1、2022-6-221计算机网络应用技术第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础 11 计算机网络的发展 12 计算机网络的定义、功能及分类 13 计算机网络的组成和拓扑结构 14 数据通信基础 15 计算机网络体系结构 16 计算机网络的传输介质 17 计算机网络传输设备2022-6-222第二章第二章 局域网局域网 21 局域网概述 22 局域网的体系结构 23 Ethernet 24 非主流局域网 25 网络操作系统第三章第三章 广域网与广域网与InternetInternet 31 广域网的基本概念 32 Internet的基本概念 33 TCP/IP协议 2022-6-223第四章第
2、四章 综合布线系统综合布线系统4.1 布线系统设计42 结构化布线安装与测试第五章第五章 应用实例应用实例参考书：参考书： 计算机网络实用技术，王洪、贾卓生等编著，人民邮电计算机网络实用技术，王洪、贾卓生等编著，人民邮电出版社。（出版社。（2525） 局域网与广域网的设计与实现，机械工业出版社。（局域网与广域网的设计与实现，机械工业出版社。（3232） 数据通讯与网络，机械工业出版社。（数据通讯与网络，机械工业出版社。（4848） 计算机网络（第三版），清华大学出版社。计算机网络（第三版），清华大学出版社。2022-6-224个人介绍 王占杰 大连理工大学信息学院计算机系 网络与控制研究室 E
3、-mail : 电话：4706002或4706003转8211研究方向：计算机网络、（实时）分布式系统、 计算机控制与数据处理、数字化企业等。2022-6-225 第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础1 11 1 计算机网络的发展计算机网络的发展 111 计算机网络的计算机网络的发展发展历史历史 计算机网络的发展过程是计算机与通信（C&C, Computer and Communication）的融合过程。 6060年代：年代： 面向终端分布的计算机系统 计算机终端系统是计算机与通信结合的前驱，把多台远程终端设备通过公用电话网连接到一台中央计算机构成所谓面向终端分布的计算机系统、解决远程
4、信息收集、计算和处理。根据信息处理方式的不同，它们还可分为实时处理连机系统、成批处理连机系统和分时处理连机系统。计算机终端系统虽还称不上是计算机网络，但它提供了计算机通信的许多基本技术，而这种系统本身也成为以后发展起来的计算机网络的组成部分。因此，这种终端连机系统也称为面向终端分布的计算机通信网。 2022-6-226计算机网络的计算机网络的发展发展历史历史 70 70年代：年代：分组交换数据网（PSDN）出现 以美国国防部高级研究计划局DARPA（Defense Advanced Research Project Agency ）的ARPANET为代表，采用崭新的“存贮转发分组交换”原理，它
5、标志着计算机网络的兴起。ARPANET所采用的一系列技术，为计算机网络的发展奠定了基础。ARPANET中提出的一些概念和术语至今仍被引用。因此，它有分组交换网之父的殊誉。而分组交换网的出现则被公认为现代电信时代的开始。此后，许多大学、研究中心、各企业集团、各主要工业国家纷纷研制和建立专用的计算机网和公用交换数据网。 ARPANET是由一种通信子网通信子网（Communication Subnet)和资资源子网源子网（Resource Subnet）组成的两级结构的计算机网络。 2022-6-227计算机网络的计算机网络的发展发展历史历史 图给出了这种计算机网络的示意图。 由接口报文处理机IMP
6、（Inter- face Message Processor）和通信 线路一起负责主机Host之间的通信任务，构成了通信子网，实现信息传输与交换。由通信子网互连的主机组成资源子网，它负责信息处理、向网络用户提供可共享的软硬件资源。当主机（H1）要与远地另一主机（H2）通信。H1首先将信息送至本地相连的IMP暂存，通过通信线路沿着适当的路径（按一定原则静态或动态的选择的）转发至下一IMP暂存，依次经过中间的IMP中转，最终传输至远地的目的IMP，并送入与之直接相连的目的主机。如此，由IMP组成的通信子网，完成各IMP之间的存存贮转发贮转发（Store and forward）任务。 2022-6
7、-228计算机网络的计算机网络的发展发展历史（历史（70年代） 采用这种方式，使通信线路不为某对通信双方所独占，大大提高昂贵的通信线路的利用效率。ARPANET中存贮转发的信息基本单元是分组分组（Packet），它是将整个要交换的信息报文（Message）分成若干信息分组，对每个分组按存贮转发的方式在通信子网上传输，因此把这种以存贮转发方式传输分组的通信子网又称为分组交换数据网分组交换数据网（PSDN。 目前世界上运行的中低速远程通信网大都采用分组交换网。与此相应的公众交换电话网被称为公用数据网PDN（Public Data Network）或公用交换数据网PSDN。ARPANET中的IMP，
8、在PSDN中也被称为分组交换节点（Packet Switch Node）。 70年代到80年代中，广域网WAN（Wide Area Network）得到迅速发展，它们也被称为第二代计算机网络。 2022-6-229计算机网络的计算机网络的发展发展历史（历史（8080年代）年代）*8080年代年代： LAN 、互连网 、综合业务数字网ISDN和智能网IN 70年代中期由于微电子和微处理机技术的发展及在短距离局部地理范围内计算机间进行高速通信要求的增长，计算机局域网LAN（Local Area network ）因运而生。进入80年代，LAN获得蓬勃发展。国际标准化组织ISO（Internatio
9、nal Standards Organiztion）于84年正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”OSI（Open System Interconnection Basic Reference Model）的国际标准ISO/OSI 7498。计算机网络开始走向国际标准化网络的时代。它支持各厂商生产的计算机系统可互连。随着计算机技术、通信技术的发展和应用领域的扩大，通信网络和计算机网络技术一直在迅速发展。综合业务数字网ISDN正是这一发展的体现。 2022-6-2210计算机网络的计算机网络的发展发展历史（历史（9090年代）年代） 90 90年代：年代：现代网络技术 、协同计算 高速以
10、太网(百兆、千兆 ),三层交换、ATM、VLAN。光纤技术的发展解决了线路传输速度慢的问题,共享型的10M速度的网络需要向更高速的网络升级,因此出现了FDDI网络、 快速以太网、高速以太网和交换式以太网,以及ATM网络,在IP协议方面出现了三层交换等许多网络新技术. 我们把“计算机支持的协同工作”定义为：地域分散的一地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。任务。 把支持协同工作的计算机软件称为群件(Groupware)。 计算机协同工作将计算机技术、网络通信技术、多媒体技术以及各种社会科学紧密地结合起来，向人
11、们提供了一种全新的交流方式。 2022-6-2211计算机网络基础计算机网络基础112 计算机网络的前景计算机网络的前景 90年代以后，以互联网为代表的计算机网络得到了飞速的发展，从最早的教育科学网络发展逐步发展为商业化的网络，并已成为仅次于全球电信网的世界第二大网络。互联网已经渗透到人类社会生活的方方面面，已经深刻地改变了人们的生活和工作方式。可以不夸张的说，互联网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 面对飞速发展的计算机网络技术和互联网的巨大商机，各个国家纷纷制定了本国的网络发展计划和信息基础设施计划，这使得计算机网络的发展进入了一个崭新的历史阶段，已经成为当今世界最热门的学科之一。 我
12、国也先后实施了一系列网络工程。中国公用互联网（ChinaNet）、金桥网、中国教育网（CerNet）、中国科学院网，并称为中国“四大网络”。 2022-6-2212 共享通信线路的单机系统 具有通信功能的单机系统 2022-6-22132022-6-22142022-6-22151 12 2 计算机网络的定义、功能及分类计算机网络的定义、功能及分类 1 12 21 1 计算机网络的定义计算机网络的定义 把分布在不同地点的多个计算机物理上互连，按照网络通把分布在不同地点的多个计算机物理上互连，按照网络通信协议相互通信，以共享硬件、软件和数据资源为目标的系统。信协议相互通信，以共享硬件、软件和数据
13、资源为目标的系统。 这是一个广义的定义，它具有这样的一些特征：这是一个广义的定义，它具有这样的一些特征： 1 1 计算机计算机网络网络是一互连的计算机系统的群体。这些计算机系统在地理上是是一互连的计算机系统的群体。这些计算机系统在地理上是分布的，可能在一个房间内，在一个单位里的楼群里，一个或几个城市里，分布的，可能在一个房间内，在一个单位里的楼群里，一个或几个城市里，甚至在全国乃至全球范围。甚至在全国乃至全球范围。 2 2 这些计算机系统是自治的，即每台计算机是独立工作的，它们是在网这些计算机系统是自治的，即每台计算机是独立工作的，它们是在网络协议控制下协同工作的。络协议控制下协同工作的。 3
14、 3 系统互连要通过通信设施（网）来实现。通信设施一般都有通信线路、系统互连要通过通信设施（网）来实现。通信设施一般都有通信线路、相关的传输、交换设备等组成。相关的传输、交换设备等组成。 4 4 系统通过通信设施执行信息交换，资源共享，互操作和协作处理，实现系统通过通信设施执行信息交换，资源共享，互操作和协作处理，实现各种应用要求。各种应用要求。 2022-6-22161 12 22 2 计算机网络的功能计算机网络的功能 不同的计算机网络是为不同的目的需求而设计和组建的，它们所提供的服务和功能也有所不同。 计算机网络所可能提供的功能如下： 1 数据通信：终端与计算机、计算机与计算机之间能够进行
15、通信，互传数据，从而方便地进行信息收集、处理、交换。 2 资源共享：用户可以共享计算机网络范围内的系统硬件、软件、数据、信息等各种资源。 3 网络计算：提供分布处理和均衡计算机负荷的功能，降低软件设计复杂性，提高系统效率。 4 集中控制：通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制，对网络资源进行集中的分配和管理。 5 提高系统的可靠性：借助冗余和备份的手段提高系统可靠性。 6 网络新服务：开辟大量新的应用服务项目。 2022-6-22171 12 23 3 计算机网络的分类计算机网络的分类 计算机网络可以从地域范围、拓扑结构、信息传输交换计算机网络可以从地域范围、拓扑结构、信息传输交换方式
16、或协议、网络组建属性或用途等不同角度加以分类。方式或协议、网络组建属性或用途等不同角度加以分类。 按地域范围分类按地域范围分类 从计算机系统之间互连距离和网络分布地域范围角度来从计算机系统之间互连距离和网络分布地域范围角度来看，有局域网看，有局域网LANLAN、城域网、城域网MANMAN、广域网、广域网WANWAN等。等。 按拓扑结构分类按拓扑结构分类 网络拓扑结构是从网络拓扑的观点来讨论和设计网络的网络拓扑结构是从网络拓扑的观点来讨论和设计网络的特性。就是用所构成的网络几何构形，来体现网络各组成特性。就是用所构成的网络几何构形，来体现网络各组成成分之间的结构关系，从而反映了整个网络的整体结构
17、外成分之间的结构关系，从而反映了整个网络的整体结构外貌。貌。实际上，考虑更多的是通信子网的拓扑结构问题。通实际上，考虑更多的是通信子网的拓扑结构问题。通信子网可设计成两种通信（信道）类型：点对点通信信子网可设计成两种通信（信道）类型：点对点通信（Point -to -PointPoint -to -Point）和广播通信（）和广播通信（Broadcast Broadcast ）。）。 2022-6-2218计算机网络的分类计算机网络的分类点对点信道： 其特点是一条线路连接一对节点。两台主机常常经过几个节点相连接。信息的传输采用存贮转发方式。这种信道成的通信子网常见的拓扑结构有：星形，树形，回路
18、形，相交回路形，全连接形，不规则形式分布式。 2022-6-2219计算机网络的分类计算机网络的分类广播信道：广播信道： 其特点是只有一条供诸结点共享的通信信道。任一结点所发出的信息报文可被所有其它结点接收。当然对信道需要有一定的访问控制机制。由这种信道构成的通信子网的拓扑结构可有三种形式：总线性，环形，卫星或无线广播通信方式。 2022-6-2220计算机网络的分类计算机网络的分类按信息传输交换方式分类按信息传输交换方式分类 根据信息在网内传输交换方式，可分为： 电路交换 ； 存贮转发交换 ：报文交换 ； 分组交换：数据报，虚电路。 按网络组建属性分类按网络组建属性分类 一个计算机网络，根据
19、其组建、经营和用户，特别是它的数据传输和交换系统的拥有性，可以分为公用网和专用网两类。公用网是由国家电信部门组建、经营管理、提供公众服务。专用网往往是由一个政府部门或一个公司等组建经营，未经许可，其他部门和单位不得使用。 2022-6-22211 13 3 计算机网络的组成和拓扑结构计算机网络的组成和拓扑结构 1 13 31 1 计算机网络的组成计算机网络的组成 计算机网络主要由宿主计算机计算机网络主要由宿主计算机（HOSTHOST） 、终端（、终端（TerminalTerminal） 、通、通信处理机和通信设备等网络单元经通信处理机和通信设备等网络单元经通信线路连接组成。信线路连接组成。 该
20、网络分为两层： 通信子网和资源子网。 通信子网由结点计算机和高速通信线路组成独立的，承担全网的数据传输、交换、加工等通信处理工作。资源子网包括宿主计算机、终端、通信子网接口设备和软件等，它负责全网的数据处理和为网络用户提供网络资源和网络服务。2022-6-22221 13 32 2 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 网络拓朴结构是计算机网络结点和通信链路所组成的几何形状。通常有总线结构、星形、树形、环形、全部互联和不规则形。 总线型结构： 总线型结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的结点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输；总线型网络使用广播式
21、传输技术，总线上的所有结点都可以发送数据到总线上，数据沿总线传播。但是，由于所有结点共享同一条公共通道，所以在任何时候只允许一个站点发送数据。 当一个结点发送数据，并在总线上传播时，数据可以被总线上的其他所有结点接收。各站点在接收数据后，分析目的物理地址再决定是否接收该数据。 粗、细同轴电缆以太网就是这种结构的典型代表。2022-6-2223 总线型拓扑结构有如下一些特点： （1）结构简单灵活，易于扩展。 （2）共享能力强，便于广播式传输。 （3）网络响应速度快，但负荷重时则性能迅速下降。 （4）局部站点故障不影响整体，可靠性较高。但是，总线出现故障，则影 响整个网络。 （5）易于安装、费用低
22、。 （6）网络效率和带宽利用率低。 （7）采用分布控制方式，各结点通过总线直接通信。 （8）各工作站点平等，都有权争用总线，不受某站点仲裁。网络拓扑结构（网络拓扑结构（总线型）2022-6-2224网络拓扑结构（网络拓扑结构（环型） 环型结构：环型结构是各个网络结点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中。环型结构有两种类型，即单环结构和双环结构。令牌环（Token Ring）是单环结构的典型代表，光纤分布式数据接口（FDDI）是双环结构的典型代表。 环型拓扑结构的特点如下： （1）在环型网络中，各工作站间无主从关系，结构简单。 （2）信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好。
23、（3）两个结点之间仅有唯一的路径，简化了路经选择。 （4）可靠性差，任何线路或结点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难。 （5）可扩充性差。2022-6-2225网络拓扑结构（网络拓扑结构（星型） 星型结构：星型结构的每个结点都由一条点到点链路与中心结点（公用中心交换设备，如：交换机、HUB等）相连。信息的传输是通过中心结点的存储转发技术实现的，并且只能通过中心站点与其它站点通信. 星型结构的主要特点是：(1）星型拓扑结构简单，便于管理和维护。(2）易实现结构化布线。(3）星型结构易扩充，易升级。 (4）通信线路专用，电缆成本高。(5）星型结构的网络由中心结点控制与管理，中心结点的可靠
24、性基本上决定了整个网络的可靠性。(6）中心结点负担重，易成为信息传输的瓶颈，且一旦故障，全网瘫痪。2022-6-2226网络拓扑结构（网络拓扑结构（树型）树型结构：树型结构是从总线型和星型结构演变来的，它有两种类型，一种是由总线型拓扑结构派生出来的，它由多条总线连接而成。另一种是星型结构的变种，各结点按一定的层次连接起来，形状像一棵倒置的树，故得名树型结构。在树型结构的顶端有一个根结点，它带有分支，每个分支还可以再带子分支。 树型结构的主要特点是：（1）这种结构是天然的分级结构。（2）易于扩展。（3）易故障隔离，可靠性高。（4）电缆成本高。（5）根结点的依赖性大，一旦根 结点出现故障，将导致全
25、网不能工作。2022-6-2227网络拓扑结构（网络拓扑结构（网状结构） 网状结构： 网状结构是指将各网络结点与通信线路互连成不规则的形状，每个结点至少与其它两个结点相连，或者说每个结点至少有两条链路与其他结点相连。大型互联网一般都采用这种结构，如：我国的教育科研示范网CERNET、国际互联网Internet的主干网都采用网状结构。 网状结构的主要特点是： （1）每个结点都有冗余链路，可靠性高。 （2）因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性能，但路经选择比较复杂。 （3）结构复杂，不易管理和维护。 （4）适用于大型广域网。 （5）线路成本高。2022-6-22
26、28网络拓扑结构（网络拓扑结构（混合型） 混合型结构： 混合型拓扑结构是由以上几种拓扑结构混合而成的，如：环星型结构，它是令牌环网和FDDI网常用的结构。 再如：总线型和星型的混合结构等。网络拓扑结构总结如下网络拓扑结构总结如下2022-6-222914 数据通信基础 141 数据通信系统 数据通信系统的模型如下图所示. 其中,源源: : 产生要发送的数据的设备.发送器发送器: :对信号进行转换或编码以产生能在传输系统中传输的电磁信号.传输系统传输系统: :连接源和目的地的传输线或复杂的网络.接受器接受器: :从传输系统接受信号并转换成目的站设备能处理的信号.目的站目的站: :从接受器接受数据
27、的设备.2022-6-2230数据通信系统数据通信系统的作用和功能:数据通信系统的基本作用是在两个实体之间交换数据,数据通信系统要完成如下关键任务:u传输系统利用率:要有效的利用由很多通信设备共享的传输设施,需要采用多路复用技术、拥塞控制技术等.u接口:为了通信,设备必须和传输系统接口,使产生的信号特性(如信号形式和信号强度)能适应传输系统传输,以及在接受端等对数据解释.u同步:传输系统和接受设备之间,发送器和接受器之间都需要同步,接受器必须确定信号何时开始,何时结束,以及每个信号的间距.u交换管理:在两个实体进行通信期间各种协调管理.u差错检测和校正:对通信中的差错检测并纠错,并需要流控.u
28、寻址和路由:决定信号到达的目的地路径选择过程。u恢复:当因某种原因系统被中断,需要对系统恢复。u报文格式:两个对话实体进行协商使报文格式一致。u安全:保证正确地、完整地、不被泄露地将数据从源发到目的。u网络管理:对复杂的通信系统进行配置、监控、故障管理等管理。2022-6-2231数据通信系统(模拟数据传输和数字数据传输)一、几个基本术语:u数据:定义为有意义的实体，数据涉及到事物的形式，而信息涉及的是这些数据的内容。数据又分为模拟数据(连续)和数字数据(离散)u信号和信号发送:信号是数据的电磁或电子编码，信号发送是指沿传输介质传输信号的动作。信号又分为：模拟信号(连续变化的电磁波)和数字信号
29、(0、1电压脉冲)u传输:指传播和处理信号的数据通信. 模拟数据和数字数据都可以用模拟信号和数字信号表示和传播.而模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上传输.通常,将传输过程中使用模拟信号的传输方式称为模拟数据传输(可能需要调制解调器);将传输过程中使用数字信号的传输方式称为数字数据传输(可能需要编解码)2022-6-2232数据通信系统(数据通信方式) 数据通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式.通常有如下三种分类方法:n按数据代码传输的顺序分为按数据代码传输的顺序分为: :串行传输和并行传输。串行传输和并行传输。n按数据传输的同步方式分为按数据传输的同步方式分为: :同步传输和异步传
30、输。同步传输和异步传输。n按数据传输的流向和时间关系分为按数据传输的流向和时间关系分为: :单工、半双工和双工传输。单工、半双工和双工传输。 串行通信串行通信：数据流以串行方式在一条信道上传输.该方法的优点是实现简单,采用较多.缺点是:为解决收、发方码组或字符同步，需要外加同步措施。 并行通信并行通信：将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时传输.并行传输不需要另外的措施就可实现收发双方的字符同步.缺点是:需要传输信道多、设备复杂、成本高，故较少采用。2022-6-2233数据通信系统(串、并行传输串、并行传输)并行传输并行传输(parallel)(parallel)与串行传输与串行传输(s
31、erial)(serial) 并行传输：局域网并行传输：局域网 距离近，至少有距离近，至少有8 8位数据同时传输，位数据同时传输，如图如图(a)(a)。计算机内部的数据多是并行传输。计算机内部的数据多是并行传输。 串行传输：距离较远的情况，每次由源到目的传输的串行传输：距离较远的情况，每次由源到目的传输的数据只有一位，如图数据只有一位，如图(b)(b)。成本因素，远距离通信一般采。成本因素，远距离通信一般采用串行传输技术。用串行传输技术。2022-6-2234数据通信系统(同步传输同步传输)* 同步传输(synchronous)(synchronous)方式不是对每个字符单独进行同步，而是对一
32、组字符组成的数据块进行同步对一组字符组成的数据块进行同步。同步的方法不是加一位停止位，而是在数据块前面加特殊模式的而是在数据块前面加特殊模式的位组合位组合( (如如01111110)01111110)或同步字符或同步字符(SYN)(SYN)，并且通过位填充或字符填充技术保证数据块中的数据不会与同步字符混淆。0111111001111110BAX. .01111110SYNSYNBAX. .SYN同步字符(一个或多个)同步位模式(一个或多个)可变长度的位数据块可变长度的字符数据块2022-6-2235数据通信系统(异步传输异步传输) 异步传输(asynchronous)(asynchronous
33、)的工作原理是：每个字节作为一个单元独立传输，字节之间的传输间隔任意。为了标志字节的开始和结尾，在每个字符的开始加一位起始位，结尾加1位、1.5位或2位停止位，构成一个个的“字符”。这里的“字符”指异步传输的数据单元，不同于“字节”，一般略大于一个字节。如下图所示：起始位数据位0数据位1数据位2数据位3数据位4数据位5数据位6校验位停止位停止位字符2字符1字符3字符4任意间隔任意间隔任意间隔2022-6-2236特点： 同步传输:以固定时钟节拍来发送数据信号。在一个数据流中,各信号码元之间的相对位置都是固定的,接受端要从收到的数据码流中正确区分发送的字符,必须建立同步的时钟。同步传输是以帧为单
34、位发送数据,并有帧的起始和终止标志。 与异步传输相比,同步传输在技术实现上复杂,但不需要对每一个字符单独加起、止码元作为识别字符的标志，只是在一串字符的前后加上标志序列。因此,传输效率高,适合较高速率的数据通信系统(2.4kb/s以上)。2022-6-2237数据通信系统(单工、双工)n单工数据传输：两站之间只能沿指定方向传输数据，反向传联络信号n半双工数据传输：两站之间可以沿两个方向传输数据，但两个方向不能同时传输n双工数据传输:两站之间可以同时两个方向传输数据A站B站正向数据信道反向信道A站B站正向数据信道反向信道A站B站2022-6-2238数据通信基础二、数据通信1 数据通信的结构 它
35、由宿主计算机、终端设备、通信设备和信号变换器组成。 TTTTTM通信控制器通信控制器MMMMM计算机计算机MM通信网通信网集中器集中器专用线路专用线路调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器-终端设备子系统终端设备子系统-数据传输子系统数据传输子系统-数据处理子系统数据处理子系统- 2022-6-2239数据通信基础2 数据通信的过程第一阶段第一阶段：建立通信线路。用户通过“拨号”将要通信的对方的地址告诉交换机，交换机查询对方终端线路，若空闲，则由交换机建立通信双方的物理通道。第二阶段第二阶段：建立数据传输链路。数据通信的双方建立同步联系，是通信双方处于正确的收发状态，通信双方验证对方地址。第
36、三阶段第三阶段：数据传输。通信双方传输数据和控制信号。第四阶段第四阶段：数据传输结束。通信双方通过有关的通信控制信息确认本次通信即将结束。第五阶段第五阶段：拆除链路。通信双方之一通知交换机，通信已结束，可以拆线，切断双方的逻辑链路。 2022-6-2240数据通信基础* 3 数据通信系统的质量标准 衡量一个数据通信系统的性能，主要考虑数据传输的数量和质量。 传输速率，单位时间内传送的信息单元的数量。bit/s，baud/s；二者不同，但可互换。 出错率。误码率=接收出现差错的比特数/传输全部的比特数。 可靠性（正常工作时间/总工作时间）*100%，或平均无故障时间。 适应性。对外界环境变化的适
37、应能力。 可维护性。维护方便程度。 标准化程度。衡量设计水准，共享，开放。 经济性。性能价格比。 通信建立时效。同步性能的指标。 2022-6-2241数据通信基础 1 14 42 2 数据传输原理数据传输原理 在数据通信系统中，数据传输时需要解决以下几个问题：信息的表示法、即信息编码问题；如何保证正确无误地传送信息，即接收和发送的同步问题；如何高效地利用通信线路传送信息，即多路复用问题。 1 信息交换代码 数据通信中传送的信息称为报文，既可以是数据信息，也可以是监控信息。报文是由一定意义的字符组成。字符又是由一定位数的二进制代码按一定规则编制而成，这些代码在数据传输中称为信息交换代码。在众多
38、信息交换代码中，如ASCII码。 2022-6-2242数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ） 2 数据传输方式 数据的传输方式有两种：以数字信号方式传输，或经调制变换后以模拟信号方式传输。数字信号以原来的二进制数“0”、“1”原封不变地在信道内传输叫基带传输。数字信号经调制以后，转换为模拟信号在信道内传输叫频带传输。 计算机网络技术中把数据信道直接传输数字信号的传输方式叫做基带传输。 基带传输中二进制数据信号的方法主要有以下三种： (1)非归零编码(NRZ) 非归零编码是用低电平表示逻辑“0”，用高电平表示逻辑“1”的编码方式。非归零编码的缺点是：为了保持收发双方的时钟同步，需要额外传输
39、同步时钟信号。2022-6-2243数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ）(2)曼彻斯特编码(Manchester) 每比特的中间有一次跳变，它有两个作用：一是作为位同步方式的内带时钟；二是用于表示二进制数据信号，可把“0”定义为由高电平到低电平的跳变，“1”定义为由低电平到高电平的跳变。该编码的优点：一是“自带时钟信号”，不必另发同步时钟信号，二是不含直流分量。(3)差分曼彻斯特编码(Difference Manchester) 每比特的中间有一次跳变，它只有一个作用，即作为位同步方式的内带时钟，不论由高电平到低电平的跳变，还是由低电平到高电平的跳变都与数据信号无关。“0”和“1”是根据
40、两比特之间有没有跳变来区分的。如果下一个数据是“0”，则在两比特中间有一次电平跳变；如果下一个数据是“1”，则在两比特中间没有电平跳变。 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码的缺点都是效率较低，在每个比特中间都有一次跳变，所以时钟频率是信号速率的2倍。如为了达到10Mbps的数据传输速率，要求时钟频率至少为20MHz。2022-6-2244数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ）数字数据到数字信号的编码方法数字数据到数字信号的编码方法 （a)不归零编码，(b)曼彻斯特编码 (c)差分曼彻斯特编码2022-6-2245数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ） 频带传输：在远距离传输中，经常采用电话
41、线作为传输链路，由于电话线传输声音的频率范围（300-3400Hz）不适合于直接传输数字信号，需先将数字信号转换为模拟信号，到达目的地之后，再将其还原为数字信号。将数字信号变换为模拟信号的过程为调制，将模拟信号还原为数字的过程为解调。有三种基本调制方式：幅度调制、频率调制和相位调制。 幅度调制：频率和相位不变，不同的振幅代表不同的数字（二进制）。 频率调制：振幅和相位不变，不同的频率代表不同的数字（二进制）。 相位调制：振幅和频率不变，不同的相位代表不同的数字（二进制）。2022-6-2246数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ） * 3 多路复用技术 多路复用是在单一的通信线路，同时传输
42、多个不同来源的信息，提高线路的利用率，降低成本。这就是所谓的多路复用(Multiplexing)。 多路复用分为两大类：频分多路复用(FDM)和时分多路复用(TDM)。A. 频分多路复用(FDM) 在介质上同时传输多路信号，每路信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率完全独立，即载波形成的信号不互相重叠，则各路信号可以成功地在介质上传输。(a)原始信道(b)频率提升(c)多路复用后的信道2022-6-2247数据通信基础（数据传输原理数据传输原理 ）B. 时分多路复用(TDM) 时分多路复用(Time Division Multiplexing)是把时间分为若干个时间槽(Slot)，每个
43、用户分得一个时间槽，在其占用的时间槽内，该用户可以独享信道的全部带宽。时间槽的划分有交替性和周期性。交替性是指不会有连续的时间槽被单个用户连续占用，而是大家轮流占用各个时间槽；周期性是指时间槽的分配要有一定周期性地重复出现。 我们来看一下作为PCM传输标准之一的T1信道是如何复用多路话音信号的。T1是在北美和日本广泛使用的标准，T1载波有24个信道组成，如图。每帧数据有193个比特，传输一帧数据的时间位传输125微秒。每帧的第一个比特是帧开始位，用于帧同步目的。另外有24个8比特的信道，每个信道有7位数据位和一位校验位。2022-6-2248数据通信基础（时分多路复用） *.信道1信道2信道3
44、信道4信道24一帧数据(193比特)信道5017位数据帧开始位校验位时间信道1信道2信道3信道4信道24第三帧数据193比特第二帧数据193比特第一帧数据193比特. .信道1信道2信道3信道4信道24信道1信道2信道3信道4信道24.第三帧开始位第二帧开始位第一帧开始位信道一内容：ABCD .信道二内容：abcd .信道三内容：1234 .信道四内容：!#$ . .举例(信道内容标记在信道号下方)：C c 3 #B b 2 A a 1 !2022-6-22491 14 42 2 差错控制技术差错控制技术* 人们总是希望数据在通信线路中正确无误地传输。但是，信道内外的干扰与噪声又是不可避免的。
45、 传输出错：外来干扰。随机错（信号前后无关），突发错（出错位相关）。 纠正方法：电器性能，差错控制。 差错控制：检测，纠正，处理。 控制方法：时间冗余，设备冗余，数据冗余。 差错控制技术：奇偶校验、海明校验、循环码冗余校验等。 奇偶校验（垂直冗余校验奇偶校验（垂直冗余校验VRCVRC） 奇偶校验以字符为单位校验，一个字符由8位组成，低7位为信息字符的ASCII代码，最高位为“奇偶校验位”。 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 原理：接收端、发送端“字符”中“1”的个数；“奇奇”或“偶偶”。2022-6-2250方块校验（水平垂直冗余校验LRC） * 在垂直冗余校验VRC的基础上，在
46、一批字符传输之后，另加一个称为“方块校验字符”的校验位字符。 奇偶校验位（VRC） 字符1 1 0 0 1 1 0 0 0 字符2 1 0 0 0 0 1 0 1 字符3 1 0 1 0 0 1 0 0 字符4 1 0 0 1 0 0 0 1 字符5 1 0 1 0 0 0 0 1 字符6 1 0 0 0 0 0 1 1 方块校验字符（LRC） 1 1 1 1 0 1 0 1上例是奇校验。 采用这种方法，若二进制传输错，不仅从横行中VRC反映出来，也可以从纵行中（LRC） 得到反映。有较强的校错能力，不仅能发现一位、二位或三位错，且可以自动纠正，使 误码率降低2-4个数量级。 2022-6-2
47、25115 计算机网络体系结构 151 网络体系结构及计算机网络协议 计算机网络体系结构：计算机网络体系结构：计算机网络的层次、网络拓扑结计算机网络的层次、网络拓扑结构、各层次的功能划分以及每层协议与接口的总称。构、各层次的功能划分以及每层协议与接口的总称。 网络协议：网络协议：为完全不同的系统提供共同的用于通信的环境。为完全不同的系统提供共同的用于通信的环境。L A NL A N协议使得网络通信电缆上传递的简单的电子信号变得协议使得网络通信电缆上传递的简单的电子信号变得有意义。没有协议，网络通信是不可能存在的。为了让两个有意义。没有协议，网络通信是不可能存在的。为了让两个工作站能够充分地进行
48、通信，他们必须使用相同的协议，就工作站能够充分地进行通信，他们必须使用相同的协议，就像两个人如果使用相同的语言，才能够更好地进行交流。像两个人如果使用相同的语言，才能够更好地进行交流。2022-6-2252 计算机网络体系结构是指网络的基本设计思想及方案，计算机网络体系结构是指网络的基本设计思想及方案，各个组成部分的功能定义。而层次结构是描述体系的基本方各个组成部分的功能定义。而层次结构是描述体系的基本方法，其特点是每法，其特点是每一层多建立在前一层基础上，低层为高层提多建立在前一层基础上，低层为高层提供服务。供服务。层次结构的优点：层次结构的优点： 1 1、抽象化。、抽象化。每一个层次的内部
49、结构对上下层均是不可见的。每一个层次的内部结构对上下层均是不可见的。 2 2、便于系统化和标准化。、便于系统化和标准化。 3 3、层次接口清晰、减少层次间传递的信息量，便于层次模、层次接口清晰、减少层次间传递的信息量，便于层次模块的划分和开发。块的划分和开发。 4 4、与实现无关，允许用等效的功能模块灵活地替代某层模、与实现无关，允许用等效的功能模块灵活地替代某层模块而不影响相邻层次的模块。块而不影响相邻层次的模块。 2022-6-2253计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构与协议 计算机网络也是由硬件和软件组成的 硬件:传输介质、计算机或网络设备、以及介质和计算机之间相连的接口等。 软
50、件：控制信息传送的协议以及其他相应的网络软件。 现在网络软件是高度结构化的，网络软件的构造技术是问题的关键，它包括了网络体系结构以及各个相关的协议。 若干重要概念 1、 协议：实现计算机网络资源共享、信息交换，各实体之间经常要进行各种通信和对话。 把国际互连网络叫做信息高速公路，要想在上面实现共享资源、交换信息，必须遵循一些事先制定好的规则标准，这就是协议。否则为所欲为、各行其是，其结果肯定是乱作一团。 协议就是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。2022-6-2254计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构与协议 协议有三个要素，即： 语义（Semantics）：“讲什么”；控制信
