《網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信》ppt課件

1、(1) 面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 圖2.1 面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)表示圖(2) 多機(jī)互連系統(tǒng) 經(jīng)過(guò)通訊線路和設(shè)備把計(jì)算機(jī)銜接起來(lái)，使之能相互通訊現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形 計(jì)算機(jī)公司自行研制，缺乏一致規(guī)范 例如，IBM公司 SNA網(wǎng)和DEC公司 DNA網(wǎng) (3) 開(kāi)放式規(guī)范化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1977年，國(guó)際規(guī)范化組織ISO(International Standardization Organization)設(shè)立分委員會(huì)SC16，以“開(kāi)放系統(tǒng)互連為目的，專門研討網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造、互連規(guī)范等。1984年，ISO正式公布了OSI(Open System Interconnection)參考模型。OSI參考模型的提出，

2、處理了不同廠家消費(fèi)的計(jì)算機(jī)之間的互連問(wèn)題，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)便是以O(shè)SI模型為規(guī)范進(jìn)展任務(wù)的。(1) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通訊設(shè)備和線路把地理上分散的多臺(tái)自主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)銜接起來(lái)，在相應(yīng)軟件(網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通訊、管理和應(yīng)用軟件等)的支持下，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和資源共享為目的的系統(tǒng)。 圖2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成表示圖計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由資源子網(wǎng)(虛框外部)和通訊子網(wǎng)(虛框內(nèi)部)構(gòu)成的，資源子網(wǎng)擔(dān)任信息處置，通訊子網(wǎng)擔(dān)任全網(wǎng)中的信息傳送。 (2) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 信息交換 資源共享 平衡運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源 分布處置 數(shù)據(jù)信息的綜合處置 提高計(jì)算機(jī)的平安可靠性 (3) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 u 按

3、通訊間隔和作用范圍劃分：廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)。u 按數(shù)據(jù)交換方式劃分：電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。按覆蓋范圍對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展劃分u局域網(wǎng)LAN：Local Area Network是一種在近間隔內(nèi)具有很高數(shù)據(jù)傳輸速率的物理網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍在幾米到幾千米之間。如：以太網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。u廣域網(wǎng)WAN：Wide Area Network 廣域網(wǎng)又稱遠(yuǎn)程網(wǎng)， 通常是指作用范圍為幾十到幾千公里的網(wǎng)絡(luò)。u城域網(wǎng)MAN：Metroplitan Area Network) 通常是指作用范圍在WAN與LAN 之間，其運(yùn)轉(zhuǎn)方式與LAN類似，但間隔可以到550千米的網(wǎng)絡(luò)按數(shù)據(jù)交換方式劃分 u 電路交換

4、網(wǎng)：電路交換方式類似于傳統(tǒng)的交換方式，用戶在開(kāi)場(chǎng)通訊前必需懇求建立一條從發(fā)送端到接納端的物理信道，并且雙方在通訊期間一直占用該信道。 u 報(bào)文交換網(wǎng) ：當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)要發(fā)送報(bào)文時(shí)，它將一個(gè)目的地址附加到報(bào)文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目的地址信息，把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，不斷逐個(gè)節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點(diǎn)。端節(jié)點(diǎn)之間無(wú)需先經(jīng)過(guò)呼叫建立銜接。 u 分組交換網(wǎng)：將報(bào)文分成假設(shè)干個(gè)分組，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限，有限長(zhǎng)度的分組可以減少每個(gè)節(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)空間，分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中提高交換速度。分組交換網(wǎng)適用于交互式通訊，如終端與主機(jī)間的通訊。 (4) 典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)用系統(tǒng) 辦公自動(dòng)化OA(Office Auto

5、mation)；工業(yè)自動(dòng)化IA(Industrial Automation)；管理信息系統(tǒng)MIS(Manage Information System)；圖書(shū)、信息檢索系統(tǒng)；證券及期貨買賣系統(tǒng)；POS與ATM系統(tǒng)；電子政務(wù)(Electronic Government)；電子商務(wù)(Electronic Business)；遠(yuǎn)程教育(Distance Education)； (1) 總線型構(gòu)造 (2) 星型構(gòu)造(3) 環(huán)形構(gòu)造(4) 混合型構(gòu)造 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎靡环N傳輸媒體作為公用信道，一切站點(diǎn)都經(jīng)過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接銜接到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為總線。 (1) 總線型構(gòu)造圖2.3 總線

6、拓?fù)錁?gòu)造表示圖(1) 總線型構(gòu)造總線拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：總線構(gòu)造需求的電纜數(shù)量少。總線構(gòu)造簡(jiǎn)單，又是無(wú)源任務(wù)，有較高的可靠性。易于擴(kuò)展，數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈敏?？偩€拓?fù)錁?gòu)造的缺陷是：總線的傳輸間隔有限，通訊范圍遭到限制。當(dāng)接口發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，將影響全網(wǎng)，且診斷和隔離較困難。一次僅能由一個(gè)端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必需等待，直到獲得發(fā)送權(quán)，因此媒體訪問(wèn)控制機(jī)制較復(fù)雜。(2) 星型構(gòu)造圖2.4 網(wǎng)的星型構(gòu)造 圖2.5 以Hub為中心的構(gòu)造 星型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：控制簡(jiǎn)單 。缺點(diǎn)診斷和隔離容易 。方便效力 。星型拓?fù)錁?gòu)造的缺陷是：電纜長(zhǎng)度和安裝任務(wù)量可觀 。中央節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷較重，構(gòu)成信息傳輸速率的瓶頸 。對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的可

7、靠性和冗余度要求高 。(2) 星型構(gòu)造(3) 環(huán)型構(gòu)造 環(huán)型拓?fù)錁?gòu)造是由站點(diǎn)和銜接站點(diǎn)的鏈路組成的一個(gè)閉合環(huán)。 圖2.6 環(huán)型拓?fù)錁?gòu)造表示圖(3) 環(huán)型構(gòu)造環(huán)型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：電纜長(zhǎng)度短 。當(dāng)添加或減少任務(wù)站時(shí)，只需簡(jiǎn)單的銜接操作 。 可運(yùn)用光纖 。環(huán)型拓?fù)錁?gòu)造的缺陷是：節(jié)點(diǎn)缺點(diǎn)會(huì)引起全網(wǎng)缺點(diǎn) 。缺點(diǎn)檢測(cè)困難 。環(huán)型拓?fù)錁?gòu)造的媒體訪問(wèn)控制協(xié)議都采用令牌傳送的方式，在負(fù)載較輕時(shí)，信道利用率相對(duì)來(lái)說(shuō)就比較低。(4) 混合型構(gòu)造將總線型、星型、環(huán)型中的某兩種單一拓?fù)錁?gòu)造混合起來(lái)，取兩者的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)洹?圖2.7 “星環(huán)拓?fù)浔硎緢D (4) 混合型構(gòu)造圖2.8 “星總拓?fù)浔硎緢D(4) 混合型構(gòu)造 環(huán)型拓

8、撲的優(yōu)點(diǎn)是：缺點(diǎn)診斷和隔離較為方便 。易于擴(kuò)展 。安裝方便 。環(huán)型拓?fù)錁?gòu)造的缺陷是：需求選用帶智能的集中器 。缺點(diǎn)檢測(cè)困難 。像星型拓?fù)錁?gòu)造一樣，集中器到各個(gè)站點(diǎn)的電纜安裝長(zhǎng)度會(huì)添加 。(1) 常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ)(2) 通訊方式通訊方式(3) 常用目的常用目的(1) 常用術(shù)語(yǔ)常用術(shù)語(yǔ) u 信息u 數(shù)據(jù)和信號(hào)u 信道u 碼元和碼字 (2) 通訊方式通訊方式 u 單工通訊方式 u 半雙工通訊方式 u 全雙工通訊方式 圖2.9 數(shù)據(jù)通訊方式(3) 常用目的常用目的u 比特率S 和波特率B u 帶寬 u 信道容量 u 誤碼率Pe (1) 傳輸方式傳輸方式 (2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼(3) 異步傳輸與同

9、步傳輸異步傳輸與同步傳輸 (4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) (1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸信號(hào)的時(shí)序：按照傳輸信號(hào)的時(shí)序：u串行傳輸串行傳輸u并行傳輸并行傳輸發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(b) 并行傳輸方式發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a) 串行傳輸方式圖2.10 傳輸方式 (1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸信號(hào)的表示方式按照傳輸信號(hào)的表示方式 ：u模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)u數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在通道中的傳輸又可分為“基帶傳輸和“寬帶傳輸。 基帶傳輸有三種編碼方法 ： u 非歸零編碼 u 曼徹斯特編碼 u 差分曼徹斯特碼 010010110數(shù)據(jù)同步時(shí)鐘(a) 非歸零編碼(b) 曼徹斯特編碼(c) 差分曼徹斯特碼圖2.11

10、 數(shù)字信號(hào)的三種編碼 (1) 傳輸方式傳輸方式(1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸介質(zhì)可分：按照傳輸介質(zhì)可分：有線傳輸：線、雙絞線、同軸電纜、光纜、有形傳輸介質(zhì)。無(wú)線傳輸：無(wú)線電、微波、衛(wèi)星、通訊信道、激光和紅外線等。u有線傳輸有線傳輸u無(wú)線傳輸無(wú)線傳輸(2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)調(diào)制：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)解調(diào)：把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)解調(diào)：把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)載波信號(hào)可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為：U(t)=A(t)sin(t+) (2.4)經(jīng)過(guò)調(diào)制參數(shù)的改動(dòng)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)展編碼，構(gòu)成調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種根本調(diào)制方式。 (2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼01000110F1

11、F2F1F1F2F1(a) 幅度調(diào)制(b) 頻率調(diào)制(c) 相位調(diào)制 1 絕對(duì)調(diào)相2相對(duì)調(diào)相圖2.12 數(shù)據(jù)調(diào)制方式(3) 異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸異步方式：在被傳送字符前后加起止位，實(shí)現(xiàn)定時(shí)的傳輸方式。圖2.13 異步傳輸方式(3) 異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸同步方式：大的數(shù)據(jù)塊一同發(fā)送，在它的前后運(yùn)用一些特殊字符進(jìn)展標(biāo)識(shí)。 圖2.14 同步傳輸方式(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)是指在同一傳輸介質(zhì)上“同時(shí)傳送多路信號(hào)的技術(shù)。 多路復(fù)用技術(shù)的本質(zhì)就是共用物理信道，有效利用通訊線路。 圖2.15 多路復(fù)用技術(shù)原理圖(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(

12、FDM) 圖2.16 頻分多路復(fù)用(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)時(shí)分多路復(fù)用(TDM) 圖2.17 時(shí)分多路復(fù)用(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用(WDM) 圖2.18 波分多路復(fù)用(1) 線路交換線路交換 (2) 報(bào)文交換報(bào)文交換(3) 分組交換分組交換 (1) 線路交換線路交換圖2.19 線路交換圖示 (1) 線路交換線路交換由于在電路交換中，在通訊兩方進(jìn)展通訊的一切時(shí)間內(nèi)一直占用了端到端兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的固定傳輸帶寬，所以電路交換是一種面向銜接的通訊方式。線路交換過(guò)程包含三個(gè)階段：在網(wǎng)絡(luò)上兩個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)通訊前，交換機(jī)必需為兩個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)建立一條通訊線路 ，而且這條線路要從通訊開(kāi)場(chǎng)堅(jiān)持

13、到通訊終了；當(dāng)通訊線路建立后，兩個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)經(jīng)過(guò)這條線路傳輸數(shù)據(jù)，此時(shí)線路可以全雙工任務(wù)即可以同時(shí)發(fā)送和接納數(shù)據(jù)；當(dāng)通訊節(jié)點(diǎn)中的任何一方終了通訊時(shí)釋放這條通訊線路。(2) 報(bào)文交換報(bào)文交換圖2.20 報(bào)文交換圖示 報(bào)文交換是一種在某站收到報(bào)文后，首先將其存儲(chǔ)起來(lái)，待有空閑出現(xiàn)時(shí)，再將其轉(zhuǎn)發(fā)出去的一種技術(shù)，因此稱為“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-Forward Exchanging)式交換，主要用于非實(shí)時(shí)的通訊。 (2) 報(bào)文交換報(bào)文交換(3) 分組交換分組交換圖2.21 分組交換圖示 分組交換又叫包交換，即根據(jù)報(bào)文交換傳輸，它的特點(diǎn)是對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小不加限制，而對(duì)某些大報(bào)文的傳輸，將大報(bào)文分成假

14、設(shè)干個(gè)報(bào)文分組包，并以報(bào)文分組為單位，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，每一報(bào)文分組均含有源地址、目的地址等信息。同一個(gè)報(bào)文的不同分組可以沿不同的途徑傳輸，到達(dá)終點(diǎn)后，再將它們組裝成完好的報(bào)文。 (3) 分組交換分組交換(1) 過(guò)失的產(chǎn)生過(guò)失的產(chǎn)生 (2) 過(guò)失檢測(cè)過(guò)失檢測(cè)(3) 過(guò)失控制技術(shù)過(guò)失控制技術(shù) (1) 過(guò)失的產(chǎn)生過(guò)失的產(chǎn)生傳輸過(guò)失：經(jīng)過(guò)通訊信道接納到的數(shù)據(jù)與原來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)不一致的景象。過(guò)失的分類與過(guò)失出現(xiàn)的能夠緣由如下：u 熱噪聲過(guò)失：由傳輸介質(zhì)的內(nèi)部要素引起，如噪聲脈沖、衰減延遲失真等。 u 沖擊噪聲過(guò)失：由外部要素引起，如電磁干擾噪聲、工業(yè)噪聲等。 (2) 過(guò)失檢測(cè)過(guò)失檢測(cè)經(jīng)過(guò)在發(fā)送方的數(shù)據(jù)中添加

15、一些用于檢查過(guò)失的附加位，在接納方經(jīng)過(guò)同樣的方法檢查接納信號(hào)，經(jīng)過(guò)譯碼發(fā)現(xiàn)過(guò)失。用于檢測(cè)過(guò)失的附加位被稱為檢錯(cuò)碼或校驗(yàn)碼。 常用的檢錯(cuò)法： u 奇偶校驗(yàn) u 行列監(jiān)視u循環(huán)冗余校驗(yàn) (3) 過(guò)失控制技術(shù)過(guò)失控制技術(shù)u 停頓等待的ARQ協(xié)議方式 u 延續(xù)的ARQ協(xié)議方式 u 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)采用過(guò)失控制機(jī)制進(jìn)展糾正，常用的過(guò)失控制經(jīng)過(guò)反響重發(fā)的方法實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)。反響重發(fā)有兩種方式：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個(gè)要素組成：語(yǔ)法，語(yǔ)義，同步。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可短少的組成部分，相當(dāng)于我們?nèi)祟惖难哉Z(yǔ)。 將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)造。網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)培育是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的準(zhǔn)確

16、定義。甲地乙地運(yùn)輸部門間約定郵局間約定用戶間約定郵局/運(yùn)輸部門約定運(yùn)輸部門運(yùn)輸部門郵局：B收信人：乙發(fā)件人：甲用戶/郵局約定郵局：A圖2.22 郵政系統(tǒng)分層模型n1層n服務(wù)層n1層圖2.23 層次模型應(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)用層協(xié)議應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層表示層協(xié)議會(huì)話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議圖2.24 OSI參考模型圖2.25 層次構(gòu)造模型中數(shù)據(jù)的實(shí)踐傳送過(guò)程TCP/IP是由以傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP為代表的許多協(xié)議組成的協(xié)議集。圖2.28 TCP/IP協(xié)議體系構(gòu)造(1) 局域網(wǎng)的覆蓋范圍小，通常在一棟大樓或一個(gè)有限區(qū)域范圍內(nèi)部。 (2) 局域網(wǎng)的銜接要專門布線。 (3) 局域網(wǎng)擁有較高的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率。 (4) 局域網(wǎng)有較低的時(shí)延和較低的誤碼率。 (5) 局域網(wǎng)普通采用廣播技術(shù)而非交換技術(shù)。 局域網(wǎng)規(guī)范，稱為IEEE802規(guī)范。局域網(wǎng)體系構(gòu)造由物理層、介質(zhì)訪問(wèn)控制子層MAC和邏輯鏈路子層LLC組成。圖2.29 IEEE802參考模型和OSI模型(3) 以太網(wǎng)是最勝利的局域網(wǎng)技術(shù)，也是當(dāng)前運(yùn)用最廣泛的一種局域網(wǎng)。 (4) IEEE802.3數(shù)據(jù)幀格式 前導(dǎo)幀定界符目的地址源地址長(zhǎng)度LLC DATA填充碼FCS圖2.30 數(shù)據(jù)幀構(gòu)造圖(5) 采器具有沖突檢測(cè)(CD)