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1、本章要点与学习要求： 计算机网络的组成、分类 （掌握） 国际互联网 （掌握） 多媒体 （掌握） 虚拟现实 （了解） 人工智能与专家系统 （了解） 计算机信息安全与职业道德 （掌握）,多媒体技术,4.2,人工智能与专家系统,4.4,教学目的 本讲主要介绍计算机网络和计算机通信的基本概念及局域网的基本知识，使大家对计算机网络有初步了解。 教学重点与难点计算机网络组成计算机网络分类计算机网络应用,4.1 计算机网络,课堂提问？,现在社会节奏越来越快，人们获取最新信息、查询资料、传递信息最快捷的工具是什么?,网 络,教学引入,返 回,1. 什么是计算机网络,利用通信线路连接起来的相互独立的计算机集合,
2、传输信号的介质,网上计算机是相对独立工作,计算机网络至少由网络设备、通信线路及网络软件等三部分组成。,4.1.1 计算机网络的组成 P196,上一页,返 回,下一页,客户机：为网上用户服务的计算机，可以单独使用或联网使用。 服务器：它为客户提供服务的计算机，具有较高的运算速度和较大的存储容量，存放了大量的软件资源供客户机共享 。 网络互连设备：实现各个网段之间的连接。 网卡：可完成网络通信所需的各种功能 ，把计算机的数据通过网络送出，为计算机收集进入的数据。,2. 网络设备,上一页,返 回,下一页,网 卡,网卡接口：BNC接口、AUI接口和RJ-45接口。网卡的传输速度： 网卡和网线间的传输速
3、度：单位时间内网络中流通的比特位的数量，如10BaseT中的10表示网络的传输速度为10 Mbps。 网卡和CPU的数据交换速度：通过计算机总线进行并行传输的，受并行位数的影响较大，如16位ISA网卡一次传送16位，32位PCI网卡一次传送 32 位。网卡的MAC地址：标识网卡的号码，也称物理地址。在出厂时就写入到网卡中，不可更改，全球唯一。网卡的MAC地址由六组、每组2位16进制组成，前三组为制造厂商的编号，后三组是网卡的编号。,上一页,返 回,下一页,网卡接口,上一页,返 回,下一页,网卡MAC地址,上一页,返 回,下一页,网络互连设备,路由器,网桥,中继器,交换机,调制 解调器,网关,集
4、线器,上一页,返 回,下一页,功能：是计算机与电话线之间进行信号转换的装置 调制：把数字信号转换成模拟信号 解调：将模拟信号复原成数字信号 重要性能参数：是传输速率，目前市面上28.8K、33.6K和56K的调制解调器。 分类内置式外置式,调制解调器,上一页,返 回,下一页,调制解调器功能视频演示,上一页,返 回,下一页,中 继 器,原因：由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱。 功能：也称为重发器。属于网络物理层互联设备，用于清除噪声，放大整型信号，增大网段以延长网络距离。 应用示例,上一页,返 回,下一页,用中继器连接两个局域网,上一页,返 回,下一页,集 线
5、器,定义：是多端口的中继器,是实现数据存储和转发的设备，它工作于OSI协议的数据链路层，能识别数据链路层的不同的数据格式，并能进行互相转换。功能：减少网络堵塞、提供不同类别局域网之间连接能力、实现高速通信。传输速率：10Mb/s、 10/100Mb/s和100Mb/s等。当多台计算机同时使用Hub时，各自只能获取几分之一的传输速率。 应用示例,上一页,返 回,下一页,可叠加集线器网络结构,上一页,返 回,下一页,交 换 机,定义：交换式集线器，是实现数据包转发的网络互连设备，转发的速度很快，属于数据链路层互联设备。 功能：每一对相互通信的工作站能像独占通信媒体那样，进行无冲突地传输数据，通信完
6、后断开连接。 特点：在网络传输密集的场合，交换机的效率要远高于Hub。 应用示例,上一页,返 回,下一页,交换机应用示例,上一页,返 回,下一页,网 桥,定义：是一种在数据链路层实现互联的存储转发设备。 功能：一个网段与另一个网段之间建立连接的桥梁，网桥根据数据帧源和目标的物理地址决定是否对数据帧进行转发。 特点：隔离网段、调整网络的负载、提高整个网络传输性能的作用。应用示例,上一页,返 回,下一页,网 桥 应 用,上一页,返 回,下一页,路 由 器,定义：用于连接多个逻辑上分开的网络，路由器有自己的操作系统，运行各种网络层协议，用于实现网络层的功能。功能：实现路径选择、数据转换和数据过滤的网
7、络互连设备，可以连接两个独立的网络。 特点：路由器的异构网互联能力、拥塞控制能力和网段的隔离能力等都要强于网桥，并且路由器能够隔离广播信息。应用示例,上一页,返 回,下一页,路 由 器 应 用,上一页,返 回,下一页,网 关,定义：网关实现的网络互联发生在网络层之上，它是网络层以上的互联设备的总称。 分类： 面向连接网关：虚拟电路网络互联 无连接网关：数据包网络互联； 应用：可用一台微机作为网关，也可以在服务器中兼有网关功能。在TCP/IP网络中，网关有时所指的就是路由器。,上一页,返 回,下一页,请同学们说出不同的网络设备工作在哪些层？,课堂交互,上一页,返 回,下一页,定义：计算机网络的信
8、息传输介质 分类 有线介质：传输模拟信号和数字信号 同轴电缆 双绞线 光纤 无线介质：传输数字信号,3. 通信线路,上一页,返 回,下一页,双绞线由螺旋状扭结在一起的两条绝缘导线组成，成对线的扭绞可使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小 。,双 绞 线,双绞线制作,视 频 演 示,上一页,返 回,下一页,同轴电缆,以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，外覆密集网状导体，最外面是一层保护性塑料。金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体，同时也使中心导体免受外界干扰，故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性。,上一页,返 回,下一页,光纤(Fiber Optic)是光导纤维的简称，是一种能够传导光信
9、号的传输介质。与同轴电缆比较，光纤可提供极宽的频带且功率损耗小、传输距离 长、传输率高、抗干扰 性强，是构建安全性网 络的理想选择。,光 纤,上一页,返 回,下一页,定义：无线通信利用物理学的电磁波理论，电磁波在自由空间传播，被接收天线感应。无线介质采用无线波段、红外线、激光等进行传输； 特点：无线传输不受固定位置的限制，速率较低；安全性不高，容易受天气的干扰和电磁的干扰。 应用：卫星通信也属于微波通信，只是将微波站建立在了外太空，从而大大地增加了通信的距离。 同步卫星通信原理,无线介质,视 频 演 示,上一页,返 回,下一页,网络通信协议：计算机通信双方在通信时必须遵循的一组规范。 网络操作
10、系统：是网络用户与计算机网络之间的接口。它负责管理网上的所有硬件和软件资源，使它们能协调一致地工作。 网络应用软件：根据网络用户的需要，用开发工具开发出来的网络应用软件。,4. 网络软件,上一页,返 回,下一页,网络的作用范围分类 局域网LAN 广域网WAN 城域网MAN 三种网络比较 网络的拓扑结构分类 总线型结构 星型结构 环型结构 网络型结构,4.1.2 计算机网络的分类 P199,上一页,返 回,下一页,局 域 网,定义：小区域内的计算机及各种通信设备互连在一起的计算机网络 特点：组网便利、传输距离比较短、传输效率高。 局域网架构,图 北方工业大学校园网示例,视 频 演 示,上一页,返
11、 回,下一页,广 域 网,定义：很大距离（几百千米至几千千米，甚至全球）范围内的计算机网络 特点：传输距离很远、传输效率低。,上一页,返 回,下一页,城 域 网,定义：指一个城市范围内计算机网络 ，其覆盖范围在广域网与局域网之间。,上一页,返 回,下一页,三种网络对比,上一页,返 回,下一页,总线型结构,定义：采用单根传输线作为传输介质，网络上的所有站点都通过相应的硬件接口直接连到一条总线上，通过这条总线进行通信。 优点：电缆长度短，容易布线，增加节点时，便于扩充。 缺点：不容易排除网线故障，当某段网线出现故障时，整个网络瘫痪。,上一页,返 回,下一页,星型结构,定义：由各站点通过点到点链路连
12、接到一个集中的站点的网络结构。本结构具有一个控制中心，采用集中式控制。 优点：各工作站点设计简单，建网容易、控制相对简单。缺点：站点间的信息交换必须由中心站中转或控制，当中心站超负载或发生故障时，会导致整个网络停止工作。,上一页,返 回,下一页,环型结构,定义：数据流在站点之间单向传输，各结点通过通信线路组成闭合环型。环中数据沿一个方向传输。 优点：网络扩充比较方便，数据传送率较高，传输控制机制较为简单，实时性强。 缺点：网络中一旦有某一个工作站发生故障，就有可能导致整个网络停止工作，可靠性较差。,上一页,返 回,下一页,网络结构,定义：使用单独的电缆将网络上的站点两两相连，从而提供了直接的通
13、讯途径。广域网中一般用网状结构。 优点：节点间路径多，局部故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网灵活、简单 缺点：网络关系和控制机制复杂，建网不易。,上一页,返 回,下一页,课堂提问？,我们学校的校园网属于哪种拓扑结构？,教学交互,上一页,返 回,下一页,信号的形式 数字信号 定义：以电脉冲的有无（或电平的高低）来表示数据的1和0。 特点：抗干扰能力较强、设备费用较低，但传输距离较短。 模拟信号 定义：以连续变化的正电压或负电压来表示数据1和0。 特点：传输距离较远，并可通过多路复用技术提高带宽，但容易受到噪声和电磁波的干扰。,4.1.3 网络中数据传输的基本原理 P20
14、2,上一页,返 回,下一页,信号的传输方式 基带传输和宽带传输 基带传输：直接将电脉冲表示的数字信号在传输介质上传送。 宽带传输：基带信号对载波进行调制后，再在传输介质上进行传递 单工、半双工和全双工传输 单工传输：信号只能沿信道的一个固定方向传输。 半双工传输：信号可以在不同时刻沿信道的两个方向传输。 全双工传输：信号可以同时沿两个信道在相反方向传输。 异步和同步传输 串行异步传输：要传送的数据被包装成一帖信息。 串行同步传输：要传送的数据以字符或以数据块为单位，在同步信号的驱动下，由发送端发向接收端。 数据传输速率： 传输介质上每秒传输的二进制位数。（bps）,4.1.3 网络中数据传输的
15、基本原理（序）,上一页,返 回,下一页,数据帧,数据包,应用层位于OSI模型的最高层，提供直接支持用户网络应用程序的服务，如：电子邮件(SMTP)、Web访问(HTTP)、文件传输(FTP)、远程登录（TELNET）等。,表示层提供数据编码的格式化和数据转换服务。同时，表示层还具有数据压缩与数据加密功能。,会话层在应用程序之间建立、维持和终止会话。也就是在数据真正进行传送之前进行协商并建立好连接。即定义连接的请求和结束传送和接收状态的设定等动作。,传输层在主机应用程序之间定义端到端的连接。包括四种基本服务：将上层数据分段，建立端到端操作，发送数据段，保证数据的可靠性。,网络层负责在网络之间查找
16、路由，即根据数据包的逻辑地址将数据包从一个网络发送到另一个网络。,数据链路层接收来自于网络层的数据包，并且把信息打包成数据帧，然后下传给物理层进行传输。数据链路层还将在数据包中增加控制信息，如帧类型、寻址及错误控制信息等，确保帧的可靠传输。,物理层用于定义网络设备物理接口的电子的、机械的、过程的和功能的技术规范。物理层的基本功能就是传输数据，不同的传输媒体采用不同的信号编码。,数据流 （Data Stream),数据流 （Data Stream),数据流 （Data Stream),数据流,数据段, ,数据段,数据段,源IP地址,目的IP地址,数据包,源Mac地址,目的Mac地址,数据包,11101010101110.,数据帧,比特流,
