第一章計算機網絡概述

1.1計算機網絡的定義和發展歷史

1.1.1計算機網絡的定義

計算機網絡是現代通信技術與計算機技術相結合的產物，是在地理上分散的通過通信線路連

接起來的計算機集合，這些計算機遵守共同的協議，依據協議的規定進行相互通信，實現網

絡各種資源的共享。

網絡資源：所謂的網絡資源包括硬件資源（如大容量磁盤、打印機等）、軟件資源（如工具

軟件、應用軟件等）和數據資源（如數據庫文件和數據庫等）。

計算機網絡也可以簡單地定義為一個互連的、自主的計算機集合。所謂互連是指相互連接在

一起，所謂自主是指網絡中的每臺計算機都是相對獨立的，可以獨立工作。

1.1.2計算機網絡的發展歷史

課后小結：

1.計算機網絡的定義.

2.網絡資源的分類.

課后作業：預習P2-P8.

第二講

教學類型：理論課

教學課題：1.2~1.3

教學目標：1.了解計算機網絡的功能和應用：2.了解計算機網絡的系統組成

教學重點、難點：計算機網絡的功能和應用；網絡的系統組成

教學方法：教師講解、演示、提問；

教學工具：多媒體幻燈片演示

1.2計算機網絡的功能和應用

1.計算機網絡的功能

（1）實現計算機系統的資源共享

（2）實現數據信息的快速傳遞

（3）提高可靠性

（4）提供負載均衡與分布式處理能力

（5）集中管理

（6）綜合信息服務

2.計算機網絡的應用

計算機網絡由于其強大的功能，已成為現代信息業的重要支柱，被廣泛地應用于現代生活的

各個領域，主要有：

（1）辦公自動化

（2）管理信息系統

（3）過程控制

（4）互聯網應用（如電子郵件、信息發布、電子商務、遠程音頻與視頻應用）

1.3計算機網絡的系統組成

1.3.1網絡節點和通信鏈路

從拓撲結構看，計算機網絡就是由若干網絡節點和連接這些網絡節點的通信鏈路構成的。計

算機網絡中的節點又稱網絡單元，一般可分為三類：訪問節點、轉接節點和混合節點。

通信鏈路是指兩個網絡節點之間承載信息和數據的線路。鏈路可用各種傳輸介質實現，如雙

絞線、同軸電纜、光纜、衛星、微波等。

通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。

1.3.2資源子網和通信子網

從邏輯功能上可把計算機網絡分為兩個子網：用戶資源子網和通信子網。

資源子網包括各種計算機和相關的硬件、軟件；

通信子網是連接這些計算機資源并提供通信服務的連接線路。正是在通信子網的支持下，

用戶才能利用網絡上的各種資源，進行相互間的通信，實現計算機網絡的功能。

通信子網有兩種類型：

（1）公用型（如公用計算機互聯網CHINANET）

（2）專用型（如各類銀行網、證券網等）

1.3.3網絡硬件系統和網絡軟件系統

計算機網絡系統是由計算機網絡硬件系統和網絡軟件系統組成的。

網絡硬件系統是指構成計算機網絡的硬設備，包括各種計算機系統、終端及通信設備。

常見的網絡硬件有：

（1）主機系統；（2）終端；（3）傳輸介質；（4）網卡；（5）集線器；（6）交

換機；（7）路由器

網絡軟件主要包括網絡通信協議、網絡操作系統和各類網絡應用系統。

（1）服務器操作系統

常見的有：Novell公司的NetWare、微軟公司的WindowsNTServer及Unix系列。

（2）工作站操作系統

常見的有：Windows95>Windows98及Windows2000等。

（3）網絡通信協議

（4）設備驅動程序

（5）網絡管理系統軟件

（6）網絡安全軟件

（7）網絡應用軟件

課后小結：

1.計算機網絡的功能和應用

2.網絡的系統組成

課后作業:預習P8—P10

第三講

教學類型：理論課

教學課題：1.4計算機網絡的分類

教學目標：1.掌握計算機網絡的分類；2.了解計算機網絡的定義和發展；3.了解計算機

網絡的功能和應用；4.了解計算機網絡的系統組成

教學重點、難點：掌握計算機網絡的分類

教學方法：教師講解、演示、提問；

教學工具：多媒體幻燈片演示

1.4計算機網絡的分類

1.4.1按計算機網絡覆蓋范圍分類

由于網絡覆蓋范圍和計算機之間互連距離不同，所采用的網絡結構和傳輸技術也不同，因而

形成不同的計算機網絡。

一般可以分為局域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN）三類。

1.4.2按計算機網絡拓撲結構分類

網絡拓撲是指連接的形狀，或者是網絡在物理上的連通性。如果不考慮網絡的的地理位置，

而把連接在網絡上的設備看作是一個節點，把連接計算機之間的通信線路看作一條鏈路，這

樣就可以抽象出網絡的拓撲結構。

按計算機網絡的拓撲結構可將網絡分為：星型網、環型網、總線型網、樹型網、網型網。

1.4.3按網絡的所有權劃分

1.公用網

由電信部門組建，由政府和電信部門管理和控制的網絡。

2.專用網

也稱私用網，一般為某一單位或某一系統組建，該網一般不允許系統外的用戶使用。

1.4.4按照網絡中計算機所處的地位劃分

（1）對等局域網

（2）基于服務器的網絡（也稱為客戶機/服務器網絡）。

課后小結：

1.計算機網絡的定義；2.計算機網絡的功能和應用；3.計算機網絡的分類

課后作業：（P10）l、4、5、6

第四講

教學類型：理論課

教學課題：1.1計算機網絡的定義和發展

教學目標：1.了解數據通信的基本概念；2.了解數據傳輸方式

教學重點、難點：數據傳輸方式

教學方法：教師講解、演示、提問；

教學工具：多媒體幻燈片演示

教學內容與過程

導入：由現在的網絡通訊中的一些普通關鍵詞引入新課

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

第二章數據通信基礎

2.1數據通信的基本概念

2.1.1信息和數據

1.信息

信息是對客觀事物的反映，可以是對物質的形態、大小、結構、性能等全部或部分特性的描

述，也可表示物質與外部的聯系。信息有各種存在形式。

2.數據

信息可以用數字的形式來表示，數字化的信息稱為數據。數據可以分成兩類：模擬數據和數

字數據。

2.1.2信道和信道容量

1.信道

信道是傳送信號的?條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。

物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，由傳輸及其附屬設備組成。

邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路，但在信號的收、發節點之間并不一定存在與之時應的

物理傳輸介質，而是在物理信道基礎上，由節點設備內部的連接來實現。

2.信道的分類

信道按使用權限可分為專業信道和共用信道。

信道按傳輸介質可分為有線信道、無線信道和衛星信道。

信道按傳輸信號的種類可分為模擬信道和數字信道。

3.信道容量

信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數據傳輸率來表示。即單位時間內傳送的比

特數越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。

2.1.3碼元和碼字

在數字傳輸中，有時把一個數字脈沖稱為??個碼元，是構成信息編碼的最小單位。

計算機網絡傳送中的每一位二進制數字稱為“碼元”或“碼位”，例如二進制數字10000001

是由7個碼元組成的序列，通常稱為“碼字”。

2.1.4數據通信系統主要技術指標

1.比特率：比特率是一種數字信號的傳輸速率，它表示單位時間內所傳送的二進制代碼的

有效位（bit）數，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。

2.波特率：波特率是一種調制速率，也稱波形速率。在數據傳輸過程中，線路上每秒鐘傳

送的波形個數就是波特率，其單位為波特（baud）。

3.誤碼率：誤碼率指信息傳輸的錯誤率，也稱誤碼率，是數據通信系統在正常工作情況下，

衡量傳輸可靠性的指標。

4.吞吐量：吞吐量是單位時間內整個網絡能夠處理的信息總量，單位是字節/秒或位/秒。

在單信道總線型網絡中，吞吐量=信道容量X傳輸效率。

5.通道的傳播延遲：信號在信道中傳播，從信源端到達信宿端需要一定的時間，這個時間

叫做傳播延遲（或時延）。

2.1.5帶寬與數據傳輸率

1.信道帶寬

信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度,它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最

低頻率之差。

帶寬越大，所能達到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統的一個重要指標。

2.數據傳輸率

數據傳輸率是指單位時間信道內傳輸的信息量，即比特率，單位為比特/秒。

一般來說，數據傳輸率的高低由傳輸每一位數據所占時間決定，如果每一位所占時間越小，

則速率越高。

2.2數據傳輸方式

2.2.1數據通信系統模型

2.2.2數據線路的通信方式

根據數據信息在傳輸線上的傳送方向，數據通信方式有：

單工通信

半雙工通信

雙工通信

2.2.3數據傳輸方式

數據傳輸方式依其數據在傳輸線原樣不變地傳輸還是調制變樣后再傳輸，可分為基帶傳輸、

頻帶傳輸和寬帶傳輸等方式。

1.基帶傳輸

2.頻帶傳輸

3.寬帶傳輸

課后小結：

1.什么是信息、數據？

2.什么是信道？常用的信道分類有幾種？

3.什么是比特率？什么是波特率？

4.什么是帶寬、數據傳輸率與信道容量？

課后作業：（P20）二1、2、3、4、5、6

第五講

教學類型：理論課

教學課題：2.2~2.4

教學目標：1.理解數據交換技術；2.理解差錯檢驗與校正技術

教學重點、難點：數據交換技術、差錯檢驗與校正技術

教學方法：教師講解、演示、提問；

教學工具：多媒體幻燈片演示

教學內容與過程：

導入：由現在的網絡通訊中的一些普通關鍵詞引入新課

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

2.3數據交換技術

通常使用四種交換技術：

電路交換

報文交換

分組交換

信元交換。

2.3.1電路交換

電路交換（也稱線路交換）

在電路交換方式中，通過網絡節點（交換設備）在工作站之間建立專用的通信通道，即在兩

個工作站之間建立實際的物理連接。一旦通信線路建立，這對■端點就獨占該條物理通道，直

至通信線路被取消。

電路交換的主要優點是實時性好，由于信道專用，通信速率較高；缺點是線路利用率低，不

能連接不同類型的線路組成鏈路，通信的雙方必須同時工作。

電路交換必定是面向連接的，電話系統就是這種方式。

電路交換的三個階段：

電路建立階段

數據傳輸階段

拆除電路階段

2.3.2報文交換

報文是一個帶有目的端信息和控制信息的數據包。報文交換采取的是“存儲一轉發”

（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個節點之間建立專用的物理線路。

報文交換的主要缺點是網絡的延時較長且變化比較大，因而不宜用于實時通信或交互式的應

用場合。

在20世紀40年代，電報通信也采用了基于存儲轉發原理的報文交換（messageswitching）。

報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等。現在，報文交換已經很少有人使用了。

2.3.3分組交換

分組交換也稱包交換，它是報文交換的一種改進，也屬于存儲-轉發交換方式，但它不是以

報文為單位，而是以長度受到限制的報文分組（Packet）為單位進行傳輸交換的。分組也叫

做信息包，分組交換有時也稱為包交換。

分組在網絡中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數據報和虛電路。

分組交換的優點

高效動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。

靈活以分組為傳送單位和查找路山。

迅速必先建立連接就能向其他主機發送分組；充分使用鏈路的帶寬

可靠完善的網絡協議；自適應的路由選擇協議使網絡有很好的生存性

2.3.4信元交換技術

（ATM,AsynchronousTransferMode,異步傳輸模式）

ATM是一種面向連接的交換技術，它采用小的固定長度的信息交換單元（一個53Byte的信

元），話音、視頻和數據都可由信元的信息域傳輸。

它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優點，針對分組交換速率低的弱點，利用

電路交換完全與協議處理幾乎無關的特點，通過高性能的硬件設備來提高處理速度，以實現

高速化。

ATM是一種廣域網主干線的較好選擇。

2.4差錯檢驗與校正

數據傳輸中出現差錯有多種原因，一般分成內部因素和外部因素。

內部因素有噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等。

外部因素有電磁干擾、太陽噪音、工業噪音等。

為了確保無差錯地傳輸，必須具有檢錯和糾錯的功能。常用的校驗方式有奇偶校驗和循環冗

余碼校驗。

2.4.1奇偶校驗

采用奇偶校驗時，若其中兩位同時發生錯誤，則會發生沒有檢測出錯誤的情況。

2.4.2循環冗余碼校驗。

這種編碼對隨機差錯和突發差錯均能以較低的冗余充進行嚴格的檢查。

課后小結：

1.數據通信的的一些基本知識

2.三種交換方式的基本工作原理

3.兩種差錯校驗方法：奇偶校驗和循環冗余校驗

課后作業:（P20）二7、8、9

第六講

教學類型：復習課

教學課題：第一章與第二章

教學目標：通過復習掌握第一、二章的重點

教學重點、難點：第一、二章的重點

教學方法：教師講解、演示、提問；

教學工具：多媒體幻燈片演示

教學內容：第一、二章的內容

第七講

教學類型：測驗一

第八講

教學類型：理論課

教學課題：第三章計算機網絡技術基礎

教學目標：1.掌握幾種常見網絡拓撲結構的原理及其特點；2.掌握ISO/OSI網絡參考模型

及各層的主要功能

教學重點、難點：1.掌握幾種常見網絡拓撲結構的原理及其特點；2.掌握1S0/0SI網絡參

考模型及各層的主要功能

教學方法：教師講解、演示、學生認真學習并思考、記憶；教師講授與學生理解協調并重的

教學法

教學工具：多媒體幻燈片演示

教學內容與過程

導入：提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。

引導學生總結重要原理并認真加以研究。

教師總結歸納本章重要原理的應用，進入教學課題。

講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）

第三章計算機網絡技術基礎

3.1計算機網絡的拓撲結構

3.1.1什么是計算機網絡的拓撲結構

網絡拓撲是指網絡連接的形狀，或者是網絡在物理上的連通性。

網絡拓撲結構能夠反映各類結構的基本特征，即不考慮網絡節點的具體組成，也不管它們之

間通信線路的具體類型，把網絡節點畫作“點”，把它們之間的通信線路畫作“線”，這樣畫

出的圖形就是網絡的拓撲結構圖。

不同的拓撲結構其信道訪問技術、網絡性能、設備開銷等各不相同，分別適應于不同場合。

它影響著整個網絡的設計、功能、可靠性和通信費用等方面，是研究計算機網絡的主要環節

之一。

計算機網絡的拓撲結構主要是指通信子網的拓撲結構，常見的?般分為以下幾種：

1.總線型；2.星型；3.環型；4.樹型；5.網狀型

3.1.2總線型拓撲結構

總線結構中，各節點通過一個或多個通信線路與公共總線連接。總線型結構筒單、

擴展容易。網絡中任何節點的故障都不會造成全網的故障，可靠性較高。

總線型結構是從多機系統的總線互聯結構演變而來的，又可分為單總線結構和多總線結構，

常用CSMA/CD和令牌總線訪問控制方式。

總線型結構的缺點：

（1）故障診斷困難；（2）故障隔離困難；（3）中繼器等配置；（4）實時性不強

3.1.3星型拓撲結構

星型的中心節點是主節點，它接收各分散節點的信息再轉發給相應節點，具有中繼交換

和數據處理功能。星型網的結構簡單，建網容易，但可靠性差，中心節點是網絡的瓶頸，?

旦出現故障則全網癱瘓。

星型拓撲結構的訪問采用集中式控制策略，采用星型拓撲的交換方式有電路交換和報文交

換。

星型拓撲結構的優點：

（1）方便服務；（2）每個連接只接一個設備；（3）集中控制和便于故障診斷；（4）簡單的

訪問協議

星型拓撲結構的缺點：

（1）電纜長度和安裝；（2）擴展困難；（3）依賴于中央節點

3.1.4環型拓撲結構

網絡中節點計算機連成環型就成為環型網絡。環路上，信息單向從一個節點傳送到

另一個節點，傳送路徑固定，沒有路徑選擇問題。環型網絡實現簡單，適應傳輸信息量不大

的場合。任何節點的故障均導致環路不能正常工作，可靠性較差。

環型網絡常使用令牌環來決定哪個節點可以訪問通信系統。

環型拓撲結構的優點：

（1）電纜長度短；（2）適用于光纖；（3）網絡的實時性好

環型拓撲結構的缺點：

（1）網絡擴展配置困難；（2）節點故障引起全網故障；（3）故障診斷困難；（4）拓撲結構

影響訪問協議

3.1.5其他類型拓撲結構

1.樹型拓撲結構

樹型網絡是分層結構，適用于分級管理和控制系統。網絡中，除葉節點及其聯機外，任

一節點或聯機的故障均只影響其所在支路網絡的正常工作。

2.星型環型拓撲結構

3.1.6拓撲結構的選擇原則

拓撲結構的選擇往往和傳輸介質的選擇和介質訪問控制方法的確定緊密相關。選擇

拓撲結構時，應該考慮的主要因素有以下幾點：

（1）服務可靠性：（2）網絡可擴充性；（3）組網費用高低（或性能價格比）。

3.21S0/0SI網絡參考模型

建立分層結構的原因和意義：

建立計算機網絡的根本目的是實現數據通信和資源共享,而通信則是實現所有網絡功能的基

礎和關鍵。對于網絡的廣泛實施，國際標準化組織ISO（InternationalStandardOrganization）,

經過多年研究，在1983年提出了開放系統互聯參考模型OSI/RM（ReferenceModelofOpen

SystemInterconnection）,這是一個定義連接異種計算機的標準主體結構，給網絡設計者提供

了一個參考規范。

OSI參考模型的層次

OSI參考模型共有七層，由低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、

表示層和應用層。

1.OSI參考模型的特性

（1）是一種將異構系統互聯的分層結構；

（2）提供了控制互聯系統交互規則的標準骨架；

（3）定義了一種抽象結構，而并非具體實現的描述；

（4）不同系統上的相同層的實體稱為同等層實體；

（5）同等層實體之間的通信由該層的協議管理；

（6）相鄰層間的接口定義了原語操作利低層向上層提供的服務；

（7）所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務；

（8）直接的數據傳送僅在最低層實現；

（9）每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其它層。

2.有關OSI參考模型的技術術語

在OSI參考模型中，每一層的真正功能是為其上一層提供服務。在對這些功能或服務過程

以及協議的描述中，經常使用如下一些技術術語：

（1）數據單元

服務數據單元SDU（ServiceDataUnit）

協議數據單元PDU（ProtocolDataUnit）

接口數據單元IDU（InterfaceDataUnit）

服務訪問點SAP（ServiceAccessPoint）

服務原語（Primitive）

（2）面向連接和無連接的服務

下層能夠向上層提供的服務有兩種基本形式：面向連接和無連接的服務。

面向連接的服務是在數據傳輸之前先建立連接，主要過程是：建立連接、進行數據傳送，拆

除鏈路。面向連接的服務，又稱為虛電路服務。

無連接服務沒有建立和拆除鏈路的過程，一般也不采用可靠方式傳送。不可靠（無確認）的

無連接服務又稱為數據報服務。

3.2.1物理層

物理層是OSI模型的最低層，其任務是實現物理上互連系統間的信息傳輸。

1.物理層必須具備以下功能

（1）物理連接的建立、維持與釋放；2）物理層服務數據單元傳輸；（3）物理層管理。

2.媒體和互聯設備

物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等；

通信用的互聯設備如各種插頭、插座等；局域網中的各種粗、細同軸電纜，T型接/插頭，

接收器，發送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。

3.2.2數據鏈路層

數據鏈路可以粗略地理解為數據信道。數據鏈路層的任務是以物理層為基礎，為網絡層提供

透明的、正確的和有效的傳輸線路，通過數據鏈路協議，實施對二進制數據正確、可靠的傳

輸。

數據鏈路的建立、拆除、對數據的檢錯、糾錯是數據鏈路層的基本任務。

1.鏈路層的主要功能

（1）鏈路管理；（2）幀的裝配與分解；（3）幀的同步；（4）流量控制與順序控制；（5）差

錯控制；（6）使接收端能區分數據和控制信息；（7）透明傳輸；（8）尋址

2.數據鏈路層的主要協議

（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO7776

3.鏈路層產品

獨立的鏈路產品中最常見的是網卡，網橋也是鏈路產品。

數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網絡層。在IEEE802.3

情況下，數據鏈路層分成兩個子層：一個是邏輯鏈路控制，另一個是媒體訪問控制。

3.2.3網絡層

網絡層是通信子網與資源子網之間的接口，也是高、低層協議之間的接口層。網絡層的主要

功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障的恢復等。當本地端與目的端不

處于同一網絡中，網絡層將處理這些差異。

1.網絡層的主要功能

（1）建立和拆除網絡連接；

（2）分段和組塊；

（3）有序傳輸和流量控制；

（4）網絡連接多路復用；

（5）路由選擇和中繼；

（6）差錯的檢測和恢復；

（7）服務選擇

2.網絡層提供的服務

OSI/RM中規定，網絡層中提供無連接和面向連接兩種類型的服務，也稱為數據報服務和虛

電路服務。

3.路由選擇

3.2.4傳輸層

傳輸層是資源子網與通信子網的接口和橋梁。傳輸層下面三層（屬于通信子網）面向數據通

信，上面三層（屬于資源子網）面向數據處理。因此，傳輸層位于高層和低層中間，起承上

啟下的作用.它屏蔽了通信子網中的細節，實現通信子網中端到端的透明傳輸，完成資源子

網中兩節點間的邏輯通信。它是負責數據傳輸的最高一層，也是整個七層協議中最重要和最

復雜的一層。

1.傳輸層的特性

（1）連接與傳輸；（2）傳輸層服務

2.傳輸層的主要功能

3.傳輸層協議

3.2.5會話層

會話層、表示層和應用層一起構成0S1/RM的高層，會話層位于OSI模型面向信息處理的

高三層中的最下層，它利用傳輸層提供的端到端數據傳輸服務，具體實施服務請求者與服務

提供者之間的通信，屬于進程間通信的范疇。

會話層還對會話活動提供組織和同步所必須的手段，對數據傳輸提供控制和管理。

1.會話層的主要功能；

（1）提供遠程會話地址；

（2）會話建立后的管理；

（3）提供把報文分組重新組成報文的功能

2.會話層提供的服務

（1）會話連接的建立和拆除；

（2）與會話管理有關的服務；

（3）隔離：

（4）出錯和恢復控制

3.2.6表示層

表示層為應用層服務，該服務層處理的是通信雙方之間的數據表示問題。為使通信的雙方能

互相理解所傳送信息的含義，表示層就需要把發送方具有的內部格式編碼為適于傳輸的比特

流，接