計(jì)算機(jī)通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計(jì)算機(jī)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信系統(tǒng)的基本原理、構(gòu)成局域網(wǎng)構(gòu)成、協(xié)議廣域網(wǎng)構(gòu)成、協(xié)議本課程本學(xué)期主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)通信的概念原理、方法和技術(shù)。包括數(shù)據(jù)通信的基本理論，系統(tǒng)組成，各組成部分采用的主要技術(shù)

了解通信技術(shù)的發(fā)展及趨勢(shì)通信的基本概念、方法數(shù)據(jù)通信的原理：FourierAnalysisBandwidth-LimitedSignalsTheMaximumDataRateofChannel通信的基本媒體及其特性MagneticMediaTwistedPairBasebandCoaxialCableBroadbandCoaxialCableFiberOptics(continued)通信的基本概念、方法調(diào)制系統(tǒng)ASKFSKPSKQAM通信的差錯(cuò)檢驗(yàn)衡比碼漢明碼循環(huán)碼

(continued)通信的基本概念、方法電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)策略交換無(wú)線通信基本原理交換的基本原理ATM,ISDN基本原理本課程內(nèi)在線索：OSI（OpenSystemInterconnect)七層模型TCP/IP實(shí)事標(biāo)準(zhǔn)課程參考書(shū)目ComputerNetworks(計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))UnderstandingDataCommunications&Networks(數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教程)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)通信原理一、通信的歷史回顧1837SamuelMorse電報(bào)MorseCode1876AlexanderGrahamBell電話1945ENIAC80年代PC發(fā)展90年代Internet應(yīng)用電話衛(wèi)星電視廣播LANWAN通信EmailTeleconferencingCellularTelephoneInformationService焦點(diǎn)問(wèn)題什么是連接？導(dǎo)線？電纜？光纖？通信標(biāo)準(zhǔn)易用性安全性開(kāi)放性二、標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化組織由于各種計(jì)算機(jī)總是不盡相同，所以它們之間的數(shù)據(jù)傳輸要比想象中的復(fù)雜得多不同國(guó)家人說(shuō)話-----------翻譯

不同機(jī)器間通信-----------協(xié)議網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織在建立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)以確保通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方面，許多美國(guó)和國(guó)際組織發(fā)揮了重要的作用。這些組織包括：

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ANSI)。

電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)。

國(guó)際通信聯(lián)盟(ITU)。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)。Internet協(xié)會(huì)(ISOC)相關(guān)的Internet工程任務(wù)組(IETF)。

電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)和相關(guān)的通信工業(yè)聯(lián)合會(huì)(TIA)。IEEE電氣電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)是建立通信標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵組織。IEEE是包含科學(xué)、技術(shù)和教育在內(nèi)的專業(yè)協(xié)會(huì)，在140多個(gè)國(guó)家中積極進(jìn)行活動(dòng)。IEEE的計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)局域網(wǎng)委員會(huì)發(fā)展了目前應(yīng)用的許多網(wǎng)絡(luò)互連標(biāo)準(zhǔn)，制定了在局域網(wǎng)環(huán)境下物理電纜電路和傳輸?shù)摹?02”標(biāo)準(zhǔn)。802標(biāo)準(zhǔn)802.1—802標(biāo)準(zhǔn)的概述。802.2—邏輯鏈接控制的標(biāo)準(zhǔn)和其他網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)。802.3—帶有檢測(cè)沖突的載波偵聽(tīng)多路存取方法(CSMA/CD)標(biāo)準(zhǔn)。802.4—傳遞總線存取的令牌標(biāo)準(zhǔn)。802.5—令牌環(huán)存取以及LAN與MAN間通信的標(biāo)準(zhǔn)。802.6—包括高速無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)互連在內(nèi)的LAN和MAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。802.7—寬帶電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。802.8—光纖電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。802.9—集成網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)(如語(yǔ)音和數(shù)據(jù)集成)的標(biāo)準(zhǔn)。802.10—LAN和MAN能共同使用的安全性標(biāo)準(zhǔn)。802.11—無(wú)線連接標(biāo)準(zhǔn)。802.12—要求優(yōu)先級(jí)存取方法標(biāo)準(zhǔn)。802.14—有線電視寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際通信聯(lián)盟ITU是為調(diào)制解調(diào)器、電子郵件和數(shù)字電話系統(tǒng)制訂標(biāo)準(zhǔn)的。ITU為下列標(biāo)準(zhǔn)做出了貢獻(xiàn)：

調(diào)制解調(diào)器的V標(biāo)準(zhǔn)，如56Kbps傳輸?shù)男耉.90標(biāo)準(zhǔn)。用于國(guó)際電子郵件交換的X.400標(biāo)準(zhǔn)。全世界電子郵件目錄的X.500標(biāo)準(zhǔn)。X.25WAN標(biāo)準(zhǔn)。(分組交換）電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)(EIA)EIA的成員包括電子公司和電信設(shè)備制造商。它也是ANSI的成員。EIA的首要課題是設(shè)備間的電氣連接和數(shù)據(jù)的物理傳輸。RS-232（或稱EIA-232）它已成為大多數(shù)PC機(jī)與調(diào)制解調(diào)器或打印機(jī)等設(shè)備通信的規(guī)范ISOOSI模型：典型分層模型國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會(huì)DES加密算法3、開(kāi)放系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)互連模型每一層實(shí)現(xiàn)特定的功能，并且只與上下兩層直接通信分層協(xié)議的目的在于把各種特定的功能分離開(kāi)來(lái)，并使其實(shí)現(xiàn)對(duì)其他層次來(lái)說(shuō)是透明的。這種分層結(jié)構(gòu)使各個(gè)層次的設(shè)計(jì)和測(cè)試相對(duì)獨(dú)立。3、開(kāi)放系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)互連模型兩個(gè)國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的對(duì)話3、開(kāi)放系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)互連模型應(yīng)用OSI七層協(xié)議進(jìn)行通信3.1OSI模型概述-----應(yīng)用層最高層，即應(yīng)用層（AplicationLayer）直接與用戶和應(yīng)用程序打交道。應(yīng)用層為用戶提供電子郵件、文件傳輸、遠(yuǎn)程登錄和資源定位等服務(wù)。應(yīng)用層也定義了一些協(xié)議集，以支持通過(guò)全屏幕文字編輯器方式來(lái)模擬各種不同類型的終端。3.1OSI模型概述-----表示層表示層（PresentationLayer）以用戶可理解的格式為上層用戶提供必要的數(shù)據(jù)。表示層也提供數(shù)據(jù)的安全措施。在把數(shù)據(jù)交給低層傳送前，它可以先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。另一端的表示層負(fù)責(zé)在收到數(shù)據(jù)后解密。用戶根本不知道數(shù)據(jù)曾經(jīng)改變過(guò)。對(duì)于侵權(quán)問(wèn)題嚴(yán)重的廣域網(wǎng)（覆蓋面積廣）來(lái)說(shuō)，這一技術(shù)特別重要。3.1OSI模型概述-----會(huì)話層會(huì)話層（SessionLayer）允許不同主機(jī)上的應(yīng)用程序進(jìn)行會(huì)話，或建立虛連接。舉例來(lái)說(shuō)，某個(gè)用戶登錄到一個(gè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)，并與之交換信息。會(huì)話層管理這一進(jìn)程，控制哪一方有權(quán)發(fā)送信息，哪一方必須接收信息。這其實(shí)是一種同步機(jī)制。差錯(cuò)恢復(fù)。例如，若一個(gè)用戶正在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個(gè)大文件的內(nèi)容，而網(wǎng)絡(luò)忽然壞了。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)重新工作時(shí)，用戶是否必須從該文件的起始處開(kāi)始重傳呢？回答是否定的，因?yàn)闀?huì)話層允許用戶在一個(gè)長(zhǎng)的信息流中插入檢查點(diǎn)。若網(wǎng)絡(luò)崩潰了，只要將最后一個(gè)檢查點(diǎn)以后丟去的數(shù)據(jù)重傳。用戶層次上的單一事務(wù)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)中刪去一個(gè)記錄3.1OSI模型概述-----運(yùn)輸層運(yùn)輸層（TransportLayer）運(yùn)輸層負(fù)責(zé)選擇通信使用的網(wǎng)絡(luò)。一臺(tái)計(jì)算機(jī)可能連接著好幾個(gè)網(wǎng)絡(luò)，其速度、費(fèi)用和通信類型各不相同。到底選擇哪一個(gè)取決于很多因素。比如，傳輸?shù)男畔⑹呛荛L(zhǎng)的連續(xù)數(shù)據(jù)流，還是分為多次間歇傳送。接收方不僅要對(duì)分組重新排序，還得驗(yàn)證所有的分組是否都已收到。3.1OSI模型概述-----網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）管理路由策略。哪一條才是最快、最便宜或最安全的呢？哪些路才是寬闊、沒(méi)有阻塞的呢？是讓整個(gè)報(bào)文采用同一路由，還是把報(bào)文分組后分別傳送呢？網(wǎng)絡(luò)層控制著通信子網(wǎng)（CommunicationsSubnet）。所謂通信子網(wǎng)就是實(shí)現(xiàn)路由和數(shù)據(jù)傳輸所必需的傳輸媒體和交換組件的集合。網(wǎng)絡(luò)層是針對(duì)子網(wǎng)的最高層次。計(jì)費(fèi)3.1OSI模型概述---數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）負(fù)責(zé)監(jiān)督相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息流動(dòng)。它使用檢錯(cuò)或糾錯(cuò)技術(shù)來(lái)確保正確的傳輸。解決流量控制的問(wèn)題。管理數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)通常被組合成幀加以傳輸。幀是按某種特定格式組織起來(lái)的字節(jié)集合。數(shù)據(jù)鏈路層用唯一的比特組合對(duì)將要發(fā)送的每一幀的開(kāi)始和結(jié)束進(jìn)行標(biāo)示，對(duì)接收進(jìn)來(lái)的每一幀進(jìn)行判斷，然后把無(wú)錯(cuò)的幀送往上一層，即網(wǎng)絡(luò)層。3.1OSI模型概述-----物理層物理層（PhysicalLayer）負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)比特流。這與數(shù)據(jù)通信的物理或電氣特性有關(guān)。傳輸媒體是銅質(zhì)電纜、光纖還是衛(wèi)星？數(shù)據(jù)怎樣由A點(diǎn)傳到B點(diǎn)？物理層以比特流的方式傳送來(lái)自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，而不去理會(huì)數(shù)據(jù)的含義或格式。同樣，它接收數(shù)據(jù)后，不加分析，直接傳給數(shù)據(jù)鏈路層。3.1OSI模型概述-----小節(jié)下面3層主要處理網(wǎng)絡(luò)通信的細(xì)節(jié)問(wèn)題。它們一起向上層用戶提供服務(wù)。上面4層主要針對(duì)端對(duì)端的通信。它們定義用戶間的通信協(xié)議，但不關(guān)心數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛯訉?shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。3.2物理層物理層由兩個(gè)主要部分組成：傳輸媒體和連接策略。傳輸媒體：決定了信號(hào)是如何傳送的。雙絞線、同軸電纜、光纖、衛(wèi)星、微波塔無(wú)線電波3.2物理層連接策略：如何連接A—F，讓他們實(shí)現(xiàn)通信？電路交換報(bào)文交換分組交換3.2物理層-----電路交換打電話CircuitSwitching中，兩節(jié)點(diǎn)間的線路將一直保持到其中一方終止通信。也就是說(shuō)，該線路只用于這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的通信。電路交換要求在開(kāi)始傳輸信息前完成路由選擇并實(shí)現(xiàn)連接。當(dāng)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間需要持續(xù)通信時(shí)，這種連接方式最為有用。缺點(diǎn)必須有應(yīng)答線路沒(méi)有充分利用3.2物理層-----報(bào)文交換節(jié)點(diǎn)A將這一報(bào)文附加上節(jié)點(diǎn)F的地址，點(diǎn)A選擇了節(jié)點(diǎn)C。接著，節(jié)點(diǎn)A把報(bào)文（包含了節(jié)點(diǎn)F的地址信息）傳送給C。在節(jié)點(diǎn)C報(bào)文被暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)，同時(shí)其邏輯部件尋找下一節(jié)點(diǎn)。由于報(bào)文被每個(gè)經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)起來(lái)，所以使用這一方法的網(wǎng)絡(luò)也稱為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Store-and-ForwardNetwork）。過(guò)程3.2物理層-----報(bào)文交換與電路交換的區(qū)別?在報(bào)文交換中，報(bào)文被每個(gè)節(jié)點(diǎn)暫時(shí)存儲(chǔ)。在電路交換中，節(jié)點(diǎn)象一個(gè)交換設(shè)備一樣，只負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。因?yàn)閳?bào)文交換會(huì)導(dǎo)致傳輸延遲。?在電路交換中，兩節(jié)點(diǎn)間的所有信息交換都使用同一條路徑。而在報(bào)文交換中，不同的報(bào)文可能經(jīng)過(guò)不同的路由。因此，不同的報(bào)文可以分時(shí)共享同一公共線路，這樣，網(wǎng)絡(luò)的利用率就提高了。?電路交換在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，要求收發(fā)雙方共同參與。而報(bào)文交換則不需要。報(bào)文被發(fā)送到目的地，然后存儲(chǔ)起來(lái)等待取用。3.2物理層-----報(bào)文交換長(zhǎng)報(bào)文可能超過(guò)了節(jié)點(diǎn)的緩沖器容量，也可能使相鄰節(jié)點(diǎn)間的線路被長(zhǎng)時(shí)間占用。一個(gè)線路故障有可能導(dǎo)致整個(gè)報(bào)文丟失。因此，報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)已不再被廣泛采用，而逐漸被更為高效的分組交換網(wǎng)絡(luò)所取代。3.2物理層-----分組交換用于把在報(bào)文交換中傳輸長(zhǎng)報(bào)文而導(dǎo)致的問(wèn)題的影響最小化實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的報(bào)文，將被劃分成更小的單元，即分組。分組的長(zhǎng)度隨設(shè)計(jì)而定每一個(gè)分組都帶有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的地址，還攜帶著其他由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所規(guī)定的說(shuō)明該分組從哪里來(lái)到哪里去的附加信息當(dāng)所有分組到達(dá)后，他們就被重新裝配路由方式數(shù)據(jù)報(bào)-----------類似報(bào)文交換虛電路-----------類似電路交換3.2物理層-----分組交換路由方式數(shù)據(jù)報(bào)：采用數(shù)據(jù)報(bào)方式，每個(gè)分組被獨(dú)立地傳輸。也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將每一個(gè)分組當(dāng)作單獨(dú)的一個(gè)報(bào)文，對(duì)它進(jìn)行路由選擇。這種方式允許路由策略考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)際變化。如果某條路徑發(fā)生阻塞，它可以變更路由。虛電路：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在發(fā)送分組前，首先建立一條線路（虛電路）。所有分組通過(guò)同一條路徑傳輸，以確保正確地按次序到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。不同的虛電路可以共享一條公共網(wǎng)絡(luò)線路每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的邏輯部件負(fù)責(zé)存儲(chǔ)接收到的分組，并為它們安排行程。路由方式優(yōu)劣3.2物理層-----連接策略的比較3.3數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)物理層發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，在它上面的數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)確保它正確地運(yùn)作。競(jìng)爭(zhēng)當(dāng)兩個(gè)以上節(jié)點(diǎn)同時(shí)要在同一媒體上進(jìn)行傳輸時(shí)，就會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)。帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) 令牌傳遞(TokenPassing):把一串循環(huán)通過(guò)所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的特定比特流稱為令牌。循環(huán)節(jié)點(diǎn)順序編號(hào)錯(cuò)誤檢測(cè)和校正奇偶校驗(yàn)

4分層與TCP/IP協(xié)議七層參考模型是在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)被發(fā)明之前設(shè)計(jì)的，因此模型中沒(méi)有包含用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的一層。另外，七層參考模型為會(huì)話協(xié)議提供了完整的一層，而這一層隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)從大型分時(shí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到個(gè)人工作站后已經(jīng)變得不很重要了。在這種情況下，開(kāi)發(fā)TCP/IP的研究人員發(fā)明了一個(gè)新的分層模型。4分層與TCP/IP協(xié)議第一層：物理層，對(duì)應(yīng)于基本網(wǎng)絡(luò)硬件，如同ISO七層參考模型一樣。第二層：網(wǎng)絡(luò)接口層，規(guī)定了怎樣把數(shù)據(jù)組織成幀及計(jì)算機(jī)怎樣在網(wǎng)絡(luò)中傳輸幀，類似于I