模塊一網絡通信概述賈愛茹學習目標XUEXIMUBIAO一通信與計算機網絡二數據通信參考模型三傳輸介質及通信方式四數據通信中常見的網絡拓撲結構五互聯網一、通信與計算機網絡什么是通信？什么是網絡通信？什么是計算機網絡？計算機網絡如何分類？常見術語、網絡協議和標準機構一、通信與計算機網絡什么是通信“吼”“烽火戲侯”“鴻雁傳書”“八百里急報”1844年，莫爾斯發明了電報一、通信與計算機網絡貝爾于1876年3月申請了電話的專利權電報和電話的出現開始了現代化通信的新篇章。從此通信不再靠“吼”，靠“電”了通信：一般是指電報、電話、廣播、電視、網絡等現代化的通信技術。一、通信與計算機網絡計算機網絡通信是通信技術和計算機技術相結合的一種通信方式，按照通信協議，利用傳輸通道，將分布在各地的計算機以及各種終端聯結起來，實現軟、硬件和各種資源的交互和共享。數據通信網就是為了實現計算機網絡通信，將計算機、路由器、交換機、服務器等網絡設備按照一定的拓撲結構相連而成的通信網絡。ABB.MP3一、通信與計算機網絡一、通信與計算機網絡一、通信與計算機網絡數據網數據網：是將來所有業務（音頻、視頻、數據等）的承載網一、通信與計算機網絡交換機、路由器視頻一、通信與計算機網絡數據網如何分類？LAN（LocalAreaNetwork）是把分布距離較近（如：一個家庭內、一座或幾座大樓內、一個校園或廠區內，等等）的若干終端電腦連接起來的網絡。局域網的覆蓋范圍一般在幾公里之內，最大距離不超過10km。1LAN的特點是成本低、應用廣、組網方便、使用靈活等，是目前計算機網絡技術發展中最活躍進的一個分支。一、通信與計算機網絡一、通信與計算機網絡數據網如何分類？廣域網WAN（WideAreaNetwork）是把分布距離較遠（如：跨越城市、跨越國家，等等）的若干局域網連接起來的網絡。2覆蓋范圍一般在幾公里以上，可大至幾十、幾百或幾千公里。一、通信與計算機網絡數據網如何分類？城域網MAN(MetropolitanAreaNetwork)，規模大于局域網，覆蓋區域小到一個方圓數千米的大型園區，大到一個城市圈的網絡，3相當于一個大型局域網LAN。一、通信與計算機網絡數據網如何分類？MAN3LAN1WAN2局域網、城域網和廣域網的地理覆蓋范圍并沒有一個嚴格的界限。我們平時在談論局域網或廣域網時，更多的是指局域網所使用的技術或廣域網所使用的技術。局域網技術：以太網WLAN廣域網技術：T1/E1、ISDN、FR、SDH、OTN一、通信與計算機網絡常見術語？數據載荷：我們將數據載荷理解為最終想要傳遞的信息。在具有層次化結構的網絡通信過程中，上一層協議傳遞給下一層協議的數據單元（報文）被稱為下一層協議的數據載荷。報文：是網絡中交換與傳輸的數據單元，每一層都有一定的格式，并通常都具有頭部+數據載荷+尾部的基本結構。在傳輸過程中，報文的格式和內容可能會根據協議不同而發生改變。頭部：在組裝報文時，在數據載荷的前面添加的信息段統稱為報文的頭部。一、通信與計算機網絡常見術語？尾部：在組裝報文時，在數據載荷的后面添加的信息段統稱為報文的尾部。很多報文是沒有尾部的。封裝：對數據載荷添加頭部和尾部，從而形成新的報文的過程。解封裝：是封裝的逆過程，也就是去掉報文的頭部和尾部，獲取數據載荷的過程。網關：是在采用不同體系結構或協議的網絡之間進行互通時，用于提供協議轉換、路由選擇、數據交換等功能的網絡設備。網關是一種根據其部署位置和功能而命名的術語，而不是一種特定的設備類型。一、通信與計算機網絡常見術語？網關：是在采用不同體系結構或協議的網絡之間進行互通時，用于提供協議轉換、路由選擇、數據交換等功能的網絡設備。網關是一種根據其部署位置和功能而命名的術語，而不是一種特定的設備類型。一、通信與計算機網絡網絡協議網絡協議，就是指在網絡通信中，諸如計算機、交換機、路由器等網絡設備為了實現通信而必須遵從的、事先定義好的一系列規則和約定。HTTP（HypertextTransferProtocol）FTP（FileTransferProtocol）TCP（TransmissionControlProtocol）IPv4IPv6IEEE802.3（以太網協議）一、通信與計算機網絡標準機構專門整理、研究、制定和發布開放性標準協議的組織稱為標準機構。國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）ISO是世界上最大的非政府性標準化專門機構，是國際標準化領域中一個十分重要的組織。ISO的任務是促進全球范圍內的標準化及其有關活動，以利于國際間產品與服務的交流，以及在知識、科學、技術和經濟活動中發展國際間的相互合作1一、通信與計算機網絡標準機構互聯網工程任務組（InternetEngineeringTaskForce，IETF）IETF是全球互聯網最具權威的技術標準化組織，其主要任務是負責互聯網相關技術規范的研發和制定。目前，絕大多數的互聯網技術標準都是出自IETF。著名的RFC（RequestForComments）標準系列就是由IETF制定和發布的2電氣電子工程師學會（InstituteOfElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）IEEE是世界上最大的專業技術組織之一。IEEE成立的目的在于為電氣電子方面的科學家、工程師、制造商提供國際聯絡交流的場合，并為他們提供專業教育、提高專業能力服務。著名的以太網標準規范就是IEEE的杰作之一3一、通信與計算機網絡標準機構國際電信聯盟（InternationalTelecommunicationsUnion，ITU）ITU是主管信息通信技術事務的聯合國機構，也簡稱為“國際電聯“或“電聯“4電子工業聯盟（ElectronicIndustriesAllianceEIA）EIA是美國電子行業標準制定者之一，常見的RS-232串口標準便是由EIA制定的5國際電工技術委員會（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）IEC主要負責有關電氣工程和電子工程領域中的國際標準化工作。該組織與ISO、ITU、IEEE等有著非常緊密的合作關系6二、數據網參考模型OSI參考模型20世紀80年代，ISO提出了開放系統互連參考模型（OpenSystemsInterconnectionReferenceModeOSI-RM）屬于系統應用層，向用戶應用軟件提供豐富的系統應用接口，比如HTTP協議；Netscape、IE（lntemetExplorer）就是用戶應用軟件。進行數據格式的轉換，以確保一個系統生成的應用層數據能夠被另外一個系統的應用層所識別和理解。比如rar壓縮解壓工具。在通信雙方之間建立、管理和終止會話，確定雙方是否應該開始進行某一方發起的通信等。服務提供方進行的賬號/密碼驗證并關閉通信過程的操作，便是會話層的功能之一建立、維護和取消一次端到端的數據傳輸過程，控制傳輸節奏的快慢，調整數據的排序等。傳輸層的某些功能非常類似于“你說慢點”、“你說快點”、“請再說一遍”等起的作用根據數據中包含的網絡層地址信息，實現數據從任何一個節點到任何另外一個節點的整個傳輸過程。比如我們平時用的IP地址。在通過物理鏈路相連接的相鄰節點之間，建立邏輯意義上的數據鏈路，在數據鏈路上實現數據的點到點或點到多點方式的直接通信。不跨越任何路由節點、局部性的直接傳遞，局域網技術便是聚焦在數據鏈路層及其下面的物理層。完成邏輯上的“0”和“1”向適合于傳輸介質承載的物理信號（光電信號）的轉換；實現物理信號的發送、接收，以及在介質上的傳輸過程。物理層關注的是單個“0”和“1”的發送、傳輸和接收。數據鏈路層關注的是一組數據的發送和接收。二、數據網參考模型封裝解封裝比特流二、數據網參考模型物理傳輸媒體計算機1計算機2AP2AP154321675432167AAbAbcAbcdAbcdeAbcdefAbcdefgh101011001010二、數據網參考模型物理傳輸媒體計算機1計算機2AP2AP154321675432167AbAbcAbcdAbcdeAbcdefAbcdefgh101011001010A二、數據網參考模型TCP/IP協議體系TCP/IP協議體系發端于ARPAnet的設計和實現，其后被IETF不斷地充實和完善。它定義了一種在計算機網絡間傳送數據的方法。TCP/IP協議的應用奠定了了Internet的大發展的基礎。TCP/IP這個名字來自于這個協議簇中兩個非常重要的協議，一個是IP（InternetProtocol），另一個是TCP（TransmissionControlProtocol）。TCP/IP協議體系有兩種模型：標準模型和對等模型。二、數據網參考模型TCP/IP協議體系五層的TCP/IP對等模型使用最為廣泛。不管是四層還是五層，功能都是一樣的。TCP/IP模型與OSI模型在層次的劃分上稍有差異，二者所使用的具體協議的有很大區別。比如TCP/IP模型中網絡層常用協議是IP協議，而在OSI模型中，網絡層協議常用協議是CLNP。二、數據網參考模型Web服務器

internet應用層HTTP協議傳輸層TCP協議網絡層IPV4數據鏈路層EthernetIITCP/IP協議體系二、數據網參考模型物理層數據鏈路層網絡層傳輸層應用層DATA（東方紅2000字節）HTTPDATA1HTTPDATA1TCPHTTPDATA1TCPIPHTTPHTTP報文TCPTCP段IPIP包Eth.Eth.以太幀DATA（東方紅2000字節）bit流1001111000101010100010011110001010101000HTTPDATA2TCP......Web服務器

internet......二、數據網參考模型物理層數據鏈路層網絡層傳輸層應用層DATA（東方紅2000字節）HTTPDATA1HTTPDATA1TCPHTTPDATA1TCPIPHTTPHTTP報文TCPTCP段IPIP包Eth.Eth.以太幀DATA（東方紅2000字節）bit流1001111000101010100010011110001010101000HTTPDATA2TCP............Web服務器

internet二、數據網參考模型5應用層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層HTTP、FTP、SMTP、SNMP、QQ私有協議......TCP、UDP......IP、ICMP、IGMP、ARP......SLIP、PPP、EthernetII............TCP/IP協議體系二、數據網參考模型5應用層4傳輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層HTTP報文、FTP報文TCP段、UDP報文分組或包（Packet）IPPacket、IP報文、ARP.報文幀（Frame）比特、比特流二、數據網參考模型HTTP(超文本傳送協議)是Web瀏覽器用以訪問Web服務器的協議。HTTP容許網頁瀏覽器送交資料到網頁服務器并且獲取網頁。1FTP是文件傳輸協議是Internet用戶在計算機之間傳輸文件所使用的協議，用于文件的“下載”和“上傳”。FTP（FileTransferProtocol）是文件傳輸協議，它規定了在Internet網絡上怎樣傳輸文件，通常要由專門的FTP程序來具體實現。2IP網絡之間互連的協議也就是為計算機網絡相互連接進行通信而設計的協議。3ICMP是Internet控制報文協議。4TCP傳輸控制協議，是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議5UDP是用戶數據報協議，一種無連接的傳輸層協議，提供面向事務的簡單不可靠信息傳送服務6二、數據網參考模型網絡層常用協議IP協議是用于將多個數據交換網絡連接起來，在源地址和目的地址之間傳送IP數據包，提供對數據大小的重新組裝功能，以適應不同網絡對包大小的要求。IP協議主要有兩個功能：路由尋址和數據分段。IP協議提供一種無連接不可靠的數據傳送服務，協議本身沒有差錯重傳能力和流量控制能力，主要特點是：1IP協議提供一種面向無連接的、不可靠的盡力而為的數據傳送服務。IP協議對上層協議屏蔽了不同鏈路層協議之間的差異，提供標準統一的數據傳送服務，有利于與上層協議分工合作完成復雜的功能。二、數據網參考模型網絡層常用協議ICMP協議是一種主機與路由器傳達控制與差錯信息的協議；它傳遞差錯、控制、查詢等信息。2差錯報文:信宿不可達；超時；參數出錯等。控制報文:擁塞控制與源抑制；路徑控制與重定向報文。請求/應答報文:回顯請求應答；時戳請求/應答；地址掩碼請求/應答。二、數據網參考模型傳輸層常用協議UDP協議（UserDatagramProtocol，用戶數據報協議）UDP是一個簡單的面向數據報的傳輸層協議，UDP不提供可靠性，它把應用程序傳給IP層的數據發送出去，但是并不保證它們能到達目的地。1UDP報文沒有可靠性保證和順序保證字段，流量控制字段等，可靠性較差。正因為UDP協議控制選項較少，在數據傳輸過程中延遲較小，數據傳輸效率較高，適合于對可靠性要求并不高的應用程序；或者可以保障可靠的應用程序，如DNS、TFTP、SNMP等；UDP協議也可以用于傳輸鏈路可靠的網絡。在線瀏覽視頻時，傳輸層可以用UDP協議封裝嗎？從網頁上下載視頻或歌曲時可以用UDP協議封裝嗎？二、數據網參考模型傳輸層常用協議TCP協議（TransferControlProtocol，傳輸控制協議）UDP是一個簡單的面向數據報的TCP是一種基于連接、面向字節流的協議，它通過以下過程來保證端到端數據通信的可靠性：21.TCP實體把應用程序劃分為合適的數據塊，加上TCP報文頭，生成數據段。2.當TCP實體發出數據段后，立即啟動計時器，如果源設備在計時器清零后仍然沒有到目的設備的確認報文，重發數據段。3.當對端TCP實體收到數據后，發回一個確認。4.TCP包含一個端到端的校驗和字段，檢測數據傳輸過程的任何變化。如果目的設收到的數據校驗和計算結果有誤，TCP將丟棄數據段，源設備在前面所述的計時器清零后發數據段。5.由于TCP數據承載在IP數據包內，而IP提供了無連接的、不可靠的服務，數據包可能會失序。TCP提供了重新排序機制，目的設備將收到的數據重新排序，交給應用程序。二、數據網參考模型1.(多選)以下哪些是具體的網絡協議?A.HTTPB.FTPC.OSID.ISOE.TCPF.IPG.TCP/IP2.(單選)OSI參考模型中，從下往上的層次依次是?A.物理層→傳輸層→爭數據鏈路層→網絡層→會話層→表示層→應用層B.物理層→傳輸層→數據鏈路層→網絡層馬會話層→應用層→表示層C.物理層→數據鏈路層→傳輸層→網絡層→會話層→應用層→表示層D.物理層→數據鏈路層→網絡層→傳輸層→會話層→表示層→應用層E.物理層→數據鏈路層→傳輸層→網絡層→會話層→表示層→應用層三、傳輸介質及通信方式同軸電纜雙絞線光纖主機A主機B物理介質兩個終端，用一條能承載數據傳輸的物理介質（也成為傳輸介質）連接起來，就組成了一個最簡單的網絡。三、傳輸介質及通信方式同軸電纜以太網標準電纜類別最長有效傳輸距離10BASE5粗同軸電纜500米10BASE2細同軸電纜185米三、傳輸介質及通信方式在網卡上實現了收發器的功能，T型頭和BNC連接器實現同軸電纜與插在計算機內的網卡之間的連接。最大距離粗同軸500米細同軸185米收發器收發器收發器收發器端接器接地端接器三、傳輸介質及通信方式同軸電纜又被稱為共享介質，相應的網絡被稱為共享介質網絡，或簡稱為共享式網絡。共享式網絡中，不同的主機同時發送數據時，就會產生信號沖突的問題，解決這一問題的方法一般是采用載波偵聽多路訪問/沖突檢測技術（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection）。主機A主機B主機C主機D同軸電纜三、傳輸介質及通信方式CSMA/CD的基本工作過程如下：終端設備不停地檢測共享線路的狀態。如果線路空閑，則可以發送數據；如果線路不空閑，則等待一段時間后繼續檢測（延時時間由退避算法決定）。如果有另外一個設備同時發送數據，兩個設備發送的數據會產生沖突。終端設備檢測到沖突之后，馬上停止發送自己的數據，并發送特殊阻塞信息，以強化沖突信號，使線路上其他站點能夠盡早檢測到沖突。終端設備檢測到沖突后，等待一段時間之后再進行數據發送（延時時間由退避算法決定）。CSMA/CD的工作原理可簡單總結為：先聽后發，邊發邊聽，沖突停發，隨機延遲后重發。三、傳輸介質及通信方式雙絞線兩根彼此絕緣的銅導線按一定密度反時針互相絞在一起。雙絞線的纏繞密度和扭絞方向以及絕緣材料，直接影響它的特性阻抗、衰減和近端串擾。雙絞電纜：把一對或多對雙絞線放在一個絕緣套管中。三、傳輸介質及通信方式雙絞線最常用的雙絞電纜有4個線對：第一對：藍色（白藍、藍）—用于語音第二對：橙色（白橙、橙）第三對：綠色（白綠、綠）第四對：棕色（白棕、棕）—備用三、傳輸介質及通信方式雙絞線按其包纏的是否有金屬層，雙絞電纜可分為非屏蔽雙絞線（UnshiieldedTwistedPair，UTP）電纜和屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，STP）電纜。

三、傳輸介質及通信方式UTP用途說明一類電話系統美國AnixterInternational公司定義，未應用在網絡通信中二類曾用于令牌環網美國AnixterInternational公司定義，最大信息傳輸速率為4Mbit/S，現已基本不用三類以太網及電話系統TIA/EIA-568定義，最大信息傳輸速率為16Mbit/s，第一個IEEE標準化的星型以太網標準10Base-T就是使用的三類UTP四類曾用于令牌環網及以太網TIA/EIA-568定義，最大信息傳輸速率為16Mbit/s，現已基本不用五類廣泛應用于以太網及電話系統TIA/EIA-568定義，最大信息傳輸速率為100MBit/s，支持10Base-T和100Base-TX，目前正廣泛使用超五類廣泛應用于以太網TIA/EIA-568定義，在五類UTP上進行了改進，最大信息傳輸速率為1000Mbitls，支持10Base-T、100Base-TX、1000Base-T，目前正廣泛使用三、傳輸介質及通信方式在以太網環境中，規定三類、五類、超五類UTP的最大傳輸距離是100米，實際90米三、傳輸介質及通信方式雙絞線兩種接線標準（線序）1------32------6進行交叉三、傳輸介質及通信方式在以太網環境中，規定三類、五類、超五類UTP的最大傳輸距離是100米，實際90米三、傳輸介質及通信方式光纖光纖通信的三個工作窗口分別是：短波長的850nm，長波長的1310nm和1550nm。是指以光導纖維（簡稱光纖）作為傳輸介質的網絡通信系統。在光網絡通信系統中，光纖中傳遞的是一種波長在紅外波段的、肉眼不可見的紅外光。三、傳輸介質及通信方式光纖光纖通信的三個工作窗口分別是：短波長的850nm，長波長的1310nm和1550nm。僅由纖芯和包層構成的光纖稱為裸光纖，簡稱裸纖。在裸光纖外面進行二次涂覆后形成的光纖稱為光纖芯線。通常所說的光纖就是指這種經過涂覆后的光纖。三、傳輸介質及通信方式光纖通常所說的光纖就是指這種經過涂覆后的光纖。僅由纖芯和包層構成的光纖稱為裸光纖，簡稱裸纖。在裸光纖外面進行二次涂覆后形成的光纖稱為光纖芯線。通常所說的光纖就是指這種經過涂覆后的光纖。三、傳輸介質及通信方式多模光纖多模光纖就是可以傳輸多個模式的光纖。多模光纖的纖芯直徑一般為50μm，包層直徑為125μm。多模光纖的帶寬較窄，傳輸特性較差，傳輸容量也較小。多模光纖多用于局域網絡，傳輸距離較小（一般在幾公里之內）1按照光纖中傳輸模式數量的不同，可以將光纖分為多模光纖和單模光纖。單模光纖纖芯直徑一般為8～10μm，包層直徑為125μm。單模只能傳輸一種模式（基模）的光纖。單模光纖不存在模式色散，傳輸帶寬大，故單模光纖特別適用于大容量、長距離傳輸。單模光纖多用于廣域網，傳輸距離較大（可長達上千公里）。2三、傳輸介質及通信方式光纖連接器的結構光纖連接器由兩個配合插頭和一個適配器（法蘭盤）組成光纖的尾纖有單模的，也有多模的，單模尾纖是黃色的，多模是橙色的。三、傳輸介質及通信方式連接器型號描述外形圖FC/PC金屬圓形光纖接頭，微凸球面研磨拋光

SC/PC塑料方形光纖接頭，微凸球面研磨拋光

ST/PC金屬卡接式圓形光纖接頭，微凸球面研磨拋光

LC/PC塑料卡接式方形光纖接頭，微凸球面研磨拋光

Ferrule[?fer?l]Connector；PC（PhysicalConnection），表明其對接端面是物理接觸，即端面呈凸面拱型結構銅線上的電信號會受到環境中的無線電波、電磁噪聲、電磁感應、閃電雷擊等因素的干擾，而光纖中的光信號不會受此影響。1三、傳輸介質及通信方式光纖的優勢一般情況下，光纖能夠支持的信息傳輸率遠遠高于銅線能夠支持的信息傳輸率。2光信號在光纖中的衰減遠小于電信號在銅線上的衰減，所以在遠距離通信中，使用光纖可以大大減少中繼器的數量。3光纖較銅線又輕又細，更易于運輸、安裝和部署。4三、傳輸介質及通信方式串口電纜Console線纜V.24線纜V.35線纜USB線纜常用的串口電纜標準為RS-232，傳輸距離僅為6米。V.24是RS-232標準的歐洲版。RS-232本身沒有定義接頭標準，常用的接頭類型為DB-9和DB-25。現在，RS-232已逐漸被FireWire（蘋果）、USB等新標準取代，新產品和新設備已普遍使用USB標準。RS-422和RS-485的傳輸距離可達1200米。RS-422和RS-485串口電纜通常使用V.35接頭，這種接頭在上世紀80年代已經淘汰。三、傳輸介質及通信方式通信方式并行通信雖然可以大幅提升傳輸速率，但是需要更多的銅線或光纖，增加網絡的建設成本。各數據通道上的信號同步要求非常苛刻，一般不適合遠距離通信場合。日常生活中是串行應用的多于并行嗎？三、傳輸介質及通信方式通信方式單工、半雙工、和全雙工通信方式四、網絡拓撲結構常見的網絡拓撲結構有可靠保證的是哪種？最可靠的是哪種？成本最高的是哪種？分級的是哪種？五、互聯網什么是互聯網網絡互聯是指將兩個以上的通信網絡通過一定的方法，用一種或多種網絡通信設備相互連接起來，以構成更大的網絡系統。網絡互聯的目的是以實現不同網絡中的用戶可以進行互相通信、共享軟件和數據等。Internet1.（多選）以下哪些是網絡通信的例子？

A.使用即時通信軟件（如QQ）與好友聊天B.使用計算機在線觀看視頻C.從公司的郵箱下載郵件到自己的電腦中D.使用傳統座機進行通話2.（多選）以下哪些與封裝和解封裝的目的有關？

A.加快通信的速度B.不同網絡之間的互通C.通信協議的分層D.縮短報文的長度3.（多選）以下哪些是具體的網絡協議？A.HTTPB.FTPC.OSID.ISOE.TCPF.IPG.TCP/IP4