第3章_计算机网络(清华)

（1）网络传输介质
①双绞线（Twisted Pair） ②同轴电缆（Coaxial Cable） ③光纤（Fiber Optical） ④地面微波通信 ⑤卫星微波通信
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（2）工作站与服务器
（3）网络互联设备
网卡（Network Card）,中继器（Repeater）,集 线器（Hub）,网桥（Bridge）,交换机（Switch） , 路由器（Router） , ⑥网关（Gateway）, ⑦调制 解调器（Modem）
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3．数据编码技术 （1）模拟数据编码方法PCM 电话通信信道是典型的模拟通信信道，它是目前世界上覆盖面最广、 应用最普遍的一类通信信道。无论网络与通信技术如何发展，电话仍 然是一种基本的通信手段。传统的电话通信信道是为传输语音信号设 计的，只适用于传输音频范围为300～3400Hz的模拟信号，无法直接 传输计算机的数字信号。为了使在模拟语音通信的电话交换网中传送 的模拟信号在计算机中能够进行编辑、处理，必须将模拟信号转换成 数字信号。模拟数据转换成数字信号方法：先采样，然后进行量化， 最后进行编码。 最常用的方法是脉冲编码调制（PCM, pulse code modulation）
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3.1.3 计算机网络的拓扑结构
拓扑结构是指将不同设备根据不同的工作方式进行连接 的结构。不同计算机网络系统的拓扑结构是不同的，而 且不同的拓扑结构的网络其功能、可靠性、组网的难易 及资金成本等方面也不相同。下面以局域网和广域网的 网络拓扑结构为例介绍各种拓扑结构。
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③波特率
波特率指数据信号对载波的调制速率，它用单位时间内载 波调制状态的改变次数来表示，其单位为波特(Baud)。 波特率与比特率的关系为：比特率=波特率*单个调制状 态对应的二进制位数，所以，当单位时间内载波调制状态 改变次数为2时，比特率=波特率。
④误码率 误码率指在数据传输中的错误率。在计算机网络中一般要 求数字信号误码率低于10-6。
Internet work）
主机A 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 传输介质 网络层 数据链路层 物理层 传输介质
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主机B 应用层 表示层 通信控制 处理机 通信控制 处理机 网络层 数据链路层 物理层 传输介质
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会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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③差分曼彻斯特（difference Manchester）编码
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。“0”和 “1”是根据两比特之间有没有跳变来区分的。如果下 一个数是“0”，则在两比特中间有一次跳变；如果下 一个数据是“1”，则在两比特中间没有电平跳变。
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（3）信号（Signal）是数据的物理表现形式之一。 在通信信道中传输的数据称之为信号，信号的类型与 传输介质和设备有关，可分为电信号、光信号、微波 信号等。电信号是通信中常传送的信号分为模拟信号 和数字信号两种形式。 （4）信道（Channel） 各种信号从信源到信宿的传递通道。以电信号为例， 信道是指电信号在通过传输介质时所占用的一段频带， 它在允许信号通过时对信号的传输进行限制。
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任课教师： 职称：副教授 单位：计算中心 联系方式：6450695@ 王丽
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3.1.1 计算机网络概述
计算机网络是由计算机技术和通信技术相结合的产 物，随着计算机软件和硬件的快速发展，计算机网 络迅速渗透到计算机和通信两个领域中。在这两个 领域中，一方面通信网络为计算机之间数据的传输 和交换提供了必要的手段；另一方面数字信号技术 的发展已渗透到通信技术中，并推动了通信技术的 发展。
用以表示采样序列量化后的量化幅度，它用一定位数的 二进制编码表示。如果有N个量化级，那么采用位二进 制编码。目前，在语音数字化脉冲调制系统中，通常分 为128个量级，即用七位二进制编码表示。为简便本例 采用16个量化级，即四位二进制编码表示
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（3）数字数据编码方法
图3-1 面向终端的计算机网络
第二代：以通信子网为中心的计算机网络
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第三代：以OSI网络体系结构为核心的计算机网络
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3．计算机网络的功能
（1）数据通信
（2）资源共享 （3）提高计算机系统的可靠性和可用性 （4）实现分布式的信息处理
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②量化
所谓量化，就是把经过采样得到的瞬时值的幅度离 散成一组规定的电平，把瞬时采样值用最接近的电 平值来表示。为了实现以数字编码表示样值，把电 平样本值进行“四舍五入”的分级“取整”方法， 使一定取值范围内的样本值由无限多个值变为有限 个值 。
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③编码
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2．信号的分类及其特性
（1）数字信号和模拟信号
图3-6 模拟信号和数字信号
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（2）数据通信的主要技术指标 ①带宽
带宽即传输信号的最高频率与最低频率之差。理论分析表明， 模拟信道的带宽越大，信道的传输速率也越快，这也是为什 么我们总是努力提高通信信道带宽的原因。
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3.1.2 计算机网络分类 常用计算机网络分类是按地理范围划分，即按照连网的 计算机之间的距离和网络覆盖地域范围的不同分为局域 网、城域网和广域网。 1．局域网 局域网地理范围一般几百米到十几千米之内，属于 小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个 工厂的厂区内等。局域网的组建简单、灵活，使用方便。 随着计算机应用的普及，局域网的地位和作用越来越重 要，大量的信息、软件、视频和图像处理等均可在局域 网中共享使用。
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1．计算机网络概念
计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具 有独立处理功能的许多计算机系统连接起来，按照 某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系 统。
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2．计算机网络发展阶段
第一代：面向终端的计算机网络
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2．计算机网络软件系统
（1）常用网络通信协议
TCX协议 （2）数据交换技术 电路交换（Circuit Switching） 报文交换（Message Switching） 分组交换（Packet Switching）
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2．城域网 城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个 城市或地区,是一种中等形式的网络。使用的技术与局 域网相同，但分布范围要更广一些，它可以支持数据、 语音及有线电视网络等。 3．广域网
广域网也称为远程网络，指作用范围通常为几十千米 到几千千米的网络。属于大范围连网。广域网是将多个 局域网连接起来的更大的网络。各个局域网之间可以通 过高速电缆、光缆、微波卫星等以远程通信方式连接。 如几个城市，一个或几个国家，甚至全球。广域网是网 络系统中的最大型的网络，能实现大范围的资源共享， 如国际性的Internet互联网络。
EA欧洲公司FTP ftp:///
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④域名系统 (DNS,Domain Name System)
⑤电子邮件（E-mail, electronic mail）
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（3）中国计算机网络发展情况
(a)总线型
(b)星型
(c)环型
1．局域网的拓扑结构 局域网的拓扑结构主要有总线型拓扑、星型拓扑和环型 拓扑
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令牌
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2．广域网拓扑结构 集中式拓扑（Centralized Topology）结构 分布式拓扑（Distributed Topology）结构 分散式拓扑（Decentralized Topology）结构
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4．数据传输方式(Data Transmission Mode) （1）基带传输 （2）频带传输
（3）宽带传输
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5．多路复用技术
多路复用技术是把许多单个信号在单一的传输线路上， 使用单一的传输设备进行传输的技术。 （1）频分复用技术 （2）时分复用技术
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（3）网络操作系统
Windows类操作系统
NetWare类操作系统 Unix操作系统 Linux操作系统
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3.1.7 Internet概述 1．Internet 基础 （1）Internet的产生与发展 （2）Internet提供的资源与服务 ①万维网（WWW,World Wide Web） ②远程登录（Telnet） ③文件传输协议（FTP,File Transfer Protocol）
(a)集中式
(b)分布式
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(c)分散式
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3.1.4 数据通信技术 1． 数据通信基本概念
（1）数据（Data）是一系列外部环境的事实，是未经组织 的数字、词语、声音和图像等。
（2）信息（Information）是事物属性标志的集合。信息 是有一定含义的、经过加工处理的、对决策有价值的数据。
②比特率
在数字信道中，比特率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的 二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒比特数bit/s(bps)、 每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为 1000和1000000，而不是涉及计算机存储器容量时的1024和 1048576)。
自20世纪90年代以来，我国的互联网技术逐渐成 熟，其中著名的四大全国范围的公用计算机网络分别 为中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国金桥 信息网（CHINAGBN）、中国教育和科研计算机网 （CERNET）和中国科学技术网（CSNET）。
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①同步时分复用（STDM, Synchronization TimeDivision Multiplexing）
②异步时分复用（ATDM, Asynchronism TimeDivision Multiplexing）
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3.1.5 计算机网络体系结构 1．OSI开放系统互连参考模型（OSI, Open System
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（2）模拟数据编码过程 ①采样
所谓采样就是采集模拟信号的样本，是将时间上、 幅值上都连续的模拟信号，在采样脉冲的作用下， 转换成时间上离散（时间上有固定间隔）、但幅值 上仍连续的离散模拟信号。所以采样又称为波形的 离散化过程。
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①非归零码
非归零码（NRZ码）可以规定用负电平表示逻辑“0”，
用正电平表示逻辑“1”，也可以有其他表示方法。
②曼彻斯特（Manchester）编码 每个比特的中间有一次电平跳变，可以把“1”定义为由高 电平到低电平的跳变，“0”定义为由低电平到高电平的跳 变。
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2．TCP/IP参考模型
OSI参考模型 应用层 TCP/IP参考模型 应用层
应用层
表示层 协议层
会话层
传输层 网络层 数据传输层 数据链路层 网络层 传输层 网际层
网络接口层
物理层
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3.1.6 计算机网络硬件系统和软件系统 1．计算机网络硬件系统