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计算机网络教程第1页，共75页。第一部分计算机网络基础知识第一章计算机网络基础第二章网络体系结构、协议和软件系统第三章局域网实用组网技术第四章广域网实用组网技术第五章Internet基础第六章I

ntranet网络管理11/13/20222第2页，共75页。第二部分WindowsNT组网技术第七章构建WindowsNT网络第八章NT网络中的TCP/IP管理第九章各种NT网络工作站的连接11/13/20223第3页，共75页。第一章计算机网络基础

本章具体内容：计算机网络的形成和发展计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络拓扑结构计算机网络的典型应用数据通信的基本概念和通信系统的常用指标数据通信方式和同步技术多路复用技术差错控制技术11/13/20224

第4页，共75页。1.1计算机网络的形成和发展一．计算机网络的产生1.计算机网络技术的产生与发展是随着计算机技术和通信技术的发展而发展起来的，它是计算机技术与通信技术的有机结合，代表了当代计算机体系结构发展的一个极其重要的方向；11/

13/20225第5页，共75页。二．计算机网络的发展随着计算机技术和通信技术的不断发展，计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程，其发展大致可分为以下4个阶段：具有通信功能的单机系统（终端）；具有通信功能的多机系统；以共享资源为主要目的的计算机网络阶段(ARPAn

et);局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段。11/13/20226第6页，共75页。三．信息高速公路与未来的计算机网络1.信息高速公路（1）信息高速公路的由来1991年美国国会参议员阿尔•戈尔提出了“信息高速公路

法案”。1993年9月美国政府正式提出了建立“国家信息基础设施”计划，即美国信息高速公路计划，简称NII计划。11/13/20227第7页，共75页。（2）信息高速公路的基本组成信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分：通信网、计算机、信息和人从信息高速公路的结构来看，可分为三

部分：主干线、支线和支点（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程发起中国信息基础设施建设——CII建设“三金”工程：“金桥”、“金卡”、“金关”11/13/20228第8页，共75页。2.未来的计算机网络世界幻想变成现实：电视电话、电视购物、电视

教学、电视会议、家庭影院、家中办公、全球医疗会诊、全球电脑数据库等。11/13/20229第9页，共75页。1.2计算机网络的定义一．计算机网络的定义将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通

信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。通信线路：双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。资源：硬件、软件、数据。11/13/202210第10页，共75页。1.3计算机网络

的功能和分类一．计算机网络的功能计算机之间和计算机用户之间的相互通信交往；资源共享；计算机之间和计算机用户之间的协同工作；11/13/202211第11页，共75页。二．计算机网络的分类1.按网络拓扑结构划分：总线型、星状、环状、网状、树状。按网络的覆盖范

围划分：局域网、城域网、广域网。按数据传输所用的结构和技术划分：交换网：包括电路交换网、分组交换网。广播网：包括分组无线网、卫星网、局域网。按通信传输介质划分：双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网等。11/13/202212第12页，共75页。一般主要按计算机网络的分布距离来分类：

①局域网局域网是局部地区网的简称，计算机网络的通信距离通常限于中等规模的地理区域内，一般不超过10km，可以是一个单位或地区组建。广域网广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个城市、地区，甚至国家、洲和全球。11/13/202213第13页，共75页。③城域网城域网是介于局域网与广域网之间的

高速网络，其规模限于一个城市范围。这类网络近几年发展迅速，其设计目标是要满足几十公里范围内的大量机关、公司、企事业单位的计算机联网需求，实现大用户、多种信息传输的综合信息网络。因特网因特网不是一种具体的网络，它把全球

各种局域网和广域网通过路由器连接起来，采用TCP／IＰ协议通信来实现全球化的信息服务。11/13/202214第14页，共75页。1.4计算机网络的组成虽然计算机网络系统的结构和组成是复杂的、多样的，但对于以分组交换技术为基

础建立起来的计算机网络系统来说，所有系统都具有相同的结构和组成。按照逻辑划分，可将计算机网络划分为：资源子网通信子网11/13/202215第15页，共75页。1.资源子网资源子网由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。主要

负责全网信息处理，向网络用户提供可用的资源和网络服务。11/13/202216第16页，共75页。2.通信子网通信子网由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算机构成。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无

线通信线路。通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，完成全网之间的数据传输、交换、控制。11/13/202217第17页，共75页。1.5网络的拓扑结构1.拓扑的概念拓扑学是几何学中的图论演变而来的“拓扑”(TOPOLOGY)方法。•它把具体实体抽象为“点”

，把连接实体的线路抽象为“线”，进而研究点、线、面之间的关系。11/13/202218第18页，共75页。④树型拓扑结构树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构，有一个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所有根节点和层分支节点都是转发节点。适用于分级管理或控制型网络。网

状拓扑结构由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备相连，节点间连接是任意的、无规律的。点—点之间多条路径，由路由选择来进行路径选择。11/13/202219第19页，共75页。7.信道信道是传送信号的一条通路，

由传输介质及相应的附属设备组成。信道可以按以下标准进行分类：计算机网络结构划分：物理信道和逻辑信道传输介质划分：有线信道和无线信道传输数据信号类型划分：模拟信道和数字信道信道的使用方式划分：专用信道和公共交换信道11/13/202220第20页，共

75页。9.网络通信系统设计中涉及的主要问题数据传输类型模拟通信、数字通信数据通信方式串行通信、并行通信数据交换方式线路交换、存储转发交换同步技术同步传输、异步传输差错控制技术奇偶校验、循环冗余校验11/13/202221第21页，共75页。1.8串行传输与并

行传输一．数据传输图1-7数据的传输模拟通信数字通信数据通信——信源发、信宿收的都是数字信号。信源信宿发数字信号数字信号收模拟信号数字信号11/13/202222第22页，共75页。二．传输方式1.并行传输字符编码的各位（比特）同时传输

。图1-8并行传输数据发送端0123n-1信号地数据接收端0123n-1信号地1010…11/13/202223第23页，共75页。特点：①传输速度快:一位（比特）时间内可传输一个字符；②通信成本高:每位传输要求一个单独的信道支持；因此

如果一个字符包含8个二进制位，则并行传输要求8个独立的信道的支持；③不支持长距离传输:由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。11/13/202224第24页，共75页。2.串行传输将组成字符的各位串行地发往线路。图1-9串行传输信号信号地数据接收端信号信号地数据发送

端0100110111/13/202225第25页，共75页。特点：①传输速度较低，一次一位；②通信成本也较低，只需一个信道；③支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。数据的通信方

式：单工通信：传送的信息始终是一个方向。半双工通信：通信双方都可以发送或接收信息，但不能同时双向发送。双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息。11/13/202226第26页，共75页。图1-10数据传输的三种方式11/13/202227第27页，共75页。1

.9数据传输类型与编码技术一．数据的传输类型数据通信：在不同的计算机和数字设备之间传送二进制代码0、1比特位的过程。频带传输（模拟传输）：信源发出模拟信号在模拟信道传输。基带传输（数字传输）：信源发出模拟信号以数字信号的形式传输。11/13/20222

8第28页，共75页。二．基带传输与数字信号编码基带传输：信号只占有一定的频率范围。这种由计算机或终端产生的，频谱从零开始而未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本频带，简称基带。利用基带信号直接传输的方式称基带传输。数字基带信号的编码

非归零编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码11/13/202229第29页，共75页。1.非归零编码码元——每一位二进制数字。11/13/202230第30页，共75页。优点：简单、容易实现。缺点：无法保证收发双方的同步，必须附加发送同步

信号。应用：计算机串口和调制解调器之间。11/13/202231第31页，共75页。2.曼彻斯特编码曼彻斯特编码是目前广泛使用的编码方法之一。在每一码元时间间隔内，当发0时，在间隔的中间时刻电平从低向高跃变；当发

1时，在间隔的中间时刻电平从高到低的跃变。差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。在每一码元时间间隔内，无论发0或1，在间隔的中间都有电平的跃变；但发1时，间隔开始时刻不变；发0时，间隔开始时刻变。11/13/202232第32页，共75页。10110前半周期传送原码、后半周期传送反码发0时

在中间时刻电平从低跃变到高发1时在中间时刻电平从高跃变到低曼特斯特编码发0时前半码元与上一后半码元相反发1时前半码元与上一后半码元相同差分曼特斯特编码11/13/202233第33页，共75页。曼彻斯特编码的特点及应用优点：内同步、成本低缺点：效率低应用：

典型的10BASE以太网等差分曼彻斯特编码的特点优点：内同步、抗干扰性能较好缺点：实现技术复杂11/13/202234第34页，共75页。三．频带传输与模拟信号编码1.基本概念编码：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介质传输出去。

调制：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正弦波的模拟信号的过程。解调：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。解码：在接收端，将数字信号变换成原始数据。11/13/202235第35页，共

75页。①幅度调制幅度调制又称“振幅键控”，在幅度调制中，频率和相位都是常数，振幅为变量,即载波的幅度随发送的信号而变化。频率调制频率调制又称“移频键控”，在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量，即载波的频率随发送的信号而变化。11/13/202236第36页

，共75页。③相位调制相位调制又称“移相键控”。在相位调制中，振幅、频率为常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信号而变化。11/13/202237第37页，共75页。图1-12三种调制方式波形数据01000111ω1ω2ω1ω1ω1ω2ω2ω2(a)幅度调

制(b)频率调制(c)绝对相位调制相对相位调制11/13/202238第38页，共75页。1.10数据同步技术一．基本概念1.概念数据的发送和接收要求同步，发送端以一定的速度在一定的起止时间内发送数据，接收端也必须以相同的速度在相同

的起止时间内发送数据。11/13/202239第39页，共75页。2.需解决问题正确区分和识别每个比特----位同步区分每个代码的起始和结束位----字符同步区分出完整的报文数据块的开始和结束位----帧同步同步方式异步传输方式同步传输

方式11/13/202240第40页，共75页。二．异步传输方式每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字符的开始和结束。起始位为“0”，结束位为“1”，结束位的长度可以为1位、1.5位或2位。图

1-13异步传输发送端接收端停止位奇偶位b7b6b5b4b3b2b1起始位起始位校验位终止位11/13/202241第41页，共75页。工作特点各个位以串行方式发送，并附有“起止位”作为识别符以字符为单位，字符之间通过“空号”来分隔优点

设备简单、技术容易、费用低缺点每传输一个字符，都需要附加2~3位附加位，开销大，消费传输时间应用适用低速的通信场合11/13/202242第42页，共75页。三．同步传输方式以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连，既无间隙也没有插入位。收发双

方的时钟信号与传输的每一位严格对应，以达到位同步，在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧同步字符，发送完数据后再发送帧终止字符，这样就实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，直到发送下一帧时重复上述过程。11/13/20224

3第43页，共75页。工作特点同步传输中，信息是以数据块的方式传输在位流中采用同步字符来保证定时附加位多，效率高于异步传输发送端接收端数据块同步信号同步信号数据块0111111001111110图1-14同步传输11/13/202244第44页，共75页。优点传输速率高。缺

点设备较贵，线路使用高，加大DCE设备负担。应用计算机和计算机之间的通信，智能终端与主机之间的通信，以及网络通信等。11/13/202245第45页，共75页。1.11多路复用技术一．基本概念当信道的传输能力超过某一信息的需求时，为了提高信

道的利用率，需要用一条信道传输多路信号，即多路复用技术。通过多路复用器，将多路信号进行汇集后传输，接收端再通过多路复用器将信息进行分离。常用的多路复用技术频分多路复用（FDM）时分多路复用（TDM）波分多路复用（WDM）空分多路复用（SDM）11/13/202246第46页，共

75页。电话插座电源插座调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器电话机计

算机多路复用器多路复用器图1-15多路复用技术11/13/202247第47页，共75页。二．频分多路复用（FDM）频分多路复用FDM是利用传输介质的可用带宽超过给定信号所需的带宽这一优点。频分多路复用FDM是把每个要传输的信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载

波频率是完全独立的，即信号的带宽不会相互重叠，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。11/13/202248第48页，共75页。应用适用于宽带局域网、公用电话网传输语音信息时的电话线复用技术图1-16频分多路复用技术11/13/202249第49页，共75页。二．

时分多路复用技术（TDM）时分多路复用TDM利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号。这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。

在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。11/13/202250第50页，共75页。应用适用于传输占信道带宽较宽的数字基带信号，常用于基带局域网中。图1-17时分多路复用技术11/13/202251第51页，共75页。1.12广域网中的数据交换技术一．基本概念

交换也称为转接。是在多结点网络中实现数据传输的技术，两结点要通信时，在双方之间建立一条物理的或逻辑的通道，称为链路。所谓交换技术是采用交换机或节点机等交换系统，通过路由选择技术以实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。

常用的数据交换方式可分为两大类：电路交换方式和存储转发方式。其中，存储转发方式按照被转接的信息单位不同，又可分为报文交换和报文分组交换。11/13/202252第52页，共75页。二．线路交换（静态分配）原理：通过呼叫(拨号)在通信的双方之间建

立起一条传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到数据传输结束。包括三个阶段建立线路传输数据线路拆除11/13/202253第53页，共75页。三．存储转发交换（动态分配）产生1964年，巴兰提出了“存储转发”的

概念；1966年，戴维斯提出了“分组”的概念。1969年美国的分组交换网ARPANET投入运营。存储转发和线路交换的主要区别发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网通信子网中的结点要负责完成数据单元的

接收、差错校验、存储、路选和转发功能。11/13/202254第54页，共75页。1.报文交换报文交换属于存储交换，它不需要在两个站之间建立一条专用通路。存储交换的主要原理是：把待传送的信息存储起来，等到信道空闲时发出去。存储交换具有存储信息的

能力。优点无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用率；可以进行不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类的终端间的数据传送；可以实现把一个报文送到多个目的站点。11/13/202255第55页，共75页。2.分组交换分组：将较

长的报文分割长若干个一定长度(等长)的段,每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，按规定格式构成的数据单元。基本思想:限制信息的长度,以分组为单位进行存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整

的报文。优点:高效、灵活、迅速、可靠缺点:实现复杂。适合:计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一种交换技术11/13/202256第56页，共75页。②数据报分组交换（面向无连接）数据报

:指每个独立处理的报文分组特点:没有建立连接的过程;以数据报为信息单元来处理;接收节点割据网络中的实际情况等来选择路由;每个数据报经过的路径可能不同,到达时可能不按序,甚至有的数据报可能会丢失优点:

传输少数分组时速度更快、灵活;且传输较为可靠,当某个节点出故障而失效,报文分组还可以通过其它路径传送缺点:分组不按序到达,不能及时发现分组丢失11/13/202257第57页，共75页。提高传输质量

的方法选择好的通信线路，即改善通信线路的电气性能，使误差的出现概率降低到系统的要求。在通信线路上，设法检查错误，采取措施对错误进行差错控制。差错的分类热噪声差错（随机差错）：传输介质内部因素引起冲击噪声差错（突发差错）：外界干扰引起1

1/13/202258第58页，共75页。例如：我们要传送的一组二进制编码为1010010后面增加一位进行奇校验10100100（使1的个数为奇数）传送时未出现错误：10100100，奇校验正确传送时其中一位出错：10110100，奇校验能检查出错误传送有两位出错时：

10111100，奇校验就不能检查出错误了11/13/202259第59页，共75页。这种方法只能检测错误而不能纠正错误，因为它不能检测出错在哪一位。奇偶校验法虽然简单，但并不是一种安全的差错控制方法，一般用于低速传输，如：普通电话线与ISP（低速时）。其中，偶校验用于

异步传输方式，奇校验用于同步传输方式。11/13/202260第60页，共75页。2.方块校验方块校验又叫报文校验、水平垂直冗余校验（LRC）。是一种对行和列都进行奇偶校验的方法。这种方法是在奇偶校验的基础上，在一批字符传送之后，另外增加一个检验字符，该检验字符的编码方法是使每一位纵

向代码中1的个数成为奇数（或偶数）。11/13/202261第61页，共75页。LRC的工作方式字符位1位2位3位4位5位6位7校验位（偶）N10011100E10001011T10101001W1010111

1O10011111校验位（偶）1000111011/13/202262第62页，共75页。这种方法的纠错能力较强，基本可以检测出所有1位、2位或3位的错误，从而使误码率能降低2～4个数量级，纠错效果十分显著，广泛用于计算机通信和某些计算机外部设备的数据传输中。11/13/202263第63页

，共75页。CRC码的生成步骤将x的最高幂次为R的生成多项式G(x)转换成对应的R+1位二进制数；将信息码左移R位，相当与对应的信息多项式F(x)*2R；用生成多项式（二进制数）对信息码做模2除，得到R位的余数；

将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的CRC码。11/13/202264第64页，共75页。模2除（按位除）：模2除做法与算术除法类似，但每一位除（减）的结果不影响其它位，即不向上一位借位。然后再移位做下一位的模2减。步骤如下：用除数对被除数最高几位做模2减，没有借位。除数右移

一位，若余数最高位为1，商为1，并对余数做模2减。若余数最高位为0，商为0，除数继续右移一位。一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余数。11/13/202265第65页，共75页。例：试通过计算求出CRC校验码，并写出完整传输的比特序列。要求：(1)CRC校验的生成多项式：G(x)=x

4+x+1,相应的比特序列为10011，k=4；(2)要发送的二进制多项式为：F(x)=x4+x2+1(比特序列10110)11/13/202266第66页，共75页。解：①F(x)序列左移4位得到：101100000②进行模2除法1010110011|10110

000010011101001001111100100111111余数多项式R（x）=111111/13/202267第67页，共75页。④经通信信道实际传输的数据比特序列为：101101111⑤它由两部分组成：⑥校验过程：

用实际传输的数据比特序列对G(x)进行模2除法，若得到的余数为0，则表示传输正确要发送的二进制信息CRC校验码10110111111/13/202268第68页，共75页。循环冗余校验的基本思想是：

在发送时，将报文码多项式用生成多项式来除，将相除结果的余数作为校验码跟在报文码之后一同发送出去。在接收端，把接收到的含校验码的报文码再用同一个生成多项式来除，如在传送过程中无差错，则应该除尽，即余数应为0，若除不尽，则说明传输过程中有差错，应要求对方重新发送一次。多项式以2为模运算。按照

它的运算法则，加法不进位，减法不借位。11/13/202269第69页，共75页。CRC的纠错在接收端收到了CRC码后用生成多项式为G(x)去做模2除，若得到余数为0,则码字无误。若如果有一位出错，则余数不为0，而且不

同位出错，其余数也不同。可以证明，余数与出错位的对应关系只与码制及生成多项式有关，而与待测码字（信息位）无关。下表给出了G(x)＝1011，F(x)＝1010的出错模式，改变F(x)（码字），只会改变表中

码字内容，不改变余数与出错位的对应关系。11/13/202270第70页，共75页。（7，4）CRC码的出错模式（G(x)＝1011）11/13/202271第71页，共75页。如果循环码有一位出错，用G(x)作模2除将得到一个不

为0的余数。如果对余数补0继续除下去，我们将发现一个有趣的结果；各次余数将按上图所给顺序循环。例如第一位出错，余数将为001，补0后再除（补0后若最高位为1，则用除数做模2减取余；若最高位为0，则其最低3位就是余数），得到第二次余数为010。以后继续补0作模2除，依次得到余数为100，01

1„，反复循环，这就是“循环码”名称的由来。11/13/202272第72页，共75页。解：1、将生成多项式G(x)=x3+x+1转换成对应的二进制除数1011。2、此题生成多项式有4位（R+1），要把原始报文C(x)左

移3（R）位变成10100003、用生成多项式对应的二进制数对左移4位后的原始报文进行模2除：1001-------商-----------------------10100001011----------除数------------10001011------------0

11----余数（校验位）101001111/13/202273第73页，共75页。解：从前面有关CRC的论述中可得出：A：③循环冗余B：①模2除法C：G(x)＝11011，F(x)＝11001010101，F(x)*24÷G(x)＝11001

0101010000÷11011余0011得到的CRC码为②110010101010011D：从前面有关通信与网络中常用的CRC的论述中可得出：④可检测所有小于、等于校验位长度的突发错11/13/202274第74页，共75页。课

前预习1.什么是协议？协议的组成？协议的功能？2.计算机网络体系结构为何要采用分层结构？3.ISO的开放系统互连参考模型分几层？从高到低分别是什么？各层各有什么功能？4.著名的标准化组织有哪些？5.TCP/IP的参考模型

分几层？各有什么功能？6.IP地址分为哪几类？什么是子网掩码？有何功能？7.计算机系统的软件包括哪3个部分？8.网络操作系统是如何定义的？有何功能？9.计算机网络系统主要由哪几种系统结构？11/13/

202275第75页，共75页。