計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互連與互聯(lián)網(wǎng)接入目錄CONTENT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多臺(tái)地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，在相應(yīng)軟件支持下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。從20世紀(jì)60年代的ARPANET開始，經(jīng)歷了從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)、從低速到高速、從單一數(shù)據(jù)通信到多媒體通信的發(fā)展歷程。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展發(fā)展歷程定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成網(wǎng)絡(luò)硬件包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、傳輸介質(zhì)等。網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理軟件等。網(wǎng)絡(luò)資源包括數(shù)據(jù)、軟件、硬件等共享資源。局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）。按地理范圍分類按傳輸介質(zhì)分類按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類按通信方式分類有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。星型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)等。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、廣播式網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)0203模擬通信與數(shù)字通信模擬通信傳輸模擬信號(hào)，數(shù)字通信傳輸數(shù)字信號(hào)。01數(shù)據(jù)通信指在不同計(jì)算機(jī)或終端之間，通過(guò)傳輸介質(zhì)和通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的過(guò)程。02通信系統(tǒng)由信源、信宿、信道和傳輸介質(zhì)等組成的系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)通信的基本概念同步傳輸與異步傳輸同步傳輸以固定時(shí)鐘頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，異步傳輸以字符為單位進(jìn)行傳輸。單工、半雙工與全雙工通信單工通信只允許一方發(fā)送數(shù)據(jù)，半雙工通信允許雙方交替發(fā)送數(shù)據(jù)，全雙工通信允許雙方同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。并行傳輸與串行傳輸并行傳輸同時(shí)傳輸多個(gè)比特，串行傳輸逐位傳輸比特。數(shù)據(jù)傳輸方式123將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)形式，如曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼等。數(shù)據(jù)編碼將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸，如振幅鍵控（ASK）、頻移鍵控（FSK）和相移鍵控（PSK）等。數(shù)字調(diào)制技術(shù)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為適合在信道上傳輸?shù)男盘?hào)形式，如調(diào)幅（AM）、調(diào)頻（FM）和調(diào)相（PM）等。模擬調(diào)制技術(shù)數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議03網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題分解為若干個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的子問(wèn)題，每個(gè)子問(wèn)題對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的一層，各層之間相互獨(dú)立又協(xié)同工作。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層思想網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合，用于描述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信的規(guī)則和標(biāo)準(zhǔn)的集合，用于確保不同計(jì)算機(jī)之間能夠正確地傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念OSI參考模型的概念OSI（OpenSystemsInterconnection，開放系統(tǒng)互連）參考模型是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）制定的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，用于描述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各層的功能和服務(wù)。OSI參考模型的七個(gè)層次物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層，各層之間通過(guò)接口進(jìn)行通信。OSI參考模型的作用提供了一種通用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)框架，使得不同廠商生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠相互通信。010203OSI參考模型TCP/IP協(xié)議族的概念TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議族是一組網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的集合，構(gòu)成了互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。TCP/IP協(xié)議族的四個(gè)層次網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層，各層之間通過(guò)協(xié)議進(jìn)行通信。TCP/IP協(xié)議族中的主要協(xié)議包括IP（InternetProtocol，網(wǎng)際協(xié)議）、TCP（TransmissionControlProtocol，傳輸控制協(xié)議）、UDP（UserDatagramProtocol，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議）、HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本傳輸協(xié)議）等。這些協(xié)議在各自的層次上提供了不同的服務(wù)和功能，共同實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)之間的通信。TCP/IP協(xié)議族局域網(wǎng)技術(shù)04局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在小范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間通信的網(wǎng)絡(luò)，通常覆蓋一個(gè)建筑物、校園或企業(yè)園區(qū)等。定義高數(shù)據(jù)傳輸速率、低誤碼率、短距離通信。特點(diǎn)局域網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)硬件（如服務(wù)器、工作站、網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)等）和網(wǎng)絡(luò)軟件（如網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等）組成。組成局域網(wǎng)概述定義以太網(wǎng)（Ethernet）是一種基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)技術(shù)，采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)/沖突檢測(cè)）訪問(wèn)控制方法。發(fā)展歷程從10Mbps的以太網(wǎng)到100Mbps的快速以太網(wǎng)，再到1Gbps的千兆以太網(wǎng)和10Gbps的萬(wàn)兆以太網(wǎng)。以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)幀由前導(dǎo)碼、幀起始定界符、目的地址、源地址、類型/長(zhǎng)度字段、數(shù)據(jù)字段和幀校驗(yàn)序列組成。以太網(wǎng)技術(shù)無(wú)線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）利用無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信，無(wú)需鋪設(shè)線纜。定義IEEE802.11是無(wú)線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，定義了物理層和媒體訪問(wèn)控制層規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線局域網(wǎng)由無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線接入點(diǎn)（AP）、無(wú)線路由器等設(shè)備組成。組成采用WPA（Wi-FiProtectedAccess）等安全機(jī)制保障無(wú)線局域網(wǎng)的安全性。安全性無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)05廣域網(wǎng)概述實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸、電子郵件、Web瀏覽等跨地域的通信服務(wù)。廣域網(wǎng)的應(yīng)用覆蓋廣闊地理區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，通常連接不同城市、國(guó)家甚至全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）…廣域網(wǎng)覆蓋范圍廣，連接設(shè)備多，傳輸延遲大，主要依賴于公共傳輸網(wǎng)絡(luò)（如電話線、光纖等）。廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork…010203專線連接通過(guò)租用專線（如數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN、幀中繼FR等）實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)地點(diǎn)間的直接通信，具有傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、安全性高的特點(diǎn)。分組交換網(wǎng)基于分組交換技術(shù)，將待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分成多個(gè)小數(shù)據(jù)包進(jìn)行傳輸和交換，具有資源利用率高、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。常見(jiàn)的分組交換網(wǎng)包括X.25網(wǎng)、幀中繼（FrameRelay）網(wǎng)和ATM（異步傳輸模式）網(wǎng)等。寬帶接入技術(shù)通過(guò)寬帶接入技術(shù)（如DSL、CableModem、光纖接入等）將用戶設(shè)備連接到廣域網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和多媒體應(yīng)用。常見(jiàn)的廣域網(wǎng)技術(shù)主要包括路由器（Router）、調(diào)制解調(diào)器（Modem）、集線器（Hub）、交換機(jī)（Switch）等。其中，路由器是實(shí)現(xiàn)廣域網(wǎng)互聯(lián)的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)。廣域網(wǎng)設(shè)備廣域網(wǎng)的連接方式主要有專線連接、電路交換和分組交換三種。專線連接適用于對(duì)傳輸質(zhì)量和安全性要求較高的場(chǎng)景；電路交換適用于實(shí)時(shí)性要求較高的通信服務(wù)，如語(yǔ)音通話；分組交換則適用于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，具有資源利用率高、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。廣域網(wǎng)連接廣域網(wǎng)設(shè)備與連接網(wǎng)絡(luò)互連與互聯(lián)網(wǎng)接入06ABCD網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備中繼器（Repeater）用于連接兩個(gè)相同的網(wǎng)絡(luò)，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)傳輸距離。路由器（Router）連接不同網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳輸和路由選擇。網(wǎng)橋（Bridge）連接兩個(gè)或多個(gè)具有相似協(xié)議的不同網(wǎng)段，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的通信。交換機(jī)（Switch）在數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)現(xiàn)多個(gè)設(shè)備之間的連接，建立局域網(wǎng)。撥號(hào)接入ISDN接入ADSL接入光纖接入互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)01020304通過(guò)電話線撥號(hào)連接到互聯(lián)網(wǎng)，速度較慢且易受干擾。通過(guò)數(shù)字電話線連接到互聯(lián)網(wǎng)，速度相對(duì)較快但成本較高。通過(guò)普通電話線提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，速度較快且成本適中。通過(guò)光纖傳輸數(shù)據(jù)，速度非?？烨曳€(wěn)定性高，但成本也較高。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）允許私有IP地