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1、第6章 网络与数据通信技术,要点 计算机网络是把许多具有独立功能的计算机系统用专门的通信设备和线缆连接起来，用包括各种网络软件管理的计算机系统集成。计算机网络通常由三个部分组成，它们是通信子网、资源子网和通信协议。,计算机网络通常由三个部分组成,它们是通信子网、资源子网和通信协议。通信子网在网络中负责数据通信；资源子网在网络中面向用户，提供软硬件资源和信息，负责面向网络应用的数据处理工作；通信协议是网络中通信双方必须共同遵守的规则和约定。通过协议软件实现各种信息交换。,6.1 计算机网络发展过程,6.1.1 计算机网络发展过程1 终端计算机通信网络 1954年研制了一种收发器（transcei
2、ver），这种终端设备可以把穿孔卡片上的数据通过电话线传送到计算机，从而实现“远程”输入。以后这种方式又扩大到利用电传机作为远程终端使用。为了避免联机系统中计算机与每个终端之间都需要加装收发器，60年代初研制出可公用的多重线路控制器（multi line controller），它可以使一台计算机通过多条电话线与多个终端相连，形成网络的雏形。,2 分组交换网络 基于电路交换方式的电话线路系统在双方通话时用户要独占线路，而计算机网络传输数据具有随机性和突发性，在连网期间计算机并不是不间断地传输数据，因而造成线路浪费或瞬时拥挤。为了解决共享线路问题，60年代中期提出分组交换（包交换，packet
3、switching）概念并开始实施。,分组交换网络把计算机网络分成两大部分，第一部分是欲接入网的计算机，通称为主机，构成用户资源子网；第二部分是负责传输数据的通信线路及在线路上负责转发数据的设备（结点机），构成通信子网。通信子网自动提供主机互相通信的链路。在通信子网中，数据以特殊的数据包（或称数据报）格式传送。,6.1.2 开放系统互连参考模型 1977年国际标准化组织ISO，专门成立机构，提出了构造网络体系结构的开放系统互连参考模型及各种网络协议建议，以后又不断改进和完善，从而使网络的软硬件产品有了共同的标准。虽然该标准并未严格执行，但是以后的计算机网络设计基本上按照这个思路进行。,互连参考
4、模型包括7个层次：1 物理层（Physical layer）利用物理传输介质为数据链路层提供数据链路连接，透明地传输位流。2 数据链路层（Data link layer）建立数据链路，传送以贞为单位的数据，通过差错控制、流量控制方法纠错3 网络层（Network layer）选择适当传输链路4 传输层（Transport layer）透明传送报文,5 会话层（Session layer）组织和同步用户间对话，管理数据交换6 表示层（Presentation layer）交换信息的表示方法7 应用层（Application layer)作为应用进程的用户代理，完成信息交换的功能，例如文件传送的访
5、问和管理、虚拟终端、事物处理、远程数据访问、报文规范、目录服务等。,OSI 参考模型,6.2 通信子网,由于加入网络中的计算机系统可以随时退出网络，因而建立计算机网络的实际主体是由通信设备和线缆组成的通信子网。对于用户而言，通信子网是透明的（见图6-3），用户只需使用某个计算机系统上的网络软件就能达到共享整个网络资源的目的。,6.2.1 通信子网简介,通信技术的发展促进了网络的发展。特别是先进的通信线路为计算机远程互联创造了有利的条件。现在，可以以不同的网络数据交换方式，利用各种材质的线缆把各种结点机连接到一起形成通信子网。,1.通信数据交换方式 电路交换:类似打电话过程，需要经过建立物理链路
6、、传输数据和拆除链路过程。由于独占链路，效率低。普通电话机、传真机使用这种方式。,存储转发交换:把要传输的信息事先整理成一组组固定格式的报文（数据包），以报文为单位传送。传输过程可以是断续的，但由于报文中有源和目的机地址以及编号、校验码等，接收机可以根据报文重组、复原信息。目前计算机网络采用这种方式。传输过程见下图。,6.2.2 通信线路1 普通电话线 必须经过调制器转换为模拟信号才能通过电话线传输到目的端。2 综合数字电话网IDN（Integrated Digital Network）在IDN中，从用户终端（电话机）到电话局交换机之间仍是模拟传输，需要配备调制解调器才能传送数字信号,3 综合
7、业务数字网ISDN（Integrated Service Digital Network）采用从一个用户终端到另一个用户终端之间全部数字化传输方法，在一条线路上可同时完成电话、传真、上网等多种服务。,4 数字数据网DDN（Digital Data Network）利用数字信道提供的永久或半永久性电路，以传输数据信号为主的数字传输网络。既可用于计算机之间的通信，也可用于传送数字化传真，数字话音，数字图像信号或其它数字化信号。它能提供2Mbit/s或n64Kbit/s（2M）速率的数字传输信道。DDN现已广泛应用于银行、证券、气象、文化教育等需要作专线业务的行业，也适用于局域网/广域网的互联、不同
8、类型网络的互连以及会议电视等图像业务的传输。,5 非对称数字用户线路（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）俗称“网络快车”，是一种新兴的高速通信技术。只需在普通电话线上加装ADSL Modem，在电脑上安装网卡即可同时进行上网、打电话。它的传输速率最高可达到78Mbit/s。为了推广使用这种线路，电信部门只收取ADSL月租费，不像使用普通MODEM上网那样还同时收取打电话费。,6 微波扩频通信一般接入速率为64K bit/s2Mbit/s（兆位/秒），使用频段为2.4GHz（千兆赫兹）2.4835GHz，该频段属于工业自由辐射频段，也是国内目前唯一不
9、需要无线电管理委员会批准的自由频段。它的优点是传输距离远、一次投资、无须线路维修，缺点是传输的两点之间不能有建筑物遮挡。,7 无线宽带局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）在有线网络中加入无线接收发送装置，计算机通过无线网卡与此装置连接入网。可惜的是目前的无线网可覆盖的距离较短，可通过水泥墙一类的障碍能力弱，尚不能像手机无线网那样得到广泛使用。,卫星通信网 和地面通信网络相比，卫星通信网络有着其许多独特的优点。它可以极高的频率工作，其Ku波段工作在1118GHz，Ka波段工作在1831GHz，很容易实现上百兆的传输能力；另外，卫星覆盖面广，采用地球同步静止
10、轨道卫星，运行在36000公里的高空，只需三颗卫星就能覆盖到地球的每一个角落（大约有半秒延时）。使用几十颗近地卫星，可消除延时现象。,目前正在积极研究利用普通输电线、移动电话通信系统、电视网络等作为Internet的通信子网。我国的中央教育电视台1套节目已通过有线电视网络播出Internet信息，只要在微机上加装一个特殊的视通卡，就可以通过有线电视网络收看此台播出的网络信息“绿色出版物”；电信部门已开展了手机上网业务；各种可双向接收的“机顶盒”之类的产品也在加紧研制之中。,6.2.3 常用特殊传输线1 双绞线2 同轴电缆 3 光缆,6.2.4 通信线路上的结点机1 独立 集线器（Hub）现在的
11、以太网拓扑主要以非屏蔽双绞作为传输介质，每一网段的最大距离为100米。超过100米，就需要利用中继器来扩展网络的拓扑距离。这是因为信号在经过长距离的传输后，会产生信号衰减现象，中继器的功能就是将经过衰减而变得不完整的信号经过整理后，重新产生出完整的信号再继续传送。中继器，就是普通集线器的前身。集线器就是一种多端口的中继器。Hub常用于星形拓扑结构的中心。,集线器一般有一个BNC接头、一个AUI接头和4、8、16不等数量的RJ45接口。,2 交换机交换机又称交换集线器（Switch），它对数据信息有管理功能。（1）端口交换机（2）网段交换机（3）模块交换式机（4）层交换机,3 网桥（bridge
12、）网桥是Internet结点设备，它能将一个较大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN（可以是不同类型的LAN）互连为一个逻辑LAN。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据数据包终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。,4 网关（Gateway）网关是连接两个协议差别很大的计算机网络时使用的设备。它可以将具有不同体系结构的计算机网络连接在一起。网关有两种：一种是面向连接的网关，一种是无连接的网关。无连接的网关用于数据包网络的互联，面向连接的网关用于虚拟电路网络的互联。可用一台微机作成网关，也可以在服务器中兼有网关功能。在TCP/IP网络中，网关有时所指的
13、就是路由器。,网关的实现非常复杂，工作效率也很难提高，一般只提供有限的几种协议的转换功能。常见的网关设备都是用在网络中心的大型计算机系统之间的连接上，为普通用户访问更多类型的大型计算机系统提供帮助。网关比起网桥有一个主要的优势，它可以将具有不相容的地址格式的网络相连起来。,5 路由器（Router）在Internet中起着数据转发和信息资源进出的枢纽作用，是Internet的核心设备，当数据从某个子网传输到另一个子网时，要通过路由器来完成。路由器根据传输费用、转接时延、网络拥塞或信源和终点间的距离来选择最佳路径。路由器了解整个网络拓扑和网络的状态，因而可使用最有效的路径发送包。路由器是一台专用
14、计算机，简单的路由器可由服务器兼任。,6.2.5 网络的拓扑结构,拓扑结构是网络中计算机之间的相互位置关系。网络中的计算机可以通过通信线路和线路上的结点机以多种形式通信。计算机网络中最常用的是两台计算机之间的点对点的通信，一般这种通信要经过通信子网中的若干结点。在点对点的通信线路中可采用以下几种拓扑结构。,1 星型结构 2 总线型结构 3 环型结构,6.2.6 网络服务机制,1 对等机制 网络上的计算机具有同等的权利，即互相可以作为服务和被服务的对象。只要双方同意，即可互相读/写磁盘文件。在局域网中，Windows 的“网上邻居”支持这种对等操作。,2 客户端/服务器（Client/Serve
15、r）机制运行服务程序的计算机称为服务器，它随时等待响应客户程序发来的请求，提供各种服务；客户程序运行在用户自己的称为客户端的计算机上。客户程序通过网络向服务器发出请求，服务器程序根据预定的规则作出应答，送回结果。,6.3.3 常用客户端因特网应用软件,1 浏览器软件目前常用的浏览器软件有Internet Explorer(简称IE),Netscape Navigator（简称Netscape）,Internet Wander（飓风浏览通）,2 电子邮件软件Outlook Express（简称OE）,FoxMail,3 FTP软件NetAnts（网络蚂蚁）,6.3 通信协议及网络操作系统,6.3
16、.1因特网协议1 因特网网络协议（1）传输控制协议TCP（Transmission Control Protocol）提供用户之间的可靠数据包投递服务。,（2）网际协议IP（Internet Protocol）提供结点之间的分组投递服务。这两个协议简称为TCP/IP协议，它规范了网络上的所有通信设备，尤其是一个计算机与另一个计算机之间的数据往来格式以及传送方式。TCP/IP是Internet的基础协议，也是一种数据打包和寻址的标准方法。IP协议规定，每个因特网上的计算机都应有一个唯一的IP地址，也可以给这个计算机（一般是服务器注册一个唯一的域名）。,（3）网际报文控制协议ICMP（Intern
17、et Control Message Protocol）传输差错控制信息以及计算机/路由器之间的控制电文。(4)用户数据报协议UDP（User Data gram Protocol）提供用户之间的不可靠无连接的数据报投递服务,4 以太网协议IEEE 802.3(CSMA/CD,以太网)，IEEE 802.4(Token Bus，令牌总线)，IEEE 802.5(Token Ring，令牌环)。IEEE 802系列标准已被ISO采纳为国际标准。后来随着网络技术的发展，又出现了像IEEE 802.7(FDDI)，IEEE 802.3u(快速以太网)，IEEE 802.12(100VG-AnyLAN
18、)，IEEE 802.3z(千兆以太网)等新一代网络标准。,5 其他协议（1）IPX Netware 局域网协议。（2）NetBEUI Window对等网协议。,6.3.2 网络操作系统,操作系统是管理计算机资源的软件，具有管理网络应用功能的操作系统称为网络操作系统。大型操作系统，例如UNIX，具有管理网络、提供网络服务的功能。微机使用的操作系统一般分为单机版和服务器版。,1 Windows 9x(98、me)（1）标识（2）访问控制（3）配置属性 2 Windows NT（2000、xp）3 Linux,6.4 资源子网,6.1.1 组建内部网1 两台装有Windows 9x的计算机互连 2
19、 通过网卡多台计算机互连 3 拨号接入因特网4 大型内部网,6.4.2 因特网硬件资源,因特网是开放型的网络，它拥有大量的软硬件资源，其中许多是可以免费共享的。它的各种信息都存于服务器上，成百万的服务器大致分为以下几种类型。,1.WWW服务器2 FTP服务器3 邮件服务器4 DNS服务器 5 代理服务器,小结,网络可分为相对独立的通信子网和资源子网两部分。这两部分之间及内部必须按照统一的协议相互联系。通信子网由结点机和传输线组成，负责传递各计算机之间发送的信息。常用的结点机有集线器、交换机、路由器、网关等。常用的连线有电话线、双绞线、光缆等。,资源子网由许多独立的计算机按一定的拓扑结构连接而成
20、。资源子网中专门从事信息服务的计算机称为服务器。资源子网中的计算机上要安装网络操作系统和一些网络管理软件。常见的网络操作系统有Windows 95/98/me/NT/2000/XP、Linux、UNIX等。,网络协议是不同计算机之间通信的规则，协议由不同操作系统支持下的软件实现。微机上常用的协议有TCP/IP、NETBUI协议等。,参考文献,1 Time 工作室编著.Windows 98 使用注解.北京：人民邮电出版社,1999.22 王应超、史宗海等译.MSCE:TCP/IP学习指南.北京：电子工业出版社,1998.33 胡道元编著.计算机局域网络.北京：清华大学出版社,1998.4,结束,
