計算機網(wǎng)絡(luò)概述

1、課程教學(xué)要求課程的性質(zhì):TCP/IP網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)管理、計算機信息管理、計算機軟件技術(shù)專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程任務(wù)和教學(xué)目標是：本課程全面系統(tǒng)地介紹TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)和主要應(yīng)用程序，使學(xué)生系統(tǒng)全面地了解TCP/IP網(wǎng)絡(luò)各層通信協(xié)議的工作原理及應(yīng)用，并學(xué)習(xí)使用網(wǎng)絡(luò)工具進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和故障排除。課程基本要求:通過本課程要求學(xué)生系統(tǒng)全面地了解互聯(lián)網(wǎng)的工作原理，掌握各協(xié)議原理及功能，掌握互聯(lián)網(wǎng)上典型應(yīng)用的原理和使用。并學(xué)會使用網(wǎng)絡(luò)工具進行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析和故障排除。教學(xué)方法：課堂講授，啟發(fā)式教學(xué)，課堂討論，研究性教學(xué)，當(dāng)堂測試，提問式教學(xué)，師生互動。教學(xué)手段：傳統(tǒng)講

2、授為主，輔以多媒體教學(xué)。能力培養(yǎng)：提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的表達能力?？己朔绞剑洪]卷考試。成績評定：本課程采用作業(yè)、筆試和實驗三種考核方式，分別計分，作業(yè)占10%，筆試根據(jù)教學(xué)大綱命題（占60%），實驗要求能夠完成課程中規(guī)定的實驗部分（占30%）。其它要求：嚴格考勤，注重學(xué)生課堂表現(xiàn)及課堂參與情況，當(dāng)堂測試，課下完成作業(yè)。第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述本章主要內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展和各階段的特點；網(wǎng)絡(luò)的功能和特點，網(wǎng)絡(luò)的分類方法和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)及其特點；各種常用傳輸介質(zhì)的特點及應(yīng)用；常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及特點；網(wǎng)絡(luò)通信基本概念及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及特點，網(wǎng)絡(luò)計算模型。本章教學(xué)要求了解網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展，各個

3、發(fā)展階段的特點了解網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成及組成部分的作用了解網(wǎng)絡(luò)的分類方法，網(wǎng)絡(luò)的功能和特點理解網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)及其特點和應(yīng)用了解各種常用傳輸介質(zhì)的特點及應(yīng)用掌握工作在不同OSI層次上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其特點理解網(wǎng)絡(luò)通信基本概念了解網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)及特點了解網(wǎng)絡(luò)計算模型教學(xué)重點網(wǎng)絡(luò)通信，常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備教學(xué)難點網(wǎng)絡(luò)通信、網(wǎng)絡(luò)計算模型教學(xué)方法在多媒體教室進行理論教學(xué)，結(jié)合理論分析，圖示講解，配置實例分析增強學(xué)生的理論理解及分析能力。教學(xué)課時理論4學(xué)時，上機2學(xué)時。1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從單機到多機、從終端與計算機之間的通信到計算機與計算機之間的直接通信的演變過程。計

4、算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以大致分為三個階段：(1)面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)階段(2)多機系統(tǒng)的互連階段(3)網(wǎng)絡(luò)互連和高速網(wǎng)絡(luò)階段計算機網(wǎng)絡(luò)的定義一、定義:把分布在不同地理位置上具有獨立功能的計算機系統(tǒng)，通過通信設(shè)備和通信線路連接起來，由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和協(xié)議軟件進行管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)。二、計算機網(wǎng)絡(luò)的基本特征：具有共享能力各計算機自治（計算機自成系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持（管理、控制和通信）具有通信功能數(shù)據(jù)交換和通信資源共享信息傳輸提高系統(tǒng)可靠性及可用性分布式網(wǎng)絡(luò)處理綜合服務(wù)和應(yīng)用提高系統(tǒng)性價比，易于擴充維護計算機網(wǎng)絡(luò)的組成從系統(tǒng)功能角度看由:資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成（1）資源子網(wǎng)（用戶子網(wǎng)）是由

5、各計算機系統(tǒng)、終端控制器和終端設(shè)備、軟件和可供共享的數(shù)據(jù)庫等組成。其功能是負責(zé)全網(wǎng)面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理工作，向用戶提供數(shù)據(jù)處理能力、數(shù)據(jù)存儲能力、數(shù)據(jù)管理能力和數(shù)據(jù)輸入輸出能力以及其他數(shù)據(jù)資源。網(wǎng)絡(luò)資源：硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源資源共享：是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各計算機用戶可以利用網(wǎng)內(nèi)其他計算機系統(tǒng)中的全部或部分資源的過程。它是網(wǎng)絡(luò)的主要功能之一。（2）通信子網(wǎng)是由通信硬件（通信設(shè)備和通信線路等）和通信軟件組成，其功能是為網(wǎng)中用戶共享各種網(wǎng)絡(luò)資源提供必要的通信手段和通信服務(wù)。節(jié)點(Node)：就是由一條或多條通信線路連接的具有一定功能的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)中的各主計算機、終端和通信設(shè)備等均可稱為節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

6、有兩類：訪問節(jié)點、交換節(jié)點。訪問節(jié)點：也稱為端節(jié)點，通常指計算機及附屬設(shè)備和終端。交換節(jié)點：也叫轉(zhuǎn)接節(jié)點，其作用是支持網(wǎng)絡(luò)的連接并提供轉(zhuǎn)發(fā)與交換功能，通過所連接的線路來交換信息，該類節(jié)點通常為通信設(shè)備。從系統(tǒng)組成的角度看：計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件部分和軟件部分組成。網(wǎng)絡(luò)硬件：主機、終端、集線器、交換機、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備、通信線路網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備有：中繼器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)等。網(wǎng)絡(luò)軟件：完成網(wǎng)絡(luò)中的各種服務(wù)、控制和管理工作的程序。網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)有：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍劃分：廣域網(wǎng)WAN城域網(wǎng)MAF和局域網(wǎng)LAN按照網(wǎng)絡(luò)邏輯功能劃分：資源子網(wǎng)

7、和通信子網(wǎng)；按照網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)劃分：星型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、樹型網(wǎng)和網(wǎng)型網(wǎng)等按傳輸介質(zhì)種類劃分：雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)和微波網(wǎng)等；按通信傳播方式分點對點傳播方式和廣播式傳播方式按照網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍和管理性質(zhì)劃分公用網(wǎng)和專用網(wǎng)；按照網(wǎng)絡(luò)的交換方式劃分：電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、ATM交換網(wǎng)等；網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)和傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：就是網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點及連線的幾何構(gòu)形。網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點由通信線路連接，可構(gòu)成多種類型的網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)是由多個具有獨立功能的計算機系統(tǒng)按不同的形式連接起來的，這不同的形式就是指網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)對整個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)功能、網(wǎng)絡(luò)可靠性、費用等方面有著重要的影響

8、。二、常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、樹型、環(huán)型和網(wǎng)型等。（b）總線型.2網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)、常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)有很多種，可分為兩大類：一類是有線傳輸介質(zhì)，如同軸電纜、雙絞線、光纖等;一類是無線傳輸介質(zhì)，如微波信道和衛(wèi)星信道等。、有線傳輸介質(zhì)1）雙絞線雙絞線分為非屏蔽式和屏蔽式兩種非屏蔽式雙絞線UTP通過對絞來減少或消除相互間的電磁干擾。有3類、4類和5類，帶寬分別為16MHz20MHz和100MHz常用作局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)，長度為100米。它具有成本低、易彎曲、易安裝、適于結(jié)構(gòu)化布線等優(yōu)點。因此，在一般的局域網(wǎng)建設(shè)中被普遍采用。但它也存在傳輸時有信息輻射、容易被竊聽的缺點屏蔽式雙絞線（STP）:通過

9、屏蔽層減少相互間的電磁干擾。有三類和五類，帶寬分別為16MHz和100MHz常用于對輻射要求嚴格的場合。它具有抗電磁干擾能力強、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點，但它也存在接地要求高、安裝復(fù)雜、成本高的缺點。因此，屏蔽式雙絞線的實際應(yīng)用并不普遍。雙絞線連接器（RJ45接頭）的制作方法：（1）使用工具：雙絞線剝線器、RJ45接頭、RJ45專用鉗（2）制作方法：直通線纜：直通線纜適用場合：交換機（或集線器）UPLINK口交換機（或集線器）普通端口；交換機（或集線器）普通端口計算機（終端）網(wǎng)卡。直通雙絞線做法有兩種國際標準，分別是EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。實際上標準接法EIA/TIA568A和

10、EIA/TIA568B二者并沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是顏色上的區(qū)別，用戶需要注意的只是在連接兩個水晶頭時必須保證：1,2線對是一個繞對；3,6線對是一個繞對；4,5線對是一個繞對；7,8線對是一個繞對；交叉線纜：交叉線纜適用場合：交換機（或集線器）普通端口交換機（或集線器）普通端口；計算機網(wǎng)卡（終端）計算機網(wǎng)卡（終端）。水晶頭一端遵循568A,而另一端遵循568B標準。即兩個水晶頭的連線交叉連接，A水晶頭的1,2對應(yīng)B水晶頭的3,6;而A水晶頭的3,6對應(yīng)B水晶頭的1,2；顏色相同的為一組繞線。2）同軸電纜同軸電纜有兩種基本類型：基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜,它們的線間特性阻抗分別為50Q和75QO寬

11、帶同軸電纜可用于頻分多路復(fù)用模擬信號的傳輸,也用于數(shù)字信號的傳輸。較基帶同軸電纜傳輸速率高，距離遠（幾十km）,但成本也高。基帶同軸電纜一般只用來傳輸基帶信號,因此較寬帶同軸電纜經(jīng)濟,適合距離較短、速度要求較低的局域網(wǎng)。基帶同軸電纜又可分為粗纜和細纜。粗、細纜基本線段最長要求分別為500m和200m信息傳輸距離最遠分別為2500m和1000mO3）光纖光纖：是目前發(fā)展最為迅速、應(yīng)用廣泛的傳輸介質(zhì)。它是一種能夠傳輸光束的通信媒體。一根或多根光纖組合在一起形成光纜。光纖就是利用光學(xué)原理傳輸信息的。光纖可分成多模光纖和單模光纖：多模光纖可傳輸多個光信號，而單模光纖線徑小，只能傳輸一種光信號。光纖是一

12、種細而軟的通信媒體。光纖通常是由石英玻璃拉成細絲，由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體，其結(jié)構(gòu)一般是由雙層的同心圓柱體組成，中心部分為纖芯，多模纖芯直徑為62卩m纖芯以外的部分為包層，一般直徑為125卩m常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備計算機網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件組成，要組建計算機網(wǎng)絡(luò)就必須使用這些網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備。調(diào)制解調(diào)器及網(wǎng)卡調(diào)制解調(diào)器即Modem，是計算機通過電話線撥號上網(wǎng)所需的裝置，是典型的串行通信設(shè)備。由于在電話線上傳輸?shù)男盘栔荒苁悄M信號，于是當(dāng)兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設(shè)備負責(zé)數(shù)-模的轉(zhuǎn)換，這個數(shù)-模轉(zhuǎn)換器就是ModemO網(wǎng)卡（1）網(wǎng)卡：是PC上網(wǎng)所用到的最基本的設(shè)備。網(wǎng)卡提供的網(wǎng)絡(luò)接口

13、有多種類型：RJ-45接口、BNC接口、AUI接口等，目前主要采用RJ-45接口。網(wǎng)卡常見的工作速度包括以下幾種：10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/sO根據(jù)主板上使用插槽種類分為PCI接口和ISA接口兩種。目前絕大多數(shù)網(wǎng)卡都是PCI接口的網(wǎng)卡，一般能夠提供10/100Mbit/s，甚至1000Mbit/s的網(wǎng)絡(luò)接入速度。（2）網(wǎng)卡的結(jié)構(gòu)：PCI總線網(wǎng)卡上的主要部件有：主編碼控制芯片、調(diào)控元件、BootROMS槽、指示燈、RJ45接口。（3）網(wǎng)卡工作原理：為整理計算機上發(fā)往網(wǎng)線上的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)分解為適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包之后向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送出去。（4）網(wǎng)卡的主要參數(shù)：網(wǎng)卡速度；是否支

14、持全雙工；對多操作系統(tǒng)的支持；遠程喚醒。中繼器與集線器中繼器中繼器（Repeater）是連接網(wǎng)絡(luò)線路的一種裝置，是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，常用于兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間物理信號的雙向轉(zhuǎn)發(fā)工作。工作于OSI參考模型第一層，它完成物理線路的連接，對衰減的信號進行復(fù)制、調(diào)整和放大，以此來延長網(wǎng)絡(luò)的長度。集線器集線器的英文名稱為Hub,主要功能是信息轉(zhuǎn)發(fā)，把從一個端口接收的數(shù)據(jù)不做任何處理直接向所有直接連接的端口分發(fā)出去。集線器按總線帶寬的不同可分為10Mbit/s、100Mbit/s和10/100Mbit/s等類型；按照工作方式可分為智能型和非智能型；按照配置形式的不同，可分為固定式、模塊式、堆疊式；按照一個

15、集線器所包含的端口數(shù)目的不同可分為4口、8口、12口、16口、24口、32口等。集線器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，不具有類似于交換機的存儲和尋址轉(zhuǎn)發(fā)能力，所以它不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送，也就是說當(dāng)它要向某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點。下面來分析一下，集線器的帶寬問題。假設(shè)一個集線器的帶寬為100Mbit/s，它共有8個數(shù)據(jù)端口，那么采用廣播方式時，由于任一個時刻只能允許一個端口發(fā)送廣播數(shù)據(jù)，其余的端口只能處于被動接收狀態(tài)，所以每個端口的平均的數(shù)據(jù)傳輸帶寬約為：100Mbit/s

16、/8=12.5Mpbs網(wǎng)橋與交換機網(wǎng)橋網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個局域網(wǎng)（LAN）連起來，根據(jù)MAC地址（物理地址）來轉(zhuǎn)發(fā)幀，它可以有效連接兩個LAN使本地通信限制在本網(wǎng)段內(nèi)，并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的信號至另一網(wǎng)段，網(wǎng)橋通常用于連接數(shù)量不多的、同一類型的網(wǎng)段。網(wǎng)橋通常分為透明網(wǎng)橋和源路由選擇網(wǎng)橋兩大類:（1）透明網(wǎng)橋使用這種網(wǎng)橋，只須把連接電纜插頭插入網(wǎng)橋即可，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。透明網(wǎng)橋以混雜方式工作，它接收與之連接的所有LAN傳送的幀；（2）源路由選擇網(wǎng)橋核心思想是假定每個幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一局域網(wǎng)（LAN）上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的網(wǎng)段時，源主機將目的地址的高位設(shè)置成1作

17、為標記。同時在幀頭加寫此幀應(yīng)走的實際路徑。源路由選擇網(wǎng)橋只關(guān)心那些目的地址高位為1的幀，當(dāng)見到這樣的幀時，它掃描幀頭中的路由，尋找發(fā)來此幀的那個LAN的編號。如果發(fā)來此幀的那個LAN編號后跟的是本網(wǎng)橋的編號，則將此幀轉(zhuǎn)發(fā)到路由表中自己后面的那個LAN如果該LAN編號后跟的不是本網(wǎng)橋，則不轉(zhuǎn)發(fā)此幀。源路由選擇的前提是網(wǎng)絡(luò)中的每臺計算機都知道所有到達其他計算機的最佳路徑。交換機交換機的具備物理編址、錯誤校驗(一般情況下采用的是CR(校驗方法)、幀序列以及流量控制等。交換機內(nèi)部擁有一條很高帶寬的背板總線、工作時使用的存儲器、內(nèi)部交換矩陣電路和其他相關(guān)控制機構(gòu)。交換機的所有端口都連接在背部總線上。交換

18、機的交換是點對點的交換，而不像集線器那樣采用廣播方式，明顯地看出其效率高，不會浪費網(wǎng)絡(luò)資源，只是對目的地址發(fā)送數(shù)據(jù)，一般來說不易產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)堵塞；還可保障數(shù)據(jù)傳輸安全，因為它不是對所有節(jié)點都同時發(fā)送。下面對交換機的數(shù)據(jù)傳輸帶寬做一下分析。假如一個100Mbit/s的交換機，它有8個端口，每個端口均可以工作在全雙工模式下，那么每個端口在進行數(shù)據(jù)交換時，都是獨占帶寬，也就是說理論上每個端口的工作帶寬都是100Mbit/s，但在實際應(yīng)用時由于數(shù)據(jù)傳輸時沖突的存在，實際的工作帶寬會小于這個值。再進一步分析，由于每個端口的理論帶寬都是100Mbit/s，而且每個端口都工作在全雙工模式下，那么每個端口的實際工

19、作帶寬為200Mbit/s，8個端口同時工作時總的帶寬就是：100Mbit/sx2X8=1600Mbit/s，這個值是交換機背板交換的最大帶寬，所以，交換機的傳輸效率要遠遠高于集線器的傳輸效率。交換機與集線器的區(qū)別主要體現(xiàn)在如下幾個方面：(1)在OSI參考模型中的工作層次不同。集線器一般是工作在物理層，目前較為普通的交換機至少是工作在第二層，較高級的交換機可以工作在網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層；(2)交換機的數(shù)據(jù)傳輸方式不同。集線器的數(shù)據(jù)傳輸方式是廣播(Broadcast)方式，而交換機的數(shù)據(jù)傳輸是有目的的，數(shù)據(jù)在發(fā)送方與接收方之間進行點對點的傳送，只是在自己的MAC地址表中找不到的情況下第一次使用廣播方式

20、詢問接收方，然后因為交換機具有MAC地址學(xué)習(xí)功能，下一次再遇到相同的MAC地址時就不再是廣播發(fā)送了，又是點對點的數(shù)據(jù)發(fā)送；(3)帶寬占用方式不同。在帶寬占用方面，集線器所有端口是共享集線器的總帶寬，而交換機的每個端口都具有自己的帶寬；(4)傳輸模式不同。集線器采用半雙工方式進行傳輸，交換機則采用全雙工方式來傳輸。路由器“路由”，是指把需要傳送的數(shù)據(jù)從一個地方通過一系列的傳輸路徑傳送到指定的另一個地方的行為和動作。而路由器正是執(zhí)行這種行為動作的設(shè)備。路由器的主要工作就是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)分組尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數(shù)據(jù)有效地傳送到目的地址，并且在數(shù)據(jù)傳輸過程中對來自網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流量及擁塞情

21、況進行控制。路由器可以連接多個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段，如果不同的網(wǎng)段采用不同的協(xié)議，那么這些網(wǎng)段將不能直接進行通信，這時將需要路由器將不同網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)信息進行“翻譯”，以使不同網(wǎng)段之間能夠相互“讀懂”對方的數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成一個更大的網(wǎng)絡(luò)。簡單地講，路由器主要有以下幾個功能。(1)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)管理選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。路由表中保存著子網(wǎng)的標識信息、網(wǎng)上路由器的個數(shù)和下一個路由器的地址等內(nèi)容。網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器。網(wǎng)關(guān)不完全是一種網(wǎng)絡(luò)硬件，而是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)的軟件和硬件的結(jié)合產(chǎn)品。網(wǎng)關(guān)可以使用不同的格式、通信協(xié)議或結(jié)構(gòu)連接起兩個系統(tǒng)，它

22、通過重新封裝信息以使它們能被另一個系統(tǒng)讀取。網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，僅用于兩個高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連，也可以用于局域網(wǎng)互連。目前主要有三種類型的網(wǎng)關(guān)：它們是協(xié)議網(wǎng)關(guān)、應(yīng)用網(wǎng)關(guān)和安全網(wǎng)關(guān)。計算機網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基本概念常用術(shù)語數(shù)據(jù):由數(shù)字、字符和符號等組成，是信息的載體。有模擬和數(shù)字之分。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值；數(shù)字數(shù)據(jù)是離散的值。信號：是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼。信號有模擬和數(shù)字之分。模擬信號是隨時間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波；數(shù)字信號則是一系列離散的電脈沖。信息：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。信源：通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備或計算

23、機。信宿：通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機。信道：信源和信宿之間的通信線路。碼元和碼元長度：在數(shù)字通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一位二進制數(shù)字。這樣的時間間隔內(nèi)的信號稱為二進制碼元，而這個間隔被稱為碼元長度。數(shù)據(jù)分組：把較大的數(shù)據(jù)塊分成較小的數(shù)據(jù)段。不同的網(wǎng)絡(luò)或?qū)又校纸M名稱也不同，如幀(frame)、信元(cell)、IP數(shù)據(jù)報等。通常數(shù)據(jù)分組也稱為數(shù)據(jù)包。模擬信號和數(shù)字信號的表示模擬信號和數(shù)字信號可通過圖1-21所示參量(幅度)來表示：模擬信號、數(shù)字信號的表示模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)的表示模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產(chǎn)生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字數(shù)據(jù)，在

24、傳輸過程中都可以用適合于信道傳輸?shù)哪撤N信號形式來傳輸。模擬數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。數(shù)字數(shù)據(jù)可以用模擬信號來表示。模擬數(shù)據(jù)也可以用數(shù)字信號來表示。數(shù)字數(shù)據(jù)可以用數(shù)字信號來表示。通信信道及其分類信道的概念信道是信號傳輸?shù)耐ǖ溃跀?shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，也將通信線路稱為信道，它包括傳輸媒體和通信設(shè)備。傳輸媒體可以是有形媒體，如電纜、光纖等，也可以是無形媒體，如傳輸電磁波的空間。信道的分類信道可以按不同的方法進行分類，其分類方法主要有：信道按所使用的傳輸介質(zhì)分類，可以分為有線信道與無線信道：有線信道：電話線、雙絞線、同軸電纜和光纜等；無線信道：無線電、微波、紅外線和衛(wèi)星通信信道等。（2）按傳輸信號的類型分類

25、，信道可以分為模擬信道與數(shù)字信道：模擬信道：能傳輸模擬信號的信道稱為模擬信道。數(shù)字信道：能傳輸離散數(shù)字信號的信道稱為數(shù)字信道。（3）信道按使用方式可以分為專用信道和公用信道。數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標數(shù)據(jù)傳輸速率：每秒傳輸二進制信息的位數(shù)，單位為位/秒，記作bit/s或bit/s。常用的單位換算關(guān)系式如下：1Kbit/s=1024bit/s；1Mbit/s=1024Kbit/s。信號傳輸速率：單位時間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)，記作Baud。比特率和波特率的關(guān)系是：S=B*log2n，其中n為一個脈沖信號所表示的有限狀態(tài)個數(shù)，S表示比特率，B表示波特率。信道容量：信道傳輸信息的最大能力，對于數(shù)字信道一

26、般用信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率來表示，對于模擬信道則由信道的帶寬表示。誤碼率：二進制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。誤碼率公式：Pe=Ne/N式中Ne為其中出錯的位數(shù)；N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。數(shù)據(jù)通信技術(shù)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)基本模型產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源與信宿通過通信線路進行通信，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，也將通信線路稱為信道。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信方式（1）單工通信單工方式通信信道是單向信道，發(fā)送端和接收端身份是固定的。（2）半雙工通信半雙工通信是指信號在兩個方向的傳輸只能交替進行，而不能同時進行。（3）全雙工通信全雙工通信是指數(shù)據(jù)在同一時刻可以在兩個方向上進行傳輸。模擬數(shù)據(jù)通信與數(shù)字數(shù)據(jù)

27、通信（1）模擬數(shù)據(jù)通信通過通信線路來傳輸模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)對應(yīng)的模擬信號。（2）數(shù)字數(shù)據(jù)通信數(shù)字數(shù)據(jù)通信（DigitalDataCommunication）指直接利用數(shù)字傳輸技術(shù)在數(shù)字設(shè)備之間傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)對應(yīng)的數(shù)字信號。4信號傳輸方式信號傳輸方式分為基帶傳輸、頻帶傳輸與寬帶傳輸。（1）基帶傳輸在信道上直接傳輸數(shù)字信號稱為基帶傳輸。基帶傳輸系統(tǒng)安裝簡單、成本低，主要用于局域網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。（2）頻帶傳輸遠距離通信中先將基帶信號變換（調(diào)制）成便于在模擬信道中傳輸?shù)?、具有較高頻率范圍的模擬信號（稱為頻帶信號），再將這種頻帶信號在模擬信道中傳輸，到達接收端時再把頻帶信號解調(diào)成原來的數(shù)字基帶信

28、號，這種傳輸方式叫頻帶傳輸。（3）寬帶傳輸寬帶傳輸常采用電視同軸電纜（CATV或光纖作為傳輸媒體，帶寬為300MHz使用時通常將整個帶寬劃分為若干個子頻帶，分別用這些子頻帶來傳送音頻信號、視頻信號以及數(shù)字信號。并行通信與串行通信（1）并行通信方式并行通信傳輸中有多個數(shù)據(jù)位，同時在兩個設(shè)備之間傳輸。并行方式主要用于近距離通信。優(yōu)點是傳輸速度快，處理簡單。并行數(shù)據(jù)傳輸串行數(shù)據(jù)傳輸（2）串行通信方式串行數(shù)據(jù)傳輸時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)?。同步傳輸和異步傳輸?）同步傳輸：以數(shù)據(jù)塊為單位進行傳輸。每個數(shù)據(jù)塊的頭和尾都要附加數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束。這里同步是指數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間的時間間隔是固定的，

29、必須嚴格地規(guī)定它們的時間關(guān)系。（2）異步傳輸：以字符為單位進行傳輸，每個字符都要附加一位起始位和停止位。這里異步是指字符與字符間的時間間隔是可變的，并不需要嚴格地限制它們的時間關(guān)系。多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)就是利用一個物理信道同時傳輸多路數(shù)據(jù)信號的技術(shù)。多路復(fù)用系統(tǒng)可以將來自多個信息源的信息進行合并，然后將這一合成的信息群經(jīng)單一的線路和傳輸設(shè)備進行傳輸。在接收端則設(shè)有能將信息群分離成單個信息的設(shè)備。根據(jù)復(fù)用技術(shù)的不同可分為：頻分多路復(fù)用，時分多路復(fù)用，波分多路復(fù)用和碼分多路復(fù)用。數(shù)據(jù)交換技術(shù)將數(shù)據(jù)在各節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸過程稱為數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)中常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)可分為線路交換、報文交換和分組交換。

30、線路交換所謂線路交換是通過網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點在兩個站之間建立一條專用的通訊線路。這種線路交換系統(tǒng)，在兩個站之間有一個實際的物理連接，連接是全雙工的；在數(shù)據(jù)傳送完成后，就要對建立的通道進行拆除，一般情況下由這兩個站中的其中一個來完成，以便釋放專用資源。線路交換三個階段：線路建立、數(shù)據(jù)傳輸和線路拆除。其特點是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、有序，但線路利用率低、浪費嚴重，不適合計算機網(wǎng)絡(luò)。報文交換報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文。報文交換采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式進行傳送，無需事先建立線路，事后更無需拆除。每個節(jié)點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一

31、個節(jié)點。因此，端與端之間無需先通過呼叫建立連接。分組交換分組交換是報文交換的一種改進，分組交換網(wǎng)中限制了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度，一個報文如果超出了規(guī)定的長度，就必須分割成較少的單位，我們通常稱這些較少的數(shù)據(jù)單位為分組。分組交換采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”和“分組-組裝”的數(shù)據(jù)傳輸機制。在分組交換技術(shù)中，通常采用兩種方式來管理傳輸?shù)姆纸M流：數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。（1）數(shù)據(jù)報方式：又稱面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸。所有分組到達接收端后，再將這些分組重新進行排序。（2）虛電路方式虛電路方式又稱為面向連接的數(shù)據(jù)傳輸。采用虛電路進行數(shù)據(jù)傳輸時，一般包括三個過程：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放。由于分組是沿著同一傳輸路徑

32、到達接收端，所以分組到達的先后次序不會發(fā)生混亂。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和計算模型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中用來管理各種軟硬件資源，提供人機交互使用的軟件。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)就是能利用局域網(wǎng)底層提供的數(shù)據(jù)傳輸功能，為高層網(wǎng)絡(luò)用戶提供共享資源管理服務(wù)，提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能的局域網(wǎng)系統(tǒng)軟件。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能作為操作系統(tǒng)，除了應(yīng)具有單機操作系統(tǒng)的功能之外,網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）還提供以下功能：高效可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力；支持多用戶環(huán)境、多用戶協(xié)同工作，對應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)文件提供保護；提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，包括文件服務(wù)、打印服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等；具備安全和存取控制；提供網(wǎng)絡(luò)資源控制和網(wǎng)絡(luò)管理功能。典型的網(wǎng)絡(luò)操作系

33、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)主要是指運行在各種服務(wù)器上的操作系統(tǒng)，目前主要有UNIX、linux、windows以及Netware等系統(tǒng)。（1）MicrosoftWindowsNT4.0/2000/2003一般只是用在中低檔服務(wù)器中。在局域網(wǎng)中，微軟的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)主要有：WindowsNT4.0Server、Windows2000Server以及最新的WindowsServer2003等。（2）NetWare操作系統(tǒng)是Novell公司的產(chǎn)品，其文件服務(wù)與目錄服務(wù)功能相當(dāng)出色，對網(wǎng)絡(luò)硬件的要求較低（工作站只要是286機就可以了）受到一些設(shè)備比較落后的中、小型企業(yè)的青睞。（3）UNIX由AT&T和SCO公司推出

34、，UNIX可以有效的支持多任務(wù)和多用戶工作，支持網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)服務(wù)，提供了最完善的TCP/IP協(xié)議支持，具有技術(shù)成熟、可靠性、穩(wěn)定性和安全性高、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫功能強、伸縮性突出和開放性好等特色，適合在RISC等高性能平臺上運行，已經(jīng)成為主要的工作站平臺和重要的企業(yè)操作平臺，目前Internet中較大型的服務(wù)器操作系統(tǒng)清一色都是UNIX。目前常用的UNIX系統(tǒng)版本主要有：IBMAIX、HP-UXSUNSolaris等。（4）Linux是一個免費的、新型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，它的最大的特點就是源代碼開放，是高性能、穩(wěn)定可靠的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用到從Internet服務(wù)器到用戶的桌面、從圖形工作站到PDA的各種領(lǐng)

35、域。流行的版本包括RedHat、Caldera和Corel，中文版本有RedHat（紅帽子）、紅旗Linux等。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的選擇WindowsNT/2000/2003Server：適合中小型企業(yè)及網(wǎng)站建設(shè)。Linux：具有高的安全性和穩(wěn)定性，一般用做網(wǎng)站的服務(wù)器和郵件服務(wù)器。Novell：是工業(yè)控制、生產(chǎn)企業(yè)、證券系統(tǒng)比較理想的操作系統(tǒng)。UNIX安全性和實時性好，用在金融、銀行、軍事及大型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計算模型所謂網(wǎng)絡(luò)計算模型是指網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)器、工作站等設(shè)備的工作、組織和處理網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)或信息的方式，而不是指它的硬件結(jié)構(gòu)或拓撲形式。網(wǎng)絡(luò)計算模型主要有以下幾種。主機一終端式網(wǎng)絡(luò)模型以服務(wù)器為中心的網(wǎng)絡(luò)模型以服務(wù)器為中心的網(wǎng)絡(luò)模型，也叫“工作站/服務(wù)器”模型，是一種集中管理、分散處理的計算模式，使用NetWare、WindowsNT等作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。C/S網(wǎng)絡(luò)模型C/S（Client/Server）網(wǎng)絡(luò)模型就是客戶機服務(wù)器計算模型，也稱為主/從結(jié)構(gòu)，它是以服務(wù)器為中心的集中式模型，轉(zhuǎn)為集中式管理和分散式處理相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)模型。（1）C/S網(wǎng)絡(luò)模型的基本概念（2）C/S網(wǎng)絡(luò)模型的組成由一個或多個客戶機、一個或多個服務(wù)器以及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)共同組成的一個分布式計算和處理的系統(tǒng)。（3）C/S的組織結(jié)構(gòu)在C/S結(jié)構(gòu)的