《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用教程》課件第1章

第1章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和組成1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用1.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

1.7數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.1.1面向終端面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代，是早期計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要形式，是以單臺計算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，如圖1-1(a)所示。在這種網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心和控制者，終端(鍵盤和顯示器)分布在各地并與主機(jī)相連，用戶通過本地的終端使用遠(yuǎn)程的主機(jī)。由于所有的終端共享主機(jī)資源，因此終端到主機(jī)都單獨(dú)占一條線路，使得線路利用率低，而且主機(jī)既要負(fù)責(zé)通信又要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，效率很低。這種網(wǎng)絡(luò)組織形式是集中控制形式，可靠性較低，如果主機(jī)出問題，則所有終端都被迫停止工作。另外，這樣的系統(tǒng)除了核心處理機(jī)外，其余的終端都不具有自主處理能力。圖1-1面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)1.1.2面向通信網(wǎng)絡(luò)階段隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，到20世紀(jì)60年代中期，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不再局限于單計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，許多單計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互連接形成了由多個單主機(jī)系統(tǒng)相連接的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如圖1-2所示。多臺計算機(jī)通過通信線路連接起來為用戶提供服務(wù)，這里的多臺主計算機(jī)都有自主處理能力，它們不存在主從關(guān)系。這種系統(tǒng)的出現(xiàn)使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式由終端與計算機(jī)之間的通信，發(fā)展到計算機(jī)與計算機(jī)之間的直接通信。真正意義上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該是計算機(jī)與計算機(jī)的互聯(lián)，即通過通信線路將若干個自主的計算機(jī)連接起來的系統(tǒng)，稱為計算機(jī)—計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡稱為計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。這樣連接起來的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系有以下兩個特點(diǎn)：(1)多個主計算機(jī)互聯(lián)，形成了多主機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。(2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系由主機(jī)到終端變?yōu)橹鳈C(jī)到主機(jī)。

圖1-2多機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)1.1.3面向應(yīng)用(標(biāo)準(zhǔn)化)網(wǎng)絡(luò)階段

20世紀(jì)70年代后期，人們認(rèn)識到第二代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不足，開始考慮如何形成一個統(tǒng)一的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，使之更好地連接，在這種背景下，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化就顯得相當(dāng)重要，并由此形成了體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。20世紀(jì)80年代，以O(shè)SI模型為參照，由國際電話電報咨詢委員會(CCITT)等組織為OSI模型的各層次開發(fā)了一系列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組成了一個龐大的OSI基本標(biāo)準(zhǔn)集。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定并在1984年正式頒布了一個稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型的國際標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)在不同廠家生產(chǎn)的計算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，如圖1-3所示。圖1-3計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意1.1.4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)80年代末開始，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和建立在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著信息高速公路計劃的提出與實(shí)施，Internet在地域、用戶、功能和應(yīng)用等方面的不斷拓展，Internet技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用，使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的階段，這就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段。如今，全球以Internet為核心的高速計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，Internet已經(jīng)成為人類最重要的、最大的知識寶庫。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和高速網(wǎng)絡(luò)被稱為第四代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。與第三代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相比，第四代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)的高速化和業(yè)務(wù)的綜合化。網(wǎng)絡(luò)高速化主要指網(wǎng)絡(luò)頻帶寬和傳輸時延低，而網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)綜合化指一個網(wǎng)絡(luò)中綜合了多種媒體(如語音、視頻、圖像和數(shù)據(jù)等)的信息。

隨著信息技術(shù)革命的發(fā)展，人們已經(jīng)與互聯(lián)網(wǎng)建立起了密不可分的關(guān)系。電話、有線電視、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等都有不同的網(wǎng)絡(luò)，隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)的建立和日趨成熟，三網(wǎng)融合甚至多網(wǎng)融合是一個發(fā)展方向。有人描述未來的通信和網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)5W的個人通信，即任何人(Whoever)在任何時間(Whenever)、任何地方(Wherever)都可以和任何人(Whomever)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，傳送任何信息(Whatever)。1.1.5中國互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史以1987年北京計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)研究所研究員錢天白教授通過中國學(xué)術(shù)網(wǎng)CANET向世界發(fā)出第一封E-mail為標(biāo)志，中國人揭開了使用Internet的序幕。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成了四大主流網(wǎng)絡(luò)體系，即中科院的科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTnet；國家教育部的教育和科研網(wǎng)CERnet；原郵電部的ChinaNet和原電子部的金橋網(wǎng)Chinagbnet。

Internet在中國的發(fā)展歷程可以大略地劃分為以下三個階段。第一階段為1987～1993年，也是研究試驗(yàn)階段。在此期間我國的一些科研院所和部屬高等院校開始研究Internet技術(shù)，并開展了科研課題和科技合作工作，但這個階段的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用僅僅限于小范圍內(nèi)的電子郵件服務(wù)。

第二階段為1994～1996年，是我國互聯(lián)網(wǎng)的起步階段。1994年4月，中關(guān)村地區(qū)教育與科研示范網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)現(xiàn)了與Internet的全功能連接，從此我國被國際上正式承認(rèn)為有Internet的國家。之后，ChinaNet、CERnet、CSTnet、Chinagbnet等多個Internet網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目在全國范圍相繼啟動，Internet開始進(jìn)入公眾生活，并在我國得到了迅速的發(fā)展。至1996年底，我國Internet用戶數(shù)已達(dá)20萬，利用Internet開展的業(yè)務(wù)與應(yīng)用也逐步增多。第三階段從1997年至今，是Internet在我國發(fā)展最為快速的階段。國內(nèi)Internet用戶數(shù)在1997年以后基本保持每半年翻一番的增長速度。據(jù)2009年7月16日消息，互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測研究權(quán)威機(jī)構(gòu)DCCI互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了“2009年上半年中國互聯(lián)網(wǎng)市場數(shù)據(jù)在線發(fā)布”，數(shù)據(jù)顯示，中國互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)達(dá)到3.5億人。

中國目前有五家具有獨(dú)立國際出入口線路的商用性Internet骨干單位，還有面向教育、科技、經(jīng)貿(mào)等領(lǐng)域的非營利性Internet骨干單位?，F(xiàn)在有600多家網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)提供商(ISP)，其中跨省經(jīng)營的有140家。今天，Internet的發(fā)展已經(jīng)不再是簡單化的數(shù)字通信了，它是一個綜合的、全面的信息服務(wù)大環(huán)境，使人類信息化水平達(dá)到一個空前的高度。1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和組成1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義沒有統(tǒng)一的規(guī)定，說法也不一樣。通常的定義是：利用通信線路將地理上分散的、具有獨(dú)立功能的計算機(jī)系統(tǒng)和通信設(shè)備按不同形式連接起來，按照網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。從應(yīng)用或功能的角度，可定義計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為：以共享資源(硬件、軟件、數(shù)據(jù))的方式將各自具有獨(dú)立功能的多個計算機(jī)連接起來組成的多機(jī)系統(tǒng)。

概括起來說，一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須具備以下三個基本要素。

(1)至少有兩個具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計算機(jī)，且它們之間有相互共享某種資源的需求。

(2)兩個獨(dú)立的計算機(jī)之間必須用某種通信手段連接起來。

(3)網(wǎng)絡(luò)中各個獨(dú)立的計算機(jī)之間要能相互通信，必須制定相互可確認(rèn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。以上三條是組成一個網(wǎng)絡(luò)的必要條件，三者缺一不可。

1.2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成從資源構(gòu)成的角度講，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由硬件和軟件組成的。硬件包括各種主機(jī)、終端等用戶端設(shè)備，以及交換機(jī)、路由器等通信控制處理設(shè)備，而軟件則由各種系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序以及大量的數(shù)據(jù)資源組成。從邏輯功能上來看，可將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)，二者合一構(gòu)成以通信子網(wǎng)為核心，以資源共享為目的的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。典型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。

圖1-4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

1．資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)由主計算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源組成，包括圖1-4中虛線外的各個設(shè)備。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。主計算機(jī)系統(tǒng)簡稱為主機(jī)(Host)。它可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)及微機(jī)。主機(jī)是資源子網(wǎng)的主要組成單元，它通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制處理機(jī)相連接。普通用戶終端通過主機(jī)接入網(wǎng)內(nèi)。主機(jī)要為本地用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的其他主機(jī)設(shè)備與資源提供服務(wù)，同時要為網(wǎng)絡(luò)中遠(yuǎn)程用戶共享本地資源提供服務(wù)。終端(Terminal)是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。終端可以是簡單的輸入輸出終端，也可以是帶有微處理機(jī)的智能終端。智能終端除具有輸入輸出信息的功能外，本身還具有存儲與處理信息的能力。終端可以通過主機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)中，也可以通過終端控制器、報文分組組裝與拆分裝置或通信控制處理機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是建立在各主機(jī)操作系統(tǒng)之上的一個操作系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)之間的用戶通信以及全網(wǎng)硬件和軟件資源的共享，并向用戶提供統(tǒng)一的、方便的網(wǎng)絡(luò)接口，便于用戶使用網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫是建立在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，可以集中駐留在一臺主機(jī)上(集中式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))，也可以分布在不同的主機(jī)上(分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng))，它向網(wǎng)絡(luò)用戶提供存取、修改網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的共享。

2．通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)(CommunicationControlProcessor)、通信線路和其他通信設(shè)備組成，包括圖1-4中虛線內(nèi)的各個設(shè)備。通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。通信控制處理機(jī)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。一方面，它作為與資源子網(wǎng)的主機(jī)、終端相連接的接口，將主機(jī)和終端連入網(wǎng)絡(luò)；另一方面，它又作為通信子網(wǎng)中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，完成分組的接收、校驗(yàn)、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，實(shí)現(xiàn)將源主機(jī)報文準(zhǔn)確發(fā)送到目的主機(jī)的功能。目前通信控制處理機(jī)一般為路由器和交換機(jī)。通信線路為通信控制處理機(jī)之間、通信控制處理機(jī)與主機(jī)之間提供通信信道。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用了多種通信線路，如雙絞線、同軸電纜、光纖、無線通信信道等來連接各通信設(shè)備。

1.2.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)(設(shè)備)和鏈路(連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信道)的連接方式，常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、環(huán)型、星型、樹型、網(wǎng)型和混合型等，如圖1-5所示。圖1-5網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1．總線型結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)中常用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，所有的站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到總線上?？偩€型網(wǎng)絡(luò)采用廣播式通信，任何一個站點(diǎn)發(fā)送的信號都可以沿著介質(zhì)傳播，而且能被其他連接在總線上的任一站點(diǎn)接收。其傳輸介質(zhì)一般是同軸電纜，不過現(xiàn)在也有采用光纖作為總線型傳輸介質(zhì)的。

總線型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單靈活，實(shí)現(xiàn)容易，便于擴(kuò)展，是一種小型、成熟、經(jīng)濟(jì)的解決方案。總線型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：健壯性差，網(wǎng)絡(luò)電纜某處發(fā)生故障將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓，此外，由于整個網(wǎng)絡(luò)共享一條總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，當(dāng)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)較多時，會使沖突增多、傳輸效率下降。

2．環(huán)型結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)也是較為常用的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。它由連接成封閉線路的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，每一節(jié)點(diǎn)與它左右相鄰的節(jié)點(diǎn)連接。在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)沿著一個特定的方向(順時針或逆時針)傳輸，傳輸介質(zhì)一般是光纖，也有采用銅纜的。城域網(wǎng)中使用這種結(jié)構(gòu)較多。環(huán)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)現(xiàn)容易，投資小，傳輸速度較快，而且速度穩(wěn)定，可構(gòu)成實(shí)時性要求較高的網(wǎng)絡(luò)。環(huán)型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：擴(kuò)展性差，維護(hù)困難，任何一個節(jié)點(diǎn)出了故障都會造成整個網(wǎng)絡(luò)的中斷、癱瘓，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)少時，難以發(fā)揮速度優(yōu)勢。

3．星型結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)是目前局域網(wǎng)中使用最廣泛的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)絡(luò)都有一個中心節(jié)點(diǎn)(集線器Hub或交換機(jī)Switch)，網(wǎng)絡(luò)中的各工作站通過這個中心節(jié)點(diǎn)連接在一起，各節(jié)點(diǎn)呈星狀分布。網(wǎng)絡(luò)中任何兩點(diǎn)間的通信都要通過中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接，如果中心節(jié)點(diǎn)是一級互連設(shè)備(如集線器)，則星型網(wǎng)絡(luò)采用廣播方式通信；如果中心節(jié)點(diǎn)是二級以上互連設(shè)備(如交換機(jī))，則星型網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)全雙工點(diǎn)到點(diǎn)通信，大大提高了通信速度。星型結(jié)構(gòu)的傳輸介質(zhì)目前一般使用超5類或6類非屏蔽雙絞線(UTP)，也可以使用光纖。星型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)，便于維護(hù)，節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、移動方便，傳輸速度很快。星型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：過分依賴于中心節(jié)點(diǎn)，一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。

4．樹型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)是對星型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)充和完善，是分級的星型結(jié)構(gòu)。樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的形狀像一棵倒置的樹，頂端有個帶分支的根，每個分支還可延伸出子分支。當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先由根接收信號，再由根向整個網(wǎng)絡(luò)以廣播的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)多采用雙絞線或光纖。

5．網(wǎng)型結(jié)構(gòu)網(wǎng)型結(jié)構(gòu)又稱為分布式結(jié)構(gòu)，它沒有嚴(yán)格的、固定的構(gòu)型，節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間有不止一條鏈路可以選擇，當(dāng)某一鏈路或節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時不會影響整個網(wǎng)絡(luò)的工作。傳輸介質(zhì)一般選擇雙絞線或光纖。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：穩(wěn)健性好，可靠性高，資源共享方便，適用于對可靠性要求較高的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：硬件成本高，網(wǎng)絡(luò)管理軟件比較復(fù)雜。

6．混合型結(jié)構(gòu)混合型結(jié)構(gòu)在目前局域網(wǎng)中使用非常廣泛。在實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)組建過程中，尤其是大型局域網(wǎng)的組建過程中，單一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往無法達(dá)到要求，這就要把幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)合起來，構(gòu)成混合型結(jié)構(gòu)。混合型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：可滿足較大網(wǎng)絡(luò)的拓展，彌補(bǔ)了其他網(wǎng)絡(luò)各自的缺點(diǎn)?；旌闲徒Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，難以管理。1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法很多，可以從不同的角度對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。常用的分類方法有：按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類、按網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)分類、按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類、按網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域分類等。1.3.2按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類是最常用的分類方法，也是我們最熟悉的分類方法。按這種標(biāo)準(zhǔn)可以把各種網(wǎng)絡(luò)類型劃分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)四種。下面簡要介紹這幾種計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

1．局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)所謂局域網(wǎng)，就是在局部地區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)，它所覆蓋的地區(qū)范圍較小，一般是指在一個有限的地理范圍內(nèi)(幾千米以內(nèi))將計算機(jī)、外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如在一幢大樓、一個學(xué)校或一個企業(yè)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)。這是最常見、應(yīng)用較廣的一種網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)在計算機(jī)數(shù)量配置上沒有太多的限制，少的可以只有幾臺，多的可達(dá)幾百臺。在企業(yè)局域網(wǎng)中，一般計算機(jī)的數(shù)量在幾十到幾百臺之間。在網(wǎng)絡(luò)所涉及的地理距離上一般可以是幾米至10千米。LAN技術(shù)最直接、最顯著的作用是資源共享。

2．城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)

MAN基本上是一種大型的LAN，使用與LAN相似的技術(shù)，它的覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間。這種網(wǎng)絡(luò)一般是在一個城市，但不在同一地理小區(qū)范圍內(nèi)的計算機(jī)互聯(lián)。這種網(wǎng)絡(luò)的連接距離可以在10～100km之間，它采用的是IEEE802.6標(biāo)準(zhǔn)。MAN與LAN相比，擴(kuò)展的距離更長，連接的計算機(jī)數(shù)量更多，在地理范圍上可以說是LAN網(wǎng)絡(luò)的延伸。在城域網(wǎng)中的許多局域網(wǎng)借助一些專用網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接到一起，即使沒有連入局域網(wǎng)的計算機(jī)也可以直接接入城域網(wǎng)，從而訪問網(wǎng)絡(luò)中的資源。

3．廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)

WAN也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)，所覆蓋的范圍比城域網(wǎng)(MAN)更廣，它一般是在不同城市之間的LAN或者M(jìn)AN網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，地理范圍可從幾百千米到幾千千米。因?yàn)榫嚯x較遠(yuǎn)，采用光纖連接的較多，通常會借用專門的通信線路來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，為了提高安全性能，一般會采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

4．互聯(lián)網(wǎng)(Internet)互聯(lián)網(wǎng)又因其英文單詞“Internet”的諧音，稱為“因特網(wǎng)”。在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用如此發(fā)展的今天，它已是我們每天都要打交道的一種網(wǎng)絡(luò)，無論從地理范圍，還是從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來講它都是最大的一種網(wǎng)絡(luò)。從地理范圍來說，它可以是全球計算機(jī)的互聯(lián)，這種網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)就是不定性，整個網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)每時每刻隨著人們網(wǎng)絡(luò)的接入在不斷地變化。當(dāng)您連在互聯(lián)網(wǎng)上的時候，您的計算機(jī)可以算是互聯(lián)網(wǎng)的一部分，但一旦當(dāng)您斷開互聯(lián)網(wǎng)的連接時，您的計算機(jī)就不屬于互聯(lián)網(wǎng)了。但它的優(yōu)點(diǎn)也是非常明顯的，就是信息量大、傳播廣，無論你身處何地，只要聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)，你就可以對任何可以聯(lián)網(wǎng)的用戶發(fā)出你的信函和廣告。因?yàn)檫@種網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，所以這種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)也是非常復(fù)雜的。

1.3.3按網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)分類網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)決定了網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)特點(diǎn)，因此根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行劃分是一種很重要的方法。在通信技術(shù)中，通信信道的類型有兩類：廣播通信信道與點(diǎn)到點(diǎn)通信信道。當(dāng)然，網(wǎng)絡(luò)要通過通信信道完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，因此網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)也只可能有兩類，即點(diǎn)到點(diǎn)(PointtoPoint)方式和廣播(Broadcast)方式。這樣，相應(yīng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以分為以下兩類。

1．點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)(PointtoPointNetwork)點(diǎn)到點(diǎn)傳播指網(wǎng)絡(luò)中每兩臺主機(jī)、兩臺節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間或主機(jī)與節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間都通過一條物理線路連接。機(jī)器(包括主機(jī)和節(jié)點(diǎn)交換機(jī))沿某信道發(fā)送的數(shù)據(jù)確定無疑地只有信道另一端唯一的一臺機(jī)器收到。若兩臺計算機(jī)之間沒有直接連接的線路，可能要通過一個或多個中間節(jié)點(diǎn)的接收、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)，才能將信息從信源發(fā)送到目的地。由于連接多臺計算機(jī)之間的線路結(jié)構(gòu)可能是復(fù)雜的，因此從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)可能存在多條路由，決定信息從通信子網(wǎng)的源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由需要有路由選擇算法。采用分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)是點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)的重要區(qū)別之一。

在這種點(diǎn)到點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，沒有信道競爭，幾乎不存在介質(zhì)訪問控制問題。點(diǎn)到點(diǎn)信道無疑可能浪費(fèi)一些帶寬，但因?yàn)樵陂L距離信道上一旦發(fā)生信道訪問沖突，控制起來就相當(dāng)困難，所以廣域網(wǎng)都采用點(diǎn)到點(diǎn)信道，用帶寬來換取信道訪問控制的簡化。

2．廣播式網(wǎng)絡(luò)(BroadcastingNetwork)廣播式網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)或設(shè)備使用一條共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，當(dāng)一臺計算機(jī)利用共享通信發(fā)送報文分組時，所有計算機(jī)都會“聽到”這個分組，由于發(fā)送的分組中帶有目的地址與源地址，接收到該分組的計算機(jī)檢查目的地址是否與本節(jié)點(diǎn)地址相同，如果相同則接受，如果不同，則放棄。傳輸方式有以下三種。

(1)單播(Unicast)：發(fā)送的信息中包含明確的目的地址，所有節(jié)點(diǎn)都檢查該地址。如果與自己的地址相同，則處理該信息；如果不同，則忽略。

(2)組播(Multicast)：將信息傳送給網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)。

(3)廣播(Broadcast)：在發(fā)送的信息中使用一個指定的代碼標(biāo)識目的地址，將信息發(fā)送給所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)使用這個指定代碼傳輸信息時，所有節(jié)點(diǎn)都接收并處理該信息。

1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用1.4.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它不僅使計算機(jī)的作用范圍超越了地理位置的限制，而且大大加強(qiáng)了計算機(jī)本身的信息處理能力。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有單個計算機(jī)所不具備的眾多功能。

1．?dāng)?shù)據(jù)交換和通信數(shù)據(jù)交換和通信是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能之一，用以實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與終端、計算機(jī)與計算機(jī)之間傳送各種信息。這些信息包括數(shù)據(jù)、文本、圖形、動畫、聲音和視頻等。用戶還可以收發(fā)E-mail、VOD(視頻點(diǎn)播)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程登錄和IP電話等。

2．資源共享資源共享是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最常用的功能。充分利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中提供的資源(包括硬件、軟件和數(shù)據(jù))是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的目標(biāo)之一。計算機(jī)的許多資源是十分昂貴的，不可能為每個用戶所擁有。例如，進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的巨型計算機(jī)、海量存儲器、高速激光打印機(jī)、大型繪圖儀和一些特殊的外部設(shè)備等，另外還有大型數(shù)據(jù)庫和大型軟件等。然而這些昂貴的資源都可以為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的用戶所共享：既可以使用戶減少投資，又可以提高這些昂貴資源的使用效率。

3．提高系統(tǒng)的可靠性和可用性在單機(jī)使用的情況下，如沒有備用機(jī)，則計算機(jī)一有故障便會導(dǎo)致停機(jī)。如果增加備用機(jī)，則費(fèi)用也會大大增加。當(dāng)計算機(jī)連成網(wǎng)絡(luò)后，各計算機(jī)可以通過網(wǎng)絡(luò)互為后備，一旦某臺計算機(jī)出現(xiàn)故障，其任務(wù)可由其他計算機(jī)代其處理，避免了單機(jī)損壞無后備機(jī)的情況，從而提高了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。特別是在地理位置分布很廣且具有實(shí)時性管理和不間斷運(yùn)行要求的系統(tǒng)中，建立計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)便可保證系統(tǒng)更高的可靠性和可用性。

4．分布處理與負(fù)載均衡計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各用戶可根據(jù)需要合理選擇網(wǎng)內(nèi)資源，以便就近處理，對于大型的任務(wù)或當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某臺計算機(jī)的任務(wù)負(fù)荷太重時，可將任務(wù)分散到較空閑的計算機(jī)上去處理，或由網(wǎng)絡(luò)中較空閑的計算機(jī)分擔(dān)負(fù)荷。使得整個網(wǎng)絡(luò)資源能互相協(xié)作，以免網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)使用不均，既影響任務(wù)又不能充分利用計算機(jī)資源。

5．提高系統(tǒng)性能價格比，易于擴(kuò)充，便于維護(hù)計算機(jī)組成網(wǎng)絡(luò)后，雖然增加了通信費(fèi)用，但由于資源共享，明顯提高了整個系統(tǒng)的性能價格比，降低了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用，且易于擴(kuò)充，方便系統(tǒng)維護(hù)。1.4.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用隨著現(xiàn)代信息社會進(jìn)程的推進(jìn)，通信和計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用日益多元化，許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新形式不斷出現(xiàn)，如電子郵件、IPPhone、視頻點(diǎn)播、網(wǎng)上交易、視頻會議等。其應(yīng)用可歸納為下列幾個方面。

1．方便的信息檢索計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使我們的信息檢索變得更加高效、快捷，通過網(wǎng)上搜索、WWW瀏覽、FTP下載可以非常方便地從網(wǎng)絡(luò)上獲得所需要的信息和資料。網(wǎng)上圖書館更是以其信息容量大、檢索方便贏得人們的青睞。

2．現(xiàn)代化的通信方式電子郵件目前已經(jīng)成了一種最為快捷、廉價的通信手段。人們可以在幾分鐘，甚至幾秒鐘內(nèi)就可以把信息傳給遠(yuǎn)方，信息的表達(dá)形式除文字，還可以是聲音、圖片。同時利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)IP電話，將語音和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集成，利用IP作為傳輸協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)將語音集成到IP網(wǎng)絡(luò)上來，實(shí)現(xiàn)基于IP的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行語音通信，節(jié)省長途電話費(fèi)用。

3．辦公自動化通過將一個企業(yè)或機(jī)關(guān)的辦公電腦及其外部設(shè)備連成網(wǎng)絡(luò)，既可以節(jié)約購買多個外部設(shè)備的成本，又可以共享許多辦公數(shù)據(jù)，并且可對信息進(jìn)行計算機(jī)綜合處理與統(tǒng)計，避免了許多單調(diào)重復(fù)性的勞動。

4．電子商務(wù)與電子政務(wù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還推動了電子商務(wù)與電子政務(wù)的發(fā)展。企業(yè)與企業(yè)之間、企業(yè)與個人之間可以通過網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)貿(mào)易、購物；政府部門則可以通過電子政務(wù)工程實(shí)施政務(wù)公開化，審批程序標(biāo)準(zhǔn)化，提高了政府的辦事效率并使之更好地為企業(yè)或個人服務(wù)。

5．企業(yè)的信息化通過在企業(yè)中實(shí)施基于網(wǎng)絡(luò)的管理信息系統(tǒng)(MIS)和資源制造計劃(ERP)，可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)、銷售、管理和服務(wù)的全面信息化，從而有效提高生產(chǎn)率。醫(yī)院管理信息系統(tǒng)，民航、鐵路的購票，學(xué)校的學(xué)生管理信息系統(tǒng)等都是管理信息系統(tǒng)的實(shí)例。

6．遠(yuǎn)程教育基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)使得我們可以突破時間、空間和身份的限制方便地獲取網(wǎng)絡(luò)上的教育資源并接受教育。

7．豐富的娛樂和消遣網(wǎng)絡(luò)不僅改變了我們的工作與學(xué)習(xí)方式，也給我們帶來新的豐富多彩的娛樂和消遣方式，如網(wǎng)上聊天、網(wǎng)絡(luò)游戲、網(wǎng)上電影院、視頻點(diǎn)播等。

8．軍事指揮自動化基于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)，把軍事情報采集、目標(biāo)定位、武器控制、戰(zhàn)地通信和指揮員決策等環(huán)節(jié)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上聯(lián)系起來，形成各種高速高效的指揮自動化系統(tǒng)，是現(xiàn)代戰(zhàn)爭和軍隊現(xiàn)代化不可缺少的技術(shù)支柱，這種系統(tǒng)在公安武警、交警、火警等指揮調(diào)度系統(tǒng)中也有廣泛應(yīng)用。1.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.5.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計算機(jī)進(jìn)行通信時，為保障通信順利進(jìn)行，事先約定好的語法規(guī)則，主要有語義、語法、時序三個組成部分。

1．語義語義是對協(xié)議元素的含義進(jìn)行解釋，不同類型的協(xié)議元素所規(guī)定的語義不同。例如，需要發(fā)出何種控制信息、完成何種動作及得到何種響應(yīng)等。

2．語法語法是將若干個協(xié)議元素和數(shù)據(jù)組合在一起，用來表達(dá)一個完整的內(nèi)容所應(yīng)遵循的格式，也就是對信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)做一種規(guī)定。例如，用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式等。

3．時序時序是對事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。例如，在雙方進(jìn)行通信時，發(fā)送點(diǎn)發(fā)出一個數(shù)據(jù)報文，如果目標(biāo)點(diǎn)能夠正確收到，則回答給源點(diǎn)一個已經(jīng)正確接收的信息；若接收到錯誤的信息，則要求源發(fā)送點(diǎn)重發(fā)一次。1.5.2OSI參考模型

20世紀(jì)70年代以來，國外一些主要計算機(jī)生產(chǎn)廠家先后推出了各自的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，但它們都屬于專用的。為使不同計算機(jī)廠家的計算機(jī)能夠互相通信，以便在更大的范圍內(nèi)建立計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，有必要建立一個國際范圍的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在各廠家提出的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)。該模型已成為指導(dǎo)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究、開發(fā)和應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

OSI參考模型將整個網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分為七個層次，并規(guī)定了每層的功能以及不同層如何協(xié)同完成網(wǎng)絡(luò)通信。七層由低到高分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層，如圖1-6所示。圖1-6OSI參考模型

1．物理層(physicallayer)物理層是OSI參考模型的最低層，是提供網(wǎng)內(nèi)兩系統(tǒng)間的物理接口，利用傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理鏈接，實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸。物理層是所有網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，其協(xié)議主要規(guī)定了計算機(jī)或終端與通信設(shè)備之間接口的標(biāo)準(zhǔn)，包括機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。

2．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層，介于物理層與網(wǎng)絡(luò)層之間，它把從物理層傳送來的原始數(shù)據(jù)打包成幀。設(shè)立數(shù)據(jù)鏈路層的主要目的是將一條原始的、有差錯的物理線路變?yōu)閷W(wǎng)絡(luò)層無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。為了實(shí)現(xiàn)這個目的，數(shù)據(jù)鏈路層必須執(zhí)行鏈路管理、幀傳輸、流量控制、差錯控制等功能。在OSI參考模型中，數(shù)據(jù)鏈路層向網(wǎng)絡(luò)層提供以下基本的服務(wù)：

(1)數(shù)據(jù)鏈路建立、維護(hù)與釋放的鏈路管理工作。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)數(shù)據(jù)單元幀的傳輸。

(3)差錯檢測與控制。

(4)數(shù)據(jù)流量控制。

(5)在多點(diǎn)連接或多條數(shù)據(jù)鏈路連接的情況下，提供數(shù)據(jù)鏈路端口標(biāo)識的識別，支持網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體建立網(wǎng)絡(luò)連接。

(6)幀接收順序控制。

3．網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型的第三層，它的主要工作是將數(shù)據(jù)分成一定長度的分組，并通過路由選擇算法，為分組選擇最適當(dāng)?shù)穆窂剑狗纸M穿過通信子網(wǎng)，傳到目的地。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能包括路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互連等。

4．傳輸層(transportlayer)傳輸層是OSI參考模型的第四層，從該層起向上各層所使用的數(shù)據(jù)單位統(tǒng)稱為報文。傳輸層為主機(jī)間提供端到端的傳送服務(wù)，透明地傳送報文。傳輸層向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)的細(xì)節(jié)，為不同進(jìn)程間的數(shù)據(jù)交換提供可靠的傳送手段。

5．會話層(sessionlayer)會話層是OSI參考模型的第五層，它是面向信息處理的OSI高層和面向數(shù)據(jù)通信的OSI低層的接口。當(dāng)兩個應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行相互通信時，希望有一個作為第三者的進(jìn)程能組織它們的通話，協(xié)調(diào)它們之間的數(shù)據(jù)流，以便使應(yīng)用進(jìn)程專注于信息交互，設(shè)立會話層就是為了達(dá)到這個目的。會話層的主要功能是向會話的應(yīng)用進(jìn)程之間提供會話組織和同步服務(wù)，對數(shù)據(jù)的傳送提供控制和管理，以達(dá)到協(xié)調(diào)會話過程、為表示層實(shí)體提供更好服務(wù)的目的。

6．表示層(presentationlayer)表示層位于OSI參考模型的第六層。它主要為應(yīng)用進(jìn)程之間傳送的信息提供表示方式的服務(wù)，以保證所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)傳送后其意義不改變。主要包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。

7．應(yīng)用層(applicationlayer)應(yīng)用層在OSI參考模型中位于最高層，是直接面向用戶的層，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶的接口。應(yīng)用層負(fù)責(zé)兩個應(yīng)用進(jìn)程之間的通信，提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)。例如，Web、電子郵件、文件傳輸及其他網(wǎng)絡(luò)軟件服務(wù)。

OSI參考模型中應(yīng)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)在各層之間實(shí)際傳送如圖1-7所示。這里為了簡便，將7層OSI參考模型簡化為只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層及應(yīng)用層5層的結(jié)構(gòu)，并且假定兩個主機(jī)是直接相連的。假定計算機(jī)1的應(yīng)用進(jìn)程AP1向計算機(jī)2的應(yīng)用進(jìn)程AP2傳送數(shù)據(jù)。AP1先將其數(shù)據(jù)交給第5層(應(yīng)用層)。第5層加上必要的控制信息H5就變成了第4層的數(shù)據(jù)單元。第4層(傳輸層)收到這個數(shù)據(jù)單元后，加上本層的控制信息H4，再交給第3層(網(wǎng)絡(luò)層)，成為第3層的數(shù)據(jù)單元。依此類推。不過到了第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)后，控制信息分成兩部分，分別加到本層數(shù)據(jù)單元的首部(H2)和尾部(T2)，而第1層(物理層)由于是比特流的傳送，因此不再加控制信息。圖1-7數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程示意圖當(dāng)這一串比特流經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的物理媒體傳送到目的站時，就從第1層依次上傳到第5層。每一層根據(jù)控制信息進(jìn)行必要的操作，并將控制信息剝?nèi)?，然后將該層剩下的?shù)據(jù)單元上交給更高的一層。最后，把應(yīng)用進(jìn)程AP1發(fā)送的數(shù)據(jù)交給目的站的應(yīng)用進(jìn)程AP2。雖然應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)要經(jīng)過圖1-7所示的復(fù)雜過程才能送到對方的應(yīng)用進(jìn)程，但這些復(fù)雜的過程對用戶來說都被屏蔽掉了，以至應(yīng)用進(jìn)程AP1好像是直接把數(shù)據(jù)交給了應(yīng)用進(jìn)程AP2。同理，任何兩個同樣的層次(如在兩個系統(tǒng)的第3層)可直接將數(shù)據(jù)傳遞給對方(即圖中表示的水平虛線)。這就是所謂的“對等層”(peerlayers)之間的通信。以前經(jīng)常提到的各層協(xié)議，實(shí)際上就是在各個對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時的各項(xiàng)規(guī)定。

1.6網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.6.1網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器(NetworkInterfaceCard，NIC)也叫網(wǎng)卡，是OSI參考模型中數(shù)據(jù)鏈路層的設(shè)備，如圖1-8所示。

圖1-8網(wǎng)絡(luò)適配器連接示意圖網(wǎng)卡是局域網(wǎng)的接入設(shè)備，是單機(jī)與網(wǎng)絡(luò)間架設(shè)的橋梁。它主要完成以下功能：

(1)讀入由其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(Router、Switch、Hub或其他NIC)傳輸過來的數(shù)據(jù)包，經(jīng)過拆包，將其變成客戶機(jī)或服務(wù)器可以識別的數(shù)據(jù)，通過主板上的總線將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿璧脑O(shè)備中(CPU、RAM或HardDriver)。

(2)將PC設(shè)備(CPU、RAM或HardDriver)發(fā)送的數(shù)據(jù)打包后輸送至其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。目前，市面上常見的網(wǎng)卡種類繁多。按帶寬分為10Mb/s網(wǎng)卡、100Mb/s網(wǎng)卡、10/100Mb/s自適應(yīng)網(wǎng)卡和1000Mb/s網(wǎng)卡。按總線類型分為PCI網(wǎng)卡、ISA網(wǎng)卡、EISA網(wǎng)卡及其他總線網(wǎng)卡，現(xiàn)在網(wǎng)卡大多數(shù)已經(jīng)集成在計算機(jī)的主板上，接口以RJ-45為主。1.6.2中繼器由于信號在傳輸過程中存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘柟β蕰饾u衰減，衰減到一定程度時將造成信號失真，因此會導(dǎo)致接收錯誤。中繼器就是為解決這一問題而設(shè)計的。中繼器是互聯(lián)網(wǎng)中最簡單的網(wǎng)間連接器，主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，對衰減的信號進(jìn)行放大，保持與原數(shù)據(jù)相同。中繼器工作在OSI參考模型的物理層，其連接結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。圖1-9中繼器的連接結(jié)構(gòu)1.6.3集線器集線器(Hub)是中繼器的一種擴(kuò)展形式，區(qū)別在于集線器提供多端口服務(wù)，也稱為多口中繼器。集線器在OSI參考模型中的位置如圖1-10所示。圖1-10集線器的連接結(jié)構(gòu)集線器產(chǎn)品較多，局域網(wǎng)集線器通常分為5種不同的類型，它對局域網(wǎng)交換機(jī)技術(shù)的發(fā)展影響較大。

1．簡單中繼局域網(wǎng)段集線器在硬件平臺中，第一類集線器是一種簡單中繼局域網(wǎng)段集線器，如疊加式以太網(wǎng)集線器或令牌環(huán)網(wǎng)多站訪問部件。

2．多網(wǎng)段集線器多網(wǎng)段集線器是從第一類集線器直接派生而來的，采用集線器背板，這種集線器帶有多個中繼局域網(wǎng)段。多網(wǎng)段集線器通常是有多個接口卡槽位的機(jī)箱系統(tǒng)。一些非模塊化疊加式集線器也支持多個中繼局域網(wǎng)段。多網(wǎng)段集線器的主要技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是可以將用戶的信息流量分載，需要獨(dú)立的網(wǎng)橋或路由器。

3．端口交換式集線器端口交換式集線器是在多網(wǎng)段集線器基礎(chǔ)上將用戶端口和背板網(wǎng)段之間的連接過程自動化，并通過增加端口交換矩陣來實(shí)現(xiàn)。端口交換矩陣提供一種自動工具，用于將用戶端口連接到集線器背板上的任何中繼網(wǎng)段上。這一技術(shù)的關(guān)鍵是“矩陣”，一個矩陣交換機(jī)是一種電纜交換機(jī)，它不能自動操作，而要求用戶介入。端口交換式集線器不能代替網(wǎng)橋或路由器，因?yàn)樗惶峁┎煌钟蚓W(wǎng)段之間的連接性。其主要優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了移動、增加和修改的自動化。

4．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器端口交換式集線器注重端口交換，而網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器在背板的多個網(wǎng)段之間實(shí)際上提供一些類型的集成連接。這可以通過一臺綜合網(wǎng)橋、路由器或局域網(wǎng)交換機(jī)來完成。目前，這類集線器通常都采用機(jī)箱形式。

5．交換式集線器集線器和交換機(jī)之間的界限已變得越來越模糊。交換式集線器有一個核心交換式背板，采用一個純粹的交換系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共享介質(zhì)中繼網(wǎng)段。1.6.4網(wǎng)橋在局域網(wǎng)中，網(wǎng)橋是最為常用的網(wǎng)間連接器，它工作在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的連接，由于網(wǎng)橋涉及高層協(xié)議的轉(zhuǎn)換，因此可實(shí)現(xiàn)同一類型網(wǎng)絡(luò)(即連接協(xié)議一致，且使用相同的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng))的互聯(lián)。網(wǎng)橋的功能是在局域網(wǎng)之間存儲、轉(zhuǎn)發(fā)幀并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層上的協(xié)議轉(zhuǎn)換。網(wǎng)橋通過數(shù)據(jù)鏈路層的LLC子層選擇子網(wǎng)路徑，把一個網(wǎng)絡(luò)傳來的信息幀發(fā)送到另一個網(wǎng)絡(luò)上去，并對幀作校驗(yàn)。網(wǎng)橋的連接結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。

圖1-11網(wǎng)橋的連接結(jié)構(gòu)網(wǎng)橋與中繼器比較，具有以下特點(diǎn)。

(1)可以實(shí)現(xiàn)同一類型局域網(wǎng)的互聯(lián)。

(2)智能進(jìn)行幀的轉(zhuǎn)發(fā)。網(wǎng)橋在收到一個幀后，先讀取該幀的尋址信息，若這一幀的目的地址是在發(fā)送該幀的同一網(wǎng)段內(nèi)，網(wǎng)橋就不會進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的性能。由于網(wǎng)橋的這種過濾能力，因而當(dāng)一個網(wǎng)絡(luò)段的某一工作站發(fā)生故障時，不會影響到網(wǎng)橋所連接的另一網(wǎng)段上的用戶，起到了隔離錯誤的作用。1.6.5交換機(jī)交換機(jī)是一個具有簡單、低價、高性能和端口密集特點(diǎn)的交換產(chǎn)品，它采用了一種體現(xiàn)了橋接技術(shù)的復(fù)雜交換技術(shù)。交換機(jī)按每一數(shù)據(jù)包中的MAC地址相對簡單地決策信息轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)工作在ISO/OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層，如圖1-12所示，它通過MAC地址(也叫網(wǎng)絡(luò)物理地址)工作，網(wǎng)絡(luò)的MAC地址在每一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出廠時已固定，大部分局域網(wǎng)技術(shù)(如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI等)都規(guī)定MAC地址在數(shù)據(jù)包的前端，所以交換機(jī)可迅速識別數(shù)據(jù)包從哪里來，又到哪里去。圖1-12交換機(jī)的連接結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)的局域網(wǎng)技術(shù)是基于共享訪問方式的，如Ethernet、TokenRing、FDDI等。在這種傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中常常會遇到帶寬不足或帶寬瓶頸問題，特別是在使用最廣泛的Ethernet中，由于介質(zhì)訪問控制采用載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測方式(CSMA/CD)，隨著網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的增加，等待時間呈指數(shù)增加，這時情況會急劇惡化。在局域網(wǎng)交換技術(shù)產(chǎn)生以前，通常采用網(wǎng)橋或路由器進(jìn)行網(wǎng)段的劃分與隔離，這雖在某種程度上改善了帶寬問題，但這樣一方面會增加設(shè)備的投資和維護(hù)費(fèi)用，另一方面效果并不很明顯且缺乏靈活性。交換機(jī)將大型的網(wǎng)絡(luò)劃分成比較小的網(wǎng)段，從而將工作組同其他工作組在本地的流量上隔離開來，提高了總體帶寬。網(wǎng)橋和交換機(jī)的本質(zhì)區(qū)別是：后者通常具有兩個以上的端口，支持多個獨(dú)立的數(shù)據(jù)流，具有較高的吞吐量。另外，同傳輸設(shè)備集為一體的交換機(jī)，其包處理速度比網(wǎng)橋利用軟件實(shí)現(xiàn)該功能的速度快很多。交換機(jī)還可以與集線器連接使用，用以延長以太網(wǎng)的傳輸距離。使用UTP(100Base-TX)，可使連接距離長達(dá)320?m；使用多模光纖，可使無中繼連接距離長達(dá)2?km；使用單模光纖，則可使無中繼連接距離長達(dá)20?km。集線器同交換機(jī)結(jié)合起來使用帶來的好處是使每個用戶的成本降低了，同時又增加了每個以太網(wǎng)的交換機(jī)端口用戶。1.6.6路由器路由器是一種典型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備，在OSI參考模型中被稱為中介系統(tǒng)。路由器完成網(wǎng)絡(luò)層中繼任務(wù)，負(fù)責(zé)在兩個網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)報文，并選擇最佳路由線路。

1．路由器的連接結(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的擴(kuò)大，特別是連成大規(guī)模廣域網(wǎng)時，網(wǎng)橋在路由選擇、系統(tǒng)容錯及網(wǎng)絡(luò)管理等方面已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需要。因此要用新的網(wǎng)間連接器——路由器來實(shí)現(xiàn)以上需求。路由器工作在OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層，通常它只能連接相同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。路由器的連接結(jié)構(gòu)如圖1-13所示。圖1-13路由器的連接結(jié)構(gòu)路由器分本地路由器和遠(yuǎn)程路由器：本地路由器用來連接網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，如光纜、同軸電纜、雙絞線；遠(yuǎn)程路由器用來連接遠(yuǎn)程傳輸介質(zhì)，并要求配置相應(yīng)的設(shè)備，如電話線要配調(diào)制解調(diào)器，無線路由器則要配置無線接收機(jī)、發(fā)射機(jī)。路由器比網(wǎng)橋更為復(fù)雜，但更具靈活性，有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力。它利用網(wǎng)際協(xié)議將整個網(wǎng)絡(luò)分成幾個邏輯子網(wǎng)；而網(wǎng)橋只是把幾個物理網(wǎng)絡(luò)連接起來，提供給用戶的還是一個邏輯網(wǎng)絡(luò)。路由器用于將信息包從一個子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個子網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議轉(zhuǎn)換。

2．路由器的作用路由器用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，所謂邏輯網(wǎng)絡(luò)是指一個單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)或者一個子網(wǎng)。當(dāng)數(shù)據(jù)從一個子網(wǎng)傳輸?shù)搅硪粋€子網(wǎng)時，可通過路由器來完成。路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。路由器只接受源站或其他路由器的信息，而不關(guān)心各子網(wǎng)使用的硬件設(shè)備，但要求運(yùn)行與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相一致的軟件。路由器的主要工作是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并將數(shù)據(jù)有效地傳送到目的站點(diǎn)。由此可見，選擇最佳路徑的策略即路由算法是路由器的關(guān)鍵所在。路由器中保存著各種傳輸路徑相關(guān)數(shù)據(jù)的路由表，供路由選擇時使用。路由表中保存著子網(wǎng)的標(biāo)志信息、網(wǎng)上路由器的個數(shù)和下一個路由器的名字等內(nèi)容。路由表可以由系統(tǒng)管理員固定設(shè)置，由系統(tǒng)動態(tài)修改，或者由路由器自動調(diào)整，也可以由主機(jī)控制。路由表的分類如下：

(1)靜態(tài)路由表。由系統(tǒng)管理員事先設(shè)置好的固定的路由表稱為靜態(tài)(Static)路由表，一般是在系統(tǒng)安裝時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的配置情況預(yù)先設(shè)定的，它不會隨網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變而改變。

(2)動態(tài)路由表。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的運(yùn)行情況而自動調(diào)整的路由表稱為動態(tài)路由表。路由器根據(jù)路由選擇協(xié)議(RoutingProtocol)提供的功能，自動學(xué)習(xí)和記憶網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，在需要時自動計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖窂健?/p>

3．路由器的功能路由器的功能包括以下幾個方面：

(1)在網(wǎng)絡(luò)間截獲發(fā)送到遠(yuǎn)程網(wǎng)段的報文，起轉(zhuǎn)發(fā)作用。

(2)選擇最佳路由引導(dǎo)通信。為了實(shí)現(xiàn)這一功能，路由器要按照某路由通信協(xié)議查找路由表。路由表中列出了整個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中包含的各個節(jié)點(diǎn)，以及節(jié)點(diǎn)間的路徑情況和相關(guān)的傳輸費(fèi)用。如果到特定的節(jié)點(diǎn)有一條以上路徑，則基于預(yù)先確定的準(zhǔn)則選擇最優(yōu)(最經(jīng)濟(jì))的路徑。由于各種網(wǎng)絡(luò)段和其相互連接情況可能發(fā)生變化，因此路由情況的信息需要及時更新，可根據(jù)所使用的路由信息協(xié)議進(jìn)行定時更新或按變化情況來更新。網(wǎng)絡(luò)中的每個路由器按照這一規(guī)則動態(tài)地更新它所擁有的路由表，以便保持有效的路由信息。

(3)在轉(zhuǎn)發(fā)報文的過程中，為了便于在網(wǎng)絡(luò)間傳送報文，路由器要按照預(yù)定的規(guī)則把大的數(shù)據(jù)包分解成適當(dāng)大小的數(shù)據(jù)包，到達(dá)目的地后再把分解的數(shù)據(jù)包包裝成原有形式。多協(xié)議的路由器可以連接使用不同通信協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)段，作為不同通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)段通信連接的平臺。

(4)路由器的主要任務(wù)是把通信引導(dǎo)到目的網(wǎng)絡(luò)，然后到達(dá)特定的節(jié)點(diǎn)地址。后一項(xiàng)功能是通過網(wǎng)絡(luò)地址分解完成的。例如，把網(wǎng)絡(luò)地址部分的分配指定成網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)和區(qū)域的一組節(jié)點(diǎn)，其余的用來指明子網(wǎng)中的特別站。分層尋址允許路由器對有很多節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)存儲尋址信息。1.6.7網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(Gateway)是連接兩個協(xié)議差別很大的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時使用的設(shè)備。它可以將具有不同體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接在一起。在OSI參考模型中，網(wǎng)關(guān)屬于高層(應(yīng)用層)的設(shè)備，工作在OSI參考模型的第七層。網(wǎng)關(guān)使不同的體系結(jié)構(gòu)和環(huán)境之間的通信成為可能。它把數(shù)據(jù)重新進(jìn)行包裝并且進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

1．網(wǎng)關(guān)的連接結(jié)構(gòu)網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜，工作效率也很難提高，一般只提供有限的幾種協(xié)議的轉(zhuǎn)換功能。常見的網(wǎng)關(guān)設(shè)備都是用在網(wǎng)絡(luò)中心的大型計算機(jī)系統(tǒng)之間的連接上，為普通用戶訪問更多類型的大型計算機(jī)系統(tǒng)提供幫助。網(wǎng)關(guān)的連接結(jié)構(gòu)如圖1-14所示。圖1-14網(wǎng)關(guān)的連接結(jié)構(gòu)

2．網(wǎng)關(guān)的連接方式網(wǎng)關(guān)的連接方式有兩種：一種是無連接的網(wǎng)關(guān)；一種是面向連接的網(wǎng)關(guān)。網(wǎng)關(guān)可連接異種通信協(xié)議、異種格式化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、異種語言、異種體系結(jié)構(gòu)。1.7數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.7.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三部分：源系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和目的系統(tǒng)。圖1-15所示是一個簡單的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型。實(shí)際上數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成因用途而異。下面對各個系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

圖1-15數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型

1．源系統(tǒng)源系統(tǒng)一般包括信源和信號變換器。信源就是發(fā)出待傳送信息的人或設(shè)備。信號變換器的作用是將信源發(fā)出的信息變換成適合在信道上傳輸?shù)男盘?，例如，調(diào)制解調(diào)器。

2．目的系統(tǒng)目的系統(tǒng)一般包括信宿和信號變換器。信宿是接收所傳送信息的設(shè)備。大部分信源和信宿都是計算機(jī)或其他的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)。

3．傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)由通信線路及其附屬設(shè)備組成，是通信兩端的信道。它也可以是簡單的傳輸線或復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。另外，一個通信系統(tǒng)客觀上不可避免地存在噪聲干擾，這些干擾分布在數(shù)據(jù)傳輸?shù)母鱾€部分。在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型中，將系統(tǒng)中各種噪聲統(tǒng)一考慮為施加于傳輸系統(tǒng)的噪聲。1.7.2數(shù)據(jù)通信的基本概念

1．?dāng)?shù)據(jù)(data)、信息(information)、信號(signal)通信的目的是交換信息，而信息是人們對現(xiàn)實(shí)世界事物的存在方式或運(yùn)動狀態(tài)的某種認(rèn)識。表示信息的形式可以是文字、數(shù)值、圖形、圖像、聲音、動畫等。數(shù)據(jù)是把事件的某些屬性規(guī)范化后的表現(xiàn)形式，是裝載信息的實(shí)體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)在含義或解釋。

(1)模擬數(shù)據(jù)是在某個區(qū)間內(nèi)連續(xù)的值。如聲音和視頻就是頻率和振幅連續(xù)改變的波形。模擬數(shù)據(jù)大多數(shù)用傳感器收集，如溫度和壓力都是模擬數(shù)據(jù)。

(2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是離散的值。它用一系列符號代表信息，而每個符號只可以取有限的值，如文本信息和整數(shù)。信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)，有著確定的物理描述，如電壓、磁場強(qiáng)度等。信號按其編碼機(jī)制可分為模擬信號和數(shù)字信號兩種。

(1)模擬信號是連續(xù)變化的信號，模擬信號的取值可以有無限多個，如聲音的信號電平就是一個連續(xù)變化的波形，如圖1-16(a)所示。

(2)數(shù)字信號是一種離散的脈沖序列，如計算機(jī)中要表示1和0，就可以分別用高電平和低電平來表示，如圖1-16(b)所示。

圖1-16模擬信號和數(shù)字信號

2．信道在通信過程中，許多情況下需要使用信道，信道和電路并不等同。信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。因此，一條通信電路往往包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。一個信道可以看成是一條電路的邏輯部件。信道可以分成傳送模擬信號的模擬信道和傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道兩大類。但應(yīng)注意，數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換后就可以在模擬信道上傳送，而模擬信號在經(jīng)過模/數(shù)轉(zhuǎn)換后也可以在數(shù)字信道上傳送。將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程稱為調(diào)制。反過來，將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為解調(diào)。信道上傳送的信號還有基帶信號和寬帶信號之分。簡單來說，所謂基帶信號就是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同的電壓來表示，然后送到線路上去傳輸。而寬帶信號則是將基帶信號進(jìn)行調(diào)制后形成的頻分復(fù)用模擬信號?；鶐盘栠M(jìn)行調(diào)制后，其頻譜搬移到較高的頻率處。由于每一路基帶信號的頻譜被搬移到不同的頻段，因此合在一起后并不會互相干擾。這樣做就可以在一條電纜中同時傳送許多路的數(shù)字信號，從而提高線路的利用率。1.7.3數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)指標(biāo)

1．?dāng)?shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率是指每秒能傳輸二進(jìn)制代碼的位(比特)數(shù)。它反映了數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)每秒內(nèi)所傳送的信息量的多少。單位是“比特每秒”(bit/s，b/s)，又稱為比特率。更常用的比特率的單位還有kbit/s、Mbit/s、Gbit/s、Tbit/s。

2．調(diào)制速率調(diào)制速率即信號在調(diào)制過程中每秒信號狀態(tài)變化的次數(shù)，單位是波特(baud)，通常又稱為波特率或波形速率。

3．信道容量信道容量用來表征一個信道傳輸數(shù)字信號的能力，它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標(biāo)，表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，單位是“比特每秒”(bit/s)。信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別是，前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，而后者是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。

4．誤碼率誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下傳輸可靠性的指標(biāo)。其定義為傳輸出錯的碼元數(shù)占傳輸總碼元數(shù)的比例。假設(shè)傳輸總碼元數(shù)為N，傳輸出錯的碼元數(shù)為Ne，則誤碼率Pe?=?Ne/N。傳輸出錯是指信號在物理信道傳輸?shù)倪^程中，由于受到線路本身所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲(熱噪聲)的影響，導(dǎo)致信號的幅度、頻率和相位會發(fā)生衰減或畸變。相鄰線路間的干擾，以及各種外界因素(如大氣中的閃電、開關(guān)的跳變、外界的強(qiáng)電流磁場的變化、電源電壓的波動等)也會造成信號的失真。信號的任何一點(diǎn)變化或失真，都會造成接收端接收到的二進(jìn)制數(shù)位(碼元)與發(fā)送端實(shí)際上發(fā)出的二進(jìn)制數(shù)位不一致，如1變?yōu)?，或0變?yōu)?。1.7.4數(shù)據(jù)通信方式數(shù)據(jù)通信按照數(shù)據(jù)流的組織方式分為并行通信與串行通信；按照信號傳送方向與時間的關(guān)系，可以分為三種：單工通信、半雙工通信和全雙工通信。按照通信兩端通信的同步方式分為異步通信與同步通信；按照數(shù)據(jù)在通信信道上是否經(jīng)過了調(diào)制處理，可分為基帶傳輸和頻帶傳輸?shù)取?/p>

1．串行通信與并行通信串行通信和并行通信的工作方式如圖1-17所示。

1)串行通信串行通信是在一根數(shù)據(jù)傳輸線上，每次傳送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)一位接一位地傳送，如圖1-17(a)所示。在傳輸距離遠(yuǎn)和傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時，都采用串行通信方式。在同樣的時鐘頻率下，與同時傳輸多位數(shù)據(jù)的并行通信相比，串行通信方式的速度要慢得多。但由于串行通信節(jié)省了大量通信設(shè)備和通信線路，在技術(shù)上更適合遠(yuǎn)距離通信，因此，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)普遍采用串行通信方式傳輸數(shù)據(jù)。

2)并行通信并行通信方式是將8位、16位或32位的數(shù)據(jù)按照數(shù)位寬度同時進(jìn)行傳輸，每一個數(shù)位都有相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送、接收設(shè)備，如圖1-17(b)所示。在計算機(jī)設(shè)備內(nèi)部或主機(jī)與高速外設(shè)(如打印機(jī)、磁盤存儲器)之間，一般都采用并行通信，它可以獲得很高的數(shù)據(jù)傳輸速率。并行通信一般只限于1?m以內(nèi)的極短距離內(nèi)進(jìn)行。如果要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的并行通信，則要求采用多元調(diào)制或復(fù)用的信號編碼與變換技術(shù)。

圖1-17串行通信與并行通信

2．單工、半雙工、全雙工通信

1)單工通信在通信線路上，數(shù)據(jù)只可按一個固定的方向傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式稱為單工通信，如圖1-18(a)所示。如無線電廣播或有線電廣播、電視廣播等就屬于這種類型。圖1-18單工、半雙工和全雙工通信示意圖

2)半雙工通信通信的雙方都可以發(fā)送信息，但雙方不能同時發(fā)送(當(dāng)然也不能同時接收)，這種通信方式稱為半雙工通信，如圖1-18(b)所示。對講機(jī)就屬于這種類型。

3)全雙工通信通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息的通信方式稱為全雙工通信，如圖1-18(c)所示。日常生活中使用的電話就屬于這種類型。1.7.5數(shù)據(jù)