第4章 计算机网络与因特网

第4章计算机网络与因特网4.1数字通信入门4.2计算机网络基础4.3因特网的组成4.4因特网提供的服务4.5网络信息安全2第4章计算机网路与因特网教学目的与要求掌握通信与现代通信技术的概念和通信系统的简单模型，了解模拟信号和数字信号的含义，了解各种传输介质的种类、特性与应用，了解电缆通信、光纤通信、微波通信和移动通信的工作方式熟悉调制与解调的含义，熟悉时分、频分以及波分多路复用技术的思想了解电路交换技术，熟悉分组交换的概念、格式、传输以及实现掌握计算机网络的含义、目的、分类及组成，熟悉数据传输速率、带宽的单位及含义和网络的工作模式，熟悉局域网的组成、网卡功能和MAC地址，掌握局域网的特点和常用局域网的拓扑结构、物理结构和传输介质等3第4章计算机网路与因特网教学目的与要求熟悉网络的分层结构、网络互连的含义以及TCP/IP协议的层次和功能，了解TCP/IP协议的特点掌握IP地址的作用、格式与表示形式、类型与特点，了解特殊的IP地址，熟悉IP数据报的概念，熟悉路由器的功能熟悉因特网的工作模式及协议，掌握因特网的域名结构及域名命名规则，熟悉域名与IP地址的关系和域名命名树，了解域名系统和域名服务器，熟悉因特网的各种接入方式熟悉电子邮件的功能、组成、协议及工作原理，熟悉的含义和组成，熟悉网页的概念、超链接、HTTP协议和URL的含义与表示，了解Web服务器和浏览器的功能和组成部分4第4章计算机网路与因特网教学目的与要求了解网络信息安全的概念和措施熟悉数据加密、数字签名、身份鉴别、防火墙以及防火墙的概念熟悉计算机病毒的含义、特点、危害及传染途径与防范措施4.1数字通信入门4.1.1通信的基本原理4.1.2交换技术6第4章计算机网路与因特网4.1.1通信的基本原理（1）通信系统的简单模型（2）有线与无线通信（3）调制与解调技术（4）多路复用技术7第4章计算机网路与因特网什么是通信(communication)？广义角度，通信就是各种信息的传递现代通信——使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信（telecommunication），如电报、电话、传真、电子邮件、BBS、QQ等下列________不属于现代通信。题解A、电报B、电话C、杂志D、传真8第4章计算机网路与因特网(1)通信系统的简单模型通信的三要素：信道信源(宿)信宿(源)信号信号举例:信息的传输通道，其任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到信宿被传输的信息都必须以某种电(或光)信号的形式才能进行传输信息的发送者信息接收者有线电话移动电话计算机通信信源/信宿电话座机手机计算机信号话音经电话机转换成为变化的电流信号话音经电话机转换成为压缩编码后的数字信号编码、打包后的数字信号信道电话线和中继器等传输设备无线电波、基站等双绞线、集线器、路由器、光纤等9第4章计算机网路与因特网通信的任务就是传递信息，通信至少需由三个要素组成。不是三要素之一。A．信号B．信源C．信宿D．信道题解10第4章计算机网路与因特网模拟信号与数字信号通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号(或光信号)才能进行传输t数字信号信号强度模拟信号信号强度t电信号(或光信号)有两种形式：模拟信号形式:通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦克风)转换得到的电信号；数字信号形式:使用有限个状态(一般是2个状态)来表示（编码）信息，例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号001101000111第4章计算机网路与因特网(2)有线通信与无线通信•需使用物理介质进行信号传输的是有线通信，例如•金属导体（双绞线、同轴电缆），传输电流信号•光导纤维（简称光纤），传输光信号•在自由空间进行信号传输的是无线通信，传输的是电磁波信号12第4章计算机网路与因特网传输介质的类型与特点介质类型特点应用有线通信双绞线成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离有限固定电话本地回路、计算机局域网同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高固定电话中继线路、有线电视接入光缆传输损耗小，通讯距离长，容量大，屏蔽特性好，不易被窃听，重量轻，便于铺设。缺点是强度稍差，精确连接两根光纤比较困难电话、电视等通信系统的远程干线，计算机网络的干线无线通信自由空间使用微波、红外线、激光等，建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加方便.但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动通信系统，计算机无线局域网13第4章计算机网路与因特网电缆通信原理：利用电流(电压)传输信息双绞线：由两根相互绞合成均匀螺纹状的导线组成。多根双绞线捆在一起，外面加上护套即双绞线电缆。无屏蔽双绞线(UTP)；屏蔽双绞线(STP)同轴电缆内层导线金属屏蔽外绝缘层绝缘体同轴电缆分类基带同轴电缆（50Ω）传输数字信号宽带同轴电缆（75Ω）传输模拟信号信号线地线套管无屏蔽双绞线缺点：耗费大量金属材料，成本高14第4章计算机网路与因特网光纤通信光纤是光导纤维的简称，具有把光封闭在纤芯并沿纤芯轴向进行传播的功能（光线的入射角足够大时，就会出现全反射，重复此过程，光就沿着光纤传播下去）纤芯包层保护层光波多根光纤保护层防止光泄漏的吸收外壳起保护作用的防护层外绝缘层光线光纤通信系统的优点光纤具有极大的通信容量抗辐射能力强保密性强传输距离远且损耗小重量轻光缆15第4章计算机网路与因特网光纤通信的发展与应用从上世纪80年代起，世界各国开始大规模铺设光纤通信线路，光纤传输网已经成为几乎所有现代通信的基础平台高速光纤数字传输线路采用统一的国际标准，称为同步数字系列(SDH)，又称为同步光纤网(SONET)，它既是电话和有线电视的骨干传输网，又是计算机网络的骨干网16第4章计算机网路与因特网无线和微波通信微波：300MHz～300GHz范围内的电磁波，波长为1m～1mm特点：直线传播，不能沿地球表面传播（无绕射性），需要每隔几十公里设立一个中继站容量大、可靠性高建设费用低抗灾能力强应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等17第4章计算机网路与因特网微波通信的三种通信方式：ACDEFB通信卫星对流层不均匀体YXGH地面微波接力通信卫星通信对流层散射通信18第4章计算机网路与因特网卫星通信卫星通信:中继站在人造地球卫星上的一种微波通信优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定缺点：造价高、技术复杂、有较大延时、同步轨道卫星数目仅180颗通信卫星地面站1地面站2地球卫星卫星卫星地球35800公里赤道上方高度为35800公里的地方为地球同步轨道，卫星的运行周期与地球自转一圈的周期相同，在地面上看这种卫星好似静止不动。一颗同步轨道卫星覆盖约120°，3颗同步定点轨道卫星可以覆盖地球的几乎全部面积，进行二十四小时的全天候通信19第4章计算机网路与因特网卫星通信的重要应用——GPS例——美国研制GPS系统24颗卫星在1.2万公里高空以12小时的周期绕地球运行地面任意点在任何时刻都可同时观测到4颗以上卫星原理：由于卫星的位置是精确可知的，通过地面接收机可测得与卫星的距离，利用三维坐标中的距离计算公式，就可以推导出接收机的地理位置(经度、纬度和高程)定位精度：民用大约几十米军用可高得多20第4章计算机网路与因特网GPS卫星接收机根据用途有：导航型、测地型、授时型等产品形式：独立的GPS导航仪，也可集成在电脑、手机、MP3(MP4)播放器、甚至手表中21第4章计算机网路与因特网以下传输介质中，在无中继器情况下传输距离最远的是。A．双绞线B．同轴电缆C．单模光纤D．电力传输线题解22第4章计算机网路与因特网卫星通信利用________作为中继站来转发无线电信号，从而实现两个或多个地球站之间的通信。A、集线器B、对流层C、导航卫星D、通信卫星题解23第4章计算机网路与因特网移动通信移动通信指的是处于移动状态的对象相互间的通信，也是微波通信的一种最具代表性的移动通信——手机（个人移动通信系统）基站移动台（手机）移动电话交换中心公用电话网24第4章计算机网路与因特网移动通信原理-蜂窝式移动通信每10km～20km的区域称为单元（形似蜂窝），每个单元中心高处建有一个基站，所有单元既相互分割，又彼此交叠，形成整个移动通信服务网位于某单元内的所有手机都向该基站发送信号，并接收基站发给它的信号移动交换中心电话交换中心所有基站都通过微波或光缆与移动交换中心通信手机每个时刻都处于某个特定单元的基站控制之下，同一单元内同一时刻的不同手机使用不同的频率与基站进行通信，相互不影响25第4章计算机网路与因特网个人移动通信发展的3代第1代采用的是模拟传输技术第2代使用的频段扩至900MHz到1800MHz传输的是数字化的语音/文字信号容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求我国使用的2种标准：GSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)中国移动、中国联通经营的GSM网已基本覆盖县级市移动的接入号段有：134～139、150～152、158、159联通的接入号段有：130-132、155-156CDMA(码分多址接入，CodeDivisionMultipleAccess)抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，中国电信,接入号为133、15326第4章计算机网路与因特网第三代移动通信系统（3G）使用的频段：1885MHz~2025MHz，2110MHz~2200MHz传输速率：室内：1~3Mb/s，步行：384kb/s，快速移动：114kb/s我国采用的3种技术标准：中国移动TD-SCDMA(G3),自主知识产权（157、187、188、147）中国电信CDMA2000(天翼),（180、189）中国联通W-CDMA(沃-WO)（185、186）3G的优点：（1）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信（2）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务不足：发展慢、比例低(4.6%)，按流量收费费用高4G移动通信：室内:1Gbps，高速移動时:100Mbps我国沿海7个城市正在建设试验网（TD-LTE）27第4章计算机网路与因特网下面关于个人移动通信的叙述中，错误的是________。A、第1代个人移动通信采用的是模拟通信技术B、目前广泛使用的GSM手机采用了数字通信技术，属于第2代移动通信系统C、移动通信系统中，移动电话交换中心直接接收手机（移动台）的无线信号，并负责向手机发送信号D、通信系统将实现高质量的多媒体通信，包括话音通信、数据通信和高分辨率的图像通信等题解28第4章计算机网路与因特网对通信系统的要求远距离——调制解调技术(MODEM)高效率——多路复用技术(Multiplexer)+交换技术(Switching)高速度——光纤通信技术可靠——信号不失真、无差错、保证通信畅通方便——移动通信技术（无线通信）安全——加密、身份认证（4.5节）29第4章计算机网路与因特网数字通信采用的技术数字调制/解调技术（调幅；调频；调相）解决信号传得远的问题多路复用技术（时分多路；频分多路；波分多路）提高传输线路使用效率、降低传输成本交换技术（电路交换；分组交换）动态分配信道资源，提高传输效率和质量数字编码和数据压缩技术30第4章计算机网路与因特网(3)调制解调技术31第4章计算机网路与因特网数字信号如何传输？近距离传输：直接(基带)传输例如：USB移动硬盘－主机；以太网数据传输远距离传输：载波传输例如：数字有线电视；手机；ADSL上网什么是载波？研究发现，高频振荡的正弦波信号在长距离通信中能够比其他信号传送得更远。因此若把高频振荡的正弦波信号作为携带信息的载波，把数字信号放在(调制在)载波上传输，则可比直接传输的距离远得多32第4章计算机网路与因特网数字信号的三种调制方法(ASK)幅移键控(