計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第五版)課件(完整版)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第五版）104-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述2第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述31.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述41.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展第1階段面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)1950s初SAGE具有通信功能的單機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)+通信技術(shù)1960s初SABRE等具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、通信控制分離計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述51.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展具有通信功能的單機(jī)系統(tǒng)H：HOST，主機(jī)T：Terminal，終端

THTTT…04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述61.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)CCP：通信控制處理機(jī)C：集中器HCCPCTTTT…04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述71.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展第2階段

以分組交換網(wǎng)為中心的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1960s中，ARPANET

兩級(jí)子網(wǎng)，分組交換04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述81.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展第3階段

專用網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)互連1970s初，ALOHAnet誕生1970s末，IP、TCP和UDP三協(xié)議概念完成1980s，IEEE802標(biāo)準(zhǔn)，LAN發(fā)展1983年，OSI/RM提出1984年，Internet誕生04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述91.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展第4階段Internet的迅猛發(fā)展

1993年，<美>NII計(jì)劃、WWW、

瀏覽器、C/S1995~2000年，Internet產(chǎn)品和服務(wù)1990s，路由與高速路由器、局域網(wǎng)、定義和實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)Internet服務(wù)模式等方面研究突破2001年至今，光通信、住宅寬帶接入Internet、P2P、三網(wǎng)融合、移動(dòng)通信、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、智慧城市……04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述101.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義無公認(rèn)定義自主的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)集合把分布在不同地點(diǎn)的多個(gè)計(jì)算機(jī)物理上互連，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源為目標(biāo)的系統(tǒng)。通信信道：網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)鏈路

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)：由傳輸介質(zhì)鏈路連接在一起的設(shè)備111.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)邊緣功能：資源共享功能（數(shù)據(jù)處理、提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）。組成：主機(jī)、終端及其外設(shè)和相關(guān)軟件。通信方式客戶機(jī)/服務(wù)器方式服務(wù)器：為網(wǎng)絡(luò)用戶提供共享資源和服務(wù)功能的計(jì)算機(jī)或設(shè)備，運(yùn)行服務(wù)器端軟件。客戶機(jī)（工作站）：接受服務(wù)或訪問服務(wù)器資源的計(jì)算機(jī)，運(yùn)行客戶端軟件。工作模式工作站/文件服務(wù)器模式客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）模式瀏覽器/服務(wù)器（B/S）模式對(duì)等連接方式

所有計(jì)算機(jī)平等，獨(dú)自管理自己的資源，配置相同協(xié)議。04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述121.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.網(wǎng)絡(luò)核心功能：網(wǎng)絡(luò)通信功能（數(shù)據(jù)的加工、變換、傳輸和交換等通信處理工作），

即將一個(gè)主計(jì)算機(jī)的信息傳送給另一個(gè)主計(jì)算機(jī)。組成：通信處理機(jī)、通信設(shè)備（集中器、信號(hào)變換器等）和通信線路等設(shè)備和相關(guān)軟件。04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述131.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.網(wǎng)絡(luò)核心通信方式：交換線路交換

在通信期間，發(fā)送方和接收方之間一直保持一條專用的物理通路，而通路中間經(jīng)過了若干節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接。建立線路傳輸數(shù)據(jù)拆除線路04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述141.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.網(wǎng)絡(luò)核心通信方式：交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理：數(shù)據(jù)在傳輸過程中，要由交換節(jié)點(diǎn)將輸入數(shù)據(jù)存入節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)內(nèi)，一旦輸出線路空閑，就將數(shù)據(jù)發(fā)送出去。報(bào)文交換報(bào)文交換是基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的一種交換技術(shù)。報(bào)文交換傳輸?shù)男畔挝皇菆?bào)文，其中包含收發(fā)站地址及控制等信息。04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述151.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.網(wǎng)絡(luò)核心通信方式分組交換信息傳輸單位：分組（Packet）原理：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)方式數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)：每個(gè)分組被獨(dú)立傳輸，分組可能經(jīng)由不同的路徑到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)。屬于同一個(gè)

報(bào)文的分組可能以亂序到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，需對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)排序重組。虛電路服務(wù)：傳輸數(shù)據(jù)之前，建立一條源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的路徑（虛電路），所有分

組都沿著這條虛電路按順序傳送。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義16

43214321數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)11222333444231ADBEC15243DBEC15243A【例】主機(jī)A向D發(fā)送一報(bào)文1234虛電路服務(wù)12341234123404-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述171.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.2.1按地理位置分類1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1.2.3其他分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述18

1.2.1按地理位置分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述19總線拓?fù)洌˙usTopology）結(jié)構(gòu)

所有設(shè)備都通過一根公共總線進(jìn)行通信，信息沿總線進(jìn)行廣播式傳送。優(yōu)點(diǎn)

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，增刪節(jié)點(diǎn)容易。任何節(jié)點(diǎn)的故障都不會(huì)造成全網(wǎng)的癱瘓，可靠性高。缺點(diǎn)

任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)都要經(jīng)過總線，總線成為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸。節(jié)點(diǎn)數(shù)目多時(shí)，易發(fā)生信息擁塞。1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述20環(huán)狀拓?fù)洌≧ingTopology）結(jié)構(gòu)

設(shè)備被連接成環(huán)，信息廣播式傳送。每臺(tái)設(shè)備只能和相鄰節(jié)點(diǎn)直接通信。與其他節(jié)點(diǎn)通信，信息必須依次經(jīng)過二者間的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)

傳輸路徑固定，無路徑選擇問題，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)任何節(jié)點(diǎn)的故障都會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓，可靠性較差。網(wǎng)絡(luò)的管理較復(fù)雜，投資費(fèi)用較高。需要調(diào)整時(shí)，需要將全網(wǎng)停下來重新配置，擴(kuò)展性、靈活性差，維護(hù)困難。1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述21星狀拓?fù)洌⊿tarTopolopy）結(jié)構(gòu)

由一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)和若干從節(jié)點(diǎn)組成。中央節(jié)點(diǎn)可與從節(jié)點(diǎn)直接通信，從節(jié)點(diǎn)之間的通信必須經(jīng)過中央節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接。1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，建網(wǎng)容易，傳輸速率高。每節(jié)點(diǎn)獨(dú)占一條傳輸線路，消除了數(shù)據(jù)傳送堵塞現(xiàn)象。每臺(tái)計(jì)算機(jī)及其接口的故障不會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)展性好，配置靈活，增刪改一個(gè)站點(diǎn)容易實(shí)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)易管理和維護(hù)。缺點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可靠性依賴于中央節(jié)點(diǎn)，一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述22樹狀拓?fù)洌═reeTopology）結(jié)構(gòu)

層次結(jié)構(gòu)，頂端是樹根，帶分支，

不形成閉合回路。信息交換在上下節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。樹根接收各節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)

適用于匯集信息的應(yīng)用要求

連接簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，易于擴(kuò)展和故障隔離。

缺點(diǎn)各節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性大。1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述23網(wǎng)狀拓?fù)洌∕eshTopology）結(jié)構(gòu)

每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)之間都有一條且多于一條的鏈路相連通。優(yōu)點(diǎn)

容錯(cuò)能力強(qiáng)，如果網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)節(jié)點(diǎn)或一段鏈路發(fā)生故障，信息可通過其他節(jié)點(diǎn)和鏈路到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)，可靠性高。缺點(diǎn)

建網(wǎng)費(fèi)用高，布線困難。1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述241.2.3其他分類按網(wǎng)絡(luò)的使用范圍劃分：公用網(wǎng)

專用網(wǎng)按信息交換方式劃分：電路交換網(wǎng)

報(bào)文交換網(wǎng)

分組交換網(wǎng)04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述251.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成1.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的軟件組成04-2月-23第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述261.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成

文件服務(wù)器服務(wù)器打印服務(wù)器

應(yīng)用系統(tǒng)服務(wù)器

通信服務(wù)器

……客戶機(jī)網(wǎng)卡

雙絞線通信介質(zhì)

光纖

微波

……

調(diào)制解調(diào)器

中繼器和集線器通信處理設(shè)備網(wǎng)橋

交換機(jī)

路由器

網(wǎng)關(guān)……271.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的軟件組成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）功能操作系統(tǒng)功能網(wǎng)絡(luò)管理功能網(wǎng)絡(luò)通信功能網(wǎng)絡(luò)資源管理功能網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能組成網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）驅(qū)動(dòng)程序子網(wǎng)協(xié)議應(yīng)用協(xié)議網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)常用NOS

WindowsLinuxUNIX1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1.4.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能指標(biāo)第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述281.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1．速率直接反映數(shù)據(jù)的傳送速率。

單位：bit/s1

kbit/s=210bit/s1

Mbit/s=220bit/s1

Gbit/s=230bit/s1

Tbit/s=240bit/s

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述29數(shù)據(jù)率或比特率1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

2．帶寬表示信道傳輸能力。模擬信道：信號(hào)的頻帶寬度，單位Hz，頻域。數(shù)字信道：傳送數(shù)據(jù)的能力，單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)信道所能通過的最高數(shù)據(jù)率，

單位bit/s，時(shí)域。3．吞吐量對(duì)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、端口或其他設(shè)施，單位時(shí)間內(nèi)成功傳送數(shù)據(jù)的數(shù)量，即發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之和，表達(dá)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的傳輸能力。單位：bit/s或B/s

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述301.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

4．時(shí)延數(shù)據(jù)塊從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間?？倳r(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延（1）發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長度/發(fā)送速率（2）傳播時(shí)延傳播時(shí)延=信道長度/電磁波在信道上的傳播速率（3）處理時(shí)延主機(jī)或節(jié)點(diǎn)處理收到數(shù)據(jù)塊花費(fèi)的時(shí)間。（4）排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)塊在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的輸入和輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理的時(shí)間。

31延時(shí)、延遲或遲延1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

4．時(shí)延【例】設(shè)有一個(gè)具有等距離站點(diǎn)的總線局域網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸率為100

Mbit/s，兩個(gè)相鄰站點(diǎn)之間的總線長度為2

000

m，傳播速度為200

m/μs。發(fā)送一個(gè)1

000字節(jié)的幀給另一站點(diǎn)，從發(fā)送開始到接收結(jié)束的時(shí)延是多少？解：發(fā)送時(shí)延：1

000×8

bit/(100×106bit/s)=80

μs

傳播時(shí)延：2

000

m/(200

m/μs)=10μs

總時(shí)延（例中不涉及處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延）：80

μs+10μs=90μs

321.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

5．時(shí)延帶寬積表示從發(fā)送端發(fā)出的但尚未到達(dá)接收端的比特，反映了鏈路的利用情況。時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延×帶寬【例續(xù)】求上例的時(shí)延帶寬積。解：10×10-6s×(100×106bit/s)=1

000bit

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述331.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

6．往返時(shí)間發(fā)送站從發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到收到來自接收站的確認(rèn)信息所經(jīng)歷的時(shí)間。反映了網(wǎng)絡(luò)擁塞程度的變化。7．利用率信道利用率在指定時(shí)間內(nèi)信道被利用的時(shí)間所占的百分比。網(wǎng)絡(luò)利用率全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述341.4.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能指標(biāo)費(fèi)用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化可靠性可擴(kuò)展性可升級(jí)性可管理性可維護(hù)性第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述351.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1．網(wǎng)絡(luò)通信要解決的主要問題（1）電話通信的過程36（2）網(wǎng)絡(luò)通信的主要功能保證數(shù)據(jù)傳輸及時(shí)、準(zhǔn)確、高效等，主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)核心的管理功能，由低層協(xié)議實(shí)現(xiàn)；保證信息能被計(jì)算機(jī)和用戶識(shí)別，主要針對(duì)網(wǎng)絡(luò)邊緣的應(yīng)用管理，主要由高層協(xié)議實(shí)現(xiàn)。371.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（3）網(wǎng)絡(luò)通信中的焦點(diǎn)問題①尋址②差錯(cuò)控制③流量控制④分段及裝配⑤路由⑥編碼轉(zhuǎn)換⑦信息的表達(dá)⑧同步⑨數(shù)據(jù)安全381.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及體系結(jié)構(gòu)的概念（1）采用分層結(jié)構(gòu)的原因合理的層次結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：①層之間是獨(dú)立的。②靈活性好。③結(jié)構(gòu)上可分割開。④易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。⑤能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。391.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）分層的原則①結(jié)構(gòu)清晰，易于設(shè)計(jì)，層數(shù)應(yīng)適中。②每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。③同一節(jié)點(diǎn)相鄰層之間通過接口通信，層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。④每一層都使用下層的服務(wù)，并為上層提供服務(wù)。⑤互相通信的網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)都有相同的層次，不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照相同規(guī)則實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。40（3）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有許多互相連接的節(jié)點(diǎn)，在這些節(jié)點(diǎn)之間要不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)就必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（NetworkProtocol）。411.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下3個(gè)要素組成：①語法（Syntax）：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。例如，在某個(gè)協(xié)議中，第一個(gè)字節(jié)表示源地址，第二個(gè)字節(jié)表示目的地址，其余字節(jié)為要發(fā)送的數(shù)據(jù)等。②語義（Semantics）：比特流每一部分的意思，即定義數(shù)據(jù)格式中每一個(gè)字段的含義。例如，一個(gè)地址是表示要選用的一條路由地址，還是最終的目的地址等。

③同步：關(guān)于數(shù)據(jù)收發(fā)的時(shí)間以及數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)發(fā)送的速度等的詳細(xì)說明。綜上所述，協(xié)議也可以簡(jiǎn)單定義為語義、語法和同步的集合。421.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（4）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)所謂網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型來表示，如下圖所示。如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)不完全相同就稱為異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信需要相應(yīng)的連接設(shè)備進(jìn)行協(xié)議的轉(zhuǎn)換。431.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：①以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)。②第n層的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，只能使用第n-1層提供的服務(wù)。③第n層向第n+1層提供的服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。④僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。⑤不同層次根據(jù)本層數(shù)據(jù)單元格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行封裝。441.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3．接口和服務(wù)（1）接口和服務(wù)的關(guān)系對(duì)于一個(gè)層次化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，每一層中活動(dòng)的元素被稱為實(shí)體（Entity）。一個(gè)實(shí)體就是能夠發(fā)送及接收信息的軟件或硬件。軟件實(shí)體，如一個(gè)進(jìn)程；硬件實(shí)體，如智能芯片等。不同系統(tǒng)的同一層實(shí)體稱為對(duì)等實(shí)體。對(duì)等實(shí)體必須同意使用同一種協(xié)議。系統(tǒng)中的下層實(shí)體向上層實(shí)體提供服務(wù)。經(jīng)常稱下層實(shí)體為服務(wù)提供者，上層實(shí)體為服務(wù)用戶。451.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)461.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)服務(wù)是通過接口完成的。接口就是上層實(shí)體和下層實(shí)體交換數(shù)據(jù)的地方，為服務(wù)訪問點(diǎn)（ServiceAccessPoint，SAP）。例如，n層實(shí)體和n-1層實(shí)體之間的接口就是n層實(shí)體和n-1層實(shí)體之間交換數(shù)據(jù)的SAP。為了找到這個(gè)SAP，每一個(gè)SAP都有唯一的標(biāo)識(shí)，稱為端口（Port）或套接字（Socket）。471.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）協(xié)議和服務(wù)的關(guān)系協(xié)議是“水平”的，即協(xié)議是不同系統(tǒng)對(duì)等層實(shí)體之間的通信規(guī)則。服務(wù)是“垂直”的，即服務(wù)是同一系統(tǒng)中下層實(shí)體向上層實(shí)體通過層間的接口提供的。網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)對(duì)等層之間的邏輯連接，服務(wù)則是通過接口實(shí)現(xiàn)同一個(gè)系統(tǒng)中不同層之間的物理連接，并最終通過物理介質(zhì)實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的物理傳輸過程。481.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)n層實(shí)體向n+1層實(shí)體提供的服務(wù)一般包括3個(gè)部分：①n層實(shí)體提供的某些功能。②從n-1層及其以下各層實(shí)體及本地系統(tǒng)得到的服務(wù)。③通過與對(duì)等的n層實(shí)體的通信得到的服務(wù)。491.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的制定（1）制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的主要組織①電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）。②國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）。③國際電信聯(lián)盟（ITU）。除此以外，還有國際電子技術(shù)委員會(huì)（InternationalElectrotechnicalCommission，IEC）、美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)（ElectronicIndustriesAssociation，EIA）、國際商業(yè)機(jī)器公司（InternationalBusinessMachinesCorporation，IBM）和美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（AmericanNationalStandardsInstitute，ANSI）等。501.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展世界上第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是IBM公司于1974年提出的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SystemNetworkArchitecture，SNA）。后來，很多世界著名的IT公司都建立了各自的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，如數(shù)字設(shè)備公司（DigitalEquipmentCorporation，DEC）提出的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DigitalNetworkArchitecture，DNA。目前主流的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型：開放系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel，OSI/RM）和TCP/IP參考模型（TCP/IPReferenceModel）。511.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.2開放系統(tǒng)互連參考模型1．OSI參考模型的結(jié)構(gòu)（1）OSI參考模型的分層結(jié)構(gòu)521.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）層間數(shù)據(jù)的傳遞層次結(jié)構(gòu)模型中的數(shù)據(jù)稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU），其實(shí)際傳送過程如下圖所示。531.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2．OSI/RM各層功能（1）物理層物理層的任務(wù)是為它的上一層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供一個(gè)物理連接，以便透明地傳送比特（bit）流。所謂“透明地傳送比特流”是表示經(jīng)實(shí)際電路傳送后的比特流沒有發(fā)生變化。物理層好像是透明的，對(duì)其中的傳送內(nèi)容不會(huì)有任何影響，任意的比特流都可以在這個(gè)電路上傳送。541.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①物理層的基本功能。物理層定義了為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程4種特性，其目的是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。其中涉及接插件的機(jī)械規(guī)格，信號(hào)線的安排，“0”、“1”信號(hào)的電平表示以及收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。除此以外，物理層還涉及數(shù)據(jù)傳輸模式，是單向、雙向還是交替；信號(hào)選擇電信號(hào)還是光信號(hào)；信號(hào)的編碼以及傳輸介質(zhì)的選擇，是有線還是無線，是電纜、雙絞線還是光纖以及設(shè)備的連接方式等問題。551.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)②物理層的基本協(xié)議。物理層的基本協(xié)議有美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA的RS-232、RS-499和CCITT的X.21等。561.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（2）數(shù)據(jù)鏈路層鏈路是指兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間的傳輸線路，是物理連接；數(shù)據(jù)鏈路則表示傳輸數(shù)據(jù)的鏈路，是邏輯連接。數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在數(shù)據(jù)鏈路上無差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)鏈路層將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)組織成的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀（Frame）。數(shù)據(jù)幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)及檢驗(yàn)碼等信息。這樣，數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成讓其上一層（網(wǎng)絡(luò)層）看起來好像是一條不出差錯(cuò)的鏈路。局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制子層（LogicalLinkControl，LLC）和介質(zhì)訪問控制子層（MediumAccessControl，MAC）。571.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①數(shù)據(jù)鏈路層的基本功能。數(shù)據(jù)鏈路層的主要作用是確定目的節(jié)點(diǎn)的物理地址并實(shí)現(xiàn)接收方和發(fā)送方數(shù)據(jù)幀的時(shí)鐘同步；通過檢驗(yàn)、確認(rèn)和重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路改造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路；協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進(jìn)行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方傳來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。②數(shù)據(jù)鏈路層的基本協(xié)議。邏輯鏈路控制子層的基本協(xié)議主要有ISO的高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制（High-levelDataLinkControl，HDLC）協(xié)議，介質(zhì)訪問控制子層則包括IEEE的IEEE

802.3、IEEE

802.4、IEEE

802.5等多種協(xié)議。581.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（3）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳送的數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)“分組”或稱數(shù)據(jù)“包”。它的任務(wù)是選擇合適的路由和交換節(jié)點(diǎn)，使從源站點(diǎn)傳輸層得到的數(shù)據(jù)能夠正確無誤地、高效地到達(dá)目的站點(diǎn)，并交付給目的站點(diǎn)的傳輸層。因此，網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)了源站點(diǎn)到目標(biāo)站點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸。此外，在網(wǎng)絡(luò)層因?yàn)橐婕安煌W(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送，所以如何表示及確定網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址也是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的重要內(nèi)容之一。591.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①網(wǎng)絡(luò)層的基本功能。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是網(wǎng)絡(luò)核心的運(yùn)行控制，主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越網(wǎng)絡(luò)核心從源傳送到目的地的問題，這就需要在網(wǎng)絡(luò)核心中通過某種路由算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分組傳輸路徑的選擇。另外，為避免網(wǎng)絡(luò)核心中出現(xiàn)過多的分組而造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，需要對(duì)流入的分組數(shù)量進(jìn)行控制。當(dāng)分組要跨越多個(gè)子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí)，還要解決網(wǎng)際互連的問題。此外，在網(wǎng)絡(luò)層因?yàn)橐婕安煌W(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)傳送，所以如何表示及確定網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址也是網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議的重要內(nèi)容之一。②網(wǎng)絡(luò)層的基本協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議主要有CCITT的X.25等。601.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（4）傳輸層傳輸層傳輸信息的單位稱為報(bào)文（Message）。傳輸層可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)核心的特征最佳地利用網(wǎng)絡(luò)資源，并以可靠和經(jīng)濟(jì)的方式，在兩個(gè)端系統(tǒng)（源站和目的站）的會(huì)話層之間，建立一條傳輸連接，透明地傳送報(bào)文?；蛘哒f，傳輸層為上一層（會(huì)話層）提供一個(gè)可靠的端到端的服務(wù)。傳輸層實(shí)現(xiàn)端到端的透明數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，使高層用戶不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)核心的存在，由此用統(tǒng)一的傳輸原語書寫的高層軟件便可運(yùn)行于任何網(wǎng)絡(luò)核心上。611.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①傳輸層的基本功能。傳輸層的基本功能是建立和管理兩個(gè)端站點(diǎn)中應(yīng)用程序（或進(jìn)程）之間的連接，實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)傳輸、差錯(cuò)控制和流量控制，服務(wù)訪問點(diǎn)尋址，傳輸層數(shù)據(jù)在源端分段和在目的端重新裝配，連接控制等。七層協(xié)議中傳輸層是很重要的一層：其上各層面向應(yīng)用，是屬于網(wǎng)絡(luò)邊緣的問題；其下各層面向通信，主要解決網(wǎng)絡(luò)核心的問題。所以，傳輸層是一個(gè)中間過渡層，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通信中由網(wǎng)絡(luò)核心向網(wǎng)絡(luò)邊緣的過渡和兩種不同類型問題的轉(zhuǎn)換。②傳輸層的基本協(xié)議。傳輸層的協(xié)議主要有ISO8072與ISO8073等。621.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（5）會(huì)話層會(huì)話層不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，只進(jìn)行管理，在兩個(gè)互相通信的應(yīng)用進(jìn)程之間，建立、組織和協(xié)調(diào)其交互。在會(huì)話層及以上更高層次中，數(shù)據(jù)傳送的單位一般都稱為報(bào)文。631.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①會(huì)話層的基本功能。通常將進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)通信稱為會(huì)話。會(huì)話層的主要功能是組織和同步不同主機(jī)上各種進(jìn)程間的通信，控制和管理會(huì)話過程的有效進(jìn)行。會(huì)話層負(fù)責(zé)在兩個(gè)會(huì)話層實(shí)體之間進(jìn)行會(huì)話連接的建立和拆除。在半雙工情況下，會(huì)話層提供一種數(shù)據(jù)權(quán)標(biāo)來控制某一方何時(shí)有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。會(huì)話層還提供在數(shù)據(jù)流中插入同步點(diǎn)的機(jī)制，使得數(shù)據(jù)傳輸因網(wǎng)絡(luò)故障而中斷后，可以不必從頭開始而僅重傳最近一個(gè)同步點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)即可。②會(huì)話層的基本協(xié)議。ISO/IEC8826與8827定義了會(huì)話層服務(wù)與協(xié)議規(guī)范，相應(yīng)的CCITT建議書為X.215。641.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（6）表示層表示層主要解決用戶信息的語法表示問題。表示層將要交換的數(shù)據(jù)從適合某一用戶的抽象語法變換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。有了表示層，用戶就可以把精力集中在所要交談的問題本身，而不必更多地考慮對(duì)方的某些特征。651.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①表示層的基本功能。表示層為上層（應(yīng)用層）用戶提供共同的數(shù)據(jù)或信息的語法表示變換。為了讓采用不同編碼方法的計(jì)算機(jī)在通信中能相互理解數(shù)據(jù)的內(nèi)容，可以采用抽象的標(biāo)準(zhǔn)方法來定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并采用標(biāo)準(zhǔn)的編碼表示形式。表示層管理這些抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的表示形式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)通信中采用的標(biāo)準(zhǔn)表示形式。數(shù)據(jù)壓縮、加密和解密也是表示層可提供的表示變換功能。②表示層的基本協(xié)議。ISO/IEC8882與8883分別對(duì)面向連接的表示層服務(wù)和表示層協(xié)議規(guī)范進(jìn)行了定義。661.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（7）應(yīng)用層應(yīng)用層是OSI參考模型中的最高層，它使得網(wǎng)絡(luò)用戶可以通過計(jì)算機(jī)訪問網(wǎng)絡(luò)資源，使用通過各種接口支持的各類服務(wù)。例如，瀏覽網(wǎng)頁、收發(fā)電子郵件等都是擁有大量用戶的應(yīng)用服務(wù)，用戶也可以根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議開發(fā)專用的應(yīng)用程序。671.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)①應(yīng)用層的基本功能。應(yīng)用層協(xié)議用來確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要；負(fù)責(zé)用戶信息的語義表示，并在兩個(gè)通信者之間進(jìn)行語義匹配。也就是說，應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)程操作，而且還要作為互相作用的應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理，來完成一些為進(jìn)行語義上有意義的信息交換所必需的功能。不同的應(yīng)用層協(xié)議為特定類型的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供訪問OSI環(huán)境的手段。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不同主機(jī)間的文件傳送訪問和管理、傳送標(biāo)準(zhǔn)電子郵件的文件處理系統(tǒng)、使不同類型的終端和主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交互訪問的虛擬終端協(xié)議等都屬于應(yīng)用層的范疇。681.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)②應(yīng)用層的基本協(xié)議。在OSI應(yīng)用層體系結(jié)構(gòu)概念的支持下，應(yīng)用層的基本協(xié)議主要包括文件傳送、訪問與管理（FileTransfer，AccessandManagement，F(xiàn)TAM）、公共管理信息協(xié)議（CommonManagementInformationProtocol，CMIP）、虛擬終端協(xié)議（VirtualTerminalProtocol，VTP）、事務(wù)處理（TransactionProcessing，TP）、目錄服務(wù)（DirectoryService，DS）、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫訪問（RemoteDatabaseAccess，RDA）、報(bào)文處理系統(tǒng)（MessageHandlingSystem，MHS）等。691.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)需要注意的是，OSI參考模型只是定義了分層結(jié)構(gòu)中每一層向其高層所提供的服務(wù)，并沒有為準(zhǔn)確地定義互連結(jié)構(gòu)的服務(wù)和協(xié)議提供充分的細(xì)節(jié)。OSI參考模型并非具體實(shí)現(xiàn)的協(xié)議描述，它只是一個(gè)為制定標(biāo)準(zhǔn)而提供的概念性框架，僅僅是功能參考模型。對(duì)于學(xué)習(xí)者，通過OSI參考模型比較容易對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信的功能和實(shí)現(xiàn)過程建立起具體形象的概念。701.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.3TCP/IP參考模型1．TCP/IP歷史2．因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)（1）因特網(wǎng)的管理機(jī)構(gòu)（2）因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)7172與物理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信源、目的結(jié)點(diǎn)間路由提供各種服務(wù)端到端的透明傳輸1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3．TCP/IP分層模型4．TCP/IP各層功能5．TCP/IP和OSI/RM比較6．本書采用的模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第五版）7374第2章物理層2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備2.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.4物理層協(xié)議2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1.1數(shù)據(jù)和信號(hào)1．?dāng)?shù)據(jù)指能夠被傳輸?shù)木哂幸欢ㄎ锢硪饬x的實(shí)體。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。連續(xù)變化的物理量是模擬數(shù)據(jù)，如聲音的大小。離散而不連續(xù)的物理量是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，如電壓的有無、二進(jìn)制序列等。2．信號(hào)信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的物理表示形式。在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)可以用模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種方式表示。75（1）模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)信號(hào)應(yīng)具有確定的物理描述，例如電壓、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。它可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種類型。①模擬信號(hào)：隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量。②數(shù)字信號(hào)：相對(duì)于時(shí)間和幅值而言都是不連續(xù)的，即離散的物理量，它只包含有限數(shù)目的固定值。762.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼（2）周期信號(hào)和非周期信號(hào)模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)都可以有周期和非周期兩種形式。①周期信號(hào)：如果一個(gè)信號(hào)在一段可測(cè)量的時(shí)間內(nèi)完成一種模式，并且在隨后同樣長的時(shí)段內(nèi)不斷重復(fù)這種模式，這個(gè)信號(hào)就是周期信號(hào)。完成一個(gè)完整模式所需要的時(shí)間稱為一個(gè)周期，通常用T表示。②非周期信號(hào)：一個(gè)非周期信號(hào)在隨時(shí)間變化的過程中，不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的模式。實(shí)際生活中的絕大多數(shù)信號(hào)是非周期信號(hào)。772.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼3．?dāng)?shù)據(jù)傳輸形式（1）模擬信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是電話系統(tǒng)。人的聲音是連續(xù)變化的模擬量，電話線傳輸?shù)氖悄M的電信號(hào)。在通話過程中，模擬的聲音數(shù)據(jù)加載到模擬的電信號(hào)中傳輸。（2）模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)典型的例子是撥號(hào)上網(wǎng)，通過電話系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信。計(jì)算機(jī)只能發(fā)送和接收數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而電話系統(tǒng)傳輸?shù)氖悄M信號(hào)，這就涉及數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)傳輸?shù)膯栴}。782.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼（3）數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)最簡(jiǎn)單的例子是將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡直接相連，計(jì)算機(jī)發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，網(wǎng)線中傳輸?shù)男盘?hào)全部是數(shù)字形式。目前，廣泛使用的局域網(wǎng)也是數(shù)字信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的典型例子。（4）數(shù)字信道傳輸模擬數(shù)據(jù)典型的例子是公用電話網(wǎng)。目前，電話網(wǎng)的中繼系統(tǒng)一般都是數(shù)字傳輸系統(tǒng)，因此就需要將模擬電話信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。792.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1.2數(shù)字調(diào)制使用模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，需要將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通常采用數(shù)字調(diào)制的方法，即選取音頻范圍內(nèi)某一頻率的正（余）弦波作為載波，來運(yùn)載需傳輸?shù)臄?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。一個(gè)正弦波信號(hào)的表達(dá)式為：y(t)=Asin(2πft+φ)其中，A為信號(hào)的振幅；f為信號(hào)的頻率，表示單位時(shí)間（s）內(nèi)信號(hào)變化的次數(shù)，單位為周/秒，即Hz；2πf

為角頻率，單位為rad/s；φ為初始相角，表示t=0時(shí)信號(hào)的相位，單位為弧度。還有一個(gè)重要的參數(shù)是周期T，周期表示信號(hào)變化一次所持續(xù)的時(shí)間，單位為s。周期和頻率互為倒數(shù)關(guān)系，即：T=1/f801．振幅調(diào)制振幅調(diào)制又稱幅移鍵控（AmplitudeShiftingKeying，ASK）。這種方法通過改變載波信號(hào)的振幅大小來表示二進(jìn)制0和1，而頻率和相位保持不變。設(shè)計(jì)者決定哪個(gè)幅值表示1、哪個(gè)幅值表示0。一種常用的方法是將一個(gè)幅值設(shè)置為0電平（沒有載波信號(hào)發(fā)射），這樣可以有效地避免噪聲的影響。如果載波信號(hào)為Asin2πft，則振幅調(diào)制信號(hào)可以表示為：812.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101進(jìn)行調(diào)制。822.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2．頻率調(diào)制頻率調(diào)制又稱頻移鍵控（FrequencyShiftingKeying，F(xiàn)SK）。這種方法通過改變載波信號(hào)的頻率來表示二進(jìn)制0和1，而振幅和相位保持不變。如果載波信號(hào)為Asin2πft，頻率f1表示1，頻率f2表示0，則頻率調(diào)制信號(hào)可以表示為：832.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼3．相位調(diào)制相位調(diào)制又稱相移鍵控（PhaseShiftingKeying，PSK）。這種方法通過改變載波信號(hào)的相位來表示二進(jìn)制0和1，而振幅和頻率保持不變。相位調(diào)制又可分為絕對(duì)相位調(diào)制和相對(duì)相位調(diào)制。（1）絕對(duì)相位調(diào)制絕對(duì)相位調(diào)制即利用載波信號(hào)的不同相位直接表示數(shù)字0和1。如果載波信號(hào)為Asin2πft，當(dāng)傳輸數(shù)字1時(shí)，信號(hào)與載波信號(hào)的相位差為0；當(dāng)傳輸數(shù)字0時(shí)，信號(hào)與載波信號(hào)的相位差為π。絕對(duì)相位調(diào)制信號(hào)可以表示為：842.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼（2）相對(duì)相位調(diào)制相對(duì)相位調(diào)制即利用前后兩個(gè)信號(hào)單元相位的相對(duì)變化來表示數(shù)字0和1。如果載波信號(hào)為Asin2πft，當(dāng)數(shù)字為1時(shí)，后1個(gè)碼元和前1個(gè)碼元的相位差為0；當(dāng)數(shù)字為0時(shí)，后1個(gè)碼元和前1個(gè)碼元的相位差為π。852.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼862.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼上面介紹的3種基本調(diào)制方法，都列舉了最簡(jiǎn)單的情況：只取相關(guān)參數(shù)的兩個(gè)值，表示數(shù)字0和1。實(shí)際上，可以取更多的參數(shù)值，從而使得每個(gè)信號(hào)單元可傳送更多的二進(jìn)制比特位。例如，在絕對(duì)相位調(diào)制中，可以設(shè)定4個(gè)相位：φ1，φ2，φ3，φ4。因?yàn)?個(gè)比特有4種組合，所以可以為每種組合分配一個(gè)相位，如下表所示。比

特

值調(diào)制信號(hào)的相位00001π/210π113π/2例：數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101所對(duì)應(yīng)的絕對(duì)相位調(diào)制信號(hào)。如果有N種不同的信號(hào)模式，那么每一種信號(hào)模式就可以表示log2N位的二進(jìn)制數(shù)字串。872.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼4．正交調(diào)幅正交調(diào)幅（QAM）是一種實(shí)用的調(diào)制方法，它結(jié)合使用載波信號(hào)中的振幅和相位變化，為每個(gè)比特組合分配一個(gè)給定的振幅和相位信號(hào)。這樣不僅可以增加信號(hào)模式，提高比特率（每秒發(fā)送的比特?cái)?shù)），而且能使信號(hào)之間保持較大的差異，提高信號(hào)的抗干擾能力。882.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼例如，設(shè)定采用2個(gè)振幅和4個(gè)相位，把它們結(jié)合起來，就會(huì)產(chǎn)生8（2×4）種信號(hào)模式，每一種信號(hào)模式可以表示3位（log28）比特串，再設(shè)定它們的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如下表所示。892.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼比

特

值調(diào)制信號(hào)的振幅調(diào)制信號(hào)的相位000A10001A20010A1π/2011A2π/2100A1π101A2π110A13π/2111A23π/2還可以利用圖示的方法來表示上面表中所示的關(guān)系，這就是常用的信號(hào)星座圖。信號(hào)星座圖中的每一個(gè)點(diǎn)，就是一個(gè)合法的信號(hào)模式，信號(hào)的振幅A對(duì)應(yīng)于該點(diǎn)到原點(diǎn)的距離，相位φ對(duì)應(yīng)于振幅和水平軸的夾角。整個(gè)信號(hào)星座（即坐標(biāo)系上的一個(gè)點(diǎn)陣）定義了一種QAM方法的所有合法信號(hào)模式。上面右圖所示即為前面表中所示的8-QAM的信號(hào)星座。902.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼理論上講，QAM中信號(hào)模式的變化是無數(shù)的。但是，信號(hào)模式的增多，將導(dǎo)致信號(hào)星座點(diǎn)更加密集，即信號(hào)模式的差異減小。對(duì)于噪聲干擾產(chǎn)生的畸變信號(hào)，將無法區(qū)分其到底屬于哪一個(gè)信號(hào)星座點(diǎn)。因此實(shí)際常用的方法是16-QAM、64-QAM和256-QAM。例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)001100011000110010111101按上述8-QAM的方法調(diào)制。912.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1.3數(shù)字編碼1．單極性編碼單極性編碼是最基本的編碼方式。單極性編碼只使用一種極性（正或負(fù)）的電壓脈沖，這個(gè)脈沖通常被指定為二進(jìn)制1，而二進(jìn)制0則由零電壓表示。例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101進(jìn)行單極性編碼。圖中1由正電壓表示，0由零電壓表示。922.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼單極性編碼方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。但經(jīng)過編碼的信號(hào)的平均振幅不為0，即信號(hào)中含有直流分量，不能由沒有處理直流分量信號(hào)能力的介質(zhì)傳輸。另外，還存在一個(gè)同步問題，即當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包含一長串1或0時(shí)，意味著電壓在一個(gè)連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)不發(fā)生變化，如果發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘不能精確一致，就有可能導(dǎo)致接收方錯(cuò)誤地解碼。例如，發(fā)送方以1000bit/s的速度發(fā)送5個(gè)連續(xù)的1，則單極性編碼電壓將會(huì)持續(xù)5ms，如果此信號(hào)被接收方的時(shí)鐘拉長至6ms，接收方就錯(cuò)誤地多接收了一個(gè)1。932.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2．極化編碼極化編碼采用兩種極性（正和負(fù)）的電壓脈沖，很大程度上減輕了直流分量的問題。非歸零電平編碼，其電壓脈沖的一種極性被設(shè)計(jì)為1，另一種極性被設(shè)計(jì)為0。例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101進(jìn)行非歸零電平編碼。圖中1由正電壓表示，0由負(fù)電壓表示。非歸零電平編碼仍存在發(fā)送方和接收方的時(shí)鐘同步問題。942.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼3．雙相位編碼為了解決通信過程中的同步問題，人們?cè)诰幋a信號(hào)中加入了同步信息，稱為自同步碼，其中具有代表性的是雙相位編碼。雙相位編碼使用兩種極性（正和負(fù)）的電壓，并在每個(gè)碼元信號(hào)中間設(shè)置跳變（極性反轉(zhuǎn)），這個(gè)跳變被用作同步信息。952.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼（1）曼徹斯特編碼曼徹斯特編碼在每個(gè)碼元中間都產(chǎn)生跳變，而且這個(gè)跳變有雙重作用，既表示比特值又表示同步信息。根據(jù)跳變的方向區(qū)分0和1。負(fù)電平到正電平的跳變表示1，正電平到負(fù)電平的跳變表示0。例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101進(jìn)行曼徹斯特編碼。962.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼（2）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼每個(gè)碼元中間的跳變僅用來表示同步信息。根據(jù)每比特信號(hào)開始位置的電平是否發(fā)生變化來區(qū)分0和1。每比特的開始位置沒有跳變表示1，有跳變表示0。例：將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)01001101進(jìn)行差分曼徹斯特編碼。設(shè)起始位置的電壓為正電平。但由于作為時(shí)鐘信號(hào)，雙相位編碼需要兩倍的帶寬進(jìn)行傳輸，使得編碼效率僅為50%。972.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼4．nB/mB編碼nB/mB碼是把原信息序列中的n位二進(jìn)制碼作為一組，編成m位二進(jìn)制碼的新碼組。由于m>n，新碼組有2m種組合，多出2m-2n種組合，可從中選擇部分碼組作為可用碼組，其余作為禁用碼組或特定控制信號(hào)碼組。通常選擇m=n+1，m=n+2，有1B/2B、2B/3B、3B/4B、4B/5B、5B/6B、8B/10B。982.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼4B/5B碼采用把每4比特映射成一個(gè)5比特的模式。通過對(duì)5比特模式的選擇保證映射結(jié)果中不會(huì)出現(xiàn)連續(xù)3個(gè)0，從而解決了同步的時(shí)鐘問題，并且編碼效率達(dá)到80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過曼徹斯特編碼的效率。99數(shù)據(jù)（4B）碼字（5B）數(shù)據(jù)（4B）碼字（5B）0000111101000100100001010011001100110010101001010101100011101011011101110100010101100110100101010111101110110110011101110111000111011111111111012.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼8B/10B碼是將原始數(shù)據(jù)分成兩部分，其低5位會(huì)進(jìn)行5B/6B編碼，高3位則進(jìn)行3B/4B編碼，從而組成一組10位的數(shù)據(jù)。8B/10B碼是目前許多高速串行總線采用的編碼機(jī)制。1002.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼64B/66B碼并不是真正的編碼，而是一種基于擾碼機(jī)制的編解碼方式。64B/66B碼是將64比特的數(shù)據(jù)或控制信息編碼成66比特塊來進(jìn)行傳輸，在這66比特中，前2比特表示同步頭，主要用于接收端的數(shù)據(jù)對(duì)齊和接收數(shù)據(jù)位流的同步，后面64比特的數(shù)據(jù)經(jīng)過隨機(jī)化處理，使得數(shù)據(jù)的0和1最大程度地隨機(jī)分布，減小連續(xù)出現(xiàn)的情況。64B/66B碼并不能適用于所有的碼型，不像8B/10B編碼一樣對(duì)所有的比特組合都有出色的表現(xiàn)，但它最大的好處是效率比較高，傳輸冗余的比特只有2位，開銷只有3%，不像8B/10B編碼需要20%的開銷，這在更高速的傳輸環(huán)境下具有優(yōu)勢(shì)。1012.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.1.4脈沖編碼調(diào)制102模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)時(shí)間：連續(xù)幅值：連續(xù)時(shí)間：離散幅值：離散如何轉(zhuǎn)換？1.抽樣2.量化3.編碼2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼抽樣

抽樣是每隔一定時(shí)間，取模擬信號(hào)在這一時(shí)刻的瞬時(shí)值作為樣本，用一系列的樣本值代表模擬信號(hào)在某一區(qū)間隨時(shí)間變化的值。

1032.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼1.抽樣奈奎斯特取樣定理：如果抽樣頻率大于模擬信號(hào)最高頻率的兩倍，就可以用得到的樣本值完全恢復(fù)原來的模擬信號(hào)，即f=1/T>2fmax。f為抽樣頻率，T為抽樣周期，fmax為信號(hào)的最高頻率

對(duì)模擬信號(hào)以其信號(hào)帶寬2倍以上的頻率進(jìn)行抽樣！

1042.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼105時(shí)間：離散化1.抽樣

2.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼2.量化采用“四舍五入”的方法把樣本值分級(jí)“取整”，這一過程稱為量化。

在量化前，需要規(guī)定量化的級(jí)數(shù)（如8級(jí)或16級(jí)）和每級(jí)對(duì)應(yīng)的幅度范圍，然后將樣本值與各級(jí)的幅度范圍比較，確定樣本的量化值。1062.1數(shù)據(jù)、信號(hào)和編碼107樣本12345678二進(jìn)制編碼01000110100111001111110001110001量化值0.70.13.編碼樣本值0.350.580.921.241.471.230.680.13量化級(jí)別46912151271幅值：離散化2.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備2.2.1傳輸介質(zhì)1．雙絞線雙絞線價(jià)格低廉，是一種廣泛使用的傳輸介質(zhì)，如家庭中的電話線。局域網(wǎng)也普遍采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)。（1）雙絞線的結(jié)構(gòu)雙絞線是由兩根絕緣銅導(dǎo)線擰成規(guī)則的螺旋狀結(jié)構(gòu)。絕緣外皮是為了防止兩根導(dǎo)線短路。每根導(dǎo)線都帶有電流，并且其信號(hào)的相位差保持π，目的是抵消外界電磁干擾對(duì)兩個(gè)電流的影響。螺旋狀結(jié)構(gòu)可以有效降低電容和串?dāng)_（兩根導(dǎo)線間的電磁干擾）。把若干對(duì)雙絞線捆扎在一起，外面再包上保護(hù)層，就是常見的雙絞線電纜。1082.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（2）雙絞線的分類因結(jié)構(gòu)不同，雙絞線電纜可分為屏蔽雙絞線（ShieldedTwisted-Pair，STP）和非屏蔽雙絞線（UnshieldedTwisted-Pair，UTP）。下圖所示為目前最常用的非屏蔽雙絞線，外皮內(nèi)有8根線兩兩絞合在一起，并由顏色區(qū)分。屏蔽雙絞線比非屏蔽雙絞線增加了一個(gè)屏蔽層，能夠更有效地防止電磁干擾。1092.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備雙絞線還可以按電氣特性分類。在美國電氣工業(yè)協(xié)會(huì)/電信工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA/TIA）頒布的“商用建筑物電信布線標(biāo)準(zhǔn)”（EIA/TIA-568）中，規(guī)定了8類雙絞線。①1類線是EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中最原始的非屏蔽雙絞銅線電纜，用于電話語音通信，不用于數(shù)據(jù)傳輸。②2類線是EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中第一個(gè)可用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆瞧帘坞p絞線電纜，傳輸頻率為1MHz，傳輸速率達(dá)4Mbit/s。主要用于舊的令牌網(wǎng)。③3類線是EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中專用于10BASE-T以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為16MHz，傳輸速率可達(dá)10Mbit/s。1102.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備④4類線是EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中用于令牌環(huán)網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為20

MHz，傳輸速率達(dá)16Mbit/s。主要用于基于令牌的局域網(wǎng)和10BASE-T/100BASE-T。⑤5類線是EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行CDDI（基于雙絞銅線的FDDI網(wǎng)絡(luò)）和快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為100

MHz，傳輸速率達(dá)100

Mbit/s。

超5類線是EIA/TIA-568B.1標(biāo)準(zhǔn)中用于運(yùn)行快速以太網(wǎng)的非屏蔽雙絞線電纜，傳輸頻率為100

MHz，傳輸速率可達(dá)到100

Mbit/s。與5類雙絞線電纜相比，超5類雙絞線在近端串?dāng)_、串?dāng)_總和、衰減和信噪比4個(gè)主要指標(biāo)上都有較大的改進(jìn)。

1112.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備⑥6類線是EIA/TIA-568B.2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞線電纜，它主要應(yīng)用于百兆位快速以太網(wǎng)和千兆位以太網(wǎng)中。因?yàn)槠鋫鬏旑l率可達(dá)200MHz～250

MHz，是超5類線帶寬的2倍，最大傳輸速率可達(dá)到1000

Mbit/s，可滿足千兆位以太網(wǎng)需求。超6類線是6類線的改進(jìn)版，同樣是EIA/TIA-568B.2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的一種非屏蔽雙絞線電纜，主要應(yīng)用于千兆位網(wǎng)絡(luò)中。傳輸頻率與6類線一樣，也是200～250

MHz，最大傳輸速率也可達(dá)到1000

Mbit/s，只是在串?dāng)_、衰減和信噪比等方面有較大改善。

1122.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備⑦7類線是ISO7類／F級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的一種雙絞線，主要為了適應(yīng)萬兆位以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。但其不再是一種非屏蔽雙絞線了，而是一種屏蔽雙絞線。所以傳輸頻率至少可達(dá)500

MHz，傳輸速率可達(dá)10

Gbit/s。⑧8類線是ANSI/TIA-568.2-D標(biāo)準(zhǔn)中的最新一代雙屏蔽雙絞線（ShieldedFoilTwisted-Pair，SFTP），它擁有兩個(gè)導(dǎo)線對(duì)，傳輸頻率可達(dá)2000MHz，傳輸速率可達(dá)40Gb/s，最大傳輸距離為30m，一般用于短距離數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、交換機(jī)、配線架以及其他設(shè)備的連接。非屏蔽雙絞線是目前常用的傳輸介質(zhì)，其中5類和超5類使用得最為廣泛，使用RJ-45接頭（水晶頭）連接網(wǎng)卡和交換機(jī)等通信設(shè)備。1132.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（3）雙絞線的線序在EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)中，還規(guī)定了制作雙絞線（5類和超5類）的繞對(duì)排列順序，如下圖所示。

1、2被定義為輸出線，3、6設(shè)為接收線，而4、5、7、8作為預(yù)留，沒有使用。即使用雙絞線介質(zhì)，只有4根線（1、2、3、6）參與了傳輸數(shù)據(jù)。1142.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備

12345678EIA/TIA-568A線序

白綠綠

白橙

藍(lán)

白藍(lán)

橙

白棕棕EIA/TIA-568B線序

白橙

橙

白綠

藍(lán)白藍(lán)綠

白棕棕實(shí)際上EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B的標(biāo)準(zhǔn)線序并沒有本質(zhì)的區(qū)別，只是顏色上的區(qū)別

，需要注意的只是在連接兩個(gè)水晶頭時(shí)必須保證：

①1、2

線對(duì)是一個(gè)繞對(duì)。

②3、6

線對(duì)是一個(gè)繞對(duì)。

③4、5

線對(duì)是一個(gè)繞對(duì)。

④7、8

線對(duì)是一個(gè)繞對(duì)。1152.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常用的雙絞線有直連線和交叉線兩種，其連線距離都不能超過100

m。直連線用于不同種類設(shè)備之間的連接，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡與交換機(jī)普通端口的連接、交換機(jī)普通端口與路由器以太網(wǎng)口的連接等。直連線兩端水晶頭線序都遵循EIA/TIA-568A或EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)，目前在工程中大多采用EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)。交叉線用于同種設(shè)備之間的連接，如兩臺(tái)計(jì)算機(jī)網(wǎng)卡之間的直連，交換機(jī)與交換機(jī)普通端口的連接等。交叉線一端水晶頭線序遵循EIA/TIA-568A標(biāo)準(zhǔn)，另一端遵循EIA/TIA-568B標(biāo)準(zhǔn)。1162.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備2．同軸電纜同軸電纜由4層組成。最里層是一根銅或鋁的裸線，這是同軸電纜的導(dǎo)體部分。其上包裹著一層絕緣體，以防止導(dǎo)體與第三層短路。第三層是緊緊纏繞在絕緣體上的金屬網(wǎng)，用以屏蔽外界的電磁干擾。最外一層是用做保護(hù)的塑料外皮。1172.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備同軸電纜既可以傳輸模擬信號(hào)，又可以傳輸數(shù)字信號(hào)。按照阻抗劃分，可分為50

同軸電纜和75

同軸電纜。50

同軸電纜適用于數(shù)字信號(hào)傳輸，常用于組建局域網(wǎng)。75

同軸電纜適用于頻分多路復(fù)用的模擬信號(hào)傳輸，常用于有線電視信號(hào)的傳輸。1182.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備按照同軸電纜的直徑區(qū)分，同軸電纜有粗纜和細(xì)纜兩種。粗纜直徑為1.27cm，傳輸距離為500m，它與網(wǎng)卡相連需要通過收發(fā)器。收發(fā)器一端與網(wǎng)卡的AUI接口相連，叫做DIX接頭，另一端是一個(gè)刺入式抽頭，可刺破絕緣層與纜芯相連。細(xì)纜直徑為0.635cm，傳輸距離為185m，它與網(wǎng)卡相連需通過BNC連接器。BNC系列連接器包括4種元件，分別是BNC纜線連接器，用于連接纜線端頭；BNCT型頭，用于連接網(wǎng)卡和纜線；BNC桶型連接器，用于連接兩根纜線；BNC端接器，用于吸收信號(hào)的反射波。1192.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備3．光導(dǎo)纖維光導(dǎo)纖維簡(jiǎn)稱光纖。與上述兩種傳輸介質(zhì)不同的是，光纖傳輸?shù)男盘?hào)是光，而不是電流。它是通過傳導(dǎo)光脈沖來進(jìn)行通信的?？梢院?jiǎn)單地理解為以光的有無來表示二進(jìn)制0和1。1202.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備光纖由內(nèi)向外分為核心、覆層和保護(hù)層3個(gè)部分。其核心是由極純凈的玻璃或塑膠材料制成的光導(dǎo)纖維芯，覆層也是由極純凈的玻璃或塑膠材料制成的，但它的折射率要比核心部分低。正是由于這一特性，如果到達(dá)核心表面的光，其入射角大于臨界角時(shí)，就會(huì)發(fā)生全反射。光線在核心部分進(jìn)行多次全反射，達(dá)到傳導(dǎo)光波的目的。1212.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備光纖分為多模光纖和單模光纖兩種。若多條入射角不同的光線在同一條光纖內(nèi)傳輸，這種光纖就是多模光纖。單模光纖的直徑只有一個(gè)光波長（5-10μm），即只能傳導(dǎo)一路光波，單模光纖因此而得名。1222.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備利用光纖傳輸?shù)陌l(fā)送方，光源一般采用發(fā)光二極管或激光二極管，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。接收端要安裝光電二極管，作為光的接收裝置，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。按照光纖連接器的結(jié)構(gòu)分為FC、SC、ST、LC、D4、DIN、MU、MT等多種形式。其中ST連接器通常用于布線設(shè)備端，如光纖配線架、光纖模塊等；而SC和MT連接器通常用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端。按光纖端面的形狀劃分有FC、PC（包括SPC或UPC）和APC。1232.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備4．無線傳輸介質(zhì)移動(dòng)通信的發(fā)展使得無線傳輸介質(zhì)越來越受到人們的重視，成為網(wǎng)絡(luò)通信的熱點(diǎn)問題。用于無線通信的介質(zhì)為電磁波，根據(jù)其頻譜可分為無線電波、微波、紅外線和激光等，關(guān)于無線傳輸介質(zhì)將在無線網(wǎng)絡(luò)一章詳細(xì)介紹。1242.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備2.2.2物理層設(shè)備1．中繼器中繼器工作于物理層，只是起到擴(kuò)展傳輸距離的作用，對(duì)高層協(xié)議是透明的。可以通過使用中繼器連接兩個(gè)網(wǎng)段，以延長信號(hào)的傳輸距離，組成更大的網(wǎng)絡(luò)。中繼器不解釋也不改變接收到的數(shù)字信息，只是從接收信號(hào)中分離出數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，存儲(chǔ)起來，然后重新構(gòu)造并轉(zhuǎn)發(fā)出去。再生的信號(hào)與接收信號(hào)完全相同，并可以沿著另外的網(wǎng)段傳輸?shù)竭h(yuǎn)端。1252.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（1）中繼器的作用中繼器是最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，應(yīng)用于物理層的連接，它的作用是對(duì)網(wǎng)絡(luò)電纜上的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行放大、整形，然后再傳輸給電纜上的其他電纜段（網(wǎng)段）。因此，中繼器能夠起到延長網(wǎng)絡(luò)距離的作用。（2）中繼器的分類按照連接的介質(zhì)，中繼器分為電纜中繼器和光纜中繼器兩種。電纜中繼器用于雙絞線和同軸電纜，光纜中繼器用于光纖。1262.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（3）中繼器的優(yōu)缺點(diǎn)①中繼器的優(yōu)點(diǎn)中繼器可以輕易擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的長度。使用中繼器網(wǎng)絡(luò)傳輸性能基本不變。安裝簡(jiǎn)單，使用方便。價(jià)格低廉，是最便宜的擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)距離的設(shè)備。可以對(duì)采用不同傳輸介質(zhì)的相同協(xié)議的網(wǎng)段互連。1272.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備②中繼器的缺點(diǎn)中繼器只能用于同構(gòu)網(wǎng)之間的互連。使用中繼器連接的網(wǎng)絡(luò)，不能進(jìn)行通信分段，連接后增加了網(wǎng)絡(luò)的信息量（負(fù)荷），易發(fā)生阻塞。多種網(wǎng)絡(luò)對(duì)可以同時(shí)使用的中繼器擴(kuò)展網(wǎng)段的數(shù)目和網(wǎng)絡(luò)距離都有所限制。中繼器不對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波和解釋，只是完全重復(fù)（再生）信號(hào)，即使是錯(cuò)誤的信號(hào)也照樣重復(fù)。1282.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（4）使用中繼器需要注意的問題①不能形成環(huán)路，即不能用兩個(gè)中繼器同時(shí)連接兩個(gè)網(wǎng)段。②受網(wǎng)絡(luò)延遲和負(fù)載情況的限制，不能無限制的連接中繼器。以太網(wǎng)規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)中最多可以連接4個(gè)中繼器，這個(gè)限制規(guī)定稱為5-4-3規(guī)則。按此規(guī)則，在以太網(wǎng)中允許有5個(gè)網(wǎng)段、4個(gè)中繼器和3個(gè)可以連接客戶機(jī)的網(wǎng)段（最多使用4個(gè)中繼器，構(gòu)成5個(gè)網(wǎng)段，其中只有3個(gè)網(wǎng)段可以連接客戶機(jī)）。1292.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備2．集線器（1）集線器概述集線器也稱為集中器，在物理層工作，其作用與中繼器類似；或者說，它是用于UTP雙絞線的多端口中繼器。集線器一般有一個(gè)BNC接頭、一個(gè)AUI接頭和多個(gè)數(shù)量不等的RJ-45接口。BNC接頭是50Ω細(xì)同軸電纜的接口。AUI接頭是收發(fā)器接口，是用來連接50Ω粗同軸電纜的接口。還有的集線器有級(jí)聯(lián)口，用作集線器之間的級(jí)聯(lián)。1302.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（2）集線器的分類①獨(dú)立型集線器：價(jià)格便宜，不需要特殊的管理，使用時(shí)只要在每個(gè)集線器上的獨(dú)立端口用雙絞線與計(jì)算機(jī)連接起來即可。端口數(shù)有8、12、16、24、48等幾種。②堆疊式集線器：主要是為了適應(yīng)局域網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)展，這類集線器相互之間可以“堆疊”或者用短的電纜線連在一起，其外形和功能均和獨(dú)立型集線器相似。③模塊化集線器：配有機(jī)架或卡箱，帶多個(gè)卡槽，每個(gè)槽可放一塊通信卡，每個(gè)卡的作用就相當(dāng)于一個(gè)獨(dú)立型集線器，這樣很方便用戶的擴(kuò)充和管理，是目前大多數(shù)局域網(wǎng)系統(tǒng)的首選。1312.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（3）集線器的優(yōu)缺點(diǎn)①集線器的優(yōu)點(diǎn)集線器安裝極為簡(jiǎn)單，幾乎不需要配置。集線器級(jí)聯(lián)可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)的距離。使用集線器的向上端口可以連接使用不同傳輸介質(zhì)的同構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。②集線器的缺點(diǎn)集線器限制介質(zhì)的距離，例如，10BASE-T網(wǎng)絡(luò)中為100m。集線器沒有數(shù)據(jù)過濾的功能，將收到的數(shù)據(jù)全部從端口發(fā)出去，即不能進(jìn)行通信分段，連接后增加了網(wǎng)絡(luò)的信息量，易發(fā)生阻塞。1322.2傳輸介質(zhì)和物理層設(shè)備（4）使用集線器時(shí)需要注意的問題①集線器可以作為中繼器，因此，集線器級(jí)聯(lián)時(shí)也必須遵循5-4-3規(guī)則。②集線器工作在物理層，因此它也要求所連接的網(wǎng)段在物理層以上使用相同或兼容協(xié)議。③集線器應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸介質(zhì)。隨著技術(shù)的發(fā)展，集線器現(xiàn)已逐漸退出歷史舞臺(tái)。1332.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.1數(shù)據(jù)傳輸類型1．基帶傳輸和寬帶傳輸（1）基帶傳輸基帶傳輸是指二進(jìn)制序列在信道內(nèi)傳輸?shù)男问绞?、1數(shù)字形式?；鶐鬏斒菙?shù)字信道傳輸數(shù)字信息。其信號(hào)頻率從0～nGHz，需要傳輸介質(zhì)具有較大的帶寬。（2）寬帶傳輸寬帶傳輸是指利用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字信號(hào)的方式。寬帶傳輸是模擬信道傳輸數(shù)字信息。發(fā)送時(shí)需要先將數(shù)字信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后，在信道上傳輸。在接收方，再將模擬信號(hào)還原成數(shù)字信號(hào)。1342.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2．并行傳輸和串行傳輸（1）并行傳輸并行傳輸是指可以同時(shí)傳輸一組（多個(gè)）比特，每個(gè)比特使用單獨(dú)的一條線路，這些線路通常捆扎在一條電纜里。（2）串行傳輸串行傳輸只使用一條線路，逐個(gè)傳輸比特，即同時(shí)只傳輸一個(gè)比特。1352.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.2數(shù)據(jù)通信的同步技術(shù)1．異步傳輸模式異步傳輸模式是以字符為單位進(jìn)行傳輸?shù)模瑐鬏斪址g的時(shí)間間隔可以是隨機(jī)的、不同步的。但在傳輸一個(gè)字符的時(shí)段內(nèi)，收發(fā)雙方仍需依據(jù)比特流保持同步，這種傳輸模式又稱為起-止式同步傳輸。異步傳輸模式規(guī)定在每個(gè)字符的起止位置分別設(shè)置起始位和停止位，界定字符的開始和結(jié)束。常用的設(shè)置方式為起始位是1位0，停止位是1位、1.5位或2位1。字符中數(shù)據(jù)一般為5位或8位。1362.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)1372.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2．同步傳輸模式同步傳輸模式以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位，可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)字符，每個(gè)字符不需添加附加位，接收方接收的每一位數(shù)據(jù)都要與發(fā)送方保持同步，字符間沒有停頓。同步傳輸模式又分為自同步法和外同步法。自同步法是指同步信息可以從數(shù)據(jù)本身獲得，例如曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼，它們的同步信息來自每個(gè)碼元中間的跳變。外同步法是在一組字符的前面附加一個(gè)（8位）或兩個(gè)（16位）同步字符（Synchronous，SYN），表示該組字符傳送的開始。1382.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.3數(shù)據(jù)傳輸方式按照信號(hào)傳輸方向與時(shí)間的關(guān)系，發(fā)送方和接收方的通信有三種方式，單工、雙工和全雙工方式。1392.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（1）單工通信在單工通信方式下，信號(hào)在信道中只能按照一個(gè)方向傳送，任何時(shí)候都不能改變傳送方向。例如，無線電廣播和電視廣播都是典型的單工通信方式。為保證數(shù)據(jù)傳送的正確，另設(shè)一個(gè)控制信道，專門傳送監(jiān)測(cè)信號(hào)。單工通信的線路一般采用兩個(gè)信道，簡(jiǎn)稱二線制。（2）半雙工通信半雙工通信的線路也是二線制。在半雙工通信方式中，信號(hào)可以雙向傳送，但同一時(shí)刻一個(gè)信道只允許單方向傳輸，即兩個(gè)方向的傳送只能交替進(jìn)行。該方式要求通信雙方都有發(fā)送和接收裝置，且安裝有切換開關(guān)，以改變傳輸方向。例如，對(duì)講機(jī)就是工作在半雙工通信模式的設(shè)備。1402.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（3）全雙工通信全雙工通信一般采用四線制，可以同時(shí)進(jìn)行雙向信號(hào)傳輸。該方式通信效率高，控制簡(jiǎn)單，但系統(tǒng)造價(jià)高。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，通信經(jīng)常是工作在全雙工模式。1412.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3.4多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用技術(shù)是在一條通信線路上，同時(shí)傳輸多個(gè)信號(hào)的技術(shù)。多路復(fù)用需要經(jīng)過復(fù)合、傳輸和分離三個(gè)過程。信號(hào)的復(fù)合和分離是由稱為多路復(fù)用器（Multiplexer，MUX）

和多路分解器（Demultiplexer，DEMUX）的設(shè)備完成的。來自不同發(fā)送方的多個(gè)信號(hào)被MUX合并為一個(gè)復(fù)合信號(hào)，這個(gè)復(fù)合信號(hào)沿著一條通信線路傳輸，在接收前由DEMUX將復(fù)合信號(hào)分離，再由各接收方分別接收。1422.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)1．頻分多路復(fù)用頻分多路復(fù)用技術(shù)是一種模擬技術(shù)，它按照頻率區(qū)分信號(hào)，即把傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為若干個(gè)窄頻帶，每一路信號(hào)占用一個(gè)窄頻帶。頻分多路復(fù)用原理簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，系統(tǒng)的效率較高。但易產(chǎn)生信號(hào)失真，系統(tǒng)設(shè)備龐大復(fù)雜。頻分多路復(fù)用適合于模擬信號(hào)的傳輸，如電話系統(tǒng)、電視系統(tǒng)中都采用頻分多路復(fù)用技術(shù)。1432.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2．時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用是一種數(shù)字技術(shù)。它按照時(shí)間來分割信號(hào)，即將整個(gè)傳輸時(shí)間劃分為多個(gè)時(shí)間間隔（稱為時(shí)間片），每個(gè)時(shí)間片傳輸一路信號(hào)。（1）同步時(shí)分多路復(fù)用同步時(shí)分多路復(fù)用中的“同步”一詞，是指復(fù)用器在整個(gè)傳輸過程中，為各路信號(hào)分配固定的時(shí)間片，不管各發(fā)送方是否有數(shù)據(jù)發(fā)送。1442.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)（2）異步時(shí)分多路復(fù)用異步時(shí)分多路復(fù)用只有當(dāng)某一路有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，才將時(shí)間片分配給它。這樣就不會(huì)出現(xiàn)空閑的時(shí)間片。異步時(shí)分多路復(fù)用又稱統(tǒng)計(jì)時(shí)分多路復(fù)用，采用動(dòng)態(tài)按需分配時(shí)間片的方法，提高了信道的利用率，從而克服了同步時(shí)分多路復(fù)用的缺點(diǎn)。但是，這種方法失去了各路數(shù)據(jù)的傳輸順序，為此發(fā)送方需在數(shù)據(jù)中加入用戶標(biāo)記，以便接收方區(qū)別信號(hào)的來源。1452.3數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)3．波分多路復(fù)用波分多路復(fù)用在概念上與頻分多路復(fù)用相似，因此也稱其為光的頻分復(fù)用。所不同的是波分多路復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于全光纖組成的網(wǎng)絡(luò)中，傳輸?shù)氖枪庑盘?hào)，并按照光的波長區(qū)分信號(hào)。波分多路復(fù)用利用光復(fù)用器（也稱為合波器）和分用器（也稱為