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1、第一章引论1.1计算机网络发展简史A)名词说明：(1)计算机网络：地理上分散的多台独立自主的计算机遵循规定的通讯协议，通过软、硬件互连以实现交互通信、资源共享、信息交换、协同工作以及在线处理等功能的系统。(注解：此条信息分为系统构成+5个系统功能)。(2)计算机网络发展的3个时代-第一个时代：1946年美国第一台计算机诞生;其次个时代：20世纪80年头，微机的出现;第三个时代：计算机网络的诞生以及应用。(3)Internet的前身：即1969年美国国防部的高级安排局(DARPA)建立的全世界第一个分组交换网Arparneto(4)分组交换：是一种存储转发交换方式，它将要传送的报文分割成很多具有
2、同一格式的分组,并以此为传输的基本单元一一进行存储转发。(5)分组交换方式与传统电信网采纳的电路交换方式的特长所在：线路利用率高、可进行数据速率的转换、不易引起堵塞以及具有优先权运用等优点。(6)以太网：1976年美国Xerox公司开发的机遇载波监听多路访问冲突检测(CSMA/CD)原理的、用同轴电缆连接多台计算机的局域网络。(7) INTERNET发展的三个阶段：第一阶段-1969年INTERNET的前身ARPANET的诞生到1983年这是探讨试验阶段,主要进行网络技术的探讨和试睑从1983年到1994年是INTERNET的好用阶段，主要作为教学、科研和通信的学术网络;1994年之后，起先进
3、入INTERNET的商业化阶段。(8) ICCC:国际计算机通信会议(9) CCITT:国际电报电话询问委员会(10) ISO:国际标准化组织(11) OSI网络体系结构：开放系统互连参考模型1.2计算机网络分类(1)网络分类方式：a.按地域范围：可分为局域网、城域网、广域网b.按拓补结构：可分为总线、星型、环状、网状C,按交换方式：电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交换网d.按网络协议：可分为采纳TCPIRSNA,SPXIPX,AppIeTA1.K等协议13网络体系结构以及协议(1)实体：包括用户应用程序、文件传输包、数据库管理系统、电子邮件设备以及终端等一切能够发送、接收信息的任I
4、可东西。(2)系统：包括一切物理上明显的物体，它包含一个或多个实体。(3)协议：用来确定有关实体之间某种相互都能接受的一些规则的集合。包括语法（SyntaX,包括数据格式、编码以及信号电平）、语义（Semantics,包括用于协调和差错处理的限制信息）、定时（Timing,包括速度匹配和排序）。1.4 开放系统互连参考模型1.4.1 OS1.模型的基本层次概念a.物理层供应为建立、维护和拆除物理链路所须要的机械的、电气的、功能的和规程的特性；有关物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示b.数据链路层在网络实体间供应数据发送和接收的功能和过程；供应数据链路的流控。c.网络层限制分组传送系统的操
5、作、路由选择、拥挤限制、网络互连等功能，它的作用是将具体的物理传送对高层透亮；依据传输层的要求来选择服务技术；向传输层报告未复原的差错。d.传输层供应建立、维护、拆除传送连接的功能；选择网络层供应最合适的服务；在系统之间供应牢靠的、透亮的数据传送，供应端到端的错误复原和流量限制。e.会话层供应两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能；供应交互会话的管理功能。f表示层代表应用进程协商数据表示；完成数据转换、格式化和文本压缩。g.应用层供应OS1.用户服务。1.4.2 局域网与OSI模型的对应的层次功能(1)在1.AN中数据链路层可分为哪两层？逻辑链路限制层和介质访问限制层。(2)1.AN的层次功
6、能详解：物理层和OS1.的物理层一样，主要处理在物理链路上的传递非结构化的比特流，建立、维持、撤销物理链路，处理机械的、电器的和规程的特性。介质访问限制层主要功能是限制对传输介质的访问，不同类型的1.AN须要采纳不同的限制法；逻辑链路限制层可供应两种限制类：一种是无连接的服务，另一种是面对连接的服务1.5 TCP/IP协议集特殊留意!TCP/IP是一组INTERNET协议系列，而不是单个协议。(2)TCPIP协议集与OS1.模型的比较网络接口层，有时也称链路层，其功能是接收和发送IP数据报；IP层有时也称网络层。他处理网上分组的传送以及路由至目的站点；传输层供应两台计算机之间端到端的数据传送；
7、应用层处理特定的应用。由SUNMICROSYSTEM公司推出的NFS网络文件系统的特点？供应透亮文件访问以及文件传输；简洁扩充新的资源或软件，不须要变更现有的工作环境；高性能，可敏捷配置。(4) NFS是基于UDP/IP协议的应用,其实现主要是采纳远程过程调用RPC机制，RPC供应了一组与机器、操作系统以及低层传送协议无关的存取远程文件的操作。(5) RPC采纳了XDR的支持。XDR是一种与机器无关的数据描述编码的协议,他以独立与随意机器体系结构的格式对网上传送的数据进行编码和解码，支持在异构系统之间数据的传送。examw其次章数据通信(1)数据通信：两个实体间的数据传输和交换。2.1 数据通
8、信技术2.1.1 模拟数据通信和数字数据通信(2)模拟数据：在某个区间为连续的值的数据(3)数字数据：在某个区间为离散的值的数据(4)模拟、数字数据之间的相互转换问题？模拟数据通过编码解码器(CODEC)转换成数字数据,数字信号通过调制解调器转换成模拟数据(MoDEM)(5)数字信号传输与模拟信号传输各自的优缺点？模拟传输是一种不考虑内容的传输模拟信号的方法,在传输过程中，模拟信号经过确定距离的传输之后，必定会信号衰减，为实现长距离传输，模拟信号传输都要运用信号放大器，但是，放大器也会增加噪音重量，假如通过串连的放大器来实现长距离传输，信号将会越来越畸形；与此相反，数字传输与信号有关。衰减会危
9、及数据的完整性，数字信号只能在一个有限的距离内传输，但为了获得更远的传输距离，可以运用中继器，中继器接收数字信号，将数字信号转换成1的模式和0的模式。2.1.2 多路复用(1)多路复用的分类及其说明A.频分多路复用(FDM)利用传输介质中不同的载波频率来同时运载多个信号的多路复用技术B.时分多路复用(TDM)利用介质能达到的位传输率超过传输数字数据所需的数据传输率的优点，利用每个信号在时间上交叉，从而传输多个数据信号的多路复用技术2.1.3 T1.载波的位结构及传输速率共193位，第8位是信令和限制信号，第193位是帧编码，传输速率是1.544M/BPS(3)两种PCM载波的传输速率以及T2、
10、T3载波的传输速率一种是和T1.载波一样的1.544M/BPS另一种是2.048MBPSoT2载波的传输速率是6.312M/BPS,T2载波的传输速率是46.304MBPSo2.1.4 异步传输和同步传输(1)异步传输一次传输一个字符的数据，每个字符用一个起始位引导，用一个结束位结束，一般起始位为0,停止位为1(2)同步传输为了使接收方确定数据块的起先和结束，还须要另外一级的同步,即每个数据块用一个前文(PreambIe)位的模式起先,用一个后文(POStambIe)位模式结束,加有前后文的数据称为一帧。2.2 数据交换技术2.2.1 线路交换(1)什么是线路交换？通过网络中的节点在两个站点之
11、间建立专用的通信线路进行数据传输的交换方式(2)线路交换所历经的三个阶段线路建立，数据传送，线路拆除2.2.2 报文交换(1)什么是报文交换？将目的地址附加在报文中，然后让报文从节点到节点的通过网络传输的交换方式(2)报文交换比较线路交换的优缺点a.线路效率高b.无需同时运用发送器和接收器传送数据c.不会出现如线路交换中因通信量变大而导致的呼叫被封锁现象，只是报文传送延迟d.可以把一个报文发送到多个目的地e.能够建立报文的优先权f.报文交换网络可以进行速度和代码的转换g.发送部操作终端的保文可以被截获，然后存储或重新选择到另一台终端的路径h.报文交换的主要缺点是他不能满意实时或交互式的通信要求
12、2.2.3 分组交换概念说明分组交换是一种结合了报文交换和线路交换各自优点的交换技术，其中，它采纳了限制长度的数据报，以及虚拟连接的虚电路方法,从而达到更好的交换效果。2.2.4 三种交换技术的比较(1)三种交换技术适用的不同场合a.对于交互式通信来说，报文交换是不合适的；b.对于较轻的和/或间歇式负载来说，线路交换是最合算的，因为可以通过电话拨号线路来运用公用电话系统。c.对于两个站点之间很重的和持续的负载来说，运用租用的线路交换线是最合算的。d.当有一批中等数量数据必需交换到大量的数据设备时，宁可用分组交换方法，这种技术的线路利用率是最高的。e.数据报分组交换适用于短报文和具有敏捷性的报文
13、。f.虚电路分组交换事宜浴场交换和减轻各站的处理负担。2.2.5 信元交换ATM(异步转移模式)采纳信元交换23数据传送方式(1)分类并行通信和串行通信(2)在并行通信中数据传输所运用的并行数据总线的物理形式a.计算机内部的数据总线很多就干脆是电路板b.扁平带状电缆c.圆形屏蔽电缆1.1 .1串行输入/输出(1)串行输入的特点串行数据传输中，每次只传送一位数据，速度比并行传输慢，但是，实现串行传输的硬件具有经济性和好用性的特点。1.2 串行数据通信(1)电话系统进行串行通行的三种方式b.半双工通信c.全双工通信(2)串行数据的传输、接收的定时可以通过数据链路限制来实现(3)串行数据通信的两种传
14、输方法a.异步串行传输通信硬件通过附加同步信息的方法传输数据b.同步串行传输同步信息包含在信息块内的方法(4)同步通信与异步通信的优缺点a.同步通信取消了每个字节的同步位，从而使数据位在传送为中所占比率增大，提高了传送效率。b.同步通信容许用户传送没有意义的二进制数据c.允许PC机用户通过同步通信网络与计算机实现通信2.4 检错与纠错2.4.1 检错法(1)检错法的概念检错法是指在传输中仅仅发送足以使接收端能够检测出差错的附加位。(2)检错法的分类a.奇偶校验法b.冗余校验法(1.RC)c.循环冗余校验法(CRC)2.4.2 纠错法(1)自动恳求重发(ARQ)当发送站向接收站发送数据块时，假如
15、无差错，则接收站回送一个确定应答，即ACK指令;假如接收站检测出错误,则发送一个否定应答，即NCK指令，恳求重发。(2)正向纠错法发送站发送能使接收站检错纠错的冗余位2.5 通信硬件2.5.1 调制解调器(1)调制解调器是一种数据通信设备(DCE)(2)调制解调器的作用就是将数据在数据格式与模拟格式之间转换AT指令集a.ATD拨号指令(ATDP:脉冲拨号，ATDT音频拨号)b.ATH挂机指令c.ATA应答指令(ATSO=O表示取消自动应达，二某个非零整数，则表示振铃这个整数次后应答)d.ATZ将调制解调器内寄存器的值设为默认2.5.2RS-232标准何谓RS-232由美国电子工业协会(EIA)
16、制定的数据终端设备与数据通信设备在进行串行二进制数据交换时的接口，EIARS-232C(2)RS-232的物理层特性a.机械特性接口标准的机械部分指定两个通信装置如何连接。规定了有两个连接器，接至JDCE的为母，接到DTE的为公。标准规定运用25针连接器，DB25连接器已成为一个事实上的标准。b.电信号特性+3V+15V的正电压表示SPACE-3V-15V的负电压表示MARK在-3V+3V之间构成一个转换区域,事实上，传输通常运用+(-)12Vc.RS-232C引脚安排I .引脚功能分类A.数据线路：分为数据传送和接收两条线路发送数据(TD,引脚2),接收数据(RD,引脚3)B.限制线路：限制
17、线路传送PC或调制解调器中某些条件的ON/OFF指标来指示该弓I脚线路的状态处于开启或是关闭DTR,引脚20:数据终端就绪，由PC产生以使调制解调器了解PC已准备就绪DSR,引脚6:数据设备就绪，由MODEM产生，以告知PC当MODEM打开时，已和电话线路连接好且处于数据传输模式RTS,引脚4:恳求发送，由PC产生毅同志调制解调器它想要传送数据CTS,引脚5:清除发送,由MODEM产生告知PC它可以进行数据传送CD,引脚8:载波检测，也称为接收线路信号检测装置(R1.SD),有时还称为数据载波检测(DCD),他告知PC机调制解调器是否已建立了有效的连接R1.引脚22:振铃指示II .地SG,引
18、脚7:信号地PG,引脚1:爰护地III .定时电路TC,引脚15:称为发送定时转自:考试网-ExamwRC,引脚17:称为接收定时(3)空调制解调器的连接,关键是将发送数据TD和接收数据RD交叉连接，事实上是干脆通信2.5.3通信适配器(1)异步通信适配器也叫串口，异步通信界面,通用异步接收器/发送器或UART(2)同步通信适配器最常用的同步通信适配器是SD1.C和BSCIV 6通信软件功能(1)调制解调器的限制a.呼叫/回答模式切换b.自动重拨号c.电话挂起(2)数据限制功能a.流限制(XON/XOFF)b.文件传输(3)数据操作功能a.字符过滤b.转换表c.终端仿真(4)特殊功能a.外部文
19、件操作b.后台操作c.回到操作系统d.编辑器局域网定义和特性局域网(1.OCa1.AreaNetWOrk)即1.AN将小区域内的各种通信设备互联在一起的通信网络。1.局域网三个特性：(1)高数据速率在01.-100Mbps(2)短距离0.1-25Km低误码率10-8-10-11。2、确定局域网特性的三个技术：(1)用以传输数据的介质(2)用以连接各种设备的拓扑结构(3)用以共享资源的介质限制方法。3、设计一个好的介质访问限制协议三个基本目标：(1)协议要简洁(2)获得有效的通道利用率(3)对网上各站点用户的公允合理。以太网Ethernet正EE802.3以太网是一种总路途型局域网，采纳载波监听
20、多路访问/冲突检测CSMA/CD介质访问限制方法。1.载波监听多路访问CSMA的限制方案:Q)一个站要发送,首先须要监听总线，以确定介质上是否存在其他站的发送信号。(2)假如介质是空闲的，则可以发送。(3)假如介质忙，则等待一段间隔后再重试。坚持退避算法：(D非坚持CSMA:假如介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，等待一段时间，重复第一步。利用随机的重传时间来削减冲突的概率，缺点:是即使有几个站有数据发送，介质仍旧可能牌空闲状态,介质的利用率较低。(2)1-坚持CSMAj触口介质是空闲的，则发送;假如介质是忙的，接着监听，直到介质空闲，马上发送;假如冲突发生，则等待一段随机时间，重复第一步。
21、缺点:假如有两个或两个以上的站点有数据要发送，冲突就不行避开的。(3)P-坚持CSMA:假如介质是空闲的，则以P的概率发送，而以(I-P)的概率延迟一个时间单位，时间单位等于最大的传播延迟时间;假如介质是忙的，接着监听，直到介质空闲，重复第一步;假如发送被延迟一个时间单位，则重复第一步。2、载波监听多路访问/冲突检测这种协议广泛运用在局域网内，每个帧发送期间，同时有检测冲突的实力，一旦检测到冲突，就马上停止发送，并向总线上发一串堵塞信号，通知总线上各站冲突已经发生，这样通道的容量不致因白白传送已经损坏的帧而奢侈。冲突检测的时间:对基带总线，等于随意两个站之间最大的传播延迟的两倍;对于宽带总线，
22、冲突检测时间等于随意两个站之间最大传播延迟时间的四倍。3、二进制退避算法：(1)对每个帧,当第一次发生冲突时，设置参量为1.=2;(2)退避间隔取I-1.个时间片中的一个随机数，1个时间片等于2a;(3)当帧重复发生一次冲突时，则将参量1.加倍；(4)设置一个最大重传次数，则不再重传，并报告出错标四网TokeRingIEEE802.51、标记的工作过程：标记环网又称权标网，这种介质访问运用一个标记沿着环循环,当各站都没有帧发送时，标记的形式为O1.I1.1.1.1.I,称空标id当一个站要发送帧时，须要等待空标记通过，然后将它改为忙标记011111110o并紧跟着忙标记，把数据发送到环上。由于
23、标记是忙状态，所以其他站不能发送帧，必需等待。发送的帧在环上循环一周后再回到发送站，将该帧从环上移去。同时将忙标记改为空标记，传至后面的站，使之获得发送帧的许可权。2、环上长度用位计算，其公式为:存在环上的位数等于传播延迟(5skm)发送介质长度X数据速率+中继器延迟。对于Ikm长、IMbps速率、20个站点,存在于环上的频为25位。3、站点接收帧的过程:当帧通过站时，该站将帧的目的地址和本站的地址相上匕较，如地址相符合，则将帧放入接收缓冲器，再输入站，同时将帧送回至环上;如地址不符合，则简洁地将数据重新送入环。4、优先级策略标记环网上的各个站点可以成不同的优先级，采纳分布式高度算法实现。限制
24、帧的格式如下:P优先级、T空忙、M监视位、预约位纤分布式数据接口FDDIISO93141.FDD1.和标记环介质访问限制标准接近,有以下几点好处:(1)标记环协议在重负载条件下,运行效率很高,因此FDDI可得到同样的效率。(2)运用相像的帧格式，全球不同速率的环网互连，在后面网络互加这一章将要探讨这个问题(3)已经熟识IEEE802.5的人很简洁了解FDDI(4)已经积累了IEEE802.5的实践阅历，特殊是将它做集成电路片的经济，用于FDD1.系统和元件的制造。2、FDDI技术(1)数据编码:用有光脉冲表示为1,没有光能量表示为OoFDD1.采纳一种全新的编码技术，称为4B/5B。每次对四位
25、数据进行编码，每四位数据编码成五位符号，用光的存在和没有来代表五位符号中每T立是1还是Oo这种编码使效率提高为80%o为了得到信号同步,采纳了二级编码的方法，先按4B/5B编码，然后再用一种称为倒相的不归零制编码NRZIz其原理类似于差分编码。(2)时钟偏移:FDD1.分布式时钟方案，每个站有独立的时钟和弹性缓冲器。进入站点缓冲器的数据时钟是依据输入信号的时钟确定的，但是，从缓冲器输出的信号时钟是依据站的时钟确定的，这种方案使环中中继器的数目不受时钟偏移因素的限制。3、FDD1.帧格式：由此可知:FDD1.MAC帧和正EE802.5的帧特别相像，不同之处包括:FDD1.帧含有前文,对高数据率下
26、时钟同步特别重要;允许在网内运用16位和48位地址,比IEEE802.5更加敏捷;限制帧也有不同。4、FDDI协议FDDI和IEEE802.5的两个主要区分：(I)FDDI协议规定发送站发送完帧后，马上发送一幅新的标记帧，而IEEE802.5规定当发送出去的帧的前沿回送至发送站时,才发送新的标记帧。(2)容量安排方案不同，两者都可采纳单个标记形式，对环上各站点供应同等公允的访问权,也可优先安排给某些站点。IEEE802.5运用优先级和预约方案。5、为了同时满意两种通信类型的要求，FDDI定义了同步和异步两种通信类型，定义一个目标标记循环时间TTRTr每个站点都存在有同样的一个TTRT值。局域网
27、标准IEEE802委员会是由IEEE计算机学会于1980年2月成立的，其目的是为局域网内的数字设备供应一套连接的标准,后来又扩大到城域网。1.服务访问点SAP在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点SAP来定义接口。2、逻辑连接限制子层1.1.CIEEE802规定两种类型的链路服务:无连接1.1.C（类型1）,信息帧在1.1.C实体间，无须要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种1.1.C帧既不确认，也无件可流量限制或差错复原功能。面对连接1.1.C（类型2）,任何信息帧，交换前在一对1.1.C实体间必需建立逻辑链路
28、。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并供应差错复原和流量限制功能。3、介质访问限制子层MAC正EE802规定的MAe有CSMA/CD、标记总线、标记环等。4、服务原语（I）ISO服务原语类型REQUEST原语用以使服务用户能从服务供应者那里恳求确定的服务，如建立连接、发送数据、结束连接或状态报告。indication原语用以使服务供应者能向服务用户提示某种状态。如连接恳求、输入数据或连接结束。RESPONSE原语用以使服务用户能响应从前的indiecation,如接受连接IND1.CAT1.ON。Confirmarion原语用以使服务供应者能报告从前的REQUEST胜利或失败。(2)IEEE
29、802服务原语类型和ISO服务原语类型相比REQUEST和INDICATION原语类型和ISO所用的具有相同意义。正EE802没有REPONSE原语类型,CONFIRMATION原语类型定义为仅是服务供应者的确认。逻辑链路限制协议1JEEE802.2是描述1.AN协议中逻辑链路1.1.C子层的功能、特性和协议，描述1.1.C子层对网络层、MAC子层及1.1.C子层本身管理功能的界面服务规范。2、1.1.C子层界面服务规范IEEE802.2定义了三个界面服务规范：(1)网络层/1.1.C子层界面服务规范;(2)1.1.C子层/MAC子层界面服务规范;(3)1.1.C子层/1.1.C子层管理功能的
30、界面服务规范。3、网络层/1.1.C子层界面服务规范供应两处服务方式不确认无连接的服务:不确认无连接数据传输服务供应没有数据链路级连接的建立而网络层实体能交换链路服务数据单元1.SDU手段。数据的传输方式可为点到点方式、多点式或广播式。这是一种数据报服务面对连接的服务:供应了建立、运用、复位以及终止数据链路层连接的手段。这些连接是1.SAP之间点到点式的连接，它还供应数据链路层的定序、流控和错误复原，这是一处虚电路服务。4、1.1.C子层/MAC子层界面服务规范本规范说明白1.1.C子层对MAC子层的服务要求，以便本地1.1.C子层实体间对等层1.1.C子层实体交换1.1.C数据单元。(1)服
31、务原语是:MA-DATA.request、MA-DATAJndicationxMA-DATA.confirm(2)1.1.C协议数据单元结构1.1.CPDU:目的服务访问点地址字段DSAP,一个字节,其中七位实际地址,一位为地址型标记用来标识DSAP地址为单个地址或组地址。源服务访问点地址字段SSAPz一个字节,其中七位实际地址,一位为吩咐/响应标记位用来识别1.1.CPDU是吩咐或响应。限制字段、信息字段。5、1.1.C协议的型和类1.1.C为服务访问点间的数据通信定义了两种操作:I型操作，1.1.C间交换PDU不须要建立数据链路连接，这些PDU不被确认，也没有流量限制和差错复原。型操作，两
32、个1.1.C间交换带信息的PDU之间，必需先建立数据链路连接，正常的通信包括，从源1.1.C到目的1.1.C发送带有信息的PDU,它由相反方向上的PDU所确认。1.1.C的类型:第1类型，1.1.C只支持I型操作;第2类型，1.1.C既支持I型操作，也支持型操作。6、1.1.C协议的元素限制字段的三种格式:带编号的信息帧传输、带编号的监视帧传输、无编号限制传输、无编号信息传输。带编号的信息帧传输和带编号的监视帧传输只能用于型操作。无编号限制传输和无编号信息传输可用于I型或型操作，但不能同时用。信息帧用来发送数据，监视帧用来作回答响应和流控。CSMA/CD介质访问限制协议1.MAC服务规范三种原
33、语MA-DATA.request、MA-DATAJndication、MA-DATAxonfirm2、介质访问限制的帧结构CSMA/CD的MAC帧由8个字段组成前导码;帧起始定界符SFD;帧的源和目的地址DA.SA;表示信息字段长度的字段;逻辑连接限制帧1.1.C;填充的字段PAD;帧检验序列字段FCSo前导码:包含7个字节每个字节为10101010,它用于使P1.S电路和收到的帧定时达到稳态同步。帧起始定界符:字段是10101011序列，它紧跟在前导码后,表示一幅帧的起先。帧检验序列:发送和接收算法两者都运用循环冗余检验（CRC）来产生FCS字段的CRC值。3、介质访问限制方法IEEE802
34、3标准供应了介质访问限制子层的功能说明，有两个主要的功能:数据封装（发送和接收），完成成帧（帧定界、帧同步）、编址（源和目的地址处理）、差错检测（物理介质传输差错的检测）；介质访问管理，完成介质安排避开冲突和解决争用处理冲突。数据模型的三要素Q）数据结构数据结构是所探讨的对象类型（ObjeCtTyPe）的集合。这些对象和对象类型是数据库的组成成分。一般可分为两类:一类是与数据类型、内容和其它性质有关的对象;一类是与数据之间的联系有关的对象。前者如网状模型中的数据项和记录，关系模型中的域、属性和关系等。后者如网状模型中的关系模型(Settype).在数据库领域中，通常依据数据结构的类型来命名数据
35、模型，进而对数据库管理系统进行分类。如层次结构、网状结构和关系结构的数据模型分别称作为层次模型、网状模型和关系模型。相应地，数据库分别称作为层次数据库、网状数据库和关系数据库。(2)数据操作数据操作是指对各种对象类型的实例(或值)所允许执行的操作的集合，包括操作及有关的操作规则。在数据库中，主要的操作有检索和更新(包括插入、删除、修改)两大类。数据模型定义了这些操作的定义、语法(即运用这些操作时所用的语言)。数据结构是对系统静态特性的描述，而数据操作是对系统动态特性的描述。两者既有联系，又有区分。(3)数据的约束条件数据的约束条件是完整性规则的集合。完整性规则是指在给定的数据模型中，数据及其联
36、系所具有的制约条件和依存条件，用以限制符合数据模型的数据库的状态以及状态的变更，确保数据的正确性、有效性和一样性。概念模型数据模型是数据库系统的核心和基础。每个DBMS软件都是基于某种数据模型的。为了把现实世界中的具体事物或事物之间的联系表示成DBMS所支持的数据模型，人们首先必需将现实世界的事物及其之间的联系进行抽象，转换为信息世界的概念模型;然后将信息世界的概念模型转换为机器世界的数据模型。也就是说，首先把现实世界中的客观对象抽象成一种信息结构。这种信息结构并不依靠于具体的计算机系统和DBMSo然后，再把概念模型转换为某一计算机系统上某一DBMS所支持的数据模型。因此，概念模型是从现实世界
37、到机器世界的一个中间层次。现实世界的事物反映到人的大脑之中，然后人们起先相识这些事物，经过选择、命名、分类和组织等抽象工作之后形成概念模型，并进入到信息世界。用户(USer)关切的是现实世界中的事物、事物的属性及其相互关系。例如，用户可能关切他的顾客及其属性，如顾客地址、银行帐号等等。用户也关切自己的定货帐目，如谁订的货、订的什么和订多少等等。系统分析员(ana1.yst)同样也关切现实世界,但是系统分析员须要分析用户的信息需求。作为需求分析的结果，分析员必需以文档的形式对需求进行结构化的描述;这个文档就是信息模型。实体(Entity)实体是构成数据库的基本元素。实体是指一个存在的东西以区分这
38、个东西所具有的属性和这个东西与其它东西的联系。实体可以是人，也可以是物;可以是实际对象，也可以是概念;可以是事物本身，也可以是指事物之间的联系。属性(AttribUte)一个实体可以由若干个属性来刻画。属性是相对实体而言的，是实体所具有的特性。关键字(Key)能唯一地标识实体的属性的集合称为关键字(或码)。M(Domain)属性的取值范围称作域。实体型(EntityType)一类实体所具有的共同特征或属性的集合称为实体型。一般用实体名及其属性来抽象地刻画一类实体的实体型。实体集(EntitySet)同型实体的集合叫实体集。例如，学生就是一个实体集。实体集的名即是实体型。对于学生和(学号，姓名，
39、年龄，系，年级)均是实体型，而学生是对实体型(学号，姓名，年龄,系，年级)所起的名称，两者是指同一客观对象。但本科生和探讨生可以为相同实体型，而实体集不同。联系(Re1.atiOnShiP)现实世界的事物之间是有联系的。一般存在两类联系:一是实体内部的组成实体的属性之间的联系，二是实体之间的联系。在考虑实体内部的联系时，是把属性看作为实体。一般来说，两个实体之间的联系可分为三种：(1)一对一(1:1)联系若对于实体集A中的每一个实体，实体集B中至多有唯一的一个实体与之联系，反之亦然，则称实体集A与实体集B具有一对一联系，记作1：Io(2)一对多(1:n)联系若对于实体集A中的每个实体,实体集B
40、中有n个实体(n0)与之联系;反之,对于实体集B中的每一个实体,实体集A中至多只有一个实体与之联系，则称实体集A与实体集B有一对多联系，记为1：%相应地有多对一(n:1)联系多对一联系，从本质上说，是一对多联系的逆转。其定义同一对多联系类似，不再赘述。(3)多对多(m:n)联系若对于实体集A中的每一个实体,实体集B中有n个实体(nNO)与之联系;反之，对于实体集B中的每一个实体，实体集A中也有m个实体(m0)与之对应,则称实体集A与实体集B具有多对多联系，记作m:no实质上，多对多联系是随意一种联系。另外，同一实体集内的各个实体间也可以有各种联系。概念模型的表示方法最常用的是实体一联系方法(E
41、ntity-ReIationShiPAPPrOaCh),简称E-R方法。该方法是由PPSChen在1976年提出的。E-R方法用E-R图来描述某一组织的概念模型。在这里仅介绍E-R图的要点。在E-R图中：Q)长方形框表示实体集，框内写上实体型的名称。(2)用椭圆框表示实体的属性，并用有向边把实体框及其属性框连接起来。(3)用菱形框表示实体间的联系，框内写上联系名，用无向边把菱形框及其有关的实体框连接起来，在旁边标明联系的种类。假如联系也具有属性，则把属性框和菱形框也用无向边连接上。三种主要的数据模型实际DBMS所支持的数据模型主要有三种：层次模型(HierarChiCa1.Mode1.)网状模
42、型(NetWOrkMode1.)关系模型(ReIatiOna1.ModeI)其中,关系模型是当前DBMS所支持的数据模型的主流。90年头运行的DBMS几乎都是基于关系模型的。层次模型和网状模型统称为非关系模型。非关系模型的结构可以和图论中的图相对应，比较直观，但在理论上不完备，实现效率较低故此目前很少用。但是最近层次模型在探讨面对对象的DBMS中已得到重视。在关系模型中，数据在用户的观点中(或在用户视图中)的逻辑结构是一张二维表(TabIe)。关系(Re1.ation),对应于平常讲的一张表。元组(TUPIe),表中的一行。属性(AttribUte),表中的一列称为一个属性，给每一列起一个名，
43、称为属性名。这一列或这个属性全部可能取的值的集合称为这个属性的值域(Domain),值域中的一个元素叫做这个属性的值。主关键字(PHmaryKeyAttribute或PrimaryKey)z是指能唯一标识一个元组的一个或一组属性。重量(AttribUteva1.ue)z是指元组中的一个属性值。关系模式(Re1.atiOna1.Schema)z是对关系的描述，一般用关系名(属性名1，属性名2,，属性名n)来表示。同层次模型和网状模型相比较，关系模型具有下列特点:Q)概念单一在关系模型中，无论是实体还是实体之间的联系都用关系来表示。在关系模型中，在用户的观点中，数据的逻辑结构就是表，也只有这唯一的
44、概念。在非关系模型中，用户要区分记录型与记录型之间的联系两个概念;当环境困难时，数据结构异样困难，难以驾驭。而关系模型，由于概念单一，可以变困难为直观、简洁，易学易用。(2)规范化所谓关系规范化是指在关系模型中，每一个关系都要满意确定的条件要求。这些条件被称为规范条件。对于关系，一个最基本的规范条件是，要求关系中的每一个属性(或重量)均是不行分的数据项;也就是说不允许表中有表，表是不行嵌套的。(3)在关系模型中，用户对数据的操作的输入和输出都是表，也就是说，用户通过操作旧表而得到一张新表。总之，关系模型概念简洁，结构清晰，用户易学易用，有严格的以数学为基础的关系理论作指导，便于DBMS的实现。
45、基于关系的DBMS简化了应用程序员的工作，便于数据库应用系统的设计和维护。故此，关系模型自诞生以后就得到了快速的发展，成为应用最为广泛的、唯一的数据模型。数据库系统的三级模式结构数据库管理系统的三级模式结构由外模式、模式和内模式组成。外模式(externa1.schema),或子模式(SUbSChema)或用户模式(userschema),是指数据库用户所看到的数据结构，是用户看到的数据视图。模式(SChema)或逻辑模式(1.ogicschema),是数据库中对全体数据的逻辑结构和特性的描述,是全部用户所见到的数据视图的总和。外模式是模式的一部分。内模式(interna1.schema),或
46、存储模式(StOrageschema),或物理模式(PhySiCa1.schema),是指数据在数据库系统内的存储介质上的表示，即对数据的物理结构和存取方式的描述。模式描述的是数据的全局的逻辑结构，确定了DBMS的功能。外模式涉及的仅是局部的逻辑结构，是模式的子集，是对模式的调用。数据库系统的三级模式是对数据进行三个层次抽象的工具。通过三级模式,把对数据的具体组织留给DBMS来完成，使得用户能在高层次上处理数据的逻辑结构，而不必关切数据的物理结构。为了实现这三个层次这间的联系,DBMS在沟通三级模式中供应了两个映象:外模式-模式映象模式-内模式映象(1)模式模式规定了数据库中全部数据的一个逻辑
47、表示或描述形式。模式既不同于内模式，也不同于外模式。它比内模式抽象，不涉及数据的物理结构和存储介质。它与具体的应用程序或高级语言无关。(2)外模式外模式是个别用户的数据视图，即与某一应用有关的数据的逻辑表示。(3)内模式内模式是全部数据库的内部表示或底层描述，是用来定义数据的物理结构和存取方式的。(4)二级映象对于同一个模式，可以有随意多个外模式。外模式-模式的映象定义了某个外模式和模式之间的对应关系。这些映象的定义通常包含在各自的外模式中。当模式变更时，外模式-模式的映象要做相应的变更，以保证外模式的不变性。这是数据库管理员(DBA)的责任。模式-内模式的映象定义了数据逻辑结构和存储结构之间的对应关系。例如，字段的内部表示等。当数据库的存彳诸结构变更时，模式-内模式的映象也须做相应的修改，以使得模式保持不变性。这仍是DBA的责任。正是由于上述二
