计算机网络技术基础笔记

单元一    计算机网络概念

一、认识计算机网络

1、计算机网络的概念：计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，现代计算机网络是自主计算机的互连集合。

 注意：（1）主机与主机相连接形成一个通信子网。

             （2）外面的终端叫资源子网。

2、计算机网络定义:将地理位置不同的具有独立运行和工作，相互通信计算机之间必须遵守相应的协议，满足通信协议，通信线路以及设备。

3、计算机网络的组成：一个典型的计算机网络主要由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。

4、服务器通常由性能较高的高档计算机担当，是网络系统中的核心部分。

注意：常用的服务器有：文件服务器、通信服务器、计算服务器、打印服务器等。

5、数据通信系统：（1）网络接口卡  （2）传输介质  （3）网络连接设备

二、计算机网络的分类

1、根据网络的传输技术分类：广播网络和 点对点网络

（1）广播网络：广播网络中的计算机或设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有节点都能收到任何节点发出的数据信息。

广播的传输方式有三种：单播、组播和广播

（2）点对点网络：点对点网络中的计算机或设备以点对点的方式进行数据传输，两个节点间可能有多条单独的链路。

2、根据网络覆盖的地理范围分类：计算机网络按其覆盖的地理范围进行分类，可以分为局域网、城域网和广域网。

3、根据网络拓扑结构分类：网络的拓扑定义了计算机、打印机等各种网络设备之间的链接方式，描述了线缆和网络设备的布局以及数据传输时所采用的路径。

（1）网络的拓扑结构通常有这几种：总线型、星型、环型、树型和网状型

 

 

总线型特点：（1）总线两端必须有终结器，用于吸收到达总线末端的信号，否则信号会从总线末端反射和总线中造成网络传输的误码。（2）在一个时刻只能允许一个用户发送数据，否则会产生冲突。（3）若种线断裂，整个网络失效。

星型特点：（1）每台主机都是通过独立的线缆连接到了中心设备线缆成本相对于总线形结构要高一些，但是任何一条线缆的故障都不会影响其它程序的正常工作。（2）中心节点是整个结构中的关键点，如果出现故障，整个网络都将无法工作。

环型特点：（1）同一时刻只能有一个用户发送数据。（2）文中通常会有令牌用于控制发送数据的用户顺序。（3）发出去的数据沿着环路转一圈后，会由发送方将其回收。

树型特点：（1）优点：每个节点在物流上都有其他节点上沿，如果一条线路出现故障信息，仍可以通过其他多条链路达到目的地。（2）缺点：当网络节点很多时，链路介质的数量及链路间连接的数量会非常大，因此实现全网状结构的拓扑非常困难，造价也非常贵，通常只在路由器之间采用。

 

单元二、网络数据通信基础

 

一、数据通信基础

1.一个通信系统包括三个部分：（1）源系统——或发送端或发送方；（2）传输系统——传输网络；（3）目的系统——或接收端或接收方

信息：是人们对现实世界事物存在或运动状态的某种认识，客观反映事物存在的形式和运动状态。信息形式和信息内容相对统一。

数据：是传递信息的实体，是信息的一种表达方式；数据是以某种媒体作为载体，数据是存储在媒体上的。

信号：信号可分为模拟信号和数据信号。（1）模拟信号：指的是信号的因变量完全随连续消息变化而变化的信号。（2）数字信号：当通信中的数据用离散的电信号表示时，就是数字信号。

数据信号系统模型：是指将一个数据信号系统抽象为一个数学模型，通过该模型来研究该系统的性能和行为的过程。通常包括以下组成部分：

1.输入信号（Input Signal）：表示被传输的原始数据。

2.信道（Channel）：用于传输信号的通路或介质。

3.信号处理器（Signal Processor）：对输入信号进行处理，使得它能够适用于信道，例如进行调制。

4.噪声源（Noise Source）：表示在信道中引入的外部噪声和干扰。

5.接受器（Receiver）：用于接收传输的信号，并对它进行解调、去噪和重构等处理。

6.输出信号（Output Signal）：表示接收器输出的数据。

通过建立这样的数据信号系统模型，可以使用数学方法对系统进行分析和优化，以提高其性能和可靠性。

 

 

注：虽然模拟信号与数字信号有着明显的差别，但他们能在一定条件下可以相互转化的。

 

曼彻斯特编码：（Manchester Code）是一种数字信号编码方式，由曼彻斯特大学于1949年发明，常用于计算机网络和数字通信中。它采用两种不同的波形来表示二进制数字0和1，保证信号是有预测性、有节奏性的。曼彻斯特编码具有以下特点：

1. 数据传输速率高：由于曼彻斯特编码的信号翻转频率较高，故数据传输速率也相应较高。

2. 信号一定持续时间内必然发生翻转：通过编码方式确定了0和1必须发生翻转，因此不容易出现传输错误。

3. 适用于长距离传输：由于有翻转，信号的能量分散，抗干扰性强，因此适用于长距离传输。

曼彻斯特编码存在的缺点：是信号带宽宽度比其他编码方式更大，因此需要更高的传输带宽。

通信系统模型：是一种用于描述通信系统各个部分及其之间关系的抽象模型。其主要包括源（消息源）、编码器、通道、解码器和接收器等五个部分。 下面是通信系统模型的详细介绍：

1. 消息源：消息源是通信系统中产生信息的地方，它可以是语音、数据、图像、视频或其他类型的信息。

2. 编码器：编码器将消息源产生的信息进行数字化编码，以便在通道传输时能够被正确的识别和传输。

3. 通道：通道是信息在传输过程中经过的路径，它可以是有线或无线的，例如电话线、光纤、无线电波等等。

4. 解码器：解码器将在通道中传输的编码信息解码成可读的信息，并将其发送到接收器。

5. 接收器：接收器接收解码器发送过来的信息，并将其转化为可视化或可听的信息。

根据通信系统模型，发送端将消息源输入编码器中，编码后的信息被传输到通道中进行传输。然后，解码器将在通道中传输的编码信息解码成可读的信息，并将其发送到接收器。接收器接收到解码后的信息，将其转化为可视化或可听的信息。

数据的通信方式：

1. 单工通信：信号总是沿着一个方向传送，信道传输方向是固定不变的。

2. 半双工信道：信号可沿着相反的两个方向传送，但同一时刻只能沿着一个方向传递。

3. 全双工通信：信号可同时沿着相反的两个方向传送。

 异步传输和同步传输：

• 并行通信是指利用多条数据传输线将一个数据的多个位同时传送。特点：传送速度快。缺点：路线复杂，成本高，适用于短距离传送。
• 串行通信是指利用一条传输线将数据一位位地顺序传送。特点：传送速度慢，成本较低，通信线路简单。

 数据交换技术：节点通常采用部分连接的方式不相邻节点之间的通信只能通过节点的转节来实现。

分组交换：分组交换又称包交换。

特点：

1. 采用储存——转发的形式
2. 具有报文的交换特点。
3. 加速了数据在网络中的传输。
4. 简化了储存管理。
5. 减小了出错概率和重发数据量。