2024/1/271计算机网络基础PPT课件
2024/1/272目录•计算机网络概述•物理层与数据链路层•网络层与IP协议•传输层与应用层•网络安全与管理•无线网络与移动计算
2024/1/27301计算机网络概述
2024/1/274定义计算机网络是由多台独立计算机通过通信设备和线路连接起来，在软件支持下实现资源共享和数据通信的系统。发展历程从20世纪60年代的ARPANET到如今的Internet，计算机网络经历了从局域网到广域网、从低速到高速、从单一数据通信到多媒体通信的发展历程。计算机网络的定义与发展
2024/1/275根据网络覆盖范围可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）；根据传输介质可分为有线网和无线网。分类常见的计算机网络拓扑结构有星型、环型、总线型、树型和网状型等。不同拓扑结构具有不同的特点和适用场景。拓扑结构计算机网络的分类与拓扑结构
2024/1/276计算机网络协议是计算机之间通信时必须遵循的规则和约定，包括TCP/IP、HTTP、FTP等。协议计算机网络的体系结构是指网络系统的层次结构和各层功能的划分。常见的网络体系结构有OSI七层模型和TCP/IP四层模型。各层之间通过协议进行通信，实现数据的传输和交换。体系结构计算机网络协议与体系结构
2024/1/27702物理层与数据链路层
2024/1/278物理层基本概念物理层是计算机网络体系结构中的最底层，负责传输比特流。物理层的主要任务是透明地传送比特流，为数据链路层提供数据传输服务。物理层基本概念与传输介质
2024/1/279由两根互相绝缘的铜导线绞合而成，用于传输模拟信号或数字信号。由内导体、绝缘层、外导体和护套组成，具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。物理层基本概念与传输介质同轴电缆双绞线
2024/1/2710光纤利用光导纤维传输光脉冲进行通信，具有传输频带宽、通信容量大、抗电磁干扰等优点。无线通信通过电磁波在自由空间的传播实现通信，包括微波通信、卫星通信等。物理层基本概念与传输介质
计算机网络 物理层
物理层是OSI参考模型的最低层，建立在传输介质基础上，利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，实现比特流的传输。该层不仅定义了通信设备与传输线缆接口硬件的电气、机械以及功能和规程的特性，还定义了传输通道上的电气信号以及二进制位是如何转换成电流、光信号或者其他物理形式。
物理层是OSI参考模型的最底层，它向下直接与传输介质相连接，向上为数据链路层提供服务。它为数据链路层实体之间建立必须的物理连接，按顺序传输数据，并进行差错检查。在发现错误时，向数据链路层提出报告。物理层协议定义了数据终端设备与通信设备之间的接口。
数据终端设备（DTE）是指数据输入、输出设备和传输控制器或者计算机等数据处理设备，以及通信控制器。数据通信设备（DCE）是对为用户提供接入点的网络设备的统称，如自动呼叫应答设备、调制解调器等。DTE的基本功能是产生、处理数据；DCE的基本功能是沿传输介质发送和接收数据。如图2-5所示，为DTE/DCE接口示意图。
DTEDCEDCEDTEDTE/DCE接口DTE/DCE接口公用数据网
图2-5 DTE/DCE接口示意图
DTE与DCE之间要连接，需要遵循共同的接口标准，即物理层接口协议。物理层协议规定了标准接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性，不仅为完成实际通信提供了可靠的保证，而且使不同厂家的产品可相互兼容，设备间可有效交换数据。
计算机网络应用 OSI的7层网络结构
开放系统互联参考模型OSI英文全拼为“Open System Interconnection/Reference Model简称OSI/RM”。它采用分层的结构化体系结构，共分为7层，从下到上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其体系结构如图1-25所示。
物理层协议物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议通信子网网络层协议数据链路层层协议主机A主机B
图1-25 OSI参考模型
在OSI的7层结构中，物理层、数据链路层、网络层被认为是“低层”，它们面向通信，与数据传送密切相关，通常实现通信子网的功能。传输层、会话层、表示层和应用层被认为是“高层”，它们面向信息应用和用户交互，并且与应用程序数据密切相关，通常实现资源子网的功能。
在OSI结构中，其实每一层负责某一具体的工作，然后将数据传送至下一层，它们之间都是协同工作，共同完成数据的传输。
OSI参考模型的每一个层次都由一些实体构成。实体是软件元素（进程等）或硬件元素（智能I/O芯片等）的抽象表示。在同一层中的实体称为对等实体，一个层次通常由多个实体组成。每一层都是在其下层为其提供服务的基础上为他的上层提供更高级的服务，直到最高层提供能够运行分布式应用程序的服务。
OSI参考模型确立了计算机网络互联的新格局，并不断演进以适应计算机网络技术的快速发展。它具有以下几方面的特性：
它定义一种抽象的结构，而并非是具体实现的描述；
它是一种异构系统互联的分层结构；
在不同系统上的相同层的实体称为同等层次实体，同等层实体之间通信由该层的协议管理；
各层相互独立，每层完成所定义的功能，修改本层的功能不会影响到其它层；
它提供了控制互联系统交互规则的标准框架； 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；
物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口的一些特性，即：
机械特性 指明接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等等。
电气特性 指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
功能特性 指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义。
过程特性 指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
有关信号的几个基本概念
单向通信（单工通信）——只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的双方可以同时发送和接收信息。
基带信号（即基本频带信号）——来自信源的信号。像计算机输出的代表各种文字或图像文件的数据信号都属于基带信号。
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。因此必须对基带信号进行调制(modulation)。
带通信号——把基带信号经过载波调制后，把信号的频率范围搬移到较高的频段以便在信道中传输（即仅在一段频率范围内能够通过信道）。
（宽带）
基带信号往往包含有较多的低频成分，甚至有直流成分，而许多信道并不能传输这种低频分量或直流分量。为了解决这一问题，就必须对基带信号进行调制(modulation)。
最基本的二元制调制方法有以下几种：
调幅(AM)：载波的振幅随基带数字信号而变化。
调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。
调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。
奈氏(Nyquist)准则
理想低通信道的最高码元传输速率 = 2W Baud
W 是理想低通信道的带宽，单位为赫(Hz)
每赫带宽的理想低通信道的最高码元传输速率是每秒 2 个码元。
Baud 是波特，是码元传输速率的单位，1 波特为每秒传送 1 个码元。
