《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》全套教學(xué)課件

全套可編輯PPT課件第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論.pptx第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ).pptx第3章局域網(wǎng)工作原理.pptx第4章TCPIP工作原理.pptx第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù).pptx第6章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置和應(yīng)用.pptx第7章網(wǎng)絡(luò)管理和安全.pptx全套可編輯PPT課件計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)源于20世紀(jì)60年代，隨著互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，在最近二十多年來得到了飛速發(fā)展。如今，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)已經(jīng)深入到我們工作和生活的各個(gè)方面，如電子銀行、電子商務(wù)、電子政務(wù)、企業(yè)管理、信息服務(wù)、電子社區(qū)以及遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。近年來出現(xiàn)的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等新技術(shù)更是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，所以可以毫不夸張地說，當(dāng)今的知識(shí)經(jīng)濟(jì)、信息時(shí)代均源于網(wǎng)絡(luò)。在20世紀(jì)90年代，微軟公司總裁比爾·蓋茨在一次演說中提出“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”，他淡化了計(jì)算機(jī)技術(shù)，突出了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提到了一個(gè)新的高度?？梢赃@樣講，單獨(dú)的一臺(tái)計(jì)算機(jī)在信息時(shí)代就是一座信息孤島，它只能完成最基本的工作，唯有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)才是信息時(shí)代的重要基礎(chǔ)。如今，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)成為世界高新技術(shù)的核心之一，成為一個(gè)國(guó)家國(guó)力和實(shí)力的象征。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)密不可分，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。當(dāng)計(jì)算機(jī)數(shù)量和計(jì)算機(jī)應(yīng)用普及到一定程度，就會(huì)出現(xiàn)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的需求，希望通過計(jì)算機(jī)之間的互聯(lián)互通共享計(jì)算機(jī)資源，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也因此應(yīng)運(yùn)而生了。第一個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)產(chǎn)生于20世紀(jì)50年代，出于冷戰(zhàn)需要，美國(guó)空軍委托美國(guó)麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室，為其設(shè)計(jì)半自動(dòng)化地面防空系統(tǒng)。該系統(tǒng)有17個(gè)防區(qū)，每個(gè)防區(qū)的指揮中心裝有兩臺(tái)IBM公司的AN/FSQ-7計(jì)算機(jī)，通過通信線路連接防區(qū)內(nèi)各雷達(dá)觀測(cè)站、機(jī)場(chǎng)、防空導(dǎo)彈和高射炮陣

地，由計(jì)算機(jī)程序輔助指揮員決策，自動(dòng)引導(dǎo)飛機(jī)和導(dǎo)彈進(jìn)行

攔截。系統(tǒng)最終于1963年建成，稱為半自動(dòng)化地面防空系統(tǒng)SAGE（Semi-AutomaticGroundEnvironment）。SAGE系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的先驅(qū)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。01面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與此同時(shí)，民用計(jì)算機(jī)互聯(lián)系統(tǒng)的研究也開始發(fā)展起來，如美國(guó)航空公司與IBM公司在20世紀(jì)50年代開始研究并于60年代初投入使用的飛機(jī)訂票系統(tǒng)。該系統(tǒng)由2000個(gè)終端組成，覆蓋全美各州。又如，美國(guó)通用電氣公司于1968年投入運(yùn)行的信息服務(wù)系統(tǒng)（GEInformationService），其地理范圍包括美國(guó)、歐洲、澳洲和日本。該系統(tǒng)由75個(gè)遠(yuǎn)程集中器、16個(gè)中央集中器和分布各地的主計(jì)算機(jī)組成，相互之間通過56kbps的通信線路互聯(lián)，并具有交互處理和批處理能力。提示面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又稱終端——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)通信線路與若干終端直接相連，如下圖所示。面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1969年ARPANET只有4個(gè)節(jié)點(diǎn)，到1973年發(fā)展到40個(gè)節(jié)點(diǎn)，到了1975年，ARPANET已經(jīng)連入了100多臺(tái)主機(jī)，并結(jié)束了網(wǎng)絡(luò)試驗(yàn)階段，移交美國(guó)國(guó)防部國(guó)防通信局正式運(yùn)行。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究中，特別是對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)影響最大的當(dāng)屬ARPANET。ARPANET的研究和建設(shè)始于20世紀(jì)60年代中期，時(shí)值冷戰(zhàn)高峰。美國(guó)國(guó)防部考慮到傳統(tǒng)的電路交換電話網(wǎng)絡(luò)太脆弱，因?yàn)橐粭l線路或開關(guān)的損壞，就會(huì)終止所有使用它們的會(huì)話，甚至?xí)绊懖糠志W(wǎng)絡(luò)，所以希望建立一個(gè)能在核戰(zhàn)爭(zhēng)的條件下幸免于難的命令和控制網(wǎng)絡(luò)，最終將此任務(wù)交給國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署（ARPA）。02計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的誕生在總結(jié)第一階段建網(wǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究人員開始了第二階段網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)工作。這個(gè)階段的重點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)研究的深入促進(jìn)了TCP/IP協(xié)議的出現(xiàn)與發(fā)展。到1979年，越來越多的研究人員投入到了TCP/IP協(xié)議的研究與開發(fā)之中。在1980年前后，ARPANET所有的主機(jī)都轉(zhuǎn)向TCP/IP協(xié)議。到1983年1月，ARPANET向TCP/IP的轉(zhuǎn)換全部結(jié)束。同時(shí)，美國(guó)國(guó)防部國(guó)防通信局將ARPANET分為兩個(gè)獨(dú)立的部分，一部分仍叫ARPANET，用于進(jìn)一步的研究工作；另一部分稍大一些，成為著名的MILNET，用于軍方的非機(jī)密通信。完成了對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、分類與子課題研究?jī)?nèi)容的描述；提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念；研究了報(bào)文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法；采用了層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型；促進(jìn)了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展；為Internet的形成與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。ARPANET是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要里程碑，它對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要貢獻(xiàn)表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1983年，ARPA和美國(guó)國(guó)防部通信局成功研制了用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議，美國(guó)加利福尼亞伯克萊分校把該協(xié)議作為其BSDUNIX的一部分，使得該協(xié)議得以在社會(huì)上流行起來，從而誕生了真正的Internet。同時(shí)，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的產(chǎn)生和蓬勃發(fā)展對(duì)Internet的進(jìn)一步發(fā)展起到了重要的推動(dòng)作用。其中最引人注目的是美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)NSF（NationalScienceFoundation）建立的NSFnet。NSF在全美國(guó)建立了按地區(qū)劃分的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)并將這些地區(qū)網(wǎng)絡(luò)和超級(jí)計(jì)算機(jī)中心互聯(lián)起來。NSFnet于1990年6月徹底取代了ARPAnet而成為Internet的主干網(wǎng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作，而這種協(xié)調(diào)是相當(dāng)復(fù)雜的。為了設(shè)計(jì)這樣復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，早在最初的ARPA網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)就采用了分層的方法?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為若干較小的比較容易研究和處理的局部問題。1974年，美國(guó)IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA（SystemNetworkArchitecture），

這個(gè)著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)就是按照分層的方法制定的。不久后，其他一些公司也相繼推出本公司

的一套體系結(jié)構(gòu)，但這些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)都局限于解決其各自的產(chǎn)品間互聯(lián)的問題。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于1977年提出了一個(gè)標(biāo)

準(zhǔn)框架，這就是著名的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM。從此，就進(jìn)入了第三代計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)階段。03標(biāo)準(zhǔn)、開放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段隨著人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用要求的日益提高，未來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將向可以同時(shí)承載多媒體信息，速度更快，獲取信息更方便，網(wǎng)絡(luò)更智能的方向發(fā)展。各國(guó)的“信息高速公路”建設(shè)就是為滿足多媒體信息傳輸?shù)男枰岢龅?。如今，?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正向互聯(lián)、高速、智能和全球化發(fā)展，而世界上發(fā)展最快，也是最熱門的Internet，就是世界最大的互聯(lián)網(wǎng)。Internet將網(wǎng)際協(xié)議IP作為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心協(xié)議，通過它把下面各種各樣的通信子網(wǎng)互聯(lián)在一起，并向上支持多媒體應(yīng)用，這就是所謂的統(tǒng)一的IP網(wǎng)。04高速、智能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段總體而言，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)在以下幾個(gè)方面得到飛速發(fā)展。目前廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)有通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，新的業(yè)務(wù)不斷出現(xiàn)，新舊業(yè)務(wù)不斷融合，作為其載體的各類網(wǎng)絡(luò)也不斷融合，使目前廣泛使用的三類網(wǎng)絡(luò)正逐漸向統(tǒng)一的IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，即所謂的“三網(wǎng)合一”。在IP網(wǎng)絡(luò)中可將數(shù)據(jù)、語音、圖像、視頻等均歸結(jié)到IP數(shù)據(jù)包中，通過分組交換和路由技術(shù)，采用全球性尋址，使各種網(wǎng)絡(luò)無縫連接，網(wǎng)際協(xié)議IP將成為各種網(wǎng)絡(luò)、各種業(yè)務(wù)的“共同語言”。01三網(wǎng)合一光通信技術(shù)已有30年的歷史。隨著光器件、各種光復(fù)用技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的發(fā)展，光傳輸系統(tǒng)的容量已從Mbps級(jí)發(fā)展到Tbps級(jí)，提高了近100萬倍。光通信技術(shù)的發(fā)展主要有兩個(gè)大的方向：一是主干傳輸向高速率、大容量的OTN光傳送網(wǎng)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)；二是接入向低成本、綜合接入、寬帶化光纖接入網(wǎng)發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)光纖到戶和光纖到桌面。全光網(wǎng)絡(luò)是指光信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換中始終以光的形式實(shí)現(xiàn)，不再需要經(jīng)過光/電、電/光變換，即信息從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的傳輸過程始終在光域內(nèi)。02光通信技術(shù)TCP/IP協(xié)議族是互聯(lián)網(wǎng)的基石之一，而網(wǎng)際協(xié)議IP是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本為IPv4。IPv4的地址位數(shù)為32位，即理論上約有42億個(gè)地址。但是，隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的日益廣泛和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，IPv4的問題逐漸顯露出來，主要有地址資源枯竭、路由表急劇膨脹、對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全和多媒體應(yīng)用的支持不夠等。03IPv6協(xié)議IPv6是下一版本的IP協(xié)議，也可以說是下一代IP協(xié)議。IPv6采用128位地址長(zhǎng)度，幾乎可以不受限制地提供地址。理論上約有3.4×1038個(gè)IP地址，而地球的表面積以厘米為單位也僅有5.1×1018cm2，即使按保守方法估算IPv6實(shí)際可分配的地址，每個(gè)平方厘米面積上也可分配到若干億個(gè)IP地址。IPv6除一勞永逸地解決了地址短缺問題外，同時(shí)也解決了IPv4中的其他缺陷，主要有端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動(dòng)性、即插即用等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要有寬帶接入技術(shù)的支持，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才有可能開展。因?yàn)橹挥薪尤刖W(wǎng)的帶寬瓶頸問題解決了，骨干網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來。盡管當(dāng)前寬帶接入技術(shù)有很多種，但只要是不和光纖或光技術(shù)結(jié)合的，就很難在下一代網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用。目前光纖到戶（FiberToTheHome，F(xiàn)TTH）的成本已下降至可以為用戶接受的程度。這里涉及兩個(gè)新技術(shù)，一個(gè)是基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡(luò)（EthernetPassiveOpticalNetwork，EPON）的光纖到戶技術(shù)，一個(gè)是自由空間光系統(tǒng)（FreeSpaceOptical，F(xiàn)SO）。04寬帶接入技術(shù)由EPON支持的光纖到戶正在異軍突起，它能支持吉比

特的數(shù)據(jù)傳輸速率，并且不久的將來成本會(huì)降到與數(shù)字

用戶線路（DigitalSubscriberLine，DSL）和光纖同軸電纜混合網(wǎng)（HybridFiberCable，HFC）相同的水平。FSO技術(shù)是通過大氣而不是光纖傳送光信號(hào)。FSO技術(shù)能提供接近光纖通信的速率，例如可達(dá)到1Gbps，它既在無線接入帶寬上有了明顯的突破，又因?yàn)闊o需許可證而不需要在稀有資源無線電頻率上有很大的投資。FSO和光纖線路比較，不僅安裝簡(jiǎn)便，而且成本也低很多。FSO現(xiàn)已在企業(yè)和居民區(qū)得到應(yīng)用，但是它和固定無線接入一樣，易受環(huán)境因素干擾。移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了1G、2G、3G、4G這幾個(gè)發(fā)展階段，并正在向5G邁進(jìn)，未來的移動(dòng)通信技術(shù)將以寬帶多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，使用更高更寬的頻帶，傳輸容量會(huì)更上一層樓。它們可在不同的網(wǎng)絡(luò)間無縫連接，提供滿意的服務(wù)；同時(shí)網(wǎng)絡(luò)可以自行組織，終端可以重新配置和隨身攜帶，是一個(gè)包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的端到端的IP系統(tǒng)，可與其他技術(shù)共享一個(gè)IP核心網(wǎng)。它們都是構(gòu)成下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。05移動(dòng)通信技術(shù)什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？多年來并沒有一個(gè)嚴(yán)格的定義，人們從不同的角度對(duì)它提出了不同的定義，這些定義歸納起來，可以分為三類。從計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合的觀點(diǎn)出發(fā)人們把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為“以計(jì)算機(jī)之間傳輸信息為目的而連接起來，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息處理并進(jìn)一步達(dá)到資源共享的系統(tǒng)”。20世紀(jì)60年代初，人們借助于通信線路將計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)方的終端連接起來，形成了具有通信功能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合。人們把按照這種觀點(diǎn)定義的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)稱為“計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)”。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是“把地理上分散的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以能夠相互共享資源（硬件、軟件和數(shù)據(jù)）的方式連接起來，并且各自具備獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之集合體”。這種定義是由美國(guó)信息處理學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)在1970年春天舉行的聯(lián)合會(huì)議上提出來的，在之后的有關(guān)文獻(xiàn)中被廣為引用。從強(qiáng)調(diào)資源共享的觀點(diǎn)出發(fā)從物理結(jié)構(gòu)上看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又可定義為“在協(xié)議控制下，由若干計(jì)算機(jī)、終端設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸線路和通信控制處理機(jī)等組成的集合”。綜合上述觀點(diǎn)，我們把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：將分布在不同地理位置并具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，通過通信設(shè)備和線路連接起來，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）支持下，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和數(shù)據(jù)傳輸為目的的系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。我們可以從以下三個(gè)方面理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)多機(jī)系統(tǒng)。兩臺(tái)以上的計(jì)算機(jī)互聯(lián)才能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。這里的計(jì)算機(jī)可以是微機(jī)、小型機(jī)和大型機(jī)等各種類型的計(jì)算機(jī)，并且每臺(tái)計(jì)算機(jī)具有獨(dú)立的功能，即某臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或其他計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)互聯(lián)系統(tǒng)。互聯(lián)是通過通信設(shè)備和通信線路實(shí)現(xiàn)的，通信線路可以是雙絞線、電話線、同軸電纜、光纖等“有形”介質(zhì)，也可以是微波或衛(wèi)星信道等“無形”介質(zhì)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)資源共享系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)之間要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享，必須有功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件支持。這里的網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。我們注意到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多用戶系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)是不同的，多用戶系統(tǒng)的終端一般不具有獨(dú)立的計(jì)算能力，只是一個(gè)輸入輸出設(shè)備；而分布式系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是分布式計(jì)算，要有分布式操作系統(tǒng)的支持，它是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。正是因?yàn)檐浖奶匦?，所以分布式系統(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。因此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)之間的區(qū)別更多的在于高層軟件（特別是操作系統(tǒng)），而不是硬件。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類依據(jù)問題的描述角度不同而不同，一般可以從下面幾個(gè)角度進(jìn)行分類。依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍可以分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。1依據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可以分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。2依據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以分為總線型、環(huán)型、星型、樹型、網(wǎng)狀型，如右圖所示。3星型拓?fù)錁湫屯負(fù)淇偩€型拓?fù)洵h(huán)型拓?fù)渚W(wǎng)狀型拓?fù)溆?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以分為以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)、FDDI網(wǎng)、ATM網(wǎng)等。4依據(jù)傳輸介質(zhì)可以分為有線網(wǎng)（雙絞線網(wǎng)、光纖網(wǎng)）、無線網(wǎng)、衛(wèi)星網(wǎng)等。5此外，網(wǎng)絡(luò)還可以依據(jù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)用途等的不同來分類，這里不再一一列舉。下面介紹兩種典型的分類方式。1）局域網(wǎng)局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是將較小地理區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)覆蓋的地理范圍比較小，一般在幾十米到幾千米之間。它常用于組建一個(gè)辦公室、一棟樓、一個(gè)樓群、一個(gè)校園或一個(gè)企業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)可以由一個(gè)建筑物內(nèi)或相鄰建筑物的幾百臺(tái)至上千臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，也可以小到連接一個(gè)房間內(nèi)的幾臺(tái)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)和其他設(shè)備。局域網(wǎng)主要用于實(shí)現(xiàn)短距離的資源共享。如右圖所示的是一個(gè)由幾臺(tái)計(jì)算機(jī)和打印機(jī)組成的典型局域網(wǎng)。局域網(wǎng)示例01依據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍分類2）城域網(wǎng)城域網(wǎng)示例城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是一種大型的LAN，它的覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般為幾千米至幾萬米，城域網(wǎng)的覆蓋范圍在一個(gè)城市內(nèi)，它將位于一個(gè)城市之內(nèi)不同地點(diǎn)的多個(gè)計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)連接起來實(shí)現(xiàn)資源共享。城域網(wǎng)所使用的通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能要求比局域網(wǎng)高，以便有效地覆蓋整個(gè)城市的地理范圍。一般來說，城域網(wǎng)可以將一個(gè)城市內(nèi)的學(xué)校、醫(yī)院、政府機(jī)關(guān)、企業(yè)等單位的局域網(wǎng)連接起來，從而共享資源，如右圖所示。3）廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)示例廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是在一個(gè)廣闊的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語音、圖像等信息傳輸?shù)挠?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸捰邢?，因此廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率比局域網(wǎng)要慢得多。廣域網(wǎng)可以覆蓋一個(gè)城市、一個(gè)國(guó)家甚至于全球。因特網(wǎng)（Internet）是廣域網(wǎng)的一種，但它不是一種具體獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，而是將同類或不同類的物理網(wǎng)絡(luò)（局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)）互聯(lián)，并通過高層協(xié)議實(shí)現(xiàn)不同類網(wǎng)絡(luò)間的通信。如右圖所示的是一個(gè)簡(jiǎn)單的廣域網(wǎng)。在廣播式網(wǎng)絡(luò)中僅使用一條通信信道，該信道由網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)共享。在傳輸信息時(shí)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送數(shù)據(jù)分組，并被其他所有節(jié)點(diǎn)接收。這些節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)包中的目的地址進(jìn)行判斷，如果是發(fā)給自己的則接收，否則便丟棄它?？偩€型以太網(wǎng)就是典型的廣播式網(wǎng)絡(luò)。1）廣播式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由許多互相連接的節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，在每對(duì)節(jié)點(diǎn)之間都有一條專用的通信信道，因此在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，不存在信道共享與復(fù)用的情況。當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)分組后，它會(huì)根據(jù)目的地址，經(jīng)過一系列中間設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)，直至到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，這種傳輸技術(shù)稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸技術(shù)，采用這種技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)稱為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。2）點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)02依據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)分類可以從兩個(gè)方面描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成：從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)看，

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資

源子網(wǎng)組成。從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)成看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件兩大部分組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)的組成根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍、目的、規(guī)模、結(jié)構(gòu)以及采用的技術(shù)不同而不盡相同，但無論如何，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都必須包括硬件和軟件兩大部分。網(wǎng)絡(luò)硬件提供的是數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸和建立通信通道的物質(zhì)基礎(chǔ)，而網(wǎng)絡(luò)軟件是真正控制數(shù)據(jù)通信的。

軟件的各種網(wǎng)絡(luò)功能需依賴于硬件去完成，二者缺一不可。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成主要包括如下四部分，常被稱為計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)的四大要素。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)的基本模塊，是被連接的對(duì)象，它的主要作用是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的收集、處理、存儲(chǔ)、傳播和提供共享資源。在網(wǎng)絡(luò)上可共享的資源包括硬件資源（如巨型計(jì)算機(jī)、高性能外圍設(shè)備、大容量磁盤等）、軟件資源（如各種軟件系統(tǒng)、應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）和信息資源。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的硬件元素。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)可以是巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、工作站、微機(jī)或其他數(shù)據(jù)終端設(shè)備（如終端服務(wù)器）。01計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件部分除了計(jì)算機(jī)本身以外，還要有用于連接這些計(jì)算機(jī)的通信線路和通信設(shè)備，即數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。通信線路分有線通信線路和無線通信線路。有線通信線路指的是有線傳輸介質(zhì)及其介質(zhì)連接部件，包括光纖、同軸電纜、雙絞線等；無線通信線路是指以無線電、微波、紅外線和激光等作為通信線路。通信設(shè)備指網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，包括網(wǎng)卡、集線器（Hub）、中繼器（Repeater）、交換機(jī)（Switch）、網(wǎng)橋（Bridge）和路由器（Router）以及調(diào)制解調(diào)器（Modem）等。02通信線路和通信設(shè)備使用通信線路和通信設(shè)備將計(jì)算機(jī)互連起來，在計(jì)算機(jī)之間建立一條物理通道以傳輸數(shù)據(jù)。通信線路和通信設(shè)備負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的發(fā)出、傳送、接收或轉(zhuǎn)發(fā)，包括信號(hào)轉(zhuǎn)換、路徑選擇、編碼與解碼、差錯(cuò)校驗(yàn)、通信控制管理等，以完成信息交換。通信線路和通信設(shè)備是連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的橋梁，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?。協(xié)議是指通信雙方必須共同遵守的約定和通信規(guī)則，如TCP/IP協(xié)議、NetBEUI協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議。它是通信雙方關(guān)于通信如何進(jìn)行所達(dá)成的協(xié)議。比如，用什么樣的格式表達(dá)、組織和傳輸數(shù)據(jù)，如何校驗(yàn)和糾正信息傳輸中的錯(cuò)誤，以及傳輸信息的時(shí)序組織與控制機(jī)制等。此外，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)都是分層結(jié)構(gòu)的，協(xié)議規(guī)定了分層原則、層次間的關(guān)系、執(zhí)行信息傳遞過程的方向、分解與重組等約定。一般來說，協(xié)議的實(shí)現(xiàn)是由軟件和硬件分別或配合完成的，有的部分由聯(lián)網(wǎng)設(shè)備來承擔(dān)。03網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)軟件是一種在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下使用和運(yùn)行或者控制和管理網(wǎng)絡(luò)工作的計(jì)算機(jī)軟件。根據(jù)軟件的功能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件可分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件兩大類。1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件是控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)通信、分配和管理共享資源的網(wǎng)絡(luò)軟件，它包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件、通信控制軟件和網(wǎng)絡(luò)管理軟件等。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NetworkOperatingSystem，NOS）是指能夠?qū)钟蚓W(wǎng)范圍內(nèi)的資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和管理的程序。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件的核心程序，是網(wǎng)絡(luò)軟件的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件（如TCP/IP協(xié)議軟件）是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的軟件。它是網(wǎng)絡(luò)軟件中最重要的核心部分，任何網(wǎng)絡(luò)軟件都要通過協(xié)議軟件才能發(fā)生作用。04網(wǎng)絡(luò)軟件2）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一個(gè)應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件，如遠(yuǎn)程教學(xué)軟件、電子圖書館軟件、Internet信息服務(wù)軟件等。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件為用戶提供訪問網(wǎng)絡(luò)的手段、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、資源共享和信息的傳輸?shù)?。?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最主要的功能是資源共享和數(shù)據(jù)通信，除此之外還有分布處理等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)允許網(wǎng)絡(luò)上的用戶共享網(wǎng)絡(luò)上各種不同類型的硬件設(shè)備?？晒蚕淼挠布Y源有：高性能計(jì)算機(jī)、大容量存儲(chǔ)器、打印機(jī)、圖形設(shè)備、通信線路、通信設(shè)備等。共享硬件的好處是提高硬件資源的使用效率，節(jié)約開支。01軟、硬件共享現(xiàn)在已經(jīng)有許多專供網(wǎng)上使用的軟件，如數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、各種Internet信息服務(wù)軟件等。共享軟件允許多個(gè)用戶同時(shí)使用，并能保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性和一致性。特別是客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server，C/S）和瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）模式的出現(xiàn)，人們可以使用客戶機(jī)來訪問服務(wù)器，而服務(wù)器軟件是共享的或在B/S方式下，軟件版本的升級(jí)修改，只要在服務(wù)器上進(jìn)行，全網(wǎng)用戶都可立即使用?？晒蚕淼能浖N類很多，包括大型專用軟件、各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件、各種信息服務(wù)軟件等。信息也是一種資源，Internet就是一個(gè)巨大的信息資源寶庫，它就像是一個(gè)信息的海洋，有取之不盡、用之不竭的信息與數(shù)據(jù)。每一個(gè)接入Internet的用戶都可以共享這些信息資源。可共享的信息資源有：搜索與查詢的信息，Web服務(wù)器上的主頁及各種鏈接，F(xiàn)TP服務(wù)器中的文件，各種各樣的電子出版物，網(wǎng)上消息、報(bào)告和廣告，網(wǎng)上大學(xué)，網(wǎng)上圖書館等等。02信息共享數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本

功能之一，它可以為網(wǎng)絡(luò)用戶

提供強(qiáng)有力的通信手段。建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是讓分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)用戶能夠相互通信、交流信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以傳輸數(shù)據(jù)以及聲音、圖像、視頻等多媒體信息。利用網(wǎng)絡(luò)的通信功能，可以發(fā)送電子郵件、打電話、在網(wǎng)上舉行視頻會(huì)議等。所謂分布處理是指將一件較大的工作分配給網(wǎng)絡(luò)中多臺(tái)計(jì)算機(jī)去共同完成，然后再將處理結(jié)果返回到主機(jī)上。03數(shù)據(jù)通信04分布處理網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的一個(gè)重要概念。它通過劃分網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)的方法，對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信功能給出了一個(gè)抽象而又精確的定義，并在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)層次、接口、協(xié)議的描述，給出了網(wǎng)絡(luò)通信的一般解決辦法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信

需要解決許多問題，如通信介質(zhì)差異、硬件接口差異、

主機(jī)系統(tǒng)差異、通信協(xié)議差異、數(shù)據(jù)表示差異等。對(duì)于這么多復(fù)雜的問題，很難采用一種簡(jiǎn)單的方式來完成網(wǎng)絡(luò)通信。正如在程序設(shè)計(jì)中對(duì)復(fù)雜的問題進(jìn)行模塊化處理一樣，在處理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)，也采用了一種模塊化處理方式——分層結(jié)構(gòu)，每層完成一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的特定功能，通過各層協(xié)調(diào)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信功能，這就是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。1977年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展的需要，成立了TC97（信息技術(shù)委員會(huì)）下屬的專門委員會(huì)SC16，它在研究各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，于1984年制定了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM），從而形成了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。1977年1974年IBM公司提出了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SNA，SystemNetworkArchitecture）概念，從而使網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進(jìn)入體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化階段。其后，其他計(jì)算機(jī)廠商相繼發(fā)表了各自的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，如DEC公司的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DNA，DigitalNetworkArchitecture）、UNIVAC公司的分布式計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（DCA，DistributedComputerArchitecture）。但各公司之間的競(jìng)爭(zhēng)也造成了各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的差異，使得網(wǎng)絡(luò)通信僅僅存在于同一公司的各種設(shè)備之間。1974年1969年建成的ARPANET首先采用了分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，確立了通信子網(wǎng)、資源子網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)等概念，并對(duì)后來TCP/IP協(xié)議的發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)，為現(xiàn)在因特網(wǎng)的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。1969年下面我們來介紹一下網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的幾個(gè)重要概念：協(xié)議（Protocol）、層次（Layer）、接口（Interface）、服務(wù)原語（ServicePrimitive）和體系結(jié)構(gòu)（Architecture）。協(xié)議是一種通信規(guī)約，這些規(guī)約是為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則和約定，每個(gè)通信節(jié)點(diǎn)都必須遵守，否則通信就不能正常進(jìn)行。指用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式。指需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動(dòng)作與作出的響應(yīng)。語法語義時(shí)序指對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由三個(gè)要素組成01協(xié)議（Protocol）層次結(jié)構(gòu)體現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜問題“分而治之”的模塊化方法，它可以大大降低復(fù)雜問題處理的難度，這正是網(wǎng)絡(luò)研究中采用層次結(jié)構(gòu)的直接動(dòng)力。因此，層次是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中另一個(gè)重要概念。接口是同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點(diǎn)。如郵政系統(tǒng)中，郵箱是發(fā)信人與郵遞員之間規(guī)定的接口。同一節(jié)點(diǎn)的相鄰層之間有明確規(guī)定的接口，低層通過接口來向高層提供服務(wù)。只要接口條件與低層功能不變，低層功能的具體實(shí)現(xiàn)方法與技術(shù)的變化不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。因此，接口也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)重要概念。02層次（Layer）03接口（Interface）上層使用下層所提供的服務(wù)必須通過與下層交換一些命令，這些命令被稱為服務(wù)原語，如下圖所示。端開放系統(tǒng)A端開放系統(tǒng)B請(qǐng)求確認(rèn)響應(yīng)指示N+1層N層虛通信服務(wù)原語示意圖請(qǐng)求：由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，請(qǐng)求它完成某項(xiàng)工作，如發(fā)送數(shù)據(jù)。指示：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)用戶，指示發(fā)生了某些事件。響應(yīng)：由服務(wù)用戶發(fā)往服務(wù)提供者，作為對(duì)前面發(fā)生的指示的響應(yīng)。確認(rèn)：由服務(wù)提供者發(fā)往服務(wù)用戶，作為對(duì)前面發(fā)生的請(qǐng)求的證實(shí)。04服務(wù)原語網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的重要一環(huán)，功能完備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一整套復(fù)雜的協(xié)議集。同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，最好的組織方式是采用層次結(jié)構(gòu)模型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（NetworkArchitecture）是指網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行精確的定義，而這些功能是用哪種硬件與軟件來完成是具體實(shí)現(xiàn)問題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)是具體的，它是指能實(shí)現(xiàn)具體網(wǎng)絡(luò)功能的具體硬件和軟件。05體系結(jié)構(gòu)（Architecture）這樣一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之所以稱為是“開放”的，有兩個(gè)含義。第一，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)公開的標(biāo)準(zhǔn)，所有的內(nèi)容細(xì)節(jié)都向所有人公開。第二，表示這是一個(gè)“外部”標(biāo)準(zhǔn)，不需要每個(gè)使用這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)改變自己內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示和處理過程，只要遵守了這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就可以和其他任何遵守該標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之所以稱為“模型”是因?yàn)樗鼉H僅提出了對(duì)于系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)格說明的描述，并沒有提出任何具體協(xié)議，也沒有給出具體實(shí)現(xiàn)方法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在20世紀(jì)80年代提出了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemInterconnect/ReferenceModel，OSI/RM）。OSI/RM參考模型定義了異種計(jì)算機(jī)連接標(biāo)準(zhǔn)的框架結(jié)構(gòu)，為連接分布式應(yīng)用處理的“開放”系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。由于這個(gè)體系結(jié)構(gòu)相當(dāng)完美，所以要完全實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)體系結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的協(xié)議集將會(huì)異常復(fù)雜。迄今為止，在世界上還沒有一個(gè)廠商或組織真正實(shí)現(xiàn)了這個(gè)參考模型。所以這個(gè)參考模型具有雙重意義，其一，該模型對(duì)人們研究相關(guān)協(xié)議提供了一個(gè)很好的參考，人們提到網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)時(shí)都要說到OSI/RM七層模型；其二，從另一個(gè)意義上講，過分關(guān)注這個(gè)模型可能會(huì)使人們的研究走入困境。我國(guó)在網(wǎng)絡(luò)研究中就過分關(guān)注了這個(gè)模型，投入了大量精力而沒有收獲相應(yīng)的成果。OSI/RM參考模型采用層次化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造技術(shù)，從底向上共分七層，如左圖所示。下面簡(jiǎn)要說明OSI/RM七層協(xié)議的主要功能。OSI/RM參考模型2數(shù)據(jù)鏈路層這一層的功能是建立、維持和釋放網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)鏈路，這種數(shù)據(jù)鏈路對(duì)網(wǎng)絡(luò)層表現(xiàn)為一條無差錯(cuò)的信道。相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換是分幀進(jìn)行的，各幀按順序傳送，并通過接收端的校驗(yàn)檢查和應(yīng)答保證可靠的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層對(duì)損壞、丟失和重復(fù)的幀應(yīng)能進(jìn)行處理，這種處理過程對(duì)網(wǎng)絡(luò)層是透明的。相鄰節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸也有流量控制的問題，數(shù)據(jù)鏈路層把流量控制和差錯(cuò)控制合在一起進(jìn)行。1物理層規(guī)定通信設(shè)備的機(jī)械、電氣、功能和過程特性，用以建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體間的連接。具體地說，這一層的規(guī)程都與電路上傳輸?shù)脑急忍赜嘘P(guān)，它涉及到什么信號(hào)代表“1”，什么信號(hào)代表“0”；一個(gè)比特持續(xù)多少時(shí)間；傳輸是雙向還是單向的；一次通信中發(fā)送方和接收方如何應(yīng)答；設(shè)備間連接件的尺寸和接頭數(shù)，以及每根連線的用途等。3網(wǎng)絡(luò)層這一層的功能屬于通信子網(wǎng)，它通過網(wǎng)絡(luò)連接交換傳輸層實(shí)體發(fā)出的數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層把上層傳來的數(shù)據(jù)組織成分組，然后在通信子網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)之間交換傳送。交換過程中要解決的關(guān)鍵問題是路徑選擇，路徑既可以是固定不變的，也可以是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)變化的。另外一個(gè)要解決的問題是防止網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)局部的擁擠或全面的阻塞。此外，網(wǎng)絡(luò)層還應(yīng)有記賬功能，以根據(jù)通信過程中交換的分組數(shù)（或字符數(shù)、比特?cái)?shù)）進(jìn)行收費(fèi)。當(dāng)傳送的分組跨越一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的邊界時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)中分組的長(zhǎng)度、尋址方式、通信協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)能夠互聯(lián)。4傳輸層這一層是在低層服務(wù)的基礎(chǔ)上提供一種通用的傳輸服務(wù)。會(huì)話實(shí)體可以利用這種透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)而不必考慮下層通信網(wǎng)絡(luò)的工作細(xì)節(jié)，并使數(shù)據(jù)傳輸能高效進(jìn)行。傳輸層利用多路復(fù)用或分流方式優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。當(dāng)會(huì)話實(shí)體要求建立一條傳輸連接時(shí)，傳輸層為其建立一個(gè)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)連接。如果要求較高的吞吐率，傳輸層可能為其建立多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。如果要求的傳輸速率不是很高，單獨(dú)創(chuàng)建和維持一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接不合算，則傳輸層就可以考慮把幾個(gè)傳輸連接多路復(fù)用到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上。傳輸層協(xié)議是真正的源端到目標(biāo)端的協(xié)議，它由傳輸連接兩端的實(shí)體處理。傳輸層下面的功能層協(xié)議都是通信子網(wǎng)中的協(xié)議。6表示層表示層的用途是提供一個(gè)可供應(yīng)用層選擇的服務(wù)集合，使得應(yīng)用層可以根據(jù)這些服務(wù)功能解釋數(shù)據(jù)含義。表示層以下各層只關(guān)心如何可靠地傳輸數(shù)據(jù)，而表示層關(guān)心的是所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的表現(xiàn)方式、語法和語義。表示服務(wù)的例子有：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)編碼、數(shù)據(jù)壓縮格式、加密技術(shù)等。5會(huì)話層會(huì)話層支持兩個(gè)表示層實(shí)體之間的交互作用。它提供的會(huì)話服務(wù)可分為兩類：一是把兩個(gè)表示實(shí)體結(jié)合在一起，或者把它們分開，這叫會(huì)話管理，會(huì)話的管理包括決定該誰說，該誰聽；二是控制兩個(gè)表示實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換過程，例如分段、同步等，這一類叫會(huì)話服務(wù)。長(zhǎng)的會(huì)話（例如傳輸一個(gè)文件）往往需要分段，一段一段地進(jìn)行，如果一段傳錯(cuò)了，可以回到分界限的地方重新傳輸。當(dāng)然，所有這些功能都需要專門的協(xié)議支持。7應(yīng)用層這是OSI/RM的最高層。這一層的協(xié)議直接為客戶端服務(wù)，提供分布式處理環(huán)境。應(yīng)用層管理開放系統(tǒng)的互聯(lián)，包括系統(tǒng)啟動(dòng)、維持和終止，并保持應(yīng)用進(jìn)程間建立連接所需的數(shù)據(jù)記錄，其他層都是為支持這一層的功能而存在的。一個(gè)應(yīng)用層是由一些合作的應(yīng)用進(jìn)程組成的，這些應(yīng)用進(jìn)程根據(jù)應(yīng)用層協(xié)議互相通信。應(yīng)用進(jìn)程是數(shù)據(jù)交換的源和宿，也可以被看做是應(yīng)用層的實(shí)體。這一層協(xié)議的例子有：在不同系統(tǒng)間傳輸文件的協(xié)議、電子郵件協(xié)議、遠(yuǎn)程作業(yè)錄入?yún)f(xié)議等。OSI參考模型試圖達(dá)到一種理想境界，即全世界的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵循該標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而所有的計(jì)算機(jī)都能方便地互聯(lián)和交換數(shù)據(jù)。然而，由于OSI標(biāo)準(zhǔn)制定周期太長(zhǎng)、協(xié)議實(shí)現(xiàn)過分復(fù)雜，以及OSI的層次劃分不太合理等原因。當(dāng)?shù)搅?0世紀(jì)90年代初期，雖然整套的OSI標(biāo)準(zhǔn)都已制定出來，但當(dāng)時(shí)的Internet已搶先在全世界覆蓋了相當(dāng)大的范圍，因此，得到廣泛應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)并不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的OSI，而是應(yīng)用在Internet上的非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。這樣，TCP/IP就成為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）即傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，它源于ARPANET，現(xiàn)在已成為Internet互聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議。TCP/IP成功地解決了不同網(wǎng)絡(luò)之間難以互聯(lián)的問題，實(shí)現(xiàn)了異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)。我們提到的TCP/IP并不是指TCP和IP這兩個(gè)具體的協(xié)議，而是表示Internet所使用的體系結(jié)構(gòu)或是指整個(gè)TCP/IP協(xié)議族。TCP/IP參考模型分為4層：應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。右圖給出了TCP/IP與OSI/RM體系結(jié)構(gòu)的對(duì)比。TCP/IP分層結(jié)構(gòu)與OSI/RM的對(duì)照關(guān)系網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP模型的最低層，它對(duì)應(yīng)OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP并沒有定義具體的該層協(xié)議，只是指出它負(fù)責(zé)網(wǎng)際層與硬件設(shè)備間的聯(lián)系，即主機(jī)必須使用某種協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)相連。它是整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，其功能是使主機(jī)可以將分組發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)并使分組獨(dú)立地傳向目的主機(jī)（可能經(jīng)由不同的網(wǎng)絡(luò)）。這些分組到達(dá)的順序和發(fā)送的順序可能不同，因此如果要求按順序發(fā)送和接收時(shí)，高層必須對(duì)分組排序。網(wǎng)際層定義了正式分組格式，其對(duì)應(yīng)的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP（InternetProtocol）。網(wǎng)際層的功能就是把IP分組發(fā)送到應(yīng)該去的地方。分組路由和避免擁塞是網(wǎng)際層主要解決的問題，所以，TCP/IP的網(wǎng)際層和OSI的網(wǎng)絡(luò)層在功能上非常相似。01網(wǎng)絡(luò)接口層02網(wǎng)際層傳輸層解決的是計(jì)算機(jī)程序到程序之間的通信問題，即通常

所說的“端到端”的通信。它的功能是使源端和目的端主機(jī)上的對(duì)等實(shí)體

可以進(jìn)行會(huì)話，和OSI的傳輸層一樣，傳輸層定義了兩個(gè)端到端的協(xié)議。

第一個(gè)是傳輸控制協(xié)議TCP（TransmissionControlProtocol），它是一個(gè)面向連接的協(xié)議，允許從一臺(tái)機(jī)器發(fā)出的字節(jié)流無差錯(cuò)地發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)上的其

他機(jī)器。它把輸入的字節(jié)流分成報(bào)文段并傳給網(wǎng)際層；在接收

端，TCP接收進(jìn)程把收到的報(bào)文再組裝成字節(jié)流傳送給應(yīng)用層。

TCP同時(shí)要完成流量控制功能，以避免出現(xiàn)快速發(fā)送方向低速接收

方發(fā)送過多報(bào)文而使接收方無法處理的現(xiàn)象。03傳輸層

第二個(gè)協(xié)議是用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP（UserDatagramProtocol），它是一個(gè)不可靠的、無連接協(xié)議。一些只包含簡(jiǎn)單查詢和應(yīng)答的應(yīng)用程序適合使用UDP數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，因?yàn)閿?shù)據(jù)報(bào)服務(wù)不用建立和結(jié)束虛擬通道，因而不會(huì)有額外的花銷。UDP是一種簡(jiǎn)單的協(xié)議機(jī)制，通信開銷小，效率高，比較適用于快速遞交比準(zhǔn)確遞交更重要的應(yīng)用程序，如傳輸語音或影像。應(yīng)用層提供一組常用的應(yīng)用程序給用戶，應(yīng)用程序和傳輸層協(xié)議相配合，完成發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。每個(gè)應(yīng)用程序都有自己的數(shù)據(jù)格式，它可以是一系列報(bào)文或字節(jié)流，但不管采用哪種格式，都要將數(shù)據(jù)傳送給傳輸層以便交換。應(yīng)用層包含所有的高層協(xié)議，如文件傳輸協(xié)議FTP、電子郵件協(xié)議SMTP、超文本傳輸協(xié)議HTTP等。04應(yīng)用層OSI/RM參考模型與TCP/IP參考模型的共同點(diǎn)是：它們都采用了層次結(jié)構(gòu)的概念，在傳輸層中定義了相似的功能。但是，他們?cè)趯哟蝿澐峙c使用的協(xié)議上有很大區(qū)別。無論OSI參考模型還是TCP/IP參考模型都不是完美的，對(duì)兩者的評(píng)論與批評(píng)都很多。在20世紀(jì)80年代，幾乎所有專家都認(rèn)為OSI/RM參考模型與協(xié)議將風(fēng)靡世界，但事實(shí)卻與人們預(yù)想的相反。01對(duì)OSI/RM的評(píng)價(jià)造成OSI/RM參考模型不能流行的原因之一是模型與協(xié)議的自身缺陷。大多數(shù)人認(rèn)為，OSI/RM參考模型的層次數(shù)量與內(nèi)容可能是最佳選擇，其實(shí)并不是這樣。會(huì)話層在大多數(shù)應(yīng)用中很少使用，表示層幾乎是空的。在數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層中有很多子層插入，每個(gè)子層都有不同的功能。OSI參考模型將“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義相結(jié)合，使得參考模型變得格外復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來很困難。同時(shí)，尋址、流量與差錯(cuò)控制在每層重復(fù)出現(xiàn)，必然會(huì)降低系統(tǒng)效率。數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理等方面的問題也在參考模型設(shè)計(jì)初期被忽略。有人批評(píng)參考模型的設(shè)計(jì)更多的是被通信的思想所支配，選擇了很多不適合于計(jì)算機(jī)硬件與軟件的工作方式。很多“原語”在軟件的高級(jí)語言中容易實(shí)現(xiàn)，但是嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件效率很低。盡管OSI/RM參考模型與協(xié)議存在著一些問題，至今仍然有不少組織對(duì)它感興趣，尤其是歐洲的通信管理部門。TCP/IP參考模型與協(xié)議定義也有自身缺陷，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：21TCP/IP參考模型在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不是很清楚。一個(gè)好的軟件工程應(yīng)將功能與實(shí)現(xiàn)方法區(qū)分開。TCP/IP參考模型恰恰沒有做到這點(diǎn)，這就使TCP/IP參考模型對(duì)新技術(shù)的指導(dǎo)作用不夠。另外，TCP/IP參考模型不適用于其他非TCP/IP協(xié)議族。TCP/IP參考模型的網(wǎng)絡(luò)層本身并不是實(shí)際的一層，它定義了網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層的接口。物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的劃分是必要的和合理的，一個(gè)好的參考模型應(yīng)該將它們區(qū)分開，而TCP/IP參考模型卻沒有做到這點(diǎn)。02對(duì)TCP/IP的評(píng)價(jià)但是，從20世紀(jì)70年代誕生以來，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)經(jīng)歷了40多年的實(shí)踐檢驗(yàn)，并成功贏得了大量用戶和投資。TCP/IP協(xié)議的成功促進(jìn)了Internet的發(fā)展，Internet的發(fā)展又進(jìn)一步擴(kuò)大了TCP/IP協(xié)議的影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，沒有數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展，就沒有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)今天的廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)通信是以信息處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的通信方式，它為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和發(fā)展提供了技術(shù)支持和可靠的通信環(huán)境，是人們獲取、傳遞和交換信息的重要手段。數(shù)據(jù)通信是指在不同的計(jì)算機(jī)或設(shè)備之間傳輸及表示二進(jìn)制位序列的模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的過程。通信中產(chǎn)生和發(fā)送信號(hào)的一端叫做信源，接收信號(hào)的一端叫做信宿，信源和信宿之間的通信線路稱為信道。理解數(shù)據(jù)通信的基本概念和原理了解各種數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)理解各種數(shù)據(jù)傳輸方式掌握數(shù)據(jù)交換技術(shù)掌握數(shù)據(jù)編碼技術(shù)理解多路復(fù)用技術(shù)掌握差錯(cuò)控制技術(shù)本章學(xué)習(xí)要求1．信息信息是對(duì)客觀事物屬性和特性的描述，可以是對(duì)事物的形態(tài)、大小、結(jié)構(gòu)、性能等全部或部分特性的描述，也可以是對(duì)事物與外部聯(lián)系的描述。信息是字母、數(shù)字、符號(hào)的集合，其載體可以是數(shù)字、文字、語音、視頻和圖像等。2．?dāng)?shù)據(jù)數(shù)據(jù)是指數(shù)字化的信息。在數(shù)據(jù)通信過程中，被傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼（或者說數(shù)字化的信息）稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是信息的表現(xiàn)形式或載體。數(shù)據(jù)分為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的值是離散的，如電話號(hào)碼、郵政編碼等；模擬數(shù)據(jù)的值是連續(xù)變換的，如身高、體重、溫度、氣壓等。數(shù)據(jù)與信息的關(guān)系是：數(shù)據(jù)是信息的載體或表現(xiàn)形式，而信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義或解釋。3．信號(hào)數(shù)據(jù)通信中，信號(hào)是數(shù)據(jù)在傳輸過程中電磁波的表示形式，數(shù)據(jù)只有轉(zhuǎn)換為信號(hào)才能傳輸。信號(hào)是運(yùn)輸數(shù)據(jù)的工具，是數(shù)據(jù)的載體，是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式，信號(hào)使數(shù)據(jù)能以適當(dāng)?shù)男问皆诮橘|(zhì)上傳輸。從廣義上講，信號(hào)包含光信號(hào)、聲信號(hào)和電信號(hào)，人們通過對(duì)光、聲、電信號(hào)的接收，就能知道對(duì)方要表達(dá)的消息。信號(hào)從形式上分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)指的是在時(shí)間上連續(xù)不間斷，數(shù)值幅度大小也是連續(xù)不斷變化的信號(hào)，如傳統(tǒng)的音頻信號(hào)、視頻信號(hào)等，如下方左圖所示。數(shù)字信號(hào)指的是在時(shí)間軸上離散，幅度不連續(xù)的信號(hào)，可以用二進(jìn)制1或0表示，如計(jì)算機(jī)、數(shù)字電話、數(shù)字電視等輸出的都是數(shù)字信號(hào)，如下方右圖所示。t?（t）nTx（nT）10011011模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型數(shù)據(jù)通信的目的是在兩個(gè)用戶之間交換信息。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是指以計(jì)算機(jī)為中心，用通信線路連接分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備而完成數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。下面以公用電話網(wǎng)（PSTN）數(shù)據(jù)通信為例，給出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型，如下圖所示。輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送

的信號(hào)接收

的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC機(jī)公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)輸入輸出數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)PC機(jī)傳輸

系統(tǒng)終點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般模型源系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)目的系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)從圖中可以看出，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由三部分組成在一次通信中，產(chǎn)生和發(fā)送信息的一方叫信源方，接收信息的一方叫信宿方，傳輸信息的通道叫信道。源點(diǎn)發(fā)送器源系統(tǒng)0102源點(diǎn)是指產(chǎn)生數(shù)據(jù)的信源計(jì)算機(jī)，也叫發(fā)送方；發(fā)送器是指和源點(diǎn)相連的調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備，它的主要功能是將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電話網(wǎng)上能傳輸?shù)哪M信號(hào)。終點(diǎn)接受器目的系統(tǒng)0102終點(diǎn)是接收數(shù)據(jù)的信宿計(jì)算機(jī)，也叫接收方；接收器是指和終點(diǎn)相連的調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備，它的主要功能是將公用電話網(wǎng)上傳輸來的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為信宿計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和接收的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。傳輸信道噪聲源傳輸系統(tǒng)0102傳輸信道是信息從發(fā)送端傳輸?shù)浇邮斩说囊粋€(gè)通路，它一般由傳輸介質(zhì)（線路）和相應(yīng)的傳輸設(shè)備組成。一般表示向某一方向傳輸?shù)慕橘|(zhì)。一條物理信道上可以有多條邏輯信道（采用多路復(fù)用技術(shù)）。噪聲源包括影響通信系統(tǒng)的所有噪聲，如信道噪聲、發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備產(chǎn)生的噪聲等。2數(shù)據(jù)通信主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)包括數(shù)據(jù)傳輸速率、信號(hào)傳輸速率、信道容量、誤碼率、信道帶寬、信道延遲等。1）數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率也稱比特速率，是指單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)亩M(jìn)制位數(shù)，單位是位/秒，記為bit/s、b/s或bps。如9600比特/秒或9600bps。2）信號(hào)傳輸速率信號(hào)傳輸速率也稱碼元速率，是指單位時(shí)間內(nèi)通過信道傳輸?shù)拇a元個(gè)數(shù)，單位是波特，記為Baud，以B表示。信號(hào)傳輸速率和數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上的關(guān)系表達(dá)式是：

數(shù)據(jù)傳輸速率=信號(hào)傳輸速率×log2N（bps）

（2-1）上式中的參數(shù)N為一個(gè)碼元攜帶的離散化電平個(gè)數(shù)，若N為2，則表示碼元有兩種離散化電平，可用來傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)；若N為4，則表示碼元有4種離散化電平，可用來傳輸四進(jìn)制數(shù)據(jù)。3）信道容量信道容量表示一個(gè)信道傳輸數(shù)據(jù)的能力，通常用單位時(shí)間內(nèi)可傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)來表示，單位是位/秒，或記為bit/s。信道容量一般是指信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率，即信道的極限容量，而數(shù)據(jù)傳輸率則是指實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸率，一般都小于信道極限容量。信道容量的大小由信道的頻帶F和可使用的時(shí)間T以及能通過的信號(hào)功率與干擾功率之比決定。4）誤碼率在傳輸數(shù)據(jù)的過程中，由于受各種因素的影響，總會(huì)出現(xiàn)一些差錯(cuò)，通常把信號(hào)傳輸過程中的錯(cuò)誤率稱為誤碼率，它是衡量差錯(cuò)的指標(biāo)。在二進(jìn)制數(shù)據(jù)的傳輸過程中，誤碼率=接收的錯(cuò)誤二進(jìn)制比特?cái)?shù)/傳輸?shù)目偠M(jìn)制比特?cái)?shù)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般要求誤碼率低于10-6，如果達(dá)不到這個(gè)性能指標(biāo)，則需要采取適當(dāng)?shù)牟铄e(cuò)控制方法進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。5）信道帶寬6）信道延遲信道帶寬在不同環(huán)境中有不同的定義。在通信系統(tǒng)中，帶寬是指在給定的范圍內(nèi)可用于傳輸?shù)淖罡哳l率與最低頻率的差值。例如，短波通信使用的頻率范圍為3MHz～30MHz，則它的帶寬為27MHz。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，信道的帶寬是指計(jì)算機(jī)通信通道的容量，以Mbps為單位，例如，傳統(tǒng)以太網(wǎng)的帶寬為10Mbps。信道延遲是指信號(hào)從發(fā)送方發(fā)出經(jīng)過信道到達(dá)接收方所需要的時(shí)間。它由發(fā)送方和接收方之間的距離以及信號(hào)在信道中的傳播速率決定。信號(hào)在不同介質(zhì)中的傳播速率是不同的。例如，電磁波在自由空間中的傳播速率為3.0×108m/s，在銅線電纜中的傳播速率為2.3×108m/s，在光纖中傳播速率為2.0×108m/s。3奈奎斯特和香農(nóng)定理1924年，奈奎斯特（Nyquist）推導(dǎo)出了在理想低通信道下的最高碼元傳輸速率的公式，也就是著名的奈氏第一準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元傳輸速率的上限值。

C=2W

（Baud）

=2Wlog2L

（bps） （2-2）其中：W

為信道的帶寬（以Hz為單位）；L為碼元信號(hào)電平的個(gè)數(shù)，若L=2，碼元速率在數(shù)值上和比特速率相等。

但是，自然條件下噪聲是不可避免的，噪聲存在于所有的電子設(shè)備和通信信道中。并且噪聲是隨機(jī)產(chǎn)生的，噪聲的影響也是相對(duì)的。1948年，具有“信息論之父”之稱的香農(nóng)（Shannon）用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯(cuò)的信息傳輸速率。根據(jù)香農(nóng)定理，信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為：

（2-3）（2-3）其中：W為信道的帶寬（以Hz為單位）；S為信道內(nèi)所傳信號(hào)的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率；S/N為信噪比，本身沒有單位，但通常換算成10lg10S/N來表示，單位是分貝（dB）。【例2-1】計(jì)算帶寬為3kHz，信噪比S/N為30dB的信道的最大數(shù)據(jù)傳輸率。若信噪比S/N增大10倍，最大數(shù)據(jù)傳輸率的增幅為多少？由于30=10lg10（S/N），則S/N=103=1000，則最大數(shù)據(jù)傳輸率為：C1max=3000log2（1+S/N）=3000log2（1+1000）=29901.7≈30000bps若信噪比S/N=10000，則最大數(shù)據(jù)傳輸率為：C2max=3000log2（1+S/N）=3000log2（1+10000）≈39863.6bpsC2max－C1max=9962bps，僅提高了33.3%。

香農(nóng)公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。理論上只要信噪比沒有上限，那么信道的極限信息傳輸速率也就沒有上限，但是實(shí)際環(huán)境中信噪比不可能做到任意大。從例2-1中可以看出，信噪比提高了10倍，極限傳輸速率僅提高了1/3，再提高信噪比極限，傳輸速率提高的幅度將會(huì)更低。香農(nóng)公式的意義在于：只要信息傳輸速率低于信道的極限信息傳輸速率，就一定可以找到某種辦法來實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的傳輸。傳輸介質(zhì)也稱傳輸媒體或傳輸媒介。在通信過程中，計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間需要傳輸介質(zhì)來進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)的連接與傳遞，也可以說，傳輸介質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路。一般來說，傳輸介質(zhì)可分為兩大類，即導(dǎo)向傳輸媒體（也叫有線傳輸介質(zhì)）和非導(dǎo)向傳輸媒體（也叫無線傳輸介質(zhì)）。在導(dǎo)向傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)向沿著固體媒體（銅線或光纖）傳播；而非導(dǎo)向傳輸媒體就是指自由空間，在非導(dǎo)向傳輸媒體中電磁波的傳輸通常稱為無線傳輸。常見的有線傳輸介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜和光纖等。雙絞線是應(yīng)用最普遍的傳輸介質(zhì)，原本用于電話系統(tǒng)。雙絞線由兩條相互絕緣的銅導(dǎo)線扭在一起組成。這兩條線扭絞在一起，可以減少對(duì)鄰近線對(duì)的電氣干擾。銅導(dǎo)線的典型直徑為1mm（0.4mm～1.4mm）。一根雙絞線電纜由多個(gè)絞在一起的線對(duì)（如8條線組成4個(gè)線對(duì)）組成。雙絞線既可以傳輸模擬信號(hào)，又可以傳輸數(shù)字信號(hào)。由于信號(hào)傳輸速率受雙絞線的芯線材料、傳輸距離、驅(qū)動(dòng)器與接收器能力等諸多因素影響，因此雙絞線比較適合短距離的信號(hào)傳輸。shuangjiaoxian1雙絞線shuangjiaoxian1雙絞線雙絞線可分為非屏蔽雙絞線（UTP，UnshieldedTwistedPair）和屏蔽雙絞線（STP，ShieldedTwistedPair），如下圖所示。屏蔽雙絞線就是在雙絞線的外面再加上一層用金屬編織成的屏蔽層，以提高雙絞線的抗電磁干擾的能力，它的價(jià)格要比非屏蔽雙絞線高一些，安裝時(shí)也比非屏蔽雙絞線困難。非屏蔽雙絞線外面只有一層絕緣膠皮，因而具有重量輕、易彎曲、易安裝、組網(wǎng)靈活等特點(diǎn)，非常適用于結(jié)構(gòu)化布線，所以一般在無特殊要求的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)布線中，常使用非屏蔽雙絞線。屏蔽層外皮非屏蔽雙絞線屏蔽雙絞線雙絞線示意圖由于在實(shí)際應(yīng)用中，非屏蔽雙絞線使用率較高，因此，如果沒有特殊需求或特別說明，在應(yīng)用中所指的雙絞線都是指UTP。UTP主要有6種類別，其帶寬和應(yīng)用描述如下表所示。雙絞線類別帶寬/傳輸頻率典型應(yīng)用3類雙絞線16MHz低速網(wǎng)絡(luò)；模擬電話。目前已從市場(chǎng)上消失4類雙絞線20MHz短距離的10Base-T以太網(wǎng)和令牌網(wǎng)。目前甚少見到5類雙絞線100MHz主要用于10Base-T和100Base-T以太網(wǎng)超5類雙絞線（5E）100MHz100Base-T快速以太網(wǎng)；某些1000Base-T吉比特以太網(wǎng)6類雙絞線250MHz1000Base-T吉比特以太網(wǎng)；ATM網(wǎng)絡(luò)7類雙絞線600MHz用于10吉比特以太網(wǎng)非屏蔽雙絞線種類要使用雙絞線連接網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡），需要在雙絞線兩端接水晶頭，如下方左圖所示。雙絞線的水晶頭制作時(shí)的線序需遵循EIA/TIA568國(guó)際綜合布線標(biāo)準(zhǔn)（EIA：美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)，TIA：美國(guó)電信工業(yè)協(xié)會(huì)）。EIA/TIA的布線標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了兩種雙絞線的線序568A與568B，如下方右圖所示。568A標(biāo)準(zhǔn)：綠白-1，綠-2，橙白-3，藍(lán)-4，藍(lán)白-5，橙-6，棕白-7，棕-8；568B標(biāo)準(zhǔn)：橙白-1，橙-2，綠白-3，藍(lán)-4，藍(lán)白-5，綠-6，棕白-7，棕-8。塑料保護(hù)封套PIN1#PIN8#….雙絞線水晶接頭示意圖EIA/TIA568A與EIA/TIA568B線序tongzhoudianlan2同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層（也可以是單股的）以及塑料保護(hù)外層所組成，如下圖所示。由于外導(dǎo)體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，故被廣泛用于傳輸較高速率的數(shù)據(jù)。同軸電纜示意圖在局域網(wǎng)發(fā)展的初期，曾廣泛地使用同軸電纜作為傳輸媒體。但隨著技術(shù)的發(fā)展，在局域網(wǎng)領(lǐng)域已采用雙絞線作為傳輸媒體。目前，同軸電纜主要用在有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)中。同軸電纜的帶寬取決于電纜的質(zhì)量。目前，高質(zhì)量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。按直徑的不同，可以將同軸電纜分為粗同軸電纜和細(xì)同軸電纜兩種，如下圖所示。粗同軸電纜傳輸距離長(zhǎng)、性能好、成本高、網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)困難，一般用于大型局域網(wǎng)的干線，連接時(shí)兩端需要安裝終接器（50

的電阻器）。細(xì)同軸電纜可與BNC（BayonetNutConnector，卡扣配合型連接器）網(wǎng)卡相連，兩端裝50

的終端電阻。細(xì)纜網(wǎng)絡(luò)每段干線長(zhǎng)度最長(zhǎng)為185m，每段干線最多接入30個(gè)用戶。如果采用4個(gè)中繼器連接5個(gè)網(wǎng)段，則網(wǎng)絡(luò)最大距離為925m。另外，細(xì)纜安裝較容易，造價(jià)也較低。10Base2細(xì)同軸電纜10Base5粗同軸電纜兩種同軸電纜根據(jù)傳輸頻帶的不同，同軸電纜可分為基帶同軸電纜寬帶同軸電纜基帶同軸電纜阻抗值為50

，電纜中傳輸?shù)氖腔鶐?shù)字信號(hào)。典型的傳輸速率在1km范圍內(nèi)可達(dá)10Mbps。寬帶同軸電纜是有線電視系統(tǒng)中使用的傳輸電纜，其阻抗值為75

，電纜中傳輸?shù)氖墙?jīng)頻分復(fù)用后的頻帶模擬信號(hào)。寬帶同軸電纜具有較高的傳輸帶寬，可使用的頻帶高達(dá)300MHz～450MHz，支持較高速率的數(shù)據(jù)傳輸。由于寬帶系統(tǒng)使用模擬信號(hào)，因此在傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，需要在接口處安置一個(gè)電子設(shè)備進(jìn)行數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。（1）光纖的結(jié)構(gòu)guangxian3光纖光纖即光導(dǎo)纖維（Fiber），是一種細(xì)小、柔韌并能傳輸光信號(hào)的介質(zhì)，通常由透明的石英玻璃拉成細(xì)絲狀構(gòu)成。一根光纜中包含有多條光纖。光纖由纖芯、封套以及外套組成，如下方左圖所示為單根光纖的結(jié)構(gòu)圖。中心一般是玻璃纖芯，光芯外包圍著一層折射率比纖芯低的玻璃封套，又叫包層，最外層是一層薄的塑料外殼。塑料外殼可以吸收光線、防止串音、保護(hù)玻璃封套。透明玻璃制成的纖芯和玻璃封套可使光線沿著纖芯傳播，由于纖芯的折射率高于玻璃封套的折射率，可以保證光線在纖芯與玻璃封套的接觸面上進(jìn)行光的全反射，并沿光纖向前傳播，如下方右圖所示。高折射率（纖芯）低折射率（包層）光在纖芯中傳輸?shù)姆绞绞遣粩嗟厝瓷涔庠诶w芯中傳播示意圖單根光纖結(jié)構(gòu)圖（2）光纖系統(tǒng)發(fā)送端的光發(fā)送器利用電信號(hào)對(duì)光源進(jìn)行光強(qiáng)控制，從而將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)；光信號(hào)經(jīng)過光纖介質(zhì)傳輸?shù)浇邮斩?；光接收器通過光電二極管再把光信號(hào)還原為電信號(hào)，如下圖所示。光電轉(zhuǎn)換示意圖光發(fā)送器光纖介質(zhì)光接收器光纖系統(tǒng)（3）光纖的分類根據(jù)纖芯中光束的多少，光纖可以分為單模光纖和多模光纖。（b）單模光纖輸入脈沖輸出脈沖輸入脈沖輸出脈沖（a）多模光纖多模光纖單模光纖光纖對(duì)于多模光纖，纖芯直徑較粗，光在光纖中可能有許多種沿不同途徑同時(shí)傳播的模式，如右側(cè)a圖所示。其特點(diǎn)有：傳播距離短，數(shù)據(jù)傳輸率較小，價(jià)格便宜；用發(fā)光二極管作為光源。對(duì)于單模光纖，纖芯直徑減小到光波波長(zhǎng)，光在光纖中的傳播沒有反射，而沿直線傳播，如右側(cè)b圖所示。其特點(diǎn)有：用激光做光源，傳輸距離非常遠(yuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸率很高，價(jià)格昂貴。多模光纖和單模光纖傳輸原理（4）光纖通信的特點(diǎn)與雙絞線和同軸電纜相比，光纖通信具有很多優(yōu)點(diǎn)，如傳輸信號(hào)的頻帶寬，通信容量大；信號(hào)衰減小，傳輸距離長(zhǎng)；抗干擾能力強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣；具有極高的數(shù)據(jù)傳輸率和極低的誤碼率；制造光纖的原材料豐富；抗雷電和電磁干擾性能好，抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，適用于某些特殊環(huán)境下的布線；體積小，重量輕，這在現(xiàn)有電纜管道已擁塞不堪的情況下特別有利。常用的無線介質(zhì)有微波、擴(kuò)頻無線電、紅外線、激光等。1．微波無線電微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要的地位，利用它可以傳輸電話、電報(bào)、圖像、數(shù)據(jù)等信息。微波的頻率范圍為3000MHz～300GHz（波長(zhǎng)1m～10m），但主要使用2GHz～40GHz的主頻范圍，且大多數(shù)長(zhǎng)途電話業(yè)務(wù)主要使用4GHz～6GHz的頻段范圍。微波在空間中是直線傳播的，它可以穿透電離層而進(jìn)入宇宙空間，因此，它常用于衛(wèi)星通信。用于地面通信時(shí)，由于微波在空間是直線傳播，而地球表面是個(gè)曲面，因此其傳播距離受到限制，一般只有50km左右。但若采用100m高的天線塔，則傳播距離可增大到100km。因此，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，必須在一條無線電通信信道的兩個(gè)終端之間建立若干個(gè)中繼站。中繼站把前面一站送來的信號(hào)經(jīng)過放大后再發(fā)送到下一站，故稱為“接力”。因此，地面微波通信又稱地面微波接力通信或微波接力通信。1微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大。2因?yàn)楣I(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，因此，它們對(duì)于微波通信的危害比對(duì)短波和米波通信小得多，所以微波信號(hào)傳輸質(zhì)量較高。3

與相同容量和長(zhǎng)度的電纜載波通信比較，微波接力通信建設(shè)投資少，見效快，易于跨越山區(qū)、江河?？傮w而言，微波接力通信主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1相鄰站之間必須直視，不能有障礙物。有時(shí)一個(gè)無線電發(fā)出的信號(hào)也會(huì)分成幾條略有差別的路徑到達(dá)接收天線，因而造成失真。2微波傳播容易受到惡劣氣候的影響。3

與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差。當(dāng)然，微波接力通信也存在如下一些缺點(diǎn)：4

大量中繼站的建設(shè)、使用和維護(hù)要耗費(fèi)較多的人力和物力。微波通信是衛(wèi)星通信的主要手段，此時(shí)通常是在地球站之間利用位于約3.6萬

千米高空的人造同步地球衛(wèi)星作為中繼站。衛(wèi)星通信的最大特點(diǎn)是通信距離遠(yuǎn)，且通信費(fèi)用與通信距離無關(guān)。同步地球

衛(wèi)星發(fā)射出的電磁波能輻射到地球上的通信覆蓋區(qū)的跨度可達(dá)1.8萬多

千米，面積約占地球的三分之一。因此，只要在地球赤道上空的同步軌

道上等距離放置3顆相隔120°的衛(wèi)星，就能基本上實(shí)現(xiàn)全球通信。和微波接力通信相似，衛(wèi)星通信的頻帶很寬，通信容量很大，信號(hào)所受的干擾也較小，通信比較穩(wěn)定。理論上講，為了避免產(chǎn)生干擾，衛(wèi)星之間相隔應(yīng)不小于2°，那么整個(gè)赤道上空最多只能放置180顆同步衛(wèi)星。不過，如果各衛(wèi)星使用不同的頻段來進(jìn)行通信，那么，總的通信容量還是很大的。2．?dāng)U頻無線電擴(kuò)頻無線電是一種新的民用（不需要許可證）無線通信技術(shù)，它采用900MHz或2.4GHz的無線電頻段作為傳輸信道，通過先進(jìn)的直序擴(kuò)展頻譜或跳頻方式發(fā)射信號(hào)，屬于寬帶調(diào)制發(fā)射，具有傳輸速率高、發(fā)射功率小、抗干擾能力強(qiáng)以及保密性好等特點(diǎn)。3．紅外線紅外線的工作頻率為1011Hz～1014Hz，其方向性很強(qiáng)，不易受電磁波干擾。在視野范圍內(nèi)的兩個(gè)互相對(duì)準(zhǔn)的紅外線收發(fā)器之間通過將電信號(hào)調(diào)制成非相干紅外線而形成通信鏈路，可以準(zhǔn)確地進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。由于紅外線的穿透能力較差，易受障礙物的阻隔，一般作為近距離傳輸介質(zhì)。4．激光激光的工作頻率為1014Hz～1015Hz，其方向性很強(qiáng)，不易受電磁波干擾。外界氣候條件對(duì)激光通信的影響較大，如在空氣污染、雨霧天氣以及能見度較差情況下可能會(huì)導(dǎo)致通信中斷。激光通信系統(tǒng)由視野范圍內(nèi)兩個(gè)互相對(duì)準(zhǔn)的激光調(diào)制解調(diào)器組成。激光調(diào)制解調(diào)器通過對(duì)相干激光的調(diào)制和解調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)激光通信。數(shù)據(jù)傳輸是指利用信號(hào)把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送到接收端的過程。由于模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)來表示，因此可以使用兩種信號(hào)形式來傳輸數(shù)據(jù)，即模擬傳輸和數(shù)字傳輸。1模擬傳輸與模擬傳輸系統(tǒng)利用模擬信道傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，例如，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過公用電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這時(shí)計(jì)算機(jī)必須通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）連接到電話交換網(wǎng)。在發(fā)送端，Modem將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成與模擬信道匹配的模擬信號(hào)；在接收端，Modem把從電話網(wǎng)上接收到的模擬信號(hào)解調(diào)還原為原來的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，供計(jì)算機(jī)識(shí)別和使用。一般來說，模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間上的連續(xù)函數(shù)，并且占有一定的頻譜范圍。所以，模擬數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻譜范圍的電信號(hào)來表示。模擬傳輸系統(tǒng)中傳輸?shù)男盘?hào)既可以表示模擬數(shù)據(jù)，也可以表示數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。但無論傳輸哪種類型的數(shù)據(jù)，在傳輸一定距離后，模擬信號(hào)都會(huì)衰減和畸變。因此，為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸，模擬傳輸系統(tǒng)使用放大器來增強(qiáng)信號(hào)。模擬數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的典型應(yīng)用是模擬電話傳輸系統(tǒng)。2數(shù)字傳輸與數(shù)字傳輸系統(tǒng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是時(shí)間上的離散函數(shù)。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以直接在數(shù)字信道上傳輸，模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過采樣、量化和編碼后也可以在數(shù)字信道上傳輸。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，長(zhǎng)距離的傳輸也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的衰減和畸變，嚴(yán)重時(shí)甚至影響到數(shù)據(jù)的完整性與正確性。為了延長(zhǎng)傳輸距離，數(shù)字傳輸系統(tǒng)通常使用中繼器（Repeater）來克服信號(hào)衰減和畸變。中繼器將接收到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過整形恢復(fù)后，再將信號(hào)發(fā)送出去，從而克服信號(hào)的衰減和畸變。此外，為了提高信號(hào)的抗干擾能力，并且便于接收端信號(hào)同步，數(shù)據(jù)必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)木幋a后才能傳輸。在數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，每個(gè)端點(diǎn)必須通過編碼/解碼器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的編碼與解碼。數(shù)據(jù)在信道上傳輸時(shí)，按照使用信道的多少可以分為串行通信與并行通信兩種基本方式。串行通信1串行傳輸方式中，發(fā)送方把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編成數(shù)據(jù)流，在一條串行信道上進(jìn)行傳輸，一次只傳輸一個(gè)二進(jìn)制位；接收方接收到數(shù)據(jù)后再將這一串二進(jìn)制比特流轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)串行通信，如右圖所示。串行通信方式串行通信中，必須保證發(fā)送方和接收方之間的同步，才能正確傳輸并接收數(shù)據(jù)。由于串行通信只能一個(gè)比特一個(gè)比特傳輸，因此，數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣容^并行傳輸慢。不過，由于串行通信只占用一條信道，因此，通信成本較低，而且信號(hào)串?dāng)_較小，可用于長(zhǎng)距離傳輸。并行通信2并行通信方式中，發(fā)送方把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分組（一般以字節(jié)為單位），每組信息的多位數(shù)據(jù)在多個(gè)并行信道上同時(shí)傳輸，如果需要還可以附加一位校驗(yàn)位。接收方可同時(shí)接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用，如右圖所示。并行通信方式一位（比特）時(shí)間內(nèi)可傳輸多個(gè)比特（一般以一個(gè)字節(jié)為單位進(jìn)行并行傳輸），傳輸速度快；1每位數(shù)據(jù)傳輸要求一個(gè)單獨(dú)的信道，通信成本高；2由于信道之間的電容感應(yīng)，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，可靠性較低。因此，一般適用于近距離傳輸。3和串行通信相比，并行通信的特點(diǎn)如下：按照數(shù)據(jù)在信道上傳輸方向與時(shí)間的關(guān)系，可以把數(shù)據(jù)通信方式分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信，如下圖所示。AB（a）單工AB（b）半雙工AB（c）全雙工單工、半雙工與全雙工通信單工通信半雙工通信全雙工通信數(shù)據(jù)通信方式單工通信（也叫單向通信）方式中，發(fā)送端和接收端之間只有一個(gè)單向的傳輸信道，數(shù)據(jù)傳輸是單向的，任何時(shí)候都只能從發(fā)送端傳送到接收端，如50頁中的圖（a）所示。單工通信的典型應(yīng)用有無線電廣播、電視廣播等。半雙工通信（也叫雙向交替通信）方式中，發(fā)送方和接收方之間的傳輸信道是雙向的，并且發(fā)送端和接收端同時(shí)具有發(fā)送和接收功能。但是，在某一時(shí)刻，數(shù)據(jù)只能沿一個(gè)方向傳輸，如50頁中的圖（b）所示。半雙工通信方式一般用于通信設(shè)備或傳輸信道沒有足夠的帶寬去支持雙向同時(shí)通信的場(chǎng)合，或者通信雙方的通信順序需要交替進(jìn)行的場(chǎng)合。半雙工通信的典型應(yīng)用是對(duì)講機(jī)等。全雙工通信（也叫雙向同時(shí)通信）方式中，發(fā)送方和接收方之間的傳輸信道是雙向的，并且每個(gè)通信設(shè)備同時(shí)具有發(fā)送和接收功能，如50頁中的圖（c）所示。也就是說，雙方之間可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。全雙工通信的優(yōu)點(diǎn)是吞吐量大、效率高，但要求傳輸信道必須有足夠的帶寬來支持?jǐn)?shù)據(jù)的雙向傳輸，因此全雙工通信的設(shè)備成本較高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。全雙工通信的典型應(yīng)用有電話等。在網(wǎng)絡(luò)通信過程中，通信雙方要交換數(shù)據(jù)，需要高度的協(xié)同工作。為了正確地解釋信號(hào)，接收方必須確切地知道應(yīng)當(dāng)何時(shí)接收和處理信號(hào)，因此定時(shí)是至關(guān)重要的。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，定時(shí)的因素稱為位同步。通信雙方必須在通信協(xié)議中定義通信的同步方式，并且按照規(guī)定的同步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。按通信的同步方式來分，數(shù)據(jù)傳輸可以分為同步傳輸和異步傳輸。1同步傳輸所謂“同步”，是指數(shù)據(jù)塊與數(shù)據(jù)塊之間的時(shí)間間隔是