計算機通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

計算機通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通信系統(tǒng)的基本原理、構(gòu)成局域網(wǎng)構(gòu)成、協(xié)議廣域網(wǎng)構(gòu)成、協(xié)議本課程本學(xué)期主要內(nèi)容計算機通信的概念原理、方法和技術(shù)。包括數(shù)據(jù)通信的基本理論，系統(tǒng)組成，各組成部分采用的主要技術(shù)

了解通信技術(shù)的發(fā)展及趨勢通信的基本概念、方法數(shù)據(jù)通信的原理：FourierAnalysisBandwidth-LimitedSignalsTheMaximumDataRateofChannel通信的基本媒體及其特性MagneticMediaTwistedPairBasebandCoaxialCableBroadbandCoaxialCableFiberOptics(continued)通信的基本概念、方法調(diào)制系統(tǒng)ASKFSKPSKQAM通信的差錯檢驗衡比碼漢明碼循環(huán)碼

(continued)通信的基本概念、方法電話系統(tǒng)結(jié)構(gòu)策略交換無線通信基本原理交換的基本原理ATM,ISDN基本原理本課程內(nèi)在線索：OSI（OpenSystemInterconnect)七層模型TCP/IP實事標(biāo)準(zhǔn)課程參考書目ComputerNetworks(計算機網(wǎng)絡(luò))UnderstandingDataCommunications&Networks(數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)教程)計算機網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)通信原理一、通信的歷史回顧1837SamuelMorse電報MorseCode1876AlexanderGrahamBell電話1945ENIAC80年代PC發(fā)展90年代Internet應(yīng)用電話衛(wèi)星電視廣播LANWAN通信EmailTeleconferencingCellularTelephoneInformationService焦點問題什么是連接？導(dǎo)線？電纜？光纖？通信標(biāo)準(zhǔn)易用性安全性開放性二、標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)準(zhǔn)化組織由于各種計算機總是不盡相同，所以它們之間的數(shù)據(jù)傳輸要比想象中的復(fù)雜得多不同國家人說話-----------翻譯

不同機器間通信-----------協(xié)議網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織在建立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)以確保通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方面，許多美國和國際組織發(fā)揮了重要的作用。這些組織包括：

美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ANSI)。

電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)。

國際通信聯(lián)盟(ITU)。

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)。Internet協(xié)會(ISOC)相關(guān)的Internet工程任務(wù)組(IETF)。

電子工業(yè)聯(lián)合會(EIA)和相關(guān)的通信工業(yè)聯(lián)合會(TIA)。IEEE電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)是建立通信標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)鍵組織。IEEE是包含科學(xué)、技術(shù)和教育在內(nèi)的專業(yè)協(xié)會，在140多個國家中積極進行活動。IEEE的計算機協(xié)會局域網(wǎng)委員會發(fā)展了目前應(yīng)用的許多網(wǎng)絡(luò)互連標(biāo)準(zhǔn)，制定了在局域網(wǎng)環(huán)境下物理電纜電路和傳輸?shù)摹?02”標(biāo)準(zhǔn)。802標(biāo)準(zhǔn)802.1—802標(biāo)準(zhǔn)的概述。802.2—邏輯鏈接控制的標(biāo)準(zhǔn)和其他網(wǎng)絡(luò)連接標(biāo)準(zhǔn)。802.3—帶有檢測沖突的載波偵聽多路存取方法(CSMA/CD)標(biāo)準(zhǔn)。802.4—傳遞總線存取的令牌標(biāo)準(zhǔn)。802.5—令牌環(huán)存取以及LAN與MAN間通信的標(biāo)準(zhǔn)。802.6—包括高速無連接網(wǎng)絡(luò)互連在內(nèi)的LAN和MAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。802.7—寬帶電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。802.8—光纖電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。802.9—集成網(wǎng)絡(luò)互連服務(wù)(如語音和數(shù)據(jù)集成)的標(biāo)準(zhǔn)。802.10—LAN和MAN能共同使用的安全性標(biāo)準(zhǔn)。802.11—無線連接標(biāo)準(zhǔn)。802.12—要求優(yōu)先級存取方法標(biāo)準(zhǔn)。802.14—有線電視寬帶通信標(biāo)準(zhǔn)。國際通信聯(lián)盟ITU是為調(diào)制解調(diào)器、電子郵件和數(shù)字電話系統(tǒng)制訂標(biāo)準(zhǔn)的。ITU為下列標(biāo)準(zhǔn)做出了貢獻：

調(diào)制解調(diào)器的V標(biāo)準(zhǔn)，如56Kbps傳輸?shù)男耉.90標(biāo)準(zhǔn)。用于國際電子郵件交換的X.400標(biāo)準(zhǔn)。全世界電子郵件目錄的X.500標(biāo)準(zhǔn)。X.25WAN標(biāo)準(zhǔn)。(分組交換）電子工業(yè)聯(lián)合會(EIA)EIA的成員包括電子公司和電信設(shè)備制造商。它也是ANSI的成員。EIA的首要課題是設(shè)備間的電氣連接和數(shù)據(jù)的物理傳輸。RS-232（或稱EIA-232）它已成為大多數(shù)PC機與調(diào)制解調(diào)器或打印機等設(shè)備通信的規(guī)范ISOOSI模型：典型分層模型國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會DES加密算法3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型每一層實現(xiàn)特定的功能，并且只與上下兩層直接通信分層協(xié)議的目的在于把各種特定的功能分離開來，并使其實現(xiàn)對其他層次來說是透明的。這種分層結(jié)構(gòu)使各個層次的設(shè)計和測試相對獨立。3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型兩個國家領(lǐng)導(dǎo)人的對話3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型應(yīng)用OSI七層協(xié)議進行通信3.1OSI模型概述-----應(yīng)用層最高層，即應(yīng)用層（AplicationLayer）直接與用戶和應(yīng)用程序打交道。應(yīng)用層為用戶提供電子郵件、文件傳輸、遠程登錄和資源定位等服務(wù)。應(yīng)用層也定義了一些協(xié)議集，以支持通過全屏幕文字編輯器方式來模擬各種不同類型的終端。3.1OSI模型概述-----表示層表示層（PresentationLayer）以用戶可理解的格式為上層用戶提供必要的數(shù)據(jù)。表示層也提供數(shù)據(jù)的安全措施。在把數(shù)據(jù)交給低層傳送前，它可以先對數(shù)據(jù)進行加密。另一端的表示層負責(zé)在收到數(shù)據(jù)后解密。用戶根本不知道數(shù)據(jù)曾經(jīng)改變過。對于侵權(quán)問題嚴(yán)重的廣域網(wǎng)（覆蓋面積廣）來說，這一技術(shù)特別重要。3.1OSI模型概述-----會話層會話層（SessionLayer）允許不同主機上的應(yīng)用程序進行會話，或建立虛連接。舉例來說，某個用戶登錄到一個遠程系統(tǒng)，并與之交換信息。會話層管理這一進程，控制哪一方有權(quán)發(fā)送信息，哪一方必須接收信息。這其實是一種同步機制。差錯恢復(fù)。例如，若一個用戶正在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送一個大文件的內(nèi)容，而網(wǎng)絡(luò)忽然壞了。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)重新工作時，用戶是否必須從該文件的起始處開始重傳呢？回答是否定的，因為會話層允許用戶在一個長的信息流中插入檢查點。若網(wǎng)絡(luò)崩潰了，只要將最后一個檢查點以后丟去的數(shù)據(jù)重傳。用戶層次上的單一事務(wù)機制的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中刪去一個記錄3.1OSI模型概述-----運輸層運輸層（TransportLayer）運輸層負責(zé)選擇通信使用的網(wǎng)絡(luò)。一臺計算機可能連接著好幾個網(wǎng)絡(luò)，其速度、費用和通信類型各不相同。到底選擇哪一個取決于很多因素。比如，傳輸?shù)男畔⑹呛荛L的連續(xù)數(shù)據(jù)流，還是分為多次間歇傳送。接收方不僅要對分組重新排序，還得驗證所有的分組是否都已收到。3.1OSI模型概述-----網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）管理路由策略。哪一條才是最快、最便宜或最安全的呢？哪些路才是寬闊、沒有阻塞的呢？是讓整個報文采用同一路由，還是把報文分組后分別傳送呢？網(wǎng)絡(luò)層控制著通信子網(wǎng)（CommunicationsSubnet）。所謂通信子網(wǎng)就是實現(xiàn)路由和數(shù)據(jù)傳輸所必需的傳輸媒體和交換組件的集合。網(wǎng)絡(luò)層是針對子網(wǎng)的最高層次。計費3.1OSI模型概述---數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）負責(zé)監(jiān)督相鄰網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的信息流動。它使用檢錯或糾錯技術(shù)來確保正確的傳輸。解決流量控制的問題。管理數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)通常被組合成幀加以傳輸。幀是按某種特定格式組織起來的字節(jié)集合。數(shù)據(jù)鏈路層用唯一的比特組合對將要發(fā)送的每一幀的開始和結(jié)束進行標(biāo)示，對接收進來的每一幀進行判斷，然后把無錯的幀送往上一層，即網(wǎng)絡(luò)層。3.1OSI模型概述-----物理層物理層（PhysicalLayer）負責(zé)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸數(shù)據(jù)比特流。這與數(shù)據(jù)通信的物理或電氣特性有關(guān)。傳輸媒體是銅質(zhì)電纜、光纖還是衛(wèi)星？數(shù)據(jù)怎樣由A點傳到B點？物理層以比特流的方式傳送來自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，而不去理會數(shù)據(jù)的含義或格式。同樣，它接收數(shù)據(jù)后，不加分析，直接傳給數(shù)據(jù)鏈路層。3.1OSI模型概述-----小節(jié)下面3層主要處理網(wǎng)絡(luò)通信的細節(jié)問題。它們一起向上層用戶提供服務(wù)。上面4層主要針對端對端的通信。它們定義用戶間的通信協(xié)議，但不關(guān)心數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛯訉崿F(xiàn)細節(jié)。3.2物理層物理層由兩個主要部分組成：傳輸媒體和連接策略。傳輸媒體：決定了信號是如何傳送的。雙絞線、同軸電纜、光纖、衛(wèi)星、微波塔無線電波3.2物理層連接策略：如何連接A—F，讓他們實現(xiàn)通信？電路交換報文交換分組交換3.2物理層-----電路交換打電話CircuitSwitching中，兩節(jié)點間的線路將一直保持到其中一方終止通信。也就是說，該線路只用于這兩個節(jié)點間的通信。電路交換要求在開始傳輸信息前完成路由選擇并實現(xiàn)連接。當(dāng)兩個節(jié)點間需要持續(xù)通信時，這種連接方式最為有用。缺點必須有應(yīng)答線路沒有充分利用3.2物理層-----報文交換節(jié)點A將這一報文附加上節(jié)點F的地址，點A選擇了節(jié)點C。接著，節(jié)點A把報文（包含了節(jié)點F的地址信息）傳送給C。在節(jié)點C報文被暫時存儲起來，同時其邏輯部件尋找下一節(jié)點。由于報文被每個經(jīng)過的節(jié)點存儲起來，所以使用這一方法的網(wǎng)絡(luò)也稱為存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)（Store-and-ForwardNetwork）。過程3.2物理層-----報文交換與電路交換的區(qū)別?在報文交換中，報文被每個節(jié)點暫時存儲。在電路交換中，節(jié)點象一個交換設(shè)備一樣，只負責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。因為報文交換會導(dǎo)致傳輸延遲。?在電路交換中，兩節(jié)點間的所有信息交換都使用同一條路徑。而在報文交換中，不同的報文可能經(jīng)過不同的路由。因此，不同的報文可以分時共享同一公共線路，這樣，網(wǎng)絡(luò)的利用率就提高了。?電路交換在發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求收發(fā)雙方共同參與。而報文交換則不需要。報文被發(fā)送到目的地，然后存儲起來等待取用。3.2物理層-----報文交換長報文可能超過了節(jié)點的緩沖器容量，也可能使相鄰節(jié)點間的線路被長時間占用。一個線路故障有可能導(dǎo)致整個報文丟失。因此，報文交換網(wǎng)絡(luò)已不再被廣泛采用，而逐漸被更為高效的分組交換網(wǎng)絡(luò)所取代。3.2物理層-----分組交換用于把在報文交換中傳輸長報文而導(dǎo)致的問題的影響最小化實現(xiàn)長的報文，將被劃分成更小的單元，即分組。分組的長度隨設(shè)計而定每一個分組都帶有目標(biāo)節(jié)點的地址，還攜帶著其他由網(wǎng)絡(luò)協(xié)議所規(guī)定的說明該分組從哪里來到哪里去的附加信息當(dāng)所有分組到達后，他們就被重新裝配路由方式數(shù)據(jù)報-----------類似報文交換虛電路-----------類似電路交換3.2物理層-----分組交換路由方式數(shù)據(jù)報：采用數(shù)據(jù)報方式，每個分組被獨立地傳輸。也就是說，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議將每一個分組當(dāng)作單獨的一個報文，對它進行路由選擇。這種方式允許路由策略考慮網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實際變化。如果某條路徑發(fā)生阻塞，它可以變更路由。虛電路：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在發(fā)送分組前，首先建立一條線路（虛電路）。所有分組通過同一條路徑傳輸，以確保正確地按次序到達目標(biāo)節(jié)點。不同的虛電路可以共享一條公共網(wǎng)絡(luò)線路每一個節(jié)點上的邏輯部件負責(zé)存儲接收到的分組，并為它們安排行程。路由方式優(yōu)劣3.2物理層-----連接策略的比較3.3數(shù)據(jù)鏈路層當(dāng)物理層發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，在它上面的數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)確保它正確地運作。競爭當(dāng)兩個以上節(jié)點同時要在同一媒體上進行傳輸時，就會發(fā)生競爭。帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問 令牌傳遞(TokenPassing):把一串循環(huán)通過所有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的特定比特流稱為令牌。循環(huán)節(jié)點順序編號錯誤檢測和校正奇偶校驗

4分層與TCP/IP協(xié)議七層參考模型是在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)被發(fā)明之前設(shè)計的，因此模型中沒有包含用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的一層。另外，七層參考模型為會話協(xié)議提供了完整的一層，而這一層隨著計算機系統(tǒng)從大型分時系統(tǒng)轉(zhuǎn)變到個人工作站后已經(jīng)變得不很重要了。在這種情況下，開發(fā)TCP/IP的研究人員發(fā)明了一個新的分層模型。4分層與TCP/IP協(xié)議第一層：物理層，對應(yīng)于基本網(wǎng)絡(luò)硬件，如同ISO七層參考模型一樣。第二層：網(wǎng)絡(luò)接口層，規(guī)定了怎樣把數(shù)據(jù)組織成幀及計算機怎樣在網(wǎng)絡(luò)中傳輸幀，類似于I