莆田学院：《计算机网络技术基础》第一章计算机网络概论.doc_大学文库

《网络技术基础》课程讲义第1页共32页引言·第一章计算机网络概《网络技术基础》课程讲义莆田学院计算机教研室2003年2月教材】《数据通信与计算机网络》高传善钱松荣毛迪林编著(面向21世纪课程教材) 高等教育出版社2000年7月(27.10元) 引言课程特点(实用性、专业性、知识性均很强) 本课程是计算机专业中知识性和实用性最强的技术课程之一。本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一,尤其是对未入门者计算机网络技术的学习必须理论知识与实际练习并重。理论知识一一理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连(为什么要这样做) 实际练习—一掌握安装、文件/录及用户管理的具体方法(怎样做) 网络工程师应掌握的技术网络规划与组网设计(网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择) ·网站建立与网页制作(W、FTP等网站建设/HTML、ASP、JSP及PHP网页制作) 网络管理与维护(用户管理/文件系统管理/安全性) ·网络施工技术(综合布线等) ·网络数据库开发与维护(W数据库技术) 所有这些,都要求具有扎实的理论基础,并通过工作实践融会贯通,成为某一或几个方面的专家。二、学习目标与学习内容学习目标∶从一个网络工程师的角度,了解现代计算机网络的基本技术理论,掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、网络管理与网站建设的基本知识,为今后深入学习网络技术和网络工程实践打基础学习内容网络基础知识(参考:教材第1、2、3、7章) 局域网技术(参考:教材第3、4章) TcPP网络技术(参考:教材第5、8章) 网络互连设备与技术(参考:教材第5、6章) 网络系统集成(补充网络安全与管理(参考:教材第10章) 学习特点 ·教材内容偏旧偏空,所以大量讲课内容在教材之外。要求:听课/笔记/预习教案/练习术语(中英文)多,概念多,技术性强 (教案下载:ftpW20210111195下文件夹“网络技术基础教案/03年2月新教案”) 、考核内容笔试:基本知识/基本概念/基本协议{常用命令{常用英文术语四、推荐参考书入门 1、《最新计算机网络实用教程》(台湾)杨丰瑞杨丰任编著中国铁道出版社2001年7月 2、《计算机网络》陈文革程向前编(面向21世纪课程教材)高等教育出版社199年6月提高莆田学院计算机教研室2003年2月

《网络技术基础》课程讲义第 1 页共 32 页引言·第一章计算机网络概论莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月《网络技术基础》课程讲义莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月【教材】《数据通信与计算机网络》高传善钱松荣毛迪林编著（面向 21 世纪课程教材）高等教育出版社 2000 年 7 月（27.10 元）引言一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强）本课程是计算机专业中知识性和实用性最强的技术课程之一。本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一，尤其是对未入门者。计算机网络技术的学习必须理论知识与实际练习并重。理论知识——理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连（为什么要这样做）实际练习——掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法（怎样做）网络工程师应掌握的技术： ·网络规划与组网设计（网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择） ·网站建立与网页制作（WWW、FTP 等网站建设/HTML、ASP、JSP 及 PHP 网页制作） ·网络管理与维护（用户管理/文件系统管理/安全性） ·网络施工技术（综合布线等） ·网络数据库开发与维护（WWW 数据库技术）所有这些，都要求具有扎实的理论基础，并通过工作实践融会贯通，成为某一或几个方面的专家。二、学习目标与学习内容学习目标：从一个网络工程师的角度，了解现代计算机网络的基本技术理论，掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、网络管理与网站建设的基本知识，为今后深入学习网络技术和网络工程实践打基础。学习内容： ·网络基础知识（参考：教材第 1、2、3、7 章） ·局域网技术（参考：教材第 3、4 章） ·TCP/IP 网络技术（参考：教材第 5、8 章） ·网络互连设备与技术（参考：教材第 5、6 章） ·网络系统集成（补充） ·网络安全与管理（参考：教材第 10 章）学习特点： ·教材内容偏旧偏空，所以大量讲课内容在教材之外。要求：听课/笔记/预习教案/练习 ·术语（中英文）多，概念多，技术性强（教案下载：ftp://202.101.111.195 下文件夹“网络技术基础教案/ 03 年 2 月新教案”）三、考核内容笔试：基本知识/基本概念/基本协议/常用命令/常用英文术语四、推荐参考书入门： 1、《最新计算机网络实用教程》（台湾）杨丰瑞杨丰任编著中国铁道出版社 2001 年 7 月 2、《计算机网络》陈文革程向前编（面向 21 世纪课程教材）高等教育出版社 1999 年 6 月提高：

《网络技术基础》课程讲义第3页共32页引言·第一章计算机网络概第一章计算机网络概论【计划课时】10课时 1.1计算机网络概述 1.1.1什么是计算机网络( Network)P5 1.基本要求未连网前的计算机系统一—“信息孤岛”。计算机连网通信的基本要求: ·传输要求:必须将信息送到正确的目标设备。信息必须由且只能由指定设备(用户)接收精度要求:必须保证信息传输的准确性。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 ·时间要求:必须保证信息传输的时间性。迟到的信息是无用的信息。对于视频、音频之类实时(real-time)传输,还要求保证信息传输的顺序。基本组成个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成: 信息( message):文字、数值、图形、声音、图像等发送设备:又称“主机”(host)—一各种信息处理设备(计算机等) 接收设备:同上通信设备:负责主机间的通信控制和通信处理传输媒介:各种电缆、光缆、无线电波等通信协议:通信规则(无协议的两台设备可以连接但无法通信,如同讲不同语言的两人无法对讲) 通信协议通信协议信息传翰媒介发送设备通信设备通信设备接收设备 3、参考定义计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。所谓“计算机网络”,通俗地讲,就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络软件(“在协议控制下”)实现网络中资源共享和数据交换的系统。 4.网络=资源子网+通信子网P8 数据处理「处神1 资源子网通信设备通信设备通信子网效据处速资源子网一一硬件资源(主机、终端、O设备等)、软件资源、数据资源等,负责全网数据处理业务, 向网络用户提供各种网络资源和网络服务通信子网一一传输介质(电缆、光纤、无线电波等)、通信设备(交换机等),承担全网的数据传输、莆田学院计算机教研室2003年2月

《网络技术基础》课程讲义第 3 页共 32 页引言·第一章计算机网络概论莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月第一章计算机网络概论【计划课时】 10 课时 1.1 计算机网络概述 1.1.1 什么是计算机网络（Network） P5 1．基本要求未连网前的计算机系统——“信息孤岛”。计算机连网通信的基本要求： ·传输要求：必须将信息送到正确的目标设备。信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。 ·精度要求：必须保证信息传输的准确性。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 ·时间要求：必须保证信息传输的时间性。迟到的信息是无用的信息。对于视频、音频之类实时（real-time）传输，还要求保证信息传输的顺序。 2、基本组成一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成： ·信息（message）：文字、数值、图形、声音、图像等 ·发送设备：又称“主机”（host）——各种信息处理设备（计算机等） ·接收设备：同上 ·通信设备：负责主机间的通信控制和通信处理 ·传输媒介：各种电缆、光缆、无线电波等 ·通信协议：通信规则(无协议的两台设备可以连接但无法通信,如同讲不同语言的两人无法对讲) 3、参考定义计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。所谓“计算机网络”，通俗地讲，就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（“在协议控制下”）实现网络中资源共享和数据交换的系统。 4．网络=资源子网+通信子网 P8 资源子网——硬件资源（主机、终端、I/O 设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务通信子网——传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输

络技术基础》课程讲义第4页共32页引言·第一章计算机网络概论转接、加工和变换等通信处理工作 1.12网络的应用P11 1、软、硬件资源共享(硬盘/打印机/软件包……)一一成本上 2、即时(动态)数据交换(股市行情/军事/生产管理/订票系统/电子邮件……)——效率上网络=桥梁使世界变小 3、可靠性和安全性 1.13网络的分类P27 通常可以通过两个方式来分类:传输技术和网络规模。 1.按传输技术分 ·广播式网络( broadcast network) 条共享通信信道:信息以广播形式送到所有站点,地址符合者接收之,不符者舍弃之。特例:多播( multicasting) 点到点网络( point-to-point network) 信息从源主机到目标主机,通常要经过多个中间设备,且有多条路径。因此其路由算法十分重要般来讲,小的、本地性的网络采用广播方式,大的、远程性的网络采用点到点方式。按网络规模分P27 局域网(LAN, Local Area Network) 近距(一般10km以内,通常在一个机构或一组建筑物中) 一般使用专门敷设的线路使用本地主机资源(主机服务器为中心)——免费用或小费用广域网(WAN, Wide Area Network) 远程(可达数千公里,可跨地区、国家,甚至全球联网) 一般连接两个或两个以上局域网般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接 ·以路由器为技术基础 VN通信一般称为“服务”( service),因为网络提供商通常要对所提供的WN服务收费 Internet(因特网)一最著名的广域网城域网(MAN, Metropolitan Area Network 分布范围在LAN和WAN之间(几十公里内)通常是一个城市内多数LAN的组合网 ·介于局域网和广域网之间的网络(以下统称“区域网”) ①企业内部网( Intranet) ②园区网校园网( Campus networks) 最大特点:大量使用外部资源(特别是因特网上的资源) 服务基于 Internet技术:通常提供ww、E-mail、FTP、BBS、虚拟网等服务或功能,良好安全性,可连接 Internet 组网基于LAN技术:主机/服务器为中心,交换机为主要通信设备,独立的网络资源和管理系统,专门敷设的线路(城域网一般使用DQDB即“分布式队列双总线”技术) 本身可由若干个LAN组成或是一个大型的LAN 高带宽本课程中,将这些网络以下统称“区域网”,而将单个部门或单个建筑物内的网络称为“局域网互联网络( nternet 若干个网络连接起来构成一个更大的网络( nternet is a largest internet!)。远程连接( Remote connections) 将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接到本地网或 nternet上普通客户一般通过 Modem(调制解调器)和租用的公用电话线路实现远程连接莆田学院计算机教研室2003年2月

《网络技术基础》课程讲义第 4 页共 32 页引言·第一章计算机网络概论莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月转接、加工和变换等通信处理工作 1.1.2 网络的应用 P11 1、软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包……）──成本上 2、即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产管理／订票系统／电子邮件……）──效率上 ∴ 网络＝桥梁 ──使世界变小 3、可靠性和安全性 1.1.3 网络的分类 P27 通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。 1．按传输技术分 ·广播式网络（broadcast network）一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，地址符合者接收之，不符者舍弃之。特例：多播（multicasting） ·点到点网络（point-to-point network）信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且有多条路径。因此其路由算法十分重要。一般来讲，小的、本地性的网络采用广播方式，大的、远程性的网络采用点到点方式。 2．按网络规模分 P27 ·局域网（LAN, Local Area Network） ·近距（一般 10km 以内，通常在一个机构或一组建筑物中） ·一般使用专门敷设的线路 ·使用本地主机资源（主机/服务器为中心）——免费用或小费用。 ·广域网（WAN, Wide Area Network） ·远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网） ·一般连接两个或两个以上局域网 ·一般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接 ·以路由器为技术基础 ·WAN 通信一般称为“服务”（service），因为网络提供商通常要对所提供的 WAN 服务收费 Internet（因特网）──最著名的广域网 ·城域网（MAN，Metropolitan Area Network）分布范围在 LAN 和 WAN 之间(几十公里内),通常是一个城市内多数 LAN 的组合网。 ·介于局域网和广域网之间的网络（以下统称“区域网”） ① 企业内部网（Intranet） ② 园区网/校园网（Campus networks）最大特点：大量使用外部资源（特别是因特网上的资源）。 ·服务基于 Internet 技术：通常提供 WWW、E-mail、FTP、BBS、虚拟网等服务或功能，良好安全性，可连接 Internet ·组网基于 LAN 技术：主机/服务器为中心，交换机为主要通信设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路（城域网一般使用 DQDB 即“分布式队列双总线”技术） ·本身可由若干个 LAN 组成或是一个大型的 LAN ·高带宽本课程中，将这些网络以下统称“区域网”，而将单个部门或单个建筑物内的网络称为“局域网”。 ·互联网络（Internet）若干个网络连接起来构成一个更大的网络（Internet is a largest internet！）。 ·远程连接（Remote connections）将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接到本地网或 Internet 上。 ·普通客户一般通过 Modem（调制解调器）和租用的公用电话线路实现远程连接

络技术基础》课程讲义第5页共32页引言·第一章计算机网络概由于数字信号中的高频谐波很多,在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时,衰减很严重,会失去数字信号的特征所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”),反之,接收时要进行“解调"。 1.14通信网与计算机网络通信网由用户终端设备、交换设备和传输线路组成。交换设备间的传输线路称为“中继线”, 用户终端设备与交换设备间的传输线路称为“用户线” 用户终端设备用户终端设备中继线用户线交换设备交换设备 -… 用户终端设备用户终端设备硝信网的组成常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网典型的电信网有:公用电话网(PSTN)、分组交换网(X25)、数字数据网(DN)、综合业务数字网(ISDN)。从整个电信网的角度来划分,电信网可以分为三个部分:长途网(长途端局以上的部分)、中继网(长途端局和市话局及市话局之间的部分)和用户接入网(从本地电话局到用户之间的部分)。典型的广播电视网有:无线广播电视网、卫星电视广播网、有线电视网典型的计算机专用网:局域网、区域网、广域网实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播电视网目前主要用于广域网和区域网网络技术的发展趋势是“三网合一” 几种常用通信网比较通信网用户线连接设备公用电话网程控交换机 SDH或双绞铜线模拟电话机模拟电话,中低速数 PDN 综合业务数字网具有sDN功SDH或 SDN数字电话数字电话,数据综合 (ISDN) 能程控交换机|PDN 双绞铜线 SDN适配器+PC业务(64~2048 小组交换网分组交换机 DDN或双绞铜线分组型/非分组型中低速数据电L(X25) PDN ≤64kbps) 信「数字数据网交又连接设备SH或双绞铜线网(DDN) 路由器+LAN 中高速数据 64~2048kbps 帧中继交换机 SDH或中高速数据 PDN 双绞铜线路由器+LAN 数字移动网移动通信交换sDH或 GSM手机低速数据 (GSM,CDMA)机 PDN 无线 8-16kbp VSAT卫星网 VSAT交换中空间卫星转发器 VSAT小站中高速数地面无线广播电电视台前端无线或有线电视机电视机播 L台前端收音杉收音机电卫星电视广播网电视台卫星转发器卫星电视接收站电视机网有线电视网有线电视前端光纤光纤同轴混合电视机,Cabe电视机 Modem+PC 速数据(≤40Mb LAN LAN交换机和光纤 5类UTP双绞线Pc 10~1000Mb 莆田学院计算机教研室2003年2月

《网络技术基础》课程讲义第 5 页共 32 页引言·第一章计算机网络概论莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月由于数字信号中的高频谐波很多,在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时,衰减很严重,会失去数字信号的特征,所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”)，反之，接收时要进行“解调”。 1.1.4 通信网与计算机网络通信网由用户终端设备、交换设备和传输线路组成。交换设备间的传输线路称为“中继线”，用户终端设备与交换设备间的传输线路称为“用户线”。常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网。典型的电信网有：公用电话网（PSTN）、分组交换网（X.25）、数字数据网（DDN）、综合业务数字网（ISDN）。从整个电信网的角度来划分，电信网可以分为三个部分：长途网（长途端局以上的部分）、中继网（长途端局和市话局及市话局之间的部分）和用户接入网（从本地电话局到用户之间的部分）。典型的广播电视网有：无线广播电视网、卫星电视广播网、有线电视网典型的计算机专用网：局域网、区域网、广域网实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播电视网目前主要用于广域网和区域网。网络技术的发展趋势是“三网合一”。几种常用通信网比较通信网交换设备中继线用户线连接设备通信业务电信网公用电话网（PSTN）程控交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线模拟电话机 Modem+PC 模拟电话, 中低速数据(256kbps) 综合业务数字网（ISDN）具有 ISDN 功能程控交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线 ISDN 数字电话 ISDN 适配器+PC 数字电话, 数据综合业务 (64 ～ 2048 kbps) 分组交换网（X.25）分组交换机 DDN 或 PDN 双绞铜线分组型/非分组型终端中低速数据 (≤64kbps) 数字数据网（DDN）交叉连接设备 SDH 或 PDN 双绞铜线路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps) 帧中继网（FRN）帧中继交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps) 数字移动网（GSM，CDMA）移动通信交换机 SDH 或 PDN 无线 GSM 手机 CDMA 手机低速数据 (8～16 kbps) VSAT 卫星网 VSAT 交换中心空间无线卫星转发器 VSAT 小站中高速数据 (64～512 kbps) 广播电视网地面无线广播电视网电视台前端电台前端空间无线无线或有线电视机收音机电视机收音机卫星电视广播网电视台上行站空间无线卫星转发器卫星电视接收站电视机有线电视网有线电视前端光纤光纤同轴混合电视机 , Cable Modem+PC 电视机高速数据(≤40Mbps) 计算 LAN LAN 交换机和集线器光纤 5 类 UTP 双绞线 PC 高速数据 (10～1000Mbps)

络技术基础》课程讲义第7页共32页引言·第一章计算机网络概论 1.2数据通信的基本概念p47 121信号与信道 1、信号( signal)P47 计算机内部的数据(文字数值/图像/声音等)均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。通信信号一般可分为两类时间 (a)模拟信号 (b)数字信号 ·模拟信号( analog signal)——连续变化值(如数学中之实数) 自然界产生的物理量一般均为模拟信号数字信号( digital signal)—一离散变化值(如数字中之整数) 计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号(1和0),又称为“基带信号” 信号的特性有:振幅(变化的大小)、频率(变化的快慢)、相位(变化的时间) 振幅越大、频率越高,信号传送的距离越远。(如高音喇叭) 2、信道( channe I) 所谓“信道”,顾名思义,就是通信信号传输的“通道”。信道与实际通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。信道一般也可分为两类: 模拟信道:专用于传送模拟信号数字信道:专用于传送数字信号信道的主要技术指标: 比特率R(数据率):每秒传输多少二进制代码位数,单位:bps或b/s 信道容量C:信道能够传送的最大数据率,单位:bps或b/s。当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时,将因严重失真而失效。奈奎斯特( H Nyquist)公式(用于有限带宽无噪声的理想信道) C=2H log L 式中:H-信道带宽(Hz)L-数字信号离散值数(电平数,物理状态数) 香农( C. Shannon)公式(用于受噪声干扰的信道,所求为上限值) C=Hloga1+ 式中:H-信道带宽(Hz)S-信号的平均功率,N-噪声的平均功率 SN信噪比(如果信噪比Ⅹ单位为db,则式中X=10gSN,即SN=10x10) 波特率B(码元速率):数字信号经调制后的传输速率(每秒传送的码元个数,即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数),单位:Baud B=1丌T(T调制周期) 波特率B与数据率C在数值上不一定相等。许多情况下,通常信号只取两种不同的状态(0和1),即L=2,此时C=B。信道的时延:信号从信道的一端传到另一端所需的时间(电信号在电缆中的传播速度约为光速的77%) 莆田学院计算机教研室2003年2月

《网络技术基础》课程讲义第 7 页共 32 页引言·第一章计算机网络概论莆田学院计算机教研室 2003 年 2 月 1.2 数据通信的基本概念 P47 1.2.1 信号与信道 1、信号（signal） P47 计算机内部的数据（文字/数值/图像/声音等）均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。通信信号一般可分为两类：（a）模拟信号 (b) 数字信号 ·模拟信号（analog signal）——连续变化值（如数学中之实数）自然界产生的物理量一般均为模拟信号。 ·数字信号（digital signal）——离散变化值（如数字中之整数）计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号（1 和 0），又称为“基带信号”。信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化的快慢）、相位（变化的时间）振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远。（如高音喇叭） ① 2、信道（channel）所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。信道与实际通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。信道一般也可分为两类： ·模拟信道：专用于传送模拟信号 ·数字信道：专用于传送数字信号信道的主要技术指标： ·比特率 R（数据率):每秒传输多少二进制代码位数，单位：bps 或 b/s。 ·信道容量 C：信道能够传送的最大数据率，单位：bps 或 b/s 。当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，将因严重失真而失效。奈奎斯特（H.Nyquist）公式（用于有限带宽无噪声的理想信道): 式中： H-信道带宽（Hz) L-数字信号离散值数（电平数，物理状态数）香农（C.Shannon）公式（用于受噪声干扰的信道，所求为上限值): 式中：H-信道带宽（Hz) S-信号的平均功率，N-噪声的平均功率 S/N-信噪比（如果信噪比 X 单位为 db，则式中 X=10lgS/N,即 S/N=10x/10） ·波特率 B（码元速率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数，即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位：Baud。 B=1/T （T-调制周期）波特率 B 与数据率 C 在数值上不一定相等。 C=Blog2L 许多情况下，通常信号只取两种不同的状态（0 和 1），即 L=2，此时 C=B。 ·信道的时延：信号从信道的一端传到另一端所需的时间（电信号在电缆中的传播速度约为光速的 77%） C = 2H log2 L       = + N S C H log 2 1

莆田学院：《计算机网络技术基础》第一章 计算机网络概论

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