1、1.1计算机网络发展的历史阶段计算机网络发展的历史阶段1具有通信功能的单具有通信功能的单机系统机系统2具有通信功能的多具有通信功能的多机系统机系统3计算机计算机计算机计算机网络网络 把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互连，按照网络协议相互通信，以共享硬件、软件和数据资源为目标的系统称作计算机网络。1.2 计算机网络的定义计算机网络的定义 IEEE 802.1 基本网络概念及网桥联网IEEE 802.2 逻辑链路控制等 IEEE 802.3CSMA/CD局域网 IEEE 802.4令牌总线局域网 IEEE 802.5Token Ring令牌环局域网IEEE
2、 802.6 城域网IEEE 802.7 宽带局域网 IEEE 802.8 光纤局域网(FDDI)IEEE 802.9 ISDN语音数据集成网 IEEE 802.10 网络的安全 IEEE 802.11 无线局域网IEEE 802.12需求优先访问局域网 1.3 计算机网络的标准计算机网络的标准 1数据通信数据通信 数据通信即数据传送，是计算机网络的最基本功能之一。从通信数据通信即数据传送，是计算机网络的最基本功能之一。从通信角度看，计算机网络其实是一种计算机通信系统。作为计算机通信系角度看，计算机网络其实是一种计算机通信系统。作为计算机通信系统，能实现下列重要功能：统，能实现下列重要功能：（
3、1）传输文件）传输文件 网络能快速地、不需要交换软盘就可在计算机与计算机之间进行文网络能快速地、不需要交换软盘就可在计算机与计算机之间进行文件拷贝件拷贝。（2）使用电子邮件（）使用电子邮件（E-mail）用户可以将计算机网络作为邮局，向网络上的其他计算机用户用户可以将计算机网络作为邮局，向网络上的其他计算机用户发送备忘录、报告和报表等。虽然在办公室使用电话是非常方便的，发送备忘录、报告和报表等。虽然在办公室使用电话是非常方便的，但网络的但网络的E-mail可以向不在办公室的人传送消息，而且还提供了一种可以向不在办公室的人传送消息，而且还提供了一种无纸办公的环境。无纸办公的环境。1.4 计算机网
4、络的功能计算机网络的功能 2、资源共享、资源共享 资源共享包括硬件、软件和数据资源的共享，它是计算机网络最有吸引力的功能。资源共享指的是网上用户能够部分或全部地使用计算机网络资源，使计算机网络中的资源互通有无、分工协作，从而大大地提高各种硬件、软件和数据资源的利用率。（1）共享硬件资源共享硬件资源（2）共享软件资源共享软件资源（3）共享数据共享数据 3计算机系统可靠性和可用性的提高计算机系统可靠性和可用性的提高计算机系统可靠性的提高主要表现在计算机网络中每台计算机都可以依赖计算机系统可靠性的提高主要表现在计算机网络中每台计算机都可以依赖计算机网络相互为后备机，一旦某台计算机出现故障，其它的计算
5、机可以计算机网络相互为后备机，一旦某台计算机出现故障，其它的计算机可以马上承担起原先由该故障机所担负的任务，避免了系统的瘫痪使得计算机马上承担起原先由该故障机所担负的任务，避免了系统的瘫痪使得计算机的可靠性得到了大大的提高。的可靠性得到了大大的提高。计算机可用性的提高是指当计算机网络中某一台计算机负载过重时，计算计算机可用性的提高是指当计算机网络中某一台计算机负载过重时，计算机网络能够进行智能的判断，并将新的任务转交给计算机网络中较空闲的机网络能够进行智能的判断，并将新的任务转交给计算机网络中较空闲的计算机去完成，这样就能均衡每一台计算机的负载，提高了每一台计算机计算机去完成，这样就能均衡每一
6、台计算机的负载，提高了每一台计算机的可用性。的可用性。4易于进行分布处理易于进行分布处理在计算机网络中，每个用户可根据情况合理选择计算机网内的资源，以就在计算机网络中，每个用户可根据情况合理选择计算机网内的资源，以就近的原则快速地处理。对于较大型的综合问题，通过一定的算法将任务分近的原则快速地处理。对于较大型的综合问题，通过一定的算法将任务分交给不同的计算机，从而达到均衡网络资源，实现分布处理的目的。此外，交给不同的计算机，从而达到均衡网络资源，实现分布处理的目的。此外，利用网络技术，能将多台计算机连成具有高性能的计算机系统，以并行的利用网络技术，能将多台计算机连成具有高性能的计算机系统，以并
7、行的方式共同来处理一个复杂的问题，这就是当今称之为协同式计算机的一种方式共同来处理一个复杂的问题，这就是当今称之为协同式计算机的一种网络计算模式。网络计算模式。数据数据是定义为有意义的实体，是表征事物的形式，例如文字、声音和图像等。数据可分为模拟数据和数字数据两类。模拟数据是指在某个区间连续变化的物理量，例如声音的大小和温度的变化等。数字数据是指离散的不连续的量，例如文本信息和整数。信号信号是数据的电磁或电子编码。信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号。其中模拟信号是指一种连续变化的电信号，例如：电话线上传送的按照话音强弱幅度连续变化的电波信号。数字信号是指一种离散变化的电信号，例如计算机产
8、生的电信号就是“0”和“1”的电压脉冲序列串。信道信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。一般来说，一条通信线路至少包含两条信道，一条用于发送的信道和一条用于接收的信道。和信号的分类相似，信道也可分为适合传送模拟信号的模拟信道和适合传送数字信号的数字信道两大类。2.1.2 数据通信方式数据通信方式数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式.通常通常有如下三种分类方法有如下三种分类方法按数据代码传输的顺序分为按数据代码传输的顺序分为:串行传输和并行传输串行传输和并行传输按数据传输的同步方式分为同步传输和异步传输按数据传输的同步方式分为同步传输和异步
9、传输按数据传输的流向和时间关系分为按数据传输的流向和时间关系分为:单工、半双工和双工单工、半双工和双工传输传输串行传输和并行传输串行传输和并行传输串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输.该方法该方法实现简单实现简单,采用较多采用较多.缺点是缺点是:为解决收、发方码组或字为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步措施符同步，需要外加同步措施并行通信：将数据以成组方式在两条以上的并行信道上并行通信：将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时传输。并行传输不需要另外的措施就可实现收发同时传输。并行传输不需要另外的措施就可实现收发双方的字符同步双方的字符同
10、步.缺点是缺点是:需要传输信道多、设备复杂、需要传输信道多、设备复杂、成本高。成本高。值得注意的是：串行和并行的概念是指组成一个字符的值得注意的是：串行和并行的概念是指组成一个字符的各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。至于数据各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。至于数据字符还是逐个依次发送。字符还是逐个依次发送。同步传输同步传输在串行传输中在串行传输中,如何解决码组如何解决码组(字符字符)的同步问题的同步问题:同步传输同步传输和异步传输和异步传输同步传输同步传输:以固定时钟节拍来发送数据信号的。在串行数以固定时钟节拍来发送数据信号的。在串行数据流中据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的
11、各信号码元之间的相对位置都是固定的,接受端接受端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符要从收到的数据码流中正确区分发送的字符,必须建立必须建立同步的时钟。同步传输是以帧为单位发送数据同步的时钟。同步传输是以帧为单位发送数据,并有帧并有帧的起始和终止标志。的起始和终止标志。与异步传输相比与异步传输相比,同步传输在技术实现上复杂同步传输在技术实现上复杂,但不需要对但不需要对每一个字符单独加起、止码元作为识别字符的标志，每一个字符单独加起、止码元作为识别字符的标志，只是在一串字符的前后加上标志序列只是在一串字符的前后加上标志序列.因此因此,传输效率高传输效率高,适合较高速率的数据通信系统。适合较高速
12、率的数据通信系统。异步传输异步传输异步传输异步传输:每次传输一个字符代码每次传输一个字符代码(5-8bits),传输时在一个传输时在一个字符的前后均加上一个特殊的标志字符的前后均加上一个特殊的标志(称为起始位和终止称为起始位和终止位位).通常通常,起始位为一个码元起始位为一个码元,极性为极性为0,终止位为终止位为1-2个码个码元元,极性为极性为1每一个字符的起始时刻是随机的、任意的（这就是异步每一个字符的起始时刻是随机的、任意的（这就是异步的含义）的含义）,但在同一字符内码元的长度是相等的。接受但在同一字符内码元的长度是相等的。接受端从根据端从根据“终止位终止位”到到“起始位起始位”的跳变的跳
13、变(“1”“0”)识识别一个新的字符，从而区分一个个字符别一个新的字符，从而区分一个个字符异步传输的优点是：字符同步实现简单，收发双方的时异步传输的优点是：字符同步实现简单，收发双方的时钟信号不需要精确的同步。缺点是：每个字符增加了钟信号不需要精确的同步。缺点是：每个字符增加了2-3bit，降低了传输效率，降低了传输效率。单工、半双工、全双工通信单工、半双工、全双工通信 单工数据传输：两站之间只能沿指定方向传输数据，反向传联络信号 半双工数据传输：两站之间可以沿两个方向传输数据，但两个方向不能同时传输 双工数据传输:两站之间可以同时两个方向传输数据A站B站正向数据信道反向信道A站B站正向数据信
14、道反向信道A站B站2.1.3 2.1.3 模拟数据与数字数据的传输形式模拟数据与数字数据的传输形式 1 1模拟数据在模拟信道上传输模拟数据在模拟信道上传输 2 2数字数据在模拟信道上传输数字数据在模拟信道上传输 计算机和终端设备都是数字设备，它们只能接收和发送数字数据，而电话系统只能传输模拟信号，所以这个数字数据要进入到模拟信道以前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，以便它能在模拟信道上传输，这样的一个变换过程叫调制（注意：这个调制过程并不改变数据的内容，仅是把数据的表示形式进行了改变）。这个变换器又叫做调制器。而当调制后的模拟信号传到接收端以后，在接收端也有一个变换器再对这个信号进行
15、反变换，即又把它变回数字信号，这样的一个变换过程叫解调。这个变换器又叫解调器。由于计算机和终端设备之间的数据通信一般是双向的，因此在数据通信的双方既有用于发送信号的调制器又有用于接收信号的解调器，所以把这两个设备合在一起形成我们通常所说的调制解调器（Modem）。调制解调器就是使用一条标准话路（3.1kHz的标准话路带宽）提供全双工的数字信道。调制解调器最基本的调制方法有以下几种（在图2-1中给出了这几种波形传输数据的波形的示意图）：（1）调幅（AM）即载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，0对应于无载波输出，而1对应于有载波输出。（2）调频（FM）即载波的频率随基带数字信号而变化。例如，0对
16、应于频率f1，而1对应于频率f2。（3）调相（PM）即载波的初始相位随基带数字信号而变化。例如，0对应于相位0度，而1对应于180度。3 3模拟数据在数字信道上传输模拟数据在数字信道上传输 用数字信道传输模拟数据时，需要对模拟数据进行脉冲编码调制（PCM）。PCM最初并不是为传送计算机数据所设计的，它的目的是为了能使电话局之间的一条中继线不只传送一路电话而是可以同时传送几十路电话所设计的。PCM是将模拟电话信号转变为数字信号，所以首先要对电话信号进行取样。根据取样定理，只要取样频率不低于电话信号最高频率的2倍，就可以从取样的脉冲信号中无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的最高频率为3.
17、4KHz，为方便起见，取最高频率为4KHz，那么取样频率就是8KHz，相当于取样周期为125s，即每秒钟采样8000次。下一步是进行编码。在我国使用的PCM体制中，电话信号是采用8bit编码，也就是说，将取样后的模拟电话信号量化为256个不同等级中的一个。4 4数字数据在数字信道上传输数字数据在数字信道上传输 这种方式最典型的例子是在两个装有Windows 98操作系统的计算机上，利用Windows 98中自带的“直接电缆连接”功能把两个计算机通过串行口或并行口直接相连。在这种情况下通信的双方发出的数据和接收的数据以及在信道上所传输的全部都是数字信号。对于数字数据在数字信道上传输来说，最普遍而
18、且最容易的办法是用两个不同的电压电平来表示两个二进制数字。例如，无电压（也就是无电流）常用来表示0，而恒定的正电压用来表示1。另外，使用负电压（低）表示0，使用正电压（高）表示1也是很普遍的。后一种技术称为不归零制NRZ（NonReturn to Zero）。2.1.4 2.1.4 数据传输中的检错与纠错数据传输中的检错与纠错 1纠错码纠错码 2检错码检错码 检错码是指在发送每一组信息时发送一些附加位，接收端通过这些附加位可以对所接收的数据进行判断看其是否正确，如果存在错误，它不能纠正错误而是通过反馈信道传送一个应答帧把这个错误的结果告诉给发送端，让发送端重新发送该信息，直至接收端收到正确的数
19、据为止。最简单的检错码为奇偶校验。它是在一个二进制数据字上加上一位，以便检测差错。例如，在偶校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符中“1”的个数为偶数。在奇校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符中“1”的个数为奇数。接收端检测该校验位以确定是否有差错发生。奇偶校验并不是一种十分安全可靠的检错方法，如果有偶数个数据位在传输中同时出错，接收端无法检测出差错的数据，所以其检错概率为50%。对于低速传输来说，奇偶校验是一种令人满意的检错法。通常偶校验常用于异步传输或低速传输，而奇校验常用于同步传输。循环冗余校验码是基于将位串看成是系数为0或1的多项式，一个k位帧可以看成是从xk-1
20、到x0的k次多项式的系数序列，这个多项式的阶数为k-1。高位（最左边）是xk-1项系数，下一位是xk-2的系数，以此类推。例如，110001有6位，表示成多项式是x5+x4+x0。它的6个多项式系数分别是1，1，0，0，0，和1。多项式的运算法则是模2运算。按照它的运算法则，加法不进位，减法不借位。加法和减法两者都与异或运算相同。如果采用多项式编码的方法，发送方和接收方必须事先商定一个生成多项式G（x），生成多项式的最高位和最低位必须是1。要计算m位的帧M（x）的校验和，生成多项式必须比该校验和的多项式短。基本思想是：将校验和加在帧的末尾，使这个带校验和的帧的多项式能被G（x）除尽。当接收方收
21、到带有校验和的帧时，用G(x)去除它，如果有余数，则传输出错。循环冗余校验（循环冗余校验（CRC）码）码 循环冗余校验（循环冗余校验（CRC）码）码 2.1.5 2.1.5 多路复用多路复用 1 1频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM）时分多路复用时分多路复用TDM正是利用了这一优点。利用每个信号在时间上交叉，可以正是利用了这一优点。利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号，这种交叉可以是位一级的，也可以是由字在一个传输通路上传输多个数字信号，这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间节组成的块或更大量的
22、信息。与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。时分多路复用时分多路复用TDM不仅局限于传输数字信号，模拟信号也可以同时交叉传输。不仅局限于传输数字信号，模拟信号也可以同时交叉传输。另外，对于模拟信号，时分多路复用另外，对于模拟信号，时分多路复用TDM和频分多路复用和频分多路复用FDM结合起来使用也结合起来使用也是可能的。一个传输系统可以频分许多条通道，每条通道再用时分多路复用来细是可能的。一个传输系统可以频分许多条通道，每条通道再用时分多路复用来细分。
23、分。2时分多路复用（时分多路复用（TDM）2.2.1 线路交换 使用线路交换方式，就是通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通信线路。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。最普通的线路交换例子是电话系统。在通话之前，通过用户的呼叫（即拨号），如果呼叫成功，则从主叫端到被叫端就建立了一条物理通路，这样双方就能进行通话了，当通话结束后双方挂机，这时为进行通话所建立起来的物理通路就自动拆除了。其实，线路交换方式的通信也应包括这三种状态，即线路建立、数据传送和线路拆除。2.2 数据交换 例如：假设A站准备与B站建立一个连接，典型的做法是：在数据交换中，对一些实
24、时性要求不高的信息，可以采用另一种数据交换的方法叫报文交换。报文交换方式传输的单位是报文，在报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其它控制信息。在这种报文交换方式中，不需要在两个站之间建立一条专用通路。相反，如果一个站想要发送一个报文给另一站，它只要把一个目的地址附加在报文上，然后发送整个报文即可。报文从发送站到接收站，中间要经过多个结点，在这每个中间结点中，都要接收整个报文，暂存这个报文，然后转发到下一个结点。2.2.2 报文交换 例如：假设发送一个从A站到B站的报文。报文分组交换是国际上计算机网络普遍采用的数据交换方式。报文分组交换试图综合报文交换和线路交换的优点。报文分组交换原理
25、是把一个要传送的报文分成若干段，每一段都作为报文分组的数据部分，由于报文分组交换允许每个报文分组走不同的路径，所以一个完整的报文分组还必须包括地址、分组编号、校验码等传输控制信息，并按规定的格式排列每个分组。报文分组交换的工作方式非常象报文交换，形式上的主要差别在于：在分组交换网络中，要限制所传输的数据单位的长度。典型的最大长度是1000位到几千位。2.2.3 报文分组交换 例如：考虑一个报文分组的传输。2.3.1 OSI的参考模型OSI开放系统互连参考模型将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应
26、用层OSI采用这种层次结构可以带来很多好处。如：（1）各层之间是独立的。（2）灵活性好。（3）结构上可分割开。各层都可以采用最合适的技术来实现。（4）易于实现和维护。（5）能促进标准化工作，因为每一层的功能及其所提供的服务都已有了精确的说明。2.3 计算机网络的体系结构1物理层 物理层传输数据的单位是比特。物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体是什么，因为它们的种类非常多，物理层的作用是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流。为了达到这个目的，物理层在设计时涉及的主要问题有：用多大的电压代表
27、“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”而不是比特“0”确定连接电缆材质、引线的数目及定义、电缆接头的几何尺寸、锁紧装置等l 指出一个比特信息占用多长时间l 采用什么样的传输方式l 初始连接如何建立 当双方结束通信如何拆除连接。综上所述，物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。2数据链路层 数据链路层传输数据的单位是帧，数据帧的帧格式中包括的信息有：地址信息部分、控制信息部分、数据部分、校验信息部分。数据链路层的主要作用是通过数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层把一条
28、有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看起来好象是一条不出差错的链路。为了完成这一任务，数据链路层还要解决如下一些主要问题：（1）代码透明性的问题。由于物理层只是接收和发送一串比特流信息而不管其是什么含义。（2）流量控制的问题。在数据链路层还要控制发送方的发送速率必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收时，就必须及时地控制发送方的发送速率，即在数据链路层要解决流量控制的问题。3网络层 网络层传送的数据单位是报文分组或包。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个结点和链路，也可能还要经过好几个路由器所连接的通信子网。网络层的任务就是要选择最佳的路由，使发送站的运输层所传下来
29、的报文能够正确无误地按照目的地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。这就是网络层的路由选择功能。路由选择的好坏在很大程度上决定了网络的性能，如网络吞吐量（在一个特定的时间内成功发送数据包的数量），平均延迟时间、资源的有效利用率等。路由选择是广域网和网际网中非常重要的问题，局域网则比较简单，甚至可以不需要路由选择功能。路由选择的定义是根据一定的原则和算法在传输通路上选出一条通向目的结点的最佳路径，一个好的路由选择应有以下特点：信息传送所用时间最短使网络负载均衡通信量均匀路由选择算法应简单易实现，不致因拓扑的变化，影响报文正常到达目的结点。这里要强调指出，网络层中的“网络”二字，已不是我们通常谈到
30、的网络的概念，而是在计算机网络体系结构模型中的专用名词。另外在网络层还要解决拥塞控制问题。在计算机网络中的链路容量、交换结点中的缓冲区和处理机等，都是网络资源。在某段时间，若对网络中某一资源的需求超过了该资源所能提供的可用部分，网络的性能就要变坏。这种情况叫拥塞。网络层也要避免这种现象的出现。通常上Internet所采用的TCP/IP协议中的IP（网际协议）协议就是属于网络层。而登录NOVELL服务器所必须使用的IPX/SPX协议中的IPX（网际包交换协议）协议也是属于网络层。4运输层 OSI（开放式系统互连）所定义的运输层正好是七层的中间一层，是通信子网（下面3层）和资源子网（上面3层）的分
31、界线，它屏蔽通信子网的不同，使高层用户感觉不到通信子网的存在。它完成资源子网中两结点的直接逻辑通信，实现通信子网中端到端的透明传输。运输层信息的传送单位是报文。运输层的基本功能是从会话层接收数据报文，并且在当所发送的报文较长时，在运输层先要把它分割成若干个报文分组，然后再交给它的下一层（即网络层）进行传输。另外，这一层还负责报文错误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。运输层在高层用户请求建立一条传输的虚拟连接时，通过网络层在通信子网中建立一条独立的网络连接，但如果高层用户要求比较高的吞吐量时，运输层也可以同时建立多条网络连接来维持一条传输连接请求，这种技术叫“分流技术”。有时为了节省费用，对速
32、度要求不是很高的高层用户请求，运输层也可以将多个传输通信合用一条通信子网的网络连接。这种技术叫“复用技术”。运输层除了有以上功能和作用外，它还要处理端到端的差错控制和流量控制的问题。通常上互连网所采用的TCP/IP协议中的TCP（传输控制协议）协议就是属于运输层。而登录NOVELL服务器所必须使用的IPX/SPX协议中的SPX（顺序包交换协议）协议也是属于运输层。5会话层 如果不看表示层，在OSI开放式系统互连的会话层就是用户和网络的接口，这是进程到进程之间的层次。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，目的是完成正常的数据交换，并提供了对某些应用的增强服务会话，也可被用于远程登录到分时系统或
33、在两个机器间传递文件。会话层对高层提供的服务主要是“管理会话”。一般，两个用户要进行会话，首先双方都有必须接受对方，以保证双方有权参加会话；其次是会话双方要确定通信方式，即会话允许信息同时双向传输或任一时刻仅能单向传输，若是后者，会话层将记录此刻由哪一个用户进程来发送数据，为了保证单向传输的正确性，即在某一个时刻仅能一方发送，会话层提供了令牌管理，令牌可以在双方之间交换，只有持有令牌的一方才可以执行发送报文这样的操作。会话层提供的另一种服务叫“同步服务”。综上所述，会话层的主要功能归结为：允许在不同主机上的各种进程间进行会话。6表示层 在计算机与计算机的用户之间进行数据交换时，并非是随机的交换
34、数据比特流，而是交换一些有具体意义的数据信息，这些数据信息有一定的表示格式，例如表示人名用字符型数据，表示货币数量用浮点数数据等等。那么不同的计算机可能采用不同的编码方法来表示这些数据类型和数据结构，为让采用不同编码方法的计算机能够进行交互通信，能相互理解所交换数据的值，可以采用抽象的标准法来定义数据结构，并采用标准的编码形式。表示层管理这些抽象数据结构，并且在计算机内部表示和网络的标准表示法之间进行转换，也即表示层关心的是数据传送的语义和语法两个方面的内容。但其仅完成语法的处理，而语义的处理是由应用层来完成的。表示层的另一功能是数据的加密和解密，为了防止数据在通信子网中传输时敌意的窃听和篡改
35、，发送方的表示层将要传送的报文进行加密后再传输，接收方的表示层在收到密文后，对其进行解密，把解密后还原成的原始报文传送给应用层。表示层所提供的功能还有文本的压缩功能，文本压缩的目的是为了把文本非常大的数据量利用压缩技术使其数据量尽可能的减小，以满足一般通信带宽的要求，提高线路利用率，从而节省经费。综上所述，表示层是为上层提供共同需要数据或信息语法的表示变换。7应用层 应用层是OSI网络协议体系结构的最高层，是计算机网络与最终用户的界面，为网络用户之间的通信提供专用的程序。OSI的7层协议从功能划分来看，下面6层主要解决支持网络服务功能所需要的通信和表示问题，应用层则提供完成特定网络功能服务所需
36、要的各种应用协议。应用层的一个主要解决是虚拟终端的问题。大家都知道世界上有上百种互不兼容的终端，要把它们组装成网络，即让一个厂家的主机与另一个厂家的终端通信，就不得不在主机方设计一个专用的软件包，以实现异种机、终端的连接。如果一个网络中有N种不同类型的终端和M种不同类型的主机，为实现它们之间的交互通信，要求每一台主机都得为每一种终端设计一个专用的软件包，最坏情况下，需要配置M x N个专用的软件包，显然这种方法实现起来很困难，为此，可采用建立一个统一的终端协议方法，使所有不同类型的终端都能通过这种终端协议与网络主机互连。这种终端协议就称为虚拟终端协议。应用层的另一个功能是文件传输协议FTP。计
37、算机网络中各计算机都有自己的文件管理系统，由于各台机器的字长、字符集、编码等存在着差异，文件的组织和数据表示又因机器而各不相同，这就给数据、文件在计算机之间的传送带来不便，有必要在全网范围内建立一个公用的文件传送规则，即文件传送协议。应用层还有电子邮件的功能，电子邮件系统是用电子方式代替邮局进行传递信件的系统。信件泛指文字、数字、语音、图形等各种信息，利用电子手段将其由一处传递至另一处或多处。OSI各层的功能各层的功能应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层通信子网面向通信面向服务面向应用应用程序：FTP、E-mail、Telnet数据结构表示、数据转换、加密、压缩进程管理、双工、半双工、单
38、工、断点续发，为上层提供可靠的数据传输数据分组、路由选择、差错控制、流量控制数据组成可发送、接收的帧传输物理信号、接口、信号形式、速率2.3.2 TCP/IP参考模型 TCP/IP体系共分成四个层次。它们分别是：网络接口层、网络层、传输层和应用层。1网络接口层网络接口层网络接口层与OSI参考模型的数据链路层和物理层相对应，它不是TCP/IP协议的一部分，但它是TCP/IP赖以存在的与各种通信网之间的接口，所以，TCP/IP对网络接口层并没有给出具体的规定。2网络层网络层 网络层有四个主要的协议：网际协议IP、Internet控制报文协议ICMP、地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP。网络
39、层的主要功能是使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标（可能经由不同的网络）。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同，因此如果需要按顺序发送及接收时，高层必须对分组排序。这就象一个人邮寄一封信，不管他准备邮寄到哪个国家，他仅需要把信投入邮箱，这封信最终会到达目的地。这封信可能会经过很多的国家，每个国家可能有不同的邮件投递规则，但这对用户是透明的，用户是不必知道这些投递规则。另外，网络层的网际协议IP的基本功能是：无连接的数据报传送和数据报的路由选择，即IP协议提供主机间不可靠的、无连接数据报传送。互连网控制报文协议ICMP提供的服务有：测试目的地的可达性和状态、报文不可达的目的地、数
40、据报的流量控制、路由器路由改变请求等。地址转换协议ARP的任务是查找与给定IP地址相对应主机的网络物理地址。反向地址转换协议RARP主要解决物理网络地址到IP地址的转换。3运输层运输层TCP/IP的运输层提供了两个主要的协议，即传输控制协议的运输层提供了两个主要的协议，即传输控制协议TCP和用户数据和用户数据报协议报协议UDP，它的功能是使源主机和目的主机的对等实体之间可以进行会，它的功能是使源主机和目的主机的对等实体之间可以进行会话。其中话。其中TCP是面向连接的协议。所谓连接，就是两个对等实体为进行数是面向连接的协议。所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接服务是
41、在数据交换之前，必须先建立据通信而进行的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。面向连接服务具有连接建连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。面向连接服务具有连接建立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。用户立、数据传输和连接释放这三个阶段。在传送数据时是按序传送的。用户数据协议是无连接的服务。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信数据协议是无连接的服务。在无连接服务的情况下，两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定
42、保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。无连接服务的另一特征就留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配。无连接服务的另一特征就是它不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。当发送端的是它不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态）。当发送端的实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。无连接服务的优点是灵活方便实体正在进行发送时，它才必须是活跃的。无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服和比较迅速。但无连接服务不能防止报文的丢失、重复或失序。无连接服务特别适合于传送少量零星的报文。务特别适合于传送少量零星的报文。4应用层应用层在在TC
43、P/IP体系结构中并没有体系结构中并没有OSI的会话层和表示层，的会话层和表示层，TCP/IP把它都归结到把它都归结到应 用 层。所 以，应 用 层 包 含 所 有 的 高 层 协 议，如 虚 拟 终 端 协 议应 用 层。所 以，应 用 层 包 含 所 有 的 高 层 协 议，如 虚 拟 终 端 协 议（TELNET）、文件传输协议（）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传送协议（）、简单邮件传送协议（SMTP）和域）和域名服务（名服务（DNS）等等。）等等。2.4 数据的传输媒体 2.4.1双绞线组建局域网络所用的双绞线是一种由4对线（即8根线）组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类
44、。一般来说，双绞线电缆中的8根线是成对使用的，而且每一对都相互绞合在一起，绞合的目的是为了减少对相邻线的电磁干扰。双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。目前，在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（UTP），它又分：3类、4类、5类、超5类、6类和7类。双绞线的这8根线的引脚定义如下：线路线号12345678线路色标白橙橙白绿蓝白蓝绿白褐褐引脚定义Tx+Tx-Rx+Rx-在局域网，双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集线器之间级联口的级联，有时也可直接用于两个网卡之间的连接或不通过集线器级联口之间的级联，但它们的接线方式各有不同。常规双绞线接法反接线双绞线接法2.4.
45、2 同轴电缆 同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了 内 导 体 铜 芯 线绝 缘 层外 导 体 屏 蔽 线塑 料 保 护 外 层 目前经常用于局域网的同轴电缆有二种：一种是专门用在符合IEEE802.3标准以太网环境中阻抗为50的电缆，只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；另一种是用于频分多路复用FDM的模拟信号发送，阻抗为75的电缆，称为宽带同轴电缆。2.4.3 光纤 光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光
46、缆中包含有多条光纤。光纤上是利用有光脉冲信号表示1，没有光脉冲来表示0。光纤通信系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光端机又分成光发送机和光接收机。而光中继器用来延伸光纤或光缆的长度，防止光信号衰减。光发送机将电信号调制成光信号，利用光发送机内的光源将调制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。光接收机将光信号变换为电信号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方。光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层。中心是光传播的玻璃芯。光纤分为单模光纤和多模光纤两类（所谓“模”是指以一定的角度进入光纤的一束光）。光纤不仅具有通信容量非常大的特点，而且还具有其他的一些特点：抗电磁干扰性能好；保密性好，
47、无串音干扰；信号衰减小，传输距离长；抗化学腐蚀能力强。正是由于光纤的数据传输率高（目前已达到1Gb/s），传输距离远（无中继传输距离达几十至上百公里）的特点，所以在计算机网络布线中得到了广泛地应用。目前光缆主要是用于交换机之间、集线器之间的连接，但随着千兆位局域网络应用的不断普及和光纤产品及其设备价格的不断下降，光纤连接到桌面也将成为网络发展的一个趋势。但是光纤也存在一些缺点。这就是光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高。2.5 网络的拓扑结构 2.5.1星型拓扑结构星型拓扑结构是由中心结点和通过点对点链路连接到中心结点的各站点组成。星型拓扑结构的中心结点是主结点，它接收各分散站
48、点的信息再转发给相应的站点。目前这种星型拓扑结构几乎是Ethernet双绞线网络专用的。这种星型拓扑结构的中心结点是由集线器或者是交换机来承担的。星型拓扑结构有以下优点：集线器由于每个设备都用一根线路和中心结点相连，如果这根线路损坏，或与之相连的工作站出现故障时，在星型拓扑结构中，不会对整个网络造成大的影响，而仅会影响该工作站。网络的扩展容易。控制和诊断方便。访问协议简单。星型拓扑结构也存在着一定的缺点：过分依赖中心结点。成本高。2.5.2 总线型拓扑结构 总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有的站点（包括工作站和文件服务器）均通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或称总线上，各工作站地
49、位平等，无中心结点控制。总线型拓扑结构的总线大都采用同轴电缆。总线上的信息多以基带信号型式串行传送。某个站点发送报文（把要发送的信息叫报文），其传送的方向总是从发送站点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，又称为广播式计算机网络，在总线网络上的所有站点都能接收到这个报文，但并不是所有的都接收，而是每个站点都会把自己的地址与这个报文的目的地址相比较,只有与这个报文的目的地址相同的工作站才会接收报文。在总线型拓扑结构中，由于各站点通过总线来传输信息，并且各站点对于总线的使用权是平等，因此就产生了如何合理分配信道问题，这种合理解决信道分配问题的控制方法叫介质访问的控制方式。总线型拓扑结构的介质
50、访问控制方式是叫CSMA/CD（载波监听多路访问/冲突检测）。总线型拓扑结构有以下的主要优点：l 从硬件观点来看总线型拓扑结构可靠性高。因为总线型拓扑结构简单，而且又是无源元件。l 易于扩充，增加新的站点容易。如要增加新站点，仅需在总线的相应接入点将工作站接入即可。l 使用电缆较少，且安装容易。l 使用的设备相对简单，可靠性高。当然总线型拓扑结构也存在一些缺点：故障隔离困难。在星型拓扑结构中，一旦检查出哪个站点出故障，只需简单地把连接拆除即可。而在总线型拓扑结构中，如果某个站点发生故障，则需将该站点从总线上拆除，如传输介质故障，则整个这段总线要切断和变换。2.5.3 环型拓扑结构 环型拓扑结构
