182.5、數字傳輸系統(tǒng)182.6、寬帶接入技術20第六講（2課時）22第三章. 數據鏈路層223.1、使用點對點信道的數據鏈路層223.2

8、、點對點協(xié)議ppp25第七講（2課時）273.3、使用廣播信道的數據鏈路層27第八講（2課時）313.4、使用廣播信道的以太網313.5、擴展以太網（一）34第九講（2課時）363.5、擴展以太網（二）363.6、高速以太網39第十講（2課時）41第一、二、三章課后部分習題講解41第十一講（2課時）42第四章. 網絡層424.1、網絡層提供的兩種服務424.2、網際協(xié)議ip（一）43第十二講（2課時）494.2、網際協(xié)議ip（二）494.3、劃分子網和構成超網50第十三講（2課時）574.4、網際控制報文協(xié)議icmp574.5、因特網的路由選擇協(xié)議（一）58第十四講（2課時）644.5、因特網

9、的路由選擇協(xié)議（二）644.6、ip多播654.7、虛擬專網vpn和網絡地址轉換nat68第十五講（2課時）70第五章. 運輸層705.1、運輸層協(xié)議概述705.2、用戶數據報協(xié)議udp72第十六講（2課時）755.3、傳輸控制協(xié)議tcp概述755.4、可靠傳輸的工作原理765.5、tcp 報文段的首部格式77第十七講（2課時）795.6、tcp可靠傳輸的具體實現795.7、tcp的流量控制82第十八講（2課時）845.8、tcp的擁塞控制845.9、tcp的運輸連接管理88第十九講（2課時）90第六章. 應用層906.1、域名系統(tǒng)dns906.2、文件傳輸協(xié)議936.3、遠程終端協(xié)議teln

10、et94第二十講（2課時）956.4、萬維網www95第二十一講（2課時）1006.5、電子郵件1006.6、動態(tài)主機配置協(xié)議dhcp1016.7、簡單網絡管理協(xié)議102第二十二講（2課時）104第四、五、六章課后部分習題講解104第iii頁計算機網絡第1講 主講教師：江家寶第一講（2課時）一、教學內容：1.1、計算機網絡在信息時代的作用；1.2、因特網概述；1.3、因特網組成； 1.4、計算機網絡在我國的發(fā)展；二、教學目標：.掌握網絡與因特網的關系；.掌握因特網的組成；.了解因特網以及我國的網絡發(fā)展歷程；三、教學重點：.掌握網絡與因特網的關系；.掌握因特網的組成；四、教學難點：. 掌握因特網

11、的組成；五、教學過程：第一章. 概 述1.1、計算機網絡在信息時代中的作用1.1.1、21世紀重要特征：數字化 網絡化 信息化，即以網絡為核心的信息化時代；網絡現已成為信息社會的命脈和發(fā)展知識經濟的重要基礎1.1.2、網絡是指“三網”電信網絡 有線電視網 計算機網絡；核心是計算機網絡、發(fā)展最為迅速、趨勢是三網融合；1.1.3、網絡兩個最重要功能：、連通：計算機網絡使上網用戶之間都可以交換信息，好像這些用戶的計算機都可以彼此直接連通一樣，極大縮短了人與人之間時空距離；、共享：包括信息共享、硬件共享和軟件共享；1.1.4、網絡的應用：、擴大了人類社會群體之間互變協(xié)助的范圍；、改變著人們的工作方式、

12、生活方式、思維方式；、具體應用如：電子政務、電子商務、遠程教育、遠程醫(yī)療、視頻會議等等；1.1.5、網絡帶來的負面影響：、計算機犯罪；、不良信息傳播；、青少年沉迷網絡；1.2、因特網概述1.2.1、因特網概述internet：、起源于美國，前身為arpnrt，第一個；、已成為世界上最大的國際性互聯網；、網絡由若干結點和連接這些結點的鏈路組成；、結點可以是計算機、集線器、交換機、路由器等；、互聯網就是網絡的網絡internet、網絡與因特網之間的關系網絡計算機連在一起；互聯網將許多網絡連在一起1.2.2、因特網發(fā)展的三個階段：（界限不明顯）、第一階段從單個網絡 arpanet 向互聯網發(fā)展的過程

13、（大約1969年開始），計算機技術與通信技術相結合產生了第一個arpanet網絡里程碑；、第二階段三級結構的因特網建成：主干網、地區(qū)網、校園網(企業(yè)網)；1983 年 tcp/ip 協(xié)議成為 arpanet 上的標準協(xié)議，人們把 1983 年作為因特網的誕生時間；1985年開始美國國家基金會nsf著手構建三級計算機網絡，即美國國家科學基金網nsfnet；注意：internet 和 internet 的區(qū)別n 以小寫字母 i 開始的 internet（互聯網或互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互連而成的網絡。 n 以大寫字母i開始的的 internet（因特網）則是一個專用名詞，它指

14、當前全球最大的、開放的、由眾多網絡相互連接而成的特定計算機網絡，它采用 tcp/ip 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的 arpanet。、第三階段多層次isp結構的因特網（大約1993年開始）：1.2.3、因特網標準化工作：、1992年因特網不再由美國管轄，并形成國際性組織“因特網協(xié)會isoc”：所有因特網標準都以rfc文檔形成在internet上發(fā)表； 、制訂因特網的正式標準要經過以下的四個階段：n 因特網草案(internet draft) 在這個階段還不是rfc 文檔（有效期6個月）。n 建議標準(proposed standard) 從這個階段開始就成為 rfc 文檔。n 草案標

15、準(draft standard)n 因特網標準(internet standard) 、各種rfc之間的關系1.2.3、因特網(internet)的發(fā)展.進入 20 世紀 90 年代以后，以因特網為代表的計算機網絡得到了飛速的發(fā)展。.已從最初的教育科研網絡逐步發(fā)展成為商業(yè)網絡。.已成為僅次于全球電話網的世界第二大網絡。 1.2.4、因特網的意義.因特網是自印刷術以來人類通信方面最大的變革。.現在人們的生活、工作、學習和交往都已離不開因特網。 1.3、因特網組成因特網的組成主要分兩部分：、因特網的邊緣部分（資源子網）.由所有連接在因特網上的主機組成；.主機a與主機b通信“實質上是主機a中的某個

16、進程與主機b中的某個進程進行通信”；、因特網的核心部分（通信子網）由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。1.3.1、因特網的邊緣部分（資源子網）n 處在因特網邊緣的部分就是連接在因特網上的所有的主機。這些主機又稱為端系統(tǒng)(end system)。n “主機 a 和主機 b 進行通信”，實際上是指：“運行在主機a上的某個程序和運行在主機b上的另一個程序進行通信”。更具體而言，是“主機 a 的某個進程和主機 b 上的另一個進程進行通信”?；蚝喎Q為“計算機之間通信” n 網絡邊緣端系統(tǒng)中運行的程序之間的三種主要通訊方式l 客戶服務器方式（c/s 方式

17、） 即client/server方式 l 對等方式（p2p 方式） 即 peer-to-peer方式 、c/s方式（client/server、客戶/服務器模式）服務器通常采用高性能的pc、工作站或小型機，并采用大型數據庫系統(tǒng)，如oracle、sybase、informix或 sql server，客戶端需要安裝專用的客戶端軟件。.客戶機程序：客戶程序主動向服務器發(fā)起通信請求，客戶程序必須知道服務器地址，無需特殊硬件和復雜os；.服務器程序：提供某種服務，可同時處理多個客戶請求，系統(tǒng)啟動后一直不斷運行著，被動接受客戶請求，一般需要強大的os支持；.服務器：是計算機的一種，它是網絡上一種為客戶端

18、計算機提供各種服務（主要是共享服務）的高性能的計算機；它在網絡操作系統(tǒng)的控制下，將與其相連的硬盤、磁帶、打印機、modem及昂貴的專用通訊設備提供給網絡上的客戶站點共享，也能為網絡用戶提供集中計算、信息發(fā)表及數據管理等服務；目前，按照體系架構來區(qū)分，服務器主要分為兩類： isc架構服務器（又稱精簡指令集risc架構服務器）：使用risc芯片并且主要采用unix操作系統(tǒng)的服務器。 ia架構服務器，（又稱復雜指令集cisc架構服務器）：即通常所講的pc服務器，它是基于pc機體系結構，使用intel或與其兼容的處理器芯片的服務器，如聯想的萬全系列服務器，hp公司的netserver系列服務器等。.客

19、戶機：又稱用戶工作站，是用戶與網絡打交道的設備；一般由微機擔任，每一個客戶機都運行在它自己的、并為服務器所認可的操作系統(tǒng)環(huán)境中。客戶機主要享受網絡上提供的各種資源。一般也可將運行著服務器程序的機器稱為服務器；總結：c/s優(yōu)點是能充分發(fā)揮客戶端的處理能力，很多工作可以在客戶端處理后再提交給服務器。對應的優(yōu)點就是客戶端響應速度快。缺點主要是：只適用于局域網、客戶端需要安裝專用的客戶端軟件、對客戶端的操作系統(tǒng)一般也會有限制。、p2p 方式（peer-to-peer、對等方式）n 對等連接是指兩個主機在通信時并不區(qū)分哪一個是服務請求方還是服務提供方。n 只要兩個主機都運行了對等連接軟件（p2p 軟件）

20、，它們就可以進行平等的、對等連接通信。n 雙方都可以下載對方已經存儲在硬盤中的共享文檔。 n 對等連接方式的特點從本質上看仍然是使用c/s方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務器； 、b/模式（brower/server、瀏覽器/服務器模式）客戶機上只要安裝一個瀏覽器（browser），如netscape navigator或internet explorer，服務器安裝oracle、sybase、informix或 sql server等數據庫。瀏覽器通過eb server 同數據庫進行數據交互。 總結：b/s最大的優(yōu)點就是可以在任何地方進行操作而不用安裝任何專門的軟件。只要有

21、一臺能上網的電腦就能使用，客戶端零維護。系統(tǒng)的擴展非常容易，只要能上網，再由系統(tǒng)管理員分配一個用戶名和密碼，就可以使用了。甚至可以在線申請，通過公司內部的安全認證（如證書）后，不需要人的參與，系統(tǒng)可以自動分配給用戶一個賬號進入系統(tǒng)。 1.3.2、因特網的核心部分（通信子網）n 網絡核心部分是因特網中最復雜的部分。n 網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數據）。n 在網絡核心部分起特殊作用的是路由器(router)。n 路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件，其任務是轉發(fā)收到的分組，

22、這是網絡核心部分最重要的功能。 1、電路交換：、一百多年來，電話交換機雖經多次換代，但仍是電路交換。n 部電話機兩兩相連，不采用特殊方法則需要 n(n 1)/2 對電線，顯然太浪費，因此產生了交換機；l 在這里，“交換” (switching)的含義就是“轉接” 把一條電話線轉接到另一條電話線，使它們連通起來。l 從通信資源分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。、電路交換的特點.電路交換必定是面向連接的。 .電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接；、電路交換的缺點線路傳輸效率往往很低，不適合計算機通信；2、報文交換采用存儲轉發(fā)技術； 整個報文有一個報頭，報頭中含有目

23、的地址和源地址等信息，通訊前不像電路交換那樣先建立連接，通訊時整個報文先傳送到相鄰結點，全部存儲下來后根據報頭信息查找轉發(fā)表，決定下一次轉發(fā)到哪個結點，通訊結束時也沒有釋放連接過程；3、分組交換采用存儲轉發(fā)技術；、在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段，再加上必要控制信息組成的頭部（頭部中含有目的地址和源地址等信息），即構成分組，各個分組可獨立選路；為討論方便，常把單個網絡簡化為一條鏈路，不必先建立鏈路；、優(yōu)點高效 靈活 迅速 可靠；、缺點.分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。 .分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。 總結電路交換

24、 報文交換 分組交換區(qū)別:1.4、計算機網絡在我國的發(fā)展（略）我國于1989年11月建成第一個公用分組交換網cnpan網，隨后陸續(xù)建造的九個全國范圍的公用計算機網絡：(1)、中國公用計算機互聯網 chinanet(2)、中國教育和科研計算機網 cernet(3)、中國科學技術網 cstnet(4)、中國聯通互聯網 uninet(5)、中國網通公用互聯網 cncnet(6)、中國國際經濟貿易互聯網 cietnet(7)、中國移動互聯網 cmnet(8)、中國長城互聯網 cgwnet（建設中）(9)、中國衛(wèi)星集團互聯網 csnet（建設中）六課堂小結簡述本次課的重點知識；第頁計算機網絡第2講 主講

25、教師：江家寶第二講（2課時）一、教學內容：1.5、計算機網絡類別；1.6、計算機網絡的性能指標；1.7、計算機網絡體系結構；二、教學目標：.掌握網絡的定義與分類；.掌握網絡的性能指標；.掌握網絡的體系結構及其相關概念；三、教學重點：. 掌握網絡的定義與分類； . 計算機網絡的性能指標；. 掌握網絡的體系結構；四、教學難點：.p2p；.c/s；.電路交換；.分組交換；.帶寬；.時延；.掌握網絡的體系結構；五、教學過程：1.5、計算機網絡的類別1.5.1、計算機網絡的不同定義n 最簡單的定義計算機網絡是一些互相連接的、自治的計算機的集合。n 因特網(internet)是“網絡的網絡”。 1.5.2

26、、幾種不同的類別的網絡、按不同作用范圍劃分n 廣域網 wan (wide area network)n 局域網 lan (local area network)n 城域網 man (metropolitan area network)n 個人區(qū)域網 pan (personal area network)、按不同使用者劃分 n 公用網 (public network) n 專用網 (private network) 、本地接入網n 接入網 an (access network)，它又稱為本地接入網或居民接入網，即：一個市通信范圍內的眾多用戶接入線構成接入網如 pstn isdn adsl ddn

27、等等；n 由 isp 提供的接入網只是起到讓用戶能夠與因特網連接的“橋梁”作用。 1.6、計算機網絡的性能1、速率計算機網絡上主機在數字信道上傳輸數據的速率；單位b/s（bps），1kb/s=103 bps ；1mb/s=106 bps ；1gb/s=109 bps；1tb/s=1012 bps；2、帶寬本來是指信號具有的頻帶寬度，如電話信號帶寬為3.1khz（從300hz到3.4khz），單位是赫茲、千赫、兆赫赫、吉赫等；而在計算機網絡中帶寬表示網絡通信線路傳送數據的能力，即單位時間內從網絡的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”，單位b/s（bps），1kb/s=210 bps ；1mb/

28、s=220 bps ；1gb/s=230 bps；1tb/s=240 bps；3、吞吐量單位時間內通過某個網絡實際數據量；4、時延 時延主要分以下幾部分：、發(fā)送時延：主機線路由發(fā)送數據幀所需時間；、傳播時延電磁波在信道中傳播一定的距離所需時間：、處理時延主機線路由分析首部、提取數據部分、差錯檢測、路由選擇等需花費的時間；、排隊時延在路由的輸入隊列中等待時間長度；注意事項1四種時延所產生的地方 注意事項2容易產生的錯誤概念：.對于高速網絡鏈路，我們提高的僅僅是數據的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 .提高鏈路帶寬減小了數據的發(fā)送時延。 【例題1.1】收發(fā)兩端之間傳播距離為1000km，信號

29、在媒體上傳播速率為2108 m/s 試計算以下兩種情況下發(fā)送時延和傳播時延：.數據長度為107bit 數據發(fā)送率為100kb/s.數據長度為103bit 發(fā)速率為1gb/s解：傳播時延均為106 /（2108）=5*10-3(s) .的發(fā)送時延107 / 105=1*102(s) .的發(fā)送時延 103 /109 =1*10-6(s)5、時延帶寬積表示發(fā)送的第一個比特到達終點時已發(fā)送比特數；6、往返時間從發(fā)送方發(fā)送數據開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認為止，共經歷的時間長度；7、利用率主要是指“信道利用率” 和“網絡利用率”、信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）。完全空閑

30、的信道的利用率是零。、網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。注意.信道利用率并非越高越好。 .時延d與網絡利用率u之間存在以下關系：若令 d0 表示網絡空閑時的時延，d 表示網絡當前的時延，則在適當的假定條件下，可以用下面的簡單公式表示 d 和 d0之間的關系： ；8、非性能指示主要有以下幾方面：費用、質量、標準化、可靠性、擴展性、易于維護和管理等；1.7、計算機網絡體系結構 相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調工作才行，而這種“協(xié)調”是相當復雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱碗s的問題，轉化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 1.7.1、協(xié)議 只要遵循 osi 標

31、準，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通信法律上的國際標準 osi 并沒有得到市場的認可，而非國際標準 tcp/ip 獲得了最廣泛的應用。協(xié)議為進行網絡中數據交換而建立的規(guī)則標準或約定；1.7.2、協(xié)議三要素:.語法：數據交換的格式與信息結構.語義：需要發(fā)出何種控制信息 完成何種動作、.同步：事件實現順序詳細說明1.7.3、分層思想的好處： .分層之間相互獨立，無需知道下層如何實現.靈活性好：對本層修改只要保持接口不變，上下層不受影響.結構上可分割開：各層都可采用最合適的技術實現.易于實現和維護：系統(tǒng)被分解成若干獨立子系統(tǒng).能促進標準化工作：每一層功能都做

32、出精選說明1.7.4、體系結構計算機網絡的各層及其協(xié)議的集合；osi七層體系結構tcp/ip五（或四）層體系結構7 應用層應用層：各種應用層協(xié)議6表示層5會話層4運輸層運輸層（tcp/ip）3網絡層網絡層ip2數據鏈路層數據鏈路層網絡接口層1物理層物理層從本質上講，tcp/ip只是最上面三層，網絡接口層沒什么具體內容，學習時往往綜合這兩種體系結構優(yōu)點，采用五層結構：從上往下依次是：應用層，運輸層，物理層，數據鏈路層，物理層1.7.5、各層主要功能簡介：.應用層：直接為用戶應用進程服務.運輸層：為兩個主機中進程之間通信提供服務.網絡層：將運輸層報文封裝后進行傳送，并選擇路由.數據鏈路層：在相鄰兩

33、個主機間點對點傳送.物理層：透明傳輸比特流 數據在各層之間傳遞過程示意（假定兩點直連）1.7.6、協(xié)議與服務的區(qū)別： 實體任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程；協(xié)議控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合；.協(xié)議的實現保證了向上層提供服務，下面的實體是透明的，上層只能看到下層的服務，看不到協(xié)議.協(xié)議是水平的，而服務是垂直的；服務數據單位層與層之間交換的數據的單位； 訪問服務點相鄰層交換信息的地方稱； 一個有關網絡協(xié)議的例子：白軍和藍軍問題【例題1-1】ip協(xié)議在internet網中處于核心地位圖2.沙漏計時器形狀的tcp/ip協(xié)議簇示意圖六課堂小結簡述本次課的重點知識；七作業(yè)布置 p34-35：1

34、-11、1-17、1-18、1-19、1-21、1-26 第117頁計算機網絡第3講 主講教師：江家寶第三講（2課時）一、教學內容2.1、物理層的基本概念；2.2、數據通信的基礎知識；二教學目標：.掌握物理層的幾個基本概念；.理解數據通信的模型；.掌握有關信道的幾個基本概念；.了解國標網線制作方法；. 掌握信道的極限容量；三教學重點：.掌握物理層的幾個基本概念； .掌握有關信道的幾個基本概念；.掌握信道的極限容量；四教學難點：.理解數據通信的模型；.掌握有關信道的幾個基本概念；.掌握信道的極限容量； 五教學過程：第二章. 物理層2.1、物理層的基本概念物理層主要目的在傳輸媒體上透明傳輸比特流；

35、注意：物理層不是指具體的傳輸媒體物理層主要任務確定與傳輸媒體的接口有關的一些特征：.機械特征：指明接口所用接線器的形狀、尺寸、引腳數和排列等等；.電氣特征：指明接口電纜上各條線出現的電壓范圍；.功能特征：指明莫條線上出現某一電平的電壓的意義；.過程特征：指明對于不同功能的各種可能事件出現順序；數據在計算機中多采用并行傳輸，在通信線路上，一般都是串行傳輸，主要出于經濟上考慮；2.2、數據通信的基礎知識2.2.1、數據通信的模型、通信系統(tǒng)一般可劃分為三大部分：.源系統(tǒng)包括信源和發(fā)送器；.傳輸系統(tǒng)可能是簡單的傳輸線也可能是復雜的網絡系統(tǒng)；.目的系統(tǒng)接收器和信宿；、幾個術語. 數據（data）運行信息

36、的載體；. 信號（signal）數據的電氣或電磁表現；. 模擬信號（analogous signal）波動持續(xù)變化，包含無窮多個值；. 數字信號（digital signal）離散，躍變，包含有限個值；設備先進，便宜. 碼元（code）在使用時間域（或簡稱為時域）的波形表示數字信號時，代表不同離散數值的基本波形。舉例：，其中振幅有2種，相位有4種，每個振幅和相位對應的構成一個碼元，則有8種碼元，每種碼元代表3個二進制比特；顯然：若每一個碼元可表示的比特數越多，則在接收端進行解調時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。 2.2.2、有關信道的幾個基本概念1、信道：向某一個方向傳送信息的媒體。通信電路不同

37、，通常一條通信電路包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。2、單工通信：只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互，如無線電廣播。3、半雙工通信：通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送，也就不能同時接收。4、雙工通信：通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。5、基帶信號（即基本頻帶信號）：來自信源的信號。像計算機輸出的代表各種文字或圖像文件的數據信號都屬于基帶信號。6、基帶傳輸：在信道中直接傳輸基帶信號；7、帶通信號：經過載波調制后的信號（即僅在一段頻率范圍內能夠通過信道）。 8、頻帶傳輸：將基帶信號調制成模擬信號后傳輸；注意：基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻

38、分量或直流分量。因此必須對基帶信號進行調制(modulation)；調制分大類，一類是僅僅對基帶信號的波形進行變換，使它能夠與信道特性相適應，變換后的信號任然是基帶信號，這類調制稱之為“基帶調制”；另一類是需要使用載波進行調制，即把信號的頻率范圍搬移到較高的頻段以便在信道中傳輸，這類調制稱之為“帶通調制”；9、基本的帶通調制方法：為達到更高信息傳輸速率，必須采用更為復雜的多元制振幅相位混合調制方法；2.2.3、信道的極限容量 1、基本概念：信道帶寬（w）通訊信道的“帶寬”是指信道可以不失真地傳輸信號的頻率范圍。（注意：計算機網絡中“帶寬”則表示網絡通信線路傳送數據的能力，即單位時間內從網絡的某

39、一點到另一點所能通過的最高數據率）顯然：不同的傳輸媒體具有不同的信道質量，所支持的帶寬有所不同。 數據傳輸率（c） 又稱比特率，信道在單位時間內可以傳輸的最大比特數。單位：每秒比特數bit/s（bps）； 信號傳輸率（b） 又稱碼元率、調制速率或波特率，可以被理解為單位時間內傳輸碼元符號的個數，即“傳輸符號率”，單位：波特（baud）； 波特率與比特率的關系為：比特率 = 波特率單個碼元對應的二進制位數。信道容量表示信道的傳輸能力，是指信道在單位時間內可以傳輸的最大信號量（即信道的最大信號傳輸率bmax）。通常表示為單位時間內可傳輸的最大二進制位數（即信道的最大數據傳輸率cmax）。 信道容量

40、和信道帶寬具有正比的關系：帶寬越大，容量越大。2、信道的極限容量兩個定理任何實際的信道都不是理想的，在傳輸信號時會產生各種失真以及帶來多種干擾。信號或數據傳輸率越高、信號傳輸距離越遠、干擾越大，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴重，如果接收方還能夠識別失真的信號，則失真對通訊無影響。 限制信號或數據在信道上的傳輸速率的主要因素有以下兩個：“信道能夠通過的頻率范圍”和“信噪比” ；、奈奎斯特定理無噪音的理想信道. 碼間串擾接收端收到的信息失去了碼元之間的清晰界限而無法識別。1924 年，奈奎斯特(nyquist)推導出了著名的奈奎斯特定理。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串擾，碼元的傳輸速

41、率的上限值。在任何信道中，碼元傳輸的速率是有上限的，否則就會出現碼間串擾的問題，使接收端對碼元的判決（即識別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現碼間串擾。 . 定理內容：設信道帶寬w（hz）、每個采樣周期中信號的狀態(tài)最多有v種（即有v種碼元），則在無噪音情況下信道的最大數據傳輸速率為：（bps）、香濃定理有噪音的信道 . 信噪比信號平均功率與噪聲平均功能之比，記做s/n； 信噪比通常用分貝作度量單位；【例題2.1】當s/n=1000時 信噪比為30db. 香濃定理內容：香農(shannon)用信息論的理論推導出了有噪音情況下

42、，帶寬w、高斯白噪聲干擾、信道的極限、無差錯的信息傳輸速率之間的關系如下： 其中：w 為信道的帶寬（以 hz 為單位）； s 為信道內所傳信號的平均功率； n 為信道內部的高斯噪聲功率；香農公式表明： .信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則數據的極限傳輸速率就越高。 .只要數據傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實現無差錯的傳輸。 .若信道帶寬 w 或信噪比 s/n 沒有上限（當然實際信道不可能是這樣的），則信道的極限數據傳輸速率 c 也就沒有上限。 實際信道上能夠達到的數據傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少。 . 提高信道傳輸速率上限的方法： .提高帶寬（根據香濃公式

43、）；.提高信噪比（根據香濃公式）；.讓一個碼元攜帶更多比特信息（根據奈氏準則）；【例題2.2】有一帶寬為3khz的理想低通信道，求其最高碼元速率，若一個碼元能運載3位二進制信息，求信道容量 解：v = 23 =8，根據奈奎斯特定理可知 比特率 = 波特率單個碼元對應的二進制位數?！纠}2.3】求噪音為30db、帶寬為4khz信道容量（即信道最大傳輸速率） 解： 30=10log10（s/n）求得s/n=1000 c=w*log2（1+s/n）40kbps六課堂小結簡述本次課的重點知識；七作業(yè)布置 p62：2-06、2-07、2-08、2-09；計算機網絡第4講 主講教師：江家寶第四講（2課時）

44、一、教學內容2.3、物理層下面的傳輸媒體；2.4、信道復用技術；二、教學目標：.掌握導向傳輸媒體和非導向傳輸媒體基本知識；.掌握國標網線制作標準；.掌握頻分多路復用技術的基本原理；.掌握時分多路復用技術的基本原理；.掌握波分多路復用技術的基本原理；.掌握碼分多路復用技術的基本原理；三、教學重點：.導向傳輸媒體基本知識；.頻分多路復用技術的基本原理；.時分多路復用技術的基本原理；.波分多路復用技術的基本原理；.碼分多路復用技術的基本原理；四、教學難點：.頻分多路復用技術的基本原理；.波分多路復用技術的基本原理；.碼分多路復用技術的基本原理；五、教學過程：2.3、物理層下面的傳輸媒體2.3.1、導

45、向傳輸媒體 1、雙絞線又稱“雙扭線”，連接電腦常用8芯無屏蔽雙絞線；（參見p42表2-1）n 屏蔽雙絞線 stp (shielded twisted pair) 有金屬屏蔽層；n 無屏蔽雙絞線 utp (unshielded twisted pair) 無金屬屏蔽層；絞合作用：減少相鄰導線之間的電磁干擾；傳輸信號：數字信號、模擬信號；傳輸距離：十幾公里；導線越粗傳輸越遠，傳輸數字信號時傳輸速率越大越近；2、同軸電纜常有于有線電視網；50 w 同軸電纜；75 w 同軸電纜；3、光纖即：光導纖維，不受外界電磁干擾，直徑8100；l 多模光纖直徑相對較大，可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳

46、輸的光纖；l 單模光纖光纖直徑小到光的波長時，光線就一直向前傳播而不發(fā)生多次反射的光纖（傳播的距離比多模光纖遠）光纖工作原理：2.3.2、非導向傳輸媒體1、無線電傳輸收音機2、微波傳輸主要是靠電離層的反射，但短波信道的通信質量較差；3、紅外線遙控器4、光波2.3.3、國標網線制作方法a標準與b標準差別為1與3 2與6對調直通線兩邊標準相同；交叉線兩邊標準相異；注意：在10m、100m以太網中，僅1、2、3、6四根線有用；2.4、信道復用技術2.4.1、為什么要使用信道復用技術？1、通信工程中通信線路架設的費用較高，需要充分利用線路的現有容量。2、傳輸介質的通信容量都會超過單一信道的傳輸通信量。

47、2.4.2、多路復用技術實質發(fā)送方使用復用器將多個用戶數據合起來共享一條物理線路傳輸到接收端，接收端再使用分用器將數據分離成各個單獨數據，分發(fā)給接收方多個用戶。2.4.3、多路復用的常用四種基本形式頻分多路復用（fdm）、波分多路復用（wdm）、時分多路復用（tdm）；碼分多路復用（cdma）1、頻分多路復用基本原理：在一條通信線路上設置多個信道，每路信道的信號以不用載波頻率進行調制；即：多個用戶在同一時間內占用不同的頻率帶寬；【例題2.4】一通信線路可用帶寬96khz，每個信道4khz，則該線路可以復用24個信號。每個信道分配給一個用戶，可同時為24對用戶提供服務；再如：一電話通信標準話路帶

48、寬為4khz，若1000個用戶進行頻分復用，復用后總帶寬為4mhz；2、時分多路復用基本原理：所有用戶在不同時間占用相同的頻帶寬度；、同步時分多路復用將時間片預先分配給各個信道，并且時間片固定不變；同步時分多路復用示意圖顯然由于計算機數據突發(fā)性，同步時分多路復用可能造成線路資源的浪費。它不考慮這些信道是否有數據發(fā)送。 、統(tǒng)計時分多路復用允許動態(tài)地分配時間片；其原理如下圖所示。假定各用戶發(fā)送數據情況如上圖左邊。統(tǒng)計時分多路復用示意圖3、波分多路復用光的頻分多路復用，用于光纖通訊；4、碼分多路復用（cdm）又稱碼分多址復用（cdma）、碼分多路的特征：n 各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此彼此

49、不會造成干擾。n 這種系統(tǒng)發(fā)送的信號的抗干擾能力很強，其頻譜類似于白噪聲，不易被發(fā)現。 n 每一個比特時間劃分為 m 個短的間隔，每個間隔稱為一個碼片，m個碼片構成一個碼元。 每個站被指派一個唯一的 m bit 碼片序列。l 如發(fā)送比特 1，則發(fā)送自己的 m bit 碼片序列。l 如發(fā)送比特 0，則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。 例如，s 站分配的 8 bit 碼片序列是 00011011（一個碼元）。l 發(fā)送比特 1 時，就發(fā)送序列 00011011。l 發(fā)送比特 0 時，就發(fā)送序列 11100100。 s 站的碼片序列：(111+1 +11 +1 +1) 、碼分多路的工作原理：每個站分配的碼

50、片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交（在實用的系統(tǒng)中是使用偽隨機碼序列）。這種正交滿足下列特征：.令向量表示站的碼片向量，令 t 表示其他任何站t的碼片向量，令表示其他任何站t的碼片反碼的向量，兩個不同站的碼片序列正交，就是向量和的規(guī)格化內積是0,同時向量和的規(guī)格化內積也是0,：且例如：令向量s為(1 1 1 +1 +1 1 +1 +1)，向量t為(1 1 +1 1 +1 +1 +1 1).任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內積都是1 。.一個碼片向量和自身反碼的向量的規(guī)格化內積值是1。 當接收站打算接收s站發(fā)送的信號時，就用s站的碼片序列與收到的復用信號求規(guī)格化內積，即和,顯然=

51、0，就是s站發(fā)的數據比特；六課堂小結簡述本次課的重點知識；七作業(yè)布置 p62：2-11、2-12；計算機網絡第5講 主講教師：江家寶第五講（2課時）一、教學內容2.5、數字傳輸系統(tǒng)；2.6、寬帶接入技術；二、教學目標：. 掌握脈沖編碼調制方法；. 掌握數字數據編碼方法；. 理解pcm國際標準；. 理解光纖同軸混合網（hfc網）；. 掌握adsl技術；. 理解fttx技術；三、教學重點：.脈沖編碼調制方法；.數字數據編碼方法；.adsl技術；四、教學難點：. 理解pcm國際標準；. 理解adsl技術；. 理解fttx技術；五、教學過程：2.5、數字傳輸系統(tǒng)2.5.1、脈沖編碼調制方法：數字信號傳輸失真小、誤碼率低、數據傳輸速率高，因此在網絡