计算机导论——计算机网络

第一节     计算机网络

计算机网络系统组成:

  1. 网络通信系统:提供节点之间的数据通信功能
  2. 网络操作胸痛:网络资源进行管理
  3. 网络应用系统:根据应用要求而开发的基于网络环境的应用系统
  4. 通信子网:网络内层——负责网络数据传输、转发等通信处理任务
  5. 资源子网:网络外围——提供各种网络资源和网路哦服务

计算机网络的分类和拓扑结构

  1. 按所覆盖的地域范围分类,可以分为:局域网LAN;城域网MAN;广域网WAN
  2. 按采用的交换技术划分,可以分为:电路交换网;分组交换网;信元交换网(ATM网)
  3. 按用途划分,可分为:专用网,例如金融网、教育网、税务网;公用网,帧中继网、DDN网
  4. 网络拓扑结构用来描述网络的连接形状和组成形式,网络拓扑结构有总线型、环型、星型、网状型、树型等
  5. 计算机网络传输介质
    1. 有线
      1. 双绞线
      2. 光纤
    2. 无线
      1. 微波
      2. 红外线
      3. 激光

计算机网络协议

  1. 协议定义:为了能成功地传输数据,发送者扣接收者必须遵循一套交换信息的通信规则,这个在计算机之间交换数据的规则称为协议(protocol)。协议定义了确保通信成功的方方面面因素,例如在微型计算机之间通信,协议应该定义通信的速度和传输模式
  2. 开放系统互连OSI:国际标准化组织已经定义了一套通信协议,称为开放系统互连(Open System Interconnection,简记为OSI)。OSI参考模型的目的是定义网络功能,为了便于实现网络的复杂功能,OSI把网络的功能分成7层协议,对应的层次能进行数据的交换

ISO/OSI参考模型

  1. 国际标准化组织ISO发布的最著名的开放系统互连基本参考模型OSI标准。OSI体系结构标准定义了网络互连的七层框架,即OSI开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能,以实现开放系统环境中的互连性(interconnection)、互操作性(interoperation)和应用的可移植性(portability)。
  2. OSI各层的主要功能
    1. 物理层:物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以便透明地传送比特流。
    2. 数据链路层:在物理层提供比特流传输服务的基础上,在通信的实体之间建立数据链路连接,传送以帧为单位的数据,采用差错控制、流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
    3. 网络层:网络层主要任务是通过路由算法,为分组通过通信子网选择最适当的路径。网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。
    4. 传输层:传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端服务,透明的传送报文。它向高层屏蔽了下层数据通信的细节。
    5. 会话层:会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信,并管理数据的交换。
    6. 表示层:表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。它包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
    7. 应用层:应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要。

计算机网络的功能

  1. 数据通信:数据通信即数据传送,是计算机网络最基本的功能之一。它包括传输文件和使用电子邮件(E—mail)
  2. 资源共享:资源共享包括硬件、软件和数据资源的共享,它是计算机网络最具有吸引力的功能之一
  3. 提高计算机系统的可靠性和可用性:在计算机网络中,每台计算机都可以担当后备机的角色,一旦某台计算机出现故障,其它计算机可以立即承担起故障机原来担负的任务。
  4. 易于进行分布处理:在计算机网络中,每个用户可根据情况灵活选择计算机网络的资源,以就近的原则快速处理

第二节     数据通信

  1. 数据通信的基本概念

    1. 数据和信息:数据是描述客观事务的、包括数字、字符、声音、图像以及所有能输入到计算机中并能被计算机程序加工处理的信号的集合。
    2. 信号:信号是数据的电磁编码电子编码。在通信系统中,信号分为模拟信号数字信号
    3. 信源:通信过程中发送信息的设备称为信源。
    4. 信宿:通信过程中接受信息的设备称为信宿。
    5. 信道:信源和信宿之间的通信线路称为信道。
    6. 计算机通信:计算机通信就是通过通信信道,将某一台计算机发出的数字信号传递到另一台计算机上。计算机通信可分为数字通信和模拟通信。
  2. 数据基本传输方式

    1. 数据传输方式
      1. 并行传输:并行传输是指数据的各位同时进行传送
      2. 串行传输:串行是指数据一位一位地按顺序传送
    2. 数据传送方
      1. 单工方式:在接收器和发送器之间有一条传输线,只能进行单一方向的传输
      2. 半双工方式:使用同一条传输线,即可作为输入又可作为输出,但通信双方不能同时进行发送和接收数据
      3. 全双工方式:数据的接收和发送分别由两条不同的传输线传送,通信双方都能在同一时刻进行发送和接收数据
    3. 异步传输和同步传输
      1. 异步传输:异步传输的特点是一个字符一个字符地传输,并且传送一个字符总是从起始位开始,停止位结束,字符之间的空闲位可任意长
      2. 同步传送必须在数据开始处用同步字符来指明,每个数据块可根据实际情况为512字节、1024字节等
    4. 数据传输中的检错和纠错
      1. 检错码
      2. 纠错码

 

第三节 因特网

  1. 因特网的历史演变

  2. 因特网的构成

    1. 什么是因特网:因特网是全球性的、最具影响力的计算机互联网络,同时也是世界范围的信息资源宝库
    2. 因特网的主要组成
      1. 通信线路:因特网中的通信线路归纳起来主要有两类:有线线路(如光缆、铜缆等)和无线线路(如卫星、无线电等)。
      2. 路由器:当数据从一个网络传输到路由器时,路由器需要根据数据所要到达的目的地,为其选择一条最佳路径,即指明数据应该沿着哪个方向传输。
      3. 主机:所有连接了因特网的计算机都统称主机(服务器、客户机)
        1. 服务器:就是因特网服务与信息资源的提供者。
        2. 客户机:是因特网服务和信息资源的使用者。作为服务器的主机通常要求具有较高的性能和较大的存储容量,而作为客户机的主机可以是任意一台普通计算机。
      4. 信息资源:因特网上信息资源的种类及为丰富,主要包括文本、图像、声音或视频等多种信息类型
  3. TCP/IP参考模型

    1. IP协议:IP协议的全称是“网际协议”它是专门为网络互联而设计的
    2. TCP协议:TCP协议的全称是“传输控制协议”.它是一个面向连接的协议。它将完整的消息流封装成许多信息包;在接收数据时,将信息包重新组成消息。同时TCP协议还要担负流量控制的任务
    3. UDP协议:它的全称是“用户数据协议。它用于那些需要快速传送而不是可靠连接的场合。DUP协议定义的数据传输不需要使用TCP的排序或流量控制
  4. IP地址与域名

    1. IP地址:在因特网上,每台主机、终端、路由器都有自己的IP地址。这个IP地址是全球唯一的,用于标识本机在因特网中的位置。每个IP地址分为4个段,共32位。每段中使用一个0~255的十进制数字,每段之间用“·”分隔。
    2. 域名:数字形式的IP地址难以记忆,故在实际使用时常采用字符形式来表示IP地址,即域名系统DNS(Domain Name System)。域名系统采用的是一种层次结构的命名机制,即域名由若干子域名构成,子域名之间用小数点的圆点来分隔
  5. Internet的连接方式

    1. 直接或专线连接:这种连接比效昂贵,个人使用的较少。许多大学、服务提供商和公司等组织经常使用。专线连接的主要优点是:完全的Internet功能访问,对个人来说容易连接以及快速的响应和获取信息。
    2. SLIP/PPP连接:SLIP(ERIAL line Internet Protocol)和PPP(Point-to-Point Protocol)方式使用高速的调制解调器和标准的电话线,能连接到具有直接连接Internet能力的一个提供商。
    3. 终端连接:终端连接(terminal connection)方式和SLIP/PPP连接方式一样,但是,不同的是:客户端计算机上运行的不是支持SLIP/PPP协议的软件,而是仿真远地接入Internet的计算机终端的软件。通过远地计算机去访问Internet。

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