電子信息科學技術導論-第2版課件第6章通信與計算機網(wǎng)絡

電子信息科學技術導論第6章通信與計算機網(wǎng)絡主要內(nèi)容電話交換技術與電信網(wǎng)6.1移動通信技術6.2計算機網(wǎng)絡技術6.3無線局域網(wǎng)和IEEE802.11標準6.4光纖通信技術6.5本章小結(jié)6.6通信技術發(fā)展史1.第一階段是語言和文字通信階段：通信方式簡單，內(nèi)容單一，如古代的烽火臺、飛鴿傳書和旗語。2.第二階段是電通信階段：電報的發(fā)明開創(chuàng)了人類利用電來傳遞文字信息的新時代；人類步入電信新時代的標志是貝爾發(fā)明的電話機。這樣，利用電磁波不僅可以傳輸文字，還可以傳輸語音，大大加快了通信的發(fā)展進程。馬可尼發(fā)明無線電設備，從而開創(chuàng)了無線電通信發(fā)展的道路。3.第三階段是1980年以后的現(xiàn)代通信階段，也稱電子信息通信階段。標志是光纖通信的應用和寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)的建立?，F(xiàn)代通信技術主要包括數(shù)字通信技術、程控交換技術、信息傳輸技術、通信網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)網(wǎng)、ISDN與ATM技術、寬帶IP技術，接入網(wǎng)與接入技術。

6.1電話交換技術與電信網(wǎng)

1電話交換技術原理兩個電話用戶之間進行通話必須用一對通信線路連通才能實現(xiàn)。當電話用戶很多，要實現(xiàn)任意兩個用戶都可以通話，按照這種簡單直接的連接方式將所有用戶兩兩相連是不可能的。這就需要在用戶分布密集的中心安裝一個公共設備——電話交換機，每個用戶經(jīng)各自的線路連接到該公共設備上。圖1多用戶全互連式連接圖2用戶通過交換機連接2.交換機分類及發(fā)展過程人工交換機

步進制交換機縱橫制交換機電子交換機

程控交換機3.程控交換機組成及功能（1）用戶電路：交換機為每個用戶配備一個用戶電路，它是交換機連接各個用戶的接口電路，用戶電路共有七大功能，即BORSCHT功能。圖3程控交換機結(jié)構框圖（2）中繼器：是和其他交換機的接口電路，傳輸交換機之間的各種通信信號，也監(jiān)視局間通話話路的狀態(tài)，分為入中繼和出中繼電路兩大類。（3）交換網(wǎng)絡：是交換機完成話路交換功能的核心部件，其主要功能是在各用戶線之間、用戶線和中繼線之間以及中繼線和中繼線之間建立起語音信號臨時通道（接續(xù)）。4.數(shù)字時分接線器時分接線器的功能是完成同一條PCM復用線上各時隙間信息的交換，它主要由話音存儲器（SM）和控制存儲器（CM）組成。圖4時分接線器的工作方式4.數(shù)字時分接線器圖5“順序?qū)懭?、控制讀出”時分接線器的工作原理從T接線器的工作過程可以看出，T接線器完成了同一條輸入/輸出PCM復用線上的時隙交換，當不同的輸入、輸出PCM復用線之間要進行時隙交換時，就需要借助空分接線器來實現(xiàn)。5.數(shù)字空分接線器在空分交換機中使用交叉接點矩陣即可構成空分交換網(wǎng)絡，而數(shù)字程控交換機中的空分接線器在結(jié)構上除了交叉點矩陣外，還包括了一個控制存儲器（CM）。S接線器的作用是實現(xiàn)不同PCM復用線之間的信息交換。圖6空分接線器的輸入控制方式輸入控制方式對應于每條入線有一個CM，由這個CM決定這條入線和哪條輸出PCM線上哪個時隙的信息碼要進行交換；而輸出控制方式對應于每條出線有一個CM，由這個CM決定哪條輸入PCM線上哪個時隙的信息碼要交換到這條輸出PCM線上來。6.數(shù)字交換網(wǎng)絡當容量較大時，只能使用多級交換網(wǎng)絡。多級交換的構成方法可以是一個時分級把空分級網(wǎng)絡隔開，形成STS交換網(wǎng)絡，或用一個空分級把時分級分開，形成TST網(wǎng)絡。TST和STS是兩種基本的交換網(wǎng)絡，其他更復雜的網(wǎng)絡還有TSST、SSTSS等，都是這兩種基本網(wǎng)絡的變形。圖7TST交換網(wǎng)絡7.我國電信網(wǎng)的構成我國的電話通信網(wǎng)（即電信網(wǎng)）由長途電話網(wǎng)和本地電話網(wǎng)兩部分組成，網(wǎng)絡規(guī)劃為五級的等級結(jié)構。其中C1~C4級構成長途電話網(wǎng)，端局C5是本地電話網(wǎng)的交換中心，本地網(wǎng)中的匯接局主要用于匯接本區(qū)域內(nèi)的本地或長途業(yè)務。圖8我國長途電話網(wǎng)結(jié)構一級交換中心C1以大區(qū)為中心，我國共有六個大區(qū)中心；二級交換中心C2為省中心，全國共有30個省中心；三級交換中心C3為地區(qū)中心，我國共有350多個地區(qū)中心；四級交換中心C4為縣中心，全國共有2200多個縣中心。6.2移動通信技術

6.2.1移動通信發(fā)展史只能提供基本的語音會話業(yè)務，不能提供非語音業(yè)務，并且保密性差，容易并機盜打，各系統(tǒng)之間互不兼容，導致移動用戶無法在各種系統(tǒng)之間實現(xiàn)漫游。出現(xiàn)時間1980s系統(tǒng)類型FDMA（頻分多址），模擬話音通信系統(tǒng)代表性系統(tǒng)美國AMPS(AdvancedMobilePhoneSystem，也稱為IS-54)：由美國電報電話公司（AT&T）開發(fā)的最早的蜂窩電話系統(tǒng)標準。誕生於1960年代。Motorola公司在1973年開發(fā)出第一部移動電話原型機,經(jīng)過十年的改進,1983年才正式商業(yè)化推出,。在臺灣，這就是早期090的行動電話(俗稱黑金剛)，其主要設計是為了傳遞語音。英國TACS(TotalAccessCommunicationSystem)1985年開始商用；我國郵電部于1987年確定以TACS制式作為我國模擬制式蜂窩移動電話的標準。(InterimStandard，臨時標準)1.第一代蜂窩移動通信系統(tǒng)（1G，1stGeneration）第一部手機誕生于1973年4月3日，由紐約曼哈頓摩托羅拉實驗室的馬丁·庫帕發(fā)明。

馬丁·庫帕發(fā)明手機的靈感來自于電視劇《星際迷航》劇中的考克船長使用了一部無線電話。馬丁·庫帕在摩托羅拉工作了29年后，在硅谷創(chuàng)辦了自己的通訊技術研究公司。1G的特點：終端：大哥大價格昂貴塊頭大電路板：模擬器件話音質(zhì)量保密性差：因為是模擬話音通信FDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess）頻分多址：給每個用戶分配一個寬為30kHz的頻點，用戶就在分給的頻點上進行話音的傳輸。我國采用的主要是TACS制式，頻段為890～915MHz與935～960MHz。每個頻道寬度為30KHz去話頻道來話頻道2.第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)（2G，2stGeneration）為解決由于采用不同模擬蜂窩系統(tǒng)造成互不兼容無法漫游服務的問題，1991年歐洲開通了第一個GSM數(shù)字窄帶蜂窩系統(tǒng)。移動運營商將GSM更名為“全球移動通信系統(tǒng)”。該系統(tǒng)提高了頻譜利用率（約為模擬網(wǎng)的1.8~2倍），支持多種業(yè)務服務，并與ISDN等兼容。我國2G網(wǎng)絡主要以GSM和CDMA為主。出現(xiàn)時間1980s末系統(tǒng)類型TDMA(時分多址)或窄帶CDMA（碼分多址），傳遞話音和低速數(shù)據(jù)的窄帶數(shù)字通信系統(tǒng)代表性系統(tǒng)歐洲的GSM(GlobalSystemforMobilecommunication)：1988年完成技術標準制定的，1990年開始投入商用，1992年11月10日，全球首款量產(chǎn)的GSM手機問世。采用TDMA。北美的D-AMPS(DigitalAMPS，也稱為IS-136)：1993年投入使用。采用TDMA。北美的CDMA（IS-95，InterimStandard95）：1993年7月公布了IS-95空中接口標準，目前也是我國重要的2G標準之一（原聯(lián)通CDMA即使用該標準）。日本的PDC（PersonalDigitalCommunicationsystem）:是日本電波產(chǎn)業(yè)協(xié)會于1990年確定的技術標準，1993年3月正式投入使用。采用TDMA。1992年11月10日，全球首款量產(chǎn)的GSM手機。GSM的手機與“大磚頭”模擬手機的區(qū)別是多了用戶識別卡（SIM卡）?？梢源鎯?9個電話支持90分鐘通話12小時待機使用鎳鎘充電電池手機重達475克左：Nokia1011右：Nokia8210對比蘋果iPhone3GS(16GB)2G的特點：終端：價格便宜小巧電路板：大規(guī)模集成電路話音質(zhì)量保密性好FDMA+TDMA（FrequencyDivisionMultipleAccess+TimeDivisionMultipleAccess）：頻分加時分。先分配一個個寬為200kHz的頻點，用戶就在分給的頻點上進行輪流話音的傳輸（八個一輪）。每個頻道寬度為200KHz，供8對用戶用來時分通信分到每個用戶的頭上，單個用戶所占的帶寬：200k/8=25kHzFDMA+TDMAGSM系統(tǒng)使用的頻段一：890915上行或反向935960下行或前向一、歐洲GSM800/900M占用的頻段：共992對信道1、中國移動GSM占用的頻段：890-908（上行）935-953（下行）中國聯(lián)通GSM占用的頻段：909-915（上行）954-960（下行）二、歐洲D(zhuǎn)CS1800占用的頻段：

GSM系統(tǒng)使用的頻段二：雙工距離:95MHz17101785180518802、中國DCS1800:

中國移動：1710~1720（上行）1805~1815（下行）中國聯(lián)通：1745~1755（上行）1840~1850（下行）原中國聯(lián)通的CDMA系統(tǒng):占用800M頻段在我國，聯(lián)通占用10M帶寬，共7個載頻1.23MHz為一個載頻MS發(fā)，BS接收頻段BS發(fā)，MS接收頻段原聯(lián)通CDMA使用的頻段為適應數(shù)據(jù)業(yè)務的發(fā)展需要，GSM系統(tǒng)中增加了GPRS技術，大大提高了數(shù)據(jù)傳送能力。

出現(xiàn)時間1996系統(tǒng)類型TDMA、CDMA（碼分多址），中速數(shù)據(jù)傳遞的數(shù)字通信系統(tǒng)代表性系統(tǒng)GPRS(GeneralPacketRadioService,通用分組無線業(yè)務,速率144kbit/s)GSM向WCDMA的演進策略GSM

HSCSD（高速電路交換數(shù)據(jù)速率,14.4~64kbit/s)

GPRSEDGEWCDMAIS-95B（速率115.2kbit/s）IS-95向cdma2000的演進策略從IS-95A（速率9.6/14.4kbit/s）IS-95B(速率115.2kbit/s)

cdma2000IS-95B與IS-95A的區(qū)別主要在于可以捆綁多個信道第2.5代蜂窩移動通信系統(tǒng)（2.5G，2.5stGeneration）3.第三代移動通信系統(tǒng)（3G）即IMT-2000系統(tǒng)(InternationalMobileTelecommunication-2000)，意即該系統(tǒng)工作在2000MHz頻段，最高業(yè)務速率可達2000kbps。3G移動通信技術是一種真正意義上的寬帶移動多媒體通信系統(tǒng)，它能提供高質(zhì)量的寬帶多媒體綜合業(yè)務，并且實現(xiàn)了全球無縫覆蓋、全球漫游，數(shù)據(jù)傳輸速率高達2Mbit/s，其容量是2G技術的2~5倍。

3G的漸進演變過程第三代蜂窩移動通信系統(tǒng)（3G，3rdGeneration）出現(xiàn)時間2000s系統(tǒng)類型FDMA、TDMA和寬帶CDMA，傳遞多媒體業(yè)務的寬帶數(shù)字通信系統(tǒng)代表性系統(tǒng)歐洲的WCDMA（WidebandCDMA，寬帶碼分多址）北美的cdma2000中國的TD-SCDMA（TimeDivision-SynchronousCDMA，時分-同步碼分多址）頻譜利用率不高系統(tǒng)容量小系統(tǒng)成本高WCDMA網(wǎng)在中國的頻段分配一個載波頻道1940MHz1955MHz2130MHz2145MHz

WCDMA網(wǎng)絡，每個頻道寬5MHzCdma20003x，3載波帶寬共計3.75MHz(1.25*3MHz)

TD-SCDMA，每個頻道寬1.6MHz，承載雙向通信TD-SCDMA網(wǎng)在中國的使用頻段一個載波頻道2010MHz2025MHz

頻譜利用率高WCDMA、TD-SCDMA和CDMA2000技術比較MC-CDMA(CDMA2000)：由美國高通公司提出，是由IS-95系統(tǒng)演進而來的，并向下兼容IS-95系統(tǒng)。在核心網(wǎng)絡方面，它繼續(xù)使用IS-95系統(tǒng)的核心網(wǎng)來處理電路型業(yè)務，如語音業(yè)務和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務，同時在系統(tǒng)中增加分組設備來處理分組數(shù)據(jù)業(yè)務。DS-CDMA(WCDMA)：由日本和歐洲提出，其支持者主要是以GSM系統(tǒng)為主的歐洲廠商。從事DS-CDMA標準研究和設備開發(fā)的廠商很多，給未來移動通信系統(tǒng)互聯(lián)互通造成較多問題。因而對WCDMA的推廣產(chǎn)生了一定影響。TD-SCDMA：是由我國在SmartCDMA技術上提出的一種TDD技術方案，希望能夠用于支持從微微蜂窩到宏蜂窩的各種應用環(huán)境。使用了智能天線技術和聯(lián)合檢測技術等先進技術。

3G的特點：采用FDMA+TDMA+CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）方案。最大特點是能夠?qū)崿F(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸和寬帶多媒體服務。與從前以模擬技術為代表的第一代和以GPRS為特征的第二代數(shù)字移動通信技術相比，3G有更寬的帶寬，其傳輸速度可達2M，帶寬可達5MHz以上。不僅能傳輸話音、數(shù)據(jù)，還能提供快捷、方便的無線應用，如無線接入Internet。3G移動通信網(wǎng)絡能將高速移動接入和基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的服務結(jié)合起來，提高無線頻率利用效率。提供包括衛(wèi)星在內(nèi)的全球覆蓋并實現(xiàn)有線和無線以及不同無線網(wǎng)絡之間業(yè)務的無縫連接。滿足多媒體業(yè)務的要求，從而為用戶提供更經(jīng)濟、內(nèi)容更豐富的無線通信服務。每個頻道寬度可為5MHz，1.6M，1.25M分配到每個用戶上，單個用戶所占的帶寬很小智能手機推動移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展4．第四代移動通信系統(tǒng)(4G)2012年1月18日，ITU在2012年無線電通信全會全體會議上，正式審議通過將LTE-Advanced和WirelessMAN-Advanced（802.16m）技術規(guī)范確立為IMT-Advanced（俗稱4G）國際標準，中國主導制定的TD-LTE-Advanced和FDD-LTE-Advanced同時并列成為4G國際標準。4G移動通信集3G與WLAN于一體，并能夠傳輸高質(zhì)量視頻圖像，其圖像傳輸質(zhì)量與高清晰度電視不相上下。4G系統(tǒng)能夠以100Mbps的速度下載，上傳的速度也能達到20Mbps，并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。而在用戶最為關注的價格方面，4G與固定寬帶網(wǎng)絡在價格方面不相上下，而且計費方式更加靈活，用戶完全可以根據(jù)自身的需求確定所需的服務。

4G—LTE(LongTimeEvolution)長期演進WCDMATD—SCDMACdma2000中國移動在2010上海世博會上搭建了TD-LTE演示網(wǎng)，覆蓋世博園全園5.28平方公里，在世博園區(qū)內(nèi)共建有TD-LTE室外站17個，實現(xiàn)了對9個場館的室內(nèi)覆蓋，包括浦東7個場館，浦西2個場館。

TD-LTE演示網(wǎng)理論峰值傳輸速率可以達到下行100Mbps、上行50Mbps。上海世博會上，有基于TD-LTE演示網(wǎng)的移動高清會議、移動高清視頻監(jiān)控、移動高清視頻點播傳、便攜視傳等演示業(yè)務向公眾開放，同時高速上網(wǎng)卡、天線海寶等新鮮業(yè)務也將供參觀者體驗，充分展示TD-LTE的產(chǎn)業(yè)發(fā)展進展和超強業(yè)務性能。

HSDPA——HSUPA——HSPA+LTE5．第五代移動通信系統(tǒng)(5G)隨著通信業(yè)界和學術界對發(fā)展5G逐步達成共識，ITU自2012年起啟動對5G的標準化工作——ITU將5G稱為IMT-2020。5G的發(fā)展主要有兩個驅(qū)動力：一方面以LTE技術為代表的第四代移動通信系統(tǒng)已全面商用，對下一代技術的討論提上日程；另一方面，移動數(shù)據(jù)的需求爆發(fā)式增長，現(xiàn)有4G技術難以滿足未來需求，亟待研發(fā)新一代5G移動通信系統(tǒng)。2019年6月6日，工信部頒發(fā)5G商用牌照，我國正式進入5G商用元年。2019年10月31日，在中國國際信息通信展覽會開幕式上，工業(yè)和信息化部副部長陳肇雄和中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、中國鐵塔董事長共同啟動5G商用。移動通信發(fā)展歷程移動通信發(fā)展史5G的優(yōu)勢5G應用6.通信傳輸技術的換代發(fā)展6.2.2移動通信的相關技術（1）蜂窩技術蜂窩移動通信網(wǎng)是指服務區(qū)劃分為若干個彼此相鄰的小區(qū)，每個小區(qū)設立一個基站的網(wǎng)絡結(jié)構。由于每個小區(qū)呈正六邊形，又彼此鄰接，從整體上看，形狀酷似蜂窩，所以人們稱它為“蜂窩”網(wǎng)。

采用蜂窩結(jié)構就可以使用同一組頻率可在若干個相隔一定距離的小區(qū)重復使用，從而達到節(jié)省頻率資源的目的。

4×3標準復用模式無線區(qū)族4個基站每基站3扇區(qū)基站結(jié)構3個120

或三葉草扇區(qū)C/I12dB頻分雙工示意圖時分頻分雙工對比圖（2）雙工技術主要討論通信收和發(fā)如何進行復接的技術。一般分為頻分雙工(FDD)和時分雙工(TDD)兩種方式。FDD也稱全雙工，特點是需要兩個不同頻率的信道進行接收和發(fā)送，兩個信道之間存在一個保護頻段，以防止鄰近的發(fā)射機和接收機之間產(chǎn)生相互干擾。

TDD也稱半雙工，通信時只需要一個信道。無論發(fā)送還是接收信息都采用這同一個信道。因為發(fā)射機和接收機不會同時工作，它們之間不可能產(chǎn)生干擾。

FrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFrequencyTimePowerFDMATDMACDMAFDMA是采用頻分的多址技術.業(yè)務信道在不同頻段分配給不同的用戶。TDMA是采用時分的多址技術。業(yè)務信道在不同的時間片段分配給不同的用戶。CDMA是采用擴頻的碼分多址技術。所有用戶在同一時間、同一頻段上、根據(jù)不同的編碼獲得業(yè)務信道。（3）多址技術：主要解決眾多用戶如何高效共享給定頻譜資源的問題。主要有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）和碼分多址（CDMA）三種方式。

（4）漫游和切換技術

漫游指的是蜂窩移動電話的用戶在離開本地區(qū)或本國時，仍可以在其他一些地區(qū)或國家繼續(xù)使用他們的移動電話手機。

切換是指移動臺在通話過程中從一個基站覆蓋區(qū)移動到另一個基站覆蓋區(qū)，或是由于外界干擾而切換到另一條話音信道上的過程。

越區(qū)切換模式1.4G的主要優(yōu)勢通信速度更快智能性能更高提供各種增值服務網(wǎng)絡頻譜更寬通信更加靈活兼容性能更平滑高質(zhì)量多媒體通信頻率使用效率更高通信費用更加便宜6.2.34G及其關鍵技術

6.2.34G及其關鍵技術

2.4G移動通信中的關鍵技術

（1）OFDM技術（2）智能天線技術（3）MIMO技術（4）軟件無線電技術（5）基于IP的核心網(wǎng)3.中國的4G技術及其發(fā)展前景

4G也稱IMT-Advanced，其兩大關鍵技術即LTE-Advanced和802.16m。我國提交的TD-LTE-Advanced是其中的TDD部分。TD-LTE-Advanced是我國自主知識產(chǎn)權3G標準——TD-SCDMA的發(fā)展和演進技術。TD-LTE正式被確定為4G國際標準，標志著我國在移動通信標準制定領域再次走到了世界前列，為TD-LTE產(chǎn)業(yè)的后續(xù)發(fā)展及國際化提供了重要基礎。

與TD-SCDMA3G標準相比，TD-LTE更為開放，吸引了多家企業(yè)參與研發(fā)和技術跟蹤，TD-LTE與其他國際上同類技術的差距在縮小。全球有25%的頻譜是分配給TD-LTE的，它是一個真正意義上的全球標準。2013年12月4日，中國移動、中國電信和中國聯(lián)通獲得“LTE—第四代數(shù)字蜂窩移動通信業(yè)務（TD-LTE）”經(jīng)營許可證，標志著我國移動4G建設進入關鍵性階段。

6.2.34G及其關鍵技術

5G的主要優(yōu)勢極高的速度極低的時延極大的容量極低的能耗更高的頻譜效率更高質(zhì)量多媒體通信極好的性能體驗6.2.45G及其關鍵技術

4G和5G關鍵性能指標對比5G彌補了4G技術的不足，在吞吐率、時延、連接數(shù)量、能耗等方面進一步提升了系統(tǒng)性能。ITU定義了5G三大應用場景：增強型移動寬帶（eMBB）、海量機器類通信（mMTC）及低時延高可靠通信（uRLLC）。我國把這些應用場景更加具象化。我國5G十大應用場景示意圖

6.2.5衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)

1.衛(wèi)星通信概述及分類利用地球靜止軌道衛(wèi)星或中、低軌道人造衛(wèi)星作為中繼站，實現(xiàn)區(qū)域乃至全球范圍的移動通信稱為衛(wèi)星移動通信。它一般包括三部分：通信衛(wèi)星，由一顆或多顆衛(wèi)星組成；地面站，包括系統(tǒng)控制中心和若干個把公共電話交換網(wǎng)和移動用戶連接起來的關口站；移動用戶通信終端，包括車載、艦載、機載終端和手持機。

全球無縫覆蓋通信網(wǎng)示意圖衛(wèi)星移動通信具有覆蓋區(qū)域大、通信距離遠、通信機動靈活、線路穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的應用范圍相當廣泛，可提供話音、電報、數(shù)據(jù)、圖像、定位和尋呼等多種業(yè)務，可與地面蜂窩移動通信系統(tǒng)和其它通信系統(tǒng)相結(jié)合，組成全球覆蓋無縫通信網(wǎng)。衛(wèi)星通信按應用環(huán)境可分為海上、空中和地面，即海事衛(wèi)星移動系統(tǒng)、航空衛(wèi)星移動系統(tǒng)和陸地衛(wèi)星移動系統(tǒng)。衛(wèi)星通信按系統(tǒng)采用的衛(wèi)星軌道可分為同步軌道（GEO）和非同步軌道衛(wèi)星通信系統(tǒng)。非同步軌道又可分為低軌道（LEO）、中軌道（MEO）和高軌道（HEO）系統(tǒng)。

低或中高軌道：在這種軌道上運行的衛(wèi)星相對于地面是運動的。它能夠用于通信的時間短，衛(wèi)星天線覆蓋的區(qū)域也小，并且地面天線還必須隨時跟蹤衛(wèi)星。

同步軌道：這種衛(wèi)星位于高達3.6萬公里（即在赤道平面內(nèi)）的圓形軌道；衛(wèi)星的運行周期與地球自轉(zhuǎn)一圈的時間相同，在地面上看衛(wèi)星好似靜止不動，也稱為同步定點衛(wèi)星；覆蓋照射面大，三顆衛(wèi)星就可以覆蓋地球的幾乎全部面積，可以進行24小時的全天候通信。

2.GPS全球定位系統(tǒng)

20世紀70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，用戶端通過GPS接收設備實現(xiàn)定位導航功能。

GPS衛(wèi)星星座示意圖GPS系統(tǒng)由三部分構成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監(jiān)測站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分，由24顆衛(wèi)星（21顆工作星和3顆備用星）組成，分布在互成60度的6個軌道平面上。三是用戶裝置部分，由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。（1）三維導航是GPS的首要功能。（2）GPS應用于高精度測量。（3）GPS除了用于導航、定位、測量外，由于GPS系統(tǒng)的空間衛(wèi)星上載有的精確時鐘可以發(fā)布時間和頻率信息，因此，傳送精確時間和頻率是GPS的另一重要應用，

1.計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生（1）計算機網(wǎng)絡技術的產(chǎn)生與發(fā)展是隨著計算機技術和通信技術的發(fā)展而發(fā)展起來的，它是計算機技術與通信技術的有機結(jié)合；（2）1969年由美國國防部高級研究計劃局(ARPA)主持研制的ARPA計算機網(wǎng)絡投入運行，是世界上的第一個計算機網(wǎng)絡（ARPANET）；（3）1986年在美國國家科學基金會（NationalScienceFoundation，NSF）的支持下，用高速通信線路把分布在各地的一些超級計算機連接起來，以NSFNET接替了ARPANET，又經(jīng)過十幾年的發(fā)展形成了Internet。6.3計算機網(wǎng)絡技術

6.3.1計算機網(wǎng)絡概述

2.因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展和意義進入20世紀90年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計算機網(wǎng)絡得到了飛速的發(fā)展。已從最初的教育科研網(wǎng)絡逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡，并已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡。可以毫不夸大地說，現(xiàn)在人們的生活、工作、學習和交往都已離不開因特網(wǎng)。

試想象一下——假如因特網(wǎng)突然故障了，將會出現(xiàn)什么結(jié)果？計算機網(wǎng)絡3.互聯(lián)網(wǎng)的概念起源于美國的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(network)由若干結(jié)點(node)和連接這些結(jié)點的鏈路(link)組成?；ヂ?lián)網(wǎng)（Internet）是“網(wǎng)絡的網(wǎng)絡”(networkofnetworks)連接在因特網(wǎng)上的計算機都稱為主機(host)。(a)(b)網(wǎng)絡互聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)絡的網(wǎng)絡）結(jié)點鏈路網(wǎng)絡把許多計算機連接在一起，互聯(lián)網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡連接在一起（1）聯(lián)機系統(tǒng)階段

20世紀50年代，出現(xiàn)以單計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)，又稱為面向終端的計算機網(wǎng)絡。它是由一臺主機和若干個終端組成的，主機是網(wǎng)絡的中心和控制者，在主機和每個終端之間都有一條專用的通信線路。

6.3.2計算機網(wǎng)絡的發(fā)展階段面向終端的計算機網(wǎng)絡在連接的終端數(shù)目增多的情況下，為減輕承擔數(shù)據(jù)處理的中心計算機的負擔，在通信線路和中心計算機之間設置一個前端處理機（FEP）或通信控制器（CCU）專門負責與終端之間的通信控制，使得數(shù)據(jù)處理和通信控制出現(xiàn)了分工，更好地發(fā)揮了中心計算機的數(shù)據(jù)處理功能，從而構成了以單計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。以單計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)（2）多主機互聯(lián)的初期網(wǎng)絡階段20世紀60年代后期，開始出現(xiàn)將多臺主計算機通過通信線路互聯(lián)構成的計算機網(wǎng)絡，其典型代表是ARPA的ARPANET。以多計算機為中心的網(wǎng)絡邏輯結(jié)構圖（3）標準化網(wǎng)絡階段20世紀70年代中期以后，計算機網(wǎng)絡開始正式步入網(wǎng)絡標準化時代。標準化網(wǎng)絡為完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大基本功能，在結(jié)構上也分成兩個部分：負責數(shù)據(jù)處理的主計算機與終端；負責數(shù)據(jù)通信的通信控制處理機（CCP）與通信線路。資源子網(wǎng)負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務，向網(wǎng)絡用戶提供各種網(wǎng)絡資源與網(wǎng)絡服務，它由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設、各種軟件資源與信息資源組成；而通信子網(wǎng)是由通信介質(zhì)、通信設備組成的，完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務。計算機網(wǎng)絡的基本結(jié)構（4）網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡階段

進入20世紀90年代，計算機網(wǎng)絡技術的迅猛發(fā)展，特別是1993年美國宣布建立國家信息基礎設施（NII）后，全世界許多國家紛紛制定和建立本國的NII，從而極大的推動了計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展。使計算機網(wǎng)絡進入一個嶄新的階段，這就是計算機網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡階段。

網(wǎng)絡互連與高速網(wǎng)絡的基本模型（5）

因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段第一階段是從單個網(wǎng)絡ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。1983年TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上的標準協(xié)議。人們把1983年作為因特網(wǎng)的誕生時間。internet和Internet的區(qū)別以小寫字母i

開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網(wǎng)絡互連而成的網(wǎng)絡。以大寫字母I開始的的Internet（因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡相互連接而成的特定計算機網(wǎng)絡，它采用TCP/IP協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的ARPANET。三級結(jié)構的因特網(wǎng)第二階段的特點是建成了三級結(jié)構的因特網(wǎng)。三級計算機網(wǎng)絡分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。三級計算機網(wǎng)絡結(jié)構圖多層次ISP結(jié)構的因特網(wǎng)第三階段的特點是逐漸形成了多層次ISP結(jié)構的因特網(wǎng)。出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務提供者(ISP——InternetServiceProvider)。用戶因特網(wǎng)ISP1ISP2因特網(wǎng)服務提供者用戶通過ISP上網(wǎng)根據(jù)提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的IP地址數(shù)目的不同，ISP也分成為不同的層次。一級ISP一級ISP第一層

ISP大公司本地

ISP大公司大公司公司本地

ISP本地

ISP校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)第二層

ISP第二層

ISPNAPNAPAB主機A→本地ISP→第二層ISP→NAP→第一層ISP→NAP→第二層ISP→本地ISP→主機B第一層

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第一層

ISP第一層第二層第三層本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISP(6)中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1987年9月，中國大陸第一封電子郵件發(fā)出：

AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld.1989年10月，中關村地區(qū)教育與科研示范網(wǎng)絡NCFC正式立項

NationalComputingandNetworkingFacilityofChina1990年11月，錢天白教授代表中國正式注冊登記了中國的頂級域名CN1994年4月20日，NCFC連入Internet，實現(xiàn)了與Internet的全功能連接1995年1月，郵電部電信總局開始向社會提供Internet接入服務

目前大陸有9家互聯(lián)單位：中國互聯(lián)網(wǎng)的布局目前大陸主要的互聯(lián)網(wǎng)管理部門：信息產(chǎn)業(yè)部國務院新聞辦公室國家信息化工作辦公室公安部國家計算機網(wǎng)絡與信息安全管理中心文化部國家知識產(chǎn)權局中國互聯(lián)網(wǎng)的管理CNNIC第33次互聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)計報告(截至2013年底)(7)Internet的發(fā)展特點與趨勢運營產(chǎn)業(yè)化應用商業(yè)化互聯(lián)全球化互聯(lián)寬帶化多業(yè)務綜合平臺化、智能化拓撲是一種研究與大小、形狀無關的構成圖形（線、面）特性的方法，即拋開網(wǎng)絡中的具體設備，把工作站、服務器等網(wǎng)絡單元抽象為“節(jié)點”，把網(wǎng)絡中的電纜等通信介質(zhì)抽象為“線”，形成點和線組成的圖形，使人們對網(wǎng)絡整體有比較直觀的印象。不同的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構

6.3.3計算機網(wǎng)絡的分類（1）按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構，可分為：星型網(wǎng)絡、總線型網(wǎng)絡、環(huán)型網(wǎng)絡、樹型網(wǎng)絡、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡和混合型網(wǎng)絡。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：總線型總線形拓撲結(jié)構是將各個結(jié)點設備通過一根總線相連，網(wǎng)絡中所有結(jié)點工作站都是通過總線傳輸數(shù)據(jù)的典型代表：著名的以太網(wǎng)。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：總線型優(yōu)點：結(jié)構簡單，安裝方便，成本低等。缺點：由于所有節(jié)點共用一條總線，因此在傳輸?shù)男畔⑷菀装l(fā)生沖突，不易用在實時性要求高的場合；具有較差的容錯能力。實際應用：幾乎沒有一個網(wǎng)絡運行在一個單純的總線拓撲結(jié)構上，但存在包括一個總線部分的混合拓撲結(jié)構。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：星型星形拓撲結(jié)構中每個結(jié)點設備都以中心結(jié)點為中心，通過連接線與中心結(jié)點相連。中心結(jié)點為控制中心，各結(jié)點之間的通信都必須經(jīng)過中心結(jié)點轉(zhuǎn)接，這個中央連接點可以是集線器，也可以是交換機。優(yōu)點：結(jié)構簡單、建網(wǎng)容易、便于管理和控制，易于擴展。缺點：一旦中心結(jié)點出現(xiàn)故障，則全網(wǎng)癱瘓。實際應用：在目前的局域網(wǎng)中，星形拓撲結(jié)構是最流行的基本體系結(jié)構。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：環(huán)型每個節(jié)點與兩個最近的節(jié)點相連接以使整個網(wǎng)絡形成一個環(huán)狀，數(shù)據(jù)繞著環(huán)向一個方向發(fā)送，每個工作站接收并響應發(fā)送給它的數(shù)據(jù)包，然后將其他數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到環(huán)中的下一個工作站。代表：IBM令牌環(huán)網(wǎng)(tokenring),光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)優(yōu)點：結(jié)構比較簡單、負載能力強且均衡、可靠性高、信號流向是定向的、無信號沖突。缺點：（1）發(fā)生故障的單個工作站可使整個網(wǎng)絡癱瘓；（2）若參與令牌傳遞的工作站越多，響應時間也就越長。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構：樹型樹形拓撲結(jié)構是一種分級結(jié)構，其形狀像一棵倒置的樹，頂端有一個帶有分支的根，每個分支還可延伸出子分支。優(yōu)點：線路利用率高、網(wǎng)絡成本低、結(jié)構比較簡單，改善了星形結(jié)構的可靠性和擴充性。缺點：如果中間層結(jié)點出現(xiàn)故障，則下一層的結(jié)點間就不能交換信息，對根節(jié)點的依賴性太大。計算機網(wǎng)絡的分類不同作用范圍的網(wǎng)絡廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)個人區(qū)域網(wǎng)PAN(PersonalAreaNetwork)

不同作用范圍的網(wǎng)絡①局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）局域網(wǎng)是一種在有限的地理范圍內(nèi)（如一幢大樓、一個校園等）的計算機或數(shù)據(jù)終端設備連接互相的通信網(wǎng)絡。②廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）廣域網(wǎng)是一種遠距離的計算機網(wǎng)絡，也可稱為遠程網(wǎng)。如因特網(wǎng)、中國教育科研網(wǎng)等。③城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）城域網(wǎng)的覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般為幾十千米范圍內(nèi)的機關、企業(yè)、事業(yè)單位、集團、公司等，是規(guī)模較大的城市范圍內(nèi)的網(wǎng)絡，也是用來滿足大量用戶、多種信息傳輸為目標的綜合計算機網(wǎng)絡。廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關系城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)……幾種不同類別的網(wǎng)絡按網(wǎng)絡協(xié)議分類以太網(wǎng)(Ethernet網(wǎng)，使用IEEE803.2標準協(xié)議)令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing，使用IEEE802.5標準協(xié)議)FDDI網(wǎng)、ATM網(wǎng)、X.25網(wǎng)、TCP/IP網(wǎng)等按傳輸介質(zhì)分類有線網(wǎng)：雙絞線、同軸電纜、光纖等無線網(wǎng)：衛(wèi)星、微波、紅外線等無線電波

6.3.4網(wǎng)絡硬件和軟件從工作方式可以看出，因特網(wǎng)有核心部分（通信子網(wǎng)）和邊緣部分（即資源子網(wǎng)）構成。（1）核心部分：由許多路由器實現(xiàn)互連，向網(wǎng)絡邊緣中的主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信。（2）邊緣部分：連接在因特網(wǎng)上的所有的主機。邊緣部分利用核心部分提供的服務，使眾多主機之間能夠互相通信并交換信息或共享信息。因特網(wǎng)的組成（1）網(wǎng)絡硬件網(wǎng)絡硬件包括：網(wǎng)絡服務器、網(wǎng)絡工作站、網(wǎng)絡適配器、傳輸介質(zhì)、調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)絡設備等。（2）網(wǎng)絡軟件網(wǎng)絡軟件包括網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件（網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議軟件、通信控制軟件和管理軟件）和網(wǎng)絡應用軟件（為某一具體應用而開發(fā)的網(wǎng)絡軟件）兩大類。完整的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是由：網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)、網(wǎng)絡軟件系統(tǒng)和網(wǎng)絡信息組成的。一、網(wǎng)絡硬件系統(tǒng)：1.計算機：微型計算機、大型計算機，巨型計算機。2.網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)：雙絞線、同軸電纜、光纖、通信衛(wèi)星、微波。3.網(wǎng)絡互聯(lián)設備：中繼器、集線器、網(wǎng)橋、交換機、路由器、調(diào)制解調(diào)器。計算機網(wǎng)絡的組成

中繼器：工作在OSI模型的物理層，起到整形放大信號電流，延長傳輸距離的作用。

集線器：簡稱為HUB，是多口中繼器，工作在物理層。

網(wǎng)橋：工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用于隔離網(wǎng)絡和實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的過濾與轉(zhuǎn)發(fā)。交換機：工作在數(shù)據(jù)鏈路層，用于連接子網(wǎng)以及實現(xiàn)虛擬網(wǎng)的劃分，有傳統(tǒng)交換機和三層交換機兩種。

路由器：工作在網(wǎng)絡層，用于實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換和路由選擇，實現(xiàn)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)。

調(diào)制解調(diào)器：用于實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的相互轉(zhuǎn)換。

網(wǎng)絡連接件：主要包括網(wǎng)絡適配器、傳輸介質(zhì)接頭等。網(wǎng)絡互聯(lián)設備二、網(wǎng)絡軟件系統(tǒng)系統(tǒng)軟件：包括網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議等。應用軟件：主要是指便于網(wǎng)絡應用的各種軟件，如瀏覽器軟件、文件傳輸軟件、文件下載軟件、電子郵件軟件等。三、網(wǎng)絡信息在計算機網(wǎng)絡上存儲、傳送的信息稱為網(wǎng)絡信息。網(wǎng)絡信息是計算機網(wǎng)絡中最重要的資源，它存在于服務器上，由網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件對其進行管理和維護。6.3.5計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構

1計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構的形成

2協(xié)議與劃分層次

3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構

4實體、協(xié)議、服務和服務訪問點

5TCP/IP的體系結(jié)構1計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構的形成相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱碗s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。關于開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM只要遵循OSI標準，一個系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通信。在市場化方面OSI卻失敗了。OSI的專家們在完成OSI標準時沒有商業(yè)驅(qū)動力；OSI的協(xié)議實現(xiàn)起來過分復雜，且運行效率很低；OSI標準的制定周期太長，因而使得按OSI標準生產(chǎn)的設備無法及時進入市場；OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個層次中重復出現(xiàn)。

兩種國際標準法律上的國際標準OSI并沒有得到市場的認可。而非國際標準TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛的應用。TCP/IP常被稱為事實上的國際標準。技術標準具有很強的商業(yè)信息。新的標準出現(xiàn)了，技術并不一定是最先進的，但往往有一定的市場背景。2劃分層次的必要性計算機網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關的同步問題（同步含有時序的意思）。網(wǎng)絡協(xié)議(networkprotocol)，簡稱為協(xié)議，是為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定。網(wǎng)絡協(xié)議的組成要素語法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構或格式。語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。同步事件實現(xiàn)順序的詳細說明。劃分層次的概念舉例主機1向主機2通過網(wǎng)絡發(fā)送文件，可以將要做的工作進行如下的劃分：文件傳送模塊負責與傳送文件直接有關的工作，比如確信對方已做好接收和存儲文件的準備、雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。通信服務模塊負責文件可靠地在兩個系統(tǒng)之間交換。網(wǎng)絡接入模塊負責與網(wǎng)絡接口細節(jié)有關的工作，如：規(guī)定傳輸?shù)膸袷?、幀的最大長度等。（1）兩個主機交換文件文件傳送模塊主機

1主機

2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊（2）再設計一個通信服務模塊文件傳送模塊主機

1主機

2文件傳送模塊只看這兩個通信服務模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務模塊通信服務模塊（3）再設計一個網(wǎng)絡接入模塊文件傳送模塊主機

1主機

2文件傳送模塊通信服務模塊通信服務模塊網(wǎng)絡接入模塊網(wǎng)絡接入模塊通信網(wǎng)絡網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接口網(wǎng)絡接入模塊負責做與網(wǎng)絡接口細節(jié)有關的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長度等。分層的好處和層數(shù)的選擇分層的好處各層之間是獨立的(不需要知道下層的實現(xiàn)細節(jié))靈活性好(當任何一層發(fā)生變化時)結(jié)構上可分割開(各層采用最合適的技術實現(xiàn))易于實現(xiàn)和維護能促進標準化工作層數(shù)的選擇若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復雜。層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務時遇到較多的困難。

3計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(architecture)是計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合。體系結(jié)構就是這個計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成的功能的精確定義。實現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。體系結(jié)構是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。具有五層協(xié)議的體系結(jié)構OSI是一個七層協(xié)議體系結(jié)構，從下到上分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、運輸層、會話層、表示層、應用層。TCP/IP是四層的體系結(jié)構，從上到下分別是：應用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡接口層。因此往往采取折中的辦法，即綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構。五層協(xié)議的體系結(jié)構應用層(applicationlayer)傳輸層(transportlayer)網(wǎng)絡層(networklayer)數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)物理層(physicallayer)數(shù)據(jù)鏈路層5應用層4傳輸層3網(wǎng)絡層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層

各層的主要功能應用層(applicationlayer)

任務是直接為用戶的應用進程提供服務。傳輸層(transportlayer)

任務是為兩個主機進程之間的通信提供服務。有復用和分用功能。

傳輸層主要使用兩種協(xié)議：

(1)傳輸控制協(xié)議TCP(TansmissionControlProtocol)是面向連接的，數(shù)據(jù)傳輸單位是數(shù)據(jù)段(segment)，提供可靠的交付。

(2)用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP(UserDatagramProtocol)是無連接的，數(shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報，提供“盡最大努力交付”。網(wǎng)絡層的主要功能(1)

負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信服務；網(wǎng)絡層把傳輸層傳下來的報文段或用戶數(shù)據(jù)報封裝成分組或者包進行傳送。網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)傳輸單位是分組、包、IP數(shù)據(jù)報、數(shù)據(jù)報。

注意：無論哪一層傳送的數(shù)據(jù)單元，習慣上都可籠統(tǒng)地稱為分組或包。(2)

選擇合適的路由，使得從源主機傳輸層傳下來的分組能夠通過路由器找到目的主機。

注意：對于由廣播信道構成的分組交換網(wǎng)，路由選擇問題非常簡單，因此網(wǎng)絡層也非常簡單，甚至可以沒有。數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的功能數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)：功能是將網(wǎng)絡層交下來的IP數(shù)據(jù)報組裝成幀(frame)；在兩個相鄰結(jié)點間的鏈路上透明地傳送幀中的數(shù)據(jù)。

透明：無論什么樣的數(shù)據(jù)幀，都能通過數(shù)據(jù)鏈路層。或者說，數(shù)據(jù)鏈路層對這些數(shù)據(jù)來說，好像不存在一樣。物理層(physicallayer)：任務是透明地傳輸比特流。

主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用進程數(shù)據(jù)先傳送到應用層加上應用層首部，成為應用層

PDU主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡層加上網(wǎng)絡層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（或分組）主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2IP數(shù)據(jù)報再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321物理傳輸媒體主機

1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層主機

2主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡層主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2網(wǎng)絡層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運輸層主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應用層主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝?nèi)ナ撞浚〕鰬贸绦驍?shù)據(jù)上交給應用進程主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應用程序數(shù)據(jù)！主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用程序數(shù)據(jù)應用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒贸绦驍?shù)據(jù)H5應用程序數(shù)據(jù)H4H5應用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應用程序數(shù)據(jù)H4運輸層首部H3網(wǎng)絡層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡層H2T2H3H4H5應用程序數(shù)據(jù)H4H5應用程序數(shù)據(jù)H3H4H5應用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2網(wǎng)絡層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運輸層H5應用程序數(shù)據(jù)H4H5應用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?shù)據(jù)部分交給應用層應用程序數(shù)據(jù)H5應用程序數(shù)據(jù)主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝?nèi)脤覲DU首部后把應用程序數(shù)據(jù)交給應用進程主機

1

向主機

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發(fā)來的應用程序數(shù)據(jù)！4實體、協(xié)議、服務和服務訪問點實體(entity)表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務。實體、協(xié)議、服務和服務訪問點（續(xù)）本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。服務是“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。同一系統(tǒng)相鄰兩層的實體進行交互的地方，稱為服務訪問點SAP(ServiceAccessPoint)。實體、協(xié)議、服務和服務訪問點（續(xù)）協(xié)議(n+1)SAPSAP交換原語交換原語實體(n+1)服務提供者第n層第n+1層實體(n+1)服務用戶實體(n)實體(n)協(xié)議(n)5TCP/IP的體系結(jié)構應用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡接口層主機A主機B路由器網(wǎng)絡

2網(wǎng)絡

1應用層運輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡接口層網(wǎng)際層網(wǎng)絡接口層4321路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時最高只用到網(wǎng)絡層而沒有使用運輸層和應用層。沙漏計時器形狀的

TCP/IP協(xié)議族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網(wǎng)際層網(wǎng)絡接口層運輸層應用層………網(wǎng)絡接口

1網(wǎng)絡接口

2網(wǎng)絡接口

3EverythingoverIPIP

可為各式各樣的應用程序提供服務IPoverEverythingIP

可應用到各式各樣的網(wǎng)絡上客戶進程和服務器進程

使用TCP/IP協(xié)議進行通信數(shù)據(jù)鏈路層物理層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運輸層網(wǎng)絡層①

客戶發(fā)起連接建立請求②

服務器接受連接建立請求應用層應用層因特網(wǎng)A客戶B服務器以后就逐級使用下層提供的服務(使用TCP和IP）功能較強的計算機

可同時運行多個服務器進程數(shù)據(jù)鏈路層物理層運輸層網(wǎng)絡層應用層計算機3服務器1服務器2數(shù)據(jù)鏈路層物理層運輸層網(wǎng)絡層應用層計算機1客戶1數(shù)據(jù)鏈路層物理層運輸層網(wǎng)絡層應用層計算機2客戶2因特網(wǎng)6.3.6因特網(wǎng)相關技術Internet的特點全球信息傳輸信息容量大、時效長檢索使用便捷靈活多樣的入網(wǎng)方式Internet不屬于任何國家和組織，其最高管理機構是Internet協(xié)會（InternetSociety，ISOC），總部設在美國。1Internet的主要功能Internet的基本功能：包括電子郵件、遠程登錄、文件傳輸協(xié)議。Internet的信息服務：萬維網(wǎng)(WWW)Archie文件查詢、Gopher信息查詢、資源檢索(Wais)、。Internet信息交流：網(wǎng)絡新聞組(Usent)、電子公告板(BBS)。其他信息服務：網(wǎng)上聊天、網(wǎng)上尋呼、網(wǎng)絡會議。2

IP地址及其分類（1）IP地址的含義Internet上的每臺計算機（包括路由器）在通信之前必須指定一個IP地址。每臺直接連接到Internet上的計算機、路由器都必須有一個惟一的IP地址。IP地址是Internet賴以工作的基礎。（2）IP地址組成

IP地址是每個Internet主機的地址標識。IP地址長度為二進制32位，每8位為一組，共4組，每組用“.”隔開，但書寫時為了方便，都用十進制寫出。如B類地址：

10000001.00001000.00000001.00011111書寫成：1。Internet中的計算機和路由器的IP地址采用分層結(jié)構，它是由網(wǎng)絡標識（netid）和主機標識(hostid)兩部分組成。網(wǎng)絡標識確定了該臺主機所在的物理網(wǎng)絡；主機標識確定了在某一物理網(wǎng)絡上的一臺主機。（3）IP地址的分類

Internet結(jié)構委員會（IAB）為IP地址定義了5種類型，分別適應不同規(guī)模的網(wǎng)絡。每個IP地址都由網(wǎng)絡標識和主機標識組成，但標號的長度不同，因此各類IP地址其可能容納的網(wǎng)絡數(shù)目及每個網(wǎng)絡可能容納的主機數(shù)目區(qū)別很大。具體格式見下頁。net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101A類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為1字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

1

01B類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101C類地址的網(wǎng)絡號字段net-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101A類地址的主機號字段host-id為3字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101B類地址的主機號字段host-id為2字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段

0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101C類地址的主機號字段host-id為1字節(jié)net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101D類地址是多播地址

net-id24bithost-id24bitnet-id16bitnet-id8bitIP地址中的網(wǎng)絡號字段和主機號字段0A類地址host-id16bitB類地址C類地址011host-id8bitD類地址1

1

1

0多播地址E類地址保留為今后使用1

1

1

101E類地址保留為今后使用

特殊IP地址（1）回送地址——127.b.c.d。被保留用于網(wǎng)絡診斷與進程通信；（2）直接廣播地址——網(wǎng)絡號為合法標識，主機號全是1的地址；（3）有限廣播地址——網(wǎng)絡號和主機號全是1的地址；（4）當前主機地址——網(wǎng)絡號和主機號全是0的地址，IP地址32位全為0的地址。子網(wǎng)掩碼的具體形式依賴于IP地址的類型——子網(wǎng)掩碼的網(wǎng)絡號全是1，主機號全是0，如：

C類IP地址中缺省的子網(wǎng)掩碼是：

B類IP地址中缺省的子網(wǎng)掩碼是：

Internet中每臺主機的IP地址由網(wǎng)絡地址和主機地址兩部份組成（網(wǎng)絡地址＋子網(wǎng)地址＋主機地址組成），為了使計算機能自動地從IP地址中分離出相應的部分，需要專門定義一個網(wǎng)絡掩碼，稱子網(wǎng)掩碼。子網(wǎng)掩碼IP地址的發(fā)展——IPV6簡介，

IPV4中的IP地址是32位的，最多只能232臺計算機聯(lián)到互聯(lián)網(wǎng)上，隨著網(wǎng)絡的發(fā)展，IP地址的潰乏和不足，嚴重制約網(wǎng)絡的高速發(fā)展，動態(tài)IP可緩解一時的矛盾，但不能徹底解決問題，IPV6應運而生。IPV6采用128位的IP地址，

是下一代Internet的網(wǎng)絡協(xié)議，它可徹底解決IP地址不足的問題，可以不受限制地分配IP地址，也便于提高網(wǎng)絡速度。IPv4目前困難地址分布不合理地址快要用盡大量的移動設備需要地址解決方案使用代理方式使用新IP地址，即IPv6地址3域名及域名系統(tǒng)在Internet上，為了避免記憶數(shù)字表示的一長串IP地址，便引入了域名的概念。通過為主機起一個具有一定含義又便于記憶的名字（域名），就可以避開難以記憶的IP地址。域名和IP地址的關系就像是一個人的姓名和他身份證號碼之間的關系，顯然，記憶一個人的姓名要比身份證號碼容易得多。域名常見格式為：主機名.機構名.2級域名.頂級域名。例如河南農(nóng)業(yè)大學的域名為：因特網(wǎng)域名的結(jié)構域名的格式：

5級域名.4級域名.3級域名.2級域名.頂級域名舉例：

河南農(nóng)業(yè)大學校園網(wǎng)www服務器的域名為:

www.henau.edu.cn

主機名.網(wǎng)絡名.機構名.國家名美國哈佛大學校園網(wǎng)www服務器的域名為:

www.harvard.edu

主機名.網(wǎng)絡名.機構名因特網(wǎng)域名命名規(guī)則只許使用字母、數(shù)字和連字符，以字母或數(shù)字開頭并結(jié)尾，域名總長度不超過255個字符頂級域名規(guī)定：國際頂級域名，int（國際組織）國家頂級域名，例：cn（中國），uk（英國）通用頂級域名<機構名>：com（營利性組織），net（網(wǎng)絡服務機構），美國專用：org，edu，gov，mil等我國對二級域名的規(guī)定：機構類別域名：

ac科研機構，com企業(yè)，net網(wǎng)絡服務機構，

org非營利性組織，edu教育機構，gov政府部門行政區(qū)域域名：例：bj北京，sh上海，js江蘇因特網(wǎng)的域名空間為避免域名重復，因特網(wǎng)的域名空間劃分為許多不同的域，每個域又分若干子域，從而構成因特網(wǎng)的域名空間cnedunju因特網(wǎng)域名空間milgovcomnetorgukedu根intacnetseutsinghua