第三次(網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)下)

1、 第二章 網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)知識(shí)( (重要概念、技術(shù)重要概念、技術(shù)) ) v數(shù)據(jù)通信的基本概念數(shù)據(jù)通信的基本概念信息、信號(hào)；模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)；周期信號(hào)、非周期信號(hào)信息、信號(hào)；模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)；周期信號(hào)、非周期信號(hào)v信息編碼技術(shù)信息編碼技術(shù)數(shù)字?jǐn)?shù)字/數(shù)字、模擬數(shù)字、模擬/數(shù)字、數(shù)字?jǐn)?shù)字、數(shù)字/模擬、模擬模擬、模擬/模擬模擬v數(shù)據(jù)傳輸控制方式數(shù)據(jù)傳輸控制方式單工、半雙工、全雙工單工、半雙工、全雙工v數(shù)據(jù)傳輸方法數(shù)據(jù)傳輸方法并行傳輸、串行傳輸（異步、同步）并行傳輸、串行傳輸（異步、同步）v多點(diǎn)傳輸中多點(diǎn)傳輸中鏈路復(fù)用技術(shù)：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用鏈路復(fù)用技術(shù)：頻分復(fù)

2、用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用數(shù)據(jù)交換技術(shù)：線路交換、報(bào)文交換、分組交換數(shù)據(jù)交換技術(shù)：線路交換、報(bào)文交換、分組交換數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）v通信是單向進(jìn)行的，就象是單行道。一條鏈路的兩個(gè)站通信是單向進(jìn)行的，就象是單行道。一條鏈路的兩個(gè)站點(diǎn)中只有一個(gè)可以進(jìn)行傳輸，另一個(gè)只能接收。點(diǎn)中只有一個(gè)可以進(jìn)行傳輸，另一個(gè)只能接收。v鍵盤(pán)和傳統(tǒng)監(jiān)視器、無(wú)線電廣播都是單工設(shè)備的例子。鍵盤(pán)和傳統(tǒng)監(jiān)視器、無(wú)線電廣播都是單工設(shè)備的例子。鍵盤(pán)只能接受輸入，監(jiān)視器只能接受輸出信號(hào)。鍵盤(pán)只能接受輸入，監(jiān)視器只能接受輸出信號(hào)。 單工單工數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）

3、數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）v每個(gè)站點(diǎn)都可以發(fā)送和接收，但是不能同時(shí)發(fā)送和接收。每個(gè)站點(diǎn)都可以發(fā)送和接收，但是不能同時(shí)發(fā)送和接收。當(dāng)其中一個(gè)設(shè)備在發(fā)送時(shí)，另一個(gè)只能接收，反之亦然。當(dāng)其中一個(gè)設(shè)備在發(fā)送時(shí)，另一個(gè)只能接收，反之亦然。v對(duì)講機(jī)是半雙工系統(tǒng)的例子。對(duì)講機(jī)是半雙工系統(tǒng)的例子。半雙工半雙工數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）數(shù)據(jù)傳輸控制方式（單工、半雙工、全雙工）v在全雙工方式中在全雙工方式中( (也叫雙工方式也叫雙工方式) )，兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)都可以，兩個(gè)站點(diǎn)同時(shí)都可以進(jìn)行發(fā)送和接收。進(jìn)行發(fā)送和接收。v例：電話例：電話v兩個(gè)方向的信號(hào)共享鏈路帶寬：兩個(gè)方向的信號(hào)共享鏈路帶寬

4、： 1）鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路，或）鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路，或 2）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸）將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號(hào)傳輸 全雙工全雙工數(shù)據(jù)傳輸方法數(shù)據(jù)傳輸方法數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)考慮的問(wèn)題數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)考慮的問(wèn)題v每次發(fā)送一個(gè)比特，還是將比特成組發(fā)送？每次發(fā)送一個(gè)比特，還是將比特成組發(fā)送？v如何將比特成組？如何將比特成組？v采用并行傳輸還是串行傳輸？采用并行傳輸還是串行傳輸？v發(fā)送速度的快慢？發(fā)送速度的快慢？v多點(diǎn)傳輸應(yīng)該考慮什么問(wèn)題？多點(diǎn)傳輸應(yīng)該考慮什么問(wèn)題？數(shù)據(jù)傳輸方法數(shù)據(jù)傳輸方法數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸并行并行串行串行同步同步異步異步傳輸方式傳輸方式(1)

5、(1)并行傳輸方式并行傳輸方式特點(diǎn)特點(diǎn):傳輸速率高傳輸速率高 需要需要n條傳輸線路條傳輸線路,成本較高成本較高 通常用于近距離傳輸，距離限制在通常用于近距離傳輸，距離限制在25英尺內(nèi)。英尺內(nèi)。一組比特同時(shí)發(fā)送，每個(gè)比特都占據(jù)一條獨(dú)立的線路。一組比特同時(shí)發(fā)送，每個(gè)比特都占據(jù)一條獨(dú)立的線路。傳輸方式傳輸方式(2)(2)串行傳輸方式：串行傳輸方式：特點(diǎn)特點(diǎn): : 線路數(shù)少線路數(shù)少, ,利用率高利用率高, ,投資小投資小, ,長(zhǎng)距離傳輸長(zhǎng)距離傳輸需要進(jìn)行并需要進(jìn)行并/ /串串, ,串串/ /并轉(zhuǎn)換（計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸和處并轉(zhuǎn)換（計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸和處理并行數(shù)據(jù)）理并行數(shù)據(jù)）該方式只有一條傳輸線路，比特依次發(fā)送

6、該方式只有一條傳輸線路，比特依次發(fā)送。串行傳輸：串行傳輸： 1）異步傳輸）異步傳輸 2）同步傳輸）同步傳輸傳輸方式傳輸方式(3)(3)異步傳輸異步傳輸 以字符為單位進(jìn)行傳輸，發(fā)送方和接收方在發(fā)送數(shù)據(jù)之以字符為單位進(jìn)行傳輸，發(fā)送方和接收方在發(fā)送數(shù)據(jù)之前無(wú)需進(jìn)行時(shí)間上的協(xié)調(diào)。發(fā)送字符時(shí)間間隔不確定。前無(wú)需進(jìn)行時(shí)間上的協(xié)調(diào)。發(fā)送字符時(shí)間間隔不確定。每個(gè)字符都有起始位和停止位。每個(gè)字符都有起始位和停止位。 不要求數(shù)據(jù)雙方同步，遵循異步通信協(xié)議。不要求數(shù)據(jù)雙方同步，遵循異步通信協(xié)議。特點(diǎn)特點(diǎn): :簡(jiǎn)單、有效。簡(jiǎn)單、有效。 傳輸速度較慢，額外開(kāi)銷較大。傳輸速度較慢，額外開(kāi)銷較大。RS-232RS-232標(biāo)

7、準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（電子工業(yè)協(xié)會(huì)提出的異步通信標(biāo)準(zhǔn)電子工業(yè)協(xié)會(huì)提出的異步通信標(biāo)準(zhǔn)）邏輯邏輯“1”1”：負(fù)電平，：負(fù)電平，-3V-3V -15V-15V； “ “0”0”：正電平，：正電平，+3V+3V +15V+15V；每次傳輸一個(gè)字符，數(shù)據(jù)位每次傳輸一個(gè)字符，數(shù)據(jù)位7 7位或位或8 8位；每位電壓持續(xù)時(shí)間相同；位；每位電壓持續(xù)時(shí)間相同；每個(gè)字符前加一起始位（每個(gè)字符前加一起始位（0 0），表示傳輸開(kāi)始；），表示傳輸開(kāi)始；傳送完后加一停止位（傳送完后加一停止位（1 1），表示傳輸結(jié)束；），表示傳輸結(jié)束；異步傳輸異步傳輸異步傳輸異步傳輸vRS-232特點(diǎn)特點(diǎn)雙極性編碼，克服了直流分量問(wèn)題；雙極性編碼，克服

8、了直流分量問(wèn)題；連接距離短（最大連接距離不超過(guò)連接距離短（最大連接距離不超過(guò)1515米）；米）；多用于計(jì)算機(jī)與多用于計(jì)算機(jī)與ModemModem、鍵盤(pán)或終端之類的設(shè)備之間近、鍵盤(pán)或終端之類的設(shè)備之間近距離傳輸字符。距離傳輸字符。v為提供更大的傳輸距離和傳輸速率為提供更大的傳輸距離和傳輸速率RS-422RS-423例：傳送例：傳送8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)10100010B，1個(gè)停止位，要個(gè)停止位，要 求繪制信號(hào)線上的波形。求繪制信號(hào)線上的波形。8300b/s,實(shí)際每字符傳送實(shí)際每字符傳送10位，則每秒傳送位，則每秒傳送830個(gè)字符。個(gè)字符。串行傳輸方式串行傳輸方式(4)(4)同步傳輸同步傳輸 將多個(gè)字符組

9、成數(shù)據(jù)塊（報(bào)文或分組），以數(shù)據(jù)塊為單位將多個(gè)字符組成數(shù)據(jù)塊（報(bào)文或分組），以數(shù)據(jù)塊為單位傳輸數(shù)據(jù)。傳輸過(guò)程中有專門(mén)的時(shí)鐘脈沖使發(fā)送方、接收傳輸數(shù)據(jù)。傳輸過(guò)程中有專門(mén)的時(shí)鐘脈沖使發(fā)送方、接收方保持同步，使兩者以同一頻率工作。方保持同步，使兩者以同一頻率工作。特點(diǎn)特點(diǎn): :傳輸速度快，效率較高。傳輸速度快，效率較高。 實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜。 位同步：位同步： 目的：使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端目的：使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步保持同步 1）外同步外同步發(fā)送端發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，發(fā)送端發(fā)送同步時(shí)鐘信號(hào)，接收方用它來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。接收方用它來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。 缺點(diǎn)

10、：附加一條專用的傳輸時(shí)鐘脈沖的通信線路。缺點(diǎn)：附加一條專用的傳輸時(shí)鐘脈沖的通信線路。 2）自同步自同步通過(guò)特殊編碼（如曼徹斯特通過(guò)特殊編碼（如曼徹斯特編碼），這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步脈沖，編碼），這些數(shù)據(jù)編碼信號(hào)包含了同步脈沖，接收方提取同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻接收方提取同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。率。 多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)復(fù)用是指將多個(gè)信號(hào)同時(shí)通過(guò)一條數(shù)據(jù)鏈路傳輸。復(fù)用是指將多個(gè)信號(hào)同時(shí)通過(guò)一條數(shù)據(jù)鏈路傳輸。為何要復(fù)用？線路成本為何要復(fù)用？線路成本 ： 1 1）頻分復(fù)用）頻分復(fù)用 2 2）時(shí)分復(fù)用）時(shí)分復(fù)用 3 3）波分復(fù)用）波分復(fù)用 (1)(1)頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用每

11、個(gè)發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)被調(diào)制到不同頻率的載波上，每個(gè)發(fā)送設(shè)備產(chǎn)生的信號(hào)被調(diào)制到不同頻率的載波上，調(diào)制后的信號(hào)合成一個(gè)新的信號(hào)通過(guò)鏈路發(fā)送出去。調(diào)制后的信號(hào)合成一個(gè)新的信號(hào)通過(guò)鏈路發(fā)送出去。(1)(1)頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用在信道帶寬大于要傳輸?shù)乃行盘?hào)帶寬之和時(shí)采用，在信道帶寬大于要傳輸?shù)乃行盘?hào)帶寬之和時(shí)采用，適用于模擬信號(hào)傳輸。適用于模擬信號(hào)傳輸。 (2) (2)時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用將整個(gè)傳輸時(shí)間，分為多個(gè)相同的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片將整個(gè)傳輸時(shí)間，分為多個(gè)相同的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片內(nèi)由一個(gè)設(shè)備獨(dú)占鏈路發(fā)送一部分?jǐn)?shù)據(jù)。使用完該時(shí)間片內(nèi)由一個(gè)設(shè)備獨(dú)占鏈路發(fā)送一部分?jǐn)?shù)據(jù)。使用完該時(shí)間片后，退出鏈

12、路，等待下一次時(shí)間片的到來(lái)。后，退出鏈路，等待下一次時(shí)間片的到來(lái)。當(dāng)傳輸媒介的數(shù)據(jù)傳輸速率大于發(fā)送和接收設(shè)備所需要當(dāng)傳輸媒介的數(shù)據(jù)傳輸速率大于發(fā)送和接收設(shè)備所需要的數(shù)據(jù)速率時(shí)采用。的數(shù)據(jù)速率時(shí)采用。適用于數(shù)字信號(hào)傳輸，模擬信號(hào)適用于數(shù)字信號(hào)傳輸，模擬信號(hào) 數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)（3）波分多路復(fù)用）波分多路復(fù)用 原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)原理：整個(gè)波長(zhǎng)頻帶被劃分為若干個(gè)波長(zhǎng)范圍，每個(gè)用戶占用一個(gè)波長(zhǎng)范波長(zhǎng)范圍，每個(gè)用戶占用一個(gè)波長(zhǎng)范圍來(lái)進(jìn)行傳輸圍來(lái)進(jìn)行傳輸v為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用為降低通信線路造價(jià)，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部部分連接分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 v兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接

13、一般都要通過(guò)兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間的通信連接一般都要通過(guò)中中間節(jié)點(diǎn)間節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點(diǎn)要在它所連接幾條的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點(diǎn)要在它所連接幾條線路中線路中選擇一條選擇一條進(jìn)行接續(xù)。進(jìn)行接續(xù)。 v 就像電話交換機(jī)為通話雙方接續(xù)線路一樣，就像電話交換機(jī)為通話雙方接續(xù)線路一樣，這個(gè)過(guò)程被稱為這個(gè)過(guò)程被稱為交換交換。數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)：通過(guò)交換機(jī)等中介硬件或軟件，在通信設(shè)數(shù)據(jù)交換技術(shù)：通過(guò)交換機(jī)等中介硬件或軟件，在通信設(shè) 備之間創(chuàng)建臨時(shí)連接。備之間創(chuàng)建臨時(shí)連接。交換網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)交換技術(shù)交換技術(shù)線路交換線路交換報(bào)文交換報(bào)文交換分組交換分組交換數(shù)據(jù)報(bào)方法

14、數(shù)據(jù)報(bào)方法虛電路方法虛電路方法 數(shù)據(jù)交換方法數(shù)據(jù)交換方法數(shù)據(jù)交換技術(shù)的分類：數(shù)據(jù)交換技術(shù)的分類： 通信雙方需要建立一條實(shí)際的的物理連接，并獨(dú)占該連接。通信雙方需要建立一條實(shí)際的的物理連接，并獨(dú)占該連接。 (最早由電話接線員通過(guò)插塞建立的，現(xiàn)在由計(jì)算機(jī)化的程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)最早由電話接線員通過(guò)插塞建立的，現(xiàn)在由計(jì)算機(jī)化的程控交換機(jī)實(shí)現(xiàn)) 通信過(guò)程分為三個(gè)階段：線路建立、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。通信過(guò)程分為三個(gè)階段：線路建立、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：線路一旦接通，不會(huì)發(fā)生沖突；可靠性、實(shí)時(shí)性好線路一旦接通，不會(huì)發(fā)生沖突；可靠性、實(shí)時(shí)性好, ,傳輸傳輸 延遲小。延遲小。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：建立線路所需時(shí)間

15、長(zhǎng)，雙方獨(dú)占線路，造成信道浪費(fèi)。建立線路所需時(shí)間長(zhǎng)，雙方獨(dú)占線路，造成信道浪費(fèi)。1.線路交換（線路交換（circuit switching）2.2.報(bào)文交換報(bào)文交換(Message switching)(Message switching) 兩個(gè)站點(diǎn)之間兩個(gè)站點(diǎn)之間無(wú)需無(wú)需建立專用通道；建立專用通道； 發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)作為一個(gè)發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)作為一個(gè)整體數(shù)據(jù)塊整體數(shù)據(jù)塊(稱為稱為報(bào)文報(bào)文, message)進(jìn)行傳輸；進(jìn)行傳輸； 在交換過(guò)程中，交換設(shè)備將接收在交換過(guò)程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)到的報(bào)文先存儲(chǔ)，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級(jí)一級(jí)中轉(zhuǎn)，直再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級(jí)一級(jí)

16、中轉(zhuǎn)，直到目的地。到目的地。（存儲(chǔ)（存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)）轉(zhuǎn)發(fā)）。 傳輸過(guò)程中可能經(jīng)過(guò)多次傳輸過(guò)程中可能經(jīng)過(guò)多次路由路由。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：線路利用率高，信道可為多個(gè)報(bào)文共線路利用率高，信道可為多個(gè)報(bào)文共享。享。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1）每個(gè)報(bào)文數(shù)據(jù)量較大，在給定的）每個(gè)報(bào)文數(shù)據(jù)量較大，在給定的時(shí)間內(nèi)可能無(wú)法傳完；時(shí)間內(nèi)可能無(wú)法傳完； 2）報(bào)文大小不一，造成緩沖區(qū)管理）報(bào)文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜；復(fù)雜； 3）出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)，效率）出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)，效率低。低。2.2.報(bào)文交換報(bào)文交換 將用戶的整個(gè)數(shù)據(jù)塊報(bào)文分成更小的分組將用戶的整個(gè)數(shù)據(jù)塊報(bào)文分成更小的分組(Packet)(Packet)，以，以分

17、組為單位在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。分組為單位在網(wǎng)絡(luò)中傳輸。 接收方收到所有分組后，將分組重新組裝成報(bào)文。接收方收到所有分組后，將分組重新組裝成報(bào)文。 分組交換分組交換數(shù)據(jù)報(bào)方法數(shù)據(jù)報(bào)方法虛電路方法虛電路方法3.3.分組交換分組交換(packet Switching)(packet Switching)數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路數(shù)據(jù)報(bào)與虛電路固定傳輸路徑，無(wú)需中間路由固定傳輸路徑，無(wú)需中間路由分組中不用攜帶目的地址信息，分組中不用攜帶目的地址信息，傳輸?shù)念~外開(kāi)銷較小。傳輸?shù)念~外開(kāi)銷較小。同一報(bào)文的不同分組可以獨(dú)立選路同一報(bào)文的不同分組可以獨(dú)立選路傳輸路線可以根據(jù)線路狀態(tài)，靈活傳輸路線可以根據(jù)線路狀態(tài)，靈活選擇。選擇。出錯(cuò)重傳效率高。出錯(cuò)重傳效率高。 （圖）（圖）3.3.分組交換分組交換 虛電路：面向連接的分組交換技術(shù)虛電路：面向連接的分組交換技術(shù)數(shù)據(jù)報(bào)：無(wú)連接的分組交換技術(shù)數(shù)據(jù)報(bào)：無(wú)連接的分組交換技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 1）存儲(chǔ)量