第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》 《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課程的任務(wù)是：1．使學(xué)生對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從整體上有一個(gè)較清晰的了解。2．對當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要種類和常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有較清晰的概念。3．學(xué)會計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作和日常管理和維護(hù)的最基本方法。4．初步掌握以TCP/IP協(xié)議族為主的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)。5．初步培養(yǎng)在TCP/IP協(xié)議工程和LAN上的實(shí)際工作能力。6．

了解網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的新發(fā)展。

課程的性質(zhì)和任務(wù)參考書籍(僅供參考)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程》 譚浩強(qiáng)主編，王興玲、杜樹杰、劉蘭芳編著 電子工業(yè)出版社《TCP_IPTutorialandTechnicalOverview》Dr.WeiLiu，CarolynMatthews，LydiaParziale，NicolasRosselot，ChuckDavis，JasonForrester，DavidT.Britt/abstracts/gg243376.html?Open《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多媒體應(yīng)用基礎(chǔ)》 黃云森主編，李智淵主審 清華大學(xué)出版社成績評定出勤、課堂表現(xiàn)、作業(yè)(40%±)期末考試(60%±)第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識

學(xué)習(xí)目標(biāo)

重點(diǎn)難點(diǎn)

課程學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)目標(biāo)

通過本章的學(xué)習(xí)，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、功能、分類、組成和網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的基本四大技術(shù)內(nèi)容，數(shù)據(jù)通信的基本概念和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的常用概念與指標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)念愋图熬幋a方法，廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)，數(shù)據(jù)通信中差錯(cuò)控制的方法；了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，數(shù)據(jù)通信的方式及同步技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)的分類與特點(diǎn)。

重點(diǎn)難點(diǎn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、功能、特點(diǎn)、邏輯構(gòu)成與分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)四大技術(shù)的主要內(nèi)容、作用與特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的概念、模型與指標(biāo)信號的類型、傳輸、編碼與信道復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)通信的方式與差錯(cuò)處理課程學(xué)習(xí)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、功能和特征

1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類

1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1.1.5我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與常見縮寫名稱

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

1.遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)階段2．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成階段

3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)與互聯(lián)階段4．信息高速公路階段

表1.1網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段特性對比表

年代網(wǎng)絡(luò)與連接名稱特點(diǎn)1950-1960遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)主機(jī)-終端模式、CPU單中心處理、RS232等專用通信線路、低速率聯(lián)網(wǎng)、資源共享程度較低。1960-80初計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成階段計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)模式、多中心處理、資源共享程度提高，聯(lián)網(wǎng)速度加快。80初-90中網(wǎng)絡(luò)互連與國際標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化、多種網(wǎng)絡(luò)廣義互連、資源共享程度更高，網(wǎng)絡(luò)速度更快。1990中-今網(wǎng)絡(luò)信息高速公路全球化、智能化、高速化、交互式、多媒體、多種綜合功能服務(wù)的數(shù)字業(yè)務(wù)。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、功能和特征

1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

以能夠共享資源的方式互連起來的自治/自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能(資源共享)3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特征目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源與信息的共享由結(jié)點(diǎn)與通信鏈路組成主機(jī)(結(jié)點(diǎn))是不同地理位置的具有獨(dú)立通信功能的智能設(shè)備統(tǒng)一的通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與分類1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

2.資源子網(wǎng)

3.通信子網(wǎng)

通信鏈路組網(wǎng)設(shè)備通信、控制軟件4.相似計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念分布式系統(tǒng)，多機(jī)系統(tǒng)，多終端處理系統(tǒng)

5．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類（1）按邏輯功能

通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)（2）按地理范圍

局域網(wǎng)城域網(wǎng)廣域網(wǎng)（3）按組網(wǎng)與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

以太網(wǎng)FDDIATM令牌網(wǎng)（4）按管理方式

對等式網(wǎng)絡(luò)主從式網(wǎng)絡(luò)

（5）按拓?fù)鋱D形結(jié)構(gòu)

總線型星型樹型環(huán)形網(wǎng)狀性（6）按信息傳輸方式點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò)（7）按傳輸介質(zhì)類型

有線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)（8）按用途類型

專用網(wǎng)絡(luò)公用網(wǎng)絡(luò)（9）其它1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息管理、辦公自動(dòng)化與信息服務(wù)中的應(yīng)用

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在個(gè)人信息綜合服務(wù)中的應(yīng)用

1.1.5我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與常見縮寫名稱

1.“四大網(wǎng)絡(luò)”與“三金工程”

中國公用網(wǎng)、中國教育科研網(wǎng)、中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)、國家公用經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)金橋、金關(guān)、金卡2.兩網(wǎng)、一站、四庫、十二金工程3.與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的名稱縮寫與網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的名稱縮寫

ISO（InternationalStandardOrganization）：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。CCITT（ConsultativeCommitteeInternationalTelegraphandTelephone）：國際電報(bào)電話咨詢委員會。ITU-T（InternationalTelecommUnin-Trade）：國際電訊聯(lián)盟。IETF（InternetEngineeringTaskFroce）：因特網(wǎng)工程任務(wù)組織。ANSI（AmericanNationalStandardInstitute）：美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會。IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）：國際電氣和電子工程師協(xié)會。EIA/TIA（ElectronicIndustrialAssociation/TelecommIndustrialAssociation）：電子工業(yè)/電訊工業(yè)協(xié)會。CNSC（ChineseNationalStandardCommitee）：中國國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會。CNNIC（ChineseNationalNetworkInformationCenter）：中國國家網(wǎng)絡(luò)信息中心。RFC（RequestForComment）：請求標(biāo)注/評論文檔。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.2.1網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

1.2.2傳輸介質(zhì)

1.2.3通信協(xié)議

1.2.4交換技術(shù)

1.2.1網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定義分類網(wǎng)絡(luò)中由點(diǎn)和線所構(gòu)成的幾何圖形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類按照信道控制方式分類（點(diǎn)對點(diǎn)和廣播式）按照拓?fù)鋱D形分類總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-2總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)左：示意圖；右上：示意拓?fù)鋱D、右下：標(biāo)準(zhǔn)總線型拓?fù)?。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-3星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)左：網(wǎng)絡(luò)示意圖；右：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-4樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)左：網(wǎng)絡(luò)示意圖；右：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-5環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)左：網(wǎng)絡(luò)示意圖；右：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-6網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)左：網(wǎng)絡(luò)示意圖；右：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1.2.2傳輸介質(zhì)

傳輸介質(zhì)又稱為通信媒介或通信介質(zhì)，主要由無線和有線媒介組成。目前常用的無線傳輸介質(zhì)有微波、衛(wèi)星、無線電、紅外線、激光等，常用的有線通信介質(zhì)是同軸電纜、雙絞線、光導(dǎo)纖維，傳輸介質(zhì)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)間相互連接的物理媒介。1.2.3通信協(xié)議

1.定義2.構(gòu)成（協(xié)議三要素）語法、語義、時(shí)序3.常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（1）TCP/IP（2）IPX/SPX（3）NetBeui（4）AppleTalks（5）NetBios1.2.4交換技術(shù)

定義：信道的使用與信息傳輸控制的有關(guān)方法、法則和管理方案1.電路交換（CircuitExchanging）2.報(bào)文交換（MessageExchanging）3.分組交換（PacketExchanging）1.電路交換（CircuitExchanging）2.報(bào)文交換（MessageExchanging）報(bào)文分組：報(bào)文：報(bào)文號目的地址源地址校驗(yàn)報(bào)文號目的地址源地址報(bào)文分組數(shù)據(jù)校驗(yàn)報(bào)文分組號數(shù)據(jù)圖1.9報(bào)文與報(bào)文分組示意圖3.分組交換（PacketExchanging）

進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)，分組交換又可以分為“數(shù)據(jù)報(bào)”與“虛電路”兩種方式。

數(shù)據(jù)報(bào)（Datagram）

虛電路（VirtualCircuit）

4.三種交換技術(shù)的示意圖

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.3.1數(shù)據(jù)通信的基本概念、模型與指標(biāo)1.3.2信號的類型、傳輸、頻帶與編碼1.3.3傳輸中的信道復(fù)用與實(shí)現(xiàn)技術(shù)1.3.4數(shù)據(jù)通信的方式與差錯(cuò)處理1.3.1數(shù)據(jù)通信的基本概念、模型與指標(biāo)1.數(shù)據(jù)通信的基本概念（1）信息,信息是對客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的描述，它反映了客觀事物的存在情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。（2）數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)是有意義的實(shí)體，是數(shù)字化的信息形式，在計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存在。（3）信號,信號是數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼，是數(shù)據(jù)在傳輸媒介與傳輸過程中的光、電等表現(xiàn)形式。為了傳輸二進(jìn)制代碼形式的信息數(shù)據(jù)，必須將其用模擬或數(shù)字信號編碼的方式來進(jìn)行描述。（4）信源,通信過程中產(chǎn)生和發(fā)送信息的設(shè)備叫做信源。（5）信宿,通信過程中接受信息的設(shè)備稱為信宿。（6）信道,信源和信宿之間的通信鏈路稱為信道，是數(shù)據(jù)信號傳輸所經(jīng)歷的通路。

（7）變換,信息在從信源進(jìn)入信道時(shí)要轉(zhuǎn)換為與信道相互適應(yīng)的信號形式（編碼與調(diào)制），從信道進(jìn)入信宿時(shí)，也可能需要變換為與信宿相適應(yīng)方式，上述轉(zhuǎn)換過程就稱為變換。（8）噪聲,信息在傳輸?shù)倪^程中，可能受到外界的沖擊與干擾稱為噪聲。（9）模擬通信與數(shù)字通信,模擬通信是指將信源產(chǎn)生的模擬數(shù)據(jù)在模擬通信信道上傳輸給信宿的過程與方法。數(shù)字通信則是指將信源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)（無論是模擬或是數(shù)字），以數(shù)字信號的方式在數(shù)字通信信道上傳輸給信宿的通信方法與方式。（10）數(shù)據(jù)通信,數(shù)據(jù)通信是指在不同計(jì)算機(jī)之間（或數(shù)字設(shè)備之間）傳送表示信息的比特流的傳輸過程，即在信源和信宿之間專門傳輸離散的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的過程與方法。在具體的實(shí)現(xiàn)中，可以采用數(shù)字通信信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，也可以采用模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。（11）帶寬,帶寬原意是指通信信道總的頻帶寬度，單位為赫茲（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，常用來描述網(wǎng)絡(luò)信道每秒中可以提供的最大網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率Mbps，即網(wǎng)絡(luò)信道的最大信道容量。（12）延時(shí)（又稱時(shí)延）,延時(shí)是指一個(gè)數(shù)據(jù)單元從網(wǎng)絡(luò)的出發(fā)端傳輸?shù)浇邮斩怂枰目倳r(shí)間，其單位有秒s、毫秒（ms）、微秒（μs）等，是網(wǎng)絡(luò)信道與性能的重要參數(shù)。

2.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

干擾噪聲信源變換信道變換信宿圖1.13數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成模型3.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模型

應(yīng)用程序通信控制器信號變換傳輸介質(zhì)信號變換應(yīng)用程序通信控制器圖1.14數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)模型數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)電路數(shù)據(jù)線路4.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的指標(biāo)

（1）最基本指標(biāo)

數(shù)據(jù)通信的有效性和可靠性是最重要的指標(biāo)。

（2）比特率S（傳輸速率）

（3）波特率B（信號變化率）

（4）比特率和波特率的的區(qū)別與聯(lián)系

（5）比特率和波特率的換算公式

（6）誤碼率Pe（出錯(cuò)率）1.3.2信號的類型、傳輸、頻帶與編碼

1.信號的類型

（1）模擬信號

（2）數(shù)字信號

2.信號的傳輸

3.傳輸中的編碼

（1）模擬信號的編碼處理方式（2）數(shù)字信號的編碼處理方式（1）模擬信號的編碼處理方式

圖1.20模擬信號的三種編碼處理方式U（t）=A（t）·Sin（ωt+φ）

（2）數(shù)字信號的編碼處理方式

圖1.21數(shù)字信號的三種編碼處理方式01001011數(shù)據(jù)(a)非歸零碼同步時(shí)鐘(b)曼徹斯特編碼(c)差分曼徹斯特編碼4.計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信的過程圖1.22計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信過程數(shù)字傳輸信道模擬傳輸信道收到的傳輸數(shù)據(jù)信號A/DA接收計(jì)算機(jī)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)信號發(fā)送計(jì)算機(jī)D/A計(jì)算機(jī)S網(wǎng)絡(luò)卡S基帶通信信道（Digital）網(wǎng)絡(luò)卡R計(jì)算機(jī)R調(diào)制D/A解調(diào)A/D寬帶傳輸信道（Analog）解調(diào)A/D調(diào)制D/A計(jì)算機(jī)S計(jì)算機(jī)R5.傳輸?shù)念l帶基帶傳輸（數(shù)字信號基帶傳輸）寬帶傳輸（模擬信號頻帶傳輸）調(diào)制（數(shù)字信號—>模擬信號）解調(diào)（模擬信號—>數(shù)字信號）模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼脈沖編碼調(diào)制PCM1.3.3傳輸中的信道復(fù)用與實(shí)現(xiàn)技術(shù)

1.信道復(fù)用

2.波分多路復(fù)用（WDM）

3.頻分多路復(fù)用（FDM）

4.時(shí)分多路復(fù)用（TDM）

5.碼分多路復(fù)用（CDM）

1.信道復(fù)用圖1-23數(shù)據(jù)通信的信道復(fù)用技術(shù)

2.波分多路復(fù)用WDM圖1-24波分多路復(fù)用技術(shù)

3.頻分多路復(fù)用FDM圖1-25頻分多路復(fù)用技術(shù)

4.時(shí)分多路復(fù)用TDM5.碼分多路復(fù)用CDM1.3.4數(shù)據(jù)通信的方式與差錯(cuò)處理

1.數(shù)據(jù)通信的方式

（1）串行傳輸

（2）并行傳輸

（3）單工方式

（4）半雙工方式

（5）全雙工方式

（6）同步技術(shù)（位同步和字符或幀數(shù)據(jù)的同步）（7）異步傳輸

（8）同步傳輸

串行和并行傳輸圖1-28左：串行傳輸

；

右：并行傳輸

半雙工和雙工圖1-29左：