『壹』 計算機網路之五層協議
一：概述
計算機網路 （網路）把許多 計算機 連接在一起，而 互聯網 則把許多網路連接在一起，是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。
以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議（通信規則）可以是 任意 的。
以大寫字母I開始的Interent（ 網際網路 ）是 專有 名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路，它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則，且其前身是美國的 ARPANET 。
網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術，以及三層網際網路服務提供者（ISP）結構。
網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分，主機在網路的邊緣部分，作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分，作用是：按存儲轉發方式進行 分組交換 。
計算機通信是計算機的 進程 （運行著的程序）之間的通信，計算機網路採用 通信方式 ：客戶–伺服器方式和對等連接方式（P2P方式）
按作用 范圍 不同，計算機網路分為：廣域網WAN,城域網MAN，區域網LAN和個人區域網PAN。
五層協議 的體系結構由：應用層，運輸層，網路層，數據鏈路層和物理層。
<1>:應用層 ： 是體系結構中的最高層，應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。
<2>:運輸層 ：任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ，應用層利用該服務傳送應用層報文。
TCP ：提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，其數據傳輸的單位是報文段。
UDP ：提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務，不保證數據傳輸的可靠性。
<3>網路層： 網路層的任務就是要選擇合適的路由，在發送數據時， 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。
<4>數據鏈路層： 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。
<5>:物理層： 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流，物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。
運輸層最重要的協議是：傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ，而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。
分組交換的優點：高效、靈活、迅速、可靠。
網路協議主要由三個要素組成： （1）語法：即數據和控制信息的結構或者格式； （2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步：即事件實現順序的詳細說明。
二：物理層
物理層的主要任務：描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。
機械特性 ：介面所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等，平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。
電氣特性 ：介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。
功能特性 ：某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ；
過程特性 ：指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。
通信的目的 是： 傳送消息 ， 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。
根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 ： 模擬信號 （連續無限）+ 數字信號 （離散有限）。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。
通信 的雙方信息交互的方式來看，有三中 基本方式 ：
單向 通信（廣播）
雙向交替 通信（**半雙工**_對講機）
雙向同時 通信（ 全雙工 _電話）
調制 ：來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分，較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量，需要對其進行調制。
調制分為 兩大類 ： 基帶調制 （僅對波形轉換，又稱 編碼 ，D2D）+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段， 載波 調制，D2M)。
編碼方式 ：
不歸零制 （正電平1/負0）
歸零制度 （正脈沖1/負0）
曼徹斯特編碼 （位周期中心的向上跳變為0/下1）
差分曼徹斯特編碼 （每一位中心處有跳變，開始辯解有跳變為0，無跳變1）
帶通調制方法 ： 調 幅 （ AM ）：(0, f1) 。調 頻 （ FM ）：(f1, f2) 。調 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。
正交振幅調制（QAM）物理層 下面 的 傳輸媒體 （介質）： 不屬於任何一層 。包括有： 引導性傳輸媒體 ：雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 ：短波、微波、紅外線。
信道復用技術 ： 頻分復用 ：（一樣的時間佔有不不同資源） ； 時分復用 ：（不同時間使用同樣資源） ；統計時分復用、波分復用（WDM）、碼分復用（CDM）。
寬頻接入技術 ： 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造）
三：數據鏈路層
數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型： * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道
點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀
數據鏈路層協議有許多， 三個基本問題 是共同的
封裝成楨
透明傳輸
差錯檢測
區域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即 邏輯鏈路層（LLC） 子層+ 媒體接入控制（MAC） 子層；
適配器的作用：
計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器，適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板，又稱網路介面卡，簡稱（ 網卡 ）。
乙太網採用 無連接 的工作方式，對發送的數據幀 不進行編號 ，也不要求對方發回確認，目的站收到差錯幀就丟掉。
乙太網採用的協議是：具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是： 發送前先監聽，邊發送邊監聽，一旦發現匯流排出現了碰撞，就立即停止發送。
乙太網的硬體地址 ， MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 ， 乙太網最短幀長：64位元組。爭用期51.2微秒。
乙太網適配器有 過濾 功能：只接收 單播幀，廣播幀，多播幀 。
使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網（半雙工），使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網（半雙工），網橋轉發幀時， 不改變幀 的源地址。網橋 優點 ：對幀進行轉發過濾，增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍，提高 可靠 性，可 互連 不同物理層，不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 ：增加時延，可能產生廣播風暴。
透明網橋 ： 自學習 辦法處理接收到的幀。
四：網路層
TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接，盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限， 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。
一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的，分類的 IP地址 包括A類（ 1~126 ）、B類（ 128~191 ）、C類（ 192~223 單播地址）、D類（ 多播 地址）。
分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。
物理地址（硬體地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種 邏輯地址 ，數據鏈路層看不見數據報的IP地址。
IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ，可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。
地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析為 硬體地址 ，它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ，是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索，用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時，可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不過ARP只適用於IPV4，不能用於IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。
路由選擇協議有兩大類： 內部網關 協議（RIP和OSPE）和 外部網關 協議（BGP-4）。
網際控制報文協議 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制報文協議。是IP層協議，ICMP報文作為IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去，使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。
ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING
與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網路資源， IP多播使用D類地址，IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。
五: 運輸層
網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。
運輸層有兩個協議 TCP和UDP
運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。
UDP特點 ：無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一，多對一，一對多，多對多的交互通信。首部開銷小。
TCP特點： 面向連接，每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務，提供全雙工通信、面向位元組流。
TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點，這樣的端點就叫 套接字 。
流量控制 是一個 端到端 的問題，是接收端抑制發送端發送數據的速率，以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。
TCP擁塞控制採用四種演算法： 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。
傳輸有 三個連接 ：連接建立、數據傳送、連接釋放。
TCP連接建立採用三次握手機制，連接釋放採用四次握手機制。
六:應用層
文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式，一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接，控制連接和數據連接，實際用於傳輸文件的是 數據連接 。
萬維網 WWW 是一個大規模，聯機式的信息儲藏所，可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。
萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。
『貳』 求計算機網路在通信過程中產生沖突的原因及基本解決方法（網路數據通信課程的題目），滿意加分，絕無食言
沖突的原因就是存在兩個以上結點同時發出信號。解決方法是載波監聽沖突檢測CSMA/CD，簡單概括就是先聽後發，邊聽邊發，沖突停止，延遲重發
對，共享介質的乙太網。
其他的還有令牌方式控制沖突，如令牌環和令牌匯流排。利用交換機也可以有效的解決沖突問題。
『叄』 計算機網路-信道共享技術
信道共享的特點與要求 ：
信號的跌加和碰撞
要求某一時刻只有仔兆唯一信息有效傳遞
要求平等對待用戶（平等發送、平等接收、實時反應）
特點：各個用戶不能隨意的接入信道，必須服從一定控制。
分類：
1.集中式控制（輪詢）
主機：進行接入的管理
站：參與數據傳輸
輪叫輪詢：每個站只能接收主機的信息，也只能向主機發送信息。主機從1站開始，逐個詢問各個站是否有數據發送。
傳遞輪詢：每個循環由主機向N站發送輪詢幀開始，而後，不是再由主機向N-1站發輪詢幀，而是由N站向N-1站發送輪詢幀......直到最後再由1站把發送權交回主機，完成一個循環。
2.分散式控制（令牌環網）
特點：公平原則，適合重載環境；每個站佔用信道的等待時間有上限；閉合的環一點斷多點癱，不易檢查斷點。
令牌匯流排區域網：同時具有匯流排網和令牌環網的優點；協議復雜，推廣應用困難穗戚做。
純ALOHA
工作原理：想發就發。規定時間內若收到應答，表示發送成功；否則重發。
重發策略：若立即重發，顯然要再次沖突；等待一段隨機時間，然後重發，若再次沖突，則再等待一段；隨機的時間，直到重發成功為止。
時隙ALOHA
工作原理：將時間劃分為一段段等長的時隙，一個時隙長度正好發送完一個幀；幀幀不論何時產生，只能在每個時隙開始時發送到信道上。
重發策略：同純ALOHA
CSMA 載波偵聽多點接入
每個站點在使用信道前，需檢測信道是否已被其他站點佔用。「先聽後發」。
非堅持CSMA：一旦監聽到信道忙，就不再監聽；延遲一個隨機時間後再次監聽。
堅持CSMA：監聽到信道忙時，仍繼續監聽，直到信道空閑。
1-堅持CSMA：一聽到信道空閑就立即發送數據（以概率1發送）。
p-堅持CSMA：聽到信道空閑時，以概率p發送數據，即以概率1-p延遲一段時間後再發送。
CSMA的缺點：傳播時延；仍存在沖突的可能；在沖突發生時，猜衡站不知道是出現沖突，這樣，發送數據的站將一直把數據發出，但這些數據是有錯的，造成了時間的浪費。
CSMA/CD
工作原理：邊發送邊監聽（沖突檢測），若監聽到沖突，則沖突雙方都立即停止發送。信道很快空閑，從而提高效率。「先聽後發，邊發邊聽」。
沖突檢測的方法：比較接收到的信號電壓的大小；檢測曼徹斯特編碼的過零點；發送的同時也接收，就可以比較接收到的信號與剛發出的信號。檢測到沖突後，發送人為干擾信號，強化沖突。
碰撞槽時間（Slot time）：發生碰撞的時間的上限，距離最遠主機之間的傳輸媒體長度S，幀在媒體上傳輸速度為0.7C（C為光速），
『肆』 計算機網路技術
第一章 計算機網路概述
1.1 計算機網路的定義和發展歷史
1.1.1 計算機網路的定義
計算機網路是現代通信技術與計算機技術相結合的產物，是在地理上分散的通過通信線路連接起來的計算機集合，這些計算機遵守共同的協議，依據協議的規定進行相互通信，實現網路各種資源的共享。
網路資源：所謂的網路資源包括硬體資源（如大容量磁碟、列印機等）、軟體資源（如工具軟體、應用軟體等）和數據資源（如資料庫文件和資料庫等）。
計算機網路也可以簡單地定義為一個互連的、自主的計算機集合。所謂互連是指相互連接在一起，所謂自主是指網路中的每台計算機都是相對獨立的，可以獨立工作。
1.1.2 計算機網路的發展歷史
課後小結：
1． 計算機網路的定義．
2． 網路資源的分類．
課後作業：預習P2－P8．
第二講
教學類型：理論課
教學課題：1．2～1．3
教學目標：1．了解計算機網路的功能和應用；2. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點：計算機網路的功能和應用；網路的系統組成
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
1.2 計算機網路的功能和應用
1. 計算機網路的功能
（1）實現計算機系統的資源共享
（2）實現數據信息的快速傳遞
（3）提高可靠性
（4）提供負載均衡與分布式處理能力
（5）集中管理
（6）綜合信息服務
2.計算機網路的應用
計算機網路由於其強大的功能，已成為現代信息業的重要支柱，被廣泛地應用於現代生活的各個領域，主要有：
（1）辦公自動化
（2）管理信息系統
（3）過程式控制制
（4）互聯網應用（如電子郵件、信息發布、電子商務、遠程音頻與視頻應用）
1.3計算機網路的系統組成
1.3.1 網路節點和通信鏈路
從拓撲結構看，計算機網路就是由若干網路節點和連接這些網路節點的通信鏈路構成的。計算機網路中的節點又稱網路單元，一般可分為三類：訪問節點、轉接節點和混合節點。
通信鏈路是指兩個網路節點之間承載信息和數據的線路。鏈路可用各種傳輸介質實現，如雙絞線、同軸電纜、光纜、衛星、微波等。
通信鏈路又分為物理鏈路和邏輯鏈路。
1.3.2 資源子網和通信子網
從邏輯功能上可把計算機網路分為兩個子網：用戶資源子網和通信子網。
資源子網包括各種計算機和相關的硬體、軟體；
通信子網是連接這些計算機資源並提供通信服務的連接線路。正是在通信子網的支持下，用戶才能利用網路上的各種資源，進行相互間的通信，實現計算機網路的功能。
通信子網有兩種類型：
（1）公用型（如公用計算機互聯網CHINANET）
（2）專用型（如各類銀行網、證券網等）
1.3.3 網路硬體系統和網路軟體系統
計算機網路系統是由計算機網路硬體系統和網路軟體系統組成的。
網路硬體系統是指構成計算機網路的硬設備，包括各種計算機系統、終端及通信設備。
常見的網路硬體有：
（1）主機系統； （2）終端； （3）傳輸介質； （4）網卡；（5）集線器； （6）交換機； （7）路由器
網路軟體主要包括網路通信協議、網路操作系統和各類網路應用系統。
（1）伺服器操作系統
常見的有：Novell公司的NetWare、微軟公司的 Windows NT Server及 Unix系列。
（2）工作站操作系統
常見的有： Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
（3）網路通信協議
（4）設備驅動程序
（5）網路管理系統軟體
（6）網路安全軟體
（7）網路應用軟體
課後小結：
1． 計算機網路的功能和應用
2． 網路的系統組成
課後作業：預習P8－P10
第三講
教學類型：理論課
教學課題：1．4計算機網路的分類
教學目標：1．掌握計算機網路的分類；2. 了解計算機網路的定義和發展；3． 了解計算機網路的功能和應用；4. 了解計算機網路的系統組成
教學重點、難點：掌握計算機網路的分類
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
1.4 計算機網路的分類
1.4.1 按計算機網路覆蓋范圍分類
由於網路覆蓋范圍和計算機之間互連距離不同，所採用的網路結構和傳輸技術也不同，因而形成不同的計算機網路。
一般可以分為區域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN）三類。
1.4.2按計算機網路拓撲結構分類
網路拓撲是指連接的形狀，或者是網路在物理上的連通性。如果不考慮網路的的地理位置，而把連接在網路上的設備看作是一個節點，把連接計算機之間的通信線路看作一條鏈路，這樣就可以抽象出網路的拓撲結構。
按計算機網路的拓撲結構可將網路分為：星型網、環型網、匯流排型網、樹型網、網型網。
1.4.3 按網路的所有權劃分
1.公用網
由電信部門組建，由政府和電信部門管理和控制的網路。
2.專用網
也稱私用網，一般為某一單位或某一系統組建，該網一般不允許系統外的用戶使用。
1.4.4 按照網路中計算機所處的地位劃分
（1）對等區域網
（2）基於伺服器的網路（也稱為客戶機/伺服器網路）。
課後小結：
1. 計算機網路的定義；2. 計算機網路的功能和應用；3. 計算機網路的分類
課後作業：(P10)1 、4、5、6
第四講
教學類型：理論課
教學課題：1．1計算機網路的定義和發展
教學目標：1. 了解數據通信的基本概念；2. 了解數據傳輸方式
教學重點、難點：數據傳輸方式
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
第二章 數據通信基礎
2．1 數據通信的基本概念
2.1.1 信息和數據
1．信息
信息是對客觀事物的反映,可以是對物質的形態、大小、結構、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物質與外部的聯系。信息有各種存在形式。
2．數據
信息可以用數字的形式來表示，數字化的信息稱為數據。數據可以分成兩類：模擬數據和數字數據。
2.1.2 信道和信道容量
1．信道
信道是傳送信號的一條通道，可以分為物理信道和邏輯信道。
物理信道是指用來傳送信號或數據的物理通路，由傳輸及其附屬設備組成。
邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路，但在信號的收、發節點之間並不一定存在與之對應的物理傳輸介質，而是在物理信道基礎上，由節點設備內部的連接來實現。
2．信道的分類
信道按使用許可權可分為專業信道和共用信道。
信道按傳輸介質可分為有線信道、無線信道和衛星信道。
信道按傳輸信號的種類可分為模擬信道和數字信道。
3．信道容量
信道容量是指信道傳輸信息的最大能力，通常用數據傳輸率來表示。即單位時間內傳送的比特數越大，則信息的傳輸能力也就越大，表示信道容量大。
2.1.3 碼元和碼字
在數字傳輸中，有時把一個數字脈沖稱為一個碼元，是構成信息編碼的最小單位。
計算機網路傳送中的每一位二進制數字稱為「碼元」或「碼位」，例如二進制數字10000001是由7個碼元組成的序列，通常稱為「碼字」。
2.1.4 數據通信系統主要技術指標
1．比特率：比特率是一種數字信號的傳輸速率，它表示單位時間內所傳送的二進制代碼的有效位（bit）數，單位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。
2．波特率：波特率是一種調制速率，也稱波形速率。在數據傳輸過程中，線路上每秒鍾傳送的波形個數就是波特率，其單位為波特（baud）。
3．誤碼率：誤碼率指信息傳輸的錯誤率，也稱誤碼率，是數據通信系統在正常工作情況下，衡量傳輸可靠性的指標。
4．吞吐量：吞吐量是單位時間內整個網路能夠處理的信息總量，單位是位元組/秒或位/秒。在單信道匯流排型網路中，吞吐量=信道容量×傳輸效率。
5．通道的傳播延遲：信號在信道中傳播，從信源端到達信宿端需要一定的時間，這個時間叫做傳播延遲（或時延）。
2.1.5 帶寬與數據傳輸率
1.信道帶寬
信道帶寬是指信道所能傳送的信號頻率寬度，它的值為信道上可傳送信號的最高頻率減去最低頻率之差。
帶寬越大，所能達到的傳輸速率就越大，所以通道的帶寬是衡量傳輸系統的一個重要指標。
2.數據傳輸率
數據傳輸率是指單位時間信道內傳輸的信息量，即比特率，單位為比特/秒。
一般來說，數據傳輸率的高低由傳輸每一位數據所佔時間決定，如果每一位所佔時間越小，則速率越高。
2.2 數據傳輸方式
2.2.1 數據通信系統模型
2.2.2 數據線路的通信方式
根據數據信息在傳輸線上的傳送方向，數據通信方式有：
單工通信
半雙工通信
雙工通信
2.2.3 數據傳輸方式
數據傳輸方式依其數據在傳輸線原樣不變地傳輸還是調制變樣後再傳輸，可分為基帶傳輸、頻帶傳輸和寬頻傳輸等方式。
1.基帶傳輸
2.頻帶傳輸
3.寬頻傳輸
課後小結：
1. 什麼是信息、數據？
2. 什麼是信道？常用的信道分類有幾種？
3. 什麼是比特率？什麼是波特率？
4. 什麼是帶寬、數據傳輸率與信道容量？
課後作業：（P20）二1、2、3、4、5、6
第五講
教學類型：理論課
教學課題：2．2～2．4
教學目標：1．理解數據交換技術；2. 理解差錯檢驗與校正技術
教學重點、難點：數據交換技術、差錯檢驗與校正技術
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程：
導入：由現在的網路通訊中的一些普通關鍵詞引入新課
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
2.3 數據交換技術
通常使用四種交換技術：
電路交換
報文交換
分組交換
信元交換。
2.3.1 電路交換
電路交換（也稱線路交換）
在電路交換方式中，通過網路節點（交換設備）在工作站之間建立專用的通信通道，即在兩個工作站之間建立實際的物理連接。一旦通信線路建立，這對端點就獨占該條物理通道，直至通信線路被取消。
電路交換的主要優點是實時性好，由於信道專用，通信速率較高；缺點是線路利用率低，不能連接不同類型的線路組成鏈路，通信的雙方必須同時工作。
電路交換必定是面向連接的，電話系統就是這種方式。
電路交換的三個階段：
電路建立階段
數據傳輸階段
拆除電路階段
2.3.2 報文交換
報文是一個帶有目的端信息和控制信息的數據包。報文交換採取的是「存儲—轉發」（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的兩個節點之間建立專用的物理線路。
報文交換的主要缺點是網路的延時較長且變化比較大，因而不宜用於實時通信或互動式的應用場合。
在 20 世紀 40 年代，電報通信也採用了基於存儲轉發原理的報文交換(message switching)。
報文交換的時延較長，從幾分鍾到幾小時不等。現在，報文交換已經很少有人使用了。
2.3.3 分組交換
分組交換也稱包交換，它是報文交換的一種改進，也屬於存儲-轉發交換方式，但它不是以報文為單位，而是以長度受到限制的報文分組（Packet）為單位進行傳輸交換的。分組也叫做信息包，分組交換有時也稱為包交換。
分組在網路中傳輸，還可以分為兩種不同的方式：數據報和虛電路。
分組交換的優點
高效 動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段佔用。
靈活 以分組為傳送單位和查找路由。
迅速 必先建立連接就能向其他主機發送分組；充分使用鏈路的帶寬
可靠 完善的網路協議；自適應的路由選擇協議使網路有很好的生存性
2.3.4 信元交換技術
（ATM，Asynchronous Transfer Mode，非同步傳輸模式）
ATM是一種面向連接的交換技術，它採用小的固定長度的信息交換單元（一個53Byte的信元），話音、視頻和數據都可由信元的信息域傳輸。
它綜合吸取了分組交換高效率和電路交換高速率的優點，針對分組交換速率低的弱點，利用電路交換完全與協議處理幾乎無關的特點，通過高性能的硬體設備來提高處理速度，以實現高速化。
ATM是一種廣域網主幹線的較好選擇。
2.4 差錯檢驗與校正
數據傳輸中出現差錯有多種原因，一般分成內部因素和外部因素。
內部因素有噪音脈沖、脈動噪音、衰減、延遲失真等。
外部因素有電磁干擾、太陽噪音、工業噪音等。
為了確保無差錯地傳輸，必須具有檢錯和糾錯的功能。常用的校驗方式有奇偶校驗和循環冗餘碼校驗。
2.4.1 奇偶校驗
採用奇偶校驗時，若其中兩位同時發生錯誤，則會發生沒有檢測出錯誤的情況。
2.4.2 循環冗餘碼校驗。
這種編碼對隨機差錯和突發差錯均能以較低的冗餘充進行嚴格的檢查。
課後小結：
1. 數據通信的的一些基本知識
2. 三種交換方式的基本工作原理
3. 兩種差錯校驗方法：奇偶校驗和循環冗餘校驗
課後作業：（P20）二7、8、9
第六講
教學類型：復習課
教學課題：第一章與第二章
教學目標：通過復習掌握第一、二章的重點
教學重點、難點：第一、二章的重點
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容：第一、二章的內容
第七講
教學類型：測驗一
第八講
教學類型：理論課
教學課題：第三章 計算機網路技術基礎
教學目標：1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點；2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學重點、難點：1. 掌握幾種常見網路拓撲結構的原理及其特點；2. 掌握ISO/OSI網路參考模型及各層的主要功能
教學方法：教師講解、演示、學生認真學習並思考、記憶；教師講授與學生理解協調並重的教學法
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用，進入教學課題。
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書）
第三章 計算機網路技術基礎
3.1 計算機網路的拓撲結構
3.1.1 什麼是計算機網路的拓撲結構
網路拓撲是指網路連接的形狀，或者是網路在物理上的連通性。
網路拓撲結構能夠反映各類結構的基本特徵，即不考慮網路節點的具體組成，也不管它們之間通信線路的具體類型，把網路節點畫作「點」，把它們之間的通信線路畫作「線」，這樣畫出的圖形就是網路的拓撲結構圖。
不同的拓撲結構其信道訪問技術、網路性能、設備開銷等各不相同，分別適應於不同場合。它影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等方面，是研究計算機網路的主要環節之一。
計算機網路的拓撲結構主要是指通信子網的拓撲結構，常見的一般分為以下幾種：
1.匯流排型；2.星型；3.環型；4.樹型；5.網狀型
3.1.2 匯流排型拓撲結構
匯流排結構中，各節點通過一個或多個通信線路與公共匯流排連接。匯流排型結構簡單、擴展容易。網路中任何節點的故障都不會造成全網的故障，可靠性較高。
匯流排型結構是從多機系統的匯流排互聯結構演變而來的，又可分為單匯流排結構和多匯流排結構，常用CSMA/CD和令牌匯流排訪問控制方式。
匯流排型結構的缺點：
（1）故障診斷困難；（2）故障隔離困難；（3）中繼器等配置；（4）實時性不強
3.1.3 星型拓撲結構
星型的中心節點是主節點，它接收各分散節點的信息再轉發給相應節點，具有中繼交換和數據處理功能。星型網的結構簡單，建網容易，但可靠性差，中心節點是網路的瓶頸，一旦出現故障則全網癱瘓。
星型拓撲結構的訪問採用集中式控制策略，採用星型拓撲的交換方式有電路交換和報文交換。
星型拓撲結構的優點：
（1）方便服務；（2）每個連接只接一個設備；（3）集中控制和便於故障診斷；（4）簡單的訪問協議
星型拓撲結構的缺點：
（1）電纜長度和安裝；（2）擴展困難；（3）依賴於中央節點
3.1.4 環型拓撲結構
網路中節點計算機連成環型就成為環型網路。環路上，信息單向從一個節點傳送到另一個節點，傳送路徑固定，沒有路徑選擇問題。環型網路實現簡單，適應傳輸信息量不大的場合。任何節點的故障均導致環路不能正常工作，可靠性較差。
環型網路常使用令牌環來決定哪個節點可以訪問通信系統。
環型拓撲結構的優點：
（1）電纜長度短；（2）適用於光纖；（3）網路的實時性好
環型拓撲結構的缺點：
（1）網路擴展配置困難；（2）節點故障引起全網故障；（3）故障診斷困難；（4）拓撲結構影響訪問協議
3.1.5 其他類型拓撲結構
1.樹型拓撲結構
樹型網路是分層結構，適用於分級管理和控制系統。網路中，除葉節點及其聯機外，任一節點或聯機的故障均隻影響其所在支路網路的正常工作。
2.星型環型拓撲結構
3.1.6 拓撲結構的選擇原則
拓撲結構的選擇往往和傳輸介質的選擇和介質訪問控制方法的確定緊密相關。選擇拓撲結構時，應該考慮的主要因素有以下幾點：
（1）服務可靠性； （2）網路可擴充性； （3）組網費用高低（或性能價格比）。
3.2 ISO/OSI網路參考模型
建立分層結構的原因和意義：
建立計算機網路的根本目的是實現數據通信和資源共享，而通信則是實現所有網路功能的基礎和關鍵。對於網路的廣泛實施，國際標准化組織ISO（International Standard Organization），經過多年研究，在1983年提出了開放系統互聯參考模型OSI/RM（Reference Model of Open System Interconnection），這是一個定義連接異種計算機的標准主體結構，給網路設計者提供了一個參考規范。
OSI參考模型的層次
OSI參考模型共有七層，由低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。
1．OSI參考模型的特性
（1）是一種將異構系統互聯的分層結構；
（2）提供了控制互聯系統交互規則的標准骨架；
（3）定義了一種抽象結構，而並非具體實現的描述；
（4）不同系統上的相同層的實體稱為同等層實體；
（5）同等層實體之間的通信由該層的協議管理；
（6）相鄰層間的介面定義了原語操作和低層向上層提供的服務；
（7）所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務；
（8）直接的數據傳送僅在最低層實現；
（9）每層完成所定義的功能，修改本層的功能並不影響其它層。
2．有關OSI參考模型的技術術語
在OSI參考模型中，每一層的真正功能是為其上一層提供服務。在對這些功能或服務過程以及協議的描述中，經常使用如下一些技術術語：
（1）數據單元
服務數據單元SDU（Service Data Unit）
協議數據單元PDU（Protocol Data Unit）
介面數據單元IDU（Interface Data Unit）
服務訪問點SAP（Service Access Point）
服務原語（Primitive）
（2）面向連接和無連接的服務
下層能夠向上層提供的服務有兩種基本形式：面向連接和無連接的服務。
面向連接的服務是在數據傳輸之前先建立連接，主要過程是：建立連接、進行數據傳送，拆除鏈路。面向連接的服務，又稱為虛電路服務。
無連接服務沒有建立和拆除鏈路的過程，一般也不採用可靠方式傳送。不可靠（無確認）的無連接服務又稱為數據報服務。
3.2.1 物理層
物理層是OSI模型的最低層，其任務是實現物理上互連系統間的信息傳輸。
1.物理層必須具備以下功能
（1）物理連接的建立、維持與釋放；2）物理層服務數據單元傳輸；（3）物理層管理。
2.媒體和互聯設備
物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等；
通信用的互聯設備如各種插頭、插座等；區域網中的各種粗、細同軸電纜，T型接/插頭，接收器，發送器，中繼器等都屬物理層的媒體和連接器。
3.2.2 數據鏈路層
數據鏈路可以粗略地理解為數據信道。數據鏈路層的任務是以物理層為基礎，為網路層提供透明的、正確的和有效的傳輸線路，通過數據鏈路協議，實施對二進制數據正確、可靠的傳輸。
數據鏈路的建立、拆除、對數據的檢錯、糾錯是數據鏈路層的基本任務。
1.鏈路層的主要功能
（1）鏈路管理；（2）幀的裝配與分解；（3）幀的同步；（4）流量控制與順序控制；（5）差錯控制；（6）使接收端能區分數據和控制信息；（7）透明傳輸；（8）定址
2.數據鏈路層的主要協議
（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO7776
3.鏈路層產品
獨立的鏈路產品中最常見的是網卡，網橋也是鏈路產品。
數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸媒介變成可靠的傳輸通路提供給網路層。在IEEE802．3情況下，數據鏈路層分成兩個子層：一個是邏輯鏈路控制，另一個是媒體訪問控制。
3.2.3 網路層
網路層是通信子網與資源子網之間的介面，也是高、低層協議之間的介面層。網路層的主要功能是路由選擇、流量控制、傳輸確認、中斷、差錯及故障的恢復等。當本地端與目的端不處於同一網路中，網路層將處理這些差異。
1.網路層的主要功能
（1）建立和拆除網路連接；
（2）分段和組塊；
（3）有序傳輸和流量控制；
（4）網路連接多路復用；
（5）路由選擇和中繼；
（6）差錯的檢測和恢復；
（7）服務選擇
2.網路層提供的服務
OSI/RM中規定，網路層中提供無連接和面向連接兩種類型的服務，也稱為數據報服務和虛電路服務。
3.路由選擇
3.2.4 傳輸層
傳輸層是資源子網與通信子網的介面和橋梁。傳輸層下面三層（屬於通信子網）面向數據通信，上面三層（屬於資源子網）面向數據處理。因此，傳輸層位於高層和低層中間，起承上啟下的作用。它屏蔽了通信子網中的細節，實現通信子網中端到端的透明傳輸，完成資源子網中兩節點間的邏輯通信。它是負責數據傳輸的最高一層，也是整個七層協議中最重要和最復雜的一層。
1.傳輸層的特性
（1）連接與傳輸；（2）傳輸層服務
2.傳輸層的主要功能
3.傳輸層協議
3.2.5 會話層
會話層、表示層和應用層一起構成OSI/RM的高層，會話層位於OSI模型面向信息處理的高三層中的最下層，它利用傳輸層提供的端到端數據傳輸服務，具體實施服務請求者與服務提供者之間的通信，屬於進程間通信的范疇。
會話層還對會話活動提供組織和同步所必須的手段，對數據傳輸提供控制和管理。
1.會話層的主要功能；
（1）提供遠程會話地址；
（2）會話建立後的管理；
（3）提供把報文分組重新組成報文的功能
2.會話層提供的服務
（1）會話連接的建立和拆除；
（2）與會話管理有關的服務；
（3）隔離；
（4）出錯和恢復控制
3.2.6 表示層
表示層為應用層服務，該服務層處理的是通信雙方之間的數據表示問題。為使通信的雙方能互相理解所傳送信息的含義，表示層就需要把發送方具有的內部格式編碼為適於傳輸的比特流，接收方再將其解碼為所需要的表示形式。
數據傳送包括語義和語法兩個方面的問題。OSI模型中，有關語義的處理由應用層負責，表示層僅完成語法的處理。
1.表示層的主要功能
（1）語法轉換；（2）傳送語法的選擇；（3）常規功能
2.表示層提供的服務
（1）數據轉換和格式轉換；
（2）語法選擇；
（3）數據加密與解密；
（4）文本壓縮
3.2.7 應用層
OSI的7層協議從功能劃分來看，下面6層主要解決支持網路服務功能所需要的通信和表示問題，應用層則提供完成特定網路功能服務所需要的各種應用協議。
應用層是OSI的最高層，直接面向用戶，是計算機網路與最終用戶的介面。負責兩個應用進程（應用程序或操作員）之間的通信，為網路用戶之間的通信提供專用程序。
課後小結：
1．計算機網路的拓撲結構的分類
2．OSI參考模型的層次
課後作業：預習P37~P39
第九講
教學類型：理論課
教學課題：3．3～3．4
教學目標：
1. 掌握共享介質方式的CSMA/CD和令牌傳遞兩種數據傳輸控制方式的基本原理
2. 了解幾種常見的網路類型
教學重點、難點：理解數據傳輸控制方式
教學方法：教師講解、演示、提問；
教學工具：多媒體幻燈片演示
教學內容與過程
導入：提問學生對OSI的七層模型和TCP/IP四層模型的理解。
引導學生總結重要原理並認真加以研究。
教師總結歸納本章重要原理的應用，進入教學課題。
講授新課：（多媒體幻燈片演示或板書
3.3 數據傳輸控制方式
數據和信息在網路中是通過信道進行傳輸的，由於各計算機共享網路公共信道，因此如何進行信道分配，避免或解決通道爭用就成為重要的問題，就要求網路必須具備網路的訪問控制功能。介質訪問控制（MAC）方法是在區域網中對數據傳輸介質進行訪問管理的方法。
3.3.1 具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問
沖突檢測/載波偵聽（CSMA/CD法）
CSMA/CD是基於IEEE802．3標準的乙太網中採用的MAC方法，也稱為「先聽後發、邊發邊聽」。它的工作方式是要傳輸數據的節點先對通道進行偵聽，以確定通道中是否有別的站在傳輸數據，若信道空閑，該節點就可以佔用通道進行傳輸，反之，該節點將按一定演算法等待一段時間後再試，並且在發送過程中進行沖突檢測，一旦有沖突立即停止發送。通常採用的演算法有三種：非堅持CSMA、1-堅持CSMA、P-堅持CSMA。
目前，常見的區域網，一般都是採用CSMA/CD訪問控制方法的邏輯匯流排型網路。用戶只要使用Ethernet網卡，就具備此種功能。