mis_c4 网络互联网通信

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1、管理信息系统管理信息系统第四章 计算机网络与因特网掌握计算机网络的基本概念和构成掌握因特网的基本概念和构成理解Web技术学习目标主要内容 4.1 计算机网络技术4.2 因特网（Internet）4.3 Intranet 4.4 Web技术 第四章 计算机网络与因特网4.1 计算机网络技术主要内容4.1.1 计算机网络的概念 4.1.2 数据通信基本概念 4.1.3 网络的拓扑结构和分类4.1.4 网络基础设施4.1.5 网络体系结构与网络协议 4.1.6 网络计算模式 计算机网络是现代通信技术与计算机技术完美结合的产物。在计算机技术发展以前，通信技术已经得到了 一定程度的研究发展与应用，如早期

2、的电报、电传就是 通信技术的初步应用。近年来随着微电子技术、电子计 算机技术的发展，极大地推动了通信技术的进步，从而 导致一个全新的数据通信领域计算机网络的出现。 4.1 计算机网络技术4.1.1 计算机网络的概念对于计算机网络通常是这样描述的：凡将地理位置 不同、并具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设 备和通信线路联接起来，以功能完善的网络软件（包括 网络通信协议、数据交换方式及网络操作系统等）实现 网络资源共享的系统，称为计算机网络系统。计算机网 络系统由主计算机系统（host）、终端设备（terminal ）、通信设备和通信线路四大部分构成。主计算机系统 是网络的资源，通信设备和通信

3、线路是网络数据通信的 连接设备和传输介质，终端设备是用户应用网络的窗口 ，是使用者和网络打交道的接口。计算机网络可以划分为资源子网和通信子网两级子 网。 4.1 计算机网络技术4.1.1 计算机网络的概念计算机网络的主要功能有： 资源共享 均衡负荷及分布处理 信息快速传输与集中处理 通信与合作 综合信息服务4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念1数据通信模型数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的 通信。从数据通信原理角度来看，数据通信系统是通过 数据电路将分布在异地的数据终端设备与计算机系统连 接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。基 于点与点之间的通信系统的模型如下

4、图所示。 4.1 计算机网络技术图4.2 通信系统一般模型4.1.2 数据通信基本概念2数据通信的基本概念 （1）数据（Data）“数据”一般可以理解为“信息的数字化形式”或“数字 化的信息形式”。在计算机网络系统中，数据即为在网 络中存储、处理和传输的二进制数字编码。 （2）信号（Signal）信号是数据在传输过程中电信号的表示形式。可分 为模拟信号（Analog Signal）和数字信号（Digital Signal）。模拟信号的信号电平是连续变化的；而数字 信号是用两种不同的电平去表示0、1比特序列的电压脉 冲信号表示。4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念2数据通信的基本概

5、念 （3）信道（Channel）“信道”就是通信双方以传输媒介为基础的传递信号 的通路。信道也有“模拟信道”和“数字信道”之分，模拟 信道是以连续模拟信号形式传输数据的信道。数字信道 是以数字脉冲形式（离散信号）传输数据的信道。4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念3常用的数据通信技术评价指标 （1）数据传输速率数据传输率是指单位时间内传输的信息量，常用“ 比特率”和“波特率”来表示。比特率是每秒种传输二进 制信息的位数，即为“位/秒”，通常记作bit/s。常用单 位有Kbit/s，Mbit/s，Gbit/s。目前最快的以太局域网 理论传输速率为10Gbit/s。“波特率”也称“码

6、元速率”、 或者“信号传输速率”，是指每秒传输的码元（符号）数 ，即为波特，记作Baud。波特率与比特率的关系为：比特率波特率单个 调制状态对应的二进制位数。4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念3常用的数据通信技术评价指标 （2）传输带宽带宽（Bandwidth）是指网络中每秒传输的最大字节 数，也就是一个信道的最大数据传输速率，单位也为“ 位/秒”（bit/s）。高带宽则意味着系统的高处理能力 和通信能力。不过，传输带宽与数据传输速率是有区别 的，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数 据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率，就像公 路上的最大限速与汽车实际速度二者的关

7、系一样。4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念3常用的数据通信技术评价指标 （3）时延时延就是信息从网络的一端传送到另一端所需的时 间。时延=“处理时延”+“传播时延”+“发送时延”。其中，“处理时延”是数据在交换节点为存储转发而 进行一些必要的数据处理所需的时间；“传播时延”是电 磁波在信道中需要传播一定距离所需的时间；“发送时 延”是节点在发送数据时使数据块从节点进入到传输介 质所需要的时间，也就是从数据块的第一比特开始发送 算起，到最后一比特发送完毕所需的时间。4.1 计算机网络技术4.1.2 数据通信基本概念3常用的数据通信技术评价指标 （4）误码率误码率（Pe）是指二进制

8、数据位传输时出错的概率 。它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠 性的指标。在计算机网络中，一般要求误码率低于10-6，若误码率达不到这个指标，可通过差错控制方法检错 和纠错。4.1 计算机网络技术4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构连接在网络上的计算机、大容量磁盘、高速打印机 等部件，均可看作是网络上的一个结点，又称工作站。 所谓网络的拓扑结构（topology）是指各结点在网络上 的连接形式。计算机网络中常见的拓扑结构有总线型、 星型、环型、树型和混合型等。 4.1 计算机网络技术4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构 1）总线结构在总线结构中，各个工作站

9、或称结点均与一根总线 相连，如下图所示。每个结点采用广播式发送信息，信 号沿着总线向两侧传播，并可以被其他所有结点收到。4.1 计算机网络技术图4.3 总线结构4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构 2）星型结构星型结构布局是将所有的工作站都直接连接到一中 央结点上，如下图所示。当一个工作站要传输数据到另 一个工作站时，都需要通过中央结点，它负责管理和控 制所有的通信。4.1 计算机网络技术图4.4 星型结构4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构 3）环型结构环型结构中各结点通过中继器连接到闭环上，多个 设备共享一个环，如下图所示。任意两个结点间都要通 过环路互相通信，

10、可以单向或双向通信。 4.1 计算机网络技术图4.5 环型结构4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构 4）树型结构树型结构是一种天然的分级结构，如下图所示。主 结点和非主结点可以是交换机或集线器，叶子结点（终 端结点）是主机或打印机等外设，主机和交换机之间用 双绞线（类似电话线）连在一起。 4.1 计算机网络技术图4.6 树型结构4.1.3 网络的拓扑结构和分类 1网络的拓扑结构 5）混合结构混合结构是将多种拓扑结构的局域网连在一起而形 成的，如下图所示。混合拓扑结构的网络兼顾了不同拓 扑结构的优点。 4.1 计算机网络技术图4.7 混合结构4.1.3 网络的拓扑结构和分类 2计算

11、机网络的分类计算机网络是由各自独立的计算机（大型机、小型 机、微机）用通信媒体互联起来的系统。对计算机网络 可以从不同的角度进行分类。1）从网络的物理结构按传输技术可分为点对点式网络和 广播式网络。 2）从网络作用范围可分为局域网、城域网、广域网。3）按网络的使用范围可分为公用网和专用网。 4）按传输介质可分为有线网和无线网。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 计算机网络由资源子网和通信子网两级子网组成， 其中通信子网负责整个网络的通信管理与控制，它由传 输线路和转接部件构成。传输线路是实现信息实际传送 的通道。转接部件是处理信息如何传送的处理机。通信 控制与处理设备（如程控交换机

12、）和通信线路属于通信 子网。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 1网络传输介质网络传输介质就是计算机网络中信息发送端与信息 接收端之间的信息通道所使用的连接介质，包括有线传 输介质和无线传输介质。 1）有线传输介质双绞线 同轴电缆 光导纤维（光纤） 4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 1网络传输介质 2）无线传输介质微波 卫星通信 4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备计算机网络传输除了必须的传输介质外还需要很多 其它连接设备，如调制解调器、网卡等。这里着重介绍 信息系统建设中经常涉及到的一些网络互联设备。 网络适配器 又称为网络接口卡或网卡（N

13、IC，Network Interface Card）。它是计算机连接通信介质的接口， 插在相关的设备中。它的主要功能是实现物理信号的转 换以及执行网络协议。由于网络的体系结构、传输介质 和访问方式等各不相同，使得网卡的种类繁多、功能差 异很大。对于文件服务器，因其处理速度直接影响整个 网络的性能，所以应该使用尽可能好的网卡。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备中继器（Repeater） 中继器也称重发器，是计算机网络中最简单的设备 ，用来连接相同拓扑结构的局域网。它的作用是清除噪 音，放大整型信号，增加网段以延长网络距离。比如， 总线型拓扑结构的局域网经常用重发器延长

14、网段。如某 公司租用了某智能大厦的一层和三层，在一层建立一个 总线型的局域网，三层也建立一个总线型的局域网，为 了使公司内部的信息系统能够正常运转，需要将这两个 局域网互联起来，解决方案之一就是在这两个局域网之 间加一个中继器以延长网段，如下图所示。集线器、网 桥等均有中继器的基本功能。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备4.1 计算机网络技术图4.8 两个总线型局域网通过中继器互联4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备集线器与交换机集线器亦称集散器，是一种是物理层的网络互联设 备，相当于一个多口的中继器，以星型形式将局域网中 的多台设备连接起来。在局域网络中，这种

15、设备常常使 用双绞线连接各个入网设备，集线器可将不同缆线（如 双绞线、同轴电缆、光缆连接的网段）的网段互联。其 通常包括无源、有源、智能和交换四种形式。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备路由器（Router）路由器是局域网和广域网之间进行互联的关键设备 ，通常的路由器都具有负载平衡、阻止广播风暴、控制 网络流量以及提高系统容错能力等功能。一般来说，路 由器多数都可支持多种协议，提供多种不同的物理接口 ，从而使不同厂家、不同规格的网络产品之间，以及不 同协议的网络之间可以进行非常有效的网络互联。4.1 计算机网络技术4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备在市场上已有

16、支持多种协议的复合路由器。下图是 一个环型局域网通过路由器与DDN广域网互联，又通过 另一路由器与总线型局域网互联的例子。 4.1 计算机网络技术图4.9 局域网通过路由互联 4.1.4 网络基础设施 2网络互联设备网关（Gateway）网关又称协议转换器，是最复杂的网络互联设备， 用于在不兼容的协议之间进行信息转换。和路由器一样 ，网关既可用于广域网互联，也可用于局域网互联。其 基本功能是容纳不同网络间的各种差异，对互联网间的 网络协议进行转换。可对数据重新分组，执行数据报文 存储、转发功能，实现网络间的通信。但网关一般难于 安装和维护，只有在没有其他选择时（处理根本不兼容 的协议）才选用。比较典型的应用是用于银行专用网和 Internet网之间的支付网关。4.1 计算机网络技术4.1.5 网络体系结构与网络协议 1网络协议计算机之间仅仅通过彼此的物理连接（通信介质和 网络互联设备）来发送和接收信号是不够的，因为在数 据交换过程中，还必须有数据交换所必须