‘壹’ 计算机网络之五层协议
一：概述
计算机网络 （网络）把许多 计算机 连接在一起，而 互联网 则把许多网络连接在一起，是 网络的网络 。因特网是世界上最大的互联网。
以小写字母i开始的internet( 互联网或互连网 )是 通用 名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（通信规则）可以是 任意 的。
以大写字母I开始的Interent（ 因特网 ）是 专有 名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用的是 TCP/IP 协议族 作为通信规则，且其前身是美国的 ARPANET 。
因特网现在采用 存储转发 的 分组交换 技术，以及三层因特网服务提供者（ISP）结构。
因特网按 工作方式 可以划分为 边缘 部分和 核心 部分，主机在网络的边缘部分，作用是进行信息处理。 路由器 是在网络的核心部分，作用是：按存储转发方式进行 分组交换 。
计算机通信是计算机的 进程 （运行着的程序）之间的通信，计算机网络采用 通信方式 ：客户–服务器方式和对等连接方式（P2P方式）
按作用 范围 不同，计算机网络分为：广域网WAN,城域网MAN，局域网LAN和个人区域网PAN。
五层协议 的体系结构由：应用层，运输层，网络层，数据链路层和物理层。
<1>:应用层 ： 是体系结构中的最高层，应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 。应用层协议定义的是 应用进程间通信和交互的规则 。
<2>:运输层 ：任务是负责向 两个主机中的进程之间的通信提供可靠的端到端服务 ，应用层利用该服务传送应用层报文。
TCP ：提供面向连接的，可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。
UDP ：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，不保证数据传输的可靠性。
<3>网络层： 网络层的任务就是要选择合适的路由，在发送数据时， 网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报 封装 成分组或包进行交付给目的站的运输层。
<4>数据链路层： 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。
<5>:物理层： 物理层的任务就是 透明 地传送比特流，物理层还要确定连接电缆插头的 定义 及 连接法 。
运输层最重要的协议是：传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP ，而网络层最重要的协议是网络协议 IP 。
分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠。
网络协议主要由三个要素组成： （1）语法：即数据和控制信息的结构或者格式； （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。
二：物理层
物理层的主要任务：描述为确定与 传输媒体 的 接口 有关的一些特性。
机械特性 ：接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等，平时常见的各种规格的插件都有严格的 标准化的规定 。
电气特性 ：接口电缆上的各条线上出现的电压 范围 。
功能特性 ：某条线上出现的某一电平的点电压表示何种 意义 ；
过程特性 ：指明对不同功能的各种可能事件的出现 顺序 。
通信的目的 是： 传送消息 ， 数据 是运送消息的 实体 。 信号 是数据的电气或电磁的表现。
根据信号中代表 参数 的取值方式不同。 信号分为 ： 模拟信号 （连续无限）+ 数字信号 （离散有限）。代表数字信号不同的离散数值的基本波形称为 码元 。
通信 的双方信息交互的方式来看，有三中 基本方式 ：
单向 通信（广播）
双向交替 通信（**半双工**_对讲机）
双向同时 通信（ 全双工 _电话）
调制 ：来自信源的信号常称为基带信号。其包含较多低频成分，较多信道不能传输低频分量或直流分量，需要对其进行调制。
调制分为 两大类 ： 基带调制 （仅对波形转换，又称 编码 ，D2D）+ 带通调制 (基带信号频率范围搬移到较高频段， 载波 调制，D2M)。
编码方式 ：
不归零制 （正电平1/负0）
归零制度 （正脉冲1/负0）
曼彻斯特编码 （位周期中心的向上跳变为0/下1）
差分曼彻斯特编码 （每一位中心处有跳变，开始辩解有跳变为0，无跳变1）
带通调制方法 ： 调 幅 （ AM ）：(0, f1) 。调 频 （ FM ）：(f1, f2) 。调 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。
正交振幅调制（QAM）物理层 下面 的 传输媒体 （介质）： 不属于任何一层 。包括有： 引导性传输媒体 ：双绞、同轴电缆、光缆 、 非引导性传输媒体 ：短波、微波、红外线。
信道复用技术 ： 频分复用 ：（一样的时间占有不不同资源） ； 时分复用 ：（不同时间使用同样资源） ；统计时分复用、波分复用（WDM）、码分复用（CDM）。
宽带接入技术 ： 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）
三：数据链路层
数据链路层使用的 信道 有 两种类型： * 点对点(PPP) 信道+ 广播*信道
点对点信道的数据链路层的协议数据单元- -帧
数据链路层协议有许多， 三个基本问题 是共同的
封装成桢
透明传输
差错检测
局域网的数据链路层拆成两个子层，即 逻辑链路层（LLC） 子层+ 媒体接入控制（MAC） 子层；
适配器的作用：
计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器，适配器本来是主机箱内插入的一块网络接口板，又称网络接口卡，简称（ 网卡 ）。
以太网采用 无连接 的工作方式，对发送的数据帧 不进行编号 ，也不要求对方发回确认，目的站收到差错帧就丢掉。
以太网采用的协议是：具有 冲突检测 的 载波监听多点接入 ( CSMA/CD )。协议的要点是： 发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线出现了碰撞，就立即停止发送。
以太网的硬件地址 ， MAC 地址实际上就是适配器地址或者适配器标识符。 48位长 ， 以太网最短帧长：64字节。争用期51.2微秒。
以太网适配器有 过滤 功能：只接收 单播帧，广播帧，多播帧 。
使用 集线器 可以在 物理层 扩展以太网（半双工），使用 网桥 可以在 数据链路层 扩展以太网（半双工），网桥转发帧时， 不改变帧 的源地址。网桥 优点 ：对帧进行转发过滤，增大 吞吐量 。扩大网络物理范围，提高 可靠 性，可 互连 不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网。 网桥 缺点 ：增加时延，可能产生广播风暴。
透明网桥 ： 自学习 办法处理接收到的帧。
四：网络层
TCP/IP 体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接，尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的时限， 进程 之间的通信的 可靠性 由 运输层 负责。
一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的，分类的 IP地址 包括A类（ 1~126 ）、B类（ 128~191 ）、C类（ 192~223 单播地址）、D类（ 多播 地址）。
分类的IP地址由 网络号字段 和 主机号字段 组成。
物理地址（硬件地址）是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种 逻辑地址 ，数据链路层看不见数据报的IP地址。
IP首部中的 生存时间 段给出了IP数据报在因特网中经过的 最大路由器数 ，可防止IP数据报在互联网中无限制的 兜圈 子。
地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析为 硬件地址 ，它解决 同一个局域网的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题 ，是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索，用来定位一个下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不再同一链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不过ARP只适用于IPV4，不能用于IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP发送邻居搜索消息。
路由选择协议有两大类： 内部网关 协议（RIP和OSPE）和 外部网关 协议（BGP-4）。
网际控制报文协议 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制报文协议。是IP层协议，ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去，使用ICMP并不是实现了可靠传输。ICMP允许主机或者路由器 报告差错 情况和 提供有关异常 的情况报告。
ICMP是一个重要应用是分组网间探测 PING
与单播相比，在一对多的通信中，IP多播可大大节约网络资源， IP多播使用D类地址，IP多播需要使用 网际组管理协议IGMP 和多播路由选择协议。
五: 运输层
网络层为主机之间提供逻辑通信,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。
运输层有两个协议 TCP和UDP
运输层用一个 16位 端口号来标志一个端口。
UDP特点 ：无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一，多对一，一对多，多对多的交互通信。首部开销小。
TCP特点： 面向连接，每一条TCP连接只能是点对点、提供可靠的交付服务，提供全双工通信、面向字节流。
TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这样的端点就叫 套接字 。
流量控制 是一个 端到端 的问题，是接收端抑制发送端发送数据的速率，以方便接收端来得及接收。 拥塞控制 是一个全局性过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。
TCP拥塞控制采用四种算法： 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复 。
传输有 三个连接 ：连接建立、数据传送、连接释放。
TCP连接建立采用三次握手机制，连接释放采用四次握手机制。
六:应用层
文件传送协议FTP 使用 TCP 可靠传输服务。FTP使用客户服务器方式，一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接，控制连接和数据连接，实际用于传输文件的是 数据连接 。
万维网 WWW 是一个大规模，联机式的信息储藏所，可以方便从因特网上一个站点链接到另一个站点。
万维网使用 统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL 。
‘贰’ 求计算机网络在通信过程中产生冲突的原因及基本解决方法（网络数据通信课程的题目），满意加分，绝无食言
冲突的原因就是存在两个以上结点同时发出信号。解决方法是载波监听冲突检测CSMA/CD，简单概括就是先听后发，边听边发，冲突停止，延迟重发
对，共享介质的以太网。
其他的还有令牌方式控制冲突，如令牌环和令牌总线。利用交换机也可以有效的解决冲突问题。
‘叁’ 计算机网络-信道共享技术
信道共享的特点与要求 ：
信号的跌加和碰撞
要求某一时刻只有仔兆唯一信息有效传递
要求平等对待用户（平等发送、平等接收、实时反应）
特点：各个用户不能随意的接入信道，必须服从一定控制。
分类：
1.集中式控制（轮询）
主机：进行接入的管理
站：参与数据传输
轮叫轮询：每个站只能接收主机的信息，也只能向主机发送信息。主机从1站开始，逐个询问各个站是否有数据发送。
传递轮询：每个循环由主机向N站发送轮询帧开始，而后，不是再由主机向N-1站发轮询帧，而是由N站向N-1站发送轮询帧......直到最后再由1站把发送权交回主机，完成一个循环。
2.分散式控制（令牌环网）
特点：公平原则，适合重载环境；每个站占用信道的等待时间有上限；闭合的环一点断多点瘫，不易检查断点。
令牌总线局域网：同时具有总线网和令牌环网的优点；协议复杂，推广应用困难穗戚做。
纯ALOHA
工作原理：想发就发。规定时间内若收到应答，表示发送成功；否则重发。
重发策略：若立即重发，显然要再次冲突；等待一段随机时间，然后重发，若再次冲突，则再等待一段；随机的时间，直到重发成功为止。
时隙ALOHA
工作原理：将时间划分为一段段等长的时隙，一个时隙长度正好发送完一个帧；帧帧不论何时产生，只能在每个时隙开始时发送到信道上。
重发策略：同纯ALOHA
CSMA 载波侦听多点接入
每个站点在使用信道前，需检测信道是否已被其他站点占用。“先听后发”。
非坚持CSMA：一旦监听到信道忙，就不再监听；延迟一个随机时间后再次监听。
坚持CSMA：监听到信道忙时，仍继续监听，直到信道空闲。
1-坚持CSMA：一听到信道空闲就立即发送数据（以概率1发送）。
p-坚持CSMA：听到信道空闲时，以概率p发送数据，即以概率1-p延迟一段时间后再发送。
CSMA的缺点：传播时延；仍存在冲突的可能；在冲突发生时，猜衡站不知道是出现冲突，这样，发送数据的站将一直把数据发出，但这些数据是有错的，造成了时间的浪费。
CSMA/CD
工作原理：边发送边监听（冲突检测），若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。“先听后发，边发边听”。
冲突检测的方法：比较接收到的信号电压的大小；检测曼彻斯特编码的过零点；发送的同时也接收，就可以比较接收到的信号与刚发出的信号。检测到冲突后，发送人为干扰信号，强化冲突。
碰撞槽时间（Slot time）：发生碰撞的时间的上限，距离最远主机之间的传输媒体长度S，帧在媒体上传输速度为0.7C（C为光速），
‘肆’ 计算机网络技术
第一章 计算机网络概述
1.1 计算机网络的定义和发展历史
1.1.1 计算机网络的定义
计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，是在地理上分散的通过通信线路连接起来的计算机集合，这些计算机遵守共同的协议，依据协议的规定进行相互通信，实现网络各种资源的共享。
网络资源：所谓的网络资源包括硬件资源（如大容量磁盘、打印机等）、软件资源（如工具软件、应用软件等）和数据资源（如数据库文件和数据库等）。
计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。所谓互连是指相互连接在一起，所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的，可以独立工作。
1.1.2 计算机网络的发展历史
课后小结：
1． 计算机网络的定义．
2． 网络资源的分类．
课后作业：预习P2－P8．
第二讲
教学类型：理论课
教学课题：1．2～1．3
教学目标：1．了解计算机网络的功能和应用；2. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点：计算机网络的功能和应用；网络的系统组成
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
1.2 计算机网络的功能和应用
1. 计算机网络的功能
（1）实现计算机系统的资源共享
（2）实现数据信息的快速传递
（3）提高可靠性
（4）提供负载均衡与分布式处理能力
（5）集中管理
（6）综合信息服务
2.计算机网络的应用
计算机网络由于其强大的功能，已成为现代信息业的重要支柱，被广泛地应用于现代生活的各个领域，主要有：
（1）办公自动化
（2）管理信息系统
（3）过程控制
（4）互联网应用（如电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频与视频应用）
1.3计算机网络的系统组成
1.3.1 网络节点和通信链路
从拓扑结构看，计算机网络就是由若干网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的。计算机网络中的节点又称网络单元，一般可分为三类：访问节点、转接节点和混合节点。
通信链路是指两个网络节点之间承载信息和数据的线路。链路可用各种传输介质实现，如双绞线、同轴电缆、光缆、卫星、微波等。
通信链路又分为物理链路和逻辑链路。
1.3.2 资源子网和通信子网
从逻辑功能上可把计算机网络分为两个子网：用户资源子网和通信子网。
资源子网包括各种计算机和相关的硬件、软件；
通信子网是连接这些计算机资源并提供通信服务的连接线路。正是在通信子网的支持下，用户才能利用网络上的各种资源，进行相互间的通信，实现计算机网络的功能。
通信子网有两种类型：
（1）公用型（如公用计算机互联网CHINANET）
（2）专用型（如各类银行网、证券网等）
1.3.3 网络硬件系统和网络软件系统
计算机网络系统是由计算机网络硬件系统和网络软件系统组成的。
网络硬件系统是指构成计算机网络的硬设备，包括各种计算机系统、终端及通信设备。
常见的网络硬件有：
（1）主机系统； （2）终端； （3）传输介质； （4）网卡；（5）集线器； （6）交换机； （7）路由器
网络软件主要包括网络通信协议、网络操作系统和各类网络应用系统。
（1）服务器操作系统
常见的有：Novell公司的NetWare、微软公司的 Windows NT Server及 Unix系列。
（2）工作站操作系统
常见的有： Windows 95、Windows 98及Windows 2000等。
（3）网络通信协议
（4）设备驱动程序
（5）网络管理系统软件
（6）网络安全软件
（7）网络应用软件
课后小结：
1． 计算机网络的功能和应用
2． 网络的系统组成
课后作业：预习P8－P10
第三讲
教学类型：理论课
教学课题：1．4计算机网络的分类
教学目标：1．掌握计算机网络的分类；2. 了解计算机网络的定义和发展；3． 了解计算机网络的功能和应用；4. 了解计算机网络的系统组成
教学重点、难点：掌握计算机网络的分类
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
1.4 计算机网络的分类
1.4.1 按计算机网络覆盖范围分类
由于网络覆盖范围和计算机之间互连距离不同，所采用的网络结构和传输技术也不同，因而形成不同的计算机网络。
一般可以分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）三类。
1.4.2按计算机网络拓扑结构分类
网络拓扑是指连接的形状，或者是网络在物理上的连通性。如果不考虑网络的的地理位置，而把连接在网络上的设备看作是一个节点，把连接计算机之间的通信线路看作一条链路，这样就可以抽象出网络的拓扑结构。
按计算机网络的拓扑结构可将网络分为：星型网、环型网、总线型网、树型网、网型网。
1.4.3 按网络的所有权划分
1.公用网
由电信部门组建，由政府和电信部门管理和控制的网络。
2.专用网
也称私用网，一般为某一单位或某一系统组建，该网一般不允许系统外的用户使用。
1.4.4 按照网络中计算机所处的地位划分
（1）对等局域网
（2）基于服务器的网络（也称为客户机/服务器网络）。
课后小结：
1. 计算机网络的定义；2. 计算机网络的功能和应用；3. 计算机网络的分类
课后作业：(P10)1 、4、5、6
第四讲
教学类型：理论课
教学课题：1．1计算机网络的定义和发展
教学目标：1. 了解数据通信的基本概念；2. 了解数据传输方式
教学重点、难点：数据传输方式
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入：由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）
第二章 数据通信基础
2．1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息和数据
1．信息
信息是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物质与外部的联系。信息有各种存在形式。
2．数据
信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。数据可以分成两类：模拟数据和数字数据。
2.1.2 信道和信道容量
1．信道
信道是传送信号的一条通道，可以分为物理信道和逻辑信道。
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路，由传输及其附属设备组成。
逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质，而是在物理信道基础上，由节点设备内部的连接来实现。
2．信道的分类
信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。
信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。
信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。
3．信道容量
信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用数据传输率来表示。即单位时间内传送的比特数越大，则信息的传输能力也就越大，表示信道容量大。
2.1.3 码元和码字
在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”，例如二进制数字10000001是由7个码元组成的序列，通常称为“码字”。
2.1.4 数据通信系统主要技术指标
1．比特率：比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。
2．波特率：波特率是一种调制速率，也称波形速率。在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特（baud）。
3．误码率：误码率指信息传输的错误率，也称误码率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
4．吞吐量：吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。在单信道总线型网络中，吞吐量=信道容量×传输效率。
5．通道的传播延迟：信号在信道中传播，从信源端到达信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（或时延）。
2.1.5 带宽与数据传输率
1.信道带宽
信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。
带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量，即比特率，单位为比特/秒。
一般来说，数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定，如果每一位所占时间越小，则速率越高。
2.2 数据传输方式
2.2.1 数据通信系统模型
2.2.2 数据线路的通信方式
根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有：
单工通信
半双工通信
双工通信
2.2.3 数据传输方式
数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
1.基带传输
2.频带传输
3.宽带传输
课后小结：
1. 什么是信息、数据？
2. 什么是信道？常用的信道分类有几种？
3. 什么是比特率？什么是波特率？
4. 什么是带宽、数据传输率与信道容量？
课后作业：（P20）二1、2、3、4、5、6
第五讲
教学类型：理论课
教学课题：2．2～2．4
教学目标：1．理解数据交换技术；2. 理解差错检验与校正技术
教学重点、难点：数据交换技术、差错检验与校正技术
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
教学内容与过程：
导入：由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）
2.3 数据交换技术
通常使用四种交换技术：
电路交换
报文交换
分组交换
信元交换。
2.3.1 电路交换
电路交换（也称线路交换）
在电路交换方式中，通过网络节点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。一旦通信线路建立，这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。
电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时工作。
电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段：
电路建立阶段
数据传输阶段
拆除电路阶段
2.3.2 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。报文交换采取的是“存储—转发”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大，因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。
在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。
报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在，报文交换已经很少有人使用了。
2.3.3 分组交换
分组交换也称包交换，它是报文交换的一种改进，也属于存储-转发交换方式，但它不是以报文为单位，而是以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。
分组在网络中传输，还可以分为两种不同的方式：数据报和虚电路。
分组交换的优点
高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活 以分组为传送单位和查找路由。
迅速 必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽
可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性
2.3.4 信元交换技术
（ATM，Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）
ATM是一种面向连接的交换技术，它采用小的固定长度的信息交换单元（一个53Byte的信元），话音、视频和数据都可由信元的信息域传输。
它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点，针对分组交换速率低的弱点，利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点，通过高性能的硬件设备来提高处理速度，以实现高速化。
ATM是一种广域网主干线的较好选择。
2.4 差错检验与校正
数据传输中出现差错有多种原因，一般分成内部因素和外部因素。
内部因素有噪音脉冲、脉动噪音、衰减、延迟失真等。
外部因素有电磁干扰、太阳噪音、工业噪音等。
为了确保无差错地传输，必须具有检错和纠错的功能。常用的校验方式有奇偶校验和循环冗余码校验。
2.4.1 奇偶校验
采用奇偶校验时，若其中两位同时发生错误，则会发生没有检测出错误的情况。
2.4.2 循环冗余码校验。
这种编码对随机差错和突发差错均能以较低的冗余充进行严格的检查。
课后小结：
1. 数据通信的的一些基本知识
2. 三种交换方式的基本工作原理
3. 两种差错校验方法：奇偶校验和循环冗余校验
课后作业：（P20）二7、8、9
第六讲
教学类型：复习课
教学课题：第一章与第二章
教学目标：通过复习掌握第一、二章的重点
教学重点、难点：第一、二章的重点
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
教学内容：第一、二章的内容
第七讲
教学类型：测验一
第八讲
教学类型：理论课
教学课题：第三章 计算机网络技术基础
教学目标：1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点；2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学重点、难点：1. 掌握几种常见网络拓扑结构的原理及其特点；2. 掌握ISO/OSI网络参考模型及各层的主要功能
教学方法：教师讲解、演示、学生认真学习并思考、记忆；教师讲授与学生理解协调并重的教学法
教学工具：多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入：提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用，进入教学课题。
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）
第三章 计算机网络技术基础
3.1 计算机网络的拓扑结构
3.1.1 什么是计算机网络的拓扑结构
网络拓扑是指网络连接的形状，或者是网络在物理上的连通性。
网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征，即不考虑网络节点的具体组成，也不管它们之间通信线路的具体类型，把网络节点画作“点”，把它们之间的通信线路画作“线”，这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。
不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同，分别适应于不同场合。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面，是研究计算机网络的主要环节之一。
计算机网络的拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构，常见的一般分为以下几种：
1.总线型；2.星型；3.环型；4.树型；5.网状型
3.1.2 总线型拓扑结构
总线结构中，各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。总线型结构简单、扩展容易。网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障，可靠性较高。
总线型结构是从多机系统的总线互联结构演变而来的，又可分为单总线结构和多总线结构，常用CSMA/CD和令牌总线访问控制方式。
总线型结构的缺点：
（1）故障诊断困难；（2）故障隔离困难；（3）中继器等配置；（4）实时性不强
3.1.3 星型拓扑结构
星型的中心节点是主节点，它接收各分散节点的信息再转发给相应节点，具有中继交换和数据处理功能。星型网的结构简单，建网容易，但可靠性差，中心节点是网络的瓶颈，一旦出现故障则全网瘫痪。
星型拓扑结构的访问采用集中式控制策略，采用星型拓扑的交换方式有电路交换和报文交换。
星型拓扑结构的优点：
（1）方便服务；（2）每个连接只接一个设备；（3）集中控制和便于故障诊断；（4）简单的访问协议
星型拓扑结构的缺点：
（1）电缆长度和安装；（2）扩展困难；（3）依赖于中央节点
3.1.4 环型拓扑结构
网络中节点计算机连成环型就成为环型网络。环路上，信息单向从一个节点传送到另一个节点，传送路径固定，没有路径选择问题。环型网络实现简单，适应传输信息量不大的场合。任何节点的故障均导致环路不能正常工作，可靠性较差。
环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。
环型拓扑结构的优点：
（1）电缆长度短；（2）适用于光纤；（3）网络的实时性好
环型拓扑结构的缺点：
（1）网络扩展配置困难；（2）节点故障引起全网故障；（3）故障诊断困难；（4）拓扑结构影响访问协议
3.1.5 其他类型拓扑结构
1.树型拓扑结构
树型网络是分层结构，适用于分级管理和控制系统。网络中，除叶节点及其联机外，任一节点或联机的故障均只影响其所在支路网络的正常工作。
2.星型环型拓扑结构
3.1.6 拓扑结构的选择原则
拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：
（1）服务可靠性； （2）网络可扩充性； （3）组网费用高低（或性能价格比）。
3.2 ISO/OSI网络参考模型
建立分层结构的原因和意义：
建立计算机网络的根本目的是实现数据通信和资源共享，而通信则是实现所有网络功能的基础和关键。对于网络的广泛实施，国际标准化组织ISO（International Standard Organization），经过多年研究，在1983年提出了开放系统互联参考模型OSI/RM（Reference Model of Open System Interconnection），这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构，给网络设计者提供了一个参考规范。
OSI参考模型的层次
OSI参考模型共有七层，由低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1．OSI参考模型的特性
（1）是一种将异构系统互联的分层结构；
（2）提供了控制互联系统交互规则的标准骨架；
（3）定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述；
（4）不同系统上的相同层的实体称为同等层实体；
（5）同等层实体之间的通信由该层的协议管理；
（6）相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务；
（7）所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务；
（8）直接的数据传送仅在最低层实现；
（9）每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其它层。
2．有关OSI参考模型的技术术语
在OSI参考模型中，每一层的真正功能是为其上一层提供服务。在对这些功能或服务过程以及协议的描述中，经常使用如下一些技术术语：
（1）数据单元
服务数据单元SDU（Service Data Unit）
协议数据单元PDU（Protocol Data Unit）
接口数据单元IDU（Interface Data Unit）
服务访问点SAP（Service Access Point）
服务原语（Primitive）
（2）面向连接和无连接的服务
下层能够向上层提供的服务有两种基本形式：面向连接和无连接的服务。
面向连接的服务是在数据传输之前先建立连接，主要过程是：建立连接、进行数据传送，拆除链路。面向连接的服务，又称为虚电路服务。
无连接服务没有建立和拆除链路的过程，一般也不采用可靠方式传送。不可靠（无确认）的无连接服务又称为数据报服务。
3.2.1 物理层
物理层是OSI模型的最低层，其任务是实现物理上互连系统间的信息传输。
1.物理层必须具备以下功能
（1）物理连接的建立、维持与释放；2）物理层服务数据单元传输；（3）物理层管理。
2.媒体和互联设备
物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等；
通信用的互联设备如各种插头、插座等；局域网中的各种粗、细同轴电缆，T型接/插头，接收器，发送器，中继器等都属物理层的媒体和连接器。
3.2.2 数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据信道。数据链路层的任务是以物理层为基础，为网络层提供透明的、正确的和有效的传输线路，通过数据链路协议，实施对二进制数据正确、可靠的传输。
数据链路的建立、拆除、对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。
1.链路层的主要功能
（1）链路管理；（2）帧的装配与分解；（3）帧的同步；（4）流量控制与顺序控制；（5）差错控制；（6）使接收端能区分数据和控制信息；（7）透明传输；（8）寻址
2.数据链路层的主要协议
（1）ISO1745-1975；（2）ISO3309-1984；（3）ISO7776
3.链路层产品
独立的链路产品中最常见的是网卡，网桥也是链路产品。
数据链路层将本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802．3情况下，数据链路层分成两个子层：一个是逻辑链路控制，另一个是媒体访问控制。
3.2.3 网络层
网络层是通信子网与资源子网之间的接口，也是高、低层协议之间的接口层。网络层的主要功能是路由选择、流量控制、传输确认、中断、差错及故障的恢复等。当本地端与目的端不处于同一网络中，网络层将处理这些差异。
1.网络层的主要功能
（1）建立和拆除网络连接；
（2）分段和组块；
（3）有序传输和流量控制；
（4）网络连接多路复用；
（5）路由选择和中继；
（6）差错的检测和恢复；
（7）服务选择
2.网络层提供的服务
OSI/RM中规定，网络层中提供无连接和面向连接两种类型的服务，也称为数据报服务和虚电路服务。
3.路由选择
3.2.4 传输层
传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁。传输层下面三层（属于通信子网）面向数据通信，上面三层（属于资源子网）面向数据处理。因此，传输层位于高层和低层中间，起承上启下的作用。它屏蔽了通信子网中的细节，实现通信子网中端到端的透明传输，完成资源子网中两节点间的逻辑通信。它是负责数据传输的最高一层，也是整个七层协议中最重要和最复杂的一层。
1.传输层的特性
（1）连接与传输；（2）传输层服务
2.传输层的主要功能
3.传输层协议
3.2.5 会话层
会话层、表示层和应用层一起构成OSI/RM的高层，会话层位于OSI模型面向信息处理的高三层中的最下层，它利用传输层提供的端到端数据传输服务，具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信，属于进程间通信的范畴。
会话层还对会话活动提供组织和同步所必须的手段，对数据传输提供控制和管理。
1.会话层的主要功能；
（1）提供远程会话地址；
（2）会话建立后的管理；
（3）提供把报文分组重新组成报文的功能
2.会话层提供的服务
（1）会话连接的建立和拆除；
（2）与会话管理有关的服务；
（3）隔离；
（4）出错和恢复控制
3.2.6 表示层
表示层为应用层服务，该服务层处理的是通信双方之间的数据表示问题。为使通信的双方能互相理解所传送信息的含义，表示层就需要把发送方具有的内部格式编码为适于传输的比特流，接收方再将其译码为所需要的表示形式。
数据传送包括语义和语法两个方面的问题。OSI模型中，有关语义的处理由应用层负责，表示层仅完成语法的处理。
1.表示层的主要功能
（1）语法转换；（2）传送语法的选择；（3）常规功能
2.表示层提供的服务
（1）数据转换和格式转换；
（2）语法选择；
（3）数据加密与解密；
（4）文本压缩
3.2.7 应用层
OSI的7层协议从功能划分来看，下面6层主要解决支持网络服务功能所需要的通信和表示问题，应用层则提供完成特定网络功能服务所需要的各种应用协议。
应用层是OSI的最高层，直接面向用户，是计算机网络与最终用户的接口。负责两个应用进程（应用程序或操作员）之间的通信，为网络用户之间的通信提供专用程序。
课后小结：
1．计算机网络的拓扑结构的分类
2．OSI参考模型的层次
课后作业：预习P37~P39
第九讲
教学类型：理论课
教学课题：3．3～3．4
教学目标：
1. 掌握共享介质方式的CSMA/CD和令牌传递两种数据传输控制方式的基本原理
2. 了解几种常见的网络类型
教学重点、难点：理解数据传输控制方式
教学方法：教师讲解、演示、提问；
教学工具：多媒体幻灯片演示
教学内容与过程
导入：提问学生对OSI的七层模型和TCP/IP四层模型的理解。
引导学生总结重要原理并认真加以研究。
教师总结归纳本章重要原理的应用，进入教学课题。
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书
3.3 数据传输控制方式
数据和信息在网络中是通过信道进行传输的，由于各计算机共享网络公共信道，因此如何进行信道分配，避免或解决通道争用就成为重要的问题，就要求网络必须具备网络的访问控制功能。介质访问控制（MAC）方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。
3.3.1 具有冲突检测的载波侦听多路访问
冲突检测/载波侦听（CSMA/CD法）
CSMA/CD是基于IEEE802．3标准的以太网中采用的MAC方法，也称为“先听后发、边发边听”。它的工作方式是要传输数据的节点先对通道进行侦听，以确定通道中是否有别的站在传输数据，若信道空闲，该节点就可以占用通道进行传输，反之，该节点将按一定算法等待一段时间后再试，并且在发送过程中进行冲突检测，一旦有冲突立即停止发送。通常采用的算法有三种：非坚持CSMA、1-坚持CSMA、P-坚持CSMA。
目前，常见的局域网，一般都是采用CSMA/CD访问控制方法的逻辑总线型网络。用户只要使用Ethernet网卡，就具备此种功能。