《網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通信》ppt課件

1、(1) 面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò) 圖2.1 面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)表示圖(2) 多機互連系統(tǒng) 經(jīng)過通訊線路和設(shè)備把計算機銜接起來，使之能相互通訊現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的雛形 計算機公司自行研制，缺乏一致規(guī)范 例如，IBM公司 SNA網(wǎng)和DEC公司 DNA網(wǎng) (3) 開放式規(guī)范化計算機網(wǎng)絡(luò) 1977年，國際規(guī)范化組織ISO(International Standardization Organization)設(shè)立分委員會SC16，以“開放系統(tǒng)互連為目的，專門研討網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造、互連規(guī)范等。1984年，ISO正式公布了OSI(Open System Interconnection)參考模型。OSI參考模型的提出，

2、處理了不同廠家消費的計算機之間的互連問題，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)便是以O(shè)SI模型為規(guī)范進展任務(wù)的。(1) 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通訊設(shè)備和線路把地理上分散的多臺自主計算機系統(tǒng)銜接起來，在相應(yīng)軟件(網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通訊、管理和應(yīng)用軟件等)的支持下，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊和資源共享為目的的系統(tǒng)。 圖2.2 計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成表示圖計算機網(wǎng)絡(luò)是由資源子網(wǎng)(虛框外部)和通訊子網(wǎng)(虛框內(nèi)部)構(gòu)成的，資源子網(wǎng)擔(dān)任信息處置，通訊子網(wǎng)擔(dān)任全網(wǎng)中的信息傳送。 (2) 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 信息交換 資源共享 平衡運用網(wǎng)絡(luò)資源 分布處置 數(shù)據(jù)信息的綜合處置 提高計算機的平安可靠性 (3) 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 u 按

3、通訊間隔和作用范圍劃分：廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)。u 按數(shù)據(jù)交換方式劃分：電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。按覆蓋范圍對網(wǎng)絡(luò)進展劃分u局域網(wǎng)LAN：Local Area Network是一種在近間隔內(nèi)具有很高數(shù)據(jù)傳輸速率的物理網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍在幾米到幾千米之間。如：以太網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)等。u廣域網(wǎng)WAN：Wide Area Network 廣域網(wǎng)又稱遠程網(wǎng)， 通常是指作用范圍為幾十到幾千公里的網(wǎng)絡(luò)。u城域網(wǎng)MAN：Metroplitan Area Network) 通常是指作用范圍在WAN與LAN 之間，其運轉(zhuǎn)方式與LAN類似，但間隔可以到550千米的網(wǎng)絡(luò)按數(shù)據(jù)交換方式劃分 u 電路交換

4、網(wǎng)：電路交換方式類似于傳統(tǒng)的交換方式，用戶在開場通訊前必需懇求建立一條從發(fā)送端到接納端的物理信道，并且雙方在通訊期間一直占用該信道。 u 報文交換網(wǎng) ：當(dāng)一個節(jié)點要發(fā)送報文時，它將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點，不斷逐個節(jié)點地轉(zhuǎn)送到目的節(jié)點。端節(jié)點之間無需先經(jīng)過呼叫建立銜接。 u 分組交換網(wǎng)：將報文分成假設(shè)干個分組，每個分組的長度有一個上限，有限長度的分組可以減少每個節(jié)點所需的存儲空間，分組可以存儲到內(nèi)存中提高交換速度。分組交換網(wǎng)適用于交互式通訊，如終端與主機間的通訊。 (4) 典型的計算機網(wǎng)絡(luò)運用系統(tǒng) 辦公自動化OA(Office Auto

5、mation)；工業(yè)自動化IA(Industrial Automation)；管理信息系統(tǒng)MIS(Manage Information System)；圖書、信息檢索系統(tǒng)；證券及期貨買賣系統(tǒng)；POS與ATM系統(tǒng)；電子政務(wù)(Electronic Government)；電子商務(wù)(Electronic Business)；遠程教育(Distance Education)； (1) 總線型構(gòu)造 (2) 星型構(gòu)造(3) 環(huán)形構(gòu)造(4) 混合型構(gòu)造 網(wǎng)絡(luò)拓撲采用一種傳輸媒體作為公用信道，一切站點都經(jīng)過相應(yīng)的硬件接口直接銜接到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為總線。 (1) 總線型構(gòu)造圖2.3 總線

6、拓撲構(gòu)造表示圖(1) 總線型構(gòu)造總線拓撲的優(yōu)點是：總線構(gòu)造需求的電纜數(shù)量少?？偩€構(gòu)造簡單，又是無源任務(wù)，有較高的可靠性。易于擴展，數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈敏?？偩€拓撲構(gòu)造的缺陷是：總線的傳輸間隔有限，通訊范圍遭到限制。當(dāng)接口發(fā)生缺點時，將影響全網(wǎng)，且診斷和隔離較困難。一次僅能由一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必需等待，直到獲得發(fā)送權(quán)，因此媒體訪問控制機制較復(fù)雜。(2) 星型構(gòu)造圖2.4 網(wǎng)的星型構(gòu)造 圖2.5 以Hub為中心的構(gòu)造 星型拓撲的優(yōu)點是：控制簡單 。缺點診斷和隔離容易 。方便效力 。星型拓撲構(gòu)造的缺陷是：電纜長度和安裝任務(wù)量可觀 。中央節(jié)點的負荷較重，構(gòu)成信息傳輸速率的瓶頸 。對中央節(jié)點的可

7、靠性和冗余度要求高 。(2) 星型構(gòu)造(3) 環(huán)型構(gòu)造 環(huán)型拓撲構(gòu)造是由站點和銜接站點的鏈路組成的一個閉合環(huán)。 圖2.6 環(huán)型拓撲構(gòu)造表示圖(3) 環(huán)型構(gòu)造環(huán)型拓撲的優(yōu)點是：電纜長度短 。當(dāng)添加或減少任務(wù)站時，只需簡單的銜接操作 。 可運用光纖 。環(huán)型拓撲構(gòu)造的缺陷是：節(jié)點缺點會引起全網(wǎng)缺點 。缺點檢測困難 。環(huán)型拓撲構(gòu)造的媒體訪問控制協(xié)議都采用令牌傳送的方式，在負載較輕時，信道利用率相對來說就比較低。(4) 混合型構(gòu)造將總線型、星型、環(huán)型中的某兩種單一拓撲構(gòu)造混合起來，取兩者的優(yōu)點構(gòu)成的拓撲。 圖2.7 “星環(huán)拓撲表示圖 (4) 混合型構(gòu)造圖2.8 “星總拓撲表示圖(4) 混合型構(gòu)造 環(huán)型拓

8、撲的優(yōu)點是：缺點診斷和隔離較為方便 。易于擴展 。安裝方便 。環(huán)型拓撲構(gòu)造的缺陷是：需求選用帶智能的集中器 。缺點檢測困難 。像星型拓撲構(gòu)造一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會添加 。(1) 常用術(shù)語常用術(shù)語(2) 通訊方式通訊方式(3) 常用目的常用目的(1) 常用術(shù)語常用術(shù)語 u 信息u 數(shù)據(jù)和信號u 信道u 碼元和碼字 (2) 通訊方式通訊方式 u 單工通訊方式 u 半雙工通訊方式 u 全雙工通訊方式 圖2.9 數(shù)據(jù)通訊方式(3) 常用目的常用目的u 比特率S 和波特率B u 帶寬 u 信道容量 u 誤碼率Pe (1) 傳輸方式傳輸方式 (2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼(3) 異步傳輸與同

9、步傳輸異步傳輸與同步傳輸 (4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù) (1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸信號的時序：按照傳輸信號的時序：u串行傳輸串行傳輸u并行傳輸并行傳輸發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(b) 并行傳輸方式發(fā)送設(shè)備接收設(shè)備(a) 串行傳輸方式圖2.10 傳輸方式 (1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸信號的表示方式按照傳輸信號的表示方式 ：u模擬數(shù)據(jù)模擬數(shù)據(jù)u數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)數(shù)字數(shù)據(jù)在通道中的傳輸又可分為“基帶傳輸和“寬帶傳輸。 基帶傳輸有三種編碼方法 ： u 非歸零編碼 u 曼徹斯特編碼 u 差分曼徹斯特碼 010010110數(shù)據(jù)同步時鐘(a) 非歸零編碼(b) 曼徹斯特編碼(c) 差分曼徹斯特碼圖2.11

10、 數(shù)字信號的三種編碼 (1) 傳輸方式傳輸方式(1) 傳輸方式傳輸方式按照傳輸介質(zhì)可分：按照傳輸介質(zhì)可分：有線傳輸：線、雙絞線、同軸電纜、光纜、有形傳輸介質(zhì)。無線傳輸：無線電、微波、衛(wèi)星、通訊信道、激光和紅外線等。u有線傳輸有線傳輸u無線傳輸無線傳輸(2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號解調(diào)：把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號解調(diào)：把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號載波信號可以用數(shù)學(xué)表達式表示為：U(t)=A(t)sin(t+) (2.4)經(jīng)過調(diào)制參數(shù)的改動對模擬信號進展編碼，構(gòu)成調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種根本調(diào)制方式。 (2) 調(diào)制與編碼調(diào)制與編碼01000110F1

11、F2F1F1F2F1(a) 幅度調(diào)制(b) 頻率調(diào)制(c) 相位調(diào)制 1 絕對調(diào)相2相對調(diào)相圖2.12 數(shù)據(jù)調(diào)制方式(3) 異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸異步方式：在被傳送字符前后加起止位，實現(xiàn)定時的傳輸方式。圖2.13 異步傳輸方式(3) 異步傳輸與同步傳輸異步傳輸與同步傳輸同步方式：大的數(shù)據(jù)塊一同發(fā)送，在它的前后運用一些特殊字符進展標識。 圖2.14 同步傳輸方式(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)是指在同一傳輸介質(zhì)上“同時傳送多路信號的技術(shù)。 多路復(fù)用技術(shù)的本質(zhì)就是共用物理信道，有效利用通訊線路。 圖2.15 多路復(fù)用技術(shù)原理圖(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)頻分多路復(fù)用(

12、FDM) 圖2.16 頻分多路復(fù)用(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)時分多路復(fù)用(TDM) 圖2.17 時分多路復(fù)用(4) 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)波分多路復(fù)用(WDM) 圖2.18 波分多路復(fù)用(1) 線路交換線路交換 (2) 報文交換報文交換(3) 分組交換分組交換 (1) 線路交換線路交換圖2.19 線路交換圖示 (1) 線路交換線路交換由于在電路交換中，在通訊兩方進展通訊的一切時間內(nèi)一直占用了端到端兩個節(jié)點的固定傳輸帶寬，所以電路交換是一種面向銜接的通訊方式。線路交換過程包含三個階段：在網(wǎng)絡(luò)上兩個通訊節(jié)點開場通訊前，交換機必需為兩個通訊節(jié)點建立一條通訊線路 ，而且這條線路要從通訊開場堅持

13、到通訊終了；當(dāng)通訊線路建立后，兩個通訊節(jié)點經(jīng)過這條線路傳輸數(shù)據(jù)，此時線路可以全雙工任務(wù)即可以同時發(fā)送和接納數(shù)據(jù)；當(dāng)通訊節(jié)點中的任何一方終了通訊時釋放這條通訊線路。(2) 報文交換報文交換圖2.20 報文交換圖示 報文交換是一種在某站收到報文后，首先將其存儲起來，待有空閑出現(xiàn)時，再將其轉(zhuǎn)發(fā)出去的一種技術(shù)，因此稱為“存儲轉(zhuǎn)發(fā)(Store-and-Forward Exchanging)式交換，主要用于非實時的通訊。 (2) 報文交換報文交換(3) 分組交換分組交換圖2.21 分組交換圖示 分組交換又叫包交換，即根據(jù)報文交換傳輸，它的特點是對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)大小不加限制，而對某些大報文的傳輸，將大報文分成假

14、設(shè)干個報文分組包，并以報文分組為單位，在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，每一報文分組均含有源地址、目的地址等信息。同一個報文的不同分組可以沿不同的途徑傳輸，到達終點后，再將它們組裝成完好的報文。 (3) 分組交換分組交換(1) 過失的產(chǎn)生過失的產(chǎn)生 (2) 過失檢測過失檢測(3) 過失控制技術(shù)過失控制技術(shù) (1) 過失的產(chǎn)生過失的產(chǎn)生傳輸過失：經(jīng)過通訊信道接納到的數(shù)據(jù)與原來發(fā)送的數(shù)據(jù)不一致的景象。過失的分類與過失出現(xiàn)的能夠緣由如下：u 熱噪聲過失：由傳輸介質(zhì)的內(nèi)部要素引起，如噪聲脈沖、衰減延遲失真等。 u 沖擊噪聲過失：由外部要素引起，如電磁干擾噪聲、工業(yè)噪聲等。 (2) 過失檢測過失檢測經(jīng)過在發(fā)送方的數(shù)據(jù)中添加

15、一些用于檢查過失的附加位，在接納方經(jīng)過同樣的方法檢查接納信號，經(jīng)過譯碼發(fā)現(xiàn)過失。用于檢測過失的附加位被稱為檢錯碼或校驗碼。 常用的檢錯法： u 奇偶校驗 u 行列監(jiān)視u循環(huán)冗余校驗 (3) 過失控制技術(shù)過失控制技術(shù)u 停頓等待的ARQ協(xié)議方式 u 延續(xù)的ARQ協(xié)議方式 u 當(dāng)發(fā)現(xiàn)錯誤時采用過失控制機制進展糾正，常用的過失控制經(jīng)過反響重發(fā)的方法實現(xiàn)糾錯。反響重發(fā)有兩種方式：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成：語法，語義，同步。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計算機網(wǎng)絡(luò)不可短少的組成部分，相當(dāng)于我們?nèi)祟惖难哉Z。 將計算機網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)造。網(wǎng)絡(luò)的體系構(gòu)培育是計算機網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的準確

16、定義。甲地乙地運輸部門間約定郵局間約定用戶間約定郵局/運輸部門約定運輸部門運輸部門郵局：B收信人：乙發(fā)件人：甲用戶/郵局約定郵局：A圖2.22 郵政系統(tǒng)分層模型n1層n服務(wù)層n1層圖2.23 層次模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議圖2.24 OSI參考模型圖2.25 層次構(gòu)造模型中數(shù)據(jù)的實踐傳送過程TCP/IP是由以傳輸控制協(xié)議TCP和網(wǎng)際協(xié)議IP為代表的許多協(xié)議組成的協(xié)議集。圖2.28 TCP/IP協(xié)議體系構(gòu)造(1) 局域網(wǎng)的覆蓋范圍小，通常在一棟大樓或一個有限區(qū)域范圍內(nèi)部。 (2) 局域網(wǎng)的銜接要專門布線。 (3) 局域網(wǎng)擁有較高的內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸速率。 (4) 局域網(wǎng)有較低的時延和較低的誤碼率。 (5) 局域網(wǎng)普通采用廣播技術(shù)而非交換技術(shù)。 局域網(wǎng)規(guī)范，稱為IEEE802規(guī)范。局域網(wǎng)體系構(gòu)造由物理層、介質(zhì)訪問控制子層MAC和邏輯鏈路子層LLC組成。圖2.29 IEEE802參考模型和OSI模型(3) 以太網(wǎng)是最勝利的局域網(wǎng)技術(shù)，也是當(dāng)前運用最廣泛的一種局域網(wǎng)。 (4) IEEE802.3數(shù)據(jù)幀格式 前導(dǎo)幀定界符目的地址源地址長度LLC DATA填充碼FCS圖2.30 數(shù)據(jù)幀構(gòu)造圖(5) 采器具有沖突檢測(CD)