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計算機網路基礎入門第三講

發布時間:2024-06-17 02:16:33

計算機網路技術基礎常識是什麼

計算機網路的定義:是指將地理位置不同的具有獨立功能的多台計算機及其外部設備,通過通信線路連接起來,在網路操作系統,網路管理軟體及網路通信協議的管理和協調下,實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。

最初的計算機價格很貴,體積很龐大,只能放置在專門的機房,在需要用到計算機時到機房去及計算。在這種情況下,計算機很多時候是沖姿空閑的,這就造成了資源的浪費。因此當時利用電話線路和數據機連接到計算機上,另一端連到不同的辦公室的終端設備上,是大家利用終端來共享一台主機,提高主機的利用率。這是第一代計算機網路,又稱為面向終端的網路。

隨著網路中的主機越來越多,每台主機連接的終端不同,存儲的數據資料也不同,那麼可不可以將多個主機互聯,是終端可以訪問任意的主機中的資源呢?這就是第二代網路,多個主機之間互聯。又稱為面向通信子網的網路

隨著計算機和網路的發展,計算機生產商越來越多,每個設備廠商都有自己的生產標准,這樣就導致了不同的廠商生產的設備之間不能互通。為了解決這個問題,OSI組織制定了計算機聯網的標准,即OSI參考模型。網路發展到了第三代。又稱為標准化網路。

第四代計算機網路是隨著TCP/旁轎IP協議的興起,Internet網路的時代。
Internet的起源於1969年美國國防部建立ARPNET,這是一個用於軍事用途的網路,隨散啟絕著網路的發展,在1992年被拆分為軍用和民用兩部分,民用部分就是我們今天正在使用的互聯網---Internet

Ⅱ 計算機網路入門知識

計算機網路 課程的特點是計算機技術與通信技術的結合,從事計算機網路課程教學的教師應具備計算機網路建設、管理和研究的背景。下面是我整理的一些關於計算機網路入門知識的相關資料,供你參考。

計算機網路入門知識大全

一、計算機網路基礎

對「計算機網路」這個概念的理解和定義,隨著計算機網路本身的發展,人們提出了各種不同的觀點。

早期的計算機系統是高度集中的,所有的設備安裝在單獨的大房間中,後來出現了批處理和分時系統,分時系統所連接的多個終端必須緊接著主計算機。50年代中後期,許多系統都將地理上分散的多個終端通過通信線路連接到一台中心計算機上,這樣就出現了第一代計算機網路。

第一代計算機網路是以單個計算機為中心的遠程聯機系統。典型應用是由一台計算機和全美范圍內2000多個終端組成的飛機定票系統。

終端:一台計算機的外部設備包括CRT控制器和鍵盤,無GPU內存。

隨著遠程終端的增多,在主機前增加了前端機FEP當時,人們把計算機網路定義為「以傳輸信息為目的而連接起來,實現遠程信息處理或近一步達到資源共享的系統」,但這樣的通信系統己具備了通信的雛形。

第二代計算機網路是以多個主機通過通信線路互聯起來,為用戶提供服務,興起於60年代後期,典型代表是美國國防部高級研究計劃局協助開發的ARPAnet。

主機之間不是直接用線路相連,而是介面報文處理機IMP轉接後互聯的。IMP和它們之間互聯的.通信線路一起負責主機間的通信任務,構成了通信子網。通信子網互聯的主機負責運行程序,提供資源共享,組成了資源子網。

兩個主機間通信時對傳送信息內容的理解,信息表示形式以及各種情況下的應答信號都必須遵守一個共同的約定,稱為協議。

在ARPA網中,將協議按功能分成了若干層次,如何分層,以及各層中具體採用的協議的總和,稱為網路體系結構,體系結構是個抽象的概念,其具體實現是通過特定的硬體和軟體來完成的。

70年代至80年代中第二代網路得到迅猛的發展。

第二代網路以通信子網為中心。這個時期,網路概念為「以能夠相互共享資源為目的互聯起來的具有獨立功能的計算機之集合體」,形成了計算機網路的基本概念。

第三代計算機網路是具有統一的網路體系結構並遵循國際標準的開放式和標准化的網路。

IS0在1984年頒布了0SI/RM,該模型分為七個層次,也稱為0SI七層模型,公認為新一代計算機網路體系結構的基礎。為普及區域網奠定了基礎。(^60090922a^1)

70年代後,由於大規模集成電路出現,區域網由於投資少,方便靈活而得到了廣泛的應用和迅猛的發展,與廣域網相比有共性,如分層的體系結構,又有不同的特性,如區域網為節省費用而不採用存儲轉發的方式,而是由單個的廣播信道來連結網上計算機。

第四代計算機網路從80年代末開始,區域網技術發展成熟,出現光纖及高速網路技術,多媒體,智能網路,整個網路就像一個對用戶透明的大的計算機系統,發展為以Internet為代表的互聯網。

計算機網路:將多個具有獨立工作能力的計算機系統通過通信設備和線路由功能完善的網路軟體實現資源共享和數據通信的系統。

從定義中看出涉及到三個方面的問題:

(1)至少兩台計算機互聯。

(2)通信設備與線路介質。

(3)網路軟體,通信協議和NOS

二、計算機網路的分類

用於計算機網路分類的標准很多,如拓撲結構,應用協議等。但是這些標准只能反映網路某方面的特徵,最能反映網路技術本質特徵的分類標準是分布距離,按分布距離分為LAN,MAN,WAN,Internet。

1.區域網

幾米——10公里。小型機,微機大量推廣後發展起來的,配置容易,速率高,4Mbps~2GbpS。 位於一個建築物或一個單位內,不存在尋徑問題,不包括網路層。

2.都市網

10公里——100公里。對一個城市的LAN互聯,採用IEEE802.6標准,50Kbps~l00Kbps,位於一座城市中。

3.廣域網

也稱為遠程網,幾百公里——幾千公里。發展較早,租用專線,通過IMP和線路連接起來,構成網狀結構,解決循徑問題,速率為9.6Kbps~45Mbps 如:郵電部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN網。

4.互聯網

並不是一種具體的網路技術,它是將不同的物理網路技術按某種協議統一起來的一種高層技術。

三、區域網的特徵

區域網分布范圍小,投資少,配置簡單等,具有如下特徵:

(1)傳輸速率高:一般為1Mbps--20Mbps,光纖高速網可達100Mbps,1000MbpS

(2)支持傳輸介質種類多。

(3)通信處理一般由網卡完成。

(4)傳輸質量好,誤碼率低。

(5)有規則的拓撲結構。

四、區域網的組成

區域網一般由伺服器、工作站、網卡和傳輸介質四部分組成。

1.伺服器

運行網路0S,提供硬碟、文件數據及列印機共享等服務功能,是網路控制的核心。

從應用來說較高配置的普通486以上的兼容機都可以用於文件伺服器,但從提高網路的整體性能,尤其是從網路的系統穩定性來說,還是選用專用伺服器為宜。

目前常見的NOS主要有Netware,Unix和Windows NT三種。

(1)Netware:

流行版本V3.12,V4.11,V5.0,對硬體要求低,應用環境與DOS相似,技術完善,可靠,支持多種工作站和協議,適於區域網操作系統,作為文件伺服器,列印伺服器性能好。

(2)Unix:

一種典型的32位多用戶的NOS,主要應用於超級小型機,大型機上,目前常用版本有Unix SUR4.0。支持網路文件系統服務,提供數據等應用,功能強大,不易掌握,命令復雜,由AT&T和SCO公司推出。

(3)Windows NT Server 4.0:

一種面向分布式圖形應用程序的完整平台系統,界面與Win95相似,易於安裝和管理,且集成了Internet網路管理工具,前景廣闊。

伺服器分為文件伺服器,列印伺服器,資料庫伺服器,在Internet網上,還有Web,FTP,E-mail等伺服器。

網路0S朝著能支持多種通信協議,多種網卡和工作站的方向發展。

2.工作站

可以有自己的0S,獨立工作;通過運行工作站網路軟體,訪問Server共享資源,常見有DOS工作站,Windows 95工作站。

3.網卡

將工作站式伺服器連到網路上,實現資源共享和相互通信,數據轉換和電信號匹配。

網卡(NTC)的分類:

(1)速率:10Mbps,100Mbps

(2)匯流排類型:ISA/PCI

(3)傳輸介質介面:

單口:BNC(細纜)或RJ-45(雙絞線)。(^60090922b^2)

4.傳輸介質

目前常用的傳輸介質有雙絞線,同軸電纜,光纖等。

(1)雙絞線(TP):

將一對以上的雙絞線封裝在一個絕緣外套中,為了降低干擾,每對相互扭繞而成。分為非屏蔽雙絞線(UTP)和屏蔽雙絞線(STP)。區域網中UTP分為3類,4類,5類和超5類四種。

以AMP公司為例:

3類:10Mbps,皮薄,皮上注「cat3」,箱上注「3類」,305米/箱,400元/箱。

4類:網路中用的不多。

5類:(超5類)100Mbps,10Mbps,皮厚,匝密,皮上注「cat5」,箱上注5類,305米/箱,600—700元/箱(每段100米,接4個中繼器,最大500米)。

接線順序:

正常: 白桔 桔 白綠 藍 白藍 綠 白棕 棕

(對應) 1 2 3 4 5 6 7 8

集聯: 白綠 綠 白桔 棕 白棕 桔 白藍 藍

(對應) 1 2 3 4 5 6 7 8

STP:內部與UTP相同,外包鋁箔,Apple,IBM公司網路產品要求使用STP雙絞線,速率高,價格貴。

(2)同軸電纜:

由一根空心的外圓柱導體和一根位於中心軸線的內導線組成,兩導體間用絕緣材料隔開。

按直徑分為粗纜和細纜。

粗纜:傳輸距離長,性能高但成本高,使用於大型區域網干線,連接時兩端需終接器。

A.粗纜與外部收發器相連。

B.收發器與網卡之間用AUI電纜相連。

C.網卡必須有AUI介面:每段500米,100個用戶,4個中繼器可達2500米,收發器之間最小2.5米,收發器電纜最大50米。

細纜:傳輸距離短,相對便宜,用T型頭,與BNC網卡相連,兩端安50歐終端電阻。

每段185米,4個中繼器,最大925米,每段30個用戶,T型頭之間最小0.5米。 按傳輸頻帶分為基帶和寬頻傳輸。

基帶:數字信號,信號占整個信道,同一時間內能傳送一種信號。

寬頻:傳送的是不同頻率的信號。

(3)光纖:

應用光學原理,由光發送機產生光束,將電信號變為光信號,再把光信號導入光纖,在另一端由光接收機接收光纖上傳來的光信號,並把它變為電信號,經解碼後再處理。分為單模光纖和多模光纖。絕緣保密性好。

單模光纖:由激光作光源,僅有一條光通路,傳輸距離長,2公里以上。

多模光纖:由二極體發光,低速短距離,2公里以內。

五、區域網的幾種工作模式

1.專用伺服器結構(Server-Baseb)

又稱為「工作站/文件伺服器」結構,由若乾颱微機工作站與一台或多台文件伺服器通過通信線路連接起來組成工作站存取伺服器文件,共享存儲設備。

文件伺服器自然以共享磁碟文件為主要目的。 對於一般的數據傳遞來說已經夠用了,但是當資料庫系統和其他復雜而被不斷增加的用戶使用的應用系統到來的時候,伺服器已經不能承擔這樣的任務了,因為隨著用戶的增多,為每個用戶服務的程序也增多,每個程序都是獨立運行的大文件,給用戶感覺極慢,因此產生了客戶機/伺服器模式。

2.客戶機/伺服器模式(client/server)

其中一台或幾台較大的計算機集中進行共享資料庫的管理和存取,稱為伺服器,而將其他的應用處理工作分散到網路中其他微機上去做,構成分布式的處理系統,伺服器控制管理數據的能力己由文件管理方式上升為資料庫管理方式,因此,C/S由的伺服器也稱為資料庫伺服器,注重於數據定義及存取安全後備及還原,並發控制及事務管理,執行諸如選擇檢索和索引排序等資料庫管理功能,它有足夠的能力做到把通過其處理後用戶所需的那一部分數據而不是整個文件通過網路傳送到客戶機去,減輕了網路的傳輸負荷。C/S結構是資料庫技術的發展和普遍應用與區域網技術發展相結合的結果。

Ⅲ 計算機網路技術

第一章 計算機網路概述
1.1 計算機網路的定義和發展歷史
1.1.1 計算機網路的定義
計算機網路是現代通信技術與計算機技術相結合的產物,是在地理上分散的通過通信線路連接起來的計算機集合,這些計算機遵守共同的協議,依據協議的規定進行相互通信,實現網路各種資源的共享。
網路資源:所謂的網路資源包括硬體資源(如大容量磁碟、列印機等)、軟體資源(如工具軟體、應用軟體等)和數據資源(如資料庫文件和資料庫等)。
計算機網路也可以簡單地定義為一個互連的、自主的計算機集合。所謂互連是指相互連接在一起,所謂自主是指網路中的每台計算機都是相對獨立的,可以獨立工作。
1.1.2 計算機網路的發展歷史
課後小結:
1. 計算機網路的定義.
2. 網路資源的分類.
課後作業:預習P2-P8.

第二講
教學類型:理論課
教學課題:1.2~1.3
教學目標:1.了解計算機網路的功能和應用;2. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點:計算機網路的功能和應用;網路的系統組成
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示

1.2 計算機網路的功能和應用
1. 計算機網路的功能
(1)實現計算機系統的資源共享
(2)實現數據信息的快速傳遞
(3)提高可靠性
(4)提供負載均衡與分布式處理能力
(5)集中管理
(6)綜合信息服務
2.計算機網路的應用
計算機網路由於其強大的功能,已成為現代信息業的重要支柱,被廣泛地應用於現代生活的各個領域,主要有:
(1)辦公自動化
(2)管理信息系統
(3)過程式控制制
(4)互聯網應用(如電子郵件、信息發布、電子商務、遠程音頻與視頻應用)
1.3計算機網路的系統組成
1.3.1 網路節點和通信鏈路
從拓撲結構看,計算機網路就是由若干網路節點和連接這些網路節點的通信鏈路構成的。計算機網路中的節點又稱網路單元,一般可分為三類:訪問節點、轉接節點和混合節點。
通信鏈路是指兩個網路節點之間承載信息和數據的線路。鏈路可用各種傳輸介質實現,如雙絞線、同軸電纜、光纜、衛星、微波等。
通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。
1.3.2 資源子網和通信子網
從邏輯功能上可把計算機網路分為兩個子網:用戶資源子網和通信子網。
資源子網包括各種計算機和相關的硬體、軟體;
通信子網是連接這些計算機資源並提供通信服務的連接線路。正是在通信子網的支持下,用戶才能利用網路上的各種資源,進行相互間的通信,實現計算機網路的功能。
通信子網有兩種類型:
(1)公用型(如公用計算機互聯網CHINANET)
(2)專用型(如各類銀行網、證券網等)
1.3.3 網路硬體系統和網路軟體系統
計算機網路系統是由計算機網路硬體系統和網路軟體系統組成的。
網路硬體系統是指構成計算機網路的硬設備,包括各種計算機系統、終端及通信設備。
常見的網路硬體有:
(1)主機系統; (2)終端; (3)傳輸介質; (4)網卡;(5)集線器; (6)交換機; (7)路由器
網路軟體主要包括網路通信協議、網路操作系統和各類網路應用系統。
(1)伺服器操作系統
常見的有: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
常見的有: Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
(3)網路通信協議
(4)設備驅動程序
(5)網路管理系統軟體
(6)網路安全軟體
(7)網路應用軟體
課後小結:
1. 計算機網路的功能和應用
2. 網路的系統組成
課後作業:預習P8-P10

第三講
教學類型:理論課
教學課題:1.4計算機網路的分類
教學目標:1.掌握計算機網路的分類;2. 了解計算機網路的定義和發展;3. 了解計算機網路的功能和應用;4. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點:掌握計算機網路的分類
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示
1.4 計算機網路的分類
1.4.1 按計算機網路覆蓋范圍分類
由於網路覆蓋范圍和計算機之間互連距離不同,所採用的網路結構和傳輸技術也不同,因而形成不同的計算機網路。
一般可以分為區域網(LAN)、城域網(MAN)、廣域網(WAN)三類。
1.4.2按計算機網路拓撲結構分類
網路拓撲是指連接的形狀,或者是網路在物理上的連通性。如果不考慮網路的的地理位置,而把連接在網路上的設備看作是一個節點,把連接計算機之間的通信線路看作一條鏈路,這樣就可以抽象出網路的拓撲結構。
按計算機網路的拓撲結構可將網路分為:星型網、環型網、匯流排型網、樹型網、網型網。
1.4.3 按網路的所有權劃分
1.公用網
由電信部門組建,由政府和電信部門管理和控制的網路。
2.專用網
也稱私用網,一般為某一單位或某一系統組建,該網一般不允許系統外的用戶使用。
1.4.4 按照網路中計算機所處的地位劃分
(1)對等區域網
(2)基於伺服器的網路(也稱為客戶機/伺服器網路)。
課後小結:
1. 計算機網路的定義;2. 計算機網路的功能和應用;3. 計算機網路的分類
課後作業:(P10)1 、4、5、6

第四講
教學類型:理論課
教學課題:1.1計算機網路的定義和發展
教學目標:1. 了解數據通信的基本概念;2. 了解數據傳輸方式
教學重點、難點:數據傳輸方式
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入:由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課:(多媒體幻燈片演示或板書)
第二章 數據通信基礎
2.1 數據通信的基本概念
2.1.1 信息和數據
1.信息
信息是對客觀事物的反映,可以是對物質的形態、大小、結構、性能等全部或部分特性的描述,也可表示物質與外部的聯系。信息有各種存在形式。
2.數據
信息可以用數字的形式來表示,數字化的信息稱為數據。數據可以分成兩類:模擬數據和數字數據。
2.1.2 信道和信道容量
1.信道
信道是傳送信號的一條通道,可以分為物理信道和邏輯信道。
物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路,由傳輸及其附屬設備組成。
邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路,但在信號的收、發節點之間並不一定存在與之對應的物理傳輸介質,而是在物理信道基礎上,由節點設備內部的連接來實現。
2.信道的分類
信道按使用許可權可分為專業信道和共用信道。
信道按傳輸介質可分為有線信道、無線信道和衛星信道。
信道按傳輸信號的種類可分為模擬信道和數字信道。
3.信道容量
信道容量是指信道傳輸信息的最大能力,通常用數據傳輸率來表示。即單位時間內傳送的比特數越大,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
在數字傳輸中,有時把一個數字脈沖稱為一個碼元,是構成信息編碼的最小單位。
計算機網路傳送中的每一位二進制數字稱為「碼元」或「碼位」,例如二進制數字10000001是由7個碼元組成的序列,通常稱為「碼字」。
2.1.4 數據通信系統主要技術指標
1.比特率:比特率是一種數字信號的傳輸速率,它表示單位時間內所傳送的二進制代碼的有效位(bit)數,單位用比特每秒(bps)或千比特每秒(Kbps)表示。
2.波特率:波特率是一種調制速率,也稱波形速率。在數據傳輸過程中,線路上每秒鍾傳送的波形個數就是波特率,其單位為波特(baud)。
3.誤碼率:誤碼率指信息傳輸的錯誤率,也稱誤碼率,是數據通信系統在正常工作情況下,衡量傳輸可靠性的指標。
4.吞吐量:吞吐量是單位時間內整個網路能夠處理的信息總量,單位是位元組/秒或位/秒。在單信道匯流排型網路中,吞吐量=信道容量×傳輸效率。
5.通道的傳播延遲:信號在信道中傳播,從信源端到達信宿端需要一定的時間,這個時間叫做傳播延遲(或時延)。
2.1.5 帶寬與數據傳輸率
1.信道帶寬
信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度,它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最低頻率之差。
帶寬越大,所能達到的傳輸速率就越大,所以通道的帶寬是衡量傳輸系統的一個重要指標。
2.數據傳輸率
數據傳輸率是指單位時間信道內傳輸的信息量,即比特率,單位為比特/秒。
一般來說,數據傳輸率的高低由傳輸每一位數據所佔時間決定,如果每一位所佔時間越小,則速率越高。
2.2 數據傳輸方式
2.2.1 數據通信系統模型
2.2.2 數據線路的通信方式
根據數據信息在傳輸線上的傳送方向,數據通信方式有:
單工通信
半雙工通信
雙工通信
2.2.3 數據傳輸方式
數據傳輸方式依其數據在傳輸線原樣不變地傳輸還是調制變樣後再傳輸,可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬頻傳輸等方式。
1.基帶傳輸
2.頻帶傳輸
3.寬頻傳輸
課後小結:
1. 什麼是信息、數據?
2. 什麼是信道?常用的信道分類有幾種?
3. 什麼是比特率?什麼是波特率?
4. 什麼是帶寬、數據傳輸率與信道容量?
課後作業:(P20)二1、2、3、4、5、6

第五講
教學類型:理論課
教學課題:2.2~2.4
教學目標:1.理解數據交換技術;2. 理解差錯檢驗與校正技術
教學重點、難點:數據交換技術、差錯檢驗與校正技術
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示
教學內容與過程:
導入:由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課:(多媒體幻燈片演示或板書)
2.3 數據交換技術
通常使用四種交換技術:
電路交換
報文交換
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,通過網路節點(交換設備)在工作站之間建立專用的通信通道,即在兩個工作站之間建立實際的物理連接。一旦通信線路建立,這對端點就獨占該條物理通道,直至通信線路被取消。
電路交換的主要優點是實時性好,由於信道專用,通信速率較高;缺點是線路利用率低,不能連接不同類型的線路組成鏈路,通信的雙方必須同時工作。
電路交換必定是面向連接的,電話系統就是這種方式。
電路交換的三個階段:
電路建立階段
數據傳輸階段
拆除電路階段
2.3.2 報文交換
報文是一個帶有目的端信息和控制信息的數據包。報文交換採取的是「存儲—轉發」(Store-and-Forward)方式,不需要在通信的兩個節點之間建立專用的物理線路。
報文交換的主要缺點是網路的延時較長且變化比較大,因而不宜用於實時通信或互動式的應用場合。
在 20 世紀 40 年代,電報通信也採用了基於存儲轉發原理的報文交換(message switching)。
報文交換的時延較長,從幾分鍾到幾小時不等。現在,報文交換已經很少有人使用了。
2.3.3 分組交換
分組交換也稱包交換,它是報文交換的一種改進,也屬於存儲-轉發交換方式,但它不是以報文為單位,而是以長度受到限制的報文分組(Packet)為單位進行傳輸交換的。分組也叫做信息包,分組交換有時也稱為包交換。
分組在網路中傳輸,還可以分為兩種不同的方式:數據報和虛電路。
分組交換的優點
高效 動態分配傳輸帶寬,對通信鏈路是逐段佔用。
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發送分組;充分使用鏈路的帶寬
可靠 完善的網路協議;自適應的路由選擇協議使網路有很好的生存性
2.3.4 信元交換技術
(ATM,Asynchronous Transfer Mode,非同步傳輸模式)
ATM是一種面向連接的交換技術,它採用小的固定長度的信息交換單元(一個53Byte的信元),話音、視頻和數據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點,針對分組交換速率低的弱點,利用電路交換完全與協議處理幾乎無關的特點,通過高性能的硬體設備來提高處理速度,以實現高速化。
ATM是一種廣域網主幹線的較好選擇。
2.4 差錯檢驗與校正
數據傳輸中出現差錯有多種原因,一般分成內部因素和外部因素。
內部因素有噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等。
外部因素有電磁干擾、太陽噪音、工業噪音等。
為了確保無差錯地傳輸,必須具有檢錯和糾錯的功能。常用的校驗方式有奇偶校驗和循環冗餘碼校驗。
2.4.1 奇偶校驗
採用奇偶校驗時,若其中兩位同時發生錯誤,則會發生沒有檢測出錯誤的情況。
2.4.2 循環冗餘碼校驗。
這種編碼對隨機差錯和突發差錯均能以較低的冗餘充進行嚴格的檢查。
課後小結:
1. 數據通信的的一些基本知識
2. 三種交換方式的基本工作原理
3. 兩種差錯校驗方法:奇偶校驗和循環冗餘校驗
課後作業:(P20)二7、8、9

第六講
教學類型:復習課
教學課題:第一章與第二章
教學目標:通過復習掌握第一、二章的重點
教學重點、難點:第一、二章的重點
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示
教學內容:第一、二章的內容

第七講
教學類型:測驗一

第八講
教學類型:理論課
教學課題:第三章 計算機網路技術基礎
教學目標:1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點;2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學重點、難點:1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點;2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學方法:教師講解、演示、學生認真學習並思考、記憶;教師講授與學生理解協調並重的教學法
教學工具:多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入:提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用,進入教學課題。
講授新課:(多媒體幻燈片演示或板書)
第三章 計算機網路技術基礎
3.1 計算機網路的拓撲結構
3.1.1 什麼是計算機網路的拓撲結構
網路拓撲是指網路連接的形狀,或者是網路在物理上的連通性。
網路拓撲結構能夠反映各類結構的基本特徵,即不考慮網路節點的具體組成,也不管它們之間通信線路的具體類型,把網路節點畫作「點」,把它們之間的通信線路畫作「線」,這樣畫出的圖形就是網路的拓撲結構圖。
不同的拓撲結構其信道訪問技術、網路性能、設備開銷等各不相同,分別適應於不同場合。它影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等方面,是研究計算機網路的主要環節之一。
計算機網路的拓撲結構主要是指通信子網的拓撲結構,常見的一般分為以下幾種:
1.匯流排型;2.星型;3.環型;4.樹型;5.網狀型
3.1.2 匯流排型拓撲結構
匯流排結構中,各節點通過一個或多個通信線路與公共匯流排連接。匯流排型結構簡單、擴展容易。網路中任何節點的故障都不會造成全網的故障,可靠性較高。
匯流排型結構是從多機系統的匯流排互聯結構演變而來的,又可分為單匯流排結構和多匯流排結構,常用CSMA/CD和令牌匯流排訪問控制方式。
匯流排型結構的缺點:
(1)故障診斷困難;(2)故障隔離困難;(3)中繼器等配置;(4)實時性不強
3.1.3 星型拓撲結構
星型的中心節點是主節點,它接收各分散節點的信息再轉發給相應節點,具有中繼交換和數據處理功能。星型網的結構簡單,建網容易,但可靠性差,中心節點是網路的瓶頸,一旦出現故障則全網癱瘓。
星型拓撲結構的訪問採用集中式控制策略,採用星型拓撲的交換方式有電路交換和報文交換。
星型拓撲結構的優點:
(1)方便服務;(2)每個連接只接一個設備;(3)集中控制和便於故障診斷;(4)簡單的訪問協議
星型拓撲結構的缺點:
(1)電纜長度和安裝;(2)擴展困難;(3)依賴於中央節點
3.1.4 環型拓撲結構
網路中節點計算機連成環型就成為環型網路。環路上,信息單向從一個節點傳送到另一個節點,傳送路徑固定,沒有路徑選擇問題。環型網路實現簡單,適應傳輸信息量不大的場合。任何節點的故障均導致環路不能正常工作,可靠性較差。
環型網路常使用令牌環來決定哪個節點可以訪問通信系統。
環型拓撲結構的優點:
(1)電纜長度短;(2)適用於光纖;(3)網路的實時性好
環型拓撲結構的缺點:
(1)網路擴展配置困難;(2)節點故障引起全網故障;(3)故障診斷困難;(4)拓撲結構影響訪問協議
3.1.5 其他類型拓撲結構
1.樹型拓撲結構
樹型網路是分層結構,適用於分級管理和控制系統。網路中,除葉節點及其聯機外,任一節點或聯機的故障均隻影響其所在支路網路的正常工作。
2.星型環型拓撲結構
3.1.6 拓撲結構的選擇原則
拓撲結構的選擇往往和傳輸介質的選擇和介質訪問控制方法的確定緊密相關。選擇拓撲結構時,應該考慮的主要因素有以下幾點:
(1)服務可靠性; (2)網路可擴充性; (3)組網費用高低(或性能價格比)。
3.2 ISO/OSI網路參考模型
建立分層結構的原因和意義:
建立計算機網路的根本目的是實現數據通信和資源共享,而通信則是實現所有網路功能的基礎和關鍵。對於網路的廣泛實施,國際標准化組織ISO(International Standard Organization),經過多年研究,在1983年提出了開放系統互聯參考模型OSI/RM(Reference Model of Open System Interconnection),這是一個定義連接異種計算機的標准主體結構,給網路設計者提供了一個參考規范。
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、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
1.OSI參考模型的特性
(1)是一種將異構系統互聯的分層結構;
(2)提供了控制互聯系統交互規則的標准骨架;
(3)定義了一種抽象結構,而並非具體實現的描述;
(4)不同系統上的相同層的實體稱為同等層實體;
(5)同等層實體之間的通信由該層的協議管理;
(6)相鄰層間的介面定義了原語操作和低層向上層提供的服務;
(7)所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務;
(8)直接的數據傳送僅在最低層實現;
(9)每層完成所定義的功能,修改本層的功能並不影響其它層。
2.有關OSI參考模型的技術術語
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。在對這些功能或服務過程以及協議的描述中,經常使用如下一些技術術語:
(1)數據單元
服務數據單元SDU(Service Data Unit)
協議數據單元PDU(Protocol Data Unit)
介面數據單元IDU(Interface Data Unit)
服務訪問點SAP(Service Access Point)
服務原語(Primitive)
(2)面向連接和無連接的服務
下層能夠向上層提供的服務有兩種基本形式:面向連接和無連接的服務。
面向連接的服務是在數據傳輸之前先建立連接,主要過程是:建立連接、進行數據傳送,拆除鏈路。面向連接的服務,又稱為虛電路服務。
無連接服務沒有建立和拆除鏈路的過程,一般也不採用可靠方式傳送。不可靠(無確認)的無連接服務又稱為數據報服務。
3.2.1 物理層
物理層是OSI模型的最低層,其任務是實現物理上互連系統間的信息傳輸。
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)物理層服務數據單元傳輸;(3)物理層管理。
2.媒體和互聯設備
物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等;
通信用的互聯設備如各種插頭、插座等;區域網中的各種粗、細同軸電纜,T型接/插頭,接收器,發送器,中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。
3.2.2 數據鏈路層
數據鏈路可以粗略地理解為數據信道。數據鏈路層的任務是以物理層為基礎,為網路層提供透明的、正確的和有效的傳輸線路,通過數據鏈路協議,實施對二進制數據正確、可靠的傳輸。
數據鏈路的建立、拆除、對數據的檢錯、糾錯是數據鏈路層的基本任務。
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)差錯控制;(6)使接收端能區分數據和控制信息;(7)透明傳輸;(8)定址
2.數據鏈路層的主要協議
(1)ISO1745-1975;(2)ISO3309-1984;(3)ISO7776
3.鏈路層產品
獨立的鏈路產品中最常見的是網卡,網橋也是鏈路產品。
數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網路層。在IEEE802.3情況下,數據鏈路層分成兩個子層:一個是邏輯鏈路控制,另一個是媒體訪問控制。
3.2.3 網路層
網路層是通信子網與資源子網之間的介面,也是高、低層協議之間的介面層。網路層的主要功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障的恢復等。當本地端與目的端不處於同一網路中,網路層將處理這些差異。
1.網路層的主要功能
(1)建立和拆除網路連接;
(2)分段和組塊;
(3)有序傳輸和流量控制;
(4)網路連接多路復用;
(5)路由選擇和中繼;
(6)差錯的檢測和恢復;
(7)服務選擇
2.網路層提供的服務
OSI/RM中規定,網路層中提供無連接和面向連接兩種類型的服務,也稱為數據報服務和虛電路服務。
3.路由選擇
3.2.4 傳輸層
傳輸層是資源子網與通信子網的介面和橋梁。傳輸層下面三層(屬於通信子網)面向數據通信,上面三層(屬於資源子網)面向數據處理。因此,傳輸層位於高層和低層中間,起承上啟下的作用。它屏蔽了通信子網中的細節,實現通信子網中端到端的透明傳輸,完成資源子網中兩節點間的邏輯通信。它是負責數據傳輸的最高一層,也是整個七層協議中最重要和最復雜的一層。
1.傳輸層的特性
(1)連接與傳輸;(2)傳輸層服務
2.傳輸層的主要功能
3.傳輸層協議
3.2.5 會話層
會話層、表示層和應用層一起構成OSI/RM的高層,會話層位於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據傳輸服務,具體實施服務請求者與服務提供者之間的通信,屬於進程間通信的范疇。
會話層還對會話活動提供組織和同步所必須的手段,對數據傳輸提供控制和管理。
1.會話層的主要功能;
(1)提供遠程會話地址;
(2)會話建立後的管理;
(3)提供把報文分組重新組成報文的功能
2.會話層提供的服務
(1)會話連接的建立和拆除;
(2)與會話管理有關的服務;
(3)隔離;
(4)出錯和恢復控制
3.2.6 表示層
表示層為應用層服務,該服務層處理的是通信雙方之間的數據表示問題。為使通信的雙方能互相理解所傳送信息的含義,表示層就需要把發送方具有的內部格式編碼為適於傳輸的比特流,接收方再將其解碼為所需要的表示形式。
數據傳送包括語義和語法兩個方面的問題。OSI模型中,有關語義的處理由應用層負責,表示層僅完成語法的處理。
1.表示層的主要功能
(1)語法轉換;(2)傳送語法的選擇;(3)常規功能
2.表示層提供的服務
(1)數據轉換和格式轉換;
(2)語法選擇;
(3)數據加密與解密;
(4)文本壓縮
3.2.7 應用層
OSI的7層協議從功能劃分來看,下面6層主要解決支持網路服務功能所需要的通信和表示問題,應用層則提供完成特定網路功能服務所需要的各種應用協議。
應用層是OSI的最高層,直接面向用戶,是計算機網路與最終用戶的介面。負責兩個應用進程(應用程序或操作員)之間的通信,為網路用戶之間的通信提供專用程序。
課後小結:
1.計算機網路的拓撲結構的分類
2.OSI參考模型的層次
課後作業:預習P37~P39

第九講
教學類型:理論課
教學課題:3.3~3.4
教學目標:
1. 掌握共享介質方式的CSMA/CD和令牌傳遞兩種數據傳輸控制方式的基本原理
2. 了解幾種常見的網路類型
教學重點、難點:理解數據傳輸控制方式
教學方法:教師講解、演示、提問;
教學工具:多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入:提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用,進入教學課題。
講授新課:(多媒體幻燈片演示或板書
3.3 數據傳輸控制方式
數據和信息在網路中是通過信道進行傳輸的,由於各計算機共享網路公共信道,因此如何進行信道分配,避免或解決通道爭用就成為重要的問題,就要求網路必須具備網路的訪問控制功能。介質訪問控制(MAC)方法是在區域網中對數據傳輸介質進行訪問管理的方法。
3.3.1 具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問
沖突檢測/載波偵聽(CSMA/CD法)
CSMA/CD是基於IEEE802.3標準的乙太網中採用的MAC方法,也稱為「先聽後發、邊發邊聽」。它的工作方式是要傳輸數據的節點先對通道進行偵聽,以確定通道中是否有別的站在傳輸數據,若信道空閑,該節點就可以佔用通道進行傳輸,反之,該節點將按一定演算法等待一段時間後再試,並且在發送過程中進行沖突檢測,一旦有沖突立即停止發送。通常採用的演算法有三種:非堅持CSMA、1-堅持CSMA、P-堅持CSMA。
目前,常見的區域網,一般都是採用CSMA/CD訪問控制方法的邏輯匯流排型網路。用戶只要使用Ethernet網卡,就具備此種功能。

Ⅳ 關於網路的基礎知識

網路基礎知識

一.網路的定義及特點
計算機網路,就是把分布在不同地理區域的計算機與專門的外部設備用通信線路互連成一個規模大、功能強的網路系統,從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息,共享信息資源。
一般來說,計算機網路可以提供以下一些主要功能:
* 資源共享 網路的出現使資源共享變得很簡單,交流的雙方可以跨越時空的障礙,隨時隨地傳遞信息。

* 信息傳輸與集中處理 數據是通過網路傳遞到伺服器中,由伺服器集中處理後再回送到終端。

* 負載均衡與分布處理 負載均衡同樣是網路的一大特長。舉個典型的例子:一個大型ICP(Internet內容提供商)為了支持更多的用戶訪問他的網站,在全世界多個地方放置了相同內容的WWW伺服器;通過一定技巧使不同地域的用戶看到放置在離他最近的伺服器上的相同頁面,這樣來實現各伺服器的負荷均衡,同時用戶也省了不少冤枉路。

* 綜合信息服務 網路的一大發展趨勢是多維化,即在一套系統上提供集成的信息服務,包括來自政治、經濟、等各方面資源,甚至同時還提供多媒體信息,如圖象、語音、動畫等。在多維化發展的趨勢下,許多網路應用的新形式不斷涌現,如:
① 電子郵件——這應該是大家都得心應手的網路交流方式之一。發郵件時收件人不一定要在網上,但他只要在以後任意時候打開郵箱,都能看到屬於自己的來信。

② 網上交易——就是通過網路做生意。其中有一些是要通過網路直接結算,這就要求網路的安全性要比較高。

③ 視頻點播——這是一項新興的娛樂或學習項目,在智能小區、酒店或學校應用較多。它的形式跟電視選台有些相似,不同的是節目內容是通過網路傳遞的。

④ 聯機會議——也稱視頻會議,顧名思義就是通過網路開會。它與視頻點播的不同在於所有參與者都需主動向外發送圖像,為實現數據、圖像、聲音實時同傳,它對網路的處理速度提出了最高的要求。

以上對網路的功能只是略舉一二,我們將在以後的篇幅中用更詳盡的案例去充實大家對網路的理解。

網路的分類及組成

網路依據什麼劃分,又是如何組成的呢?

計算機網路的類型有很多,而且有不同的分類依據。網路按交換技術可分為:線路交換網、分組交換網;按傳輸技術可分為:廣播網、非廣播多路訪問網、點到點網;按拓樸結構可分為匯流排型、星型、環形、樹形、全網狀和部分網狀網路;按傳輸介質又可分為同軸電纜、雙紐線、光纖或衛星等所連成的網路。這里我們主要講述的是根據網路分布規模來劃分的網路:區域網、城域網、廣域網和網間網。

1. 區域網-LAN(Local Area Network)

將小區域內的各種通信設備互連在一起所形成的網路,覆蓋范圍一般局限在房間、大樓或園區內。區域網的特點是:距離短、延遲小、數據速率高、傳輸可靠。

目前常見的區域網類型包括:乙太網(Ethernet)、令牌環網 (Token Ring)、光纖分布式數據介面(FDDI)、非同步傳輸模式(ATM)等,它們在拓樸結構、傳輸介質、傳輸速率、數據格式等多方面都有許多不同。其中應用最廣泛的當屬乙太網—— 一種匯流排結構的LAN,是目前發展最迅速、也最經濟的區域網。

區域網的常用設備有:

* 網卡(NIC) 插在計算機主板插槽中,負責將用戶要傳遞的數據轉換為網路上其它設備能夠識別的格式,通過網路介質傳輸。它的主要技術參數為帶寬、匯流排方式、電氣介面方式等。

* 集線器(Hub) 是單一匯流排共享式設備,提供很多網路介面,負責將網路中多個計算機連在一起。所謂共享是指集線器所有埠共用一條數據匯流排,因此平均每用戶(埠)傳遞的數據量、速率等受活動用戶(埠)總數量的限制。它的主要性能參數有總帶寬、埠數、智能程度(是否支持網路管理)、擴展性(可否級聯和堆疊)等。

* 交換機(Switch) 也稱交換式集線器。它同樣具備許多介面,提供多個網路節點互連。但它的性能卻較共享集線器大為提高:相當於擁有多條匯流排,使各埠設備能獨立地作數據傳遞而不受其它設備影響,表現在用戶面前即是各埠有獨立、固定的帶寬。此外,交換機還具備集線器欠缺的功能,如數據過濾、網路分段、廣播控制等。

* 線纜 區域網的距離擴展需要通過線纜來實現,不同的區域網有不同連接線纜,如光纖、雙絞線、同軸電纜等。

2. 城域網- MAN(Metropolitan Area Network)

MAN的覆蓋范圍限於一個城市,目前對於市域網少有針對性的技術,一般根據實際情況通過區域網或廣域網來實現。

3. 廣域網-WAN(Wide Area Network)

WAN連接地理范圍較大,常常是一個國家或是一個洲。其目的是為了讓分布較遠的各區域網互連,所以它的結構又分為末端系統(兩端的用戶集合)和通信系統(中間鏈路)兩部分。通信系統是廣域網的關鍵,它主要有以下幾種:

* 公共電話網 即PSTN(Public Swithed Telephone Network),速度9600bps~28.8kbps,經壓縮後最高可達115.2kbps,傳輸介質是普通電話線。它的特點是費用低,易於建立,且分布廣泛。

* 綜合業務數字網 即ISDN(Integrated Service Digital Network),也是一種撥號連接方式。低速介面為128kbps(高速可達2M),它使用ISDN線路或通過電信局在普通電話線上加裝ISDN業務。ISDN為數字傳輸方式,具有連接迅速、傳輸可靠等特點,並支持對方號碼識別。ISDN話費較普通電話略高,但它的雙通道使其能同時支持兩路獨立的應用,是一項對個人或小型辦公室較適合的網路接入方式。

* 專線 即Leased Line,在中國稱為DDN,是一種點到點的連接方式,速度一般選擇64kbps~2.048Mbps。專線的好處是數據傳遞有較好的保障,帶寬恆定;但價格昂貴,而且點到點的結構不夠靈活。

* X.25網 是一種出現較早且依然應用廣泛的廣域網方式,速度為9600bps~64kbps;有 冗餘糾錯功能,可 靠性高,但由此帶來的副效應是速度慢,延遲大;

* 幀中繼 即Frame Relay,是在X.25基礎上發展起來的較新技術,速度一般選擇為64kbps~2.048Mbps。幀中繼的特點是靈活、彈性:可實現一點對 多點的連接,並且在數據量大時可超越約定速率傳送數據,是一種較好的商業用戶連接選擇。

*非同步傳輸模式 即ATM(Asynchronous Transfer Mode),是一種信元交換網路,最大特點的速率高、延遲小、傳輸質量有保障。ATM大多採用光纖作為連接介質,速率可高達上千兆(109bps),但成本也很高。

廣域網與區域網的區別在於:線路通常需要付費。多數企業不可能自己架設線路,而需要租用已有鏈路,故廣域網的大部分花費用在了這里。人們常常考慮如何優化使用帶寬,將「好刀用在刀刃上」。

廣域網常用設備有:
* 路由器(Router) 廣域網通信過程根據地址來尋找到達目的地的路徑,這個過程在廣域網中稱為"路由(Routing)"。路由器負責在各段廣域網和區域網間根據地址建立路由,將數據送到最終目的地。
* 數據機(Modem) 作為末端系統和通信系統之間信號轉換的設備,是廣域網中必不可少的設備之一。分為同步和非同步兩種,分別用來與路由器的同步和非同步串口相連接,同步可用於專線、幀中繼、X.25等,非同步用於PSTN的連接。

4. 網間網

即Internetwork,是一系列區域網和廣域網的組合,因此包含的技術也是現有的區域網和廣域網技術的綜合。Internet便是一個當前最大也最為典型的網間網。

二.協議的定義及意義

如何定義網路協議,它有哪些意義?

協議是對網路中設備以何種方式交換信息的一系列規定的組合,它對信息交換的速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等許多參數作出定義。

網路是一個相互聯結的大群體,因此要想加入到這個群體中來,就不能隨心所欲,任由興之所發。就好象一個國家或一個種族擁有自己的語言,大家都必須通曉並憑借這種語言來對話一樣,相互聯結的網路中各個節點也需要擁有共同的「語言」,依據它所定義的規則來控制數據的傳遞,這種語言便是大家經常聽說的 「協議」。協議是對網路中設備以何種方式交換信息的一系列規定的組合,它對信息交換的速率、傳輸代碼、代碼結構、傳輸控制步驟、出錯控制等許多參數作出定義。

對網路始入門者來說,紛繁復雜的協議常常讓人頭痛不已—這些協議各起什麼作用?它們之間又有什麼聯系?為什麼有了A協議還需要補充B協議?這些問題搞不清楚,往往成為進一步學習的障礙。其實這個問題應該這樣理解:是先有了各種不同語言的民族,後來隨著社會的發展,才有了不同民族間交流的需求。網路也是這樣,最初人們在小范圍內建立網路,只需要自己作一些簡單的約定,保證這一有限范圍內的用戶遵守就可以了;到後來網路規模越來越大,才考慮到制定更嚴格的規章制度即協議;而為了實現多個不同網路的互聯,又會增加不少新協議作為補充,或成長為統一的新標准。

數據在網路中由源傳輸到目的地,需要一系列的加工處理,為了便於理解,我們這里不妨打個比喻。如果我們把數據比做巧克力:我們可以把加工巧克力的設備作為源,而把消費者的手作為目的來看看會有什麼樣的傳輸過程。巧克力廠通常會為每塊巧克力外邊加上一層包裝,然後還會將若干巧克力裝入一個巧克力盒,再把幾個巧克力盒一起裝入一個外包裝,運輸公司還會把許多箱巧克力裝入一個集裝箱,到達消費者所在的城市後,又會由運輸商、批發商、零售商、消費者打開不同的包裝層。不同層次的包裝、解包裝需要不同的規范和設備,計算機網路也同樣有不同的封裝、傳輸層面,為此國際標准化組織ISO於1978 年提出「開放系統互連參考模型」,即著名的OSI(Open System Interconnection)七層模型,它將是我們後續篇幅中要介紹的內容,這里先不展開論述。 網路的協議就是用作這些不同的網路層的行為規范的。網路在發展過程中形成了很多不同的協議族,每一協議族都在網路的各層對應有相應的協議,其中作為Internet規范的是ICP/IP協議族,這也是我們今天要講的。

TCP/IP協議的定義以及層次、功能
什麼是TCP/IP協議,劃為幾層,各有什麼功能?

TCP/IP協議族包含了很多功能各異的子協議。為此我們也利用上文所述的分層的方式來剖析它的結構。TCP/IP層次模型共分為四層:應用層、傳輸層、網路層、數據鏈路層。

TCP/IP網路協議

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol,傳輸控制協議/網間網協議)是目前世界上應用最為廣泛的協議,它的流行與Internet的迅猛發展密切相關—TCP/IP最初是為互聯網的原型ARPANET所設計的,目的是提供一整套方便實用、能應用於多種網路上的協議,事實證明TCP/IP做到了這一點,它使網路互聯變得容易起來,並且使越來越多的網路加入其中,成為Internet的事實標准。

* 應用層—應用層是所有用戶所面向的應用程序的統稱。ICP/IP協議族在這一層面有著很多協議來支持不同的應用,許多大家所熟悉的基於Internet的應用的實現就離不開這些協議。如我們進行萬維網(WWW)訪問用到了HTTP協議、文件傳輸用FTP協議、電子郵件發送用SMTP、域名的解析用DNS協議、 遠程登錄用Telnet協議等等,都是屬於TCP/IP應用層的;就用戶而言,看到的是由一個個軟體所構築的大多為圖形化的操作界面,而實際後台運行的便是上述協議。

* 傳輸層—這一層的的功能主要是提供應用程序間的通信,TCP/IP協議族在這一層的協議有TCP和UDP。

* 網路層—是TCP/IP協議族中非常關鍵的一層,主要定義了IP地址格式,從而能夠使得不同應用類型的數據在Internet上通暢地傳輸,IP協議就是一個網路層協議。

* 網路介面層—這是TCP/IP軟體的最低層,負責接收IP數據包並通過網路發送之,或者從網路上接收物理幀,抽出IP數據報,交給IP層。

1.TCP/UDP協議

TCP (Transmission Control Protocol)和UDP(User Datagram Protocol)協議屬於傳輸層協議。其中TCP提供IP環境下的數據可靠傳輸,它提供的服務包括數據流傳送、可靠性、有效流控、全雙工操作和多路復用。通過面向連接、端到端和可靠的數據包發送。通俗說,它是事先為所發送的數據開辟出連接好的通道,然後再進行數據發送;而UDP則不為IP提供可靠性、流控或差錯恢復功能。一般來說,TCP對應的是可靠性要求高的應用,而UDP對應的則是可靠性要求低、傳輸經濟的應用。TCP支持的應用協議主要有:Telnet、FTP、SMTP等;UDP支持的應用層協議主要有:NFS(網路文件系統)、SNMP(簡單網路管理協議)、DNS(主域名稱系統)、TFTP(通用文件傳輸協議)等。

IP協議的定義、IP地址的分類及特點

什麼是IP協議,IP地址如何表示,分為幾類,各有什麼特點?

為了便於定址和層次化地構造網路,IP地址被分為A、B、C、D、E五類,商業應用中只用到A、B、C三類。

IP協議(Internet Protocol)又稱互聯網協議,是支持網間互連的數據報協議,它與TCP協議(傳輸控制協議)一起構成了TCP/IP協議族的核心。它提供網間連接的完善功能, 包括IP數據報規定互連網路范圍內的IP地址格式。
Internet 上,為了實現連接到互聯網上的結點之間的通信,必須為每個結點(入網的計算機)分配一個地址,並且應當保證這個地址是全網唯一的,這便是IP地址。
目前的IP地址(IPv4:IP第4版本)由32個二進制位表示,每8位二進制數為一個整數,中間由小數點間隔,如159.226.41.98,整個IP地址空間有4組8位二進制數,由表示主機所在的網路的地址(類似部隊的編號)以及主機在該網路中的標識(如同士兵在該部隊的編號)共同組成。

為了便於定址和層次化的構造網路,IP地址被分為A、B、C、D、E五類,商業應用中只用到A、B、C三類。

* A類地址:A類地址的網路標識由第一組8位二進制數表示,網路中的主機標識佔3組8位二進制數,A類地址的特點是網路標識的第一位二進制數取值必須為「0」。不難算出,A類地址允許有126個網段,每個網路大約允許有1670萬台主機,通常分配給擁有大量主機的網路(如主幹網)。

* B類地址:B類地址的網路標識由前兩組8位二進制數表示,網路中的主機標識占兩組8位二進制數,B類地址的特點是網路標識的前兩位二進制數取值必須為「10」。B類地址允許有16384個網段,每個網路允許有65533台主機,適用於結點比較多的網路(如區域網)。

* C類地址:C類地址的網路標識由前3組8位二進制數表示,網路中主機標識佔1組8位二進制數,C類地址的特點是網路標識的前3位二進制數取值必須為「110」。具有C類地址的網路允許有254台主機,適用於結點比較少的網路(如校園網)。

為了便於記憶,通常習慣採用4個十進制數來表示一個IP地址,十進制數之間採用句點「.」予以分隔。這種IP地址的表示方法也被稱為點分十進製法。如以這種方式表示,A類網路的IP地址范圍為1.0.0.1-127.255.255.254;B類網路的IP地址范圍為:128.1.0.1-191.255.255.254;C類網路的IP地址范圍為:192.0.1.1-223.255.255.254。
由於網路地址緊張、主機地址相對過剩,採取子網掩碼的方式來指定網段號。
TCP/IP協議與低層的數據鏈路層和物理層無關,這也是TCP/IP的重要特點。正因為如此 ,它能廣泛地支持由低兩層協議構成的物理網路結構。目前已使用TCP/IP連接成洲際網、全國網與跨地區網。
三.網路發展簡史

是什麼促進了網路的發展?

縱觀近幾十年信息時代的風雲變換,人們可以了解網路的發展是與計算機、尤其是個人電腦(PC)的發展密切相關的。

第一台計算機誕生於1945年,標志著人類自學會使用工具的漫長歲月中,終於擁有了可以替代人類腦力勞動的「工具」;到六、七十年代,進而衍生出計算機互連系統—嚴格說來還算不上真正的網路—它是IBM和Digital的中央處理系統,網路主體是一台或多台大型主機,被隔離在一個相對封閉的機房(那時人們通常稱這種機房為「玻璃屋」),然後由一群身穿白大褂的工作人員小心維護;大多數網路用戶面對的是一台台非智能化的終端,所有對終端的操作都將通過低速鏈路傳遞到主機去進行處理,網路的效率主要由鏈路的速率和主機的性能決定。這樣的網路不是面向大眾的,僅局限於一些專業領域,如:金融行業、研究機構等。對大多數人而言,網路是陌生的、神秘的甚至是虛無縹緲的東西。
直到八十年代PC的出現,才給網路吹來一股清新之風—相對終端而言,PC具備自己的處理引擎(CPU)和文件存貯區域(硬碟),能夠裝載多種應用程序,獨立地完成許多工作,從而將強大的計算能力交到個人手裡;相對大型主機而言,這種輕便的機器內部結構大大簡化,其價格遠低於大型機,並且隨著批量生產和技術的迅速成熟還在不斷下降,使越來越多的用戶能享受到這種智能設備帶來的迅速、方便、功能強大的服務。因此可以說PC的出現首先是滿足了個人用戶信息處理的需要。但與個人信息處理緊密相聯的便是信息的交換,於是聯網的需求應運而生—人們購買網路設備和連線,在自己的辦公室內搭建起區域網,實現本地通訊;為了擴展網路距離,又向提供服務的電話公司租用電話線或其它線路,在城市的各個角落甚至城市之間建立起廣域網;再進一步發展下去,又出現了一類專門的服務行業,可以通過主幹連接將原本隔離的多個網路互聯起來,構成跨越國度的網際網。在這一過程中,Internet(國際互聯網)的蓬勃興起毫無疑問地成為網路技術成長的催化劑。

Internet發展簡史
Internet是如何演變的?

Internet的應用范圍由最早的軍事、國防,擴展到美國國內的學術機構,進而迅速覆蓋了全球的各個領域,運營性質也由科研、教育為主逐漸轉向商業化。

在科學研究中,經常碰到「種瓜得豆」的事情,Internet的出現也正是如此:它的原型是1969年美國國防部遠景研究規劃局(Advanced Research Projects Agency)為軍事實驗用而建立的網路,名為ARPANET,初期只有四台主機,其設計目標是當網路中的一部分因戰爭原因遭到破 壞時,其餘部分仍能正常運行;80年代初期ARPA和美國國防部通信局研製成功用於異構網路的 TCP/IP協議並投入使用;1986年在美國國會科學基金會(National Science Foundation)的支持下,用高速通信線路把 分布在各地的一些超級計算機連接起來,以NFSNET接替ARPANET;進而又經過十幾年的發展形成Internet。其應用范圍也由最早的軍事、國防,擴展到美國國內的學術機構,進而迅速覆蓋了全球的各個領域,運營性質也由科研、教育為主逐漸轉向商業化。

90年代初,中國作為第71個國家級網加入Internet,目前,Internet已經在我國開放,通過中國公用互連網路(CHINANET)或中國教育科研計算機網(CERNET)都可與Internet聯通。只要有一台微機,一部數據機和一部國內直撥電話就能夠很方便地享受到Internet的資源;這是Internet逐步"爬"入普通人家的原因之一;原因之二,友好的用戶界面、豐富的信息資源、貼近生活的人情化感受使非專業的家庭用戶既做到應用自如,又能大飽眼福,甚至利用它為自己的工作、學習、生活錦上添花,真正做到"足不出戶,可成就天下事,瀟灑作當代人"。

網路的神奇作用吸引著越來越多的用戶加入其中,正因如此,網路的承受能力也面臨著越來越嚴峻的考驗—從硬體上、軟體上、所用標准上......,各項技術都需要適時應勢,對應發展,這正是網路迅速走向進步的催化劑。到了今天,Internet能夠負擔如此眾多用戶的參與,說明我們的網路技術已經成長到了相當成熟的地步,用戶自己也能耳聞目睹不斷涌現的新名詞、新概念。但這還不是終結,僅僅是歷史長河的一段新紀元的開始而已。

Internet的應用集錦
Internet可為我們做哪些事?

Internet如此美妙,初入門者不免好奇:它究竟可以為我們做哪些事?總的說來,Internet是一套通過網路來完成有用的通訊任務的應用程序,下面的篇幅將從應用入手,展示Internet的幾項最廣為流行的功能,它包括:電子郵件、WWW、文件傳輸、遠程登 錄、新聞組、信息查詢等。

1.電子郵件(Email)

有了通達全球的Internet後,人們首先想到的是可以利用它來提供個人之間的通信,而且這種通信應能兼具電話的速度和郵政的可靠性等優點。這種思路生根發芽成長起來,最終得到的果實便是Email。通過它,每人都可以有自己的私有信箱,用以儲存已收到但還未來得及閱讀的信件,Email地址包括用戶名加上主機名,並在中間用@符號隔開,如 [email protected]
從最初的兩人之間的通信,如今的電子郵件軟體能夠實現更為復雜、多樣的服務,包括:一對多的發信,信件的轉發和回復,在信件中包含聲音、圖像等多媒體信息等;甚至可以做到只要有你的郵件到達,掛在你身上的BP機就嘀嘀作響發出提示;人們還可以象訂購報刊雜志一樣在網上訂購所需的信息,通過電子郵件定期送到自己面前。

2.WWW
World Wide Web(通常被稱為WWW)在中文裡常被譯作「萬維網」,除發音相近外,也體現了其變化萬千的內涵。用戶藉助於一個瀏覽器軟體,在地址欄里輸入所要查看的頁面地址(或域名),就可以連接到該地址所指向的WWW伺服器,從中查找所需的圖文信息。WWW訪問的感覺有些象逛大商場,既可以漫無邊際地徜徉,也可以奔著一個目標前進;但不論如何,當用戶最終獲得想要的內容時,也許已經跨越了千山萬水,故有時我們也稱之為「Web沖浪」。

WWW伺服器所存貯的頁面內容是用HTML語言(Hyper Text Mark-up Language)書寫的,它通過HTTP協議(Hyper Text Transfering Protocol)傳送到用戶處。
3.文件傳輸(FTP)

盡管電子郵件也能傳送文件,但它一般用於簡訊息傳遞。Internet提供了稱作FTP(File Transfer Protocol)的文件傳輸應用程序,使用戶能發送或接收非常大的數據文件:當用戶發出FTP命令,連接到FTP伺服器後,可以輸入命令顯示伺服器存貯的文件目錄,或從某個目錄拷貝文件,通過網路傳遞到自己的計算機中。
FTP伺服器提供了一種驗證用戶許可權的方法(用到用戶名、密碼),限制非授權用戶的訪問。不過,很多系統管理員為了擴大影響,打開了匿名ftp服務設置——匿名ftp允許沒有注冊名或口令的用戶在機器上存取指定的文件,它用到的特殊用戶名為「anonymous」。

4.遠程登錄(Remote Login)

遠程登錄允許用戶從一台機器連接到遠程的另一台機器上,並建立一個交互的登錄連接。登錄後,用戶的每次擊鍵都傳遞到遠程主機,由遠程主機處理後將字元回送到本地的機器中, 看起來彷彿用戶直接在對這台遠程主機操作一樣。遠程登錄通常也要有效的登錄帳號來接受對方主機的認證。常用的登錄程序有TELNET、RLOGIN等。

5.Usenet新聞組

Usenet新聞是Internet上的討論小組或公告牌系統(BBS)。Usenet在一套名為"新聞組"的標題下組織討論,用戶可以閱讀別人發送的新聞或發表自己的文章。新聞組包括數十大類、數千組"新聞",平均每一組每天都有成百上千條"新聞"公布出來。新聞組的介入方式也非常隨便,你可以在上面高談闊論、問問題,或者只看別人的談論。

上面所列舉的僅是Internet文化長廊中的主要內容,但絕不是全部。Internet永遠是在不斷發展、推陳出新的,這將是我們下一篇的內容——Internet的發展趨勢。

四.Internet發展面臨的問題

Internet的發展正面臨哪些困境?

在上篇中我們講述了Internet的發展簡史和它的方方面面的應用。正是由於Internet的豐富多彩,才會吸引越來越多的人加入其中:對用戶而言,Internet正一步步滲透到我們工作、生活的各個方面,極大地改變了長久以來形成的傳統思維和生活方式;而對Internet而言,用戶的積極參與使得這一全球通行的網路迅速膨脹起來,用戶對它的需求也不斷升級,使Internet的耐受力面臨帶寬的短缺、IP地址資源匱乏等嚴峻考驗。

1.帶寬的短缺

據1995年年中的估計, 有150多個國家和地區的6萬多個網路同Internet聯結, 入網計算機約450萬台, 直接使用Internet的用戶達4000萬人。而到今天,Internet已經開通到全世界大多數國家和地區,幾乎每隔三十分鍾就有一個新的網路連入,主機數量每年翻兩番,用戶數量每月增長百分之十,預計到本世紀末和下世紀初, Internet將連接近億台計算機, 達到以十億計的用戶。而對更遠的將來,人們很難精確估計。不管怎麼說,這些數字已足以說明Internet的危機所在:就好象一根懸掛了很多重物的鋼絲繩,重量增加了,繩子就有斷裂的危險;而用戶在Internet上的游歷實際上要走過很多根這樣的「鋼絲繩」,用戶越多,繩子的負載越重,其中任一根不結實,都會成為瓶頸,導致網路訪問的失敗。因此,「鋼絲繩」的加固—帶寬容量的增加勢在必行,從Internet主幹到分支,直至最終用戶的接入,都出現了許多成熟的或正在發展的鏈路技術來實現這項需求,我們將在後文著重介紹其中用戶最為關心的幾種接入技術。

2. IP地址資源的匱乏

我們曾介紹了IP地址的格式和分類,這里所指的都是現行的IPv4—它是一個32位二進制數,因此總地址容量為232,也即有數億個左右。而按照TCP/IP協議(同很多其它協議一樣)的規定,相互聯接的網路中每一個節點都必須有自己獨一無二的地址來作為標識,那麼很顯然,相對前文日益增長的用戶數,現有IP地址資源已不堪重負,很快將被用光—有預測表明,以目前Internet發展速度計算,所有IPv4地址將在2005~2010年間分配完畢。
解決IP地址缺乏的辦法之一是想辦法延緩資源耗盡

Ⅳ 計算機網路技術基礎知識

1.在以單計算機為中心的聯機系統中,(通信子網)專門負責通信工作,從而實現數據處理與通信控制的分工。

2. 60年代中期,英國國家物理實驗室NPL的Davies提出了( 分組(Packer))的概念,1969年美國的(分組交換網ARPA)網投入運行,從而使計算機網路通信方式由終端與計算機之間的通信,發展到計算機與計算機之間的直接通信。

3. 國際標准化組織ISO著手制定開放系統互聯的一系列標准,旨在將(interconnection)計算機方便互聯,構成網路,該委員會制定了(interconnection / Open System Interconnection)縮寫為ISO/OSI。

4.計算機網路系統包括(MAN / Metropolitan Area Network)子網和(WAN / Wide Area Network)子網。

5.計算機網路按距離劃分分為:(Local Area Network;LAN)、(Metropolitan Area Network;MAN)和(Wide Area Network;WAN)。

6.計算機網路按數據交換方式劃分分為:(虛線路傳輸分組交換)、(報文交換)、(幀中繼交換)

1.計算機網路與終端分時系統都有哪些特點?

答:網路是計算機有自己的操作系統,例如微機連接成的網路。
終端是使用telnet方式登錄到伺服器。例如UNIX或linux上達到系統輸入數據的墓地。終端的操作系統非常小,一般銀行使用後種模式。

2.匯流排型結構的網路特點有哪些?

答:匯流排型結構的網路特點如下:結構簡單,可擴充性好。當需要增加節點時,只需要在匯流排上增加一個分支介面便可與分支節點相連,當匯流排負載不允許時還可以擴充匯流排;使用的電纜少,且安裝容易;使用的設備相對簡單,可靠性高;維護難,分支節點故障查找難。

3.星型結構的網路有哪些優點和缺點?

答:安裝和維護的費用較高,共享資源的能力較差,通信線路利用率不高,對中心結點要求相當高,一旦中心結點出現故障,則整個網路將癱瘓。

4.環形結構的網路有哪些優點和缺點?

答: 環形結構中的各節點通過有源介面連接在一條閉合的環形通信線路中,是點-點式結構。環形網中每個節點對佔用環路傳送數據都有相同權力,它發送的信息流按環路設計的流向流動 。為了提高可靠性,可採用雙環或多環等冗餘措施來解決。目前的環形結構中採用了一種多路訪問部件MAU,當某個節點發生故障時,可以自動旁路,隔離故障點,這也使可靠性得到了提高。

� 環形結構的優點是實時性好,信息吞吐量大,網的周長可達200km,節點可達幾百個。缺點因環路是封閉的。所以擴充不便。這種結構在IBM於1985年推出令牌環網後,已為人們所接受 ,目前推出的FDDI網就是使用這種雙環結構。

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