计算机网络基础课件第1章

计算机网络的应用
• 正因为计算机网络有如此的功能，使得它 在工业、农业、交通运输、邮电通信、文 化教育、商业、国防以及科学研究等领域 获得越来越广泛的应用。
计算机网络系统的组成
计算机网络系统由网络硬件和网络软件组成。
计算机网络硬件
网络硬件是指在计算机网络中所采用的物理设备，包括以下内容： 1.网络服务器—提供网络资源。 2.工作站——用户机。 3.网络设备： 网卡（网络适配器）。 集线器——接线（HUB）。 中继器——放大信号。 网桥——两个局域网连接。 路由器——局域网与广域网的连接。 网点——不同的网络体系（OSI模块最高层（应用层）的设备）。 4.传输介质：如 同轴电缆 、 双绞线、 光缆 、 无线电、微波等。
按传输速率
• 按传输速率划分为以下三类： 低速网络：传输速率为几十至10Kb/s。 中速网络：传输速率为几万至几十Mb/s。 高速网络：传输速率为100M至几个Gb/s。 注：1K=1024B 1M=1024K 1G=1024M。
按传输媒体划分
• 按传输媒体划分为以下三类： 有线计算机网：传输介质可以是双绞线、 同轴电缆和光纤等。 无线计算机网：传输介质有无线电波、微 波、红外线、激光等。
按距离划分
• 按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为三类： 局域网、城域网与广域网。 1. 1.局域网 (LAN，Local Area Network)： (LAN Local Network) 工作范围，10m ~1km，如同一栋楼房、校园内、宿舍 区内。 2.城域网 (MAN，Metropolitan Area Network)： 工作范围，1km~几十km,如同一个城市。 3.广域网 (WAN，Wide Area Network)： 工作范围：几十km~几千km,如同一个国家、同一个洲、 甚至全球。
第1章 概 论 章
1.1 计算机网络的概念 1.2 计算机网络的演变与发展 1.3 计算机网络的功能和应用 1.4 计算机网络系统组成 1.5 计算机网络的分类 1.6 数据通信技术
计算机网络的概念
• 计算机网络的定义: 将处于不同地理位置，并具有独立计算能 力的计算机系统经过传输介质和通信设备 相互连接，在网络操作系统和网络通信软 件的控制下，实现资源共享的计算机的集 合。
数据通信系统
• 信道：是指传输信号的通道，是连接信源和信宿 的传输线路，可以是有线的，也可以是无线的。 信道既给信号以通路，也对信号产生各种干扰和 噪声。 • 接收器：从传输系统接收信号并将其转换成信宿 设备能够处理的形式。主要进行解调、译码、解 码等，用来恢复原始信号。 • 受信者：从接收器上取得传入数据的设备，将复 原的原始信号转换成相应的消息。
第一代计算机网络连接图
近程低速 远程高速 TC M
T
计算机 FEP
M M
T
T
TC M
T 图1-4 远程联机系统
第二代计算机网络连接图
H H H 注： H H H 代表主机 代表IMP
H H H 图1-5 存储转发的计算机网络
计算机网络的功能
• 计算机网络主要有以下功能 ： （1）计算机网络最早是从消除地理距离的限制以共享资 源而发展起来的。 （2）计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力的人 际通信手段。 （3）计算机网络中拥有可替代的资源提高了整个系统的 可靠性。 （4）小型计算机比大型计算机有更高的性能价格比 ,小型 计算机连网后既方便又节省费用 。 （5）计算机网络便于扩充，分担负荷及协同处理 。
1）单工方式 。 点对点链路上的两个站点中只能一个方向传输，即一个 站点只能作为发送站点，一个站点只能作为接收站点。 2）半双工方式。 点对点链路上的两个站点中允许双向传输，但是一个时 间内一次只允许一个站点发送，一个站点接收。 3）全双工方式。 两个站点彼此之间可以双向传输，并且允许站点之间同 时发送和接收数据。
电路交换
• 在一对需要进行通信的装置间提供一条临 时的专用通道。由节点内部的电路对节点 间传输路径进行选择，由多个节点和多条 传输路径组成的链路。
电路交换
电路通信包括三个阶段 • 电路建立 • 数据传输 • 电路拆除
报文交换
• 是一种存储转发技术，它没有在通信两端设备间 建立一条物理线路。发送设备将发送的信息作为 一个整体(又被称为报文)，并附加上目的地地址， 交给交换设备。交换设备接收该报文，暂时存储 该报文，等到有合适的输出线路时把该报文转发 给下一个交换设备。当路由器接收到报文以后会 对报文进行处理，查看其目的地址路由器会用路 由进行计算算出到达目的地的最佳路径后将报文 送往下一跳路由器，经过若干个交换设备的存储、 转发后，该报文到达目的地。
计算机网络的概念
• 对计算机网络的概念，不同的书上有不同的定义， 但不管怎样都离不开以下四个基本要素： （1）两台以上的计算机。 （2）连接计算机的线路和设备。 （3）实现计算机之间通信的协议。 （4）按协议制作的软件、硬件 。
计算机网络的特点
计算机网络将具有以下几个特点： 1. 开放式的网络体系结构，使具有不同硬件环境、不同 网络协议的网络可以互连，真正达到资源共享、数据通 信和分布处理的目标。 2. 向高性能发展，追求高速、高可靠和高安全性，采用 多媒体技术、提供文本、声音、图像等综合性服务。 3. 计算机网络的智能化，多方面提高网络的性能和综合 的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的管理， 真正以分布和开放的形式向用户提供服务。
数据通信基本概念
• 传输速率和带宽的关系：数据信号传输速 率越高，其有效的带宽越宽。
模拟数据和数字数据
• 模拟信号是连续变化的信号。模拟数据是 时间的函数，且占据有限的频谱，这种数 据电磁信号表现。 • 数字数据可用数字信号表现，通过调制解 调器，数字信号能用模拟信号表现。
模拟数据和数字数据传输
数字通信系统Βιβλιοθήκη • 数字通信系统就是利用数字信号来传递信 息的通信系统，数字通信系统模型如图1-7 所示。
信息源 编码器 调制器 信道 解调器 译码器 受信者 噪声源
图1-7 数字通信系统模型
数字通信系统
• 信息源：将模拟信号转换为数字信号，即数模转换。 • 编码器、译码器：编码技术一方面设法降低数字信号的 数码率，即通常所说的数据压缩。降低数据通信中传输 所占的带宽，提高信道的利用率。另一方面，数字信号 在信道传输时，由于噪声、衰落以及干扰等因素，将会 引起差错，所以，利用编码技术提高通信系统抗干扰能 力，尽可能地控制差错，实现可靠通信。译码就是编码 的逆过程。
计算机网络软件
• 网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。 • 网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和 网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了 访问网络和操作网络的友好界面。网络系统软件主要包 括网络操作系统（NOS）、网络协议软件和网络通信软 件等，著名的网络操作系统Netware和广泛应用的协议软 件TCP/IP软件包以及各种类型的网卡驱动程序都是重要 的网络系统软件。
常见的多路复用技术
• 频分多路复用FDM。 把传输线的总频带划分成若干个分频带，以提供 多条数据传输信道，每个信道以某一固定频率提 供给一个固定终端使用。 • 时分多路复用TDM 。 一条物理的传输线路按时间分为若干个时间片， 轮换地为多个信号使用，每个时间片上只能由复 用的一个信号占用。
数据传输控制方式
计算机网络的演变与发展
• 计算机网络发展的推动力是资源共享。计算机网络的发 展大致分四个阶段 ： （1）以单个计算机为中心的远程连机系统，构成面向终 端的计算机网络，见图1-4。 （2）多个主机互连，各主机相互独立，无主从关系的计 算机网络，见图1-5。 （3）具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的 计算机网络。 （4）网络互联与高速网络。
数据通信系统
• 通信系统就是传递信息所需要的一切技术 设备的总称。按信道中传输的是模拟信号 还是数字信号，相应地把通信系统分为模 拟通信系统和数字通信系统。一般的通信 系统模型如图1-6所示。
数据通信系统
信息源 发送器 信道 接收器 受信者 噪声源
图1-6 通信系统模型
数据通信系统
• 信息源：是发出信息的源，其作用是把消息转换 成原始信息电信号。是产生数据的设备。 • 发送器：是将信源和信道匹配，将信源产生的信 号变换成适合信道传输的信号，通常不是将信号 以原始形式直接传输，而是由发送器将其进行变 换和编码后再送入某种形式的传输系统进行传输。
计算机网络软件
• 网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网 络软件，它为用户提供一些实际的应用。网络应 用软件既可用于管理和维护网络本身，也可用于 某一个业务领域，如：网络管理监控程序、网络 安全软件、分布式数据库、管理信息系统 （MIS）、数字图书馆、Internet信息服务、远程 教学、远程医疗、视频点播等。网络应用的领域 极为广泛，应用软件也极为丰富。
数字通信系统
• 调制器、解调器：数字调制的任务就是把 各种数字信息脉冲转换成适合信道传输的 信号调制信号。解调就是调制的逆过程。
数据通信基本概念
• 频率：单位时间内信号重复的速度，通常 以周/秒或赫兹（Hz）表示。 • 频谱：信号所包括频率的范围。 • 带宽：信号的大部分能量往往包含在频率 较窄的一段频带中，这个频带称为有效带 宽或带宽。
基带传输
• 由计算机或终端产生的频谱从零开始，而未经调 制的数字信号所占用的频率范围就叫基本频带 （这个频带从直流起可高到数百千赫，甚至若干 兆赫），简称基带（base band）。这种数字信号 就称为基带信号。 • 传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送 入线路称为基带传输。
频带传输
• 在计算机通信远程线路中，不能直接传送原始的 电脉冲信号（即基带信号）。为此需要利用频带 传输，就是用基带脉冲对载波波形的某些参量进 行控制，使这些参量随基带脉冲变化，也就是调 制。经过调制的信号称为已调信号。已调信号通 过线路传输到接收端，然后通过解调恢复为原始 基带脉冲 。