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1、网络基础知识网络基础知识 计算机网络基本知识 网络操作系统简介 局域网组建实例 局域网 一、基础知识 计算机网络是利用通信线路和设备,把分 布在不同地理位置上、功能独立的多台计算机 连接起来,再通过功能完善的相关软件,以实 现计算机资源共享和信息传递的系统。 一、计算机网络的基础知识一、计算机网络的基础知识 计算机网络是计算机技术与通信技术相结 合的产物。无论是理论还是应用都还在不断地 发展中。 计算机网络发展经历了三个阶段。 主机终端型 (1)主机-终端型远程联机系统 主机主机型 (2)主机-主机型互连系统 国标网络 (3)国际标准化计算机网络 网络的功能 1计算机网络的功能 资源共享 这是
2、计算机网络最突出的优点 之一。包括硬件资源和软件资源的共享。 通信 计算机网络为联网的机器提供了功 能强大的手段。 分布式处理 可以将复杂的任务分配到不 同的主机上来共同完成。 节点是各种处理设备的统称。如用户计算 机、路由器等;连接两个节点之间数据传输的 线路称为链路。如电话线、电缆等。 2计算机网络的组成 网络是由一系列节点和连接这些节点的链 路所组成。 网络=节点,链路 网络的组成1 网络的组成2 从功能上分,计算机网络可分为通信子网 和资源子网两部分。 计算机网络=通信子网+资源子网 局域网(LAN),一种小范围内的网络。 如各种校园网、企事业单位内的办公自动化网 络、智能大厦内部的网
3、络等。 城域网(MAN),是较大范围内的一种网 络。可以连接若干公司与一个城市。 广域网(WAN)可以不受地理限制的超 大型网络集合。如因特网。 网络的分类 3计算机网络的分类 按网络分布范围大小可以分为局域网、城 域网和广域网。 基带网是指所用的传输介质的通频带受限 制,只能传送某一频带内的信号。如以太网。 宽带网是指所用的介质的通频带较宽,可 以在同一线路上传送不同频带的多个通道信号 。 如有线电视网。 基带网与宽带网 按网络所用传输介质的特性则可分为基带网 和宽带网。 按传输技术又可分为广播式网络和点到点网 络。 拓扑结构1 五种常见的计算机网络拓扑结构 总线型结构:在一条线路上连接了所
4、有 站点和其他共享设备。 星型结构:每个节点都单独用一条线路与 中心相连,形成辐射状网络构型。 4计算机网络的拓扑结构 网络中各节点相对于其他节点的物理位置 以及整个网络的形状,称为网络的拓扑结构。 计算机网络的拓扑结构示意图,请参考教 程第6页。 树型结构:各节点发送的信息从根节点开 始,然后逐级发送到整个网络。 环型结构:各节点经过环接口连成环状构 型。 网型结构:每个节点用多条链路与其他节 点相连。 拓扑结构2 拓扑结构图 网络协议 5网络协议 在计算机网络中各节点之间需要不断地交 换数据和传递控制信息。要实现协调有序的交 换与传送,必须事先制定好一套规则,这套规 则明确规定了节点之间相
5、互通信、数据交换和 数据管理的一系列约定。 这样一套规则就称为网络协议(Protocol )或网络规程(Procedure)。 通俗的讲,网络协议就是网络中计算机 之间进行通信的“共同语言”。 网络体系结构 6网络体系结构 结构层次化的思想:分层处理是复杂问题 的一种基本方法。将总体功能分到不同层次 ,每一层次都有明确的功能;不同系统的同 等层次功能相同;上层使用下层的服务不需 要了解下层具体实现方法。分层处理可以大大 降低问题的处理难度。(分而治之) 网络体系结构:网络系统的物理整体以 及分层的协议集合,即网络层次结构和各层协 议的整体,也就是整个网络系统逻辑上的构造 和功能分配。可以说,网
6、络体系结构是网络的 灵魂。 层次关系 主机A的系统 (N)层服务用户 (N1)实体 (N)实体 提 供 服 务 (N1)实体 (N)实体 提 供 服 务 主机B的系统 提供(N)层服务 (N)层协议 提供(N-1)层服务 通过(N-1)层连接进行通信 (N)层服务提供者 (N1)层 (N)层 (N-1)层 层次的概念 层次之间的关系:下层为上层提供服务 ,上层利用下层的服务完成本层的功能。 网络协议就是对网络体 系结构各层次功能的规则或 约定。 OSI模型1 7网络开放系统互连参考模型 最早的网络协议:1969年美国 ARPAnet 的TCP/IP (现已成为因特网的分层体系结构) ; 第一个
7、计算机网络体系结构:1974年IBM 公司SNA(System Network Architecture)。 国际标准化组织ISO于1984年提出了开放 系统互连参考模型,记为OSI/RM。(Open System Interconnection Reference Model) 网络节点各层功能实现的一般方法:较低 层协议主要由硬件实现,较高层协议主要由软 件实现。 OSI模型2 OSI模型3 第七层应用层 直接向用户提供网络各种应用服务。 第六层表示层 为通信双方提供数据表示形式,包括数据格式转换、 数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。 第五层会话层 为表示层之间提供建立和使用会话连接的
8、方法。 第四层传输层 为用户提供透明可靠的“端到端”传输连接,并具有差 错控制和流量控制功能。是通信子网和资源子网的接 口。 第三层网络层 通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的 路径,具有拥塞控制、网络互联的功能。 第二层数据链路层 通过差错控制和流量控制等协议,在相互通信的节点 之间建立起无差错传输数据帧的“逻辑连接”(即数据 链路)。 第一层物理层 通过对物理传输媒体各种特性(机械、电气、功能、 规程)和接口关系的规定,实现在通信线路上可靠传 输反映数据流的电信号。 数据信息信号 7数据通信技术 数据(Data):是一种有意义的实体,包含 了事物的内容和表示形式。 计算机数据就是
9、计算机输入、输出、存储、 处理和传输的信息编码形式。 数据分为模拟数据和数字数据。 信息(Information):是数据所包含的内容 和解释。 信号(Signal):是数据的载体。 信号分为模拟信号和数字信号。 数据通信技术 在计算机网络中,数据通信技术主要是以 传输计算机数据为目的的通信,需要通过计算机 与通信线路连接,完成数据编码信号的传输、转 接、存储和处理。 根据信号的不同形式,数据通信分为数字通 信和模拟通信。 数字通信:直接将数字信号送上通信线路进 行传输的通信。 模拟通信:将连续变化的电信号送上通信线 路进行传输的通信。 数字通信1 (1)数字通信 数字信号:采用反映二进制数的
10、矩形脉冲电 信号。高电平表示“1”,低电平表示“0”。 为了改变信号的传输特性以适应网络通信需 要,通常要对二进制数字进行编码。 常用的数字信号编码: 不归零码、归零码 、二相码、延迟调制码和双极性码。 曼彻斯特编码是典型的自同步数字信号编码 技术。 局域网通常采用差分曼彻斯特编码。 数字通信2 10 1100 高H 低L “ 1攠 高电平 “ 0攠 低电平 中间跳 “ 0攠上跳 “ 1攠 下跳 中间总有跳变 “ 0攠开头跳 高H 低L 高H 低L (a)不归零制编码 (b)曼 彻斯特编码 (c)差分曼 彻斯特编码 模拟通信1 (2)模拟通信 模拟信号:连续变化的信号。 电话系统就是典型的模拟
11、通信。 若要将计算机输出的数字信号利用模拟通信 系统输出或接收,则必须将数字信号与模拟信号 互相转换,这就要通过调制解调器来实现。 模拟通信2 (3)通信技术指标 位:是承载信息的最小单位,即二进制位, 比特(bit)。 帧:是数据通信的最小单位。 信道带宽:就是信道允许通过的信号的频率 范围,单位是Hz。若要将计算机输出的数字信 号利用模拟通信系统输出或接收,则必须将数字 信号与模拟信号互相转换,这就要通过调制解调 器来实现。 模拟通信3 信号传输率:又称波特率,表示每秒信道所 传送信号波形个数,单位-baud(波特)。 数据传输速率:又称比特率,表示每秒信道 所传送信息量的比特值,单位-b
12、it/s。 注意比特率与波特率的比较。 误码率:传送中数据出错的概率。 数据编码1 (4)数据编码 数字数据的模拟信号编码:即数模转换( D/A),用数字脉冲波对连续变化的载波进行调 制,变换成模拟信号。 调制方式有以下三种: (1)幅移键控法振幅调制 (2)频移键控法频率调制 (3)相移键控法相位调制 数据编码2 010101100 基带信号 幅移键控 频移键控 相移键控 数据编码3 数据编码4 模拟数据的数字信号编码:即模数转换( A / D ),最常用的方法是脉冲调制PCM。 模拟信号的数字化的三步骤: 采样、电平量化、编码。 多路复用1 (5)多路复用技术 多路复用是指一个信道同时传输
13、多路信号。 频分多路复用(FDM): 即将信道的可用频带(带宽)按频率分割多 路信号的方法划分为若干互不交叠的频段,每路 信号占据其中一个频段,从而形成许多个子信道 ,通常采用频分多路复用器(MUX)来实现。 适用与模拟通信。 多路复用2 多路复用3 时分多路复用(TDM): TDM是将传输时间划分为许多个很短的互 不重叠的时间片段,而将若干个时间片段轮换地 依次给多个信号使用。同固定序号的时间片段组 成一个子信道,每个子信道所占用的带宽相同。 , TDM适用于数字通信。 通信方式1 (6)通信方式 通信有两种基本方式:串行通信和并行通信 。通常情况下,并行通信用于距离较近的情况, 串行通信用
14、于距离较远的情况。 并行通信: 即同时传输多个数据位(bit)的通信。至少 有8个数据位同时从一个设备传送到另一个设备 ,发送设备将8个数据位通过8条数据线传送给 接收设备。接收设备在收到这些数据后,不需 经过任何改变就可以直接使用。计算机内部的 总线数据传送通常都是以并行方式进行传输的 。 通信方式2 串行通信: 即一次传输一个数据位(bit)的通信。每次 由源地传到目的地的数据只有一位,与同时传 输好几位数据的并行传输相比,串行数据传输 的传输速度要比并行传输慢,但在实际应用中 往往选择串行数据传输,这是因为实现串行数 据传输的硬件具有经济性和实用性。 串行通信的三种方法: 单工,半双工,
15、全双工。 数据交换1 (7)数据交换技术 在计算机网络中,计算机之间传输的数据往 往要经过多个节点才能从源地址到达目的地址。 数据交换技术就是实现数据如何通过中间节点进 行传递转发的方法。 线路交换 线路交换: 又叫电路交换,其特征是在源节点与目的 节点之间建立一条利用中间节点连接而成的专 用通信线路。最普通的线路交换例子是电话系 统。 线路交换的数据传输经历三个过程: 1)线路建立 2)数据传输 3)线路拆除 线路交换的优缺点。 报文交换 报文交换: 又叫转储交换,其原理是中间节点接收数 据(报文)后先存储起来,等到线路空闲时再 发出去。这种交换方式不需要建立专用通道, 源节点将目的节点的地
16、址附在报文上,传给相 邻的中间节点,再由中间节点存储转发,直至 目的节点收到为止。 报文交换的优缺点。 分组交换1 分组交换: 分组交换是把线路交换和报文交换的优点结 合起来产生的一种交换技术。在分组交换中,报 文分为几个小的数据包(称为分组),将分组或 者以类似报文交换方式(称为数据报方式)或者 以类似线路交换方式(称为虚电路方式)进行传 输。 分组交换2 数据报方式: 每个分组包含一个顺序信息,在网络上各分 组独立地传输,传输过程中,可能经过不同的节 点,到达的顺序也可能打乱。当所有的分组都到 达目的地后,重新按顺序排列还原。 虚电路方式: 在发送任何分组之前,需要建立一条逻辑连 接虚电路,每个分组包含一个虚电路标识符, 各分组沿虚电路的路径,以存储转发方式经过中 间节点依次到达目的地,完成后撤消这条虚电路 。 分组交换3 数据交换技术的比较:(参考课本第15页 )。 其他数据交换技术: 帧中继是对目前广泛使用的X.25分组交换通 信协议的简化和改进。 ATM异步传输模式是线路交换与分组交换技 术的结