計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù).doc

第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展歷史1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在地理上分散的通過(guò)通信線路連接起來(lái)的計(jì)算機(jī)集合，這些計(jì)算機(jī)遵守共同的協(xié)議，依據(jù)協(xié)議的規(guī)定進(jìn)行相互通信，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各種資源的共享。網(wǎng)絡(luò)資源：所謂的網(wǎng)絡(luò)資源包括硬件資源（如大容量磁盤、打印機(jī)等）、軟件資源（如工具軟件、應(yīng)用軟件等）和數(shù)據(jù)資源（如數(shù)據(jù)庫(kù)文件和數(shù)據(jù)庫(kù)等）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以簡(jiǎn)單地定義為一個(gè)互連的、自主的計(jì)算機(jī)集合。所謂互連是指相互連接在一起，所謂自主是指網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都是相對(duì)獨(dú)立的，可以獨(dú)立工作。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史課后小結(jié)：1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2網(wǎng)絡(luò)資源的分類課后作業(yè)：預(yù)習(xí)P2P8 第二講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：1213教學(xué)目標(biāo)：1了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；2. 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 （1）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源共享（2）實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速傳遞（3）提高可靠性（4）提供負(fù)載均衡與分布式處理能力（5）集中管理（6）綜合信息服務(wù)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由于其強(qiáng)大的功能，已成為現(xiàn)代信息業(yè)的重要支柱，被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代生活的各個(gè)領(lǐng)域，主要有：（1）辦公自動(dòng)化（2）管理信息系統(tǒng)（3）過(guò)程控制（4）互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（如電子郵件、信息發(fā)布、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程音頻與視頻應(yīng)用）1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成1.3.1 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是由若干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和連接這些網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的通信鏈路構(gòu)成的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)又稱網(wǎng)絡(luò)單元，一般可分為三類：訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)、轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)和混合節(jié)點(diǎn)。通信鏈路是指兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間承載信息和數(shù)據(jù)的線路。鏈路可用各種傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)，如雙絞線、同軸電纜、光纜、衛(wèi)星、微波等。通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。1.3.2 資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)從邏輯功能上可把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為兩個(gè)子網(wǎng)：用戶資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。資源子網(wǎng)包括各種計(jì)算機(jī)和相關(guān)的硬件、軟件； 通信子網(wǎng)是連接這些計(jì)算機(jī)資源并提供通信服務(wù)的連接線路。正是在通信子網(wǎng)的支持下，用戶才能利用網(wǎng)絡(luò)上的各種資源，進(jìn)行相互間的通信，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能。通信子網(wǎng)有兩種類型： （1）公用型（如公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET） （2）專用型（如各類銀行網(wǎng)、證券網(wǎng)等）1.3.3 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)組成的。 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬設(shè)備，包括各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端及通信設(shè)備。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)硬件有：（1）主機(jī)系統(tǒng)； （2）終端； （3）傳輸介質(zhì)； （4）網(wǎng)卡；（5）集線器； （6）交換機(jī)； （7）路由器網(wǎng)絡(luò)軟件主要包括網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)。（1）服務(wù)器操作系統(tǒng)常見(jiàn)的有：Novell公司的NetWare、微軟公司的 Windows NT Server及 Unix系列。（2）工作站操作系統(tǒng) 常見(jiàn)的有： Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。（3）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（4）設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序（5）網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)軟件（6）網(wǎng)絡(luò)安全軟件（7）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件課后小結(jié)：1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用2網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成課后作業(yè)：預(yù)習(xí)P8P10 第三講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：14計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類教學(xué)目標(biāo)：1掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類；2. 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展；3 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；4. 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4.1 按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍分類由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和計(jì)算機(jī)之間互連距離不同，所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和傳輸技術(shù)也不同，因而形成不同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。一般可以分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）三類。1.4.2按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵高B接的形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。如果不考慮網(wǎng)絡(luò)的的地理位置，而把連接在網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備看作是一個(gè)節(jié)點(diǎn)，把連接計(jì)算機(jī)之間的通信線路看作一條鏈路，這樣就可以抽象出網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可將網(wǎng)絡(luò)分為：星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、樹(shù)型網(wǎng)、網(wǎng)型網(wǎng)。1.4.3 按網(wǎng)絡(luò)的所有權(quán)劃分1.公用網(wǎng)由電信部門組建，由政府和電信部門管理和控制的網(wǎng)絡(luò)。2.專用網(wǎng)也稱私用網(wǎng)，一般為某一單位或某一系統(tǒng)組建，該網(wǎng)一般不允許系統(tǒng)外的用戶使用。1.4.4 按照網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)所處的地位劃分（1）對(duì)等局域網(wǎng)（2）基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)（也稱為客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)）。課后小結(jié)：1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義；2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用；3. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類課后作業(yè)：(P10)1 、4、5、6 第四講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：11計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展教學(xué)目標(biāo)：1. 了解數(shù)據(jù)通信的基本概念；2. 了解數(shù)據(jù)傳輸方式教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸方式教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程導(dǎo)入：由現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些普通關(guān)鍵詞引入新課講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書(shū)）第二章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)21 數(shù)據(jù)通信的基本概念2.1.1 信息和數(shù)據(jù)1信息信息是對(duì)客觀事物的反映,可以是對(duì)物質(zhì)的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物質(zhì)與外部的聯(lián)系。信息有各種存在形式。2數(shù)據(jù)信息可以用數(shù)字的形式來(lái)表示，數(shù)字化的信息稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以分成兩類：模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。2.1.2 信道和信道容量1信道信道是傳送信號(hào)的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。物理信道是指用來(lái)傳送信號(hào)或數(shù)據(jù)的物理通路，由傳輸及其附屬設(shè)備組成。邏輯信道也是指?jìng)鬏斝畔⒌囊粭l通路，但在信號(hào)的收、發(fā)節(jié)點(diǎn)之間并不一定存在與之對(duì)應(yīng)的物理傳輸介質(zhì)，而是在物理信道基礎(chǔ)上，由節(jié)點(diǎn)設(shè)備內(nèi)部的連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。2信道的分類信道按使用權(quán)限可分為專業(yè)信道和共用信道。信道按傳輸介質(zhì)可分為有線信道、無(wú)線信道和衛(wèi)星信道。信道按傳輸信號(hào)的種類可分為模擬信道和數(shù)字信道。3信道容量信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數(shù)據(jù)傳輸率來(lái)表示。即單位時(shí)間內(nèi)傳送的比特?cái)?shù)越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。2.1.3 碼元和碼字在數(shù)字傳輸中，有時(shí)把一個(gè)數(shù)字脈沖稱為一個(gè)碼元，是構(gòu)成信息編碼的最小單位。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送中的每一位二進(jìn)制數(shù)字稱為“碼元”或“碼位”，例如二進(jìn)制數(shù)字10000001是由7個(gè)碼元組成的序列，通常稱為“碼字”。2.1.4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)1比特率：比特率是一種數(shù)字信號(hào)的傳輸速率，它表示單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。2波特率：波特率是一種調(diào)制速率，也稱波形速率。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，線路上每秒鐘傳送的波形個(gè)數(shù)就是波特率，其單位為波特（baud）。3誤碼率：誤碼率指信息傳輸?shù)腻e(cuò)誤率，也稱誤碼率，是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標(biāo)。4吞吐量：吞吐量是單位時(shí)間內(nèi)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量，單位是字節(jié)/秒或位/秒。在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中，吞吐量=信道容量傳輸效率。5通道的傳播延遲：信號(hào)在信道中傳播，從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間叫做傳播延遲（或時(shí)延）。2.1.5 帶寬與數(shù)據(jù)傳輸率1.信道帶寬信道帶寬是指信道所能傳送的信號(hào)頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號(hào)的最高頻率減去最低頻率之差。帶寬越大，所能達(dá)到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。2.數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率是指單位時(shí)間信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?，即比特率，單位為比?秒。一般來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)傳輸率的高低由傳輸每一位數(shù)據(jù)所占時(shí)間決定，如果每一位所占時(shí)間越小，則速率越高。2.2 數(shù)據(jù)傳輸方式2.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型2.2.2 數(shù)據(jù)線路的通信方式根據(jù)數(shù)據(jù)信息在傳輸線上的傳送方向，數(shù)據(jù)通信方式有：?jiǎn)喂ねㄐ虐腚p工通信雙工通信2.2.3 數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸，可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)确绞健?.基帶傳輸2.頻帶傳輸3.寬帶傳輸課后小結(jié)： 1. 什么是信息、數(shù)據(jù)？ 2. 什么是信道？常用的信道分類有幾種？ 3. 什么是比特率？什么是波特率？ 4. 什么是帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率與信道容量？課后作業(yè)：（P20）二1、2、3、4、5、6 第五講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：2224教學(xué)目標(biāo)：1理解數(shù)據(jù)交換技術(shù)；2. 理解差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：數(shù)據(jù)交換技術(shù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正技術(shù)教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程：導(dǎo)入：由現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)通訊中的一些普通關(guān)鍵詞引入新課講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書(shū)）2.3 數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常使用四種交換技術(shù)：電路交換報(bào)文交換分組交換信元交換。2.3.1 電路交換電路交換（也稱線路交換）在電路交換方式中，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)（交換設(shè)備）在工作站之間建立專用的通信通道，即在兩個(gè)工作站之間建立實(shí)際的物理連接。一旦通信線路建立，這對(duì)端點(diǎn)就獨(dú)占該條物理通道，直至通信線路被取消。電路交換的主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好，由于信道專用，通信速率較高；缺點(diǎn)是線路利用率低，不能連接不同類型的線路組成鏈路，通信的雙方必須同時(shí)工作。 電路交換必定是面向連接的，電話系統(tǒng)就是這種方式。 電路交換的三個(gè)階段：電路建立階段數(shù)據(jù)傳輸階段拆除電路階段2.3.2 報(bào)文交換報(bào)文是一個(gè)帶有目的端信息和控制信息的數(shù)據(jù)包。報(bào)文交換采取的是“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間建立專用的物理線路。報(bào)文交換的主要缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的延時(shí)較長(zhǎng)且變化比較大，因而不宜用于實(shí)時(shí)通信或交互式的應(yīng)用場(chǎng)合。在 20 世紀(jì) 40 年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(message switching)。 報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小時(shí)不等。現(xiàn)在，報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。 2.3.3 分組交換分組交換也稱包交換，它是報(bào)文交換的一種改進(jìn)，也屬于存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，但它不是以報(bào)文為單位，而是以長(zhǎng)度受到限制的報(bào)文分組（Packet）為單位進(jìn)行傳輸交換的。分組也叫做信息包，分組交換有時(shí)也稱為包交換。分組在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。分組交換的優(yōu)點(diǎn)高效 動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速 必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬可靠 完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性 2.3.4 信元交換技術(shù)（ATM，Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）ATM是一種面向連接的交換技術(shù)，它采用小的固定長(zhǎng)度的信息交換單元（一個(gè)53Byte的信元），話音、視頻和數(shù)據(jù)都可由信元的信息域傳輸。它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優(yōu)點(diǎn)，針對(duì)分組交換速率低的弱點(diǎn)，利用電路交換完全與協(xié)議處理幾乎無(wú)關(guān)的特點(diǎn)，通過(guò)高性能的硬件設(shè)備來(lái)提高處理速度，以實(shí)現(xiàn)高速化。ATM是一種廣域網(wǎng)主干線的較好選擇。2.4 差錯(cuò)檢驗(yàn)與校正數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)差錯(cuò)有多種原因，一般分成內(nèi)部因素和外部因素。內(nèi)部因素有噪音脈沖、脈動(dòng)噪音、衰減、延遲失真等。外部因素有電磁干擾、太陽(yáng)噪音、工業(yè)噪音等。為了確保無(wú)差錯(cuò)地傳輸，必須具有檢錯(cuò)和糾錯(cuò)的功能。常用的校驗(yàn)方式有奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。2.4.1 奇偶校驗(yàn)采用奇偶校驗(yàn)時(shí)，若其中兩位同時(shí)發(fā)生錯(cuò)誤，則會(huì)發(fā)生沒(méi)有檢測(cè)出錯(cuò)誤的情況。2.4.2 循環(huán)冗余碼校驗(yàn)。這種編碼對(duì)隨機(jī)差錯(cuò)和突發(fā)差錯(cuò)均能以較低的冗余充進(jìn)行嚴(yán)格的檢查。課后小結(jié)：1. 數(shù)據(jù)通信的的一些基本知識(shí)2. 三種交換方式的基本工作原理3. 兩種差錯(cuò)校驗(yàn)方法：奇偶校驗(yàn)和循環(huán)冗余校驗(yàn)課后作業(yè)：（P20）二7、8、9 第六講教學(xué)類型：復(fù)習(xí)課教學(xué)課題：第一章與第二章教學(xué)目標(biāo)：通過(guò)復(fù)習(xí)掌握第一、二章的重點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：第一、二章的重點(diǎn)教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示教學(xué)內(nèi)容：第一、二章的內(nèi)容 第七講教學(xué)類型：測(cè)驗(yàn)一 第八講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：第三章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)目標(biāo)：1. 掌握幾種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理及其特點(diǎn)；2. 掌握ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型及各層的主要功能教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：1. 掌握幾種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原理及其特點(diǎn)；2. 掌握ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型及各層的主要功能教學(xué)方法：教師講解、演示、學(xué)生認(rèn)真學(xué)習(xí)并思考、記憶；教師講授與學(xué)生理解協(xié)調(diào)并重的教學(xué)法教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程導(dǎo)入：提問(wèn)學(xué)生對(duì)OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)重要原理并認(rèn)真加以研究。教師總結(jié)歸納本章重要原理的應(yīng)用，進(jìn)入教學(xué)課題。講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書(shū)）第三章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1.1 什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)連接的形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠反映各類結(jié)構(gòu)的基本特征，即不考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的具體組成，也不管它們之間通信線路的具體類型，把網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)畫(huà)作“點(diǎn)”，把它們之間的通信線路畫(huà)作“線”，這樣畫(huà)出的圖形就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)其信道訪問(wèn)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)性能、設(shè)備開(kāi)銷等各不相同，分別適應(yīng)于不同場(chǎng)合。它影響著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、功能、可靠性和通信費(fèi)用等方面，是研究計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要環(huán)節(jié)之一。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的一般分為以下幾種：1.總線型；2.星型；3.環(huán)型；4.樹(shù)型；5.網(wǎng)狀型3.1.2 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 總線結(jié)構(gòu)中，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通信線路與公共總線連接。總線型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展容易。網(wǎng)絡(luò)中任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)造成全網(wǎng)的故障，可靠性較高?？偩€型結(jié)構(gòu)是從多機(jī)系統(tǒng)的總線互聯(lián)結(jié)構(gòu)演變而來(lái)的，又可分為單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)，常用CSMA/CD和令牌總線訪問(wèn)控制方式。總線型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：（1）故障診斷困難；（2）故障隔離困難；（3）中繼器等配置；（4）實(shí)時(shí)性不強(qiáng)3.1.3 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 星型的中心節(jié)點(diǎn)是主節(jié)點(diǎn)，它接收各分散節(jié)點(diǎn)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)節(jié)點(diǎn)，具有中繼交換和數(shù)據(jù)處理功能。星型網(wǎng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易，但可靠性差，中心節(jié)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸，一旦出現(xiàn)故障則全網(wǎng)癱瘓。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的訪問(wèn)采用集中式控制策略，采用星型拓?fù)涞慕粨Q方式有電路交換和報(bào)文交換。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）方便服務(wù)；（2）每個(gè)連接只接一個(gè)設(shè)備；（3）集中控制和便于故障診斷；（4）簡(jiǎn)單的訪問(wèn)協(xié)議星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：（1）電纜長(zhǎng)度和安裝；（2）擴(kuò)展困難；（3）依賴于中央節(jié)點(diǎn)3.1.4 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)連成環(huán)型就成為環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。環(huán)路上，信息單向從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，傳送路徑固定，沒(méi)有路徑選擇問(wèn)題。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，適應(yīng)傳輸信息量不大的場(chǎng)合。任何節(jié)點(diǎn)的故障均導(dǎo)致環(huán)路不能正常工作，可靠性較差。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)常使用令牌環(huán)來(lái)決定哪個(gè)節(jié)點(diǎn)可以訪問(wèn)通信系統(tǒng)。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）電纜長(zhǎng)度短；（2）適用于光纖；（3）網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性好環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：（1）網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展配置困難；（2）節(jié)點(diǎn)故障引起全網(wǎng)故障；（3）故障診斷困難；（4）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)影響訪問(wèn)協(xié)議3.1.5 其他類型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是分層結(jié)構(gòu)，適用于分級(jí)管理和控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)中，除葉節(jié)點(diǎn)及其聯(lián)機(jī)外，任一節(jié)點(diǎn)或聯(lián)機(jī)的故障均只影響其所在支路網(wǎng)絡(luò)的正常工作。2.星型環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.1.6 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇原則 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇往往和傳輸介質(zhì)的選擇和介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的確定緊密相關(guān)。選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點(diǎn)： （1）服務(wù)可靠性； （2）網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)充性； （3）組網(wǎng)費(fèi)用高低（或性能價(jià)格比）。3.2 ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)參考模型建立分層結(jié)構(gòu)的原因和意義：建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的根本目的是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享，而通信則是實(shí)現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)功能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的廣泛實(shí)施，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（International Standard Organization），經(jīng)過(guò)多年研究，在1983年提出了開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM（Reference Model of Open System Interconnection），這是一個(gè)定義連接異種計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)，給網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)參考規(guī)范。OSI參考模型的層次OSI參考模型共有七層，由低到高分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。1OSI參考模型的特性（1）是一種將異構(gòu)系統(tǒng)互聯(lián)的分層結(jié)構(gòu)；（2）提供了控制互聯(lián)系統(tǒng)交互規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)骨架；（3）定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而并非具體實(shí)現(xiàn)的描述；（4）不同系統(tǒng)上的相同層的實(shí)體稱為同等層實(shí)體；（5）同等層實(shí)體之間的通信由該層的協(xié)議管理；（6）相鄰層間的接口定義了原語(yǔ)操作和低層向上層提供的服務(wù)；（7）所提供的公共服務(wù)是面向連接的或無(wú)連接的數(shù)據(jù)服務(wù)；（8）直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實(shí)現(xiàn)；（9）每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其它層。2有關(guān)OSI參考模型的技術(shù)術(shù)語(yǔ)在OSI參考模型中，每一層的真正功能是為其上一層提供服務(wù)。在對(duì)這些功能或服務(wù)過(guò)程以及協(xié)議的描述中，經(jīng)常使用如下一些技術(shù)術(shù)語(yǔ)：（1）數(shù)據(jù)單元服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU（Service Data Unit）協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（Protocol Data Unit）接口數(shù)據(jù)單元IDU（Interface Data Unit）服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP（Service Access Point）服務(wù)原語(yǔ)（Primitive）（2）面向連接和無(wú)連接的服務(wù)下層能夠向上層提供的服務(wù)有兩種基本形式：面向連接和無(wú)連接的服務(wù)。面向連接的服務(wù)是在數(shù)據(jù)傳輸之前先建立連接，主要過(guò)程是：建立連接、進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，拆除鏈路。面向連接的服務(wù)，又稱為虛電路服務(wù)。無(wú)連接服務(wù)沒(méi)有建立和拆除鏈路的過(guò)程，一般也不采用可靠方式傳送。不可靠（無(wú)確認(rèn)）的無(wú)連接服務(wù)又稱為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。3.2.1 物理層物理層是OSI模型的最低層，其任務(wù)是實(shí)現(xiàn)物理上互連系統(tǒng)間的信息傳輸。1.物理層必須具備以下功能 （1）物理連接的建立、維持與釋放；2）物理層服務(wù)數(shù)據(jù)單元傳輸；（3）物理層管理。2.媒體和互聯(lián)設(shè)備物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無(wú)線信道等；通信用的互聯(lián)設(shè)備如各種插頭、插座等；局域網(wǎng)中的各種粗、細(xì)同軸電纜，T型接/插頭，接收器，發(fā)送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。3.2.2 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路可以粗略地理解為數(shù)據(jù)信道。數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是以物理層為基礎(chǔ)，為網(wǎng)絡(luò)層提供透明的、正確的和有效的傳輸線路，通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，實(shí)施對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)正確、可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路的建立、拆除、對(duì)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù)。1.鏈路層的主要功能（1）鏈路管理；（2）幀的裝配與分解；（3）幀的同步；（4）流量控制與順序控制；（5）差錯(cuò)控制；（6）使接收端能區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和控制信息；（7）透明傳輸；（8）尋址2.數(shù)據(jù)鏈路層的主要協(xié)議（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO77763.鏈路層產(chǎn)品獨(dú)立的鏈路產(chǎn)品中最常見(jiàn)的是網(wǎng)卡，網(wǎng)橋也是鏈路產(chǎn)品。數(shù)據(jù)鏈路層將本質(zhì)上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網(wǎng)絡(luò)層。在IEEE8023情況下，數(shù)據(jù)鏈路層分成兩個(gè)子層：一個(gè)是邏輯鏈路控制，另一個(gè)是媒體訪問(wèn)控制。3.2.3 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)之間的接口，也是高、低層協(xié)議之間的接口層。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認(rèn)、中斷、差錯(cuò)及故障的恢復(fù)等。當(dāng)本地端與目的端不處于同一網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)層將處理這些差異。1.網(wǎng)絡(luò)層的主要功能（1）建立和拆除網(wǎng)絡(luò)連接；（2）分段和組塊；（3）有序傳輸和流量控制；（4）網(wǎng)絡(luò)連接多路復(fù)用；（5）路由選擇和中繼；（6）差錯(cuò)的檢測(cè)和恢復(fù)；（7）服務(wù)選擇2.網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)OSI/RM中規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)層中提供無(wú)連接和面向連接兩種類型的服務(wù)，也稱為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)和虛電路服務(wù)。3.路由選擇3.2.4 傳輸層傳輸層是資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的接口和橋梁。傳輸層下面三層（屬于通信子網(wǎng)）面向數(shù)據(jù)通信，上面三層（屬于資源子網(wǎng)）面向數(shù)據(jù)處理。因此，傳輸層位于高層和低層中間，起承上啟下的作用。它屏蔽了通信子網(wǎng)中的細(xì)節(jié)，實(shí)現(xiàn)通信子網(wǎng)中端到端的透明傳輸，完成資源子網(wǎng)中兩節(jié)點(diǎn)間的邏輯通信。它是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罡咭粚?，也是整個(gè)七層協(xié)議中最重要和最復(fù)雜的一層。1.傳輸層的特性（1）連接與傳輸；（2）傳輸層服務(wù)2.傳輸層的主要功能3.傳輸層協(xié)議3.2.5 會(huì)話層會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層一起構(gòu)成OSI/RM的高層，會(huì)話層位于OSI模型面向信息處理的高三層中的最下層，它利用傳輸層提供的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，具體實(shí)施服務(wù)請(qǐng)求者與服務(wù)提供者之間的通信，屬于進(jìn)程間通信的范疇。會(huì)話層還對(duì)會(huì)話活動(dòng)提供組織和同步所必須的手段，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸提供控制和管理。1.會(huì)話層的主要功能；（1）提供遠(yuǎn)程會(huì)話地址；（2）會(huì)話建立后的管理；（3）提供把報(bào)文分組重新組成報(bào)文的功能2.會(huì)話層提供的服務(wù)（1）會(huì)話連接的建立和拆除；（2）與會(huì)話管理有關(guān)的服務(wù)；（3）隔離；（4）出錯(cuò)和恢復(fù)控制3.2.6 表示層表示層為應(yīng)用層服務(wù)，該服務(wù)層處理的是通信雙方之間的數(shù)據(jù)表示問(wèn)題。為使通信的雙方能互相理解所傳送信息的含義，表示層就需要把發(fā)送方具有的內(nèi)部格式編碼為適于傳輸?shù)谋忍亓?，接收方再將其譯碼為所需要的表示形式。數(shù)據(jù)傳送包括語(yǔ)義和語(yǔ)法兩個(gè)方面的問(wèn)題。OSI模型中，有關(guān)語(yǔ)義的處理由應(yīng)用層負(fù)責(zé)，表示層僅完成語(yǔ)法的處理。1.表示層的主要功能（1）語(yǔ)法轉(zhuǎn)換；（2）傳送語(yǔ)法的選擇；（3）常規(guī)功能2.表示層提供的服務(wù)（1）數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和格式轉(zhuǎn)換；（2）語(yǔ)法選擇；（3）數(shù)據(jù)加密與解密；（4）文本壓縮3.2.7 應(yīng)用層OSI的7層協(xié)議從功能劃分來(lái)看，下面6層主要解決支持網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能所需要的通信和表示問(wèn)題，應(yīng)用層則提供完成特定網(wǎng)絡(luò)功能服務(wù)所需要的各種應(yīng)用協(xié)議。應(yīng)用層是OSI的最高層，直接面向用戶，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶的接口。負(fù)責(zé)兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程（應(yīng)用程序或操作員）之間的通信，為網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信提供專用程序。課后小結(jié)：1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類 2OSI參考模型的層次課后作業(yè)：預(yù)習(xí)P37P39 第九講教學(xué)類型：理論課教學(xué)課題：3334教學(xué)目標(biāo)：1. 掌握共享介質(zhì)方式的CSMA/CD和令牌傳遞兩種數(shù)據(jù)傳輸控制方式的基本原理2. 了解幾種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)類型教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：理解數(shù)據(jù)傳輸控制方式教學(xué)方法：教師講解、演示、提問(wèn)； 教學(xué)工具：多媒體幻燈片演示教學(xué)內(nèi)容與過(guò)程導(dǎo)入：提問(wèn)學(xué)生對(duì)OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)重要原理并認(rèn)真加以研究。教師總結(jié)歸納本章重要原理的應(yīng)用，進(jìn)入教學(xué)課題。講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書(shū)3.3 數(shù)據(jù)傳輸控制方式數(shù)據(jù)和信息在網(wǎng)絡(luò)中是通過(guò)信道進(jìn)行傳輸?shù)?，由于各?jì)算機(jī)共享網(wǎng)絡(luò)公共信道，因此如何進(jìn)行信道分配，避免或解決通道爭(zhēng)用就成為重要的問(wèn)題，就要求網(wǎng)絡(luò)必須具備網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)控制功能。介質(zhì)訪問(wèn)控制（MAC）方法是在局域網(wǎng)中對(duì)數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)進(jìn)行訪問(wèn)管理的方法。3.3.1 具有沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)沖突檢測(cè)/載波偵聽(tīng)（CSMA/CD法）CSMA/CD是基于IEEE8023標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)中采用的MAC方法，也稱為“先聽(tīng)后發(fā)、邊發(fā)邊聽(tīng)”。它的工作方式是要傳輸數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)先對(duì)通道進(jìn)行偵聽(tīng)，以確定通道中是否有別的站在傳輸數(shù)據(jù)，若信道空閑，該節(jié)點(diǎn)就可以占用通道進(jìn)行傳輸，反之，該節(jié)點(diǎn)將按一定算法等待一段時(shí)間后再試，并且在發(fā)送過(guò)程中進(jìn)行沖突檢測(cè)，一旦有沖突立即停止發(fā)送。通常采用的算法有三種：非堅(jiān)持CSMA、1-堅(jiān)持CSMA、P-堅(jiān)持CSMA。目前，常見(jiàn)的局域網(wǎng)，一般都是采用CSMA/CD訪問(wèn)控制方法的邏輯總線型網(wǎng)絡(luò)。用戶只要使用Ethernet網(wǎng)卡，就具備此種功能。