模塊一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

模塊一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第一頁，共41頁。一、計算機網(wǎng)絡(luò)概述

二、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

三、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)四、技能實訓(xùn)

第二頁，共41頁。一、計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。掌握計算機網(wǎng)絡(luò)知識和網(wǎng)絡(luò)操作技能是時代發(fā)展的需要，是社會進步的必然，是中職學生職業(yè)技能的重要體現(xiàn)。1、網(wǎng)絡(luò)概念

計算機網(wǎng)絡(luò)是將地理上分散的且具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)，通過通信線路和設(shè)備相互連接起來，在軟件支持下實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源（資源包括硬件、軟件等）共享的系統(tǒng)。第三頁，共41頁。對于這個定義可從以下幾個方面進行理解：（1）計算機網(wǎng)絡(luò)是多個計算機的集合系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中的計算機最少是兩臺，大型網(wǎng)絡(luò)可容納幾千臺甚至幾萬臺主機。目前世界上最復(fù)雜的最大的網(wǎng)絡(luò)就是國際互聯(lián)網(wǎng)即因特網(wǎng)（Internet）。這些計算機可處在不同的地理位置，小到一個房間，大至可在全球范圍內(nèi)。網(wǎng)絡(luò)中的各計算機具有獨立功能，即沒有主從關(guān)系，一臺計算機的啟動、運行和停止不受其他計算機的控制。

第四頁，共41頁。

（2）網(wǎng)絡(luò)中的各計算機進行相互通信，需要有一條通道，即網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，它可以是有線的（如雙絞線、同軸電纜和光纖等），也可以是無線的（如激光、微波和通信衛(wèi)星等），通信設(shè)備是在計算機與通信線路之間按照一定通信協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計算機通過一定的互聯(lián)設(shè)備與通信技術(shù)連接在一起，通信技術(shù)為計算機之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的手段。因此，網(wǎng)絡(luò)中的計算機之間能夠互相進行通信。

第五頁，共41頁。（3）網(wǎng)絡(luò)中的各計算機之間交換信息和資源共享，必須在完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件支持下才能實現(xiàn)。（4）資源共享是指網(wǎng)絡(luò)中的計算機都可以使用其它各計算機系統(tǒng)提供的資源，包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)信息等。

第六頁，共41頁。2、網(wǎng)絡(luò)基本組成

從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)基本組成講，一個計算機網(wǎng)絡(luò)主要分成計算機系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)軟件及協(xié)議三大部分；而從系統(tǒng)功能講，一個計算機網(wǎng)絡(luò)又可分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩大部分。第七頁，共41頁。（1）計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)的基本模塊，主要完成數(shù)據(jù)信息的收集、存儲、處理和輸出任務(wù)，并提供各種網(wǎng)絡(luò)資源。計算機系統(tǒng)根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的用途可分為服務(wù)器和客戶機。（2）數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是連接網(wǎng)絡(luò)基本模塊的橋梁，它提供各種連接技術(shù)和信息交換技術(shù)，主要由通信控制處理機、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等組成。（3）網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件一般包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、通信軟件以及管理和服務(wù)軟件等。第八頁，共41頁。從計算機網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)功能來看，主要完成兩種功能，即網(wǎng)絡(luò)通信和資源共享。把計算機網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的設(shè)備及其軟件的集合稱為通信子網(wǎng)，而把網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)資源共享的設(shè)備和軟件的集合稱為資源子網(wǎng)。

通信子網(wǎng)主要負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和變換等通信處理工作，它主要包括通信線路、網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、通信控制軟件等。

資源子網(wǎng)主要負責全網(wǎng)的信息處理，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和資源共享功能等，它主要包括網(wǎng)絡(luò)中所有的主計算機、I/O設(shè)備、終端、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)軟件和數(shù)據(jù)庫等。第九頁，共41頁。第十頁，共41頁。3、網(wǎng)絡(luò)類型計算機網(wǎng)絡(luò)分類的方法很多，按照計算機網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍來進行分類一般可分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。各類計算機網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù)見下表

網(wǎng)絡(luò)分類

縮寫

分布距離約

計算機位于同一

傳輸速度范圍

局域網(wǎng)

LAN10m100m1km房間

建筑物

校園

4Mbps~2Gbps城域網(wǎng)

MAN10km城市50Kbps~100Mbps廣域網(wǎng)

WAN100km國家9.6Kbps~45Mbps互聯(lián)網(wǎng)

INTERNET1000km全球第十一頁，共41頁。（1）局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork簡寫LAN）局域網(wǎng)的覆蓋范圍一般為幾千米以內(nèi)，屬于一個部門、單位或?qū)W校組建的小范圍網(wǎng)。通信線路一般采用有線傳輸介質(zhì)，如光纖、電纜和雙絞線。其主要特點是信號的傳輸速度快、誤碼率低，網(wǎng)絡(luò)的建造周期短、使用靈活。局域網(wǎng)可以專為一個企業(yè)、學?；蚬痉?wù)，即屬于某個組織完全擁有。局域網(wǎng)一般無須租用電話線，而使用專門建立的數(shù)據(jù)通信線路。局域網(wǎng)易于建立、管理方便，可以隨時擴充，因此發(fā)展很快，得到了廣泛的應(yīng)用。第十二頁，共41頁。（2）城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，簡寫MAN）城域網(wǎng)處于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，覆蓋范圍為幾千米至幾十千米，可作為多個單位或一個城市組建的計算機高速網(wǎng)絡(luò)，因此稱為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)的主要功能是為連入網(wǎng)絡(luò)的企業(yè)、機關(guān)、公司和社會單位提供通信、數(shù)據(jù)傳輸，以及聲音、圖像的集成服務(wù)。第十三頁，共41頁。（3）廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，簡寫WAN）廣域網(wǎng)又稱遠程網(wǎng)，是一種遠距離的計算機網(wǎng)絡(luò)。其覆蓋范圍遠大于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)，通?？梢愿采w一個省、一個國家或一個洲，可以從幾十千米到幾千千米。由于距離遙遠，信道的建設(shè)費用很高，因此很少像局域網(wǎng)一樣鋪設(shè)自己的專用信道，而是租用（或借用）電信通信部門的通信線路，如長途電話線、光纜通道、微波與衛(wèi)星通道等。第十四頁，共41頁。世界上最大的廣域網(wǎng)是國際互聯(lián)網(wǎng)（Internet），又稱因特網(wǎng)，是一個跨越全球的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。它以開放的連接方式將各個國家、各個地區(qū)、各個機構(gòu)，分布在世界每個角落的各種局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)連接起來，組成全球最大的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。它遵守TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以實現(xiàn)相互通信、資源共享。第十五頁，共41頁。4、網(wǎng)絡(luò)功能計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，具有許多單機根本無法實現(xiàn)的功能，歸納總結(jié)如下：（1）數(shù)據(jù)通信（2）資源共享（3）均衡使用網(wǎng)絡(luò)資源（4）分布處理（5）數(shù)據(jù)信息的綜合處理（6）提高計算機的安全可靠性第十六頁，共41頁。5、發(fā)展過程隨著計算機的廣泛使用，計算機之間聯(lián)網(wǎng)成為計算機發(fā)展的必然趨勢，計算機網(wǎng)絡(luò)從形成、發(fā)展到廣泛應(yīng)用大致經(jīng)歷了以下幾個階段：第一階段：遠程終端聯(lián)機階段。第二階段：計算機網(wǎng)絡(luò)階段。第三階段：計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段。第四階段：信息高速公路階段。第十七頁，共41頁。6、拓樸結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中計算機及其它設(shè)備的連接關(guān)系。拓樸結(jié)構(gòu)隱去了網(wǎng)絡(luò)的具體物理特性（如距離、位置等）而抽象出節(jié)點之間的關(guān)系加以研究。四種主要的拓樸結(jié)構(gòu)為：星型、總線型、環(huán)型、網(wǎng)格型。

第十八頁，共41頁。（1）星型拓撲

星型結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點為中心，用單獨的線路使中央節(jié)點與其它各站點直接相連。（2）總線型拓樸

總線型拓樸結(jié)構(gòu)采用單根傳輸線纜作為傳輸介質(zhì)，即所有的計算機都連接到一條公共傳輸介質(zhì)（或稱總線）上。任何一個站點發(fā)送的信號都可以沿著介質(zhì)雙向傳播，而且能被其他所有站接收（廣播方式）。

（3）環(huán)型拓樸

環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)的特點是計算機相互連接而形成一個環(huán)。實際上，參與連接的不是計算機本身而是環(huán)接口，計算機連接環(huán)接口，環(huán)接口又逐段連接起來而形成環(huán)。

（4）網(wǎng)格型拓樸

真正的網(wǎng)格型網(wǎng)絡(luò)使用單獨的電纜將網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備兩兩相接，從而提供了直接的通信途徑，不采用路由，報文直接從發(fā)送端送到接收端。第十九頁，共41頁。二、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（a）通信模型工作站Modem公共電話網(wǎng)Modem服務(wù)器

（b）通信系統(tǒng)實例第二十頁，共41頁。1、基本概念（1）數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間產(chǎn)生的連續(xù)的值。數(shù)字數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間產(chǎn)生的離散的值。（2）信號信號是數(shù)據(jù)的表示形式，或稱數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼。它使數(shù)據(jù)能以適當?shù)男问皆谕ㄐ沤橘|(zhì)上傳輸。信號有模擬信號和數(shù)字信號兩種基本形式。（3）數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是指用電信號把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送到接收端的過程。（4）傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒鐘所能傳輸?shù)奈粩?shù)，可用b/s（比特/秒）來表示，它可按下式計算：S=(1/T)log2n其中，T為脈沖寬度或脈沖重復(fù)周期；n是一個脈沖所表示的有效狀態(tài)，即調(diào)制電平數(shù)。第二十一頁，共41頁。2、數(shù)據(jù)編碼技術(shù)編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字數(shù)據(jù)變換成數(shù)字信號，以便于數(shù)據(jù)的傳輸和處理。信號必須進行編碼，使得與傳輸介質(zhì)相適應(yīng)。在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，主要采用如下三種數(shù)據(jù)編碼技術(shù)：即數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼、數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼。

第二十二頁，共41頁。（1）數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼①移幅鍵控法ASK：是用載波頻率的兩個不同振幅來表示兩個二進制值。在有些情況下，用振幅恒定載波的存在與否來表示兩個二進制值。②移頻鍵控法FSK：是用載波頻率附近的兩個不同頻率來表示兩個二進制值。這種調(diào)制方式不易受干擾的影響，比ASK方式的編碼效率高。③移相鍵控法PSK：是用載波信號的相位移動來表示二進制數(shù)據(jù)。在圖1.8（c）中，信號相位與前面信號串同相位的信號表示0，信號相位與前面信號串反相位的信號表示1。

第二十三頁，共41頁。

（2）數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼

①不歸零制編碼②曼徹斯特編碼③差動曼徹斯特編碼（3）模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼---脈沖編碼調(diào)制采樣定理指出：如果在規(guī)則的時間間隔內(nèi)，以高于兩倍最高有效信號頻率的速率對信號f(t)進行采樣的話，那么，這些采樣值就包含了原始信號的全部信息。利用低通濾波器可以從這些采樣中重新構(gòu)造出函數(shù)f(t)。第二十四頁，共41頁。3、數(shù)據(jù)傳輸類型（1）基帶傳輸在數(shù)據(jù)通信中，用典型的矩形脈沖表示二進制數(shù)據(jù)信號。將矩形脈沖信號的固有頻帶稱做基本頻帶（簡稱基帶）。矩形脈沖信號就叫做基帶信號。在通道上直接傳輸基帶信號的方法稱為基帶傳輸。（2）頻帶傳輸頻帶傳輸是指利用模擬通信信道傳輸數(shù)字信號的方法。由于電話網(wǎng)是用于傳輸語音信號的模擬通信信道，并且是目前覆蓋面最廣的一種通信方式，為利用電話交換網(wǎng)實現(xiàn)計算機之間的數(shù)字信號傳輸，必須將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號。為此，要在發(fā)送端選取音頻范圍的某一頻率的正（余）弦模擬信號作為載波，用它運載所要傳輸?shù)男盘?，通過電話信道將其送到另一端；在接收端再將數(shù)字信號從載波上取出來，恢復(fù)為原來的信號波形。第二十五頁，共41頁。4、數(shù)據(jù)傳輸方式（1）異步傳輸異步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸。

（2）同步傳輸

同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個數(shù)據(jù)的頭部和尾部都要附加一個特殊的字符或比特序列，標記一個數(shù)據(jù)塊的開始和結(jié)束，同步傳輸又分為面向字符的同步傳輸和面向位流的同步傳輸。第二十六頁，共41頁。5、數(shù)據(jù)交換技術(shù)

在網(wǎng)絡(luò)中常常要通過中間節(jié)點把數(shù)據(jù)從源站點發(fā)送到目的站點，以此實現(xiàn)通信。這些中間節(jié)點并不關(guān)心數(shù)據(jù)內(nèi)容，它的目的只提供一個交換設(shè)備，把數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳向另一個節(jié)點，直至達到目的地。（1）線路交換（CircuitSwitching）

①線路建立階段②數(shù)據(jù)傳送階段③線路拆除階段第二十七頁，共41頁。（2）報文交換（MessageSwitching）報文交換是網(wǎng)絡(luò)通信的另一種完全不同的方法。在這種交換方式中，兩個工作站之間無需建立專用的通路。相反，如果一個工作站想要發(fā)送報文，就把目的地址添加在報文中一起發(fā)送出去。該報文將在網(wǎng)絡(luò)上從一個節(jié)點被傳送到另一個節(jié)點。在每個節(jié)點中，要接收整個報文并進行暫時存儲，然后經(jīng)過路由選擇再發(fā)送到下一個節(jié)點。（3）分組交換（PacketSwitching）

①數(shù)據(jù)報（Datagram）②虛電路（VirtualCircuit）第二十八頁，共41頁。（4）三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)比較線路交換：在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須建立一條完全的通路；在線路釋放之前，該通路將被一對用戶完全占用。對于猝發(fā)式通信線路的利用率不高。報文交換：報文從源站點傳送到目的地采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式。在傳送報文時，同時只占一段通道；在交換節(jié)點中需要緩沖存儲，報文需要排隊。因此，報文交換不能滿足實時通信的要求。分組交換：報文被分成分組進行傳輸，并規(guī)定了最大的分組長度。在數(shù)據(jù)報方式中，目的站需要重新組裝報文。分組交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)中使用最為廣泛的一種交換技術(shù)。局域網(wǎng)采用的是分組交換技術(shù)。第二十九頁，共41頁。６、多路復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用技術(shù)（Multiplexing）是指為充分利用傳輸介質(zhì)，在一條物理線路上建立多條通信信道的技術(shù)。（1）頻分多路復(fù)用

頻分多路復(fù)用是以信道頻帶作為分割對象，在發(fā)送端把要傳輸多路信號用互不重疊的頻率分割開，用不同中心頻率調(diào)制不同的信號，發(fā)送時在各自的信道中被傳送到接收端，由解調(diào)器恢復(fù)成原來的波形。為防止相互干擾，各信道之間由保護頻帶隔開。（2）時分多路復(fù)用

時分多路復(fù)用是以信道傳輸時間作為分隔對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用，每個用戶分得一個時間片，用戶使用信道的所有帶寬。第三十頁，共41頁。三、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1、協(xié)議與分層（1）協(xié)議（2）實體（3）分層（4）服務(wù)（5）接口（6）體系結(jié)構(gòu)（7）服務(wù)與協(xié)議的關(guān)系第三十一頁，共41頁。２、OSI模型

1984年，國際標準化組織（ISO）公布了一個作為未來網(wǎng)絡(luò)協(xié)議指南的模型。該模型被稱作開放系統(tǒng)互連參考模型，又稱為ISO/OSI參考模型。OSI是OpenSystemsInterconnection的縮寫。OSI參考模型并不是一個真正具體的網(wǎng)絡(luò)，它將整個網(wǎng)絡(luò)的功能劃分七個層次，分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。第三十二頁，共41頁。

ISO/OSI參考模型及協(xié)議

第三十三頁，共41頁。3、TCP/IP模型TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的縮寫，當初是為美國國防部研究計劃局設(shè)計的，其目的在于能夠讓各種各樣的計算機都可以在一個共同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中運行。在TCP/IP參考模型中，去掉了OSI參考模型中的會話層和表示層，同時將OSI參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合并為網(wǎng)絡(luò)接口層。第三十四頁，共41頁。4、TCP/IP協(xié)議組工作原理（1）IP地址IP地址對網(wǎng)上的某個節(jié)點來說是一個邏輯地址。它獨立于任何特定的網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)配置，不管物理網(wǎng)絡(luò)的類型如何，它都有相同的格式。IP地址是一個4字節(jié)的數(shù)字，實際上由兩部分合成，第一部分是IP網(wǎng)絡(luò)號，第二部分是主機號。IP地址可分成五類，即A類、B類、C類、D類和E類。（2）子網(wǎng)的劃分使用A類、B類或C類IP地址的單位可以把它們的網(wǎng)絡(luò)劃分成幾個部分，每個部分稱為一個子網(wǎng)。每個子網(wǎng)對應(yīng)于一個下屬部門或一個地理范圍（比如一座或幾座辦公樓），或者對應(yīng)一種物理通信介質(zhì)（比如以太網(wǎng)，點到點連接線路）。它們通過網(wǎng)關(guān)互連或進行必要的協(xié)議轉(zhuǎn)換。第三十五頁，共41頁。（3）TCP/IP協(xié)議組的內(nèi)容

除了TCP和IP協(xié)議以外，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議中還包括很多其他的協(xié)議，TCP/IP參考模型與協(xié)議組中的關(guān)系見下圖。應(yīng)用層TelnetFTPSMTPDNS其它協(xié)議傳輸層TCPUDP互連層IPARPRARP網(wǎng)絡(luò)接口層EthernetTokenRing其它協(xié)議第三十六頁，共41頁。５、OSI模型與TCP/IP模型比較（1）結(jié)構(gòu)的比較OSI模型有7層，而TCP/IP模型只有4層。兩者都有網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，但其它層是不同的。兩者的另外一個差別是有關(guān)服務(wù)類型方面。OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層提供面向