《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐》全套教學(xué)課件

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐》第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)第3章TCPIP協(xié)議簇第4章局域網(wǎng)組技術(shù)第5章路由技術(shù)基礎(chǔ)第6章廣域網(wǎng)技術(shù)第7章Internet基礎(chǔ)與應(yīng)用全套可編輯PPT課件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是人類智慧的結(jié)晶，其中互聯(lián)網(wǎng)是人類創(chuàng)造的最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由數(shù)以億計(jì)的計(jì)算機(jī)、通信鏈路和交換設(shè)備構(gòu)成。計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展造就了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。以因特網(wǎng)(Internet)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)滲透到各家各戶,無處不在，悄然改變著人們的生活、學(xué)習(xí)、工作甚至思維方式，對國民經(jīng)濟(jì)、國家安全、社會穩(wěn)定等方面產(chǎn)生著巨大影響，是發(fā)展社會經(jīng)濟(jì)的命脈所在。全套可編輯PPT課件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐當(dāng)今社會三大網(wǎng)絡(luò)電信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有線電視網(wǎng)絡(luò)向用戶提供語音通話、短信、電報、傳真等服務(wù)向用戶傳送各種電視節(jié)目向用戶提供計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)全套可編輯PPT課件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將功能相對獨(dú)立、地理位置不同的計(jì)算機(jī)們通過通信設(shè)備連接起來，使它們能夠互相通信、共享資源的系統(tǒng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包含終端設(shè)備、通信鏈路、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛻?yīng)用服務(wù)5個部分。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是采用各種合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，將眾多終端設(shè)備通過通信鏈路相互連接在一起，促使它們遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議完成有序的數(shù)據(jù)交換，最終實(shí)現(xiàn)信息資源的共享與跨地域應(yīng)用開發(fā)。全套可編輯PPT課件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐互聯(lián)網(wǎng)與因特網(wǎng)“internet”指互聯(lián)網(wǎng)，它是一個通用名詞，泛指由多個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)之間可以使用任意的通信協(xié)議作為通信規(guī)則?！癐nternet”指因特網(wǎng)，它是一個專用名詞，專指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)和路由器互連而成的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，在這些網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及之間使用TCP/IP協(xié)議族作為通信規(guī)則。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程隨著通信技術(shù)的進(jìn)步，最終計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)并迅速發(fā)展，并經(jīng)歷了由分散化到統(tǒng)一化、從獨(dú)立到聯(lián)網(wǎng)的過程。根據(jù)不同階段的應(yīng)用需求與技術(shù)特色，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可被劃分為四個階段：遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)多機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐第一階段多機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)這種“終端—通信線路—計(jì)算機(jī)”的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)模式開啟了計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合發(fā)展的新時期，遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)被稱為第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖1-1（a）和（b）所示。遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是單主機(jī)、多終端，所以從嚴(yán)格意義上講，并不屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)范疇。但是，這個階段完成了數(shù)據(jù)通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的研究，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生奠定了理論基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐第二階段遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)發(fā)展到一定的階段，計(jì)算機(jī)用戶希望能夠使用其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的資源。在這個階段，對整個系統(tǒng)的通信可靠性和準(zhǔn)確性提出了更高的要求，普遍采用的方案是在計(jì)算機(jī)和線路之間設(shè)置通信控制處理機(jī)來提高系統(tǒng)性能，如右圖所示，其中H為主機(jī)Host，T為終端Terminal。這一階段結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是：以通信子網(wǎng)為中心，多主機(jī)、多終端。1969年美國國防部創(chuàng)建的ARPANET是此發(fā)展階段的主要代表。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐第三階段標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

ARPAnet的成功應(yīng)用激發(fā)了各大計(jì)算機(jī)公司對網(wǎng)絡(luò)研發(fā)的投入，自20世紀(jì)70年代中期開始，各大公司在發(fā)布各自網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的同時，也認(rèn)識到制定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的重要性，并紛紛推出了各自專用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，提出了成套設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的概念。這一階段結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是：以通信子網(wǎng)為中心，多主機(jī)、多終端。1969年美國國防部創(chuàng)建的ARPANET是此發(fā)展階段的主要代表。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐第四階段高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)從1985年起，美國國家科學(xué)基金會NSF就圍繞六個大型計(jì)算機(jī)中心建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，即國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET。它是一個三級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)(或企業(yè)網(wǎng))。這種三級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋了全美國主要的大學(xué)和研究所，并且成為互聯(lián)網(wǎng)中的主要組成部分。1993年互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45Mbit/s，同時由美國政府資助的NSFNET逐漸被若干個商用的互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)替代，而政府機(jī)構(gòu)不再負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類<1>廣域網(wǎng)WAN廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里，因而有時也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)(longhaulnetwork)。廣域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是長距離(例如，跨越不同的國家)運(yùn)送主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。<2>城域網(wǎng)MAN城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個城市，可跨越幾個街區(qū)甚至整個城市，其作用距離約為5～50km。城域網(wǎng)可以為一個或幾個單位所擁有，也可以是一種公用設(shè)施，用來將多個局域網(wǎng)進(jìn)行互連。目前很多城域網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)技術(shù)，因此有時也常并入局域網(wǎng)的范圍進(jìn)行討論。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類<3>局域網(wǎng)LAN局域網(wǎng)一般用微型計(jì)算機(jī)或工作站通過高速通信線路相連(速率通常在10Mbit/s以上),但地理上則局限在較小的范圍(如1km左右)。在局域網(wǎng)發(fā)展的初期，一個學(xué)校或工廠往往只擁有一個局域網(wǎng)，但現(xiàn)在局域網(wǎng)已非常廣泛地使用，學(xué)?；蚱髽I(yè)大都擁有許多個互連的局域網(wǎng)(這樣的網(wǎng)絡(luò)常稱為校園網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng))。<4>個人區(qū)域網(wǎng)PAN個人區(qū)域網(wǎng)就是在個人工作的地方把屬于個人使用的電子設(shè)備(如便攜式電腦等)用無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，因此也常稱為無線個人區(qū)域網(wǎng)WPAN(WirelessPAN),其范圍很小，大約在10m左右。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類<1>公用網(wǎng)(publicnetwork)這是指電信公司(國有或私有)出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)。“公用”的意思就是所有愿意按電信公司的規(guī)定交納費(fèi)用的人都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)。因此公用網(wǎng)也可稱為公眾網(wǎng)。<2>專用網(wǎng)(privatenetwork)這是某個部門為滿足本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)不向本單位以外的人提供服務(wù)。例如，軍隊(duì)、鐵路、銀行、電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用網(wǎng)。公用網(wǎng)和專用網(wǎng)都可以傳送多種業(yè)務(wù)。如傳送的是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，則分別是公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)的位置進(jìn)行分類<1>接入網(wǎng)接入網(wǎng)提供用戶設(shè)備（如個人計(jì)算機(jī)、手機(jī)、智能設(shè)備等）與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商之間的連接。接入網(wǎng)通常使用以太網(wǎng)、Wi-Fi、DSL等技術(shù)，它們使用戶能夠連接到互聯(lián)網(wǎng)，并通過接入網(wǎng)訪問各種在線服務(wù)和資源。<2>承載網(wǎng)承載網(wǎng)是連接接入網(wǎng)與核心網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)。它主要負(fù)責(zé)承擔(dān)用戶數(shù)據(jù)流量的傳輸任務(wù)。這些數(shù)據(jù)可以是來自接入網(wǎng)的用戶請求或者是核心網(wǎng)向接入網(wǎng)返回的響應(yīng)。承載網(wǎng)使用物理媒介（如光纖、電纜）進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸，以確保數(shù)據(jù)的快速、可靠的傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)的位置進(jìn)行分類<3>核心網(wǎng)核心網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的中心部分，類似于中樞神經(jīng)系統(tǒng)。它處理多個承載網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，并提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，例如路由、數(shù)據(jù)包過濾、虛擬專用網(wǎng)絡(luò)等。核心網(wǎng)使用高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議來快速交換和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，以確保網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)行。<4>傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng)是跨越不同地理區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)。傳輸網(wǎng)使用廣域網(wǎng)技術(shù)（如光纖通信、衛(wèi)星通信）來實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸網(wǎng)提供高速、穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接，使得不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以互相通信和交換數(shù)據(jù)。傳輸網(wǎng)的作用是確保數(shù)據(jù)能夠在不同地理位置之間快速而可靠地傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照通信媒體進(jìn)行分類<1>有線網(wǎng)絡(luò)有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指使用物理有線媒介（如以太網(wǎng)電纜或光纖）來連接計(jì)算機(jī)、服務(wù)器和其他設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。這些有線網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)、學(xué)校和家庭網(wǎng)絡(luò)中。<2>無線網(wǎng)絡(luò)無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指使用無線電波或紅外線等無線傳輸技術(shù)來連接計(jì)算機(jī)等設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)消除了有線網(wǎng)絡(luò)的物理連接，使設(shè)備可以通過無線信號進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進(jìn)行分類<1>廣播式網(wǎng)絡(luò)(broadcastnetwork)廣播式網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)共享一條通信信道，如圖1-3（a）所示。廣播式網(wǎng)絡(luò)在通信時具備兩個特點(diǎn)，一是任何一臺計(jì)算機(jī)發(fā)出的消息都能夠被所有連接到這條共享通信信道上的其他計(jì)算機(jī)收到，接收到信息的計(jì)算機(jī)根據(jù)消息報文中的目的地址來判斷是進(jìn)一步處理該報文還是丟棄該報文；二是任何時間內(nèi)只允許一個節(jié)點(diǎn)使用信道，從而在廣播式網(wǎng)絡(luò)中需要為信道爭用提供相應(yīng)的解決機(jī)制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐按照網(wǎng)絡(luò)傳輸方式進(jìn)行分類<2>點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(point-to-pointnetwork)點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)是每兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間建立一個獨(dú)立的物理連接的網(wǎng)絡(luò)，如圖1-3（b）所示。點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)之間的通信是一對一的，每個節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不會干擾其他節(jié)點(diǎn)。由于數(shù)據(jù)傳輸信道不存在競爭，該類網(wǎng)絡(luò)通具有較低的延遲和較高的傳輸速度，比廣播式網(wǎng)絡(luò)更為安全性。點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)常用于需要高速、安全和直接連接的場景。然而，點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)是擴(kuò)展性較差，每增加一個節(jié)點(diǎn)就需要增加一個獨(dú)立的物理連接，導(dǎo)致成本較高。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最主要的功能之一。數(shù)據(jù)通信是依照一定的通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在兩個終端之間傳遞數(shù)據(jù)信息的一種通信方式和通信業(yè)務(wù)。它可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)和終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞，是繼電報、電話業(yè)務(wù)之后的第三種最大的通信業(yè)務(wù)。1.數(shù)據(jù)通信功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)資源包括硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源。硬件資源的共享可以提高設(shè)備的利用率，避免設(shè)備的重復(fù)投資，如打印機(jī)、掃描儀、存儲設(shè)備；軟件資源和數(shù)據(jù)資源的共享可以充分利用已有的信息資源，減少軟件開發(fā)過程中的勞動，避免大型數(shù)據(jù)庫的重復(fù)建設(shè)與維護(hù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得多臺計(jì)算機(jī)可以共享和訪問上述各種軟硬件與數(shù)據(jù)資源。通過網(wǎng)絡(luò)共享資源，用戶可以在不同的計(jì)算機(jī)上共享文件、軟件和其他重要數(shù)據(jù)，提高資源利用率和工作效率。2.資源共享功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使得分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器可以進(jìn)行協(xié)同工作，共同處理任務(wù)和數(shù)據(jù)，是分布式計(jì)算實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，涉及資源共享管理、負(fù)載均衡、容錯和可靠性、并行計(jì)算、數(shù)據(jù)共享和同步、彈性和可擴(kuò)展性等，能提高計(jì)算系統(tǒng)的可靠性和容錯性。3.分布式處理功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)允許用戶從遠(yuǎn)程地點(diǎn)訪問不同的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器，通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程登錄和控制目標(biāo)計(jì)算機(jī)。這樣用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、個人計(jì)算機(jī)或云服務(wù)器，獲取信息、執(zhí)行任務(wù)或運(yùn)行應(yīng)用程序。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時協(xié)同工作，使得多個用戶可以同時共享和編輯文檔、電子郵件、即時通信和視頻會議等。這有助于加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作和提高工作效率。4.遠(yuǎn)程訪問與協(xié)同工作功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供了共享存儲空間的功能，可以將數(shù)據(jù)集中存儲在網(wǎng)絡(luò)存儲設(shè)備上，并允許多個用戶訪問和備份這些數(shù)據(jù)。這種集中存儲和備份能夠提高數(shù)據(jù)的安全性和可靠性，以防止數(shù)據(jù)丟失或損壞。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以視為一種分布式數(shù)據(jù)庫。5.數(shù)據(jù)存儲和備份功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上提供給人們的各種服務(wù)和功能。互聯(lián)網(wǎng)連接了全球各地的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)和信息，為用戶提供各種便利服務(wù)，如Web服務(wù)、電子郵件服務(wù)、文件傳輸服務(wù)、視頻流媒體服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。6.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和組織方式，以及網(wǎng)絡(luò)中各個組件之間的關(guān)系和交互規(guī)則?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。右圖給出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層模型的示意圖，該模型將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的每個獨(dú)立節(jié)點(diǎn)(可以是主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備)作為基本的抽象與建模對象，圍繞它們所要實(shí)現(xiàn)和提供的功能，將其抽象為若干層,每層對應(yīng)一種相對獨(dú)立的功能，相鄰層之間存在依賴關(guān)系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐郵政分層系統(tǒng)模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐郵政分層系統(tǒng)模型

為了更好地理解分層模型及實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)、接口等概念，以如圖1-5所示的郵政系統(tǒng)作為類比來說明這個問題。假設(shè)處于A地的用戶A要給處于B地的用戶B發(fā)送信件，為了實(shí)現(xiàn)這樣的信件傳遞過程，涉及的有用戶、郵局和運(yùn)輸部門三個層次。用戶A寫好信后，將它裝在信封里并投入郵筒里交由郵局A寄發(fā)。郵局收到信后，首先進(jìn)行信件的分揀和整理，然后裝入一個統(tǒng)一的郵包交付A地的運(yùn)輸部門進(jìn)行運(yùn)輸，如航空信交由民航部門，平信交由鐵路或公路運(yùn)輸部門等。B地相應(yīng)的運(yùn)輸部門收到裝有該信件的貨物箱后，將郵包從其中取出，并交給B地郵局，B地郵局將信件從郵包中取出投到用戶的信箱中，這樣，用戶B就收到了來自用戶A的信件。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐

盡管分層在具體實(shí)施時存在差異，但關(guān)于分層的基本原則是有共識的。通常，在實(shí)施網(wǎng)絡(luò)分層時要依據(jù)以下原則：網(wǎng)絡(luò)分層基本原則●根據(jù)功能進(jìn)行抽象分層，每個層次所要實(shí)現(xiàn)的功能或服務(wù)均有明確的規(guī)定；●每層功能的選擇應(yīng)有利于標(biāo)準(zhǔn)化；●不同的系統(tǒng)分成相同的層次，對等層次具有相同功能；●高層使用下層提供的服務(wù)時，下層服務(wù)的實(shí)現(xiàn)是不可見的；●層的數(shù)目要適當(dāng)，層次太少則功能不明確，層次太多則體系結(jié)構(gòu)過于龐大。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐ISO/OSI在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中，已建立的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)很不一致，這就給在網(wǎng)絡(luò)中擴(kuò)充計(jì)算機(jī)系統(tǒng)帶來了不便。為了促進(jìn)多廠家的國際合作以及使網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化，1997年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO專門成立了一個委員會SC16，來開發(fā)一個異種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn)。

一年多過后，SC16基本完成了任務(wù)，開發(fā)了一個“開放系統(tǒng)互連參考模型”（TheReferenceModelofOpenSystemsInterconnection，OSI/RM）。OSI參考模型是一個分層結(jié)構(gòu)，包括7層功能及對應(yīng)的協(xié)議，如右圖所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐OSI參考模型各層功能簡介（1）物理層物理層協(xié)議的功能是定義網(wǎng)絡(luò)物理設(shè)備DTE和DCE之間的接口，在DTE和DCE之間實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制位流的傳輸。按ISO術(shù)語，DTE稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備，指各種用戶終端、計(jì)算機(jī)及其他用戶通信設(shè)備；DCE即數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，指由通信業(yè)務(wù)者提供的通信設(shè)備，如Modem等。（2）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定最小數(shù)據(jù)傳送邏輯單位——幀的格式，實(shí)現(xiàn)兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間無差錯的數(shù)據(jù)幀的傳輸。典型的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是ISO制定的高級數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議（HDLC）。它是一個面向位的鏈路層協(xié)議，能夠?qū)崿F(xiàn)在多點(diǎn)連接的通信鏈路上一個主站與多個次站之間的數(shù)據(jù)傳輸。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐OSI參考模型各層功能簡介（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，其主要功能是控制通信子網(wǎng)的工作，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間穿越通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸。（4）傳輸層（傳送層、運(yùn)輸層）完成同處于資源子網(wǎng)中的兩個主機(jī)（即源主機(jī)和目的主機(jī)）間的連接和數(shù)據(jù)傳輸，也稱為端到端的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳送的最高層。由于網(wǎng)絡(luò)層向傳送層提供的服務(wù)有可靠和不可靠之分，而傳輸層則要對其高層提供端到端（即傳輸層實(shí)體，可以理解為完成傳輸層某個功能的進(jìn)程）的可靠通信，因此，傳輸層必須彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)層所提供的傳輸質(zhì)量的不足。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐OSI參考模型各層功能簡介（5）會話層會話層的功能是實(shí)現(xiàn)進(jìn)程（又稱為會話實(shí)體）間通信（或稱為會話）的管理和同步。在OSI層次結(jié)構(gòu)中，會話層協(xié)議是ISO8327。（6）表示層在OSI層次結(jié)構(gòu)中，表示層協(xié)議是ISO8823。（7）應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面，由若干個應(yīng)用進(jìn)程（或程序）組成，包括電子郵件、目錄服務(wù)、文件傳輸?shù)葢?yīng)用程序。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過應(yīng)用層向網(wǎng)絡(luò)用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。由于各種應(yīng)用進(jìn)程都要使用一些共同的基本操作，為了避免為各種應(yīng)用進(jìn)程重復(fù)開發(fā)這些基本操作，所以就將應(yīng)用層劃分為幾個邏輯功能層次，在其中較低的功能層次來提供這些基本模塊，基本模塊之上的層次中是各種應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐TCP/IP參考模型TCP/IP是Internet上采用的協(xié)議，它源于ARPANET。在20世紀(jì)70年代中期，DARPA（美國國防部高級研究計(jì)劃局）為了實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)之間的互聯(lián)與互通，大力資助網(wǎng)間技術(shù)的開發(fā)，導(dǎo)致了TCP/IP協(xié)議的出現(xiàn)和發(fā)展。如今，TCP/IP已發(fā)展成為一個完整的協(xié)議簇，由多個協(xié)議組成，構(gòu)成了一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系，并且得到了廣泛應(yīng)用和支持，是事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前，大多數(shù)局域網(wǎng)和專用網(wǎng)也廣泛使用TCP/IP。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP在物理網(wǎng)基礎(chǔ)上分為4個層次。自下而上依次為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。它與ISO/OSI模型的對應(yīng)關(guān)系及各層協(xié)議組成如下圖所示。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

在TCP/IP模型中，網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP模型的最底層。在發(fā)送端，該層負(fù)責(zé)接收從網(wǎng)際層傳來的IP數(shù)據(jù)報并將它通過底層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；在接收端，該層負(fù)責(zé)從底層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，抽出IP數(shù)據(jù)報，交給網(wǎng)際層。網(wǎng)際層負(fù)責(zé)將源主機(jī)發(fā)送的分組獨(dú)立地送往目標(biāo)主機(jī)，源主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)可以在同一網(wǎng)絡(luò)中，也可以在不同的網(wǎng)絡(luò)中。傳輸層負(fù)責(zé)在源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的兩個對等應(yīng)用進(jìn)程之間提供端到端的數(shù)據(jù)通信。應(yīng)用層涉及為用戶提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為這些應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐TCP/IP模型中的各層主要協(xié)議TCP/IP是伴隨Internet發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)模型，所以在這個模型中包括了一系列行之有效的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，目前已超過100個。這些協(xié)議被用來將各種計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備組成實(shí)際的TCP/IP計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因此，TCP/IP在很大程度上被認(rèn)為是一個協(xié)議系列或協(xié)議簇。在網(wǎng)絡(luò)接口層中，包括底層互聯(lián)的各種物理傳輸網(wǎng)絡(luò)，涉及局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，以及這些領(lǐng)域中基于不同技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主流網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，而且隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展與演變，這些底層網(wǎng)絡(luò)與技術(shù)也在相應(yīng)發(fā)生變化。網(wǎng)際層包括多個重要的協(xié)議，網(wǎng)際協(xié)議(internetprotocol,IP)是其中最核心的協(xié)議，該協(xié)議規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)分組的格式。運(yùn)輸層提供兩個協(xié)議，分別是傳輸控制協(xié)議(transmissioncontrolprotocol,TCP)和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(userdatagramprotocol,UDP)。應(yīng)用層包括了眾多的應(yīng)用與應(yīng)用支撐協(xié)議。應(yīng)用協(xié)議是指直接提供面向用戶應(yīng)用的協(xié)議，而應(yīng)用支撐協(xié)議是指為應(yīng)用提供支撐服務(wù)的協(xié)議。文件傳送協(xié)議(FTP)、超文本傳送協(xié)議(HTTP)、簡單郵件傳送協(xié)議(SMTP)和虛擬終端協(xié)議(Telnet)等都是應(yīng)用協(xié)議的典型例子。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展新技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域正在經(jīng)歷一系列新的發(fā)展和趨勢：越來越多的物理設(shè)備和傳感器與互聯(lián)網(wǎng)連接，并通過物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智能化和自動；5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)商用化，并且正在逐步覆蓋全球各地；云計(jì)算技術(shù)通過互聯(lián)網(wǎng)提供可靠、可擴(kuò)展、彈性和高效的計(jì)算資源和服務(wù)，以滿足不同用戶和企業(yè)的業(yè)務(wù)需求；大數(shù)據(jù)技術(shù)刺激著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)提供更高效、安全、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（InternetofThings，IoT），是將各種設(shè)備、傳感器和物體連接到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通和智能化管理的技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在逐漸改變著人們的生活方式、工作方式以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式，被廣泛應(yīng)用于智能家居、智能工業(yè)、智慧城市、智能交通等多個領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)主要由下面幾個方面組成：傳感器和節(jié)點(diǎn)設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)、數(shù)據(jù)處理和分析、云計(jì)算和云服務(wù)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐5G技術(shù)5G技術(shù)，全稱為第五代移動通信技術(shù)（FifthGeneration，5G），是一種更高速、更可靠、更低延遲的無線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。5G技術(shù)的推出將為移動通信帶來巨大的革命性變化，具有廣泛的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)的影響。5G技術(shù)作為下一代移動通信技術(shù)的代表，將為人們的生活、工作和產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來巨大的變革和機(jī)遇。通過更高的速度、更低的延遲、更大的容量和更可靠的連接，5G將推動移動通信的發(fā)展，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)、智能城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域的快速發(fā)展。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐云計(jì)算云計(jì)算技術(shù)是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算模式，通過將計(jì)算資源（包括計(jì)算能力、存儲空間和應(yīng)用軟件等）集中在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心中，然后通過網(wǎng)絡(luò)將這些資源按需提供給用戶。簡單來說，云計(jì)算技術(shù)就是將計(jì)算能力和數(shù)據(jù)存儲外包給云服務(wù)提供商，用戶通過互聯(lián)網(wǎng)即可按需使用這些資源。云計(jì)算技術(shù)包含了三個主要的服務(wù)模式，包括基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐大數(shù)據(jù)數(shù)字信息已經(jīng)滲透到我們社會生活的方方面面，以至于近幾年來信息生產(chǎn)的增加似乎勢不可擋。在地球上，我們每天生成5億條推文、2940億封電子郵件、400萬GB的Facebook數(shù)據(jù)、650億條WhatsApp消息和720,000小時的YouTube新視頻。2018年，全世界創(chuàng)建、捕獲、復(fù)制和消費(fèi)的Data總量為33ZB，相當(dāng)于33萬億GB。2020年，這一數(shù)字增長到59ZB，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到令人難以置信的175ZB。傳統(tǒng)的技術(shù)手段已無法處理和分析如此龐大的數(shù)據(jù)量，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論與實(shí)踐理論與實(shí)踐第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信是指通過某種介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方的過程。在數(shù)據(jù)通信中，信息被轉(zhuǎn)化為特定的格式，并通過物理或虛擬的通信通道進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)通信可以是在計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間進(jìn)行的，也可以是在不同計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行的。它是現(xiàn)代信息社會中信息傳播和交流的基礎(chǔ)，包括互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、電子郵件、即時通信等各種技術(shù)和應(yīng)用。理論與實(shí)踐2.1數(shù)據(jù)通信的基本概念在現(xiàn)代信息社會中，數(shù)據(jù)和信息的傳遞變得至關(guān)重要。數(shù)據(jù)是信息的基本單位，而信號則是數(shù)據(jù)在傳輸中的物理表示形式。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效傳輸，諸如有線和無線通信等數(shù)據(jù)通信方式發(fā)揮著重要作用。而對于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能評估，主要技術(shù)指標(biāo)如傳輸速率、帶寬、延遲、容量和可靠性則成為關(guān)鍵參考指標(biāo)。深入了解這些概念和指標(biāo)將有助于我們更好地理解和應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信技術(shù)。理論與實(shí)踐2.1.1數(shù)據(jù)、信號與信息數(shù)據(jù)、信號和信息是數(shù)據(jù)通信中的三個核心概念，它們之間存在著緊密的關(guān)系。（1）數(shù)據(jù)（Data）數(shù)據(jù)是指特定形式的符號或數(shù)字，它們對現(xiàn)實(shí)世界的觀測、記錄和測量結(jié)果的描述。(2)信號（Signal）信號是指用于在通信系統(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)的電信號、光信號或無線電信號，是數(shù)據(jù)的物理表現(xiàn)形式。（3）信息（Information）信息是在接收方獲取并理解數(shù)據(jù)后所帶來的知識、理解或意義，它們的傳遞和交流需要通過信號來實(shí)現(xiàn)。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信方式是指一種傳輸介質(zhì)將數(shù)據(jù)從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方的方式，是數(shù)據(jù)傳輸過程中數(shù)據(jù)在發(fā)送方和接收方之間傳輸?shù)幕疽?guī)則和方式，它定義了數(shù)據(jù)如何在通信鏈路上傳輸、組織、編碼和解碼，以及如何處理傳輸中的錯誤和沖突等。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式（1）單工、半雙工與全雙工通信按信道上信號的傳輸方向與時間的關(guān)系，數(shù)據(jù)通信方式可分為單工通信、半雙工通信與全雙工通信，如圖所示。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<1>單工通信在單工通信中，通信的一方只能發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一方只能接收數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行同時的發(fā)送和接收操作。常見的單工通信的例子包括廣播電臺和電視臺向觀眾發(fā)送內(nèi)容、無線電等設(shè)備的發(fā)射端向接收端發(fā)送信號等。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<2>半雙工通信半雙工通信允許數(shù)據(jù)在兩個方向上進(jìn)行傳輸，但不能同時進(jìn)行雙向傳輸，即通信的雙方可以交替地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，但不能在同一時間進(jìn)行發(fā)送和接收操作。這種方式可以實(shí)現(xiàn)雙方之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸，但由于只能交替進(jìn)行發(fā)送和接收，通信效率較低。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<3>全雙工通信全雙工通信允許數(shù)據(jù)在兩個方向上同時進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)實(shí)時的雙向交互和高效率的數(shù)據(jù)傳輸。在全雙工通信中，每個通信端點(diǎn)都有獨(dú)立的發(fā)送和接收通道，可以同時發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式（2）串行、并行通信按照傳輸信息時信息與所用信道數(shù)量的關(guān)系，可將通信方式分為串行通信與并行通信，如圖所示。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<1>串行通信數(shù)據(jù)逐個位地按照順序通過單個傳輸線路進(jìn)行傳輸。在串行通信中，數(shù)據(jù)被切割成一連串的二進(jìn)制位，傳輸時逐位發(fā)送，并且按照相同順序接收。串行通信相對于并行通信來說，只需要使用較少的傳輸線路，因?yàn)閿?shù)據(jù)是逐個位進(jìn)行傳輸?shù)?。這種方式節(jié)約了硬件成本，尤其在長距離傳輸上更具優(yōu)勢。串行通信還可以更容易地提供數(shù)據(jù)的時序和同步，因?yàn)槊總€位的傳輸時間間隔明確。串行通信常用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、串行接口和外部設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，也被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，如通信、嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)等。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<2>并行通信并行通信是多個比特同時通過多個并行傳輸線路進(jìn)行傳輸。在并行通信中，數(shù)據(jù)被同時切割為多個部分，每個部分通過單獨(dú)的傳輸線路進(jìn)行傳輸，以提高傳輸速率和效率。并行通信需要使用較多的傳輸線路，因?yàn)槊總€數(shù)據(jù)位都需要一個獨(dú)立的傳輸線路。這可能會導(dǎo)致額外的成本、復(fù)雜性和功耗增加。并行通信還要求發(fā)送端和接收端的時序和同步要非常精確，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式（3）同步、異步通信計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)同步的方式有異步通信和同步通信兩種。從數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r序和時間要求來看，數(shù)據(jù)通信可以分為同步通信與異步通信，如圖所示。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<1>同步通信同步通信是指發(fā)送端和接收端在傳輸數(shù)據(jù)時采用相同的時鐘信號來進(jìn)行定時，保持統(tǒng)一的速率和時序。在同步通信中，發(fā)送端按照時鐘信號的邊沿進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送，而接收端則按照相同的時鐘信號進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和解析。這種方式需要發(fā)送端和接收端之間有嚴(yán)格的時鐘同步，以確保數(shù)據(jù)的有效傳輸。典型的同步通信方式包括同步并行通信和同步串行通信。理論與實(shí)踐2.1.2數(shù)據(jù)通信方式<2>異步通信異步通信是指發(fā)送端和接收端在傳輸數(shù)據(jù)時沒有共享相同的時鐘信號，數(shù)據(jù)通過特定的控制信號進(jìn)行同步和判定。異步通信中，每個數(shù)據(jù)位都包含起始位、數(shù)據(jù)位、校驗(yàn)位和停止位等控制信號，接收端根據(jù)這些控制信號來解析和接收數(shù)據(jù)。異步通信方式相對簡單和靈活，適用于一些簡單的通信場景。常見的異步通信方式包括異步串行通信，例如RS232/RS485。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的性能指標(biāo)用來從不同方面度量通信的性能，常用的有速率、帶寬、吞吐量、時延、時延帶寬積、往返時間、利用率以及丟包率這8個性能指標(biāo)。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（1）速率數(shù)據(jù)通信中的速率是指數(shù)據(jù)的傳送速率(即每秒傳送多少個比特),也稱為數(shù)據(jù)率(DataRate)或比特率(BitRate)。速率的基本單位是比特/秒(bit/s,即bitpersecond)。速率的常用單位有千比特/秒(kb/s)、兆比特/秒(Mb/s)、吉比特/秒(Gb/s)以及太比特/秒(Tb/s),換算關(guān)系如表所示。表2-1速率單位速率的單位換算關(guān)系比特/秒(bit/s)基本單位千比特/秒(kb/s)1kb/s=109bit/s兆比特/秒(Mb/s)1Mb/s=109bit/s吉比特/秒(Gb/s)1Gb/s=109bit/s太比特/秒(Tb/s)1Tb/s=1012bit/s理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)注意，速率單位中的K、M、G、T的數(shù)值分別為103、10?、109、1012，而數(shù)據(jù)量單位中的K、M、G、T的數(shù)值分別為210、220、230、240，如表所示。數(shù)據(jù)量的單位換算關(guān)系比特(bit)基本單位字節(jié)(Byte)1Byte=8bit千字節(jié)(KB)1KB=210Byte兆字節(jié)(MB)1MB=220Byte吉字節(jié)(GB)1GB=230Byte太字節(jié)(TB)1TB=240Byte理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（2）帶寬帶寬(Bandwidth)有以下兩種不同的含義：<1>帶寬在模擬信號系統(tǒng)中的意義：是指某個信號所包含的各種不同頻率成分所占據(jù)的頻率范圍。單位是赫茲(Hz),簡稱“赫”。<2>帶寬在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的意義：用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，即在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過的最高數(shù)據(jù)率。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中，主機(jī)的接口速率、線路帶寬、交換機(jī)或路由器的接口速率遵循“木桶效應(yīng)”,也就是數(shù)據(jù)傳送速率從主機(jī)接口速率、線路帶寬以及交換機(jī)或路由器的接口速率這三者中取小者，如表所示。所以，在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，應(yīng)該認(rèn)真考慮各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及傳輸介質(zhì)的速率匹配問題，以便達(dá)到網(wǎng)絡(luò)本應(yīng)具有的最佳傳輸性能。主機(jī)的接口速率線路帶寬交換機(jī)或路由器的接口速率數(shù)據(jù)傳送速率1Gb/s1Gb/s1Gb/s1Gb/s100Mb/s1Gb/s1Gb/s100Mb/s1Gb/s100Mb/s1Gb/s100Mb/s1Gb/s1Gb/s100Mb/s100Mb/s理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（3）吞吐量吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的實(shí)際數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。顯然，吞吐量受網(wǎng)絡(luò)帶寬或網(wǎng)絡(luò)額定速率的限制。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（4）時延時延(delay或latency)是指數(shù)據(jù)(一個報文或分組，甚至比特)從網(wǎng)絡(luò)(或鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是個很重要的性能指標(biāo)，它有時也稱為延遲或遲延。數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)歷的延時由發(fā)送、傳播、處理和排隊(duì)造成，如圖所示。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)傳輸總延時如公式（2-1）所示：總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延+排隊(duì)時延（2-1）理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)<1>發(fā)送時延發(fā)送時延(transmissiondelay)是主機(jī)或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間，也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。因此發(fā)送時延也叫作傳輸時延，其計(jì)算如公式（2-2）所示。發(fā)送時延=數(shù)據(jù)幀長度(bit)/發(fā)送速率(bit/s)（2-2）對于一定的網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送時延并非固定不變，而是與發(fā)送的幀長(單位是比特)成正比，與發(fā)送速率成反比。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)<2>傳播時延傳播時延(propagationdelay)是電磁波在信道中傳播一定的距離需要花費(fèi)的時間,其計(jì)算如公式（2-3）所示。傳播時延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播速率(m/s)（2-3）理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)電磁波在鏈路上的傳播速率主要有以下三種：1)電磁波在自由空間中的傳播速率約為3×108m/s。2)電磁波在銅線電纜中的傳播速率約為2.3×108m/s。3)電磁波在光纖中的傳播速率約為2×108m/s。例如：1000km長的光纖線路產(chǎn)生的傳播時延大約為5ms。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)發(fā)送時延和傳播時延有本質(zhì)上的不同。但只要理解這兩種時延發(fā)生的地方就不會把它們弄混。發(fā)送時延發(fā)生在機(jī)器內(nèi)部的發(fā)送器中,與傳輸信道的長度(或信號傳送的距離)沒有任何關(guān)系。但傳播時延則發(fā)生在機(jī)器外部的傳輸信道媒體上，而與信號的發(fā)送速率無關(guān)。信號傳送的距離越遠(yuǎn)，傳播時延就越大。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)<3>處理時延網(wǎng)絡(luò)中的交換設(shè)備從自己的輸入隊(duì)列中取出排隊(duì)緩存并等待處理的分組后，會進(jìn)行一系列處理工作。例如，檢查分組的首部是否誤碼、提取分組首部中的目的地址、為分組查找相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)接口以及修改分組首部中的部分內(nèi)容(例如生存時間)等。交換設(shè)備對分組進(jìn)行這一系列處理工作所耗費(fèi)的時間就是處理時延。交換設(shè)備的處理速度取決于硬件設(shè)備、操作系統(tǒng)、軟件算法等多個因素，因此很難用一個固定的公式來計(jì)算處理延遲。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)<4>排隊(duì)時延分組在經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸時，要經(jīng)過許多交換設(shè)備。但分組在進(jìn)入交換設(shè)備后要先在輸入隊(duì)列中排隊(duì)等待處理。在交換設(shè)備確定了轉(zhuǎn)發(fā)接口后，還要在輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā)。分組在交換設(shè)備的輸入隊(duì)列和輸出隊(duì)列中排隊(duì)緩存所耗費(fèi)的時間就是排隊(duì)時延。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)四種時延究竟是哪一種時延占主導(dǎo)地位必須具體分析，不是高速鏈路就能導(dǎo)致優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)時延。一般說來，總時延小的網(wǎng)絡(luò)要優(yōu)于時延大的網(wǎng)絡(luò)。在某些情況下，一個低速率、小時延的網(wǎng)絡(luò)很可能要優(yōu)于一個高速率但大時延的網(wǎng)絡(luò)。此外還要注意：對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。還有一點(diǎn)也應(yīng)當(dāng)注意，就是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率的單位是每秒發(fā)送多少個比特，這是指在某個點(diǎn)或某個接口上的發(fā)送速率。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（5）往返時間RTT往返時間(Round-TripTime,RTT)是指從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)分組開始，到發(fā)送端收到接收端發(fā)來的相應(yīng)確認(rèn)分組為止，總共耗費(fèi)的時間。往返時間是一個比較重要的性能指標(biāo)。例如地球同步衛(wèi)星與地球的距離大約為36000km,信號的往返傳播時延為往返傳播時延=(36000km×2)/(3×108m/s)==240ms往返時間除了包含上述往返傳播時延，還包括各中間節(jié)點(diǎn)的處理時延、排隊(duì)時延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時的發(fā)送時延。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)在下圖中，主機(jī)A與主機(jī)B通過多個異構(gòu)型的網(wǎng)絡(luò)和多個路由器進(jìn)行互連。以太網(wǎng)中的主機(jī)A給無線局域網(wǎng)中的主機(jī)B發(fā)送數(shù)據(jù)分組,主機(jī)B收到數(shù)據(jù)分組后給主機(jī)A發(fā)送相應(yīng)的應(yīng)答分組。從主機(jī)A發(fā)送數(shù)據(jù)分組開始，到主機(jī)A收到主機(jī)B發(fā)來的相應(yīng)確認(rèn)分組為止，就是這一次交互的往返時間。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（6）時延帶寬積時延帶寬積是傳播時延和帶寬的乘積，其計(jì)算公式如式(2-4)所示。時延帶寬積=傳播時延(s)×帶寬(b/s)(2-4)設(shè)某段鏈路的傳播時延為10ms,帶寬為200Mb/s,則有：時延帶寬積=10×10-3×200×10?=2×106bit理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（6）時延帶寬積這就表明，若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，則在發(fā)送的第一個比特即將到達(dá)終點(diǎn)時，發(fā)送端就已經(jīng)發(fā)送了200萬個比特，而這200萬個比特都正在鏈路上向前移動，如圖所示。因此，鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（7）利用率利用率有鏈路利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率兩種。鏈路利用率是指某條鏈路有百分之幾的時間是被利用的(即有數(shù)據(jù)通過)。完全空閑的鏈路的利用率為零。網(wǎng)絡(luò)利用率是指網(wǎng)絡(luò)中所有鏈路的鏈路利用率的加權(quán)平均。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（7）利用率當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的通信量較少時，產(chǎn)生的時延并不大，但在網(wǎng)絡(luò)通信量不斷增大時，分組在交換節(jié)點(diǎn)(路由器或交換機(jī))中的排隊(duì)時延會隨之增大，因此網(wǎng)絡(luò)引起的時延就會增大。若令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延，D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延，那么在理想的假定條件下，可用下面的公式(2-5)來表示D、D0和網(wǎng)絡(luò)利用率U之間的關(guān)系。公式（2-5）理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)從圖中可以看出，時延D隨網(wǎng)絡(luò)利用率U的增大而增大。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率達(dá)到0.5時，時延就會加倍。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)利用率接近最大值1時，時延就趨于無窮大。因此，網(wǎng)絡(luò)利用率并不是越大越好，過高的網(wǎng)絡(luò)利用率會產(chǎn)生非常大的時延。按照公式(2-5)時延D隨網(wǎng)絡(luò)利用率U的變化關(guān)系理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)（8）丟包率丟包率是指在一定的時間范圍內(nèi)，傳輸過程中丟失的分組數(shù)量與總分組數(shù)量的比例。丟包率可分為接口丟包率、節(jié)點(diǎn)丟包率、鏈路丟包率、路徑丟包率以及網(wǎng)絡(luò)丟包率等。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)分組丟失主要有以下兩種情況：1)分組在傳輸過程中出現(xiàn)誤碼，被傳輸路徑中的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)(例如路由器)或目的主機(jī)檢測出誤碼而丟棄。2)分組交換機(jī)根據(jù)丟棄策略主動丟棄分組。下面舉例說明分組丟失的兩種情況，如圖所示。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)情況1:主機(jī)A給主機(jī)B連續(xù)發(fā)送若干個分組，其中某些分組在傳輸過程中出現(xiàn)了誤碼。例如在路由器R1到路由器R2的鏈路上有分組出現(xiàn)了誤碼，R2收到后檢測出分組有誤碼而丟棄該分組；在路由器R4到主機(jī)B的鏈路上有分組出現(xiàn)誤碼，主機(jī)B收到后檢測出分組有誤碼而丟棄該分組。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)情況2:假設(shè)路由器R3的輸入隊(duì)列已滿，沒有空間存儲新收到的分組，則R3主動丟棄新收到的分組。請讀者注意，在實(shí)際應(yīng)用中，路由器會根據(jù)自身的擁塞控制算法，在輸入隊(duì)列還未滿的時候就開始主動丟棄分組。理論與實(shí)踐2.1.3數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)丟包率可以反映網(wǎng)絡(luò)的擁塞情況：1)無擁塞時路徑丟包率為0。2)輕度擁塞時路徑丟包率為1%～4%。3)嚴(yán)重?fù)砣麜r路徑丟包率為5%～15%。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的丟包率較高時，通常無法使網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用正常工作。理論與實(shí)踐2.2數(shù)據(jù)編碼與調(diào)制技術(shù)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，通常用二進(jìn)制位來表示各類數(shù)據(jù)。而將這些二進(jìn)制位轉(zhuǎn)換成信號的最直接方式就是采用脈沖信號。按照傅里葉分析，任何脈沖信號經(jīng)過傅里葉變換后，均可以看成由直流信號和基頻、低頻、高頻等多個諧波分量組成。其中，從零開始有一段能量相對集中的頻率范圍被稱為基本頻帶(baseband),簡稱基頻或基帶?；l等于脈沖信號的固有頻率，與基頻對應(yīng)的數(shù)字信號被稱為基帶信號。其他低頻和高頻諧波的頻率等于基頻的整數(shù)倍，隨著頻率的升高，高次諧波的幅度減小直至趨于零。理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型采用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信或基帶傳輸系統(tǒng)需要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編解碼問題。即在發(fā)送端，要解決如何將二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列通過某種編碼(encoding)方式轉(zhuǎn)化為適合在數(shù)字信道上傳送的基帶信號；而在接收端，則要解決如何將接收到的基帶信號通過解碼(decoding)恢復(fù)為與發(fā)送端相同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。常見的數(shù)據(jù)編碼方式有歸零編碼、不歸零編碼、慢切斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型圖2-1數(shù)字信號編碼理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型（1）不歸零編碼不歸零(Non-Return-to-Zero,NRZ)編碼分別采用兩種高低不同的電平來表示二進(jìn)制0和1。通常，用高電平表示1,低電平表示0,圖2-1(a)為NRZ編碼示例。NRZ編碼實(shí)現(xiàn)簡單，但其抗干擾能力較差。另外，由于接收端不能準(zhǔn)確地判斷位的開始與結(jié)束，從而收發(fā)雙方不能保持同步，需要采取另外的措施來保證發(fā)送時鐘與接收時鐘的同步。通常，需要提供一個專門用于傳送同步時鐘信號信道的方式來解決該問題。理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型（2）歸零編碼歸零（Return-to-Zero，RZ）編碼是指信號在每個碼元期間會回歸到零電平，如圖2-1(b)所示的是一種雙極性歸零編碼，正電平表示1,負(fù)電平表示0,在每個碼元的中間時刻信號都會回歸到零電平。由于每個碼元傳輸后信號都會歸零，所以接收方只要在信號歸零后采樣即可。歸零編碼相當(dāng)于將時鐘信號編碼在了數(shù)據(jù)之內(nèi)，通過數(shù)據(jù)信號線進(jìn)行發(fā)送，而不用單獨(dú)的時鐘信號線來發(fā)送時鐘信號。因此，采用歸零編碼的信號也稱作自同步信號。然而，歸零編碼也有缺點(diǎn)：大部分的數(shù)據(jù)帶寬都用來傳輸“歸零”而浪費(fèi)掉了。理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型（3）曼徹斯特編碼曼徹斯特(ManchesterEncoding，ME)編碼將每位信號周期T分為前T/2和后T/2,用前T/2傳送該位的反(原)碼，用后T/2傳送該位的原(反)碼。所以在這種編碼方式中，每一位波形信號的中點(diǎn)(即T/2處)都存在一個電平跳變，如圖2-1(c)所示。由于任何兩次電平跳變的時間間隔是T/2或T,因此提取電平跳變信號就可作為收發(fā)雙方的同步信號，而不需要另外的同步信號，故曼徹斯特編碼又被稱為“自含時鐘編碼”。與NRZ編碼中以簡單的幅度變化來表示數(shù)據(jù)比較，曼徹斯特編碼采用跳變方式表達(dá)數(shù)據(jù)具有更強(qiáng)的抗干擾能力。理論與實(shí)踐2.2.1數(shù)據(jù)的編碼類型（4）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特（DifferentialManchesterEncoding，DME）編碼是對曼徹斯特編碼的一種改進(jìn)。它保留了曼徹斯特編碼作為“自含時鐘編碼”的優(yōu)點(diǎn)，仍將每位中間的跳變作為同步之用，但是每位的取值則根據(jù)其開始處是否出現(xiàn)電平的跳變來決定。通常規(guī)定有跳變者代表二進(jìn)制0,無跳變者代表二進(jìn)制1,如圖2-1(d)所示。之所以采用位邊界的跳變方式來決定二進(jìn)制的取值是因?yàn)樘兏子跈z測。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)由于基帶傳輸受到距離限制，所以在遠(yuǎn)距離傳輸中傾向于采用模擬通信。利用模擬信道以模擬信號形式傳輸數(shù)據(jù)的方式被稱為模擬數(shù)據(jù)通信，也稱頻帶傳輸，其對應(yīng)的模擬數(shù)據(jù)通信模型如圖所示。就計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言，采用頻帶傳輸?shù)年P(guān)鍵問題之一是如何將計(jì)算機(jī)中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)為了將數(shù)字化的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號，需要選取某一頻率范圍的正弦或余弦信號作為載波，然后將要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“寄載”在載波上，利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對載波的某些特性(振幅A、頻率f、相位φ)進(jìn)行控制，使載波特性發(fā)生變化，然后將變化了的載波送往線路進(jìn)行傳輸。在發(fā)送端，需要將二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換成能在電話線或其他傳輸線路上傳輸?shù)哪M信號，即所謂的數(shù)模轉(zhuǎn)換，也被稱為調(diào)制(modulation);而在接收端，則需要將收到的模擬信號重新還原成原來的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即所謂的模數(shù)轉(zhuǎn)換，也被稱為解調(diào)(demodulation)。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)調(diào)制解調(diào)器(modem)通常，將在數(shù)據(jù)發(fā)送端承擔(dān)調(diào)制功能的設(shè)備稱為調(diào)制器(modulator),而把在數(shù)據(jù)接收端承擔(dān)解調(diào)功能的設(shè)備稱為解調(diào)器(demodulator)。由于數(shù)據(jù)通信是雙向的，所以實(shí)際上在數(shù)據(jù)通信的任何一方都要同時具備調(diào)制和解調(diào)功能，將同時具備這兩種功能的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器(modem)。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)由于正弦交流信號的載波可以用Asin(2πf(t)+φ)表示，即參數(shù)振幅A、頻率f和相位φ的變化均會影響信號波形，故振幅A、頻率f和相位φ都可作為控制載波特性的參數(shù)，又稱為調(diào)制參數(shù)，并由此產(chǎn)生出三種基本的調(diào)制形式：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相，如圖所示。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)1)調(diào)幅調(diào)幅(AmplitudeModulation,AM)是讓載波的振幅隨基帶數(shù)字信號的變化而變化，又稱幅移鍵控(amplitudeshiftkeying,ASK)。在該調(diào)制中，頻率和相位為常量，幅度隨發(fā)送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而變化。當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)為1時，振幅調(diào)制信號的振幅保持某個電平不變，即有載波信號發(fā)射；當(dāng)發(fā)送的數(shù)據(jù)為0時，振幅調(diào)制信號的振幅為零，即沒有載波信號發(fā)射。調(diào)幅的數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(2-6),其中的SAM表示采用幅度調(diào)制的信號。（2-6）理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)2)調(diào)頻調(diào)頻(FrequencyModulation,FM)就是讓載波的頻率隨基帶數(shù)字信號的變化而變化，也稱頻移鍵控(frequencyshiftkeying,FSK)。在該種調(diào)制中，振幅和相位為常量，頻率為變量。如圖2-11(b)所示，數(shù)字信號0和1分別用兩種不同頻率的波形表示，當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為0時，頻率調(diào)制信號的角頻率為2πf1(t);當(dāng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為1時，頻率調(diào)制信號的角頻率為2πf?(t)。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為公式(2-7),其中SFM表示采用調(diào)頻后的信號。（2-7）理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)頻率調(diào)制不僅實(shí)現(xiàn)簡單，而且比調(diào)幅技術(shù)有較高的抗干擾性，所以這是一種常用的調(diào)制方法。下圖給出了頻率調(diào)制的一種實(shí)現(xiàn)方式，這種方式是利用電子開關(guān)在兩個獨(dú)立的頻率之間進(jìn)行切換，以選擇相應(yīng)的頻率。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)3)調(diào)相調(diào)相(PhaseModulation,PM)就是讓載波的初相位隨基帶數(shù)字信號的變化而變化，也稱相移鍵控(phaseshiftkeying,PSK)。在相位調(diào)制中，振幅和頻率為常量，但通過控制或改變正弦載波信號的相位來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)。按照是使用相位的絕對值還是相位的相對偏移來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)，可將相位調(diào)制分為絕對調(diào)相和相對調(diào)相。按照對一個完整周期的相位等分方式，又可將相位調(diào)制分為二相制、四相制、八相制、十六相制等。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)在絕對調(diào)相中，將一個完整載波周期的相位按相制要求進(jìn)行等分，然后按劃分后的相位絕對值來表示不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。以二相制為例，將一個完整周期的相位進(jìn)行二等分，從而得到關(guān)于相位的絕對值0°和180°,然后，分別用φ=0°代表二進(jìn)制0,用φ=180°代表二進(jìn)制1。若為四相制，則需要對一個完整周期的相位進(jìn)行四等分，使輸出相位有四種變化狀態(tài)，如分別為0°、90°、180°和270°,從而可以用這四種相位分別代表二進(jìn)制數(shù)據(jù)00、01、10和11。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)顯然，在四相調(diào)制情況下，由于每個載波周期可包含兩位信息，從而數(shù)據(jù)傳輸效率比二相調(diào)制增加一倍。以此類推，八相制可以用八種相位描述3位的八種組合，而十六相制可以用十六種相位描述4位的十六種組合。絕對二相制的數(shù)學(xué)表達(dá)式如公式(2-8),其中的SPM表示采用調(diào)相后的信號。（2-8）理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)在相對相位調(diào)制中，利用前后碼元信號相位的相對偏移來表示不同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的，相對偏移量的大小與采用的相制有關(guān)。以二相調(diào)制為例，相對偏移可以取0°和180°兩個值，若所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為二進(jìn)制1時，則載波相位要發(fā)生180°的跳變；若當(dāng)傳輸?shù)臑槎M(jìn)制0時，則載波相位不發(fā)生跳變，即跳變?yōu)?°。從理論上講，相位調(diào)制中的制數(shù)是沒有上限的，但在實(shí)際系統(tǒng)中，必須考慮設(shè)備在檢測微小相位變化能力上的限制。可以看出，與幅度調(diào)制和頻率調(diào)制方法相比，相位調(diào)制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)要復(fù)雜得多，但它具有很強(qiáng)的抗干擾能力和較高的編碼效率。理論與實(shí)踐2.2.2數(shù)據(jù)的調(diào)制技術(shù)對于采用相位調(diào)制的頻帶傳輸來說，除了用前面所說的數(shù)據(jù)傳輸速率來衡量數(shù)據(jù)傳輸?shù)目炻酝?，也可以用每秒傳送的波形個數(shù)來衡量。這種速率被稱為波特率，又稱調(diào)制速率或波形速率，單位為波特(baud)。波特率與比特率之間的關(guān)系如公式（2-9）所示。

（2-9）其中，Rb代表數(shù)據(jù)傳輸速率，又比特率；Rs代表波特率，L為信號的碼元數(shù)。對應(yīng)于二相調(diào)制、四相調(diào)制、八相調(diào)制等，L分別為2、4和8等?？梢钥闯?，當(dāng)采用二相調(diào)制時，比特率和波特率在數(shù)值上是相等的。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)有很多種，包括：數(shù)字編碼、字符編碼、壓縮編碼、信號編碼等。（1）數(shù)字編碼將數(shù)字形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式的編碼，常見的編碼技術(shù)有二進(jìn)制編碼、十進(jìn)制編碼、格雷碼等。數(shù)字編碼技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的高效存儲和傳輸。在數(shù)字通信中，數(shù)字編碼可以通過將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制碼流，傳輸?shù)浇邮斩耍賹⒍M(jìn)制碼流轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號來實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。在數(shù)據(jù)存儲中，數(shù)字編碼可以將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式的編碼，存儲在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，以便后續(xù)的讀取和處理。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)（2）字符編碼：將字符形式的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式的編碼，常見的編碼技術(shù)有ASCII碼、Unicode編碼等。<1>ASCII碼ASCII碼是一種常用的字符編碼系統(tǒng)，全稱為美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange）。它將字符映射為整數(shù)，使用7位二進(jìn)制數(shù)表示128個字符，包括英文字母、數(shù)字、標(biāo)點(diǎn)符號、控制字符等。<2>UnicodeUnicode編碼是一種用于表示和處理字符的標(biāo)準(zhǔn)。Unicode編碼的目的是為了解決不同語言和文化中字符的統(tǒng)一表示問題。Unicode編碼系統(tǒng)使用32位的二進(jìn)制數(shù)來表示字符，可以表示幾乎所有現(xiàn)有的語言和符號。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)（3）壓縮編碼壓縮編碼是一種將數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以減少存儲空間或傳輸帶寬占用的技術(shù)。它通過對原始數(shù)據(jù)應(yīng)用一些算法和技巧，將數(shù)據(jù)中的冗余信息刪除或者進(jìn)行重新編碼，以達(dá)到壓縮數(shù)據(jù)的目的。壓縮編碼的主要原理是利用數(shù)據(jù)中的統(tǒng)計(jì)特性和重復(fù)模式來減少數(shù)據(jù)的冗余度。常見的壓縮編碼算法包括無損壓縮與有損壓縮。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)<1>無損壓縮無損壓縮編碼能夠?qū)⒃紨?shù)據(jù)壓縮為較小的尺寸，同時保持壓縮后的數(shù)據(jù)能夠完全還原為原始數(shù)據(jù)，不會改變原始數(shù)據(jù)的內(nèi)容，不會引入任何數(shù)據(jù)的損失或失真,僅僅對數(shù)據(jù)的表示進(jìn)行了優(yōu)化。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)<1>無損壓縮1)Huffman編碼Huffman編碼是一種常見的無損壓縮算法，它通過構(gòu)建優(yōu)先隊(duì)列和生成Huffman樹來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的壓縮。Huffman編碼的基本思想是將出現(xiàn)頻率較高的字符用較短的編碼表示，而將出現(xiàn)頻率較低的字符用較長的編碼表示。Huffman編碼的優(yōu)點(diǎn)是提高壓縮效率，在壓縮和解壓縮過程中，編碼的生成和讀取速度較快，不需要存儲額外的字典表，是一種簡單而實(shí)用的壓縮算法。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)<1>無損壓縮2）Lempel-Ziv編碼Lempel-Ziv編碼系列是一組無損壓縮算法，它們通過建立字典來存儲數(shù)據(jù)中的重復(fù)信息，利用數(shù)據(jù)中的重復(fù)模式進(jìn)行壓縮。最早的算法是LZ77，后來發(fā)展出了LZ78和LZW算法。Lempel-Ziv編碼系列的優(yōu)點(diǎn)是能夠利用數(shù)據(jù)中的重復(fù)模式進(jìn)行壓縮，從而達(dá)到較高的壓縮比。這些算法在通信和存儲領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，特別是在文本、圖像和視頻等數(shù)據(jù)類型的壓縮中。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)<2>有損壓縮有損壓縮編碼是一種數(shù)據(jù)壓縮方法，它在壓縮數(shù)據(jù)的同時會導(dǎo)致一定程度的信息丟失。與無損壓縮不同，有損壓縮在還原壓縮數(shù)據(jù)時無法完全還原原始數(shù)據(jù)，即被壓縮數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)存在一定的差異。有損壓縮編碼通常用于對圖像、音頻和視頻等多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)對細(xì)微的變化不太敏感。通過犧牲一些細(xì)節(jié)和冗余信息，可以顯著降低數(shù)據(jù)的存儲空間和傳輸帶寬需求。常見的有損壓縮編碼方法有JPEG編碼、MP3編碼和H.264編碼。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)（4）信號編碼信號編碼是將源信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或其他能滿足傳輸、存儲或處理要求的形式的過程。它將連續(xù)時間的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號，通過一系列的算法和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。信號編碼在通信、音頻處理、圖像處理、視頻處理和數(shù)據(jù)存儲等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。信號編碼的目標(biāo)是在保持所需質(zhì)量的前提下，盡可能地減小數(shù)據(jù)量并提高信號的傳輸和存儲效率。編碼技術(shù)的選擇和設(shè)計(jì)需要考慮到所需的壓縮比率、信號的特性、帶寬和存儲限制、傳輸延遲以及接收端的性能等因素。常見的編碼技術(shù)有脈沖編碼調(diào)制（PCM）、Delta調(diào)制等。理論與實(shí)踐2.2.3數(shù)據(jù)的編碼技術(shù)信號編碼主要包括以下幾個步驟：采樣：將連續(xù)時間的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的信號。采樣過程中，信號在時間軸上以固定間隔的采樣點(diǎn)進(jìn)行采樣。量化：將離散采樣的信號映射到有限數(shù)量的離散值，以減小信號表示的精度。量化將模擬信號的幅度范圍劃分為多個區(qū)間，然后將每個采樣值映射到相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)的離散值。編碼：將量化后的離散信號編碼為二進(jìn)制碼流，以便傳輸、存儲或處理。常用的編碼方式包括霍夫曼編碼、算術(shù)編碼、不等長編碼等。解碼：接收方將接收到的二進(jìn)制碼流解碼為原始的離散信號序列。解碼將編碼器中進(jìn)行的過程逆轉(zhuǎn)，恢復(fù)量化后的離散信號。理論與實(shí)踐2.3多路復(fù)用技術(shù)復(fù)用(Multiplexing)就是在一條傳輸媒體上同時傳輸多路用戶的信號。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，廣泛地使用了各種復(fù)用技術(shù)。當(dāng)一條傳輸媒體的傳輸容量大于多條信道傳輸?shù)目側(cè)萘繒r，就可以通過復(fù)用技術(shù)，在這條傳輸媒體上建立多條通信信道，以便充分利用傳輸媒體的帶寬。下圖展示了復(fù)用技術(shù)的基本原理。理論與實(shí)踐2.3多路復(fù)用技術(shù)在發(fā)送端需要使用一個復(fù)用器，讓多個用戶通過復(fù)用器使用一個大容量共享信道進(jìn)行通信。在接收端需要使用一個分用器，將共享信道中傳輸?shù)男畔⒎謩e發(fā)送給相應(yīng)的用戶。盡管實(shí)現(xiàn)信道復(fù)用會增加通信成本(需要復(fù)用器、分用器以及費(fèi)用較高的大容量共享信道),但如果復(fù)用的信道數(shù)量較大，還是比較劃算的。常見的信道復(fù)用技術(shù)有：頻分復(fù)用、時分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用。理論與實(shí)踐2.3.1頻分復(fù)用頻分復(fù)用(frequencydivisionmultiplexing,FDM)通過將線路的帶寬劃分成若干段較小的帶寬來達(dá)到多路復(fù)用的目的。實(shí)現(xiàn)FDM的前提是每一路信號只占據(jù)一個寬度有限的頻率，而信道可以被利用的頻率比一個信號的頻率寬得多，因而可以利用頻率分隔的方式來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。理論與實(shí)踐2.3.1頻分復(fù)用下圖給出了一個三路話音復(fù)用的例子。由于每路電話信號占有不同的頻帶，到達(dá)接收端后，就可以用濾波器將各路電話信號區(qū)分開。顯然，物理信道的帶寬越大，可復(fù)用出來的信道數(shù)量就會越多。理論與實(shí)踐2.3.1頻分復(fù)用頻分復(fù)用以信道頻帶作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的頻率范圍實(shí)現(xiàn)了多路復(fù)用，但其前提是信道可以被利用的頻寬比一個信號的頻率要寬得多。模擬信號通常具有持續(xù)時間長、占用信道帶寬較小的特點(diǎn)，所以在提供模擬信號傳輸?shù)念l帶傳輸系統(tǒng)中比較多地采用頻分多路復(fù)用技術(shù)。理論與實(shí)踐2.3.2時分復(fù)用將線路的傳輸時間作為分割對象，將線路傳輸時間分成一個個互不重疊的時間片(timeslot),并按一定規(guī)則將這些時間片分配給多路信號，每一路信號在分配給自己的時間片內(nèi)獨(dú)占信道進(jìn)行傳輸。這種通過劃分線路傳輸時間所形成的復(fù)用方式被稱為時分復(fù)用(time-divisionmultiplexing,TDM)。時分復(fù)用技術(shù)主要用于基帶傳輸系統(tǒng)。時分復(fù)用又可進(jìn)一步分為同步時分復(fù)用和異步時分復(fù)用兩大類。理論與實(shí)踐2.3.2時分復(fù)用（1）同步時分復(fù)用同步時分復(fù)用(synchronoustime-divisionmultiplexing,STDM)的工作機(jī)理如圖所示。理論與實(shí)踐2.3.2時分復(fù)用（1）同步時分復(fù)用多路復(fù)用器將線路的傳輸時間分為若干個等長的時間片，多路信號采用輪轉(zhuǎn)方式使用這些時間片，即使在某個時間片內(nèi)某個信源沒有信號發(fā)送，該時間片也不能被其他信源所使用，因此各個信道的發(fā)送與接收必須是同步的。顯然，當(dāng)時分復(fù)用系統(tǒng)中的某些信源沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送或發(fā)送的數(shù)據(jù)量太少時，這種固定時間片的方式會造成很大的帶寬浪費(fèi)。理論與實(shí)踐2.3.2時分復(fù)用（2）統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用STDM(StatisticTDM)是一種改進(jìn)的時分復(fù)用，它能明顯地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用這種統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用。下圖是統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用的原理圖。一個使用統(tǒng)計(jì)時分復(fù)用的集中器連接4個低速用戶，然后將其數(shù)據(jù)集中起來通過高速線路發(fā)送到一個遠(yuǎn)地計(jì)算機(jī)。理論與實(shí)踐2.3.3波分復(fù)用波分復(fù)用(WavelengthDivisionMultiplexing,WDM)就是光的頻分復(fù)用。根據(jù)頻分復(fù)用的設(shè)計(jì)思想，可在一根光纖上同時傳輸多個頻率相近的光載波信號，實(shí)現(xiàn)基于光纖的頻分復(fù)用技術(shù)。最初，人們只能在一根光纖上復(fù)用兩路光載波信號。隨著技術(shù)的進(jìn)步，目前可以在一根光纖上復(fù)用80路或更多路的光載波信號。因此，這種復(fù)用技術(shù)也稱為密集波分復(fù)用(DenseWavelengthDivisionMultiplexing,DWDM)。理論與實(shí)踐2.3.3波分復(fù)用波分復(fù)用的具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)非常復(fù)雜，但其中的基本物理原理還是比較簡單的。三棱鏡可根據(jù)入射角和波長將幾束光合成一道光，也可將合成光分離成多束光。根據(jù)三棱鏡的原理，可以實(shí)現(xiàn)光復(fù)用器(又稱為合波器)和光分用器(又稱為分波器)。波分復(fù)用的基本原理如圖所示。理論與實(shí)踐2.3.4碼分復(fù)用碼分復(fù)用(CodeDivisionMultiplexing,CDM)常稱為碼分多址(CodeDivisionMultipleAccess,CDMA),它是在擴(kuò)頻通信技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種無線通信技術(shù)。與FDM和TDM不同，CDMA的每個用戶可以在相同的時間使用相同的頻帶進(jìn)行通信。CDMA最初用于軍事通信，這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強(qiáng)的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，CDMA現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于民用的移動通信中。理論與實(shí)踐2.3.4碼分復(fù)用CDMA系統(tǒng)的一個重要特點(diǎn)就是這種體制給每一個站分配的碼片序列不僅必須各不相同，并且還必須互相正交(orthogonal)。在實(shí)用的系統(tǒng)中是使用偽隨機(jī)碼序列。令向量S表示站S的碼片向量，再令T表示其他任何站的碼片向量。兩個不同站的碼片序列正交，就是向量S和T的規(guī)格化內(nèi)積(innerproduct)都是0，如公式（2-10）所示。（2-10）理論與實(shí)踐2.3.4碼分復(fù)用例如，向量S為(-1-1-1+1+1-1+1+1),同時設(shè)向量T為(-1-1+1-1+1+1+1-1),這相當(dāng)于T站的碼片序列為00101110。將向量S和T的各分量值代入(2-3)式就可看出這兩個碼片序列是正交的。不僅如此，向量S和各站碼片反碼的向量的內(nèi)積也是0。另外一點(diǎn)也很重要，即任何一個碼片向量和該碼片向量自己的規(guī)格化內(nèi)積都是1，如公式（2-11）所示。（2-11）理論與實(shí)踐2.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中將數(shù)據(jù)從源設(shè)備傳輸?shù)侥繕?biāo)設(shè)備的過程。它是網(wǎng)絡(luò)最基本、最重要的功能之一，使得不同設(shè)備之間可以相互通信、共享信息和資源。目前數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要有電路交換、報文交換、分組交換。為了提高數(shù)據(jù)交換速率，還有一些高速交換技術(shù)，如ATM交換、MPLS交換、光交換、背壓交換等。理論與實(shí)踐2.4.1電路交換在早期專為電話通信服務(wù)的電信網(wǎng)絡(luò)中，需要使用很多相互連接起來的電話交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。電話交換機(jī)接通電話線的方式就是電路交換(CircuitSwitching)。從通信資源分配的角度看，交換(Switching)實(shí)際上就是以某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。使用電路交換進(jìn)行通信的三個步驟如下：(1)建立連接：主叫方必須首先進(jìn)行撥號以請求建立連接。(2)通話：主叫方和被叫方現(xiàn)在可以基于已建立的連接進(jìn)行通話了。(3)釋放連接：通話完畢掛機(jī)后，從主叫方到被叫方的這條專用的物理通路被交換機(jī)釋放，將雙方所占用的通信資源歸還給電信網(wǎng)。理論與實(shí)踐2.4.1電路交換下圖給出了電路交換的簡化示意圖。用戶線是電話用戶專用的，電話交換機(jī)之間的中繼線是許多用戶共享的。理論與實(shí)踐2.4.2報文交換報文交換是一種在通信網(wǎng)絡(luò)中用于傳輸數(shù)據(jù)的交換方式，它是分組交換的前身。在報文交換中，發(fā)送方將要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)打包成一個完整的報文，然后發(fā)送給接收方。接收方在接收到完整的報文后，進(jìn)行解包處理，獲取原始數(shù)據(jù)。報文交換不需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行分割和拼接，整個報文作為一個獨(dú)立的單位而不是按照固定大小的分組進(jìn)行傳輸，能夠保留原始數(shù)據(jù)的完整性。理論與實(shí)踐2.4.2報文交換報文交換在通信網(wǎng)絡(luò)中具有一些優(yōu)點(diǎn)：（1）靈活性：報文交換不限制數(shù)據(jù)大小，并且報文的長度可以根據(jù)應(yīng)用程序的需要進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，使得傳輸各種類型和大小的數(shù)據(jù)均能適應(yīng)。（2）數(shù)據(jù)完整性：報文交換將數(shù)據(jù)作為一個整體進(jìn)行傳輸，能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，不會出現(xiàn)由于分割和拼接導(dǎo)致的數(shù)據(jù)錯誤。（3）簡化處理：對于接收方來說，一次性接收到完整的報文后，解包處理的工作較為簡單，不需要進(jìn)行分組的排序和重組。理論與實(shí)踐2.4.2報文交換報文交換在通信網(wǎng)絡(luò)中具有一些缺點(diǎn)：（1）由于報文的長度不固定，可能會引起