1計算機網絡基礎教程

2計算機網絡概述本章要點計算機網絡的基本概念；網絡的拓撲結構及其特點和應用;計算機網絡的通信子網與資源子網的構成；計算機網絡應用和計算機網絡的分類；常用的網絡傳輸介質類型、特點與應用。1.1計算機網絡概述計算機網絡是眾多計算機借助通信線路連接形成的效果。計算機通過連接線路相互通信，從而使得位于不同地方的人借助計算機可以互相溝通。由于計算機是一種獨立性很強的智能化機器系統，因此網絡中的多臺計算機可以協作通信共同完成某項工作。由此可見計算機網絡是計算機技術與通信技術緊密結合的產物。1.1.1計算機網絡的概念計算機網絡是指將位于不同地理位置并具有獨立功能的多臺計算機系統通過通信設備和線路系統連接起來，并配以完善的網絡軟件（網絡協議，信息交換方式以及網絡操作系統等）來實現網絡通信和軟、硬件資源共享的計算機集合。計算機網絡簡化的示意圖如圖1.1所示。31.1計算機網絡概述41.1計算機網絡概述建立計算機網絡的作用就是為了讓在不同地方的人能夠利用計算機網絡相互交流和協作，從而共同創造資源和共享資源。注意：由計算機網絡主義可知，計算機網絡一定是計算機的集合。計算機網絡除了通信設備和線路系統外，其末端設備都是一臺獨立的計算機。網絡末端設備通常稱為終端。而終端并不一定都是能夠獨立處理信息的智能化很強的計算機，比如超市里最后為我們計算總價并開票的機器和購買體育彩票時所用的“電腦”都不能算做一臺計算機。它們盡管被通信設備和線路系統連接，但它們本身并不獨立，只能算作是一個信息輸入輸出系統。51.1計算機網絡概述這種啞終端的數據處理實際上是通過網絡中的中央計算機進行的，如圖1.2所示。啞終端把已經輸入的信息傳輸給中央計算機，中央計算機進行信息處理，然后把處理好的數據交給啞終端顯示，由于中央計算機的性能很好，其處理速度很快，感覺這些數據跟啞終端自己處理一樣。有的啞終端甚至只有顯示器和鍵盤，因此網絡的終端是計算機的才被稱為計算機網絡，而啞終端這樣的網絡并不屬于計算機網絡。61.1計算機網絡概述71.1計算機網絡概述1.1.2計算機網絡的產生與發展1.計算機網絡的產生在20世紀50年代初，美國航空公司與IBM公司開始聯合研究應用于民用系統方面的計算機技術，并于20世紀60年代初投入使用飛機訂票系統SABRE-I。1968年，美國通用電氣公司投入運行了最大的商用數據處理網絡信息服務系統，該系統具有交互式處理和批處理能力，由于地理范圍大，可以利用時差達到資源的充分利用。81.1計算機網絡概述1966年12月，羅伯茨開始全面負責ARPA網的籌建。經過近一年的研究，羅伯茨選擇了一種名為IMP（接口信號處理機，路由器的前身）技術，來解決網絡間計算機的兼容問題，并首次使用了“分組交換”作為網間數據傳輸的標準。這兩項關鍵技術的結合為ARPA網奠定了技術基礎，創造了一種更高效、更安全的數據傳遞模式。1968年，一套完整的設計方案正式啟用，同年，首套ARPA網的硬件設備問世。1969年10月，羅伯茨完成了首個數據包并通過ARPA網由UCLA（加州大學洛杉磯分校）出發，經過漫長的海岸線，完整無誤地抵達斯坦福大學的實驗室。在這之后，羅伯茨還不斷地完善ARPA網技術，從網絡協議、操作系統再到電子郵件。91.1計算機網絡概述1969年12月，Internet的前身——

美國高級研究計劃署ARPA（AdvancedResearchProjectsAgency）網投入運行，它標志著計算機網絡的興起。該計算機網絡系統是一種分組交換網。分組交換技術使計算機網絡的概念、結構和網絡設計方面都發生了根本性變化，并為后來的計算機網絡打下了堅實基礎。101.1計算機網絡概述2.計算機網絡的發展由美國高級研究計劃署（AdvancedResearchProjectsAgency，ARPA）組織研制成功的ARPANET網絡是現在Internet的前身。計算機網絡的發展大致可劃分為4個階段：（1）第一階段——

誕生階段。20世紀60年代中期之前的第一代計算機網絡是以單個計算機為中心的遠程聯機系統。典型應用是由一臺計算機和全美范圍內2000多個終端組成的飛機訂票系統。終端是一臺計算機，其外部設備包括顯示器和鍵盤，無CPU和內存。第一代計算機網絡如圖1-3所示。111.1計算機網絡概述隨著遠程終端的增多，在主機前增加了前端機（FEP）。當時，人們把計算機網絡定義為“以傳輸信息為目的而連接起來，實現遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統”，但這樣的通信系統已具備了網絡的雛形。121.1計算機網絡概述（2）第二階段——

形成階段。20世紀60年代中期至70年代的第二代計算機網絡，如圖1.4所示。它是以多個主機通過通信線路互聯起來，為用戶提供服務的系統。興起于60年代后期，典型代表是美國國防部高級研究計劃署協助開發的ARPANET。主機之間不是直接用線路相連，而是由接口報文處理機（IMP）轉接后互聯的。IMP和它們之間互聯的通信線路一起負責主機間的通信任務，構成了通信子網。通信子網互聯的主機負責運行程序，提供資源共享，組成了資源子網。在這個時期，網絡概念為“以能夠相互共享資源為目的互聯起來的具有獨立功能的計算機之集合體”，這形成了計算機網絡的基本概念。131.1計算機網絡概述141.1計算機網絡概述（3）第三階段——

計算機網絡互聯標準化。計算機網絡互聯標準化（互聯互通階段）是指具有統一的網絡體系結構并遵循國際標準的開放式和標準化的網絡，如圖1-5所示。ARPANET興起后，計算機網絡發展迅猛，各大計算機公司相繼推出自己的網絡體系結構及實現這些結構的軟硬件產品。151.1計算機網絡概述161.1計算機網絡概述（4）第四階段—高速網絡技術階段。近年來，隨著通信技術，尤其是光纖通信技術的發展，計算機網絡技術得到了迅猛發展。光纖作為一種高速率、高帶寬、高可靠性的傳輸介質在各國的信息基礎建設中逐漸被廣泛使用，這為建立高速的網絡奠定了基礎。千兆乃至萬兆傳輸速率的以太網已經被越來越多地用于局域網和城域網中，而基于光纖的廣域網鏈路的主干帶寬也已達到10GB數量級。網絡帶寬的不斷提高，更加刺激了網絡應用的多樣化和復雜化，多媒體應用在計算機網絡中所占的份額越來越高，同時，用戶不僅對網絡的傳輸帶寬提出了越來越高的要求，對網絡的可靠性、安全性和可用性等也提出了新的要求。171.1計算機網絡概述為了向用戶提供更高的網絡服務質量，網絡管理也逐漸進入了智能化階段，包括網絡的配置管理、故障管理、計費管理、性能管理和安全管理等在內的網絡管理任務都可以通過智能化程度很高的網絡管理軟件來實現。計算機網絡已經進入了高速、智能的發展階段。第四階段的計算機網絡如圖1-6所示。181.1計算機網絡概述191.1計算機網絡概述3.計算機網絡的發展趨勢計算機網絡的發展方向是IP技術加光網絡，光網絡將會演進為全光網絡。從網絡的服務層面上看將是一個IP的世界，通信網絡、計算機網絡和有線電視網絡將通過IP三網合一；從傳送層面上看將是一個光的世界；從接入層面上看將是一個有線和無線的多元化世界。涉及的內容有三網合一、光通信技術、IPV6協議、寬帶接入技術、移動通信系統技術。201.2計算機網絡的組成與分類1.2.1計算機網絡的組成我們可以從邏輯功能和物理組成上分析計算機網絡的結構。1.計算機網絡的邏輯功能組成計算機網絡要完成資源共享與數據通信兩大基本功能，因此從邏輯功能，一個計算機網絡分為兩部分：負責資源共享的計算機與終端；負責數據通信的通信控制處理機與通信鏈路。從計算機網絡系統組成的角度來看，典型的計算機網絡從邏輯功能上可以分為資源子網和通信子網兩部分。211.2計算機網絡的組成與分類從計算機網絡功能的角度來看，資源子網是負責資源共享的子網，通信子網是負責數據傳輸的子網。一個典型的計算機網絡組成如圖1-7所示。221.2計算機網絡的組成與分類2.網絡中的物理組成從物理組成的角度來看，計算機網絡由若干計算機（服務器、客戶機）及各種通信設備通過電纜、電話線等通信線路連接組成。（1）服務器。服務器是一臺高性能計算機，用于網絡管理、運行應用程序、處理各網絡工作站成員的信息請求等，并連接一些外部設備，如打印機、CD-ROM、調制解調器等。根據作用的不同，服務器分為文件服務器、應用程序服務器、通信服務器和數據庫服務器等。231.2計算機網絡的組成與分類（2）客戶機。客戶機也稱工作站，連入網絡中的由服務器進行管理和提供服務的任何計算機都屬于客戶機，其性能一般低于服務器。個人計算機接入Internet后，在獲取Internet服務的同時，其本身就成為一臺Internet網上的客戶機。（3）網絡適配器。網絡適配器也稱網卡，在局域網中用于將用戶計算機與網絡相連，大多數局域網采用以太網（Ethernet）網卡，如NE2000網卡、PEMCIA網卡等。（4）網絡電纜。網絡電纜用于網絡設備之間的通信連接，常用的網絡電纜有雙絞線、細同軸電纜、粗同軸電纜、光纜等。241.2計算機網絡的組成與分類（5）網絡操作系統。網絡操作系統（NOS）是用于管理的核心軟件。在目前網絡系統軟件市場上，常用的網絡系統軟件有：UNIX系列（如IBMAIX、SunSolaris、HPUX等）、PCUNIX系統（SCOUNIX、SolarisX86等）、NovellNerWare、WindowsNT、Apple、Macintosh、Linux等。UNIX因其悠久的歷史、強大的通信和管理功能以及可靠的安全性等特性得到較為普遍的認可。WindowsNT則因其價格優勢、友好的用戶界面、簡易的操作方式和豐富的應用軟件等特性，在短短幾年的時間內就在小型網絡系統市場競爭中脫穎而出。由于WindowsNT有較好的擴展性、優良的兼容性、易于管理和維護，因此通常被小型網絡系統平臺選用。251.2計算機網絡的組成與分類（6）協議。協議是網絡設備之間進行互相通信的語言和規范。（7）客戶軟件和服務軟件。客戶機（網絡工作站）上使用的應用軟件通稱為客戶軟件，它用于應用和獲取網絡上的共享資源。用在服務器上的服務軟件使網絡用戶可以獲取服務器上的各種服務，如共享和打印服務等。

261.2計算機網絡的組成與分類1.2.2計算機網絡的分類計算機網絡可以有不同的分類方法，常用的分類依據有網絡覆蓋的地理范圍、網絡的拓撲結構、網絡協議、管理性質、交換方式、傳輸介質、網絡操作系統、傳輸技術。下面介紹幾種常見的分類方法。1.按覆蓋范圍劃分的計算機網絡按網絡覆蓋范圍的大小，計算機網絡可以分為局域網（LAN）、城域網（MAN）、廣域網（WAN）。三種不同類型網絡的比較如表1.1所示。271.2計算機網絡的組成與分類281.2計算機網絡的組成與分類（1）局域網。局域網的地理分布范圍在幾千米以內，一般建立在某個機構所屬的一個建筑群內或一個學校的內部，其實甚至幾臺計算機也能構成一個小型的局域網。局域網的特點是計算機間分布距離近、組網成本低、組網方便、數據傳輸可靠性高及使用靈活等。因此，它深受歡迎，是目前計算機網絡技術發展最為活躍的分支。2）城域網。城域網的覆蓋范圍一般為幾千米至幾十千米，介于局域網和廣域網之間。城域網的覆蓋范圍通常在一個城市內。城域網的特點是傳輸介質相對復雜、數據傳輸距離相對局域網要長、信號容易受到外界因素的干擾、組網較復雜，并且組網成本高等。291.2計算機網絡的組成與分類（3）廣域網。廣域網也稱遠程網，它是覆蓋的范圍比較大，一般是幾百千米至幾千千米的的廣闊地理范圍，可以跨區域、跨城市、跨國家。這類網絡的作用是實現遠距離計算機之間的數據傳輸和信息共享，其通信線路大多要借用公共通信網絡。廣域網的特點是傳輸介質極為復雜，且由于傳輸距離較長，使得數據的傳輸速率較低、在傳輸過程中容易出現錯誤，所采用的技術也最為復雜。最大的廣域網是國際互聯網，即Internet。301.2計算機網絡的組成與分類2.按通信介質劃分的計算機網絡（1）有線網。采用同軸電纜、雙絞線、光纖等物理介質來傳輸數據的網絡。（2）無線網。采用衛星、微波等無線形式來傳輸數據的網絡。3.按傳輸技術劃分的計算機網絡（1）廣播式網絡。所有聯網計算機都共享一個公共通信信道。（2）點到點式網絡。與廣播式網絡相反，在點到點式網絡中，每條物理線路連接一對計算機。311.2計算機網絡的組成與分類4.按使用對象劃分的計算機網絡（1）公用網。公用網對所有人提供服務，只要符合網絡擁有者的要求就能使用這個網，也就是說它是為全社會所有人提供服務的網絡，如公用數據網CHINAPAC。（2）專用網。專用網為一個或幾個部門所擁有，它只為擁有者提供服務，不允許非擁有者使用。321.2計算機網絡的組成與分類5.按網絡中計算機所處的地位進行分類（1）對等網。在計算機網絡中，若每臺計算機的地位平等，這種網就稱為對等網。對等網中計算機資源的這種共享方式會導致計算機的速度比平時慢，但對等網非常適合于任務輕的小型局域網，如在普通辦公室、家庭內可以建立對等網。（2）基于服務器的網絡。如果網絡中所連接的計算機較多，且共享資源較多時，就需要考慮專門設立一個計算機來存儲和管理需要共享的資源，這臺計算機就稱為服務器，其他的計算機稱為工作站，這種網絡稱為客戶一服務器網絡。331.3計算機網絡的拓撲結構1.3.1網絡拓撲結構的概念計算機網絡的拓撲結構是指網絡中各個站點相互連接的形式。具體就是在局域網中文件服務器、工作站（連接在網絡上的計算機、大容量的外存、高速打印機等設備均可看作是網絡上的一個節點，也稱工作站）和電纜等的連接形式。1.3.2常見的網絡拓撲結構按照網絡中各節點位置和不同布局，計算機網絡可分為總線型拓撲、星狀拓撲、環狀拓撲、樹狀拓撲和網狀拓撲等網絡類型。341.3計算機網絡的拓撲結構1.星型網絡星型網絡的拓撲結構由中央節點和其他從屬節點構成。其中，中央節點可以與其他節點直接進行通信，而其他節點間則要通過中央節點通信。在星型網絡中，中央節點通常是指集線器或交換機等設備。例如，使用集線器組建而成的局域網便是一種典型的星型網絡，如圖1.8所示。351.3計算機網絡的拓撲結構2.總線型網絡總線型網絡是指采用一條中央主電纜連接多個節點，在電纜兩端加裝終結器匹配而構成的一種網絡類型。其拓撲結構如圖1.9所示。361.3計算機網絡的拓撲結構3.環型網絡圖1.10環型網絡拓撲結構在環型網絡中，各節點首尾相連形成一個閉合型的環型線路。其拓撲結構如圖1.10所示。371.3計算機網絡的拓撲結構4.樹型網絡樹型網絡是星型網絡的拓展。它具有一種分層結構，包括最上層的根節點和下面的多個分支，各節點間按層次進行連接，數據主要在上、下節點之間進行交換，相鄰節點或同層節點之間一般不進行數據交換，其結構如圖1.11所示。381.3計算機網絡的拓撲結構5.網狀型網絡圖1.12網狀拓撲結構網狀網絡也稱為分布式網絡，它是由分布在不同地點的計算機系統互相連接而成的，如圖1-12所示。網絡中無中心主機，網絡上的每個節點機都有多條（兩條以上）線路與其他節點相連，從而增加了遷回通路。網狀網絡的通信子網是一個封閉式結構，通信功能分布在各個節點機上。網狀網絡具有可靠性高，節點共享資源容易，可改善線路的信息流量分配及均衡負載，可選擇最佳路徑，傳輸時延小等優點，其缺點是控制和管理復雜，軟件復雜，布線工程量大，建設成本高等。391.3計算機網絡的拓撲結構401.4計算機網絡的功能與應用1.4.1計算機網絡的功能計算機網絡的實現，為用戶構造分布式的網絡計算環境提供了基礎。它的功能主要表現在以下幾個方面。（1）數據交換和通信。計算機網絡中的計算機之間或計算機與終端之間，可以快速、可靠地相互傳遞數據、程序或文件。例如，電子郵件（E-mail）可以使相隔萬里的異地用戶快速、準確地相互通信；文件傳輸服務（FTP）可以實現文件的實時傳遞，為用戶復制和查找文件提供了有力的工具。（2）資源共享。計算機網絡可以實現網絡資源的共享，這些資源包括硬件、軟件和數據。資源共享是計算機網絡組網的目標之一。411.4計算機網絡的功能與應用①

硬件共享：用戶可以使用網絡中任意一臺計算機所附接的硬件設備。例如，同一網絡中的用戶共享打印機、共享硬盤空間等。②

軟件共享：用戶可以使用遠程主機的軟件，包括系統軟件和用戶軟件。既可以將相應軟件調入本地計算機執行，也可以將數據送至對方主機，運行其軟件，并返回結果。③

數據共享：網絡用戶可以使用其他主機和用戶的數據。421.4計算機網絡的功能與應用（3）系統的可靠性。通過計算機網絡實現備份技術可以提高計算機系統的可靠性。當某一臺計算機出現故障時，可以立即由計算機網絡中的另一臺計算機來代替其完成所承擔的任務。例如，空中交通管理、工業自動化生產線、軍事防御系統、電力供應系統等都可以通過計算機網絡設置，以保證實時性管理和不間斷運行系統的安全性和可靠性。（4）分布式網絡處理和均衡負荷。對于大型的任務或當網絡中某臺計算機的任務負荷太重時，可將任務分散到網絡中的其他計算機上進行，或由網絡中比較空閑的計算機分擔負荷，這樣既可以處理大型的任務，使一臺計算機不會負擔過重，又提高了計算機的對用性，起到了分布式處理和均衡負荷的作用。431.4計算機網絡的功能與應用（5）增加服務項目。通過計算機網絡可為用戶提供更為全面的服務項目，如圖像、聲音、動畫等信息的處理和傳輸，這是單個計算機系統所難以實現的。441.4計算機網絡的功能與應用1.4.2計算機網絡的應用領域網絡數據的分布處理、計算機資源的共享及網絡通信技術的快速發展與應用推動了社會的信息化，使計算機技術朝著網絡化方向發展。融合了計算機技術與通信技術的計算機網絡技術，是當前計算機技術發展的一個重要方向。由于計算機網絡的功能和特點使得計算機網絡應用已經深入社會生活的各個方面，如辦公自動化、網上教學、金融信息管理、電子商務、網絡傳呼通信等。隨著現代信息社會進程的推進，通信和計算機技術的迅猛發展，計算機網絡的應用越來越普及，打破了空間和時間的限制，幾乎深入社會的各個領域。451.5傳輸介質傳輸介質是構成信道的主要部分，它是數據信號在異地之間傳輸的真實媒介。傳輸介質是網絡中連接收發雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。傳輸介質的特性直接影響通信的質量，我們可以從五個方面了解傳輸介質的特性：物理特性、傳輸特性、連通性、抗干擾性、地理范圍。下面簡要介紹幾種最常用的傳輸介質。1.5.1有線傳輸介質461.5傳輸介質1.雙絞線雙絞線是在短距離范圍內（如局域網中）最常用的傳輸介質。雙絞線是將兩根相互絕緣的導線按一定的規格相互纏繞起來，然后在外層再套上一層保護套或屏蔽套構成的。如果兩根導線相互平行的靠在一起，就相當于一個天線的作用，信號會從一根導線進入另一根導線中，這稱為串擾現象。為了避免串擾，就需要將導線按一定的規則纏繞起來。雙絞線分為非屏蔽雙絞線（UTP）和屏蔽雙絞線（STP），通常情況下，使用非屏蔽雙絞線，如圖1.13所示。屏蔽雙絞線在每對線的外面加了一層屏蔽層，如圖1.14所示。在通過強電磁場區域時，通常要使用屏蔽雙絞線來減少或避免強電磁場的干擾。471.5傳輸介質481.5傳輸介質2.同軸電纜同軸電纜由導體銅質芯線（單股實心線或多股膠合線）、絕緣層、外導體屏蔽層及塑料保護外套等構成，如圖1.15所示。同軸電纜的一個重要性能指標是阻抗，其單位為歐姆（Ω）。若兩端電纜阻抗不匹配，電流傳輸時會在接頭處產生反射，形成很強的噪聲，所以必須使用阻抗相同的電纜互相連接。另外，在網絡兩端也必須加上匹配的終端電阻吸收電信號，否則由于電纜與空氣阻抗不同也會產生反射，干擾網絡的正常使用。491.5傳輸介質501.5傳輸介質3.光纜隨著光電子技術的發展和成熟，利用光導纖維（簡稱光纖）來傳輸信號的光纖通信已經成為一個重要的通信技術領域。光纖是由纖芯和包層構成雙層同心圓柱體，纖芯通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲而成。光纖的核心就在于其中間的玻璃纖維，它是光波的通道。光纖使用光的全反射原理將攜帶數據的光信號從光纖一端不斷全反射到另外一端。511.5傳輸介質光纖和同軸電纜相似，只是沒有網狀屏蔽層，中心是光傳播的玻璃芯。光纖分為單模光纖和多模光纖兩類（所謂模，是指以一定的角度進入光纖的一束光）。單模光纖的發光源為半導體激光器，適用于遠距離傳輸。多模光纖的發光源為光電二極管，適用于樓宇之間或室內等短距離傳輸。正是由于光纖的數據傳輸率高（目前已達到幾Gbps），傳輸距離遠（無中繼傳輸距離達幾十至幾百千米）的特點，因此在計算機網絡布線中得到了廣泛應用。目前，光纜主要用于交換機之間、集線器之間的連接，但隨著千兆位局域網絡應用的不斷普及和光纖產品及其設備價格的不斷下降，光纖連接到桌面也將成為網絡發展的一個趨勢。但光纖也存在一些缺點，這就是光纖的切斷和將兩根光纖精確地連接所需要的技術要求較高。521.5傳輸介質光纖具有以下的特性：（1）物理特性：在計算機網絡中均采用兩根光纖（一來一去）組成傳輸系統。按波長范圍可分為3種：0.85μm波長區（0.8～0.9μm）、1.3μm波長區（l.25～1.35μm）和1.55μm波長區（（1.53～1.58μm）。不同的波長范圍光纖損耗特性也不同，其中，0.85μm波長區為多模光纖通信方式，1.55μm波長區為單模光纖通信方式，1.3μm波長區有多模和單模兩種方式。531.5傳輸介質（2）傳輸特性：光纖通過內部的全反射來傳輸一束經過編碼的光信號，內部的全反射可以在任何折射指數高于包層媒體折射指數的透明媒體中進行。光纖的數據傳輸率可達Gbps級，傳輸距離達數十到幾百千米。目前，一條光纖線路上一般傳輸一個載波，隨著技術的進一步發展，會出現實用的多路復用光纖。（3）連通性：采用點到點連接。（4）地理范圍：可以在6～8

km的距離內不用中繼器傳輸，因此，光纖適合于在幾個建筑物之間通過點到點的鏈路連接局域網。（5）抗干擾性：不受噪聲或電磁影響，適宜在長距離內保持高數據傳輸率，而且能夠提供良好的安全性。541.5傳輸介質1.5.2無線傳輸介質雙絞線、同軸電纜和光纖都屬于有線傳輸介質。有線傳輸介質不僅需要鋪設傳輸線路，而且連接到網絡上的設備也不能隨意移動。但采用無線傳輸介質，則不需要鋪設傳輸線路，數字終端可以在一定范圍內移動，非常適合那些難于鋪設傳輸線路的邊遠山區和沿海島嶼，也為大量的便攜式計算機入網提供了條件。目前，最常用的無線傳輸介質有無線電廣播、微波、紅外線和激光等，每種方式使用某一特定的頻帶。例如，一個新的廣播電臺開始廣播前，必須得到通信委員會的批準才能使用某一頻率廣播，在美國使用的頻帶由美國聯邦通信委員會（FCC）調控，因此不同的通信方式不會相互干擾。551.5傳輸介質1.無線電廣播提到無線電廣播，最先想到的就是調頻（FM）廣播和調幅（AM）廣播。無線電傳送包括短波、民用波段（CB）以及甚高頻（VHF）和超高頻（UHF）的電視傳送。無線電廣播是全方向的，也就是說不必將接收信號的天線放在一個特定的地方或某個特定的方向。例如，無論汽車在哪里行駛，只要它的收音機能夠接收到當地廣播電臺的信號就能夠收到電臺的廣播；屋頂上的電視天線無論指向哪里都能夠接收到電視信號，但電視接收天線對著無線廣播信號的方向接收的信號更強，因此調整電視接收天線使其指向發射臺的方向可以接收到更清晰的圖像。561.5傳輸介質2.微波通信微波是指頻率為300

MHz～300

MHz的電波，但主要是使用2～40

GHz的頻率范圍。微波通信是把微波作為載波信號，用被傳輸的模擬信號或數字信號來調制它進行無線通信。它既可傳輸模擬信號，又可傳輸數字信號。由于微波段的頻率很高，頻段范圍也很寬，故微波信道的容量很大，可同時傳輸大量信息。571.5傳輸介質3.紅外線通信紅外線通信是利用紅外線來傳輸信號，在發送端設有紅外線發送器，接收端設有紅外線接收器。發送器和接收器可以任意安裝在室內或室外，但它們之間必須在可視范圍內，中間不能有障礙物。紅外線信道有一定的帶寬，當傳輸速率為100

kbps時，通信距離可大于16

km，傳輸速率1.5

Mbps時，通信距離為1.6

km。紅外線具有很強的方向性，很難竊聽、插入和干擾，但傳輸距離有限，易受環境（如雨、霧和障礙物）的干擾。581.5傳輸介質4.激光通信激光通信是利用激光束來傳輸信號，即將激光束調制成光脈沖，以便傳輸數據，因此激光通信與紅外線通信一樣是全數字的，不能傳輸模擬信號。激光通信必須配置一對激光收發器，而且要安裝在視線范圍內。激光的頻率比微波高，因此可獲得更高的帶寬。激光具有高度的方向性，因而很難竊聽、插入和干擾，但同樣易受環境的影響，傳播距離不會很遠。激光通信與紅外線通信的不同之處在于激光硬件會發出少量的射線而污染環境。591.5傳輸介質1.5.3幾種介質的安全性比較數據通信的安全性是一個重要的問題。不同的傳輸介質具有不同的安全性。雙絞線和同軸電纜用的都是銅導線，傳輸的是電信號，因而容易被竊聽。數據沿導線傳送時，簡單地用另外的銅導線搭接在雙絞線或同軸電纜上即可竊取數據，因此銅導線必須安裝在不能被竊取的地方。從光纜上竊取數據很困難，光線在光纜中必須沒有中斷才能正常傳送數據。如果光纜斷開或被竊聽，就會立刻知道并且能夠查出。光纜的這個特性使竊取數據很困難。601.5傳輸介質廣播傳送（無線電或微波）是不安全的，任何人使用接收天線都能接收數據。地面微波傳送、衛星微波傳送和無線電廣播都存在這個問題。提高廣播傳送數據安全性的唯一方法是給數據加密。給數據加密類似于給電視信號編碼，例如，有線電視機不用解碼器就不能收看被編碼的電視頻道。611.6標準化組織1.6.1國際性標準化組織1.國際性標準化組織的概述國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandards，ISO）是由各國標準化團體（ISO成員團體）組成的世界性聯合會。制定國際標準的工作通常由ISO的技術委員會完成。各成員團體若對某技術委員會確定的項目感興趣，均有權參加該委員會的工作。與ISO保持聯系的各國際組織（官方的或非官方的）也可參加有關工作。ISO與國際電工委員會（IEC）在電工技術標準化方面保持密切合作的關系。621.6標準化組織2.國際性標準化組織的出現國際標準化活動最早開始于電子領域，于1906年成立了世界上最早的國際標準化機構

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國際電工委員會（IEC）。其他技術領域的工作之前由成立于1926年的國家標準化協會的國際聯盟（InternationalFederationoftheNationalStandardizingAssociations，ISA）承擔，重點在于機械工程方面。ISA的工作由于第二次世界大戰在1942年終止。1946年，來自25個國家的代表在倫敦召開會議，決定成立一個新的國際組織，其目的是促進國際間的合作和工業標準的統一。于是，ISO這一新組織于1947年2月23日正式成立，總部設在瑞士的日內瓦。ISO于1951年發布了第一個標準——

工業長度測量用標準參考溫度。631.6標準化組織許多人注意到國際標準化組織的全名與縮寫之間存在差異，為什么不是IOS呢？其實，ISO并不是首字母縮寫，而是一個詞，它來源于希臘語，意為“相等”，現在有一系列用它作前綴的詞，諸如isometric（意為“尺寸相等”），isonomy（意為“法律平等”）。從“相等”到“標準”，內涵上的聯系使ISO成為組織的名稱。641.6標準化組織3.國際性標準化組織的結構如今ISO是一個國際標準化組織，由91個成員國和173個學術委員會組成。其成員由來自世界上117個國家和地區的國家標準化團體組成，代表中國參加ISO的國家機構是中國國家技術監督局（CSBTS）。ISO與國際電工委員會（IEC）有密切的聯系。中國參加IEC的國家機構也是國家技術監督局。ISO和IEC作為一個整體擔負著制訂全球協商一致的國際標準的任務，ISO和IEC都是非政府機構，它們制訂的標準實質上是自愿性的，這就意味著這些標準必須是優秀的標準，它們會給工業和服務業帶來收益，所以業界自覺使用這些標準。651.6標準化組織ISO和IEC都不是聯合國機構，但他們與聯合國的許多專門機構保持技術聯絡關系。ISO和IEC有約1000個專業技術委員會和分委員會，各會員國以國家為單位參加這些技術委員會和分委員會的活動。ISO和IEC還有約3

000個工作組，ISO、IEC每年制訂和修訂約1

000個國際標準。661.6標準化組織4.國際性標準化組織的功能標準的內容涉及廣泛，從基礎的固件、軸承、各種原材料到半成品和成品，其技術領域涉及信息技術、交通運輸、農業、保健和環境等。每個工作機構都有自己的工作計劃，該計劃列出需要制訂的標準項目（試驗方法、術語、規格、性能要求等）。671.6標準化組織ISO的主要功能是為人們制定國際標準達成一致意見提供一種機制。其主要機構及運作規則都在一本名為《ISO/IEC技術工作導則》的文件中予以規定，其技術機構在ISO有800個技術委員會和分委員會，它們各有一個主席和一個秘書處，秘書處成員由各成員國分別擔任，目前承擔秘書工作的成員團體有30個，各秘書處與位于日內瓦的ISO中央秘書處保持直接聯系。通過這些工作機構，ISO已經發布了9

200個國際標準，如ISO公制螺紋、ISO的A4紙張尺寸、ISO的集裝箱系列（目前世界上95%的海運集裝箱都符合ISO標準），ISO的膠片速度代碼、ISO的開放系統互聯（OS2）系列以及有名的IS09000質量管理系列標準廣泛用于信息技術領域。681.6標準化組織此外，ISO還與450個國際和區域的組織在標準方面有聯絡關系，特別與國際電信聯盟（ITU）有密切聯系。在ISO/IEC系統之外的國際標準機構共有28個。每個機構都在某一領域制定一些國際標準，通常它們在聯合國控制之下。一個典型的例子就是世界衛生組織（WHO）。ISO/IEC制定的85%的國際標準，剩下的15%由這28個其他國際標準機構制定。691.6標準化組織1.6.2我國國家和行業標準化組織1.國家標準化管理委員會中國國家標準化管理委員會（SAC）為國家質檢總局管理的事業單位。國家標準化管理委員會是國務院授權的履行行政管理職能、統一管理全國標準化工作的主管機構。中國國家標準化管理委員會的主要職責是參與起草、修訂國家標準化法律、法規的工作，具體為：擬定和貫徹執行國家標準化工作的方針、政策；擬定全國標準化管理規章，制定相關制度；組織實施標準化法律、法規和規章、制度。701.6標準化組織負責制定國家標準化事業發展規劃；負責組織、協調和編制國家標準（含國家標準樣品）的制定、修訂計劃。代表國家參加國際標準化組織（ISO）、國際電工委員會（IEC）和其他國際或區域性標準化組織，負責組織ISO、IEC中國國家委員會的工作；負責管理國內各部門、各地區參與國際或區域性標準化組織活動的工作等。中國國家標準化管理委員會內設6個職能部門：辦公室、計劃和信息部、國際標準部、農輕和地方部、工交部、高新技術部。711.6標準化組織2.中國電子工業標準化技術協會中國電子工業標準化技術協會（以下簡稱“中電標協”，CESA）是全國電子信息產業標準化組織和標準化工作者自愿組成的社會團體。中電標協的性質是：由全國電子信息產業各有關部門，各地區企、事業單位，各級標準化管理機構、技術組織，廣大標準化工作者和科技人員自愿組成的行業性團體，屬非營利性社會組織。721.6標準化組織3.全國信息技術標準化技術委員會全國信息技術標準化技術委員會（以下簡稱“信標委”，LITS）在國家標準化管理委員會和原信息產業部的共同領導下，負責全國信息技術領域以及與ISO/ECJTC1相對應的標準化工作。信標委成立于1983年，目前下設24個分技術委員會和特別工作組，是國內最大的標準化技術委員會。信標委的技術工作范圍是信息技術領域標準化。信息技術包括涉及信息采集、表示、處理、安全、傳輸、交換、表述、管理、組織、存儲和檢索的系統和工具的規定、設計和研制。734.計算機行業標準化網計算機行業標準化網是全國計算機行業標準化工作的專業性組織，是中國電子工業標準化技術協會的團體會員。計算機行業標準化網的宗旨是適應信息技術發展的需要，加強計算機行業單位間的標準化工作的聯系和交流，促進計算機行業標準化工作的開展，以利于提高計算機產品的技術水平、質量和競爭能力。741.7計算機網絡的主要性能指標影響網絡性能的因素有很多，如傳輸的距離、使用的線路、傳輸技術、帶寬等。對用戶而言，主要體現在所獲得的網絡速度不一樣。計算機網絡的主要性能指標有指帶寬、吞吐量和時延。1.帶寬在局域網和廣域網中，都使用帶寬（Bandwidth）來描述網絡的傳輸容量。帶寬本來是指某個信號具有的頻帶寬度。帶寬的單位為Hz（或kHz，MHz等）。在通信線路上傳輸模擬信號時，將通信線路允許通過的信號頻帶范圍稱為線路的帶寬（或通頻帶）。751.7計算機網絡的主要性能指標在通信線路上傳輸數字信號時，帶寬就等同于數字信道所能傳送的“最高數據速率”。數字信道傳送數字信號的速率稱為數據率或比特率。網絡或鏈路的帶寬的單位就是比特每秒（寫為bps、b/s或bit/s），即通信線路每秒鐘所能傳送的比特數。例如，以太網的帶寬為10

Mbps，意味著每秒鐘能傳送10×1024×1024

bit。傳送每個比特用0.1

μs。目前，以太網的帶