计算机网络技术基础教程
计算机网络技术基础教程(第3章)
计算机网络技术基础教程(第3章)计算机网络技术基础教程(第3章)3.1 网络拓扑在计算机网络中，网络拓扑指的是网络中各个节点（计算机、网络设备等）之间的连接关系。
常见的网络拓扑包括星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑等。
3.1.1 星型拓扑星型拓扑是指所有的节点都通过一个中央节点（通常是交换机或者集线器）直接连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有简单、易于维护的特点，但是当中央节点出现故障时，整个网络将不可用。
3.1.2 总线型拓扑总线型拓扑是指所有的节点都通过一个共享的总线连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有成本低、易于扩展的特点，但是当总线发生故障时，整个网络将不可用。
3.1.3 环型拓扑环型拓扑是指所有的节点按照环形的顺序连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有高性能、可靠性好的特点，但是当环路中的某个节点故障时，整个网络将受到影响。
3.2 网络协议网络协议是计算机网络中各个节点之间进行通信时遵循的规则和约定，用于保证信息的正确传递。
常见的网络协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。
3.2.1 TCP/IP协议TCP/IP协议是在互联网上进行数据传输的基本协议。
它包括了TCP(Transmission Control Protocol)和IP(Internet Protocol)两个部分。
TCP负责建立可靠的连接，保证数据包的有序传输；IP 负责将数据包从源节点传输到目标节点。
3.2.2 UDP协议UDP协议是一种无连接的传输协议，它不保证数据包的可靠传输和顺序传输。
相比于TCP协议，UDP协议具有更低的延迟和更高的传输速率，适用于对实时性要求较高的应用场景。
3.3 网络设备网络设备是指用于实现计算机网络中各个节点之间连接和通信的硬件设备。
常见的网络设备包括交换机、路由器、网关等。
3.3.1 交换机它通过学习各个节点的MAC地址，将数据包转发到目标节点，实现了快速、可靠的数据交换。
3.3.2 路由器路由器是用于实现不同网络之间数据传输的设备。
计算机网络技术教程共118张PPT
计算机网络技术教程共118张PPT计算机网络技术教程随着计算机技术的飞速发展和互联网的普及，计算机网络技术已经成为了人们生活中必不可少的一部分。
计算机网络技术包括多种常见协议、技术和设备，其中最重要的包括计算机网络的结构和拓扑、物理传输媒介、数据通信协议、TCP/IP 协议、UDP协议、路由协议、网络拓扑结构、网络设备、网络安全等等。
本教程将系统介绍计算机网络技术的相关知识，共118张PPT。
第一部分：计算机网络结构和基本原理第一部分主要讲解计算机网络的结构和基本原理，其中包括计算机网络概述、计算机网络结构、计算机网络层次结构、计算机网络的分类、互联网和局域网的组成、计算机网络的标准体系、计算机网络的性能指标、计算机网络的发展历程等。
第二部分：数据通信协议第二部分主要介绍数据通信协议，其中包括串行通信协议、并行通信协议、同步和异步通信、传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP、网络共享协议等。
这些协议是计算机网络中数据交换的基础，理解并掌握这些协议对于理解计算机网络工作原理具有重要意义。
第三部分：TCP/IP协议第三部分主要介绍TCP/IP协议，这是计算机网络中最重要的协议之一。
TCP/IP协议是计算机网络之间数据传输的标准，包括网络层、传输层和应用层三个部分。
本部分将详细介绍TCP/IP协议的原理、数据传输过程、控制和管理、地址转换等内容。
第四部分：路由协议和网络拓扑结构第四部分主要介绍路由协议和网络拓扑结构，路由协议是计算机网络中实现数据包转发和路由选择的基础。
常见的路由协议包括RIP协议、OSPF协议、BGP协议等。
在理解了路由协议的基础上，我们还需要了解网络拓扑结构，其中包括星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树状拓扑和网状拓扑等。
掌握网络拓扑结构是布局计算机网络的重要基础。
第五部分：网络设备第五部分主要介绍网络设备，包括交换机、路由器、集线器、网关、防火墙等。
这些设备是计算机网络中必不可少的组成部分，在实现网络连接、数据传输和安全保障等方面起着非常重要的作用。
计算机网络技术基础教程(第3章)
图3-11 多点连接
3.2.5 基带传输与频带传输 数据信号的传输方法有基带传输和频带传输两种。 1、基带传输 人们把矩形脉冲信号的固有频带称作基本频带（简称基带）。 基带传输是一种最基本的数据传输方式，它在发送端把信源 数据经过编码器变换，变为直接传输的基带信号，在接受端由解 码器恢复成与发送端相同的数据。 2、频带传输 应用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输。最常用的 方式是使用电话交换网，通过通信设备调制/解调器对传输信号 进行转换的通信。优点：价格便宜，易于实现；确定：速率低、 误码率高。
图3-14 PCM工作原理示意图
3.4 多路复用技术 多路复用技术就是把多个信号组合在一条物理信道上进行传 输，使多个计算机或终端设备共享信道资源，提供信道的利用率。 如图3-15所示：
图3-15 多路复用示意图
1、频分多路复用 频分多路复用(FDM)就是将一定带宽的信道分割为若干个有 较小频带的子信道，每个子信道供一个用户使用。 2、时分多路复用 时分多路复用(TDM)是将一条物理信道的传输时间分成若干 个时间片轮流地给多个信号源使用，每个时间片被复用的一路信 号占用。如图3-17所示。 3、波分多路复用 波分多路复用(WDM)是指在一根光纤上同时传输多个不同波 长的光载波的复用技术。通过WDM，可使原来在一根光纤上只能 传输光载波的单一光信道，变为可传输多个不同波长光载波的光 信道，使得光纤的传输能力成倍增加。有点见书64-65页。
图3-12 模拟数据信号的编码方法
3.3.2数字数据编码方法 数字数据编码方法，即数字数据转换为数字信号编码 的方法。 在基带传输中数字数据信号的编码方法有以下几种： 1、非归零编码 非归零编码是用低电平表示逻辑“0”，用高电平表示逻 辑“1”的编码方式，如图3-13(a)所示。 2、曼彻斯特编码 如图3-13(b)所示，每比特的中间有一次跳变，有两个 作用：一是作为位同步方式的内带时钟；二是用于表示二进 制数据信号，可以把“0”定义为由低电平跳到高电平，“1”定 义为由高电平跳到低电平，位于位之间有或没有跳变都不代 表实际的意义。
计算机网络技术基础教程(第1章)
1.6 有线传输和无线传输 1.6.1 双绞线 1、非屏蔽双绞线UTP 2、屏蔽双绞线STP 1.6.2 同轴电缆 1.6.3 光纤 1.6.4 无线传输 1、地面微波通信 2、卫星通信 3、红外线和激光通信
图1-17 细同轴电缆 图1-16 非屏蔽双绞线UTP
4、网络软件 网络软件是一种在网络环境下使用和运行或控制和管理 网络工作的计算机软件。 网络系统软件 它是控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理 共享资源的网络软件。包括网络操作系统、网络通信协议、通 信控制和管理软件。 网络应用软件 为某一应用目的而开发的网络软件。
1.4 计算机网络的拓扑结构
1.1.1 计算机网络的基本概念 “网路”主要包括连接对象、连接介质、连接控制机制 网路”主要包括连接对象、连接介质、连接控制机制 对象 介质 和连接方式与结构四个方面。 和连接方式与结构四个方面。 方式与结构四个方面 对象：各种计算机（大型计算机、工作站、微型计算机 对象：各种计算机（大型计算机、工作站、 等）或其它数据终端设备。 或其它数据终端设备。 介质：通信线路（光纤、电缆、微波、卫星） 介质：通信线路（光纤、电缆、微波、卫星）和通信设 备（路由器、交换机等）。 路由器、交换机等）。 控制机制：网络协议和相关应用软件。 控制机制：网络协议和相关应用软件。 方式与结构：网络的连接架构。 方式与结构：网络的连接架构。
图1-7 环4.3 星型结构 星型结构的每一个结点都由 一条点对点的链路与中心结点（ 公用中心交换设备，如交换机、集 线器等）相连，如图1-8所示。 特点： 结构简单，便于维护，易于 扩充，升级，通信速度快，但成本 高，中心结点负担重。
图1-8 星型拓扑结构
1.4.4 树型结构
计 算 机 网 络 技 术 基 础 教 程
计算机网络技术基础教程
3. 传输媒介
传输媒介也称为传输介质，它负责将计算机 网络中的多种设备连接起来，提供数据传输 的物理通路。
传输媒介可分为两大类：导向传输媒介和非 导向传输媒介。导向传输媒介包括双绞线、 同轴电缆和光缆等；而非导向传输媒介包括 无线电、微波和卫星通信等。
不同的传输媒介具有不同的传输速率和传输 距离，可以支持不同类型的网络。
调制解调器是实现计算机通信的外部设备， 其主要功能是实现数字信号与模拟信号之间 的转换。它将计算机输出的数字信号转换为 适合电话线传输的模拟信号，在接收端再将 接收到的模拟信号转换为数字信号由计算机 处理。
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调制解调器按外观可分为内置式、外置式和 PC卡式3类。
选择调制解调器的一个重要指标是传输速率， 目前主要使用的是33.6 Kbps和56 Kbps的调 制解调器。
从不同的角度理解有不同的定义
–信息传输角度:以计算机之间传输信息为目 的而连接起来、实现远程信息处理或进一步 达到资源共享的系统。
–资源共享角度:以能够相互共享资源（硬件、 软件和数据）的方式连接起来，并且各自具 备独立功能的计算机系统之集合体。
–用户透明性角度:由一个网络操作系统自动 管理用户任务所需的资源，从而使整个网络 就像一个对用户透明的计算机大系统。
此外，计算机网络还给科学家和工程师们提
供一个网络环境，在此基础上可以建立一种
新型的合作方式—计算机支持协同工作
（CSCW）。
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2. 资源共享
硬件资源：由于网络中某些计算机及其外围 设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、 大容量磁盘等，采用计算机网络进行资源共 享可以减少硬件设备的重复购置，从而提高 设备的利用率；
网络现已成为信息社会的命脉和发展知 识经济的重要基础。
(2024年)计算机网络基础教程
FTP（文件传输协议）
用于在网络上进行文件的上传和下载。
2024/3/26
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常见的应用层协议与服务
SMTP（简单邮件传输协议）
用于电子邮件的发送和接收。
DNS（域名系统）
用于将域名解析为IP地址，实现网络设备的寻址和定位。
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路由选择的基本原理
路由选择是指网络层根据路由表信息，将数据从源主机传 输到目标主机的过程。路由器根据目标IP地址和路由表信 息，选择最佳路径进行数据转发。
常见的路由算法
常见的路由算法包括距离矢量路由算法、链路状态路由算 法等。这些算法用于计算最佳路径，确保数据能够高效、 可靠地传输到目标主机。
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传输层的基本概念与功能
传输层的基本概念
传输层是OSI七层模型中的第四层，负责提供端到端的通信服务，确保数据能够在应用程序之间可靠地传输。
传输层的功能
传输层的主要功能包括建立、管理和终止会话，对数据进行分段和重组，以及提供可靠的数据传输服务等。
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TCP协议与UDP协议
TCP协议的基本概 念
TCP协议是一种面向连接的、 可靠的传输层协议，提供基于 字节流的通信服务。TCP协议 通过三次握手建立连接，确保 数据的可靠传输。
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应用层
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应用层的基本概念与功能
应用层的基本概念
应用层的功能
提供用户界面
处理数据格式
实现应用协议
应用层是计算机网络体 系结构中的最高层，负 责为用户提供各种网络 应用服务。它通过应用 层协议与下层传输层进 行通信，实现数据的传 输和交换。
计算机网络技术基础教程(第2章)
图2-5 OSI参考模型中的数据传输
2.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP是Internet采用的协议标准，是一种异构网络互联的 通信协议，也适用于在一个局域网中实现异种机的互联通信。 2.3.1 TCP/IP参考模型描述 TCP/IP最早起源于1969年美国国防部赞助研究的网络ARP ANET-世界上第一个采用分组交换技术的计算机通信网。 TCP协议用来为应用程序提供端到端的通信和控制功能， IP协议用来给各种不同的通信子网或局域网提供一个统一的互 联平台，这两者的结合被称为TCP/IP（传输控制协议/网际协议） 协议模型。 TCP/IP协议模型从更实用出发，形成了具有高效的四层体系 结构，与OSI模型的对应关系如图2-6所示。
2.1.3 协议分层 计算机网络的整套协议是一个庞大复杂的体系，为了便 于对协议的描述、设计和实现，目前都采用分层的体系结构。 如图2-2所示： 所谓层次结构就是 指把一个复杂的系统设 计问题分解成多个层次 分明的局部问题，并规 定每层次必须完成的功 能。
图2-2 网络的层次结构
同一体系结构中各相邻层之间的关系是：下层为上层提供 服务，上层利用下层提供的服务完成自己的功能，同时再向更 上一层提供服务。 同一系统相邻层之间都 有一个接口，接口定义了下 层向上层提供的原语操作和 服务。 例：如图2-3所示
第2章 计算机网络体系结构与协议
计算机网络中不同的计算机之间进行通信时， 计算机网络中不同的计算机之间进行通信时，必须遵守 一定的约定，这些约定即为网络协议。 一定的约定，这些约定即为网络协议。 网络协议依赖于网络体系结构， 网络协议依赖于网络体系结构，协议和协议分层是网络 体系结构的基础。 体系结构的基础。
IPX协议与IP协议功能相似，是N0vell NetWare操作系统 的底层协议，负责网络中数据的传输。如果数据在同一网段 内传输，则直接找目的目的计算机的MAC地址，然后将数据 传送到目的计算机；若目的和源计算机不在同一网段内或位于 不同的局域网中，则数据包通过NetWare服务器或路由器中的 网络号，被传输到下一个结点。 SPX协议与TCP协议的功能相似，负责对传输的数据进行 无差错处理，它在发送数据之前需要与接收点建立连接，并检 测数据包是否被正确和完整的传输到了接收方，如果检测到数 据包在传输中被丢失，或被破坏，则SPX会重新发送损坏或丢 失的数据包。因此，SPX是一个面向连接的协议。
《计算机网络技术基础教程》课后习题答案_刘四清版
第一章1.计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。
2.“网络”主要包含连接对象、连接介质、连接控制机制、和连接方式与结构四个方面。
3.计算机网络最主要的功能是资源共享和通信，除此之外还有负荷均匀与分布处理和提高系统安全与可靠性能等功能。
4.计算机网络产生与发展可分为面向终端的计算机网络、计算机通信网络、计算机互联网络和高速互联网络四个阶段。
5.计算机网络基本组成主要包括计算机系统、通信线路和通信设备、网络协议和网络软件四部分。
6.计算机通信网络在逻辑上可分为资源子网和通信子网两大部分。
7.最常用的网络拓扑结构有总线型结构、环形结构、星型结构、树型结构、网状结构和混合型结构。
8.按照网络覆盖的地理范围大小，可以将网络分为局域网、城域网和广域网。
9.根据所使用的传输技术，可以将网络分为广播式网络和点对点网络。
10.通信线路分为有线和无线两大类，对应于有线传输和无线传输。
11.有线传输的介质有双绞线、同轴电缆和光纤。
12.无线传输的主要方式包括无线电传输、地面微波通信、卫星通信、红外线和激光通信。
问答：1．例举计算机网络连接的主要对象。
具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备。
2．计算机网络是如何进行负荷均衡与分布处理的？分为三阶段：提供作业文件；对作业进行加工处理；把处理结果输出。
在单机环境：三阶段在本地计算机系统中进行。
在网络环境：将作业分配给其他计算机系统进行处理，提高系统处理能力和高效完成大型应用系统的程序的计算和大型数据库的访问。
3．举例说明计算机网络在商业上的运用。
网络购物、网上银行、网上订票等。
4．简述什么是“通信子网”？什么是“资源子网”？资源子网主要负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
由主计算机系统（主机）、终端、中断控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。
通信子网主要完成网络数据传输和转发等通信处理任务。
通信子网由通信控制处理机（CCP）、通信线路和其他通信设备组成。
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计算机网络技术基础教程计算机网络技术基础教程
第一章：计算机网络概述
1.1 网络的定义与分类
1.2 计算机网络的发展历程
1.3 网络的基本组成与功能
第二章：网络通信基础
2.1 信号与信道
2.2 数据传输方式
2.3 编码与调制
2.4 数字化通信系统
2.5 模拟化与数字化通信系统的对比
第三章：计算机网络体系结构
3.1 OSI参考模型
3.1.1 物理层
3.1.2 数据链路层
3.1.3 网络层
3.1.4 传输层
3.1.5 会话层
3.1.6 表示层
3.1.7 应用层
3.2 TCP/IP参考模型
3.2.1 网络接口层 3.2.2 网际层
3.2.3 传输层
3.2.4 应用层
第四章：物理层
4.1 数据通信
4.2 传输介质
4.3 基带与宽带传输
4.4 信道复用技术
4.5 传输介质的调制解调第五章：数据链路层
5.1 帧与帧同步
5.2 解决信道错误与丢失
5.3 链路管理与控制
5.4 介质访问控制
5.5 局域网与广域网
第六章：网络层
6.1 数据包的传输与交换
6.2 路由选择与转发
6.3 网络互联与互联网
6.4 IPv4与IPv6
6.5 网络地质转换（NAT）与端口地质转换（PAT）第七章：传输层
7.1 传输层的任务与功能
7.2 TCP协议
7.3 UDP协议
7.4 可靠数据传输与流量控制
7.5 拥塞控制
8.1 常见应用协议
8.1.1 HTTP协议
8.1.2 FTP协议
8.1.3 SMTP协议
8.1.4 DNS协议
8.2 网络安全与应用层协议 8.2.1 SSL/TLS协议
8.2.2 SSH协议
8.2.3 IPsec协议
第九章：网络管理与安全
9.1 网络管理概述
9.2 管理协议
9.3 网络故障诊断与管理 9.4 网络性能优化
9.5 网络安全基础
9.6 防火墙与入侵检测系统
10.1 附录A：网络设备常用命令及示例
10.2 附录B：常用网络工具介绍
10.3 附录C：常用网络术语解释
本文档涉及附件：
附件A: 网络设备常用命令及示例
附件B: 常用网络工具介绍
附件C: 常用网络术语解释
本文所涉及的法律名词及注释：
1、OSI参考模型 - OSI（Open Systems Interconnection）是由国际标准化组织（ISO）制定的一个网络架构，用于指导计算机网络的设计和实现。
2、TCP/IP参考模型 - TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是互联网通信的基础协议，包含了一系列的网络协议，如IP、TCP、UDP等。
3、NAT - 网络地质转换（Network Address Translation）是一种网络地质转换技术，用于将私有IP地质转换为公共IP地质，实现内部网络与公网的通信。
4、PAT - 端口地质转换（Port Address Translation）是一种NAT技术，通过在NAT设备上动态改变源端口号，实现多个内部主机通过一组公网IP地质与外部通信。