《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課件 第1、2章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識、數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng)技術(shù)

第一章引言本章目標(biāo)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟(jì)生活中的應(yīng)用范圍及其重要性了解網(wǎng)絡(luò)的基本概念，掌握典型交換方式及其優(yōu)缺點(diǎn)掌握分層結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（核心內(nèi)容）掌握網(wǎng)絡(luò)參考模型（核心內(nèi)容）了解制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化組織掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要度量的含義了解網(wǎng)絡(luò)安全與威脅了解國內(nèi)外互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史，以史為鑒小試牛刀：茶余飯后講故事2本章內(nèi)容1.1初識互聯(lián)網(wǎng)（7頁）1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例（26頁）1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（9頁）1.4參考模型（14頁）1.5標(biāo)準(zhǔn)化組織（9頁）1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位（8頁）1.7網(wǎng)絡(luò)安全與威脅（12頁）1.8互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史與啟示（11頁）3與時(shí)俱進(jìn)的遙遠(yuǎn)農(nóng)村直播：春晚、游戲，還是帶貨？新時(shí)代的“新農(nóng)業(yè)”直播成為新農(nóng)活手機(jī)成為新農(nóng)具數(shù)據(jù)成為新資產(chǎn)習(xí)總書記在陜西柞水縣金米村考察電商作為新興業(yè)態(tài)，既可以推銷農(nóng)副產(chǎn)品、幫助群眾脫貧致富，又可以推動(dòng)鄉(xiāng)村振興，是大有可為的女副縣長雪地策馬奔騰新疆伊犁州昭蘇縣@2020年11月在抖音上宣傳旅游和推銷農(nóng)產(chǎn)品18場次直播帶貨，銷售97萬元農(nóng)副產(chǎn)品直播41.1初識互聯(lián)網(wǎng)上天入地的網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用無人碼頭的遠(yuǎn)程操控遠(yuǎn)程醫(yī)療礦井下網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與通信大文件分享的

奶?？靷黢R斯克的星鏈計(jì)劃StarLink通信大數(shù)據(jù)行程卡51.1初識互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用你喜歡“玩”開飛機(jī)的游戲嗎？無人機(jī)作戰(zhàn)：衛(wèi)星中繼可靠且實(shí)時(shí)的控制（抗干擾/保密）現(xiàn)場信息實(shí)時(shí)反饋（高清視頻）還有什么其他無人設(shè)備無人坦克，無人艦船，無人潛艇，衛(wèi)星……水深網(wǎng)絡(luò)的聲吶通信，深空探索的激光通信不僅僅是通信：無人機(jī)的精確制導(dǎo)61.1初識互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)成為網(wǎng)絡(luò)空間的基礎(chǔ)設(shè)施能源互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)+？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)金融互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)

（下一代互聯(lián)網(wǎng)/未來互聯(lián)網(wǎng)）云計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)三網(wǎng)融合智慧城市人工智能3G/4G/5G超高速光纖WiFi底層通信技術(shù)計(jì)算系統(tǒng)應(yīng)用支撐技術(shù)行業(yè)互聯(lián)網(wǎng)71.1初識互聯(lián)網(wǎng)全球市值前十名公司的變遷蘋果、谷歌、微軟、亞馬遜、騰訊、FB突破5千億美元阿里、伯克希爾哈撒偉、強(qiáng)生、摩根祝賀大家：計(jì)算機(jī)類榮登最熱門專業(yè)榜首美國日本硅谷在哪里？美國西部荒涼的灣區(qū)CISCOSan

Francisco我輩中人？81.1初識互聯(lián)網(wǎng)我國的新基建作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展基石、轉(zhuǎn)型升級的重要支撐穩(wěn)投資、擴(kuò)內(nèi)需、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長的重要途徑促升級、優(yōu)結(jié)構(gòu)、提升經(jīng)濟(jì)發(fā)展質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)當(dāng)年的“鐵公基”/“鐵公機(jī)”集中建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施

（鐵路、公路、機(jī)場/基礎(chǔ)設(shè)施）2008年金融危機(jī)，國家四萬億投資中的1.5萬億投入基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與時(shí)俱進(jìn)的新基建2018年，中央經(jīng)濟(jì)工作會議重新定義了基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)2019年，“加強(qiáng)新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)”被列入政府工作報(bào)告新基建：5G基站建設(shè)、特高壓、城際高速鐵路和城市軌道交通、新能源汽車充電樁、大數(shù)據(jù)中心、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)七大領(lǐng)域91.1初識互聯(lián)網(wǎng)本章內(nèi)容1.1初識互聯(lián)網(wǎng)（7頁）1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例（26頁）1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（9頁）1.4參考模型（14頁）1.5標(biāo)準(zhǔn)化組織（9頁）1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位（8頁）1.7網(wǎng)絡(luò)安全與威脅（12頁）1.8互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史與啟示（11頁）互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心10前言網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展60年代：

面向終端分布的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

M--調(diào)制解調(diào)器，T--終端

計(jì)算機(jī)--終端系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)與通信結(jié)合的前驅(qū)，把多臺遠(yuǎn)程終端設(shè)備通過公用電話網(wǎng)連接到一臺中央計(jì)算機(jī)構(gòu)成所謂面向終端分布的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，解決遠(yuǎn)程信息收集、計(jì)算和處理。每個(gè)終端占有一條通信線路。在主機(jī)邊通過多重線路控制器MCU和各終端相連。

70年代：

分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(PSDN)出現(xiàn)

以美國國防部高級研究計(jì)劃局DARPA（DefenseAdvancedResearchProjectAgency）的ARPANET為代表，采用嶄新的“存貯轉(zhuǎn)發(fā)--分組交換”原理，它標(biāo)志著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的興起。ARPANET所采用的一系列技術(shù)，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。ARPANET中提出的一些概念和術(shù)語至今仍被引用。因此，它有分組交換網(wǎng)之父的殊譽(yù)。分組交換網(wǎng)的出現(xiàn)被公認(rèn)為現(xiàn)代電信時(shí)代的開始。此后，許多大學(xué)、研究中心、各企業(yè)集團(tuán)、各主要工業(yè)國家紛紛研制和建立專用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)和公用交換數(shù)據(jù)網(wǎng)。

第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)：資源共享分散管理分組交換采用專門的通信控制處理機(jī)分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議ARPANET不僅開創(chuàng)第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它的影響之深遠(yuǎn)，還在于由它開始發(fā)展成今天在世界范圍廣泛應(yīng)用的國際互連網(wǎng)絡(luò)Internet。它的TCP/IP協(xié)議族就已成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。80年代：

標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，OSI網(wǎng)絡(luò)層次模型國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO成立了專門機(jī)構(gòu)，著手指定開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。OSI模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分成了7層：應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。OSI模型是現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最為權(quán)威的參考標(biāo)準(zhǔn)。最具有代表性的就是從ARPANET發(fā)展而來的Internet。90年代：

綜合網(wǎng)絡(luò)正在進(jìn)行：

下一代網(wǎng)絡(luò)ISDN一線通ADSL寬帶CableModem有線電視網(wǎng)LAN接入軟交換IPV6光通訊網(wǎng)格計(jì)算什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。所謂”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”,通俗地講,就是將地理位置不同、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來,以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(在協(xié)議控制下)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：資源子網(wǎng)+通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)硬件資源（主機(jī)、終端、I/O設(shè)備等）、軟件資源、數(shù)據(jù)資源等，負(fù)責(zé)全網(wǎng)數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

通信子網(wǎng)傳輸介質(zhì)（電纜、光纖、無線電波等）、通信設(shè)備（交換機(jī)等），承擔(dān)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和變換等通信處理工作

通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)資源共享

從成本上看軟、硬件資源共享(硬盤／打印機(jī)／軟件包……)數(shù)據(jù)交換

從效率上看即時(shí)數(shù)據(jù)交換（股市行情／訂票系統(tǒng)……）可靠性和安全性

從數(shù)據(jù)安全上看通過網(wǎng)絡(luò)備份存放提高信息可靠性使用網(wǎng)絡(luò)訪問權(quán)限控制提高信息安全性(12)網(wǎng)絡(luò)的功能:1.1.3網(wǎng)絡(luò)的分類按照地理范圍分類按照管理方式分類按照數(shù)據(jù)傳輸方式分類按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸惏凑沼猛痉诸惏凑战粨Q方式分類互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成個(gè)域網(wǎng)PAN（Personal

Area

Network）能在便攜式消費(fèi)電器與通信設(shè)備之間進(jìn)行短距離通信的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍一般在10米半徑以內(nèi)，如藍(lán)牙耳機(jī)等局域網(wǎng)LAN（Local

Area

Network）局部地區(qū)形成的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，如企業(yè)網(wǎng)絡(luò)分布地區(qū)范圍有限，可大可小，大到一棟建筑、小到辦公室內(nèi)的組網(wǎng)電腦WLAN接入，打印機(jī)共享等等城域網(wǎng)MAN（MetropolitanArea

Network）范圍覆蓋一個(gè)城市的網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)WAN（Wide

Area

Network）覆蓋很大地理區(qū)域，乃至覆蓋地區(qū)和國家201.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例典型個(gè)域網(wǎng)設(shè)備藍(lán)牙耳機(jī)典型局域網(wǎng)設(shè)備無線路由器B.按照管理方式分類

對等網(wǎng)(PeertoPeer)通常是由很少幾臺計(jì)算機(jī)組成的工作組。對等網(wǎng)采用分散管理的方式，網(wǎng)絡(luò)中的每臺計(jì)算機(jī)既作為客戶機(jī)又可作為服務(wù)器來工作，每個(gè)用戶都管理自己機(jī)器上的資源?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器網(wǎng)(Client/Server)

網(wǎng)絡(luò)的管理工作集中在運(yùn)行特殊網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)服務(wù)器軟件的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，這臺計(jì)算機(jī)被稱為服務(wù)器，它可以驗(yàn)證用戶名和密碼的信息，處理客戶機(jī)的請求。而網(wǎng)絡(luò)中其余的計(jì)算機(jī)則不需要進(jìn)行管理，而是將請求通過轉(zhuǎn)發(fā)器(Redirector)發(fā)給服務(wù)器。

C.按照數(shù)據(jù)傳輸方式分類廣播網(wǎng)絡(luò)(BroadcastingNetwork)

網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備通過一條共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，所有節(jié)點(diǎn)都會收到任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。這種傳輸方式主要應(yīng)用于局域網(wǎng)中。廣播網(wǎng)絡(luò)中有三種傳輸類型：單播、組播和廣播。點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(PointtoPointNetwork)

網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備通過單獨(dú)的鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間都可能會有多條單獨(dú)的鏈路。這種傳播方式主要應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。

D.按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸惥W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)的形狀，或者是它在物理上的連通性?？偩€型環(huán)型星型樹型網(wǎng)狀型物理拓?fù)湟?guī)定線纜的布局走向總線式環(huán)形星形擴(kuò)展星形

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖樹形網(wǎng)狀形獨(dú)立的主干網(wǎng)絡(luò)所有的主機(jī)直接連接到主干總線兩端要有終結(jié)器

總線型沒有主干每一臺主機(jī)直接連接鄰居

環(huán)形所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到一個(gè)中心點(diǎn)星形的中心一般用HUB或者Switch

星形把多個(gè)星形拓?fù)溥B接在一起星形的中間是HUB或者Switch擴(kuò)展了網(wǎng)絡(luò)的長度和大小

擴(kuò)展星形類似于擴(kuò)展星形

樹形每一個(gè)主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)中的其他主機(jī)都有直接連接

網(wǎng)狀形互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)家庭網(wǎng)絡(luò)企業(yè)網(wǎng)/校園網(wǎng)國家或全球ISP地區(qū)ISP內(nèi)容提供商

數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)邊緣端系統(tǒng)：位于互聯(lián)網(wǎng)邊緣與互聯(lián)網(wǎng)相連的計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備端系統(tǒng)由各類主機(jī)(host)構(gòu)成：

桌面計(jì)算機(jī)、移動(dòng)計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、其他智能終端設(shè)備網(wǎng)絡(luò)核心由互聯(lián)端系統(tǒng)的分組交換設(shè)備和通信鏈路構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)分組交換（路由器、鏈路層交換機(jī)）通信鏈路(光纖、銅纜、無線電、激光鏈路)31引自：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》，徐敬東等1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例校園網(wǎng)校園網(wǎng)公司IXP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP大公司地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISPTier

One

ISP主干ISP主干ISP公司IXP或IX：互聯(lián)網(wǎng)交換點(diǎn)

互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成Tier-1

ISP全球最高級別ISP，互不結(jié)算中國電信、中國聯(lián)通美國AT&T美國Verizon美國Sprint日本NTT日本KDDI新加坡SingTel英國BritishTelecom德國DeutscheTelekomTier-2ISP教育網(wǎng)、中國移動(dòng)往往需要向更高級別ISP交流量費(fèi)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商（ISP）及層次化結(jié)構(gòu)（實(shí)際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多）321.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成Internet與internet互聯(lián)網(wǎng)（Internet）互連網(wǎng)（internet）相似之處網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)不同之處特指遵循TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)、利用路由器將各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來而形成的、覆蓋全球的、特定的互連網(wǎng)泛指由多個(gè)不同類型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)使用TCP/IP除TCP/IP外，還可以使用其他協(xié)議是一個(gè)專用名詞是一個(gè)通用名詞331.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例網(wǎng)絡(luò)邊緣主機(jī)Host客戶端：便攜機(jī)、智能手機(jī)、平板電腦，智能手環(huán)等各類智能終端服務(wù)器（服務(wù)器通常位于數(shù)據(jù)中心）主機(jī)的功能容納（即運(yùn)行）應(yīng)用程序產(chǎn)生信息并向接入網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)并提供給應(yīng)用程序341.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備各式各樣的“主機(jī)”（Host）安全攝像頭IP相框互聯(lián)網(wǎng)冰箱能源監(jiān)測器感應(yīng)床墊智能音箱起搏器和監(jiān)護(hù)儀AR眼鏡智能手環(huán)智能汽車自行車烤面包機(jī)351.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣接入網(wǎng)概述接入網(wǎng)目標(biāo)接入網(wǎng)的目標(biāo)是將主機(jī)連接到邊緣路由器上邊緣路由器是端系統(tǒng)Host去往任何其他遠(yuǎn)程端系統(tǒng)的路徑上的第一臺路由器如何將終端系統(tǒng)連接到邊緣路由器？有線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)：光纖到戶FTTH，以太網(wǎng)，同軸電纜，雙絞線的DSL，古老的撥號上網(wǎng)無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)：WiFi、4G/5G，衛(wèi)星廣域覆蓋接入場景：住宅（家庭）接入網(wǎng)，機(jī)構(gòu)（學(xué)校、公司）接入網(wǎng)，移動(dòng)接入網(wǎng)絡(luò)（WiFi、4G/5G）各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過邊緣路由器接入361.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣接入網(wǎng)：光纖到戶FTTH光纖到戶FTTHFTTH:

FiberToTheHome我國及全球先進(jìn)地區(qū)普遍采用的光纖通信的傳輸方法分為兩類：有源光纖網(wǎng)絡(luò)AON和無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON帶寬大、線路穩(wěn)定無源光纖網(wǎng)絡(luò)PONPON:

Passive

Optical

NetworkOLT：局端的光線路終端ONU光網(wǎng)絡(luò)單元（如光貓ONT）光貓ONT通過一個(gè)或多個(gè)無源

分光器，連接到局端的光線路

終端OLT無源光纖網(wǎng)絡(luò)PON371.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣我國FTTH用戶

已接近5億接入網(wǎng)：數(shù)字用戶線DSL數(shù)字用戶線DSL：Digital

Subscriber

Line使用電話線連接到數(shù)字用戶線接入復(fù)用器(DSLAM)DSL電話線上，語音和數(shù)據(jù)可以同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，語音連接到電話網(wǎng)上下行速率不對稱24-52Mbps下行速率，3.5-16Mbps上行速率ISP

語音、數(shù)據(jù)在不同頻率下傳輸數(shù)字用戶線接入復(fù)用器DSLAM電話網(wǎng)絡(luò)電纜調(diào)制解調(diào)器分路器DSL接入多路復(fù)用我國已廣泛升級為FTTH國外依然大量使用DSL

數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)381.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣接入網(wǎng)：同軸電纜同軸電纜：Cable家庭利用傳統(tǒng)有線電視信號線（同軸電纜）接入頭端上網(wǎng)多個(gè)家庭共享有線電視的頭端不對稱：高達(dá)40Mbps–1.2Gbps下行傳輸速率，

30-100Mbps上行傳輸速率混合光纖同軸電纜HFC先用同軸電纜接入光纖節(jié)點(diǎn)，再用光纖連接到頭端有線電視數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)器

+電纜調(diào)制解調(diào)器數(shù)據(jù)、電視信號，

以不同的頻率在共享電纜上傳輸電纜頭端ISP

調(diào)制

解調(diào)器分路器我國已廣泛升級為FTTH，美國住宅依然有80%多使用

DSL和同軸電纜接入

391.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣接入網(wǎng)：無線接入無線接入網(wǎng)通過基站(“接入點(diǎn)”)將終端系統(tǒng)連接到路由器上無線局域網(wǎng)（WLAN）通常在建筑物內(nèi)或周圍（10米）802.11b/g/n（WiFi）：

11、54、450Mbps等傳輸速率toInternet

toInternet廣域蜂窩接入網(wǎng)由移動(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供（10公里）2G/3G/4G/5G等蜂窩網(wǎng)絡(luò)0.1~

1000Mbps速率

401.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣接入網(wǎng)：企業(yè)和家庭網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的接入網(wǎng)往往采用有線、無線等多種技術(shù)的混合甚至WiFi和4G等多種無線技術(shù)的混合接入有線以太網(wǎng)接入100Mbps、1Gbps、

10Gbps等接入速率無線WiFi接入11、54、450Mbps等

至前端路由器

防火墻

NATWiFi

無線接入點(diǎn)無線和有線設(shè)備經(jīng)常合并在一個(gè)盒子里有線以太網(wǎng)（1Gbps）電纜或DSL

調(diào)制解調(diào)器校園、企業(yè)、家庭等網(wǎng)絡(luò)411.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣物理介質(zhì)傳輸單元：位（bit）在發(fā)射機(jī)/接收機(jī)之間的物理介質(zhì)上傳播的

數(shù)據(jù)的最小單元用比特表示（bit）物理媒體是指發(fā)射機(jī)和接收機(jī)之間的具體鏈路介質(zhì)引導(dǎo)型介質(zhì)：信號在固體介質(zhì)中傳播，例如銅、光纖、同軸電纜非引導(dǎo)型介質(zhì)：信號自由傳播，例如無線電（陸地?zé)o線電、衛(wèi)星無線電信道)存儲常用字節(jié)ByteK/M/G層級為2^10進(jìn)制傳輸常用比特BitK/M/G層級為10^3進(jìn)制421.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣1B=8b

（注意大小寫）物理介質(zhì)：光纖光纖玻璃纖維攜帶光脈沖，每個(gè)脈沖一位高速運(yùn)行高速點(diǎn)對點(diǎn)傳輸（10-100Gbps）低錯(cuò)誤率中繼器相距很遠(yuǎn)，對電磁噪聲免疫由多根光纖構(gòu)成的光纜光纖光纖接口431.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣物理介質(zhì)：雙絞線和同軸電纜雙絞線（TwistedPair）兩根絕緣銅線互相纏繞為一對電話線為1對雙絞線網(wǎng)線為4對雙絞線，廣泛用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（以太網(wǎng)）雙向傳輸?shù)?類：100Mbps~1Gbps第6類：10Gbps同軸電纜兩根同心銅導(dǎo)線，雙向傳輸電纜上的多個(gè)頻率通道帶寬可達(dá)100Mbps4對雙絞線

構(gòu)成網(wǎng)線網(wǎng)線接口水晶頭同軸電纜441.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣物理介質(zhì)：非引導(dǎo)型介質(zhì)無線電電磁頻譜中各種“波段”攜帶的信號沒有物理“電線”不依賴介質(zhì)的廣播半雙工（發(fā)送方到接收方）傳播環(huán)境影響反射物體阻擋干擾/噪聲無線鏈路類型無線局域網(wǎng)（WiFi）10-100Mbps；10米廣域（如3/4/5G蜂窩）在~10公里范圍內(nèi)藍(lán)牙：短距離，有限速率地面微波：點(diǎn)對點(diǎn)；45Mbps衛(wèi)星同步衛(wèi)星：36000km高空，280毫秒的往返時(shí)延低軌衛(wèi)星：近地，但圍繞地球高速運(yùn)動(dòng)，需要大量衛(wèi)星才能覆蓋地球馬斯克的星鏈計(jì)劃

采用低軌衛(wèi)星降低通信時(shí)延451.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)核心目標(biāo)：將海量的端系統(tǒng)互聯(lián)起來由各類交換機(jī)（路由器）和鏈路，構(gòu)成的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)分組交換（也稱包交換）主機(jī)將數(shù)據(jù)分成分組，發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)分組從一個(gè)路由器轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)路由器，通過從源到目標(biāo)的路徑上的鏈路，逐跳傳輸?shù)诌_(dá)目的地461.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心網(wǎng)絡(luò)核心的兩大功能功能1：路由全局操作：確定數(shù)據(jù)分組從源到目標(biāo)所使用的路徑需要路由協(xié)議和路由算法，產(chǎn)生路由表功能2：轉(zhuǎn)發(fā)本地操作：路由器或交換機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)出去（即移動(dòng)到該設(shè)備的某個(gè)輸出接口）確定轉(zhuǎn)發(fā)出去的接口/鏈路：根據(jù)從“入接口”收到分組頭中的目的地址，查找本地路由表，確定“出接口”routingalgorithm分組頭值輸出鏈路01000101011110013221路由表路由算法

123

0111數(shù)據(jù)分組頭中的目的地址471.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心路由器轉(zhuǎn)發(fā)模型路由器R1鏈路1鏈路2鏈路3鏈路4鏈路1,輸入鏈路2,輸入鏈路3,輸入鏈路4,輸入出口選擇出口選擇出口選擇出口選擇“4”“4”鏈路1,輸出鏈路2,輸出鏈路3,輸出鏈路4,輸出481.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心分組交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)數(shù)據(jù)分組傳輸延遲需要L/R秒才能將L位數(shù)據(jù)包以Rbps的速率傳輸（推出）到鏈路中存儲和轉(zhuǎn)發(fā)路由器需要接收到完整的整個(gè)數(shù)據(jù)分組以后，才能開始下一跳發(fā)送單跳數(shù)值示例：L=10千比特R=100Mbps一跳發(fā)送延遲=0.1毫秒Rbps123源端目的端RbpsL位/分組491.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心電路交換電路交換的主要特點(diǎn)電路交換通常采用面向連接方式先呼叫建立連接，實(shí)現(xiàn)端到端的資源預(yù)留預(yù)留的資源包括：鏈路帶寬資源、交換機(jī)的交換能力電路交換連接建立后，物理通路被通信雙方獨(dú)占，資源專用，即使空閑也不與其他連接共享由于建立連接并預(yù)留資源，因此傳輸性能好；但如果傳輸中發(fā)生設(shè)備故障，則傳輸被中斷501.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心電路交換電路交換的多路復(fù)用頻分多路復(fù)用FDM時(shí)分多路復(fù)用TDM……在每一路上實(shí)現(xiàn)具有和專用鏈路類似的性能該路資源專用，即使空閑也不與其他連接共享FDM（頻分多路復(fù)用）頻率時(shí)間TDM（時(shí)分多路復(fù)用）時(shí)間4個(gè)用戶頻率511.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心1電路交換(CircuitSwitching)電話交換網(wǎng)是使用電路交換技術(shù)的典型例子。用電路交換技術(shù)完成數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷以下電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、電路拆除三個(gè)過程。電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且保持原來的序列。缺點(diǎn)是在某些情況下，電路空閑時(shí)的信道容量被浪費(fèi)；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸階段的持續(xù)時(shí)間不長時(shí)，電路建立和拆除所用的時(shí)間就得不償失。因此，它適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。電路交換在通信雙方之間建立一條臨時(shí)專用線路的過程?？梢允钦嬲奈锢砭€路，也可以是一個(gè)復(fù)用信道。特點(diǎn)：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。——稱為“面向連接的”（典型例子：電話）過程：建立連接→通信→釋放連接優(yōu)缺點(diǎn)：建立連接的時(shí)間長；一旦建立連接就獨(dú)占線路，線路利用率低；無糾錯(cuò)機(jī)制；建立連接后，傳輸延遲小。不適用于計(jì)算機(jī)通信：因?yàn)橛?jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性的特點(diǎn)，真正傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)間不到10%。2報(bào)文交換(MessageSwitching)報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文，報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。報(bào)文交換不需要在兩個(gè)站之間建立專用通路，傳送方式采用“存儲一轉(zhuǎn)發(fā)”方式。端與端之間無須先通過呼叫建立連接。報(bào)文交換的主要缺點(diǎn)是；它不能滿足實(shí)時(shí)或交互式的通信要求，報(bào)文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時(shí)間長且不定。因此，這種方式不能用于語音連接，也不適合于交互式終端到計(jì)算機(jī)的連接。報(bào)文交換以報(bào)文為單位進(jìn)行“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”交換的技術(shù)。在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報(bào)文先存儲下來，待信道空閑時(shí)再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)。傳輸之前不需要建立端到端的連接，僅在相鄰節(jié)點(diǎn)傳輸報(bào)文時(shí)建立節(jié)點(diǎn)間的連接?！Q為“無連接的”（典型例子：電報(bào)）整個(gè)報(bào)文（Message）作為一個(gè)整體一起發(fā)送。優(yōu)缺點(diǎn)：沒有建立和拆除連接所需的等待時(shí)間；線路利用率高；傳輸可靠性較高；報(bào)文大小不一，造成存儲管理復(fù)雜；大報(bào)文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時(shí)過長，且對存儲容量要求較高；出錯(cuò)后整個(gè)報(bào)文全部重發(fā)。分組交換分組交換（packetswitching）通信雙方以分組為單位、使用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互的通信方式以分組作為數(shù)據(jù)傳輸單元每個(gè)分組的首部都含有地址

（目的地址和源地址）等控

制信息每個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地

選擇傳輸路徑支持靈活的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用ABC100MbpsEthernet1.5Mbps45MbpsDE統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用報(bào)文分組排隊(duì)主機(jī)A和B的報(bào)文分組按需共享帶寬，稱為統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用（statisticalmultiplexing）561.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心報(bào)文分組交換的主要特點(diǎn)在發(fā)送端，先把較長的報(bào)文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文添加首部構(gòu)成分組每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后還原成原來的報(bào)文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010紅色或藍(lán)色等不同分組可以共享使用同一節(jié)點(diǎn)

或鏈路H1

向H5

發(fā)送分組H2

向H6

發(fā)送分組ABDEC路由器H2H4H6H5H3H1互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)分組交換分組交換分組交換網(wǎng)的路由轉(zhuǎn)發(fā)示意圖可能使用不同路徑H1-A-C-E-H5H1-A-B-E-H5……可能使用不同路徑H2-B-E-H5……631.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心典型交換方式的比較報(bào)文交換與分組交換類似，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式，但不將應(yīng)用的大報(bào)文拆分成多個(gè)分組三種交換的比較電路交換需要建立連接并預(yù)留資源，難以實(shí)現(xiàn)靈活復(fù)用報(bào)文交換和分組交換較靈活，抗毀性高，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)可提高網(wǎng)絡(luò)利用率由于分組長度小于報(bào)文長度，分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小，也具有更好的靈活性分組交換適合有大量突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸需求的互聯(lián)網(wǎng)641.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例：網(wǎng)絡(luò)核心計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位比特率(bitrate)主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率，也稱數(shù)據(jù)率比特率的單位是b/s(比特每秒)，也可以寫為bps，(bitpersecond)，或kbit/s、Mbit/s、Gbit/s等帶寬網(wǎng)絡(luò)中某通道傳送數(shù)據(jù)的能力，即單位時(shí)間

內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的某信道所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”單位是bit/s，即

“比特每秒”包轉(zhuǎn)發(fā)率(PPS)全稱是PacketPerSecond(包/秒)，表示交換機(jī)或路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以包為單位的轉(zhuǎn)發(fā)速率線速轉(zhuǎn)發(fā)：交換機(jī)端口在滿負(fù)載的情況下，對幀進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)能夠達(dá)到該端口線路的最高速度65123Lbitsperpacket在交換機(jī)上：大包和小包，哪個(gè)更容易實(shí)現(xiàn)線速？1.6度量單位1、速率一個(gè)二進(jìn)制數(shù)稱為一個(gè)比特（bit），比特是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位。速率實(shí)質(zhì)上就是網(wǎng)絡(luò)每秒傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)量，其單位為b/s（比特每秒）或bit/s，也可寫為bps，即bitpersecond。1kb/s=103b/s1Mb/s=106b/s1Gb/s=109b/s1Tb/s=1012b/s計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位時(shí)延(Delay)時(shí)延(delay或latency)是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間，也稱為延遲或遲延傳輸時(shí)延(transmissiondelay)：數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間，傳輸時(shí)延又稱為發(fā)送時(shí)延傳播時(shí)延(propagationdelay)：電磁波在信道中需要傳播一定距離而花費(fèi)的時(shí)間處理時(shí)延(processingdelay)：主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)，為處理分組（例如分析首部、提取數(shù)據(jù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)或查找路由）所花費(fèi)的時(shí)間排隊(duì)時(shí)延(queueingdelay)：分組在路由器輸入輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理所經(jīng)歷的時(shí)延671.6度量單位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位四種時(shí)延產(chǎn)生的地方68AB傳播時(shí)延dprop傳輸時(shí)延

dtrans節(jié)點(diǎn)處理時(shí)延dproc排隊(duì)時(shí)延dqueuedtotal=dproc+dqueue+dtrans+dpropdtrans=Length(bit)R（bit/s）dprop=Distance(m)c（m/s）傳輸時(shí)延

傳播時(shí)延1.6度量單位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位往返時(shí)延RTT(Round-TripTime)從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認(rèn)，經(jīng)歷的總時(shí)間可用于判斷網(wǎng)絡(luò)的通斷性、測試網(wǎng)絡(luò)時(shí)延、計(jì)算數(shù)據(jù)包丟失率等69Ping請求RTT收到Ping

responsetimetimePingrequestPingresponse1.6度量單位使用ping命令獲取

往返時(shí)延RTT計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位70時(shí)延帶寬積時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延帶寬，即按比特計(jì)數(shù)的鏈路長度若發(fā)送端連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)，則在發(fā)送的第一個(gè)bit即將達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，發(fā)送端就已經(jīng)發(fā)送了時(shí)延帶寬積個(gè)bit，而這些bit都在鏈路上向前移動(dòng)（傳播）時(shí)延鏈路帶寬只有在代表鏈路的管道都充滿比特時(shí)，鏈路才得到了充分利用鏈路像一條空心管道1.6度量單位舉例傳播時(shí)延為20ms，

帶寬為10Mb/s，則：

時(shí)延帶寬積

=20×10×106

/1000

=2×105bit計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位吞吐量

(throughput)單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的數(shù)據(jù)量，單位是b/s有效吞吐量(goodput)單位時(shí)間內(nèi)，目的地正確接收到的有用信息的數(shù)目（以bit為單位）利用率信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值丟包率所丟失數(shù)據(jù)包的數(shù)量占所發(fā)送數(shù)據(jù)包的比率71Rs

b/sRc

b/s1.6度量單位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位時(shí)延抖動(dòng)變化的時(shí)延稱為抖動(dòng)（Jitter）時(shí)延抖動(dòng)起源于網(wǎng)絡(luò)中的隊(duì)列或緩沖，抖動(dòng)難以精確預(yù)測在語音、視頻多媒體業(yè)務(wù)中，抖動(dòng)往往會嚴(yán)重影響用戶的體驗(yàn)延遲丟包在多媒體應(yīng)用中，由于數(shù)據(jù)包延遲到達(dá)，在接收端需要丟棄失去使用價(jià)值的包721.6度量單位時(shí)延抖動(dòng)網(wǎng)絡(luò)安全與威脅互聯(lián)網(wǎng)最初設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到安全性

最初的設(shè)想：“一組相互信任的用戶連接

到一個(gè)透明的網(wǎng)絡(luò)”網(wǎng)絡(luò)空間（Cyberspace）已發(fā)展成為繼陸、海、空、天之后

第五大戰(zhàn)略空間！我們現(xiàn)在需要考慮壞人如何攻擊計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)如何防御網(wǎng)絡(luò)攻擊如何設(shè)計(jì)對攻擊免疫的體系結(jié)構(gòu)731.7網(wǎng)絡(luò)安全沒有網(wǎng)絡(luò)安全，就沒有國家安全——習(xí)近平總書記在網(wǎng)信工作會議講話WannaCry-令人瑟瑟發(fā)抖的“永恒之藍(lán)”病毒在計(jì)算機(jī)程序中插入的破壞計(jì)算機(jī)功能或者數(shù)據(jù)的代碼能影響計(jì)算機(jī)使用，能自我復(fù)制的一組計(jì)算機(jī)指令或者程序代碼蠕蟲一種無須計(jì)算機(jī)使用者干預(yù)即可運(yùn)行的獨(dú)立程序它通過不停的獲得網(wǎng)絡(luò)中存在漏洞的計(jì)算機(jī)上的部分或全部控制權(quán)來進(jìn)行傳播74WannaCry病毒覆蓋地區(qū)變化情況1.7網(wǎng)絡(luò)安全以上視頻選自B站網(wǎng)絡(luò)安全與威脅751.這個(gè)勒索病毒會攻擊哪些系統(tǒng)?答：該病毒利用Windows操作系統(tǒng)MS17-010漏洞在全球范圍大爆發(fā)，感染了大量的計(jì)算機(jī)，幾乎所有的Windows系統(tǒng)如果沒有打補(bǔ)丁，都會被攻擊2.被這個(gè)勒索病毒感染后的癥狀是什么?答：被該勒索軟件入侵后，用戶主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的照片、圖片、文檔、音頻、視頻等幾乎所有類型的文件都將被加密，加密文件的后綴名被統(tǒng)一修改為．WNCRY，并會在桌面彈出勒索對話框，要求受害者支付價(jià)值數(shù)百美元的比特幣到攻擊者的比特幣錢包，且贖金金額還會隨著時(shí)間的推移而增加3.“永恒之藍(lán)”和“勒索病毒”是什么關(guān)系?答：此次的勒索病毒W(wǎng)annaCry分為蠕蟲病毒和勒索病毒兩部分，前者利用NSA泄露的危險(xiǎn)漏洞“EternalBlue永恒之藍(lán)”進(jìn)行傳播和釋放，后者用于攻擊用戶和加密文件你見過點(diǎn)三支香的熊貓么？76惡意軟件：指任何有損用戶利益的軟件，做各種不正當(dāng)?shù)氖虑?，例如刪除篡改我們的文件，安裝間諜軟件來收集我們的隱私信息等自我復(fù)制：一旦惡意軟件感染了一臺主機(jī)，就會從那臺主機(jī)尋求進(jìn)入更多的主機(jī)，影響與受感染設(shè)備通信的其他設(shè)備1.7網(wǎng)絡(luò)安全target1.選擇攻擊目標(biāo)2.入侵到發(fā)起虛假流量的大量

主機(jī)（產(chǎn)生僵尸主機(jī)或僵尸

網(wǎng)絡(luò)botnet）3.從被入侵的僵尸主機(jī)向目標(biāo)

發(fā)送大量數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致目標(biāo)主機(jī)無法應(yīng)對拒絕服務(wù)攻擊(Denial-of-Service(DoS)attack)拒絕服務(wù)攻擊攻擊者通過制造大量虛假流量占用資源使合法流量無法使用資源(服務(wù)、帶寬)771.7網(wǎng)絡(luò)安全亞馬遜又雙叒叕宕機(jī)了！78僵尸網(wǎng)絡(luò)（Botnet）：采用一種或多種傳播手段，將大量主機(jī)感染bot程序（僵尸程序）病毒，從而在控制者和被感染主機(jī)之間所形成的一個(gè)可一對多控制的網(wǎng)絡(luò)分布式DoS攻擊的發(fā)起者，往往通過僵尸網(wǎng)絡(luò)發(fā)起攻擊，從而躲避追查亞馬遜云服務(wù)AWS宕機(jī)

大半個(gè)互聯(lián)網(wǎng)都快掛了1.7網(wǎng)絡(luò)安全你的密碼是怎么泄露的？你的密碼足夠復(fù)雜嗎？你使用的密碼在不同網(wǎng)站上都是一樣的么？拖庫：盜走用戶資料洗庫：黑產(chǎn)用戶數(shù)據(jù)變現(xiàn)撞庫：在其他網(wǎng)站“撞大運(yùn)”79抖音千萬級賬號遭撞庫攻擊1.7網(wǎng)絡(luò)安全犯罪嫌疑人已被海淀警方刑事拘留數(shù)據(jù)包嗅探（packetsniffing）

廣播傳輸（共享式以太網(wǎng)、無線網(wǎng)）混雜網(wǎng)絡(luò)接口讀取/記錄所有數(shù)據(jù)包ABCsrc:Bdest:Apayload

數(shù)據(jù)可靠性80IP欺騙（IPspoofing）攻擊者產(chǎn)生的IP數(shù)據(jù)包為偽造的源IP地址，以便冒充其他系統(tǒng)或發(fā)件人的身份ABC

src:Bdest:Apayload包攔截v.s.偽造身份1.7網(wǎng)絡(luò)安全“棱鏡門”：美國政府窺探著全世界后門程序指那些繞過安全性控制而獲取對程序或系統(tǒng)訪問權(quán)的程序方法網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、數(shù)據(jù)流程，截獲網(wǎng)絡(luò)上所傳輸?shù)男畔?1事件引發(fā)全球嘩然！1.7網(wǎng)絡(luò)安全如何防御身份驗(yàn)證：證明你就是你！保密：加密技術(shù)完整性檢查：數(shù)字簽名檢測/防止篡改訪問限制：受密碼保護(hù)的VPN防火墻：接入網(wǎng)絡(luò)和核心網(wǎng)絡(luò)中的專用“安全衛(wèi)士”821.7網(wǎng)絡(luò)安全我們國家網(wǎng)絡(luò)安全的法規(guī)《中華人民共和國網(wǎng)絡(luò)安全法》由全國人民代表大會常務(wù)委員會于2016年11月7日發(fā)布《互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理辦法》2000年9月25日公布施行2021年1月8日，國家網(wǎng)信辦就《互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)管理辦法（修訂草案征求意見稿）》公開征求意見，意見反饋截止日期為2021年2月7日83做一名讓人肅然起敬的紅客（Honker）而不是一個(gè)惡意破壞的黑客（Cracker）1.7網(wǎng)絡(luò)安全本章內(nèi)容1.1初識互聯(lián)網(wǎng)（7頁）1.2網(wǎng)絡(luò)實(shí)例（26頁）1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（9頁）1.4參考模型（14頁）1.5標(biāo)準(zhǔn)化組織（9頁）1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)度量單位（8頁）1.7網(wǎng)絡(luò)安全與威脅（12頁）1.8互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史與啟示（11頁）84互聯(lián)網(wǎng)早期發(fā)展與啟示互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展與啟示我國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)

CERNET華為的成長與啟示互聯(lián)網(wǎng)早期發(fā)展與啟示1957年10月蘇聯(lián)發(fā)射成功

第一顆人造衛(wèi)星斯普特尼克1號美國成立國防高級研究計(jì)劃局（ARPA）1958年2月國防高級研究計(jì)劃局ARPANET誕生1969年8月ARPANET誕生，創(chuàng)新地采用了分組交換技術(shù)四個(gè)節(jié)點(diǎn)UCLA/SRI/UCSB/Utah1983年ARPANET采用TCP/IP1990年ARPANET退役

移交基金委NSF1972年底：24個(gè)站點(diǎn)美國國防部DARPA、基金委NSF以及UCLA、UCSB等高校80年代中期Internet橫跨北美、歐洲和澳大利亞，成為全球性網(wǎng)絡(luò)標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)誕生美蘇爭霸在核打擊下能夠通信的是什么？國防系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)，如何擴(kuò)大研究范疇吸引更多研究者？851.8發(fā)展史與啟示互聯(lián)網(wǎng)早期發(fā)展與啟示多個(gè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，美國發(fā)起的ARPNET最終勝出，成為今天的互聯(lián)網(wǎng)叛逆思想軍方戰(zhàn)略充足經(jīng)費(fèi)市場經(jīng)濟(jì)精英團(tuán)隊(duì)商業(yè)化WWW美國英國法國蘇聯(lián)歐洲中國TCP/IP

+

WWWARPANETNSFNETNPLMarkICYCLADESOGAS“紅書”方案互聯(lián)網(wǎng)Linux861.8發(fā)展史與啟示互聯(lián)網(wǎng)早期發(fā)展與啟示誕生階段的啟發(fā)有戰(zhàn)略背景和傳統(tǒng)技術(shù)無法解決的重大需求分組交換的理論突破和原型系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)并舉有政府的不斷支持：從1969開創(chuàng)至今成長壯大階段簡單實(shí)用的技術(shù)路線TCP/IP誕生和發(fā)展教育和科研的示范網(wǎng)絡(luò)為起點(diǎn)：

具有實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的研究特點(diǎn)ARPAnet、NSFNET、ANS、vBNS聯(lián)合協(xié)作的開放式研究：IETF/RFC在不斷試錯(cuò)中快速成長壯大871.8發(fā)展史與啟示互聯(lián)網(wǎng)誕生的兩種說法1、1969年ARPANET誕生2、1983年ARPANET采用TCP/IP2019年網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域頂級會議Sigcomm在京舉行并慶祝互聯(lián)網(wǎng)誕生50周年互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展與啟示W(wǎng)eb1.0（1993-1999）瀏覽器、門戶、電子商務(wù)ISDN上網(wǎng)，~64Kbps

Web2.0（2000-2007）博客、社交媒體、視頻DSL/LAN，~10Mbps移動(dòng)互聯(lián)（~2018）導(dǎo)航，網(wǎng)購，互聯(lián)網(wǎng)+WIFI+4G+，~100Mbps智能互聯(lián)（~）萬物互聯(lián)5G+，一體化網(wǎng)絡(luò)1993年Mosaic瀏覽器誕生，開啟了互聯(lián)網(wǎng)廣泛商用之路94年萬維網(wǎng)聯(lián)盟W3C成立互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入高速發(fā)展期：

雅虎、AOL、谷歌、亞馬遜、EBay、Netflix、騰訊，阿里，百度，京東95年NSFnet退役，轉(zhuǎn)商業(yè)，網(wǎng)景上市，達(dá)29億美元Netscape/微軟IE世紀(jì)之爭2000年，互聯(lián)網(wǎng)泡沫破滅，進(jìn)入低調(diào)發(fā)展階段Myspace、Skype、Safari，F(xiàn)acebook，Twitter，youtube，土豆，youku2007年，3G+iPhone，谷歌收購安卓，即將進(jìn)入移動(dòng)互聯(lián)各種應(yīng)用：Uber,airbnb，滴滴，抖音，頭條，美團(tuán)，拼多多…云為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)平臺新技術(shù)爆發(fā)：高速網(wǎng)絡(luò)，云，SDN，大數(shù)據(jù)/AI，VR/AR2010年，4GLTE部署IoT車聯(lián)網(wǎng)5G+進(jìn)入各行業(yè)數(shù)據(jù)以下載為主，下行帶寬要求高直播應(yīng)用用戶開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)，開始對上行帶寬提出更高要求881.8發(fā)展史與啟示互聯(lián)網(wǎng)的新發(fā)展與啟示W(wǎng)eb1.0（1993-1999）瀏覽器、門戶、電子商務(wù)ISDN上網(wǎng)，~64Kbps

Web2.0（2000-2007）博客、社交媒體、視頻DSL/LAN，~10Mbps移動(dòng)互聯(lián)（~2018）導(dǎo)航，網(wǎng)購，互聯(lián)網(wǎng)+WIFI+4G+，~100Mbps智能互聯(lián)（~）萬物互聯(lián)5G+，一體化網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以下載為主，下行帶寬要求高直播應(yīng)用用戶開始產(chǎn)生數(shù)據(jù)，開始對上行帶寬提出更高要求商業(yè)需求是核心驅(qū)動(dòng)力，技術(shù)創(chuàng)新提供重要基礎(chǔ)有遠(yuǎn)見的企業(yè)參與并不斷投入：MCI、IBM、Qwest，CISCO……有線=>無線=>廣覆蓋：便捷程度決定了用戶使用方式和在線時(shí)間網(wǎng)絡(luò)性能決定了應(yīng)用體驗(yàn)，成了互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的必要條件網(wǎng)絡(luò)帶寬決定了應(yīng)用能傳什么：

文本=>圖片（靜圖->動(dòng)圖）=>音頻=>視頻（低清->高清，短視頻->直播）網(wǎng)絡(luò)性能提升、延遲降低：快速響應(yīng)？可靠性？計(jì)算、存儲、傳輸?shù)幕Q？891.8發(fā)展史與啟示我國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況起步階段1987年，建成第一個(gè)電子郵件節(jié)點(diǎn)，從北京向德國發(fā)送第一封郵件成功（越過長城，走向世界）1994年，我國通過64K專線接入互聯(lián)網(wǎng)，全功能連接我國網(wǎng)絡(luò)發(fā)展規(guī)模五大網(wǎng)絡(luò)：CHINANET電信，UNINET聯(lián)通，CMNET移動(dòng)，CERNET教育網(wǎng)，CSTNET科技網(wǎng)2019年底，我國國際出口帶寬超過8.8T4G基站551萬個(gè)（全球4G基站總數(shù)不超過900萬）2020年底，5G基站達(dá)70萬個(gè)，占全球比重近7成IPv4地址3.8億個(gè)；IPv6地址50903塊/32，居世界第二.CN域名數(shù)2304萬個(gè)，全球第一應(yīng)用APP在架數(shù)量達(dá)到359萬款網(wǎng)民約10億人，普及率70%“健康碼”助9億人出行

很幸運(yùn)

能看懂中文901.8發(fā)展史與啟示我國的互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況中國下一代互聯(lián)網(wǎng)示范工程CNGICNGI:China'sNextGenerationInternet在國際上首次提出并研制成功大型純IPv6互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)CNGI-CERNET2“寬帶中國”的國家戰(zhàn)略三個(gè)階段：全面提速（2013年）、推廣普及（2014-2015）、優(yōu)化升級（2016-2020）技術(shù)變革：撥號上網(wǎng)->雙絞線上網(wǎng)->光纖入戶工信部頒發(fā)移動(dòng)通信牌照2009年，三大運(yùn)營商（中國移動(dòng)、中國電信、

中國聯(lián)通）獲3G牌照（移動(dòng)負(fù)責(zé)TD-SCDMA）2013年，三大運(yùn)營商獲4G牌照（TD-LTE）2019年，三大運(yùn)營商和中國廣電獲5G商用牌照下一代是什么？下一代網(wǎng)絡(luò)NGN

Next-generationNetwork下一代互聯(lián)網(wǎng)NGI

Next-generationInternet誰是真正的基礎(chǔ)？誰是誰的應(yīng)用？911.8發(fā)展史與啟示中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET始建于1994年的全球最大學(xué)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)，教育部管理，

清華大學(xué)等高校承擔(dān)建設(shè)和運(yùn)行2000個(gè)教育科研單位，2000萬人，全國41個(gè)主節(jié)點(diǎn)院校國家網(wǎng)絡(luò)中心：清華大學(xué)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心：北京大學(xué)上海交通大學(xué)西安交通大學(xué)東南大學(xué)

華南理工大學(xué)東北大學(xué)北京郵電大學(xué)華中科技大學(xué)電子科技大學(xué)華北主節(jié)點(diǎn)：天津大學(xué)河北師范大學(xué)太原理工大學(xué)內(nèi)蒙古大學(xué)東北主節(jié)點(diǎn)：大連理工大學(xué)吉林大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)華東(南)地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：浙江大學(xué)福州大學(xué)南昌大學(xué)廈門大學(xué)華東(北)地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：山東大學(xué)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)中國海洋大學(xué)華中地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：中南大學(xué)鄭州大學(xué)華南地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：廣西大學(xué)廣西師范大學(xué)海南師范大學(xué)深圳大學(xué)西南地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：重慶大學(xué)貴州大學(xué)云南大學(xué)西藏大學(xué)西北地區(qū)主節(jié)點(diǎn)：蘭州大學(xué)青海師范大學(xué)寧夏大學(xué)新疆大學(xué)吳建平中國工程院院士CERNET專家委主任英國皇家工程院院士入選全球“互聯(lián)網(wǎng)名人堂”89年從加拿大訪學(xué)歸來CERNET主干網(wǎng)你從哪個(gè)主節(jié)點(diǎn)學(xué)校接入？921.8發(fā)展史與啟示IBGP全連接八大地區(qū)中心接入學(xué)校地區(qū)中心全球唯一自制系統(tǒng)號AS:4538地區(qū)級省級接入用戶/互聯(lián)單位IBGPeBGP互聯(lián)單位1.2Internet發(fā)展歷程CERNET網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)931.8發(fā)展史與啟示網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商華為華為現(xiàn)狀1987年成立，全球20萬人，多個(gè)產(chǎn)品線全球第一：

寬帶接入、光傳輸、移動(dòng)接入網(wǎng)、移動(dòng)核心網(wǎng)居安思危2000年全國電子百強(qiáng)首位，任正非：華為的冬天

（2000年互聯(lián)網(wǎng)泡沫來臨，設(shè)備商巨頭朗訊倒下）長期堅(jiān)持超大研發(fā)投入，從幕后走到前臺長期受美國打壓，難進(jìn)全球最大市場美國美國科技封鎖，自研芯片等備胎轉(zhuǎn)正，焉知非福？技術(shù)領(lǐng)先、標(biāo)準(zhǔn)引領(lǐng)，秉持開放共贏學(xué)術(shù)：活躍于Sigcomm等頂級學(xué)術(shù)會議專利：專利申請全球第一，從數(shù)量到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)：3GPP、ITU-T、IETF等標(biāo)準(zhǔn)主要貢獻(xiàn)者任正非隨著逐步逼近香農(nóng)定理、摩爾定律的極限,面對大流量、低延時(shí)的理論還未創(chuàng)造出來2014年以后華為開始甩開競爭對手遙遙領(lǐng)先不僅僅是200萬年薪的

“天才少年”941.8發(fā)展史與啟示本章總結(jié)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要性了解網(wǎng)絡(luò)中的基本概念和術(shù)語，理解分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)度量單位：帶寬、時(shí)延和丟失率網(wǎng)絡(luò)威脅：無所不在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史與啟示95第2章數(shù)據(jù)通信1．掌握：數(shù)據(jù)和信號的基本概念，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸方式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)，數(shù)據(jù)編碼技術(shù)，多路復(fù)用技術(shù)，數(shù)據(jù)交換技術(shù)，差錯(cuò)控制技術(shù)。2．理解：數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)。教學(xué)要求數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)基本概念與術(shù)語通信、消息、信息、信號與數(shù)據(jù)信息的度量傳輸方式傳輸模式（單工、半雙工、雙工）同步方式（同步/異步）數(shù)據(jù)傳輸類型（串行、并行）性能度量帶寬傳輸損傷傳輸質(zhì)量WIFI信號放大98數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)通信、消息、信息、數(shù)據(jù)、信號99消息是指能向人們表達(dá)客觀物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和主觀思維活動(dòng)的文字、符號、數(shù)據(jù)、語音和圖像等消息兩個(gè)特點(diǎn)：①能被通信雙方所理解②可以相互傳遞信息是指包含在消息中對通信者有意義的那部分內(nèi)容消息是信息的載體，消息中可能含有信息通信是在源點(diǎn)與終點(diǎn)之間傳遞消息或者信息，但信息和消息有著不同的概念舉例：比如一個(gè)人想要學(xué)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的課程，那么無論是書本，還是老師上課的視頻，或者上課的音頻，這都是消息，而轉(zhuǎn)化到學(xué)習(xí)者大腦里就是知識了，他可以通過以上各種方式學(xué)習(xí)，到大腦里就是信息。而將電子書、視頻或音頻傳給他的過程就是數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程。數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)100數(shù)據(jù)是對某一事實(shí)的不經(jīng)解釋并賦予一定含義的數(shù)字、字母、文字等符號及其組合的原始表達(dá)數(shù)據(jù)是消息的一種表示形式，是傳達(dá)某種意義或信息的實(shí)體。在通信系統(tǒng)中，消息是通過電信號來傳遞的信號是消息的載體（比如電信號、光信號等）數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)通信、消息、信息、數(shù)據(jù)、信號A字母編碼數(shù)字信號模擬信號101消息和信息這兩個(gè)詞極易混淆消息中包含信息量與接收者在收到此消息前對某事件存在的不確定性是有關(guān)的克勞德·艾爾伍德·香農(nóng)（ClaudeElwoodShannon，1916年4月30日—2001年2月24日）是美國數(shù)學(xué)家、信息論的創(chuàng)始人。1936年獲得密歇根大學(xué)學(xué)士學(xué)位，1940年在麻省理工學(xué)院獲得碩士和博士學(xué)位，1941年進(jìn)入貝爾實(shí)驗(yàn)室工作。香農(nóng)提出了信息熵的概念，為信息論和數(shù)字通信奠定了基礎(chǔ)1948年，香農(nóng)在《通信的數(shù)學(xué)理論》論文中給出了關(guān)于信息的度量公式，他把信息定義為熵的減少，即把信息定義為“用來消除隨機(jī)不確定性的東西”數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息的度量信息的定義信息是人類世界賴以生存的三大資源之一

物質(zhì)、能量、信息沒有物質(zhì)什么都不存在；沒有能量什么都不發(fā)生；沒有信息什么都沒意義”102根據(jù)香農(nóng)理論，一條消息包含信息的多少稱為信息量信息量的大小與消息所描述事件的出現(xiàn)概率有關(guān)如消息表示的事件是必然事件(概率為1)，則該消息不含有任何信息量如消息表示的事件根本不可能發(fā)生(概率為0)，則該消息含有無窮的信息量一條消息所荷載的信息量等于它所表示的事件發(fā)生的概率P的倒數(shù)的對數(shù)通常用比特作為信息量的單位數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息的度量信息量得到信息的過程就是獲得新知識的過程概率信息是指一個(gè)隨機(jī)事件發(fā)生之后，它所帶給人們的新知識，或者說是對原來該事件不定度的解除量；是指事物運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和狀態(tài)變化方式的客觀反映103數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息的度量舉例：二元判斷信息量有8只燈泡，只知其中有1只燈絲已斷，用1節(jié)電池來測，問只需測幾次就可接除其不定度每1次判斷后我們可得到一個(gè)是/否信息，亦稱二元信息。由于它是解除不定度的最小單位，由此定義出信息量的最小單位比特(bit＝BinaryDigits)。對于8只中任意一只燈泡都有可能斷絲，因此這是一個(gè)等概率隨機(jī)事件，故其概率為：bit該事件不確定度的大小為：第六個(gè)燈泡是壞燈泡一共測了3次，共得3比特信息【思考】有27個(gè)大小形狀相同小球，知其中有1重球。問若用無砝碼天平來判斷，最多稱幾次可找出此重球？當(dāng)完全解除不定度后所得信息量是否要比上述例自大？104當(dāng)信息被表示為數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)中就包含了信息信息可以通過解釋數(shù)據(jù)來產(chǎn)生信息強(qiáng)調(diào)“處理”和“使用”兩個(gè)方面，尤其是“使用”。一份資料在使用之前其中的內(nèi)容隸屬于數(shù)制范疇，僅當(dāng)它被使用之后才轉(zhuǎn)化為信息數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)在一段時(shí)間內(nèi)具有連續(xù)的值(如聲音等)，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)則具有離散的值(如文本等)模擬數(shù)據(jù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)信息與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的電信號有模擬信號和數(shù)字信號，而數(shù)據(jù)又有模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)無論是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都能編碼成模擬信號或數(shù)字信號選擇何種編碼方式取決于需滿足的要求和可能提供的傳輸媒體和通信設(shè)施數(shù)據(jù)和信號的四種組合：

(1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，數(shù)字信號(如0/1表示負(fù)電平/正電

平，一串離散的、非連續(xù)的電壓脈沖序列)(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模擬信號(如ASK、FSK和PSK)(3)模擬數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(如話音信號的PCM調(diào)制)(4)模擬數(shù)據(jù)，模擬信號(如AM、FM和PM)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的信號表示105

數(shù)據(jù)可以用數(shù)字信號和模擬信號兩種方式來表示。模擬信號是一種波形連續(xù)變換的電信號，它的取值可以是無限個(gè)，例如電話送出的話音信號，電視攝像產(chǎn)生的圖像信號等；而數(shù)字信號是一種離散信號，它的取值是有限的，信號沿著通信介質(zhì)流動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，傳輸模擬信號的系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)，而傳輸數(shù)字信號的系統(tǒng)稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1．模擬通信系統(tǒng)普通的電話、廣播、電視等都屬于模擬通信系統(tǒng)。模擬通信系統(tǒng)通常由信源、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信宿以及噪聲源組成。信源所產(chǎn)生的原始模擬信號一般都要經(jīng)過調(diào)制后再通過信道傳輸。到達(dá)信宿后，再通過解調(diào)器將信號解調(diào)出來。模擬通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型2．?dāng)?shù)字通信系統(tǒng)計(jì)算機(jī)通信、數(shù)字電話以及數(shù)字電視都屬于數(shù)字通信系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)有信源、信源編碼器、信道編碼器、調(diào)制器、信道、解調(diào)器、信道譯碼器、信源譯碼器、信宿、噪聲源組成。在發(fā)送端還有時(shí)鐘同步系統(tǒng)。數(shù)字通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸方式數(shù)字通信和模擬通信以模擬信號來傳送消息的通信方式稱為模擬通信，而傳輸模擬信號的通信系統(tǒng)稱為模擬通信系統(tǒng)。以數(shù)字信號來傳送消息的通信方式稱為數(shù)字通信，而傳輸數(shù)字信號的通信方式稱為數(shù)字通信系統(tǒng)。模擬信號和數(shù)字信號在傳輸過程中可以相互變換，即A/D和D/A。tu模擬信號ut數(shù)字信號按照傳輸系統(tǒng)在傳輸數(shù)據(jù)信號過程中是否搬其頻譜，傳輸方式可分兩類：基帶傳輸指不搬移信號頻譜的傳輸體制頻帶傳輸指利用調(diào)制解調(diào)器搬移信號頻譜

的傳輸體制搬移頻譜的目的是為了適應(yīng)信道的頻率特性數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸方式基帶傳輸和頻帶傳輸

數(shù)據(jù)的編碼和調(diào)制技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)中的通信信道分為模擬信道和數(shù)字信道，而依賴于信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)也分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)的編碼方法包括數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼與調(diào)制和模擬數(shù)據(jù)的編碼與調(diào)制。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制典型的模擬通信信道是電話通信信道。傳統(tǒng)的電話通信信道是為了傳輸語音信號設(shè)計(jì)的，用于傳輸音頻300~3400Hz的模擬信號，不能直接傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。為了利用模擬語音通信的電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸，必須首先將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，也就是要對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制。模擬信號是由電磁波構(gòu)成，其波形會不斷發(fā)生變化。從物理角度去度量一個(gè)電磁波形，需要用三個(gè)參數(shù)：振幅、頻率（周期）和相位。其信號可以寫成：U（t）=Acos（ωt+φ）其中A代表振幅，ω代表頻率，φ代表相位。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼，實(shí)際上也就是通過載波的控制來傳遞數(shù)據(jù)的技術(shù)。如前所述，發(fā)送端根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容命令調(diào)制器改變載波的物理特性，接收端則通過解調(diào)器從載波上讀出這些物理特性的變換并將其還原成數(shù)據(jù)。調(diào)制常通過改變載波的振幅、頻率和相位三種物理特性來完成。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制方式有3種：幅移鍵控法、頻移鍵控法和相移鍵控1．幅移鍵控法ASK（AmplitudeShiftKeying）ASK是通過改變載波信號的振幅方法來表示數(shù)字信號“1”和“0”的，以載波幅度A1表示數(shù)字信號“1”，用載波幅度A2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的ω和φ恒定。2．頻移鍵控法FSK（FrequencyShiftKeying）FSK是通過改變載波信號的頻率方法來表示數(shù)字信號“1”和“0”的，以頻率ω1表示數(shù)字信號“1”，用頻率ω2表示數(shù)字信號“0”，而載波信號的A和φ恒定。

3．相移鍵控法PSK（PhaseShiftKeying）PSK是通過改變載波信號的相位值來表示數(shù)字信號“1”和“0”的，而載波信號的A和ω恒定。PSK包括兩種類型：（1）絕對調(diào)相絕對調(diào)相使用相位的絕對值，φ為0表示數(shù)字信號“1”，φ為π表示數(shù)字信號“0”。（2）相對調(diào)相相對調(diào)相使用相位的相對偏移值，當(dāng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為0時(shí)，相位不變化，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)為1時(shí)，相位要偏移π。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制方法

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼利用數(shù)字通信信道直接傳輸數(shù)據(jù)信號的方法稱作數(shù)字信號的基帶傳輸，而數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在傳輸之前需要進(jìn)行數(shù)字編碼。數(shù)字基帶傳輸中數(shù)據(jù)信號的編碼方式主要有3種，它們是不歸零編碼、曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。1．不歸零編碼NRZ（Non-ReturntoZero）NRZ編碼可以用負(fù)電平表示邏輯“1”，用正電平表示邏輯“0”，反之亦然。NRZ編碼的缺點(diǎn)是無法判斷一位的開始或者結(jié)束，收發(fā)雙方不能保持同步。因此，必須在發(fā)送編碼的同時(shí)，用另一信道同時(shí)傳送同步時(shí)鐘信號。NRZ編碼是最原始的基帶傳輸方式。

2．曼徹斯特編碼（Manchester）曼徹斯特編碼是目前應(yīng)用最廣泛的編碼方法之一，其特點(diǎn)是每一位二進(jìn)制信號的中間都有跳變，若從低電平跳變到高電平，就表示數(shù)字信號“1”；若從高電平跳變到低電平，就表示數(shù)字信號“0”。3．差分曼徹斯特編碼（DifferenceManchester）差分曼徹斯特編碼是對曼徹斯特編碼的改進(jìn)。其特點(diǎn)是每一位二進(jìn)制信號的跳變依然提供收發(fā)端之間的同步，但每位二進(jìn)制數(shù)據(jù)的取值，要根據(jù)其開始邊界是否發(fā)生跳變來決定，若一個(gè)比特開始處存在跳變則表示“0”，無跳變則表示“1”。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的編碼

模擬數(shù)據(jù)的調(diào)制在模擬數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，信源的信息經(jīng)過轉(zhuǎn)化形成電信號，比如，人說話的聲音經(jīng)過電話轉(zhuǎn)變?yōu)槟M的電信號，這也是模擬數(shù)據(jù)的基帶信號。一般來說，模擬數(shù)據(jù)的基帶信號具有比較低的頻率，不宜直接在信道中傳輸，需要對信號進(jìn)行調(diào)制，將信號搬移到適合信道傳輸?shù)念l率范圍內(nèi)，接受端將接受的已調(diào)信號再搬回到原來信號的頻率范圍內(nèi)，恢復(fù)成原來的消息，比如無線廣播。

模擬數(shù)據(jù)的編碼為了信息處理上的方便，以數(shù)字方式來處理各種信息已是技術(shù)發(fā)展趨勢。聲音、圖像、圖片等數(shù)據(jù)，通過數(shù)字化程序轉(zhuǎn)化為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，再進(jìn)行處理、壓縮、傳遞和存儲。因此，模擬信息需轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息，再通過數(shù)字傳輸技術(shù)傳輸。模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼最典型的是脈沖編碼調(diào)制（PulseCodeModulation，PCM）。脈沖編碼調(diào)制的工作過程包括3部分：抽樣、量化和編碼。

按照傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)空順序，傳輸方式可分為兩類：串行傳輸指數(shù)據(jù)在一個(gè)信道上按位依次傳輸?shù)姆绞?，其特點(diǎn)是：

①所需線路數(shù)少，投資省，線路利用率高；

②在發(fā)送和接收端需要分別進(jìn)行并/串和串/并轉(zhuǎn)換；③收發(fā)之間必須實(shí)施同步。適用于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸。并行傳輸指數(shù)據(jù)在多個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)姆绞剑?/p>

其特點(diǎn)是：

①在終端裝置和線路之間不需要對傳輸代碼作時(shí)序變換；

②需要n條信道的傳輸設(shè)施，故其成本較高，適用于要

求傳輸速率高的短距離數(shù)據(jù)傳輸。串行傳輸和并行傳輸數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸方式按照發(fā)/收兩端實(shí)現(xiàn)同步的方法，傳輸方式可分為兩類：異步傳輸被傳送的每一個(gè)字符一般都附加有1個(gè)起始位和1個(gè)停止位，起始位與停止位的極性不同，為了保證正確接收，利用一個(gè)頻率為傳輸比特率的n(=16)倍的時(shí)鐘，在每一個(gè)比特周期的中心采樣。同步傳輸每一個(gè)字符使用起止位按位進(jìn)行傳送，數(shù)據(jù)塊以幀作為整體傳輸，并做到：

①發(fā)/收之間的位同步；

②每一幀建立同步標(biāo)志，建立幀同步區(qū)別：異步傳輸?shù)陌l(fā)送器的接收器的時(shí)鐘是不同步的，而同步傳輸兩者的時(shí)鐘是同步的。異步傳輸和同步傳輸數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸方式按照數(shù)據(jù)信號在信道上的傳送方向與時(shí)間的關(guān)系，傳輸方式可分為三類：單工指兩個(gè)站之間只能沿一個(gè)指定的方向傳送數(shù)據(jù)信號半雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上傳送數(shù)據(jù)信號，但不能同時(shí)進(jìn)行，又稱“雙向交替”模式，發(fā)/收之間的轉(zhuǎn)向時(shí)間為20～50ms全雙工指兩個(gè)站之間可以在兩個(gè)方向上同時(shí)傳送數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)傳輸方式單工、半雙工和全雙工傳輸損傷133數(shù)據(jù)信號在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的端到端連接的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能受到傷害，ITU稱之為傳輸損傷。并推薦用誤碼、抖動(dòng)、漂移、滑動(dòng)和時(shí)延來表示。誤碼(Error)。指信號在傳輸過程中碼元發(fā)生的差錯(cuò)，即接收與發(fā)送數(shù)字信號的單個(gè)數(shù)字之間的差異抖動(dòng)(Jitter)。指碼元出現(xiàn)的時(shí)刻隨時(shí)間頻繁地變化，也就是各有效瞬間相對于理想時(shí)間位置的短時(shí)間偏移漂移(Wander)。指碼元各有效瞬間相對于理想時(shí)間位置的長期緩慢偏移滑動(dòng)(Slip)。指一個(gè)信號序列在傳輸過程中，不可恢復(fù)地丟失或增加若干碼元時(shí)延(Delay)。指信號的各有效瞬間相對于理想時(shí)間位置的滯后或推遲噪聲對數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)挠绊憯?shù)據(jù)通信基礎(chǔ)134數(shù)字信號通過實(shí)際信道的情況有失真，但可識別失真大，無法識別實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號波形接收信號波形發(fā)送信號波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪