计算机网络课程PPT(2)
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《计算机网络技术基础》课件第2章
C = 2W lbn 其中，W为信道的带宽(以Hz为单位)，n为一个脉冲信 号代表的有效状态数。
奈氏准则描述的是有限带宽、无噪声信道的最大数据 传输速率与信道带宽之间的关系。如考虑信道噪声问题， 可用香农(Shannon)定律来表述，它描述了有限带宽、有随 机热噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽、信号噪声 功率比之间的关系。信道的最大信息传输速率为C：
模拟数据反映的是连续消息，如话音和图像等。话音 的声压是时间的连续函数。数字数据反映的是离散消息， 就是用一系列符号代表的消息，而每个符号只可以取有限 个值。数字数据在传送时，一段时间内传送一个符号，因 此在瞬间内数据是离散的。因此，用来反映取值上离散的 文字或符号的数据是数字数据。
信号(Signal)是数据的电编码或电磁编码。它分为两种： 模拟信号和数字信号。模拟信号是一种连续变化的电信号， 它用电信号模拟原有消息。
在数据通信系统中，传输信息的通路称为“信道”。 信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。在 计算机网络中，有物理信道和逻辑信道之分。根据传输介 质是否有形，物理信道可以分为有线信道和无线信道。如 果按照信道中传输的数据信号的类型来分，物理信道又可 以分为模拟信道和数字信道。模拟信道传输的是模拟信号， 而数字信道直接传输二进制数字脉冲信号。
图2-5 异步方式字符结构
(2) 同步方式。如图2-6所示。发送前，发送端和接收端 应先约定同步字符的个数及每个同步字符的代码，以便实 现接收与发送的同步。
图2-6 同步传输
4．数据传输类型 1) 基带传输 由计算机或数字终端产生的信号是一连串的脉冲信号，它 包含有直流、低频和高频等组成分量。
模拟信道的容量指信道传输信号的可接收频率范围， 其带宽为传输信号的最高频率和最低频率的差值。如话音 电路接收的语音频率为300～3400 Hz，则其带宽为3400 300 = 3100 Hz(一般话音电路带宽取4 kHz)。
计算机网络基础ppt2
•图1-25 双绞线
• 双绞线可分为屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)两大类。 • 屏蔽双绞线外面被一种金属制成的屏蔽层所包围，内有一根漏电线， 且每对电线绝缘。非屏蔽双绞线没有金属保护膜，对电磁干扰比较敏 感，电气特性较差，但其优点是价格便宜。双绞线是最常用的传输介 质。
2.1 双绞线
• 同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（即网络 同轴电缆从用途上分可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆（ 同轴电缆和视频同轴电缆）。 同轴电缆和视频同轴电缆）。 • 同轴电缆分50 基带电缆和75 宽带电缆两类。 同轴电缆分50 基带电缆和75 宽带电缆两类。 • 基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。基带电缆仅仅用于数字传 基带电缆又分细同轴电缆和粗同轴电缆。 数据率可达10Mbps 10Mbps。 输，数据率可达10Mbps。
•
RJ-45连接口引脚序号和双绞线线序 图1-26 RJ-45连接口引脚序号和双绞线线序
事实上１０Ｍ以太网的网线只使用 １、２、３、６编号的芯线传递数据，即1、 2用于发送，3、6用于接收，按颜色来说：橙白、橙两条用于发送；绿白、绿两 条用于接收；4、5，7、8是双向线。 １００Ｍ和1000Ｍ网卡需要使用四对线，即8根芯线全部用于传递数据。
传输介质
• 传输介质是网络通信中信息传输的物理通道，是网 络通信的物质基础之一。传输介质可根据其物理形态分 为有线介质和无线介质两大类。有线介质常用的有双绞 线、同轴电缆和光纤等；无线介质常用的有微波、红外 线和激光等。
1) 双绞线
双绞线(Twisted)是最常用的一种传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成， 如图1-25所示。通常把若干对双绞线(2对或4对)组合在一起用护套包裹。两根绝缘的金 属导线扭在一起的目的是减少各线对之间的电磁干扰。双绞线的缠绕率越高，抗噪性就 越好。但是缠绕率高也将导致更大的衰减，因此，生产厂商常取适当的缠绕率。
《计算机网络课程》PPT课件
14
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
从物理结构上看，计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干计算 机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 该定义强调计算机网是在协议控制下，通过通信系统实现计算机之间 的连接，网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。
综上所述，根据目前流行的观点，可以把计算机网络定义为：按照网 络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相 连接起来形成的集合体。通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同， 可采用不同术语。当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网 络；当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。我 们对这两个术语将不加严格区分，一般都称作计算机网络。
实体与协议： 网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。 实体，是指能发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、
通信进程等。 协议：跟在人与人之间交流一样，实体之间通信需要一些规则和
约定，例如，传送的信息块采用何种编码和怎样的格式？如何识 别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？发送和 接收速率不一致怎么办？简单地讲，通信双方在通信时需要遵循 的一组规则和约定就是协议。 协议的构成：协议主要由语义、语法和定时三部分组成，语义规 定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规 定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定 时则包括速度匹配和排序等。
18
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
提高可靠性表现在网络中各台计算机可以通过网络彼 此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务 就可由其它计算机代为处理，避免了单机在无后备使用情 况下，某些计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了 可靠性。
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
从物理结构上看，计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干计算 机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 该定义强调计算机网是在协议控制下，通过通信系统实现计算机之间 的连接，网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。
综上所述，根据目前流行的观点，可以把计算机网络定义为：按照网 络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相 连接起来形成的集合体。通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同， 可采用不同术语。当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网 络；当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。我 们对这两个术语将不加严格区分，一般都称作计算机网络。
实体与协议： 网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。 实体，是指能发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、
通信进程等。 协议：跟在人与人之间交流一样，实体之间通信需要一些规则和
约定，例如，传送的信息块采用何种编码和怎样的格式？如何识 别收发者的名称和地址？传送过程中出现错误如何处理？发送和 接收速率不一致怎么办？简单地讲，通信双方在通信时需要遵循 的一组规则和约定就是协议。 协议的构成：协议主要由语义、语法和定时三部分组成，语义规 定通信双方准备“讲什么”，亦即确定协议元素的种类；语法规 定通信双方“如何讲”，确定数据的信息格式、信号电平等；定 时则包括速度匹配和排序等。
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第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
提高可靠性表现在网络中各台计算机可以通过网络彼 此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务 就可由其它计算机代为处理，避免了单机在无后备使用情 况下，某些计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了 可靠性。
计算机网络基础第2章精品PPT课件
第三阶段：1995年以后，是开始商业应用阶段。 1995年1月邮电部开通ChinaNet，通过电话网、 DDN专线以及X.25等方式正式向社会提供接入 Internet服务。
1996年9月第二个商业网ChinaGBN开通。
各地ISP纷纷开办。
3.中国互联网的主干网
1、中国科学技术网络(CSTNet)—由中科院主管 2、中国公用计算机互联网(ChinaNet)—由中国电信主管 3、中国教育和科研计算机网(CERNet)—由国家教育委员
国际出口带宽8M256K
2.2、对互联网基本认识
2.2.1 进一步认识Internet Internet上的资源 Internet的工作方式
2.2.1 认识TCP/IP协议及IP地址 2.2.3 认识WWW
Internet上的资源
1. 信息资源——包含了人类知识的方方面面
2. 服务资源——可主要归纳如下：
电子邮件(E-mail) 远程登录(Telnet) 文件传输(FTP) 新闻(Usenet) 电子公告栏(BBS) 信息查找（Brows）
万维网WWW 菜单式信息查询服务(Gopher) 档案查询 服务(Archie) 广域信息服务系统(WAIS)
Internet的工作方式
采用客户机/服务器系统（Client/Server System）。提供资源的计算机叫作服务器，使用资源 的计算机叫作客户机。
国际出口带宽4M。
(2) 中国公用计算机互联网(ChinaNet)
中国邮电部组建，包括8个地区网络中心和31省 市网络分中心，是主干线覆盖全国的商业网之 一。目前在北京、上海分别有两条专线作为国 际出口。
国际出口带宽123M（99年）
(3) 中国教育和科研计算机网(CERNet)
第2章 计算机网络的硬件基础ppt课件
源集线器、主动有源集线器、智能集线器和交换集线器四种。 ① 被动无源集线器(passive HUB) 被动集线器只把多段网络介质连接在一起，允许信号通过，
不对信号做任何处理，它不能提高网络性能，也不能帮助检测硬件 错误或性能瓶颈，只是简单地从一个端口接收数据并通过所有端口 分发，这是集线器可以做的最简单的事情。一般的总线带宽是10M。
图6 标准的24口集线器
ppt精选版
24
集线器的应用特点 （1） 优点 集线器可扩充网络的规模，即延伸网络的距离和
增加网络的节点数目。 集线器安装极为简单，几乎不需要配置。 集线器可以连接多个物理层不同；但高层（2～7
层）协议相同或兼容的网络。
ppt精选版
25
（2） 缺点
集线器限制了介质的极限距离，例如：10BASET 中的100m。
⑵ 以带宽为选择依据 集线器带宽的选择，主要决定于三个因素。 ① 上连设备带宽：如果上连设备允许100M带宽，可购买 100M集线器；否则10M集线器是理想的选择。 ② 站点数：由于连在集线器上的所有工作站均争用同一个上 行总线，处于同一冲突域内，所以站点数目太多，会形成广播风暴。 通常，10M冲突域内的站点不宜超过25个，100M冲突域内的站点 不宜超过35个，如果有超出的趋势或已经超出，这种情况下应使用 交换机来代替集线器。
ppt精选版
3
2.1网络适配器
根据接口类型划分： ISA、PCI和USB
根据传输介质划分： AUI接口、BNC接口和RJ45接口
ppt精选版
4
网卡的硬件地址
1、MAC 2、12位的16进制数
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5
无线上网卡
1、PCMIA和USB 2、SIM卡
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不对信号做任何处理，它不能提高网络性能，也不能帮助检测硬件 错误或性能瓶颈，只是简单地从一个端口接收数据并通过所有端口 分发，这是集线器可以做的最简单的事情。一般的总线带宽是10M。
图6 标准的24口集线器
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集线器的应用特点 （1） 优点 集线器可扩充网络的规模，即延伸网络的距离和
增加网络的节点数目。 集线器安装极为简单，几乎不需要配置。 集线器可以连接多个物理层不同；但高层（2～7
层）协议相同或兼容的网络。
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（2） 缺点
集线器限制了介质的极限距离，例如：10BASET 中的100m。
⑵ 以带宽为选择依据 集线器带宽的选择，主要决定于三个因素。 ① 上连设备带宽：如果上连设备允许100M带宽，可购买 100M集线器；否则10M集线器是理想的选择。 ② 站点数：由于连在集线器上的所有工作站均争用同一个上 行总线，处于同一冲突域内，所以站点数目太多，会形成广播风暴。 通常，10M冲突域内的站点不宜超过25个，100M冲突域内的站点 不宜超过35个，如果有超出的趋势或已经超出，这种情况下应使用 交换机来代替集线器。
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3
2.1网络适配器
根据接口类型划分： ISA、PCI和USB
根据传输介质划分： AUI接口、BNC接口和RJ45接口
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4
网卡的硬件地址
1、MAC 2、12位的16进制数
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5
无线上网卡
1、PCMIA和USB 2、SIM卡
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2024版计算机网络基础PPT课件
2024/1/27
端到端连接建立与管理
负责建立、维护和终止端到端的连接。
流量控制与拥塞控制
防止发送方过快地发送数据，确保网络资源的合理利用。
错误检测与恢复
检测数据传输过程中的错误，并进行相应的恢复操作。
TCP/UDP协议原理及应用
2024/1/27
TCP协议原理
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 TCP在通信过程中管理数据段的排序、流量控制、错误控制等，保证数据能够可靠地到达目标。
• DNS协议：DNS（Domain Name System，域名系统）是用于将域名解析为 IP地址的分布式数据库系统。DNS协议工作在应用层，使用UDP进行通信。当 用户在浏览器中输入网址时，DNS服务器会将网址解析为对应的IP地址，以便 计算机能够找到并访问目标网站。
• FTP协议：FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是用于在网络上进行 文件传输的标准协议。FTP协议工作在应用层，基于TCP连接进行通信。它支持 文件的上传和下载，以及文件的删除、重命名等操作。
34
无线局域网技术原理及应用
无线局域网技术原理
基于IEEE 802.11系列标准，通过无线接入点（AP）与客户端设备 （如笔记本电脑、智能手机等）进行通信，实现数据传输和资源共 享。
无线局域网组成
包括无线接入点、客户端设备、传输介质（如空气）和网络管理软 件等。
无线局域网应用
广泛应用于企业、学校、家庭等场景，提供灵活、便捷的网络接入方 式。
100BASE-TX
使用两对双绞线作为传输介质，在星型拓扑结构中实现100Mbps的传输速率。
端到端连接建立与管理
负责建立、维护和终止端到端的连接。
流量控制与拥塞控制
防止发送方过快地发送数据，确保网络资源的合理利用。
错误检测与恢复
检测数据传输过程中的错误，并进行相应的恢复操作。
TCP/UDP协议原理及应用
2024/1/27
TCP协议原理
TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。 TCP在通信过程中管理数据段的排序、流量控制、错误控制等，保证数据能够可靠地到达目标。
• DNS协议：DNS（Domain Name System，域名系统）是用于将域名解析为 IP地址的分布式数据库系统。DNS协议工作在应用层，使用UDP进行通信。当 用户在浏览器中输入网址时，DNS服务器会将网址解析为对应的IP地址，以便 计算机能够找到并访问目标网站。
• FTP协议：FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是用于在网络上进行 文件传输的标准协议。FTP协议工作在应用层，基于TCP连接进行通信。它支持 文件的上传和下载，以及文件的删除、重命名等操作。
34
无线局域网技术原理及应用
无线局域网技术原理
基于IEEE 802.11系列标准，通过无线接入点（AP）与客户端设备 （如笔记本电脑、智能手机等）进行通信，实现数据传输和资源共 享。
无线局域网组成
包括无线接入点、客户端设备、传输介质（如空气）和网络管理软 件等。
无线局域网应用
广泛应用于企业、学校、家庭等场景，提供灵活、便捷的网络接入方 式。
100BASE-TX
使用两对双绞线作为传输介质，在星型拓扑结构中实现100Mbps的传输速率。
计算机网络完整ppt课件
应用层
综合了OSI的会话层、表 示层和应用层的功能，提 供各种网链路层相同 ，负责将比特流组合成帧 并进行传输。
网络层
传输层
与TCP/IP的传输层相同， 提供可靠的传输服务。
与TCP/IP的网络层相同， 处理IP地址和路由选择。
Part
03
物理层
物理层的基本概念
物理层的定义
THANKS
感谢您的观看
实现Web应用中的请求/响应模型，支持 Web页面的浏览和数据传输。
HTTP的请求方法
GET、POST、PUT、DELETE等，定义了客 户端对资源的操作方式。
HTTP的状态码
HTTP的消息格式
表示服务器对请求的处理结果，如200表示 成功，404表示资源未找到。
包括请求行、请求头、请求体、响应行、响 应头、响应体等部分，定义了HTTP消息的 格式和内容。
网络层的主要功能
网络层的主要功能包括路 由选择、拥塞控制和网络 互连等。
网络层的协议
网络层的主要协议包括IP 协议、ICMP协议、IGMP 协议等。
路由算法与路由协议
01 02
路由算法的分类
路由算法可以分为静态路由算法和动态路由算法两类。静态路由算法由 管理员手动配置，而动态路由算法则通过路由协议自动学习和更新路由 信息。
常见的路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。这些协议通过不同的算法和 机制来实现路由信息的交换和更新。
03
路由协议的工作原理
路由协议通过定期发送和接收路由信息报文来交换和更新网络中的路由
信息。当网络拓扑发生变化时，路由协议会自动重新计算最佳路径并更
新路由表。
IPv4与IPv
IPv4的基本概念
综合了OSI的会话层、表 示层和应用层的功能，提 供各种网链路层相同 ，负责将比特流组合成帧 并进行传输。
网络层
传输层
与TCP/IP的传输层相同， 提供可靠的传输服务。
与TCP/IP的网络层相同， 处理IP地址和路由选择。
Part
03
物理层
物理层的基本概念
物理层的定义
THANKS
感谢您的观看
实现Web应用中的请求/响应模型，支持 Web页面的浏览和数据传输。
HTTP的请求方法
GET、POST、PUT、DELETE等，定义了客 户端对资源的操作方式。
HTTP的状态码
HTTP的消息格式
表示服务器对请求的处理结果，如200表示 成功，404表示资源未找到。
包括请求行、请求头、请求体、响应行、响 应头、响应体等部分，定义了HTTP消息的 格式和内容。
网络层的主要功能
网络层的主要功能包括路 由选择、拥塞控制和网络 互连等。
网络层的协议
网络层的主要协议包括IP 协议、ICMP协议、IGMP 协议等。
路由算法与路由协议
01 02
路由算法的分类
路由算法可以分为静态路由算法和动态路由算法两类。静态路由算法由 管理员手动配置，而动态路由算法则通过路由协议自动学习和更新路由 信息。
常见的路由协议
常见的路由协议包括RIP、OSPF、BGP等。这些协议通过不同的算法和 机制来实现路由信息的交换和更新。
03
路由协议的工作原理
路由协议通过定期发送和接收路由信息报文来交换和更新网络中的路由
信息。当网络拓扑发生变化时，路由协议会自动重新计算最佳路径并更
新路由表。
IPv4与IPv
IPv4的基本概念
计算机网络课件_第二章
■基带传输型(主要用于LAN)
50Ω—— RG-8（粗缆）单段传输距离最远为500米 RG-58 (细缆）单段传输距离最远为185米
■频带传输型(主要模拟传输) 75Ω——公用天线电视系统(CATV)用
同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光缆（光导纤维）
外包层
玻璃纤维（核心） 外壳
两种材料的密度差异必 须达到能够使纤芯中的光线 只能反射回来而不能折射入 覆层的程序。
Multimode Fiber 多模光纤
多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同 时传输的光纤。其光纤芯径在50到100μm的范围内，多条入 射角度不同的光线可以同时在一条光纤反射式地传播。
输入脉冲
多模光纤
2.2.2 有关信号的几个基本概 念
单向通信（单工通信）——只能有一个方 向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的 双方都可以发送信息，但不能双方同时发 送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的 双方可以同时发送和接收信息。
基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号
光纤系统中使用的光源器件
有两种类型，皆为施 加电压便可发射光束的 半导体装置。
LED (发光二极管) 价廉，工作温度范围
较大，工作寿命较长， 但只能发射发散的光线， 只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管)
根据激光原理工作， 光线具有高度集中性， 高效高数据速率长距离
光纤通信的原理
0
尺寸更小且重量更轻
衰减最小
电磁隔离 不受外部电磁场影响(干扰、冲激噪声和串扰影响小) 无能量辐射，也难以分接（防窃听功能)
50Ω—— RG-8（粗缆）单段传输距离最远为500米 RG-58 (细缆）单段传输距离最远为185米
■频带传输型(主要模拟传输) 75Ω——公用天线电视系统(CATV)用
同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光缆（光导纤维）
外包层
玻璃纤维（核心） 外壳
两种材料的密度差异必 须达到能够使纤芯中的光线 只能反射回来而不能折射入 覆层的程序。
Multimode Fiber 多模光纤
多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同 时传输的光纤。其光纤芯径在50到100μm的范围内，多条入 射角度不同的光线可以同时在一条光纤反射式地传播。
输入脉冲
多模光纤
2.2.2 有关信号的几个基本概 念
单向通信（单工通信）——只能有一个方 向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的 双方都可以发送信息，但不能双方同时发 送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的 双方可以同时发送和接收信息。
基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号
光纤系统中使用的光源器件
有两种类型，皆为施 加电压便可发射光束的 半导体装置。
LED (发光二极管) 价廉，工作温度范围
较大，工作寿命较长， 但只能发射发散的光线， 只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管)
根据激光原理工作， 光线具有高度集中性， 高效高数据速率长距离
光纤通信的原理
0
尺寸更小且重量更轻
衰减最小
电磁隔离 不受外部电磁场影响(干扰、冲激噪声和串扰影响小) 无能量辐射，也难以分接（防窃听功能)
计算机基础计算机网络基础PPT(完整版)
07
CHAPTER
总结与展望
计算机基础与计算机网络的重要性
支撑信息技术发展
计算机基础和计算机网络 是信息技术发展的核心， 为各种应用提供了基础设 施和支持。
促进社会信息化
计算机网络的普及和发展 推动了社会的信息化进程 ，改变了人们的生活方式 和工作方式。
推动数字经济发展
计算机基础和计算机网络 为数字经济提供了技术支 撑，促进了数字经济的蓬 勃发展。
网络安全的防御措施
包括防火墙技术、入侵检测技术、数据 加密技术、身份认证技术等，以及定期 更新补丁、限制不必要的网络访问等日 常防护措施。
VS
网络安全的管理策略
包括制定完善的网络安全管理制度和流程 ，加强员工网络安全意识和培训，建立应 急响应机制，定期进行安全评估和演练等 。同时，还需要加强与政府、行业组织、 安全厂商等的合作和信息共享，共同应对 网络安全挑战。
物理层
负责传输比特流，提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、
电气的、功能的和规程的特性。
02 03
数据链路层
在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通 过差错控制提供数据帧在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作 系列。
网络层
在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路 ，也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路 由和交换结点，确保数据及时传送。
06
CHAPTER
网络安全与管理
网络安全的概念和重要性
网络安全的概念
网络安全是指通过技术、管理和法律 等手段，保护计算机网络系统及其中 的数据、应用和服务不受未经授权的 访问、攻击、破坏或篡改的能力。
PPT第二版-第四章-计算机网络基础教程(第2版)-吴辰文-清华大学出版社
r 。重传应退后的时间就是倍的争用期。上面的参k 数 按
下面的公式计算： k Min[重传次数，10]
（3）当重传达16次仍不能成功时（这表明同时打算发送数据 的站太多，以致连续发生冲突），则丢弃该帧，并向高层 报告。
4.2.2 以太网的性能
这里一个站在发送帧时出现了冲突，经过一个争用期后，可能又出 现了冲突。这样经过若干个争用期后，一个站发送成功了。假定发 送帧的时间为，它等于帧长（bit）除以发送速率（10Mbps）。
B
4.2.1 CSMA/CD协议
截断二进制指数退避算法让发生冲突的站在停止发送数据 后，不是等待信道变为空闲就立即发送数据，而是推迟一 个随机的时间，这样做是为了重传时再发生冲突的概率很 小。具体的退避算法如下： （1）确定基本退避时间，就是它的争用期 2 ，以太网把争
用期定为51.2 μs 。
（2）从离散的整数集合 0,1,,(2k 1)中随机取出一个数，记为
IEEE的注册管理机构RA（Registration Authority）是局域 网全球地址的法定管理机构，它负责分配地址字段6个字节中 的前3个字节（即高24位）。
t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
t = 2 t= 0
A 检测到 信道空闲 A 发送数据
A
B 检测到发生碰撞
A
t = 2 A 检测到 发生碰撞
A
STOP A
STOP
B B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
B
t=
B
B 检测到信道空闲 发送数据
t=/2 B 发生碰撞
t=
B
B 检测到发生碰撞 停止发送
IEEE 802 参考模型
下面的公式计算： k Min[重传次数，10]
（3）当重传达16次仍不能成功时（这表明同时打算发送数据 的站太多，以致连续发生冲突），则丢弃该帧，并向高层 报告。
4.2.2 以太网的性能
这里一个站在发送帧时出现了冲突，经过一个争用期后，可能又出 现了冲突。这样经过若干个争用期后，一个站发送成功了。假定发 送帧的时间为，它等于帧长（bit）除以发送速率（10Mbps）。
B
4.2.1 CSMA/CD协议
截断二进制指数退避算法让发生冲突的站在停止发送数据 后，不是等待信道变为空闲就立即发送数据，而是推迟一 个随机的时间，这样做是为了重传时再发生冲突的概率很 小。具体的退避算法如下： （1）确定基本退避时间，就是它的争用期 2 ，以太网把争
用期定为51.2 μs 。
（2）从离散的整数集合 0,1,,(2k 1)中随机取出一个数，记为
IEEE的注册管理机构RA（Registration Authority）是局域 网全球地址的法定管理机构，它负责分配地址字段6个字节中 的前3个字节（即高24位）。
t=0 A
1 km
t A 检测到发生碰撞
碰撞
t = 2 t= 0
A 检测到 信道空闲 A 发送数据
A
B 检测到发生碰撞
A
t = 2 A 检测到 发生碰撞
A
STOP A
STOP
B B 发送数据
t= t=
单程端到端
传播时延记为
B
t=
B
B 检测到信道空闲 发送数据
t=/2 B 发生碰撞
t=
B
B 检测到发生碰撞 停止发送
IEEE 802 参考模型
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为了达到更高的信息传输速率，采用更为复杂的多元 的振幅相位混合调制方法：正交调制QAM
四种r,四种φ表示16种状态， 那么一个信息位有16种状态，即 4位二进制 C=Blog2L L=16 -> C=4B 采用QAM多元调制可提高数 据传输率
4．调制解调器使用异步通信方式
数据通信可分为同步通信和异步通信两大类。 同步通信:要求接收端的时钟频率和发送端的时钟 频率相等(这常称为收发双方的时钟是同步的)，以便 使接收端对收到的比特流的采样判决的时间是准确的。 异步通信:在发送端将欲发送的数据以字节(8个比 特)为单位进行逐个字节的封装,对每一个字节增加一 个起始比特和停止比特.
根据取样定理，只要取样频率不低于模拟信号最高频率的2倍，就可以从取样 脉冲信号无失真地恢复除原来的信号。
2）量化：振幅0-255，分128个等级
[0，2），[2，4），[4，6）…[254,255) 0 1 2 …127
3）编码：对每个已量化的值进行7位二进制编码
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2.5 信道复用技术
用一对传输线同时传送几路信息，称为多路复用
注意：实际应用中常告诉信噪比为多少分贝（dB）， 则此时指的是10log10S/N 信道的带宽越大或信道中的信噪比越大，则信息的 极限传输速率越高。
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例题1
一个数字信号通过两种物理状态 经信噪比为 20db的3KHZ信息传送，其速率不会超过多少？ 解： 由条件:L=2 W=3KHZ 10lgS/N=20 S/N=100 由奈式公式： C=2Wlog2L=2*3Klog22=6Kb/s 由香农公式： C= Wlog2(1+S/N) =3 log2(1+100)=18Kb/s 注意：要取两者中较小的值，所以最大速率为 6Kb/s
2.3 传输媒体(传输介质)
传输媒体是数据传输系统中在发送器和接受器之 间的物理通道，即指传送信息的载体。 1、导向传输媒体(有线传输介质) 双绞线（ Twisted Pair ） 同轴电缆（ Coaxial Cable ） 光缆(Optical Fiber)
2、非导向传输媒体(无线传输介质) 无线、微波、卫星通信、红外线 通过空气来进行信号的传播。
8
9
2.2.3 信道上的最高码元传输速率
奈氏(Nyquist)准则：(1924年提出，是基于 无噪声的信道 即理想低通信道） 最高码元传输率 B=2W
W-理想低通信道的带宽，单位为赫。
最大数据传输率C=2Wlog2L 强调两点
(1)实际使用的信道与理想化的信道有很大差别，其能传输的最 高码元速率要低得多。 (2) 波特和比特是两个不同的概念：
异步通信是通过增加通信开销(每发送10个比特就有两个 比特的额外开销，因而数据的有效传输速率就降低了)使 接收端能够使用廉价的、具有一般精度的时钟来进行数据 通信。
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2.4.3数字传输系统
解决问题：模拟信号在数字信道上传输入 实现方法：脉码调制PCM(Pluse Code Modulation)技术 三个步骤： 1）采样：采样频率=2倍信号频率
将数字数据转换为模拟信号的过程叫调制。 将模拟信号转换为数字数据的过程叫解调.
一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信 号或数字信号。因此有以下四种情况：
（1）模拟数据、模拟信号。
（2）模拟数据、数字信号。 （3）数字数据、模拟信号。
（4）数字数据、数字信号。
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2.2.2 有关信道的几个基本概念
2.4 模拟传输与数字传输
模拟传输技术 模拟信号 数字信号 模拟信道 模拟信号 数字信号
调制
解调
数字传输技术
数字信号 模拟信号
数字信道 编码 解码
数字信号 模拟信号
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2.4.2 调制解调器
1．调制解调器的作用 解决失真的办法 在模拟信道两端各加 上一个调制解调器 把模拟信道改造为数 字信道 调制解调器(modem)由 调制器(MOdulator)和解 调器(DEModulator)组成 调制器的主要作用就是 个波形变换器，解调器 的作用就是个波形识别 器。
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计 算机的传输媒体上传输数据的比特流， 而不是连接计算机的物理设备或具体的 传输媒体。物理层规程(procedure) 机械特性： 电气特性： 功能特性： 规程特性：
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2.2 数据通信的基础知识
2.2.1 数据通信系统的模型
两个PC机经过普通电话机的连线，再经过公用电话网进行通信。
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多模光纤:不同角度入射的 光线在一条光纤中传输
单模光纤:光纤的直径减小 到只有一个光的波长，则光 纤就像一根波导使光线一直 向前传播，而不会产生多次 反射
特点：
通信容量大,带宽在25000GHz~30000GHz 传输损耗小 抗雷电和电磁干扰性能好 无串音干扰，保密性能好 体积小，重量轻
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双绞线
把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则 的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。
屏蔽双绞线(STP)：具有屏蔽能力。 非屏蔽双绞线（UTP）：不具有屏蔽能力。 有5类UTP标准，常用的是第3类和第5类。 双绞线面临的主要问题：衰减和近端串扰
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同轴电缆
同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多 股绞合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽 层(也可以是单股的)以及保护塑料外层所组成
计算机网络
任课教师：吴慧韫 电子邮箱: wu_hui_yun@
学
时：64学时（理论48+实验16）
第二章 物理层
2.1 物理层的基本概念 2.2 数据通信的基础知识 2.3 物理层下面的传输媒体 2.4 模拟传输与数字传输 2.5 信道复用技术
2.7 物理层标准举例
2
2.1 物理层的基本概念
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CDMA的复用原理是基于码型分割信道。 每个用户分配有一个地址码，而这些码 型互不重叠，其特点是频率和时间资源 均为共享。
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2.7 物理层标准举例
2.7.1 EIA-232-E接口标准 EIA-232-E是美国电子工业协会制订的物理层 标准。1962年制订为RS-232，1969年修订 为RS-232-C，1981修订为EIA-232-D， 1991年修订为EIA-232-E。 DTE(Data Terminal Equipment)-数据终端 设备 DCE(Data Circuit-termination Equipment)-数据电路端接设备 CUS/DSU(Channel Service Unit/Data Service Unit)-信道服务单元/数据服务单元
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当使用时分复用系统传送计算机数据时，由于计算机数据的突发 性质，一个用户对已经分配到的子信道的利用率一般是不高的。 当用户在某一段时间暂时无数据传输时(例如用户正在键盘上输 入数据或正在浏览屏幕上的信息)，那就只能让已经分配到手的
子信道空闲着，而其他用户也无法使用这个暂时空闲的线路资源。
见下图：
（1）调幅(AM) （2）调频(FM) （3）调相(PM)
正交幅度调制QAM
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0时无载波输出 1时有载波输出 0时f不变 1时f变大 1时改变相位
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上述的对数字信号的调频和调相，分别称为 移频键控FSK (Frequency Shift Keying) 移相键控PSK (Phase Shift Keying) -绝对移相键控 -相对移相键控(DPSK)
如图,一个数据通信系统可划分为三大部分，即
4
源系统(或发送端)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或接收端)。
数据(data)是运送信息的实体，而信号(signal)则是
数据的电气的或电磁的表现。
无论数据或信号，都可以是模拟的或数字的。
“模拟的”：表示是连续变化的 “数字的”：表示取值是离散的
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（1）50 同轴电缆 50 同轴电缆又称为基带同轴电缆。 在传输基带数字信号时，可以有多种不同的编码方法 曼彻斯特(Manchester)编码和差分曼彻斯特编码。
（2）75 同轴电缆 75 同轴电缆又称为宽带同轴电缆。 在计算机通信中，“宽带系统”是指采用了频分复用 和模拟传输技术的同轴电缆网络。
码元传输率也称为调制速率、波形速率或符号速率， 单位Baud-码元/秒 。 比特是信息量单位，b/秒。
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2.2.4 信道的极限信息传输率
香农(Shannon)公式(1948年提出，是 基于有噪声的信道)
最大数据传输率 C=W log2(1+S/N) b/s W为信道的带宽(以Hz为单位) S/N称为信噪比
1. 频分多路复用FDM 2. 时分多路复用TDM 3. 波分多路复用WDM 4. 码分多路复用CDM
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频分多路复用FDM (Frequency Division Multiplexing)
多路信号同时使用一个信道的不同频段 适用于模拟信号 应用：
1. 2. 3.
广播电视 电缆电视 数字数据传输：需要将数字信号转换为模拟信号
例题2
若要在一条50KHz信道上传输1.544Mb/s的T1 载波，信噪比至少要多大？ 解： 由条件W=50KHz C=1.544Mb/s 香农公式C=Wlog2(1+S/N) 1.544*103K=50Klog2(1+S/N) S/N=230 信噪比10lgS/N=10lg 230 (分贝)
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传送基带信号失真的原因：