認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò).全套課件完整版ppt教學(xué)教程最新最全

1、 目 錄 1.2任務(wù)分析1.1 情境描述1.4任務(wù)實施1.3知識儲備1.6總結(jié)提高1.5拓展訓(xùn)練內(nèi)容提要計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它是信息社會最重要的基礎(chǔ)設(shè)施，并將構(gòu)筑成人類社會的信息高速公路。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展和Internet的迅速普及，使人們更深刻地領(lǐng)會到了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要性。目前人們的生活、工作和學(xué)習(xí)都與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)息息相關(guān)。 本項目將引導(dǎo)大家熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、分類、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)等，并通過真實的任務(wù)訓(xùn)練大家手繪網(wǎng)絡(luò)中心或機(jī)房拓?fù)鋱D、認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及設(shè)備圖元、繪制并保存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖等技能。知識目標(biāo)了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、基本概念、組成和功能了解計算

2、機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新技術(shù)技能目標(biāo)能手繪網(wǎng)絡(luò)中心或機(jī)房的簡易拓?fù)鋱D會使用Visio 2013或LAN MapShot能識別計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和設(shè)備圖元能完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的繪制會使用協(xié)議抓包分析軟件Wireshark和模擬仿真軟件Packet Tracer態(tài)度目標(biāo)培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)養(yǎng)成刻苦、勤奮、好問、獨(dú)立思考和細(xì)心檢查的學(xué)習(xí)習(xí)慣能與組員精誠合作，能正確面對他人的成功或失敗具有一定自學(xué)能力，分析問題、解決問題能力和創(chuàng)新的能力湖南易通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司是一家以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為核心，集電子商務(wù)、電子政務(wù)、軟件開發(fā)應(yīng)用、網(wǎng)站開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)推廣、網(wǎng)絡(luò)工程、計

3、算機(jī)組裝與維護(hù)為一體的高新技術(shù)企業(yè)。計算機(jī)硬件與外設(shè)專業(yè)畢業(yè)的李恒被分配到湖南易通網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有限公司從事計算機(jī)組裝與維護(hù)工作。在實習(xí)期間，李恒在工作中努力、刻苦和勤奮，贏得了領(lǐng)導(dǎo)和同事的好評。公司網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速，李恒轉(zhuǎn)正后，經(jīng)理決定讓他到網(wǎng)絡(luò)工程部工作，為幫助李恒盡快熟悉網(wǎng)絡(luò)工程方面的知識與技能，網(wǎng)絡(luò)工程部主管湯標(biāo)為他安排了一序列的學(xué)習(xí)與實踐任務(wù)。首先，湯標(biāo)帶李恒參觀了公司的網(wǎng)絡(luò)中心，如圖1-0所示。在網(wǎng)絡(luò)中心湯標(biāo)看到了很多的機(jī)柜，在機(jī)柜中安裝了很多的設(shè)備，這些設(shè)備通過不同的線纜進(jìn)行連接，實現(xiàn)相互間的通信。在墻面上粘貼著公司的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖、樓層信息點分布平面圖和機(jī)柜配線架信息點分布圖等。1.

4、1 情境描述根據(jù)李恒目前的基礎(chǔ)，在本項目中，湯標(biāo)為他安排了以下幾項任務(wù)：（1）能認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成；（2）能夠辨別計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別；（3）能夠認(rèn)知大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)等網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新技術(shù)；（4）能認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所使用的各類設(shè)備、線纜和相關(guān)圖元；（5）能分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，繪制并保存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。1.2 任務(wù)分析1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 世界上公認(rèn)的、最成功的第一個遠(yuǎn)程計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是在1969年，由ARPA（Advanced Research Projects Agency，美國高級研究計劃署）組織研制成功的。該網(wǎng)絡(luò)稱為ARPANET，它就是現(xiàn)在Internet的前身。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的

5、蓬勃發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大致可劃分為4個階段。1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3 知識儲備第一階段：面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)階段第二階段：計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)階段第三階段：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)化階段第四階段：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3 知識儲備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是隨社會對信息共享和信息傳遞的要求而發(fā)展起來的。所謂計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是利用通信線路和通信設(shè)備，把地理上分散的，并具有獨(dú)立功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)互相連接起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，用功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)資源共享的計算機(jī)系統(tǒng)的集合。這是目前比較完美的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義，

6、在這個定義中，包含了以下幾個方面的內(nèi)容：“獨(dú)立功能”是指每臺計算機(jī)的工作是獨(dú)立的，任何一臺計算機(jī)都不能干預(yù)其他計算機(jī)的工作，任意兩臺計算機(jī)之間都沒有主從關(guān)系。通信設(shè)備是指完成網(wǎng)絡(luò)連接所需要的交換設(shè)備，如交換機(jī)、路由器等。通信線路包括雙絞線、同軸電纜、光纖、通信衛(wèi)星、紅外線等不同傳輸介質(zhì)。網(wǎng)絡(luò)軟件是指網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和實現(xiàn)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是區(qū)別計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與一般計算機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)的標(biāo)志。3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不斷完善，人們又從邏輯上把數(shù)據(jù)處理功能和數(shù)據(jù)通信功能分開，將數(shù)據(jù)處理部分稱為資源子網(wǎng)(Resources Subnet)，而將通信功能部分稱為通信子網(wǎng)(communic

7、ation subnet)，一般來講計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成如圖1-1所示。 資源子網(wǎng)中包括各種服務(wù)器、工作站、共享的打印機(jī)等硬件資源、軟件資源及信息資源。1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3 知識儲備4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能（1）資源共享資源共享就是不管用戶處于什么位置，資源在哪個位置都可以通過網(wǎng)絡(luò)來共享。共享的資源形式多種多樣，可以是數(shù)據(jù)、信息、軟件、硬件等等。（2）信息交換網(wǎng)絡(luò)上的用戶可以快速可靠的傳遞數(shù)據(jù)、程序、文件等。（3）提高系統(tǒng)可靠性和安全性計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可減少計算機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的概率，提高系統(tǒng)的可靠性。（4）分布式處理和負(fù)載平衡對于綜合的大型任務(wù)或網(wǎng)絡(luò)中某臺計算機(jī)任務(wù)過重時，可以采用合適的算法，將任務(wù)

8、分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計算機(jī)上進(jìn)行分布式處理，均衡使用網(wǎng)絡(luò)資源。1.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3 知識儲備1.3.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 知識儲備1.按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)分（1）廣播式網(wǎng)絡(luò)（2）點到點網(wǎng)絡(luò) （1）在廣播式網(wǎng)絡(luò)中僅使用一條通信信道，該信道由網(wǎng)絡(luò)上的所有結(jié)點共享，如圖1-3所示。在傳輸信息時，任何一個結(jié)點都可以發(fā)送數(shù)據(jù)分組，傳到每臺機(jī)器上，被其他所有結(jié)點接收。這些機(jī)器根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的地址進(jìn)行判斷，如果是發(fā)給自己的，則接收，否則便丟棄它。 （2） 與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，點對點網(wǎng)絡(luò)由許多互相連接的節(jié)點構(gòu)成，在每對機(jī)器之間都有一條專用的通信信道，因此在點對點的網(wǎng)絡(luò)中，不存在信道共享與復(fù)用的情況，

9、如圖1-4所示。1.3.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 知識儲備（1）局域網(wǎng)(Local Area Network，LAN) 局域網(wǎng)用于將有限范圍內(nèi)(最大不超過10KM，如一個實驗室、一幢大樓、一個校園)的各種計算機(jī)、終端與外部設(shè)備通過高速通信線路相連接形成的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖1-5所示。（1）局域網(wǎng)（LAN）（2）城域網(wǎng)（MAN）（3）廣域網(wǎng)（WAN）（4）個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）1.3.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 知識儲備（2）城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network，MAN) 城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)常簡稱為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)設(shè)計的目標(biāo)是要滿足幾十千

10、米范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求，以實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能，如圖1-6所示。（1）局域網(wǎng)（LAN）（2）城域網(wǎng)（MAN）（3）廣域網(wǎng)（WAN）（4）個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）1.3.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 知識儲備（1）局域網(wǎng)（LAN）（2）城域網(wǎng)（MAN）（3）廣域網(wǎng)（WAN）（4）個人區(qū)域網(wǎng)（PAN）（4）個人區(qū)域網(wǎng)PAN (Personal Area Network) 個人區(qū)域網(wǎng)就是在個人工作地方把屬于個人使用的電子設(shè)備(如便攜式電腦等)用無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，因此也常稱為無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN (Wireless PAN)，其范

11、圍大約在10m左右。 1.3.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 知識儲備（1）因特網(wǎng)(Internet)（2）內(nèi)連網(wǎng)(Intrane（3）外連網(wǎng)(Extranet)（1）因特網(wǎng)(Internet)因特網(wǎng)是世界上發(fā)展最快和應(yīng)用最為廣泛的網(wǎng)絡(luò)。Internet的中文譯名為“因特網(wǎng)”。Internet是使用公共語言進(jìn)行通信的全球計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。（2）內(nèi)連網(wǎng)(Intranet)內(nèi)連網(wǎng)是由于在局域網(wǎng)內(nèi)部網(wǎng)中采用了Internet技術(shù)而得名，Intranet的中文名稱為“企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)”，簡稱企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)。（3）外連網(wǎng)(Extranet)Extranet來源于Extra和Network，這兩個單詞組合之后的中文名稱為

12、“外連網(wǎng)”。由于Extranet的本質(zhì)是對Intranet的延伸和擴(kuò)展，因此目前普遍使用“企業(yè)外連網(wǎng)”或“企業(yè)外部網(wǎng)”來命名Extranet。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備1. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，以計算機(jī)作為結(jié)點、通信線路作為連線，可構(gòu)成不同的幾何圖形，即網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（Topolgy）。2. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)通信子網(wǎng)中的通信信道類型分為兩類：廣播信道通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，點對點線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洹?在采用點對點線路的通信子網(wǎng)中，每條通信線路連接一對結(jié)點。采用點對點線路的通信子網(wǎng)的基本拓?fù)錁?gòu)型有四類：星

13、型、環(huán)形、樹型與網(wǎng)狀型。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備3. 常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常有以下幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1-8所示。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備（1）總線型結(jié)構(gòu) 總線型拓?fù)洳捎脝胃鶄鬏斁€作為傳輸介質(zhì)，將所有入網(wǎng)的計算機(jī)通過相應(yīng)的硬件接口直接接入到一條通信線上。為防止信號反射，一般在總線兩端有終結(jié)器匹配線路阻抗?？偩€上各結(jié)點計算機(jī)地位相等，無中心結(jié)點，屬于分布式控制。典型的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-9所示。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備（2）環(huán)型結(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點通過環(huán)接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如圖1-1

14、0所示。每個結(jié)點設(shè)備只能與它相鄰的一個或兩個結(jié)點設(shè)備直接通信。如果要與網(wǎng)絡(luò)中的其他結(jié)點通信，數(shù)據(jù)需要依次經(jīng)過兩個通信結(jié)點之間的每個設(shè)備，環(huán)型網(wǎng)絡(luò)既可以是單向的也可以是雙向的。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備3、星型結(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu)的每個結(jié)點都由一條點對點鏈路與中心結(jié)點（公用中心交換設(shè)備，如交換機(jī)、集線器等）相連，如圖1-11所示。星型網(wǎng)絡(luò)中的一個結(jié)點如果向另一個結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央設(shè)備，然后由中央設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)結(jié)點。信息的傳輸是通過中心結(jié)點的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實現(xiàn)的，并且只能通過中心結(jié)點與其他結(jié)點通信。星型網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)中最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 圖1-11 以集線器作為中

15、央節(jié)點的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備4、樹型結(jié)構(gòu) 樹型結(jié)構(gòu)是一種層次結(jié)構(gòu)，由最上層的根節(jié)點和多個分支組成，各節(jié)點按層次進(jìn)行連接。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點設(shè)備都連接到一個中央設(shè)備（如交換機(jī)）上，但并不是所有的結(jié)點都直接連接到中央設(shè)備，大多數(shù)的結(jié)點首先連接到一個次級設(shè)備，次級設(shè)備再與中央設(shè)備連接。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1-12所示。1.3.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3 知識儲備5、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與混合型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是指將各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點與通信線路連接成不規(guī)則的形狀，每個結(jié)點至少與其他兩個結(jié)點相連，或者說每個結(jié)點至少有兩條鏈路與其他結(jié)點相連，因此，其中個別結(jié)點發(fā)生故障對整個網(wǎng)絡(luò)影響不大，如圖

16、1-13所示。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備 物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，其英文名稱是“The Internet of things”。由此，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”?！拔锫?lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 （1）物聯(lián)網(wǎng)的定義 通過射頻識別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。 （2）物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù) 在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中主要包括傳感器技術(shù)、RFID標(biāo)簽和嵌

17、入式系統(tǒng)技術(shù)等三項關(guān)鍵技術(shù)。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備 （3）物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu) 目前，物聯(lián)網(wǎng)還沒有一個被廣泛認(rèn)同的體系結(jié)構(gòu)，但是，我們可以根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)對信息感知、傳輸、處理的過程將其劃分為三層結(jié)構(gòu)，即感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，如圖1-14所示。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備 云計算（cloud computing）是基于互聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)服務(wù)的增加、使用和交付模式，通常涉及通過互聯(lián)網(wǎng)來提供動態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。 （1）云計算的定義 對云計算的有多種說法，對于到底什么是云計算，至少可以找到100種解釋。下面給出兩種典型的定義。 美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（N

18、IST）的定義是：云計算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問， 進(jìn)入可配置的計算資源共享池，這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。 中國云計算專家咨詢委員會副主任、秘書長劉鵬教授給出的定義是：云計算是通過網(wǎng)絡(luò)提供可伸縮的廉價的分布式計算能力。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備 （2）云計算的關(guān)鍵技術(shù)虛擬化技術(shù)：云計算的虛擬化技術(shù)不同于傳統(tǒng)的單一虛擬化，它是涵蓋整個IT架構(gòu)的，包括資源、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用和桌面在內(nèi)的全系統(tǒng)虛擬化，它的優(yōu)勢在于能夠把所有硬件設(shè)備、軟件應(yīng)用和數(shù)據(jù)隔離開來，打破硬件配置、軟件部署和數(shù)據(jù)分布的

19、界限，實現(xiàn)IT架構(gòu)的動態(tài)化，實現(xiàn)資源集中管理。分布式資源管理技術(shù)：信息系統(tǒng)仿真系統(tǒng)在大多數(shù)情況下會處在多節(jié)點并發(fā)執(zhí)行環(huán)境中，要保證系統(tǒng)狀態(tài)的正確性，必須保證分布數(shù)據(jù)的一致性，云計算中的分布式資源管理技術(shù)圓滿解決了這一問題，Google公司的Chubby是最著名的分布式資源管理系統(tǒng)。并行編程技術(shù)：云計算采用并行編程模式。在并行編程模式下，并發(fā)處理、容錯、數(shù)據(jù)分布、負(fù)載均衡等細(xì)節(jié)都被抽象到一個函數(shù)庫中，通過統(tǒng)一接口，用戶大尺度的計算任務(wù)被自動并發(fā)和分布執(zhí)行，即將一個任務(wù)自動分成多個子任務(wù)，并行地處理海量數(shù)據(jù)。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備 從技術(shù)的角度來看，業(yè)界通常認(rèn)為云計算體系

20、分為3個層次，包括Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）；Platfrom as a service，平臺即服務(wù)（Paas）；Software as a Service，軟件即服務(wù)（Saas），云計算的體系結(jié)構(gòu)如圖1-15所示。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備（1）虛擬化的定義虛擬化，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺計算機(jī)虛擬為多臺邏輯計算機(jī)。在一臺計算機(jī)上同時運(yùn)行多個邏輯計算機(jī)，每個邏輯計算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計算機(jī)的工作效率。（2）虛擬化的分類完全虛擬化、準(zhǔn)虛擬化、操作系

21、統(tǒng)層虛擬化、桌面虛擬、硬件虛擬化。（3）虛擬化技術(shù)產(chǎn)品虛擬化技術(shù)指的是軟件層面的實現(xiàn)虛擬化的技術(shù)，整體上分為開源虛擬化和商業(yè)虛擬化兩大陣營。典型的代表有：Xen，KVM，WMware，Hyper-V、Docker容器等。1.3.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢1.3 知識儲備IPv6是下一版本的IP協(xié)議，也可以說是下一代IP協(xié)議。IPv6采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供地址。理論上約有3.41038個 IP地址，而地球的表面積以厘米為單位也僅有5.11018cm2，即使按保守方法估算IPv6實際可分配的地址，每個平方厘米面積上也可分配到若干億個IP地址。IPv6除一勞永逸地解決了地址短缺問

22、題外，同時也解決了IPv4中的其他缺陷，主要有端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等，IPv6的具體介紹參見項目三。1.4.1 認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備圖元1.4 任務(wù)實施 參觀企業(yè)、學(xué)校或其他單位的有線廣播系統(tǒng)、內(nèi)部電話系統(tǒng)或計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成相關(guān)技能訓(xùn)練任務(wù)?！静僮鞑襟E】1.4.2 繪制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.4 任務(wù)實施 對于小型、簡單的網(wǎng)絡(luò)，涉及到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不是很多，圖元外觀也不會要求完全符合相應(yīng)產(chǎn)品型號，使用簡單的畫圖軟件即可輕松實現(xiàn)。但對于一些大型、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的繪制則通常需要采用一些非常專業(yè)的繪圖軟件來制作，如Visio、LAN Map Shot和億圖圖

23、示專家等?！静僮鞑襟E】1.4.3 保存拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.4 任務(wù)實施【操作步驟】1.4.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件的使用1.4 任務(wù)實施【操作步驟】1、Wireshark的使用 Wireshark 是一款非常棒的Unix和Windows上的開源網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析器。它可以實時檢測網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)，也可以檢測其抓取的網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)快照文件?？梢酝ㄟ^圖形界面瀏覽這些數(shù)據(jù)，可以查看網(wǎng)絡(luò)通訊數(shù)據(jù)包中每一層的詳細(xì)內(nèi)容。1.4.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件的使用1.4 任務(wù)實施【操作步驟】2、Packet Tracer的使用 Packet Tracer 是由Cisco公司發(fā)布的一個輔助學(xué)習(xí)工具，為學(xué)習(xí)思科網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者去設(shè)計、配置、排除

24、網(wǎng)絡(luò)故障提供了網(wǎng)絡(luò)模擬環(huán)境。用戶可以在軟件的圖形用戶界面上直接使用拖曳方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并可提供?shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)處理過程，觀察網(wǎng)絡(luò)實時運(yùn)行情況。1.5.1 課堂實踐1.5 拓展任務(wù)1、熟知實驗室局域網(wǎng) 在實驗室局域網(wǎng)中，完成以下任務(wù)。2、分析并繪制企業(yè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖參考任務(wù)1-3，上網(wǎng)查閱資料，熟悉網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分層的概念，然后完成如下任務(wù)。1.5.1 課堂實踐1.5 拓展任務(wù)3、熟知Packet Tracer 參考任務(wù)1-5，熟知Packet Tracer的界面及使用方法和技巧，具體任務(wù)如下。1.5.2 課外拓展1.5 拓展任務(wù)一、知識拓展 【拓展1-1】選擇題 【拓展1-2】填空題二

25、、技能拓展 具體內(nèi)容參見教材P2829。1.6 總結(jié)提高 本項目引導(dǎo)大家了解了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、分類、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的新技術(shù)等，并通過真實的任務(wù)訓(xùn)練大家掌握了手繪網(wǎng)絡(luò)中心或機(jī)房的拓?fù)鋱D、認(rèn)知了局域網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及設(shè)備圖元、掌握了協(xié)議抓包分析軟件Wireshark和模擬仿真軟件Packet Tracer的使用、學(xué)會了繪制并保存網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖等技能。通過本項目的學(xué)習(xí)，你的收獲怎樣，請認(rèn)真填寫表1-2，并及時反饋，謝謝！序號知識與技能重要指數(shù)自我評價小組評價老師評價ABCDEABCDEABCDE1了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成2熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類3熟悉計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4了解云計算、物聯(lián)網(wǎng)和虛擬

26、化5能識別網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和設(shè)備圖元6能設(shè)計并繪制簡單網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖7會使用抓包分析軟件Wireshark和模擬仿真軟件Packet Tracer8具有較強(qiáng)的獨(dú)立操作能力，同時具備較好的合作意識大連理工大學(xué)出版社地址：大連市軟件園路80號E-mail : dutpURL： 目 錄 2.2任務(wù)分析2.1 情境描述2.4任務(wù)實施2.3知識儲備2.6總結(jié)提高2.5拓展訓(xùn)練內(nèi)容提要 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分組成的，通過通信子網(wǎng)的支持可以實現(xiàn)網(wǎng)上的各種服務(wù)。 本項目將引導(dǎo)大家熟悉數(shù)據(jù)通信的基本概念、數(shù)據(jù)通信的主 要技術(shù)指標(biāo)、數(shù)據(jù)通信方式、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)和數(shù)據(jù)交換技術(shù)等，并

27、通過真實的任務(wù)訓(xùn)練大家辨別單工通信、半雙工通信和全雙工通；繪制曼徹斯特碼、繪制差分曼徹斯特碼；計算數(shù)據(jù)編碼多項式等技能。知識目標(biāo)熟悉數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本概念掌握通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的通信方式了解數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和差錯控制技術(shù)技能目標(biāo)能認(rèn)知數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)能辨別單工通信、半雙工通信和全雙工通信能認(rèn)知數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)和數(shù)據(jù)編碼技術(shù)等會繪制曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼會制作RJ-45雙絞線與信息模塊態(tài)度目標(biāo)培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)養(yǎng)成刻苦、勤奮、好問、獨(dú)立思考和細(xì)心檢查的學(xué)習(xí)習(xí)慣能與組員精誠合作，能正確面對他人的成功或失敗具有一定自學(xué)能力，分析問題、解

28、決問題能力和創(chuàng)新的能力計算機(jī)之間的通信是資源共享的基礎(chǔ)，計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的核心是數(shù)據(jù)通信設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)中的信息交換和共享意味著一個計算機(jī)系統(tǒng)中的信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€計算機(jī)系統(tǒng)中去處理和使用。如何傳輸不同計算機(jī)系統(tǒng)中的信號，是數(shù)據(jù)通信技術(shù)要解決問題。湯標(biāo)在網(wǎng)絡(luò)中心參觀時看到了很多機(jī)柜，在機(jī)柜中安裝了很多設(shè)備，這些設(shè)備通過不同的線纜進(jìn)行連接，實現(xiàn)相互間的通信。在實際應(yīng)用中，大多數(shù)信息傳輸與交換都是在計算機(jī)之間或計算機(jī)與外圍設(shè)備之間進(jìn)行的。數(shù)據(jù)通信就是在不同計算機(jī)之間傳送表示數(shù)字、文字、語音、圖形或圖像的二進(jìn)制代碼信號的過程。李恒從哪些方面入手，才能更好地熟悉并掌握數(shù)據(jù)通信方面的知識和技能呢？2.1

29、情境描述根據(jù)李恒目前的基礎(chǔ)，在本項目中，湯標(biāo)為他安排了以下幾項任務(wù)：（1）認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成，掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法；（2）認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所使用的設(shè)備、線纜和相關(guān)圖元；（3）分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒗L制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；（4）能用圖形方式表示模擬信號和數(shù)字信號；（5）能繪制曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼（6）能夠認(rèn)知大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)和移動互聯(lián)等。2.2 任務(wù)分析1、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.3 知識儲備 數(shù)據(jù)通信(Data Communication)系統(tǒng)是指以計算機(jī)為核心，用通信線路連接分布在各地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而完成數(shù)據(jù)通信功能的復(fù)合系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本組成有三

30、部分要素：信源和信宿、信號變換器和反變換器、信道。如圖2-1所示是一個簡單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型。2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.3 知識儲備 （1）信源和信宿 信源就是信息的發(fā)送端，是指發(fā)送信息一端的人或設(shè)備。信宿就是信息的接收端，是指接受信息一端的人或設(shè)備。數(shù)據(jù)發(fā)送端、數(shù)據(jù)接收端設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡寫為DTE。 （2）信道 信道是傳輸信息的通道，是由通信線路及其通信設(shè)備(如收發(fā)設(shè)備)組成的。主要功能有兩點，其一為信息傳輸提供通信手段，其二為數(shù)據(jù)傳輸提供通信服務(wù)。通信設(shè)備也稱為數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備，簡寫為DCE。 信道按傳輸型號類型又可分為數(shù)字信道和模擬信道。2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.3 知識儲備

31、 （3）信號變換器與反變換器 發(fā)送端的信號變換器可以是編碼器或者是調(diào)制器，接收端的反信號變換器相對應(yīng)的就是譯碼器或者是解調(diào)器。 編碼器的功能是把輸入的二進(jìn)制數(shù)字序列作相應(yīng)的變換，變換成能夠在接收端正確識別的信號形式； 譯碼器是在接收端完成編碼的反過程。編碼器和譯碼器的主要作用就是降低信號在傳輸過程中可能出現(xiàn)差錯的概率。 調(diào)制器是把信源或編碼器輸出的二進(jìn)制信號變換成模擬信號，以便在模擬信道上進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸；解調(diào)器的作用是反調(diào)制，即把接收端接收的模擬信號還原為二進(jìn)制數(shù)字信號。2數(shù)據(jù)通信的基本概念2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.3 知識儲備（1）信息、數(shù)據(jù)和信號信息（Information）: 信息的載

32、體是數(shù)值、文字、圖形、聲音、圖像及動畫等。數(shù)據(jù)(Data)：數(shù)據(jù)是由數(shù)字、字母、字符和符號等組成的信息載體，是網(wǎng)絡(luò)上信息傳輸?shù)膯卧?，沒有實際含義。信號(Signal)：信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程的具體物理表示形式，具有確定的物理描述。3、數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)2.3.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.3 知識儲備信道帶寬：通信系統(tǒng)中傳輸信息的信道占有一定的頻率范圍(即頻帶寬度)。模擬信道的帶寬 W=f2-f1 其中f1是信道能夠通過的最低頻率，f2是信道能夠通過的最高頻率。信道容量：信道容量是信道的一個參數(shù)，反映了信道所能傳輸?shù)淖畲笮畔⒘浚浯笮∨c信源無關(guān)。信道容量有時也表示為單位時間內(nèi)可傳輸?shù)亩M(jìn)制位的位數(shù)（稱

33、信道的數(shù)據(jù)傳輸速率，位速率），以位/秒（b/s）形式予以表示，簡記為bps。數(shù)據(jù)傳輸速率：數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量?？捎谩氨忍芈省眮肀硎?。單位為比特/秒(bit/s)，也記做bps。調(diào)制速率：又叫波特率或碼元速率，它是數(shù)字信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，表示每秒傳輸?shù)碾娦盘枂卧?碼元)數(shù)。1、并行通信和串行通信2.3.2 數(shù)據(jù)通信方式2.3 知識儲備數(shù)據(jù)通信方式按照數(shù)據(jù)傳輸與需要的信道數(shù)可劃分為并行通信和串行通信方式。數(shù)據(jù)有多少位則需要多少條信道，每次傳輸數(shù)據(jù)時，一條信道只傳輸字節(jié)中一位，一次傳輸一個字節(jié)，這種傳輸方法稱為并行通信，如圖2-3所示。1、并行通信和串行通信2.3.

34、2 數(shù)據(jù)通信方式2.3 知識儲備如果數(shù)據(jù)傳輸時只需要一條信道，數(shù)據(jù)字節(jié)有多少位需要傳輸多少次才能傳輸完一個字節(jié)，這種方法稱為串行通信，如圖2-4所示。2、單工通信、半雙工通信和全雙工通信2.3.2 數(shù)據(jù)通信方式2.3 知識儲備（1）單工通信在通信線路上，數(shù)據(jù)只可按一個固定的方向傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式稱為單工通信，如圖2-5所示。其中A端只能作為發(fā)射端發(fā)送資料，B端只能作為接收端接收資料。為使雙方能單工通信，還需一根線路用于控制。比如：廣播、收音機(jī)、電視機(jī)和打印機(jī)等。2、單工通信、半雙工通信和全雙工通信2.3.2 數(shù)據(jù)通信方式2.3 知識儲備（2）半雙工通信數(shù)據(jù)可以雙向傳輸，但不能

35、同時進(jìn)行，采用分時間段傳輸，任一時刻只允許在一個方向上傳輸主信息，這種通信方式稱為半雙工通信，如圖2-6所示，其中A端和B端都具有發(fā)送和接收裝置，但傳輸線路只有一條，若想改變信息的傳送方向，需由開關(guān)進(jìn)行切換。比如：對講機(jī)。2、單工通信、半雙工通信和全雙工通信2.3.2 數(shù)據(jù)通信方式2.3 知識儲備（3）全雙工通信可同時雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式稱為全雙工通信。它相當(dāng)于兩個方向相反的單工通信組合在一起，通信的一方在發(fā)送信息的同時也能接收信息，全雙工通信一般采用接收信道與發(fā)送信道分開制，按各個傳輸方向分開設(shè)置發(fā)送信道和接收信道，因此一般采用四線制，如圖2-7所示。比如：計算機(jī)、電話和手機(jī)等。1、基帶傳

36、輸2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3 知識儲備不同的數(shù)據(jù)類型在不同的信道上傳輸就有不同的傳輸類型，最典型的傳輸技術(shù)基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?；鶐鬏敾鶐鬏斒侵覆唤?jīng)頻譜搬移，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)以原來的“0”或“1”的形式原封不動地在信道上傳送?；鶐侵鸽娦盘査逃械幕绢l帶，在基帶傳輸中，傳輸信號的帶寬般較高，普通的電話通信線路滿足不了這個要求，需要根據(jù)傳輸信號的特性選擇專用傳輸線路。2、頻帶傳輸2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3 知識儲備頻帶傳輸就是把二進(jìn)制信號進(jìn)行調(diào)制變換，變換成為能在公用電話網(wǎng)中傳輸?shù)哪M信號，將模擬信號在傳輸介質(zhì)中傳送到接收端后，再由調(diào)制解調(diào)器將該模擬信號解調(diào)變換成原來的二進(jìn)制電信號

37、，如圖2-8所示。3、寬帶傳輸2.3.3 數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3 知識儲備寬帶是指比音頻帶寬更寬的頻帶，它包括大部分電磁波頻譜。利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為寬帶傳輸。寬帶傳輸系統(tǒng)可以是模擬或數(shù)字傳輸系統(tǒng)，它能夠在同一信道上進(jìn)行數(shù)字信息和模擬信號傳輸。寬帶傳輸系統(tǒng)可容納全部廣播信號，并可進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備在傳輸二進(jìn)制基帶數(shù)字信號時，需要對其進(jìn)行編碼。未經(jīng)編碼的二進(jìn)制基帶數(shù)字信號就是高電平和低電平不斷交替的信號。信道中傳輸?shù)男盘栍谢鶐盘柡皖l帶信號之分，數(shù)字信號一定是基帶信號，而模擬信號一定是頻帶信號，數(shù)字編碼方法如圖2-9所示。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲

38、備1、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程通信中通常采用頻帶傳輸。若要將基帶信號進(jìn)行遠(yuǎn)程傳輸，必須先將其變換為頻帶信號(即模擬信號)，才能在模擬信道上傳輸。這個變換就是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號編碼(即調(diào)制)過程，如圖2-10所示。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備2、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼問題就是要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號表示問題。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以由多種不同形式的電脈沖信號的波形來表示。數(shù)字信號是離散的電壓或電流的脈沖序列，每個脈沖代表一個信號單元(或稱碼元)。最普遍且最容易的方法是用兩種碼元分別表示二進(jìn)制數(shù)字符號“1”和“0”，每位二進(jìn)制符號和一個碼元相對應(yīng)。表示二進(jìn)制數(shù)

39、字的碼元的形式不同，使產(chǎn)生出不同的編碼方法，如圖2-11所示。圖2-11 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字傳輸2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備（1）單極性全寬碼和歸零碼單極性全寬碼是指在每一個碼元時間間隔內(nèi)，有電流發(fā)出表示二進(jìn)制“1”，無電流發(fā)出表示二進(jìn)制“0”，如圖2-12(a)所示。單極性歸零碼就是指一個碼元的信號波形占一個碼元的部分時間，其余時間信號波形幅度為“0”，圖2-12(b)所示是單極性歸零碼。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備（2）雙極性全寬碼和歸零碼雙極性全寬碼(不歸零碼)采用兩種極性的電壓脈沖，一種極性的電壓脈沖表示“l(fā)”，另極性電壓脈沖表求“0”，如圖2-13(a)所示。雙極

40、性歸零碼采用兩種極性的電壓脈沖，“1”碼發(fā)正的窄脈沖，“0”碼發(fā)負(fù)的窄脈沖，如圖2-13(b)所示。歸零碼克服了全寬碼可以產(chǎn)生直流分量的缺點。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備（3）曼徹斯特碼曼徹斯特編碼有兩種截然相反的數(shù)據(jù)表示方式。第一種：規(guī)定“0”是由低高的電平跳變表示，“1”是高低的電平跳變，一般情況采用這種方式，如圖2-14所示為010l1001碼的曼徹斯特碼波形。圖2-14 曼徹斯特碼2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備（4）差分曼徹斯特碼差分曼徹斯特碼的規(guī)律是在每一個碼元時間間隔內(nèi)，無論發(fā)“0”或發(fā)“1”，在間隔的中間都有電平的躍變。作為同步時鐘發(fā)“1”時，間隔開始時刻不

41、躍變，發(fā)“0”時，間隔開始時刻有躍變，如圖2-15所示為01011001碼的差分曼徹斯特碼波形(假定初始時刻為“1”)。圖2-15 差分曼徹斯特碼2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備3、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼要實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化傳輸和交換，首先要在發(fā)送端把模擬信號變換成數(shù)字信號，即需要進(jìn)行模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換。然后在接收端再將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，即需要進(jìn)行數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換。通常把A/D轉(zhuǎn)換稱為編碼器，把D/A轉(zhuǎn)換器稱為譯(解)碼器，編碼器和譯碼器一般集成在一個設(shè)備中。編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼，如圖2-16所示。2.3.4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)2.3 知識儲備4、非歸零編碼、曼

42、徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的圖形比較這里將非歸零編碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼方式放在同一圖表中比較，如圖2-17所示。注意編碼首位和跳變情況。2.3.5 多路復(fù)用技術(shù)2.3 知識儲備1、頻分多路復(fù)用(Frequency Division Multiplexing，F(xiàn)DM)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，傳輸線路的成本在整個系統(tǒng)中占相當(dāng)大的比例。為了提高傳輸線路的利用率，采用的方法是使多個數(shù)據(jù)通信合用一條傳輸線，這就是多路復(fù)用技術(shù)。頻分多路復(fù)用是將具有一定帶寬的信道分割為若干個較小頻帶的子信道，所有用戶在同一時間占用不同的帶寬資源。這樣在信道中就可同時傳送多個不同頻率的信號，如圖2-18所示。2.3.5

43、 多路復(fù)用技術(shù)2.3 知識儲備2、時分多路復(fù)用(Time Division Multiplexing，TDM)時分多路復(fù)用是將一條物理線路按時間分成一個個的時間片，每個時間片稱為TDM幀(Frame)，每幀長125s，再將每幀分為若干時隙，輪換地為多個信號所使用。時分多路復(fù)用又可分為同步時分多路復(fù)用和異步時分多路復(fù)用兩類。（1）同步時分多路復(fù)用(Synchronous Time Division Multiplexing，STDM)同步時分多路復(fù)用是指時分方案中的時間片是預(yù)先分配好的，時間片與數(shù)據(jù)源是一一對應(yīng)的，不管某一個數(shù)據(jù)源有無數(shù)據(jù)要發(fā)送，對應(yīng)的時間片都是屬于它的?；蛘哒f各數(shù)據(jù)的傳輸定時是

44、同步的。2.3.5 多路復(fù)用技術(shù)2.3 知識儲備（2）異步時分多路復(fù)用(Asynchronous Time Division Multiplexing，ATDM)異步時分多路復(fù)用是指各時間片與數(shù)據(jù)源無對應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)可以按照需要動態(tài)地為各路信號分配時間片,如圖2-20所示 。每個周期內(nèi)的各個時間片只分配給那些需要發(fā)送數(shù)據(jù)的信道，在第一個周期內(nèi)，將第一個時間片分配給A信號，第二個時間片分配給C信號，第三個時間片分配給B信號，第四個時間片分配給D信號。2.3.5 多路復(fù)用技術(shù)2.3 知識儲備3、光波分多路復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing，WDM)光波分多路復(fù)用技

45、術(shù)是在一根光纖中能同時傳播多個光波信號的技術(shù)。實際上，光波分多路復(fù)用的方法也是頻分多路復(fù)用的方法。光波分多路復(fù)用的原理如圖2-21所示。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備常見的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)有很多種，一般可分為兩大類：一類是有線傳輸介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜、光纖等；另一類是無線傳輸介質(zhì)，如微波和衛(wèi)星通信等。1、雙絞線：雙絞線由兩根相互絕緣的導(dǎo)線絞合成勻稱的螺紋狀，作為一條通信線路。將兩條、四條或更多條這樣的雙絞線捆在一起，外面包上護(hù)套，就構(gòu)成雙絞線電纜。雙絞線按其是否有屏蔽，可分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP），如圖2-22所示。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備2

46、、同軸電纜：同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層以及保護(hù)塑料外層組成，如圖2-23所示。其中的金屬屏蔽網(wǎng)可防止中心導(dǎo)體向外輻射電磁場，也可用來防止外界電磁場干擾中心導(dǎo)體的信號，因而具有很好的抗干擾特性，被廣泛用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸中。通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將其分為基帶同軸電纜(50W同軸電纜)和寬帶同軸電纜(75W同軸電纜)。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備3、光纖（Fiber Optic Cable）：光纖又稱為光纜或光導(dǎo)纖維，由光導(dǎo)纖維纖芯、玻璃網(wǎng)層和能吸收光線的外殼組成，如圖2-24所示。是由一組光導(dǎo)纖維組成的用來傳播光束的、細(xì)小而柔韌的傳輸介質(zhì)。應(yīng)用光

47、學(xué)原理，由光發(fā)送機(jī)產(chǎn)生光束，將電信號變?yōu)楣庑盘?，再把光信號?dǎo)入光纖，在另一端由光接收機(jī)接收光纖上傳來的光信號，并把它變?yōu)殡娦盘?，?jīng)解碼后再處理。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖，如圖2-25所示。這里的“?！笔侵敢砸欢ń撬俣龋M(jìn)入光纖的一束光。單模光纖采用固體激光器做光源，多模光纖則采用發(fā)光二極管做光源。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備目前最常用的無線傳輸有無線電波、微波、紅外線和激光等。4、無線傳輸介質(zhì)（1）無線電波(radio wave)1873年麥克斯韋爾建立了電磁場理論，1887年赫茲驗證了電磁波的存在。1895

48、年馬克尼發(fā)明了無線電，開創(chuàng)了無線電波的實際應(yīng)用。無線電波是電磁譜的一部分，它像水池中的波紋一樣像個各方向傳播，電場和磁場瞬間變化，以光速進(jìn)行傳播，無線電波的頻率范圍從3000Hz到3000GHz。無線電波的傳播方式，因波長的不同而有不同的傳播特性，分為地波、天波和空間波三種形式。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備（2）微波接力通信（microwave relay communication）微波接力通信利用300MHz以上頻段的電磁波，在對流層的視距范圍內(nèi)的傳播，進(jìn)行無線電通信的一種方式。通常使用分米波段和厘米波段，如圖2-27所示。2.3.6 常見的傳輸介質(zhì)2.3 知識儲備（3）衛(wèi)星

49、通信技術(shù)（Satellite communication technology）為了增加微波的傳輸距離，應(yīng)提高微波收發(fā)器或中繼站的高度。當(dāng)將微波中繼站放在人造衛(wèi)星上時，便形成了衛(wèi)星通信系統(tǒng)，如圖2-28所示。2.4.1 繪制曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼2.4 任務(wù)實施利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸之前，需要進(jìn)行數(shù)字編碼。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼方式有三種：不歸零碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。2.4.2 制作RJ-45雙絞線與信息模塊2.4 任務(wù)實施雙絞線是局域網(wǎng)中使用最廣泛的傳輸介質(zhì)，根據(jù)需要連接的設(shè)備不同，則所需要的網(wǎng)線也有區(qū)別，分為直通電纜和交

50、叉電纜兩類，制作的標(biāo)準(zhǔn)也就不同。1、制作RJ-45雙絞線2.4.2 制作RJ-45雙絞線與信息模塊2.4 任務(wù)實施2、制作信息模塊信息模塊在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中是普遍應(yīng)用的，它屬于一個中間連接器，可以安裝在墻面或桌面上，需要使用時只需用一條直通雙絞線即可與信息模塊另一端通過雙絞網(wǎng)線所連接的設(shè)備連接，非常靈活。另一方面，也美化了整個網(wǎng)絡(luò)布線環(huán)境。2.5.1 課堂實踐2.5 拓展訓(xùn)練1、繪制曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼波形圖在本任務(wù)中，要求同學(xué)們掌握曼切斯特編碼和差分曼切斯特編碼的特性，并能正確繪制它們的波形圖。2.5.1 課堂實踐2.5 拓展訓(xùn)練2、制作交叉線交叉線（又叫反線），線序按照一端568A，一

51、端568B的標(biāo)準(zhǔn)排列好線序，也就是兩端的線序排列方式按1與3線序交換，2與6線序交換，如圖2-58所示。2.5.2 課外拓展2.5 拓展訓(xùn)練一、知識拓展 【拓展2-1】選擇題 【拓展2-2】填空題 【拓展2-3】簡答題二、技能拓展 具體內(nèi)容參見教材P56。2.6 總結(jié)提高 本項目引導(dǎo)大家熟悉了及數(shù)據(jù)通信的相關(guān)技術(shù)等，并通過真實的任務(wù)訓(xùn)練了大家繪制曼徹斯特碼、差分曼徹斯特碼，制作RJ-45雙絞線與信息模塊等技能。通過本項目的學(xué)習(xí)，你的收獲怎樣，請認(rèn)真填寫表2-2，并及時反饋，謝謝！序號知識與技能重要指數(shù)自我評價小組評價老師評價ABCDEABCDEABCDE1了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2熟悉數(shù)據(jù)通信方式3掌

52、握數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)、多路復(fù)用技術(shù)4熟悉傳輸介質(zhì)的類型和特點5能繪制曼徹斯特碼和差分曼徹斯特碼6能夠制作RJ-45雙絞線7具有較強(qiáng)的獨(dú)立操作能力，同時具備較好的合作意識大連理工大學(xué)出版社地址：大連市軟件園路80號E-mail : dutpURL： 目 錄 3.2任務(wù)分析3.1 情境描述3.4任務(wù)實施3.3知識儲備3.6總結(jié)提高3.5拓展訓(xùn)練內(nèi)容提要網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為了完成計算機(jī)間的協(xié)同工作，把計算機(jī)間互連的功能劃分成具有明確定義的層次，規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合，所研究的是層次結(jié)構(gòu)及其通信規(guī)則的約定。 本項目將引導(dǎo)大家熟悉計算機(jī)

53、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理、ISO的開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM、OSI/RM各層的功能、TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)及各層功能等。通過任務(wù)案例訓(xùn)練大家規(guī)劃IP地址、劃分子網(wǎng)、添加網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件，以及配置TCP/IP等方面的技能。知識目標(biāo)了解協(xié)議、層次、接口與網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次化研究方法掌握OSI參考模型及各層的基本服務(wù)功能TCP/IP參考模型及各層的基本服務(wù)功能掌握協(xié)議組件的添加方法技能目標(biāo)會規(guī)劃IP地址、劃分子網(wǎng)能安裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組件會配置TCP/IP協(xié)議會使用命令檢查網(wǎng)絡(luò)配置情況態(tài)度目標(biāo)培養(yǎng)認(rèn)真細(xì)致的工作態(tài)度和工作作風(fēng)養(yǎng)成刻苦、勤奮、好問、獨(dú)立思考和細(xì)心檢查的學(xué)習(xí)習(xí)慣

54、能與組員精誠合作，能正確面對他人的成功或失敗具有一定自學(xué)能力，分析問題、解決問題能力和創(chuàng)新的能力人們在寄送信件的時候，一定要寫清楚收件人的地址，一般會具體到街道、門牌號。這樣信件才能準(zhǔn)確地寄送到收件人的手中。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，也需要類似于門牌號的地址信息表示目的地，即目的地址。那么網(wǎng)絡(luò)信息的目的地址是如何表示的？信息從發(fā)送端如何到達(dá)目的地址（接收端）的呢？ 李恒雖然熟悉了公司內(nèi)部網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、組成及相關(guān)設(shè)備的工作原理，同時也了解了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信方面的基礎(chǔ)知識。但是，他并不知道不同廠家生產(chǎn)的計算機(jī)系統(tǒng)之間，以及不同網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)通信是如何完成的。也不知道網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間是如何聯(lián)系的，使用不同

55、協(xié)議的設(shè)備是如何進(jìn)行通信得；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何獲知何時傳輸或不傳輸數(shù)據(jù)；怎樣確保網(wǎng)絡(luò)傳輸被正確接收等等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個復(fù)雜的具有綜合性技術(shù)的系統(tǒng)，為了減少計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度，按照結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法，人們把網(wǎng)絡(luò)通信的復(fù)雜過程抽象成一種層次結(jié)構(gòu)模式；為了允許不同系統(tǒng)實體互連和互操作，不同系統(tǒng)的實體在通信時都必須遵從相互均能接受的規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱為協(xié)議(Protocol)。3.1 情境描述為了搞清楚計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中的層次結(jié)構(gòu)和各層協(xié)議，在本項目中給李恒安排了以下具體任務(wù)：（1）認(rèn)知計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；（2）認(rèn)知開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI/RM)和TCP/IP參考模型；（3）熟悉IP地址的組成與

56、分類方法；（4）根據(jù)用戶需求規(guī)劃IP地址，并能正確配置IP地址；（5）能夠正確進(jìn)行子網(wǎng)劃分；（6）能夠使用命令對配置的參數(shù)進(jìn)行測試，保證系統(tǒng)正常工作。3.2 任務(wù)分析3.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備 1、郵政通信系統(tǒng)簡介 在了解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)之前，大家先來熟悉一下郵政通信系統(tǒng)，通常在郵政系統(tǒng)中，人們可以將發(fā)信端和收信端從上到下分為 A、B、C、D 等4 個層次，如圖3-1所示。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是將復(fù)雜而龐大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)按層次的方式把很多相關(guān)的功能分解，逐個給予解釋和實現(xiàn)。在分層結(jié)構(gòu)中，每一層都有明確的規(guī)則與說明，也稱對等協(xié)議；層與層的邊界是另外一些相互作用的集合，

57、叫接口協(xié)議。3.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備2、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)與郵政通信系統(tǒng)的工作過程十分類似，它們都是一個復(fù)雜的分層系統(tǒng)。將分層的思想或方法運(yùn)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，產(chǎn)生了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次模型，如圖3-2所示。3.3.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.3 知識儲備3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由各種各樣的計算機(jī)和終端設(shè)備通過通信線路連接起來的復(fù)雜系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，由于計算機(jī)類型、通信線路類型、連接方式、同步方式、通信方式等的不同，給網(wǎng)絡(luò)各結(jié)點間的通信帶來諸多不便。為了解決這個問題，規(guī)范網(wǎng)絡(luò)中信息的傳遞和管理，就產(chǎn)生了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的

58、規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素如下：語義（如何講？）：規(guī)定通信雙方交換的數(shù)據(jù)格式、編碼和電平信號等，也就是對信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做一種規(guī)定。例如用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式等。語法（講什么？）：規(guī)定用于協(xié)調(diào)雙方動作的信息及其含義等。不同類型的協(xié)議元素所規(guī)定的語義是不同的。例如需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動作及得到的響應(yīng)等。時序（講話次序）：詳細(xì)說明事件的先后順序，速度匹配和排序等。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備1OSI參考模型描述 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Standards Organization. ISO)是世界上最著名的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織之一，ISO對網(wǎng)絡(luò)最

59、主要的貢獻(xiàn)是建立并于1981年頒布了開放系統(tǒng)互連參考模型( Open System Interconnection Reference Model/Reference Model .OSI/RM)，即七層網(wǎng)絡(luò)通信模型，通常簡稱為七層模型。(1) OSI參考模型的結(jié)構(gòu)3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(2) OSI參考模型的層次劃分原則 OSI模型將協(xié)議組織成為層次結(jié)構(gòu)，每層都包含一個或幾個協(xié)議功能，并且分別對上一層負(fù)責(zé)。不同的層次定義了不同的功能，劃分的原則如下：網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點都劃分為7個相同的層次結(jié)構(gòu)。不同節(jié)點的相同層次都有相同的功能。同一節(jié)點內(nèi)各相鄰層次之間通過層間接口，并按照接口協(xié)

60、議進(jìn)行通信。每一層直接使用下面一層提供的服務(wù)，間接的使用下面所有層的協(xié)議。每一層都向上一層提供服務(wù)。不同節(jié)點之間按同等層的同層協(xié)議的規(guī)定，實現(xiàn)對等層之間的通信。3.3.2 OSI參考模型3.3 知識儲備(3) OSI參考模型各層的功能 物理層PH（PHysical，第1層)是OSI參考模型的底層，物理層的作用是在物理媒體上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特流，數(shù)據(jù)傳輸單元是比特（bit）。物理層提供位建立、維護(hù)和拆除物理連接所需的機(jī)械、電氣和規(guī)程方面的特性，具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。 數(shù)據(jù)鏈路層DL（Data-link，第2層)傳輸數(shù)據(jù)的單位是幀（Frame）。