計算機機房及網(wǎng)絡(luò)的基本知識

計算機機房及網(wǎng)絡(luò)的基本知識第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一

第一節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)（1）網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是指拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把向工作站、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)單元抽象成為“點”，把網(wǎng)絡(luò)中的電纜等通信媒體抽象為“線”，從而抽象出了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)，即為邏輯結(jié)構(gòu)。（2）網(wǎng)絡(luò)的的拓撲結(jié)構(gòu)重要性網(wǎng)絡(luò)的的拓撲結(jié)構(gòu)對于網(wǎng)絡(luò)的性質(zhì)、成本、可靠性都有很大的影響。第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一（3）常見的網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一拓撲結(jié)構(gòu)圖：第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一星型結(jié)構(gòu)

星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)要用一臺計算機或其他設(shè)備作為中心節(jié)點，其他的計算機通過線路和中心節(jié)點相連接。在一個星型網(wǎng)局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)上各計算機之間的通信都要通過中央結(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)完成通信。星型結(jié)構(gòu)的特點：星型拓撲結(jié)構(gòu)簡單，便于管理和維護；星型結(jié)構(gòu)易擴充，易升級；對中心結(jié)點的要求比較高，一旦出現(xiàn)故障，全網(wǎng)癱瘓。第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一總線型結(jié)構(gòu)

總線型結(jié)構(gòu)中，所有的計算機都使用同一條總線傳輸數(shù)據(jù)，出現(xiàn)傳輸沖突的可能性是很大的，必須用專門的通信協(xié)議來保證傳輸?shù)恼＿M行?？偩€型結(jié)構(gòu)特點：組網(wǎng)比較簡單，擴展網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點也比較簡單。但對網(wǎng)絡(luò)的連接較高，一個結(jié)點出問題，將影響整個網(wǎng)絡(luò)。第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一環(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。環(huán)型結(jié)構(gòu)有兩種類型，即單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。例如：單環(huán)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有令牌環(huán)（TokenRing）。雙環(huán)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）。特點：在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單；信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實時性較好；可擴充性和可靠性都差。第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一樹型結(jié)構(gòu)

樹型結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的擴展，或者說是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來的，它有兩種類型，一種是由總線型拓撲結(jié)構(gòu)派生出來的，它由多條總線連接而成。另一種是星型結(jié)構(gòu)的擴展，各結(jié)點按一定的層次連接起來，形狀像一棵倒置的樹，因此稱為樹型結(jié)構(gòu)。在樹型結(jié)構(gòu)的頂端有一個根結(jié)點，它帶有多分支，每個分支還可以再帶子分支。第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)特點：易于擴展，可靠性高；根結(jié)點的依賴性大，根結(jié)點出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致全網(wǎng)不能工作。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是一種不規(guī)則的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中的每一個結(jié)點和另一個之間至少有兩條鏈路。大型互聯(lián)網(wǎng)一般都采用這種結(jié)構(gòu)，例如：我國的教育科研示范網(wǎng)CERNET、國際互聯(lián)網(wǎng)Internet的主干網(wǎng)都采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點：每個結(jié)點都有冗余鏈路，可靠性高；因為有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑，但路經(jīng)選擇比較復(fù)雜；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易管理和維護；適用于大型廣域網(wǎng)；線路成本高。第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一第二節(jié)常見的通信方式

第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

主要內(nèi)容2.1.1

數(shù)據(jù)通信的基本概念

2.1.2

模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸形式

2.1.3

數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯與糾錯

2.1.4

多路復(fù)用

2.1.5

數(shù)據(jù)傳輸方式

2.1.6

數(shù)據(jù)交換方式

返回第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

1．數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)是有意義的實體，是描述事物的形式。）2．信號（信號是數(shù)據(jù)的電磁編碼或電子編碼。）3．信息（信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。）4．信源（通信過程中發(fā)送信息的設(shè)備稱為信源。）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線路稱為信道。）返回第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.2模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)的傳輸形式

1．模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸如圖所示2．數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸（頻帶傳輸:只占有有限的頻帶）如圖所示3．模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸4．數(shù)字數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸（基帶傳輸：占有很大的頻帶）

如圖所示返回第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸

返回第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸返回第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸返回

只有兩種相位的調(diào)相方式稱為兩相調(diào)制。為了提高信息的傳輸速率，還經(jīng)常采用四相調(diào)制和八相調(diào)制方式。（a）四相調(diào)制方式的相位分配（b）八相調(diào)制方式的相位分配第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)字數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸返回雙極性碼單極性碼常用的RS-232就是一種典型的不歸零型雙極性二元碼接口電路。比起單極性碼來，雙極性碼的可靠性要高，抗干擾性強。第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)字數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸返回第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.3數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯與糾錯

常用誤碼率來表示錯碼的程度。誤碼率可表示為：在計算機通信網(wǎng)中，通常要求誤碼率應(yīng)在10-5－10-9之間。信道噪聲分為熱噪聲與沖擊噪聲兩類。熱噪聲由傳輸介質(zhì)導(dǎo)體的電子熱運動產(chǎn)生。熱噪聲是一種隨機噪聲，所引起的傳輸差錯為隨機差錯，這種差錯的特點是在數(shù)據(jù)序列中前后位之間的差錯彼此無關(guān)。沖擊噪聲是由外界電磁突發(fā)干擾引起，與熱噪聲相比，沖擊噪聲幅度較大，是引起傳輸差錯的主要原因。錯誤之間有相關(guān)性。

返回第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.3數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯與糾錯

1．檢錯碼檢錯碼是指在發(fā)送每一組信息時發(fā)送一些附加位，通過這些附加位，接收端可以判斷所接收的數(shù)據(jù)是否正確。（奇偶校驗、CRC校驗）2．糾錯碼指在發(fā)送每一組信息時發(fā)送足夠的附加位，借助于這些附加信息，接收端在接收譯碼器的控制下不僅可以發(fā)現(xiàn)錯誤，而且還能自動糾正錯誤。（方塊校驗）返回第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.4

多路復(fù)用

多路復(fù)用的原理如下圖所示，在發(fā)送端，多路復(fù)用器合并N個輸入信號，在接收端，多路復(fù)用器通過譯碼，從復(fù)合信號中分離出原始信號。分為三大類：頻分多路復(fù)用（FDM）和時分多路復(fù)用（TDM）波分多路復(fù)用

返回第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一頻分多路復(fù)用

在物理信道的可用帶寬超過單路信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個子信道，每個子信道傳輸一路信號。（例如語音信號300-3400Hz）為避免相臨頻段互擾，頻段之間必須保留一定的間隙，該間隙稱為保護帶。返回第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一時分多路復(fù)用

如果物理信道所能達到的傳輸率超過傳單一信源要求的數(shù)據(jù)傳輸率，則可將物理信道按時間分成時間片，供多個信源輪流使用。返回第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.5數(shù)據(jù)傳輸方式

1．并行傳輸方式采用并行傳輸方式，可以一次傳輸多位數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，從發(fā)送端到接收端的信道需要若干根傳輸線。例如，計算機的并行口常用于連接打印機，每次并行輸出8位數(shù)據(jù)，如圖所示。2．串行傳輸方式串行傳輸是一位一位地傳送的，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線即可如圖所示。

串行數(shù)據(jù)通信又有三種不同的方向性結(jié)構(gòu)：單工、半雙工和全雙工，如圖所示。返回第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一并行傳輸方式

返回第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一串行傳輸方式

返回第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一單工、半雙工和全雙工

返回第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.1.6

數(shù)據(jù)交換方式

1.線路交換2.報文交換3.分組交換

返回第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一1.線路交換

進行數(shù)據(jù)通信時，在數(shù)據(jù)傳輸期間，源結(jié)點與目標結(jié)點之間存在一條由中轉(zhuǎn)結(jié)點構(gòu)成的專用物理線路。需要線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路拆除三個過程。如圖示返回第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一線路交換

返回線路交換方式的優(yōu)點是：通信實時性強，適用于交互式會話類通信。線路交換方式的缺點是：對突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低；系統(tǒng)不具有存儲數(shù)據(jù)的能力，不能平滑交通量；系統(tǒng)不具備差錯控制能力，無法發(fā)現(xiàn)與糾正傳輸過程中發(fā)生的數(shù)據(jù)差錯。在進行線路交換方式研究的基礎(chǔ)上，人們提出了存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式。第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2.報文交換

報文:在發(fā)送數(shù)據(jù)時，不管發(fā)送數(shù)據(jù)的長度是多少，都把它當做一個邏輯單元，在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址與控制信息，按一定的格式打包后組成一個報文。報文交換的傳輸方式為“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”，特點如下：線路利用率較高可以將一個報文發(fā)送到多個目的地可以設(shè)置優(yōu)先權(quán)每個報文都要進行路由實時性較差返回第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一3.分組交換

分組交換的傳輸方式為“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”，實時性較差。分組交換與報文交換的區(qū)別在于限制所傳輸數(shù)據(jù)的最大長度,典型的最大長度是1000或幾千比特。發(fā)送站將一個長報文分成多個報文分組，接收站將多個報文分組按順序重新組織成一個長報文。報文分組通常也被稱為分組。分組交換的兩種工作方式為數(shù)據(jù)報和虛電路方式返回第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)據(jù)報方式

返回在數(shù)據(jù)報方式中，與線路交換方式相比，分組傳送之間不需要預(yù)先在源主機與目的主機之間建立"線路連接"。源主機所發(fā)送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳輸路徑。每個分組在通信子網(wǎng)中可能是通過不同的傳輸路徑，從源主機到達目的主機。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一數(shù)據(jù)報方式的特點

返回

同一報文的不同分組可以有不同的傳輸路徑。同一報文的不同分組到達目的結(jié)點時可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象。每一個分組在傳輸過程中都必須帶有目的地址與源地址。數(shù)據(jù)報方式報文傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長報文、會話式通信。

在研究數(shù)據(jù)報交換方式的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，人們進一步提出了虛電路交換方式。第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一虛電路方式

返回虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報方式與線路交換方式結(jié)合起來，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點，達到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。虛電路方式在分組發(fā)送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立一條邏輯連接的虛電路。第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一虛電路方式的特點

返回(1)在每次報文分組發(fā)送之前，必須在發(fā)送方與接收方之間建立一條邏輯連接。(2)一次通信的所有報文分組都通過這條虛電路順序傳送，因此報文分組不必帶目的地址、源地址等輔助信息。報文分組到達目的結(jié)點時不會出現(xiàn)丟失、重復(fù)與亂序的現(xiàn)象。(3)報文分組通過虛電路上的每個結(jié)點時，結(jié)點只需要做差錯檢測，而不需要做路徑選擇。(4)通信子網(wǎng)中每個結(jié)點可以和任何結(jié)點建立多條虛電路連接。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一第三節(jié)廣泛應(yīng)用的計算機網(wǎng)絡(luò)介紹第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一目前國內(nèi)常見的有以下的幾種接入方式可選擇。1．PSTN公共電話網(wǎng)這是最容易實施的方法，費用低廉。只要一條可以連接ISP的電話線和一個賬號就可以。但缺點是傳輸速度低，線路可靠性差。適合對可靠性要求不高的辦公室以及小型企業(yè)。如果用戶多，可以多條電話線共同工作，提高訪問速度。第四十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一2．ISDN目前在國內(nèi)迅速普及，價格大幅度下降，有的地方甚至是免初裝費用。兩個信道128kbit／s的速率，快速的連接以及比較可靠的線路，可以滿足中小型企業(yè)瀏覽以及收發(fā)電子郵件的需求。而且還可以通過ISDN和Internet組建企業(yè)VPN。這種方法的性能價格比很高，在國內(nèi)大多數(shù)的城市都有ISDN接入服務(wù)。第四十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期一3．ADSL非對稱數(shù)字用戶環(huán)路，可以在普通的電話銅纜上提供1．5～8Mbit／s的下行和10～64kbit／s的上行傳輸，可進行視