浙江广播电视大学计算机应用专业

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1、浙江广播电视大学计浙江广播电视大学计算机应用专业算机应用专业计算机网络技术课程是计算机应用专业必必修修的一门专业课程。学生在学习本课程之前应当具有计算机组成原理和计算机操作系统的预备知识。本课程的任务是：1 使学生对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解。2 对当前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念。3 学会计算机网络操作和日常管理和维护的最基本方法。4 初步掌握以TCP/IP协议族为主的网络协议结构。5 初步培养在 TCP/IP协议工程和LAN上的实际工作能力。6 了解网络新技术的新发展。课程的性质和任务课程的性质和任务课程教学基本要求课程教学基本要求 1 计算机网络的概念较多

2、，因此要强调基本概念，而不是过多地讲具体的计算网络中所使用的专用设备。2 计算机网络的发展非常迅速，新的技术不断出现，因此应尽可能地讲述较新的内容，使所学的内容不致很快地过时。第1章 计算机网络基础知识 l学习目标 l重点难点 l课程学习学习目标 l通过本章的学习，掌握计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络实现的基本四大技术内容，数据通信的基本概念和数据通信系统的常用概念与指标，数据传输的类型及编码方法，广域网中的数据交换技术，数据通信中差错控制的方法；了解计算机网络的发展，计算机网络的应用，数据通信的方式及同步技术，多路复用技术的分类与特点。重点难点 l计算机网络的定义、功能、特点、逻辑构

3、成与分类l计算机网络四大技术的主要内容、作用与特点l数据通信系统的概念、模型与指标l信号的类型、传输、编码与信道复用技术l数据通信的方式与差错处理课程学习l1.1 1.1 计算机网络概述计算机网络概述 l1.2 1.2 计算机网络的实现技术计算机网络的实现技术 l1.3 1.3 计算机网络的数据通信基础计算机网络的数据通信基础 1.1 计算机网络概述计算机网络概述l1.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展 l1.1.2 计算机网络的定义、功能和特征计算机网络的定义、功能和特征 l1.1.3 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类 l1.1.4 计算机网络的应用计算机网络的应用 l1.

4、1.5 我国计算机网络的发展与常见缩写我国计算机网络的发展与常见缩写名称名称 1.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展 l1.远程终端联机系统阶段 l2计算机网络形成阶段 l3.计算机网络国际标准与互联阶段l4信息高速公路阶段 表1.1网络发展阶段特性对比表 年代网络与连接名称特点1950-1960远程终端联机系统主机-终端模式、CPU单中心处理、RS232等专用通信线路、低速率联网、资源共享程度较低。1960-80初计算机网络形成阶段计算机-计算机模式、多中心处理、资源共享程度提高，联网速度加快。80初-90中网络互连与国际标准化计算机网络标准化、多种网络广义互连、资源共享程度更高，网络

5、速度更快。1990中-今网络信息高速公路全球化、智能化、高速化、交互式、多媒体、多种综合功能服务的数字业务。1.1.2 计算机网络的定义、功能计算机网络的定义、功能和特征和特征 l1计算机网络的定义 以能够共享资源的方式互连起来的自治/自主计算机系统的集合。l2.计算机网络的主要功能(资源共享)l3.计算机网络的特征目的是实现计算机资源与信息的共享由结点与通信链路组成主机(结点)是不同地理位置的具有独立通信功能的智能设备统一的通信网络协议1.1.3 计算机网络的组成与分类计算机网络的组成与分类l1.计算机网络的组成 l2.资源子网 l3.通信子网 通信链路组网设备通信、控制软件l4.相似计算机

6、网络的概念分布式系统，多机系统，多终端处理系统 l5计算机网络的分类 计算机网络的分类l（1）按逻辑功能 通信子网通信子网 资源子网资源子网l（2）按地理范围 局域网局域网 城域网城域网 广域网广域网l（3）按组网与实现技术 以太网以太网 FDDI ATM 令牌网令牌网l（4）按管理方式 对等式网络对等式网络 主从式网络主从式网络 l（5）按拓扑图形结构 总线型总线型 星型星型 树型树型 环形环形 网状性网状性l（6）按信息传输方式 点到点式网络到点式网络 广播式网络广播式网络l（7）按传输介质类型 有线网络有线网络 无线网络无线网络l（8）按用途类型 专用网络专用网络 公用网络公用网络l（9

7、）其它1.1.4 计算机网络的应用计算机网络的应用 l1.计算机网络在信息管理、办公自动化与信息服务中的应用 l2.计算机网络在个人信息综合服务中的应用 1.1.5我国计算机网络的发展与我国计算机网络的发展与常见缩写名称常见缩写名称 l1.“四大网络”与“三金工程”中国公用网、中国教育科研网、中国科学技术网、国家公用经济信息网金桥、金关、金卡l2.两网、一站、四库、十二金工程l3.与网络相关的名称缩写与网络相关的名称缩写 lISOISO（International Standard OrganizationInternational Standard Organization）：国）：国际标际

8、标准化准化组织组织。lCCITTCCITT（Consultative Consultative Committee Committee International International Telegraph Telegraph and and TelephoneTelephone）：国）：国际电报电话际电报电话咨咨询询委委员员会。会。lITU-TITU-T（International Telecomm Unin-TradeInternational Telecomm Unin-Trade）：国）：国际电讯联际电讯联盟。盟。lIETFIETF（Internet Engineering Tas

9、k Froce Internet Engineering Task Froce）：因特网工程任）：因特网工程任务组织务组织。lANSIANSI（American National Standard InstituteAmerican National Standard Institute）：美国国家）：美国国家标标准准协协会。会。lIEEEIEEE（Institute Institute of of Electrical Electrical and and Electronic Electronic EngineersEngineers）：国国际际电电气和气和电电子工程子工程师协师协会。会。

10、lEIA/TIAEIA/TIA（Electronic Electronic Industrial Industrial Association/Telecomm Association/Telecomm Industrial Industrial AssociationAssociation）：）：电电子工子工业业/电讯电讯工工业协业协会。会。lCNSCCNSC（Chinese National Standard CommiteeChinese National Standard Commitee）：中国国家）：中国国家标标准化委准化委员员会。会。lCNNICCNNIC（Chinese Chi

11、nese National National Network Network Information Information CenterCenter）：中中国国国国家家网网络络信息中心。信息中心。lRFCRFC（Request For CommentRequest For Comment）：请求标注）：请求标注/评论文档。评论文档。1.2 计算机网络的实现技术计算机网络的实现技术 l1.2.1 网络拓朴结构网络拓朴结构 l1.2.2 传输介质传输介质 l1.2.3 通信协议通信协议 l1.2.4 交换技术交换技术 1.2.1 网络拓朴结构网络拓朴结构 l拓扑结构的定义分类网络中由点和线所构成

12、的几何图形l拓扑结构的分类 按照信道控制方式分类（点对点和广播式）按照拓扑图形分类l总线型拓扑结构 l星型拓扑结构l树型拓扑结构 l环型拓扑结构 l网状型拓扑结构 总线型拓扑结构图图1-2 1-2 总线型拓扑结构总线型拓扑结构左：示意图；右上：示意拓扑图、右下：标准总线型拓扑。星型拓扑结构图图1-3 1-3 星型拓扑结构星型拓扑结构左：网络示意图；右：拓扑结构图 树型拓扑结构图图1-4 1-4 树型拓扑结构树型拓扑结构左：网络示意图；右：拓扑结构图环形拓扑结构图图1-5 1-5 环型拓扑结构环型拓扑结构左：网络示意图；右：拓扑结构图网状型拓扑结构图图1-6 1-6 网状型拓扑结构网状型拓扑结构

13、左：网络示意图；右：拓扑结构图1.2.2 传输介质传输介质 l传输介质又称为通信媒介或通信介质，主要由无线和有线媒介组成。目前常用的无线传输介质有微波、卫星、无线电、红外线、激光等，常用的有线通信介质是同轴电缆、双绞线、光导纤维，传输介质是实现计算机网络中结点间相互连接的物理媒介。1.2.3 通信协议通信协议 l1.定义 l2.构成（协议三要素）语法、语义、时序 l3.常见的网络协议（1）TCP/IP（2）IPX/SPX（3）NetBeui（4）Apple Talks（5）Net Bios1.2.4 交换技术交换技术 l定义：信道的使用与信息传输控制的有关方法、法则和管理方案l1.电路交换（C

14、ircuit Exchanging）l2.报文交换（Message Exchanging）l3.分组交换（Packet Exchanging）1.电路交换（Circuit Exchanging）2.报文交换（Message Exchanging）报文分组：报文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据图1.9 报文与报文分组示意图3.分组交换（Packet Exchanging）l进行分组交换的通信网称为分组交换网，分组交换又可以分为“数据报”与“虚电路”两种方式。数据报（Datagram）虚电路（Virtual Circuit）4.三种交换技术的示意图 1.

15、3 计算机网络的数据通信基础l1.3.1 数据通信的基本概念、模型与指标l1.3.2 信号的类型、传输、频带与编码l1.3.3 传输中的信道复用与实现技术l1.3.4 数据通信的方式与差错处理1.3.1 数据通信的基本概念、模型与指标1.1.数据通信的基本概念数据通信的基本概念 （1 1）信信息息,信信息息是是对对客客观观事事物物属属性性和和相相互互联联系系特特性性的的描描述述，它它反反映映了了客客观事物的存在情况和运动状态。观事物的存在情况和运动状态。（2 2）数数据据,数数据据是是有有意意义义的的实实体体，是是数数字字化化的的信信息息形形式式，在在计计算算机机与与网网络中数据以二进制形式存

16、在。络中数据以二进制形式存在。（3 3）信信号号,信信号号是是数数据据的的电电磁磁编编码码或或电电子子编编码码，是是数数据据在在传传输输媒媒介介与与传传输输过过程程中中的的光光、电电等等表表现现形形式式。为为了了传传输输二二进进制制代代码码形形式式的的信信息息数数据据，必须将其用模拟或数字信号编码的方式来进行描述。必须将其用模拟或数字信号编码的方式来进行描述。（4 4）信源信源,通信过程中产生和发送信息的设备叫做信源。通信过程中产生和发送信息的设备叫做信源。（5 5）信宿信宿,通信过程中接受信息的设备称为信宿。通信过程中接受信息的设备称为信宿。（6 6）信信道道,信信源源和和信信宿宿之之间间的

17、的通通信信链链路路称称为为信信道道，是是数数据据信信号号传传输输所所经经历的通路。历的通路。（7 7）变变换换,信信息息在在从从信信源源进进入入信信道道时时要要转转换换为为与与信信道道相相互互适适应应的的信信号号形形式式（编编码码与与调调制制），从从信信道道进进入入信信宿宿时时，也也可可能能需需要要变变换换为为与与信信宿宿相相适适应应方方式式，上述转换过程就称为变换。上述转换过程就称为变换。（8 8）噪声）噪声,信息在传输的过程中，可能受到外界的冲击与干扰称为噪声。信息在传输的过程中，可能受到外界的冲击与干扰称为噪声。（9 9）模模拟拟通通信信与与数数字字通通信信,模模拟拟通通信信是是指指将将

18、信信源源产产生生的的模模拟拟数数据据在在模模拟拟通通信信信信道道上上传传输输给给信信宿宿的的过过程程与与方方法法。数数字字通通信信则则是是指指将将信信源源产产生生的的数数据据（无无论论是是模模拟拟或或是是数数字字），以以数数字字信信号号的的方方式式在在数数字字通通信信信信道道上上传传输输给给信信宿宿的的通通信信方法与方式。方法与方式。（1010）数数据据通通信信,数数据据通通信信是是指指在在不不同同计计算算机机之之间间（或或数数字字设设备备之之间间）传传送送表表示示信信息息的的比比特特流流的的传传输输过过程程，即即在在信信源源和和信信宿宿之之间间专专门门传传输输离离散散的的数数字字数数据据的的

19、过过程程与与方方法法。在在具具体体的的实实现现中中，可可以以采采用用数数字字通通信信信信道道传传输输数数字字数数据据，也可以采用模拟信道传输数字数据。也可以采用模拟信道传输数字数据。（1111）带带宽宽,带带宽宽原原意意是是指指通通信信信信道道总总的的频频带带宽宽度度，单单位位为为赫赫兹兹（HzHz）、千千赫赫（kHzkHz）和和兆兆赫赫（MHzMHz）。在在计计算算机机网网络络中中，常常用用来来描描述述网网络络信信道道每每秒秒中中可可以提供的最大网络数据传输速率以提供的最大网络数据传输速率MbpsMbps，即网络信道的最大信道容量。，即网络信道的最大信道容量。（1212）延延时时（又又称称时

20、时延延）,延延时时是是指指一一个个数数据据单单元元从从网网络络的的出出发发端端传传输输到到接接收收端端所所需需要要的的总总时时间间，其其单单位位有有秒秒s s、毫毫秒秒（msms）、微微秒秒（ss）等等，是是网网络络信道与性能的重要参数。信道与性能的重要参数。2.数据通信系统模型 干扰噪声干扰噪声信源信源变换变换信道信道变换变换信宿信宿图图1.13 数据通信系统构成模型数据通信系统构成模型3.数据通信系统的实现模型 应应用用程程序序通通信信控控制制器器信信号号变变换换传输介质传输介质信信号号变变换换应应用用程程序序通通信信控控制制器器图图1.14数据通信系统的实现模型数据通信系统的实现模型数据

21、链路数据链路数据电路数据电路数据线路数据线路4.数据通信系统的指标 l（1）最基本指标 数据通信的有效性和可靠性是最重要的指标。l（2）比特率S（传输速率）l（3）波特率B（信号变化率）l（4）比特率和波特率的的区别与联系 l（5）比特率和波特率的换算公式 l（6）误码率Pe（出错率）1.3.2 信号的类型、传输、频带信号的类型、传输、频带与编码与编码 l1.信号的类型（1）模拟信号（2）数字信号 l2.信号的传输 l3.传输中的编码（1）模拟信号的编码处理方式（2）数字信号的编码处理方式（1）模拟信号的编码处理方式 图1.20 模拟信号的三种编码处理方式U（t）=A（t）Sin（t+）（2）

22、数字信号的编码处理方式 图图1.21 数字信号的三种编码处理方式数字信号的三种编码处理方式0 01 10 00 01 10 01 11 1数据(a)非归零码同步时钟(b)曼彻斯特编码(c)差 分 曼 彻斯特编码4.计算机数据通信的过程图1.22 计算机数据通信过程数字传输信道模拟传输信道收到的传输数据信号A/DA接收计算机需要发送的数据信号发送计算机D/A计算机S网络卡S基带通信信道（Digital）网络卡R计算机R调制D/A解调A/D宽带传输信道（Analog）解调A/D调制D/A计算机S计算机R5.传输的频带l基带传输（数字信号基带传输）l宽带传输（模拟信号频带传输）l调制（数字信号模拟信

23、号）l解调（模拟信号数字信号）l模拟数据的数字信号编码脉冲编码调制PCM1.3.3 传输中的信道复用与实现技术传输中的信道复用与实现技术 l1.信道复用 l2.波分多路复用（WDM）l3.频分多路复用（FDM）l4.时分多路复用（TDM）l5.码分多路复用（CDM）1.信道复用图图1-23 数据通信的信道复用技术数据通信的信道复用技术 2.波分多路复用WDM图图1-24 波分多路复用技术波分多路复用技术 3.频分多路复用FDM图图1-25 频分多路复用技术频分多路复用技术 4.时分多路复用TDM5.码分多路复用CDM1.3.4 数据通信的方式与差错处理数据通信的方式与差错处理 l1.数据通信的

24、方式（1）串行传输（2）并行传输（3）单工方式（4）半双工方式（5）全双工方式（6）同步技术（位同步和字符或帧数据的同步）（7）异步传输（8）同步传输 串行和并行传输图1-28 左：串行传输左：串行传输；右：并行传输右：并行传输 半双工和双工图图1-29 左：半双工通信左：半双工通信；右：全双工通信右：全双工通信 异步传输图图1-30 异步传输方式异步传输方式 同步传输图图1-31 同步传输方式同步传输方式 l2.数据通信中的差错原因与描述 热噪声与冲击噪声误码率=出错码数/所收到的码的总数l3.差错检测处理（1）奇校验：若原编码中有奇数个“1”，则所附加的校验位设置为“0”，否则，校验位设置

25、为“1”。（2）偶校验：若原编码中有奇数个“1”，则所附加的校验位设置为“1”，否则，校验位设置为“0”。（3）循环冗余校验循环冗余校验l循环冗余校验码利用生成多项式为 k个数据位产生r个校验位来进行编码，其编码长度为k+r位。l在求解CRC编码时，采用的是摸运算，亦即按位运算，不发生借位或错位，其计算规则如下所述：图图1-32 CRC校验的代码格式校验的代码格式 4.差错处理机制图图1-33差错处理之反馈重发机制差错处理之反馈重发机制 习题习题1l1.什么是计算机网络？计算机网络的功能与特点各是什么？l2.计算机网络的发展可分为几个阶段，每个阶段各有什么特点？l3.常用的计算机网络的拓扑结构有哪几种，各有什么优点和缺点?l4.计算机网络从哪些角度进行分类，可分为哪些类型?l5.常用的计算机网络传输介质有哪些?l6.半双工和全双工传输模式的区别是什么？l7.香农容量定理与通信有什么关系？l8.并行传输的优点和缺点各有哪些？