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第四章数据通信与计算机网络第一节计算机体系结构第二节数据通讯概述第三节计算机网络概述第四节网络体系结构与协议第五节Internet第六节计算机网络应用计算机体系结构单机结构主从结构文件服务器/工作站结构客户机/服务器（C/S）结构浏览器/服务器（B/S）结构单机结构如果在一个系统内的多台计算机是各自独立使用的，这样的系统就是单机结构的系统。单机系统中的计算机处于各自为政的孤立状态，各自运行一套系统软件、应用软件和业务数据，计算机之间不能进行通信和资源共享，系统靠磁盘备份完成两机之间的数据传输。单机结构不能直接交流信息，不能共享资源，效率低、实时性差、手段落后。但单机系统具有天生的安全性和易操作性。主从结构主从结构又称主机—终端结构，它有一台大型主机，可以同时在本地或远程挂接多个终端，主机对各终端用户传来的数据进行分时处理，使每个终端用户感觉像拥有一台自己的大型计算机一样。用户借助终端访问计算机，终端只是一种数据输入输出（I/O）设备，没有CPU和存储器，没有处理能力，只负责将用户键盘输入的信息传到主机，然后显示由主机返回的处理结果。主机I/O设备I/O设备I/O设备图4-1主从结构文件服务器/工作站结构在文件服务器/工作站系统中，一个组织的多个工作站与一台服务器互相连接起来。使用微机作为工作站，以高性能微机或小型机作为服务器。数据库管理系统安装在文件服务器上，而数据处理和应用程序分布在工作站上，文件服务器仅提供对数据的共享访问和文件管理,没有协同处理能力。文件服务器管理着网络文件系统，提供网络共享打印服务,处理工作站之间的各种通信，响应工作站上的网络请求。工作站上运行网络应用程序时，先将文件服务器上的程序和数据调人本机内存之中，运行后在本机上输出或在打印机上输出。文件服务器的处理方式会增加网络线路的传输负荷，降低传输的效率和响应时间，很容易造成网络阻塞。文件服务器网络打印机工作站图4-2文件服务器/工作站结构工作站工作站客户机/服务器（C/S）结构在客户机/服务器结构中,网络系统上的计算机系统分成客户机与服务器两类,其中服务器可能包括文件服务器、数据库服务器、打印服务器、专用服务器等，网络系统结点上的其他计算机系统称为客户机。用户通过客户机在网络系统上向服务器提出服务请求，服务器根据请求向有关方面提供经过加工的信息。这种结构不同于多用户联机系统和传统文件服务器/工作站结构，主要区别在于对数据的处理分前台和后台，客户机运行应用程序，完成屏幕交互和输入、输出等前台任务，而服务器则运行DBMS，完成大量的数据处理及存储管理等后台任务。客户机/服务器的网络结构是采用分布式数据库管理系统的基础。服务器客户机客户机客户机图4-3客户机/服务器主从结构浏览器/服务器（B/S）结构这种结构实质上是客户机／服务器结构在新的技术条件下的延伸。这种方式下，Webserver既是浏览服务器，又是应用服务器，可以运行大量的应用程序，从而使客户端变得很简单。前台采用网络浏览器，如Microsoft公司的IE和Netscape公司的NetscapeCommunicator等作为用户的标准界面。客户端利用浏览器通过Web服务器去访问数据库以获取必需的信息，而Web服务器与特定的数据库系统的连接可以通过专用的软件实现。B/S计算模式具有以下优点：（l）由于采用基于超文本协议（HTTP）的Web服务器和可以对Web服务器上超文本文件进行操作的浏览器。使得管理信息系统在信息处理技术上实现了集格式化文本、图形、声音、视频信息为一体的高度交互式环境，使信息处理的广度和深度大为增加。（2）由于Internet技术采用统一的与平台无关的跨平台通信协议，浏览器和Web服务器及相关的接口软件应用程序也独立于计算机的硬、软件平台，整个系统的开放性和可移植性好。在Internet网络环境下，既可以建立独立于Internet的为某个组织服务的管理信息系统，必要时又可以很方便地联接上Internet，和Internet上各站点实现通信。（3）由于浏览器、Web服务器及有关接口软件都有商品软件可供选择，并且在服务器端以及必要时在客户端进行应用系统开发所用的工具为HTML语言、JAVA语言、C＋十语言等，使用方便、界面友好，可大大节省应用系统开发的成本，缩短开发周期。数据通信概述数据通信系统数据通信中的基本概念数据通信系统数据通信就是通过适当的传输线路将数据信息从一台机器传送到另一台机器，这里所指的机器可以是计算机、终端设备或其他任何通信设备。数据通信实质上包含了数据处理和数据传输两方面的内容。在计算机网络中，数据处理主要由计算机系统来完成，而数据传输是依靠数据通信系统来实现的。下图是任意两台计算机之间进行数据通信的简化模型。计算机A通信处理机数据信号转换器计算机B通信处理机数据信号转换器通信信道图4-6数据通信系统简化模型从计算机A向计算机B进行数据通信的过程为：1)当计算机A要向计算机B发送信息时，通过通信处理机取得信道的使用权；2)发送端的计算机A将要发送的信息传送给通信处理机；3)通信处理机根据发送方的要求，将要传送的信息划分成若干个数据分组（报文），送到数据信号转换器；4)数据信号转换器把通信处理机传来的数字信号编制成通信信道可以传输的信号，送入信道进行传输；5)接收端识别到发给自己的信息，通过数据信号转换器把传输来的信号还原成数字信号，送往接收端的通信处理机；6)通信处理机将收到的报文分组存储整理，等一个信息的所有报文分组收齐后，将它们组合在一起，作为一条完整的信息传送给接收端计算机B。通信系统的基本构成要素为：计算机、通信处理机、数据信号转换器、通信信道（即传输介质）及通信协议。计算机是数据处理和数据收发的主体；通信处理机既可以是大型机的通信前置机，也可以是微机上的通信传输卡；数据信号转换器可以是调制解调器或编码译码器；通信信道可以是双绞线、屏蔽电缆线、光导纤维或是无线电波；通信协议是数据通信系统在数据处理和传输中所应遵循的规程和标准。数据通信中的基本概念模拟数据通信与数字数据通信模拟数据是连续变化的数值数字数据是离散的数值图4-7模拟信号图4-8数字信号模拟通信方式和数字通信方式都可以传输模拟信号和数字信号，但两者在性能上有很大差异：(1)模拟通信比数字通信的误码率高得多。(2)数字通信可以将数字、字符、文本、声音，甚至动态图像等多媒体信息合成起来传输，更有效地利用设备，而模拟通信不行。(3)随着大规模集成电路和计算机的性能价格比不断提高，数字通信设备的可用性越来越强，这是模拟通信不可比拟的。信号传输方向：有三种情况:单工通信方式半双工通信方式全双工通信方式ABABAB单工半双工双工图4-10信号传输方向(1)单工通信方式：是指信息的传送始终保持一个方向，而不进行相反方向的传送。例如广播、电视等就是从发射塔单向地传送到用户的接收机上。(2)半双工方式：是指信息可以在两个方向上传输，但任一时刻只能在一个方向传输，即两个方向的传输只能交替进行。例如无线对讲机之间的通信方式就是半双工，要么自己说话，要么听对方讲话，用开关切换，两者不能同时进行。(3)全双工方式：是指两个方向上的信息传输可同时进行，双方都可以一面发送数据，一面接收数据。例如电话就是全双工通信方式，计算机网络上的通信也是以全双工方式进行的。通信传输介质：主要有双绞线、同轴电缆、光纤、微波和卫星通信等数据通信的主要性能指标：传输速率:是指每秒钟能够传输数据代码的位（bit，比特）数，单位为比特/秒（bit/s）。带宽:是指信道能够传送信号的频率宽度，也就是可传送信号的最高频率与最低频率之差。误码率:是衡量数据通信系统正常工作情况下的可靠性指标。图:双绞线图：同轴电缆图：光缆计算机网络概述计算机网络是用传输介质把分布在不同地理位置的计算机和其他通信设备连接起来，实现数据通信和资源共享的分布式系统。计算机网络的构成包括：计算机系统、通信设备、传输介质和网络软件。计算机网络的功能网络拓扑结构网络的类型计算机网络的功能计算机网络主要有以下四个功能:数据通信资源共享提高计算机的可靠性和可用性易于进行分布处理网络拓扑结构常见的拓扑结构有星型、环型、总线型、树型等。星型结构环型结构总线结构树型结构图4-12网络拓扑结构网络的类型计算机网络的种类很多，分类方法也多种多样。通常，按网络的覆盖的地理范围，将其分为三类：局域网（LocalAreaNetwork,LAN）广域网（WideAreaNetwork,WAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork,MAN)网络体系结构与协议网络协议与体系结构开放系统互连参考模型网络协议与体系结构计算机网络的资源子网中的多台计算机之间要通信，各个结点之间就需要不断地交换数据。要保证各结点之间交换数据的有序性和正确性，就必须制定一个网络数据交换的规则、约定与标准，这种规则、约定与标准称为网络协议（protocol）。一个网络协议主要由三个要素组成：语法、语义与时序。协议是一种通信规则，通常，语义规定通信双方彼此“讲什么”，语法规定通信双方彼此“如何讲”，时序规定事件执行顺序。常用的网络协议有：TCP/IP、IPX、NETBIUE。开放系统互连参考模型开放系统互联参考模型OSI/RM,根据层次化模型的设计原则，将网络整个通信功能划分为七个层次:传输介质应用层表示层会话层传输层网络层物理层应用层表示层会话层传输层网络层物理层表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议链路层协议物理层协议主机A主机B应用层协议ISO的OSI参考模型网络结构数据链路层数据链路层InternetInternet是以TCP/IP协议为基础组件的全球最大的国际互连网络，是当前信息高速公路的雏形，它是由遍布全世界的大大小小的各种各样的网络组成的一个松散结合的全球网。Internet提供的典型服务有：电子邮件E-mailWorldWideWeb()电子公告版BBS新闻组Usenet文件传输协议FTP远程登陆Telnet计算机网络应用Intranet及其应用Extranet及其应用联机事务处理POS系统电子数据交换系统EDIIntranet及其应用Intranet，也称为企业内部网，它是采用Internet技术建立的企业内部信息网络，能达到企业内部资源共享和信息快速传递的目的。Intranet在企业中的应用是非常广泛的，主要有企业主页的发布、协助销售工作、改善企业通信和技术支持工作、协同工作环境等。通过的一个重要技术特征。同时，在Intranet中，企业内部的文件、会议、报告等传统信息交流方式也将被电子邮件、电子公告牌等方式所取代，从而导致了全新、高效的企业经营管理方式。Extranet及其应用Extranet（企业外部网）是Intranet的一种延伸，它不仅仅局限于一个企业内部，而是把相互合作企业的Intranet网络连在一起，是一种广义上的企业内部网。对Extranet的访问是半私有的，用户是由关系紧密的企业结成的小组，信息在信任的圈内共享。基于Extranet的新型企业外部网既具备传统企业内部网络的安全性，又具备Internet的开放性和灵活性，它改善了MIS的信息共享方式，使得企业与客户、企业内部人员之间、企业与合作对象之间可以更加方便、快捷地共享信息，并集成了多种信息源。联机事务处理联机事务处理是指利用计算机网络，将分布于不同地理位置的业务处理计算机设备或网络与业务管理中心网络联接，以便于在任何一个网络节点上都可以进行统一、实时的业务处理活动或客户服务。联机事务处理在金融、证券、期货以及信息服务等系统得到广泛的应用。POS系统POS（PointOfSales）系统是基于计算机网络的商业企业管理信息系统，它将柜台上用于收款结算的商业收款机与计算机系统联成网络，对商品交易提供实时的综合信息管理和服务。POS系统不仅能够使商业企业的进、销、存业务管理系统化，提高服务质量和管理水平，并且能够与整个企业的其他各项业务管理相结合，为企业的全面、综合管理提供信