计算机机房及网络的基本知识

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1、第二章 计算机机房及网络的基本知识v第一节 网络的拓扑结构v第二节常见的通信方式v第三节广泛应用的计算机网络介绍v第四节公用建筑计算机经营管理系统第一节 计算机网络的拓扑结构（1 1）网络的拓扑结构）网络的拓扑结构 网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，把向工作站、服务器等网络单元抽象成为把向工作站、服务器等网络单元抽象成为“点点”，把网络中的电缆等通信媒体抽象为，把网络中的电缆等通信媒体抽象为“线线”，从而抽象出了网络系统的几何结构，从而抽象出了网络系统的几何结构，即为逻辑结构。即为逻辑结构。（2 2）网络的的拓扑结构重要性）网络的的拓扑结构重要性

2、网络的的拓扑结构对于网络的性质、成本、网络的的拓扑结构对于网络的性质、成本、可靠性都有很大的影响。可靠性都有很大的影响。（3）常见的网的拓扑结构星型结构星型结构总线结构总线结构环型结构环型结构树型结构树型结构网型结构网型结构拓扑结构图：星型结构 星型结构的网络要用一台计算机或其他设备星型结构的网络要用一台计算机或其他设备作为中心节点，其他的计算机通过线路和中作为中心节点，其他的计算机通过线路和中心节点相连接。在一个星型网局域网中，网心节点相连接。在一个星型网局域网中，网络上各计算机之间的通信都要通过中央结点络上各计算机之间的通信都要通过中央结点的转发完成通信。的转发完成通信。 星型结构的特点：

3、星型结构的特点：星型拓扑结构简单，便于星型拓扑结构简单，便于管理和维护；星型结构易扩充，易升级；管理和维护；星型结构易扩充，易升级；对对中心结点的要求比较高，中心结点的要求比较高，一旦出现故障，全一旦出现故障，全网瘫痪。网瘫痪。总线型结构 总线型结构中，所有的计算机都使用同一条总线型结构中，所有的计算机都使用同一条总线传输数据，出现传输冲突的可能性是很大总线传输数据，出现传输冲突的可能性是很大的，必须用专门的通信协议来保证传输的正常的，必须用专门的通信协议来保证传输的正常进行。进行。 总线型结构特点：组网比较简单，扩展网络的总线型结构特点：组网比较简单，扩展网络的结点也比较简单。但对网络的连接

4、较高，一个结点也比较简单。但对网络的连接较高，一个结点出问题，将影响整个网络。结点出问题，将影响整个网络。 环型结构环型结构 环型结构是各个网络结点通过环接口连在一条环型结构是各个网络结点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中。环型结构有首尾相接的闭合环型通信线路中。环型结构有两种类型，即单环结构和双环结构。例如：单两种类型，即单环结构和双环结构。例如：单环结构的网络有令牌环（环结构的网络有令牌环（Token RingToken Ring）。双环）。双环结构的网络有光纤分布式数据接口（结构的网络有光纤分布式数据接口（FDDIFDDI）。）。 特点：在环型网络中，各工作站间无主从关系，特

5、点：在环型网络中，各工作站间无主从关系，结构简单；信息流在网络中沿环单向传递，延结构简单；信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好；可扩充性和可靠性都差。迟固定，实时性较好；可扩充性和可靠性都差。树型结构树型结构 树型结构是树型结构是星型结构的扩展，或者说是星型结构的扩展，或者说是从总从总线型和星型结构演变来的，它有两种类型，线型和星型结构演变来的，它有两种类型，一种是由总线型拓扑结构派生出来的，它一种是由总线型拓扑结构派生出来的，它由多条总线连接而成。另一种是星型结构由多条总线连接而成。另一种是星型结构的的扩展扩展，各结点按一定的层次连接起来，各结点按一定的层次连接起来，形状像一棵倒

6、置的树，因此称为树型结构。形状像一棵倒置的树，因此称为树型结构。在树型结构的顶端有一个根结点，它带有在树型结构的顶端有一个根结点，它带有多分支，每个分支还可以再带子分支。多分支，每个分支还可以再带子分支。树型结构的网络特点：树型结构的网络特点：易于扩展，可靠性高；根结点的依赖性大，根结易于扩展，可靠性高；根结点的依赖性大，根结点出现故障，将导致全网不能工作。点出现故障，将导致全网不能工作。网状结构网状结构 网状结构是一种不规则的网络结构网状结构是一种不规则的网络结构 ，这种结构中的每一个结点和另一个之间这种结构中的每一个结点和另一个之间至少有两条链路。大型互联网一般都采至少有两条链路。大型互联

7、网一般都采用这种结构，例如：我国的教育科研示用这种结构，例如：我国的教育科研示范网范网CERNETCERNET、国际互联网、国际互联网InternetInternet的主的主干网都采用网状结构。干网都采用网状结构。 网状结构的特点：每个结点都有冗余链网状结构的特点：每个结点都有冗余链路路 ，可靠性高；，可靠性高； 因为有多条路径，因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，但路经选择所以可以选择最佳路径，但路经选择比较复杂；结构复杂，不易管理和维比较复杂；结构复杂，不易管理和维护；适用于大型广域网；护；适用于大型广域网； 线路成本高。线路成本高。第二节常见的通信方式2.1 数据通信基础数据通信基础主

8、要内容主要内容主要内容主要内容2.1.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 2.1.2 模拟数据与数字数据的传输形式模拟数据与数字数据的传输形式 2.1.3 数据传输中的检错与纠错数据传输中的检错与纠错 2.1.4 多路复用多路复用 2.1.5 数据传输方式数据传输方式 2.1.6 数据交换方式数据交换方式 v返回返回2.1.1 数据通信的基本概念数据通信的基本概念 1数据（数据（数据是有意义的实体，是描述事物的形式。数据是有意义的实体，是描述事物的形式。 ）2信号（信号（信号是数据的电磁编码或电子编码。信号是数据的电磁编码或电子编码。 ）3信息（信息（信息是数据的内容和解释。信息是数据的

9、内容和解释。 ）4信源（信源（通信过程中发送信息的设备称为信源。通信过程中发送信息的设备称为信源。 ）5信宿（信宿（通信过程中接受信息的设备称为信宿。通信过程中接受信息的设备称为信宿。 ）6信道（信道（信源和信宿之间的通信线路称为信道。信源和信宿之间的通信线路称为信道。 ）返回返回2.1.2 模拟数据与数字数据的传输形式模拟数据与数字数据的传输形式 1模拟数据在模拟信道上传输模拟数据在模拟信道上传输 如图所示如图所示2数数字字数数据据在在模模拟拟信信道道上上传传输输（频频带带传传输输:只只占占有有有有限限的的频带）频带） 如图所示如图所示3模拟数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输4数数

10、字字数数据据在在数数字字信信道道上上传传输输（基基带带传传输输：占占有有很很大大的的频带）频带） 如图所示如图所示返回返回模拟数据在模拟信道上传输模拟数据在模拟信道上传输返回返回数字数据在模拟信道上传输数字数据在模拟信道上传输返回返回数字数据在模拟信道上传输数字数据在模拟信道上传输返回返回只只有有两两种种相相位位的的调调相相方方式式称称为为两两相相调调制制。为为了了提提高高信信息息的的传传输速率，还经常采用四相调制和八相调制方式。输速率，还经常采用四相调制和八相调制方式。（a） 四相调制方式的相位分配四相调制方式的相位分配（b） 八相调制方式的相位分配八相调制方式的相位分配数字数据在数字信道上

11、传输数字数据在数字信道上传输返回返回双极性码双极性码单极性码单极性码常用的常用的RS-232就是一种典型的不归零型双极性二元码就是一种典型的不归零型双极性二元码接口电路。比起单极性码来，双极性码的可靠性要高，接口电路。比起单极性码来，双极性码的可靠性要高，抗干扰性强。抗干扰性强。数字数据在数字信道上传输数字数据在数字信道上传输返回返回2.1.3 数据传输中的检错与纠错数据传输中的检错与纠错 常用误码率来表示错码的程度。误码率可表示为：常用误码率来表示错码的程度。误码率可表示为：在计算机通信网中，通常要求误码率应在在计算机通信网中，通常要求误码率应在10-510-9之间。之间。 信道噪声分为热噪

12、声与冲击噪声两类。信道噪声分为热噪声与冲击噪声两类。 热噪声由传输介质导体的电子热运动产生。热噪声由传输介质导体的电子热运动产生。 热热噪噪声声是是一一种种随随机机噪噪声声，所所引引起起的的传传输输差差错错为为随随机机差差错错，这这种差错的特点是在数据序列中前后位之间的差错彼此无关。种差错的特点是在数据序列中前后位之间的差错彼此无关。 冲冲击击噪噪声声是是由由外外界界电电磁磁突突发发干干扰扰引引起起，与与热热噪噪声声相相比比，冲冲击击噪噪声声幅幅度度较较大大，是是引引起起传传输输差差错错的的主主要要原原因因。错错误误之之间间有有相相关关性。性。 返回返回2.1.3 数据传输中的检错与纠错数据传

13、输中的检错与纠错 1检错码检错码 检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，通过这些附加检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，通过这些附加位位，接接收收端端可可以以判判断断所所接接收收的的数数据据是是否否正正确确。（奇奇偶偶校校验验、CRC校校验）验）2纠错码纠错码指在发送每一组信息时发送足够的附加位，借助于这些附加信息，指在发送每一组信息时发送足够的附加位，借助于这些附加信息，接收端在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动接收端在接收译码器的控制下不仅可以发现错误，而且还能自动纠正错误。（方块校验）纠正错误。（方块校验）返回返回2.1.4 多路复用多路复用 多路复用的原理如

14、下图所示，在发送端，多路复用器合并多路复用的原理如下图所示，在发送端，多路复用器合并N个输入信个输入信号，在接收端，多路复用器通过译码，从复合信号中分离出原始信号，在接收端，多路复用器通过译码，从复合信号中分离出原始信号。号。分为三大类：分为三大类：频分多路复用频分多路复用（FDMFDM）和）和时分多路复用时分多路复用（TDMTDM） 波分多路复用波分多路复用 返回返回频分多路复用频分多路复用 在物理信道的可用带宽超过单路信号所需带宽的情况下，可将在物理信道的可用带宽超过单路信号所需带宽的情况下，可将该物理信道的总带宽分割成若干个子信道，每个子信道传输一该物理信道的总带宽分割成若干个子信道，每

15、个子信道传输一路信号。（例如语音信号路信号。（例如语音信号300-3400Hz300-3400Hz） 为避免相临频段互扰，频段之间必须保留一定的间隙，该间隙称为保为避免相临频段互扰，频段之间必须保留一定的间隙，该间隙称为保护带。护带。 返回返回时分多路复用时分多路复用 如如果果物物理理信信道道所所能能达达到到的的传传输输率率超超过过传传单单一一信信源源要要求求的的数数据据传传输输率率，则则可可将将物物理理信信道道按按时时间间分分成成时时间间片片，供供多多个个信信源源轮轮流使用。流使用。 返回返回2.1.5 2.1.5 数据传输方式数据传输方式 1 1并行传输方式并行传输方式 采采用用并并行行传

16、传输输方方式式，可可以以一一次次传传输输多多位位数数据据。相相应应地地，从从发发送送端端到到接接收收端端的的信信道道需需要要若若干干根根传传输输线线。例例如如，计计算算机机的的并并行行口口常常用用于连接打印机，每次并行输出于连接打印机，每次并行输出8 8位数据，位数据，如图所示如图所示。2 2串行传输方式串行传输方式 串串行行传传输输是是一一位位一一位位地地传传送送的的，从从发发送送端端到到接接收收端端只只要要一一根根传传输线即可输线即可如图所示如图所示。 串串行行数数据据通通信信又又有有三三种种不不同同的的方方向向性性结结构构：单单工工、半半双双工工和和全全双工，双工，如图所示如图所示。返回

17、返回并行传输方式并行传输方式返回返回串行传输方式串行传输方式 返回返回单工、半双工和全双工单工、半双工和全双工返回返回2.1.6 数据交换方式数据交换方式 1. 线路交路交换2. 报文交文交换 3. 分分组交交换 返回返回1. 线路交路交换 进行数据通信行数据通信时，在数据，在数据传输期期间，源，源结点与点与目目标结点之点之间存在一条由中存在一条由中转结点构成的点构成的专用用物理物理线路。需要路。需要线路建立、数据路建立、数据传送和送和线路拆路拆除三个除三个过程。如程。如图示示返回返回线路交路交换返回返回 线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用于交互式

18、会话类通信。于交互式会话类通信。 线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低；系统不具有存储数据的能力，不能平系统效率低；系统不具有存储数据的能力，不能平滑交通量；系统不具备差错控制能力，无法发现与滑交通量；系统不具备差错控制能力，无法发现与纠正传输过程中发生的数据差错。纠正传输过程中发生的数据差错。 在进行线路交换方式研究的基础上，人们提出在进行线路交换方式研究的基础上，人们提出了存储转发交换方式。了存储转发交换方式。2. 报文交文交换报文文: 在在发送送数数据据时，不不管管发送送数数据据的的长度度是是多多少少，都都把把它它当当做做一一个个

19、逻辑单元元，在在发送送的的数数据据上上加加上上目目的的地地址址、源源地地址址与与控控制制信信息息，按按一一定定的的格格式式打打包包后后组成成一一个个报文文。报文交文交换的的传输方式方式为“存存储转发”，特点如下：，特点如下：v线路利用率路利用率较高高v可以将一个可以将一个报文文发送到多个目的地送到多个目的地v可以可以设置置优先先权v每个每个报文都要文都要进行路由行路由v实时性性较差差返回返回3. 分分组交交换分分组交交换的的传输方式方式为“存存储转发”，实时性性较差。差。分分组交交换与与报文交文交换的区的区别在于限制所在于限制所传输数据的最大数据的最大长度度,典型的最大典型的最大长度是度是10

20、00或几千比特。或几千比特。发送站将一个送站将一个长报文分成多个文分成多个报文分文分组，接收站将多个，接收站将多个报文分文分组按按顺序重新序重新组织成一个成一个长报文。文。报文分文分组通常也被称通常也被称为分分组。分分组交交换的两种工作方式的两种工作方式为数据数据报和虚和虚电路方式路方式返回返回数据数据报方式方式返回返回在数据报方式中，与线路交换方式相比，分组在数据报方式中，与线路交换方式相比，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立建立线路连接线路连接。源主机所发送的每一个分组。源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径。每个分组在都

21、可以独立地选择一条传输路径。每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径，从源通信子网中可能是通过不同的传输路径，从源主机到达目的主机。主机到达目的主机。数据数据报方式的特点方式的特点返回返回 同一报文的不同分组可以有不同的传输路径。同一报文的不同分组可以有不同的传输路径。 同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复与丢失现象。乱序、重复与丢失现象。 每一个分组在传输过程中都必须带有目的地每一个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址。址与源地址。 数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长

22、报文、会话式通信。通信，不适用于长报文、会话式通信。 在研究数据报交换方式的优缺点的基础上，人们进一步提出了在研究数据报交换方式的优缺点的基础上，人们进一步提出了虚电路交换方式。虚电路交换方式。虚虚电路方式路方式返回返回虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起来，发挥两种方法的优点，达到最佳的结合起来，发挥两种方法的优点，达到最佳的数据交换效果。虚电路方式在分组发送之前，数据交换效果。虚电路方式在分组发送之前，需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路。电路。虚虚电路方式的特点路方式的特点返回返回(1) 在

23、每次报文分组发送之前，必须在发送方与接收方在每次报文分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。之间建立一条逻辑连接。(2) 一次通信的所有报文分组都通过这条虚电路顺序传一次通信的所有报文分组都通过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。报文分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的报文分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象。现象。(3) 报文分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要报文分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做差错检测，而不需要做路径选择。做差错检测，而不需要做路径选择。(4)

24、 通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。路连接。第三节广泛应用的计算机网络介绍v目前国内常见的有以下的几种接入方式可选择。v1 PSTN公共电话网v这是最容易实施的方法，费用低廉。只要一条可以连接ISP的电话线和一个账号就可以。但缺点是传输速度低，线路可靠性差。适合对可靠性要求不高的办公室以及小型企业。如果用户多，可以多条电话线共同工作，提高访问速度。v2 ISDNv目前在国内迅速普及，价格大幅度下降，有的地方甚至是免初装费用。两个信道128kbit s的速率，快速的连接以及比较可靠的线路，可以满足中小型企业浏览以及收发电子邮件的需求。

25、而且还可以通过ISDN和Internet组建企业VPN。这种方法的性能价格比很高，在国内大多数的城市都有ISDN接入服务。v3 ADSLv非对称数字用户环路，可以在普通的电话铜缆上提供158Mbit s的下行和1064kbit s的上行传输，可进行视频会议和影视节目传输，非常适合中、小企业。可是有一个致命的弱点：用户距离电信的交换机房的线路距离不能超过46km，限制了它的应用范围。v4 DDN专线v这种方式适合对带宽要求比较高的应用，如企业网站。它的特点也是速率比较高，范围从64kbit s2Mbit s。但是，由于整个链路被企业独占，所以费用很高，因此中小企业较少选择。v这种线路优点很多：有

26、固定的IP地址，可靠的线路运行，永久的连接等等。但是性能价格比太低，除非用户资金充足，否则不推荐使用这种方法。v5 卫星接入v目前，国内一些Internet服务提供商开展了卫星接入Internet的业务。适合偏远地方又需要较高带宽的用户。卫星用户一般需要安装一个甚小口径终端（VSAT），包括天线和其他接收设备，下行数据的传输速率一般为1Mbit s左右，上行通过PSTN或者ISDN接入ISP。终端设备和通信费用都比较低。v6 光纤接入v在一些城市开始兴建高速城域网，主干网速率可达几十Gbit s，并且推广宽带接入。光纤可以铺设到用户的路边或者大楼，可以以100Mbit s以上的速率接入。适合大

27、型企业。v7 无线接入v由于铺设光纤的费用很高，对于需要宽带接入的用户，一些城市提供无线接入。用户通过高频天线和ISP连接，距离在10km左右，带宽为211MBit/s，费用低廉，但是受地形和距离的限制，适合城市里距离ISP不远的用户。性能价格比很高。v8 cable modem接入v目前，我国有线电视网遍布全国，很多的城市提供cable modem接入internet方式，速率可以达到10MBit/S以上，但是cable modem的工作方式是共享带宽的，所以有可能在某个时间段出现速率下降的情况。v以上8种国内可以得到的接入方式，各有优点和缺点，有自己的适用范围。第四节公用建筑计算机经营管理系统