第一章：数据通信网络基础

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本章所说的通信，是指借助数据通信网络进行连接的通信。

本课程主要介绍通信及数据通信网络的概念、信息传递的过程、网络设备及其作用、网络类型及典型组网

最后还会简要介绍网络工程和网络工程师的相关概念。

1. 区分网络通信和数据通信网络的概念
2. 描述信息传递的过程
3. 区分不同的网络设备并了解其基本作用
4. 认识不同的网络类型及拓扑类型
5. 了解网络工程与网络工程师的概念

一、华为设备图标简介

二、通信与网络

1.网络通信基本概念

网络通信的例子：

A.两台计算机通过一根网线相连，组成了一个最简单的网络：

B. 由一台路由器（或交换机）和多台计算机设备组成的小型网络。在这样的网络中，通过路由器的中转，每两台计算机之间都可以自由地传递文件：

C. 当计算机想从某个网址获取文件时，必须先接入Internet，然后才能下载：

2.信息传递过程

虚拟信息传递与物流系统的类比：

3.常见术语

数据载荷：可以理解为最终想要传递的信息。在具有层次化结构的通信过程中，上一层协议传递给下一层协议的数据单元（报文）都可以称之为下一层协议的数据载荷。

报文：网络中交换与传输的数据单元，通常都具有头部+数据载荷+尾部的基本结构。传输过程中，报文的格式和内容可能发生改变。

注意：很多报文是没有尾部的

封装：分层协议所采用的一种技术，底层协议收到来自上层协议的消息时，将该消息附加到底层帧的数据部分。

解封装：是封装的逆过程，也就是去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程。

网关：是在采用不同体系结构或 or 协议的网络之间进行互通时，用于提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备。网关是一种根据其部署位置和功能而命名的术语，而不是一种特定的设备类型。

路由器：为报文选择传递路径的网络设备。

终端设备：作为数据的发送者或接收者，提供用户接入协议操作所需必要功能，可以是计算机、服务器、VoIP、手机等。

4.数据通信网络基本概念

全双工模式概念：是在微处理器与外围设备之间采用发送线和接受线各自独立的方法，可以使数据在两个方向上同时进行传送操作。

数据通信网络：由路由器、交换机、防火墙、无线控制器、无线接入点，以及个人电脑、网络打印机、服务器等设备构成的通信网络。

功能：数据通信网络最基本的功能是实现数据互通。

5.网络设备：交换机

在园区网络中，交换机一般来说是距离终端用户最近的设备，接入层的交换机一般为二层交换机，又称为以太网交换机。

注意：二层是指TCP/IP参考模型的数据链路层

以太网交换机可以实现：数据帧的交换、终端用户设备的接入、基本的接入安全功能、二层链路的冗余等。

广播域：一个节点发送一个广播报文其余节点都能够收到的节点的集合。

6.网络设备：路由器

路由器：网络层设备，可以在因特网中进行数据报文转发。

路由器根据所收到的报文的目的地址选择一条合适的路径，将报文传送到下一个路由器或目的地。

7.网络设备：防火墙

防火墙：网络安全设备，用于控制两个网络之间的安全通信。

它通过监测、限制、更改跨越防火墙的数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况，以此来实现对网络的安全保护。

8.网络设备：无线设备

无线局域网WLAN广义上是指以无线电波、激光、红外线等无线信号来代替有线局域网中的部分或全部传输介质所构成的网络。

注意：常见的Wi-Fi是指IEEE 802.11标准上的无线局域网技术。

在WLAN中，常见的设备有胖AP、瘦AP和无线控制器AC。

（1）无线接入点 (AP, Access Point)：

一般支持FAT AP、FIT AP和云管理工作模式，根据网络规划的需求，可以灵活地在各种模式下切换。

FAT AP：适用于家庭，独立工作，需单独配置，功能较为单一，成本低。

FIT AP：适用于大中型企业，需要配合AC使用，由AC统一管理和配置，功能丰富。

云管理：适用于中小型企业，需要配合云管理平台使用，由云管理平台统一管理和配置，功能丰富，即插即用。

（2）无线接入控制器 (AC, Access Controller)：

一般位于整个网络的汇聚层，提供高速、安全、可靠的WLAN业务。

提供大容量、高性能、高可靠性、易安装、易维护的无线数据控制业务，具有组网灵活、绿色节能等优势。

三、网络类型与拓扑结构

1.局域网、城域网、关于网

（1）局域网：

在某一地理区域内由计算机、服务器以及各种网络设备组成的网络。局域网的覆盖范围一般是方圆几千米以内

典型的局域网：一家公司的办公网络，一个网吧的网络，一个家庭网络等

（2）城域网：

在一个城市范围内所建立的计算机通信网络。

典型的城域网：宽带城域网、教育城域网、市级或省级电子政务专网等

（3）广域网：

通常覆盖很大的地理范围，从几十公里到几千公里。它能连接多个城市甚至国家，并能提供远距离通信，形成国际性的大型网络

典型的广域网：Internet（因特网）

2.网络拓扑

网络拓扑（Network Topology）是指用传输介质（例如双绞线、光纤等）互连各种设备（例如计算机终端、路由器、交换机等）所呈现的结构化布局。

Visio及Power Point是两种用于绘制网络拓扑图的常见工具

3.网络拓扑形态

（1）星型网络：

所有节点通过一个中心节点连接在一起。

优点：容易在网络中增加新的节点。通信数据必须经过中心节点中转，易于实现网络监控。

缺点：中心节点的故障会影响到整个网络的通信。

（2）总线型网络：

所有节点通过一条总线（如同轴电缆）连接在一起

优点：安装简便，节省线缆。某一节点的故障一般不会影响到整个网络的通信。

缺点：总线故障会影响到整个网络的通信。某一节点发出的信息可以被所有其他节点收到，安全性低。

（3）环形网络：

所有节点连成一个封闭的环形

优点：节省线缆。

缺点：增加新的节点比较麻烦，必须先中断原来的环，才能插入新节点以形成新环。

（4）树形网络：

树型结构实际上是一种层次化的星型结构

优点：能够快速将多个星型网络连接在一起，易于扩充网络规模

缺点：层级越高的节点故障导致的网络问题越严重

（5）全网状网络：

所有节点都通过线缆两两互联

优点：具有高可靠性和高通信效率。

缺点：每个节点都需要大量的物理端口，同时还需要大量的互连线缆。成本高，不易扩展。

（6）部分网状网络：

只是重点节点之间才两两互连。

优点：成本低于全网状网络。

缺点：可靠性比全网状网络有所降低。

注意：在实际组网中，通常都会根据成本、通信效率、可靠性等具体需求而采用多种拓扑形态相结合的方法。

四、网络工程与网络工程师

1.网络工程概述

网络工程：在信息系统工程方法和完善的组织机构指导下，根据网络应用的需求，按照计算机网络系统的标准、规范和技术，规划设计可行性方案，将计算机网络硬件设备、软件和技术系统地集成在一起，以成为满足用户需求、高性价比的网络系统的组建工作。

网络工程所盖技术模块：

注意：网络工程设计的知识领域很宽广，其中路由和交换是计算机网络的基本。包括一些无线知识

2.网络工程师的技术成长之路

思考题：

1、（单选）以下哪种类型的网络具有最高的可靠性？ ( )

A. 星型网络

B. 环型网络

C. 全网状网络

D. 树型网络

2、（单选）关于以下术语的解释错误的是?（ ）

A. 数据载荷：最终想要传递的信息

B. 封装：对数据载荷添加头部和尾部，形成新的报文的过程

C. 网关：提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备

D. 终端：数据通信系统的端设备，作为数据的发送者或接收者

3、（多选）以下哪些设备是目前常见的网络设备？（ ）

A. 路由器

B. 交换机

C. 防火墙

D. 无线控制器

E. 无线接入点

4、（多选）作为一名网络工程师，需要具备哪些能力？（ ）

A. 掌握专业的网络技术

B. 具备一定的职业技能及职业素养

C. 具有一定项目实施经验

D. 具备团队协作能力

5、（判断）在网络结构中，我们通常使用路由器直接和终端相连。( )

A. 正确True

B. 错误False

6、（判断）在数据通信网络中，我们可以使用有线和无线两种方式接入网络。( )

A. 正确True

B. 错误False

1. 该过程被称为封装 ↩︎