数据通信与网络
数据通信与网络
课程大纲
本课程在全面讲述计算机通信与网络基本知识的基础上，以Internet的TCP/IP体系结构来介绍计算机通信与网络的基本原理，对数据通信的理论基础、数据链路控制、媒体介质访问机制、网络互联机制、传输控制机制等内容进行系统教学，对新技术进行介绍，同时进行路由器与交换机的配置实验和协议设计与测试等实验。
通过本课程的学习可系统地掌握数据通信和计算机通信与网络的基本概念和基本原理，理解OSI和TCP/IP体系结构和数据通信的有关理论、计算机通信与网络的主要协议的操作原理和有关标准、IEEE局域网标准及其应用、IPv4、IPv6和网络互联的原理以及传输控制拥塞控制等网络控制机制、常见网络设备的配置与使用、关键网络协议的分析与设计等，使学生能充分运用并掌握先进的网络设计、分析、规划与管理方法和手段，为从事计算机网络的设计、分析、开发与管理等打下坚实基础。
第一章 绪论
数据通信
电信(telecommunication)是指在一定距离上的通信
数据(data) 是指以任何格式表示的信息，该格式需要创建和使用数据的双方达成共识。
信息的数据表示：文本、数字、图像、音频、视频
数据通信系统的四个关键因素
- 传递性：系统必须将数据传递到正确的目的地。
- 准确性：系统必须准确的传递数据。
- 及时性：系统必须以及时的方式传递数据。
- 抖动性：分组到达时间的变化，音频或视频的分组在传递过程中延迟各不相同。
数据通信系统的五个组件
双方通信设备(sender+receiver)+传输介质(medium,物理通路)+报文(message,数据)+协议(Protocol)
数据流(a.单工，b.双工，c.双全工)
单工：通信双方只能收或者发，数据只能有一个流向。例如：上图中主机只能向显示器发送数据。显示器不能向主机发送数据
半双工：通信双方既能收也能发，但是同一时间只能一方发一方收。例如：对讲机
全双工：通信双方既能收也能发，收发同时进行，例如电话。
网络
网络(network)是用通信链路连接起来的设备(通常称为节点)的集合。一个节点可以是计算机，打印机，或者是其他任何能够发送、接收数据的设备。
大多数网络采用分布式处理，将任务划分给 多台计算机，各自处理一小部分。
网络准则：
- 性能（吞吐量、延迟等）；
- 可靠性；
- 安全性。
连接类型：点到点连接与多点连接（总线连接）
拓扑结构分类
网状（Mesh）
n×(n-1)条单工链路 n×(n-1)/2条双工链路
结构健壮，机密性，容易故障识别隔离，但是建设成本大
星型（Star）
集线器出问题，整个系统瘫痪。较总线与环状要更多电缆。常用于局域网中（LAN）
总线（Bus）
不同于上面的结构，为多点连接。
由于能量损耗的缘故，支持的分接头数目与之间的距离有限。
安装简易，但错误会使所有传输终止。
环状（Ring）
混合型
一个星型结构为主干并具有三个总线结构的网络
网络分类
网络归类取决于它的规模，主要包括局域网和广域网，以及介于两者之间的城域网。
当两个或者多个网络彼此连接，它们称为互联网络(internetwork)，即互联网(internet)，最为著名的互联网称为因特网(Internet)
因特网
专家们将TCP分成两个协议，传输控制协议（Transmission Control Protocol,TCP）和网际协议（Internetworking Protocol，IP）。IP负责处理数据报路由，而TCP负责高层功能，比如分段、重组和差错检测。即TCP/IP协议。
服务是一个广义概念，包括接入服务，你缴纳了费用，就可以享受接入服务。同时邮件服务也是一种服务。网易，QQ，新浪等只要提供邮件服务的，都可以叫邮件ISP。除此之外，还包括即时通讯ISP，不能将ISP狭义的理解为接入ISP
协议和标准
- 定义协议，规则的同义词
- 讨论标准，经过协商达成一致的规则
网络协议在应用层面有许多是厂家自定义的，而网络标准是一些协会和标准化组织定义的
协议时管理数据通信的一组规则，他表示通信设备之间的一组约定。如果没有协议，即使两台设备之间可能是连接的，那也无法通信。
第二章 网络模型
计算机网络的发展
第一代计算机网络
以传输信息为目的而连接起来，以实现远程信息处理或进一步达到资源共享的计算机网络。
第二代计算机网络
以能够相互共享资源为目的，互连起来具有独立功能的计算机的集合体。
第三代计算机网络
具有统一网络体系结构，并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。
第四代计算机网络
以互联网为代表，以太网的高速发展
下一代计算机网络
多种业务的融合，统一协议、统一网络平台、统一管理
任务分层
网络的体系结构
计算机网络各层次结构模型及其协议的集合，称为网络的体系结构。
体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。
实现是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题
体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。
层次化的体系结构
计算机网络都采用层次化的体系结构
实体、协议、服务
实体表示任何可发送或接受信息的硬件或软件进程。
协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。
在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。
协议是水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规则。
服务是垂直的，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。
