《計算機網(wǎng)絡(luò)》全套電子課件完整版ppt整本書電子教案最全教學教程整套課件

1、1計算機 網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代人類通信的基礎(chǔ)設(shè)施 .計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 給人類社會 帶來的深遠影響 .計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述第1章：計算機網(wǎng)絡(luò)概述2學習目標 了解 計算機網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展趨勢 理解 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和分類方法 掌握 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)了解 計算機網(wǎng)絡(luò)基本功能和應(yīng)用 熟悉 計算機網(wǎng)絡(luò)層次體系結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義和作用了解 OSI和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)參考模型的異同點3第1章：計算機網(wǎng)絡(luò)概論1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)形成和發(fā)展（四個形成階段、發(fā)展趨勢） 1.2-1.5 計算機網(wǎng)絡(luò)概述（定義、分類、組成、結(jié)構(gòu)、功能和應(yīng)用）1.6 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(分層體系結(jié)構(gòu)、協(xié)議的定義和作用、OSI和T

2、CP/IP參考模型）1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的形成5計算通信面向終端的遠程聯(lián)機系統(tǒng)資源共享計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1 面向終端的遠程聯(lián)機系統(tǒng)追溯到20世紀50年代，人們利用通信線路將地理位置分散的多個終端連接到中心計算機，建立面向終端的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。這個階段的數(shù)據(jù)通信技術(shù)日趨成熟，為計算機網(wǎng)絡(luò)的形成奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。分組交換概念的提出為計算機網(wǎng)絡(luò)的研究奠定了理論基礎(chǔ)。著名的產(chǎn)品：20世紀60年代初，美國航空公司與IBM公司聯(lián)合研制的預(yù)訂飛機票系統(tǒng)，由一臺計算機與分布在全國的2000多個訂票終端組成。6計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1.2 多個計算機互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)從20世紀60年

3、代末出現(xiàn)了多個分散計算機互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)，其中最成功的是阿帕網(wǎng)絡(luò)（ARPANET），ARPANET的成功運行證明了分組交換理論的正確性。其中TCP/IP通信協(xié)議的廣泛應(yīng)用為更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)奠定了堅實的基礎(chǔ)。E-mail、FTP、TELNET、BBS等應(yīng)用展現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)廣闊的應(yīng)用前景。典型代表是美國國防部高級研究計劃局的網(wǎng)絡(luò)阿帕網(wǎng)絡(luò)（ARPANET）。ARPANET通過有線、無線和衛(wèi)星通信線路，連接了從美國本土到歐洲的廣闊地域的計算機。ARPANET是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個里程碑。7計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1.3 國際標準化的計算機網(wǎng)絡(luò)20世紀70年代中期開始，人們認識到不同網(wǎng)絡(luò)

4、體系結(jié)構(gòu)和通信協(xié)議標準不統(tǒng)一，將會限制計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和推廣應(yīng)用，為此推出網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的國際標準，包括： OSI參考模型的研究對網(wǎng)絡(luò)理論體系的形成與發(fā)展，以及在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準化研究方面起到了重要的推動作用。TCP/IP協(xié)議經(jīng)受了市場和用戶的檢驗，吸引了大量的投資，推動了Internet應(yīng)用的發(fā)展，成為業(yè)界標準。美國電子與電氣工程師協(xié)會（IEEE）成立了IEEE802局域網(wǎng)絡(luò)標準委員會，制定了一系列局域網(wǎng)技術(shù)國際標準。8計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1.4 以Internet為核心的高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)20世紀90年代開始，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進入了第四個階段。 Internet作為全球性的網(wǎng)際網(wǎng)與大型信息

5、系統(tǒng)，在當今政治、經(jīng)濟、文化、科研、教育與社會生活等方面發(fā)揮了越來越重要的作用。Internet大規(guī)模接入推動了接入技術(shù)的發(fā)展，促進了計算機網(wǎng)絡(luò)、電信通信網(wǎng)與有線電視網(wǎng)的“三網(wǎng)融合”。至今為止，Internet應(yīng)用、無線網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究的正蓬勃興起和持續(xù)發(fā)展。9計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢（技術(shù)發(fā)展的三條主線）10計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述主線1：從ARPANET到InternetARPANET的研究奠定Internet的通信協(xié)議TCP/IP協(xié)議。在Internet形成過程中，伴隨著Internet的信息高速公路的建設(shè)，廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)與個人區(qū)

6、域網(wǎng)技術(shù)逐步成熟并持續(xù)向前發(fā)展。除了計算機外，各種PDA、智能手機、傳感器、射頻標簽系統(tǒng)等移動數(shù)字終端設(shè)備都會連接到Internet之中。11計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述物聯(lián)網(wǎng)是Internet的接入方式的延伸與功能的擴展，實現(xiàn)物理世界與信息世界的無縫連接，預(yù)示著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會在更大范圍、更深層次應(yīng)用的發(fā)展趨勢。12計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述主線2：從無線分組網(wǎng)、無線自組網(wǎng)到無線傳感器網(wǎng)無線自組網(wǎng)Ad hoc是一種特殊的無線、自組織、對等、多跳、移動的網(wǎng)絡(luò)，具有重要的應(yīng)用價值。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)WSN的研究受到高度關(guān)注，被評價為“21世紀最有影響的21項技術(shù)之一”和“改變世界的十大技術(shù)之首

7、”。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為物聯(lián)網(wǎng)重要的支撐技術(shù)之一。13計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述無線個人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在家庭網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用具有很好的應(yīng)用前景。無線個人區(qū)域網(wǎng)的802.15.4標準、藍牙協(xié)議、ZigBee協(xié)議已經(jīng)成為當前研究與應(yīng)用的熱點。14計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述主線3：網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)現(xiàn)實社會對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)依賴的程度越高，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)就越顯得重要。物聯(lián)網(wǎng)時代將要面臨著更為嚴峻的網(wǎng)絡(luò)安全問題。網(wǎng)絡(luò)安全是一個系統(tǒng)的社會工程，涉及技術(shù)、管理、道德與法制環(huán)境等多個方面。不斷發(fā)展中的網(wǎng)絡(luò)信息安全技術(shù)將要為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用推廣普及提供了必要的安全保障。15計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述返回1.2.1 計算機網(wǎng)

8、絡(luò)定義廣義的觀點：互聯(lián)起來的自治的計算機的集合。兩臺計算機能互相交換信息即稱為互聯(lián)，互聯(lián)的計算機之間的通信必須遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，互聯(lián)的基礎(chǔ)是物理連接。自治是指計算機能夠獨立進行處理的設(shè)備，不是無自行處理能力的附屬設(shè)備。資源共享觀點：計算機網(wǎng)絡(luò)是以相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合。實現(xiàn)計算機資源的共享，計算機系統(tǒng)為自治的系統(tǒng)。聯(lián)網(wǎng)計算機之間的通信：遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。用戶透明的觀點：具備能為用戶自動管理資源的操作系統(tǒng)，由它來調(diào)用完成用戶任務(wù)所需資源，使整個網(wǎng)絡(luò)像一個大的計算機系統(tǒng)一樣對用戶是透明的。16計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類方法序號網(wǎng)絡(luò)分類

9、準則網(wǎng)絡(luò)類型1覆蓋的地理范圍個域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)2拓撲結(jié)構(gòu)總線網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、星形網(wǎng)、樹形網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)和混合網(wǎng)3通信協(xié)議TCP/IP網(wǎng)、ATM網(wǎng)、FDDI網(wǎng)等4傳輸介質(zhì)雙絞線網(wǎng)、光纖網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)、有線網(wǎng)和無線網(wǎng)等5數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)廣播式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)6數(shù)據(jù)的交換方式電路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)、幀中繼網(wǎng)、信元交換網(wǎng)等7網(wǎng)絡(luò)擁有單位的性質(zhì)企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)、園區(qū)網(wǎng)和政府網(wǎng)等8網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的行業(yè)性質(zhì)遠程教育網(wǎng)、電子商務(wù)網(wǎng)、證券業(yè)務(wù)網(wǎng)等9網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)對象專用網(wǎng)和公共網(wǎng)17計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 1.2.3 按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類計算機網(wǎng)絡(luò)按照其覆蓋的地理范圍進行分類，可以很好地反映不同類型網(wǎng)絡(luò)的

10、技術(shù)特征。計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)。18計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 1. 局域網(wǎng)（LAN）用于將有限范圍內(nèi)的各種計算機、終端與外部設(shè)備互聯(lián)成網(wǎng)。主要特征：覆蓋有限的地理范圍，10km以內(nèi)。提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mbps100Gbps）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。屬于一個單位所有，易于建立、維護與擴展。決定局域網(wǎng)性能的三個技術(shù)因素是：拓撲、傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法。19計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 2. 城域網(wǎng)(MAN)滿足10公里-100公里左右范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求，以實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的

11、傳輸需要。寬帶城域網(wǎng)通過計算機網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)、電信網(wǎng)的三網(wǎng)融合，形成覆蓋城市區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)通信平臺，為語音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻傳輸與大規(guī)模的用戶接入提供高速與保證質(zhì)量的服務(wù)。20計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 3. 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WAN）作用的范圍很大，可以是一個地區(qū)、一個國家或者一個大陸，一般在100km范圍以上，傳輸速率相對較低。廣域網(wǎng)是一種公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)研究的重點是寬帶核心交換技術(shù)。21計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 4. 互聯(lián)網(wǎng)將較大范圍不同的網(wǎng)絡(luò)相互連接在一起時，形成了互聯(lián)網(wǎng)（internet）。例如將一個局域網(wǎng)和一個廣域網(wǎng)、或者把兩個局域網(wǎng)連接起來構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)。較顯著的特點：如

12、果不同機構(gòu)出資構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的不同部分，則由各自運營自己出資構(gòu)建的那部分網(wǎng)絡(luò)。如果互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的不同部分采用了不同的底層技術(shù)，則使用網(wǎng)絡(luò)連接轉(zhuǎn)換的設(shè)備網(wǎng)關(guān)（gateway）來實施互聯(lián)。全球最大的、開放的互聯(lián)網(wǎng)是因特網(wǎng)（Internet），由全球的廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、主機和網(wǎng)關(guān)設(shè)備，依據(jù)TCP/IP通訊協(xié)議互聯(lián)，提供特定的公共服務(wù)。 22計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述 1.2.4 按傳輸技術(shù)分類分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò)中所有聯(lián)網(wǎng)的計算機都共享一個公共通信信道當一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)幀時，所有其它計算機都會“收聽”到這個數(shù)據(jù)幀，由于幀中帶有接收地址，故接收到幀的計算機將檢查接收地址是否與本機地址相同，

13、如果相同，則接收，否則丟棄。點對點網(wǎng)絡(luò)每條物理線路連接一對計算機。假如兩結(jié)點之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的數(shù)據(jù)傳輸就要通過中間結(jié)點的接收、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，直至到達目的計算機。分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇機制是區(qū)分點對點網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)的重要特性之一。23計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.3 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成廣域網(wǎng)的組成：從邏輯功能上看，廣域網(wǎng)是由資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)等兩個部分組成。資源子網(wǎng)包括：主機與終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種網(wǎng)絡(luò)軟件與數(shù)據(jù)資源。通信子網(wǎng)包括：路由器、各種互聯(lián)設(shè)備與通信線路。局域網(wǎng)的組成：資源、服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)連接部件、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等組成。資源：被服

14、務(wù)器提供到網(wǎng)絡(luò)上，供工作站使用的硬件、軟件等。服務(wù)器/工作站：在網(wǎng)絡(luò)上提供/使用資源的計算機。網(wǎng)絡(luò)連接部件：連接計算機與傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備。傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)中為數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：網(wǎng)絡(luò)用戶和計算機網(wǎng)絡(luò)的接口，網(wǎng)絡(luò)用戶通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)請求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。24計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.4 計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的定義在復(fù)雜 的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計 中，為了使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理 、成本低廉 ，引入了網(wǎng)絡(luò)拓撲的概念。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲是通過網(wǎng)中節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲分為：邏輯拓撲

15、和物理拓撲。25計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.4.1 基本拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲節(jié)點通過點-點通信線路與中心節(jié)點連接。中心節(jié)點控制全網(wǎng)的通信，任何兩節(jié)點之間的通信都要通過中心節(jié)點。優(yōu)缺點星形拓撲結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，便于管理。網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點是全網(wǎng)性能與可靠性的瓶頸，中心節(jié)點的故障可能造成全網(wǎng)癱瘓。26計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述環(huán)形拓撲節(jié)點通過點-點通信線路連接成閉合環(huán)路，環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送。優(yōu)缺點：環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時確定。環(huán)中任何一個節(jié)點和線路出現(xiàn)故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了方便節(jié)點的加入和撤出環(huán)，控制節(jié)點數(shù)據(jù)傳輸順序，保證環(huán)的正常工作，需要設(shè)計復(fù)雜的環(huán)維護協(xié)議。27計

16、算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述總線形拓撲所有節(jié)點連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線，以廣播方式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。優(yōu)缺點：當一個節(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，其他節(jié)點只能接收數(shù)據(jù)。如果有兩個或兩個以上的節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，就會出現(xiàn)沖突，造成傳輸失敗。總線形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，缺點是必須解決多節(jié)點訪問總線的介質(zhì)訪問控制問題。28計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述樹形拓撲樹形拓撲可以看成是星形拓撲的一種擴展，形狀像一棵樹。節(jié)點按層次進行連接，信息交換主要在上、下節(jié)點之間進行，相鄰及同層節(jié)點之間通常不進行數(shù)據(jù)交換，或數(shù)據(jù)交換量比較小。優(yōu)缺點：易于擴展：這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，這些新結(jié)點和新分支可

17、以較容易地加入網(wǎng)內(nèi)故障隔離較易：如果某一分支的結(jié)點或線路發(fā)生故障，可容易地將故障分支和整個系統(tǒng)隔離開來樹形拓撲的缺點是各結(jié)點對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，全網(wǎng)就不能正常工作。29計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.4.2 擴展拓撲結(jié)構(gòu)混合型拓撲將以上幾種單一拓撲結(jié)構(gòu)混合起來，取兩者的優(yōu)點就可以構(gòu)成一種混合型拓撲。30子分支主干環(huán)計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)狀拓撲節(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。網(wǎng)狀拓撲的優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一個有N個結(jié)點的全連接的網(wǎng)形網(wǎng)絡(luò)，若所有結(jié)點相互連接，需要N（N-1）/2個連接，且每個結(jié)點必須有N-1個輸入輸出端口。在廣域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)

18、用。31計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.5.1 計算機網(wǎng)絡(luò)功能計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能：數(shù)據(jù)通信、資源共享和分布式處理。數(shù)據(jù)通信是最基本的功能之一，是計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其他功能的基礎(chǔ)。資源共享是人類建立計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的之一。分布式處理是計算機網(wǎng)絡(luò)具有解決復(fù)雜問題的能力。1.5.2 計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)的商業(yè)應(yīng)用：共享軟硬件資源和信息資源，構(gòu)建信息系統(tǒng)，促進辦公自動化，提供形式多樣的溝通方式，開展電子商務(wù)等。個人應(yīng)用：通過互聯(lián)網(wǎng)訪問遠程信息，人與人的通信，享用電子商務(wù)帶來的購物樂趣，享用在線娛樂活動，普適計算等。移動應(yīng)用：移動服務(wù)、移動商務(wù)等。社會應(yīng)用：社會、政治和倫理道德方面應(yīng)用，人際關(guān)系

19、等32計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述返回1.6.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念協(xié)議即指通信雙方就如何進行通信而約定的一組規(guī)則。若通信的任何一方違反協(xié)議，將使通信出現(xiàn)困難。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素語法：用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式。即對通信雙方采用的數(shù)據(jù)的格式和編碼的順序進行定義。語義：用于解釋比特流的每個部分的意義，規(guī)定了需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作及做出何種應(yīng)答。時序：對事件發(fā)生順序的詳細說明。33計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述34左圖是：一位女士向一位陌生的男士詢問“時間”的三次對話過程，雙方默認遵守了一些良好的社會習俗。右圖是：Web瀏覽器訪問Web服務(wù)器以獲取網(wǎng)頁的通信過程，兩機通信遵循T

20、CP和HTTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。男女對話過程 網(wǎng)頁文件獲取過程計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述35P3P2P1 2 1 3 2 1物理通信線路 3 N+1 N N-1 N+1 N N-1Pn-1PnPn+1系統(tǒng)A系統(tǒng)B網(wǎng)絡(luò)中的任何一個系統(tǒng)都是按照層次結(jié)構(gòu)來組織的同一網(wǎng)絡(luò)中，任意兩個端系統(tǒng)必須具有相同的層次每層使用其下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)通信只在對等層間進行（間接的、邏輯的、虛擬的），非對等層之間不能互相“通信”實際的物理通信只在最底層完成Pn：第n層協(xié)議，即第n層對等實體間通信時必須遵循的規(guī)則或約定網(wǎng)絡(luò)分層模型體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.6.2 協(xié)議層次結(jié)構(gòu)36計算機網(wǎng)絡(luò)第

21、1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述保證一個龐大、復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)有條不紊地工作，有必要制定一套復(fù)雜的通信協(xié)議集。目前已經(jīng)開發(fā)了很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，每種協(xié)議都是針對某個特定目標或解決特定的通信問題而設(shè)計的，以分層的形式組成了一個完整系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合，對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實現(xiàn)的功能進行精確定義。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)是具體的。一個劃分為5層的虛擬的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)示意圖接口（interface）接口是同一主機內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點，例如在郵政系統(tǒng)中，郵局的郵箱是發(fā)信人與郵遞員之間收發(fā)信件的接口；收信人家門口的郵箱是收信人與郵遞員之間的接口。服務(wù)（service)服

22、務(wù)是指一個結(jié)點的某一層向它上一層提供的一組原語操作。定義了該層準備代表其用戶執(zhí)行哪些操作，但服務(wù)并不涉及如何實現(xiàn)這些操作。服務(wù)和上下兩層的接口相關(guān)聯(lián)，低層是服務(wù)提供者，高層是使用服務(wù)的用戶。層次結(jié)構(gòu)是處理計算機網(wǎng)絡(luò)問題最基本方法。對于一些難以處理的復(fù)雜問題，通常是采用分解為若干個容易處理的、小一些的問題，“化整為零，分而治之”的方法去解決。各層之間相互獨立、靈活性好、易于實現(xiàn)和標準化 37計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.6.3 網(wǎng)絡(luò)參考模型實例四個著名的計算機網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)模型SNA：IBM公司1974年公布的世界上第一個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（Systems Network Architect

23、ure），是OSI模型的主要基礎(chǔ)。7個層次-物理層、數(shù)據(jù)鏈路控制層、路徑控制層、傳輸控制層、數(shù)據(jù)流控制層、表示服務(wù)層、事務(wù)服務(wù)層。DNA（Digital Network Architecture）是美國DEC公司1975年提出的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，8個層次-即物理鏈路層、數(shù)據(jù)鏈路層、路由層、端通信層、會晤層、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)管理層及用戶層。國際標準化組織（ISO）于1985年發(fā)布ISO的開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型，個層次（物理層、數(shù)據(jù)鏈路控制層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸控制層、會話層、表示層和應(yīng)用層。）38計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述39計算機網(wǎng)絡(luò)第1章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)源于ARP

24、ANET網(wǎng)絡(luò)。1989年被修訂并標準化，稱為TCP/IP參考模型（TCP/IP ），4個層次（網(wǎng)絡(luò)接口層、互聯(lián)網(wǎng)層、傳輸層和應(yīng)用層）。TCP/IP 參考模型與OSI參考模型層次對應(yīng)關(guān)系示意圖。OSI參考模型（甲）與TCP/IP參考模型（乙）的比較共同點均采用了層次結(jié)構(gòu)的概念在傳輸層之上，都定義了為應(yīng)用層進程的通信提供一種端到端的獨立于網(wǎng)絡(luò)的傳輸服務(wù)。不同點（甲方優(yōu)點-乙方缺點）劃分的層次不同。OSI參考模型明確區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議的概念。OSI參考模型更具有通用性。OSI參考模型相應(yīng)的服務(wù)定義和協(xié)議都過于復(fù)雜，系統(tǒng)效率低下OSI參考模型對于每一層應(yīng)設(shè)置哪些功能沒有特別好的設(shè)想40計算機網(wǎng)絡(luò)第1

25、章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述返回第2章：數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)41學習目標 理解：信息的類型和信息的二進制數(shù)字表示形式、信號的類型和特性理解：數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型、數(shù)據(jù)傳輸性能衡量的技術(shù)指標掌握：信道基本特征和調(diào)制方法，傳輸介質(zhì)的基本類型、特征和作用理解：數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕靖拍?，信道傳輸差錯控制，多路復(fù)用技術(shù)的分類和特點理解：電路交換、報文交換和分組交換技術(shù)的特點第2章：數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1 數(shù)據(jù)通信基本概念（信息類型、數(shù)字化表示、信號類型、特征） 2.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型（模型、定義、性能衡量技術(shù)指標）2.3 通信信道(信道的基本特性、物理傳輸介質(zhì)特點和作用）2.4 數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)交換技術(shù)(數(shù)據(jù)傳輸方式、差錯控制方法、

26、多路復(fù)用技術(shù)、數(shù)據(jù)交換方式）2.1.1 信息類型和數(shù)字化表示數(shù)據(jù)通信中的信息表示成：數(shù)字化的文字、字符、代碼、語音、圖像和視頻等形式，可分為三種類型：數(shù)據(jù)信息、音頻信息、視頻信息。數(shù)據(jù)信息數(shù)據(jù)信息通常指文本信息，一般是文字、數(shù)字、圖形、圖表及任意符號的記錄，例如電子郵件、Excel表格、傳真圖像這類信息可用字符編碼、圖形編碼等方式表示成0、1序列串。字符編碼是把符號轉(zhuǎn)換成二進制序列的方法，如ASCII編碼（美國標準信息交換碼）、Unicode（統(tǒng)一碼）44計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)音頻信息音頻信息一般指人們聽覺范圍內(nèi)的語言、音樂、噪聲。聲音在電通信中，被轉(zhuǎn)換成在連續(xù)時間范圍內(nèi)持續(xù)變化的電壓

27、強度。音頻信息是模擬數(shù)據(jù)，需要使用脈沖編碼調(diào)制法（PCM）轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)據(jù)。視頻信息視頻信息由連續(xù)的圖片組成，指人們所能見到的活動圖像，比如電視、電影、錄像、電視電話會議的現(xiàn)場圖像等。視頻信息是模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字化過程更復(fù)雜，常用的方法有鑲嵌圖形法。45計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)46PCM脈碼調(diào)制方法模擬信號不能直接在數(shù)字信道中傳輸，必須先轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，采用PCM方法，可以把模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號。PCM脈碼調(diào)制方法分為采樣、量化和編碼三個步驟 1. 采樣。對模擬信號按一定的時間間隔進行采樣，產(chǎn)生一個 振幅等于取樣信號的脈沖。其中采樣的時間間隔小 于模擬信號最高頻率2倍的倒數(shù)。 2. 量化。

28、確定取樣后的離散脈沖信號的振幅數(shù)值。且采樣信 號振幅數(shù)值的總個數(shù)必須是有限的。 3. 編碼。用二進制碼元取代取樣值，完成模擬信號的PCM 編碼，就可得到所需要的數(shù)字信號。 計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)47計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)PCM脈碼調(diào)制基本步驟2.1.2 信號類型、特征在數(shù)據(jù)通信中，利用電壓、電流、電荷及電磁波等物理量在強度上的變化，來攜載各種形式的數(shù)據(jù)信息，通過傳輸線路進行傳輸。目前常用的是電信號有模擬信號和數(shù)字信號。數(shù)據(jù)能編碼成模擬信號或數(shù)字信號，用于傳輸信息。數(shù)字信號更適于傳輸數(shù)據(jù)信息，其優(yōu)勢表現(xiàn)如下：數(shù)字信號受噪聲干擾影響小，只需確定接收到的脈沖在參考電平之上還是之下就可

29、以再生原始信號了。數(shù)字信號更適合于利用多路復(fù)用技術(shù)進行處理和組合。數(shù)字信號傳播的距離遠，容易存儲。對數(shù)字信號傳輸誤差的檢測和糾正來得容易。48計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴愋湍M信號與數(shù)字信號波形49計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)50數(shù)字信號是一種非連續(xù)變化的電信號，其波形為不連續(xù)的。信號的強度始終在有限個數(shù)的值之間變化。當信號強度只有兩種取值時，即為二進制數(shù)字信號。信號的強度在某一時間段內(nèi)維持一個常量值，而在另一時間段內(nèi)改變到另外一個常量值，即為離散的數(shù)字信號。tAOtAO 計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)51二進制數(shù)據(jù)的信號表示計算機產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息表示為由0和1組成的二進制序

30、列如果信號強度只取兩種值，即用一個正電壓值對應(yīng)1，用一個負電壓值對應(yīng)0，這種形式的數(shù)字信號屬于基帶信號?；鶐盘柌贿m合直接在信道中傳輸，要變換成適合在通信信道上傳輸?shù)牟ㄐ魏?，才能在對?yīng)的信道上傳輸。 計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息、數(shù)據(jù)與信號的基本概念52計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)返回數(shù)據(jù)通信是指通過計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合來實現(xiàn)信息的傳輸。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型構(gòu)成示意圖。數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）：充當信源和信宿的設(shè)備的統(tǒng)稱。數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）：連接DTE與傳輸信道的設(shè)備。通信信道：或叫傳輸信道，是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分。傳輸控制規(guī)程和通信軟件。532.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)終端

31、（DTE）數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）通信信道數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）數(shù)據(jù)終端（DTE）165432輸入信息輸入數(shù)據(jù)g(t)發(fā)送信號s(t)接收信號r(t)輸出數(shù)據(jù)g(t) 輸出信息二進制數(shù)字序列模擬或數(shù)字信號模擬或數(shù)字信號二進制數(shù)字序列mm54兩臺主機通過電話網(wǎng)絡(luò)通信的模型示意圖兩臺主機通過計算機網(wǎng)絡(luò)通信的模型示意圖2.2.2性能衡量技術(shù)指標衡量和評估通信系統(tǒng)的效率的主要的性能指標包括帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率、延時、誤碼率、吞吐率和容量帶寬對于模擬信道，帶寬是指信道能夠傳送的電磁波信號的最高頻率與最低頻率之差。單位是赫茲（Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz）等。對于數(shù)字信道，帶寬即數(shù)據(jù)傳輸速率或比特率。

32、單位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率是指單位時間內(nèi)傳送的信息量，是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳輸能力的一個重要指標。常見單位是：千比每秒，即 kb/s （103 b/s）、兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）、太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）55延時 (delay 或 latency)發(fā)送延時、傳播延時、排隊延時與處理延時發(fā)送延時 :主機發(fā)送速率是一定的，主機發(fā)送一個數(shù)據(jù)分組的第一位到最后一位需要一定的時間。傳播延時 : 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。發(fā)送延時 = 發(fā)送的比特數(shù)（比特）發(fā)送速率（比

33、特/秒）傳播延時 = 信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）56信號發(fā)送速率和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。真電磁波在真空中傳播速度=3*108m/s; 空中的光速：3 * 105 km/s銅纜中的電信號速度：2.3 * 105 km/s光纖的傳播速度：2 * 105 km/s1000km的光纖線路產(chǎn)生延遲5ms處理延時: 交換結(jié)點（主機與路由器）接收到一個分組，為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。排隊延時：在結(jié)點緩存隊列中，分組排隊所經(jīng)歷的延時。處理延時的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當時的通信量。有時可用排隊延時作為處理延時。 總延時= 發(fā)送延時+ 傳播延時+ 處理延時+排

34、隊延時57四種延時所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點 B結(jié)點 A在處理時產(chǎn)生處理延時在隊列中產(chǎn)生排隊延時數(shù)據(jù)從結(jié)點 A 向結(jié)點 B 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送延時58信道容量每個信道傳輸數(shù)據(jù)的速率有一個上限，把這個速率上限叫做信道的最大傳輸速率或信道容量。吞吐量吞吐量是信道在單位時間內(nèi)成功傳輸?shù)男畔⒘空`碼率在數(shù)據(jù)通信中最常用的是比特錯誤率和分組錯誤率比特錯誤率是二進制比特位在傳輸過程中被誤傳的概率；分組錯誤率是指數(shù)據(jù)分組被誤傳的概率。59在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄 每秒 106 個比特時間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時間

35、每秒 4 106 個比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 返回602.3.1信道的基本特征和調(diào)制方法信道的基本特性信道是信號傳輸?shù)耐?，由傳輸介質(zhì)、相關(guān)聯(lián)的電氣或光學設(shè)備構(gòu)成的系統(tǒng)。常見的傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜、光纖和自由空間等。信道和電路是兩個不同的概念，一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。61在數(shù)據(jù)通信中，來自信源的信號常稱為基帶信號（即基本頻帶信號）基帶信號往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，許多信道不能傳輸這種低頻分量或直流分量，必須對基帶信號進行調(diào)制（modulation）后再傳輸。調(diào)制分為兩大類：基帶調(diào)制（或叫編碼）帶通調(diào)制（使用載波進行調(diào)制）62信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)

36、編碼方法分類63計算機的二進制數(shù)據(jù)模擬信號數(shù)字信號模擬編碼數(shù)字數(shù)據(jù)編碼振幅鍵控ASK移頻鍵控FSK移相鍵控PSK外同步編碼非歸零碼差分曼徹斯特編碼內(nèi)同步編碼曼徹斯特編碼計算機內(nèi)部二進制數(shù)據(jù)信號類型數(shù)據(jù)信號編碼分類數(shù)據(jù)編碼方法數(shù)據(jù)基帶調(diào)制（或叫編碼）方法把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為另一種形式的數(shù)字信號，進過變換后的信號仍然是基帶信號。以下是數(shù)據(jù)“01001011”的三種編碼形式。64帶通調(diào)制對于比特流010010，采用調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相3種基本調(diào)制方法后產(chǎn)生的信號波形圖652.3.2 信道的分類按照傳輸信號的類型，信道可分為模擬信道和數(shù)字信道。模擬信道與數(shù)字信道并存的局面，使得計算機網(wǎng)絡(luò)物理層的內(nèi)容變得復(fù)雜。

37、若按照信道上信號傳送方向與時間的關(guān)系，可分為單工信道、半雙工信道和全雙工信道。按照信道采用傳輸介質(zhì)的不同，可分為有線信道和無線信道。按照使用信道的方法不同，可分為專(租)用信道和公用信道。662.3.3 信道的容量計算信道的容量以帶寬指標來衡量。帶寬是傳輸介質(zhì)的一種物理特性，由介質(zhì)的構(gòu)成、厚度或長度決定。在實際應(yīng)用中的信道都不是理想的，任何信道的帶寬是有限的信道上還存在多種的干擾，在傳輸信號時會帶來各種的失真，故信道傳輸碼元速率是有上限的。信道既為信號提供傳輸通路，又對信號造成損害。這種損害具體反映在信號波形的衰減和畸變上，導(dǎo)致通信出現(xiàn)差錯現(xiàn)象。奈奎斯特推導(dǎo)出著名的奈氏準則，給出了理想條件（無

38、噪聲）下，信道中碼元傳輸速率的上限公式香農(nóng)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有噪聲干擾的信道的極限數(shù)據(jù)傳輸速率，當用此速率進行傳輸時，可以做到不產(chǎn)生差錯。672.3.4 有線介質(zhì)電磁波可在有線和無線兩種介質(zhì)中傳播，構(gòu)建了通信信道的物質(zhì)基礎(chǔ)，每一種傳輸介質(zhì)都有獨特的性質(zhì)。由雙絞線、同軸電纜和光纖等傳輸介質(zhì)組成的信道可統(tǒng)稱為有線信道；由自由空間和電磁波組成的信道稱為無線信道。電磁波頻譜與傳輸介質(zhì)帶寬匹配示意圖68雙絞線由兩根相互絕緣的導(dǎo)線以螺旋狀的形式緊緊地絞在一起，是簡單經(jīng)濟的傳輸介質(zhì)。若將一對或多對雙絞線安裝在一個套筒里，就構(gòu)成了雙絞線電纜。雙絞線可傳輸模擬信號和數(shù)字信號，傳輸速率通?？蛇_100

39、Mb/s1Gb/s。安裝方便，可靠性好，抗干擾能力較強，適用于局域網(wǎng)。69同軸電纜由硬的銅質(zhì)芯線和外包一層絕緣材料組成，在絕緣材料外面是一層網(wǎng)狀密織的外導(dǎo)體，以及塑料保護外套組成。同軸電纜具有壽命長、容量大、傳輸穩(wěn)定、很高的抗干擾能力，適應(yīng)范圍較寬。從低速到高速的、從短距離到長距離的數(shù)據(jù)傳輸都可以采用同軸電纜。70光纖利用傳遞光脈沖進行數(shù)據(jù)通信，性能極好 。一個光纖通信系統(tǒng)的傳輸帶寬遠遠大于其他各種傳輸介質(zhì)的帶寬。光纖有高數(shù)據(jù)傳輸率、有效地屏蔽外界的電磁干擾、傳輸損耗很小適合長距離傳輸。71典型的光纖傳輸結(jié)構(gòu)多模光纖與單模光纖的比較72是指電磁波和大氣空間的組合，是構(gòu)建無線信道的基礎(chǔ)。在無線介

40、質(zhì)中，常用來傳輸信息的有無線電、紅外、微波和激光等典型的無線通信介質(zhì)有：微波通信、衛(wèi)星通信和蜂窩無線通信無線信號的特點：發(fā)送方式、頻率、功率與覆蓋范圍的關(guān)系。 常用頻段：工業(yè)、科學與醫(yī)藥專用ISM頻段73計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.3.5 無線介質(zhì)微波通信是指在電磁頻譜中，頻率在100MHz10GHz，波長范圍為3m30mm之間的信號叫做微波信號。微波只能直線傳播，在地面上的傳播距離有限，一般在4060 km。當傳輸距離超出時，要設(shè)置中繼站，以便轉(zhuǎn)接信息繼續(xù)發(fā)送由于微波信號的波長比較短，可以用很小的發(fā)射功率來進行遠距離通信。微波信號的頻率很高，能獲得較大的通信帶寬，但保密性較差。74衛(wèi)星

41、通信是微波通信中的一種特殊形式，是利用衛(wèi)星微波形成點對點通信線路來傳輸數(shù)據(jù)。衛(wèi)星通信的最突出的優(yōu)點是傳輸一條消息的成本與該消息所經(jīng)過的距離無關(guān)，適合遠距離洲際間的通信時。它的不足之處是傳輸延時時間長，傳輸質(zhì)量與氣候條件、太陽活動、衛(wèi)星相對地面站的方位等有關(guān)。75蜂窩無線通信主要用于移動通信。將一個大區(qū)制覆蓋的區(qū)域劃分成多個小區(qū)，每個小區(qū)中設(shè)立一個基站，通過基站在本區(qū)的用戶移動臺之間建立通信。第一代蜂窩移動通信（1G）系統(tǒng)屬于模擬移動通信類型。第二代蜂窩數(shù)字移動通信（2G）系統(tǒng)屬于數(shù)字移動通信類型。第三代移動通信（3G）系統(tǒng)提供數(shù)字語音和寬帶數(shù)字數(shù)據(jù)服務(wù)。第四代移動通信（4G）系統(tǒng)融合數(shù)字通信、

42、數(shù)字音/視頻接收。第五代移動通信（5G）系統(tǒng)將滿足快速增長的移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。76返回當一臺設(shè)備傳輸信息到另一臺設(shè)備時，從信號傳輸方向來看，有單工通信、半雙工通信和全雙工通信。 77計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.4.1 數(shù)據(jù)傳輸方式概述從數(shù)字信號傳輸?shù)臅r空順序來分類，基本傳輸方式有串行傳輸和并行傳輸。78計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)按照發(fā)/收兩端實現(xiàn)同步的方法，傳輸方式可分為異步傳輸和同步傳輸。異步傳輸以字符為數(shù)據(jù)的傳輸單位,在每個字符的前后加上同步信息。例如起始位、校驗位和停止位。一個數(shù)據(jù)傳輸單位的數(shù)據(jù)位與同步信息的數(shù)據(jù)位結(jié)合起來構(gòu)成一個數(shù)據(jù)幀。再在數(shù)據(jù)幀之間加上空隙。79計算機網(wǎng)絡(luò)第2

43、章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)每個字符作為一個獨立整體進行發(fā)送，字符內(nèi)部是同步的。但由于各字符之間的時間間隔沒有規(guī)定，可以任意時間間隔，因此各字符間并不同步。異步傳輸要求收、發(fā)端采用相同的數(shù)據(jù)幀格式，統(tǒng)一傳輸速率。計算機通信中常采用的典型速率有：300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s等。異步傳輸?shù)奶攸c是簡單、可靠，用于計算機與終端之間的數(shù)據(jù)通信，缺點是速率較低。80計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)同步傳輸：數(shù)據(jù)塊是由多個字符或二進制位串組成的，在數(shù)據(jù)塊的前后加上同步信息。通常是附加一個特殊的字符或比特序列，標志數(shù)據(jù)塊的開始與結(jié)束。以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位，并對其進

44、行同步。一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)位與同步信息的數(shù)據(jù)位結(jié)合起來構(gòu)成一個數(shù)據(jù)幀。81計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)差錯產(chǎn)生與差錯檢測方法差錯產(chǎn)生：信道的固有噪聲：隨機熱噪聲和外界短暫原因產(chǎn)生沖擊噪差錯類型：隨機和突發(fā)822.4.2 傳輸差錯控制方法計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)差錯檢測方法：檢錯和糾錯檢錯是不糾正傳輸中的錯誤，不會標識哪些位出錯，目的是防止接收數(shù)據(jù)中出現(xiàn)未被檢測到的錯誤。數(shù)據(jù)通信中的檢錯方法主要利用冗余的概念。即在信息數(shù)據(jù)發(fā)送之前，先按照某種規(guī)則附加上額外的比特位（稱為冗余位），構(gòu)成一個符合某一規(guī)則的碼字后再發(fā)送。接收一端收到碼字后，判斷其是否符合某一規(guī)則。如果不符合規(guī)則，就可以判定傳輸過

45、程中有錯。常用的檢驗方法有3種：循環(huán)冗余校驗（CRC）、奇偶校驗、檢驗和。糾錯是接收端能夠發(fā)現(xiàn)并能夠自動糾正傳輸差錯。當消息的接收方在檢測到差錯時，可采取兩種基本方法來糾正錯誤：一種是反饋重發(fā)糾錯法（ARQ），另一種是前向糾錯法（FEC）。目前大多數(shù)的通信系統(tǒng)都采用反饋重發(fā)糾錯法。83計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)用接收到的代碼，除以G(x)。只要得出的余數(shù) R 不為 0，就表示檢測到了差錯。 只要經(jīng)過嚴格的挑選，使用位數(shù)足夠多的除數(shù) G(x)，那么出現(xiàn)檢測不到的差錯的概率就很小。84計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1. 循環(huán)冗余編碼方法工作原理示例：設(shè)信息位為1010001，即 K(x)=x6

46、+x4+1G(x)=x4+x2+x+1（對應(yīng)的代碼為10111）則x4 K(x)=x10+x8+x4（對應(yīng)的代碼為10100010000），則冗余位為1101，R(x)=x3+x2+1T(X)=x4K(x)+R(x)= x10+x8+x4+x3+x2+1對應(yīng)的發(fā)送代碼為：10100011101計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)奇偶校驗最簡單的奇偶校驗法是把一個位（稱奇偶校驗）添加到數(shù)據(jù)中，強制數(shù)據(jù)碼字中的1的總數(shù)是奇數(shù)或者偶數(shù)。奇偶校驗的主要優(yōu)點是簡單。檢驗和使用求和算法的一種差錯檢測機制。把要發(fā)送的信息數(shù)據(jù)相加，產(chǎn)生一個稱為檢驗和的檢錯字符，該檢驗和被附加到信息的末尾。接收一端對收到的信息(包含

47、了信息數(shù)據(jù)和校驗和)，進行求和計算就能檢測出錯誤，如果計算結(jié)果是零，則沒有檢測出錯誤。86計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.4.3 信道復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù):常用的包括頻分復(fù)用、時分復(fù)用和碼分復(fù)用。時分復(fù)用（TDM）、頻分復(fù)用（FDM）、碼分復(fù)用（CDMA）。87計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)時分多路復(fù)用：是指用戶以循環(huán)的方式輪流傳輸。每個用戶周期性地獲得整個帶寬非常短的一個時間間隔（簡稱時間片），包括同步時分多路復(fù)用, 統(tǒng)計時分多路復(fù)用88計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)頻分多路復(fù)用：就是將信道的可用帶寬按頻率分割成若干個子頻帶信道，每路信道的信號以不同的載波頻率進行調(diào)制，各路信道的載波頻率互

48、不重疊。89計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)碼分復(fù)用多路：它把一種窄帶信號擴展到一個很寬的頻帶上，會有較強的抗干擾能力。允許來自不同用戶的多個信號共享相同的頻帶，允許每個站利用整個頻段發(fā)送信號，沒有時間限制，且多個信號可以線性疊加，利用編碼理論可以將多個并發(fā)的傳輸分離開。CDMA能夠提取出期望的信號，同時拒絕所有其它的信號，應(yīng)用在蜂窩網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信和有線電視網(wǎng)絡(luò)。90計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.4.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換方式的分類91計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)線路交換技術(shù)：也叫電路交換，是在數(shù)據(jù)的發(fā)送端和接收端之間，直接建立一條臨時的通道，供通信雙方專用。線路一旦接通，相連的兩個站便

49、可以直接通信，交換裝置對通信雙方的通信內(nèi)容不進行任何干預(yù)。線路交換方式的通信包括3個階段：線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路拆除。92計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)分組交換技術(shù)的特點：結(jié)合了報文交換和線路交換的優(yōu)點，將發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息一起，按照一定的格式組成一個數(shù)據(jù)單元（分組）再發(fā)送出去，每個分組的長度是固定的。分組交換技術(shù)在實際應(yīng)用中可分為數(shù)據(jù)報方式和虛電路方式。93計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)分組交換技術(shù)包括虛電路方式 數(shù)據(jù)報方式94計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)報文與報文分組，報文交換與分組交換的比較95計算機網(wǎng)絡(luò)第2章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)返回第3章：OSI參考模型學習目標理解：

50、OSI模型的分層、接口、服務(wù)和數(shù)據(jù)單元等概念。了解：OSI模型層的功能、對等層間的協(xié)議關(guān)系。掌握：基于OSI模型的系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸過程第3章：OSI參考模型3.1 OSI參考模型概述（分層概念、模型結(jié)構(gòu)和服務(wù)、 OSI環(huán)境中數(shù)據(jù)傳輸過程） 3.2-3.3 OSI模型7層功能定義（物理層、數(shù)據(jù)鏈路層）3.4 -3.6 OSI模型7層功能定義(網(wǎng)絡(luò)層，傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層）3.1.1 OSI參考模型的產(chǎn)生國際標準化組織（ISO）研究和制定一種開放、公開和標準化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型，來實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)之間相互連接和通信著名的ISO 7498國際標準，稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，記為OSI/RM，簡稱

51、OSI模型。OSI模型中的“開放”是指只要遵循OSI的標準，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的也遵循同一標準的其它任何系統(tǒng)通信?！跋到y(tǒng)”表示在現(xiàn)實世界中能夠進行信息處理或信息傳送的自治整體，它可以是一臺或多臺計算機，以及和這些計算機相關(guān)的軟件、外部設(shè)備、終端、信息傳輸手段等的集合。計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型991003.1.2 OSI模型結(jié)構(gòu)OSI模型結(jié)構(gòu)分為7層 服務(wù)定義應(yīng)用層Application表示層Presentation會話層Session傳輸層Transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層Data Link網(wǎng)絡(luò)層Network7654321為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù)數(shù)據(jù)表示在用

52、戶間建立會話關(guān)系不同主機進程間的通信在主機間傳輸分組在節(jié)點間可靠地傳輸幀節(jié)點間位流的透明傳輸計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型101計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層OSI模型中的層、協(xié)議和接口網(wǎng)中各主機都具有相同的層次。不同主機的同等層具有相同的功能。同一主機內(nèi)相鄰層之間通過接口通信。每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)。不同主機的同等層通過協(xié)議來實現(xiàn)同等層之間的通信。3.1.3 OSI模型的服務(wù)OSI模型的長遠貢獻在于提供了層、協(xié)議和服務(wù)的統(tǒng)一定義。在OSI模型中，下層向上層提供的服務(wù)分為：面向連接的服務(wù)和面向無連接的服務(wù)。面向連接服務(wù)（電話系統(tǒng)）兩個N層實體在數(shù)

53、據(jù)交換前，必須先建立連接。即初始化狀態(tài)信息，為N+1層實體的信息傳輸建立一個通道。在數(shù)據(jù)傳輸階段，通過這些狀態(tài)信息，第N層實體可以跟蹤在它們之間的PDU交換及它們與更高層的SDU交換當數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，應(yīng)釋放這個連接。即去除狀態(tài)信息，釋放建立連接時所分配的資源。無連接服務(wù)（郵政系統(tǒng)）兩個N層實體通信前，不需要先建立一個連接，不需要事先保留狀態(tài)信息，可以是可靠的或者不可靠的服務(wù)。102計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型服務(wù)是通過一組服務(wù)原語來定義，供用戶和其它實體訪問服務(wù)，通知服務(wù)提供者采取某些行動或報告某個對等實體的活動。服務(wù)原語分為4類：請求：由服務(wù)使用者發(fā)往服務(wù)提供者，請求它完成某項操作。指示

54、：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)使用者，表示發(fā)生了某些事件。響應(yīng)：由服務(wù)使用者發(fā)往服務(wù)提供者，對前面收到的指示的響應(yīng)。證實：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)使用者，對上述響應(yīng)的證實。下層向上層提供服務(wù)，為服務(wù)提供者；而上層調(diào)用下層的服務(wù)，為服務(wù)用戶。下層為上層提供的服務(wù)可分為兩類：面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)。103計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型3.1.4 OSI網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳輸過程基于OSI參考模型的計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)104計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型主機A應(yīng)用進程A傳送消息到目標主機應(yīng)用進程B的過程：A的消息送到源網(wǎng)絡(luò)體系的最高層，從最高層開始，自上而下逐層封裝。經(jīng)物理線路傳輸?shù)侥繕讼到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)體系，接收到的信

55、息自下而上逐層處理并拆封。由最高層將消息提交給目標進程B。計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型105數(shù)據(jù)多層封裝和拆封裝數(shù)據(jù) 段頭數(shù)據(jù) 段頭數(shù)據(jù)分組頭幀頭 段頭數(shù)據(jù)分組頭幀尾封裝段分組幀拆封計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型應(yīng)用進程的數(shù)據(jù)在OSI環(huán)境中經(jīng)過復(fù)雜的處理過程，才能夠送到另外一臺主機的應(yīng)用進程，但是對于每一臺主機的應(yīng)用進程來說，OSI環(huán)境中數(shù)據(jù)流的復(fù)雜處理過程是透明的。在開放系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信過程中，應(yīng)用進程的數(shù)據(jù)好像是“直接”傳送給對應(yīng)主機的應(yīng)用進程。返回3.2 物理層（Physical Layer）物理層是OSI參考模型的最低層。物理層利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)主機之間建立、管理和釋放物理連接

56、實現(xiàn)比特流的透明傳輸，為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元是比特（bit）。物理層應(yīng)該能夠為數(shù)據(jù)鏈路層建立相應(yīng)的物理連接，在數(shù)據(jù)傳輸過程中維護物理連接，以及在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束時釋放物理連接。107計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型108為了實現(xiàn)物理層的功能，需要做如下方面的規(guī)程定義，規(guī)定了物理接口的各種特性：機械：物理連接器的尺寸、形狀、規(guī)格。電氣：信號電平，信號的脈沖寬度和頻率，數(shù)據(jù)傳送速率，最大傳輸距離等。功能：接口引（線）腳的功能和作用。規(guī)程：信號時序，應(yīng)答關(guān)系，操作過程。計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型EIA/TIA 568A標準 T568A線序 1 2 3 4 5 6 7 8

57、 綠白 綠 橙白 藍 藍白 橙 棕白 棕 T568B線序 EIA/TIA 568B標準 1 2 3 4 5 6 7 8 橙白 橙 綠白 藍 藍白 綠 棕白 棕 3.3 數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）3.3.1 數(shù)據(jù)鏈路層概述數(shù)據(jù)鏈路層的低層是物理層，相鄰高層是網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層在物理層基礎(chǔ)上，通過建立數(shù)據(jù)鏈路連接，采用差錯控制與流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳輸單元是幀。數(shù)據(jù)鏈路層必須具備如下基本的功能將二進制數(shù)據(jù)組合為幀（Frame）。處理傳輸差錯，保證按序、不丟失和不重復(fù)地接收信息幀。調(diào)節(jié)發(fā)送速率使發(fā)送方與接收方相匹配；以及在兩個網(wǎng)絡(luò)實

58、體之間提供數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放的管理。109計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型組幀的目的是數(shù)據(jù)一幀一幀地傳送，在出現(xiàn)差錯時，將有差錯的幀再重傳一次，避免了全部數(shù)據(jù)的重傳每個幀除了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外，還包括校驗碼，使接收方能發(fā)現(xiàn)傳輸中的差錯。發(fā)送方以幀為單位發(fā)送比特流，接收方按幀接收并檢驗比特流，將檢驗正確的數(shù)據(jù)幀交給網(wǎng)絡(luò)層處理。幀的結(jié)構(gòu)必須使接收方能夠明確地從物理層的比特流中區(qū)分出幀的起始與終止處。常用組幀的方法：帶字符填充的首尾標志法、帶位填充的首尾標志法、物理層編碼違例法。110幀首部 幀尾部IP數(shù)據(jù)包幀的數(shù)據(jù)部分幀開始幀結(jié)束=MTU數(shù)據(jù)鏈路層的幀長發(fā)送組幀計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型

59、幀同步：能從比特流中區(qū)分出幀的起始與終止使用比特填充的首尾定界符法 以一組特定的比特模式(如01111110)來標志一幀的起始與終止。保證數(shù)據(jù)的透明性2、違法編碼法 借用違法編碼序列來定界幀的起始與終止。例: 在物理層，若用曼徹斯特編碼時，高低表示”1”,低高表示”0” ，則可用高高或低低表示起止。 01111110data01111110011111101幀011111010010011010計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型111差錯控制方法為了控制差錯，一般采用自動請求重發(fā)方法（ARQ）。它是指在接收站接收到包含出錯數(shù)據(jù)的信息（幀）時，自動發(fā)出重傳出錯幀的請求。ARQ協(xié)議有三種形式：停等(

60、stop-and-wait)ARQ協(xié)議、連續(xù)ARQ協(xié)議、選擇重傳ARQ協(xié)議 112計算機網(wǎng)絡(luò)第3章 OSI參考模型鏈路層的任務(wù)兩節(jié)點間可靠的數(shù)據(jù)傳輸Ethernet, X.25, ATM, 停等ARQ協(xié)議發(fā)送方發(fā)送一個數(shù)據(jù)幀后，必須停下來等待接收方的確認幀后才可以發(fā)送下一個數(shù)據(jù)幀；在接收方接收錯誤時，接收方則發(fā)一否認幀，要求發(fā)送方重發(fā)該幀為防止發(fā)送的數(shù)據(jù)丟失，發(fā)送方內(nèi)部設(shè)置一個定時器，當超過定時時間，而發(fā)送方仍未收到確認幀時，發(fā)送方重發(fā)該幀；為防止確認幀丟失而造成接收方接收并遞交重復(fù)幀，要求發(fā)送方給每一個數(shù)據(jù)幀帶上一個序列號。保證了傳輸?shù)陌踩煽?，實現(xiàn)簡單,傳輸過程中信道的利用率太低。計算機網(wǎng)