第7章_通信、互聯(lián)網(wǎng)與無線技術.ppt

1、通信、互聯(lián)網(wǎng)與無線技術,第7章,學習目標,1.掌握計算機網(wǎng)絡和關鍵網(wǎng)絡技術的主要組成部分 2.描述主要通信傳輸媒介和網(wǎng)絡類型。 3.解釋互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術如何工作的？ 4.識別無線網(wǎng)、通信和互聯(lián)網(wǎng)接入的主要技術和標準。 5.評估無線射頻識別（RFID業(yè)務）和無線傳感器網(wǎng)絡的價值。,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,1969年8月底時候，美國加州大學洛杉磯分校正在急切的盼望著一個“小精靈”的到來，這就是用于阿帕網(wǎng)試驗的IMP1界面信息處理機。其實這是一個重達400公斤，有電冰箱一樣高大的家伙，它的任務就是和校內(nèi)的Sigma 7主機連接，并通過環(huán)繞電話線路進行了發(fā)送和接收信號的實驗。 這臺龐大的小精

2、靈將進行一次有可能改寫歷史的試驗。1969年10月29日，阿帕網(wǎng)美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）節(jié)點與斯坦福研究院（SRI）節(jié)點實現(xiàn)了第一次分組交換技術的遠程通訊，雖然耗費了相當長的時間來進行幾個字節(jié)的傳輸，但是這卻是阿帕網(wǎng)成功的標志，同時這也標志著互聯(lián)網(wǎng)的正式誕生。,7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,7.1.1 網(wǎng)絡和通訊的發(fā)展趨勢 集中 電話網(wǎng)和計算機網(wǎng)絡應用互聯(lián)網(wǎng)的標準集合成數(shù)字網(wǎng)路,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,三網(wǎng)融合,7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,7.1.1 網(wǎng)絡和通訊的發(fā)展趨勢 寬帶：一定時間范圍內(nèi)數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡的一個節(jié)點傳送到任意節(jié)點的容量 寬帶 bit/s 寬帶無線 語音和數(shù)

3、據(jù)通訊以及互聯(lián)網(wǎng)接入正在逐漸通過寬帶無線平臺替代。,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,計算機網(wǎng)絡，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和 信息傳遞的計算機系統(tǒng)。 （1）計算機獨立 （2）通信線路 （3）通信協(xié)議 （4）資源共享,7.1.2 什么是計算機網(wǎng)絡？,7.1.2 什么是計算機網(wǎng)絡？ 兩臺或多臺計算機的連接 簡單網(wǎng)絡的主要組成部件 客戶端計算機 服務器計算機 網(wǎng)卡 連接媒介 網(wǎng)絡操作系統(tǒng) 集線器或交換機或路由器,7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,7.1.2 什么是計算機網(wǎng)絡？,1

4、.簡單網(wǎng)絡的構成,圖7-1,簡單網(wǎng)絡的構成： 計算機、專用服務器計算機上安裝的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、電纜（線路）連接設備、網(wǎng)卡、交換機和路由器。,網(wǎng)卡,網(wǎng)絡操作系統(tǒng),交換機,路由器,7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,交換機,網(wǎng)絡互聯(lián)設備（實現(xiàn)網(wǎng)絡與網(wǎng)絡之間、網(wǎng)絡中的計算機之間的連接常見的網(wǎng)絡互連設備）,網(wǎng)卡（負責客戶端與網(wǎng)絡的信息傳輸與控制）,2.大公司網(wǎng)絡 基礎設施組件包括： （1）數(shù)百個局域網(wǎng)連接成公司企業(yè)網(wǎng) （2）各種功能強大的服務器 web站點 協(xié)同內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng) 后端系統(tǒng) （3）移動無線局域網(wǎng)（Wi-Fi 網(wǎng)絡） 視頻會議系統(tǒng) 電話網(wǎng) 無線手機,7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,2.大公司網(wǎng)絡,

5、3.企業(yè)網(wǎng)絡基礎設施,圖7-2,今天的企業(yè)網(wǎng)基礎設施是許多不同網(wǎng)絡的集合，這些網(wǎng)絡包絡從公共交換電話網(wǎng)絡到互聯(lián)網(wǎng)、到連接工作組、部門和辦公大樓的企業(yè)局域網(wǎng)。,手機電話,電話系統(tǒng),電話服務提供商,互聯(lián)網(wǎng)服務提供商,企業(yè)無線局域網(wǎng),移動Wi-fi網(wǎng),無線網(wǎng)絡服務提供商,無線局域網(wǎng),公司web站點內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和外聯(lián)網(wǎng),服務器,互聯(lián)網(wǎng),7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,7.1.3 關鍵數(shù)字網(wǎng)絡技術 （1）客戶端/服務器計算 分布式計算模型 由網(wǎng)絡服務器通過網(wǎng)絡控制客戶端 服務器設定網(wǎng)絡通信規(guī)則，為每個客戶端提供一個地址，使網(wǎng)上其他計算機可以訪問到該客戶 已經(jīng)在很大程度上取代中央主機電腦 互聯(lián)網(wǎng)：客戶端/服務器

6、計算的最大實現(xiàn),7.1 當今世界里的通信與網(wǎng)絡,（2）分組交換 使用不同方法分割數(shù)字消息成包，沿著不同通信線路發(fā)送有效包，然后在目的地重新組織包 前面電路交換的網(wǎng)絡需要進行完全的點對點線路組合 包交換更有效地使用了網(wǎng)絡通信的能力,第7章 通信、因特網(wǎng)和無線技術,7.1 當今世界中的通信與網(wǎng)絡,包交換網(wǎng)絡和包通信,圖7-3,數(shù)據(jù)組成包，通過各種通訊通道傳遞包，然后在目的地重新組合包數(shù)據(jù),包號、消息號、目的地,數(shù)據(jù),包1,重新組合消息,7.1.3 關鍵數(shù)字網(wǎng)絡技術,（3）TCP/IP 和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 計算機間通過協(xié)議進行互聯(lián) 協(xié)議：管理兩點間信息傳遞的規(guī)則 傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議是全世界通用的標準

7、，是互聯(lián)網(wǎng)的基礎 國防部TCP / IP參考模型 四層 應用層 傳輸層 網(wǎng)絡層 網(wǎng)絡接口層,7.1.3 關鍵數(shù)字網(wǎng)絡技術,傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議參考模型,圖7-4,通信的TCP/IP參考模型四層。,應用,傳輸,網(wǎng)絡層,網(wǎng)絡接口,應用,傳輸,網(wǎng)絡接口,計算機A,計算機B,7.1.3 關鍵數(shù)字網(wǎng)絡技術,網(wǎng)絡層,7.2 通信網(wǎng)絡,7.2.1 信號：數(shù)字信號VS 模擬信號,圖7-5 調(diào)制解調(diào)器的功能,調(diào)制解調(diào)器是一個傳輸數(shù)字信號到模擬信號的設備，以致于數(shù)字信號可以通過模擬電話線來傳遞。 調(diào)制解調(diào)器也可以將接收計算機的模擬信號回傳為數(shù)字信號。,7.2.1 信號：數(shù)字信號VS 模擬信號,計算機,調(diào)制解調(diào)

8、器,類似物,調(diào)制解調(diào)器,數(shù)字信號,計算機,數(shù)字信號,數(shù)據(jù)通信：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號通過物理信道傳送到數(shù)據(jù)接收方的過程。,（1）按地理覆蓋范圍分類 局域網(wǎng)（LAN） 客戶端/服務器 或 點對點 拓撲結構：星型、總線型、環(huán)形 (CAN)校園網(wǎng) (MAN，Metropolitan Area Network) 城域網(wǎng) (WAN) 廣域網(wǎng),7.2 通信網(wǎng)絡,7.2.2 網(wǎng)絡類型,7.2.2 網(wǎng)絡類型,（2）網(wǎng)絡拓撲結構-按拓撲結構分類,圖7-6,三種基本拓撲結構 總線型 星形型 環(huán)形,星形拓撲網(wǎng),環(huán)形拓撲網(wǎng),總線拓撲網(wǎng),（1）物理傳輸媒介 雙絞線 同軸電纜 光纖,7.2.3 傳輸媒介和傳輸速度

9、,（2）無線傳輸介質(zhì)和設備 微波,7.2.3 傳輸媒介和傳輸速度,（2）無線傳輸介質(zhì)和設備 衛(wèi)星,BP Amoco公司的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng),圖7-7,通信衛(wèi)星幫助BP Amoco公司在石油勘探船與美國研究中心之間傳遞地震數(shù)據(jù)。,7.2.3 傳輸媒介和傳輸速度,7.2.3 傳輸媒介和傳輸速度,（1）互聯(lián)網(wǎng)是什么？ 保留了自己特性的獨立網(wǎng)絡連接組成互連的網(wǎng)絡 起源于20世紀70年代的美國 （2）互聯(lián)網(wǎng)的連接 互聯(lián)網(wǎng)服務提供商 數(shù)字用戶線路、有線、衛(wèi)星、T線路,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),7.3 .1 什么是互聯(lián)網(wǎng)？,7.3.2 網(wǎng)絡尋址和架構 1. IP地址和域名系統(tǒng),域名系統(tǒng),圖 7-8,域名系統(tǒng)是一個層次系

10、統(tǒng)，有根域、頂級域、第二層域和第三層的主機,互聯(lián)網(wǎng)根域,頂級域,第二級域,第三級域,主機,計算機,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),7.3.2 網(wǎng)絡尋址和架構 1. IP地址和域名系統(tǒng) 分層結構 頂級域,（1）互聯(lián)網(wǎng)架構 骨干網(wǎng) 區(qū)域網(wǎng)絡 互聯(lián)網(wǎng)服務供應商 （2）互聯(lián)網(wǎng)管理 非正式管理 由專業(yè)，政府組織建立的政策 IAB（Internet Architecture Board，互聯(lián)網(wǎng)結構委員會） 互聯(lián)網(wǎng)名稱與數(shù)字地址分配機構 W3C（World Wide Web Consortium） 世界萬維網(wǎng)協(xié)會 （3）將來的互聯(lián)網(wǎng) IPv6 下一代互聯(lián)網(wǎng),7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),2.網(wǎng)絡架構和治理、未來互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)架構

11、,主干網(wǎng),客戶端IP地址,辦公網(wǎng),固定電話線,域主機,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)連接到區(qū)域網(wǎng)絡，依次提供了接入互聯(lián)網(wǎng)服務提供商的訪問權限，大型企業(yè)和政府機構。 網(wǎng)絡接入點（NAPS）和城市區(qū)域交換是集中式的，主干網(wǎng)與區(qū)域和地區(qū)網(wǎng)相交，主干網(wǎng)所有人可以和其他網(wǎng)絡進行連接。,（1）互聯(lián)網(wǎng)服務 IP語音（VoIP） 統(tǒng)一通信 虛擬專網(wǎng)（VPN的專用網(wǎng)絡）,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),互聯(lián)網(wǎng)上的客戶端/服務器計算,圖7-10,運行瀏覽器和其他軟件的客戶端計算機通過互聯(lián)網(wǎng)可以訪問一組服務。 這些服務可以在單獨服務器上或多個指定服務器上運行。,客戶端,互聯(lián)網(wǎng),服務器,應用程序服務器,數(shù)據(jù)庫服務器,后端系統(tǒng),

12、數(shù)據(jù)庫,銷售 產(chǎn)品 會計學 人力,Web頁面,郵件文件,Web瀏覽器 其他客戶端軟件,Web服務 簡單郵件傳輸協(xié)議 域名服務 文件傳輸協(xié)議 網(wǎng)絡新聞傳輸協(xié)議,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),通過IP語音如何工作？,圖7-11,一個IP語音電話可以數(shù)字化和分解語音信息為數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包在到達最終目的地重新組合之前，可以通過不同的路由器進行傳遞。最接近電話目的地一方的處理器稱為網(wǎng)關，網(wǎng)關按照恰當?shù)捻樞虬才虐?shù)據(jù)包寄到接收方電話號碼上或接受方計算機的IP地址上。,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),使用互聯(lián)網(wǎng)的虛擬專用網(wǎng)絡,圖7-12,這個虛擬專用網(wǎng)是一個私有計算機網(wǎng)絡，通過因特網(wǎng)使用安全通道進行連接。虛擬專用網(wǎng)，通過公共因

13、特網(wǎng)對數(shù)據(jù)進行編碼及在因特網(wǎng)協(xié)議中包裝，可以保護數(shù)據(jù)。通過在網(wǎng)絡周圍增加一個包可以隱藏內(nèi)容，組織可以創(chuàng)建一個專用連接通過公共因特網(wǎng)來傳遞數(shù)據(jù)。,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),（1）超文本標記語言 在網(wǎng)頁上顯示的格式化文檔 超文本傳輸協(xié)議（HTTP） 傳遞網(wǎng)頁的通信標準 統(tǒng)一資源定位器 網(wǎng)頁地址 web服務器 設定和管理網(wǎng)頁的軟件,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),（2）Web 2.0 第二代交互式因特網(wǎng)服務，能使人們合作、共享信息并創(chuàng)建新的在線服務。,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,7.3 全球互聯(lián)網(wǎng),（3）Web 3.0 目前的努力使得使用web更加富有成效 搜索引擎無效率：搜索引擎

14、每天查詢3.3億項，有多少是卓有成效的？ 語義Web 協(xié)同努力，在web之上增加重要性層，減少搜索和處理web信息的人為投資量。 增加云計算，軟件作為一種服務 無處不在的移動設備和其他接入設備的連接 更加無縫的體驗網(wǎng)絡,無線設備 掌上電腦、智能手機 7.4.1 蜂窩系統(tǒng) 競爭手機服務標準 美國：CDMA（碼分多址） 大多數(shù)世界其他地區(qū)：GSM（全球移動通信系統(tǒng)） 第三代（3G）網(wǎng)絡 較高的傳輸速度，適用于寬帶互聯(lián)網(wǎng)的接入,7.4 無線網(wǎng)絡革命,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,無線計算機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)接入 (1)藍牙（802.15） 在10米范圍內(nèi)可鏈接到8個設備上，采用低功耗、基于無線電通信 有

15、用的個人網(wǎng)絡（藍牙網(wǎng)） (2)Wi-Fi (802.11) 標準集: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n 用來訪問無線局域網(wǎng)和無線互聯(lián)網(wǎng) 使用接入點： 設備與無線電接收器，用于連接無線設備到有線局域網(wǎng)/變送器,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,7.4 無線革命,藍牙網(wǎng),圖7-15,藍牙技術在多種設備上實現(xiàn)，包括手機、掌上電腦、無線鍵盤和鼠標、電腦，以及打印機，以無線方式在一個小于30英尺（10米）的區(qū)域內(nèi)互相交流。 除了可以連接到顯示的設備外，藍牙類似于一個網(wǎng)絡設備，例如，將數(shù)據(jù)從一個PC傳遞到另一個。,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,7.4 無線革命,一個80

16、2.11無線局域網(wǎng),The Wireless Revolution 無線革命,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,(1)配有無線網(wǎng)卡的移動筆記本電腦通過接入點通信連接到無線局域網(wǎng)。 (2)接入點使用無線電波從無線網(wǎng)到客戶端適配器傳播網(wǎng)絡信號。 (3)客戶端適配器將網(wǎng)絡信號轉(zhuǎn)換為移動設備可識別的數(shù)據(jù)。 (4)客戶端適配器然后從移動設備上傳回到接入點上，接入點繼續(xù)向前傳遞數(shù)據(jù)到無線網(wǎng)。,無線計算機網(wǎng)絡和互聯(lián)網(wǎng)接入 熱點：在公共場所的一個或多個接入點為特定區(qū)域提供最大的無線覆蓋范圍 弱安全性,7.4 無線革命,7.4.3 無線射率技術（RFID） 使用帶有嵌入式微芯片的小標簽，嵌入式微芯片包含關于項目、

17、定位和天線的數(shù)據(jù)。 標簽在短距離傳遞無線信號到指定的RFID讀卡器上，讀卡器通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳送到計算機來處理 有源RFID:標簽有電源，數(shù)據(jù)能夠被復寫，范圍是成百英尺，比較昂貴 無源RFID：范圍比較短、小，比較便宜，通過無線電頻率能量提供動力,第7章 通信、互聯(lián)網(wǎng)和無線技術,7.4 無線革命,1.無線電頻率識別（RFID） 常見用途： 自動收費收集 在供應鏈中跟蹤貨物 要求公司有特殊的硬件和軟件 降低標簽成本，使RFID對許多公司是可行的,7.4 無線革命,RFID如何工作？,圖7-17,RFID使用低功率的無線電發(fā)射器讀取存儲在標簽中距離從1英寸到100英尺的數(shù)據(jù)。讀卡器從標簽中捕獲數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡發(fā)送給主機進行處理。,一個微晶片保存數(shù)據(jù)，包含一個識別碼。標簽的剩余部分是一個向reader傳送數(shù)據(jù)的天線。,有一個天線可以不間斷地傳輸數(shù)據(jù)。當感知到tag時，激活，質(zhì)問tag。解碼數(shù)據(jù)，然后，通過無線電或無線連接將數(shù)據(jù)傳遞給主機系統(tǒng)。,處理從tag發(fā)來經(jīng)讀卡器轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù),主機,7.4 無