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●计算机网络基础1第一章、计算机网络与数据通信基础一、计算机网络的定义、发展过程与组成计算机网络：是指将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现网络资源共享和资源传递的计算机系统。从功能角度看，计算机网络可以看成由通信子网和资源子网两部分构成。计算机网络发展过程：第一代：面向终端第二代：局域网第三代：互联阶段（1981年国际标准化组织ISO，制定了开放体系互联基本参考模型OSI/RM，实现了不同厂家的计算机之间的互联）第四代：20世纪90年代后，特点是：综合化、高速化。（综合化是指将多种业务综合到一个网络中完成。高速化是指高速以太网代表的高速局域网技术发展迅速。）计算机网络组成：网络硬件：网络服务器、网络工作站、网络传输介质、网络设备等。网络软件：网络操作系统NOS、通信软件、通信协议。网络操作系统NOS主要功能：服务器管理及通信管理。通信软件、通信协议一般都包含在网络操作系统中。二、计算机网络的功能、服务与分类计算机网络功能：①数据通信（基本）、②资源共享（主要）、③提高系统的可靠性、④进行分布式处理、⑤集中控制、管理和分配网络中的硬件和软件资源。计算机网络的服务：①文件与打印服务（主要服务之一）②应用服务③消息服务（典型应用是：电子邮件E-mail）④数据库服务计算机网络分类传输带宽基带网、宽带网传输技术广播式网络、点到点式网络覆盖的地理范围局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN网络结构分类以太网、令牌环网传输介质有线网、无线网拓扑结构星型网、环形网、总线型网和树形网。三、计算机网络的拓扑结构总线型：由一条告诉公用主干电缆既总线连接若干个结点构成网络。（最普遍一●计算机网络基础2种网络）特点：结构简单灵活、建网容易、使用方便、性能好。缺点：主干总线对网络起决定性作用，总线故障将音响整个网络。星型：由中央结点与各个结点连接组成。特点：结构简单、建网容易，便于控制和管理。缺点：中央结点负担较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路利用率不高。环型：由各个结点首尾相连形成一个闭合环形线路。特点：建网容易、便于管理缺点：结点过多时，将影响传输效率，不利于扩充。树型：是一种分级结构。在树型结构的网络中，任意两结点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。特点：扩充方便、灵活、成本低、易推广，适合分主次或分等级的层次型网络系统。四、计算机网络应用①办公自动化（会计计算、文字处理等）②工厂自动化（生产自动化、计算机辅助设计CAD、计算机辅助制造CAM等）③校园网（在学校管理方面主要有：人事管理，学生学籍管理、考试成绩管理等）④计算机协同工作（是指地域分散的一个群体借助计算机网络技术，共同完成一向任务）五、数据通信技术的基本概念数据：传递信息的实体，信息则是数据的内容或解释。数据：模拟数据：在一定时间间隔内，连续变化的数据。数字数据：表现为离散量的数据，只能取优先个数值，在计算机中一般采用二进制。信号：数据具体的物理表现，是为信息传播而用来表达消息的一种载体。信号：模拟信号：一种随时间连续变化的量值波形，并以单向传输。数字信号：不连续变化的离散量值波形，并以双向传输。使用模/数转换装置将模拟信号转换为数字信号。通信：信息的传输与交换。通信系统必须具备的三个基本要素：信源、信息传输介质、信宿。数据通信：在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的模拟或数字信号的过程。数据通信网：数据通信系统的网络形态。它是广域计算机通信网或计算机网络的基础通信设施的代名词，主要作用：为各种信息网络提供通信子网资源。信道：信号传输通道，主要包括通信设备和传输媒体。信道分为：物理信道和逻辑信道物理信道分为：传输媒体有线信道、无线信道传输信号模拟信道、数字信道使用权限专用信道、公用信道数据传输速率：单位：每秒比特（位）以bit/s或bps表示●计算机网络基础3对于二进制数据，传输速率为S=1/t(bps)；t为每发送一位二进制数据所需要的时间1Kbps=210bps；1Mbps=210Kbps；1Gbps=210Mbps信道带宽：指信道所能传送的信号的频率宽度。（信道带宽=最高频率—最低频率）信道的带宽由传输介质、接口部件、传输协议以及传输信息的特征等因素所决定。误码率：指二进制码元在数据传输系统中被传错的概率。Pe=Ne/N；N为传输的二进制码元总数Ne为被传错的码元数计算机网络通信系统要求误码率低于10-9数据传输方式：单工数据传输：只支持数据在一个方向上传输。半双工数据传输：允许数据在两个方向上传输，但是在某一时刻只允许在一个方向上传输（切换方向的单工通信。如：对讲机信号传输方式）全双工数据通信：允许数据同时在两个方向上传输（两个单工通信方式的结合，要求发送设备和接受设备都有独立的接受和发送能力如：电话）六、数据传输技术基带传输：电信号所固有频带称作基本频带，简称基带。频带传输：调制器→电话线上传输的音频信号（模拟信号）→传输介质→解调器→还原二进制代码。（调制解调器（Modem）是频带传输中最典型的通信）宽带传输：宽带传输是指具有比话音信道（4kHz）带宽更宽的信道。一个宽带信道能被划分成多个逻辑信道，这样就能把声音、图像等信息的传输综合在一个物理信道。并行通信：指数据以成组的方式在多个并行的信道上同时进行传输。（一般情况下并行传输中一次传送8个比特。）优点：速度快。缺点：发送端与接收端之间有若干条线路，费用高，仅适用于近距离和高速率的通信。串行通信：指数据以串行方式在一条信道上传输。优点：收发双方只需要一条传输信道，易于实现，成本低。远程一般采用串行通信方式。同步技术：在数据通信中，接收速度和发送速度保持一致，也就是接受端要根据发送端所发出的信号频率和起止时间来接收信号，接收端校准自己的接收时间和重复频率，以便和发送端的信号保持一致，这就是数据通信中的同步。数据信息同步分为：位同步和字符同步七、多路复用技术信道复用的目的是让不同的计算机连接到相同信道上。以共享资源。多路复用技术通常分为两类：频分多路复用FDM和时分多路复用TDM频分多路复用：把线路或空间的频带资源分成多个频段，将其分别分配给多个用户，每个用户终端通过分配给它的子频段传输，主要应用于电话和电缆电视系统。八、数据交换技术●计算机网络基础4交换设备：两个设备间的通信需要一些中间结点来过度，我们称这些中间结点为交换设备。数据交换可分为：电路交换：又称线路交换，是一种在发送端和接收端之间实际建立一条物理信道的交换方式。（电路交换的通信过程包括三个阶段：建立连接、传输数据、拆除数据。）报文交换：报文是一种经过包装的数据，把要发送的数据与发出地、目的地等有关信息结合在一起组成一个报文，每个报文按照去向不同送入通信网络中不同结点的缓冲区去排队，当某一链路空闲时，就从相应节点的缓冲区中取出一个报文发送到下一结点，下一结点再进行转发直至报文到达接收端。分组交换：也称包交换方式，其工作方式与报文交换大致相同，区别在于报文交换是以整个报文（数据块）为信息交换单位，而分组交换则是把大的数据块分割成若干小块，然后为每个小块数据加上有关地址信息及分组信息，组成一个数据包（称为“分组”或“包”）。数据包的长度有限，通常为几十到几百个字节。帧中继交换：实在X．25分组交换的基础上，化简了差错控制（包括检测、重发和确认）、流量控制和路由选择功能而形成的一种新型的交换技术。帧中继以帧为单位进行交换。帧中继的通信子网只有物理层和数据链路层，没有网络层。九、差错控制技术传输差错是通过通信信道后接受的数据与发送数据不一致的现象，简称为差错。冲击噪声是引起传输差错的主要原因。差错控制：数据在通信信道的传输过程中必然会产生差错，能有效地检测出错误，并进行纠正，从而提高通信信道的传输质量的方法，叫做差错检测与校正，简称差错控制。差错控制机制反馈重发纠错ARQ的实现方式分为停止等待方式和连续工作方式。