計算機通信網(wǎng)課程介紹

1、電 子 科 技 大 學電子科技大學通信與信息工程學院研研科科4/24實驗室實驗室科科研研資師資師14人，教授人，教授2人，副人，副教授教授4人，講師人，講師8人，人，博士生博士生10人，碩士生人，碩士生70余人余人團隊特點：團隊特點：l國家級項目研究經驗豐富：國家重大專項、國家級項目研究經驗豐富：國家重大專項、863、自然基金等、自然基金等l無線網(wǎng)絡研究成績卓著，以下方面技術實力國內領先無線網(wǎng)絡研究成績卓著，以下方面技術實力國內領先l網(wǎng)絡體系、協(xié)議研究、設計與分析（協(xié)議棧設計，鏈路網(wǎng)絡體系、協(xié)議研究、設計與分析（協(xié)議棧設計，鏈路/網(wǎng)絡網(wǎng)絡/傳送層）傳送層）l協(xié)議軟件實現(xiàn)技術協(xié)議軟件實現(xiàn)技術l網(wǎng)

2、絡工程與應用技術網(wǎng)絡工程與應用技術偏重無線網(wǎng)絡：偏重無線網(wǎng)絡：網(wǎng)絡體系網(wǎng)絡體系結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等網(wǎng)絡應用等14人，教授人，教授2人，副人，副教授教授4人，講師人，講師8人，人，博士生博士生10人，碩士生人，碩士生70余人余人偏重無線網(wǎng)絡：偏重無線網(wǎng)絡：網(wǎng)絡體系網(wǎng)絡體系結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等網(wǎng)絡應用等國內一流網(wǎng)絡專業(yè)實驗室，國內一流網(wǎng)絡專業(yè)實驗室，耗資超過千萬：骨干系統(tǒng)、耗資超過千萬：骨干系統(tǒng)、IP網(wǎng)絡、網(wǎng)絡、SDH、程控系統(tǒng)、程控系統(tǒng)、綜合接入

3、網(wǎng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)工綜合接入網(wǎng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)工程程14人，教授人，教授2人，副人，副教授教授6人，講師人，講師6人，人，博士生博士生10余人，碩士余人，碩士生生70余人余人科科研研資師資師科科研研資師資師實驗室實驗室科科研研資師資師科科研研資師資師實驗室實驗室科科研研資師資師實驗室實驗室科科研研師資師資實驗室實驗室無線網(wǎng)絡與泛在計算團隊無線網(wǎng)絡與泛在計算團隊偏重無線網(wǎng)絡偏重無線網(wǎng)絡，網(wǎng)絡體系，網(wǎng)絡體系結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)結構、組網(wǎng)協(xié)議、路由協(xié)議、議、MAC協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、協(xié)議，物聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)絡應用等網(wǎng)絡應用等移動互聯(lián)網(wǎng)、寬帶無線網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)、寬帶無線網(wǎng)的通信體制、組網(wǎng)體系、的通信體制、組網(wǎng)體系、協(xié)議架構、互

4、聯(lián)與路由協(xié)議架構、互聯(lián)與路由Ad Hoc、車聯(lián)網(wǎng)等動態(tài)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等動態(tài)網(wǎng)絡信道訪問、動態(tài)組網(wǎng)路絡信道訪問、動態(tài)組網(wǎng)路由技術由技術國家國家863三項三項國家自然基金一項國家自然基金一項部級項目兩項部級項目兩項下一代下一代WLAN、 5G網(wǎng)絡、網(wǎng)絡、蜂窩網(wǎng)與蜂窩網(wǎng)與 WLAN融合、綠融合、綠色通信、色通信、 移動終端應用移動終端應用國家科技重大專項五項國家科技重大專項五項部級項目一項部級項目一項WSN節(jié)能通信與組網(wǎng)，信息采集、融節(jié)能通信與組網(wǎng)，信息采集、融合、存儲與處理，物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，合、存儲與處理，物聯(lián)網(wǎng)應用系統(tǒng)，智能交通信息系統(tǒng)，智能交通信息系統(tǒng)， RFID讀寫讀寫國家科技支撐計劃兩項國家科

5、技支撐計劃兩項國家科技重大專項一項國家科技重大專項一項國家自然基金一項國家自然基金一項移動社會網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)、認知無線移動社會網(wǎng)絡、智能電網(wǎng)、認知無線電與認知網(wǎng)絡、網(wǎng)絡級綜合抗干擾等電與認知網(wǎng)絡、網(wǎng)絡級綜合抗干擾等歐盟合作項目一項歐盟合作項目一項國家國家863兩項兩項國家自然基金兩項國家自然基金兩項國家科技重大專項一項國家科技重大專項一項電 子 科 技 大 學6l計算機網(wǎng)絡是信息時代的基礎工具計算機網(wǎng)絡是信息時代的基礎工具通信事務：通信事務：Email、IP-Phone、QQ、微信等聊天、微信等聊天信息傳播：新浪、網(wǎng)易、信息傳播：新浪、網(wǎng)易、IPTV、微博、微博、信息查詢：百度、信息查詢：百度

6、、Google、生活娛樂：生活娛樂：Game、Video、淘寶網(wǎng)、淘寶網(wǎng)、公共事務：城市黃頁、旅游公共事務：城市黃頁、旅游行政事務：校園網(wǎng)、政務、辦公、告示行政事務：校園網(wǎng)、政務、辦公、告示軍事事務：聯(lián)絡、情報、指令軍事事務：聯(lián)絡、情報、指令7l外在形態(tài)外在形態(tài)終端設備、服務器、網(wǎng)絡設備、通信信道終端設備、服務器、網(wǎng)絡設備、通信信道IP地址、子網(wǎng)互聯(lián)、拓撲結構地址、子網(wǎng)互聯(lián)、拓撲結構l內在形態(tài)內在形態(tài)通信體制、網(wǎng)絡協(xié)議、路由協(xié)議通信體制、網(wǎng)絡協(xié)議、路由協(xié)議信息處理、信息系統(tǒng)信息處理、信息系統(tǒng)l計算機間的通信，實現(xiàn)信息交流計算機間的通信，實現(xiàn)信息交流l網(wǎng)絡通信網(wǎng)絡通信多條傳輸路徑，可提高抗通信故

7、障能力多條傳輸路徑，可提高抗通信故障能力更多的計算機間的通信更多的計算機間的通信通信信道最簡計算機網(wǎng)絡通信信道如： 電話信道(ADSL) 雙絞線信道 WiFi無線信道 。lWiFi(WLAN)網(wǎng)絡網(wǎng)絡9以太網(wǎng)以太網(wǎng)網(wǎng)絡實物圖網(wǎng)絡網(wǎng)絡一般網(wǎng)絡一般網(wǎng)絡l計算機網(wǎng)絡拓撲：無規(guī)則的網(wǎng)狀結構計算機網(wǎng)絡拓撲：無規(guī)則的網(wǎng)狀結構10網(wǎng)絡拓撲圖網(wǎng)絡節(jié)點(網(wǎng)絡設備)終端節(jié)點(計算機、服務器)通信信道l分組交換通信體制分組交換通信體制數(shù)據(jù)信息分為若干小塊數(shù)據(jù)信息分為若干小塊(稱為稱為分組分組)進行傳輸進行傳輸每個分組長度在數(shù)十每個分組長度在數(shù)十bits至上萬至上萬bits之間之間傳輸一個分組只需極短的時間傳輸一個分

8、組只需極短的時間( 1ms)l分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)l計算機通信計算機通信“同時同時”進行多個通信進行多個通信11ABCDEF網(wǎng)絡中有三對通信A EB DB F分組通信的主要特性分組通信的主要特性每個信道可同時承載多個通信不同通信的分組依次經信道傳輸計算機實際上是一個一個分組的發(fā)計算機實際上是一個一個分組的發(fā)送，宏觀上呈現(xiàn)送，宏觀上呈現(xiàn)“同時同時”的通信的通信QQ下載e12計算機通信網(wǎng)計算機通信網(wǎng)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)TCP/IP協(xié)議協(xié)議接入網(wǎng)技術接入網(wǎng)技術網(wǎng)絡系網(wǎng)絡系統(tǒng)工程統(tǒng)工程網(wǎng)絡軟件設計網(wǎng)絡軟件設計系列網(wǎng)絡實驗系列網(wǎng)絡實驗 網(wǎng)絡特色系列課程網(wǎng)絡特色系列課程13l掌握網(wǎng)絡的基本原理，跟

9、蹤網(wǎng)絡發(fā)展方向掌握網(wǎng)絡的基本原理，跟蹤網(wǎng)絡發(fā)展方向網(wǎng)絡如何工作，網(wǎng)絡今后的發(fā)展網(wǎng)絡如何工作，網(wǎng)絡今后的發(fā)展l成為網(wǎng)絡技術的專家成為網(wǎng)絡技術的專家(Professional)至少對公眾而言至少對公眾而言l網(wǎng)絡的管理者網(wǎng)絡的管理者(Administrator)規(guī)劃設計、組網(wǎng)建設、運行維護規(guī)劃設計、組網(wǎng)建設、運行維護l網(wǎng)絡的開拓者網(wǎng)絡的開拓者(Researcher)探索新思路、新領域、新技術探索新思路、新領域、新技術l網(wǎng)絡的制造者網(wǎng)絡的制造者(Developer)設計、研發(fā)設計、研發(fā)1415l授課方式授課方式理論講授理論講授: 網(wǎng)絡的理論知識網(wǎng)絡的理論知識軟件設計軟件設計: 幫助知識的深入理解、結果

10、驗證幫助知識的深入理解、結果驗證布置作業(yè)、課題設計布置作業(yè)、課題設計(C 語言語言 Project)安排實驗安排實驗l課外課外預習預習/復習：教材和參考書復習：教材和參考書完成完成 ：課外作業(yè)、：課外作業(yè)、Projectl課件課件登錄登錄163郵箱后，進入郵箱后，進入文件中心文件中心l希望希望對課程提出你們的想法和建議對課程提出你們的想法和建議對課程的看法和意見及時提出對課程的看法和意見及時提出l不希望不希望遲到、早退遲到、早退手機鈴聲手機鈴聲16l授課授課學時數(shù)：學時數(shù)：64，學分：，學分：4課程時間：課程時間：116周周考試：閉卷考試考試：閉卷考試l成績組成成績組成期末考試：期末考試：60

11、分分實驗成績：實驗成績：10分分平時作業(yè)：平時作業(yè)：15分分中期考試：中期考試：5分分課堂考勤：課堂考勤：10分分注：注： 實驗、作業(yè)、實驗、作業(yè)、ProjectProject過程中，若有抄襲行為，各抄襲者分攤成績過程中，若有抄襲行為，各抄襲者分攤成績 17l計算機技術計算機技術網(wǎng)絡的設備都是由計算機構成網(wǎng)絡的設備都是由計算機構成l信息處理信息處理數(shù)據(jù)表示、存儲、傳輸數(shù)據(jù)表示、存儲、傳輸l軟件技術軟件技術通信處理、信息處理依靠軟件功能實現(xiàn)通信處理、信息處理依靠軟件功能實現(xiàn)l通信技術通信技術數(shù)據(jù)載體數(shù)據(jù)載體(信號信號)數(shù)據(jù)通道數(shù)據(jù)通道(信道信道)數(shù)據(jù)收發(fā)數(shù)據(jù)收發(fā)(接口接口)網(wǎng)絡電話 網(wǎng)絡視頻 文

12、件傳遞電子郵件信息瀏覽搜索通信軟件硬件信息處信息處理軟件理軟件通信軟件硬件18l計算機系統(tǒng)結構計算機系統(tǒng)結構CPU、內、內/外存、總線、各種外設外存、總線、各種外設l計算機工作原理計算機工作原理操作系統(tǒng)、功能軟件、設備驅動軟件操作系統(tǒng)、功能軟件、設備驅動軟件l硬件、軟件、操作系統(tǒng)硬件、軟件、操作系統(tǒng)硬件平臺是軀體硬件平臺是軀體操作系統(tǒng)是血肉操作系統(tǒng)是血肉功能軟件是靈魂功能軟件是靈魂操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)功能軟件通信信道游戲機網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡主機游戲軟件網(wǎng)絡軟件上網(wǎng)軟件19l操作系統(tǒng)：軟件工作的基本環(huán)境操作系統(tǒng)：軟件工作的基本環(huán)境獨立、并發(fā)多任務獨立、并發(fā)多任務進程、線程間通信進程、線程間通信順序、事件驅

13、動順序、事件驅動l典型操作系統(tǒng)典型操作系統(tǒng)WindowsLinux/AndriodUnixiOSVxWorks(嵌入式、網(wǎng)絡設備嵌入式、網(wǎng)絡設備)uC-OS(開放源碼的小開放源碼的小OS)硬件數(shù)據(jù)收發(fā)任務數(shù)據(jù)分發(fā)任務文件處理信息顯示動畫顯示操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)20l信息表示信息表示l信息存儲信息存儲l信息傳輸信息傳輸21l數(shù)據(jù)表示：數(shù)據(jù)表示：任何數(shù)據(jù)表示都與當前的上下文有關任何數(shù)據(jù)表示都與當前的上下文有關例如有四字節(jié)：例如有四字節(jié)：表示為：表示為：十六進制：為十六進制：為 CD F8 C2 E7單字節(jié)整數(shù)：帶符號：單字節(jié)整數(shù)：帶符號：-51,-8,-62,-25,無符號無符號205,248,194

14、,231雙字節(jié)整數(shù)：帶符號：雙字節(jié)整數(shù)：帶符號：-1843，-6206,無符號無符號52728,49895四字節(jié)整數(shù)：帶符號：四字節(jié)整數(shù)：帶符號：-839335191無符號無符號3455632103ASCII：四個非法字符：四個非法字符(ASCII 只定義在只定義在1127)Unicode字符字符(簡體中文字符集簡體中文字符集)：“網(wǎng)絡網(wǎng)絡”l作為對比：作為對比：ASCII字符串字符串CDF8C2E7對應的二進制為對應的二進制為01000011 01000100 01000110 00111000 01000011 00110010 01000101 00110111l任何數(shù)據(jù)，只有確定了它的

15、表達形式才有實際意義任何數(shù)據(jù)，只有確定了它的表達形式才有實際意義11001101111110001100001011100111Byte 0Byte 1Byte 2Byte 322l數(shù)據(jù)存儲數(shù)據(jù)存儲 數(shù)據(jù)按字節(jié)順序編號數(shù)據(jù)按字節(jié)順序編號0123456789101112131415struct EtherFrame BYTE DA6; BYTE SA6; U16 Type； BYTE Data1500；061214以數(shù)據(jù)結構角度看字節(jié)順序以數(shù)據(jù)結構角度看字節(jié)順序Send (EtherFrame)Byte0Byte1Byte2Byte n數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸按字節(jié)存儲位置順序傳輸按字節(jié)存儲位置順序傳輸

16、DASAtypeData6字節(jié)6字節(jié)雙字節(jié)整數(shù)N字節(jié)分組格式23l數(shù)據(jù)結構：數(shù)據(jù)描述數(shù)據(jù)結構：數(shù)據(jù)描述結構、數(shù)組、指針、鏈表結構、數(shù)組、指針、鏈表l軟件開發(fā)環(huán)境：軟件開發(fā)環(huán)境：C或或C+Visual C+ (windows)gcc (Linux)Turbo C+pFDASATypeData指針指針結構結構鏈表鏈表數(shù)組數(shù)組1np(null)typedef struct char DA6; char SA6; Frame;Frame *pF;Frame FArry50;typedef struct PDU *pNext; PDU;pNextpNextpNextpNext=024l算法流程：功能描述

17、算法流程：功能描述struct EtherFrame BYTE DA6; BYTE SA6; U16 Type； BYTE Data1500；算法：算法：接收到一個數(shù)據(jù)幀，若目的地址與自己的地址相符，接受該幀，否則丟棄該幀軟件代碼：軟件代碼：OnRecv(EtherFrame* pFm) if ( AddrCmp(pFmDA, MyA) = 0) Accept(pFm); else Destroy(pFm);接收FF.DA？接受F丟棄F返回接收流程圖接收流程圖相符DASAtypeData6字節(jié)6字節(jié)雙字節(jié)整數(shù)N字節(jié)分組格式數(shù)據(jù)結構數(shù)據(jù)結構不符25l模擬信號與數(shù)字信號模擬信號與數(shù)字信號l數(shù)字邏輯

18、與數(shù)字電路數(shù)字邏輯與數(shù)字電路l編碼與調制編碼與調制l數(shù)字通信原理數(shù)字通信原理26l數(shù)字傳輸數(shù)字傳輸信道編碼01011010并/串信道解碼串/并5AH 1 1 1 10 0 0 0bits = b(i)信道signal=s(t)010110105AHbits = b(i)s(t)=V0 if bit=0V1 if bit=1V1V0調制01011010并/串解調串/并5AHbits = b(i)信道signal=s(t)010110105AHbits = b(i) W0 if bit=0W1 if bit=10 1 0 1 1 0 1 0頻帶傳輸頻帶傳輸基帶傳輸基帶傳輸 27l網(wǎng)絡網(wǎng)絡 vs 城

19、市城市28l網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡應用不僅僅是計算機間傳遞信息傳輸不僅僅是計算機間傳遞信息傳輸WWW，Email，文件傳遞、信息查詢、，文件傳遞、信息查詢、廣告、購物、商務、銀行業(yè)務、廣告、購物、商務、銀行業(yè)務、商業(yè)模式：B2B、B2C、O2O、游戲、電影等休閑娛樂游戲、電影等休閑娛樂一些頗具新意的應用一些頗具新意的應用語音語音/視頻聊天、網(wǎng)絡電話等通信視頻聊天、網(wǎng)絡電話等通信網(wǎng)絡電臺、網(wǎng)絡電視等廣播網(wǎng)絡電臺、網(wǎng)絡電視等廣播BT、skype、emule，QQ 、微信、微信Google Earth(前所未有的全球視點前所未有的全球視點)打車打車APP、微信紅包、微信紅包從網(wǎng)絡上，你可以看到世界的許多方面，

20、今后還將會出現(xiàn)更多從網(wǎng)絡上，你可以看到世界的許多方面，今后還將會出現(xiàn)更多的新東西的新東西29l網(wǎng)絡技術網(wǎng)絡技術目前的目前的Internet是主要的網(wǎng)絡形態(tài)是主要的網(wǎng)絡形態(tài)IP (Internet Protocol Ver 4, IPv4，1981)新一代新一代IP為為IPv6下一代網(wǎng)絡到底應該是如何的呢？下一代網(wǎng)絡到底應該是如何的呢？滿足人們花樣越來越多的需求滿足人們花樣越來越多的需求適應計算機越來越快的處理能力適應計算機越來越快的處理能力越來越安全可靠越來越安全可靠我們需要重新審視和整理網(wǎng)絡的技術發(fā)展方向我們需要重新審視和整理網(wǎng)絡的技術發(fā)展方向30l通信通信(傳輸傳輸)技術技術近年來，通信技

21、術的發(fā)展步伐越來越快近年來，通信技術的發(fā)展步伐越來越快固定電話、移動電話固定電話、移動電話有線通信、無線通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、有線通信、無線通信、光纖通信、衛(wèi)星通信、主流通信速率主流通信速率90年代：幾十年代：幾十 kbps 幾幾 Mbps現(xiàn)在：上百現(xiàn)在：上百 Mbps 幾十幾十 Gbps不斷提升的通信能力不斷提升的通信能力推動網(wǎng)絡技術發(fā)展推動網(wǎng)絡技術發(fā)展促進網(wǎng)絡應用的全面開花結果促進網(wǎng)絡應用的全面開花結果通信技術仍在高速發(fā)展通信技術仍在高速發(fā)展硬件技術、軟件技術、信號處理技術高速發(fā)展硬件技術、軟件技術、信號處理技術高速發(fā)展網(wǎng)絡的強大需求促進網(wǎng)絡的強大需求促進31lOverview (Ch

22、-1)Network concept and architectureKey items: layering, protocol, servicelTransmission (Ch2, Ch3)Transmission medium (Ch2)Data link control (Ch3)lLAN (Local area network) (Ch4)Medium access control, CSMA/CDLAN technology: Ethernet, WLAN, LAN BridgelNetwork protocol and service Network protocol and s

23、ervicesRouting principlelTransport protocol Protocol and servicesCongestion controlConnection and connectionless modelApplication Elements of network applicationsSpecific applications: http, ftp, smtp, 網(wǎng)絡概念模型傳輸層面網(wǎng)絡層面應用層面32lUnit 1. Overview 網(wǎng)絡應用模型網(wǎng)絡應用模型 信道與網(wǎng)絡連接信道與網(wǎng)絡連接網(wǎng)絡通信模式網(wǎng)絡通信模式服務、協(xié)議、層次結構模型服務、協(xié)議、層次結

24、構模型Internet 網(wǎng)絡網(wǎng)絡網(wǎng)絡中的某次通信活動網(wǎng)絡建模Bit傳輸分組鏈路路徑選擇端端通信網(wǎng)絡應用信道傳輸功能模型路徑選擇功能模型端端通信功能模型網(wǎng)絡應用功能模型計算機計算機路由器路由器33lUnit 2. TransmissionElements of Physical layerTransmission mediaMedia encoding Transmission systemPSTNSONET信道(傳輸介質)傳輸硬件傳輸硬件數(shù)字信號傳輸(課程：通信原理)本章要點：掌握bit序列傳輸?shù)幕驹砹私饩W(wǎng)絡常用的傳輸介質了解數(shù)字信號傳輸方法Bit序列Bit序列34lUnit 3. Data Link controlOverview of data link controlFraming Flow controlError controlError detection CRCError recovery Data Link protocol HDLCSLIPPPP鏈路層鏈路層用數(shù)字通信實現(xiàn)分組傳輸傳輸中出現(xiàn)的bit錯誤，造成分組錯誤。本章內容本章內容： 分組是如何轉變