電腦網(wǎng)絡(luò)教程

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論【學(xué)習(xí)目的】1、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段、組成及分類(lèi)；2、掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類(lèi)型和信息交換技術(shù)及其特點(diǎn)?！局攸c(diǎn)綜述】1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相互結(jié)合、相互滲透形成的一門(mén)新興學(xué)科。2、發(fā)展的過(guò)程：⑴具有遠(yuǎn)程通信功能的單機(jī)系統(tǒng)⑵具有遠(yuǎn)程通信功能的多機(jī)系統(tǒng)⑶具有統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)、國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展這里所要講的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，系指現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。它包括：廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。1.廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展所謂廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系指利用遠(yuǎn)程通信線(xiàn)路組建的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。簡(jiǎn)稱(chēng)廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，簡(jiǎn)寫(xiě)為WAN)。廣域網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是從ARPANET的誕生開(kāi)始的。隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的不斷深入發(fā)展，一些規(guī)模小的機(jī)構(gòu)甚至個(gè)人也有聯(lián)網(wǎng)需求。這就促使許多國(guó)家開(kāi)始組建公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。早期的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)采用的是模擬通信電話(huà)網(wǎng)，進(jìn)而發(fā)展成為新型的數(shù)字通信公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。典型的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)有美國(guó)的TELENET、日本的DDX、加拿大的DATAPAC等；我國(guó)也于1993年和1996年分別開(kāi)通公用數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC和CHINADDN。2.局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展所謂局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系指分布于一個(gè)部門(mén)、一個(gè)校園或一棟樓內(nèi)局部區(qū)域的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱(chēng)局域網(wǎng)或局部網(wǎng)(LocalAreaNetwork，簡(jiǎn)寫(xiě)為L(zhǎng)AN)。局域網(wǎng)的發(fā)展是微處理器和微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展的產(chǎn)物。3.互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展所謂互聯(lián)網(wǎng)的概念是指低層通信子網(wǎng)之間的互聯(lián)，是在統(tǒng)一IP（InternetProtocol）網(wǎng)際互聯(lián)協(xié)議的管理下各種局域、城域和廣域通信網(wǎng)之間的互聯(lián)（IP相當(dāng)于OS/RM網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議）。隨著廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和成熟，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)界新的熱點(diǎn)。1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。開(kāi)放性方向發(fā)展；一體化方向發(fā)展；多媒體網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展；高效、安全的網(wǎng)絡(luò)管理方向發(fā)展；智能化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展。1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對(duì)社會(huì)信息化發(fā)展的影響管理信息化；企業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化；商貿(mào)電子化；公眾生活服務(wù)信息化；軍事指揮自動(dòng)化；網(wǎng)絡(luò)協(xié)同工作；教育現(xiàn)代化；政府上網(wǎng)和電子政府。1.1.5我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1．我國(guó)公用網(wǎng)的初步建立(1)中國(guó)公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(CHINAPAC)：1989年11月我國(guó)第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)CNPAC(后改為CHINAPAC)通過(guò)試運(yùn)行和驗(yàn)收。(2)中國(guó)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(CHINADDN)：它是我國(guó)的高速信息國(guó)道。CHINADDN采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一級(jí)為全國(guó)骨干網(wǎng)，二級(jí)為省內(nèi)網(wǎng)，三級(jí)為本地網(wǎng)。2．我國(guó)“三金”工程的建成“三金”工程指“金橋”、“金卡”和“金關(guān)”工程?！敖饦颉惫こ叹褪且ㄔO(shè)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息平臺(tái)，即建設(shè)國(guó)家公用經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)。“金橋”工程是“三金”工程的基礎(chǔ)。“金卡”工程是指電子貨幣工程，是銀行信用卡支付系統(tǒng)工程。它是金融電子化和商業(yè)流通現(xiàn)代化的重要組成部分，將與銀行、內(nèi)貿(mào)等部門(mén)緊密配合實(shí)施?！叭P(guān)”工程是指國(guó)家對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)易信息網(wǎng)工程，當(dāng)前主要推廣電子數(shù)據(jù)交換（EDI），實(shí)現(xiàn)無(wú)紙貿(mào)易。3．我國(guó)Internet的建立20世紀(jì)90年代興起的“信息高速公路”和因特網(wǎng)的發(fā)展促進(jìn)了我國(guó)全國(guó)范圍的互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，我國(guó)開(kāi)始構(gòu)建全國(guó)范圍的公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，目前，我國(guó)有可以與因特網(wǎng)互連的六個(gè)全國(guó)范圍的互聯(lián)網(wǎng)，它們是：中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET、中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET、中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET、中國(guó)金橋信息網(wǎng)CHINAGBN、中國(guó)聯(lián)通計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)UNINET和中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信有限公司CNC。4.我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展戰(zhàn)略的幾點(diǎn)思考計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與基礎(chǔ)信息技術(shù)發(fā)展的關(guān)系；網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)系；中央統(tǒng)籌規(guī)劃與地方分散建設(shè)的關(guān)系；獨(dú)立自主與引進(jìn)技術(shù)的關(guān)系。1．2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.2.1網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)1.節(jié)點(diǎn)(Node)：也稱(chēng)為“站”，一般是指網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)，分為訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)兩類(lèi)。轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)的作用是支持網(wǎng)絡(luò)的連接性能，它通過(guò)所連接的鏈路轉(zhuǎn)接信息，通常有集中器、信息處理機(jī)等。訪問(wèn)節(jié)點(diǎn)也簡(jiǎn)稱(chēng)為端點(diǎn)(Endpoint)，它除具有連接作用外，還可起到信源(Source)和信宿(Sink)(又稱(chēng)為發(fā)信點(diǎn)和收信點(diǎn))的作用，一般包括計(jì)算機(jī)或終端設(shè)備。2．線(xiàn)路(Line)：在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間承載信息流的信道稱(chēng)為線(xiàn)路。線(xiàn)路可以是采用電話(huà)線(xiàn)、電纜、光纖等的有線(xiàn)信道，也可以是無(wú)線(xiàn)電信道。3．鏈路（Link）：鏈路是指從發(fā)信點(diǎn)到收信點(diǎn)（即從信源到信宿）的一串節(jié)點(diǎn)和線(xiàn)路。鏈路通信是指端到端的通信。1.2.2網(wǎng)絡(luò)構(gòu)型一般說(shuō)來(lái)，在多個(gè)節(jié)點(diǎn)需要互相連接以構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，希望每一個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他的節(jié)點(diǎn)都有直接的點(diǎn)到點(diǎn)通信線(xiàn)路，這種情況稱(chēng)為全連通的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹Ｈ绻蠳個(gè)節(jié)點(diǎn)，就要求網(wǎng)絡(luò)有N(N一1)／2條全雙工的鏈路，且每一節(jié)點(diǎn)上的裝置設(shè)備要有(N一1)個(gè)輸入／輸出端口。因?yàn)橄到y(tǒng)的成本、安裝費(fèi)用等隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)量的平方增長(zhǎng)，當(dāng)N很大時(shí)，這顯然是不現(xiàn)實(shí)的。所以，所有網(wǎng)絡(luò)都采用全連通的方法是不可行的。1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成1．按系統(tǒng)劃分從系統(tǒng)角度上看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。⑴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)，包括：主計(jì)算機(jī)、終端、集中器、前端處理機(jī)、通信處理機(jī)、通信控制器、線(xiàn)路控制器等等。⑵計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，它是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能所不可缺少的軟件環(huán)境，通常包括：①網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：它是最主要的網(wǎng)絡(luò)軟件，負(fù)責(zé)管理網(wǎng)絡(luò)中各種軟硬件資源。②網(wǎng)絡(luò)通信軟件：它實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)間的通信。③網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和協(xié)議軟件：它通過(guò)協(xié)議程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議功能。④網(wǎng)絡(luò)管理軟件：它用來(lái)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理和維護(hù)。⑤網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件：它為用戶(hù)提供服務(wù)，解決某方面的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。2．按邏輯劃分計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯結(jié)構(gòu)上可以分成兩部分：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，向網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的外層用戶(hù)資源子網(wǎng)和負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的內(nèi)層通信子網(wǎng)。二者在功能上各負(fù)其責(zé)，通過(guò)一系列計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議把二者緊密地結(jié)合在一起，共同完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作。用戶(hù)資源子網(wǎng)專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的信息處理任務(wù)，以實(shí)現(xiàn)最大限度地共享全網(wǎng)資源的目標(biāo)，用戶(hù)資源子網(wǎng)包括主機(jī)及其他信息資源設(shè)備。通信子網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的部分，傳輸介質(zhì)可以是架空明線(xiàn)、雙絞線(xiàn)、同軸電纜、光導(dǎo)纖維等有線(xiàn)通信線(xiàn)路，也可以是微波、通信衛(wèi)星等無(wú)線(xiàn)通信線(xiàn)路。一般終端與主計(jì)算機(jī)、終端與節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)及集中器之間采用低速通信線(xiàn)路；各計(jì)算機(jī)之間，包括主計(jì)算機(jī)與通信處理機(jī)及集中器之間采用高速通信線(xiàn)路。節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)和高速通信線(xiàn)路組成獨(dú)立的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，承擔(dān)全網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸、交換、加工和變換等通信處理工作，即將一個(gè)主計(jì)算機(jī)的輸出信息傳送給另一臺(tái)主計(jì)算機(jī)。1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)方法可以是多樣的，其中最主要的兩種方法是：1.3.1根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)特點(diǎn)，因此根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類(lèi)是一種很重要的方法。在通信技術(shù)中，通信信道的類(lèi)型有兩類(lèi)：廣播通信信道與點(diǎn)到點(diǎn)通信信道。1．廣播式網(wǎng)絡(luò)在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，所有連網(wǎng)計(jì)算機(jī)都共享一個(gè)公共通信信道。2．點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，在點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)中，每條物理線(xiàn)路連接一對(duì)計(jì)算機(jī)。1.3.2根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類(lèi)按覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類(lèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為以下三類(lèi)：局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）；城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）；廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）。1．局域網(wǎng)LAN局域網(wǎng)用于將有限范圍內(nèi)(如一個(gè)實(shí)驗(yàn)室、一幢大樓、一個(gè)校園)的各種計(jì)算機(jī)、終端與外部設(shè)備互連成網(wǎng)。局域網(wǎng)按照采用的技術(shù)、應(yīng)用范圍和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同可以分為共享局域網(wǎng)與交換局域網(wǎng)。局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最活躍的領(lǐng)域之一。2．城域網(wǎng)MAN城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)常簡(jiǎn)稱(chēng)為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿(mǎn)足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求，以實(shí)現(xiàn)大量用戶(hù)之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。3．廣域網(wǎng)WAN廣域網(wǎng)也稱(chēng)為遠(yuǎn)程網(wǎng)。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。廣域網(wǎng)覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)，或橫跨幾個(gè)洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)分組交換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，達(dá)到資源共享的目的。1．4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍钣?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)與通信線(xiàn)路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)湓O(shè)計(jì)是建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的首步，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費(fèi)用都有重大影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。1.4.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸?lèi)方法在采用點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路的通信子網(wǎng)中，每條物理線(xiàn)路連接一對(duì)節(jié)點(diǎn)。采用點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路的通信子網(wǎng)的基本拓?fù)錁?gòu)型有四類(lèi)：星型、環(huán)型、總線(xiàn)型、樹(shù)型和網(wǎng)狀型。在采用廣播信道通信子網(wǎng)中，一個(gè)公共的通信信道被多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)共享。采用廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓?fù)錁?gòu)型主要有四種：總線(xiàn)型、樹(shù)型、環(huán)型和無(wú)線(xiàn)通信與衛(wèi)星通信型。以下簡(jiǎn)單介紹點(diǎn)到點(diǎn)線(xiàn)路通信子網(wǎng)的拓?fù)涮攸c(diǎn)，廣播信道通信子網(wǎng)的拓?fù)涮攸c(diǎn)將在第四章中討論。1．星型拓?fù)涞闹饕攸c(diǎn)在星型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信線(xiàn)路與中心節(jié)點(diǎn)連接。中心節(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)的通信，任何兩節(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)。星型拓?fù)錁?gòu)型結(jié)構(gòu)筒單，易于實(shí)現(xiàn)，便于管理，但是網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點(diǎn)是全網(wǎng)可靠性的瓶頸，中心節(jié)點(diǎn)的故障可能造成全網(wǎng)癱瘓。2．環(huán)型拓?fù)涞闹饕攸c(diǎn)在環(huán)型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)通信線(xiàn)路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個(gè)方向逐站傳送。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸延時(shí)確定，但是環(huán)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)與連接節(jié)點(diǎn)之間的通信線(xiàn)路都會(huì)成為網(wǎng)絡(luò)可靠性的瓶頸。環(huán)中任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)線(xiàn)路故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為保證環(huán)的正常工作，需要較復(fù)雜的環(huán)維護(hù)處理。環(huán)節(jié)點(diǎn)的加入和撤出過(guò)程都比較復(fù)雜。3．樹(shù)型拓?fù)涞闹饕攸c(diǎn)樹(shù)型拓?fù)錁?gòu)型可以看成是星型拓?fù)涞臄U(kuò)展。在樹(shù)型拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上、下節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，相鄰及同層節(jié)點(diǎn)之間一般不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小。樹(shù)型拓?fù)淇梢钥闯墒切切屯負(fù)涞囊环N擴(kuò)展。樹(shù)型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)適用于匯集信息的應(yīng)用要求。4．網(wǎng)狀型拓?fù)涞闹饕攸c(diǎn)網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型又稱(chēng)做無(wú)規(guī)則型。在網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型中，節(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒(méi)有規(guī)律。網(wǎng)狀拓?fù)涞闹饕獌?yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)可靠性高，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制方法。目前實(shí)際存在與使用的廣域網(wǎng)，基本上都是采用網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型的。1.5信息交換技術(shù)通常使用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有三種：線(xiàn)路交換、報(bào)文交換、分組交換。1.5.1線(xiàn)路交換使用線(xiàn)路交換(CircuitSwitching)方式，就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)在兩個(gè)站之間建立一條專(zhuān)用的通信線(xiàn)路。最普通的線(xiàn)路交換例子是電話(huà)系統(tǒng)。通過(guò)線(xiàn)路交換進(jìn)行通信，指的是在兩個(gè)站之間有一個(gè)實(shí)際的物理連接。這種連接是節(jié)點(diǎn)之間的連接序列。在每條線(xiàn)路上，通道專(zhuān)用于連接。線(xiàn)路交換方式的通信包括三種狀態(tài)。1．線(xiàn)路建立：在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，都必須建立端到端(站到站)的線(xiàn)路。2．?dāng)?shù)據(jù)傳送：所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可以是數(shù)字的也可以是模擬的。3．線(xiàn)路拆除：在某個(gè)數(shù)據(jù)傳送周期結(jié)束以后，就要結(jié)束連接，通常由兩個(gè)站中的一個(gè)來(lái)完成這個(gè)動(dòng)作。1.5.2報(bào)文交換另一種網(wǎng)絡(luò)通信的方法是報(bào)文交換(MessageSwitching)。在報(bào)文交換中不需要在兩個(gè)站之間建立一條專(zhuān)用通路。相反，如果一個(gè)站想要發(fā)送一個(gè)報(bào)文(信息的一個(gè)邏輯單位)，它把一個(gè)目的地址附加在報(bào)文上。然后把報(bào)文通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)。在每個(gè)節(jié)點(diǎn)中，接收整個(gè)報(bào)文，暫存這個(gè)報(bào)文，然后發(fā)送到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種方法比線(xiàn)路交換有以下優(yōu)點(diǎn)：1）．線(xiàn)路效率較高，這是因?yàn)樵S多報(bào)文可以分時(shí)共享一條節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的通道。2）．不需要同時(shí)使用發(fā)送器和接收器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)可以在接收器可用之前，暫時(shí)存儲(chǔ)這個(gè)報(bào)文3）．在線(xiàn)路交換網(wǎng)上，當(dāng)通信量變得很大時(shí)，就不能接受某些呼叫。而在報(bào)文交換網(wǎng)上，卻仍然可以接收?qǐng)?bào)文，但是報(bào)文被緩沖導(dǎo)致傳送延遲增加，但不會(huì)引起阻塞。4）．報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地。5）．根據(jù)報(bào)文的長(zhǎng)短或其他特征能夠建立報(bào)文的優(yōu)先權(quán)，使得一些短的、重要的報(bào)文優(yōu)先傳遞。6）．報(bào)文交換網(wǎng)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。因?yàn)槊總€(gè)站都可以用它特有的數(shù)據(jù)傳輸率連接到其他節(jié)點(diǎn)，所以?xún)蓚€(gè)不同傳輸率的站也可以連接。報(bào)文交換網(wǎng)還能轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的格式，例如從ASCII碼轉(zhuǎn)換為EBCDIC碼。但報(bào)文交換不能滿(mǎn)足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求。經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間相當(dāng)長(zhǎng)，而且由于負(fù)載不同，延遲時(shí)間有相當(dāng)大的變化。這種方式不能用于聲音連接，也不適合交互式終端到計(jì)算機(jī)的連接。1.5.3分組交換分組交換(PacketSwitching)試圖兼有報(bào)文交換和線(xiàn)路交換的優(yōu)點(diǎn)，而使兩者的缺點(diǎn)最少。分組交換與報(bào)文交換的工作方式基本相同，形式上的主要差別在于，分組交換網(wǎng)中要限制所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位的長(zhǎng)度。典型的最大長(zhǎng)度是1千位至幾千位，稱(chēng)為包(Packets)。報(bào)文交換系統(tǒng)卻適應(yīng)更長(zhǎng)的報(bào)文。從一個(gè)站的觀點(diǎn)來(lái)看，把超過(guò)最大長(zhǎng)度的報(bào)文的數(shù)據(jù)塊按限定的大小分割成一個(gè)個(gè)小段，為每個(gè)小段加上有關(guān)地址信息以及段的分割信息組成一個(gè)數(shù)據(jù)包，然后依次發(fā)送。為了區(qū)分這兩種技術(shù)，分組交換系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)單位通常稱(chēng)為分組。與報(bào)文交換的區(qū)別是，分組通常不歸檔，分組拷貝暫存起來(lái)的目的是為了糾正錯(cuò)誤。目前有兩種方法：數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路。在數(shù)據(jù)報(bào)中，每個(gè)數(shù)據(jù)包被獨(dú)立地處理，就像在報(bào)文交換中每個(gè)報(bào)文被獨(dú)立地處理那樣，每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)一個(gè)路由選擇算法，為每個(gè)數(shù)據(jù)包選擇一條路徑，使它們的目的地相同。一個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送多個(gè)發(fā)往同一地址的數(shù)據(jù)包時(shí)，可以根據(jù)線(xiàn)路的擁擠情況為各個(gè)包選擇不同的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，所以一個(gè)大數(shù)據(jù)段的各個(gè)數(shù)據(jù)包可能是從不同的路徑到達(dá)目的地的，并且到達(dá)的先后順序也不一定是分割時(shí)的順序，這要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的具體流量等情況而定。每個(gè)數(shù)據(jù)包都有相應(yīng)的分割信息，接收端可以根據(jù)這些信息把它們重新組合起來(lái)，恢復(fù)原來(lái)的數(shù)據(jù)塊。在虛電路中，數(shù)據(jù)在傳送以前，發(fā)送和接收雙方在網(wǎng)絡(luò)中建立起一條邏輯上的連接，但它并不是像電路交換中那樣有一條專(zhuān)用的物理通路，該路徑上各個(gè)節(jié)點(diǎn)都有緩沖裝置，服從于這條邏輯線(xiàn)路的安排，也就是按照邏輯連接的方向和接收的次序進(jìn)行輸出排隊(duì)和轉(zhuǎn)發(fā)，這樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)就不需要為每個(gè)數(shù)據(jù)包作路徑選擇判斷，就好像收發(fā)雙方有一條專(zhuān)用信道一樣。發(fā)送方依次發(fā)出的每個(gè)數(shù)據(jù)包經(jīng)過(guò)若干次存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，按順序到達(dá)接收方。雙方完成數(shù)據(jù)交換后，拆除掉這條虛電路。1.5.4三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的比較三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)總結(jié)如下：1．電路交換在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理的通路；在線(xiàn)路被釋放之前，該通路將一直被一對(duì)用戶(hù)完全占有。2．報(bào)文交換報(bào)文從發(fā)送方傳送到接受方采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的方式。在傳送報(bào)文時(shí)，只占用一段通路；在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲(chǔ)，報(bào)文需要排隊(duì)。因此，這種方式不滿(mǎn)足實(shí)時(shí)通信的要求。3．分組交換此方式與報(bào)文交換類(lèi)似，但報(bào)文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長(zhǎng)度；到達(dá)目的地后需重新將分組組裝成報(bào)文。這是網(wǎng)絡(luò)中最廣泛采用的一種交換技術(shù)。三種數(shù)據(jù)交換方式各有其特點(diǎn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性強(qiáng)的交互式傳輸，電路交換最合適，不宜采用報(bào)文方式；對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中較輕的或間歇式負(fù)載，電路交換方式較合算；對(duì)于中等或稍重的負(fù)載，數(shù)據(jù)包方式有較好的效果，并且在包交換中，短信息用數(shù)據(jù)報(bào)，長(zhǎng)信息用虛電路較適合。1.5.5其他數(shù)據(jù)交換技術(shù)目前提高數(shù)據(jù)交換速度的方案有很多，主要有DSI，F(xiàn)rameRelay和ATM等。1.利用數(shù)字語(yǔ)音插空技術(shù)DSI(DigitalSpeechInterpolation)能提高線(xiàn)路交換的傳輸能力。2.幀中繼(FrameRelay)是對(duì)目前廣泛使用的X.25分組交換通信協(xié)議的簡(jiǎn)化和改進(jìn)。3.異步傳輸模式ATM（AsynchronousTransferMode）是線(xiàn)路交換與分組交換技術(shù)的結(jié)合，能最大限度地發(fā)揮線(xiàn)路交換與分組交換技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，具有從實(shí)時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)到高清晰度電視圖像等各種高速綜合業(yè)務(wù)的傳輸能力。思考題答案1． 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可劃分為幾個(gè)階段？每個(gè)階段各有何特點(diǎn)？ 答：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為以下四個(gè)階段： （1）面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)：其特點(diǎn)是計(jì)算機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心和控制者，終端圍繞中心計(jì)算機(jī)分布在各處，呈分層星型結(jié)構(gòu)，各終端通過(guò)通信線(xiàn)路共享主機(jī)的餓硬件和軟件資源，計(jì)算機(jī)的主要任務(wù)還是進(jìn)行批處理，在20世紀(jì)60年代出現(xiàn)分時(shí)系統(tǒng)后，則具有交互式處理和成批處理能力。 （2）分組交換網(wǎng)：分組交換網(wǎng)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成，以通信子網(wǎng)為中心，不僅共享通信子網(wǎng)的資源，還可共享資源子網(wǎng)的餓硬件和軟件資源。網(wǎng)絡(luò)的共享采用排隊(duì)方式，即由節(jié)點(diǎn)的分組交換機(jī)負(fù)責(zé)分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇，給兩個(gè)進(jìn)行通信的用戶(hù)端續(xù)（或動(dòng)態(tài)）分配傳輸帶寬，這樣就可以大大提高通信線(xiàn)路的利用率，非常適合突發(fā)式的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)。 （3）形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互聯(lián)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出了一個(gè)能使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互聯(lián)成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架——開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI。這樣，只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的，也遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。 （4）高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：其特點(diǎn)是采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)，多媒體和智能型網(wǎng)絡(luò)的興起。2． 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可從哪幾個(gè)方面進(jìn)行分類(lèi)？ 答：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以從不同的角度進(jìn)行分類(lèi)： 1）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的交換功能分有電路、報(bào)文交換和混合交換； 2）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為星型網(wǎng)、樹(shù)型網(wǎng)、總線(xiàn)網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)等； 3）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通信性能可以分為資源共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)； 4）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍與規(guī)模可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)； 5）根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的使用范圍分有公用網(wǎng)和專(zhuān)用網(wǎng)；3． 局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的主要特征是什么？ 答：局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)（LAN,LocalAreaNetwork）通常簡(jiǎn)稱(chēng)為局域網(wǎng)，它是在有限的地域范圍內(nèi)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是把分散在一定范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)、終端、帶大容量存儲(chǔ)器的外圍設(shè)備、控制器、顯示器以及用于連接其它網(wǎng)而使用的網(wǎng)間連接器等相互連接起來(lái)，進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通信的手段。 4、試從多個(gè)方面比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換的主要優(yōu)缺點(diǎn)。答：(1)電路交換:由于電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方強(qiáng)占的物理通路（由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成）,因而有以下優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn):①由于通信線(xiàn)路為通信雙方用戶(hù)專(zhuān)用,數(shù)據(jù)直達(dá),所以傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)延非常?、谕ㄐ烹p方之間的物理通路一旦建立,雙方可以隨時(shí)通信,實(shí)時(shí)性強(qiáng)。③雙方通信時(shí)按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù),不存在失序問(wèn)題。④電路交換既適用于傳輸模擬信號(hào),也適用于傳輸數(shù)字信號(hào)。⑤電路交換的交換設(shè)備(交換機(jī)等)及控制均較簡(jiǎn)單。缺點(diǎn):①電路交換的平均連接建立時(shí)間對(duì)計(jì)算機(jī)通信來(lái)說(shuō)嫌長(zhǎng)。②電路交換連接建立后,物理通路被通信雙方獨(dú)占,即使通信線(xiàn)路空閑,也不能供其他用戶(hù)使用,因而信道利用低.③電路交換時(shí),數(shù)據(jù)直達(dá),不同類(lèi)型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進(jìn)行通信,也難以在通信過(guò)程中進(jìn)行差錯(cuò)控制。（2）報(bào)文交換:報(bào)文交換是以報(bào)文為數(shù)據(jù)交換的單位,報(bào)文攜帶有目標(biāo)地址、源地址等信息,在交換結(jié)點(diǎn)采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,因而有以下優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):①報(bào)文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專(zhuān)用的通信線(xiàn)路,不存在連接建事時(shí)延,用戶(hù)可隨時(shí)發(fā)送報(bào)文。②由于采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式,使之具有下列優(yōu)點(diǎn):（1）在報(bào)文交換中便于設(shè)置代碼檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施,加之交換結(jié)點(diǎn)還具有路徑選擇功能,就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時(shí),重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù),提高了傳輸?shù)目煽啃裕唬?）在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)中容易實(shí)現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換和速率匹配,甚至收發(fā)雙方可以不同時(shí)處于可用狀態(tài)。這樣就便于類(lèi)型、規(guī)格和速度不同的計(jì)算機(jī)之間選行通信（3）提供多目標(biāo)服務(wù),即一個(gè)報(bào)文可以同時(shí)發(fā)送到多個(gè)目的地址,這在電路交換中是很難實(shí)現(xiàn)的；（4）允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí),使優(yōu)先級(jí)高的種優(yōu)先轉(zhuǎn)換。③通信雙方不是固是占有一條通信線(xiàn)路,而是在不同的時(shí)間一段一段地部分占用這條物理通路,因而大大提高了通信線(xiàn)路的利用率。缺點(diǎn):①由于數(shù)據(jù)進(jìn)入交換結(jié)點(diǎn)后要經(jīng)歷存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)發(fā)這一過(guò)程,從而引起轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延（包括接收?qǐng)?bào)文、檢驗(yàn)正確性、排隊(duì)、發(fā)送時(shí)間等）,而且網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大,造成的時(shí)延就愈大,因此報(bào)文交換的實(shí)時(shí)性差,不適合傳送實(shí)時(shí)或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。②報(bào)文交換只適用于數(shù)字信號(hào)。③由于報(bào)文長(zhǎng)度沒(méi)有限制,而每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)都要完整地接收傳來(lái)的整個(gè)報(bào)文,當(dāng)輸出線(xiàn)路不空閑時(shí),還可能要存儲(chǔ)幾個(gè)完整報(bào)文等待轉(zhuǎn)發(fā),要求網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)有較大的緩沖區(qū)。為了降低成本,減少結(jié)點(diǎn)的緩沖存儲(chǔ)器的容量,有時(shí)要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文存在磁盤(pán)上,進(jìn)一步增加了傳送時(shí)延。(3)分組交換:分組交換仍采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式,但將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文先分割為若干個(gè)較短的分組,然后把這些分組(攜帶源、目的地址和編號(hào)信息)逐個(gè)地發(fā)送出去,因此分組交換除了具有報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)外,與報(bào)文交換相比有以下優(yōu)缺點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):①加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。因?yàn)榉纸M是逐個(gè)傳輸,可以使后一個(gè)分組的存儲(chǔ)操作與前一個(gè)分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作并行,這種流水線(xiàn)式傳輸方式減少了報(bào)文的傳輸時(shí)間。此外,傳輸一個(gè)分組所需的緩沖區(qū)比傳輸一份報(bào)文所需的緩沖區(qū)小得多,這樣因緩沖區(qū)不足而言等待發(fā)送的機(jī)率及等待的時(shí)間也必然少得多。②簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)管理。因?yàn)榉纸M的長(zhǎng)度固定,相應(yīng)的緩沖區(qū)的大小也固定,在交換結(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)器的管理通常被簡(jiǎn)化為對(duì)緩沖區(qū)的管理,相對(duì)比較容易。③減少了出錯(cuò)機(jī)率和重發(fā)數(shù)據(jù)量。因?yàn)榉纸M較短,其出錯(cuò)機(jī)率必然減少,每次重發(fā)的數(shù)據(jù)量也就大大減少,這樣不僅提高了可靠性,也減少了傳輸時(shí)延。④由于分組短小,更適用于采用優(yōu)先級(jí)策略,便于及時(shí)傳送一些緊急數(shù)據(jù),因此對(duì)于計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信,分組交換顯然更為合適些。缺點(diǎn):①盡管分組交換比報(bào)文交換的傳輸時(shí)延少,但仍存在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延,而且其編點(diǎn)交換機(jī)必須具有更強(qiáng)的處理能力。②分組交換與報(bào)文交換一樣,每個(gè)分組都要加上源、目的地址和分組編號(hào)等信息,使傳送的信息量大約增大5%~則,一定程度上降低了通信效率,增加了處理的時(shí)間,使控制復(fù)雜,時(shí)延增加。③當(dāng)分組交換采用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí),可能出現(xiàn)失序、丟失或重復(fù)分組,分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí),要對(duì)分組按編號(hào)進(jìn)行排序等工作,增加了麻煩。若采用虛電路服務(wù),雖無(wú)失序問(wèn)題,但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個(gè)過(guò)程。 總之,若要傳送的數(shù)據(jù)量很大,且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于呼叫時(shí)間,則采用電路交換較為合適：當(dāng)端到端的通路由很多段的鏈路組成時(shí),采用分組交換傳送數(shù)據(jù)則較為合適。從提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信道利用率上看,報(bào)文交換和分組交換優(yōu)于電路交換,其中分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小,尤其適合于計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。練習(xí)題一、選擇題 1．在分組交換網(wǎng)中,X.25分組長(zhǎng)度的缺省值為（） A.160字節(jié) B.53字節(jié) C.128字節(jié) D.48字節(jié) 2．下列關(guān)于分組交換網(wǎng)絡(luò)的說(shuō)法不正確的是（）。 A.多個(gè)分組可以動(dòng)態(tài)共事結(jié)點(diǎn)鏈路,線(xiàn)路利用率較高 B.在分組交換網(wǎng)中,不同數(shù)據(jù)率的站點(diǎn)可以交換分組 C.當(dāng)負(fù)載比較重時(shí),網(wǎng)絡(luò)拒絕接收更多的連接 D.當(dāng)負(fù)載比較重時(shí),分組仍被接收,但增加傳輸延遲 3．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中,兩種數(shù)據(jù)傳輸方式為（）。 A.虛電路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式 B.虛通路方式和數(shù)據(jù)報(bào)方式 C.數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛通道方式 D.虛通道方式和虛通路方式 4．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中,外部虛電路,內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)為（）。 A.從用戶(hù)和網(wǎng)絡(luò)角度看，每個(gè)分組都被單獨(dú)處理 B.外部的用戶(hù)沒(méi)有連接,只是向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組 C.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部分別處理每個(gè)分組,發(fā)往網(wǎng)絡(luò)的分組要標(biāo)明虛電路號(hào)及順序號(hào) D.網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部為傳輸分組建立邏輯連接 5．在分組交換網(wǎng)絡(luò)中，若需在網(wǎng)絡(luò)目的接點(diǎn)緩沖分組，重新排序后再發(fā)送至目的站點(diǎn)的傳送方式（）。 A.外部虛電路,內(nèi)部虛電路 B.外部虛電路,內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào) C.外部數(shù)據(jù)報(bào),內(nèi)部虛電路 D.外部數(shù)據(jù)報(bào),內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào) 答案 1、C 2、C 3、A 4、C 5、B二、填空題1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由負(fù)責(zé)信息傳遞的和負(fù)責(zé)信息處理的組成。2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要表現(xiàn)在、和用戶(hù)間三個(gè)方面。3、按地理分布范圍來(lái)分類(lèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為、和三種。4、按交換方式來(lái)分類(lèi)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為、和三種。 5、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展可概括為、和三個(gè)階段。 答案 1、通信子網(wǎng)；資源子網(wǎng) 2、硬件資源共享，軟件資源共享，信息交換 3、廣域網(wǎng)，局域網(wǎng)，城域網(wǎng) 4、電路交換網(wǎng)，報(bào)文交換網(wǎng)，分組交換網(wǎng) 5、面向終端的計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)第二章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)【學(xué)習(xí)目的】 1、掌握數(shù)據(jù)通信與傳輸?shù)幕靖拍詈凸ぷ髟?，包括?shù)據(jù)通信模型、傳輸概念、模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸、傳輸損害等。 2、掌握數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼的基本方法和簡(jiǎn)單工作原理，包括調(diào)制與編碼原理、模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信息編碼、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼等。 3、掌握多路復(fù)用的基本工作原理及其常用技術(shù)，包括多路復(fù)用技術(shù)、頻分多路復(fù)用、時(shí)分多路復(fù)用、統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用等。 4、熟悉物理層典型接口RS232所完成的工作及四種特性，掌握RS232C的內(nèi)部電路功能及幾種應(yīng)用。比較RS232C接口及其它接口，了解V.24接口，RS449接口，V.35接口，X.21接口的特性?！局攸c(diǎn)綜述】2.1數(shù)據(jù)通信與傳輸2.1.1數(shù)據(jù)通信模型簡(jiǎn)單的概念性通信模型包括數(shù)據(jù)源、發(fā)送器、傳輸系統(tǒng)、接受器和目的站，如圖2-1所示。圖2-1概念性的通信模型2.1.2傳輸概念從通信系統(tǒng)的基本理論上分析，傳輸?shù)拇_知信號(hào)可用兩類(lèi)概念來(lái)描述：時(shí)域概念和頻域概念。1.時(shí)域概念從時(shí)域概念分析，信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，可分為連續(xù)信號(hào)和離散信號(hào)。(1)連續(xù)信號(hào)：連續(xù)信號(hào)在時(shí)間上和取值上都是連續(xù)變化的，例如，話(huà)音是一種典型的連續(xù)信號(hào)。(2)離散信號(hào)：離散信號(hào)在時(shí)間上和取值上都是離散的，例如，計(jì)算機(jī)所用的二進(jìn)制信號(hào)是一種典型的離散信號(hào)。(3)周期信號(hào)：信號(hào)可分為周期信號(hào)與非周期信號(hào)。周期信號(hào)是指周期性重復(fù)的信號(hào)形式，它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：S(t+T)=S(t)-∞<t<+∞ 式中T為信號(hào)周期。S(t)表示信號(hào)是一個(gè)時(shí)域函數(shù)，也表示每一瞬時(shí)信號(hào)的幅度。(4)正弦信號(hào)：正弦信號(hào)是典型的周期性連續(xù)信號(hào)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：S(t)=Asin()式中參數(shù)A表示幅度、f表示頻率、表示相位。余弦信號(hào)也是典型的周期性連續(xù)信號(hào)，余弦信號(hào)與正弦信號(hào)僅在相位上相差900。2.頻域概念從頻域概念上分析，任何一個(gè)信號(hào)可由多個(gè)頻率成分組成。頻域法可用頻譜分析或其它正交變換的方式來(lái)描述和研究信號(hào)。3.數(shù)據(jù)率與頻帶的關(guān)系根據(jù)頻譜分析，可知不論單個(gè)方波脈沖信號(hào)，還是周期性矩形波信號(hào)均有無(wú)限頻寬，但信號(hào)的大部分能量集中于一個(gè)相對(duì)窄的頻帶之內(nèi)，我們把這個(gè)相對(duì)窄的頻帶稱(chēng)之為信號(hào)的有效頻帶或頻帶。在理論上，可進(jìn)一步熟悉并理解下列有用結(jié)論：(1)奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則：理想低通信道的最高碼元傳輸速率=2B(波特,Baud)其中，B為理想低通信道的帶寬，單位為赫茲(Hz)。(2)香農(nóng)(Shannon)公式：給定信道的極限信息傳輸速率=Blog2(1+S/N)(比特/秒，bit/s)其中，B為信道的帶寬；S為信道內(nèi)所傳送信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)的噪聲功率。香農(nóng)(Shanmn)公式是針對(duì)噪聲信道而言的，適用于模擬信道和數(shù)字信道。而奈奎斯特(Nyquist)準(zhǔn)則指明了無(wú)噪聲的數(shù)字信道的信道容量。2.1.3模擬數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸首先要求理解術(shù)語(yǔ)：數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)的含義，如圖2-2所示。圖2-2數(shù)據(jù)、信息和信號(hào)的含義數(shù)據(jù)是有意義的實(shí)體，分為模擬數(shù)據(jù)和離散數(shù)據(jù)，前者在某個(gè)區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值，后者則產(chǎn)生離散的值。而信號(hào)是數(shù)據(jù)的(電子或電磁)編碼形式，分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬傳輸和數(shù)字傳輸?shù)奶卣鳎? 模擬傳輸是一種不考慮內(nèi)容的傳輸模擬信號(hào)的方法。不論模擬信號(hào)所表示的模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一定距離的傳輸，模擬信號(hào)的幅度會(huì)減小，即存在衰減(又稱(chēng)衰耗)。在模擬傳輸系統(tǒng)中，,通過(guò)放大器來(lái)支持遠(yuǎn)距離的模擬信號(hào)傳輸。問(wèn)題是經(jīng)多級(jí)放大后會(huì)使噪音分量累加，影響通信質(zhì)量。? 數(shù)字傳輸則與所傳信號(hào)的內(nèi)容有關(guān)。傳輸介質(zhì)的衰減頻率特性，相移頻率特性會(huì)使數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生失真，數(shù)字信號(hào)只能在有限的距離內(nèi)傳輸。為了延長(zhǎng)數(shù)字信號(hào)的傳輸距離，通常使用中繼器(也稱(chēng)再生器)，將其整形后傳輸。數(shù)字傳輸中主要問(wèn)題是時(shí)延。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以通過(guò)調(diào)制解調(diào)器用模擬信號(hào)表示，而模擬數(shù)據(jù)也可以通過(guò)編碼解碼器用數(shù)字信號(hào)表示。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都可以在合適的傳輸介質(zhì)上進(jìn)行傳輸。2.1.4傳輸損害在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，信號(hào)會(huì)受干擾而產(chǎn)生失真，稱(chēng)之為傳輸損害。傳輸損害有各種類(lèi)型，分為外部損害和內(nèi)部損害。前者是外部信號(hào)源使傳輸系統(tǒng)產(chǎn)生的信號(hào)失真，而后者是傳輸系統(tǒng)本身內(nèi)部所引起的信號(hào)失真。傳輸損害的詳細(xì)分類(lèi)參見(jiàn)表2-1。衡量傳輸損害程度的重要參數(shù)之一是信噪比，它是傳輸介質(zhì)同一點(diǎn)上信號(hào)與噪聲的功率比，常以分貝(dB)計(jì)。設(shè)：S為信號(hào)功率(W)，N為噪聲功率(W)。例如，信噪功率比為1000，則信噪比以電平分貝計(jì)為：10log10(S/N)=10log10(1000)=30dB信噪比越高，傳輸損害越小，信號(hào)在接收端也就失真越小。表2-1傳輸損害的分類(lèi)2.2數(shù)據(jù)調(diào)制與編碼2.2.1調(diào)制與編碼原理所謂調(diào)制是在發(fā)送端載波信號(hào)的某些特性根據(jù)輸入信號(hào)而變化的過(guò)程。所謂編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成數(shù)字信號(hào)，以便通過(guò)數(shù)字信道傳送出去。在接收端相反處理過(guò)程，稱(chēng)為解碼，再變換回原始的信號(hào)形式。信號(hào)經(jīng)調(diào)制或編碼后，將會(huì)更有效適合于系統(tǒng)、介質(zhì)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。2.2.2模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制模擬數(shù)據(jù)的原始信號(hào)頻譜分量的頻率較低，不適合于直接在模擬信道中傳輸，必須進(jìn)行模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制。模擬數(shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制技術(shù)有：AM幅度調(diào)制、FM頻率調(diào)制和PM相位調(diào)制，分別使載波的幅度、頻率和相位隨調(diào)制信號(hào)的變化而變化。而在接收端通過(guò)解調(diào)又可恢復(fù)原始的模擬信號(hào)。2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)連續(xù)的載波信號(hào)的參量進(jìn)行調(diào)制稱(chēng)之為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)傳輸是通過(guò)數(shù)字調(diào)制解調(diào)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最基本的數(shù)字調(diào)制方式有：幅移鍵控法ASK，頻移鍵控法FSK和相移鍵控法PSK，如圖2-3所示。圖2-3基本的數(shù)字調(diào)制方式其基本原理：? ASK通過(guò)調(diào)制載波的振幅來(lái)實(shí)現(xiàn)，用載波頻率的兩個(gè)不同的振幅來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值。在有些情況下，一個(gè)振幅為零，即用振幅恒定載波的存在來(lái)表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字，而另一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字用載波的不存在表示。圖中‘0'為無(wú)載波輸出，‘1’為恒幅載波。? FSK通過(guò)調(diào)制載波的頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)，用載波頻率附近的兩個(gè)不同頻率來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制值。圖中‘0’為頻率F1，‘1’為頻率F2。? PSK通過(guò)調(diào)制載波的相位來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用載波信號(hào)的相位移動(dòng)來(lái)表示數(shù)據(jù)。在圖2-4中，‘0’表示發(fā)送與以前已發(fā)信號(hào)串同相的信號(hào)；‘1’表示發(fā)送與以前已發(fā)信號(hào)串反相的信號(hào)。上述各種技術(shù)也可以組合起來(lái)使用，常見(jiàn)的組合是幅移鍵控法ASK和相移鍵控法PSK的組合，組合后在兩個(gè)振幅上均可以分別出現(xiàn)部分相移和整體相移。例如：正交相移鍵控法(QPSK)、正交幅移鍵控法(QAM)等技術(shù)。2.2.4數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼在數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼中，可以用不歸零電壓電平表示，但它對(duì)同步的要求較高，系統(tǒng)本身也具有若干缺點(diǎn)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)傳輸是通過(guò)編解碼器(CODEC)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。最普遍而且最容易的方法是用兩個(gè)電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字。二進(jìn)制數(shù)字‘0’用無(wú)電壓來(lái)表示，二進(jìn)制數(shù)字‘1’用正電壓來(lái)表示，這種方法稱(chēng)之為不歸零制(NRZ：NonRetumtoZero)編碼。其它常用的編碼有:曼徹斯特(Manchester)編碼，差分曼徹斯特編碼等，在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。? 曼徹斯特(Manchester)編碼曼徹斯特(Manchester)編碼規(guī)則：(1)在每個(gè)碼元(即指一位)的中間必須存在跳變；(2)二進(jìn)制數(shù)字‘0’用低電位跳變到高電位來(lái)表示；(3)二進(jìn)制數(shù)字‘1’用高電位跳變到低電位來(lái)表示。? 差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼規(guī)則：(1)在每個(gè)碼元的中間必須存在跳變；(2)二進(jìn)制數(shù)字‘0’在每個(gè)碼元周期開(kāi)始時(shí)有跳變；(3)二進(jìn)制數(shù)字‘1’在每個(gè)碼元周期開(kāi)始時(shí)無(wú)跳變。上述兩種編碼的特點(diǎn)：發(fā)送時(shí)鐘均包含于信號(hào)的數(shù)據(jù)流中，例如，發(fā)送數(shù)據(jù)速率為10Mbit/s，則發(fā)送時(shí)鐘頻率為20Mbit/s。在接收端從信號(hào)的數(shù)據(jù)流中，獲取發(fā)送端時(shí)鐘，常稱(chēng)其為自同步編碼。2.2.5模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼最常見(jiàn)的例子是脈沖代碼調(diào)制(PCM，常稱(chēng)"脈沖編碼調(diào)制")。它以采樣定理為基礎(chǔ)，常用于對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行編碼。(1)什么是采樣定理?采樣定理是模擬信號(hào)數(shù)字化的理論基礎(chǔ)，定理描述為：如果對(duì)某一帶寬(B)有限的時(shí)間連續(xù)信號(hào)(模擬信號(hào))進(jìn)行采樣，采樣頻率fs滿(mǎn)足fs2B，那么接收端根據(jù)這些采樣值就能準(zhǔn)確地確定恢復(fù)原信號(hào)。這就是說(shuō)，若要傳輸模擬信號(hào)，不一定要傳輸模擬信號(hào)本身，可以只傳輸按采樣定理得到的采樣值。(2)PCM處理三步驟：采樣(或稱(chēng)取樣)、量化、編碼。PCM全稱(chēng)是脈沖編碼調(diào)制,就是將模擬信號(hào)的采樣量化值變換成代碼。PCM通信系統(tǒng)組成方框圖，如下圖2-4所示：圖2-4PCM工作原理輸人的模擬信號(hào)m(t)經(jīng)抽樣、量化、編碼后變成了數(shù)字信號(hào)(PCM信號(hào))，經(jīng)信道傳輸?shù)竭_(dá)接收端，先由譯碼器恢復(fù)出抽樣值，再經(jīng)低通濾波器濾出模擬基帶信號(hào)m(t)。通常，將量化與編碼的組合稱(chēng)為模/數(shù)變換器；而譯碼與低通濾波的組合稱(chēng)為數(shù)/模變換器。前者完成由模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的變換；后者則相反，即完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的變換。2.3多路復(fù)用2.3.1多路復(fù)用技術(shù) 多路復(fù)用(Multiplex，簡(jiǎn)寫(xiě)為MUX)是指在一條物理線(xiàn)路上建立多條邏輯信道，使多個(gè)用戶(hù)能共享某一線(xiàn)路。它能有效地節(jié)省線(xiàn)路的開(kāi)銷(xiāo)，降低通信的成本，提高系統(tǒng)的工作效率。這一共享原理在通信技術(shù)中十分重要，常用的多路復(fù)用有頻分多路復(fù)用(FDM)、時(shí)分多路復(fù)用(TDM)和統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用(STDM)?，F(xiàn)在，在移動(dòng)通信中還采用碼分多址(CDMA)復(fù)用技術(shù)，在光纖上采用波分復(fù)用(WDM)技術(shù)。這章主要討論FDM、TDM和STDM三種多路復(fù)用技術(shù)。2.3.2頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用(FDM)是一種共享通信線(xiàn)路的方法，早就成為載波電話(huà)系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)、衛(wèi)星通信系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)。它將傳輸介質(zhì)的可用頻帶劃分為多個(gè)子頻帶，傳輸介質(zhì)允許傳輸?shù)淖畲髱捈词切诺廊萘?，每一子頻帶構(gòu)成一個(gè)子信道。現(xiàn)以在載波電話(huà)系統(tǒng)中應(yīng)用頻分多路復(fù)用(FDM)為例，說(shuō)明其工作原理，如圖2-5所示。通常話(huà)音頻帶為(300~3400)Hz，常用4KHz帶寬計(jì)算。圖2-5頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用仍然很廣泛，例如，在日常生活中，收聽(tīng)的無(wú)線(xiàn)廣播電臺(tái)、收看的電視節(jié)目等，都是采用FDM方式工作的。2.3.3時(shí)分多路復(fù)用TDM是將終端設(shè)備發(fā)送來(lái)的信號(hào)以交織的序列在一條線(xiàn)路上發(fā)送。時(shí)分多路復(fù)用器負(fù)責(zé)掃描相連的各終端以確定數(shù)據(jù)的發(fā)送，其掃描方法可以按位、按字節(jié)、按字符、按字等方式對(duì)每個(gè)終端進(jìn)行掃描。這里側(cè)重討論隔位掃描和隔字符掃描。1.隔位掃描多路復(fù)用是按位輪流采樣各路的數(shù)字輸入信號(hào)，然后按采樣次序串行發(fā)送，形成交錯(cuò)的位圖稱(chēng)為位流(比特流)。其特點(diǎn)是：(1)位流的前后都得加上同步位，兩同步位之間的數(shù)據(jù)形成一幀；(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸效率約為90-98%；(3)無(wú)論各信源有無(wú)數(shù)據(jù)傳送，均發(fā)送信源的時(shí)隙，當(dāng)存在空時(shí)隙時(shí)，會(huì)浪費(fèi)傳輸容量。2.隔字符掃描多路復(fù)用是按字符輪流采樣各路的數(shù)字輸入信號(hào)，然后按采樣的次序發(fā)送字符流。字符可設(shè)置成任意位數(shù)，其他特點(diǎn)類(lèi)同隔位掃描多路復(fù)用。在數(shù)字傳輸網(wǎng)中，現(xiàn)有準(zhǔn)同步數(shù)字系列(PDH)，同步數(shù)字系列(SDH)。PDH是以脈沖編碼調(diào)制(PCM)為基礎(chǔ)構(gòu)成的，我國(guó)現(xiàn)采用E系列制式，其數(shù)字信號(hào)分級(jí)：? 一次群E1的數(shù)據(jù)速率為2.048Mbit/s(64Kbit/s32=2.048Mbit/s)? 二次群E2的數(shù)據(jù)速率為8.448Mbit/s? 三次群E3的數(shù)據(jù)速率為34.368Mbit/s? 四次群E4的數(shù)據(jù)速率為138.264Mbit/s? 五次群E5的數(shù)據(jù)速率為565.148Mbit/s而北美、日本等地區(qū)，采用的T系列分為DS0~DS4：DS0為64kbit/s；T1數(shù)據(jù)傳輸速率為24×64Kbit/s=1.544Mbit/s(DS-l)；T2傳輸速率為6.312Mbit/s(DS-2)；T3為44.736Mbit/s(DS-3)；T4為274Mbit/s(DS-4)等。為了在干線(xiàn)網(wǎng)上有效地傳送高次群的比特流，以利于全球范圍的寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)間互連，美國(guó)貝爾通信研究公司(Bellcore)最早提出了同步光纖網(wǎng)(SONET：SynchronousOpticalNETwork)，后來(lái)成為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANYST1.105~105。SONET標(biāo)準(zhǔn)為應(yīng)用光纖傳輸系統(tǒng)定義了線(xiàn)路傳送速率的分級(jí)結(jié)構(gòu)。以51.840Mbit/s(相當(dāng)于PDH的E3/T3傳輸速率)為基礎(chǔ)，對(duì)電信號(hào)來(lái)說(shuō)，作為第1級(jí)同步傳送信號(hào)，即STS-1(SynchronousTransportSignal-1)；對(duì)于光信號(hào)而言，則是第1級(jí)光載波，即OC-1(OpticalCarrier-1)。1988年ITU-T在SONET的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)修改，制定了相應(yīng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一同步數(shù)字系列(SDH：SynchronousDigitalHierarchy)，即G.707，G.708，G.709系列建議，隨后又增加了十多條建議。SDH以155.520Mbit/s作為第1級(jí)同步轉(zhuǎn)移模式，即STM-1(SynchronousTransferMode-1)，較高等級(jí)的STM-N則是N個(gè)STM-1的復(fù)用。2.3.4統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用 在分組交換網(wǎng)中，采用的分組多路復(fù)用技術(shù)，是基于統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律而設(shè)計(jì)的一種動(dòng)態(tài)時(shí)分多路復(fù)用方式。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用(STDM：StatisticalTimeDivisionMultiple)又稱(chēng)動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用，或稱(chēng)異步時(shí)分復(fù)用，是一種按需分配媒體資源的方式，即當(dāng)用戶(hù)有數(shù)據(jù)要傳輸時(shí)才分配資源，若用戶(hù)暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就不分配，如圖2-6(a)所述。為了比較，圖2-6(b)給出了靜態(tài)時(shí)分復(fù)用，即同步時(shí)分復(fù)用，它是一種固定分配資源的方式，即將多個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)分別置于預(yù)定的時(shí)隙內(nèi)傳送。圖2-6（a）統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用和（b）同步時(shí)分多路復(fù)用從圖2-6(a)和(b)比較可見(jiàn)，設(shè)線(xiàn)路傳輸速率為19.2kbit/s，若用戶(hù)終端數(shù)n=4，則采用靜態(tài)時(shí)分復(fù)用方式時(shí)，傳輸?shù)难h(huán)周期T=，其中ti表示第i個(gè)用戶(hù)所用的時(shí)隙。因此，每個(gè)用戶(hù)的平均數(shù)據(jù)速率為4800bit/s；當(dāng)采用動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用時(shí)，每個(gè)用戶(hù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可高于平均速率，最高可達(dá)到線(xiàn)路傳輸速率19.2Kbit/s。但動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用方式在各個(gè)線(xiàn)路接口處應(yīng)采取必要的技術(shù)措施：(1)設(shè)置緩沖區(qū)，按需要存儲(chǔ)已到達(dá)的分組；(2)設(shè)置流量控制，以利于緩和用戶(hù)爭(zhēng)用資源而引發(fā)的沖突。2.4數(shù)據(jù)通信的物理層接口2.4.1RS232C接口RS232C接口是由美國(guó)電氣工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)提出的參考標(biāo)準(zhǔn)，定義為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備(DCE)間的接口，在數(shù)據(jù)通信中應(yīng)用非常廣泛，如圖2-7所示。RS232C接口完成下列兩項(xiàng)工作：提供DTE和DCE之間的物理連接；規(guī)定它的25個(gè)插腳的每個(gè)信號(hào)的含義。圖2-7數(shù)據(jù)通信模式與RS232C接口(1)RS232C的電氣特性：確定接口的電壓電平和電壓變化的定時(shí)關(guān)系。RS232C標(biāo)準(zhǔn)定義如下：比-3更負(fù)的電壓電平=二進(jìn)制‘1’=傳號(hào)比+3更正的電壓電平=二進(jìn)制‘0’=空號(hào)采用反邏輯，即外部特性與設(shè)備內(nèi)芯片的電氣特性相反，當(dāng)二進(jìn)制‘1’=傳號(hào)時(shí)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路反向輸出比-3更負(fù)的電壓電平，當(dāng)二進(jìn)制‘0’=空號(hào)時(shí)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路反向輸出比+3更正的電壓電平，如圖2-8所示。圖2-8非平衡方式RS232C電氣特性(2)RS232C的機(jī)械特性：規(guī)定RS232C有25個(gè)插腳，引線(xiàn)做了具體安排：引線(xiàn)在每端都被捆扎成一根帶端接插頭的電纜；DTE和DCE必須各具有一個(gè)陰陽(yáng)屬性相反的插頭，以便與該電纜連接。(3)RS232C功能特性：DTE和DCE之間的連接必須包含數(shù)據(jù)傳輸引線(xiàn)、信號(hào)傳輸引線(xiàn)和控制引線(xiàn)以及其他重要的功能。RS232C的功能分成以下四類(lèi)：接地、數(shù)據(jù)、控制和定時(shí)。(4)RS232C接口的三種應(yīng)用：異步應(yīng)用的RS332C，同步應(yīng)用的RS332C，零調(diào)制解調(diào)器連接。2.4.2其他標(biāo)準(zhǔn)接口1.V.24標(biāo)準(zhǔn)接口V.24標(biāo)準(zhǔn)接口是由CCITTV系列建議之一，其功能大體與RS232C相同，唯一的區(qū)別在于插腳號(hào)和有關(guān)數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備引線(xiàn)狀態(tài)。V.24標(biāo)準(zhǔn)對(duì)插腳采用lxx來(lái)編號(hào)，例如在RS232C上"數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備"引線(xiàn)為插腳20，而在V.24上為電路108/1和108/2。2.RS449接口RS449接口比RS332有更多的引線(xiàn)和功能。RS232C標(biāo)準(zhǔn)的主要目的是將RS232C的電氣特性、機(jī)械特性和功能特性分解成獨(dú)立的文件。3.V.35接口V.35接口的一些特性如下：(1)34插腳連接器；(2)與V.24的設(shè)計(jì)相類(lèi)似，但V.35具有平衡的數(shù)據(jù)和時(shí)鐘信號(hào)；(3)較高的數(shù)據(jù)速率，但傳輸距離極限與RS232C相似。4.X.21接口X.21接口實(shí)現(xiàn)每根引線(xiàn)進(jìn)行多路復(fù)用，完成多種功能。X.21為15插腳連接器，依賴(lài)于它所連接的設(shè)備要具有適當(dāng)?shù)闹悄埽瑧?yīng)用于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。它與RS232C的本質(zhì)區(qū)別在于X.21接口要求DTE和DCE具有更多的邏輯功能和智能。2.5差錯(cuò)控制2.5.1差錯(cuò)檢測(cè)側(cè)重理解和應(yīng)用奇偶校驗(yàn)，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(簡(jiǎn)稱(chēng)循環(huán)冗余碼)的檢測(cè)方法。1.奇偶校驗(yàn)奇偶校驗(yàn)是在基于字符的通信(異步或同步)中采用的一種差錯(cuò)檢測(cè)方法。它是在一個(gè)二進(jìn)制字上加一位，以便檢測(cè)差錯(cuò)。? 在偶校驗(yàn)時(shí)，要在每一個(gè)字符上增加一個(gè)附加位，使含"1"的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。? 在奇校驗(yàn)時(shí)，要在每一個(gè)字符上增加一個(gè)附加位，使含"1"的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。接收端檢測(cè)該校驗(yàn)位，以確定是否有差錯(cuò)發(fā)生。奇偶檢驗(yàn)方法的缺陷:如果有兩個(gè)數(shù)據(jù)位在傳輸中出錯(cuò)，接收端仍將可能無(wú)法檢測(cè)出差錯(cuò)的數(shù)據(jù)。奇偶檢驗(yàn)檢錯(cuò)適用于低速數(shù)據(jù)傳輸:通常偶檢驗(yàn)常用于異步傳輸或低速傳輸，奇檢驗(yàn)用于同步傳輸。2.循環(huán)冗余檢錯(cuò)循環(huán)冗余碼(CRC)是一種分組碼。在一個(gè)長(zhǎng)度為T(mén)的碼組中有k個(gè)信息位和n個(gè)校驗(yàn)位，校驗(yàn)位的產(chǎn)生只與該組內(nèi)的k個(gè)信息位有關(guān)。通常稱(chēng)這種結(jié)構(gòu)的碼為(T,k)碼，此值k/T稱(chēng)為這種碼的編碼效率。發(fā)送站將含k位數(shù)據(jù)通過(guò)移位寄存器(即除以一常數(shù))，產(chǎn)生一個(gè)含n位的幀校驗(yàn)序列，后隨數(shù)據(jù)位組成發(fā)送幀T。接收站將收到的幀T仍除以同一常數(shù)P，若余數(shù)為0，則表示傳輸中沒(méi)有出錯(cuò)。2.5.2差錯(cuò)控制計(jì)算機(jī)通信中的差錯(cuò)控制主要用來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃耘c傳輸效率，它涉及糾、檢錯(cuò)編碼理論與方法、數(shù)據(jù)信道中差錯(cuò)分布的統(tǒng)計(jì)特性，以及選擇相應(yīng)的差錯(cuò)控制方式。計(jì)算機(jī)通信中的差錯(cuò)控制方式基本上可分為以下三類(lèi)：(1)自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)(ARQ)：接收端檢測(cè)到接收信息有錯(cuò)時(shí),通過(guò)重發(fā)發(fā)送端保存的副本以達(dá)到糾錯(cuò)的目的；(2)前向糾錯(cuò)(阻C)：接收端檢測(cè)到接收信息有錯(cuò)后，通過(guò)計(jì)算，確定差錯(cuò)的位置，并自動(dòng)加以糾正：(3)混合方式：接收端采取糾錯(cuò)混合，對(duì)少量差錯(cuò)予以自動(dòng)糾正，而超過(guò)其糾正能力的差錯(cuò)則通過(guò)重發(fā)原信息的方法加以糾正。不論哪種控制差錯(cuò)方式，都是以降低實(shí)際傳輸效率來(lái)提高其傳輸?shù)目煽啃浴Ｒ虼?，在信道特性已?jīng)確定的條件下，差錯(cuò)控制的基本任務(wù)是尋求簡(jiǎn)單、有效的方法確保系統(tǒng)的可靠性。目前，按碼的構(gòu)型可分為分組碼和卷積碼。常用的分組碼有：恒比碼、垂直水平奇偶校驗(yàn)碼、記數(shù)校驗(yàn)瑪、斜校法校驗(yàn)碼、循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。其中卷積碼則在前向糾錯(cuò)系統(tǒng)中應(yīng)用較多，而循環(huán)冗余校驗(yàn)碼在數(shù)據(jù)鏈路控制中應(yīng)用最為普遍。思考題答案1、什么是基帶信號(hào)？什么是寬帶信號(hào)？信號(hào)的帶寬與頻譜有何關(guān)系？答：將數(shù)字信號(hào)"1"或"0"直接用兩種不同的電壓表示，這種高電平和低電平不斷交替的信號(hào)稱(chēng)為基帶信號(hào)。經(jīng)過(guò)調(diào)制后的模擬信號(hào)是寬帶信號(hào)。信號(hào)的帶寬就是它的頻譜寬度。2、奈氏準(zhǔn)則與香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信中的意義是什么？答：它們分別給出了無(wú)噪聲信道和有噪聲信道的最大傳輸速率。3、什么是數(shù)據(jù)編碼？簡(jiǎn)述三種常用的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)→數(shù)字信號(hào)的基帶方式編碼。答：所謂數(shù)據(jù)編碼是將模擬數(shù)據(jù)或數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成數(shù)字信號(hào)，以便通過(guò)數(shù)字信道傳送出去。常用的數(shù)據(jù)編碼有：不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼。4、何謂波特率和比特率？它們之間的關(guān)系是什么？答：波特率（RB）是每秒發(fā)送的信號(hào)數(shù)，是調(diào)制速率；比特率（Rb）是每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)。關(guān)系：Rb=RBlog2V5、信號(hào)在傳輸中，常遇到哪幾種噪聲？產(chǎn)生的原因是什么？答：一般把噪聲分為高斯白噪聲、交叉調(diào)制噪聲、串音及脈沖干擾噪聲等。高斯白噪聲又稱(chēng)為起伏噪聲或熱噪聲，它是由于導(dǎo)體中電子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，存在于所有的電子設(shè)備中，其能量隨頻譜是均勻分布的，主要包括信道內(nèi)元器件所產(chǎn)生的熱噪聲和散彈噪聲等。脈沖干擾噪聲是指外來(lái)的幅度大而持續(xù)時(shí)間短的干擾，它是一種無(wú)規(guī)則的時(shí)而安靜時(shí)而突發(fā)的噪聲，例如：電火花、電吹風(fēng)、雷電、閃電干擾等形成的噪聲。這類(lèi)噪聲的特點(diǎn)是突發(fā)的脈沖幅度大，但每個(gè)突發(fā)脈沖的持續(xù)時(shí)間短，并且相鄰?fù)话l(fā)脈沖之間往往有較大的平靜期。串音是指附近線(xiàn)路上的信號(hào)經(jīng)電耦合而形成的干擾；交叉調(diào)制噪聲是指當(dāng)兩個(gè)不同頻率的信號(hào)共用一條傳輸介質(zhì)時(shí)，若系統(tǒng)中有非線(xiàn)性元件存在，則會(huì)產(chǎn)生這兩個(gè)信號(hào)頻率的和、差及其整數(shù)倍頻率的信號(hào)來(lái)，并會(huì)干擾相應(yīng)頻率范圍內(nèi)的正常傳輸信號(hào)。6、請(qǐng)簡(jiǎn)述惠特克─卡切尼柯夫─香農(nóng)模擬信號(hào)采樣定理。答：采樣定理：如果對(duì)某一帶寬(B)有限的時(shí)間連續(xù)信號(hào)(模擬信號(hào))進(jìn)行采樣，采樣頻率fs滿(mǎn)足fs2B，那么接收端根據(jù)這些采樣值就能準(zhǔn)確地確定恢復(fù)原信號(hào)。7、模擬傳輸系統(tǒng)與數(shù)字傳輸系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是什么？答：在模擬傳輸系統(tǒng)中是采用模擬信號(hào)傳送數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)的特點(diǎn)是使用放大器來(lái)補(bǔ)償信號(hào)在傳輸過(guò)程中的衰減；在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，既可采用數(shù)字信號(hào)，也可采用模擬信號(hào)傳送數(shù)據(jù)。數(shù)字傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)是在傳輸介質(zhì)中插入轉(zhuǎn)發(fā)器（Repeater）以補(bǔ)償傳輸過(guò)程中信號(hào)的衰耗和抑制干擾。當(dāng)采用數(shù)字信號(hào)時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)器收到被干擾和衰減的數(shù)字信號(hào)后，恢復(fù)出原來(lái)的0、1信號(hào)序列，重新發(fā)送出去；當(dāng)采用模擬信號(hào)時(shí)（假設(shè)這時(shí)模擬信號(hào)運(yùn)載的是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)），轉(zhuǎn)發(fā)器首先從模擬信號(hào)中恢復(fù)出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，然后再產(chǎn)生一個(gè)新的無(wú)噪聲模擬信號(hào)發(fā)送出去。8、簡(jiǎn)述TDM的基本原理，并分析TDM與ATDM的區(qū)別與特點(diǎn)。答：TDM是將終端設(shè)備發(fā)送來(lái)的信號(hào)以交織的序列在一條線(xiàn)路上發(fā)送。時(shí)分多路復(fù)用器負(fù)責(zé)掃描相連的各終端以確定數(shù)據(jù)的發(fā)送，其掃描方法可以按位、按字節(jié)、按字符、按字等方式對(duì)每個(gè)終端進(jìn)行掃描。9、通信中的同步方式有幾種？什么叫同步傳輸？什么叫異步傳輸？答：數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞揭话惴譃槲煌?、字符同步等。同步傳輸中，在每塊數(shù)據(jù)的開(kāi)頭設(shè)置專(zhuān)門(mén)的同步字符，它可以是一個(gè)字符或多個(gè)字符，然后要求發(fā)送端和接收端在該幀數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中保持同步。 異步字符同步傳輸中，發(fā)送端可以在任意時(shí)刻發(fā)送字符，字符之間的間隔時(shí)間可以任意變化。該方法是將字符看作一個(gè)獨(dú)立的傳送單元，在每個(gè)字符的前后各加入1～3位信息作為字符的開(kāi)始和結(jié)束標(biāo)志位，以便在每一個(gè)字符開(kāi)始時(shí)接收端和發(fā)送端同步一次，從而在一串比特流中可以把每個(gè)字符識(shí)別出來(lái)。練習(xí)題一、選擇題1．多路復(fù)用是（）。A.在信道中增加帶寬的過(guò)程 B.使多個(gè)數(shù)據(jù)源共享使用一個(gè)公共線(xiàn)路的技術(shù)C.到郵局去寄信 D.通過(guò)時(shí)間共享頻率的能力2．"復(fù)用"是一種將若干個(gè)彼此獨(dú)立的信號(hào)合并為一個(gè)可在同一信道上傳輸?shù)模ǎ.調(diào)制信號(hào) B.已調(diào)信號(hào) C.復(fù)合信號(hào) D.單邊帶信號(hào) 3．設(shè)有一個(gè)頻分多路復(fù)用系統(tǒng)，系統(tǒng)的頻率為300~3000Hz，相連各終端的輸入基帶信號(hào)的頻寬皆為制施，不考慮防護(hù)頻帶，試問(wèn)該系統(tǒng)最多能允許的復(fù)用路數(shù)為（）。A.7 B.6 C.13 D.154．設(shè)有一個(gè)同步時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)，它與三個(gè)用戶(hù)終端相連。其用戶(hù)終端的數(shù)據(jù)速率分別為2400bit/s、2400bit/s和4800bit/S。試問(wèn)該多路傳輸線(xiàn)路的數(shù)據(jù)速率最高為：（）。A.2400bit/s B.4800bit/s C.7200bit/s D.9600bit/s5．在統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)中，當(dāng)某一輸入端狀態(tài)空閑時(shí)，將會(huì)（）。A.發(fā)送一個(gè)"1"或"0"字符 B.發(fā)送一個(gè)控制字符C.發(fā)送一個(gè)空字符 D.不發(fā)送數(shù)據(jù)6．在數(shù)字信號(hào)分級(jí)中，DS1信號(hào)包含的數(shù)字化話(huà)路的路數(shù)為（）。A.12 B.24 C.48 D.967．下列關(guān)于T1多路復(fù)用器說(shuō)法：（）是不正確的。A.它必須通過(guò)信道服務(wù)部件與線(xiàn)路連接 B.它可以脫離數(shù)字信號(hào)分級(jí)而單獨(dú)使用C.它不能處理輸入的數(shù)字化話(huà)音 D.它可以在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的全雙工線(xiàn)路上工作8．CCITT建議有兩種PCM體制，其中E1的數(shù)據(jù)率為（）Mbit/s，共有（）個(gè)時(shí)隙。A.1.544,24 B.1.544,32 C.2.048,24 D.2.048,32 9．若在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)，以高于（）最高有效信號(hào)頻率的速率對(duì)信號(hào)f(t)進(jìn)行采樣，那么，這些采樣值包含了原始信號(hào)的全部信息。A.一倍 B.兩倍 C.三倍 D.四倍10．模擬信號(hào)的數(shù)字傳輸?shù)睦碚摶A(chǔ)是：（）。A.ASK調(diào)制 B.時(shí)分復(fù)用 C.采樣定理 D.脈沖振幅調(diào)制11．脈沖代碼調(diào)制的傳輸過(guò)程：先將模擬信號(hào)經(jīng)采樣、量化、編碼后變成了數(shù)字信號(hào)，經(jīng)信道傳輸?shù)浇邮斩?，先由譯碼器恢復(fù)出采樣值，在經(jīng)（）濾出模擬基帶信號(hào)。A.低通濾波器 B.高通濾波器 C.串并變換器 D.中繼器12．PCM的采樣速率為每秒8000次，這是因?yàn)椋ǎ?。A.這個(gè)速率代表PCM技術(shù)所能支持的最大速率 B.這個(gè)速率確保了唯一性C.這個(gè)速率確保了語(yǔ)音信號(hào)能夠無(wú)失真地重構(gòu)D.這個(gè)速率通過(guò)采樣芯片很容易獲得13．一般來(lái)說(shuō)，數(shù)字傳輸比模擬傳輸能獲得較高的信號(hào)質(zhì)量，這是因?yàn)椋ǎ?。A.中繼器再生數(shù)字脈沖，去掉了失真；而放大器在放大模擬信號(hào)的同時(shí)也放大了失真B.數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)小，而且不容易失真C.模擬信號(hào)是連續(xù)的,不容易發(fā)生失真D.數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)容易采樣14．局域計(jì)算機(jī)網(wǎng)傳輸?shù)闹饕幋a方案為（）。A.格雷碼 B.補(bǔ)碼 C.曼徹斯特碼 D.不歸零碼15．碼通常是：（）。A.每位字符8位 B.每位字符8位或7位C.發(fā)送方和接收方同時(shí)約定 D在所有計(jì)算機(jī)中都相同16．ASCII碼：（）。A.是一種七位代碼，有128種組合 B.是8位EBCDIC碼的子集C.只在美國(guó)和加拿大使用 D.第一個(gè)電編碼系統(tǒng)17．當(dāng)采用奇校驗(yàn)編碼時(shí)，每個(gè)符號(hào)中含有0的個(gè)數(shù)是（）。A.奇數(shù) B.偶數(shù) C.未知數(shù) D.以上都不對(duì)18．當(dāng)采用偶校驗(yàn)編碼時(shí)，每個(gè)符號(hào)(包括校驗(yàn)位)中含有1的個(gè)數(shù)是：（）。A.奇數(shù) B.偶數(shù) C.未知數(shù) D.以上都不對(duì)19．對(duì)于低速傳輸來(lái)說(shuō)，奇偶校驗(yàn)是一種令人滿(mǎn)意的檢錯(cuò)法，通常奇校驗(yàn)用于（）。A.異步傳輸 B.低速傳輸 C.同步傳輸 D.以上都不對(duì) 20．一維奇偶校驗(yàn)碼適合于（）。A.檢測(cè)隨機(jī)錯(cuò)誤 B.不僅檢錯(cuò)，而旦可以糾錯(cuò)C.檢測(cè)突發(fā)錯(cuò)碼 D.檢測(cè)兩個(gè)錯(cuò)碼21．在理論上，各種調(diào)制方式的頻帶利用率都存在著極限，對(duì)二進(jìn)制頻帶傳輸來(lái)說(shuō)，它的頻帶利用率是（）bit/s?Hz。A.2 B.1 C.O D.3答案：1、B 2、C 3、B 4、D 5、D 6、B 7、C 8、D 9、B 10、C 11、A 12、C 13、A 14、C 15、C 16、A 17、C 18、B 19、C 20、A 21、B二、填空題 1、將下列描述與設(shè)備類(lèi)型相匹配。一個(gè)設(shè)備類(lèi)型可以用一次、多次或根本不用；而對(duì)于每一個(gè)描述僅有一個(gè)正確的設(shè)備類(lèi)型。 設(shè)備類(lèi)型： a. DCE b. DTE 描述： （1）實(shí)際地處理和使用數(shù)據(jù) （2）例子包括調(diào)制解調(diào)器或數(shù)字服務(wù)裝置 （3）處理信號(hào)，使其與線(xiàn)路規(guī)范相一致 （4）例子包括終端和主計(jì)算機(jī) 2、把下列描述與復(fù)用類(lèi)型相匹配。每一種復(fù)用類(lèi)型可以使用一次、多次或根本不用；而對(duì)于每一個(gè)描述僅可以有一個(gè)正確的復(fù)用類(lèi)型。 復(fù)用類(lèi)型： a. 頻分復(fù)用 b. 時(shí)分復(fù)用 c. 統(tǒng)計(jì)復(fù)用 描述： （1）免除了對(duì)調(diào)制解調(diào)器的需求，因?yàn)樗褂媚M技術(shù) （2）智能多路復(fù)用，能夠最大限度地使用線(xiàn)路 （3）把通道劃分成若干個(gè)較慢的窄的子信道 （4）把固定的時(shí)隙分配給每條傳輸線(xiàn)路，不管它的用戶(hù)是否有數(shù)據(jù)要傳輸 3、根據(jù)RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)，在傳送每一個(gè)字符或每一比特塊之前，DTE都要把引腳置成ON狀態(tài)，DCE作為響應(yīng)動(dòng)作把引腳也置成ON狀態(tài)。而在每一字符或比特塊傳送結(jié)束時(shí)，這兩個(gè)引腳都會(huì)被關(guān)閉。如果在這里發(fā)生的握手過(guò)程是基于字符的，則可以推斷，與RS-232-C相鄰的高層采用步協(xié)議；如果在這里發(fā)生的握手過(guò)程是基于比特塊的，則可以推斷，與RS-232-C相鄰的高層采用步協(xié)議。4、為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，模擬傳輸系統(tǒng)需要使用來(lái)增強(qiáng)信號(hào)，而在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，則使用。5．?dāng)?shù)字調(diào)制技術(shù)的三種基本形式是、和。6．采用曼徹斯特編碼的100Mb/s局域網(wǎng)的碼元傳輸速率為Baud。7．模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換過(guò)程包括、和三個(gè)步驟。8．分組交換的具體方式可分為方式和方式。答案：1．（1）b（2）a（3）a（4）b2．（1）a（2）c（3）a（4）b3．RTS CTS 異同4．放大器 中繼器5．移幅鍵控 移頻鍵控 移相鍵控6．200M7．采樣 量化 編碼8．虛電路 數(shù)據(jù)報(bào)第三章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)【學(xué)習(xí)目的】 1、了解開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型中的若干重要概念。 2、熟悉OSI/RM各層協(xié)議的功能及基本原理。 3、掌握流量控制與差錯(cuò)控制的基本原理。 【重點(diǎn)綜述】3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述3.1.1分層次的體系結(jié)構(gòu) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也采用了層次結(jié)構(gòu)的方法，每一層都完成某些特定的功能。每一層的功能都是向它的上一層提供一定的服務(wù)，并把這種服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)對(duì)上層屏蔽起來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)：靈活性、層與層的獨(dú)立性。 一般將網(wǎng)絡(luò)中的各層和協(xié)議的集合，稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。如SNA、DNA、OSI等。3.1.2開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型 OSI參考模型只定義了分層結(jié)構(gòu)中的每一層向其高層所提供的服務(wù)，它提供了一個(gè)概念化和功能化的結(jié)構(gòu)。ISO/OSI參考模型從下至上定義了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話(huà)層、表示層、應(yīng)用層七層。 各層的主要功能簡(jiǎn)介：（1）物理層(PhysicalLayer)：功能：完成相鄰節(jié)點(diǎn)之間原始比特流的傳輸，分如下四個(gè)方面研究：機(jī)械特性：連接器形狀，DB25；電氣特性：正、負(fù)邏輯，傳輸介質(zhì)、速率、距離等；功能特性：每一根信號(hào)線(xiàn)的功能定義；過(guò)程特性：完成特定功能時(shí)，各信號(hào)的工作過(guò)程；例如：EIARS-232-C，RS-449，RS-422，RS-423，RS-530；CCITTV.24，V.28，V.35，X.21，X.3，X.28，X.29；CCITT10Base5，10Base2，10BaseT；（2）數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)：功能：完成相鄰節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的可靠傳輸；主要是解決：成幀(frame)、差錯(cuò)控制、流量控制；例如：SDLC，HDLC，LAPB；LAN的數(shù)據(jù)鏈路層又分為兩個(gè)子層：介質(zhì)訪問(wèn)子層（MAC）、邏輯鏈路子層（LLC）。（3）網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer)：功能：完成兩個(gè)主機(jī)之間的報(bào)文的傳輸；主要解決：報(bào)文(packet)傳輸、主機(jī)尋址、路由選擇、擁塞控制、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)；例如：IP、IPX。（4）傳輸層(TransportLayer)：功能：在兩個(gè)主機(jī)的不同進(jìn)程之間提供無(wú)差錯(cuò)和有效的數(shù)據(jù)通信服務(wù)；主要解決：進(jìn)程尋址、流量控制、差錯(cuò)控制、服務(wù)質(zhì)量QoS、多路復(fù)用和分解；例如：TCP/UDP、SPX。（5）會(huì)話(huà)層(SessionLayer)：功能：完成用戶(hù)進(jìn)程之間的會(huì)話(huà)管理；主要解決：同步、令牌管理；例如：OSI’s會(huì)話(huà)層協(xié)議、SUN’sRPC；（6）表示層(PresentationLayer)：功能：完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密/解密、數(shù)據(jù)壓縮/解壓；例如：OSIASN.1。（7）應(yīng)用層(ApplicationLayer)：功能：提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的各種接口和應(yīng)用層協(xié)議；例如：E-mail、Telnet、FTP、WWW、BBS、Gopher、Achieve、WAIS。3.2OSI/RM中的若干重要概念3.2.1協(xié)議和接口網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱(chēng)為協(xié)議； 網(wǎng)絡(luò)中上下層之間傳遞數(shù)據(jù)的約定稱(chēng)為接口；3.2.2PCI、SDU和PDU （N）PCI是第N層協(xié)議控制信息。（N）SDU是第N層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元，它是供(N+1)層與(N)層間接口用的數(shù)據(jù)，只要求在(N)連接的兩端保持其大小，而不管在傳送過(guò)程中還要經(jīng)過(guò)什么變化。因此,一個(gè)(N)層SDU就是(N)服務(wù)所要傳送的邏輯數(shù)據(jù)單元。(N)PDU為第N層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，即不同站點(diǎn)的第N層對(duì)等實(shí)體之間，為實(shí)現(xiàn)第N層協(xié)議所交換的信息單元。上述三種數(shù)據(jù)單元的關(guān)系:在最簡(jiǎn)單的情況下,由于(N)層的服務(wù)數(shù)據(jù)單元(N)SDU就相當(dāng)于(N)層的用戶(hù)數(shù)據(jù)，所以(N)SDU和(N+1)PDIJ對(duì)應(yīng)。而(N)PDU=(N)PCI+（N）SDU=(N)PCI+(N+1)PDU但是,在許多情況下,服務(wù)數(shù)據(jù)單元和協(xié)議數(shù)據(jù)并不等同,當(dāng)(N)SDU較長(zhǎng),而(N)協(xié)議所要求的(N)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(N)PDU較短時(shí),就要對(duì)(NmDU進(jìn)行分段處理。然后,再分別加上不同的協(xié)議控制信息,形成不同的(N)PDU來(lái)傳送;當(dāng)PDU所要求的長(zhǎng)度比SDU大時(shí),也可以將幾個(gè)SDU及其相應(yīng)的PCI合并,成為一個(gè)PDU來(lái)傳送,這就是"合塊"的情況。在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和運(yùn)輸層,其(N)pnu分別是指比特、幀、分組和報(bào)文。3.2.4面向連接和無(wú)連接服務(wù)面向連接服務(wù)(connection-oriented)，類(lèi)似電話(huà)服務(wù)；每次數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)過(guò)連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接撤銷(xiāo)三個(gè)過(guò)程。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，各數(shù)據(jù)單元不攜帶目的(destination)地址，而使用連接號(hào)。接收方接收的數(shù)據(jù)與發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)次序一致且不發(fā)生錯(cuò)誤。無(wú)連接服務(wù)(connectionless)，類(lèi)似郵政服務(wù)；每個(gè)數(shù)據(jù)單元攜帶完整的目的地址并單獨(dú)傳送，不保證順序、正確性3.2.5、服務(wù)原語(yǔ) 是指服務(wù)用戶(hù)與服務(wù)提供者之間進(jìn)行交互時(shí)所要交換的一些必要信息。OSI/RM規(guī)定了四種服務(wù)原語(yǔ)類(lèi)型。如表3-1所示：表3-14種服務(wù)原語(yǔ)及其意義3.3物理層 物理層主要負(fù)責(zé)在物理鏈路上傳輸非結(jié)構(gòu)的位流;提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。1.機(jī)械特性：機(jī)械特性規(guī)定了物理連接時(shí)采用的可接插連接器的規(guī)格、尺寸、連接器中引腳(Pin)數(shù)量等。2.電氣特性：電氣特性規(guī)定了在物理連接傳輸二進(jìn)制位流(比特流)時(shí)線(xiàn)路上信號(hào)電壓高低、阻抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等。物理層接口的電氣特性主要分為三類(lèi)：非平衡型、新的非平衡型和新的平衡型。? 非平衡型的信號(hào)發(fā)送器和接收器采用平平在首方式工作，信號(hào)用一根導(dǎo)線(xiàn)傳輸，所有信號(hào)公用一根地線(xiàn)；信號(hào)傳輸速率限于20kbps以?xún)?nèi)，電纜長(zhǎng)度限于15m以?xún)?nèi)。? 新的非平衡型的發(fā)送器采用非平衡方式工作，接收器采用平衡方式工作，信號(hào)用一根導(dǎo)線(xiàn)傳輸，所有信號(hào)公用兩根地線(xiàn):隨著傳輸速率的提高，傳輸距離將縮短。? 新的平衡型的發(fā)送器和接收器均以差分方式工作，信號(hào)用兩根導(dǎo)線(xiàn)傳輸，信號(hào)的電平由兩根導(dǎo)線(xiàn)上信號(hào)的差值表示；隨著傳輸距離的縮短，傳輸速率提高。3.功能特性：功能特性規(guī)定了物理接口上各條信號(hào)線(xiàn)的功能分配和確切定義。物理接口上的信號(hào)線(xiàn)通常分為4類(lèi):致壁、控制、定時(shí)和地壘。4.規(guī)程特性：規(guī)程特性定義了各信號(hào)線(xiàn)的工作規(guī)則和先后順序。3.4數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的作用：（1）幀同步，（2）流控，（3）差錯(cuò)控制，（4）尋址，（5）同一鏈路上的數(shù)據(jù)和控制信息的識(shí)別，（6）鏈路管理。3.4.1鏈路控制技術(shù)數(shù)據(jù)鏈路層引用流量控制(FlowControl)技術(shù)，其目的是確保發(fā)送站的發(fā)送速率不能超過(guò)接收站接收幀的速率，防止緩沖區(qū)溢出。兩種基本的流控技術(shù)：停-等流控和滑動(dòng)窗口流控。1.停-等流控停-等(stop-and-wait)流控是最簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)鏈路層流量控制方法，其基本原理：發(fā)方發(fā)出一幀后，必須停止發(fā)送且得等待收方發(fā)回的確認(rèn)，才能接著發(fā)下一幀。存在問(wèn)題是鏈路的利用率低。2.滑動(dòng)窗口流控"滑動(dòng)窗口"機(jī)制是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀的順序控制的邏輯過(guò)程。要求通信兩端結(jié)點(diǎn)(或稱(chēng)結(jié)點(diǎn))設(shè)置發(fā)送存儲(chǔ)單元(緩沖區(qū))，用于保存已發(fā)送但尚未被確認(rèn)的幀，對(duì)應(yīng)著一張連續(xù)序號(hào)列表。實(shí)質(zhì)上，這也等效成一個(gè)先進(jìn)先出(FIFO：FirstInFirstOut))的隊(duì)列，如圖3-1所示。圖3-1滑動(dòng)窗口的概念圖圖中所示的允許發(fā)送但未收到確認(rèn)的序號(hào)隊(duì)列的界，稱(chēng)為發(fā)送窗口。其上界和下界分別稱(chēng)為發(fā)送窗口的上沿H(W)和下沿L(W)，上沿與下沿的區(qū)間定義為窗口尺寸W。設(shè)WT為發(fā)送窗口的尺寸，這表示要占用存儲(chǔ)單元的數(shù)量。同理，在接收端也可設(shè)置類(lèi)似的接收窗口，設(shè)WR為接收窗口尺寸，指示期待接收的幀序號(hào)。窗口尺寸W的選擇與信道的數(shù)據(jù)速率以及傳輸延遲都有關(guān)，還與編號(hào)的位數(shù)有關(guān)。若用n位編號(hào)，可以編2n個(gè)序號(hào)，從0到2n-1，其中最大序號(hào)值Smax=2"-1。經(jīng)常選用的n值為3或7。當(dāng)n=3時(shí)，序號(hào)可為(O~7)，模8循環(huán)使用；當(dāng)n=7時(shí)，序號(hào)可為(0-127)，模128循環(huán)使用。發(fā)送窗口是用來(lái)對(duì)發(fā)送端進(jìn)行流量控制的，發(fā)送窗口尺寸WT表示在沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)的條件下發(fā)送端可連續(xù)發(fā)送的幀數(shù)。就停止等待協(xié)議而言，按照窗口尺寸的概念，其WT=1。這意味著停止等待協(xié)議在發(fā)出一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)的條件下，就不能連續(xù)發(fā)下個(gè)數(shù)據(jù)幀?，F(xiàn)在來(lái)解釋圖3-1中滑動(dòng)窗口的流量控制方法。假定其發(fā)送窗口尺寸WT=5，按定義這表明在沒(méi)有收到對(duì)方確認(rèn)的情況下，發(fā)送端可連續(xù)最多發(fā)5個(gè)數(shù)據(jù)幀。在結(jié)點(diǎn)初始化后，圖3-1的發(fā)送窗口內(nèi)包含5個(gè)序號(hào)，即0向4。當(dāng)發(fā)送端依次發(fā)完了0~1號(hào)數(shù)據(jù)幀，而尚未收到確認(rèn)信息之前，應(yīng)保留緩沖區(qū)內(nèi)用戶(hù)信息，參看圖3-1(a)。此時(shí)窗口的下沿L(W)=0，而窗口的上沿H(W)=4。設(shè)最后收到的確認(rèn)幀的N(R)=2，則表示發(fā)送的幀編號(hào)為0、1號(hào)的幀已全部正確被對(duì)方所接收，收方期待接收序號(hào)為2的幀。這時(shí)將收到幀的N(R)作為窗口的下沿L(W)=2，則窗口上沿H(W)=W+N(R)-1(模8)=6