计算机网络技术教程

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三．频带传输与模拟信号编码
1. 基本概念
➢ 编码：是将模拟数据或数字数据变换成数字信号， 以便通过数字传输介质传输出去。
➢ 调制：将数字信号或非正弦波的模拟信号变成正 弦波的模拟信号的过程。
➢ 解调：将经过调制变换过的模拟信号恢复成原来 的数字信号。
➢ 解码：在接收端，将数字信号变换成原始数据。
➢ 数据通信：在不同的计算机和数字设备之间传 送二进制代码0、1比特位的过程。
➢ 频带传输（模拟传输）：信源发出模拟信号在 模拟信道传输。
➢ 基带传输（数字传输）：信源发出模拟信号以 数字信号的形式传输。
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二．基带传输与数字信号编码
➢ 基带传输：信号只占有一定的频率范围。这种 由计算机或终端产生的，频谱从零开始而未经 调制的数字信号所占用的频率范围叫基本频带， 简称基带。利用基带信号直接传输的方式称基 带传输。
➢ 数字基带信号的编码
① 非归零编码
② 曼彻斯特编码
③ 差分曼彻斯特编码
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1. 非归零编码
➢ 码元 —— 每一位二进制数字。
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➢优点： 简单、容易实现。
➢缺点： 无法保证收发双方的同步，必须附加发 送同步信号。
➢应用： 计算机串口和调制解调器之间。
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④ 树型拓扑结构
➢ 树型拓扑结构是星型拓扑的扩展。采用分层结构， 有一个根节点和多层分支节点，除叶节点外，所有 根节点和层分支节点都是转发节点。
➢ 适用于分级管理或控制型网络。
⑤ 网状拓扑结构
➢ 由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信 设备相连，节点间连接是任意的、无规律的。点— 点之间多条路径，由路由选择来进行路径选择。
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2. 串行传输
➢ 将组成字符的各位串行地发往线路。
数据 信号 发送端 信号地
01001101
信号 数据 信号地 接收端
图1-9 串行传输
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➢ 特点：
① 传输速度较低，一次一位；
② 通信成本也较低，只需一个信道；
③ 支持长距离传输，目前计算机网络中所用的传输方 式均为串行传输。
发起中国信息基础设施建设 —— CII建设 “三金”工程：“金桥”、 “金卡”、 “金关”
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2. 未来的计算机网络世界
幻想变成现实：
电视电话、电视购物、电视教学、电视会议、 家庭影院、家中办公、全球医疗会诊、全球电 脑数据库等。
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1.2 计算机网络的定义
一．计算机网络的定义
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➢ 特点：
① 传输速度快 : 一位（比特）时间内可传输一个字 符；
② 通信成本高 : 每位传输要求一个单独的信道支持； 因此如果一个字符包含8个二进制位，则并行传 输要求8个独立的信道的支持；
③ 不支持长距离传输 : 由于信道之间的电容感应， 远距离传输时，可靠性较低。
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将分布在不同地理位置上的具有独立工作 能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备 和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实 现计算机资源共享的系统。
计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。 通信线路： 双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。 网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。
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2. 曼彻斯特编码
➢ 曼彻斯特编码是目前广泛使用的编码方法之一。 在每一码元时间间隔内，当发0时，在间隔的中间 时刻电平从低向高跃变；当发1时，在间隔的中间 时刻电平从高到低的跃变。
➢ 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。在 每一码元时间间隔内，无论发0或1，在间隔的中 间都有电平的跃变；但发1时，间隔开始时刻不变； 发0时，间隔开始时刻变。
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前半周期传送原码、后半周期传送反码 发0时在中间时刻电平从低跃变到高 发1时在中间时刻电平从高跃变到低
1 011 0
曼特斯特编码
发0时前半码元与上一后半码元相反 发1时前半码元与上一后半码元相同
差分曼特斯特编码
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➢ 曼彻斯特编码的特点及应用 优点：内同步、成本低 缺点：效率低 应用：典型的10BASE以太网等 ➢ 差分曼彻斯特编码的特点 优点：内同步、抗干扰性能较好 缺点：实现技术复杂
第七章 构建 Windows NT 网络 第八章 NT 网络中的 TCP/IP 管理 第九章 各种 NT 网络工作站的连接
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第一章 计算机网络基础
本章具体内容：
计算机网络的形成和发展 计算机网络的定义、功能、分类、组成和网络拓扑结构 计算机网络的典型应用 数据通信的基本概念和通信系统的常用指标 数据通信方式和同步技术 多路复用技术 差错控制技术
➢ 通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分， 完成全网之间的数据传输、交换、控制。
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1.5 网络的拓扑结构
1. 拓扑的概念 拓扑学是几何学中的图论演变而
来的“拓扑” (TOPOLOGY) 方法。 它把具体实体抽象为“点”，把连接实 体的线路抽象为“线”，进而研究点、 线、面之间的关系。
3. 同步方式
➢ 异步传输方式 ➢ 同步传输方式
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二．异步传输方式
➢ 每个字符在传输时都前后分别加上起始位和结束位， 以表示一个字符的开始和结束。起始位为“0”，结 束位为“1”，结束位的长度可以为1位、1.5位或2 位。
发送 停止位 奇偶位 b7 b6 b5 b4 b3 b2 b1 起始 端位
➢ 资源子网 ➢ 通信子网
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1. 资源子网
➢ 资源子网由主计算机、终端、通信控制设备、连网 外设、各种软件资源等组成。
➢ 主要负责全网信息处理，向网络用户提供可用的资 源和网络服务。
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2. 通信子网
➢ 通信子网由网络中的各种通信设备及只用作信息 交换的计算机构成。传输介质可以是双绞线、同 轴电缆、光纤等有线通信线路，也可以是微波、 通信卫星等无线通信线路。
➢ 1993年9月美国政府正式提出了建立“国家信息 基础设施”计划，即美国信息高速公路计划，简 称NII计划。
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（2）信息高速公路的基本组成
信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分： 通信网、计算机、信息和人 从信息高速公路的结构来看，可分为三部分： 主干线、支线和支点
（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程
接收 端
终止位
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校验位
图1-13 异步传输
起始位
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➢ 工作特点 • 各个位以串行方式发送，并附有“起止位”作为识别 符 • 以字符为单位，字符之间通过“空号”来分隔
➢ 数据的通信方式：
① 单工通信：传送的信息始终是一个方向。
② 半双工通信：通信双方都可以发送或接收信息，但 不能同时 双向发送。
③ 双工通信：通信双方可以同时发送和接收信息。
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图1-10 数据传输的三种方式
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1.9 数据传输类型与编码技术
一．数据的传输类型
➢ 具有通信功能的单机系统 （终端）；
➢ 具有通信功能的多机系统 ；
➢ 以共享资源为主要目的的计算机网络阶段 (ARPAnet);
➢ 局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计 算阶段。
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三．信息高速公路与未来的计算机网络
1. 信息高速公路
（1）信息高速公路的由来
➢ 1991年美国国会参议员阿尔•戈尔提出了“信息 高速公路法案”。
数据通信——信源 发、信宿收的都是 数字信号。
发 信数 源字
信 号
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数字信号 模拟信号
图1-7 数据的传输
收
数 字
信 宿
信
号
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二．传输方式
1. 并行传输
➢ 字符编码的各位（比特）同时传输 。
0
1
数 据
2 3
发
送
端
n-1
信号地
…
0
1
0 1
1 0
2 3
数 据
接
收
n-1
端
信号地
图1-8 并行传输
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9. 网络通信系统设计中涉及的主要问题
➢ 数据传输类型
模拟通信、数字通信
➢ 数据通信方式
串行通信、并行通信
➢ 数据交换方式
线路交换、存储转发交换
➢ 同步技术
同步传输、异步传输
➢ 差错控制技术
奇偶校验、循环冗余校验
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1.8 串行传输与并行传输
一．数据传输
模拟通信 数字通信
① 局通常限于中等规模的地理区域内，一般不超 过10km，可以是一个单位或地区组建。
② 广域网
广域网又称远程网，其覆盖范围可以是几个城市、 地区，甚至国家、洲和全球。
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③ 城域网
城域网是介于局域网与广域网之间的高速网络， 其规模限于一个城市范围。这类网络近几年发展 迅速，其设计目标是要满足几十公里范围内的大 量机关、公司、企事业单位的计算机联网需求， 实现大用户、多种信息传输的综合信息网络。
④ 因特网
因特网不是一种具体的网络，它把全球各种局域 网和广域网通过路由器连接起来，采用TCP／IＰ 协议通信来实现全球化的信息服务。
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1.4 计算机网络的组成
虽然计算机网络系统的结构和组成是复杂 的、多样的，但对于以分组交换技术为基础建 立起来的计算机网络系统来说，所有系统都具 有相同的结构和组成。按照逻辑划分，可将计 算机网络划分为：
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1.1 计算机网络的形成和发展
一．计算机网络的产生
1. 计算机网络技术的产生与发展是随着计算机技 术和通信技术的发展而发展起来的，它是计算 机技术与通信技术的有机结合，代表了当代计 算机体系结构发展的一个极其重要的方向；
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二．计算机网络的发展
随着计算机技术和通信技术的不断发展， 计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到 多机的发展过程，其发展大致可分为以下4个 阶段：
2. 按网络的覆盖范围划分：
局域网、城域网、广域网。
3. 按数据传输所用的结构和技术划分： 交换网：包括电路交换网、分组交换网。 广播网：包括分组无线网、卫星网、局域网。
4. 按通信传输介质划分： 双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网等。
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一般主要按计算机网络的分布距离来分类：
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7. 信道
➢ 信道是传送信号的一条通路，由传输介质及相应的 附属设备组成。
➢ 信道可以按以下标准进行分类： ① 计算机网络结构划分：物理信道和逻辑信道 ② 传输介质划分：有线信道和无线信道 ③ 传输数据信号类型划分：模拟信道和数字信道 ④ 信道的使用方式划分：专用信道和公共交换信道
资源：硬件、软件、数据。
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1.3 计算机网络的功能和分类
一．计算机网络的功能
➢ 计算机之间和计算机用户之间的相互通信交 往；
➢ 资源共享； ➢ 计算机之间和计算机用户之间的协同工作；
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二．计算机网络的分类
1. 按网络拓扑结构划分：
总线型、星状、环状、网状、树状。
计算机网络教程
第一部分 计算机网络基础知识
第一章 计算机网络基础 第二章 网络体系结构、协议和软件系统 第三章 局域网实用组网技术 第四章 广域网实用组网技术 第五章 Internet 基础 第六章 Intranet 网络管理
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第二部分 Windows NT 组网技术
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① 幅度调制
➢ 幅度调制又称“振幅键控”，在幅度调制中，频 率和相位都是常数，振幅为变量,即载波的幅度随 发送的信号而变化。
② 频率调制
➢ 频率调制又称“移频键控”，在频率调制中，振 幅和相位为常量，频率为变量，即载波的频率随 发送的信号而变化。
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③ 相位调制
➢ 相位调制又称“移相键控” 。在相位调制中，振幅、 频率为常量，相位为变量，即载波的相位随发送的信 号而变化。
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数据
0
1
0
0
1
1
0
1
(a) 幅度调制 (b) 频率调制
ω2 ω1 ω2 ω2 ω1 ω1 ω2 ω1
(c) 绝对相位调制 相对相位调制
图1-12三种调制方式波形
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1.10 数据同步技术
一．基本概念
1. 概念 数据的发送和接收要求同步，发送端以一 定的速度在一定的起止时间内发送数据，接 收端也必须以相同的速度在相同的起止时间 内发送数据。
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2. 需解决问题
➢ 正确区分和识别每个比特----位同步 ➢ 区分每个代码的起始和结束位----字符同步 ➢ 区分出完整的报文数据块的开始和结束位----帧同步