计算机网络基础第一章

第二部分，包括3、4、5、6章，主要讲述各种网络技术：局 域网、广域网、网络互连、传输控制等技术。
第三部分，包括第7章，主要讲述Internet的网络应用。
第四部分，包括8、9章，主要讲述网络安全技术、无线局域 网技术与无线广域网技术。
第一章主要内容
计算机网络的分类 数据通信基本概念 数据传输方式 数据编码 信道及其复用技术 差错控制
Terminator
Segment
Terminator
（2）星状拓扑
• 结构简单，便于管理 • 延迟小，误码率低 • 网络共享能力较差 • 线路利用率不高 • 中央结点负载过重 • 中央结点故障造成整个网络瘫痪。
（3）环状拓扑
• 信息传输方向固定，传输路 径固定
• 延迟固定，实时性强 • 环路长度受限制，不易扩充 • 某一段环路的故障导致整个
模拟通信：以模拟信号形式在信道上传送数据。 数字通信：以数字信号形式在信道上传送数据。
1.4 数据传输方式
数据传输的方式可以从不同的角度划分，本节介绍单工、双工和半 双工传输，基带传输和频带传输及异步传输和同步传输等。
1.4.1单工通信、半双工和全双工通信
• 单工通信
• 半双工通信 • 全双工通信
数据通信的常用术语 信息和编码
信息的载体是数字、文字、语音、图形和图像等。 计算机及其外围设备产生和交换的信息都是由二进 制代码表示的字母、数字或控制符号的组合。为了 传送信息，必须对信息中所包含的每一个字符进行 编码。因此，用二进制代码来表示信息中的每个字 符就是编码。
22
数据通信的常用术语
数据和信号
计算机 （A）
(a)单工通信
计算机 （B）
（只一条通道）
计算机 （A）
计算机
(b)半双工通信
计算机 （一次一条通道）
（B） 计算机
（同时存在两条通道）
（A）
(c)全双工通信
（B）
1.4.2 数据的同步技术
1.异步传输
是以字符为单位进行同步的，且每一字符的起始时刻可以任意。为了给 接收端提供一个字符开始和结尾的信息，在每个字符前设置“起”信号 和在结尾处设置“止”信号。
数据编码技术
1.5.1 数字数据编码： 在数字信道中传输计算机数据时，要对计算机中的数字信号重新编码，进
行基带传输。 1）不归零编码（NRZ）
低电平表示“0”，高电平表示“1”。 2）曼彻斯特编码
用电平跳变来表示，每一个比特的中间均有一个跳变，这个跳变既做时 钟信号，又做数据信号。
电平从高到低的跳变表示“1”，从低到高的跳变表示“0”。 3）差分曼彻斯特编码
网络瘫痪。
（4）树状拓扑
• 任何两结点之间无回路 • 树枝结点的故障对网络有较大影响
(5)网状型结构
容错能力最强、可靠性最高的网络拓扑是网型拓扑。网型结构是由星 型、总线型、环型演变而来的，是前三种基本拓扑混合应用的结果。 在这种网络中，网络上的每台计算机与其他计算机都有3条以上的直接 线路连接，如图1-9所示。
• 在网型网络中，如果一个计算机或一段线缆出现故障，网络的其他部 分依然可以运行，数据可以通过其他计算机和线路到达目的计算机。 网型网络建网费用高、布线困难。
• 常见的网型网络有:帧中继网络、ATM网络或其他数据报型网络。
1.2.3 按物理结构和传输技术分类
广播式网络：在网络中只有一个通信信道，由网络中的所有主机共享。 特点：当从网络中任何一台主机发出一个短报文时，网上所有是帧，帧由多个字符组成,
字符间没有间隙,字符前后也没有起始位和停止位。 • 位同步 每一位都要求同步，对应的传输叫做位同步传输， 包括外同步和自同步。
同步传输
帧同步 帧同步是在每个帧的开始和结束部位都附加标志序列，接收端
通过检测这些标志实现与发送端帧级别上的同步。
源点、终点和信道
通信： 通过各种介质将信息从一个地点、一个人或一台设备传送到另一个地点、 另一个人或设备的过程。典型的通信系统如图所示。发送的一方称为信源， 接收的一方称为信宿。
信息源和 输入转换器
发送设备
信道
接收设备
输出转换器 和受信者
噪声
模拟信号与数字信号
数据通信：通过计算机与通信线路相结合，对各种数据信号进行 传输、变换和处理的过程。
1.1 计算机网络概述
计算机网络概念：利用通信线路和通信设备，将 分布在不同位置上具有独立工作能力的多台计算 机、终端及其附属设备互相连接，按照网络协议 进行数据交换，由网络软件进行管理，实现信息 交换和资源共享的计算机系统。
1.1.1 计算机网络发展阶段
初始阶段：1969 年, 美 国 国 防 部 高 级 研 究 计 划 局 建 立 了 主
主 编:常会丽 副主编:谢 涛 刘 凯
内容提要
本书主要介绍计算机网络的基本原理和技术， 分为9个章节：计算机网络的基本概念、网络 体系结构、局域网技术、广域网技术、网络 互连、传输控制、Internet网络应用、网络 安全、无线网络技术。
全书共9章分为4个部分
第一部分，包括1、2章，主要讲述计算机网络的主要概念、构 成、拓扑结构、功能、OSI参考模型和TCP/IP模型。
对曼彻斯特编码的改进。 比特无跳变表示“1”，有跳变表示“0”。
1.5 数据编码技术
1.5.2 模拟数据编码： 数字数据在网络中用模拟信号表示，需要进行调制。调制方法有3种。
调幅（AM） “1”有载波输出，“0”无载波出现。 技术简单，但抗干扰能力3)模差拟。数据的数字信号编码
调频（FM） “1”使用的频率和“0”使用的频率不一致。 技术简单，抗干扰能力较强。
双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、无线网络（ 以无线电波为传输介质）和卫星数据通信网络（通过 卫星进行数据通信）等。
1.3 数据通信
1.3.1数据通信的基本概念 1)信息、数据 、信号 数据：是一种承载信息的实体，由数字、字符、符号等组成。
连续变化的数据称为模拟数据，具有离散值的数据称为 数字数据。二进制代码是计算机中最常见的数字数据。 信息：是指有用的知识或消息，计算机网络通信的目的就是为 了交换 ，信息就是消息所包含的内容和解释。 信号：是数据的表示形式,或称数据的电磁或电子编码，它使 数据以适当的形式在介质上传输。
数据:
数据被定义为有意义的实体，数据涉及事物形式，而信 息是指数据的内容和解释。数据通常分为模拟数据和数字 数据两种形式。模拟数据是指在某个区间内产生的连续的 数值，例如：声音、视频等都是连续且变换的数值。数字 数据是指产生离散的数值，例如二进制0、1等。
信号:
是数据的表示形式，或称为数据的电子编码、电磁编码， 它使数据能以适当的形式在介质上传输。信号有模拟信号 和数字信号两种基本形式。
机都可以接受到。但通过报文中 “ 地址标识 ” ，确定目标主机，它适 用于距离范围小，网络内工作站点少。 点到点网络：当在一个网络中成对的主机间存在着若干对的相互联结关 系时，便组成了点到点的网络。
特点：当源主机想目的主机发送 “ 分组 ” 信息时，分组信息可 能经由一个或多个中间节点才能到达。
按网络协议分类： 使用ieee802.3标准协议的以太网（ethernet），使 用ieee802.5标准协议的令牌环网（token ring）， 以及fddi网、atm网、x.25网、tcp/ip网等。 按使用的传输介质分类：
1
0起
止
起
止
一个字符
一个字符
1.4.2 异步传输
• 在一个字符的传输过程中，收发双方基本保持同步，所谓异 步只是指字符间间隔的不确定性。
• 优点：每次传送一个字符，每次都进行同步关系的校正，不
会造成误差累积。对时钟要求不高，实现简单。 • 缺点：每个字符都要有一定附加位，增加了网络开销，影响
了线路效率。
数据帧一般结构形式包括：
帧头
通信控制域
数据域
优点：传输效率高。
校验域
帧尾
1.4.2 数据的同步技术
• 3. 同步技术 • 在计算机通信网络中，广泛采用的同步方法有位同步法和群同
步法两种。 • （1）位同步。位同步就是要使接收端对每一位数据都要和发送
端保持同步，通常就叫同步传输。 • （2）群同步。在数据通信中，群同步是指传输的信息被分成若
• 局域网LAN：通常指几公里以内的，可以通过某种介质互联的计 算机、打印机、modem或其它设备的集合 LAN特点：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠 LAN技术：以太网、令牌技术、无线局域网
1.2.2 按网络的拓扑结构分类
（1）总线状拓扑
• 结构简单，便于扩充 • 信道利用率高，传输效率高 • 信道共享，易产生访问冲突 • 一个结点故障影响整个网络
1. 基带传输
在通信系统中，由信息源发出的未经转换器转换的、表示二进 制数0和1的原始脉冲信号称为基带信号。基带信号是数字信号。 如果将这种信号直接通过有线线路进行传输，则称为基带传输。
2. 频带传输
频带传输是在计算机网络系统的远程通信中，通常采用的一种 传输技术。是一种利用调制器对传输信号进行频率交换的传输 方式。
1.1. 2 计算机网络的功能
计算机网络的功能主要表现在以下的几个方面：
（1）资源共享 （2）数据通信 （3）集中管理和远程控制 （4）分布式信息处理 （5）提高计算机系统的可靠性 （6）娱乐和电子商务
计算机网络的功能
计算机
计算机
1.1.3 计算机网络的组成
• 从逻辑上划分：资源子网：网络中面向数据处理的资源集合； 通信子网：网络中面向数据传输或数据通信的资源集合
2. 同步传输
同步传输方式是以固定的时钟节拍来串行发送数字信号的一种方法。在 数字信息流中，各码元的宽度相同且字符间无间隙。为使接收方能够从 连续不断的数据流中正确区分出每个比特，则需首先建立收发方的同步 时钟。