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1、计算机网络与多媒体技术,主要内容,计算机网络基本概念 数据通信基础 物理层 数据链路层 局域网技术 网络层 传输层 应用层,第1章 计算机网络概述,本章内容 计算机网络基本概念 计算机网络的发展史 网络拓扑结构分类 OSI/RM和TCP/IP参考模型,1.1 计算机网络的基本概念,计算机网络定义 就是利用通讯设备和线路，将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即由网络通讯协议、信息交换方式及网络操作系统等构成）实现网络中资源共享和信息传递的系统。,1,2,3,4,1.1.3计算机网络系统的基本组成,计算机网络系统是由通信子网、资源子网及一系列的协议组成的。,负
2、责信息处理,负责信息传递,协议是计算机之间或计算机与子网通信使用的,1.1.4 计算机网络的分类,按覆盖的地理范围划分 广域网WAN (Wide Area Network) 局域网LAN（Local Area Network） 城域网MAN（Metropolitan Area Network）,几十千米到几千千米,几千米以内,几十千米之内,按传输介质划分有线网 无线网,双绞线、同轴电缆、光纤,无线电波、微波、红外、激光,按拓扑结构分类,（1）星型拓扑结构,中央结点的功能： （1）建立连接 （2）维持连接 （3）拆除连接,（2）环形拓扑结构,各节点首尾相连，闭合环形通信，任意节点都可发送信息。
3、单向、双向均可 节点发出的信息穿越环中所有环路接口，信息流目的地址与环上某节点相符时，接收，继而流到出发点。,（3）总线型拓扑结构,一条中央总电缆（总线），将相互间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式。 任何一节点都可以沿着总线向两个方向传输扩散并可以被任一节点接收，故称广播式网络。 两端连接的器件叫端结器，与总线进行阻抗匹配，避免信号反射汇总线产生不必要的干扰。,（4）树形拓扑结构,特点：具有一定容错能力； 也是广播式网络 ；容易扩充。,总线网络上加上分支，不形成回路 分层网、结构可以对称。,（5）网状拓扑结构,在实际组网中,拓扑结构不一定是单一的,通常是几种结构的混用。,将多个子网或多
4、个局域网连接起来构成网际拓扑结构。 网状网 主干网 星状相连网,网络设备,几种常见的网络设备网络接口卡：安装在计算机上集线器：把不同计算机连接成星形结构网桥：是连接两个相同类型子网的连接设备网关：是连接两个不同类型子网的连接设备路由器：是局域网与外部网络的连接部件。可连接不同类型不同速度的子网，并可参与网络的管理。,1.2 OSI/RM和TCP/IP模型,OSI/RM：开放式系统互联参考模型 开放：只要遵循OSI标准，一个系统就可以和任何一个遵循统一标准的其他任何系统通信。1983年形成正式文件，即ISO7498国际标准。 ISO：国家标准化组织。 TCP/IP：传输控制协议和网际协议,计算机
5、网络通信及网络服务软件系统的 功能模块图,网络体系结构,协议,协议由语义、语法和变换规则3部分组成 语义规定通信双方“讲什么” 语法规定通信双方“如何讲” 变换规则规定双方的“应答关系”,计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。,实体,任何发送或接收信息的硬件或软件。,OSI七层模型,OSI七层模型,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,逻辑链路控制,介质存取控制,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,系统 1,系统 2,7,6,5,4,3,2,1,报文,报文,报文,报文,分组,帧,比特,应用层协议,表示层协议,会话层协议,传输层协议,网络层协议
6、,链路层协议,物理层协议,7,6,5,4,3,1,2,TCP/IP模型,TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划实现若干台主机的相互通信。 现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。 优点： 一开始就考虑到多种异构网的互联问题并将网际协议（IP）作为其重要组成部分； 同等对待面向连接的和面向无连接的； 具有很好的网络管理功能。,TCP/IP模型,缺点：服务、协议、接口概念不清；通用性差，很难用它来描述其他种类的协议栈；严格说链路层不是一层，而是一个接口，而在这下面的数据链路层和物理层都没有。 TCP/IP模型包括4个概念层次： 应用层（applicati
7、on） 传输层（transport） 网络层（internet） 数据链路层或网络接口（network interface）,TCP/IP概念层次,Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等,TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,TCP/IP与应用层,应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用。,TCP/IP与传输层,传输层的两项主要功能： 流量控制：通过滑动窗口实现； 可靠传输：由序号和确认来实现。,传输层提供了TCP和UDP两种传输协议： TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没
8、有收到的段。 UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。,面向连接的TCP 无连接的UDP,传输层提供了两种传输协议,TCP/IP网际层的四个主要协议,TCP,UDP,6,17,IP,传输层,网际层,IP数据报的协议域确定目的端的上层协议,网络层,IP: 网际协议 （分组分发、建立网际网。网间的报文往来根据它目的地的IP地址通过路由器传输到另一网络） ICMP: internet控制报文协议（ping命令） ARP:地址解析协议（如查找网络地址） RARP: 逆向地址解析协议,第2章 数据通信基础,2.1 通信系统概述 通信的目的就是传递信息。,通信系统模型,信源
9、、信宿、信道、噪声,信源：产生和发送信息的一端； 信宿：接收信息的一端； 信道：通信线路。物理性质决定于传输介质。 噪声：信息在传输过程中受到的外界的干扰。不同的物理信道受的噪声影响不同。如电信号易受到外界电磁干扰。在光缆中传输的信号不受电磁干扰。,信号,模拟信号：在各种介质上传输的连续变化的电磁波，可以以各种频率在双绞线、光缆等传输介质上传输； 数字信号：在介质上传输的电压脉冲序列。,(a)模拟信号 （b）数字信号,2.2 数据通信的性能指标,2.2.1 数据传输速率 码元：信道中传输的一个数字脉冲称为一个码元 码元传输速率：单位时间内在信道上传输的码元的个数，单位为波特（baud）。数据传
10、输速率：单位时间内在信道上传输的二进制位的个数，单位为比特每秒（bit/s）。,“交换”的含义,在这里，“交换”(switching)的含义是： 转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 交换技术有电路交换、报文交换、分组交换,电路交换,在发送方和接收方建立一条实际的、临时的物理通道，建立后通信双方独占这条通道，其他用户不能使用，直到数据传输结束。 建立连接、传输数据、释放连接,报文交换,不需建立物理连接，采用存储转发技术，把发送的数据组织成一个数据包报文的形式，含有接收方的目的地址。中间节点接收到后，将
11、报文保存到缓冲区，然后根据报文的目的地址选一条合适的通路，这样传下去。,报文交换的特点,无需建立连接 多路径 通信线路利用率高 延迟时间较长，无法预测，不适合实时、交互式通信（中间结点完整的接收报文的时间、报文在中间结点的输出队列中等待发送的时间，和发送报文所需时间总和） 对报文长度没限制，结点需要较大的缓冲空间,分组交换的优点,高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。 可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。,虚电路方式,1,2,3,4,5,6,7,B,A,C,
12、D,E,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,数据报方式,1,2,3,4,5,6,7,B,A,C,D,E,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,a1,a2,a3,交换方式的比较,A B C D,A B C D,报文交换,电路交换,t,连接建立,数据传送,连接释放,交换方式的比较,虚电路交换,A B C D,数据报交换,第3章 物理层,物理层是OSI的最低层，建立在物理通信介质的基础上，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互联设备，为数据传输提供可靠的环境。 物理层考虑的是如何才能在连接各种计算机的传输介质上传输
13、比特流，而不必考虑连接各种计算机的具体物理设备和传输介质。,物理层定义,ISO对OSI参考模型中的物理层的定义：物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。,物理层的功能,主要功能是为两个网络设备之间提供透明的比特流传输，实现各节点之间的位传输，保证位传输的正确性。 利用传输介质为数据链路层提供物理连接；（激活物理连接、传输数据、终止物理连接） 保证比特流传输的可靠性接口。,物理层的网络连接设备,中继器（Repeater）：中继器工作在OSI参考模型的物理层上，其功能是对衰减的信号进行再生和放大。,*中继器不仅起到扩展网络距离的作用
14、，还可以连接不同传输介质的网络。,网络连接设备,集线器（HUB） ：集线器具有多个端口，不仅用于集中网络连接，还可以重发数字信号。局域网中最常用的是连接以太网的HUB 。,集线器与中继器的区别 集线器具有与中继器相似的信号中继和放大特性，因而被称为多端口中继器。 两者的主要区别是：中继器一般为两个端口；而集线器具有多个端口。 用HUB连接的网络是物理上星型而逻辑上是总线型的拓扑结构。,传输介质,传输介质的种类,传输介质,软介质（无线）,硬介质（有线）,双绞线,同轴电缆,光纤,微波,卫星,传输介质的分类,电介质：双绞线、同轴电缆 光介质：光纤 无线介质：无线电、微波、红外线等,双绞线（电话线、计
15、算机通信）,价格便宜，制作方便 模拟信号（电话线，3类）和数字信号（计算机网络）都可以 接口：电话RJ-11，计算机网络RJ-45 带宽取决于线的粗细和传输的距离。计算机网络常用3类和5类线，是10M和100M的，一般只有100米。一般是终端用户和最近的通信设备间用,双绞线（电话线、计算机通信）,分类： 屏蔽双绞线，简称STP 无屏蔽双绞线，简称UTP 种类： UTP标准（1，2，3，4，5，超5，6类线） 常用：5类线,以箔屏蔽以减少 干扰和串音,3类、5类 双绞线外没有任何附加屏蔽,屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线(UTP),局域网常用双绞线,双绞线组网规则54321,5：允许5个网段，每段长度最大长度100m 4：同一信道上允许连接4个中继器或集线器 3：在其中3个网段上可以增加节点 2：另外2个只能做中继器链路 1：组建1个大型的冲突域。,UTP,3类UTP和5类UTP绞合密度不同,Category 3 UTP.,Category 5 UTP,双绞线线序及RJ-45接口,双绞线线序 EIA/TIA T568A标准T568B 标准,T568A 白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕 T568B 白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕,直通UTP电缆,直通UTP电缆（有错误）,交叉UTP电缆 -交叉端口对交叉端口,
