計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

2023/9/41計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

2023/8/31“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是利用通信線路和通信設(shè)備，把地理上分散的、并具有獨(dú)立功能的多個計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備互連起來，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行通信，由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合簡單地說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩臺以上的計(jì)算機(jī)互連起來的集合。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”是利用通信線路和通信設(shè)備，把地理上分散的、并具計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

1．資源共享

所謂資源共享就是共享網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源、軟件資源和信息資源。

（1）共享打印機(jī)等各種硬件設(shè)備3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1．資源共享3（2）共享應(yīng)用程序（3）共享信息資源4（2）共享應(yīng)用程序（3）共享信息資源42．通信功能數(shù)據(jù)通信就是依照通信協(xié)議（TCP/IP），利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息。可以讓分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)用戶之間能夠相互通信、交流信息和共享資源52．通信功能5按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)

局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork）

IEEE定義:通信一般被限制在中等規(guī)模的地理區(qū)域內(nèi)，例如，一座辦公樓、一個倉庫或一所學(xué)校；能依靠具有從中等到較高信息傳輸速率的物理通信信道，而且這種信道具有始終一致的低誤碼率；局域網(wǎng)是專用的，由單一組織機(jī)構(gòu)所使用。特點(diǎn)：總線共享，廣播式發(fā)送無線局域網(wǎng)（WirelessLAN）WLAN利用電磁波在空氣中發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而無需線纜介質(zhì)。WLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在已經(jīng)能夠達(dá)到11Mbps。無線聯(lián)網(wǎng)方式是對有線聯(lián)網(wǎng)方式的一種補(bǔ)充和擴(kuò)展，使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可移動性，能快速、方便的解決以有線方式不易實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)通問題。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類6按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的文件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器網(wǎng)管服務(wù)器三層千兆交換機(jī)100/1000M

交換機(jī)防火墻10/100M

交換機(jī)播出服務(wù)器節(jié)目監(jiān)審編審機(jī)制作機(jī)采集機(jī)廣電OA

辦公網(wǎng)路由局域網(wǎng)應(yīng)用舉例：某電視臺播控網(wǎng)構(gòu)建方案(應(yīng)用中注意主干連接、服務(wù)器連接、自動協(xié)商與虛擬網(wǎng)設(shè)置)7文件服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器網(wǎng)管服務(wù)器三層千兆100/1000M防一種大型的LAN，采用分布式隊(duì)列雙總線DQDB（DistributedQueueDualBus）標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE802.6主要用途及適用范圍：高速上網(wǎng)、互動游戲、VOD、NETTV、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程會議、遠(yuǎn)程教育、WEBCAM，寬帶業(yè)務(wù)還可為廣大用戶提供Internet信息瀏覽、信息查詢、收發(fā)電子郵件、多媒體網(wǎng)上教育等多項(xiàng)服務(wù)。

城域網(wǎng)（MAN,

MetropolitanAreaNetwork）8一種大型的LAN，采用分布式隊(duì)列雙總線DQDB（Distri通?？缭綆资锏綆浊Ч锖艽笪锢矸秶?，能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲并能提供遠(yuǎn)距離通信，形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的局域網(wǎng)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來，達(dá)到資源共享的目的。廣域網(wǎng)（WAN,WideAreaNetwork）9通常跨越幾十公里到幾千公里很大物理范圍，能連接多個城市或國家按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1、星形網(wǎng)絡(luò):以一臺中心處理機(jī)（通信設(shè)備）為主而構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，其它入網(wǎng)機(jī)器僅與該中心處理機(jī)之間有直接的物理鏈路，中心處理機(jī)采用分時或輪詢的方法為入網(wǎng)機(jī)器服務(wù)，所有的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過中心處理機(jī)。2、樹形網(wǎng)絡(luò):在星形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過利用網(wǎng)絡(luò)集線器的級聯(lián)而形成3、總線形網(wǎng)絡(luò):所有入網(wǎng)設(shè)備共用一條物理傳輸線路，所有的數(shù)據(jù)發(fā)往同一條線路，并能夠被附接在線路上的所有設(shè)備感知。入網(wǎng)設(shè)備通過專用的分接頭接入線路?？偩€網(wǎng)拓?fù)涫蔷钟蚓W(wǎng)的一種組成形式4、環(huán)形網(wǎng)絡(luò):入網(wǎng)設(shè)備通過轉(zhuǎn)發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)，每個轉(zhuǎn)發(fā)器僅與兩個相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器有直接的物理線路。所有的轉(zhuǎn)發(fā)器及其物理線路構(gòu)成了一個環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)5、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)通常利用冗余的設(shè)備和線路來提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性，因此，結(jié)點(diǎn)可以根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)信息流量有選擇地將數(shù)據(jù)發(fā)往不同的線路。10按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1、星形網(wǎng)絡(luò):以一臺中心處理機(jī)（通信設(shè)備）網(wǎng)卡集線器交換機(jī)路由器網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件11網(wǎng)卡計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件11是網(wǎng)絡(luò)通信接口的關(guān)鍵設(shè)備,為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信提供物理連接。組成載波檢測——檢測介質(zhì)上有否信號發(fā)送/接收部件——負(fù)責(zé)信號的發(fā)送、接收發(fā)送/接收控制部件及緩沖區(qū)曼徹斯特編碼/譯碼器——對發(fā)送/接收的數(shù)據(jù)編碼/譯碼，變換成適于在LAN上傳輸?shù)男盘柧W(wǎng)絡(luò)控制部件——控制網(wǎng)卡各部件的協(xié)調(diào)運(yùn)行存放48位網(wǎng)卡(MAC)地址，標(biāo)志設(shè)備物理地址CPU(部分網(wǎng)卡有)——增強(qiáng)網(wǎng)卡智能化，減少網(wǎng)絡(luò)傳輸對主機(jī)CPU的依賴，提高傳輸效率。網(wǎng)絡(luò)接口卡(NetworkInterfaceCard)12是網(wǎng)絡(luò)通信接口的關(guān)鍵設(shè)備,為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信提供物理集線器的主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點(diǎn)集中在以它為中心的節(jié)點(diǎn)上。共享帶寬的工作方式。

工作原理：PC將帶目的地址的數(shù)據(jù)“廣播”到各端口，各端口PC用本機(jī)地址比較決定是否接收。HUB集線器(HUB)工作機(jī)制示意圖

123123PC1PC2PC3網(wǎng)絡(luò)集線器

(HUB)13集線器的主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)主要是用來增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的網(wǎng)絡(luò)連接和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，適用于高通信流量的應(yīng)用場合，如圖像處理、視頻流等作為LAN核心主干連接設(shè)備，用于連接網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)和其他網(wǎng)段，組成以其為中心的交換式網(wǎng)絡(luò)，如網(wǎng)絡(luò)中心、數(shù)據(jù)中心等基本原理：當(dāng)控制電路收到數(shù)據(jù)包以后，處理端口會查找內(nèi)存中的地址對照表(轉(zhuǎn)發(fā)表)，以確定目的設(shè)備(網(wǎng)卡MAC地址)是掛接在哪個端口上，通過交換矩陣迅速將數(shù)據(jù)包送到目的端口；如果目的MAC不存在，交換機(jī)將數(shù)據(jù)廣播到所有端口，接收端口回應(yīng)后交換機(jī)會“學(xué)習(xí)”新的地址并將它加入內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)表中。以太網(wǎng)交換機(jī)Server交換機(jī)(Switch)14交換機(jī)主要是用來增加網(wǎng)絡(luò)帶寬的網(wǎng)絡(luò)連接和轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，適用于高通路由器的功能:在網(wǎng)絡(luò)層對分組信息進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)互連。因此，路由器具有協(xié)議轉(zhuǎn)換、路由選擇、流量控制、過濾與隔離、限制廣播風(fēng)暴、分段和組裝、網(wǎng)絡(luò)管理功能；路由器的工作過程：一個信息包到達(dá)路由器后，排入隊(duì)列，按“先入先出”順序由路由器逐一處理提取信息的目的地址，查看路由表。如有多條路徑可到達(dá)，則選擇一條最佳路徑如源信息包太長，目的網(wǎng)絡(luò)無法接受，路由器就將其分為更小的包.路由器(Router)15路由器的功能:在網(wǎng)絡(luò)層對分組信息進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)來實(shí)現(xiàn)多個網(wǎng)絡(luò)互計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)信號的物理媒體。常用的網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)有：雙絞線同軸電纜光纖無線介質(zhì)16計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)信號的物理媒體。常雙絞線(Twist-Pair)雙絞線是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)，它采用了一對互相絕緣的金屬導(dǎo)線互相絞合的方式來抵御一部分外界電磁波干擾。典型的雙絞線有四對的，也有更多對雙絞線放在一個電纜套管里的。這些我們稱之為雙絞線電纜；目前，雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP=UNSHILDEDTWISTEDPAIR）和屏蔽雙絞線（STP=SHIELDEDTWISTEDPAIR）。17雙絞線(Twist-Pair)雙絞線是綜合布線工程中最常用的雙絞線(Twist-Pair)屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁鉑包裹，以減小輻射，但并不能完全消除輻射，安裝時要比非屏蔽雙絞線電纜困難。具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、傳輸質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，但它也存在接地要求高、安裝復(fù)雜、成本高的缺點(diǎn)。因此，屏蔽式雙絞線的實(shí)際應(yīng)用并不普遍。非屏蔽雙絞線電纜具有以下特點(diǎn)：（1）無屏蔽外套，直徑小，節(jié)省空間；（2）重量輕，易彎曲，易安裝；（3）將串?dāng)_（Crosstalk）減至最小或加以消除；（4）具有阻燃性；（5）具有獨(dú)立性和靈活性，適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線；（6）傳輸時有信息輻射、容易被竊聽（7）是最常用的以太網(wǎng)電纜。18雙絞線(Twist-Pair)屏蔽雙絞線電纜的外層由鋁鉑包裹1236123612361236對應(yīng)接法，用于網(wǎng)卡與HUB/交換機(jī)連接交叉接法，用于HUB/交換機(jī)級連，服務(wù)器與交換機(jī)、對等網(wǎng)連接568A：綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕

568B：橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕

568A-568A或568B-568B是直連線，接不同接口如交換機(jī)和網(wǎng)卡568A-568B是交叉線，接同種接口如兩個網(wǎng)卡.通常情況下，業(yè)界都使用Ｔ５６８Ｂ作為標(biāo)準(zhǔn)．針對以太網(wǎng)，對于DTE到DTE設(shè)備和DCE到DCE設(shè)備的連接，使用交叉線纜；而對于DTE到DCE的連接，使用直通線纜。接線標(biāo)準(zhǔn)19123612361236123同軸電纜同軸電纜（COAXIALCABLE）內(nèi)外由相互絕緣的同軸心導(dǎo)體構(gòu)成的電纜：內(nèi)導(dǎo)體為銅線，外導(dǎo)體為銅管或網(wǎng)。電磁場封閉在內(nèi)外導(dǎo)體之間，故輻射損耗小，受外界干擾影響小?？梢苑譃榧?xì)同軸電纜與粗同軸電纜：細(xì)纜直徑為0.26厘米，最大傳輸距離185米。安裝簡單，造價低。安裝過程要切斷電纜，兩頭須裝上基本網(wǎng)絡(luò)連接頭（BNC，BayonetNutConnector），然后接在T型連接器兩端，所以當(dāng)接頭多時容易產(chǎn)生不良的隱患，這是目前運(yùn)行中的以太網(wǎng)所發(fā)生的最常見故障之一粗纜直徑為1.27厘米，最大傳輸距離達(dá)到500米。適用于比較大型的局部網(wǎng)絡(luò)，可靠性高，由于安裝時不需要切斷電纜，因此可以根據(jù)需要靈活調(diào)整計(jì)算機(jī)的入網(wǎng)位置，但粗纜網(wǎng)絡(luò)必須安裝收發(fā)器電纜，安裝難度大，所以總體造價高。粗纜的主要用途是扮演網(wǎng)絡(luò)主干的角色，用來連接數(shù)個由細(xì)纜所結(jié)成的網(wǎng)絡(luò)。20同軸電纜同軸電纜（COAXIALCABLE）內(nèi)外由相互絕緣光纖通常是由石英玻璃拉成細(xì)絲，由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。單模光纜尺寸為8.3/125μm,多模纖芯直徑為62.5/125μm，125μm為包層直徑，分子為纖芯直徑。通信中常用1.30μm～1.55μm中心波段，具有25000～30000GHz的帶寬。光纖（Fiber）玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼單模光纜主要用于長距離通信，使用激光光源（如GaAsLaser）；多模光纜（4芯/8芯），采用普通發(fā)光二極管（如GaAsLED），廣泛用作建筑物之間、園區(qū)主干網(wǎng)傳輸介質(zhì)。21光纖通常是由石英玻璃拉成細(xì)絲，由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體光纖的纖芯用來傳導(dǎo)光波，包層有較低的折射率。當(dāng)光線從高折射率的介質(zhì)射向低折射率的介質(zhì)時，其折射角將大于入射角。如果折射角足夠大，就會出現(xiàn)全反射，光線碰到包層時就會折射回纖芯，這個過程不斷重復(fù)，光就會沿著光纖傳輸下去。光纖的傳輸原理入射角

光波在纖芯中的傳輸折射角22光纖的纖芯用來傳導(dǎo)光波，包層有較低的折射率。當(dāng)光線從高折射率無線介質(zhì)無線電波可分為短波和微波。短波信號頻率較低，傳輸時通信質(zhì)量較差。微波是一種頻率很高的電磁波，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的無線介質(zhì)主要是微波根據(jù)微波傳輸距地面的遠(yuǎn)近可分為地面微波信道和空間微波信道地面微波信道：地面微波一般按直線傳輸，受各種因素的影響，微波在傳輸時也有不同程度的衰減和損耗，因此，在遠(yuǎn)距離傳輸時，要在微波信道的兩個端點(diǎn)之間建立若干個中繼站“接力”，信息就被從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩?。地面微波信道常用于電纜(或光纜)鋪設(shè)不便的特殊地理環(huán)境或作為地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的備份和補(bǔ)充23無線介質(zhì)無線電波可分為短波和微波。短波信號頻率較低，傳輸時通地面微波信道地球地面站之間的直線線路微波傳送塔微波在地面的直線傳輸距離與微波收發(fā)天線的高度有關(guān)，天線越高傳輸距離就越遠(yuǎn)。地面微波信道中繼器間距離一般為40-60km微波的頻率范圍為300MHz~300GHz，主要使用的是2GHz~40GHz的頻率范圍特點(diǎn)：頻帶寬、信道容量大、初建費(fèi)用低、建設(shè)速度快、應(yīng)用范圍廣，在互連網(wǎng)中微波信道有時與有線介質(zhì)混用。24地面微波信道地球地面站之間的直線線路微波傳送塔微波在地面的

空間微波信道：主要是指衛(wèi)星信道。實(shí)際上是使用人造地球同步衛(wèi)星作為中繼器構(gòu)成的微波信道。通信衛(wèi)星通常被定位在幾萬公里(如36,000公里)高空，衛(wèi)星作為中繼器可使信息的傳輸距離很遠(yuǎn)，覆蓋范圍達(dá)18000km。衛(wèi)星通信已被廣泛用于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中（VSAT），如手機(jī)＋手提移動通信。22,300公里地球與地面站相對固定位置使用3個衛(wèi)星覆蓋全球空間微波信道－衛(wèi)星信道25空間微波信道：主要是指衛(wèi)星信道。實(shí)際上是使用人造地球同步衛(wèi)紅外線通信：收發(fā)設(shè)備必須處于可視線范圍內(nèi)，有很強(qiáng)的方向性，因此，防竊取能力強(qiáng)。但由于它們的頻率太高，對環(huán)境因素（如天氣）較為敏感，因而只能在室內(nèi)和近距離使用

藍(lán)牙：采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù)，支持點(diǎn)對點(diǎn)及點(diǎn)對多點(diǎn)通信，工作在全球通用的2.4GHzISM（即工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué)）頻段。其數(shù)據(jù)速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實(shí)現(xiàn)全雙工傳輸。其他無線通信方式26紅外線通信：收發(fā)設(shè)備必須處于可視線范圍內(nèi)，有很強(qiáng)的方向性，因GIS&GPS27GIS&GPS27GISGIS是一個基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的管理空間對象的信息系統(tǒng)。從技術(shù)和應(yīng)用的角度，GIS是解決空間問題的工具、方法和技術(shù)；從學(xué)科的角度，GIS是在地理學(xué)、地圖學(xué)、測量學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門學(xué)科，具有獨(dú)立的學(xué)科體系；從功能上，GIS具有空間數(shù)據(jù)的獲取、存儲、現(xiàn)示、編輯、處理、分析、輸出和應(yīng)用等功能；從系統(tǒng)學(xué)的角度，GIS具有一定結(jié)構(gòu)和功能，是一個完整的系統(tǒng)。28GISGIS是一個基于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）的管理空間地理信息是指與空間地理分布有關(guān)，表示地表物體和環(huán)境固有的質(zhì)量、分布特征、聯(lián)系和規(guī)律的數(shù)字、文字、圖形、圖象等信息的總稱。特征：區(qū)域性：是指地理信息的定位特征，通過公共的地理基礎(chǔ)來體現(xiàn)。例如，用經(jīng)緯網(wǎng)坐標(biāo)來識別空間位置，并指定特定的區(qū)域；多維性：是指在一個坐標(biāo)位置上具有多個專題和屬性信息。例如，在一個地面點(diǎn)上，可取得高程、污染、交通等多種信息；動態(tài)性：是指地理信息的動態(tài)變化特征，即時序特性。常以時間尺度劃分成不同時間段信息。這就要求及時采集和更新地理信息，并根據(jù)多時相數(shù)據(jù)和信息來尋找時間分布規(guī)律，進(jìn)而對未來作出預(yù)測和預(yù)報。29地理信息是指與空間地理分布有關(guān)，表示地表物體和環(huán)GIS的組成

系統(tǒng)軟件系統(tǒng)硬件數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)GIS用戶30GIS的組成系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫GPSGlobalPositioningSystem是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時等功能原理：GPS星座不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文（偽隨機(jī)碼），其中包括星歷信息和用于授時的準(zhǔn)確至納秒級的時間信息。首先測量出用戶接收機(jī)與衛(wèi)星間的距離，衛(wèi)星位置可以由星歷數(shù)據(jù)查出。組成