工作单元1认识计算机网络与绘制网络拓扑结构图全解课件

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1、计算机网络技术项目教程,主要内容,工作单元1认识计算机网络与绘制网络拓扑结构图 工作单元2组建双机互联网络 工作单元3组建小型办公网络 工作单元4组建小型无线网络 工作单元5实现网际互联 工作单元6接入Internet 工作单元7网络应用 工作单元8网络管理与安全 工作单元9网络运行维护 工作单元10网络机房环境管理 拓展单元11使用虚拟软件模拟网络环境,工作单元1认识计算机网络与绘制网络拓扑结构图,计算机网络技术是计算机技术与通信技术的相互融合的产物，是计算机应用中一个空前活跃的领域，人们可以借助计算机网络实现信息的交换和共享。如今，计算机网络技术已经深入到人们日常工作、生活的每个角落。本单

2、元的主要目标是认识数据通信系统和计算机网络，认识常见的网络设备和传输介质，了解计算机网络的基本结构，能够利用相关软件绘制网络拓扑结构图。,本单元主要内容,任务1.1认识数据通信系统 任务1.2初识计算机网络 任务1.3认识常用的网络设备 任务1.4认识常用的传输介质 任务1.5绘制网络拓扑结构图 任务1.6树立计算机网络从业者应具备的职业道德观念 习题1,任务1.1认识数据通信系统,【任务目的】 （1）了解数据通信系统的基本模型。 （2）了解基本数据传输技术。 【工作环境与条件】 （1）已经联网并能正常运行的计算机网络。 （2）已经联网并能正常运行的有线广播、电话、有线电视或其他数据通信系统。

3、,【相关知识】,数据通信是一门独立的学科，它涉及的范围很广，它的任务就是利用通信媒体传输信息。信息就是知识，数据是信息的表现形式，信息是数据的内容。数据通信就是通过传输介质，采用网络、通信技术来使信息数据化以及传输它。计算机使用0和1（即比特）数字信号表示数据，计算机网络中的信息通信与共享因为这一台计算机中的比特信号要通过网络传送到另一台计算机中去被处理或使用，从物理上讲，通信系统只使用传输介质传输电流、无线电波或光信号。,1.1.1数据通信系统,通信的目的就是传递信息，通信中产生和发送信息的一端叫做信源，接收信息的一端叫做信宿，信源和信宿之间的通信线路称为信道。,1. 数据与信号 信息一般用

4、数据和信号表示。数据有模拟数据和数字数据两种形式。模拟数据是在一定时间间隔内，连续变化的数据。数字数据是表现为离散量的数据，只能取有限个数值。在计算机中一般采用二进制形式，只有“0”和“1”两个数值。 在通信系统中，数据需要转换为信号的形式从一点传到另一点。信号有模拟信号和数字信号两种基本形式。用数字信号进行的传输称为数字传输，用模拟信号进行的传输称为模拟传输。,2. 信道 信道是信号传输的通道，主要包括通信设备和传输介质。传输介质可以是有形介质（如电缆、光纤）或无形介质（如传输电磁波的空间）。信道有物理信道和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号的一种物理通路，由传输介质及有关设备组成。逻辑

5、信道在信号的发送端和接收端之间并不存在一条物理上的传输介质，而是在物理信道的基础上，通过节点设备内部的连接来实现的。 信道可以按多种不同的方法分类，如按照传输介质来分，信道可分为有线信道和无线信道；按照传输信号的种类，信道可分为模拟信道和数字信道；按照使用权限又可分为专用信道和公用信道等。,3. 主要技术指标 主要体现在数据传输的质量和数量两方面。质量指信息传输的可靠性，一般用误码率来衡量。而数量指标包括两个，一个是信道的传输能力，用信道容量来表示；另一方面指信道上传输信息的速度，相应的指标是数据传输速率。 （1）数据传输速率 数据传输速率是描述数据传输系统的重要技术指标之一。数据传输速率在数

6、值上等于每秒钟传输所构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒（bit/second）记做b/s。对于二进制数据，数据传输速率为：S = 1/t（b/s）,（2）带宽 带宽是指频率范围，即最高频率与最低频率的差值，其单位是赫兹（Hz）。在计算机网络中能够遇到的带宽包括信号的带宽和信道的带宽。任何一个实际传输的信号都可以分解成一系列不同频率、不同幅度的正弦信号，其中具有较大能量比率的正弦信号最高频率与最低频率的差值，就是信号的带宽。 信道的带宽是指能够通过信道的正弦信号的频率范围，即信道可传送的正弦信号的最高频率与最低频率之差。,（3）信道容量 信道是传输信息的通道，具有一定的容量。信道容量指信

7、道能传输信息的最大能力，用单位时间内可传送的最大比特率表示，它决定于信道的带宽、可使用的时间及能通过的信道功率与干扰功率的比值。根据奈奎斯特取样定理，可以认为当信道的带宽为F时，在T秒内信道最多可传送2FT个信息符号。信道容量和信号传输速率之间应满足以下关系，即信道容量传输速率，如果高传输速率的信号在低容量信道上传输。其实际传输速率会受到信道容量的限制，难以达到原有的指标。,（4）误码率 在有噪声的信道中，数据速率的增加意味着传输中出现差错的概率增加。误码率是用来表示传输二进制位时出现差错的概率。误码率近似等于被传错的二进制位数与所传送的二进制总位数的比值。在计算机网络通信系统中，要求误码率低

8、于10-9。差错的出现具有随机性，在实际测量数据传输系统时，被测量的传输二进制位数越大，才会越接近于真正的误码率值。在误码率高于规定值时，可以用差错控制的方法进行检查和纠正。,1.1.2数据的传输方式,（1）单工通信方式 在单工通信方式中，数据信息只能向一个方向传输，任何时候都不能改变数据的传送方向。如图1-3所示，其中A端只能作为发射端发送资料，B端只能作为接收端接收资料。为使双方能单工通信，还需一根线路用于控制。,（2）半双工通信方式 在半双工通信方式中，数据信息可以双向传送，但必须是交替进行，同一时刻一个信道只允许单方向传送。如图1-4所示，其中A端和B端都具有发送和接收装置，但传输线路

9、只有一条，若想改变信息的传送方向，需由开关进行切换。,（3）全双工通信方式 全双工通信能在两个方向上同时发送和接收信息，如图1-5所示，它相当于把两个相反方向的单工通信方式组合起来，因此一般采用四线制。,1.1.3数据传输技术,（1）基带传输 在数据通信中，电信号所固有的基本频率叫基本频带，简称为基带。这种电信号就叫做基带信号。在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。 基带传输只能延伸有限的距离，一般不大于2.5km，当超过上述距离时，需要加中继器，将信号放大和再生，以延长传输距离。基带传输简单、设备费用少、经济，适用于传输距离不长的场合，特别适用于在短距离网络中使用。,（2）频

10、带传输 频带传输技术就是利用调制器把二进制信号调制成能在公共电话线上传输的音频信号，将音频信号在传输介质中传送到接收端后，再经过解调器的解调，把音频信号还原成二进制的电信号。 频带传输用于语音通信的电话交换网技术成熟，造价较低，而且能够实现多任务的目的，从而提高了通信线路的利用率。但其缺点是数据传输速率和系统效率较低。 （3）宽带传输 宽带系统是指具有比原有话音信道带宽更宽的信道。宽带传输系统可以进行高速的数据传输，并且允许在同一信道上进行数字信息和模拟信息服务。,1.1.4数据编码技术,在数据通信中，编码的作用是用信号来表示数据。计算机中的数据是以离散的二进制比特方式表示的数字数据。计算机数

11、据在计算机网络中传输，通信信道无外乎数字信道和模拟信道两种类型，计算机数据在不同的信道中传输要采用不同的信号编码方式。也就是说，在模拟信道中传输时，要将数据转换为适于模拟信道传输的模拟信号；在数字信道中传输时，又要将数据转换为适于数字信道传输的数字信号。,1. 数字数据的数字信号编码 用数字信号表示数字数据，即用直流电压或电流波形的脉冲序列来表示数字数据的“0”和“1”，就是数字数据的数字信号编码。常用的编码方法有以下几种： （1）不归零编码NRZ 不归零编码用无电压表示二进制“0”，用恒定的正电压表示二进制“1”，如图1-7所示。不归零编码是效率最高的编码，但如果重复发送“1”，势必要连续发

12、送正电压，如果重复发送“0”，势必要连续不送电压，这样会使某一位码元与其下一位码元之间没有间隙，不易区分识别，因此存在发送方和接收方的同步问题。,（2）曼彻斯特编码 在曼彻斯特编码中，每一位的中间均有一个跳变，这个跳变既作为数据信号，也作为时钟信号。电压从高到低的跳变表示二进制“1”，从低到高的跳变表示二进制“0”。,（3）差分曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进，每位中间的跳变仅作同步之用，每位的值根据其开始边界是否发生跳变来决定。每位的开始无跳变表示二进制“1”，有跳变表示二进制“0”。,2. 数字数据的模拟信号编码 要在模拟信道上传输数字数据，首先数字信号要对相应的模拟信

13、号进行调制，即用模拟信号作为载波运载要传送的数字数据。载波信号可以表示为正弦波形式： （1）幅度调制ASK 幅度调制即载波的振幅随着数字信号的变化而变化。例如二进制“1”用有载波输出表示，即载波振幅为原始振幅；二进制“0”用无载波输出来表示，即载波振幅为零。 （2）频率调制FSK 频率调制即载波的频率随着数字信号的变化而变化。例如，二进制“1”用载波频率f1来表示；二进制“0”用另一载波频率f2来表示。,（3）相位调制PSK 相位调制即载波的初始相位随着数字信号的变化而变化。例如，用180相位（反相）的载波来表示二进制“1”；用0相位（正相）的载波来表示二进制“0” 。,1.1.5多路复用技术

14、,多路复用就是在单一的通信线路上，同时传输多个不同来源的信息。从不同发送端发出的信号S1，S2，Sn，先由复合器复合为一个信号，再通过单一信道传输至接收端。接收前先由分离器分出各个信号，再被各接收端接收。可见，多路复用需要经复合、传输、分离三个过程。,（1）频分多路复用FDM 频分复用是把线路或空间的频带资源分成多个频段，将其分别分配给多个用户，每个用户终端通过分配给它的子频段传输。各个频段都有一定的带宽，称之为逻辑信道。为了防止相邻信道信号频率覆盖造成的干扰，而相邻两个信号的频率段之间设立一定的“保护”带，保护带对应的频率未被使用，以保证各个频带互相隔离不会交叠。,（2）时分多路复用TDM

15、时分多路复用是将传输信号的时间进行分割，使不同的信号在不同时间内传送，即将整个传输时间分为许多时间间隔（称为时隙、时间片），每个时间片被一路信号占用。 同步时分复用 同步时分复用采用固定时间片分配方式，即将传输信号的时间按特定长度连续地划分成特定时间段，再将每一时间段划分成等长度的多个时间片，各路数字信号在每一时间段都顺序分配到一个时间片。,异步时分多路复用 异步时分复用技术能动态地按需分配时间片，避免每个时间段中出现空闲时间片。也就是只有某一路用户有数据要发送时才把时间片分配给它。当用户暂停发送数据时不给它分配线路资源。所以每个用户的传输速率可以高于平均速率（即通过多占时间片），最高可达到线

16、路总的传输能力（即占有所有的时间片）。,（3）波分多路复用WDM 波分多路复用利用了光具有不同的波长的特征，实际上就是光的频分复用。光的波分多路复用是利用波分复用设备将不同信道的信号调制成不同波长的光，并复用到光纤信道上，由于波长不同，所以各路光信号互不干扰，在接收方，采用波分设备将各路波长的光分解出来。,（4）码分多路复用CDM 码分多路复用也是一种共享信道的方法，每个用户可在同一时间使用同样的频带进行通信,但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重又叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。 码分多路复用技术主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统，它不仅可以提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信的影响，而且增大了通信系统的容量 。,1.1.6异步传输和同步传输,（1）异步传输 异步传输方式指收发两端各自有相互独立的位定时时钟，数据的传输速率是双方约定的，收方利用数据本身来进行同步的传输方式，一般是起止式同步方式。这种方式以字（一般为8比特）为单位进行传送，在需传送的字符前设置1比特的零电平作为起始位，预告待传送字符即将开始；同