網(wǎng)絡(luò)工程與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（下）——網(wǎng)絡(luò)工程與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)工程程網(wǎng)絡(luò)的概概念與基基本原理理互聯(lián)網(wǎng)實(shí)實(shí)用技術(shù)術(shù)靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)頁(yè)制作（（學(xué)習(xí)一一種網(wǎng)頁(yè)頁(yè)制作工工具）網(wǎng)站建設(shè)設(shè)概論數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)應(yīng)用用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)的概概念與基基本原理理關(guān)系數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)系系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)與實(shí)踐踐(學(xué)習(xí)一種種編程工工具）軟件設(shè)計(jì)計(jì)技術(shù)基基礎(chǔ)本課程的內(nèi)內(nèi)容旨在使同同學(xué)們?cè)谠谏蠈W(xué)期期知識(shí)的的基礎(chǔ)上上，進(jìn)一一步掌握握計(jì)算機(jī)機(jī)技術(shù)領(lǐng)領(lǐng)域內(nèi)更更專業(yè)性性、最流流行的理理論、概概念、方方法及工工具本課程的目目標(biāo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)工程程第一部分分：網(wǎng)絡(luò)絡(luò)工程概概論第1章網(wǎng)絡(luò)絡(luò)基本概概念1.1定定義網(wǎng)絡(luò)概念念用通信線線路和通通信設(shè)備備將分布布在不同同地點(diǎn)的的具有獨(dú)獨(dú)立功能能的多個(gè)個(gè)計(jì)算機(jī)機(jī)系統(tǒng)互互相連接接起來(lái)，，在網(wǎng)絡(luò)絡(luò)軟件的的支持下下實(shí)現(xiàn)彼彼此之間間的數(shù)據(jù)據(jù)通信和和資源共共享系統(tǒng)統(tǒng)四個(gè)要素素：通信線路路和通信信設(shè)備有獨(dú)立功功能的計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件件支持實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)據(jù)通信與與資源共共享1.2發(fā)發(fā)展與與分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)發(fā)展遠(yuǎn)程終端端聯(lián)機(jī)階階段計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)階段段（局域域網(wǎng)）計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)聯(lián)階段（（廣域網(wǎng)網(wǎng)、Internet）信息高速速公路階階段（高高速，多多業(yè)務(wù)，，大數(shù)據(jù)據(jù)量）20世紀(jì)60年代早期期面向終端端的計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)：主機(jī)機(jī)是網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的中心心和控制制者，終終端（鍵鍵盤(pán)和顯顯示器））分布在在各處并并與主機(jī)機(jī)相連，，用戶通通過(guò)本地地的終端端使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)程的主主機(jī)只提供終終端和主主機(jī)之間間的通信信，子網(wǎng)網(wǎng)之間無(wú)無(wú)法通信信20世紀(jì)60年代中期期多個(gè)主機(jī)機(jī)互聯(lián)，，實(shí)現(xiàn)計(jì)計(jì)算機(jī)和和計(jì)算機(jī)機(jī)之間的的通信。。包括：通通信子網(wǎng)網(wǎng)、用戶戶資源子子網(wǎng)終端用戶戶可以訪訪問(wèn)本地地主機(jī)和和通信子子網(wǎng)上所所有主機(jī)機(jī)的軟硬硬件資源源。20世紀(jì)70年代:ARPANET20世紀(jì)70年代:ARPANET1977年國(guó)際際標(biāo)準(zhǔn)化化組織(ISO))制訂：開(kāi)開(kāi)放體系系互聯(lián)基基本參考考模型（（OSI）TCP//IP協(xié)議的誕誕生：RFC寬帶綜合合業(yè)務(wù)數(shù)數(shù)字網(wǎng)：：信息高高速公路路ATM技術(shù)、ISDN、千兆以太太網(wǎng)交互性：：網(wǎng)上電電視點(diǎn)播播、電視視會(huì)議、、可視電電話、網(wǎng)網(wǎng)上購(gòu)物物、網(wǎng)上上銀行、、網(wǎng)絡(luò)圖圖書(shū)館等等高速、可可視化1.2發(fā)發(fā)展與與分類分類按物理結(jié)結(jié)構(gòu)分：：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)、廣播播按覆蓋范范圍分：：局域網(wǎng)網(wǎng)、廣域域網(wǎng)、城城域網(wǎng)按使用范范圍分：：公用網(wǎng)網(wǎng)（如ChinaNet)、專用網(wǎng)(如CERNET))按傳輸介介質(zhì)分：：有線網(wǎng)網(wǎng)、無(wú)線線網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)：：星型、、環(huán)型、、樹(shù)型、、完全互互聯(lián)型、、相交環(huán)環(huán)型、不不規(guī)則型型廣播：總總線型、、環(huán)形、、衛(wèi)星網(wǎng)網(wǎng)局域網(wǎng)：：數(shù)公里里，大于于10M甚至1Gbps;城域網(wǎng)：：100Km，主干速度度可達(dá)到到數(shù)百M(fèi)bps;廣域網(wǎng)：幾十到幾幾千公里里，帶寬寬從1.2kbps到上百M(fèi)bps1.3協(xié)協(xié)議

通信協(xié)議議——概念

為進(jìn)行網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的的數(shù)據(jù)交交換而建建立的規(guī)規(guī)則、標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)或約約定，就就稱為網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信信協(xié)議1.3協(xié)協(xié)議通信協(xié)議議——如果沒(méi)有有協(xié)議例子：計(jì)計(jì)算機(jī)A向計(jì)算機(jī)機(jī)B發(fā)出信號(hào)號(hào)——“你好”情況1：如果：：沒(méi)有應(yīng)應(yīng)用程序序（如電電子郵件件，QQ等）結(jié)果：則則很難實(shí)實(shí)用與推推廣情況2：如果：：沒(méi)有中中間點(diǎn)的的控制結(jié)果：傳傳輸無(wú)法法完成你好你好1.3協(xié)協(xié)議情況3：如果：：沒(méi)有正正確的路路徑選擇擇結(jié)果：則則無(wú)法保保證傳給給指定對(duì)對(duì)象情況4：如果：：沒(méi)有差差錯(cuò)與流流量控制制結(jié)果：無(wú)無(wú)法保證證傳輸正正確信息息，或發(fā)發(fā)生延遲遲你好你好你好你好泥好泥號(hào)1.3協(xié)協(xié)議其它情況況：如果果：沒(méi)有有信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換（加加密、壓壓縮、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換等））結(jié)果：無(wú)無(wú)法保證證正常傳傳輸（安安全、格格式等））你好你好堵塞1.3協(xié)協(xié)議通信協(xié)議議——協(xié)議分層層分層的目目的：將要解解決的問(wèn)問(wèn)題分解解成具有有以下特特點(diǎn)的多多個(gè)部分分，然后后分別處處理，從從而解決決整個(gè)問(wèn)問(wèn)題。(1)相對(duì)獨(dú)立立(2)相互鏈接接(3)無(wú)內(nèi)部耦耦合注；協(xié)議議分層的的思想是是解決其其它復(fù)雜雜問(wèn)題的的普遍思思路OSI開(kāi)放系統(tǒng)統(tǒng)互聯(lián)模模型：一種協(xié)協(xié)議分層層的規(guī)范范模式物理層：：傳輸介介質(zhì)（比比特）——指?jìng)鬏斀榻橘|(zhì)數(shù)據(jù)鏈路路層：差差錯(cuò)、流流量控制制——情況4網(wǎng)絡(luò)層：：路徑選選擇——情況3傳輸層：：端到端端傳輸——情況2會(huì)話層：：會(huì)話管管理，傳傳輸同步步表示層：：信息轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換——其它情況況應(yīng)用層：：應(yīng)用程程序——情況11.3協(xié)協(xié)議協(xié)議分析析發(fā)送方接接收方方應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AP0數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)AP0AP1AP0AP0AP1AP2AP1AP2AP3AP0AP1AP2AP3AP4AP0AP1AP2AP3AP4AP5AP0AP1AP2AP3AP4AP51.3協(xié)協(xié)議協(xié)議分層層的優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)1。各層相相對(duì)獨(dú)立立，各層層不必關(guān)關(guān)心其它它層的具具體實(shí)現(xiàn)現(xiàn)，只需需知道上上下層接接口2。任何一一層發(fā)生生修改，，只要接接口關(guān)系系不變，，其它層層均不受受影響3。結(jié)構(gòu)分分層，各各層都可可獨(dú)立實(shí)實(shí)現(xiàn)4。各層向向下單向向依賴，，易于實(shí)實(shí)現(xiàn)和維維護(hù)1.4網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)軟軟件網(wǎng)絡(luò)軟件件操作系統(tǒng)統(tǒng)：Unix，Netware，WindowsNT，Linux應(yīng)用支撐撐軟件：：網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)發(fā)工具，，中間件件等應(yīng)用軟件件：電子郵件件，IE，QQ，網(wǎng)絡(luò)游戲戲第2章通信信領(lǐng)域常常見(jiàn)概念念首先讓我我們先來(lái)來(lái)看一個(gè)個(gè)利用電話系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)通信的的模型：：?jiǎn)栴}：一一個(gè)n比特的信信號(hào)是被被同時(shí)傳傳輸出去去，還是是一個(gè)比比特一個(gè)個(gè)比特傳傳輸?shù)哪啬?？一條條線路上上可以同同時(shí)傳輸輸幾路信信號(hào)呢？？從信源源到信宿宿既有模模擬通信信又有數(shù)數(shù)字通信信，信號(hào)號(hào)有時(shí)如如何轉(zhuǎn)換換的呢？？等等。。一個(gè)電電話通信信系統(tǒng)集集成了很很多的通信技術(shù)術(shù)，我們分分以下一一步一步步闡述2.1數(shù)數(shù)據(jù)通通信系統(tǒng)統(tǒng)概述現(xiàn)代數(shù)據(jù)據(jù)通信系系統(tǒng)實(shí)際際上是一一個(gè)計(jì)算算機(jī)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，由數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸系統(tǒng)和和數(shù)據(jù)處處理系統(tǒng)統(tǒng)兩部分分組成。。通信系統(tǒng)統(tǒng)模型：：數(shù)據(jù)通信信的基本本概念：：信息數(shù)據(jù)信號(hào)：分分連續(xù)信信號(hào)與離離散信號(hào)號(hào)；隨機(jī)機(jī)信號(hào)與與確定信信號(hào)噪聲信道：如如電話線線、光纖纖等信號(hào)帶寬寬與信道道帶寬信息源發(fā)信機(jī)傳輸介質(zhì)收信機(jī)受信者噪聲源信息源發(fā)信機(jī)傳輸介質(zhì)收信機(jī)受信者噪聲源信號(hào)（Signal）信號(hào)是數(shù)數(shù)據(jù)的電電子或電電磁編碼碼。模擬（Analog）數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)據(jù)以某個(gè)個(gè)區(qū)間內(nèi)內(nèi)連續(xù)值值的形式式出現(xiàn)。。數(shù)字（Digital）數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)以離散散值的形形式出現(xiàn)現(xiàn)模擬信號(hào)號(hào)模擬信號(hào)號(hào)是連續(xù)續(xù)變化的的電磁波波，它可可以在各各種媒體體上傳輸輸與頻率率有關(guān)。。數(shù)字信號(hào)號(hào)數(shù)字信號(hào)號(hào)是一串串相繼的的電壓脈脈沖，它它能在導(dǎo)導(dǎo)線上傳傳播。速率：?jiǎn)挝粫r(shí)間間的信息息量帶寬：最大傳輸輸能力單位：波特（模模擬信號(hào)號(hào)），比比特（數(shù)數(shù)字信號(hào)號(hào)）模擬數(shù)據(jù)據(jù)通信與與數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)通信信在傳輸介介質(zhì)上傳傳輸?shù)男判盘?hào)有兩兩種形式式：模擬擬信號(hào)與與數(shù)字信信號(hào)信息源數(shù)數(shù)據(jù)也有有兩種形形式：模模擬數(shù)據(jù)據(jù)與數(shù)字字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸形式式有四種種：模擬數(shù)據(jù)據(jù)到模擬擬信號(hào)；；模擬數(shù)據(jù)據(jù)到數(shù)字字信號(hào)；；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)到模擬擬信號(hào)；；數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)到數(shù)字字信號(hào)；；思考題：：有兩臺(tái)臺(tái)計(jì)算機(jī)機(jī)需要通通過(guò)電話話線進(jìn)行行互連，，請(qǐng)畫(huà)出出其通信信模型。。計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)MODEMMODEM電話線模擬信號(hào)號(hào)：連續(xù)續(xù)變化（（如聲音音），由由電流與與電壓的的變化傳傳輸數(shù)字信號(hào)號(hào)：離散散信號(hào)，，借助電電信號(hào)的的狀態(tài)來(lái)來(lái)表示通信方式式一）串行行傳輸與與并行傳傳輸串行傳輸輸:數(shù)據(jù)在一一個(gè)信道道上一位位一位依依次傳輸輸。數(shù)據(jù)線線數(shù)目與與與傳輸數(shù)數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)關(guān)特點(diǎn)：通信線路路數(shù)小，線線路利用用率高適適合于遠(yuǎn)距離傳傳輸。在發(fā)送端端和接收收端需要要并/串轉(zhuǎn)換和和串/并轉(zhuǎn)換。。需要實(shí)施施同步措措施，以以確保不不產(chǎn)生錯(cuò)錯(cuò)字。通信方式式（2））串行傳輸輸與并行行傳輸并行傳輸:數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上上同時(shí)傳輸。數(shù)據(jù)線線數(shù)目與與與傳輸數(shù)數(shù)據(jù)相同同并可能能多一校校驗(yàn)線特點(diǎn)：不需要對(duì)對(duì)傳輸代代碼進(jìn)行行時(shí)序轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換需要數(shù)據(jù)據(jù)線數(shù)目目多。傳輸速率率高。通信方式式（3））通信操作作方式根據(jù)信號(hào)號(hào)傳輸方方向與時(shí)時(shí)間的關(guān)關(guān)系，可可以分為為：方式

單工方式

半雙工方式

全雙工方式

描述

只支持?jǐn)?shù)據(jù)的單向流動(dòng)。

支持?jǐn)?shù)據(jù)雙向分時(shí)流動(dòng)，線路只有一條，兩個(gè)方向須分時(shí)使用信道。

支持?jǐn)?shù)據(jù)雙向同時(shí)流動(dòng)，線路有兩條或四條。

2.2數(shù)數(shù)據(jù)傳傳輸技術(shù)術(shù)2.2..1數(shù)據(jù)編碼碼技術(shù)模擬數(shù)據(jù)據(jù)到模擬擬信號(hào)無(wú)無(wú)須編碼碼，其他他幾種形形式編碼碼技術(shù)：：1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)的數(shù)字字信號(hào)編編碼為什么要要編碼？？數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)為二二進(jìn)制數(shù)數(shù)(0或1)，數(shù)字信號(hào)號(hào)為高電電平或低低電平進(jìn)進(jìn)行傳輸輸，所以以需要將將二進(jìn)制制數(shù)轉(zhuǎn)換換為高電電平或低低電平。。全寬單極極碼脈沖沖（最簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，容容易理解解）全寬單極極碼脈沖沖不歸零翻翻轉(zhuǎn)編碼碼：以是是否翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)表明0或者1曼徹斯特特編碼：：差分曼徹徹斯特編編碼：數(shù)據(jù)編碼碼技術(shù)2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)據(jù)的模擬擬信號(hào)編編碼幅移鍵控控（ASK）頻移鍵控控（FSK）相移鍵控控（PSK）2.2..2異異步傳輸輸與同步步傳輸串行通信信分為異異步傳輸輸與同步步傳輸兩兩種。1)異步傳輸輸：以字符符為單位位的數(shù)據(jù)據(jù)傳輸方法：每每字符都都要加起起始位與與停止位位發(fā)送端與與接收端端必須采采用相同同的速率率、相同同的設(shè)置置2)同步傳輸輸：以數(shù)據(jù)據(jù)塊為單單位的數(shù)數(shù)據(jù)傳輸輸方法：每每數(shù)據(jù)塊塊都要加加同步字字符或比比特序列列面向字符符的同步步傳輸面向位流流的同步步傳輸2.2..3多多路復(fù)用用技術(shù)多路復(fù)用用的定義義:多路復(fù)用用是指把把若干個(gè)個(gè)彼此無(wú)無(wú)關(guān)的信信號(hào)合并并為一個(gè)個(gè)復(fù)合信信號(hào)，并并在一條條共用信信道上進(jìn)進(jìn)行傳輸輸。（1）頻分多多路復(fù)用用多路復(fù)用用器連接接許多低低速線路路，在一一條速度度較高的的線路上上傳輸。。在頻率上上把要傳傳輸?shù)膸讕茁沸畔⑾⒑显谝灰黄穑涡纬梢粋€(gè)個(gè)合成的的信號(hào)后后進(jìn)行傳傳輸。信道的的可用頻頻率帶寬寬被分成成幾個(gè)互互不交疊疊的頻段段，每路路信號(hào)占占據(jù)一個(gè)個(gè)頻段。。頻分復(fù)復(fù)用的主主要問(wèn)題題是各路路信號(hào)之之間容易易產(chǎn)生相相互干擾擾（稱為為串?dāng)_））。引取取串?dāng)_的的主要原原因是信信號(hào)頻譜譜間的相相互交叉叉和信號(hào)號(hào)被調(diào)制制后由于于調(diào)制系系統(tǒng)的非非線性而而帶來(lái)的的已調(diào)信信號(hào)的頻頻譜展寬寬。這種種已調(diào)信信號(hào)的頻頻譜展寬寬之后也也易發(fā)生生相互交交叉而令令信號(hào)失失真和無(wú)無(wú)法解調(diào)調(diào)接收。。因此，，使用頻頻分復(fù)用用技術(shù)一一是要求求復(fù)用頻頻譜之間間有足夠夠大的保保護(hù)間隔隔，二是是要求調(diào)調(diào)制系統(tǒng)統(tǒng)具有很很高的線線性濾波波功能，，這就帶帶來(lái)設(shè)備備造價(jià)問(wèn)問(wèn)題。一一般應(yīng)用用于模擬擬信號(hào)如如語(yǔ)音信信號(hào)，計(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)一般不不使用頻頻分復(fù)用用。應(yīng)用：廣播電視視、電纜電視視、數(shù)字?jǐn)?shù)數(shù)據(jù)傳輸輸（需要要將數(shù)字字信號(hào)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為模模擬信號(hào)號(hào)）（2）時(shí)分多多路復(fù)用用適用于數(shù)數(shù)字技術(shù)術(shù)采用分時(shí)時(shí)技術(shù)，，每路分分配一個(gè)個(gè)時(shí)隙。。如果某某路終端端裝置無(wú)無(wú)字符發(fā)發(fā)送，則則多路復(fù)復(fù)用器發(fā)發(fā)送一個(gè)個(gè)空字符符，以保保持序列列順序。。較早的Internet網(wǎng)大多使使用T1/E1（1.544Mbps//2.048Mbps)或T3/E3(45Mbps//34Mbps)速率的傳傳輸信道道,廣大計(jì)算算機(jī)用戶戶通過(guò)相相應(yīng)的連連接設(shè)備備共享這這些信道道.分類

電路交換

報(bào)文交換

分組交換原理當(dāng)你或你的計(jì)算機(jī)發(fā)出一個(gè)電話呼叫時(shí)，電話系統(tǒng)中的交換設(shè)備在你的電話與接收者的電話之間找出一條實(shí)際的“銅線”（包括光纖和無(wú)線）通路。這種技術(shù)叫做電路交換。電話交換分電路建立、通話、拆除電路這樣幾個(gè)過(guò)程。信息以報(bào)文為單位，在交換裝置控制下先存入緩沖存儲(chǔ)器中并進(jìn)行一些必要的處理，當(dāng)指定的輸出線空閑時(shí)，再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。分組交換與報(bào)文交換類似，并不在發(fā)送方和接收方之間提前建立實(shí)際的銅線連接，而是采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式。只是這里交換的單位為