計算機通信及網(wǎng)絡技術

計算機通信與網(wǎng)絡技術通信系統(tǒng)的基本原理、構成局域網(wǎng)構成、協(xié)議廣域網(wǎng)構成、協(xié)議本課程本學期主要內(nèi)容計算機通信的概念原理、方法和技術。包括數(shù)據(jù)通信的基本理論，系統(tǒng)組成，各組成部分采用的主要技術

了解通信技術的發(fā)展及趨勢通信的基本概念、方法數(shù)據(jù)通信的原理：FourierAnalysisBandwidth-LimitedSignalsTheMaximumDataRateofChannel通信的基本媒體及其特性MagneticMediaTwistedPairBasebandCoaxialCableBroadbandCoaxialCableFiberOptics(continued)通信的基本概念、方法調制系統(tǒng)ASKFSKPSKQAM通信的差錯檢驗衡比碼漢明碼循環(huán)碼

(continued)通信的基本概念、方法電話系統(tǒng)結構策略交換無線通信基本原理交換的基本原理ATM,ISDN基本原理本課程內(nèi)在線索：OSI（OpenSystemInterconnect)七層模型TCP/IP實事標準課程參考書目ComputerNetworks(計算機網(wǎng)絡)UnderstandingDataCommunications&Networks(數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡教程)計算機網(wǎng)絡與因特網(wǎng)通信原理一、通信的歷史回顧1837SamuelMorse電報MorseCode1876AlexanderGrahamBell電話1945ENIAC80年代PC發(fā)展90年代Internet應用電話衛(wèi)星電視廣播LANWAN通信EmailTeleconferencingCellularTelephoneInformationService焦點問題什么是連接？導線？電纜？光纖？通信標準易用性安全性開放性二、標準和標準化組織由于各種計算機總是不盡相同，所以它們之間的數(shù)據(jù)傳輸要比想象中的復雜得多不同國家人說話-----------翻譯

不同機器間通信-----------協(xié)議網(wǎng)絡標準化組織網(wǎng)絡標準化組織在建立網(wǎng)絡標準以確保通信和網(wǎng)絡設備有統(tǒng)一的標準方面，許多美國和國際組織發(fā)揮了重要的作用。這些組織包括：

美國國家標準化協(xié)會(ANSI)。

電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)。

國際通信聯(lián)盟(ITU)。

國際標準化組織(ISO)。Internet協(xié)會(ISOC)相關的Internet工程任務組(IETF)。

電子工業(yè)聯(lián)合會(EIA)和相關的通信工業(yè)聯(lián)合會(TIA)。IEEE電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)是建立通信標準的關鍵組織。IEEE是包含科學、技術和教育在內(nèi)的專業(yè)協(xié)會，在140多個國家中積極進行活動。IEEE的計算機協(xié)會局域網(wǎng)委員會發(fā)展了目前應用的許多網(wǎng)絡互連標準，制定了在局域網(wǎng)環(huán)境下物理電纜電路和傳輸?shù)摹?02”標準。802標準802.1—802標準的概述。802.2—邏輯鏈接控制的標準和其他網(wǎng)絡連接標準。802.3—帶有檢測沖突的載波偵聽多路存取方法(CSMA/CD)標準。802.4—傳遞總線存取的令牌標準。802.5—令牌環(huán)存取以及LAN與MAN間通信的標準。802.6—包括高速無連接網(wǎng)絡互連在內(nèi)的LAN和MAN網(wǎng)絡標準。802.7—寬帶電纜技術標準。802.8—光纖電纜技術標準。802.9—集成網(wǎng)絡互連服務(如語音和數(shù)據(jù)集成)的標準。802.10—LAN和MAN能共同使用的安全性標準。802.11—無線連接標準。802.12—要求優(yōu)先級存取方法標準。802.14—有線電視寬帶通信標準。國際通信聯(lián)盟ITU是為調制解調器、電子郵件和數(shù)字電話系統(tǒng)制訂標準的。ITU為下列標準做出了貢獻：

調制解調器的V標準，如56Kbps傳輸?shù)男耉.90標準。用于國際電子郵件交換的X.400標準。全世界電子郵件目錄的X.500標準。X.25WAN標準。(分組交換）電子工業(yè)聯(lián)合會(EIA)EIA的成員包括電子公司和電信設備制造商。它也是ANSI的成員。EIA的首要課題是設備間的電氣連接和數(shù)據(jù)的物理傳輸。RS-232（或稱EIA-232）它已成為大多數(shù)PC機與調制解調器或打印機等設備通信的規(guī)范ISOOSI模型：典型分層模型國家標準和技術協(xié)會DES加密算法3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型每一層實現(xiàn)特定的功能，并且只與上下兩層直接通信分層協(xié)議的目的在于把各種特定的功能分離開來，并使其實現(xiàn)對其他層次來說是透明的。這種分層結構使各個層次的設計和測試相對獨立。3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型兩個國家領導人的對話3、開放系統(tǒng)和開放系統(tǒng)互連模型應用OSI七層協(xié)議進行通信3.1OSI模型概述-----應用層最高層，即應用層（AplicationLayer）直接與用戶和應用程序打交道。應用層為用戶提供電子郵件、文件傳輸、遠程登錄和資源定位等服務。應用層也定義了一些協(xié)議集，以支持通過全屏幕文字編輯器方式來模擬各種不同類型的終端。3.1OSI模型概述-----表示層表示層（PresentationLayer）以用戶可理解的格式為上層用戶提供必要的數(shù)據(jù)。表示層也提供數(shù)據(jù)的安全措施。在把數(shù)據(jù)交給低層傳送前，它可以先對數(shù)據(jù)進行加密。另一端的表示層負責在收到數(shù)據(jù)后解密。用戶根本不知道數(shù)據(jù)曾經(jīng)改變過。對于侵權問題嚴重的廣域網(wǎng)（覆蓋面積廣）來說，這一技術特別重要。3.1OSI模型概述-----會話層會話層（SessionLayer）允許不同主機上的應用程序進行會話，或建立虛連接。舉例來說，某個用戶登錄到一個遠程系統(tǒng)，并與之交換信息。會話層管理這一進程，控制哪一方有權發(fā)送信息，哪一方必須接收信息。這其實是一種同步機制。差錯恢復。例如，若一個用戶正在網(wǎng)絡上發(fā)送一個大文件的內(nèi)容，而網(wǎng)絡忽然壞了。當網(wǎng)絡重新工作時，用戶是否必須從該文件的起始處開始重傳呢？回答是否定的，因為會話層允許用戶在一個長的信息流中插入檢查點。若網(wǎng)絡崩潰了，只要將最后一個檢查點以后丟去的數(shù)據(jù)重傳。用戶層次上的單一事務機制的實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中刪去一個記錄3.1OSI模型概述-----運輸層運輸層（TransportLayer）運輸層負責選擇通信使用的網(wǎng)絡。一臺計算機可能連接著好幾個網(wǎng)絡，其速度、費用和通信類型各不相同。到底選擇哪一個取決于很多因素。比如，傳輸?shù)男畔⑹呛荛L的連續(xù)數(shù)據(jù)流，還是分為多次間歇傳送。接收方不僅要對分組重新排序，還得驗證所有的分組是否都已收到。3.1OSI模型概述-----網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層（NetworkLayer）管理路由策略。哪一條才是最快、最便宜或最安全的呢？哪些路才是寬闊、沒有阻塞的呢？是讓整個報文采用同一路由，還是把報文分組后分別傳送呢？網(wǎng)絡層控制著通信子網(wǎng)（CommunicationsSubnet）。所謂通信子網(wǎng)就是實現(xiàn)路由和數(shù)據(jù)傳輸所必需的傳輸媒體和交換組件的集合。網(wǎng)絡層是針對子網(wǎng)的最高層次。計費3.1OSI模型概述---數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）負責監(jiān)督相鄰網(wǎng)絡節(jié)點的信息流動。它使用檢錯或糾錯技術來確保正確的傳輸。解決流量控制的問題。管理數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)通常被組合成幀加以傳輸。幀是按某種特定格式組織起來的字節(jié)集合。數(shù)據(jù)鏈路層用唯一的比特組合對將要發(fā)送的每一幀的開始和結束進行標示，對接收進來的每一幀進行判斷，然后把無錯的幀送往上一層，即網(wǎng)絡層。3.1OSI模型概述-----物理層物理層（PhysicalLayer）負責在網(wǎng)絡上傳輸數(shù)據(jù)比特流。這與數(shù)據(jù)通信的物理或電氣特性有關。傳輸媒體是銅質電纜、光纖還是衛(wèi)星？數(shù)據(jù)怎樣由A點傳到B點？物理層以比特流的方式傳送來自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，而不去理會數(shù)據(jù)的含義或格式。同樣，它接收數(shù)據(jù)后，不加分析，直接傳給數(shù)據(jù)鏈路層。3.1OSI模型概述-----小節(jié)下面3層主要處理網(wǎng)絡通信的細節(jié)問題。它們一起向上層用戶提供服務。上面4層主要針對端對端的通信。它們定義用戶間的通信協(xié)議，但不關心數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蛯訉崿F(xiàn)細節(jié)。3.2物理層物理層由兩個主要部分組成：傳輸媒體和連接策略。傳輸媒體：決定了信號是如何傳送的。雙絞線、同軸電纜、光纖、衛(wèi)星、微波塔無線電波3.2物理層連接策略：如何連接A—F，讓他們實現(xiàn)通信？電路交換報文交換分組交換3.2物理層-----電路交換打電話CircuitSwitching中，兩節(jié)點間的線路將一直保持到其中一方終止通信。也就是說，該線路只用于這兩個節(jié)點間的通信。電路交換要求在開始傳輸信息前完成路由選擇并實現(xiàn)連接。當兩個節(jié)點間需要持續(xù)通信時，這種連接方式最為有用。缺點必須有應答線路沒有充分利用3.2物理層-----報文交換節(jié)點A將這一報文附加上節(jié)點F的地址，點A選擇了節(jié)點C。接著，節(jié)點A把報文（包含了節(jié)點F的地址信息）傳送給C。在節(jié)點C報文被暫時存儲起來，同時其邏輯部件尋找下一節(jié)點。由于報文被每個經(jīng)過的節(jié)點存儲起來，所以使用這一方法的網(wǎng)絡也稱為存儲轉發(fā)網(wǎng)絡（Store-and-ForwardNetwork）。過程3.2物理層-----報文交換與電路交換的區(qū)別?在報文交換中，報文被每個節(jié)點暫時存儲。在電路交換中，節(jié)點象一個交換設備一樣，只負責轉發(fā)數(shù)據(jù)。因為報文交換會導致傳輸延遲。?在電路交換中，兩節(jié)點間的所有信息交換都使用同一條路徑。而在報文交換中，不同的報文可能經(jīng)過不同的路由。因此，不同的報文可以分時共享同一公共線路，這樣，網(wǎng)絡的利用率就提高了。?電路交換在發(fā)送數(shù)據(jù)時，要求收發(fā)雙方共同參與。而報文交換則不需要。報文被發(fā)送到目的地，然后存儲起來等待取用。3.2物理層-----報文交換長報文可能超過了節(jié)點的緩沖器容量，也可能使相鄰節(jié)點間的線路被長時間占用。一個線路故障有可能導致整個報文丟失。因此，報文交換網(wǎng)絡已不再被廣泛采用，而逐漸被更為高效的分組交換網(wǎng)絡所取代。3.2物理層-----分組交換用于把在報文交換中傳輸長報文而導致的問題的影響最小化實現(xiàn)長的報文，將被劃分成更小的單元，即分組。分組的長度隨設計而定每一個分組都帶有目標節(jié)點的地址，還攜帶著其他由網(wǎng)絡協(xié)議所規(guī)定的說明該分組從哪里來到哪里去的附加信息當所有分組到達后，他們就被重新裝配路由方式數(shù)據(jù)報-----------類似報文交換虛電路-----------類似電路交換3.2物理層-----分組交換路由方式數(shù)據(jù)報：采用數(shù)據(jù)報方式，每個分組被獨立地傳輸。也就是說，網(wǎng)絡協(xié)議將每一個分組當作單獨的一個報文，對它進行路由選擇。這種方式允許路由策略考慮網(wǎng)絡環(huán)境的實際變化。如果某條路徑發(fā)生阻塞，它可以變更路由。虛電路：網(wǎng)絡協(xié)議在發(fā)送分組前，首先建立一條線路（虛電路）。所有分組通過同一條路徑傳輸，以確保正確地按次序到達目標節(jié)點。不同的虛電路可以共享一條公共網(wǎng)絡線路每一個節(jié)點上的邏輯部件負責存儲接收到的分組，并為它們安排行程。路由方式優(yōu)劣3.2物理層-----連接策略的比較3.3數(shù)據(jù)鏈路層當物理層發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時，在它上面的數(shù)據(jù)鏈路層負責確保它正確地運作。競爭當兩個以上節(jié)點同時要在同一媒體上進行傳輸時，就會發(fā)生競爭。帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問 令牌傳遞(TokenPassing):把一串循環(huán)通過所有網(wǎng)絡節(jié)點的特定比特流稱為令牌。循環(huán)節(jié)點順序編號錯誤檢測和校正奇偶校驗

4分層與TCP/IP協(xié)議七層參考模型是在網(wǎng)絡互聯(lián)被發(fā)明之前設計的，因此模型中沒有包含用于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的一層。另外，七層參考模型為會話協(xié)議提供了完整的一層，而這一層隨著計算機系統(tǒng)從大型分時系統(tǒng)轉變到個人工作站后已經(jīng)變得不很重要了。在這種情況下，開發(fā)TCP/IP的研究人員發(fā)明了一個新的分層模型。4分層與TCP/IP協(xié)議第一層：物理層，對應于基本網(wǎng)絡硬件，如同ISO七層參考模型一樣。第二層：網(wǎng)絡接口層，規(guī)定了怎樣把數(shù)據(jù)組織成幀及計算機怎樣在網(wǎng)絡中傳輸幀，類似于I