第6章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念

1、第6章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、組成及分類1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)高度發(fā)展、緊密結(jié)合的產(chǎn)物，是分布在不同的地理位置具有獨(dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)通過外部設(shè)備和通信線路連接起來，從而實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng).這也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)。從系統(tǒng)功能的角度來看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要由資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)組成。數(shù)據(jù)通信是指在兩個(gè)計(jì)算機(jī)或終端之間以二進(jìn)制的形式進(jìn)行信息交換，傳輸敷據(jù)，是通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種新的通信方式。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)有帶寬、比特率、波特率、誤碼率。(1)信道傳輸信息的通路稱為信道，是信息傳輸?shù)拿浇?，一般用來表示向某?/p>

2、方向傳送信息的媒體，目的是把攜帶有信息的信號從它的輸入端傳遞到輸出端。(2)帶寬與傳輸速率現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，經(jīng)常以帶寬來表示信道的數(shù)據(jù)傳輸速率。帶寬是指在給定的范圍內(nèi)，可以用于傳輸?shù)淖罡哳l率與最低頻率的差值。數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)性能的重要技術(shù)指標(biāo)之一，它在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒。(3)模擬信號與數(shù)字信號模擬信號指信息參數(shù)在給定范圍內(nèi)表現(xiàn)為連續(xù)的信號，是特定的模擬量，如電壓、電流等值的變化是連續(xù)的，取值是無窮多個(gè)。數(shù)字信號是表示數(shù)字量的電信號，幅度的取值是離散的，幅值表示被限制在有限個(gè)數(shù)值之內(nèi)。二進(jìn)制碼也是一種數(shù)字信號，受噪聲的影響較小，方便于數(shù)字

3、電路進(jìn)行處理。(4)調(diào)制與解調(diào)調(diào)制是將各種數(shù)字基帶信號轉(zhuǎn)換成適于信道傳輸?shù)臄?shù)字調(diào)制信號，解調(diào)是在接收端將收到的數(shù)字頻帶信號還原成數(shù)字基帶信號。解調(diào)是調(diào)制的逆過程，將調(diào)制和解調(diào)功能結(jié)合在一起的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器。(5)誤碼率它是衡量在規(guī)定時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo)。誤碼是由于在信號傳輸中，衰變改變了信號的電壓，導(dǎo)致信號在傳輸中遭到破壞而產(chǎn)生。誤碼率則是指二進(jìn)制比特在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，是衡量通信系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(1)局域網(wǎng)局域網(wǎng)就是在局部地區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，它所覆蓋的地區(qū)范圍較小。局域網(wǎng)具有數(shù)據(jù)傳輸速率高、誤碼率低、成本低、組網(wǎng)容易、易管理、易維護(hù)、使用起來比較靈活方

4、便的優(yōu)點(diǎn)。在日常生活中，機(jī)關(guān)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)都屬于局域網(wǎng)。(2)城域網(wǎng)城域網(wǎng)是在一個(gè)城市內(nèi)部組建的計(jì)算機(jī)消息網(wǎng)絡(luò)，但不在同一地理小區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行計(jì)算機(jī)互聯(lián)，它是廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。(3)廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)又稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，覆蓋范圍更廣，一般在不同城市之間的LAN或者M(jìn)AN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，地理范圍在幾十千米到幾萬千米，小到一個(gè)城市、一個(gè)地區(qū)，大到一個(gè)國家甚至全世界。但是廣域網(wǎng)信道傳輸速率較低，一般小于0.1Mbps，結(jié)構(gòu)相比復(fù)雜，安全保密也較差。常見的有因特網(wǎng)、ChinaDDN網(wǎng)、Chinanet網(wǎng)。3.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有以下幾種。(1)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)每個(gè)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)連接，中心節(jié)點(diǎn)控制全

5、網(wǎng)的通信，任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過中心節(jié)點(diǎn)。因此，要求中心節(jié)點(diǎn)有很高的可靠性。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)和管理，但是由于其采用集中控制方式的結(jié)構(gòu)，一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，就會造成全網(wǎng)的癱瘓，可靠性較差。(2)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)依次連接起來，并把首尾相連構(gòu)成一個(gè)環(huán)型結(jié)構(gòu)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中的信息傳送是單向的，即沿著一個(gè)方向從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)需安裝中繼器，以接收、放大、發(fā)送信號。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，方便管理，成本低，適用于數(shù)據(jù)不需要在中心節(jié)點(diǎn)上處理而主要在各自節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理的情況;但是其環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充，可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，將會造成全網(wǎng)癱瘓，維護(hù)困難，對分支

6、節(jié)點(diǎn)故障定位較難。(3)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間不產(chǎn)生回路，其特點(diǎn)是通信線路總長度較短、節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充、靈活、成本較低、易推廣。但是除了葉子節(jié)點(diǎn)及與其相連的線路外，任一節(jié)點(diǎn)或與其相連的線路故障都會使系統(tǒng)受到影響。(4)網(wǎng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要用于廣域網(wǎng)，節(jié)點(diǎn)的連接是任意的，沒有規(guī)律，可靠性比較高。但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用路由協(xié)議、流量控制等方法，會導(dǎo)致建設(shè)成本比較高。(5)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)涫鞘褂米钇毡榈囊环N網(wǎng)絡(luò)，各節(jié)點(diǎn)連接在一條共用的通信電纜上，采用基帶傳輸，任何時(shí)刻只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)占用線路，并且占有者擁有線路的所有帶寬。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)加入和退出網(wǎng)絡(luò)都非常的方便、結(jié)構(gòu)簡

7、單靈活、建網(wǎng)容易、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、性能好。其缺點(diǎn)是主干總線對網(wǎng)絡(luò)起決定性作用，總線故障將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。4.網(wǎng)絡(luò)硬件(1)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器它是網(wǎng)絡(luò)的核心，是被網(wǎng)絡(luò)用戶訪問的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。包括提供網(wǎng)絡(luò)用戶使用的各種資源，并負(fù)責(zé)對這些資源管理，協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)用戶對資源的訪問。(2)傳輸介質(zhì)常用的傳輸介質(zhì)包括軸電纜、雙絞線、光纜和微波等。(3)網(wǎng)絡(luò)接口卡它是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)必需的基本設(shè)備，用于將計(jì)算機(jī)和通信電纜連接起來，以便經(jīng)電纜在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。(4)集線器集線器是局域網(wǎng)的基本連接設(shè)備。目前市場上的集線器主要有獨(dú)立式、堆疊式、智能型等類型。(5)交換機(jī)交換機(jī)又稱為交換式集線器，可以想象成一臺多端口

8、的橋接器,每一端口都有其專用的帶寬，交換概念的提出是對共享工作模式的改進(jìn)，而交換式局域網(wǎng)的核心設(shè)備是局域網(wǎng)交換機(jī)。(6)路由器作為不同網(wǎng)絡(luò)之間互相連接的樞紐，路由器系統(tǒng)構(gòu)成了基于TCWIP的Internet的主體脈絡(luò)，它是實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)互聯(lián)的主要設(shè)備。路由器檢測數(shù)據(jù)的目的地址，并對路徑進(jìn)行動態(tài)分配，數(shù)據(jù)便可根據(jù)不同的地址分流到不同的路徑中。若當(dāng)前路徑過多，路由器會動態(tài)選擇合適的路徑，從而平衡通信負(fù)載。5.網(wǎng)絡(luò)軟件由于提供網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的廠商很多，不同的硬件設(shè)備如何統(tǒng)一劃分層次，并且能夠保證通信雙方對數(shù)據(jù)的傳輸理解一致，這些就要通過單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)軟件一通信協(xié)議來實(shí)現(xiàn)。通信協(xié)議就是通信雙方都必須要遵

9、守的通信規(guī)則，是一種約定。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)議非常復(fù)雜，TCP/IP協(xié)議是當(dāng)前最流行的商業(yè)化協(xié)議，被公認(rèn)為是當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP參考模型將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為四個(gè)層次。(1)應(yīng)用層(Application Layer)負(fù)責(zé)處理特定的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)，為應(yīng)用軟件提供網(wǎng)絡(luò)接口，包括HTTP(超文本傳輸協(xié)議)、Telnet(遠(yuǎn)程登錄)、FTP(文件傳輸協(xié)議)等協(xié)議。(2)傳輸層(Transport Layer)為兩臺主機(jī)問的進(jìn)程提供端到端的通信。主要協(xié)議有TCP(傳輸控制協(xié)議)和UDP(用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議)。(3)互聯(lián)層(InternetLayer)確定數(shù)據(jù)包從源端到目的端如何選擇路由。網(wǎng)絡(luò)層主

10、要的協(xié)議有IPv4(Internet協(xié)議版本4)、ICMP(Internet控制報(bào)文協(xié)議)以及IPv6(Internet協(xié)議版本6)等。(4)主機(jī)至網(wǎng)絡(luò)層(Host-to-Network Layer)規(guī)定了數(shù)據(jù)包從一個(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)搅硪粋€(gè)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)層的方法。6.無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它利用射頻(RF)技術(shù)取代雙絞線構(gòu)成的傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)絡(luò)，并提供有線局域網(wǎng)的所有功能。6.2 Internet基礎(chǔ)知識1.IP地址和域名(1)IP地址IP地址是一種在Internet上給主機(jī)編址的方式，也稱為網(wǎng)際協(xié)議地址，是TCP/IP協(xié)議中所使用的網(wǎng)絡(luò)層地址標(biāo)識。IP地址是

11、由四個(gè)字節(jié)組成的，習(xí)慣寫法是將每個(gè)字節(jié)作為一段并以十進(jìn)制數(shù)來表示，而且段間用“.”分隔。每個(gè)段的十進(jìn)制數(shù)范圍是0至255。在因特網(wǎng)中，IP地址是使連接到網(wǎng)上的所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)相互通信的一套規(guī)則，規(guī)定了計(jì)算機(jī)在因特網(wǎng)上進(jìn)行通信時(shí)應(yīng)當(dāng)遵守的準(zhǔn)則。IP地址可分為A、B、 C、 D、E5類。A類IP地址的范圍為：O127。B類IP地址的范圍為：128191。C類IP地址的范圍為：192223。D類和E類留作特殊用途。(2)域名域名(Domain Name)，實(shí)質(zhì)就是用一組由字符組成的名字代替IP地址，為了避免重名.域名采用層次結(jié)構(gòu)，各層次的子域名之間用圓點(diǎn)隔開，從右至左分別是第一級域名(或稱頂級域名

12、)，第二級域名直至主機(jī)名。即主機(jī)名.第二級域名.第一級域名。國際上，第一級域名采用通用的標(biāo)準(zhǔn)代碼，例如：CN(中國)、JP(日本)、KR(韓國)、UK(英國)等。我國的第級域名是CN，次級域名共計(jì)40個(gè)。其中，類別域名有：AC(科研院及科技管理部門)、GOV(國家政府部門)、ORG(各社會團(tuán)體及民問非營利組織)、NET(互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，接人網(wǎng)絡(luò)的信息和運(yùn)行中心)、COM(工商和金融等企業(yè))、EDU(教育單位)，共6個(gè);地區(qū)域名有34個(gè)“行政區(qū)域名”，如：BJ(北京市)，SH(上海市)，TJ(天津市)，CQ(重慶市)，JS(江蘇省)，7J(浙江省)，AH(安徽省)等。例如：是北京大

13、學(xué)的一個(gè)域名，其中pku是北京大學(xué)的英文縮寫，edu表示教育機(jī)構(gòu)，cn表示中國。關(guān)于域名還有如下幾點(diǎn)需要注意：因特網(wǎng)的域名不區(qū)分大小寫。整個(gè)域名的長度不可超過255個(gè)字符。一臺計(jì)算機(jī)一般只能擁有一個(gè)IP地址，但可以擁有多個(gè)域名地址。2.Internet接入方式Internet接入方式通常有專線連接、局域網(wǎng)連接、無線連接和電話撥號連接四種，其中使用ADSL(非對稱數(shù)字用戶線路)方式撥號連接對眾多個(gè)人用戶和小單位來說是最經(jīng)濟(jì)、簡單，是采用最多的一種接入方式。(1)ADSL這種接入技術(shù)的非對稱性體現(xiàn)在j二、下行速率的不同。高速下行信道向用戶傳送視頻、音頻信息，速率一般在1.58 Mhit/s。低速上行速率一般在16640 Kbit/s。(2)無線連接無線局域網(wǎng)的構(gòu)建不需要布線，因此為組網(wǎng)提供了極