計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 第10章 數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)導(dǎo)論教師：第10章數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)10目錄CONTENTS1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4Internet及應(yīng)用下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)5本章學(xué)習(xí)目標(biāo) 了解數(shù)據(jù)傳輸與數(shù)據(jù)交換的基本概念 掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 了解下一代Internet及新技術(shù)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，以滿足社會(huì)對(duì)信息共享和信息傳遞的需求。在網(wǎng)絡(luò)中，任何兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換都是借助通信手段來實(shí)現(xiàn)的，從本質(zhì)上看，都是數(shù)據(jù)通信問題。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信號(hào)數(shù)據(jù)是傳遞信息的實(shí)體，也是信息的具體表現(xiàn)形式。數(shù)據(jù)分為兩種：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。信號(hào)是數(shù)據(jù)的電磁編碼，也是數(shù)據(jù)的傳輸方式。它也分兩種：模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)通信主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸速率：比特率S、波特率B；誤碼率：指碼元在數(shù)據(jù)傳輸過程中被傳錯(cuò)的概率，也稱出錯(cuò)率。信道容量：指信道能傳輸信息的最大能力，一般用帶寬來描述。數(shù)據(jù)傳輸并行傳輸：并行通信是指數(shù)據(jù)的各位同時(shí)進(jìn)行傳輸?shù)囊环N通信方式。串行傳輸：串行傳輸是指數(shù)據(jù)一位一位地在一條信道上傳輸?？煞譃?種基本工作方式：單工通信、半雙工通信、全雙工通信。同步技術(shù)：異步傳輸方式、同步傳輸方式。數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換：電路交換的通信過程可分為3個(gè)階段，即電路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段和電路拆除階段；報(bào)文交換：根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)提出，以報(bào)文為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。分組交換：報(bào)文交換的一種改進(jìn)，采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)的交換機(jī)制?？焖俜纸M交換一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可劃分為4個(gè)階段，即初始階段、Internet產(chǎn)生階段、Internet普及階段和Internet發(fā)展階段。四、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按地理范圍分類：局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)按使用范圍分類：公用網(wǎng)、專用網(wǎng)按傳輸媒體分類：有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)按網(wǎng)絡(luò)操作方式分類：對(duì)等式網(wǎng)絡(luò)、主從式網(wǎng)絡(luò)二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將各式各樣的計(jì)算機(jī)設(shè)備用通信線路連接起來，并實(shí)現(xiàn)相互進(jìn)行信息（數(shù)據(jù)）交換的集群系統(tǒng)。從宏觀上看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包括計(jì)算機(jī)設(shè)備、各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、各種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件、網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)及網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)等。三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為：星型、樹型、總線型、環(huán)型與網(wǎng)狀（全互連型、不規(guī)則型）5種主要的類型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述五、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)體組成1、通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)2、主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備3、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1、星型結(jié)構(gòu)：由一個(gè)功能較強(qiáng)的轉(zhuǎn)接中心及連到中心的從節(jié)點(diǎn)組成。各從節(jié)點(diǎn)之間不能直接進(jìn)行通信，其通信必須經(jīng)過轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。2、樹形結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)以樹形方式組成。3、總線型結(jié)構(gòu)：總線型結(jié)構(gòu)是由一條公用線路連接若干節(jié)點(diǎn)所形成的網(wǎng)絡(luò)。4、環(huán)型結(jié)構(gòu)：環(huán)型結(jié)構(gòu)由通信線路將各個(gè)節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán)。5、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：它可細(xì)分為全連接網(wǎng)絡(luò)和部分連接網(wǎng)絡(luò)兩種。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)體組成1、通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)。2、主要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：各種服務(wù)器設(shè)備（大型、超級(jí)計(jì)算機(jī)）、網(wǎng)絡(luò)物理存儲(chǔ)器、各種網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)連接器（路由器、交換機(jī)、網(wǎng)橋、網(wǎng)絡(luò)適配器）等。3、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：Windows類、NetWare類、UNIX、Linux。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：1、分層原理2、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由語法、語義、同步三個(gè)要素組成。3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：指網(wǎng)絡(luò)中分層模型和各層協(xié)議的集合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)OSI模型：應(yīng)用層（ApplicationLayer）表示層（PresentationLayer）會(huì)話層（SessionLayer）傳輸層（TransportLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）物理層（PhysicalLayer）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)TCP/IP模型：網(wǎng)絡(luò)接口層：在TCP/IP中，網(wǎng)絡(luò)接口層位于最底層。網(wǎng)絡(luò)互連層：網(wǎng)絡(luò)互連層簡稱網(wǎng)絡(luò)層，在TCP/IP中位于網(wǎng)絡(luò)接口層之上。運(yùn)輸層：作為TCP/IP的第二層，運(yùn)輸層在整個(gè)TCP/IP中起到了中流砥柱的作用。應(yīng)用層：應(yīng)用層是TCP/IP的最高層，是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)IP地址：IP地址的表示方法：在IPv4編址技術(shù)中，IP地址由32位二進(jìn)制數(shù)組成，這32位被劃分為兩部分，即網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。例如，二進(jìn)制IP地址：11001010011101000000000000000001十進(jìn)制表示為：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)IP地址的劃分：

一般將IP地址按節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小分為A、B、C、D和E五類，其中前三類被用作全球唯一的單播地址，后兩位為組播和試驗(yàn)保留地址。

子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）又叫作網(wǎng)絡(luò)掩碼、地址掩碼、子網(wǎng)絡(luò)遮罩，是一個(gè)32位地址，子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，必須結(jié)合IP地址一起使用，將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)IPv6：IPv6（InternetProtocolVersion6）的使用，不僅能解決網(wǎng)絡(luò)地址資源數(shù)量的問題，而且能解決多種接入設(shè)備連入Internet的障礙。IPv6的3種表示方法：1）冒分十六進(jìn)制表示法2）0位壓縮表示法3）內(nèi)嵌IPv4地址表示法IPv6相比于IPv4的主要優(yōu)勢：（1）IPv6具有更大的地址空間。

（2）IPv6使用更小的路由表。

（3）IPv6增加了增強(qiáng)的組播支持及對(duì)流控制

。（4）IPv6加入了對(duì)自動(dòng)配置的支持。（5）IPv6具有更高的安全性。

（6）允許擴(kuò)充。Internet提供的服務(wù)Internet及應(yīng)用WWW服務(wù)信息通信服務(wù)信息檢索電子商務(wù)Internet及應(yīng)用WWW服務(wù)：它是一種建立在超文本基礎(chǔ)上的瀏覽、查詢Internet信息的方式，它以交互方式查詢并且訪問存放于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的信息，能為多種Internet瀏覽與檢索訪問提供一個(gè)單獨(dú)一致的訪問機(jī)制。常用的瀏覽器：IE瀏覽器Chrome瀏覽器Firefox瀏覽器Safari瀏覽器獵豹安全瀏覽器常用的Web服務(wù)器：（1）IIS（InternetInformationServices）服務(wù)器。（2）Apache服務(wù)器。（3）Tomcat服務(wù)器。（4）其他服務(wù)器，如JBoss、Weblogic、WebSphere等Internet及應(yīng)用信息通信服務(wù)：在Internet上，我們可以使用網(wǎng)絡(luò)電話、可視電話等即時(shí)通信方式進(jìn)行通信，使用此種方式進(jìn)行通信時(shí)，要求通信雙方必須同時(shí)在線；若通信雙方不能同時(shí)在線，我們也可以使用E-mail、公告板系統(tǒng)（BulletinBoardSystem，BBS）、博客等非實(shí)時(shí)通信方式進(jìn)行通信。Internet及應(yīng)用信息檢索：信息檢索（InformationRetrieval）是用戶進(jìn)行信息查詢和獲取的主要方式，是查找信息的方法和手段。搜索引擎工作原理：1）網(wǎng)頁抓取2）預(yù)處理，建立索引3）查詢服務(wù)電子商務(wù)：基于客戶端/服務(wù)端應(yīng)用方式，以實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的網(wǎng)上購物、商戶之間的網(wǎng)上交易和在線電子支付，以及各種商務(wù)活動(dòng)、交易活動(dòng)、金融活動(dòng)和相關(guān)的綜合服務(wù)活動(dòng)的一種新型的商業(yè)運(yùn)營模式。具有廣告宣傳、網(wǎng)上訂購、網(wǎng)上支付、電子賬戶、交易管理等功能。下一代Internet下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)主要特征：（1）更大的地址空間（2）更快（3）更安全（4）更及時(shí)（5）更方便（6）更可管理（7）更有效高度融合的網(wǎng)絡(luò)特征：（1）技術(shù)融合。（2）網(wǎng)絡(luò)融合。（3）業(yè)務(wù)融合。（4）產(chǎn)業(yè)融合。5G技術(shù)下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5G）是4G的進(jìn)一步演進(jìn)，定義了增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶、大規(guī)模機(jī)器類通信和超可靠低時(shí)延通信三大應(yīng)用場景。5G的核心網(wǎng)：在5G中大量應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)，硬件采用x86處理器平臺(tái)的通用刀片服務(wù)器，軟件基于OpenStack等開源云平臺(tái)，可開發(fā)各種虛擬化平臺(tái)，提供傳統(tǒng)核心網(wǎng)功能。5G的關(guān)鍵技術(shù)：1）軟件定義網(wǎng)絡(luò)2）移動(dòng)邊緣計(jì)算3）軟件定義無線電4）自組織網(wǎng)絡(luò)5）大規(guī)模多入多出6）毫米波7）帶內(nèi)全雙工無線電8）設(shè)備間直接通信9）雙連接10）低時(shí)延5G的應(yīng)用領(lǐng)域：（1）媒體直播（2）智慧物流（3）智能制造（4）視頻安防（5）智慧醫(yī)療（6）智慧教育（7）智慧交通（8）智慧能源（9）智慧金融物聯(lián)網(wǎng)下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)把所有物品通過射頻識(shí)別技術(shù)（RadioFrequencyIdentification，RFID）和條碼等信息傳感設(shè)備與Internet連接起來，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別與管理功能的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)：1）RFID2）傳感網(wǎng)3）M2M系統(tǒng)框架工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息通信技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合的新型基礎(chǔ)設(shè)施、應(yīng)用模式和工業(yè)生態(tài)，通過對(duì)人、機(jī)、物、系統(tǒng)等的全面連接，構(gòu)建起覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的全新制造和服務(wù)體系，為工業(yè)乃至產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化發(fā)展提供了實(shí)現(xiàn)途徑，是第四次工業(yè)革命的重要基石。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成：1）網(wǎng)絡(luò)體系2）平臺(tái)體系3）數(shù)據(jù)4）安全保障工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的典型模式：平臺(tái)化設(shè)計(jì)智能化制造網(wǎng)絡(luò)化協(xié)同個(gè)性化定制服務(wù)化延伸數(shù)字化管理工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用：原材料、裝備、消費(fèi)品、電子等制造業(yè)各大領(lǐng)域，以及采礦、電力、建筑等實(shí)體經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)無線車載網(wǎng)絡(luò)和智能交通下一代網(wǎng)絡(luò)及新技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)（VehicleNetworking）也被稱為車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VehicleadhocNetworks，VANET）或車聯(lián)網(wǎng)（InternetofVehicles，IoV），是智能交通的核心技術(shù)基礎(chǔ)。智能交通系統(tǒng)的具體應(yīng)用：交通管理指揮行車誘導(dǎo)數(shù)字化公共交通不停車收費(fèi)泊車誘導(dǎo)快速發(fā)展的移動(dòng)通信技術(shù)擴(kuò)展閱讀移動(dòng)通信(MobileCommunication)是移動(dòng)體之間的通信，或移動(dòng)體與固定體之間的通信。1G：是指最初的模擬、僅限語音的蜂窩電話標(biāo)準(zhǔn)，制定于20世紀(jì)80年代。2G：以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。3G：是指支持高