計算機通信網(wǎng)-課程介紹

電子科技大學關于教師段景山高級工程師，優(yōu)秀主講教師長期從事無線通信網(wǎng)絡系統(tǒng)的研發(fā)，在寬帶無線網(wǎng)、無線自組織網(wǎng)、無線局域網(wǎng)，實現(xiàn)多項自主研發(fā)的領先技術擅長軟件編程與工程實現(xiàn)主研863等國家、部省級項目多余項Tel:61830519Email:Office：科B－122B第一頁，共37頁。第一頁，共37頁。電子科技大學—通信與信息工程學院關于教師冷甦鵬教授、博導，新世紀優(yōu)秀人才新加坡南洋理工大學博士，曾在新加坡、美國、挪威從事研究主持或參與國家自然基金、863、國家重大專項、歐盟國際合作項目、省部級、校企合作項目多項Intern.J.ofUltraWidebandComm.andSys.編委，IEEECommun.Magazine等10余家期刊審稿專家，20余個國際會議的TPC成員發(fā)表學術論文百余篇，出版英文專著1部，申請國家專利20余項研究方向：無線傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)、4G/5G網(wǎng)絡、移動互聯(lián)網(wǎng)、認知無線電網(wǎng)絡、智能交通Tel:61830520Email:Office：科B－124B答疑方式：課間、Email、電話第二頁，共37頁。第二頁，共37頁。研科3/24無線網(wǎng)絡與泛在計算研究團隊簡介實驗室科研資師14人，教授2人，副教授4人，講師8人，博士生10人，碩士生70余人團隊特點：國家級項目研究經(jīng)驗豐富：國家重大專項、863、自然基金等無線網(wǎng)絡研究成績卓著，以下方面技術實力國內(nèi)領先網(wǎng)絡體系、協(xié)議研究、設計與分析（協(xié)議棧設計，鏈路/網(wǎng)絡/傳送層）協(xié)議軟件實現(xiàn)技術網(wǎng)絡工程與應用技術偏重無線網(wǎng)絡：網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等14人，教授2人，副教授4人，講師8人，博士生10人，碩士生70余人偏重無線網(wǎng)絡：網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等國內(nèi)一流網(wǎng)絡專業(yè)實驗室，耗資超過千萬：骨干系統(tǒng)、IP網(wǎng)絡、SDH、程控系統(tǒng)、綜合接入網(wǎng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)工程14人，教授2人，副教授6人，講師6人，博士生10余人，碩士生70余人科研資師科研資師實驗室科研資師科研資師實驗室科研資師實驗室科研師資實驗室無線網(wǎng)絡與泛在計算團隊偏重無線網(wǎng)絡，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等第三頁，共37頁。第三頁，共37頁。無線網(wǎng)絡體系與協(xié)議移動互聯(lián)網(wǎng)、寬帶無線網(wǎng)的通信體制、組網(wǎng)體系、協(xié)議架構(gòu)、互聯(lián)與路由無線自組織網(wǎng)絡AdHoc、車聯(lián)網(wǎng)等動態(tài)網(wǎng)絡信道訪問、動態(tài)組網(wǎng)路由技術國家863三項國家自然基金一項部級項目兩項寬帶無線移動網(wǎng)絡技術下一代WLAN、5G網(wǎng)絡、蜂窩網(wǎng)與WLAN融合、綠色通信、移動終端應用國家科技重大專項五項部級項目一項無線傳感網(wǎng)/物聯(lián)網(wǎng)WSN節(jié)能通信與組網(wǎng)，信息采集、融合、存儲與處理，物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，智能交通信息系統(tǒng)，RFID讀寫國家科技支撐計劃兩項國家科技重大專項一項國家自然基金一項無線網(wǎng)絡新技術移動社會網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)、認知無線電與認知網(wǎng)絡、網(wǎng)絡級綜合抗干擾等歐盟合作項目一項國家863兩項國家自然基金兩項國家科技重大專項一項電子科技大學主要研究領域第四頁，共37頁。第四頁，共37頁。課程介紹計算機網(wǎng)絡是信息時代的基礎工具通信事務：Email、IP-Phone、QQ、微信等聊天…信息傳播：新浪、網(wǎng)易、IPTV、微博、…信息查詢：百度、Google、…生活娛樂：Game、Video、淘寶網(wǎng)、…公共事務：城市黃頁、旅游行政事務：校園網(wǎng)、政務、辦公、告示軍事事務：聯(lián)絡、情報、指令…5第五頁，共37頁。第五頁，共37頁。因特網(wǎng)

(Internet)外在形態(tài)終端設備、服務器、網(wǎng)絡設備、通信信道IP地址、子網(wǎng)互聯(lián)、拓撲結(jié)構(gòu)…內(nèi)在形態(tài)通信體制、網(wǎng)絡協(xié)議、路由協(xié)議信息處理、信息系統(tǒng)…6第六頁，共37頁。第六頁，共37頁。計算機網(wǎng)絡計算機間的通信，實現(xiàn)信息交流網(wǎng)絡通信多條傳輸路徑，可提高抗通信故障能力更多的計算機間的通信通信信道最簡計算機網(wǎng)絡通信信道如：

電話信道(ADSL)

雙絞線信道WiFi無線信道

。。。第七頁，共37頁。第七頁，共37頁。WiFi(WLAN)網(wǎng)絡網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)網(wǎng)絡實物圖網(wǎng)絡網(wǎng)絡一般網(wǎng)絡8第八頁，共37頁。第八頁，共37頁。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡拓撲：無規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡拓撲圖網(wǎng)絡節(jié)點(網(wǎng)絡設備)終端節(jié)點(計算機、服務器)通信信道9第九頁，共37頁。第九頁，共37頁。網(wǎng)絡中的通信體制分組交換通信體制數(shù)據(jù)信息分為若干小塊(稱為分組)進行傳輸每個分組長度在數(shù)十bits至上萬bits之間傳輸一個分組只需極短的時間(<1ms)分組交換網(wǎng)計算機通信“同時”進行多個通信ABCDEF網(wǎng)絡中有三對通信A–EB–DB–F分組通信的主要特性每個信道可同時承載多個通信不同通信的分組依次經(jīng)信道傳輸計算機實際上是一個一個分組的發(fā)送，宏觀上呈現(xiàn)“同時”的通信QQ下載e10第十頁，共37頁。第十頁，共37頁。11關于課程內(nèi)容計算機網(wǎng)絡系列課程中的一門基礎課程范疇：以計算機為信源和信宿進行通信的領域，用計算機對通信進行控制的領域。緊密相關課程：《局域網(wǎng)與城域網(wǎng)》、《接入網(wǎng)技術》、《TCP/IP協(xié)議原理》、《交換原理》、《網(wǎng)絡系統(tǒng)工程》、《網(wǎng)絡軟件設計》相關課程：《高級語言程序設計》、《軟件技術基礎》、《多媒體通信》、《通信原理》……《計算機通信網(wǎng)》《局域網(wǎng)與城域網(wǎng)》《TCP/IP協(xié)議》《接入網(wǎng)技術》《網(wǎng)絡系統(tǒng)工程》《網(wǎng)絡軟件設計》系列網(wǎng)絡實驗

網(wǎng)絡特色系列課程第十一頁，共37頁。第十一頁，共37頁。12CourseGoals掌握網(wǎng)絡的基本原理，跟蹤網(wǎng)絡發(fā)展方向網(wǎng)絡如何工作，網(wǎng)絡今后的發(fā)展成為網(wǎng)絡技術的專家(Professional)至少對公眾而言網(wǎng)絡的管理者(Administrator)規(guī)劃設計、組網(wǎng)建設、運行維護網(wǎng)絡的開拓者(Researcher)探索新思路、新領域、新技術網(wǎng)絡的制造者(Developer)設計、研發(fā)第十二頁，共37頁。第十二頁，共37頁。13課程信息教材：《計算機網(wǎng)絡》A.STanenbaum(第四版)參考書：ComputerNetworking:ATop-DownApproachFeaturingtheInternet,JamesKurose,KeithRoss,AddisonWesley,2005計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)方法（第三版），LarryL.Peterson,BruceS.Davie著，葉新銘等譯，機械工業(yè)出版社計算機網(wǎng)絡(第五版)，謝希仁著，電子工業(yè)出版社第十三頁，共37頁。第十三頁，共37頁。課程信息授課方式理論講授:網(wǎng)絡的理論知識軟件設計:幫助知識的深入理解、結(jié)果驗證布置作業(yè)、課題設計(C語言Project)安排實驗課外預習/復習：教材和參考書完成：課外作業(yè)、Project課件登錄163郵箱后，進入文件中心希望對課程提出你們的想法和建議對課程的看法和意見及時提出不希望遲到、早退手機鈴聲14第十四頁，共37頁。第十四頁，共37頁。課程信息授課學時數(shù)：64，學分：4課程時間：1~16周考試：閉卷考試成績組成期末考試：60分實驗成績：10分平時作業(yè)：15分中期考試：5分課堂考勤：10分注：實驗、作業(yè)、Project過程中，若有抄襲行為，各抄襲者分攤成績

15第十五頁，共37頁。第十五頁，共37頁。預備知識計算機技術網(wǎng)絡的設備都是由計算機構(gòu)成信息處理數(shù)據(jù)表示、存儲、傳輸軟件技術通信處理、信息處理依靠軟件功能實現(xiàn)通信技術數(shù)據(jù)載體(信號)數(shù)據(jù)通道(信道)數(shù)據(jù)收發(fā)(接口)網(wǎng)絡電話網(wǎng)絡視頻文件傳遞電子郵件信息瀏覽搜索通信軟件硬件信息處理軟件通信軟件硬件16第十六頁，共37頁。第十六頁，共37頁。預備知識：計算機技術計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)CPU、內(nèi)/外存、總線、各種外設計算機工作原理操作系統(tǒng)、功能軟件、設備驅(qū)動軟件硬件、軟件、操作系統(tǒng)硬件平臺是軀體操作系統(tǒng)是血肉功能軟件是靈魂CPU內(nèi)存接口接口接口接口接口接口操作系統(tǒng)功能軟件通信信道游戲機網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡主機游戲軟件網(wǎng)絡軟件上網(wǎng)軟件17第十七頁，共37頁。第十七頁，共37頁。預備知識：計算機技術操作系統(tǒng)：軟件工作的基本環(huán)境獨立、并發(fā)多任務進程、線程間通信順序、事件驅(qū)動典型操作系統(tǒng)WindowsLinux/AndriodUnixiOSVxWorks(嵌入式、網(wǎng)絡設備)uC-OS(開放源碼的小OS)…硬件數(shù)據(jù)收發(fā)任務數(shù)據(jù)分發(fā)任務文件處理信息顯示動畫顯示操作系統(tǒng)計算機系統(tǒng)18第十八頁，共37頁。第十八頁，共37頁。預備知識：信息處理信息表示信息存儲信息傳輸19第十九頁，共37頁。第十九頁，共37頁。預備知識：信息處理技術數(shù)據(jù)表示：任何數(shù)據(jù)表示都與當前的上下文有關例如有四字節(jié)：表示為：十六進制：為CDF8C2E7單字節(jié)整數(shù)：帶符號：-51,-8,-62,-25,無符號205,248,194,231雙字節(jié)整數(shù)：帶符號：-1843，-6206,無符號52728,49895四字節(jié)整數(shù)：帶符號：-839335191無符號3455632103ASCII：四個非法字符(ASCII只定義在1~127)Unicode字符(簡體中文字符集)：“網(wǎng)絡”作為對比：ASCII字符串CDF8C2E7對應的二進制為01001110011000110111任何數(shù)據(jù)，只有確定了它的表達形式才有實際意義Byte0Byte1Byte2Byte320第二十頁，共37頁。第二十頁，共37頁。預備知識：信息處理技術數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)按字節(jié)順序編號0123456789101112131415structEtherFrame{BYTEDA[6];BYTESA[6];U16Type；

BYTEData[1500]；}；`061214以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)角度看字節(jié)順序Send(EtherFrame)Byte0Byte1Byte2Byten數(shù)據(jù)傳輸按字節(jié)存儲位置順序傳輸DASAtypeData6字節(jié)6字節(jié)雙字節(jié)整數(shù)N字節(jié)分組格式21第二十一頁，共37頁。第二十一頁，共37頁。預備知識：軟件技術數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)描述結(jié)構(gòu)、數(shù)組、指針、鏈表軟件開發(fā)環(huán)境：C或C++VisualC++(windows)gcc(Linux)TurboC++pFDASATypeData指針結(jié)構(gòu)鏈表數(shù)組1np(null)typedefstruct{charDA[6];charSA[6];<otherfields>}Frame;Frame*pF;FrameFArry[50];typedefstruct{PDU*pNext;<otherfields>}PDU;pNextpNextpNextpNext=022第二十二頁，共37頁。第二十二頁，共37頁。預備知識：軟件技術算法流程：功能描述structEtherFrame{BYTEDA[6];BYTESA[6];U16Type；

BYTEData[1500]；}；算法：接收到一個數(shù)據(jù)幀，若目的地址與自己的地址相符，接受該幀，否則丟棄該幀軟件代碼：OnRecv(EtherFrame*pFm){if(AddrCmp(pFmDA,MyA)==0)Accept(pFm);elseDestroy(pFm);}接收FF.DA？接受F丟棄F返回接收流程圖相符DASAtypeData6字節(jié)6字節(jié)雙字節(jié)整數(shù)N字節(jié)分組格式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不符23第二十三頁，共37頁。第二十三頁，共37頁。通信技術模擬信號與數(shù)字信號數(shù)字邏輯與數(shù)字電路編碼與調(diào)制數(shù)字通信原理24第二十四頁，共37頁。第二十四頁，共37頁。通信技術數(shù)字傳輸信道編碼并/串信道解碼串/并5AH11110000bits=b(i)信道signal=s(t)5AHbits=b(i)s(t)=V0ifbit=0V1ifbit=1V1V0調(diào)制并/串解調(diào)串/并5AHbits=b(i)信道signal=s(t)5AHbits=b(i)

W0ifbit=0W1ifbit=101011010頻帶傳輸基帶傳輸

25第二十五頁，共37頁。第二十五頁，共37頁。Networkconcept網(wǎng)絡

vs城市應用

~社會活動通信

~交通系統(tǒng)信道

~道路、交通工具26第二十六頁，共37頁。第二十六頁，共37頁。Networkconcept網(wǎng)絡應用不僅僅是計算機間傳遞信息傳輸WWW，Email，文件傳遞、信息查詢、…廣告、購物、商務、銀行業(yè)務、…商業(yè)模式：B2B、B2C、O2O、…游戲、電影等休閑娛樂一些頗具新意的應用語音/視頻聊天、網(wǎng)絡電話等通信網(wǎng)絡電臺、網(wǎng)絡電視等廣播BT、skype、emule，QQ、微信GoogleEarth(前所未有的全球視點)打車APP、微信紅包……從網(wǎng)絡上，你可以看到世界的許多方面，今后還將會出現(xiàn)更多的新東西27第二十七頁，共37頁。第二十七頁，共37頁。Networkconcept網(wǎng)絡技術目前的Internet是主要的網(wǎng)絡形態(tài)IP(InternetProtocolVer4,IPv4，1981)新一代IP為IPv6下一代網(wǎng)絡到底應該是如何的呢？滿足人們花樣越來越多的需求適應計算機越來越快的處理能力越來越安全可靠…我們需要重新審視和整理網(wǎng)絡的技術發(fā)展方向28第二十八頁，共37頁。第二十八頁，共37頁。Networkconcept通信(傳輸)技術近年來，通信技術的發(fā)展步伐越來越快固定電話、移動電話有線通信、無線通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、…主流通信速率90年代：幾十kbps~幾Mbps現(xiàn)在：上百Mbps~幾十Gbps不斷提升的通信能力推動網(wǎng)絡技術發(fā)展促進網(wǎng)絡應用的全面開花結(jié)果通信技術仍在高速發(fā)展硬件技術、軟件技術、信號處理技術高速發(fā)展網(wǎng)絡的強大需求促進29第二十九頁，共37頁。第二十九頁，共37頁。課程綱要Overview(Ch-1)NetworkconceptandarchitectureKeyitems:layering,protocol,serviceTransmission(Ch2,Ch3)Transmissionmedium(Ch2)Datalinkcontrol(Ch3)LAN(Localareanetwork)(Ch4)Mediumaccesscontrol,CSMA/CDLANtechnology:Ethernet,WLAN,LANBridgeNetworkprotocolandservice(Ch5)NetworkprotocolandservicesRoutingprincipleTransportprotocol(Ch6)ProtocolandservicesCongestioncontrolConnectionandconnectionlessmodeApplication(Ch7)ElementsofnetworkapplicationsSpecificapplications:http,ftp,smtp,…網(wǎng)絡概念模型傳輸層面網(wǎng)絡層面應用層面30第三十頁，共37頁。第三十頁，共37頁。課程簡介Unit1.Overview網(wǎng)絡應用模型信道與網(wǎng)絡連接網(wǎng)絡通信模式服務、協(xié)議、層次結(jié)構(gòu)模型Internet網(wǎng)絡網(wǎng)絡中的某次通信活動網(wǎng)絡建模Bit傳輸分組鏈路路徑選擇端端通信網(wǎng)絡應用信道傳輸功能模型路徑選擇功能模型端端通信功能模型網(wǎng)絡應用功能模型計算機計算機路由器路由器31第三十一頁，共37頁。第三十一頁，共37頁。課程簡介Unit2.TransmissionElementsofPhysicallayerTransmissionmediaMediaencodingTransmissionsystemPSTNSONET信道(傳輸介質(zhì))傳輸硬件傳輸硬件數(shù)字信號傳輸(課程：通信原理)本章要點：掌握bit序列傳輸?shù)幕驹砹私饩W(wǎng)絡常用的傳輸介質(zhì)了解數(shù)字信號傳輸方法Bit序列Bit序列32第三十二頁，共37頁。第三十二頁，共37頁。課程簡介Unit3.DataLinkcontrolOverviewofdatalinkcontrolFramingFlowcontrolErrorcontrolErrordetection－CRCErrorrecoveryDataLinkprotocolHDLCSLIPPPP鏈路層用數(shù)字通信實現(xiàn)分組傳輸傳輸中出現(xiàn)的bit錯誤，造成分組錯誤。本章內(nèi)容：分組是如何轉(zhuǎn)變成bit序列傳輸?shù)模咳绾螜z測分組中出現(xiàn)的錯誤？如何將出錯的分組恢復過來？有哪些典型的鏈路技術？分組序列分組序列33第三十三頁，共37頁。第三十三頁，共37頁。課程簡介Unit4.LANOver