第5章 计算机网络基础

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5.1.3 计算机网络的功能
（1）数据通信 （2）资源共享 （3）提高计算机的可靠性和可用性 （4）分布式处理
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5.1.4 计算机网络的分类
（1）局域网（LAN：Local Area Network）
局域网用于将有限范围内（如：一间实验室或办
公室、一栋大楼、一个校园）的各种计算机、终 端与外部设备连接起来所形成的网。
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5.4.1 局域网的特点和组成
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5.4.2 局域网的拓扑结构
计算机网络的拓扑结构有很多种，常见的主 要有如下五种： 1．总线型结构
总线型结构所有节点都连在一条主干电缆（称为
总线）上，任何一个节点发出的信号均可被网络 上的其他节点所接收。总线成了所有节点的公共 通道。
（2）城域网（MAN：Metropolitan Area Network）
城域网是介于局域网和广域网之间的一种高速网
络。
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5.1.4 计算机网络的分类
（3）广域网（WAN：Wide Area Network）
广域网（亦称为远程网）是指连接远距离的计算
机组成的网，分布范围可达几百公里乃至上万公 里。
3．开放系统互联参考模型（OSI/RM）
OSI/RM构成计算机网络系统通信规则的一个框
架，在网络中称为体系结构。
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5.3.2 网络传输协议
OSI／RM各层的主要功能如下： （1）物理层：物理层的主要功能是利用物理传输介质 为数据链路层提供物理连接，以便透明地传送比特流。 （2）数据链路层：在物理层提供比特流传输服务的基 础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，传送以 “帧（Frame）”为单位的数据，采用差错控制、流 量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据 链路。 （3）网络层：其主要功能是要完成网络中主机间“分 组”(Packet)的传输。 （4）传输层：其主要任务是向上一层提供可靠的端到 端（End-to-End）服务，确保“报文”无差错、有序、 不丢失、无重复地传输。它向高层屏蔽了下层数据通 信的细节，是计算机通信体系结构中最关键的一层。
2．网桥（Bridge）
网桥是一种在பைடு நூலகம்据链路层实现连接两个局域网互
连的存储转发设备。
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5.3.3 网络互连技术
3．路由器（Router）
路由器是在网络层用来连接多个同类或不同类的
网络（局域网或广域网）的一种存储转发设备。
4．网关（Gateway）
网关实现的网络互连发生在网络层之上，它是网
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5.2.1 模拟通信与数字通信
图5-5 使用调制解调器进行远程通信
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5.2.2 多路复用技术
多路复用技术是利用一条传输线路传送多路 信号的技术。
（1）频分多路复用 （2）时分多路复用
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5.2.3 数据交换技术
1. 电路交换
电路交换方式与电话交换方式的工作过程很类似，
环型结构各节点通过公共传输线形成闭合的环，
信号在环中作单向流动，可实现任意两点间的通 信。
5．网状型拓扑
实际上为任意状，主要用于广域网。
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5.4.2 局域网的拓扑结构
图5-12 总线型
图5-13星型
图5-14 树型
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5.4.2 局域网的拓扑结构
图5-15 环型
2. 同轴电缆
同轴电缆由内外两条导线构成，内导线可以是单
股铜线，也可以是多股铜线；外导线是一条网状 空心圆柱导体。内外导体之间有一层绝缘材料， 最外层是保护性塑料外壳，如图5-7所示。
图5-7 同轴电缆
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5.3.1 传输介质
3. 光纤
光纤又称光缆（图5-8）或称光导纤维，是一种能
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5.1.2 计算机网络的产生与发展
图5-2 远程终端（直接）联机
图5-3 远程终端联机
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5.1.2 计算机网络的产生与发展
2.计算机—计算机网络阶段
第二代计算机网络是多台计算机通过通信线路互
连起来为用户提供服务，即所谓计算机—计算机 网络，如图5-4所示。
图5-4 计算机— 计算机网络示意图
够传送光信号的介质，采用特殊的玻璃材料或塑 料制作。光纤数据传输性能高于双绞线和同轴电 缆，可达到几Gbps，抗干扰能力强，传输损耗少， 安全保密好，但成本较高，连接难。光纤通常用 于网络中的主干线。 多模光纤 单模光纤
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5.3.1 传输介质
4. 微波
微波与通常的无线电波不一样，它是定向传播，
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数据通信是指数字计算机或其他数字终端设 备之间通过通信信道进行的数据交换。 数据通信的质量有两个最主要的指标。一是 数据传输速率；二是误码率。
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5.2.1 模拟通信与数字通信
通信系统中传输的信号可分为连续变化的和 离散变化的两类。 数据通信可以通过模拟信道实现，也可以通 过数字信道来实现。
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5.1.2 计算机网络的产生与发展
3.标准化互联阶段
1984年，国际标准化组织ISO公布了开放系统互
联参考模型（OSI/RM），简称OSI，OSI促进了 网络互联的发展。
4.信息高速公路阶段
1993年，美国提出“国家信息基础设施”的NII计
划，把分散的计算机资源通过高速通信网实现共 享，提高国家的综合实力和人民的生活质量，通 俗地称之为信息高速公路。
2. 分组交换
在数据通信中，端系统之间交换的数据往往是随
机和突发的，如果这时使用电路交换，就会带来 信道容量和有效时间的浪费。 分组交换不需要事先建立物理通路，只要前方线 路空闲，就以分组为单位发送，中间节点接收到 一个分组后可以直接转发，而不必等到所有的分 组都收到以后再转发，提高了交换速度。
络层以上的互连设施的总称。
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5.4.1 局域网的特点和组成
局域网的特点有以下几个方面：
网络覆盖范围较小。 站点数目有限。 局域网通常由某个组织单独拥有。 局域网与广域网相比具有较高的数据传输速率、
较低的时延和较小的误码率。
组成一个计算机局域网的相关软、硬件设备 比较多，图5-11是某个局域网的网络拓扑结 构示意图。
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5.1.1 计算机网络的定义与组成
图5-1 计算机网络的组成
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5.1.2 计算机网络的产生与发展
1.远程终端联机阶段
第一代计算机网络实际上是以单个计算机为中心
的远程联机系统。 这样的系统由一台大型计算机（Mainframe Host） 和若干台远程终端（Terminal）通过通信线路连 接起来，组成联机系统，进行远程批处理业务， 如图5-2所示。 随着连接的终端数量的增多，为了减轻数据处理 中心计算机的负载，在通信线路和中心计算机之 间设置了一个前端处理机FEP，专门负责通信控 制的分工，如图5-3所示。
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5.3.2 网络传输协议
（5）会话层：会话层的功能是建立、组织和协调两个
互相通信的应用进程之间的交互（Interaction）。会话 层不参与具体的数据传输，但它却对数据的传输进行 管理。 （6）表示层：主要用于处理在两个通信系统中交换信 息的表示方式，它包括数据格式变换、数据加密与解 密、数据压缩与解压缩等功能。 （7）应用层：应用层确定进程间通信的性质，以满足 用户的需要。
（1）语义 （2）语法 （3）同步
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5.3.2 网络传输协议
2．分层次的体系结构
分层模型（Layering model）是一种用于开发网
络协议的设计方法。 采用在协议中划分层次的方法，把要实现的功能 划分为若干层次，较高层次建立在较低层次基础 上，同时又为更高层次提供必要的服务功能。
2．星型结构
星型结构是以中央节点为中心，网络的其他节点
都与中央节点直接相连。各节点之间的通信都通 过中央节点进行，是一种集中控制方式。
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5.4.2 局域网的拓扑结构
3．树型拓扑
它是星型拓扑结构的发展和扩充，为分层结构，
具有根节点和各分支节点，适用于分支管理控制 系统。
4．环型结构
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5.3.3 网络互连技术
网络互连的类型包括：局域网与局域网、局 域网与广域网、广域网与广域网等的互连。 网络互连要解决的两个主要问题是：
一是网络之间至少要有一条通信链路，
二是在保持原网络结构和服务内容的基础上提供
协议转换的功能。
在OSI参考模型中，由于网络间的通信是根 据不同层划分的，同层间可相互通信，所以 根据连接层不同，网间连接设备可以分为中 继器、网桥、路由器和网关，如图5-10所示：
第5章 计算机网络基础
5.1 计算机网络基本知识
5.2 数据通信基本概念 5.3 计算机网络技术基础 5.4 局域网 5.5 Internet的基础知识 5.6 连接Internet 5.7 Internet的服务与应用 5.8 网络信息检索
第5章 计算机网络基础
5.9 网络信息安全
无法像某些低频波那样沿着地球表面传播，由于 地球表面是曲面，再加上高大建筑物和气候的影 响，微波在地面上传播距离有限，一般在40至60 km范围内。