第2章Internet技術(shù)基礎(chǔ)-1

本章學(xué)習(xí)目標(biāo)

本章主要講解Internet網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信所涉及的一些技術(shù)基礎(chǔ)知識，使大家了解在Internet網(wǎng)絡(luò)上信息是如何進(jìn)行傳遞的。通過對這些基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，同學(xué)們應(yīng)該掌握以下內(nèi)容：

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型、功能以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Internet網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換方式Internet網(wǎng)絡(luò)所采用的協(xié)議Internet網(wǎng)絡(luò)的域名管理第2章Internet技術(shù)基礎(chǔ)

2/2/202312.1數(shù)據(jù)通信一.信息、數(shù)據(jù)和信號1、信息：信息是關(guān)于客觀事實(shí)的可通訊的知識。信息是客觀世界各種事物的特征的反映——提供有關(guān)現(xiàn)實(shí)世界事物的消息和知識信息是可以通訊的——信息是構(gòu)成事物聯(lián)系的基礎(chǔ)信息形成知識——信息與人類的認(rèn)知能力相結(jié)合，產(chǎn)生了知識。2/2/20232

2、信息的度量可以利用概率來度量信息例如，現(xiàn)在某甲到1000人的學(xué)校去找某乙，某乙所處的可能性空間是該學(xué)校的1000人。當(dāng)傳達(dá)室告訴他：“這個人是管理系的”，而管理系有100人，那么，他獲得的信息為100/1000＝1/10，也就是可能性空間縮小到原來的1/10。通常，我們不直接用1/10來表示信息量，而用1/10的負(fù)對數(shù)來表示，即－log1/10＝log10。

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信息量的單位信息量的單位是比特（BIT，是二進(jìn)位制數(shù)字Binarydigit的縮寫）。一比特的信息量是指含有兩個獨(dú)立均等概率狀態(tài)的事件所具有的不確定性能被全部消除所需要的信息。信息量的定義公式可寫成：H(x)＝－∑P(Xi)log2P(Xi)i＝1,2,3….,n

這里:Xi代表第i個狀態(tài)（總共有n個狀態(tài)）P(Xi)代表出現(xiàn)第i個狀態(tài)的概率H(x)就是用以消除這個系統(tǒng)不確定性所需的信息量。2/2/20234

信息的度量例如硬幣下落可能有正反兩種狀態(tài)，出現(xiàn)這兩種狀態(tài)的概率都是1/2，即:P(Xi)＝0.5這時:H(x)＝–［P(X1)log2

P(X1)＋P(X1)log2

P(X1)］＝–(–0.5–0.5)＝1比特。2/2/202353、數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)（Data，又稱資料）是對客觀事物記錄下來的，可以鑒別的符號。這些符號不僅指數(shù)字，而且包括字符、文字、圖形等等。數(shù)據(jù)經(jīng)過處理仍然是數(shù)據(jù)。只有經(jīng)過解釋，數(shù)據(jù)才有意義，才成為信息。2/2/202364、信號信號是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼。信號在通信系統(tǒng)中可分為模擬信號和數(shù)字信號。由于數(shù)據(jù)信號分成模擬數(shù)據(jù)信號和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號，其中模擬信號是指一種連續(xù)變化的電信號，例如：電話線上傳送的按照話音強(qiáng)弱幅度連續(xù)變化的電波信號。數(shù)字信號是指一種離散變化的電信號，例如計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的電信號就是“0”和“1”的電壓脈沖序列串。

2/2/202374.1信號的特性信號的特性表現(xiàn)在時間特性和頻率特性兩個方面。4.2數(shù)據(jù)和信號A數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號B數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號C模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號D模擬數(shù)據(jù)，模擬信號2/2/202385、信號傳輸速率（1）調(diào)制速率:信號調(diào)制過程中，單位時間內(nèi)調(diào)制信號波形的變換次數(shù)，也就是單位時間內(nèi)所能調(diào)制的調(diào)制次數(shù)，簡稱波特率，其單位是波特（Boud).（2）數(shù)據(jù)信號速率:表示單位時間內(nèi)通過信道的信息量，單位是比特/秒（3）數(shù)據(jù)傳輸速率：單位時間內(nèi)傳送的數(shù)據(jù)量，其單位可以是比特、字符、碼組等，時間單位可以是分、秒、小時等，通常用字符/分為單位。2/2/202396、數(shù)據(jù)傳輸中的檢錯與糾錯糾錯碼是指在發(fā)送每一組信息時發(fā)送足夠的附加位，接收端通過這些附加位在接收譯碼器的控制下不僅可以發(fā)現(xiàn)錯誤，而且還能自動地糾正錯誤。如果采用這種編碼，傳輸系統(tǒng)中不需反饋信道就可以實(shí)現(xiàn)一個對多個用戶的通信，但譯碼器設(shè)備比較復(fù)雜，且因所選用的糾錯碼與信道干擾情況有關(guān)。某些情況為了糾正差錯，要求附加的冗余碼較多，這將會降低傳輸?shù)男省，F(xiàn)在比較常見的糾錯編碼有：海明糾錯碼、正反糾錯碼等。1．糾錯碼2/2/202310代碼結(jié)構(gòu)中的校驗(yàn)位:有多種確定校驗(yàn)位值的方法算術(shù)級數(shù)法原代碼12345各乘以權(quán)65432乘積之和6+10+12+12+10=50以11為模去除乘積之和（若余數(shù)是10,則按0處理），把得出的余數(shù)作為校驗(yàn)碼：50/11=4……6，因此代碼為123456。幾何級數(shù)法把所乘權(quán)數(shù)改為3216842等。質(zhì)數(shù)法把所乘權(quán)數(shù)改為質(zhì)數(shù)系列，如171311753等。注意:以11為模時，若余數(shù)是10，則按0處理。2/2/2023117、信道一般來說，一條通信線路至少包含兩條信道，一條用于發(fā)送的信道和一條用于接收的信道。和信號的分類相似，信道也可分為適合傳送模擬信號的模擬信道和適合傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道兩大類。（1）模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸(有線電話)（2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸（3）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸(用電話線上網(wǎng))（4）模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸2/2/202312典型的例子是話音信號在普通的電話系統(tǒng)中傳輸。一般人的語音頻率范圍是300—3400Hz，為了進(jìn)行傳輸，在線路上給它分配一定的帶寬，國際標(biāo)準(zhǔn)取4KHz為一個標(biāo)準(zhǔn)話路所占用的頻帶寬度。在這個傳輸過程中：語音信號以300—3400Hz頻率輸入，發(fā)送方的電話機(jī)把這個語音信號轉(zhuǎn)變成模擬信號，這個模擬信號經(jīng)過一個頻分多路復(fù)用器進(jìn)行變化，使得線路上可以同時傳輸多路模擬信號，當(dāng)?shù)竭_(dá)接收端以后再經(jīng)過一個解頻的過程把它恢復(fù)到原來的頻率范圍的模擬信號，再由接收方電話機(jī)把模擬信號轉(zhuǎn)換成聲音信號。（1）．模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸

2/2/202313（2）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳輸

計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備都是數(shù)字設(shè)備，它們只能接收和發(fā)送數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而電話系統(tǒng)只能傳輸模擬信號，所以這個數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)要進(jìn)入到模擬信道以前要有一個變換器進(jìn)行數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，以便它能在模擬信道上傳輸，這樣的一個變換過程叫調(diào)制（注意：這個調(diào)制過程并不改變數(shù)據(jù)的內(nèi)容，僅是把數(shù)據(jù)的表示形式進(jìn)行了改變）。這個變換器又叫做調(diào)制器。而當(dāng)調(diào)制后的模擬信號傳到接收端以后，在接收端也有一個變換器再對這個信號進(jìn)行反變換，即又把它變回?cái)?shù)字信號，這樣的一個變換過程叫解調(diào)。這個變換器又叫解調(diào)器。由于計(jì)算機(jī)和終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信一般是雙向的，因此在數(shù)據(jù)通信的雙方既有用于發(fā)送信號的調(diào)制器又有用于接收信號的解調(diào)器，所以把這兩個設(shè)備合在一起形成我們通常所說的調(diào)制解調(diào)器（Modem）。調(diào)制解調(diào)器就是使用一條標(biāo)準(zhǔn)話路（3.1kHz的標(biāo)準(zhǔn)話路帶寬）提供全雙工的數(shù)字信道。2/2/202314

調(diào)制解調(diào)器最基本的調(diào)制方法有以下幾種（在圖2-1中給出了這幾種波形傳輸數(shù)據(jù)的波形的示意圖）：（1）調(diào)幅（AM）即載波的振幅隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應(yīng)于無載波輸出，而1對應(yīng)于有載波輸出。（2）調(diào)頻（FM）即載波的頻率隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應(yīng)于頻率f1，而1對應(yīng)于頻率f2。（3）調(diào)相（PM）即載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號而變化。例如，0對應(yīng)于相位0度，而1對應(yīng)于180度。2/2/202315（3）模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸用數(shù)字信道傳輸模擬數(shù)據(jù)時，需要對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行脈沖編碼調(diào)制（PCM）。PCM最初并不是為傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)所設(shè)計(jì)的，它的目的是為了能使電話局之間的一條中繼線不只傳送一路電話而是可以同時傳送幾十路電話所設(shè)計(jì)的。PCM是將模擬電話信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，所以首先要對電話信號進(jìn)行取樣。根據(jù)取樣定理，只要取樣頻率不低于電話信號最高頻率的2倍，就可以從取樣的脈沖信號中無失真地恢復(fù)出原來的電話信號。標(biāo)準(zhǔn)的電話信號的最高頻率為3.4KHz，為方便起見，取最高頻率為4KHz，那么取樣頻率就是8KHz，相當(dāng)于取樣周期為125μs，即每秒鐘采樣8000次。下一步是進(jìn)行編碼。在我國使用的PCM體制中，電話信號是采用8bit編碼，也就是說，將取樣后的模擬電話信號量化為256個不同等級中的一個。2/2/202316（4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸

這種方式最典型的例子是在兩個裝有Windows98操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)上，利用Windows98中自帶的“直接電纜連接”功能把兩個計(jì)算機(jī)通過串行口或并行口直接相連。在這種情況下通信的雙方發(fā)出的數(shù)據(jù)和接收的數(shù)據(jù)以及在信道上所傳輸?shù)娜慷际菙?shù)字信號。對于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳輸來說，最普遍而且最容易的辦法是用兩個不同的電壓電平來表示兩個二進(jìn)制數(shù)字。例如，無電壓（也就是無電流）常用來表示0，而恒定的正電壓用來表示1。另外，使用負(fù)電壓（低）表示0，使用正電壓（高）表示1也是很普遍的。后一種技術(shù)稱為不歸零制NRZ（Non—ReturntoZero）。2/2/202317信道容量

對于一個給定的信道環(huán)境，在傳輸差錯率（誤碼率）任意趨近于零的情況下，單位時間內(nèi)可以傳輸?shù)男畔⒘?。換句話說，信道容量是信道在單位時間里所能傳輸信息的最大速率，其單位是比特/秒（b/s)2/2/202318二、通信系統(tǒng)的模型（香農(nóng)模型）信息源編碼器信道譯碼器接收器

噪音干擾2/2/2023191、模擬通信系統(tǒng)模型

2/2/2023202、數(shù)字通信系統(tǒng)模型2/2/2023213、數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信是指由信息源產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，不管通過模擬傳輸還是數(shù)字傳輸?shù)男诺?，按照一定的通信協(xié)議，形成數(shù)據(jù)流傳到受信者的過程。4、數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)凡是將終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)經(jīng)由模擬或數(shù)字傳輸系統(tǒng)連接起來，并以收集、傳輸、分配和處理數(shù)據(jù)為目的的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，它是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)痛惜的功能性物理實(shí)體。從系統(tǒng)設(shè)備級的構(gòu)成出發(fā)，由三部分組成：終端設(shè)備子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)。2/2/2023225、數(shù)據(jù)通信網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是由一些處于不同地理位置的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)交換設(shè)備和通信線路等構(gòu)成的系統(tǒng)，它的作用是使網(wǎng)上任兩點(diǎn)之間進(jìn)行正確、快速地傳送數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)實(shí)際上是一個數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。2/2/2023232.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？目前還沒有一個嚴(yán)格的定義，這里可以作如下理解：用通信介質(zhì)把分布在不同地理位置上的具有獨(dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備在物理上互連，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)信息互通和資源（硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源）共享的系統(tǒng)稱作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

2/2/2023242.2.1傳輸介質(zhì)

一、有向媒介1、雙絞線雙絞線分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。

圖2-1屏蔽雙絞線2/2/2023252.2.1傳輸介質(zhì)2、同軸電纜

同軸電纜的結(jié)構(gòu)，它的中央是銅質(zhì)的芯線（單股的實(shí)心線或多股絞合線），銅質(zhì)的芯線外包著一層絕緣層，絕緣層外是一層網(wǎng)狀編織的金屬絲作外導(dǎo)體屏蔽層（可以是單股的），屏蔽層把電線很好地包起來，再往外就是外包皮的保護(hù)塑料外層了。

2/2/2023262.2.1傳輸介質(zhì)3、光纖

光纖通信就是利用光導(dǎo)纖維（簡稱光纖）傳送光脈沖來進(jìn)行通信。光纖不僅具有通信容量非常大的特點(diǎn)，而且還具有其他的一些特點(diǎn)：抗電磁干擾性能好保密性好，無串音干擾信號衰減小，傳輸距離長抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)2/2/2023272.2.1傳輸介質(zhì)二、無向媒介1、無線電波:無線電波的電磁波頻段唄分成8部分，稱作波段，這些波段級別分別為：甚低頻

VLF

10~30KHZ

低

頻

LF

30~300KHZ

中

頻

MF

300~3000KHZ

高

頻

HF

3~30MHZ

甚高頻

VHF

30~300MHZ

超高頻

UHF

300~3000MHZ

過高頻

SHF3000~30000MHZ極高頻EHF30~300GHz2/2/2023282、地面微波：微波是指頻率為300MHz-300GHz的電磁波，是無線電波中一個有限頻帶的簡稱，即波長在1米（不含1米）到1毫米之間的電磁波，是分米波、厘米波、毫米波的統(tǒng)稱。微波頻率比一般的無線電波頻率高，通常也稱為“超高頻電磁波”。3、衛(wèi)星通信：衛(wèi)星通信系統(tǒng)由衛(wèi)星和地球站兩部分組成。衛(wèi)星在空中起中繼站的作用，即把地球站發(fā)上來的電磁波放大后再返送回另一地球站。地球站則是衛(wèi)星系統(tǒng)與地面公眾網(wǎng)的接口，地面用戶通過地球站出入衛(wèi)星系統(tǒng)形成鏈路。2/2/202329常見衛(wèi)星通信（1）VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)（2）銥星系統(tǒng)（3）海事衛(wèi)星通信系統(tǒng)（4）全球衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)2/2/2023304、蜂窩電話：蜂窩電話是為在兩個移動設(shè)備，或是一個移動與固定單元之間建立穩(wěn)定的通信連接而設(shè)計(jì)的。2/2/2023312.2.2協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)軟件協(xié)議就是控制數(shù)據(jù)通信的一組規(guī)則。協(xié)議三要素：語法、語義、時序語法：數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)或格式，指數(shù)據(jù)表示的順序。語義：比特流每一部分的含義。時序：數(shù)據(jù)何時發(fā)送以及以多快的速率發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。2/2/2023322.2.3節(jié)點(diǎn)和鏈路節(jié)點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)中某分支的端點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)中若干條分支的公共交匯點(diǎn)。鏈路：設(shè)備之間的通信信道。2/2/202333二、通信設(shè)備之間的關(guān)系1、線路配置：兩個或兩個以上的通信設(shè)備連接到鏈路的方式。（1）點(diǎn)到點(diǎn)（2）多點(diǎn)連接2/2/2023342、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫撬墟溌泛瓦B接的所有設(shè)備相互之間的幾何表示，共有五種可能的基本網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌壕W(wǎng)狀、星形、樹形、總線形、環(huán)形。2/2/202335（1）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中任意兩站點(diǎn)間都有直接通路相連，所以任意兩站點(diǎn)間的通信無需路由，而且有專線相連沒有等待延遲故通信速度快，可靠性高。但是組建這樣網(wǎng)絡(luò)投資是非常巨大的，例如你在有4個站點(diǎn)的全互連拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)上增加一個站點(diǎn)，那么你就得在這個網(wǎng)絡(luò)上增加4根線使這4個站點(diǎn)的每一個站點(diǎn)都與新站點(diǎn)有一根線進(jìn)行連接。由此也可看出這種全部互連型拓?fù)涞撵`活性差。但這種全部互連型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于對可靠性有特殊要求的場合。2/2/202336星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由中心結(jié)點(diǎn)和通過點(diǎn)對點(diǎn)鏈路連接到中心結(jié)點(diǎn)的各站點(diǎn)組成。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心結(jié)點(diǎn)是主結(jié)點(diǎn)，它接收各分散站點(diǎn)的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的站點(diǎn)。目前這種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)幾乎是Ethernet雙絞線網(wǎng)絡(luò)專用的。這種星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的中心結(jié)點(diǎn)是由集線器或者是交換機(jī)來承擔(dān)的。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：

由于每個設(shè)備都用一根線路和中心結(jié)點(diǎn)相連，如果這根線路損壞，或與之相連的工作站出現(xiàn)故障時，在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，不會對整個網(wǎng)絡(luò)造成大的影響，而僅會影響該工作站。網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展容易?？刂坪驮\斷方便。訪問協(xié)議簡單。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也存在著一定的缺點(diǎn)：過分依賴中心結(jié)點(diǎn)。成本高。（2）星形2/2/202337樹型拓?fù)涫菑目偩€拓?fù)溲葑冞^來的，形狀象一棵倒置的樹，頂端有一個帶有分支的根，每個分支還可延伸出子分支。樹型拓?fù)涫且环N分層的結(jié)構(gòu)，適用于分級管理和控制系統(tǒng)。這種拓?fù)渑c其它拓?fù)涞闹饕獏^(qū)別在于其根的存在。當(dāng)下面的分支節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，根接收該信號，然后再重新廣播發(fā)送到全網(wǎng)。這種結(jié)構(gòu)不需要中繼器。與星型拓?fù)湎啾?，由于通信線路總長度較短，故它的成本低，易推廣，但結(jié)構(gòu)較星型復(fù)雜。

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下的優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)展。從本質(zhì)上看這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，因此新的節(jié)點(diǎn)和新的分支易于加入網(wǎng)內(nèi)。故障隔離容易。如果某一分支的節(jié)點(diǎn)或線路發(fā)生故障，很容易將這分支和整個系統(tǒng)隔離開來樹型拓?fù)涞娜秉c(diǎn)是對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作，因此這種結(jié)構(gòu)的可靠性與星型結(jié)構(gòu)相似。（3）樹形2/2/202338總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)（包括工作站和文件服務(wù)器）均通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到傳輸介質(zhì)或稱總線上，各工作站地位平等，無中心結(jié)點(diǎn)控制。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的總線大都采用同軸電纜?？偩€上的信息多以基帶信號型式串行傳送。某個站點(diǎn)發(fā)送報文（把要發(fā)送的信息叫報文），其傳送的方向總是從發(fā)送站點(diǎn)開始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺發(fā)射的信息一樣，又稱為廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在總線網(wǎng)絡(luò)上的所有站點(diǎn)都能接收到這個報文，但并不是所有的都接收，而是每個站點(diǎn)都會把自己的地址與這個報文的目的地址相比較,只有與這個報文的目的地址相同的工作站才會接收報文。（4）總線形2/2/202339在總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，由于各站點(diǎn)通過總線來傳輸信息，并且各站點(diǎn)對于總線的使用權(quán)是平等，因此就產(chǎn)生了如何合理分配信道問題，這種合理解決信道分配問題的控制方法叫介質(zhì)訪問的控制方式?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的介質(zhì)訪問控制方式是叫CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下的主要優(yōu)點(diǎn)：l

從硬件觀點(diǎn)來看總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可靠性高。因?yàn)榭偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，而且又是無源元件。l

易于擴(kuò)充，增加新的站點(diǎn)容易。如要增加新站點(diǎn)，僅需在總線的相應(yīng)接入點(diǎn)將工作站接入即可。l

使用電纜較少，且安裝容易。l

使用的設(shè)備相對簡單，可靠性高。2/2/202340環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由網(wǎng)絡(luò)中若干中繼器通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路首尾相連型成一個閉合的環(huán)。這種環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使公共使用電纜型成環(huán)型連接。每個中繼器與兩條鏈路相連，由于環(huán)型拓?fù)涞臄?shù)據(jù)在環(huán)路上沿著一個方向在各節(jié)點(diǎn)間傳輸，這樣中繼器能夠接收一條鏈路上來的數(shù)據(jù)，并以同樣的速度串行地把數(shù)據(jù)送到另一條鏈路上，而不在中繼器中緩沖。每個站對環(huán)的使用權(quán)是平等的，所以它也存在著一個對于環(huán)型線路的“爭用”和“沖突”的問題。在環(huán)路上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過程大致如下：

發(fā)送報文的工作站（簡稱發(fā)送站）將報文分成報文分組，每個報文分組包括一段數(shù)據(jù)再加上某些控制信息，在控制信息中含有目的地址。發(fā)送站依次把每個報文分組送到環(huán)路上，然后通過其它中繼器進(jìn)行循環(huán)，每個中繼器都對報文分組的目的地址進(jìn)行判斷，看其是否與本地工作站的地址相同，僅有地址相同工作站才接收該報文分組，并將分組拷貝下來，當(dāng)該報文分組在環(huán)路上繞行一周重新回到發(fā)送站時，由發(fā)送站把這些分組從環(huán)路上摘除。由此可看出環(huán)路上某一結(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，它將不能正常地傳送信息。

（5）環(huán)形2/2/202341環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下優(yōu)點(diǎn)：路由選擇控制簡單。因?yàn)樾畔⒘魇茄刂潭ǖ囊粋€方向流動的，兩個站點(diǎn)僅有一條通路。電纜長度短。環(huán)型拓?fù)渌桦娎|長度和總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，但比星型拓?fù)湟獭＿m用于光纖。光纖傳輸速度高，而環(huán)型拓?fù)涫菃畏较騻鬏?，十分適用于光纖這種傳輸介質(zhì)。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)故障引起整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。在環(huán)路上數(shù)據(jù)傳輸是通過環(huán)上的每一個站點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的，如果環(huán)路上的一個站點(diǎn)出現(xiàn)故障，則該站點(diǎn)的中繼器不能進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，相當(dāng)于環(huán)在故障結(jié)點(diǎn)處斷掉，造成整個網(wǎng)絡(luò)都不能進(jìn)行工作。診斷故障困難。因?yàn)槟骋唤Y(jié)點(diǎn)故障會使整個網(wǎng)絡(luò)都不能工作，但具體確定是哪一個結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障非常困難，需要對每個結(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢測。2/2/202342（6）混合形拓?fù)?/2/2023433、傳輸模式：對兩個相互連接的設(shè)備之間的信號流動的方向進(jìn)行定義。（1）單工模式（2）半雙工模式（3）全雙工模式2/2/2023444、網(wǎng)絡(luò)類型（1）按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類（2）按網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類（3）按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍分類局域網(wǎng)，城域網(wǎng)，廣域網(wǎng)（4）按網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的對象分類2/2/2023455、網(wǎng)際互連（internet)將2個甚至多個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來，構(gòu)成一個互聯(lián)網(wǎng)（internet)的環(huán)境。2/2/202346三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用數(shù)據(jù)通信資源共享

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可靠性和可用性的提高

易于進(jìn)行分布處理

2/2/202347四、數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用和發(fā)展前景1、遠(yuǎn)程信息業(yè)務(wù)2、消息處理系統(tǒng)3、分組無線電網(wǎng)PRNET和分組衛(wèi)星網(wǎng)PSNET4、綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN5、利用各種通信網(wǎng)絡(luò)的消息系統(tǒng)6、應(yīng)用于計(jì)算機(jī)綜合制造（CIM）2/2/202348五、交換分組技術(shù)數(shù)據(jù)交換是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)，數(shù)據(jù)交換方式有多種，如線路交換、報文交換和分組交換，其中分組交換是Internet采用的一種數(shù)據(jù)交換方式。2/2/202349使用線路交換方式，就是通過網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)在兩個站之間建立一條專用的通信線路。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。最普通的線路交換例子是電話系統(tǒng)。在通話之前，通過用戶的呼叫（即撥號），如果呼叫成功，則從主叫端到被叫端就建立了一條物理通路，這樣雙方就能進(jìn)行通話了，當(dāng)通話結(jié)束后雙方掛機(jī)，這時為進(jìn)行通話所建立起來的物理通路就自動拆除了。其實(shí)，線路交換方式的通信也應(yīng)包括這三種狀態(tài)，即線路建立、數(shù)據(jù)傳送和線路拆除。1、線路交換2/2/202350在數(shù)據(jù)交換中，對一些實(shí)時性要求不高的信息，可以采用另一種數(shù)據(jù)交換的方法叫報文交換。報文交換方式傳輸?shù)膯挝皇菆笪?，在報文中包括要發(fā)送的正文信息和指明收發(fā)站的地址及其它控制信息。在這種報文交換方式中，不需要在兩個站之間建立一條專用通路。相反，如果一個站想要發(fā)送一個報文給另一站，它只要把一個目的地址附加在報文上，然后發(fā)送整個報文即可。報文從發(fā)送站到接收站，中間要經(jīng)過多個結(jié)點(diǎn)，在這每個中間結(jié)點(diǎn)中，都要接收整個報文，暫存這個報文，然后轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點(diǎn)。2、報文交換2/2/202351報文分組交換是國際上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍采用的數(shù)據(jù)交換方式。報文分組交換試圖綜合報文交換和線路交換的優(yōu)點(diǎn)。報文分組交換原理是把一個要傳送的報文分成若干段，每一段都作為報文分組的數(shù)據(jù)部分，由于報文分組交換允許每個報文分組走不同的路徑，所以一個完整的報文分組還必須包括地址、分組編號、校驗(yàn)碼等傳輸控制信息，并按規(guī)定的格式排列每個分組。報文分組交換的工作方式非常象報文交換，形式上的主要差別在于：在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長度。典型的最大長度是1000位到幾千位。3、分組交換2/2/202352分組交換適用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)際應(yīng)用中有兩種類型：虛電路方式和數(shù)據(jù)報方式。

(1)數(shù)據(jù)報方式的工作原理

2/2/202353(2)虛電路方式

2/2/202354六、復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用是指兩個或多個用戶共享公用信道的一種機(jī)制。通過多路復(fù)用技術(shù)，多個終端能共享一條高速信道，從而達(dá)到節(jié)省信道資源的目的，多路復(fù)用有頻分多路復(fù)用（FDMA），時分多路復(fù)用（TDMA），碼分多路復(fù)用（CDMA）幾種。

2/2/2023551、頻分復(fù)用頻分復(fù)用(FDM，F(xiàn)requencyDivisionMultiplexing)就是將用于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個子頻帶(或稱子信道)，每一個子信道傳輸1路信號。頻分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個子信道頻率之和，同時為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘柣ゲ桓蓴_，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號互不干擾(條件之一)。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘栆圆⑿械姆绞焦ぷ?，每一路信號傳輸時可不考慮傳輸時延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復(fù)用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復(fù)用(FDM)外，還有一種是正交頻分復(fù)用(OFDM)。2/2/2023562/2/