1、 網絡與通信技術3.1 通信技術與應用1 通信技術的基本概念2 信號的表現方式3 通信信道4 編碼5 多路復用6 數據交換技術1 通信技術的基本概念通信系統： 指以信息異地傳送為目的而配備的硬件、軟件的集合。 1 通信技術的基本概念（續） 終 端 遠程安裝 主機前端處理器多路復用器modemmodemmodemmodem小型機modem多路復用器（1）通信系統的組成處理信息用計算機發送/接受數據用終端或其他輸入/輸出設備通信信道通信處理器控制輸入/輸出和管理通信網絡其他功能的軟件（2）通信系統的功能功能定義信息傳輸確認接口路由選擇信息處理信息編輯信息轉換信息控制需要傳輸媒體、網絡和路徑確定路徑

2、以及發送者與接受者之間的接口選擇最為有效的路徑為正確的接受者提供正確的信息檢查錯誤、格式編排和編輯轉換一臺設備到另一臺設備的傳輸速率和代碼路由信息、輪詢接受者，支持網絡結構維護（3）通信協議定義： 通信協議是通信雙方進行對話的約定，若無一致的約定，就無法交換信息。（3）通信協議（續）主要功能： 識別通信路徑中的設備；喚起其他設備的注意；校驗收到的傳輸信 息；檢驗那些由于翻譯錯誤而需重新傳輸的信息，并在發生錯誤時完成信息恢復。2 信號的表現方式數字信號與模擬信號調制解調器（MODEM）數字信號與模擬信號通信系統中傳輸的信號有兩種：數字數據：離散的值，可用數字信號表 示。是一系列電脈沖。模擬數據：

3、連續的值，可用模擬信號表 示，是電磁波，可以按照不 同頻率在各種媒體上傳輸。調制解調器（MODEM）當采用模擬信道傳輸數字信號時，必須用調制解調器把數字信號轉換成模擬信號后，再用模擬信道傳輸。 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 數字信號 模擬信號 數字信號modemmodem計算機計算機3 通信信道 信道是通信網絡中發送方和接受方之間的物理通路。 （1）通信媒體雙絞線同軸電纜光纜無線傳輸（2）信道特征傳輸速率傳輸模式傳輸方向帶寬傳輸速率有兩種表示方法：比特率：每秒鐘傳輸二進制數據的位 數。單位是比特/秒（bps）。波特率：每秒鐘傳輸多少電信號單元。 單位是波特（baud）。 傳輸速率（續

4、） 是兩個不同的概念。比特率是信道的數據傳輸速率，而波特率是數據的信號變化速率。（即數字信號經調制后的傳輸速率。）傳輸模式并行傳輸：同時傳送一組比特，每個比 特使用單獨一條線路，這些 線路通常被捆扎在一條電纜 里。（適合短距離）串行傳輸：只使用一條線路，逐個地傳 送所有的比特。（適合長距 離）并行傳輸 0 1 1 0 1 1 0 0 并行傳輸設備設備串行傳輸 0 1 1 0 1 1 0 0 串行傳輸設01101100備設備串行通信的兩種方法異步傳輸：每次傳輸一個字符，每個字 符前面加一個起始位，后面 加一位校驗位和一個終止 位，適合低速傳輸。串行通信的兩種方法（續）同步傳輸：接受與傳送設備之間

5、通過電 子時鐘始終保持一致的動作 頻率，一次傳輸一組字符， 主要用于高速傳輸大量數 據。傳輸方向 信息傳輸還要考慮數據在通信網上的流動方向：單工傳輸：數據在任何時候都是只能在一個 方向上傳輸。半雙工傳輸：可以在兩個方向，但不是同時 傳遞數據。全雙工傳輸：數據可以同時在兩個方向上傳 輸。帶寬 媒體能夠傳輸的最高頻率和最低頻率的差值。4 編碼 無論使用什么媒體傳輸信息，都要解決一個最基本的通信問題：把信息編碼成適合傳輸的格式。例 計算機的基本存儲方式是二進制數，用0或1表示，稱為比特位，它是計算機能夠存儲的最小信息單元，當它們單獨存在時并無多大意義，但若把它們放到一起，就會產生很多0和1的不同組合

6、。如：兩個比特可有 種不同組合（00，01，10，11）。我們將一種組合與某個確定的內容聯系起來，這種聯系即是編碼。4 編碼（續） 最為流行的字符編碼：ASCII碼（美國標準信息交換碼）。這是一種7位編碼，它為每個鍵盤字符和一些特殊功能分配一個唯一的組合。5 多路復用 一條頻帶寬度為W的物理信道，有兩種方法將其劃分為多條物理信道，以便多對信源各自獨立地使用它們，實現對信道的多路復用。 （1）頻分多路復用（FDM） （2）時分多路復用（TDM）（1）頻分多路復用（FDM） 頻分多路復用（FDM）技術用于模擬信號。在FDM中，信道再被分成幾個頻率的子信道。這樣可同時傳送多個信號。如：若信道頻帶寬度

7、為3000Hz，就劃分成四個子信道。 子信道1：300-800Hz 子信道2：900-1400Hz 子信道3：1500-2000Hz 子信道4：2100-2600Hz 沒有使用的頻率用來把子信道分開。每個子信道對應多路復用器的一個輸入信號。（2）時分多路復用（TDM） 時分多路復用（TDM）技術用于數字信號。 TDM把幾個需要傳送的信號合并成一個“框架”，然后把這個“框架”送到信道中去。在接受端另有一個多路復用器將合并的“框架”分開，再把它們送到各自相應的終端。（1）頻分多路復用（FDM） 終 FDM FDM 端 頻分多路復用modemmodem信道1信道2信道3信道4（2）時分多路復用（TD

8、M） 終 TDM TDM 端 時分多路復用modemmodem123412346 數據交換技術 在廣域網中一般采用點到點信道，而點到點信道使用存儲轉發的方式傳送數據。這就涉及到數據交換技術。數據交換技術主要有三種類型： （1）電路交換 （2）報文交換（包交換） （3）分組交換（1）電路交換 電路交換的概念來自于電話系統，在電路交換網中，一旦一次通話建立，在兩部電話之間就有一條物理通路存在，直到這次通話結束，然后拆除物理通路。（2）報文交換 電報系統使用的是報文交換技術。報文交換不能事先建立物理電路，當發送方有數據要發送時，它將把要發送的數據當做一個整體交給中間交換設備，中間交換設備先將報文存儲

9、起來，然后選擇一條合適的空閑輸出線路將數據轉發給下一個交換設備。如此循環，直到將數據送到目的地。（3）分組交換 分組交換技術是報文交換技術的改進，適合于交互式通信。在分組交換網中，數據被劃分成一個分組，且分組的大小有嚴格的上限，這樣使得分組可以被緩存在交換設備的內存而不是磁盤中。3.2 網絡技術與應用1 網絡基礎2 網絡技術與應用1 網絡基礎計算機網絡： 以共享資源為目的，利用通信手段將地域上相對分散的若干臺計算機系統、終端設備和數據設備連接起來，并在協議的控制下進行數據交換的系統。1 網絡基礎（續）（1）接口與協議（2）OSI參考模型（開放系統互聯參考模型）（3）拓撲結構（1）接口與協議例：

10、郵政通信系統 用戶間約定 用戶 子系統用戶/郵局約定 郵局間約定 郵政 子系統郵局/運輸 部門約定 運輸部門間約定 運輸 子系統 甲地 乙地用戶（寫信人）用戶（寫信人）郵政局郵政局運輸部門運輸部門（1）接口與協議（續） 在進行計算機網絡設計時，為減少復雜性，往往按功能將計算機網絡分為多個不同的功能層。網絡中同等層之間的通信規則就是該層使用的協議。同一計算機的不同功能層之間的通信規則稱為接口。（1）接口與協議（續）即：協議是不同機器同等層之間的通信約定。接口是同一機器相鄰層之間的通信約定。（2）OSI參考模型 發送信息進程 接受信息進程 層間邏輯通訊每一層執 每一層執行功能并 行功能并將信息送

11、將信息送往下一層 往上一層 數據流的物理傳輸應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層表示層會話層傳輸層網絡層物理層應用層數據鏈路層（2）OSI參考模型（續）物理層：主要功能是完成相鄰結點之間 原始比特流的傳輸。數據鏈層：主要功能是如何在不可靠的 物理線路上進行數據的可靠 傳輸。（2）OSI參考模型（續）網絡層：主要功能是完成網絡中主機間 的報文傳輸。傳輸層：主要功能是完成網絡中不同主 機上的用戶進程之間可靠的數 據通信。（2）OSI參考模型（續）會話層：該層允許不同機器上的用戶之 間建立會話關系。表示層：完成某些特定的功能。（不必 每個用戶自己來實現）應用層：該層包含大量用戶普遍需要的

12、協議（3）拓撲結構網絡拓撲是從結構的角度來研究網絡體系的。它將網絡上的工作站點視為一個節點，通信信道視為一條線，整個網絡系統變為一張平面圖，用圖論的方法進行研究。（3）拓撲結構（續）最常見的網絡拓撲結構有：1）總線拓撲結構2）環型拓撲結構3）星型拓撲結構4）全鏈接拓撲結構5）組合拓撲結構1）總線拓撲結構 將所有的節點都通過各自的硬件接口直接連接到一條傳輸介質上，形成一條公共的多路訪問總線。 總線型1）總線拓撲結構（續）特點：結構簡單靈活，便于擴充。可靠性好。網絡的響應速度快，便于廣播方式工作。故障診斷困難。不適用于實時要求高的場合。2）環型拓撲結構 是一種閉合的總線結構。各站點通過重發器連接到

13、公共的通信介質上，形成一個封閉的環。 環型2）環型拓撲結構（續）特點：控制簡單。適用于光纖，傳送距離長。節點故障會引起全網絡故障。不易重新配置網絡。3）星型拓撲結構 由中央結點和通過點到點鏈路連接到中央結點的各站點組成。在這種拓撲結構網絡中，多數采用的是電路交換方式，任意兩個站點之間的通信都要經過中央結點，并由該結點為它們建立起物理鏈接。3）星型拓撲結構（續）特點：網絡結構簡單。網絡控制簡單。可靠性較低。擴展與共享困難。中央4）全鏈接拓撲結構 每一對設備間都有直接的鏈接，不需要再競爭公用線路。特點：任意兩臺設備可直接通信，而不涉及其他設備。鏈接費用增加。物理線路利用率低。5）組合拓撲結構前面不

14、同拓撲結構的組合使用。2 網絡技術與應用（1）計算機網絡功能（2）計算機網絡的分類（3）計算機網絡系統集成（1）計算機網絡功能數據通信資源共享增加可靠性提高系統處理能力數據通信 改造了傳統的信息交換方式，提供了一種全新的電子傳遞方式電子郵件。 給人們提供了一個網絡環境，在此基礎上可建立一種新型的合作方式計算機支持協同工作，它消除了地理上的距離限制。資源共享 資源共享是指計算機系統的硬件共享，軟件共享和數據共享。資源共享能避免重復投資和勞動，從而提高資源的利用率，使系統整體性能價格比得到改善。增加可靠性 可靠性的提高體現在網絡中計算機彼此互為備用，避免了單點失效對用戶產生的影響。提高系統處理能力

15、 單機的處理能力是有限的，而在計算機網內，多臺計算機可通過協同操作和并行處理來提高整個系統的處理能力使計算機網內各臺機器負載均衡，并提高了每臺計算機的可用性。（2）計算機網絡的分類局域網域域網廣域網互聯網無線網局域網 指范圍在幾百米到十幾千米內辦公樓群或校園內的計算機相互鏈接所構成的計算機網絡。局域網區別于其他網絡主要體現在：網絡所覆蓋的物理范圍；網絡所使用的傳輸技術；網絡的拓撲結構三個方面。城域網 采用技術基本上與局域網相類似，只是規律大一些，可覆蓋一個城市。可是私人網，也可是公用網。城域網即可支持數據和話音傳輸，也可以與有線電視相聯。廣域網 通常跨接很大的物理范圍，例如一個國家。廣域網有時

16、也稱為遠程網，傳輸速率往往每秒幾千位以上。互聯網 把許多具有不同物理結構、不同協議、采用不同標準的計算機網絡通過網關鏈接起來，并由網關完成相應的轉換功能，從而形成的集合稱為互聯網。無線網 目前研究的熱點，用戶可以在任何時間、任何地點接入計算機網絡。（3）計算機網絡系統集成1）網絡系統集成的提出2）網絡系統集成的問題3）網絡系統集成的定義4）網絡系統集成的體系框架1）網絡系統集成的提出 在當今信息時代，人們面臨著網絡技術的迅猛發展：網絡規模越來越大，從局域網、廣域網到全球互聯網，從封閉式、自成體系的網絡環境到開放式的網絡環境。人們同時也面臨網絡建設的挑戰：如何根據自身的需求規劃，設計網絡系統；如

17、何開發網絡上的應用系統，使其充分發揮網絡系統的作用，取得應有的經濟效益。已成為當今網絡建設中迫切需要解決的問題。2）網絡系統集成的問題 網絡系統集成不是一個簡單的部件組合問題，而是一個集技術和管理為一體的網絡系統集成問題。技術問題：不僅涉及到不同廠家的網絡設備 和管理軟件，也涉及到異構和異 質網絡系統的互聯。管理問題：每個單元管理方式和管理思想千 差萬別，實現向網絡化管理的轉 變，會面臨許多人為因素。3）網絡系統集成的定義 網絡系統集成是在達到用戶目標，滿足用戶需求的前提下，優選先進技術和產品，完成系統軟、硬件配置的 實施過程。4）網絡系統集成的體系框架 建立網絡系統集成的體系框架，是網絡系統

18、建設的關鍵。網絡系統傳輸子系統交換子系統接入子系統布線子系統測試子系統安全子系統網管子系統服務器子系統網絡操作系統服務子系統傳輸子系統 傳輸是網絡的核心，是網絡信息的“公路”和“血管”。交換子系統 計算機網絡的高速發展，以及人們越來越強烈的信息需求和要求，共享式網絡已無法滿足信息的傳輸與交換。交換技術開始普遍使用，主要有： 局域網交換技術 城域網交換技術 廣域網交換技術接入子系統常用接入技術： 電話線調制解調器，電纜調制解調器，高速數字用戶環路（HDSL），非對稱數字用戶環路（ADSL）超高速數字用戶環路（VDSL），無線接入。布線子系統 布線系統是網絡的中樞神經，是網絡信息傳輸的載體。測試子

19、系統網絡測試包括：電纜測試傳輸信道測試網絡測試安全子系統網絡安全包括：使用防火墻技術使用數據加密技術訪問控制網管子系統 網絡是一種動態的結構，配置好網絡后，必須對其進行有效的管理，確保它能連續不斷地滿足需要。服務器子系統 服務器是網絡中關鍵的設備，它向工作站提供處理器內存、磁盤、打印機、軟件數據等資源服務，并負責協調管理這些資源。服務子系統 不能只重視網絡硬件建設，還應重視網絡服務和應用，網絡服務是網絡應用最核心的問題。服務子系統（續）網絡服務子系統組成：網絡系統其他信息服務互聯網服務信息點播信息廣播多媒體信息檢索遠程計算和事務處理3.3 國際互聯網Internet1 Internet概述2

20、Internet技術3 Internet服務4 企業內部網5 企業外部網1 Internet概述 Internet是指通過衛星、電纜、光纖等連接世界各國的高速數據通信網絡和相應的信息系統，它是一個網際網絡系統。（1）Internet的產生 前身是1969年美國國防部為對付冷戰而建立的一套網絡及信息系統，目的是能在戰時提供必要的信息資料。 1986年美國國家科學基金委員會（NSF）為了充分利用資源，在此基礎上將全美五大超級網絡連為一體，起名為：NSFNET。1 Internet概述（續） 1987年由多家大學和公司一道將NSFNET改造為Internet。 1989年后Internet迅速在世界

21、范圍擴展開來。（2）Internet的發展 九十年代，Internet從一個科研應用的計算機連網系統，發展為全面商業化的全球信息網，并以驚人的速度發展。全世界上網人數的變化年份上網人數1996年2800萬1997年4000萬1998年5700萬1999年8000萬2000年1.02億中國互聯網的發展第一階段1987年1993年。1987年9月20日，北京計算機應用技術研究所通過與德國某大學的合作，向世界發出了我國第一封電子郵件，從1990年開始科研人員通過歐洲節點在互聯網上向國外發送電子郵件；1990年4月，世界銀行貸款項目教育和科研示范網（NCFC）工程啟動；1993年3月，中國科學院高能物

22、理研究所與美國斯坦福大學聯網，隨后幾所高校也與美國互聯網聯通。中國互聯網的發展（續）第二階段1994年至今。實現了與Internet的TCP/IP的連接，逐步開通了Internet的全功能服務。1994年4月，NCFC實現了與互聯網的直接連接，同年5月頂級域名（CN）服務器在中國科學院計算機網絡中心設置。中國互聯網的發展（續）根據國務院規定，有權直接與國際Internet連接的網絡和單位是： 中國科學院的科學技術網 教育部的教育科研網 郵電總局的公用網 信息產業部的金橋信息網這四大網絡構成了我國的Internet主干網。（3）信息高速公路 實際上是一個高速信息網絡體系，由三大部分組成：信息源：

23、包括經濟、科技、教育、文 化、法律、政治等多種多樣的 社會信息資源。（3）信息高速公路（續）通信平臺：用以完成各種信息的處理、 傳輸、交換等工作的各種軟 件系統及硬件設備。信息系統：大量應用系統軟件。 （還包括信息人才、信息產業、信息環境共同整合而成的有機統一體）中國信息化基礎結構（CII）信息化應用信息基礎結構信息網絡電信網絡中國信息化基礎結構（CII）（續）電信網絡：即通信基礎設施信息網絡：即信息基礎設施信息基礎結構：即信息高速公路信息化應用：在信息基礎結構上綜合各 種要素所展開的信息應用 過程。2 Internet技術（1）Internet的連入方式 1）單機通過撥號連入 2）局域網通過

24、專線方式連入 3）局域網通過光纖連入 4）通過無線網連入 5）通過分組交換網（China- PAC）連入1）單機通過撥號連入 首先需要依靠一個Internet服務提供商（ISP），即用戶需要向ISP申請一個帳號，使自己成為ISP主機上的合法用戶，獲得向ISP申請撥號的許可權，通過這個ISP進入Internet。1）單機通過撥號連入（續） ISP Router Modem Modem Internet 電話線2）局域網通過專線方式連入 若用戶端不是一臺，而是一個局域網，則可以通過向電信部門申請專線，通過專線與Internet連接。通常專線有電話專線和數字數據專線（DDN專線）。 專線 LAN I

25、nternet Router3）局域網通過光纖連入 用戶已具備局域網，且該局域網附近又有Internet站點，可采用光纖方式直接與附近的Internet站點連接。4）通過無線網連入 目前已有成熟的無線網絡產品，一般傳輸距離在幾十公里左右，傳輸速率可達2Mbps，但一般要求無線收發器之間能互相對視，盡量避免高大建筑物。5）通過分組交換網連入 （China-PAC） 80年代末我國電信系統就從法國引進了公共分組交換網設備，目前已覆蓋全國大部分省、市、縣、可向郵電部門申請，通過China-PAC或其他公共網連入Internet。（2）IP地址和域名1）IP地址2）域名3）Internet協議1）IP

26、地址 是區別Internet上所有計算機的唯一標志。IP地址是由四組被圓點隔開的數字組成的32位地址，每組都是0-255中的一個十進制數。例： 30國際網絡號子網號主機號2）域名 為了方便記憶，用域名來代替IP地址。一個IP地址對應一個域名。域名由多個詞組成，由圓點分開。例： 主機名頂級域名局域域名國家名3）Internet協議 在Internet上使用協議很多，如：傳輸控制協議TCP，文件傳輸協議FTP，超文本傳輸協議HTTP等。主要介紹TCP/IP協議。3）Internet協議（續）主機A 相同的信息 相同數據包 相同數據片 相同的幀主機B TCP/IP模型物理網絡應用層傳輸控制協議層網間

27、協議層網絡接口層應用層傳輸控制協議層網間協議層網絡接口層3）Internet協議（續） 數據從一個計算機到另一個計算機要經過五層：應用層：通過將傳送的信息轉換為可顯 示的用戶/主機軟件為終端用 戶提供支持。傳輸控制協議層（TCP）：實現傳送， 把終端用戶的應用數據分解為 TCP的包。3）Internet協議（續）網絡協議層（IP）：這層從TCP層接到 數據包，并將數據分解為IP包。網絡接口層：控制尋址功能，以及處理 計算機與網絡之間的接口。物理層：定義在通信網絡上傳送信號的 基本電子傳送特征。3.Internet服務（1）客戶/服務器概念（2）Internet提供的服務（1）客戶/服務器概念

28、Internet是基于客戶/服務器概念的。即所有的服務由服務器提供，訪問/存取由客戶軟件完成。（1）客戶/服務器概念（續）服務器：運行在主機上的程序，能提供 專門的服務（如電子郵件服 務、文件服務）。有時服務器 也指主機，即提供資源的計算機， 它在Internet上有一個標識的地 址。客戶：又稱客戶軟件、客戶程序，是與 服務器通信的計算機程序，這種 通信是指請求專門的服務。（1）客戶/服務器概念（續）例：如果有人發一個E-mail給王立，王立的地址是：wangli，那么電子郵件服務器（程序）運行在地址是的計算機上，這個服務器收到郵件后替王立保存著；王立用Internet Mail程序查看郵件，

29、 Internet Mail就是客戶軟件，它向服務器發送一個消息，請求查閱郵件，服務器審查了用戶名和口令后把郵件傳送給Internet Mail客戶軟件，客戶軟件再轉換格式顯示在屏幕上。（1）客戶/服務器概念（續） 必須注意的是，Internet服務是由專門的服務器提供的；每種類型的Internet服務有自己的服務器類型，如Mail服務器、Web服務器、FTP服務器、Telnet服務器；客戶與服務器類型一致；一個客戶軟件可以連接多個服務器；盡管現在IE和Netscape是多功能客戶軟件，但是它們在專門的功能上不如專用客戶軟件。（2）Internet提供的服務最常用的服務：1）電子郵件：采用電子

30、化方式收發消 息、可包括文本、帶格 式文本、多媒體。2）文件傳輸服務：有兩種類型的FTP， 一種是普通的，需要獲得對方 計算機的存取權限，另一種是匿名 的，不需要帳號和密碼。（2）Internet提供的服務（續）遠程登錄服務： 可使本地計算機連Internet上的一個遠程的計算機上（必須有對遠程計算機的使用權限）。網絡信息瀏覽服務（www）： 是一個基于超文本鏈接方式的信息檢索工具。所謂超文本鏈接是指文檔的讀取打破了傳統的線性讀取方式，而是通過某個關鍵字對其他文檔的鏈接實現對其他文檔的跳躍式讀取。（2）Internet提供的服務（續）新聞組服務： 新聞組/討論組/公告板系統使網上的用戶可以與他

31、人交流思想，公布公共注意事項、尋求幫助。4.企業內部網（1）Intranet的含義（2）Intranet主要涉及的技術（3）Intranet的優勢（4）Intranet群件（5）企業的網的安全性（1）Intranet的含義 稱它企業內部網，它是Internet技術在企業機構內部應用的體現。Intranet能夠以極少的成本和較短的時間將企業內部的大量信息資源透明地傳送到企業每個管理者的桌面上，它提供了一種能夠充分利用通信線路。經濟而有效地建立企業內部網的方案。 它只為一個組織內部專有，對網絡的訪問完全在企業的控制之下，外部用戶不能通過Internet對它進行訪問。（2）Intranet主要涉及的

32、技術網絡互聯：Intranet的網絡互聯繼承和 采用了Internet的TCP/IP協議技術。文件傳輸：TCP/IP網絡的特征之一就是 基于該協議的應用相當豐富，FTP是 最常用的應用之一。電子郵件：是Intranet最實用的通信手 段。（2）Intranet主要涉及的技術（續）Web技術： Web技術的出現對信息發布和共享具有深刻的影響，其超文本鏈接和多媒體技術的結合，使Web成為Intranet的一個主要表現形式。用戶界面技術： Intranet的另一個鮮明特點即用戶界面的簡單、直觀、一致和友好。（2）Intranet主要涉及的技術（續） 由以上技術特點可看出，Intranet系統的設計和開發完全基于成熟的、主流的Internet技術。（3）Intranet的優勢 與其他信息系統相比，Intranet的具有的顯著優勢主要有：系統建立費用低通信費用少可虛擬地運行在任何平臺上采用統一的瀏覽器界面減少用戶培訓時間開發周期短（4）Intranet群件 群件和Intranet是兩項相互依存的技術。企業Web為群件工作提供了完美的