1、计算机网络教程计算机网络教程第1页，共75页。第一部分第一部分 计算机网络基础知识计算机网络基础知识n第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础n第二章第二章 网络体系结构、协议和软件系统网络体系结构、协议和软件系统n第三章第三章 局域网实用组网技术局域网实用组网技术n第四章第四章 广域网实用组网技术广域网实用组网技术n第五章第五章 Internet 基础基础n第六章第六章 Intranet 网络管理网络管理8/16/20222第2页，共75页。第二部分第二部分 Windows NT 组网技术组网技术n第七章第七章 构建构建 Windows NT 网络网络n第八章第八章 NT 网络中的网络中的
2、 TCP/IP 管理管理n第九章第九章 各种各种 NT 网络工作站的连接网络工作站的连接8/16/20223第3页，共75页。第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础本章具体内容：本章具体内容：计算机网络的形成和发展计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络拓扑结构计算机网络的典型应用数据通信的基本概念和通信系统的常用指标数据通信方式和同步技术多路复用技术差错控制技术8/16/20224第4页，共75页。1.1 计算机网络的形成和发展计算机网络的形成和发展n计算机网络的产生计算机网络的产生n计算机网络技术的产生与发展是随着计算机网络技术的产生与发展是随着计算机技术计算机技术和和通信技术通信技术
3、的发展而发展起来的，它是计算机技术的发展而发展起来的，它是计算机技术与通信技术的有机结合，代表了当代计算机体系与通信技术的有机结合，代表了当代计算机体系结构发展的一个极其重要的方向；结构发展的一个极其重要的方向；8/16/20225第5页，共75页。n计算机网络的发展计算机网络的发展 随着计算机技术和通信技术的不断发展，计算随着计算机技术和通信技术的不断发展，计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程，其发展大致可分为以下展过程，其发展大致可分为以下4 4个个阶段：阶段：n具有通信功能的单机系统具有通信功能的单机系统 （终端）；（终端）；
4、n具有通信功能的多机系统具有通信功能的多机系统 ；n以共享资源为主要目的的计算机网络阶段以共享资源为主要目的的计算机网络阶段(ARPAnet);(ARPAnet);二二局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算阶段。段。8/16/20226第6页，共75页。n信息高速公路与未来的计算机网络n信息高速公路（1）信息高速公路的由来信息高速公路的由来 n19911991年美国国会参议员阿尔年美国国会参议员阿尔戈尔提出了戈尔提出了“信息高速公路信息高速公路法案法案”。三三19931993年年9 9月美国政府正式提出了建立月美国政府正式提出了建立“国家信息基础
5、设国家信息基础设施施”计划，即美国信息高速公路计划，简称计划，即美国信息高速公路计划，简称NIINII计划。计划。8/16/20227第7页，共75页。（2）信息高速公路的基本组成 信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分：信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分：通信网、计算机、信息和人通信网、计算机、信息和人 从信息高速公路的结构来看，可分为三部分：从信息高速公路的结构来看，可分为三部分：主干线、支线和支点主干线、支线和支点（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程 发起中国信息基础设施建设发起中国信息基础设施建设 CII CII建设建设 “三金三金”工程：工程：“金桥金桥”、“金卡金卡”、“
6、金关金关”8/16/20228第8页，共75页。n未来的计算机网络世界 幻想变成现实：幻想变成现实：电视电话、电视购物、电视教学、电视会议、家庭影电视电话、电视购物、电视教学、电视会议、家庭影院、家中办公、全球医疗会诊、全球电脑数据库等。院、家中办公、全球医疗会诊、全球电脑数据库等。8/16/20229第9页，共75页。1.2 计算机网络的定义计算机网络的定义n计算机网络的定义 将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计计算机算机、终端及其附属设备用通信设备和、终端及其附属设备用通信设备和通信线路通信线路连接起来，并配置连接起来，并配置网络软件网络软
7、件，以实现计算机，以实现计算机资源资源共享共享的系统。的系统。n计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。n通信线路：通信线路：双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。n网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。一一资源：硬件、软件、数据。资源：硬件、软件、数据。8/16/202210第10页，共75页。1.3 计算机网络的功能和分类计算机网络的功能和分类n计算机网络的功能n计算机之间和计算机用户之间的相互通信交往；计算机之间和计算机用户之间的相互通信交往
8、；n资源共享；资源共享；n计算机之间和计算机用户之间的协同工作；计算机之间和计算机用户之间的协同工作；8/16/202211第11页，共75页。n计算机网络的分类 n按网络拓扑结构划分：按网络拓扑结构划分：总线型、星状、环状、网状、树状。n按网络的覆盖范围划分：按网络的覆盖范围划分：局域网、城域网、广域网。n按数据传输所用的结构和技术划分：按数据传输所用的结构和技术划分：交换网交换网：包括电路交换网、分组交换网。：包括电路交换网、分组交换网。广播网广播网：包括分组无线网、卫星网、局域网。：包括分组无线网、卫星网、局域网。n按通信传输介质划分：按通信传输介质划分：双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫
9、星网等双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网等。8/16/202212第12页，共75页。n一般主要按计算机网络的分布距离来分类：n局域网 局域网是局部地区网的简称，计算机网络的通信距离局域网是局部地区网的简称，计算机网络的通信距离通常限于中等规模的地理区域内，一般不超过通常限于中等规模的地理区域内，一般不超过10km10km，可以是一个单位或地区组建。可以是一个单位或地区组建。n广域网 广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个城市、地区，甚广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个城市、地区，甚至国家、洲和全球。至国家、洲和全球。8/16/202213第13页，共75页。n城域网 城域网是介于局域网
10、与广域网之间的高速网络，其规城域网是介于局域网与广域网之间的高速网络，其规模限于一个城市范围。这类网络近几年发展迅速，其模限于一个城市范围。这类网络近几年发展迅速，其设计目标是要满足几十公里范围内的大量机关、公司、设计目标是要满足几十公里范围内的大量机关、公司、企事业单位的计算机联网需求，实现大用户、多种信企事业单位的计算机联网需求，实现大用户、多种信息传输的综合信息网络。息传输的综合信息网络。n因特网 因特网不是一种具体的网络，它把全球各种局域网和广域网因特网不是一种具体的网络，它把全球各种局域网和广域网通过路由器连接起来，采用通过路由器连接起来，采用TCPTCPI I协议通信来实现全球协议
11、通信来实现全球化的信息服务。化的信息服务。8/16/202214第14页，共75页。1.4 计算机网络的组成计算机网络的组成 虽然计算机网络系统的结构和组成是复杂的、多样的，但对于以分组交换技术为基础建立起来的计算机网络系统来说，所有系统都具有相同的结构和组成。按照逻辑划分，可将计算机网络划分为：n 资源子网n 通信子网8/16/202215第15页，共75页。n资源子网资源子网 n资源子网由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种资源子网由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。软件资源等组成。1.主要负责全网信息处理，向网络用户提供可用的资源主要负责全网信息处理，向
12、网络用户提供可用的资源和网络服务和网络服务。8/16/202216第16页，共75页。n通信子网通信子网 n通信子网由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算通信子网由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算机构成。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤等有线通机构成。传输介质可以是双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。信线路，也可以是微波、通信卫星等无线通信线路。2.通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，完通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，完成全网之间的数据传输、交换、控制成全网之间的数据传输、交换、控制。8/16/202217第17页，共
13、75页。1.5 网络的拓扑结构网络的拓扑结构n拓扑的概念拓扑的概念 拓扑学是几何学中的图论演变而拓扑学是几何学中的图论演变而来的来的“拓扑拓扑”(TOPOLOGY)(TOPOLOGY)方法。方法。它它把具体实体抽象为把具体实体抽象为“点点”，把连接实体，把连接实体的线路抽象为的线路抽象为“线线”，进而研究点、线、，进而研究点、线、面之间的关系。面之间的关系。8/16/202218第18页，共75页。n树型拓扑结构n树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构，有一树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构，有一个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所有根节点和个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所
14、有根节点和层分支节点都是转发节点。层分支节点都是转发节点。n适用于分级管理或控制型网络适用于分级管理或控制型网络。n网状拓扑结构由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备相连，由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备相连，节点间连接是任意的、无规律的。点节点间连接是任意的、无规律的。点点之间多条路径，由路点之间多条路径，由路由选择来进行路径选择。由选择来进行路径选择。8/16/202219第19页，共75页。n信道n信道是传送信号的一条通路，由传输介质及相应的信道是传送信号的一条通路，由传输介质及相应的 附属设附属设备组成。备组成。n信道可以按以下标准进行分类：信道可以按以下标准
15、进行分类：n计算机网络结构划分：计算机网络结构划分：物理信道物理信道和和逻辑信道逻辑信道n传输介质划分：传输介质划分：有线信道有线信道和和无线信道无线信道n传输数据信号类型划分：传输数据信号类型划分：模拟信道模拟信道和和数字信道数字信道信道的使用方式划分：信道的使用方式划分：专用信道专用信道和和公共交换信道公共交换信道8/16/202220第20页，共75页。n网络通信系统设计中涉及的主要问题n数据传输类型 模拟通信模拟通信、数字通信数字通信n数据通信方式 串行通信串行通信、并行通信并行通信n数据交换方式 线路交换线路交换、存储转发交换存储转发交换n同步技术 同步传输同步传输、异步传输异步传输
16、n差错控制技术 奇偶校验奇偶校验、循环冗余校验循环冗余校验8/16/202221第21页，共75页。1.8 串行传输与并行传输串行传输与并行传输n数据传输 图图1-7 1-7 数据的传输数据的传输 模拟通信模拟通信 数字通信数字通信 数据通信数据通信信源发、信源发、信宿收的都是数字信信宿收的都是数字信号。号。信信源源信信宿宿发发数数字字信信号号数数字字信信号号收收模拟信号模拟信号数字信号数字信号8/16/202222第22页，共75页。n传输方式n并行传输n字符编码的各位（比特）同时传输字符编码的各位（比特）同时传输 。图图1-8 1-8 并行传输并行传输数据发送端0123n-1信号地数据接收
17、端0123n-1信号地10108/16/202223第23页，共75页。n 特点：n传输速度快传输速度快 :一位（比特）时间内可传输一个字符；一位（比特）时间内可传输一个字符；n通信成本高通信成本高 :每位传输要求一个单独的信道支持；每位传输要求一个单独的信道支持；因此如果一个字符包含因此如果一个字符包含8 8个二进制位，则并行传输个二进制位，则并行传输要求要求8 8个独立的信道的支持；个独立的信道的支持；不支持长距离传输不支持长距离传输 :由于信道之间的电容感应，远由于信道之间的电容感应，远距离传输时，可靠性较低。距离传输时，可靠性较低。8/16/202224第24页，共75页。n串行传输n
18、将组成字符的各位串行地发往线路。将组成字符的各位串行地发往线路。图图1-9 1-9 串行传输串行传输信号信号地数据接收端信号信号地数据发送端0 1 0 0 1 1 0 18/16/202225第25页，共75页。n 特点：n传输速度较低传输速度较低，一次一位；，一次一位；n通信成本也较低通信成本也较低，只需一个信道；，只需一个信道；n支持长距离传输支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方式，目前计算机网络中所用的传输方式均为串行传输。均为串行传输。n数据的通信方式：n单工通信单工通信：传送的信息始终是一个方向。：传送的信息始终是一个方向。n半双工通信半双工通信：通信双方都可以发送或接收信息
19、，但不能同：通信双方都可以发送或接收信息，但不能同时时 双向发送。双向发送。n双工通信双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息：通信双方可以同时发送和接收信息。8/16/202226第26页，共75页。图图1-10 1-10 数据传输的三种方式数据传输的三种方式8/16/202227第27页，共75页。1.9 数据传输类型与编码技术数据传输类型与编码技术n数据的传输类型n数据通信数据通信：在不同的计算机和数字设备之间传送二进制：在不同的计算机和数字设备之间传送二进制代码代码0 0、1 1比特位的过程。比特位的过程。n频带传输（模拟传输）频带传输（模拟传输）：信源发出模拟信号在模拟：信源发出模拟
20、信号在模拟信道传输。信道传输。n基带传输（数字传输）基带传输（数字传输）：信源发出模拟信号以数字：信源发出模拟信号以数字信号的形式传输。信号的形式传输。8/16/202228第28页，共75页。n基带传输与数字信号编码n基带传输基带传输：信号只占有一定的频率范围。这种由计信号只占有一定的频率范围。这种由计算机或终端产生的，频谱从零开始而未经调制的数算机或终端产生的，频谱从零开始而未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本频带，简称基带。字信号所占用的频率范围叫基本频带，简称基带。利用基带信号直接传输的方式称基带传输利用基带信号直接传输的方式称基带传输。n数字基带信号的编码 n非归零编码非归零编码
21、n曼彻斯特编码曼彻斯特编码n差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码8/16/202229第29页，共75页。n非归零编码n码元码元 每一位二进制数字。每一位二进制数字。8/16/202230第30页，共75页。n优点：简单、容易实现简单、容易实现。n缺点：无法保证收发双方的同步，必须附加发无法保证收发双方的同步，必须附加发送同步信号。送同步信号。n应用：计算机串口和调制解调器之间。计算机串口和调制解调器之间。8/16/202231第31页，共75页。n曼彻斯特编码n曼彻斯特编码曼彻斯特编码是目前广泛使用的编码方法之一。在每一码是目前广泛使用的编码方法之一。在每一码元时间间隔内，当发元时间间隔内，当发
22、0 0时，在间隔的中间时刻电平从低向时，在间隔的中间时刻电平从低向高跃变；当发高跃变；当发1 1时，在间隔的中间时刻电平从高到低的跃时，在间隔的中间时刻电平从高到低的跃变。变。n差分曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。在每一码是对曼彻斯特编码的改进。在每一码元时间间隔内，无论发元时间间隔内，无论发0 0或或1 1，在间隔的中间都有电平的跃，在间隔的中间都有电平的跃变；但发变；但发1 1时，间隔开始时刻不变；发时，间隔开始时刻不变；发0 0时，间隔开始时刻时，间隔开始时刻变。变。8/16/202232第32页，共75页。1 0 1 1 0前半周期传送原码、后半周期传送反码前半周期
23、传送原码、后半周期传送反码发发0 0时在中间时刻电平从低跃变到高时在中间时刻电平从低跃变到高发发1 1时在中间时刻电平从高跃变到低时在中间时刻电平从高跃变到低曼特斯特编码曼特斯特编码发发0 0时前半码元与上一后半码元相反发时前半码元与上一后半码元相反发1 1时时前半码元与上一后半码元相同前半码元与上一后半码元相同差分曼特斯特编码差分曼特斯特编码8/16/202233第33页，共75页。n曼彻斯特编码的特点及应用曼彻斯特编码的特点及应用优点：内同步、成本低内同步、成本低缺点：效率低效率低应用：典型的典型的10BASE10BASE以太网等以太网等n差分差分曼彻斯特编码的特点曼彻斯特编码的特点优点：
24、内同步、抗干扰性能较好内同步、抗干扰性能较好缺点：实现技术复杂实现技术复杂8/16/202234第34页，共75页。n频带传输与模拟信号编码n基本概念n编码编码：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号，以便通过数字传输介质传输出去。以便通过数字传输介质传输出去。n调制调制：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正弦波：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正弦波的模拟信号的过程。的模拟信号的过程。n解调解调：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来的：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来的数字信号。数字信号。n解码解码：在接收端，将数字信号变换成原始数据。：在接收端，
25、将数字信号变换成原始数据。8/16/202235第35页，共75页。n幅度调制n幅度调制又称幅度调制又称“振幅键控振幅键控”，在幅度调制中，频率和相，在幅度调制中，频率和相位都是常数，振幅为变量位都是常数，振幅为变量,即载波的幅度随发送的信号即载波的幅度随发送的信号而变化。而变化。n频率调制频率调制又称频率调制又称“移频键控移频键控”，在频率调制中，振幅，在频率调制中，振幅和相位为常量，频率为变量，即载波的频率随发送和相位为常量，频率为变量，即载波的频率随发送的信号而变化。的信号而变化。8/16/202236第36页，共75页。n相位调制相位调制又称相位调制又称“移相键控移相键控”。在相位调制
26、中，振幅、频率为。在相位调制中，振幅、频率为常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信号而变化。常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信号而变化。8/16/202237第37页，共75页。n 图1-12三种调制方式波形数据0100011112111222(a)幅度调制(b)频率调制(c)绝对相位调制相对相位调制8/16/202238第38页，共75页。1.10 数据同步技术数据同步技术n基本概念n概念 数据的发送和接收要求同步，发送端以一定数据的发送和接收要求同步，发送端以一定的速度在一定的起止时间内发送数据，接收的速度在一定的起止时间内发送数据，接收端也必须以相同的速度在相同的起止时间内端也必
27、须以相同的速度在相同的起止时间内发送数据。发送数据。8/16/202239第39页，共75页。n需解决问题n正确区分和识别每个比特正确区分和识别每个比特-位同步位同步n区分每个代码的起始和结束位区分每个代码的起始和结束位-字符同步字符同步n区分出完整的报文数据块的开始和结束位区分出完整的报文数据块的开始和结束位-帧同步帧同步n同步方式n异步传输方式异步传输方式3.同步传输方式同步传输方式8/16/202240第40页，共75页。n异步传输方式n每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位，以表示一个字符的开始和结束。起始位为一个字符的开始和结
28、束。起始位为“0”0”，结束位为，结束位为“1”1”，结束位的长度可以为结束位的长度可以为1 1位、位、1.51.5位或位或2 2位。位。图图1-13 1-13 异步传输异步传输发送端接收端停止位停止位 奇偶位奇偶位 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 起始位起始位起始位校验位终止位8/16/202241第41页，共75页。n工作特点n各个位以串行方式发送，并附有各个位以串行方式发送，并附有“起止位起止位”作为识别符作为识别符n以以字符字符为单位，字符之间通过为单位，字符之间通过“空号空号”来分隔来分隔n优点 设备简单、技术容易、费用低设备简单、技术容易、费用低n缺点 每传输一个字符，都
29、需要附加每传输一个字符，都需要附加23位附加位，开销大，消位附加位，开销大，消费传输时间费传输时间n应用 适用低速的通信场合适用低速的通信场合8/16/202242第42页，共75页。n同步传输方式三三以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连，既以固定的时钟节拍来发送数据信号，字符间顺序相连，既无间隙也没有插入位。收发双方的时钟信号与传输的每一无间隙也没有插入位。收发双方的时钟信号与传输的每一位严格对应，以达到位同步，在开始发送一帧数据前须发位严格对应，以达到位同步，在开始发送一帧数据前须发送固定长度的帧同步字符，发送完数据后再发送帧终止字送固定长度的帧同步字符，发送完数据后再发送帧终止
30、字符，这样就实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，这样就实现了字符和帧的同步，之后连续发送空白字符，直到发送下一帧时重复上述过程。符，直到发送下一帧时重复上述过程。8/16/202243第43页，共75页。n工作特点n同步传输中，信息是以数据块的方式传输n在位流中采用同步字符来保证定时n附加位多，效率高于异步传输发送端发送端接收端接收端数据块数据块同同步步信信号号同同步步信信号号数据块数据块0111111001111110图图1-14 1-14 同步传输同步传输8/16/202244第44页，共75页。n优点 传输速率高。传输速率高。n缺点 设备较贵，线路使用高，加大设备较贵，线路使用高
31、，加大DCE设备负担。设备负担。n应用 计算机和计算机之间的通信，智能终端与主机之间的通信，以及计算机和计算机之间的通信，智能终端与主机之间的通信，以及网络通信等。网络通信等。8/16/202245第45页，共75页。1.11 多路复用技术多路复用技术n基本概念n当信道的传输能力超过某一信息的需求时，为了提高当信道的传输能力超过某一信息的需求时，为了提高信道的利用率，需要用一条信道传输多路信号，即多信道的利用率，需要用一条信道传输多路信号，即多路复用技术路复用技术。n通过多路复用器，将多路信号进行汇集后传输，接收通过多路复用器，将多路信号进行汇集后传输，接收端再通过多路复用器将信息进行分离。端
32、再通过多路复用器将信息进行分离。n常用的多路复用技术常用的多路复用技术n频分多路复用（频分多路复用（FDM）n时分多路复用（时分多路复用（TDM）n波分多路复用（波分多路复用（WDM）n空分多路复用（空分多路复用（SDM）8/16/202246第46页，共75页。电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机电话插座电源插座调制解调器调制解调器电话机计算机多路复用器多路复用器图图1-15 1-15 多路
33、复用技术多路复用技术8/16/202247第47页，共75页。n频分多路复用（FDM）n频分多路复用频分多路复用FDMFDM是利用传输介质的可用带宽超过给定是利用传输介质的可用带宽超过给定信号所需的带宽这一优点。信号所需的带宽这一优点。n频分多路复用频分多路复用FDMFDM是把每个要传输的信号以不同的载波频是把每个要传输的信号以不同的载波频率进行调制，而且各个载波频率是完全独立的，即信号的率进行调制，而且各个载波频率是完全独立的，即信号的带宽不会相互重叠，然后在传输介质上进行传输，这样在带宽不会相互重叠，然后在传输介质上进行传输，这样在传输介质上就可以同时传输许多路信号。传输介质上就可以同时传
34、输许多路信号。8/16/202248第48页，共75页。n应用 适用于适用于宽带局域网宽带局域网、公用电话网公用电话网传输语音信息时的电话线复传输语音信息时的电话线复用技术用技术图图1-16 1-16 频分多路复用技术频分多路复用技术8/16/202249第49页，共75页。n时分多路复用技术（TDM）n时分多路复用时分多路复用TDMTDM利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传利用每个信号在时间上交叉，可以在一个传输通路上传输多个数字信号。输通路上传输多个数字信号。n这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大这种交叉可以是位一级的，也可以是由字节组成的块或更大量的信息。量的信息。n与
35、频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间片与频分多路复用类似，专门用于一个信号源的时间片序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号序列被称为是一条通道时间片的一个周期（每个信号源一个），称之为一帧。源一个），称之为一帧。二二在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部在每个用户占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽。带宽。8/16/202250第50页，共75页。n应用 适用于传输占信道带宽较宽的数字基带信号，常用于适用于传输占信道带宽较宽的数字基带信号，常用于基带局域基带局域网网中。中。图图1-17 1-17 时分多路复用技术时分多路复用技术8/16/202251第51页，共7
36、5页。1.12 广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术n基本概念n交换交换也称为转接。是在多结点网络中实现数据传输的技术，也称为转接。是在多结点网络中实现数据传输的技术，两结点要通信时，在双方之间建立一条物理的或逻辑的通道，两结点要通信时，在双方之间建立一条物理的或逻辑的通道，称为称为链路链路。n所谓所谓交换技术交换技术是采用交换机或节点机等交换系统，通过是采用交换机或节点机等交换系统，通过路由选择技术以实现通信双方的信息传输和交换的一种路由选择技术以实现通信双方的信息传输和交换的一种技术。技术。一一常用的数据交换方式可分为两大类：常用的数据交换方式可分为两大类：电路交换方式电路交换方式
37、和和存存储转发方式储转发方式。其中，存储转发方式按照被转接的信息单位。其中，存储转发方式按照被转接的信息单位不同，又可分为不同，又可分为报文交换报文交换和和报文分组交换报文分组交换。8/16/202252第52页，共75页。n线路交换（静态分配）n原理原理：通过呼叫：通过呼叫(拨号拨号)在通信的双方之间建立起一条在通信的双方之间建立起一条传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过程中，传输信息的实际的物理通路，并且在整个通信过程中，这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到这条通路被通信双方独占而不能被其它站使用，直到数据传输结束。数据传输结束。n包括三个阶段包括三个阶段n建立线路建立线路
38、n传输数据传输数据二二线路拆除线路拆除 8/16/202253第53页，共75页。n存储转发交换（动态分配）n产生n19641964年，巴兰提出了年，巴兰提出了“存储转发存储转发”的概念；的概念；n19661966年，戴维斯提出了年，戴维斯提出了“分组分组”的概念。的概念。n19691969年美国的分组交换网年美国的分组交换网ARPANETARPANET投入运营。投入运营。n存储转发和线路交换的主要区别n发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网数据单元（报文或报文分组）进入通信子网
39、三三通信子网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选通信子网中的结点要负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。和转发功能。8/16/202254第54页，共75页。n报文交换n报文交换属于存储交换，它不需要在两个站之间建立报文交换属于存储交换，它不需要在两个站之间建立一条专用通路。存储交换的一条专用通路。存储交换的主要原理主要原理是：把待传送的是：把待传送的信息存储起来，等到信道空闲时发出去。存储交换具信息存储起来，等到信道空闲时发出去。存储交换具有存储信息的能力。有存储信息的能力。n优点n无需建立专用通道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用无需建立专用通
40、道，传送的报文可分时共享通路，从而提高线路利用率；率；n可以进行不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类的终端可以进行不同速率、不同码型的交换，从而实现不同种类的终端间的数据传送；间的数据传送；1.1.可以实现把一个报文送到多个目的站点。可以实现把一个报文送到多个目的站点。8/16/202255第55页，共75页。n分组交换n分组分组：将较长的报文分割长若干个一定长度：将较长的报文分割长若干个一定长度(等长等长)的的段段,每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，每段加上交换时所需的地址信息、差错校验信息，按规定格式构成的数据单元。按规定格式构成的数据单元。n基本思想基本思想:限制信息的长
41、度限制信息的长度,以分组为单位进行存储转发，以分组为单位进行存储转发，在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。在接收端再将各分组重新组装成一个完整的报文。n优点优点:高效、灵活、迅速、可靠高效、灵活、迅速、可靠n缺点缺点:实现复杂。实现复杂。2.2.适合适合:计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一计算机间联网通信，是目前数据网络中最广泛使用的一种交换技术种交换技术 8/16/202256第56页，共75页。n数据报分组交换（面向无连接）n数据报数据报:指每个独立处理的报文分组指每个独立处理的报文分组n特点特点:没有建立连接的过程没有建立连接的过程;以数据报为信息单元来处理以数据报
42、为信息单元来处理;接收接收节点割据网络中的实际情况等来选择路由节点割据网络中的实际情况等来选择路由;每个数据报经过的每个数据报经过的路径可能不同路径可能不同,到达时可能不到达时可能不 按序按序,甚至有的数据报可能会丢甚至有的数据报可能会丢失失n优点优点:传输少数分组时速度更快、灵活传输少数分组时速度更快、灵活;且传输较为可靠且传输较为可靠,当某当某个节点出故障而失效个节点出故障而失效,报文分组还可以通过其它路径传送报文分组还可以通过其它路径传送缺点缺点:分组不按序到达分组不按序到达,不能及时发现分组丢失不能及时发现分组丢失 8/16/202257第57页，共75页。n提高传输质量的方法提高传输
43、质量的方法n选择好的通信线路，即改善通信线路的电气性能，使误差选择好的通信线路，即改善通信线路的电气性能，使误差的出现概率降低到系统的要求。的出现概率降低到系统的要求。n在通信线路上，设法检查错误，采取措施对错误进行差错控在通信线路上，设法检查错误，采取措施对错误进行差错控制。制。n差错的分类差错的分类n热噪声差错（随机差错）：热噪声差错（随机差错）：传输介质内部因素引起传输介质内部因素引起n冲击噪声差错（突发差错）：外界干扰引起冲击噪声差错（突发差错）：外界干扰引起8/16/202258第58页，共75页。例如：例如：n我们要传送的一组二进制编码为我们要传送的一组二进制编码为10100101
44、010010n后面增加一位进行奇校验后面增加一位进行奇校验1010010010100100（使（使1 1的个数为奇数）的个数为奇数）n传送时未出现错误：传送时未出现错误：1010010010100100，奇校验正确，奇校验正确n传送时其中一位出错：传送时其中一位出错：1011010010110100，奇校验能检查出错误，奇校验能检查出错误n传送有两位出错时：传送有两位出错时：1011110010111100，奇校验就不能检查出错误，奇校验就不能检查出错误了了8/16/202259第59页，共75页。n这种方法只能检测错误而不能纠正错误，因为它不能检测这种方法只能检测错误而不能纠正错误，因为它不
45、能检测出错在哪一位。出错在哪一位。n奇偶校验法虽然简单，但并不是一种安全的差错控制方法，奇偶校验法虽然简单，但并不是一种安全的差错控制方法，一般用于低速传输，如：普通电话线与一般用于低速传输，如：普通电话线与ISPISP（低速时）。其（低速时）。其中，中，偶校验用于异步传输方式，奇校验用于同步传输方偶校验用于异步传输方式，奇校验用于同步传输方式式。8/16/202260第60页，共75页。n方块校验方块校验 方块校验又叫报文校验、水平垂直冗余校验（方块校验又叫报文校验、水平垂直冗余校验（LRCLRC）。是）。是一种对行和列都进行奇偶校验的方法。这种方法是一种对行和列都进行奇偶校验的方法。这种方
46、法是在奇偶校验的基础上，在在奇偶校验的基础上，在一批字符一批字符传送之后，另外传送之后，另外增加一个检验字符，该检验字符的编码方法是使增加一个检验字符，该检验字符的编码方法是使每一位纵向代码中每一位纵向代码中1 1的个数成为奇数（或偶数）。的个数成为奇数（或偶数）。8/16/202261第61页，共75页。nLRCLRC的工作方式的工作方式字符位1位2位3位4位5位6位7校验位（偶）N10011100E10001011T10101001W10101111O10011111校验位（偶）100011108/16/202262第62页，共75页。n这种方法的纠错能力较强，基本可以检测出所有这种方法的
47、纠错能力较强，基本可以检测出所有1 1位、位、2 2位或位或3 3位的错误，从而位的错误，从而使误码率能降低使误码率能降低2 24 4个个数量级，纠错效果十分显著，广泛用于计算机通信和某数量级，纠错效果十分显著，广泛用于计算机通信和某些计算机外部设备的数据传输中。些计算机外部设备的数据传输中。8/16/202263第63页，共75页。nCRC码的生成步骤码的生成步骤n将将x x的最高幂次为的最高幂次为R R的生成多项式的生成多项式G(x)G(x)转换成对应的转换成对应的R+1R+1位位二进制数；二进制数；n将信息码左移将信息码左移R R位，相当与对应的信息多项式位，相当与对应的信息多项式F(x
48、)F(x)*2 2R R；n用生成多项式（二进制数）对信息码做模用生成多项式（二进制数）对信息码做模2 2除，得到除，得到R R位的位的余数；余数；n将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的将余数拼到信息码左移后空出的位置，得到完整的CRCCRC码码。8/16/202264第64页，共75页。模模2 2除（按位除）：除（按位除）：n模模2 2除做法与算术除法类似，但每一位除（减）的结果不影响除做法与算术除法类似，但每一位除（减）的结果不影响其它位，即不向上一位借位。然后再移位做下一位的模其它位，即不向上一位借位。然后再移位做下一位的模2 2减。减。步骤如下：步骤如下：n用除数对被除数最高几
49、位做模用除数对被除数最高几位做模2 2减，没有借位。减，没有借位。n除数右移一位，若余数最高位为除数右移一位，若余数最高位为1 1，商为，商为1 1，并对余数做模，并对余数做模2 2减。减。若余数最高位为若余数最高位为0 0，商为，商为0 0，除数继续右移一位。，除数继续右移一位。n一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余数。一直做到余数的位数小于除数时，该余数就是最终余数。8/16/202265第65页，共75页。例：例：试通过计算求出试通过计算求出CRCCRC校验码，并写出完整传输的比特序列。要校验码，并写出完整传输的比特序列。要求：求：(1)CRC(1)CRC校验的生成多项式：校验
50、的生成多项式：G(x)=xG(x)=x4 4+x+1,+x+1,相应的比特序列为相应的比特序列为1001110011，k=4k=4；(2)(2)要发送的二进制多项式为：要发送的二进制多项式为：F(x)=xF(x)=x4 4+x+x2 2+1(+1(比特序列比特序列10110)10110)8/16/202266第66页，共75页。解：解：nF(x)F(x)序列左移序列左移4 4位得到：位得到：101100000101100000n进行模进行模2 2除法除法 101011010110011|10110000010011|101100000 1001110011 10100 10100 100111
