計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展歷史

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在地理上分散的通過(guò)通信線路連

接起來(lái)的計(jì)算機(jī)集合，這些計(jì)算機(jī)遵守共同的協(xié)議，依據(jù)協(xié)議的規(guī)定進(jìn)行相互通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)

絡(luò)各種資源的共享。

網(wǎng)絡(luò)資源：所謂的網(wǎng)絡(luò)資源包括硬件資源（如大容量磁盤、打印機(jī)等）、軟件資源（如工具

軟件、應(yīng)用軟件等）和數(shù)據(jù)資源（如數(shù)據(jù)庫(kù)文件和數(shù)據(jù)庫(kù)等）。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以簡(jiǎn)單地定義為一個(gè)互連的、自主的計(jì)算機(jī)集合。所謂互連是指相互連接在

一起，所謂自主是指網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都是相對(duì)獨(dú)立的，可以獨(dú)立工作。

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史

課后小結(jié)：

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義.

2.網(wǎng)絡(luò)資源的分類.

課后作業(yè)：預(yù)習(xí)P2-P8.

第二講

教學(xué)類型：理論課

教學(xué)課題：1.2~1.3

教學(xué)目標(biāo)：1.了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用：2.了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成

教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)；

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

（1）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源共享

（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速傳遞

（3）提高可靠性

（4）提供負(fù)載均衡與分布式處理能力

（5）集中管理

（6）綜合信息服務(wù)

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由于其強(qiáng)大的功能，已成為現(xiàn)代信息業(yè)的重要支柱，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代生活的

各個(gè)領(lǐng)域，主要有：

（1）辦公自動(dòng)化

（2）管理信息系統(tǒng)

（3）過(guò)程控制

（4）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（如電子郵件、信息發(fā)布、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程音頻與視頻應(yīng)用）

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成

1.3.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路

從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是由若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和連接這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信鏈路構(gòu)成的。計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)又稱網(wǎng)絡(luò)單元，一般可分為三類：訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)。

通信鏈路是指兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間承載信息和數(shù)據(jù)的線路。鏈路可用各種傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，如雙

絞線、同軸電纜、光纜、衛(wèi)星、微波等。

通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。

1.3.2資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)

從邏輯功能上可把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)子網(wǎng)：用戶資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。

資源子網(wǎng)包括各種計(jì)算機(jī)和相關(guān)的硬件、軟件；

通信子網(wǎng)是連接這些計(jì)算機(jī)資源并提供通信服務(wù)的連接線路。正是在通信子網(wǎng)的支持下，

用戶才能利用網(wǎng)絡(luò)上的各種資源，進(jìn)行相互間的通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能。

通信子網(wǎng)有兩種類型：

（1）公用型（如公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET）

（2）專用型（如各類銀行網(wǎng)、證券網(wǎng)等）

1.3.3網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)組成的。

網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬設(shè)備，包括各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端及通信設(shè)備。

常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)硬件有：

（1）主機(jī)系統(tǒng)；（2）終端；（3）傳輸介質(zhì)；（4）網(wǎng)卡；（5）集線器；（6）交

換機(jī)；（7）路由器

網(wǎng)絡(luò)軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。

（1）服務(wù)器操作系統(tǒng)

常見(jiàn)的有：Novell公司的NetWare、微軟公司的WindowsNTServer及Unix系列。

（2）工作站操作系統(tǒng)

常見(jiàn)的有：Windows95>Windows98及Windows2000等。

（3）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

（4）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

（5）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件

（6）網(wǎng)絡(luò)安全軟件

（7）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

課后小結(jié)：

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

2.網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成

課后作業(yè):預(yù)習(xí)P8—P10

第三講

教學(xué)類型：理論課

教學(xué)課題：1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

教學(xué)目標(biāo)：1.掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類；2.了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展；3.了解計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；4.了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)；

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

1.4.1按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類

由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和計(jì)算機(jī)之間互連距離不同，所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸技術(shù)也不同，因而

形成不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

一般可以分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）三類。

1.4.2按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵高B接的形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。如果不考慮網(wǎng)絡(luò)的的地理位置，

而把連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看作是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，把連接計(jì)算機(jī)之間的通信線路看作一條鏈路，這

樣就可以抽象出網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可將網(wǎng)絡(luò)分為：星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、樹(shù)型網(wǎng)、網(wǎng)型網(wǎng)。

1.4.3按網(wǎng)絡(luò)的所有權(quán)劃分

1.公用網(wǎng)

由電信部門組建，由政府和電信部門管理和控制的網(wǎng)絡(luò)。

2.專用網(wǎng)

也稱私用網(wǎng)，一般為某一單位或某一系統(tǒng)組建，該網(wǎng)一般不允許系統(tǒng)外的用戶使用。

1.4.4按照網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)所處的地位劃分

（1）對(duì)等局域網(wǎng)

（2）基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)（也稱為客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)）。

課后小結(jié)：

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義；2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

課后作業(yè)：（P10）l、4、5、6

第四講

教學(xué)類型：理論課

教學(xué)課題：1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展

教學(xué)目標(biāo)：1.了解數(shù)據(jù)通信的基本概念；2.了解數(shù)據(jù)傳輸方式

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸方式

教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)；

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程

導(dǎo)入：由現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些普通關(guān)鍵詞引入新課

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

2.1.1信息和數(shù)據(jù)

1.信息

信息是對(duì)客觀事物的反映，可以是對(duì)物質(zhì)的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等全部或部分特性的描

述，也可表示物質(zhì)與外部的聯(lián)系。信息有各種存在形式。

2.數(shù)據(jù)

信息可以用數(shù)字的形式來(lái)表示，數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以分成兩類：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)

字?jǐn)?shù)據(jù)。

2.1.2信道和信道容量

1.信道

信道是傳送信號(hào)的?條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。

物理信道是指用來(lái)傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸及其附屬設(shè)備組成。

邏輯信道也是指?jìng)鬏斝畔⒌囊粭l通路，但在信號(hào)的收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間并不一定存在與之時(shí)應(yīng)的

物理傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.信道的分類

信道按使用權(quán)限可分為專業(yè)信道和共用信道。

信道按傳輸介質(zhì)可分為有線信道、無(wú)線信道和衛(wèi)星信道。

信道按傳輸信號(hào)的種類可分為模擬信道和數(shù)字信道。

3.信道容量

信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)表示。即單位時(shí)間內(nèi)傳送的比

特?cái)?shù)越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。

2.1.3碼元和碼字

在數(shù)字傳輸中，有時(shí)把一個(gè)數(shù)字脈沖稱為??個(gè)碼元，是構(gòu)成信息編碼的最小單位。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送中的每一位二進(jìn)制數(shù)字稱為“碼元”或“碼位”，例如二進(jìn)制數(shù)字10000001

是由7個(gè)碼元組成的序列，通常稱為“碼字”。

2.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

1.比特率：比特率是一種數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的

有效位（bit）數(shù)，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。

2.波特率：波特率是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，線路上每秒鐘傳

送的波形個(gè)數(shù)就是波特率，其單位為波特（baud）。

3.誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，

衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。

4.吞吐量：吞吐量是單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。

在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中，吞吐量=信道容量X傳輸效率。

5.通道的傳播延遲：信號(hào)在信道中傳播，從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間

叫做傳播延遲（或時(shí)延）。

2.1.5帶寬與數(shù)據(jù)傳輸率

1.信道帶寬

信道帶寬是指信道所能傳送的信號(hào)頻率寬度,它的值為信道上可傳送信號(hào)的最高頻率減去最

低頻率之差。

帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。

2.數(shù)據(jù)傳輸率

數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，即比特率，單位為比?秒。

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸率的高低由傳輸每一位數(shù)據(jù)所占時(shí)間決定，如果每一位所占時(shí)間越小，

則速率越高。

2.2數(shù)據(jù)傳輸方式

2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

2.2.2數(shù)據(jù)線路的通信方式

根據(jù)數(shù)據(jù)信息在傳輸線上的傳送方向，數(shù)據(jù)通信方式有：

單工通信

半雙工通信

雙工通信

2.2.3數(shù)據(jù)傳輸方式

數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可分為基帶傳輸、

頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)确绞健?/p>

1.基帶傳輸

2.頻帶傳輸

3.寬帶傳輸

課后小結(jié)：

1.什么是信息、數(shù)據(jù)？

2.什么是信道？常用的信道分類有幾種？

3.什么是比特率？什么是波特率？

4.什么是帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率與信道容量？

課后作業(yè)：（P20）二1、2、3、4、5、6

第五講

教學(xué)類型：理論課

教學(xué)課題：2.2~2.4

教學(xué)目標(biāo)：1.理解數(shù)據(jù)交換技術(shù)；2.理解差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正技術(shù)

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正技術(shù)

教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)；

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程：

導(dǎo)入：由現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些普通關(guān)鍵詞引入新課

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

2.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)

通常使用四種交換技術(shù)：

電路交換

報(bào)文交換

分組交換

信元交換。

2.3.1電路交換

電路交換（也稱線路交換）

在電路交換方式中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（交換設(shè)備）在工作站之間建立專用的通信通道，即在兩

個(gè)工作站之間建立實(shí)際的物理連接。一旦通信線路建立，這對(duì)■端點(diǎn)就獨(dú)占該條物理通道，直

至通信線路被取消。

電路交換的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好，由于信道專用，通信速率較高；缺點(diǎn)是線路利用率低，不

能連接不同類型的線路組成鏈路，通信的雙方必須同時(shí)工作。

電路交換必定是面向連接的，電話系統(tǒng)就是這種方式。

電路交換的三個(gè)階段：

電路建立階段

數(shù)據(jù)傳輸階段

拆除電路階段

2.3.2報(bào)文交換

報(bào)文是一個(gè)帶有目的端信息和控制信息的數(shù)據(jù)包。報(bào)文交換采取的是“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”

（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立專用的物理線路。

報(bào)文交換的主要缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)較長(zhǎng)且變化比較大，因而不宜用于實(shí)時(shí)通信或交互式的應(yīng)

用場(chǎng)合。

在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換（messageswitching）。

報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小時(shí)不等。現(xiàn)在，報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。

2.3.3分組交換

分組交換也稱包交換，它是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，也屬于存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，但它不是以

報(bào)文為單位，而是以長(zhǎng)度受到限制的報(bào)文分組（Packet）為單位進(jìn)行傳輸交換的。分組也叫

做信息包，分組交換有時(shí)也稱為包交換。

分組在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。

分組交換的優(yōu)點(diǎn)

高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。

靈活以分組為傳送單位和查找路山。

迅速必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬

可靠完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性

2.3.4信元交換技術(shù)

（ATM,AsynchronousTransferMode,異步傳輸模式）

ATM是一種面向連接的交換技術(shù)，它采用小的固定長(zhǎng)度的信息交換單元（一個(gè)53Byte的信

元），話音、視頻和數(shù)據(jù)都可由信元的信息域傳輸。

它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)分組交換速率低的弱點(diǎn)，利用

電路交換完全與協(xié)議處理幾乎無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，通過(guò)高性能的硬件設(shè)備來(lái)提高處理速度，以實(shí)現(xiàn)

高速化。

ATM是一種廣域網(wǎng)主干線的較好選擇。

2.4差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正

數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)差錯(cuò)有多種原因，一般分成內(nèi)部因素和外部因素。

內(nèi)部因素有噪音脈沖、脈動(dòng)噪音、衰減、延遲失真等。

外部因素有電磁干擾、太陽(yáng)噪音、工業(yè)噪音等。

為了確保無(wú)差錯(cuò)地傳輸，必須具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的功能。常用的校驗(yàn)方式有奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗

余碼校驗(yàn)。

2.4.1奇偶校驗(yàn)

采用奇偶校驗(yàn)時(shí)，若其中兩位同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，則會(huì)發(fā)生沒(méi)有檢測(cè)出錯(cuò)誤的情況。

2.4.2循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。

這種編碼對(duì)隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)均能以較低的冗余充進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。

課后小結(jié)：

1.數(shù)據(jù)通信的的一些基本知識(shí)

2.三種交換方式的基本工作原理

3.兩種差錯(cuò)校驗(yàn)方法：奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)

課后作業(yè):（P20）二7、8、9

第六講

教學(xué)類型：復(fù)習(xí)課

教學(xué)課題：第一章與第二章

教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)復(fù)習(xí)掌握第一、二章的重點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：第一、二章的重點(diǎn)

教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)；

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

教學(xué)內(nèi)容：第一、二章的內(nèi)容

第七講

教學(xué)類型：測(cè)驗(yàn)一

第八講

教學(xué)類型：理論課

教學(xué)課題：第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

教學(xué)目標(biāo)：1.掌握幾種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理及其特點(diǎn)；2.掌握ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型

及各層的主要功能

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1.掌握幾種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理及其特點(diǎn)；2.掌握1S0/0SI網(wǎng)絡(luò)參

考模型及各層的主要功能

教學(xué)方法：教師講解、演示、學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)并思考、記憶；教師講授與學(xué)生理解協(xié)調(diào)并重的

教學(xué)法

教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示

教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程

導(dǎo)入：提問(wèn)學(xué)生對(duì)OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。

引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)重要原理并認(rèn)真加以研究。

教師總結(jié)歸納本章重要原理的應(yīng)用，進(jìn)入教學(xué)課題。

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1.1什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)連接的形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠反映各類結(jié)構(gòu)的基本特征，即不考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體組成，也不管它們之

間通信線路的具體類型，把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)畫作“點(diǎn)”，把它們之間的通信線路畫作“線”，這樣畫

出的圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其信道訪問(wèn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)性能、設(shè)備開(kāi)銷等各不相同，分別適應(yīng)于不同場(chǎng)合。

它影響著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、功能、可靠性和通信費(fèi)用等方面，是研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要環(huán)節(jié)

之一。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的?般分為以下幾種：

1.總線型；2.星型；3.環(huán)型；4.樹(shù)型；5.網(wǎng)狀型

3.1.2總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通信線路與公共總線連接?？偩€型結(jié)構(gòu)筒單、

擴(kuò)展容易。網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)造成全網(wǎng)的故障，可靠性較高。

總線型結(jié)構(gòu)是從多機(jī)系統(tǒng)的總線互聯(lián)結(jié)構(gòu)演變而來(lái)的，又可分為單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)，

常用CSMA/CD和令牌總線訪問(wèn)控制方式。

總線型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

（1）故障診斷困難；（2）故障隔離困難；（3）中繼器等配置；（4）實(shí)時(shí)性不強(qiáng)

3.1.3星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星型的中心節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，它接收各分散節(jié)點(diǎn)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，具有中繼交換

和數(shù)據(jù)處理功能。星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易，但可靠性差，中心節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，?

旦出現(xiàn)故障則全網(wǎng)癱瘓。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的訪問(wèn)采用集中式控制策略，采用星型拓?fù)涞慕粨Q方式有電路交換和報(bào)文交

換。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）方便服務(wù)；（2）每個(gè)連接只接一個(gè)設(shè)備；（3）集中控制和便于故障診斷；（4）簡(jiǎn)單的

訪問(wèn)協(xié)議

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

（1）電纜長(zhǎng)度和安裝；（2）擴(kuò)展困難；（3）依賴于中央節(jié)點(diǎn)

3.1.4環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)連成環(huán)型就成為環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。環(huán)路上，信息單向從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到

另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳送路徑固定，沒(méi)有路徑選擇問(wèn)題。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適應(yīng)傳輸信息量不大

的場(chǎng)合。任何節(jié)點(diǎn)的故障均導(dǎo)致環(huán)路不能正常工作，可靠性較差。

環(huán)型網(wǎng)絡(luò)常使用令牌環(huán)來(lái)決定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)可以訪問(wèn)通信系統(tǒng)。

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

（1）電纜長(zhǎng)度短；（2）適用于光纖；（3）網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性好

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：

（1）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展配置困難；（2）節(jié)點(diǎn)故障引起全網(wǎng)故障；（3）故障診斷困難；（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

影響訪問(wèn)協(xié)議

3.1.5其他類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是分層結(jié)構(gòu)，適用于分級(jí)管理和控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中，除葉節(jié)點(diǎn)及其聯(lián)機(jī)外，任

一節(jié)點(diǎn)或聯(lián)機(jī)的故障均只影響其所在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。

2.星型環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.1.6拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇原則

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇往往和傳輸介質(zhì)的選擇和介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的確定緊密相關(guān)。選擇

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)：

（1）服務(wù)可靠性：（2）網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性；（3）組網(wǎng)費(fèi)用高低（或性能價(jià)格比）。

3.21S0/0SI網(wǎng)絡(luò)參考模型

建立分層結(jié)構(gòu)的原因和意義：

建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的根本目的是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享,而通信則是實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)功能的基

礎(chǔ)和關(guān)鍵。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的廣泛實(shí)施，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardOrganization）,

經(jīng)過(guò)多年研究，在1983年提出了開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM（ReferenceModelofOpen

SystemInterconnection）,這是一個(gè)定義連接異種計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)，給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者提供

了一個(gè)參考規(guī)范。

OSI參考模型的層次

OSI參考模型共有七層，由低到高分別是：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。

1.OSI參考模型的特性

（1）是一種將異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)的分層結(jié)構(gòu)；

（2）提供了控制互聯(lián)系統(tǒng)交互規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)骨架；

（3）定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而并非具體實(shí)現(xiàn)的描述；

（4）不同系統(tǒng)上的相同層的實(shí)體稱為同等層實(shí)體；

（5）同等層實(shí)體之間的通信由該層的協(xié)議管理；

（6）相鄰層間的接口定義了原語(yǔ)操作利低層向上層提供的服務(wù)；

（7）所提供的公共服務(wù)是面向連接的或無(wú)連接的數(shù)據(jù)服務(wù)；

（8）直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實(shí)現(xiàn)；

（9）每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其它層。

2.有關(guān)OSI參考模型的技術(shù)術(shù)語(yǔ)

在OSI參考模型中，每一層的真正功能是為其上一層提供服務(wù)。在對(duì)這些功能或服務(wù)過(guò)程

以及協(xié)議的描述中，經(jīng)常使用如下一些技術(shù)術(shù)語(yǔ)：

（1）數(shù)據(jù)單元

服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（ServiceDataUnit）

協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（ProtocolDataUnit）

接口數(shù)據(jù)單元IDU（InterfaceDataUnit）

服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP（ServiceAccessPoint）

服務(wù)原語(yǔ)（Primitive）

（2）面向連接和無(wú)連接的服務(wù)

下層能夠向上層提供的服務(wù)有兩種基本形式：面向連接和無(wú)連接的服務(wù)。

面向連接的服務(wù)是在數(shù)據(jù)傳輸之前先建立連接，主要過(guò)程是：建立連接、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，拆

除鏈路。面向連接的服務(wù)，又稱為虛電路服務(wù)。

無(wú)連接服務(wù)沒(méi)有建立和拆除鏈路的過(guò)程，一般也不采用可靠方式傳送。不可靠（無(wú)確認(rèn)）的

無(wú)連接服務(wù)又稱為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。

3.2.1物理層

物理層是OSI模型的最低層，其任務(wù)是實(shí)現(xiàn)物理上互連系統(tǒng)間的信息傳輸。

1.物理層必須具備以下功能

（1）物理連接的建立、維持與釋放；2）物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元傳輸；（3）物理層管理。

2.媒體和互聯(lián)設(shè)備

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無(wú)線信道等；

通信用的互聯(lián)設(shè)備如各種插頭、插座等；局域網(wǎng)中的各種粗、細(xì)同軸電纜，T型接/插頭，

接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

3.2.2數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是以物理層為基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)層提供

透明的、正確的和有效的傳輸線路，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，實(shí)施對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)正確、可靠的傳

輸。

數(shù)據(jù)鏈路的建立、拆除、對(duì)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù)。

1.鏈路層的主要功能

（1）鏈路管理；（2）幀的裝配與分解；（3）幀的同步；（4）流量控制與順序控制；（5）差

錯(cuò)控制；（6）使接收端能區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和控制信息；（7）透明傳輸；（8）尋址

2.數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議

（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO7776

3.鏈路層產(chǎn)品

獨(dú)立的鏈路產(chǎn)品中最常見(jiàn)的是網(wǎng)卡，網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。

數(shù)據(jù)鏈路層將本質(zhì)上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網(wǎng)絡(luò)層。在IEEE802.3

情況下，數(shù)據(jù)鏈路層分成兩個(gè)子層：一個(gè)是邏輯鏈路控制，另一個(gè)是媒體訪問(wèn)控制。

3.2.3網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)之間的接口，也是高、低層協(xié)議之間的接口層。網(wǎng)絡(luò)層的主要

功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認(rèn)、中斷、差錯(cuò)及故障的恢復(fù)等。當(dāng)本地端與目的端不

處于同一網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層將處理這些差異。

1.網(wǎng)絡(luò)層的主要功能

（1）建立和拆除網(wǎng)絡(luò)連接；

（2）分段和組塊；

（3）有序傳輸和流量控制；

（4）網(wǎng)絡(luò)連接多路復(fù)用；

（5）路由選擇和中繼；

（6）差錯(cuò)的檢測(cè)和恢復(fù)；

（7）服務(wù)選擇

2.網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)

OSI/RM中規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)層中提供無(wú)連接和面向連接兩種類型的服務(wù)，也稱為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛

電路服務(wù)。

3.路由選擇

3.2.4傳輸層

傳輸層是資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的接口和橋梁。傳輸層下面三層（屬于通信子網(wǎng)）面向數(shù)據(jù)通

信，上面三層（屬于資源子網(wǎng)）面向數(shù)據(jù)處理。因此，傳輸層位于高層和低層中間，起承上

啟下的作用.它屏蔽了通信子網(wǎng)中的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)中端到端的透明傳輸，完成資源子

網(wǎng)中兩節(jié)點(diǎn)間的邏輯通信。它是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罡咭粚?，也是整個(gè)七層協(xié)議中最重要和最

復(fù)雜的一層。

1.傳輸層的特性

（1）連接與傳輸；（2）傳輸層服務(wù)

2.傳輸層的主要功能

3.傳輸層協(xié)議

3.2.5會(huì)話層

會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層一起構(gòu)成0S1/RM的高層，會(huì)話層位于OSI模型面向信息處理的

高三層中的最下層，它利用傳輸層提供的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，具體實(shí)施服務(wù)請(qǐng)求者與服務(wù)

提供者之間的通信，屬于進(jìn)程間通信的范疇。

會(huì)話層還對(duì)會(huì)話活動(dòng)提供組織和同步所必須的手段，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提供控制和管理。

1.會(huì)話層的主要功能；

（1）提供遠(yuǎn)程會(huì)話地址；

（2）會(huì)話建立后的管理；

（3）提供把報(bào)文分組重新組成報(bào)文的功能

2.會(huì)話層提供的服務(wù)

（1）會(huì)話連接的建立和拆除；

（2）與會(huì)話管理有關(guān)的服務(wù)；

（3）隔離：

（4）出錯(cuò)和恢復(fù)控制

3.2.6表示層

表示層為應(yīng)用層服務(wù)，該服務(wù)層處理的是通信雙方之間的數(shù)據(jù)表示問(wèn)題。為使通信的雙方能

互相理解所傳送信息的含義，表示層就需要把發(fā)送方具有的內(nèi)部格式編碼為適于傳輸?shù)谋忍?/p>

流，接