计算机网络基础

作业点评 独立，创新完成；避免图1-21 色彩单调 绝对禁止抄袭！！！

问题回顾 1、计算机网络的基本功能：____、____ 2、从组成上看，计算机网络分为_____、 _____、______三大部分 3、从功能上分，计算机网络分为____子网、____子网 4、局域网的英文缩写是______, 广域网的英文缩写是______

星型网络拓扑结构 优点： 缺点： 配置方便、每个接点只有一个设备、集中控制故障诊断容易、协议简单 电缆长度安装费用高、扩展困难、依赖中央节点

工作站 Modem 公共电话网 Modem 服务器 1.2 数据通信基础 （a）通信模型 工作站 Modem 公共电话网 Modem 服务器 （b）通信系统实例

1.2.1 基本概念 （1）数据 模拟数据是指在某个区间产生的连续的值。数字数据是指在某个区间产生的离散的值。 （2）信号 1.2.1 基本概念 （1）数据 模拟数据是指在某个区间产生的连续的值。数字数据是指在某个区间产生的离散的值。 （2）信号 信号是数据的表示形式，或称数据的电磁编码或电子编码。它使数据能以适当的形式在通信介质上传输。信号有模拟信号和数字信号两种基本形式。

1.2.1 基本概念 （3）数据传输 数据传输是指用电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。 （4）传输速率 1.2.1 基本概念 （3）数据传输 数据传输是指用电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。 （4）传输速率 数据传输速率是指每秒钟所能传输的位数， 可用b/s（比特/秒）来表示， 它可按下式计算：S= (1/T)log2n 其中，T为脉冲宽度或脉冲重复周期；n是一个脉冲所表示的有效状态，即调制电平数。

1.2.2 数据编码技术 编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便于数据的传输和处理。 信号必须进行编码，使得与传输介质相适应。 1.2.2 数据编码技术 编码是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便于数据的传输和处理。 信号必须进行编码，使得与传输介质相适应。 在数据传输系统中，主要采用如下3种数据编码技术：即数字数据的模拟信号编码、数字数据的数字信号编码、模拟数据的数字信号编码。

1.数字数据的模拟信号编码 ①移幅键控法ASK ： 是用载波频率的两个不同振幅来表示两个二进制值。在有些情况下，用振幅恒定载波的存在与否来表示两个二进制值。

1.数字数据的模拟信号编码 ②移频键控法FSK ： 是用载波频率附近的两个不同频率来表示两个二进制值。这种调制方式不易受干扰的影响，比ASK方式的编码效率高。

1.数字数据的模拟信号编码 ③移相键控法PSK： 是用载波信号的相位移动来表示二进制数据。 在图1.8（c）中，信号相位与前面信号串同相位的信号表示0，信号相位与前面信号串反相位的信号表示1。

2.数字数据的数字信号编码 ①不归零制编码 ②曼彻斯特编码 ③差动曼彻斯特编码

3.模拟数据的数字信号编码---脉冲编码调制 采样定理指出： 如果在规则的时间间隔内，以高于两倍最高有效信号频率的速率对信号f(t)进行采样的话，那么，这些采样值就包含了原始信号的全部信息。利用低通滤波器可以从这些采样中重新构造出函数f(t)。

1.2.3 数据传输类型 1.基带传输 在数据通信中，用典型的矩形脉冲表示二进制数据信号。将矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带（简称基带）。 1.2.3 数据传输类型 1.基带传输 在数据通信中，用典型的矩形脉冲表示二进制数据信号。将矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带（简称基带）。 矩形脉冲信号就叫做基带信号。 在通道上直接传输基带信号的方法称为基带传输。

1.2.3 数据传输类型 2.频带传输 频带传输是指利用模拟通信信道传输数字信号的方法。由于电话网是用于传输语音信号的模拟通信信道，并且是目前覆盖面最广的一种通信方式，为利用电话交换网实现计算机之间的数字信号传输，必须将数字信号转换成模拟信号。 为此，要在发送端选取音频范围的某一频率的正（余）弦模拟信号作为载波，用它运载所要传输的信号，通过电话信道将其送到另一端；在接收端再将数字信号从载波上取出来，恢复为原来的信号波形。

1.2.4 数据传输方式 异步传输是以字符为单位的数据传输。 （2）同步传输 1.2.4 数据传输方式 （1）异步传输 异步传输是以字符为单位的数据传输。 （2）同步传输 同步传输是以数据块为单位的数据传输。每个数据的头部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标记一个数据块的开始和结束，同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流的同步传输。

1.2.5 数据交换技术 1.线路交换（Circuit Switching） ①线路建立阶段 ②数据传送阶段 ③线路拆除阶段 1.2.5 数据交换技术 在网络中常常要通过中间节点把数据从源站点发送到目的站点，以此实现通信。这些中间节点并不关心数据内容，它的目的只提供一个交换设备，把数据从一个节点传向另一个节点，直至达到目的地。 1.线路交换（Circuit Switching） ①线路建立阶段 ②数据传送阶段 ③线路拆除阶段

2.报文交换（Message Switching） 报文交换是网络通信的另一种完全不同的方法。在这种交换方式中，两个工作站之间无需建立专用的通路。相反，如果一个工作站想要发送报文，就把目的地址添加在报文中一起发送出去。 该报文将在网络上从一个节点被传送到另一个节点。在每个节点中，要接收整个报文并进行暂时存储，然后经过路由选择再发送到下一个节点。

3.分组交换（Packet Switching） 分组交换与报文交换十分相似。形式上的主要区别在于：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度，典型的长度限制范围为一千到数千比特。 而报文交换网络中的报文长度则要长得多。限制数据单元的最大长度对改善网络性能将产生显著的效果。

4.三种数据交换技术比较 线路交换：在数据传送开始之前必须建立一条完全的通路； 在线路释放之前，该通路将被一对用户完全占用。对于猝 发式通信线路的利用率不高。 报文交换：报文从源站点传送到目的地采用存储转发方式。 在传送报文时，同时只占一段通道；在交换节点中需要缓 冲存储，报文需要排队。因此，报文交换不能满足实时通 信的要求。 分组交换：报文被分成分组进行传输，并规定了最大的分 组长度。在数据报方式中，目的站需要重新组装报文。分 组交换技术是网络中使用最为广泛的一种交换技术。局域 网采用的是分组交换技术。

1.2.6 多路复用技术 多路复用技术（Multiplexing）是指为充分利用传输介质，在一条物理线路上建立多条通信信道的技术。 1.频分多路复用 频分多路复用是以信道频带作为分割对象，在发送端把要传输多路信号用互不重叠的频率分割开，用不同中心频率调制不同的信号，发送时在各自的信道中被传送到接收端，由解调器恢复成原来的波形。为防止相互干扰，各信道之间由保护频带隔开。

1.2.6 多路复用技术 2.波分多路复用 波分复用是在1根光纤上承载多个波长(信道)系统，将1根光纤转换为多条“虚拟”纤，当然每条虚拟纤独立工作在不同波长上，这样极大地提高了光纤的传输容量。波分复用是当前光纤通信网络扩容的主要手段。

1.2.6 多路复用技术 3.时分多路复用 时分多路复用是以信道传输时间作为分隔对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用，每个用户分得一个时间片，用户使用信道的所有带宽。

1.2.6 多路复用技术 4.码分多路复用 码分多路复用 (CDM) 是频分复用与时分复用两种技术的复合，频分复用是按频域正交来划分信号，时分复用是按时域正交来划分信号。同样可利用码间的正交性来划分信号。利用正交编码来实现多路通信的方式称为码分复用。码分复用技术已在扩频移动无线电通信中得到应用。

1.3 网络体系结构 1.3.1 协议与分层 （1）协议 （2）实体 （3）分层 （4）服务 （5）接口 （6）体系结构 1.3 网络体系结构 1.3.1 协议与分层 （1）协议 （2）实体 （3）分层 （4）服务 （5）接口 （6）体系结构 （7）服务与协议的关系

1.3.2 OSI模型 1984年，国际标准化组织（ISO）公布了一个 作为未来网络协议指南的模型。该模型被称作开放 系统互连参考模型，又称为ISO/OSI参考模型。OSI 是Open Systems Interconnection 的缩写。 OSI参考模型并不是一个真正具体的网络，它 将整个网络的功能划分七个层次，分别为物理层、 数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和 应用层。

各层功能 物理层：实现原始数据在通信信道上的传输，保证数据在目标设备以与源设备发送它的同样方式读取。 网络层：将源机器网络层数据传输到目的机器的网络层。

各层功能 网络层： 1、路由选择和中继功能 2、对数据运输过程实施流量控制、差错控制、顺序控制和多路复用 3、根据传输层的要求选择网络服务质量 4、处理非正常情况，报告差错

各层功能 传输层: 1、建立、维护和拆除传输层连接 2、传输层地址到网络层地址的映射 3、多个传输层链接对网络层连接的复用 4、单一连接上端对端顺序控制和流量控制 5、端到端的差错控制及恢复。

各层功能 会话层：向表示层或会话用户提供会话服务 表示层：完成数据格式转换，保证两个系统应用层的数据相互识别 应用层：系统管理员管理网络服务所涉及的所有功能。

ISO/OSI参考模型及协议

1.3.3 TCP/IP 模型 TCP/IP（Transmission Control Protocol /Internet Protocol）是传输控制协议/互联网络 协议的缩写，当初是为美国国防部研究计划局设计 的，其目的在于能够让各种各样的计算机都可以在 一个共同的网络环境中运行。 在TCP/IP参考模型中，去掉了OSI参考模型中 的会话层和表示层，同时将OSI参考模型中的数据 链路层和物理层合并为网络接口层。

TCP/IP参考模型

1.3.4 TCP/IP 协议组工作原理 1.IP地址 IP地址对网上的某个节点来说是一个逻辑地址。它独立于任何特定的网络硬件和网络配置，不管物理网络的类型如何，它都有相同的格式。 IP地址是一个4字节的数字，实际上由两部分合成，第一部分是IP网络号，第二部分是主机号。IP地址可分成五类，即A类、B类、C类、D类和E类。

1.3.4 TCP/IP 协议组工作原理 2.子网的划分 使用A类、B类或C类IP地址的单位可以把它们的网络划分成几个部分，每个部分称为一个子网。每个子网对应于一个下属部门或一个地理范围（比如一座或几座办公楼），或者对应一种物理通信介质（比如以太网，点到点连接线路）。它们通过网关互连或进行必要的协议转换。 *子网掩码的引入

除了TCP和IP协议以外，互联网协议中还包括很多其他的协议， TCP/IP参考模型与协议组中的关系见下图。 应用层 Telnet FTP SMTP DNS 其它协议 传输层 TCP UDP 互连层 IP ARP RARP 网络接口层 Ethernet Token Ring

1.3.5 OSI模型与TCP/IP 模型比较 1.结构的比较 OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层。两者都有网络层、传输层和应用层，但其它层是不同的。两者的另外一个差别是有关服务类型方面。OSI模型的网络层提供面向连接和无连接两种服务，而传输层只提供面向连接服务。TCP/IP模型在网络层只提供无连接服务，但在传输层却提供两种服务。 OSI RM与TCP/IP模型对比图

2.对两种模型的评价 OSI模型层次数量与内容选择不是很好，会话层很少用到，表示层几乎是空的；寻址、流量控制与差错控制在每一层都重复出现，降低了系统效率；数据安全性、加密与网络管理在模型设计初期被忽略了；模型的设计更多是被通信的思想所支配，不适合计算机与软件的工作方式。 TCP/IP模型在服务、接口与协议上区别不是很清楚；没有划分出物理层与数据链路层，这个划分是有必要的。

1.3.6 IEEE 802局域网参考标准 1980年2月，IEEE成立IEEE 802委员会，专门研究局域网的体系结构和相关标准，在此基础上产生了局域网的参考模型。 IEEE 802局域网参考模型见下图，它说明了局域网的体系结构，以及与OSI模型的关系。IEEE 802参考模型主要涉及OSI模型的物理层和数据链路层。 OSI RM与IEEE 802模型对比图

1.5 网络实验平台VMware-workstation

1.5 网络实验平台VMware-workstation

1.5.2 VMware Workstation的使用方法 Vmware安装好以后，你就等于多了N台机器可以使用了。当然，这些机器目前只是硬件系统，需要在虚拟机中安装相应的操作系统才可以象真正的机器一样来使用。 由于现在的虚拟机中还没有系统，所以要建立一个新的系统，按<ctrl+N>或者从File菜单选择。

按照向导的提示，可以选择默认的设置或者自定义。默认的设置是Vmware为每种要安装的操作系统提供了默认的机器硬件配置，比如硬盘种类、大小，内存大小等等，自定义则是允许用户在建立新操作系统是自行选择这些配置。

选择自定义设置

然后，根据对话框的提示进行自定义设置，需要选择的项目如下： “Vmware5专用的类型” 、要安装的操作系统 、操作系统的存放位置、内存容量 、网络类型 、接口类型 、“创建一个新的硬盘” 、硬盘接口 、硬盘容量 、虚拟机硬盘对应在主机上的文件名字和位置。 到现在为止，我们只是准备好了安装操作系统的虚拟的机器，还没有安装好操作系统，所以现在这台虚拟机仍然是不能使用的。

先来认识一下虚拟机的界面，了解如何配置这台机器的硬件。 1 2 3 4

接下来看看在安装操作系统以前如何更改虚拟机的设置。 点击上图中的第三个框中的第二项，编辑虚拟机的设置 。出现的界面中有两大项，一个是硬件，一个是选项。硬件是更改刚才设定的虚拟机的硬件设备，选项是更改刚才设定的虚拟机的一些选项。

虚拟机的硬件设置好了以后，就可以安装操作系统了。操作系统的安装过程和在真正的系统中安装是相同的。

实训三 （1）题目：考察一个局域网现场实际连接情况 （2）目的：了解局域网系统的组成，并通过参观系统中的不同部分，了解局域网网络中所使用的设备与连接方法。 （3）内容：参观本单位实际局域网系统，并根据所见内容画出局域网网络系统示意图。

实训四 （1）题目：VMware Workstation虚拟机安装与使用 （2）目的：根据教材所介绍的内容，掌握VMware Workstation 5.0虚拟机安装与使用方法 。 （3）内容：有一块8GB的硬盘，将其分区。其中主分区是2GB，设置两个逻辑分区，容量各为扩展分区的30%和70%。然后格式化，最后利用VMware虚拟机安装Windows 2000操作系统。