計(jì)算機(jī)網(wǎng)基礎(chǔ)教案

課程基本信息

□公共必修課口公共選修課

課程類(lèi)別

口專(zhuān)業(yè)必修課口專(zhuān)業(yè)選修課

學(xué)分學(xué)時(shí)學(xué)分3學(xué)時(shí)69

使用教材尚曉航，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)》，北京：高等教育出版社，2008年.

(1)吳功宜，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》，北京：清華大學(xué)出版社，2007年.

(2)杜煜，姚鴻.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》，北京:人民郵電出版社，2006年.

(3)謝希仁.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》.北京：電子工業(yè)出版社2008年.

參考(4)劉冰.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008年.

書(shū)目

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今信息技術(shù)發(fā)展最快的學(xué)科門(mén)類(lèi)之一，在人

類(lèi)活動(dòng)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，都有著廣泛的應(yīng)用。掌握和運(yùn)用

課現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)業(yè)人才必備的知識(shí)與

技能。

程

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程是該專(zhuān)業(yè)學(xué)好各門(mén)專(zhuān)業(yè)課程和技能的重

要基礎(chǔ)，也是未來(lái)進(jìn)一步專(zhuān)業(yè)發(fā)展和學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)新知識(shí)新技術(shù)的起

學(xué)點(diǎn)。

目本課程涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)。要求學(xué)生了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)

絡(luò)各邏輯層的功能和工作原理；對(duì)應(yīng)用廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，重點(diǎn)

的掌握以太網(wǎng)技術(shù)；要求學(xué)生從硬件和軟件兩方面，全面掌握網(wǎng)

絡(luò)互連的基本原理和技術(shù)；在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用上，要求學(xué)生掌握

及Internet的各種信息服務(wù)，和基本的網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)。

通過(guò)理論和技能訓(xùn)練課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生具備基本的網(wǎng)絡(luò)基本知

要

識(shí)，具有組網(wǎng)的基本技能，掌握各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的安裝、配置、調(diào)

試以及進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理、維護(hù)的能力，掌握常用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上

求

的各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的配置等能力，培養(yǎng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用能

力。

第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述（2課時(shí)）

一、教學(xué)目的與要求

1、了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展過(guò)程

2、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

3、了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用

4、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

5、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)

6、了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型

二、教學(xué)重點(diǎn)

L計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型

3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)

5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用

三、教學(xué)難點(diǎn)

I、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用

四、教學(xué)方法與教學(xué)手段

1.課堂講授、板書(shū)；

2.課堂小組討論與師生共同討論；

3.多媒體課件演示；

4.學(xué)生作業(yè)展示；

五、教學(xué)過(guò)程

第一節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

（一）以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化

（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)這兩大現(xiàn)代技術(shù)密切結(jié)合

的產(chǎn)物。它代表了當(dāng)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)極其重要的

方向。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括了硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和通

信等多種技術(shù)。

（三）可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展進(jìn)程分為以下4代：

1、第1代：面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1）第1代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段是從20世紀(jì)50年代中期

至60年代末期，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)初步結(jié)合，形

成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。

2）以單臺(tái)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。

2、第2代：初級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1）第2代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也被稱(chēng)為“計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)”網(wǎng)絡(luò)。

這是以通信子網(wǎng)為中心，用戶(hù)共享的資源子網(wǎng)則在通

信子網(wǎng)的外圍。

2）ARPAnet

3）Internet的起源

3、第3代：開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1）第3代是指從20世紀(jì)70年代初期至90年代中期的發(fā)展

階段。在這個(gè)階段中，ISO（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織）提出了

開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型，即0SI（開(kāi)放式系統(tǒng)互連）體

系結(jié)構(gòu)。

4、第4代：新一代的計(jì)綜合性、智能化、寬帶、無(wú)線等高速

安全網(wǎng)絡(luò)

1）第4代是指20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)初期這個(gè)階段，

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與Internet（即因特網(wǎng)）向著全面互連、

高速、智能化發(fā)展，并得到了廣泛地應(yīng)用。

2）ATM技術(shù)、幀中繼技術(shù)、波分多路復(fù)用等技術(shù)為基礎(chǔ)的

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)為核心建立的網(wǎng)絡(luò)。

（四）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

1、網(wǎng)絡(luò)的大小和復(fù)雜程度完全不同，觀察的角度也不相同，

從資源共享的角度對(duì)“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”做如下定義：

2、為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信交往、資源共享和協(xié)同工作，

利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散的、各自具備自主功

能的一組計(jì)算機(jī)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，并且由功能完善的網(wǎng)絡(luò)

操作系統(tǒng)和通信協(xié)議進(jìn)行管理的計(jì)算機(jī)復(fù)合系統(tǒng)就是計(jì)算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及到以下3個(gè)要點(diǎn)

1）自主性

一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以包含有多臺(tái)具有“自主”功能的計(jì)算

機(jī)。所謂的“自主”是指這些計(jì)算機(jī)離開(kāi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之后，

也能獨(dú)立地工作和運(yùn)行。

2）通信手段有機(jī)連接

人們構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要采用通信的手段，把有關(guān)的計(jì)

算機(jī)（節(jié)點(diǎn)）“有機(jī)地”連接起來(lái)。所謂的“有機(jī)”地連接

是指連接時(shí)彼此必須遵循所規(guī)定的約定和規(guī)則。

3）網(wǎng)絡(luò)組建的3個(gè)目的

建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)通信的交往、信息

資源的交流、計(jì)算機(jī)分布資源的共享，或者是協(xié)同工作。

一般將計(jì)算機(jī)資源共享作為網(wǎng)絡(luò)的最基本特征。

(五)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

1)計(jì)算機(jī)之間和計(jì)算機(jī)用戶(hù)之間的相互通信交往。

2)資源共享，包含計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)與

信息資源共享。

3)計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)用戶(hù)之間的協(xié)同工作。

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用

1)管理信息系統(tǒng)(managementinformationsystem,MIS)

2)辦公自動(dòng)化(officeautomation,OA)

3)信息檢索系統(tǒng)(informationretrievesystem,IRS)

4)電子商務(wù)系統(tǒng)(electroniccommercesystem,Ecs)

5)(5)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(dataprocesssystem,DPS)

6)(6)事務(wù)處理系統(tǒng)(transactionprocesssystem,

TPS)

7)分布式控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem,DCS)

8)電子收款機(jī)系統(tǒng)(pointofsells,POS)

第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn)很多。例如：按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)，

按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類(lèi)，按信道訪問(wèn)方式分類(lèi)，按數(shù)據(jù)的傳輸方式分類(lèi)等

等。本書(shū)按網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)分布距離的長(zhǎng)短，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分

為三類(lèi)，它們的特征參數(shù)見(jiàn)參表1T。

網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)縮“分4?曾，雨大妁M絡(luò)中的物理設(shè)缶化偷逑率范

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(—)局域網(wǎng)(localareanetwork,LAN)

局域網(wǎng)就是局部區(qū)域內(nèi)通過(guò)高速線路互連而成的莪小區(qū)域內(nèi)的

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在局域網(wǎng)中，所有的計(jì)算機(jī)及其他互連設(shè)備的分

布范圍一般在有限的地理范圍內(nèi)，因此，局域網(wǎng)的本質(zhì)特征是

分布距離短、數(shù)據(jù)傳輸速度快。目前，應(yīng)用最多的是“共享式

局域網(wǎng)”和“交換式局域網(wǎng)”兩種類(lèi)型。

(二)城域網(wǎng)(metropolitanareanetwork,MAN)

城域網(wǎng)覆蓋的地理范圍可以從幾十公里到幾百公里。人們通常

使用WAN的技術(shù)去構(gòu)建與MAN目標(biāo)范圍、大小相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。

（三）廣域網(wǎng)（wideareanetwork,WAN）

廣域網(wǎng)又稱(chēng)“遠(yuǎn)程網(wǎng)”。廣域網(wǎng)覆蓋的地理范圍可以從幾十公里

到上千公里，甚至是上萬(wàn)公里，因此，可跨越城市、地區(qū)、國(guó)

家甚至幾個(gè)大洲。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用各種公共網(wǎng)絡(luò)。

第三節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

我們可以從“傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”和“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”兩

個(gè)層面去認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

（一）傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合。因此，從傳

統(tǒng)觀點(diǎn)看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)按照邏輯功能可以劃分為數(shù)據(jù)處理與

數(shù)據(jù)通信兩大部分；即分為“資源子網(wǎng)”和“通信子網(wǎng)”兩部分，如

圖1T表示了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

1、計(jì)算機(jī)資源子網(wǎng)

1）資源子網(wǎng)的組成

如圖所示，“資源子網(wǎng)”由擁有資源的主機(jī)系統(tǒng)、請(qǐng)求資源與服

務(wù)的用戶(hù)終端、終端控制器、通信子網(wǎng)的接口設(shè)備、軟件資源、硬件

共享資源和數(shù)據(jù)資源等組成。

a）主機(jī)（host）

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的“主機(jī)”可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、

工作站或者微型機(jī)（PC）。

b）終端（terminal）

c）網(wǎng)絡(luò)中的共享設(shè)備

2）資源子網(wǎng)的基本功能

資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)提供各種

網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

2、計(jì)算機(jī)通信子網(wǎng)

1）通信子網(wǎng)的組成

a）通信子網(wǎng)從硬件角度看，通信子網(wǎng)由路由器、通信線

路和其他通信設(shè)備組成。

b）通信控制處理機(jī)（communicationcontrolprocessor,

CCP）

c）通信線路

d）信號(hào)變換設(shè)備

2）通信子網(wǎng)的基本功能

通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，完成全網(wǎng)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳

輸、交換、控制和變換等通信任務(wù)。負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、

轉(zhuǎn)發(fā)及通信處理等工作。

(-)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1T所示；但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的

飛速發(fā)展，更多的用戶(hù)是通過(guò)局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)，進(jìn)而接入

Internet;而不是通過(guò)大型主機(jī)接入廣域網(wǎng)，因此，實(shí)際的計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖『2所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，依然由通

信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。

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(三)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

1、隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，大量的個(gè)人計(jì)算機(jī)通過(guò)局域

網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)、電力網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)等連入廣域網(wǎng)，進(jìn)而

接入Interent。在Internet中，各種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。

逐級(jí)連接后，就形成了如圖1-3所示的，由路由器和TCP/IP協(xié)議

互聯(lián)而成的大型、層次結(jié)構(gòu)的Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

2、現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要指Internet網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)。Internet

又稱(chēng)“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，它是由各種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器，

以及統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議互聯(lián)而成的世界范圍內(nèi)的公用網(wǎng)絡(luò)。

3、在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支撐下，為了實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)，共享

信息資源，近期的目標(biāo)就是“三網(wǎng)”互聯(lián)，又稱(chēng)“三網(wǎng)合一”。

第四節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x

(—)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)先把實(shí)體抽象為與其大小、形狀無(wú)關(guān)的“點(diǎn)”，并

將連接實(shí)體的線路抽象為“線”，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間

的圖形關(guān)系。

(-)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x

我們將通信子網(wǎng)中的通信處理機(jī)和其他通信設(shè)備抽象為節(jié)點(diǎn)；

通信線路抽象為線路，而將節(jié)點(diǎn)和線路連接而成的幾何圖形稱(chēng)

為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（三）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠猛?/p>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)選型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)

構(gòu)的選擇將直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性、通訊和投資

費(fèi)用等因素。

二、通信子網(wǎng)信道類(lèi)型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類(lèi)

（一）通信子網(wǎng)的分類(lèi)

1、廣播式的通信子網(wǎng)

采用廣播式通信子網(wǎng)的常見(jiàn)拓?fù)錁?gòu)型有：總線型、無(wú)線通信

型與衛(wèi)星通信型等。

2、點(diǎn)-點(diǎn)式的通信子網(wǎng)

（二）基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型

常見(jiàn)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型和網(wǎng)狀型

在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往不是單一類(lèi)型的，而是

上述幾種基本類(lèi)型混合而成的。

六、作業(yè)和思考題

1、什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何定義的？

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用有哪些？

3、畫(huà)出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)示意圖以及實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

4、常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪幾種？它們有什么作用？

5、為了實(shí)現(xiàn)全面互連，共享信息資源，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的近期目標(biāo)是

什么？

七、參考文獻(xiàn)

1、劉有珠，羅少彬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)（第2版）.清華大學(xué)

出版社2007

2、尚曉航.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程》.人民郵電出版社2005.

3、陳旗/李立勇實(shí)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電子科技大學(xué)出版社2004

第二章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（6課時(shí)）

一、教學(xué)目的與要求

1.了解：數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)

2.了解：數(shù)據(jù)傳輸方式的類(lèi)型和特點(diǎn)

3.掌握：數(shù)據(jù)傳輸?shù)念?lèi)型及相應(yīng)的編碼方法

4.掌握：多路復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)和適用場(chǎng)合

5.了解：數(shù)據(jù)通信中的同步技術(shù)

6.了解：廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

7.掌握：差錯(cuò)控制技術(shù)的類(lèi)型和方法

二、教學(xué)重點(diǎn)

1.多路復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)和適用場(chǎng)合

2.數(shù)據(jù)傳輸?shù)念?lèi)型及相應(yīng)的編碼方法

3.廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

4.數(shù)據(jù)通信中的同步技術(shù)

5.差錯(cuò)控制技術(shù)的類(lèi)型和方法

6.數(shù)據(jù)傳輸方式的類(lèi)型和特點(diǎn)

三、教學(xué)難點(diǎn)

1.數(shù)據(jù)%輸?shù)木幋a方法

2.廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

3.數(shù)據(jù)通信中的同步技術(shù)

4.差錯(cuò)控制技術(shù)的方法

四、教學(xué)方法與教學(xué)手段

1.課堂講授、板書(shū)；

2.課堂小組討論與師生共同討論；

3.多媒體課件演示；

4.學(xué)生作業(yè)展示；

五、教學(xué)過(guò)程

第一節(jié)數(shù)據(jù)通信的基本概念

一、數(shù)據(jù)通信的基本概念

（一）信息和編碼

1.信息的載體是文字、語(yǔ)音、圖形和圖像等。計(jì)算機(jī)及其外圍

設(shè)備產(chǎn)生和交換的信息都是由二進(jìn)制代碼表示的字母、數(shù)字

或控制符號(hào)的組合。

2.用二進(jìn)制代碼來(lái)表示信息中的每一個(gè)字符就是二進(jìn)制編碼。

（-）二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)

目前，最常用的二進(jìn)制編碼標(biāo)準(zhǔn)為美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼

（ASCII）,它已被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和國(guó)際電報(bào)電話咨詢(xún)

委員會(huì)（CCITT）采納，并已經(jīng)發(fā)展為國(guó)際通用的標(biāo)準(zhǔn)交換代碼。

（三）數(shù)據(jù)和信號(hào)

1.網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼被統(tǒng)稱(chēng)為“數(shù)據(jù)工

1）數(shù)據(jù)：事物的表示形式

2）信息：數(shù)據(jù)的內(nèi)容與解釋

2.“信號(hào)（signal）”是數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的電磁波表示形式。

從時(shí)間域來(lái)看，圖2-1（a）所示的“數(shù)字信號(hào)”是一種離散

信號(hào)；而圖2-1（b）所示的“模擬信號(hào)”是一種連續(xù)變化的

信號(hào)。

（四）信道及信道的分類(lèi)

1.信道：數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸?shù)谋亟?jīng)之路，它一般由傳輸線路和傳輸

設(shè)備組成。

2.物理信道和邏輯信道

1）物理信道：是由信道中的實(shí)際傳輸介質(zhì)與相關(guān)設(shè)備組成。

2）邏輯信道：是指在同時(shí)建立的多條邏輯上的“連接”。

3.有線信道和無(wú)線信道

＞根據(jù)傳輸介質(zhì)是否有形。

＞有線信道：電話線、雙絞線、同軸電纜、光纜

＞無(wú)線信道：無(wú)線電、微波、衛(wèi)星通信信道與遠(yuǎn)紅外線

等

4.模擬信道和數(shù)字信道

＞按照信道中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的類(lèi)型來(lái)分。

＞調(diào)制解調(diào)器

5.專(zhuān)用信道和公共交換信道

＞按照信道的使用方式來(lái)分?！皩?zhuān)用信道”又稱(chēng)“專(zhuān)線”，它

是一種連接用戶(hù)之間設(shè)備的固定線路。距離較短、數(shù)據(jù)量

較大、安全性要求較高的場(chǎng)合。

＞“公共交換信道”是一種通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)，為大量用戶(hù)提供服

務(wù)的信道。如：公共電話交換網(wǎng)、公共電視網(wǎng)

6.數(shù)據(jù)單元

在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，通常將較大的數(shù)據(jù)塊（如報(bào)文）分割成較小

的數(shù)據(jù)單元（如分組），并在每一段數(shù)據(jù)上附加一些信息。

這些數(shù)據(jù)單元及其附加的信息在一起被稱(chēng)為“數(shù)據(jù)單元”。

第二節(jié)通訊系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)

一、傳輸速率s（比特率）

傳輸速率“S”是指是指在信道的有效帶寬上，單位時(shí)間內(nèi)所傳

送的二進(jìn)制代碼的有效位（bit）數(shù)。S的單位為：b/s、千比特

每秒kb/s（lxl03b/s）等單位來(lái)表示。

二、波形調(diào)制速率B（波特率）

IBaud/s就表示每秒鐘傳送一個(gè)碼元或一個(gè)波形。波特率是數(shù)字

信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)制后，模擬信號(hào)的傳輸速率。

三、帶寬

1.對(duì)于模擬信道，帶寬是指物理信道的頻帶寬度，其本來(lái)的意

思是指信道允許傳送信號(hào)的最高頻率和最低頻率之差，單

位為：赫茲（Hz）、千赫（kHz）、兆赫（MHz）等。

2.對(duì)于數(shù)字信道，人們說(shuō)的“帶寬”是指在信道上能夠傳送的

數(shù)字信號(hào)的速率，即數(shù)據(jù)傳輸速率S。因此，此時(shí)帶寬的單

位就是比特每秒（bit/s）,表示為：b/s、Kb/s、Mb/s等。

四、信道容量

信道容量是一個(gè)極限參數(shù)，一般是指物理信道上能夠傳輸數(shù)據(jù)

的最大能力。在實(shí)際應(yīng)用中，高傳輸速率的通信設(shè)備常常被通

信介質(zhì)的信道容量所限制，而得不到充分利用。

五、帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的關(guān)聯(lián)

帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)原來(lái)都是用來(lái)度量信道實(shí)際傳

輸能力的指標(biāo)。現(xiàn)在，一個(gè)物理信道常常既可以作為模擬信道,

又可以作為數(shù)字信道，所以人們既可以使用“帶寬”，也可以使

用“速率”來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)中信道的傳輸能力。

六、誤碼率Pe

（一）誤碼率Pe的定義

誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸中被傳錯(cuò)的概率，也稱(chēng)“出

錯(cuò)率。Pe的定義式如下：

式中：N為傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總

數(shù)，Ne表示在接收碼元中被傳錯(cuò)的碼元數(shù)。

（二）誤碼率的性質(zhì)、獲取與實(shí)用意義

L性質(zhì)：可靠性的指標(biāo)。

2.獲取：在大量重復(fù)測(cè)試。

3.采用差錯(cuò)控制技術(shù)的意義：在使用普通通信信道傳輸數(shù)據(jù)

時(shí)，物理信道本身的平均誤碼率不滿足可靠性指標(biāo)的要求，

因此，必須采用差錯(cuò)控制技術(shù)。

七、時(shí)延

（一）時(shí)延是信道或網(wǎng)絡(luò)性能的另一個(gè)參數(shù)，其數(shù)值是指一個(gè)報(bào)

文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時(shí)間，其單

位是秒s、毫秒（10-3秒）ms、微秒（10-6秒）RS等。

（二）時(shí)延是由：傳播時(shí)延、發(fā)送時(shí)延和排隊(duì)延時(shí)等三部分組成

的。

八、數(shù)據(jù)通信過(guò)程中涉及的主要技術(shù)問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)中任意兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的通信過(guò)程需要解決哪些技術(shù)問(wèn)題呢？

（-）二進(jìn)制編碼；

（-）傳輸?shù)男盘?hào)類(lèi)型；

（三）數(shù)據(jù)傳輸與通信方式；

（四）同步技術(shù)；

（五）多路復(fù)用技術(shù)；

（六）廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)交換技術(shù)；

（七）差錯(cuò)控制技術(shù)。

第三節(jié)數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型及相應(yīng)技術(shù)

一、數(shù)據(jù)傳輸類(lèi)型及相應(yīng)技術(shù)

（一）數(shù)據(jù)通信專(zhuān)指信源（發(fā)送信息的一方）和信宿（接收數(shù)據(jù)

的一方）中信號(hào)的形式均為數(shù)字信號(hào)的通信方式。因此，可以

將“數(shù)據(jù)通信”定義為：在不同的計(jì)算機(jī)和數(shù)字設(shè)備之間傳送

二進(jìn)制代碼“0”、“1”對(duì)應(yīng)的比特位信號(hào)的過(guò)程。

（二）在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號(hào)的類(lèi)型不同，使用的

技術(shù)就不同。為此，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有“基帶傳輸”和“頻帶傳

輸”兩種傳輸方式。

二、基帶傳輸與數(shù)字信號(hào)的編碼

（一）基帶、基帶信號(hào)和基帶傳輸

1.數(shù)字信號(hào)也被稱(chēng)為“數(shù)字基帶信號(hào)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為“基帶信號(hào)”。在

線路上直接傳輸基帶信號(hào)的方法稱(chēng)為“基帶傳輸”方法。

2.在基帶傳輸中，必須解決兩個(gè)基本問(wèn)題，

1）基帶信號(hào)的編碼問(wèn)題；

2）收發(fā)雙方之間的同步問(wèn)題。

3.基帶傳輸?shù)奶攸c(diǎn)如下：

1）優(yōu)點(diǎn)是：抗干擾能力強(qiáng)、成本低。

2）缺點(diǎn)是：由于基帶信號(hào)頻帶寬，傳輸時(shí)必須占用整個(gè)

信道，因此通信信道利用率低；占用頻帶寬，信號(hào)易

衰減；只能使用有線介質(zhì)傳輸，限制了使用的場(chǎng)合。

在局域網(wǎng)中經(jīng)常使用基帶傳輸技術(shù)。

(二)數(shù)字信號(hào)的編碼

1.在基帶傳輸中，用不同極性的電壓、電平值代表數(shù)字信號(hào)

“0”和“1”的過(guò)程，稱(chēng)為基帶信號(hào)的“編碼”；其反過(guò)程稱(chēng)

為“解碼”。

2.在發(fā)送端，編碼器將計(jì)算機(jī)等信源設(shè)備產(chǎn)生的信源信號(hào)，

變換為用于直接傳輸?shù)幕鶐盘?hào)；

3.在接收端，解碼器將接收到的基帶信號(hào)，恢復(fù)為與發(fā)送端

相同的、計(jì)算機(jī)可以接收的信號(hào)。

4.下面介紹3種基本的編碼方法：

1)非歸零(Non-ReturntoZero,NRZ)編碼

①編碼規(guī)則：NRZ編碼方法的示例如圖2-3(a)所示。

用負(fù)電壓代表數(shù)字“0”,正電壓代表數(shù)字“1”。

②特點(diǎn)：NRZ編碼的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)是

接收方和發(fā)送方無(wú)法保持同步。

③位同步：為了保證收、發(fā)雙方的按位同步，必須在

發(fā)送NRZ編碼的同時(shí)，用另一個(gè)信道同時(shí)發(fā)送同步時(shí)鐘

信號(hào)，參見(jiàn)圖2-3(a).

④應(yīng)用：計(jì)算機(jī)串口與調(diào)制解調(diào)器之間使用的就是基

帶傳輸中的非歸零碼技術(shù)。

2)曼徹斯特(Manchester)編碼

①編碼規(guī)則：前半周期為該位值“反碼”電平值，后

半周期為該位值的“原碼”電平值。中間的電平跳變

作為雙方的同步信號(hào)。如圖2-3(b)所示。

②曼徹斯特編碼的同步信號(hào)：曼徹斯特編碼中的中間

電平跳躍，既代表了數(shù)字信號(hào)的取值，也作為自帶的

“時(shí)鐘”信號(hào)。

③特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是收發(fā)信號(hào)的雙方可以根據(jù)自帶的“時(shí)

鐘”信號(hào)來(lái)保持同步；缺點(diǎn)是效率較低。

④應(yīng)用：典型的10BASET、10BASE2、和10BASE5低速

以太網(wǎng)使用的是曼徹斯特編碼技術(shù)。

3)差分曼徹斯特(De-manchester)編碼

①編碼規(guī)則:遇“0”跳變，遇“1保持”，“中間跳變”。

其示例的波形如圖2-3(c)。

②特點(diǎn)：差分曼徹斯特編碼的優(yōu)點(diǎn)是自含同步時(shí)鐘信

號(hào)、抗干擾性能較好；缺點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)的技術(shù)復(fù)雜。

③同步信號(hào)：中間的電平跳變作為“同步時(shí)鐘”信號(hào)。

(三)頻帶傳輸與模擬信號(hào)的調(diào)制

1.調(diào)制、解調(diào)與頻帶傳輸

1)利用模擬信道實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)姆椒ǚQ(chēng)為“頻帶傳

輸”。

2)在發(fā)送端將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的過(guò)程稱(chēng)為“調(diào)

制"(modulation),相應(yīng)的設(shè)備稱(chēng)為“調(diào)制器”

(modulator);在接收端把模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)

的過(guò)程稱(chēng)為“解調(diào)”(demodulation),相應(yīng)的設(shè)備稱(chēng)

為“解調(diào)器"(demodulator);而同時(shí)具有調(diào)制與解調(diào)

功能的設(shè)備被稱(chēng)為“調(diào)制解調(diào)器”(modem).

Modem就是數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的變換設(shè)備。

(四)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(信號(hào))的調(diào)制

1.在調(diào)制過(guò)程中，運(yùn)載數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的“載波信號(hào)”可以表示為：

其中，振幅A、角頻率3、相位w是載波信號(hào)的3個(gè)可變

電參量；每次變化一個(gè)電參數(shù)，固定另外兩個(gè)電參量。

2.幅度調(diào)制ASK

①ASK調(diào)制規(guī)則：幅度調(diào)制又稱(chēng)為“振幅鍵控”

(amplitude-shiftkeying,ASK),兩種載波幅度值的調(diào)

幅波形如圖2-4(a)表示。

②ASK的特點(diǎn)：幅度調(diào)制的技術(shù)比較簡(jiǎn)單，信號(hào)容易實(shí)現(xiàn),

但抗干擾的能力較差。

3.頻率調(diào)制FSK

①FSK調(diào)制規(guī)則：頻率調(diào)制又稱(chēng)為“移頻鍵控”

(frequency-shiftkeying,FSK)?其調(diào)制波形如圖2-4

(b)所示。

②FSK的特點(diǎn)：頻率調(diào)制的電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，但

頻帶的利用率低，適用于傳輸速率較低的數(shù)字信號(hào)。

4.兩相相位調(diào)制PSK

PSK(phase-shiftkeying),相位調(diào)制又稱(chēng)為“移相鍵控”。

①用初始相位“四=0”表示數(shù)字“1”,必=兀表示數(shù)字始“

絕對(duì)調(diào)相編碼波形如圖2-4(c)所示。

②PSK相對(duì)調(diào)相：其編碼規(guī)則為用當(dāng)前波形的初始相位，

相對(duì)于“前一個(gè)波形”的初始相位的偏移值來(lái)表示數(shù)字信

號(hào)"0"、"1”。兩相相對(duì)調(diào)相的編碼波形如圖2-4(d)所示。

5.多相調(diào)相

多相調(diào)制的也有“相對(duì)調(diào)相”和“絕對(duì)調(diào)相”兩種。多相

調(diào)制的狀態(tài)數(shù)n與每次傳輸?shù)亩M(jìn)制比特位的數(shù)目m的關(guān)系

如下：

n=2m

m:波形每變化一次傳遞的二進(jìn)制數(shù)字的比特位數(shù)；

n:波形的所有不同狀態(tài)數(shù)目。

例如：在圖2-5所示的四相調(diào)相中，每次傳遞兩個(gè)（m=2）

比特位；共有4種（n=22=4）狀態(tài)。四相調(diào)相、八相調(diào)相、

16相調(diào)相中，各種相位的數(shù)據(jù)表示。

（五）脈沖編碼調(diào)制方法

1.脈沖編碼調(diào)制概述

1）脈沖編碼調(diào)制（pulsecodemodulation,PCM）是模

擬數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)字化采用的主要方法。

2）由于數(shù)字信號(hào)傳輸失真小、誤碼率低、數(shù)據(jù)傳輸速率

高，因此，語(yǔ)音、圖像等信息的數(shù)字化已經(jīng)成為必然，

但這是些信號(hào)必須數(shù)字化才能被計(jì)算機(jī)接收和處理。

2.PCM的主要優(yōu)點(diǎn)

抗干擾能力強(qiáng)、失真小、傳輸特性穩(wěn)定等特點(diǎn)。

3.PCM典型的應(yīng)用-語(yǔ)音數(shù)字化

在現(xiàn)代電話交換網(wǎng)中，在發(fā)送端，先使用PCM技術(shù)將其轉(zhuǎn)換

為數(shù)字信號(hào)，再進(jìn)行基帶傳輸或信號(hào)交換；在接收端，再

將數(shù)字信號(hào)還原為語(yǔ)音信號(hào)傳遞給終端的語(yǔ)音用戶(hù)。在圖

2-6所示語(yǔ)音數(shù)字化過(guò)程中，在發(fā)送端通過(guò)“PCM編碼器”

將語(yǔ)音數(shù)據(jù)變換為數(shù)字化的語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)通信信道傳送

到接收方；接收方再通過(guò)“PCM解碼器”還原成模擬語(yǔ)音信

號(hào)。

4.PCM的工作原理

脈沖編碼調(diào)制包括三部分：采樣、量化和編碼，參見(jiàn)圖2-7。

1）采樣

PCM技術(shù)，每隔一定的時(shí)間間隔，都采集模擬信號(hào)的一個(gè)瞬時(shí)

電平值做為樣本.滿足從采樣樣本中，重構(gòu)原始信號(hào)的采樣定

理表達(dá)公式如下：

Fs（=l/Ts）N2?Fmax或FSN2?BS

2）量化

量化是指將取樣樣本的幅度，按量化級(jí)決定采樣樣本的取

值過(guò)程。

3）編碼

編碼就是是用一定位數(shù)的二進(jìn)制代碼表示量化后的采樣樣

本的量級(jí)。當(dāng)有L個(gè)量化級(jí)時(shí),則二進(jìn)制的位數(shù)為m=log2Lo

如：PCM用于數(shù)字化語(yǔ)音系統(tǒng)時(shí)，將聲音分為128個(gè)量化級(jí)；

就采用7位二進(jìn)制編碼表示，再使用1個(gè)比特位進(jìn)行差錯(cuò)控

制；這樣，采樣速率8000樣本/秒，因此，一路話音的數(shù)

據(jù)傳輸速率為8x8000b/s=64kb/s。

第四節(jié)數(shù)據(jù)傳輸方式

一、數(shù)據(jù)傳輸方式

在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，有“并行傳輸”和“串行傳輸”兩種方式。

（一）并行傳輸

1.“并行傳輸”是指二進(jìn)制的數(shù)據(jù)流以成組的方式，在多個(gè)并

行信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞健?/p>

2.如圖2-7所示，計(jì)算機(jī)的并行端口常用于連接打印機(jī)，一個(gè)

字符分為8位，每次并行傳輸8比特信號(hào)。并行傳輸?shù)乃俾?/p>

高，但傳輸線路和設(shè)備都需要增加若干倍；因此，一般適

用于短距離、傳輸速度要求高的場(chǎng)合。

（-）串行傳輸

1.串行傳輸是指通信信號(hào)的數(shù)據(jù)流以串行方式，一位一位地在信

道上傳輸，因此，從發(fā)送端到接收端只需一條傳輸線路。在

串行傳輸方式下，雖然，傳輸速率只有并行傳輸?shù)膸追种唬?/p>

如，圖2-8中所示的1/8。因此，可以節(jié)省大量的傳輸介質(zhì)與

設(shè)備；為此，串行傳輸方式，大量用于遠(yuǎn)程傳輸?shù)膱?chǎng)合

2.串行傳輸又有3種不同的方式：即單工通信、半雙工通信和全

雙工通信.

1）單工通信（single-duplexcommunication雙線制）

在單工通信中，信號(hào)在信道中只能從發(fā)送端A傳送到接收端氏m,

理論上應(yīng)采用“單線制”，而實(shí)際采用“雙線制”；在實(shí)際中，需要用

兩個(gè)通信信道，一個(gè)用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，一個(gè)傳送控制信號(hào)，簡(jiǎn)稱(chēng)為“二

線制”，如圖2-9所示。

2）半雙工通信（half-duplexcommunication,雙線制+

開(kāi)關(guān)）

在半雙工通信中，允許數(shù)據(jù)信號(hào)有條件雙向傳輸，但不能同時(shí)雙向傳

輸。理論上應(yīng)采用“單線制-開(kāi)關(guān)”，而實(shí)際采用“雙線制+開(kāi)關(guān)。

3）全雙工通信（full-duplexcommunication,四線制）

全雙工通信中，允許雙方同時(shí)在兩個(gè)方向進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它相當(dāng)

于將兩個(gè)方向相反的單工通信方式組合起來(lái)。因此，理論上應(yīng)采用“雙

線制”，而實(shí)際采用“四線制”，如圖2T1所示。全雙工通信效率高，

控制簡(jiǎn)單，但造價(jià)高，適用于計(jì)算機(jī)之間的通信。需要設(shè)置傳通信方

式的設(shè)備有網(wǎng)卡、聲卡。

第五節(jié)數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)

一、數(shù)據(jù)傳輸中的同步技術(shù)

（一）同步技術(shù)需要解決的主要問(wèn)題如下：

1.何時(shí)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)？

2.發(fā)送過(guò)程中雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率是否一致？

3.持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短是多少？

4.發(fā)送時(shí)間間隔的大小是多少？

（-）為了避免收端與發(fā)端的失步，收端與發(fā)端的動(dòng)作必須采取

嚴(yán)格的同步措施。

二、實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘信號(hào)位同步的技術(shù)有兩種方法

（一）外同步-采用單獨(dú)的數(shù)據(jù)線傳輸時(shí)鐘信號(hào)

在傳輸?shù)碾p方，采用單獨(dú)同步線的方法就被稱(chēng)為“外同步”。

（二）內(nèi)同步-采用信號(hào)編碼的方法傳輸時(shí)鐘信號(hào)

當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸距離較遠(yuǎn)時(shí)，為了降低投資，除數(shù)據(jù)傳輸線外，不

再專(zhuān)門(mén)鋪設(shè)專(zhuān)用的時(shí)鐘傳輸線路；而采用在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，同時(shí)傳

遞位同步信號(hào)的方法，這種方法就是“內(nèi)同步”法。這種方法常用在

基帶局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸中。

（三）字符同步

在數(shù)據(jù)通信的過(guò)程中，我們將在同步過(guò)程中，采用的協(xié)調(diào)接收端

與發(fā)送端收發(fā)動(dòng)作的技術(shù)措施稱(chēng)為“字符同步”技術(shù)。

在“異步傳輸”和“同步傳輸”技術(shù)中，分別采用了“起始位/停止位”

和“起始同步字符/終止同步字符”兩種字符同步方式。

（四）異步傳輸與同步傳輸

1.異步傳輸方式

1）什么是異步傳輸方式？

如圖2T5所示，異步傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是以一個(gè)個(gè)的字符為單位

進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹?/p>

a）異步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)

b）異步傳輸?shù)膽?yīng)用特點(diǎn)

c）異步傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合

2）異步傳輸方式適用于低速通信設(shè)備和低速（如10~1500字符

/每秒）通信的場(chǎng)合。

2.同步傳輸方式？

1）在同步傳輸過(guò)程中，大的數(shù)據(jù)塊是一起發(fā)送的，在數(shù)據(jù)塊

的前后使用一些特殊的字符作為成幀信息。

2）同步傳輸?shù)墓ぷ魈攸c(diǎn)

3）同步傳輸?shù)膽?yīng)用特點(diǎn)

4）同步傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合

5）主要用在計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信，智能終端與主機(jī)之

間的通信，以及網(wǎng)絡(luò)通信等高速數(shù)據(jù)通信的場(chǎng)合。

第六節(jié)多路復(fù)用技術(shù)

一、多路復(fù)用技術(shù)概述

（一）什么是多路復(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(shí)”傳送多路信號(hào)的

技術(shù)。就是指在一條物理線路上，同時(shí)建立多條邏輯上的通信

信道的技術(shù)。

（-）多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)和研究目的

1.研究多路復(fù)用技術(shù)的原因與目的

2.多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)與工作原理

多路復(fù)用技術(shù)的實(shí)質(zhì)就是共享物理信道。

（三）多路復(fù)用技術(shù)的分類(lèi)

1.頻分多路復(fù)用：frequencydivisionmultiplexing,FDM。

2.時(shí)分多路復(fù)用（靜態(tài)）：timedivisionmultiplexing,TDM;

又稱(chēng)為“同步時(shí)分多路復(fù)用”。

3.3）波分多路復(fù)用：wavelengthdivisionmultiplexing,

WDM。

4.4）異步時(shí)分多路復(fù)用（動(dòng)態(tài)）：asynchronoustime

divisionmultiplexing,ATDM;又稱(chēng)為“統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路多

路復(fù)用”。

5.5）碼分多址：codedivisionmultipleaccess,CDMA。

6.6）空分復(fù)用：spacedivisionmultiplexing,SDM。

第七節(jié)廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

二、廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換技術(shù)

在計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)或廣域網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接過(guò)程，統(tǒng)稱(chēng)

為數(shù)據(jù)交換（switch）,常用的交換技術(shù)有3種。

（一）線路交換

1.線路交換（circuitswitching）又稱(chēng)"電路交換"圖

2-20給出了兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過(guò)通信子網(wǎng)，進(jìn)行“線

路交換”的工作原理。

2.線路交換的工作過(guò)程分為：線路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階

段和線路拆除階段等3個(gè)階段。

（1）線路建立

（2）數(shù)據(jù)傳輸

（3）線路拆除

3.線路交換技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)

(1)優(yōu)點(diǎn)

①傳輸延遲小。

②線路一旦接通，不會(huì)發(fā)生沖突。

③可靠性和實(shí)時(shí)響應(yīng)能力都很好。

(2)缺點(diǎn)

①建立線路所需的時(shí)間較長(zhǎng)。

②雙方便獨(dú)占線路，信道利用率低。

③無(wú)法發(fā)現(xiàn)并糾正傳輸過(guò)程中的錯(cuò)誤。

④很難適應(yīng)具有不同類(lèi)型、規(guī)格、速率和編碼格式

的之間的通信。

4.線路交換技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)合

線路交換適用于高負(fù)荷的持續(xù)通信和實(shí)時(shí)性要求強(qiáng)的

場(chǎng)合；不適合傳輸突發(fā)性、間斷型數(shù)字信號(hào)的計(jì)算機(jī)與

計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端之間的通信。

(-)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換

1.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式與線路交換方式的主要區(qū)別

①擬發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息等一起

組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元(報(bào)文或報(bào)文分組)進(jìn)入通信子網(wǎng)。

②作為通信子網(wǎng)交換節(jié)點(diǎn)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)(通信控制處理

機(jī))或路由器等，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、存儲(chǔ)、差錯(cuò)

校驗(yàn)、路徑選擇和轉(zhuǎn)發(fā)工作。

2.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的應(yīng)用特點(diǎn)

①多個(gè)報(bào)文(或報(bào)文分組)可以共享通信信道，線路的利

用率高。

②網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有路經(jīng)選擇功能，可以平滑通信量，提高信

通效率。

③網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)具有差錯(cuò)檢查和糾錯(cuò)功能。

④可以進(jìn)行不同數(shù)據(jù)格式之間的變換。

3.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式的分類(lèi)

利用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換原理傳送數(shù)據(jù)時(shí)，被傳送的數(shù)據(jù)單元可以分為

“報(bào)文”和“分組”兩類(lèi)，對(duì)應(yīng)的交換方式可以分為報(bào)文交換(message

switching)和分組交換(packetswitching)兩類(lèi)。無(wú)論哪種存儲(chǔ)轉(zhuǎn)

發(fā)式交換，其工作原理：都是接收后，先存儲(chǔ)；再尋徑；最后，沿選

擇的路徑，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)單元(報(bào)文或分組)。

a)報(bào)文交換

b)分組交換：分組交換又稱(chēng)為包交換。

第八節(jié)差錯(cuò)控制技術(shù)

一、差錯(cuò)控制技術(shù)

（一）什么是差錯(cuò)？

我們把通過(guò)通信信道接收到的數(shù)據(jù)與原來(lái)發(fā)送的數(shù)據(jù)不一

致的現(xiàn)象稱(chēng)為“傳輸差錯(cuò)”。

（二）差錯(cuò)的分類(lèi)與差錯(cuò)出現(xiàn)的可能原因

1.熱噪聲差錯(cuò)

“熱噪聲差錯(cuò)”是指由傳輸介質(zhì)的內(nèi)部因素引起的差錯(cuò)。

2.沖擊噪聲差錯(cuò)

“沖擊噪聲差錯(cuò)”是指由外部因素引起的差錯(cuò)。

（三）無(wú)差錯(cuò)傳輸通常采用的兩種控制技術(shù)

在差錯(cuò)控制技術(shù)中，通常包括“差錯(cuò)的檢查”和“差錯(cuò)的糾正”

兩個(gè)主要內(nèi)容。

1.檢錯(cuò)法

①檢錯(cuò)法與檢錯(cuò)碼。

②常用的檢錯(cuò)碼有：奇偶校驗(yàn)碼、方塊碼和循環(huán)冗余

碼校驗(yàn)（CRC）碼等。

③檢錯(cuò)法的特點(diǎn)：通過(guò)“檢錯(cuò)碼”檢錯(cuò)，通過(guò)“重傳

機(jī)制”達(dá)到糾正差錯(cuò)的檢錯(cuò)法技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)

通信網(wǎng)絡(luò)。

2.糾錯(cuò)法（又稱(chēng)為正向糾錯(cuò)法）

①糾錯(cuò)法與糾錯(cuò)碼。

②糾錯(cuò)法的特點(diǎn)：含有大量的“附加位”（又稱(chēng)“非

信息”位）；因此，傳輸效率較低。

③適用場(chǎng)合：沒(méi)有反向信道，線路傳輸時(shí)間長(zhǎng)，要求

重發(fā)不經(jīng)濟(jì)的場(chǎng)合.

二、奇偶校驗(yàn)

（一）奇校驗(yàn)和偶檢驗(yàn)

奇偶校驗(yàn)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)為VRC,也被稱(chēng)作“垂直冗余校驗(yàn)”。奇偶

校驗(yàn)分為“奇校驗(yàn)”和“偶校驗(yàn)”兩種。

（二）奇偶校驗(yàn)的工作原理

接收方對(duì)收到的數(shù)據(jù)做與發(fā)送端一致的“奇檢驗(yàn)”或“偶校驗(yàn)”;

有錯(cuò)就要求對(duì)方重發(fā)。

（三）奇偶校驗(yàn)的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合

奇偶校驗(yàn)法常用在低速通信的場(chǎng)合。

三、方塊校驗(yàn)

（-）方塊校驗(yàn)

1.方塊校驗(yàn)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)RC,也被稱(chēng)作“水平垂直冗余

校驗(yàn)”，其工作原理的實(shí)質(zhì)仍然是奇偶檢驗(yàn)。由于LRC對(duì)

方塊的行與列都進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，因此，大大地提高了檢

錯(cuò)率。

2.LRC校驗(yàn)的工作原理

LRC校驗(yàn)的工作原理與VRC類(lèi)似。LRC方法有較強(qiáng)的檢錯(cuò)

能力，基本上能發(fā)現(xiàn)所有一位、兩位或三位的錯(cuò)誤，被

廣泛地用在計(jì)算機(jī)通信和某些計(jì)算機(jī)外設(shè)的數(shù)據(jù)傳輸

中。

四、循環(huán)冗余校驗(yàn)

循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC是一種較復(fù)雜的校驗(yàn)方法，它是一種通過(guò)多項(xiàng)式

除法檢驗(yàn)差錯(cuò)的方法。

(一)CRC的工作過(guò)程

1.CRC碼的工作原理

2.發(fā)送方的處理

3.發(fā)送形成的比特序列

4.接收方的處理

(二)CRC的工作示例

五、差錯(cuò)控制機(jī)制

(-)通常采用兩種差錯(cuò)控制機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)糾錯(cuò)的目的；其中最常

用的是自動(dòng)反饋重發(fā)(AutomaticRequestforRepeater,ARQ)

機(jī)制

(-)ARQ有兩種方式。

1.停止等待ARQ協(xié)議

停止等待ARQ方式的工作過(guò)程如圖2-24所示。

2.連續(xù)的ARQ協(xié)議方式

實(shí)現(xiàn)連續(xù)ARQ協(xié)議的方式有2種：拉回式方式與選擇重發(fā)方式。

(三)連續(xù)的ARQ協(xié)議方式

(1)拉回方式(Go-back-NARQ)

(2)選擇重發(fā)方式

六、作業(yè)和思考題

1、什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何定義的？

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用有哪些？

3、畫(huà)出傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)示意圖以及實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

4、常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有哪幾種？它們有什么作用？

5、為了實(shí)現(xiàn)全面互連，共享信息資源，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的近期目標(biāo)是

什么？

七、參考文獻(xiàn)

1、劉有珠，羅少彬。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)(第2版).清華大

學(xué)出版社2007

2、尚曉航.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程》.人民郵電出版社，2005.

3、陳旗/李立勇實(shí)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)電子科技大學(xué)出版社2004

4、陳鳴等譯.JamesF.KuroseKeithW.Ross著.《計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)：自頂向下方法》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

八、課后分析

1.學(xué)習(xí)本章需要學(xué)生有相應(yīng)的物理知識(shí)。這需要在課前對(duì)學(xué)生的

準(zhǔn)備性知識(shí)進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)試。雖然多了一些麻煩，但作為

一個(gè)必備與完整的教學(xué)環(huán)節(jié)，這樣做顯得很有意義。

2.波特率與比特率之間的關(guān)系，帶寬、信道容量以及通信速率等

概念之間的聯(lián)系與區(qū)別，學(xué)生感到有些費(fèi)解。需要在這方面再

做些努力。

3.三種編碼方式、同步技術(shù)、奇偶校驗(yàn)以及廣域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)交換

技術(shù)是本章的難點(diǎn)所在。而在后續(xù)的章節(jié)中則又較少涉及到這

些知識(shí)，所以應(yīng)盡量一步到位，是學(xué)生掌握這一塊的知識(shí)。

第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)（6課時(shí)）

-O教學(xué)目的與要求

1.了解：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

2.了解：網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)

3.掌握：ISO的0SI七層參考模型

4.了解：網(wǎng)絡(luò)的3個(gè)著名標(biāo)準(zhǔn)化組織

5.掌握：ARPA的TCP/IP四層模型

二、教學(xué)重點(diǎn)

1.ARPA的TCP/IP四層模型

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

3.ISO的0SI七層參考模型

4.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)

三、教學(xué)難點(diǎn)

1.ARPA的TCP/IP四層模型

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

3.ISO的0SI七層參考模型

4.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分層體系結(jié)構(gòu)

四、教學(xué)方法與教學(xué)手段

1.課堂講授、板書(shū)；

2.課堂小組討論與師生共同討論；

3.多媒體課件演示；

4.學(xué)生作業(yè)展示；

五、教學(xué)過(guò)程

第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

一、協(xié)議的本質(zhì)

（一）網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信時(shí)，的語(yǔ)言被稱(chēng)為“協(xié)

議”。只有能夠講，而且可以理解這些“語(yǔ)言”的計(jì)算機(jī)才

能在網(wǎng)絡(luò)上與其他計(jì)算機(jī)彼此通信。從這個(gè)意義上講，“協(xié)

議”就是網(wǎng)絡(luò)的本質(zhì)。

（-）協(xié)議定義了網(wǎng)絡(luò)上的各種計(jì)算機(jī)和設(shè)備之間相互通

信、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)交換的整套規(guī)則。

二、協(xié)議的中心任務(wù)

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一整套規(guī)則中，任何一種協(xié)議都需要解決語(yǔ)

義、語(yǔ)法和定時(shí)的問(wèn)題。

1.協(xié)議的語(yǔ)法（如何講）問(wèn)題

2.協(xié)議的語(yǔ)義（講什么）問(wèn)題

3.協(xié)議的定時(shí)（講話次序）問(wèn)題

三、協(xié)議的功能和種類(lèi)

（一）協(xié)議的功能

1.分割與重組

協(xié)議的“分割”功能將較大的數(shù)據(jù)單元分割成較小的數(shù)據(jù)包，

其反過(guò)程為“重組”如圖3-1所示。

2.尋址

協(xié)議的“尋址”功能使得設(shè)備彼此識(shí)別，同時(shí)可以進(jìn)行路徑選

擇，如圖3-2。

3.封裝與拆裝

協(xié)議的“封裝”功能是指在數(shù)據(jù)單元（數(shù)據(jù)包）的始端或者末

端增加控制信息，其相反的過(guò)程是“拆裝”，如圖3-3。

4.排序

5.信息流控制

協(xié)議的流量控制功能是指在信息流過(guò)大時(shí)，所采取的一系列措

施，如圖3-5示。

6.差錯(cuò)控制

7.同步

8.干路傳輸

9.連接控制

（二）協(xié)議的分類(lèi)

1.標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

2.直接或間接協(xié)議

3.整體的協(xié)議或分層的結(jié)構(gòu)化協(xié)議

第二節(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)工作流程

(一)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的工作流程與圖2-6所示的郵政

系統(tǒng)的工作流程十分相似。

1、圖2-6中，清楚地表明了信件發(fā)送和接收的過(guò)程，以及怎樣

利用郵政系統(tǒng)來(lái)發(fā)送和接收信件。

2、在圖2-6所示的郵政系