计算机通信网络基础最小码距(计算机基础字符间距)
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本文目录一览:
- 1、计算机网络入门知识
- 2、计算机网络技术
- 3、跪求!关于计算机的文章
- 4、计算机网络通信线路基础知识
- 5、计算机网络
- 6、计算机网络技术简介
计算机网络入门知识
计算机网络 课程的特点是计算机技术与通信技术的结合,从事计算机网络课程教学的教师应具备计算机网络建设、管理和研究的背景。下面是我整理的一些关于计算机网络入门知识的相关资料,供你参考。
计算机网络入门知识大全
一、计算机网络基础
对“计算机网络”这个概念的理解和定义,随着计算机网络本身的发展,人们提出了各种不同的观点。
早期的计算机系统是高度集中的,所有的设备安装在单独的大房间中,后来出现了批处理和分时系统,分时系统所连接的多个终端必须紧接着主计算机。50年代中后期,许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上,这样就出现了第一代计算机网络。
第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统。
终端:一台计算机的外部设备包括CRT控制器和键盘,无GPU内存。
随着远程终端的增多,在主机前增加了前端机FEP当时,人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来,实现远程信息处理或近一步达到***共享的系统”,但这样的通信系统己具备了通信的雏形。
第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来,为用户提供服务,兴起于60年代后期,典型代表是美国国防部高级研究***局协助开发的ARPAnet。
主机之间不是直接用线路相连,而是接口报文处理机IMP转接后互联的。IMP和它们之间互联的.通信线路一起负责主机间的通信任务,构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序,提供***共享,组成了***子网。
两个主机间通信时对传送信息内容的理解,信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定,称为协议。
在ARPA网中,将协议按功能分成了若干层次,如何分层,以及各层中具体***用的协议的总和,称为网络体系结构,体系结构是个抽象的概念,其具体实现是通过特定的硬件和软件来完成的。
70年代至80年代中第二代网络得到迅猛的发展。
第二代网络以通信子网为中心。这个时期,网络概念为“以能够相互共享***为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”,形成了计算机网络的基本概念。
第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。
IS0在1984年颁布了0SI/RM,该模型分为七个层次,也称为0SI七层模型,公认为新一代计算机网络体系结构的基础。为普及局域网奠定了基础。(^60090922a^1)
70年代后,由于大规模集成电路出现,局域网由于投资少,方便灵活而得到了广泛的应用和迅猛的发展,与广域网相比有共性,如分层的体系结构,又有不同的特性,如局域网为节省费用而不***用存储转发的方式,而是由单个的广播信道来连结网上计算机。
第四代计算机网络从80年代末开始,局域网技术发展成熟,出现光纤及高速网络技术,多媒体,智能网络,整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统,发展为以Internet为代表的互联网。
计算机网络:将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现***共享和数据通信的系统。
从定义中看出涉及到三个方面的问题:
(1)至少两台计算机互联。
(2)通信设备与线路介质。
(3)网络软件,通信协议和NOS
二、计算机网络的分类
用于计算机网络分类的标准很多,如拓扑结构,应用协议等。但是这些标准只能反映网络某方面的特征,最能反映网络技术本质特征的分类标准是分布距离,按分布距离分为LAN,MAN,WAN,Internet。
1.局域网
几米——10公里。小型机,微机大量推广后发展起来的,配置容易,速率高,4Mbps~2GbpS。 位于一个建筑物或一个单位内,不存在寻径问题,不包括网络层。
2.都市网
10公里——100公里。对一个城市的LAN互联,***用IEEE802.6标准,50Kbps~l00Kbps,位于一座城市中。
3.广域网
也称为远程网,几百公里——几千公里。发展较早,租用专线,通过IMP和线路连接起来,构成网状结构,解决循径问题,速率为9.6Kbps~45Mbps 如:邮电部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN网。
4.互联网
并不是一种具体的网络技术,它是将不同的物理网络技术按某种协议统一起来的一种高层技术。
三、局域网的特征
局域网分布范围小,投资少,配置简单等,具有如下特征:
(1)传输速率高:一般为1Mbps--20Mbps,光纤高速网可达100Mbps,1000MbpS
(2)支持传输介质种类多。
(3)通信处理一般由网卡完成。
(4)传输质量好,误码率低。
(5)有规则的拓扑结构。
四、局域网的组成
局域网一般由服务器、工作站、网卡和传输介质四部分组成。
1.服务器
运行网络0S,提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能,是网络控制的核心。
从应用来说较高配置的普通486以上的兼容机都可以用于文件服务器,但从提高网络的整体性能,尤其是从网络的系统稳定性来说,还是选用专用服务器为宜。
目前常见的NOS主要有Netware,Unix和Windows NT三种。
(1)Netware:
流行版本V3.12,V4.11,V5.0,对硬件要求低,应用环境与DOS相似,技术完善,可靠,支持多种工作站和协议,适于局域网操作系统,作为文件服务器,打印服务器性能好。
(2)Unix:
一种典型的32位多用户的NOS,主要应用于超级小型机,大型机上,目前常用版本有Unix SUR4.0。支持网络文件系统服务,提供数据等应用,功能强大,不易掌握,命令复杂,由ATT和SCO公司推出。
(3)Windows NT Server 4.0:
一种面向分布式图形应用程序的完整平台系统,界面与Win95相似,易于安装和管理,且集成了Internet网络管理工具,前景广阔。
服务器分为文件服务器,打印服务器,数据库服务器,在Internet网上,还有Web,FTP,E-mail等服务器。
网络0S朝着能支持多种通信协议,多种网卡和工作站的方向发展。
2.工作站
可以有自己的0S,独立工作;通过运行工作站网络软件,访问Server共享***,常见有DOS工作站,Windows 95工作站。
3.网卡
将工作站式服务器连到网络上,实现***共享和相互通信,数据转换和电信号匹配。
网卡(NTC)的分类:
(1)速率:10Mbps,100Mbps
(2)总线类型:ISA/PCI
(3)传输介质接口:
单口:BNC(细缆)或RJ-45(双绞线)。(^60090922b^2)
4.传输介质
目前常用的传输介质有双绞线,同轴电缆,光纤等。
(1)双绞线(TP):
将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中,为了降低干扰,每对相互扭绕而成。分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。局域网中UTP分为3类,4类,5类和超5类四种。
以AMP公司为例:
3类:10Mbps,皮薄,皮上注“cat3”,箱上注“3类”,305米/箱,400元/箱。
4类:网络中用的不多。
5类:(超5类)100Mbps,10Mbps,皮厚,匝密,皮上注“cat5”,箱上注5类,305米/箱,600—700元/箱(每段100米,接4个中继器,最大500米)。
接线顺序:
正常: 白桔 桔 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕
(对应) 1 2 3 4 5 6 7 8
集联: 白绿 绿 白桔 棕 白棕 桔 白蓝 蓝
(对应) 1 2 3 4 5 6 7 8
STP:内部与UTP相同,外包铝箔,Apple,IBM公司网络产品要求使用STP双绞线,速率高,价格贵。
(2)同轴电缆:
由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成,两导体间用绝缘材料隔开。
按直径分为粗缆和细缆。
粗缆:传输距离长,性能高但成本高,使用于大型局域网干线,连接时两端需终接器。
A.粗缆与外部收发器相连。
B.收发器与网卡之间用AUI电缆相连。
C.网卡必须有AUI接口:每段500米,100个用户,4个中继器可达2500米,收发器之间最小2.5米,收发器电缆最大50米。
细缆:传输距离短,相对便宜,用T型头,与BNC网卡相连,两端安50欧终端电阻。
每段185米,4个中继器,最大925米,每段30个用户,T型头之间最小0.5米。 按传输频带分为基带和宽带传输。
基带:数字信号,信号占整个信道,同一时间内能传送一种信号。
宽带:传送的是不同频率的信号。
(3)光纤:
应用光学原理,由光发送机产生光束,将电信号变为光信号,再把光信号导入光纤,在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号,并把它变为电信号,经解码后再处理。分为单模光纤和多模光纤。绝缘保密性好。
单模光纤:由激光作光源,仅有一条光通路,传输距离长,2公里以上。
多模光纤:由二极管发光,低速短距离,2公里以内。
五、局域网的几种工作模式
1.专用服务器结构(Server-Baseb)
又称为“工作站/文件服务器”结构,由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件,共享存储设备。
文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。 对于一般的数据传递来说已经够用了,但是当数据库系统和其他复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候,服务器已经不能承担这样的任务了,因为随着用户的增多,为每个用户服务的程序也增多,每个程序都是独立运行的大文件,给用户感觉极慢,因此产生了客户机/服务器模式。
2.客户机/服务器模式(client/server)
其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取,称为服务器,而将其他的应用处理工作分散到网络中其他微机上去做,构成分布式的处理系统,服务器控制管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式,因此,C/S由的服务器也称为数据库服务器,注重于数据定义及存取安全后备及还原,并发控制及事务管理,执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能,它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去,减轻了网络的传输负荷。C/S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。
计算机网络技术
第一章 计算机网络概述
1.1 计算机网络的定义和发展历史
1.1.1 计算机网络的定义
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物,是在地理上分散的通过通信线路连接起来的计算机集合,这些计算机遵守共同的协议,依据协议的规定进行相互通信,实现网络各种***的共享。
网络***:所谓的网络***包括硬件***(如大容量磁盘、打印机等)、软件***(如工具软件、应用软件等)和数据***(如数据库文件和数据库等)。
计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。所谓互连是指相互连接在一起,所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的,可以独立工作。
1.1.2 计算机网络的发展历史
课后小结:
1. 计算机网络的定义.
2. 网络***的分类.
课后作业:预习P2-P8.
第二讲
教学类型:理论课
教学课题:1.2~1.3
教学目标:1.了解计算机网络的功能和应用;2. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点:计算机网络的功能和应用;网络的系统组成
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
1.2 计算机网络的功能和应用
1. 计算机网络的功能
(1)实现计算机系统的***共享
(2)实现数据信息的快速传递
(3)提高可靠性
(4)提供负载均衡与分布式处理能力
(5)集中管理
(6)综合信息服务
2.计算机网络的应用
计算机网络由于其强大的功能,已成为现代信息业的重要支柱,被广泛地应用于现代生活的各个领域,主要有:
(1)办公自动化
(2)管理信息系统
(3)过程控制
(4)互联网应用(如电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频与***应用)
1.3计算机网络的系统组成
1.3.1 网络节点和通信链路
从拓扑结构看,计算机网络就是由若干网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的。计算机网络中的节点又称网络单元,一般可分为三类:访问节点、转接节点和混合节点。
通信链路是指两个网络节点之间承载信息和数据的线路。链路可用各种传输介质实现,如双绞线、同轴电缆、光缆、卫星、微波等。
通信链路又分为物理链路和逻辑链路。
1.3.2 ***子网和通信子网
从逻辑功能上可把计算机网络分为两个子网:用户***子网和通信子网。
***子网包括各种计算机和相关的硬件、软件;
通信子网是连接这些计算机***并提供通信服务的连接线路。正是在通信子网的支持下,用户才能利用网络上的各种***,进行相互间的通信,实现计算机网络的功能。
通信子网有两种类型:
(1)公用型(如公用计算机互联网CHINANET)
(2)专用型(如各类银行网、证券网等)
1.3.3 网络硬件系统和网络软件系统
计算机网络系统是由计算机网络硬件系统和网络软件系统组成的。
网络硬件系统是指构成计算机网络的硬设备,包括各种计算机系统、终端及通信设备。
常见的网络硬件有:
(1)主机系统; (2)终端; (3)传输介质; (4)网卡; (5)集线器; (6)交换机; (7)路由器
网络软件主要包括网络通信协议、网络操作系统和各类网络应用系统。
(1)服务器操作系统
常见的有:Novell公司的NetWare、微软公司的 Windows NT Server及 Unix系列。
(2)工作站操作系统
常见的有: Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
(3)网络通信协议
(4)设备驱动程序
(5)网络管理系统软件
(6)网络安全软件
(7)网络应用软件
课后小结:
1. 计算机网络的功能和应用
2. 网络的系统组成
课后作业:预习P8-P10
第三讲
教学类型:理论课
教学课题:1.4 计算机网络的分类
教学目标:1.掌握计算机网络的分类;2. 了解计算机网络的定义和发展;3. 了解计算机网络的功能和应用;4. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点:掌握计算机网络的分类
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
1.4 计算机网络的分类
1.4.1 按计算机网络覆盖范围分类
由于网络覆盖范围和计算机之间互连距离不同,所***用的网络结构和传输技术也不同,因而形成不同的计算机网络。
一般可以分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)三类。
1.4.2按计算机网络拓扑结构分类
网络拓扑是指连接的形状,或者是网络在物理上的连通性。如果不考虑网络的的地理位置,而把连接在网络上的设备看作是一个节点,把连接计算机之间的通信线路看作一条链路,这样就可以抽象出网络的拓扑结构。
按计算机网络的拓扑结构可将网络分为:星型网、环型网、总线型网、树型网、网型网。
1.4.3 按网络的所有权划分
1.公用网
由电信部门组建,由***和电信部门管理和控制的网络。
2.专用网
也称私用网,一般为某一单位或某一系统组建,该网一般不允许系统外的用户使用。
1.4.4 按照网络中计算机所处的地位划分
(1)对等局域网
(2)基于服务器的网络(也称为客户机/服务器网络)。
课后小结:
1. 计算机网络的定义;2. 计算机网络的功能和应用;3. 计算机网络的分类
课后作业:(P10)1 、4、5、6
第四讲
教学类型:理论课
教学课题:1.1 计算机网络的定义和发展
教学目标:1. 了解数据通信的基本概念;2. 了解数据传输方式
教学重点、难点:数据传输方式
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
第二章 数据通信基础
2.1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息和数据
1.信息
信息是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述,也可表示物质与外部的联系。信息有各种存在形式。
2.数据
信息可以用数字的形式来表示,数字化的信息称为数据。数据可以分成两类:模拟数据和数字数据。
2.1.2 信道和信道容量
1.信道
信道是传送信号的一条通道,可以分为物理信道和逻辑信道。
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路,由传输及其附属设备组成。
逻辑信道也是指传输信息的一条通路,但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质,而是在物理信道基础上,由节点设备内部的连接来实现。
2.信道的分类
信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。
信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。
信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。
3.信道容量
信道容量是指信道传输信息的最大能力,通常用数据传输率来表示。即单位时间内传送的比特数越大,则信息的传输能力也就越大,表示信道容量大。
2.1.3 码元和码字
在数字传输中,有时把一个数字脉冲称为一个码元,是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”,例如二进制数字10000001是由7个码元组成的序列,通常称为“码字”。
2.1.4 数据通信系统主要技术指标
1.比特率:比特率是一种数字信号的传输速率,它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位(bit)数,单位用比特每秒(bps)或千比特每秒(Kbps)表示。
2.波特率:波特率是一种调制速率,也称波形速率。在数据传输过程中,线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率,其单位为波特(baud)。
3.误码率:误码率指信息传输的错误率,也称误码率,是数据通信系统在正常工作情况下,衡量传输可靠性的指标。
4.吞吐量:吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量,单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型网络中,吞吐量=信道容量×传输效率。
5.通道的传播延迟:信号在信道中传播,从信源端到达信宿端需要一定的时间,这个时间叫做传播延迟(或时延)。
2.1.5 带宽与数据传输率
1.信道带宽
信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度,它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。
带宽越大,所能达到的传输速率就越大,所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量,即比特率,单位为比特/秒。
一般来说,数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定,如果每一位所占时间越小,则速率越高。
2.2 数据传输方式
2.2.1 数据通信系统模型
2.2.2 数据线路的通信方式
根据数据信息在传输线上的传送方向,数据通信方式有:
单工通信
半双工通信
双工通信
2.2.3 数据传输方式
数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输,可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
1.基带传输
2.频带传输
3.宽带传输
课后小结:
1. 什么是信息、数据?
2. 什么是信道?常用的信道分类有几种?
3. 什么是比特率?什么是波特率?
4. 什么是带宽、数据传输率与信道容量?
课后作业:(P20)二1、2、3、4、5、6
第五讲
教学类型:理论课
教学课题:2.2~2.4
教学目标:1.理解数据交换技术;2. 理解差错检验与校正技术
教学重点、难点:数据交换技术、差错检验与校正技术
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程:
导入:由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
2.3 数据交换技术
通常使用四种交换技术:
电路交换
报文交换
分组交换
信元交换。
2.3.1 电路交换
电路交换(也称线路交换)
在电路交换方式中,通过网络节点(交换设备)在工作站之间建立专用的通信通道,即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立,这对端点就独占该条物理通道,直至通信线路被取消。
电路交换的主要优点是实时性好,由于信道专用,通信速率较高;缺点是线路利用率低,不能连接不同类型的线路组成链路,通信的双方必须同时工作。
电路交换必定是面向连接的,电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段:
电路建立阶段
数据传输阶段
拆除电路阶段
2.3.2 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换***取的是“存储—转发”(Store-and-Forward)方式,不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大,因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。
在 20 世纪 40 年代,电报通信也***用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。
报文交换的时延较长,从几分钟到几小时不等。现在,报文交换已经很少有人使用了。
2.3.3 分组交换
分组交换也称包交换,它是报文交换的一种改进,也属于存储-转发交换方式,但它不是以报文为单位,而是以长度受到限制的报文分组(Packet)为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包,分组交换有时也称为包交换。
分组在网络中传输,还可以分为两种不同的方式:数据报和虚电路。
分组交换的优点
高效 动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。
灵活 以分组为传送单位和查找路由。
迅速 必先建立连接就能向其他主机发送分组;充分使用链路的带宽
可靠 完善的网络协议;自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性
2.3.4 信元交换技术
(ATM,Asynchronous Transfer Mode,异步传输模式)
ATM是一种面向连接的交换技术,它***用小的固定长度的信息交换单元(一个53Byte的信元),话音、***和数据都可由信元的信息域传输。
它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点,针对分组交换速率低的弱点,利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点,通过高性能的硬件设备来提高处理速度,以实现高速化。
ATM是一种广域网主干线的较好选择。
2.4 差错检验与校正
数据传输中出现差错有多种原因,一般分成内部因素和外部因素。
内部因素有噪音脉冲、脉动噪音、衰减、延迟失真等。
外部因素有电磁干扰、太阳噪音、工业噪音等。
为了确保无差错地传输,必须具有检错和纠错的功能。常用的校验方式有奇偶校验和循环冗余码校验。
2.4.1 奇偶校验
***用奇偶校验时,若其中两位同时发生错误,则会发生没有检测出错误的情况。
2.4.2 循环冗余码校验。
这种编码对随机差错和突发差错均能以较低的冗余充进行严格的检查。
课后小结:
1. 数据通信的的一些基本知识
2. 三种交换方式的基本工作原理
3. 两种差错校验方法:奇偶校验和循环冗余校验
课后作业:(P20)二7、8、9
第六讲
教学类型:复习课
教学课题:第一章与第二章
教学目标:通过复习掌握第一、二章的重点
教学重点、难点:第一、二章的重点
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容:第一、二章的内容
第七讲
教学类型:测验一
第八讲
教学类型:理论课
教学课题:第三章 计算机网络技术基础
教学目标:1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点;2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学重点、难点:1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点;2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学方法:教师讲解、演示、学生认真学习并思考、记忆;教师讲授与学生理解协调并重的教学法
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用,进入教学课题。
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书)
第三章 计算机网络技术基础
3.1 计算机网络的拓扑结构
3.1.1 什么是计算机网络的拓扑结构
网络拓扑是指网络连接的形状,或者是网络在物理上的连通性。
网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征,即不考虑网络节点的具体组成,也不管它们之间通信线路的具体类型,把网络节点画作“点”,把它们之间的通信线路画作“线”,这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。
不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同,分别适应于不同场合。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面,是研究计算机网络的主要环节之一。
计算机网络的拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构,常见的一般分为以下几种:
1.总线型;2.星型;3.环型;4.树型;5.网状型
3.1.2 总线型拓扑结构
总线结构中,各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。总线型结构简单、扩展容易。网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障,可靠性较高。
总线型结构是从多机系统的总线互联结构演变而来的,又可分为单总线结构和多总线结构,常用CSMA/CD和令牌总线访问控制方式。
总线型结构的缺点:
(1)故障诊断困难;(2)故障隔离困难;(3)中继器等配置;(4)实时性不强
3.1.3 星型拓扑结构
星型的中心节点是主节点,它接收各分散节点的信息再转发给相应节点,具有中继交换和数据处理功能。星型网的结构简单,建网容易,但可靠性差,中心节点是网络的瓶颈,一旦出现故障则全网瘫痪。
星型拓扑结构的访问***用集中式控制策略,***用星型拓扑的交换方式有电路交换和报文交换。
星型拓扑结构的优点:
(1)方便服务;(2)每个连接只接一个设备;(3)集中控制和便于故障诊断;(4)简单的访问协议
星型拓扑结构的缺点:
(1)电缆长度和安装;(2)扩展困难;(3)依赖于中央节点
3.1.4 环型拓扑结构
网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。环路上,信息单向从一个节点传送到另一个节点,传送路径固定,没有路径选择问题。环型网络实现简单,适应传输信息量不大的场合。任何节点的故障均导致环路不能正常工作,可靠性较差。
环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。
环型拓扑结构的优点:
(1)电缆长度短;(2)适用于光纤;(3)网络的实时性好
环型拓扑结构的缺点:
(1)网络扩展配置困难;(2)节点故障引起全网故障;(3)故障诊断困难;(4)拓扑结构影响访问协议
3.1.5 其他类型拓扑结构
1.树型拓扑结构
树型网络是分层结构,适用于分级管理和控制系统。网络中,除叶节点及其联机外,任一节点或联机的故障均只影响其所在支路网络的正常工作。
2.星型环型拓扑结构
3.1.6 拓扑结构的选择原则
拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时,应该考虑的主要因素有以下几点:
(1)服务可靠性; (2)网络可扩充性; (3)组网费用高低(或性能价格比)。
3.2 ISO/OSI网络参考模型
建立分层结构的原因和意义:
建立计算机网络的根本目的是实现数据通信和***共享,而通信则是实现所有网络功能的基础和关键。对于网络的广泛实施,国际标准化组织ISO(International Standard Organization),经过多年研究,在1983年提出了开放系统互联参考模型OSI/RM(Reference Model of Open System Interconnection),这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构,给网络设计者提供了一个参考规范。
OSI参考模型的层次
OSI参考模型共有七层,由低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1.OSI参考模型的特性
(1)是一种将异构系统互联的分层结构;
(2)提供了控制互联系统交互规则的标准骨架;
(3)定义了一种抽象结构,而并非具体实现的描述;
(4)不同系统上的相同层的实体称为同等层实体;
(5)同等层实体之间的通信由该层的协议管理;
(6)相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务;
(7)所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务;
(8)直接的数据传送仅在最低层实现;
(9)每层完成所定义的功能,修改本层的功能并不影响其它层。
2.有关OSI参考模型的技术术语
在OSI参考模型中,每一层的真正功能是为其上一层提供服务。在对这些功能或服务过程以及协议的描述中,经常使用如下一些技术术语:
(1)数据单元
服务数据单元SDU(Service Data Unit)
协议数据单元PDU(Protocol Data Unit)
接口数据单元IDU(Interface Data Unit)
服务访问点SAP(Service Access Point)
服务原语(Primitive)
(2)面向连接和无连接的服务
下层能够向上层提供的服务有两种基本形式:面向连接和无连接的服务。
面向连接的服务是在数据传输之前先建立连接,主要过程是:建立连接、进行数据传送,拆除链路。面向连接的服务,又称为虚电路服务。
无连接服务没有建立和拆除链路的过程,一般也不***用可靠方式传送。不可靠(无确认)的无连接服务又称为数据报服务。
3.2.1 物理层
物理层是OSI模型的最低层,其任务是实现物理上互连系统间的信息传输。
1.物理层必须具备以下功能
(1)物理连接的建立、维持与释放;2)物理层服务数据单元传输;(3)物理层管理。
2.媒体和互联设备
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等;
通信用的互联设备如各种插头、插座等;局域网中的各种粗、细同轴电缆,T型接/插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。
3.2.2 数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据信道。数据链路层的任务是以物理层为基础,为网络层提供透明的、正确的和有效的传输线路,通过数据链路协议,实施对二进制数据正确、可靠的传输。
数据链路的建立、拆除、对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。
1.链路层的主要功能
(1)链路管理;(2)帧的装配与分解;(3)帧的同步;(4)流量控制与顺序控制;(5)差错控制;(6)使接收端能区分数据和控制信息;(7)透明传输;(8)寻址
2.数据链路层的主要协议
(1)ISO1745-1***5;(2)ISO3309-1984;(3)ISO7776
3.链路层产品
独立的链路产品中最常见的是网卡,网桥也是链路产品。
数据链路层将本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802.3情况下,数据链路层分成两个子层:一个是逻辑链路控制,另一个是媒体访问控制。
3.2.3 网络层
网络层是通信子网与***子网之间的接口,也是高、低层协议之间的接口层。网络层的主要功能是路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障的恢复等。当本地端与目的端不处于同一网络中,网络层将处理这些差异。
1.网络层的主要功能
(1)建立和拆除网络连接;
(2)分段和组块;
(3)有序传输和流量控制;
(4)网络连接多路复用;
(5)路由选择和中继;
(6)差错的检测和恢复;
(7)服务选择
2.网络层提供的服务
OSI/RM中规定,网络层中提供无连接和面向连接两种类型的服务,也称为数据报服务和虚电路服务。
3.路由选择
3.2.4 传输层
传输层是***子网与通信子网的接口和桥梁。传输层下面三层(属于通信子网)面向数据通信,上面三层(属于***子网)面向数据处理。因此,传输层位于高层和低层中间,起承上启下的作用。它屏蔽了通信子网中的细节,实现通信子网中端到端的透明传输,完成***子网中两节点间的逻辑通信。它是负责数据传输的最高一层,也是整个七层协议中最重要和最复杂的一层。
1.传输层的特性
(1)连接与传输;(2)传输层服务
2.传输层的主要功能
3.传输层协议
3.2.5 会话层
会话层、表示层和应用层一起构成OSI/RM的高层,会话层位于OSI模型面向信息处理的高三层中的最下层,它利用传输层提供的端到端数据传输服务,具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信,属于进程间通信的范畴。
会话层还对会话活动提供组织和同步所必须的手段,对数据传输提供控制和管理。
1.会话层的主要功能;
(1)提供远程会话地址;
(2)会话建立后的管理;
(3)提供把报文分组重新组成报文的功能
2.会话层提供的服务
(1)会话连接的建立和拆除;
(2)与会话管理有关的服务;
(3)隔离;
(4)出错和恢复控制
3.2.6 表示层
表示层为应用层服务,该服务层处理的是通信双方之间的数据表示问题。为使通信的双方能互相理解所传送信息的含义,表示层就需要把发送方具有的内部格式编码为适于传输的比特流,接收方再将其译码为所需要的表示形式。
数据传送包括语义和语法两个方面的问题。OSI模型中,有关语义的处理由应用层负责,表示层仅完成语法的处理。
1.表示层的主要功能
(1)语法转换;(2)传送语法的选择;(3)常规功能
2.表示层提供的服务
(1)数据转换和格式转换;
(2)语法选择;
(3)数据加密与解密;
(4)文本压缩
3.2.7 应用层
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要的各种应用协议。
应用层是OSI的最高层,直接面向用户,是计算机网络与最终用户的接口。负责两个应用进程(应用程序或操作员)之间的通信,为网络用户之间的通信提供专用程序。
课后小结:
1.计算机网络的拓扑结构的分类
2.OSI参考模型的层次
课后作业:预习P37~P39
第九讲
教学类型:理论课
教学课题:3.3~3.4
教学目标:
1. 掌握共享介质方式的CSMA/CD和令牌传递两种数据传输控制方式的基本原理
2. 了解几种常见的网络类型
教学重点、难点:理解数据传输控制方式
教学方法:教师讲解、演示、提问;
教学工具:多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入:提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用,进入教学课题。
讲授新课:(多媒体幻灯片演示或板书
3.3 数据传输控制方式
数据和信息在网络中是通过信道进行传输的,由于各计算机共享网络公共信道,因此如何进行信道分配,避免或解决通道争用就成为重要的问题,就要求网络必须具备网络的访问控制功能。介质访问控制(MAC)方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。
3.3.1 具有冲突检测的载波侦听多路访问
冲突检测/载波侦听(CSMA/CD法)
CSMA/CD是基于IEEE802.3标准的以太网中***用的MAC方法,也称为“先听后发、边发边听”。它的工作方式是要传输数据的节点先对通道进行侦听,以确定通道中是否有别的站在传输数据,若信道空闲,该节点就可以占用通道进行传输,反之,该节点将按一定算法等待一段时间后再试,并且在发送过程中进行冲突检测,一旦有冲突立即停止发送。通常***用的算法有三种:非坚持CSMA、1-坚持CSMA、P-坚持CSMA。
目前,常见的局域网,一般都是***用CSMA/CD访问控制方法的逻辑总线型网络。用户只要使用Ethernet网卡,就具备此种功能。
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注:文章分两部分,计算机的现状和未来
计算机发展及现状
计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,它涉及到通信与计算机两个领域。它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化,在当今社会经济中起着非常重要的作用,它对人类社会的进步做出了巨大贡献。从某种意义上讲,计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平,而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。
自50年代开始,人们及各种组织机构使用计算机来管理他们的信息的速度迅速增长。早期,限于技术条件使得当时的计算机都非常庞大和非常昂贵,任何机构都不可能为雇员个人提供使用整个计算机,主机一定是共享的,它被用来存储和组织数据、集中控制和管理整个系统。所有用户都有连接系统的终端设备,将数据库录入到主机中处理,或者是将主机中的处理结果,通过集中控制的输出设备取出来。它最典型的特征是:通过主机系统形成大部分的通信流程,构成系统的所有通信协议都是系统专有的,大型主机在系统中占据着绝对的支配作用,所有控制和管理功能都是由主机来完成。
随着计算机技术的不断发展,尤其是大量功能先进的个人计算机的问世,使得每一个人可以完全控制自己的计算机,进行他所希望的作业处理,以个人计算机(PC)方式呈现的计算能力发展成为独立的平台,导致了一种新的计算结构---分布式计算模式的诞生。
一般来讲,计算机网络的发展可分为四个阶段:
第一阶段:计算机技术与通信技术相结合,形成计算机网络的雏形;
第二阶段:在计算机通信网络的基础上,完成网络体系结构与协议的研究,形成了计算机网络;
第三阶段:在解决计算机连网与网络互连标准化问题的背景下,提出开放系统互连参考模型与协议,促进了符合国际标准的计算机网络技术的发展;
第四阶段:计算机网络向互连、高速、智能化方向发展,并获得广泛的应用。
任何一种新技术的出现都必须具备两个条件:即强烈的社会需求与先期技术的成熟。计算机网络技术的形成与发展也证实了这条规律。1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生时,计算机技术与通信技术并没有直接的联系。50年代初,由于美国军方的需要,美国半自动地面防空系统SAGE进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试。要实现这样的目的,首先要完成数据通信技术的基础研究。在这项研究的基础上,人们完全可以将地理位置分散的多个终端通信线路连到一台中心计算机上。用户可以在自己的办公室内的终端键入程序,通过通信线路传送到中心计算机,人们把这种以单个为中心的联机系统称做面向终端的远程联机系统。它是计算机通信网络的一种。60年代初美国航空公司建成的由一台计算机与分布在全美国的2000多个终端组成的航空订票系统SABRE-1就是这种计算机通信网络。
随着计算机应用的发展,出现了多台计算机互连的需求。这种需求主要来自军事、科学研究、地区与国家经济信息分析决策、大型企业经营管理。他们希望将分布在不同地点的计算机通过通信线路互连成为计算机-计算机网络。网络用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据***,也可以使用连网的其它地方计算机软件、硬件与数据***,以达到计算机***共享的目的。这一阶段研究的典型代表是美国国防部高级研究***局(ARPA,Advanced Research Projects Agency)的ARPAnet(通常称为ARPA网)。1969年ARPA网只有4个结点,1***3年发展到40个结点,1983年已经达到100多个结点。ARPA网通过有线、无线与卫星通信线路,使网络覆盖了从美国本土到欧洲与夏威夷的广阔地域。ARPR网是计算机网络技术发展的一个重要的里程碑,它对发展计算机网络技术的主要贡献表现在以下几个方面:
1、完成了对计算机网络的定义、分类与子课题研究内容的描述;
2、提出了***子网、通信子网的两级网络结构的概念;
3、研究了报文分组交换的数据交换方法;
4、***用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系。
未来计算机与计算机技术
计算机的要害技术继续发展
未来的计算机技术将向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展。尽管受到物理极限的约束,***用硅芯片的计算机的核心部件CPU的性能还会持续增长。作为Moore定律驱动下成功企业的典范Inter预计2001年推出1亿个晶体管的微处理器,并预计在2010年推出集成10亿个晶体管的微处理器,其性能为10万MIPS(1000亿条指令/秒)。而每秒100万亿次的超级计算机将出现在本世纪初出现。超高速计算机将***用平行处理技术,使计算机系统同时执行多条指令或同时对多个数据进行处理,这是改进计算机结构、提高计算机运行速度的要害技术。
同时计算机将具备更多的智能成分,它将具有多种感知能力、一定的思考与判定能力及一定的自然语言能力。除了提供自然的输入手段(如语音输入、手写输入)外,让人能产生身临其境感觉的各种交互设备已经出现,虚拟现实技术是这一领域发展的集中体现。
传统的磁存储、光盘存储容量继续攀升,新的海量存储技术趋于成熟,新型的存储器每立方厘米存储容量可达10TB(以一本书30万字计,它可存储约1500万本书)。信息的永久存储也将成为现实,千年存储器正在研制中,这样的存储器可以抗干扰、抗高温、防震、防水、防腐蚀。如是,今日的大量文献可以原汁原味保存、并流芳百世。
新型计算机系统不断涌现
硅芯片技术的高速发展同时也意味着硅技术越来越近其物理极限,为此,世界各国的研究人员正在加紧研究开发新型计算机,计算机从体系结构的变革到器件与技术革命都要产生一次量的乃至质的飞跃。新型的量子计算机、光子计算机、生物计算机、纳米计算机等将会在21世纪走进我们的生活,遍布各个领域。
量子计算机
量子计算机是基于量子效应基础上开发的,它利用一种链状分子聚合物的特性来表示开与关的状态,利用激光脉冲来改变分子的状态,使信息沿着聚合物移动,从而进行运算。
量子计算机中数据用量子位存储。由于量子叠加效应,一个量子位可以是0或1,也可以既存储0又存储1。因此一个量子位可以存储2个数据,同样数量的存储位,量子计算机的存储量比通常计算机大许多。同时量子计算机能够实行量子并行计算,其运算速度可能比目前个人计算机的PentiumⅢ晶片快10亿倍。目前正在开发中的量子计算机有3种类型:核磁共振(NMR)量子计算机、硅基半导体量子计算机、离子阱量子计算机。预计2030年将普及量子计算机。
光子计算机
光子计算机即全光数字计算机,以光子代替电子,光互连代替导线互连,光硬件代替计算机中的电子硬件,光运算代替电运算。
与电子计算机相比,光计算机的“无导线计算机”信息传递平行通道密度极大。一枚直径5分硬币大小的棱镜,它的通过能力超过全世界现有电话电缆的许多倍。光的并行、高速,天然地决定了光计算机的并行处理能力很强,具有超高速运算速度。超高速电子计算机只能在低温下工作,而光计算机在室温下即可开展工作。光计算机还具有与人脑相似的容错性。系统中某一元件损坏或出错时,并不影响最终的计算结果。
目前,世界上第一台光计算机已由欧共体的英国、法国、比利时、德国、意大利的70多名科学家研制成功,其运算速度比电子计算机快1000倍。科学家们预计,光计算机的进一步研制将成为21世纪高科技课题之一。
生物计算机(分子计算机)
生物计算机的运算过程就是蛋白质分子与四周物理化学介质的相互作用过程。计算机的转换开关由酶来充当,而程序则在酶合成系统本身和蛋白质的结构中极其明显地表示出来。
20世纪70年代,人们发现脱氧核糖核酸(DNA)处于不同状态时可以代表信息的有或无。DNA分子中的遗传密码相当于存储的数据,DNA分子间通过生化反应,从一种基因代玛转变为另一种基因代码。反应前的基因代码相当于输入数据,反应后的基因代码相当于输出数据。***如能控制这一反应过程,那么就可以制作成功DNA计算机。
蛋白质分子比硅晶片上电子元件要小得多,彼此相距甚近,生物计算机完成一项运算,所需的时间仅为10微微秒,比人的思维速度快100万倍。DNA分子计算机具有惊人的存贮容量,1立方米的DNA溶液,可存储1万亿亿的二进制数据。DNA计算机消耗的能量非常小,只有电子计算机的十亿分之一。由于生物芯片的原材料是蛋白质分子,所以生物计算机既有自我修复的功能,又可直接与生物活体相联。预计10~20年后,DNA计算机将进入实用阶段。
纳米计算机
“纳米”是一个计量单位,一个纳米等于10[-9]米,大约是氢原子直径的10倍。纳米技术是从80年代初迅速发展起来的新的前沿科研领域,最终目标是人类按照自己的意志直接操纵单个原子,制造出具有特定功能的产品。
现在纳米技术正从MEMS(微电子机械系统)起步,把传感器、电动机和各种处理器都放在一个硅芯片上而构成一个系统。应用纳米技术研制的计算机内存芯片,其体积不过数百个原子大小,相当于人的头发丝直径的千分之一。纳米计算机不仅几乎不需要耗费任何能源,而且其性能要比今天的计算机强大许多倍。
目前,纳米计算机的成功研制已有一些鼓舞人心的消息,惠普实验室的科研人员已开始应用纳米技术研制芯片,一旦他们的研究获得成功,将为其他缩微计算机元件的研制和生产铺平道路。 互联网络继续蔓延与提升
今天人们谈到计算机必然地和网络联系起来,一方面孤立的未加入网络的计算机越来越难以见到,另一方面计算机的概念也被网络所扩展。二十世纪九十年代兴起的Internet在过去如火如荼地发展,其影响之广、普及之快是前所未有的。从没有一种技术能像Internet一样,剧烈地改变着我们的学习、生活和习惯方式。全世界几乎所有国家都有计算机网络直接或间接地与Internet相连,使之成为一个全球范围的计算机互联网络。人们可以通过Internet与世界各地的其它用户自由地进行通信,可从Internet中获得各种信息。
回顾一下我国互联网络的发展,就可以感受到互联网普及之快。近三年中国互联网络信息中心(CNNIC)对我国互联网络状况的调查表明我国的Internet发展呈现爆炸式增长,2000年1月我国上网计算机数为350万台,2001年的统计数为892万台,翻一番多;2000年1月我国上网用户人数890万;2001年1月的统计数为2250万人,接近于3倍;2000年1月CN*** 册的域名数为48575,2001年1月的统计数为122099个,接近于3倍;国际线路的总容量目前达2799M,8倍于2000年1月的351M。
人们已充分领略到网络的魅力,Internet大大缩小了时空界限,通过网络人们可以共享计算机硬件***、软件***和信息***。“网络就是计算机”的概念被事实一再证实,被世人逐步接受。
在未来10年内,建立透明的全光网络势在必行,互联网的传输速率将提高100倍。在Internet上进行医疗诊断、远程教学、电子商务、***会议、***图书馆等将得以普及。同时,无线网络的构建将成为众多公司竞争的主战场,未来我们可以通过无线接入随时随地连接到Internet上,进行交流、获取信息、观看电视节目。
移动计算技术与系统
随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高,新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和随时能够交换和处理信息所提出,业已成为产业发展的重要方向。
移动计算包括三个要素:通信、计算和移动。这三个方面既相互独立又相互联系。移动计算概念提出之前,人们对它们的研究已经很长时间了,移动计算是第一次把它们结合起来进行研究。它们可以相互转化,例如,通信系统的容量可以通过计算处理(信源压缩,信道编码,缓存,预取)得到提高。
移动性可以给计算和通信带来新的应用,但同时也带来了许多问题。最大的问题就是如何面对无线移动环境带来的挑战。在无线移动环境中,信号要受到各种各样的干扰和衰落的影响,会有多径和移动,给信号带来时域和频域弥散、频带***受限、较大的传输时延等等问题。这样一个环境下,引出了很多在移动通信网络和计算机网络中未碰到的问题。第一,信道可靠性问题和系统配置问题。有限的无线带宽、恶劣的通信环境使各种应用必须建立在一个不可靠的、可能断开的物理连接上。在移动计算网络环境下,移动终端位置的移动要求系统能够实时进行配置和更新。第二,为了真正实现在移动中进行各种计算,必须要对宽带数据业务进行支持。第三,如何将现有的主要针对话音业务的移动治理技术拓展到宽带数据业务。第四,如何把一些在固定计算网络中的成熟技术移植到移动计算网络中。
面向全球网络化应用的各类新型微机和信息终端产品将成为主要产品。便携计算机、数字基因计算机、移动手机和终端产品,以及各种手持式个人信息终端产品,将把移动计算与数字通信融合为一体,手机将被嵌入高性能芯片和软件,依据标准的无限通信协议(如蓝牙)上网,观看电视、收听广播。在Internet上成长起来的新一代自然不会把汽车仅作为代步工具,汽车将向用户提供上网、办公、家庭*** 等功能,成为车轮上的信息平台。
跨入新世纪的门槛,畅想未来之时,我们不妨回顾本世纪人们对计算机的熟悉。1943年IBM总裁Thomas Wason说“我认为全世界市场的计算机需求量约为五台”。1957年美国PrenticeHall的编辑撰文“我走遍了这个国家并和许多最优秀的人们交谈过,我可以确信数据处理热不会热过今年”。1968年IBM的高级计算机系统工程师的微晶片上注解“但是……它究竟有什么用呢?”。1***7年数字设备公司的创始人和总裁Ken Olson说“任何人都没有理由在家里放一台计算机”。愿我们的所言也将被证实是肤浅的、保守的。
计算机网络通信线路基础知识
1、综合布线是一种模块化的、灵活性极高的建筑物内或建筑群之间的信息传输通道。通过它可使话音设备、数据设备、交换设备及各种控制设备与信息管理系统连接起来,同时也使这些设备与外部通信网络相连的综合布线。它还包括建筑物外部网络或电信线路的连接点与应用系统设备之间的所有线缆及相关的连接部件。综合布线由不同系列和规格的部件组成,其中包括:传输介质、相关连接硬件(如配线架、连接器、插座、插头、适配器)以及电气保护设备等。这些部件可用来构建各***系统,它们都有各自的具体用途,不仅易于实施,而且能随需求的变化而平稳升级。
特点:相对于以往的布线,综合布线 的特点可以概况为: 实用性:实施后,布线系统将能够适应现代和未来通信技术的发展,并且实现话音、数据通信等信号的统一传输。 灵活性:布线系统能满足各种应用的要求,即任一信息点能够连接不同类型的终端设备,如电话、计算机、打印机、电脑终端、电传真机、各种传感器件以及图象监控设备等。 模块化:综合布线系统中除去固定于建筑物内的水平缆线外,其余所有的接插件都是基本式的标准件,可互连所有话音、数据、图象、网络和楼宇自动化设备,以方便使用、搬迁、更改、扩容和管理。 扩展性:综合布线系统是可扩充的,以便将来有更大的用途时,很容易将新设备扩充进去。 经济性:***用综合布线系统后可以使管理人员减少,同时,因为模块化的结构,工作难度大大降低了日后因更改或搬迁系统时的费用。 通用性:对符合国际通信标准的各种计算机和网络拓扑结构均能适应,对不同传递速度的通信要求均能适应,可以支持和容纳多种计算机网络的运行。
分类:
国家标准(GB50311—2007版)将布线系统划分为工作区子系统、配线子系统、干线子系统、建筑群子系统、设备间、电信间、进线间和管理8个部分(7个布线系统部分和1个技术管理部分)。
1. 工作区子系统
工作区子系统(work area subsystem)又称为服务区(coverage area)子系统,它由RJ45跳线、信息插座模块(Telecommunications Outlet, TO)与所连接的终端设备(Terminal Equipment, TE)组成。信息插座有墙上型、地面型等多种。
在进行设备连接时,可能需要某种传输电子装置,但这种装置并不是工作区子系统的一部分,如调制解调器,它能为终端与其他设备之间的兼容性、传输距离的延长提供所需的转换信号,但不能说它是工作区子系统的一部分。
工作区子系统中所使用的连接器必须具备国际ISDN标准的8位接口,这种接口能接受楼宇自动化系统中的所有低压信号以及高速数据网络信息和数码声频信号。
设计工作区子系统时要注意如下要点:
1)从RJ45的插座到设备间的连线用双绞线,一般不要超过5m。
2)RJ45的插座须安装在墙壁上或不易碰到的地方,插座距离地面30cm以上。
3)插座和插头(与双绞线)不要接错线头。
2. 配线子系统
配线子系统应由工作区的信息插座模块,信息插座模块至电信间配线设备(FD)的配线电缆和光缆,电信间的配线设备及设备缆线和跳线等组成。
配线子系统又称为水平干线子系统、水平子系统(horizontal subsystem)。配线子系统是整个布线系统的一部分,它包括从工作区的信息插座开始到电信间的配线设备及设备缆线和跳线,其结构一般为星型结构。它与干线子系统的区别在于:配线子系统总是在一个楼层上,仅仅是信息插座与电信间连接。在综合布线系统中,配线子系统由4对UTP(非屏蔽双绞线)组成,能支持大多数现代化通信设备。如果有磁场干扰或信息保密,可用屏蔽双绞线;如果需要高宽带应用,可以***用光缆。
要设计配线子系统,必须全面掌握介质设施方面的知识。 设计时要注意如下要点:
1)配线子系统的用线一般为双绞线。
2)配线子系统的线长不超过90m。
3)用线必须走线槽或在天花板吊顶内布线,尽量不走地面线槽。
4)用3类双绞线可传输速率为16Mbps,用5类、5e类双绞线可传输速率为100Mbps,用6类双绞线可传输速率为250Mbps,用7类双绞线可传输速率为600Mbps。
5)确定介质布线方法和线缆的走向。
6)确定距服务接线间距离最近的I/O位置。
7)确定距服务接线间距离最远的I/O位置。
8)计算水平区所需线缆长度。
3. 电信间
电信间(也称为管理间子系统)由交叉连接、互连和I/O组成。电信间为连接其他子系统提供手段,它是连接干线子系统和配线子系统的子系统,其主要设备是配线架、集线器、交换机和机柜、电源。
交叉连接和互连允许将通信线路定位或重定位在建筑物的不同部分,以便能更容易地管理通信线路。I/O位于用户工作区和其他房间或办公室,使在移动终端设备上能够方便地进行插拔。
在使用跨接线或插入线时,交叉连接允许将端接在单元一端的电缆上的通信线路连接到端接在单元另一端的电缆上的线路。跨接线是一根很短的单根导线,可将交叉连接处的两根导线端点连接起来;插入线包含几根导线,而且每根导线末端均有一个连接器。插入线为重新安排线路提供了一种简易的方法。
互连与交叉连接的目的相同,但不使用跨接线或插入线,只使用带插头的导线、插座、适配器。互连和交叉连接也适用于光纤。
在远程通信(卫星)接线区,如安装在墙上的布线区,交叉连接可以不要插入线,因为线路经常是通过跨接线连接到I/O上的。
设计电信间时要注意如下要点:
1)配线架的配线对数可由管理的信息点数决定。
2)利用配线架的跳线功能,可使布线系统实现灵活性、多功能。
3)电信间和干线子系统使用光缆连接时由光配线盒组成。
4)电信间应有足够的空间放置配线架和网络设备(集线器、交换机等)。
5)有交换机的地方要配有专用稳压电源。
6)保持一定的温度和湿度,保养好设备。
4. 干线子系统
干线子系统(riser backbone subsystem)也称为垂直干线子系统或骨干(riser backbone)子系统,它是整个建筑物综合布线系统的一部分,提供建筑物的干线电缆。干线子系统应由设备间至电信间的干线电缆和光缆,安装在设备间的建筑物配线设备(BD)及设备缆线和跳线组成。负责连接电信间到设备间的子系统一般使用光缆或非屏蔽双绞线。
干线提供了建筑物干线电缆的路由,通常是在电信间、设备间两个单元之间,该子系统由所有的布线电缆组成,或由导线和光缆以及将此光缆连到其他地方的相关支撑硬件组合而成。
干线子系统还包括:
1)干线或远程通信(卫星)接线间、设备间之间的竖向或横向的电缆走向用的通道。
2)设备间和网络接口之间的连接电缆或设备与建筑群子系统各设施间的电缆。
3)干线接线间与各远程通信(卫星)接线间之间的连接电缆。
4)主设备间和计算机主机房之间的干线电缆。
设计干线子系统时要注意如下几点:
1)干线子系统一般选用光缆,以提高传输速率。
2)光缆可选用单模的(室外远距离的),也可以选择多模的(室内、室外)。
3)干线电缆的拐弯处不要为直角拐弯,应有相当的弧度,以防光缆受损。
5. 建筑群子系统
建筑群子系统应由连接多个建筑物之间的主干电缆和光缆建筑群配线设备(CD)及设备缆线和跳线组成。
建筑群子系统也可称为楼宇(建筑群)子系统、校园(campus backbone subsystem)子系统。它是将一个建筑物中的电缆延伸到另一个建筑物,通常由光缆和相应设备组成。建筑群子系统是综合布线系统的一部分,它支持楼宇之间的通信,其中包括导线电缆、光缆以及防止电缆上的脉冲电压进入建筑物的电气保护装置。
在建筑群子系统中,会遇到室外铺设电缆问题,一般有三种情况:架空电缆、直埋电缆、地下管道电缆,或者这三种电缆的任意组合,具体情况应根据现场的环境来决定。
设计建筑群子系统时要注意如下几点:
1)建筑群子系统一般选用光缆,以提高传输速率。
2)光缆可选用单模的(室外远距离的),也可以选用多模的。
3)建筑群干线电缆的拐弯处不要为直角拐弯,应有相当的弧度,以防光缆受损。
4)建筑群干线电缆要防遭破坏(如埋在路面下,挖路、修路会对电缆造成危害),架空电缆要防止雷击。
6. 设备间
设备间是在每幢建筑物的适当地点进行网络管理和信息交换的场地。对于综合布线系统工程设计,设备间主要安装建筑物配线设备。电话交换机、计算机主机设备及入口设施也可与配线设备安装在一起。
设备间也称设备间子系统、设备子系统(equipment subsystem)。设备间由电缆、连接器和相关设备组成。它把各种公共系统设备的多种不同设备互连起来,其中包括电信部门的光缆、同轴电缆、程控交换机等。设计设备间时要注意如下几点:
1)设备间要有足够的空间保障设备的存放。
2)设备间要有良好的工作环境(温度、湿度)。
3)设备间应按机房建设标准设计。
7. 进线间
进线间也可称为进线间子系统。进线间是建筑物外部通信和信息管线的入口部位,并可作为入口设施和建筑群配线设备的安装场地。
8. 管理
管理是对工作区、电信间、设备间、进线间的配线设备、缆线、信息插座模块等设施按一定的模式进行标识和记录。综合布线系统应有良好的标记系统,如建筑物名称、建筑物位置、区号、起始点和功能等标志。综合布线系统使用了三种标记:电缆标记、场标记和插入标记,其中插入标记最常用。这些标记通常***用硬纸片或其他方式,由安装人员在需要时取下来使用。
交接间及二级交接间的布线设备宜***用色标区别各类用途的配线区。
综合布线系统标准
目前综合布线系统标准一般为GB50311—2007和美国电子工业协会、美国电信工业协会的EIA/TIA为综合布线系统制定的一系列标准。这些标准主要有下列几种:
1)EIA/ TIA-568民用建筑线缆标准。
2)EIA/TIA-569民用建筑通信通道和空间标准。
3)EIA/TIA-607民用建筑中有关通信接地标准。
4)EIA/TIA-606民用建筑通信管理标准。
5)TSB-67非屏蔽双绞线布线系统传输性能现场测试标准。
6)TSB-95已安装的五类非屏蔽双绞线布线系统支持千兆应用传输性能指标标准。
这些标准支持下列计算机网络标准:
1)IEEE 802.3 总线局域网络标准。
2)IEEE 802.5环型局域网络标准。
3)FDDI光纤分布数据接口高速网络标准。
4)CDDI铜线分布数据接口高速网络标准。
5)ATM异步传输模式。
网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路,它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。
网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理通路,它对网络的数据通信具有一定的影响。常用的传输介质有:双绞线、同轴电缆、光纤、无线传输媒介。无线传输媒介包括:无线电波、微波、红外线等。
双绞线
双绞线简称TP,将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中,为了降低信号的干扰程度,电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成,也因此把它称为双绞线。双绞线分为分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。 双绞线可分为非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP,适合于短距离通信。
双绞线
非屏蔽双绞线价格便宜,传输速度偏低,抗干扰能力较差。
屏蔽双绞线抗干扰能力较好,具有更高的传输速度,但价格相对较贵。
双绞线需用RJ-45或RJ-11连接头插接。
目前市面上出售的UTP分为3类,4类,5类和超5类四种:
3类:传输速率支持10Mbps,外层保护胶皮较薄,皮上注有“cat3”
4类:网络中不常用
5类(超5类):传输速率支持100Mbps或10Mbps,外层保护胶皮较厚,皮上注有“cat5” 超5类双绞线在传送信号时比普通5类双绞线的衰减更小,抗干扰能力更强,在100M网络中,受干扰程度只有普通5类线的1/4,目前较少应用。
STP分为3类和5类两种,STP的内部与UTP相同,外包铝箔,抗干扰能力强、传输速率高但价格昂贵。
双绞线一般用于星型网的布线连接,两端安装有RJ-45头(水晶头),连接网卡与集线器,最大网线长度为100米,如果要加大网络的范围,在两段双绞线之间可安装中继器,最多可安装4个中继器,如安装4个中继器连5个网段,最大传输范围可达500米。
同轴电缆
同轴电缆由绕在同一轴线上的两个导体组成。具有抗干扰能力强,连接简单等特点,信息传输速度可达每秒几百兆位,是中、高档局域网的首选传输介质。
同轴电缆:由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成,内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。按直径的不同,可分为粗缆和细缆两种:
粗缆:传输距离长,性能好但成本高、网络安装、维护困难,一般用于大型局域网的干线,连接时两端需终接器。
(1)粗缆与外部收发器相连。
(2)收发器与网卡之间用AUI电缆相连。
(3)网卡必须有AUI接口(15针D型接口):每段500米,100个用户,4个中继器可达2500米,收发器之间最小2.5米,收发器电缆最大50米。
细缆:与BNC网卡相连,两端装50欧的终端电阻。用T型头,T型头之间最小0.5米。细缆网络每段干线长度最大为185米,每段干线最多接入30个用户。如***用4个中继器连接5个网段,网络最大距离可达925米。
细缆安装较容易,造价较低,但日常维护不方便,一旦一个用户出故障,便会影响其他用户的正常工作。
根据传输频带的不同,可分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆两种类型:
基带:数字信号,信号占整个信道,同一时间内能传送一种信号。
宽带:可传送不同频率的信号。
同轴电缆需用带BNC头的T型连接器连接。
光纤
光纤又称为光缆或光导纤维,由光导纤维纤芯、玻璃网层和能吸收光线的外壳组成。是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。应用光学原理,由光发送机产生光束,将电信号变为光信号,再把光信号导入光纤,在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号,并把它变为电信号,经解码后再处理。与其它传输介质比较,光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带宽、传输速度快、传输距离大。主要用于要求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接。具有不受外界电磁场的影响,无限制的带宽等特点,可以实现每秒几十兆位的数据传送,尺寸小、重量轻,数据可传送几百千米,但价格昂贵。
分为单模光纤和多模光纤:
单模光纤:由激光作光源,仅有一条光通路,传输距离长,2千米以上。
多模光纤:由二极管发光,低速短距离,2千米以内。
光纤需用ST型头连接器连接。
无线电波
无线电波是指在自由空间(包括空气和真空)传播的射频频段的电磁波。无线电技术是通过无线电波传播声音或其他信号的技术。
无线电技术的原理在于,导体中电流强弱的改变会产生无线电波。利用这一现象,通过调制可将信息加载于无线电波之上。当电波通过空间传播到达收信端,电波引起的电磁场变化又会在导体中产生电流。 通过解调将信息从电流变化中提取出来,就达到了信息传递的目的。
微波
微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波,是无线电波中一个有限频带的简称,即波长在1米(不含1米)到1毫米之间的电磁波,是分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波的统称。微波频率比一般的无线电波频率高,通常也称为“超高频电磁波”。微波作为一种电磁波也具有波粒二象性。微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。对于玻璃、塑料和瓷器,微波几乎是穿越而不被吸收。对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热。而对金属类东西,则会反射微波。
红外线
红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种,由德国科学家霍胥尔于1800年发现,又称为红外热辐射,太阳光谱中,红光的外侧必定存在看不见的光线,这就是红外线。也可以当作传输之媒界。太阳光谱上红外线的波长大于可见光线,波长为0.75~1000μm。红外线可分为三部分,即近红外线,波长为0.75~1.50μm之间;中红外线,波长为1.50~6.0μm之间;远红外线,波长为6.0~l000μm之间。
计算机网络通信设备
物理层:中继器 集线器
数据链路层:二层交换机、网桥 。网卡
网络层:三层交换机 。路由器
计算机网络
有两种含义
“带宽” 指信号具有的频带宽度。基本单位是赫。
“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/秒(bit/s)。
表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
指数据从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
主机或路由器发送数据帧所需要的时间。
电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
交换结点为存储转发而进行一些处理所费的时间。
信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率是零。
网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体接口的四个特性。
指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列等。
指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
指明对于不同功能的各种可能***的出现顺序
发送器:将数据转换成可以在传输介质上传输的信号
数据:运送消息的实体。
信号:数据的电气的或电磁的表现。
模拟信号:代表消息的参数的取值是连续的。
数字信号:代表消息的参数的取值是离散的。
信道: 向某一个方向传递信息的通道。
单向通信(单工通信):只能有一个方向的通信
而没有反方向的交互。
双向交替通信(半双工通信):通信的双方都可
以发送信息,但不能双方同时发送、同时接收。
双向同时通信(全双工通信):通信的双方可以
同时发送和接收信息。
调制:使用载波进行调制, 把数字信号的频率范
围搬移到较高的频段,并转换成模拟信号,以便在模
拟信道中传输。
解调:把接收到的模拟信号还原成数字信号。
又称为编码,转换后依然是基带信号
利用载波低频转高频,更好的在模拟信道上传输,调制完的信号叫做带通信号
在任何信道中,码元传输的速率是有上限的,超过此上限,就会出现严重的码间串扰问题。
如果信道的频带越宽,则可以用更高的速率传送码元
而不出现码间串扰。
带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率
W 是信道的带宽(以 Hz 为单位);
S 为信道内所传信号的平均功率; N 为信道内部的噪声功率。
信噪比S/N通常用分贝(dB)来表示:
通过编码,可以增加每一个码元携带的信息量
将信道的可用频带分割成若干条较窄的子频带,每一条子频带传输一路信号。
用户在分配到一定的频带后,在通信过程中自始至终都占用这个频带。
光的频分复用:波分复用
将时间划分为一段段等长的时隙,每一个用户占用固定序号的时隙传输数据。
每一个用户所占用的时隙是周期性地出现。
时分复用的所有用户在不同的时间占用同样的频带宽度
先进行统计,然后依次将需要发送的数据进行时分复用,但是因为每一个时间是不确定的,所以需要在数据帧上加上地址信息
每个用户被分配一个码片序列,这些码片序列是互相正交的,
当需要发送1的时候,则发送序列
当需要发送0的时候,则发送序列反码
所以用户的序列和其他用户的序列内积是0
而序列和序列的规格化内积是1,序列与序列的反码的规格化内积为-1
在原始的、有差错的物理传输线路的基础上,***取 差错检测、差错控制与流量控制 等方法,将有差错的物理线路改进成逻辑上无差错的数据链路,向网络层提供高质量的服务。
是从一个结点到相邻结点的一段物理线路,中间没有任何其他的交换结点。
把实现通信协议的硬件和软件加到链路上,就构成了数据链路,也称为逻辑链路。
每个帧有最大长度限制
通过添加字符防止误判
在发送端:
数据分成组,每一组k个bit,然后在后面加上n位冗余码
接收端:
将这段数据除以P,看最后的余数
因为标志字段的0x7E用二进制标志为01111110,即中间是6个0,为了避免产生错误,所以***用 零比特填充 的方式,即发送方每遇到5个1则填充一个0,接收方每遇到5个1删除后面的一个0
信道并非在用户通信时固定分配给用户。
DIX Ethernet V2 是世界上第一个局域网产品(以太网)的规约,定义了以无源的电缆为总线的基带总线局域网。
IEEE 的 802.3 标准。
载波监听多点接入/碰撞监测
当发送数据的站一旦发现发生了碰撞
最先发送数据帧的站,在发送数据帧后至多经过时间(2τ)就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。 以太网的端到端往返时延 2τ 称为争用期,或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞,才能肯定这次发送不会发生碰撞。
发生碰撞的站在停止发送数据后,要推迟(退避)一个随机时间才能再发送数据。
作用:
争用期的长度: 51.2 µs
最短有效帧长: 64 字节
帧间最小间隔: 9.6 µs
每一类地址都由 两个固定长度 的字段组成, 其中一个字段是 网络号 net-id , 它标志主机(或路由器) 所连接到的网络, 而另一个字段则是 主机号 host-id , 它标志该主机(或路由器) 。
用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络, 因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。
A:网络数减2原因: 网络号全0表示本网络 127(01111111)表示本地软件环回测试地址
B、C:网络数减1原因:128.0.0.0和192.0.0.0都是不指派的
主机数减2原因:全0和全1都不指派
路由表需要配置,或者根据算法生成
下一跳指的是下一个路由器的地址
特定主机路由 :为特定的目的主机指明一个路由。
默认路由:没有特定设置则***用默认路由
作用: 从网络层使用的 IP 地址,解析出在数据链路层使用的硬件地址。
每一个主机都设有一个 ARP 高速缓存 ,保存着所在的局域网上的各主机和路由器的 IP 地址到硬件地
址的映射表。ARP把保存在高速缓存中的每一个映射地址项目都设置生存时间,凡超过生存时间的项目就从高速缓存中删除掉。
ARP的工作过程
当主机A欲向本局域网上的某个主机B发送 IP数据报时,就先在其ARP高速缓存中查看有无主机B的IP 地址。
如果是不同网络之间的情况,就需要通过路由器来解决
例如:H1访问H3
一个 IP 数据报由首部和数据两部分组成。
首部分为固定部分和可变部分,固定部分长度为20个字节,可变部分长度是可变的。
版本ip协议版本:ipv4和ipv6
首部长度:占 4 位,可表示的最大数值是 15 (2 4 -1)个单位(一个单位为 4 字节)。因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节(15*4)。
区分服务:占 8 位,只有在使用区分服务(DiffServ)时,这个字段才起作用。在一般的情况下都不使用这个字段。
总长度:占 16 位,指首部和数据之和的长度,单位为字节,因此数据报的最大长度为 65535 字节。
进行数据报的分片的原因
标识:占 16 位,它是一个计数器,用来产生 IP 数据报的标识。
标志(flag):占 3 位,目前只有前两位有意义。
片偏移:占13 位,指出:较长的分组在分片后某片在原分组中的相对位置。片偏移以 8 个字节为偏移单位 。
生存时间——占8 位,记为 TTL (Time To Live),表明数据报在网络中的寿命。表示为数据报在网络中 可通过的路由器数的最大值 。
协议:占8 位,指出此数据报携带的数据使用何种协议,以便目的主机的 IP 层将数据部分上交给哪个处理过程。
首部检验和:占16 位,只检验数据报的首部,不检验数据部分
计算机网络技术简介
计算机网络技术简介
计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。下面是我整理的计算机网络技术简介,欢迎大家参考!
计算机网络技术简介 篇1
1.1计算机网络基础
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的专门技术。它将分布在不同地理位置、功能独立的多个计算机系统、网络设备和其他信息系统互联起来,以功能强大的网络软件、网络协议、网络操作系究等为基础,实现了***共享和信息传递。
计算机网络能够实现:
1.***共享:包括程序共享、数据共享、文件共享及设备共享等;
2.数据通信;
3.分布式计算;
4.广泛应用。
1.1.1计算机网络原理
1.拓扑结构
(1)拓扑结构:网络中计算机与其他设备的连接关系。网络拓扑是指网络形状,或者是它在物理上的连通结构。
(2)总线型结构:网络上的各节点连接在同一条总线上。连接在同一公共传输介质土的总线型方法的主要特点:易扩充、介质冲突较频繁;结构简单,便于扩充;网络响应速度快,便于广播式工作;设备量少,价格低廉;节点多时网络性能有所下降。
(3)星型结构:网络以中央节点为中心,各个节点通过中央节点构成点对点的连接方式。其主要特点:中心节点易于集中管理、控制;传输率高,各节点可同时传输;可靠性高,某个飞节点(非中央节点)故障不影响整个网络。
(4)环型结构:网络中各个节点通过环路接口连接在闭合环型线路中。其主要特点:封闭环、不适于大流量;信息在环路中沿固定方向流动,两节点问只有唯一的通路;传输速度可以预期,适用于实时控制的场合;任意节点的故障都可能导致全网络的失效。
其他类型的拓扑结构还包括:树形拓扑、混合拓扑
及网形拓扑等。
2.网络分类
计算机网络可按多种方式进行分类。
按分布范围分类:广域网(WAN)、局域网(LAN)、城域网(MAN)
按交换方式分类:电路交换网、报文交换网、分组交换网;
按拓扑结构分类:总线网、星形网、环形网、树形网、网状网;
按传输媒体分类:双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、无线网络;
按信道带宽分类:窄带网、宽带网;
按信息交换范围分类:内部网、外部网:
按社会职能分类:公用网、专用网:
按用途分类:教育网、校园网、科研网、商业网、企业网4军事网等。
目前,网络主要以分布范围为参考进行分类。
(1)局域网
局域网(LAN, Local Area Network):在有限的几百米至几公里的局部地域范围内,将计算机、外设和网络设备互联构成的计算机网络系统。主要涉及到以太网、快速以太网、令牌环网、FDDI、无线网(802.11)、蓝牙等技术。
区别于其他网络,局域网具有以下特点:
1)地理分布范围较小,一般为几百米至几公里。可覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。
2)数据传输速率较高,一般为10~1000Mbps,可交换各类数字和非数字(如语音、图像、***等)信息。
3)误码率低,一般在10一ll~104以下。这是因为局域网通常***用短距离基带传输,可以使用高质量的传输媒体,从而提高了数据传输质量。
4)以计算机为主体,包括终端及各种外设,一般不包含大型网络设备。
5)结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。
(2)城域网
城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork):覆盖城市范围的计算机网络系统,范围介于局域网与广域网之间。
(3)广域网
广域网(WAN,WideAreaNetwork):分布距离远,包含复杂的网络互联设备。无明确拓扑结构,多***用点对点传输。主要涉及到ISDN,FrameRelay,ATM,DDN,SDH,MPLS 技术。
(4)因特网
因特网(Internet)也称互联网或万维网,是***用TCP/IP通信协议的全球性计算机网络,由全球数以千万计的各种类型和不同规模的计算机网络组成,是全世界所有公开使用的计算机网络的互***和。互联网通过普通电话、高速率专用线路、卫星、微波和光缆等通信线路把不同国家的大学、公司、科研机构以及军事和政治等组织的网络连接起来。
1.1.2计算机网络组成
1.计算机网络的软件系统计算机网络的软件系统主要包括操作系统、应用软件、网络管理软件、协议软件(TCP/IP,NETBEULIPX/SPX等)。
其中,操作系统提供系统操作基本环境、***管理、信息管理、设备驱动和设备设置软件,服务器端还具有网络用户管理、网络运行状况统计、网络安全性建立、网络信息通信等管理功能。
网络管理软件:对网络运行状态信息进行统计、报告、监控;设置网络设备状态、模式、配置、功能等指标。
网络协议软件:网络中计算机、网络设备、各类系统之间进行信息交换的规则。
2.计算机网络的硬件系统
计算机网络的硬件是由传输介质(连接线缆、连接端子等)、接入端口设备(网卡、调制解调器、中继器、收发器和各类接口卡等)、网络设备(集线器、交换机、路由器、网桥等)、安全设备(防火墙、保密系统等)和***设备(服务器、工作站、外部设备等)构成。
传输介质提供连接网络设备,提供数据传输的线路,主要包括非屏蔽双绞线(UTP,UnshieldedTwistedPaited)、屏蔽双绞线(STP,ShieldedTwistedPaired)、光缆、电话线、细同轴电缆(简称细缆)、粗同轴电缆(简称粗缆)、无线通信等。
目前,在用户端和局域网环境中双绞线使用得非常广泛,因为双绞线具有低成本、使用方便等优点。双绞线有两种基本类型:屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线,它们都由多对两根绞在一起的导线来形成传输电路,每对导线绞在一起主要是为了防止干扰。在一条双绞线电缆中,有四对或多对双绞线。目前常用的是四对八芯的。还有更多对的,用于智能大楼结构化布线系统中的'垂直布线子系统中。双绞线通过RJ45接头(俗称水晶头)与网络设备等相连接cRJ45头有八个铜片,将双绞线的四对八芯线插入RJ45头中,用专用的RJ45压线器将铜片压入线中,使之连接牢固。RJ45头的线序排列为:铜片方朝上、头朝前,左边第一脚为"1罚,从左到右顺序排列l~8,其每脚的定义见表1-1和表1-2。双绞线四对的颜色按标准分为:绿白/绿、橙白/橙、蓝白/蓝、棕臼/棕(棕白为白色和棕色相间,其他类似)。四对八芯线与RJ45头连接的方法:按照EIA/TIA568A或568B标准,同一根双绞线两端分别按这两个标准做RJ45头,这根双绞线就是信号交叉连接线;两端用同一个标准做RJ45头,则是信号直通连接线。
接入端口设备主要指网卡、Modem(调制解调器)、桥接器。网卡:网络主机发送和接收数据的接口卡。Modem:拨号上网用的连接计算机和电话线路的设备。网卡是最常用的接入端口设备。网卡插在每台工作站和服务器主机板的扩展槽里。工作站通过网卡向服务器发出请求,当服务器向工作站传送数据时,工作站也通过网卡完成有关操作。
网络设备主要包括集线器(Hub)、交换机(Switch)、路由器(Router)。集线器可以说是一种共享设备,是计算机在网络中常用的直接互联设备。交换机在计算机之间提供专用的交换式通信信道,使单台计算机占有更大带宽,不受其他设备影响。
集线器可分为独立式、堆叠式;常见有8端口、16端口、24端口等多种规格:传输速率主要分为:10Mbps,10OMbps和1000Mbps等。
1)独立式(Standalorm)集线器主要是为了克服总线结构的网络布线困难和易出故障的问题而引入,一般不带管理功能,没有容错能力,不能支持多个网段,不能同时支持多协议。这类集线器适用于小型网络,一般支持8~24个节点,可以利用串接方式连接多个集线器来扩充端口。
2)堆叠式(Stackable)集线器叠加连接,各集线器用高速链路连接起来,一般可以堆叠4~8个,适用于网络节点密集的工作组网络和大楼水平子系统的布线。
交换机***用模块化结构,由机柜、电源、面板、插卡和管理模块等组成。支持多种局域网标准和多种类型的连接,根据需要可以插入各类局域网模块,另外还有网管模块、路由模块等。它与Hub不同之处在于每个端口都可以获得同样的带宽。如lOOMbps交换机,每个端口都可以获得100Mbps的带宽,而10OMbps的Hub则是多个端口共享100Mbps带宽。很多交换机还有若干个比一般端口更高速的端口,用于连接高速主干网或直接连到高性能服务器上,这样可以有效地克服网络瓶颈。
路由器是实现在网络层的一种网络互联设备。它能实现很多复杂的功能,如路由选择、多路重发以及错误检测等。路由器是网络之间进行互联的关键设备。通常的路由器都具有负载平衡、阻止广播风暴、控制网络流量以及提高系统容错能力等功能。一般来说,路由器可支持多种协议,提供多种不同的接口,从而使不同厂家、不同规格的网络产品之间,以及不同协议的网络之间可以进行非常有效的网络互联。
安全设备:防火墙、入侵检测系统、认证系统、加密解密系统、防病毒工具、漏洞扫描系统、审计系统、访问控制系统等。
***设备:包括连在网络上的所有存储数据、提供信息、使用数据和输入输出数据的设备。常用的有服务器、工作站、数据存储设备、网络打印设备等。
服务器是指提供信息服务的高档计算机系统。按服务器所提供的功能不同又分为:文件服务器(FileServer)、域名服务器(DomainServer)和应用服务器(ApplicationServer)。文件服务器通常提供文件和打印服务;应用服务器包括数据库服务器、电子邮件服务器、专用服务器等。根据硬件配置不同,服务器又可分为工作组服务器和部门级服务器。
工作站(WorkStatio丑)是连接到网络上的计算机。这些计算机是网络中的节点,称为网络工作站,简称为工作站。工作站仅仅为它们的操作者服务,而服务器则为网络上的其他服务器和工作站共同服务。
计算机网络技术简介 篇2
一、专业发展前景
计算机网络技术专业成立于2001年,2003年该专业被确定为院级改革试点专业。到目前为止,共招收10届学生,8届毕业生。我专业主要培养面向各型企事业单位,从事计算机网络的设计实施与维护、网站的设计开发与维护工作,具有必备的科学文化基础知识;有网络操作系统相关知识,掌握各型网络设备的选型与使用及网络系统规划技能,能完成对中小型网络的规划、建设与实施;有网络安全相关知识,掌握windows、linux等系统平台下各种应用系统及服务的配置技能,能完成对中小型网络的日常管理和维护;具有从事网站开发、数据库建立与管理技能,具有一定的工作创新精神,具有职业生涯发展基础的高素质技能型专门人才。
二、课程设置
主要课程有:C语言程序设计、数据结构、计算机组装与维修、数据库原理及应用(SQL Server2000)、网络操作系统(windows server 2003)、路由器/交换机技术、网络综合布线、网络安全技术、Linux操作系统、网络方案规划与实施、Web技术及网页设计、动态网站设计与开发、组网实训、路由器/交换机技术实训、网络综合布线实训、动态网站设计与开发实训、网络工程师职业素养训练、网站开发工程师职业素养训练等。
三、专业特色
建立了一整套完善的专业人才培养体系:
① 以就业为导向,以企业需求为依据。培养信息技术和信息产业需要的能胜任该职业岗位工作的技术应用性人才。坚持产学结合的培养途径,将满足企业的工作需求作为课程开发的出发点,以职场环境为背景,全力提高人才培养的针对性和适应性。探索和建立根据企业用人“订单”进行教育的机制,根据企业用人需求,调整专业方向,开发、设计产学结合、突出实践能力培养的课程方案。
② 以综合职业素质为基础,以能力为本位。以科学的劳动观与技术观指导帮助学生正确理解技术发展、劳动生产组织和职业活动的关系,充分认识职业和技术实践活动对经济发展和个人成长的意义和价值,使学生形成健康的劳动态度、良好职业道德和正确价值观,全面提高学生综合职业素质。以能力为本位构建专业培养方案。从职业分析入手,对职业岗位进行能力分解,把握能力领域、能力单元两个层次,并依此确定专业核心能力和一般专业能力,重点突出技术的运用能力和岗位工作能力的培养,围绕核心能力培养形成系列核心课程,形成以网络技术应用能力或面向工作过程能力为支撑的计算机网络技术专业培养方案。
③以学生为主体,体现教学组织的科学性和灵活性。 充分考虑学生的认知水平和已有知识、技能、经验与兴趣,为学生提供适应劳动力市场需要和有职业发展前景的、模块化的学习***。力求在学习内容、教学组织、教学评价等方面给教师和学生提供选择和创新的空间,用灵活的模块化课程结构,满足学生就业的不同需要,增强学生就业竞争力。技术实践要求:选题要按照所学专业培养目标及教学基本要求确定,围绕本领域选择有实用价值的具有所学课程知识、能力训练的题目。选题应与社会、生产实际工作相结合,使实践与学生就业做到无缝连接。
打破传统教学模式,注重学生实际动手能力的培养
计算机网络技术专业要求学生具有非常强的动手能力,在入校时大部分学生都有过使用计算机的经历,对基础知识有了初步的了解,这样,如果开始还是按照传统的教学方式,学生势必会感觉枯燥无味,或认为内容浅显。这样就必须在开始就要激发学生的好奇心和学习情趣,将实践内容渗透到日常的教学过程中。所以在人才培养过程中,***用课内实验、校内集中实训、顶岗实习三个环节。
1、上课的过程就是动手实践的过程。在授课环节中,***用项目教学法,推行基于工作过程的教学模式,融“教、学、做”为一体,强化能力培养。
我们从校企合作中,学习、总结并应用“案例”教学、“项目驱动式”教学等先进的教学方法。摒弃先理论后上机,老师主学生辅的学科式的教学模式,全面贯彻推行符合高职特色的以工作过程为导向的职业式教学模式。即:在整个教学过程中,学生作为学习的主体,教师先提出问题,学生去分析、研究、实施,遇到困难和问题再在老师的帮助下查阅资料,自主学习。对基本理论的学习完全贯穿在实际项目的实施过程中,体现“做中学、学中做”。这样有效的调动学生的学习积极性和求知欲,培养学生自学的能力,可持续发展的能力和团队协作能力。
2、实训教学课程***用模块化且与职业资格等级鉴定结合,培养学生运用网络技术实际技能
我们以IT岗位的综合职业能力为依据,构建实践教学体系,合理地确定实训教学课程体系,改革实践教学,切实重视学生技术应用能力的培养,突出应用性和实践性,按照实验与检测、实习与实训、工程设计和施工来构建多媒体网络技术专业实践教学体系,纵向上与理论教学交叉进行,横向上与理论教学相互渗透,将“双证书”教育纳入计算机网络专业课程体系中,使学生在完成学历教育的同时取得行业认可的职业技能资格证书。
如网络操作系统课程为取证课程。在教学标准的制定过程中,以国家劳动部相关技能证书的要求为参照,制定相关的实训内容,让学生在学习完该课程之后就能取得相关的职业技能证书,为今后的就业奠定良好的基础。
3、***用“2+1”教学模式,突出培养学生的职业技能,让学生早融入社会。
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