1、计算机网络技术 （第二版）所用教材：所用教材：胡远萍、陈雪蓉等编著：计算机网络技术与应用（第二版）高等教育出版社，2014.9参考资料：参考资料：胡远萍、陈雪蓉等编著：计算机网络技术与应用（第一版）高等教育出版社，2008.12 第1章 认识计算机网络第2章 计算机与局域网的连接第3章 组建小型局域网络第4章 组建小型企业网第5章 无线局域网及其设备 第6章 网络操作系统的基本配置第7章 接入Internet第8章 应用服务器的安装与配置 第9章 计算机网络安全知识目标技能目标拓展能力目标1、掌握计算机网络的基础知识和理论；2、掌握计算机网络的体系结构；3、掌握常用网络设备的基本功能；4、了解
2、无线网络的基本原理；5、理解IP协议、路由和路由协议；6、了解Internet的发展及体系结构；7、了解网络安全与管理的知识。1、掌握常用网络设备的基本配置；2、掌握局域网的组建方法与规则；3、掌握ADSL接入方式的操作实践；4、掌握Internet的操作方法和常用技巧；5、掌握Internet的应用；6、掌握常用网络管理软件的使用。1、培养学生的自学能力和创新能力；2、在实训中能主动地针对所出现的问题进行分析，培养对问题深入探究的精神，并根据教师所提供学习资源解决问题；3、培养学生在学习过程中的主动性和建构性；4、培养学生的协作能力和沟通能力。（1）计算机网络的定义（2）计算机网络系统的组成
3、（3）计算机网络的分类（4）计算机网络的拓扑结构（5）计算机网络的功能（6）计算机网络的主要性能指标（7）网络体系结构及协议的概念（8）OSI参考模型的结构（9）TCP/IP体系结构(1)掌握计算机网络的基本概念；(2)熟悉网络的分类和拓扑结构；(3)了解计算机网络系统的组成；(4)掌握计算机网络的主要功能；(5)了解计算机网络的产生与发展；(6)掌握网络体系结构及协议的概念；(7)熟悉ISO/OSI开放系统互连参考模型各层的功能(8)掌握TCP/IP体系结构；(9)掌握OSI与TCP/IP的关系。信息说明本章名称认识计算机网络所 属 能 力基础知识必修本章的专业方向 网络管理员、网络工程师、
4、网络规划设计师选修本章的专业方向 网络支持工程师、网络产品营销人员 课题名称计算机网络的概念、网络拓扑结构 所属模块计算机网络基础课 时2课时地 位辅助单元本次课的教学目标知识目标技能目标拓展能力目标1、掌握计算机网络的概念；2、掌握计算机网络的功能；3、了解计算机网络的组成和分类4了解网络拓扑结构1理解现实生活中的各种网络应用领域；2能结合当前了解网络的今后发展方向。3会联系实际分清网络拓扑结构1、能够积极主动的完成布置的任务；2、和同学之间有良好的沟通能力；3、对出现的问题能主动的分析并解决。主要内容：计算机网络的定义和功能计算机网络的应用和发展过程计算机网络的组成和分类计算机网络的拓扑结
5、构重点内容：计算机网络的概念计算机网络的常见组网设备计算机网络的拓扑结构什么是计算机网络？什么是计算机网络？计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。计算机技术：研究计算设备的科学技术。包括计算机硬件、软件及其应用等诸多内容。通信技术：是指将信息从一个地点传送到另一个地点所采取的方法和措施。通信技术是以现代的声、光、电技术为硬件基础，辅以相应软件来达到信息交流目的。50年代中期，美国开始进行通信技术与计算机技术相结合的尝试将分布在不同地理位置上的、具有独立功能的计算机及其外部设备，通过通信设备和通信线路连接起来，按照某种事先约定的规则（通信协议）进行信息交换，以实现资源共享的系统称为计算机
6、网络。2、计算机网络的产生与发展计算机网络的形成与发展经历了四个阶段。第一阶段：单终端系统与多终端系统。第二阶段：多机系统。第三阶段：互联网多网络系统。第四阶段：未来发展物联网等其他以互联网为核心的网络。计算机网络的发展趋势为：向开放式的网络体系结构发展：使不同软硬件环境、不同网络协议的网可以互连，真正达到资源共享、数据通信和分布处理的目标。向高性能发展：追求高速、高可靠和高安全性，采用多媒体技术，提供文本、声音、图像、视频等综合性服务。向计算机网络智能化发展：提高网络的性能和提供综合的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。3 计算机网络的功能（
7、1）资源共享 软件、硬件、数据的共享（2)数据通信 用来快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息。（3）实时的集中处理 把已存在的许多联机系统有机地连接起来，提高系统的处理能力（4）提高系统的可靠性 实现两台或多台计算机间的互为备份（5）均衡负荷和分布式处理 合理的分配需要处理的数据1.1.2 计算机网络的组成 计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统组成的。从拓扑结构上看：计算机网络是由一些网络节点和连接这些网络节点的通信链路组成；从逻辑功能上看：计算机网络则是由通信子网和用户资源子网组成的。计算机网络组成示意图 通信子网通信子网路由器路由器路由器路由器路由器路由器主机局域网主机局
8、域网主机局域网主机局域网路由器路由器路由器路由器服务器服务器服务器服务器1网络节点和通信链路（1）网络节点 计算机网络中的节点一般可分为访问节点、转接节点和混合节点。访问节点：访问节点又称端节点，是指拥有计算机资源的用户设备，主要起信源和信宿的作用。访问节点：转接节点又称中间节点，是指那些在网络通信中起数据交换和转接作用的网络节点混合节点：混合节点也称全功能节点，是指那些既可以作为访问节点又可以作为转接节点的网络节点。物理链路是一条点到点的物理线路，中间没有任何交换节点。逻辑链路具备数据传输控制的能力，在物理链路上加上用于数据传输控制的硬件和软件，就构成了逻辑链路。2 2、通信子网和用户资源子
9、网通信子网和用户资源子网按逻辑功能将计算机网络划分为按逻辑功能将计算机网络划分为:资源子网资源子网和和通信子网通信子网1.1.2 1.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成通信子网通信控制处理机(CCP)通信线路通信设备负责完成数据的传输、交换以及通信控制，是负负责完成数据的传输、交换以及通信控制，是负责数据通信的部分责数据通信的部分1.1.2 1.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成资源子网主机系统终端及终端控制设备连网外部设备实现全网面向应用的数据处理和网络资源共享。实现全网面向应用的数据处理和网络资源共享。软件和信息资源1.1.2 1.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成 3网
10、络硬件系统和软件系统 与计算机系统相似，计算机网络也是由硬件系统和软件系统两大部分构成。（1）网络硬件系统 计算机网络的硬件主要包括主计算机、终端、通信控制处理机、调制解调器、多路复用器、集线器和通信线路等。（2）网络软件系统 计算机网络软件系统大致可分为5类：网络操作系统软件、网络协议软件、网络管理软件、网络通信软件、网络应用软件。1.1.2 1.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成 调制解调器的作用是模拟信号和数字信号的“翻译员”。电子信号分两种，一种是“模拟信号”，一种是“数字信号”。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连
11、入Internet时，就必须使用调制解调器来“翻译”两种不同的信号。连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译”成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做“调制”。当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个“翻译”，这个过程叫作“解调”。总的来说就称为“调制解调”。1.1.3 计算机网络的分类 1按计算机网络覆盖的范围进行分类（1）广域网 一般几十千米到几万千米，甚至国家或地区（2）城域网 介于局
12、域网和广域网之间，约为几十千米（3）接入网 接入网提供多种高速接入技术，使用户接入到Internet的瓶颈得到某种程度上的解决。（4）局域网 一般为几千米，通常在企业、学校内使用1.1.3 1.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类 2按网络的使用范围进行分类（1）公用网 公共电话网（2）专用网 银行、公安、铁路 3按网络中计算机所处的地位进行分类（1）对等网络 普通办公室、家庭内可以建立对等网（2）基于服务器的网络 客户机/服务器 4按计算机网络的拓扑结构进行分类 总线型、星型、环型、树型和网状型 5按计算机网络的传输介质进行分类（1）有线网络（2）无线网络1.2.1 网络拓扑结构的概念
13、按照拓扑学的观点，将工作站、服务器、交换机等网络单元抽象为“点”，网络中的传输介质抽象为“线”，那么计算机网络系统就变成了由点和线组成的几何图形，它表示了通信媒介与各节点的物理连接结构，这种结构为网络的拓扑结构。网络拓扑定义了各种计算机、打印机、网络设备和其他设备的连接方式，换句话说，网络拓扑描述了线缆和网络设备的布局以及数据传输时所采用的路径。网络拓扑会在很大程度上影响网络如何工作！1.2.2 常见的网络拓扑结构 按照网络中各节点位置和布局的不同，计算机网络可分为总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、树型拓扑和网状型拓扑等网络类型。1总线型拓扑 优点：结构简单，使用的电缆少，易于网络扩展，可靠性较
14、高缺点：访问控制复杂、受总线长度限制而延伸范围小 2星型拓扑 优点：结构简单、易于诊断与隔离故障、易于扩展网络、便于管理缺点：需要使用大量的线缆，过分依赖中央节点3环型拓扑优点：路径选择简单、控制软件简单缺点：不容易扩充、节点多时响应时间长4树型拓扑 优点：线路总长度短，成本较低，节点易于扩展，缺点：结构较复杂，传输时延长5网状型拓扑优点：可靠性高、节点共享资源容易、可改善均衡负荷，可选择最佳路径，传输时延小缺点：是控制和管理复杂、软件复杂、布线工程量大、建设成本高等局域网常用的拓扑结构有总线型、星型、环型；城域网和广域网的拓扑结构复杂，主要采用网状型和混合结构。监控主机 文件服务器 邮件服务
15、器 办公系统服务器防火墙PSTN路由器WWW服务器交换机 交换机内网计算机网络的定义以及计算机网络的三个要素（结合三个要素来理解计算机网络的概念）计算机网络的功能计算机网络的组成与分类计算机网络的拓扑结构 认识实验室网络设备和结构完成实验报告：上网查找实验室中使用的网卡、交换机、路由器等网络设备相关型号的性能参数。课题名称 计算机网络的体系结构和性能指标课 时 2课时地 位 辅助单元本次课的教学目标知识目标技能目标拓展能力目标1、掌握网络体系结构2、掌握OSI模型中各层的内容。3、熟悉TCP/IP协议体系结构的模型。1、掌握网络间通信的方式；2、掌握各种网络性能指标的计算方法。1、能够积极主动
16、地完成老师布置的任务；2、和同学之间有良好的沟通能力；3、对出现的问题能主动的分析并解决。主要内容：计算机网络的体系结构OSI/RM参考模型TCP/IP协议体系结构的模型计算机网络的主要性能指标重点内容：OSI的七层模型TCP/IP模型1.3.1 计算机网络的通信 为了使分布在不同地方且功能相对独立的计算机之间组成网络进行通信，实现资源共享，计算机网络系统需要完成以下工作：（1）发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。激活就是要发出一些信令，保证要传送的计算机数据能在这条通路上正确发送和接收。（2）要告诉网络如何识别接收数据的计算机。（3）发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已准备好接
17、收数据。（4）发起通信的计算机必须弄清楚，在对方计算机中的文件管理程序是否已做好文件接收和存储文件的准备工作。（5）若计算机的文件格式不兼容，则至少其中的一个计算机应完成格式转换功能。（6）对出现的各种差错和意外事故，如数据传送错误、重复或丢失，网络中某个结点出故障等，应当有可靠的措施保证对方计算机最终能够收到正确的文件。计算机网络中的不同计算机之间要进行通信，必须遵循一些事先制定好的规则标准，为进行网络中的数据交换而建立的规则标准或约定即称为网络协议。一般来说，网络协议主要由语法、语义和时序三大要素组成。（1）语法，是指数据与控制信息的格式、数据编码等。（2）语义，控制信息的内容，需要做出的
18、动作及响应。（3）时序，事件先后顺序和速度匹配。协议控制数据通信的所有方面，它们决定物理网络如何构建，计算机如何连接到网络，数据在传输中采用怎样的格式，以及数据如何发送。人们交往的协议:“现在几点了?”“我有个问题.”彼此作自我介绍 定义发送的信息 定义信息接收后,或某个事件发生后的动作网络协议:通信设备之间的交互而不是人们的交往 所有在因特网上的通信活动全部是由协议所控制的HiHiGot thetime?2:00TCP connection req.TCP connectionreply.time人际交往的协议和计算机网络协议:1.3.3 网络体系结构 在计算机网络系统中，网络服务请求者与服
19、务提供者之间的通信是非常复杂的，如传输介质是怎样物理地建立起来的；在介质上如何传输数据；网络如何知道什么时间要传输数据，有多少数据需要传输；网络中各种实体如何建立相互联系；使用不同语言的网络实体，怎样才能相互通信，网络实体怎样才能保证数据被正确接收。计算机网络体系结构正是解决这些问题的钥匙。为了研究方便，人们把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，层次结构的特点是每一层都建立在前一层基础之上，低层为高层提供服务。网络体系结构提出的背景网络体系结构提出的背景计算机网络的复计算机网络的复杂性、异质性杂性、异质性不同的通信介质不同的通信介质有线、无线、有线、无线、不同种类的设备不同种类的设备主机
20、、路由器、交换机、复用设主机、路由器、交换机、复用设备、备、不同的操作系统不同的操作系统Unix、Windows、不同的软不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）硬件、接口和通信约定（协议）不同的应用环境不同的应用环境固定、移动、固定、移动、不同种类业务不同种类业务分时、交互、实时、分时、交互、实时、宝贵的投资和积累宝贵的投资和积累有形、无形、有形、无形、用户业务的延续性用户业务的延续性不允许出现大的跌宕起伏不允许出现大的跌宕起伏l结构清晰l简化设计与实现l便于更新与维护l较强的独立性和适应性对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：织
21、网络的结构，以达到：解决：分而治之！解决：分而治之！飞机(起飞)飞机(着陆)飞行航线起飞起飞机场机场到达机场到达机场中间空中交通枢纽飞行航线飞行航线机票(购买)机票(投诉)行李(托运)行李(认领)旅客(出发)旅客(到达)1.3.4 OSI/RM参考模型 开放式系统互联模型（OSI）是1984年由国际标准化组织提出的一个参考模型，也称OSI/RM。OSI模型是一种严格的理论模型，并不是一种特定的硬件设备或一套软件方案。OSI模型准则指出了以下内容：网络设备之间如何联系，使用不同协议的设备如何通信。网络设备如何获知何时传输或不传输数据。如何安排、连接物理网络设备。确保网络传输被正确接收的方法。网络
22、设备如何维持数据流的恒定速率。电子数据在网络介质上如何表示。1物理层 物理层（Physical Layer）在OSI模型的最底层，它建立在通信介质的基础上，直接与物理信道直接相连,起到数据链路层和传输媒体之间的逻辑接口作用。功能：提供建立,维护和释放物理连接的方法,实现在物理信道上进行比特流的传输.传送的基本单位：比特(bit)2数据链路层 数据链路层（Data Link Layer）是将比特收集起来，即将物理层传来的0、1信号组成数据包（也称为帧，Frame）的格式，在相邻网络实体之间建立、维持和释放数据链路连接，并传输数据链路服务数据单元。功能:是在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输；
23、传送的基本单位:帧(Frame)数据链路层内容:1)成帧:是因要将网络层的数据分为管理和控制的数据单元 2)物理地址寻址:标识发送和接收数据帧的节点位置,因此常在数据头部加上控制信息DH(源,目的节点的地址),尾部加上差错控制信息DT 3)流量控制:即对发送数据帧的速率进行控制,保证传输正确.4)差错控制:在数据帧的尾部所加上的尾部控制信息DT 5)接入控制:当多个节点共享通信链路时,确定在某一时间内由哪个节点发送数据 常见的数据链路层协议有两类:一是面向字符型传输控制规程BSC;一是面向比特的传输控制规程HDLC数据链路层的设备：交换机等3网络层 网络层（Network Layer）主要规划
24、数据在网络中最佳的传输路径。网络层将从高层传送下来的数据打包,再进行必要的路由选择,差错控制,流量控制及顺序检测等处理,使发送站传输层所传下来的数据能够正确无误地按照地址传送到目的站,并交付给目的站传输层.功能:实现分别位于不同网络的源节点与目的节点之间的数据包传输(数据链路层只是负责同一个网络中的相邻两节点之间链路管理及帧的传输),即完成对通信子网正常运行的控制.具有网络层功能的设备：路由器和三层交换机等。4传输层 传输层（Transport Layer）把数据分段并组装成数据流。由于应用层、表示层和会话层关心的是应用程序，而后面的4层则是处理与数据传输相关的问题。传输层下面的三层属于通信子
25、网,完成有关的通信处理,向传输层提供网络服务;传输层上面的三层完成面向数据处理的功能,为用户提供与网络之间的接口.由此可见,传输层在OSI/RM中起到承上启下的作用,是整个网络体系结构的关键.功能:实现通信子网端到端的可靠传输(保证通信的质量)信息传送的基本单位:报文 传输层采用的协议是ISO8072/3。链路层的任务链路层的任务两节点间节点间可靠的数据传输Ethernet,X.25,ATM,网络层的任务网络层的任务沿两端点间端点间的最佳路由传输数据（主机间的逻辑通信）Ethernet,X.25,ATM,两端点间可靠的透明数据传输（应用进程间的逻辑通信）通信子网通信子网传输层的任务传输层的任务
26、5会话层 会话层（Session Layer），主要负责建立、管理和终止两节点应用程序之间的会话。例如，两节点在正式通信前，需先协商好双方所使用的通信协议、通信方式、如何侦错及复原，以及如何结束通信等内容。功能:提供一个面向用户的连接服务,并为会话活动提供有效的组织和同步所必须的手段,为数据传送提供控制和管理.信息传送的基本单位:报文 会话层采用的协议是ISO8326/7 6表示层 表示层（Presentation Layer）确保一个系统应用层发送的信息能够被另外一个系统的应用层所识别。表示层处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题,通过抽象的方法来定义一种数据类型或数据结构,并通过使用这种
27、抽象的数据结构在各端系统之间实现数据类型和编码的转换.功能:数据编码,数据压缩,数据加密等工作 信息传送的基本单位:报文 表示层采用的协议是ISO8822/3/4/5 7应用层 应用层（Application Layer）处于最高层，也是最靠近用户的一层，为用户的应用程序提供网络服务。应用层是计算机网络与最终用户间的接口,是利用网络资源唯一向应用程序直接提供服务的层.功能:包括系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能.信息传送的基本单位:用户数据报文 应用层采用的协议有:用于文件传送,存取和管理FTAM的ISO8571/14;用于虚终端VP的ISO9040/1;用于作业传送与操作协议J
28、TM的ISO8831/2;用于公共应用服务元素CASE的ISO8649/50 1.3.5 模型中的数据传输 为了使数据分组从源传送到目的地，源端OSI模型的每一层都必须与目的端的以等层进行通信，这种通信方式称为对等层通信。在这一过程中，每一层的协议在对等层之间交换信息，该信息称为协议数据单元（PDU）。举例说明:我们从计算机里面的数据出发，比如QQ写入的信息是最原始的，也就是应用层的工作；然后表示层，是传输的编码，是用什么编码传输数据，有可能还包括加密的过程；而会话层主要进行端对端连接的建立、维持和断开，这三部分是端对端的连接。下一层是传输层,主要包括端口和进程，表示用什么进程连接通信，比如说
29、对方用QQ进行信息传递，这边有QQ、msn及yahoo等，那么为什么就只有QQ能够接受到信息呢?这个功能识别就是靠传输层的作用了。下面三层是点到点的连接。网络层写上IP 指明数据传输的路，是快速的寻址，能快速找到去往的路；数据链路层是在网络层封装的基础上封装MAC地址，是精确的寻址，当找到网关，在这个基础上定位哪台主机；最后物理层是原始比特流传输，传输二进制数0和1。【小知识小知识】封装（Encapsulation）是指在网络传输之间为数据附上必要的协议信息。OSI七层模型的每一层都对数据进行封装，以保证数据能够正确无误的到达目的地，并被终端主机理解及处理。1.3.6 TCP/IP参考模型 1
30、TCPIP的层次结构 TCP/IP是目前被广泛使用的网络协议，几乎所有的厂商和操作系统都支持它，TCP/IP协议也是Internet的基础协议，它是Internet事实上的标准协议。FTPSMTPDNSTFTPTCPUDPIP网络层网络接口层运输层应用层网络接口 1网络接口 2网络接口 3 ICMP ARP RARPTCP/IP模型各层的功能如下：（1）网络接口层:定义了Internet与各种物理网络之间的网络接口。（2）网络层:负责相邻计算机之间（即点对点）通信，包括处理来自传输层的发送分组请求，检查并转发数据报，并处理与此相关的路径选择，流量控制及拥塞控制等问题。（3）传输层:提供可靠的端
31、到端的数据传输，确保源主机传送分组到达并正确到达目标主机。（4）应用层:提供各种网络服务，如SMTP，DNS，HTTP，SNMP等。OSI与TCP/IP参考模型的比较 TCP/IP的网络接口层并不是真正的一层，在数据链路层和物理层的划分上基本是空白，而这两个层次的划分是十分必要的；OSI的缺点是层次过多，事实证明会话层和表示层的划分意义不大，反而增加了复杂性。2.TCP/IP的基本工作原理 从以上的体系结构分析，TCP/IP模型是OSI参考模型的简化,TCP/IP网络上源主机的协议层与目的主机的同层协议层之间，通过下层提供的服务实现对话。源主机和目的主机的同层实体称为对等实体或对等进程，它们之
32、间的对话实际上是在源主机协议层上从上到下、然后穿越网络到达目的主机后再在协议层从下到上到达相应层的过程。协议提供服务相应层次协议提供服务相 应层次IP数据包服务网 络层TCP可靠性服务传 输层ICMP差错和控制网 络层FTP文件传送应 用层ARPIP地址 物理地址网 络层Telnet网络远程访问应 用层RARP物理地址 IP地址网 络层DNS域名 IP地址应 用层3IP协议及IP数据包 在Internet中，最基本核心的是网络层，也称IP层，它是物理网络进行互联的基础。IP协议主要提供以下三个方面的内容。IP定义了在TCP/IP互联网上数据传输所用的协议数据单元PDU，称为IP数据报，它规定了
33、互联网上传输的数据的确切格式。IP软件实现数据报转发功能，选择数据报发送的路由并转发。IP还包括了一组体现了不可靠的、尽力的分组传送思路的规则。这些规则规定了主机和路由器应该如何处理分组、何时及如何发出错误信息，以及在什么情况下可以放弃分组。报头长度：占4位，IP数据报报头的长度，以32位（4B）长度为单位，报头长度必须是32位的整数倍;服务类型：占8位，规定对本数据报的处理方式。总长度：占16位，数据报的长度，包括头部和数据，以字节为单位。标识：占16位，标识数据报。标志：占3位，指出该数据报是否可分段。片偏移：占13位，若有分段时，用以指出该分段在数据报中的相对位置。生存时间：占8位，即数
34、据报在网络中的寿命.协议：占8位，指示传输层所采用的协议。报头校验和：占16位，只校验数据报的报头，不检验数据部分。应用场景：在图1-21中，左边用户利用FTP客户端与右边FTP服务器端进行连接上传文件。数据将从上往下流，每到一层都会加上层头，数据以类堆栈形式存储，到目标主机时，底层数据先得，由底向上，符合堆栈先进后出的特性。计算机网络的主要性能指标主要有:1.带宽 本来是指信号具有的频带宽度，即信号占据的频率范围，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等），现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，常用的带宽单位是千比每秒，即 kb/s；兆比每秒，即 Mb/s；吉比每
35、秒，即 Gb/s；太比每秒，即 Tb/s。2时延（latency/delay）一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需要的时间，包括发送时延、传播时延及处理时延。发送时延（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。信道带宽为数据在信道上的发送速率，常称为数据在信道上的传输速率。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）处理时延:数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。3数据率 数据率即数据传输速率，指每秒传送的二进制位数
36、，又称比特率，单位为bit/s。4吞吐量吞吐量是指一组特定的数据在特定的时间段经过特定的路径所传输的信息量的实际测量值。可以用单位时间发送的比特率、字节数或帧数等来表示。5往返时间（RTT）往返时间表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间。噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统源系统源系统源点：源点设备产生通信网络要传输的数据。发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。目的系统目的系统 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。终点：终点设备从接收器获取传送
37、来的信息。传输系统传输系统可以是简单的物理通信线路也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备5个阶段个阶段包含两项内容：包含两项内容：数据传输数据传输和和通信控制通信控制 过程过程 与打电话比较与打电话比较建立物理连接建立物理连接 拨号，拨通对方拨号，拨通对方 建立逻辑连接建立逻辑连接 互相确认身份互相确认身份数据传输数据传输 互相通话互相通话断开逻辑连接断开逻辑连接 互相确认要结束通话互相确认要结束通话断开物理连接断开物理连接 双方挂机双方挂机*注意，并不是所有的数据通信都需要全部5个阶段。1.6.1 基本概念 数据通信是指通过通信系统将数据以某种信号的方式从一处安全、可靠地传输到另一处
38、，包括数据的传输及数据传输前后的处理。数据是传递信息的实体，它可以分为模拟数据和数字数据两种.信号是数据在传输过程中以电编码或电磁编码的一种表示形式。信号也可分为模拟信号与数字信号两种。模拟信号模拟信号时间上连续，包含无穷多个信号值时间上连续，包含无穷多个信号值数字信号数字信号时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号是二值信号ta）模拟信号tb）数字信号数据通信是计算机与计算机或计算机与终端设备之间的通信，它传输信息的目的不仅是为了交换数据信息，更主要是为了利用计算机来处理数据信息。数据通信系统的一般模型如下图所示。信息通过数据通信系统
39、进行传输的过程信息通过数据通信系统进行传输的过程把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地把携带信息的数据用物理信号形式通过信道传送到目的地信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输信息和数据（二进制位）不能直接在信道上传输编码：数据编码：数据适合传输的数字信号适合传输的数字信号便于同步、识别、纠错便于同步、识别、纠错调制：数字信号调制：数字信号适合传输的形式适合传输的形式按频率、幅度、相位按频率、幅度、相位解调：接收波形解调：接收波形数字信号数字信号解码：数字信号解码：数字信号原始数据原始数据信息信息数据数据信号信号在信道上传输在信道上传输信号信号数据数据信息信息数据编码数据编码调制
40、调制解调解调数据解码数据解码01000001“A”01000001“A”信道信道信息编码信息编码信息解码信息解码1.6.2 数据传输模式1数据通信方式概述 数据通信方式是指通信双方之间的工作形式和信号传输方式，它是通信各方在数据传输实施之前必须首先确定的问题。从信号传输方向来分，基本通信方式有单工通信（Simplex,例：无线例：无线电广播电广播）、半双工通信（Half Duplex,例：对讲机例：对讲机）和全双工通信（Full Duplex,例：电话例：电话）。从数字信号传输的顺序来分，基本通信方式有串行通信和并行通信。从串行通信方式又分为异步通信和同步通信。2模拟传输技术 数字信号不能直接
41、在电话网络上传输.所谓调制就是进行波形变换。或者更严格些，是进行频谱变换，将基带数字信号的频谱变换成为适合于在模拟信道中传输的频谱。最基本的调制技术有以下几种，下图所示显示了采用3种基本调制方法产生的信号波形图。3数字传输技术 采用数字信号传输是现代网络通信的发展方向。模拟信号不能直接在数字信道中传输，必须先转变成数字信号。（1）PCM脉码调制方法 （2）数字信号编码 曼彻斯特编码 差分曼彻斯特编码 4信道复用技术 为了提高信道传输效率，出现了多路复用技术。多路复用就是在单一的传输信道上，同时传输多个用户的信息。信道复用技术包括复合、传输和分离3个过程。常用的信道复用技术有3种：频分多路复用、
42、时分多路复用及统计时分多路复用。DEMUX复用器复用器解复用器解复用器共享信道共享信道MUX信信源源信信宿宿复用的基本思想：复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。数据。复用方法复用方法频分复用频分复用FDM（Frequency Division Multiplexing）按频率划分不同的信道，如按频率划分不同的信道，如CATV系统系统时分复用时分复用TDM（Time Division Multiplexing）按时间划分不同的信道，目前应用最广泛按时间划分不同的信道，目前应用最广泛波分复用波
43、分复用WDM（Wave Division Multiplexing）按波长划分不同的信道，用于光纤传输按波长划分不同的信道，用于光纤传输码分复用码分复用CDM（Code Division Multiplexing）按地址码划分不同的信道，非常有发展前途按地址码划分不同的信道，非常有发展前途频分复用频分复用FDM原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。个频率通道进行传输。频率通道之间留有防护频带以防相互干扰。CH2CH1CH3原带宽原带宽CH1CH2CH3移频后带宽移
44、频后带宽MUXCH1 CH2 CH3带宽复用信号带宽复用信号f复用器复用器时分复用时分复用TDM原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个时隙，每路数据占用一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。每路数据占用一个时隙进行传输。在通信网络中应用极为广泛。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流复用后的数据流时隙号时隙号1231D3D2D1时间片时间片12时间片时间片2D1时隙时隙D2复用器复用器t统计（异步）统计（异步）TDMSTDMTDM的缺点：某用户无数据发送，其他用户也不能占用该时隙，的缺点：某用户无
45、数据发送，其他用户也不能占用该时隙，将会造成带宽浪费。将会造成带宽浪费。STDM：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。：用户不固定占用某个时隙，有空时隙就将数据放入。ABCD待发数据待发数据t1 t2 t3A1B1C1D1C2D2A2B2时间片时间片1时间片时间片2同步同步TDM带宽浪费A1B1B2时间片时间片1时间片时间片2统计统计TDM可用带宽C2波分复用波分复用光的频分复用光的频分复用原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一原理：整个波长频带被划分为若干个波长范围，每路信号占用一个波长范围来进行传输。个波长范围来进行传输。F2F1F3光谱光谱F1F2F3共享光纤
46、的光谱共享光纤的光谱光纤光纤2光纤光纤3光纤光纤1共享光纤共享光纤 棱柱棱柱/衍射光栅衍射光栅码分复用码分复用CDM原理：原理：每个用户把发送信号用接收方的地址码序列进行每个用户把发送信号用接收方的地址码序列进行编码编码（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送（任意两个地址码序列相互正交）。不同用户发送的信号在接收端被迭加，然后接收者用同样的地址码序的信号在接收端被迭加，然后接收者用同样的地址码序列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关列解码。由于地址码的正交性，只有与自己地址码相关的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。的信号才能被检出，由此恢复出原始数据。地址码序列必须两两相互正
47、交：地址码序列必须两两相互正交：码序列码序列A、B，应满足，应满足 A B=0，A B=0，A A=1，A A=-1 其中其中 为内积运算。为内积运算。在无线移动通信中应用广泛。在无线移动通信中应用广泛。1.6.3 数据交换技术 数据交换是多节点网络中实现数据传输的有效手段。常用的数据交换方式有两大类：电路交换和存储转发交换，存储转发交换又可分为报文交换和报文分组交换方式。1电路交换 电路交换也叫线路交换，是数据通信领域最早使用的交换方式。电路交换方式与电话交换方式基本相同，即在两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，必须在通信子网中建立一个实际的物理线路连接。2报文交换报文交换采用“存储一转
48、发”技术，将要发送的信息分成若干个报文正文，报文交换方式是以报文为单位来交换信息的。存储转发的原理是输入的信息在交换设备控制下，先在存储区暂存，并对存储的信息进行处理，待指定输出线空闲时，再分别将信息转发出去。传输之前不需要建立端到端的连接传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻节点传输仅在相邻节点传输报文时建立节点间的连接。报文时建立节点间的连接。称为称为“无连接的无连接的”（典（典型例子：电报）型例子：电报）整个报文（整个报文（Message）作为一个整体一起发送。）作为一个整体一起发送。3分组交换 分组交换采用的也是“存储一转发”技术，但它把报文分割成若干较短的按一定格式组成的报文分组（
49、也叫包）来进行交换和传输。由于报文分组长度较短，传输差错检错容易，出错重发花费的时间较少，这样有利于提高存储一转发节点存储空间的利用率和传输效率，因此分组交换（包交换）成为计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。数据传输前不需要建立一条数据传输前不需要建立一条端到端端到端的通路的通路也是也是“无连接的无连接的”。有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路由选择功能。功能。分组交换有两种交换方式：分组交换有两种交换方式：数据报方式和虚电路方式数据报方式和虚电路方式数据报方式（Datagram）各分组独立地确定路由独立地确定路由（传输路径）不能保证分组按序
50、到达不能保证分组按序到达，所以目的站点需要按分组编号重新排序重新排序和组装数据报方式不能保证分组按序到达数据报方式不能保证分组按序到达分组可能通过多个路径穿越网络分组可能通过多个路径穿越网络虚电路方式（Virtual Circuit）通信前预先建立一条逻辑连接虚虚电路电路虚电路是由其路径上的所有交换机虚电路是由其路径上的所有交换机中的路由表定义的逻辑连接中的路由表定义的逻辑连接类比：铁路系统（旅客类比：铁路系统（旅客/列车列车:分组，分组，铁路网铁路网:网络，火车站网络，火车站:节点）节点）“长沙北京长沙北京”这条线路可以这条线路可以看成是一条虚路径看成是一条虚路径也需要三个过程：建立数据传输
