网络与通信技术文档
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即： 协议是不同机器同等层之间的通信
约定。 接口是同一机器相邻层之间的通信
约定。
（2）OSI参考模型
发送信息进程
接受信息进程
应用层 层间逻辑通应讯用层
表示层
表示层
每一层执会话层
层执 传输层 行功能并网络层
能并 将信数息据送链路层
息送 物理层
会话层 每一
传输层 网络层
行功
数据链路层 将信 物理层
（1）频分多路复用（FDM）
信道1
modem
信道2
modem
终
信道3
FDM
信道4
FDM
端
频分多路复用
（2）时分多路复用（TDM）
终
modem 1234 1234 modem
TDM
TDM
端 时分多路复用
6 数据交换技术
在广域网中一般采用点到点信道， 而点到点信道使用存储转发的方式 传送数据。这就涉及到数据交换技 术。数据交换技术主要有三种类型： （1）电路交换 （2）报文交换（包交换） （3）分组交换
当它们单独存在时并无多大意义，
但 多若0和把1它的们不放同到组一合起。，2如2就：会4两产个生比很特
可有
种不同组合（00，01，
10，11）…。我们将一种组合与
某个确定的内容联系起来，这种联
系即是编码。
4 编码（续）
最为流行的字符编码：ASCII码 （美国标准信息交换码）。这是一 种7位编码，它为每个键盘字符和 一些特殊功能分配一个唯一的组合。
（2）计算机网络的分类
局域网 域域网 广域网 互联网 无线网
局域网
指范围在几百米到十几千米内办 公楼群或校园内的计算机相互链接 所构成的计算机网络。局域网区别 于其他网络主要体现在：网络所覆 盖的物理范围；网络所使用的传输 技术；网络的拓扑结构三个方面。
城域网
采用技术基本上与局域网相类似， 只是规律大一些，可覆盖一个城市。 可是私人网，也可是公用网。城域 网即可支持数据和话音传输，也可 以与有线电视相联。
（3）计算机网络系统集成
1）网络系统集成的提出 2）网络系统集成的问题 3）网络系统集成的定义 4）网络系统集成的体系框架
5 多路复用
一条频带宽度为W的物理信道， 有两种方法将其划分为多条物理信 道，以便多对信源各自独立地使用 它们，实现对信道的多路复用。 （1）频分多路复用（FDM） （2）时分多路复用（TDM）
（1）频分多路复用（FDM）
频分多路复用（FDM）技术用于模 拟信号。在FDM中，信道再被分成几个 频率的子信道。这样可同时传送多个信 号。如：若信道频带宽度为3000Hz，就 划分成四个子信道。
（3）通信协议
定义： 通信协议是通信双方进行对话
的约定，若无一致的约定，就无法 交换信息。
（3）通信协议（续）
主要功能： 识别通信路径中的设备；唤起其
他设备的注意；校验收到的传输信 息；检验那些由于翻译错误而需重 新传输的信息，并在发生错误时完 成信息恢复。
2 信号的表现方式
数字信号与模拟信号 调制解调器（MODEM）
位 数。单位是比特/秒
（bps）。 波特率：每秒钟传输多少电信号单
元。 单位是波特（baud）。
传输速率（续）
是两个不同的概念。比特率是 信道的数据传输速率，而波特率是 数据的信号变化速率。（即数字信 号经调制后的传输速率。）
传输模式
并行传输：同时传送一组比特，每 个比
这些
特使用单独一条线路，
（3）分组交换
分组交换技术是报文交换技术的 改进，适合于交互式通信。在分组 交换网中，数据被划分成一个分组， 且分组的大小有严格的上限，这样 使得分组可以被缓存在交换设备的 内存而不是磁盘中。
3.2 网络技术与应用
1 网络基础 2 网络技术与应用
1 网络基础
计算机网络： 以共享资源为目的，利用通信
往下一层
往上
（2）OSI参考模型（续）
物理层：主要功能是完成相邻结点 之间
原始比特流的传输。
数据链层：主要功能是如何在不可 靠的
可靠
物理线路上进行数据的
传输。
（2）OSI参考模型（续）
网络层：主要功能是完成网络中主 机间
的报文传输。
传输层：主要功能是完成网络中不 同主
的数
机上的用户进程之间可靠
电缆
线路通常被捆扎在一条
里。（适合短距离）
串行传输：只使用一条线路，逐个
并行传输
0
1
1
设备
0
1
设备
1
0
0
并行传输
串行传输
设
0
1
1
0 1
0 1 1 0 1 1 0 0 设备
1
0
0 备
串行传输
串行通信的两种方法
异步传输：每次传输一个字符，每 个字
后面
符前面加一个起始位，
加一位校验位和一个终 止
位，适合低速传输。
串行通信的两种方法（续）
同步传输：接受与传送设备之间通 过电
动作
子时钟始终保持一致的
符，
频率，一次传输一组字
主要用于高速传输大量 数
传输方向
信息传输还要考虑数据在通信网上 的流动方向： 单工传输：数据在任何时候都是只能在 一个
方向上传输。 半双工传输：可以在两个方向，但不是
（1）电路交换
电路交换的概念来自于电话系统， 在电路交换网中，一旦一次通话建 立，在两部电话之间就有一条物理 通路存在，直到这次通话结束，然 后拆除物理通路。
（2）报文交换
电报系统使用的是报文交换技术。 报文交换不能事先建立物理电路， 当发送方有数据要发送时，它将把 要发送的数据当做一个整体交给中 间交换设备，中间交换设备先将报 文存储起来，然后选择一条合适的 空闲输出线路将数据转发给下一个 交换设备。如此循环，直到将数据 送到目的地。
资源共享是指计算机系统的硬件 共享，软件共享和数据共享。资源 共享能避免重复投资和劳动，从而 提高资源的利用率，使系统整体性 能价格比得到改善。
增加可靠性
可靠性的提高体现在网络中计算 机彼此互为备用，避免了单点失效 对用户产生的影响。
提高系统处理能力
单机的处理能力是有限的，而在 计算机网内，多台计算机可通过协 同操作和并行处理来提高整个系统 的处理能力使计算机网内各台机器 负载均衡，并提高了每台计算机的 可用性。
广域网
通常跨接很大的物理范围，例如 一个国家。广域网有时也称为远程 网，传输速率往往每秒几千位以上。
互联网
把许多具有不同物理结构、不同 协议、采用不同标准的计算机网络 通过网关链接起来，并由网关完成 相应的转换功能，从而形成的集合 称为互联网。
无线网
目前研究的热点，用户可以在任 何时间、任何地点接入计算机网络。
特点： 结构简单灵活，便于扩充。 可靠性好。 网络的响应速度快，便于广播方式
工作。 故障诊断困难。 不适用于实时要求高的场合。
2）环型拓扑结构
是一种闭合的总线结构。各站点 通过重发器连接到公共的通信介质 上，形成一个封闭的环。
环型
2）环型拓扑结构（续）
特点： 控制简单。 适用于光纤，传送距离长。 节点故障会引起全网络故障。 不易重新配置网络。
主 端 路 modem
机端处理
复 用
modem
器器
modem
小型机
modem
多路远复程用器安装
（1）通信系统的组成
处理信息用计算机 发送/接受数据用终端或其他输入/
输出设备 通信信道 通信处理器 控制输入/输出和管理通信网络其
他功能的软件
（2）通信系统的功能
功能
定义
信息传输 需要传输媒体、网络和路径 确认接口 确定路径以及发送者与接受者之间的接口 路由选择 选择最为有效的路径 信息处理 为正确的接受者提供正确的信息 信息编辑 检查错误、格式编排和编辑 信息转换 转换一台设备到另一台设备的传输速率和代码 信息控制 路由信息、轮询接受者，支持网络结构维护
同时 传递数据。
全双工传输：数据可以同时在两个方向
带宽
媒体能够传输的最高频率和最低 频率的差值。
4 编码
无论使用什么媒体传输信息，都 要解决一个最基本的通信问题：把 信息编码成适合传输的格式。
例
计算机的基本存储方式是二进制
数，用0或1表示，称为比特位，它
是计算机能够存储的最小信息单元，
数字信号与模拟信号
通信系统中传输的信号有两种：
数字数据：离散的值，可用数字信 号表
示。是一系列电脉冲。
模拟数据：连续的值，可用模拟信 号表
照不
示，是电磁波，可以按
调制解调器（MODEM）
当采用模拟信道传输数字信号时， 必须用调制解调器把数字信号转换 成模拟信号后，再用模拟信道传输。
计算机 1 1modem
（1）计算机网络功能
数据通信 资源共享 增加可靠性 提高系统处理能力
数据通信
改造了传统的信息交换方式，提 供了一种全新的电子传递方式—— 电子邮件。
给人们提供了一个网络环境，在 此基础上可建立一种新型的合作方 式——计算机支持协同工作，它消 除了地理上的距离限制。
资源共享
子信道1：300-800Hz 子信道2：900-1400Hz 子信道3：1500-2000Hz 子信道4：21002600Hz
没有使用的频率用来把子信道分开。 每个子信道对应多路复用器的一个输入
（2）时分多路复用（TDM）
时分多路复用（TDM）技术用于 数字信号。 TDM把几个需要传送的 信号合并成一个“框架”，然后把 这个“框架”送到信道中去。在接 受端另有一个多路复用器将合并的 “框架”分开，再把它们送到各自 相应的终端。
子系邮统政局 用户/邮局 约定
邮政运输部门
邮政局
邮局间约定 运输部门
子系统 邮局/运输 部门
（1）接口与协议（续）
在进行计算机网络设计时，为减 少 复杂性，往往按功能将计算机网络分 为多 个不同的功能层。 网络中同等层之间的通信规则就是 该层使用的协议。 同一计算机的不同功能层之间的通
（1）接口与协议（续）
手段将地域上相对分散的若干台计 算机系统、终端设备和数据设备连 接起来，并在协议的控制下进行数 据交换的系统。
1 网络基础（续）
（1）接口与协议 （2）OSI参考模型（开放系统互
联参考模型） （3）拓扑结构
（1）接口与协议
例：邮政通信系统
用户 用（户写信人）
用户间约定
用户 （写信人）
3）星型拓扑结构
由中央结点和通过点到点链路连 接到中央结点的各站点组成。在这 种拓扑结构网络中，多数采用的是 电路交换方式，任意两个站点之间 的通信都要经过中央结点，并由该 结点为它们建立起物理链接。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3）星型拓扑结构（续）
特点：
网络结构简单。
网络控制简单。
中
可靠性较低。
央
扩展与共享困难。
第三章 网络与通信技术
3.1 通信技术与应用
1 通信技术的基本概念 2 信号的表现方式 3 通信信道 4 编码 5 多路复用 6 数据交换技术
1 通信技术的基本概念
通信系统： 指以信息异地传送为目的
而配备的硬件、软件的集合。
1 通信技术的基本概念 （续）
终前 多 modem
modem
1 计1算机
000
000
数字信号 模拟信号 数字信号
3 通信信道
信道是通信网络中发送方 和接受方之间的物理通路。
（1）通信媒体
双绞线 同轴电缆 光缆 无线传输
（2）信道特征
传输速率 传输模式 传输方向 带宽
传输速率
有两种表示方法： 比特率：每秒钟传输二进制数据的
4）全链接拓扑结构
每一对设备间都有直接的链接， 不 需要再竞争公用线路。特点： 任意两台设备可直接通信，而不涉 及其他设备。 链接费用增加。 物理线路利用率低。
5）组合拓扑结构
前面不同拓扑结构的组合使用。
2 网络技术与应用
（1）计算机网络功能 （2）计算机网络的分类 （3）计算机网络系统集成
据通信。
（2）OSI参考模型（续）
会话层：该层允许不同机器上的用 户之 间建立会话关系。
表示层：完成某些特定的功能。 （不必 每个用户自己来实现）
应用层：该层包含大量用户普遍需 要的
（3）拓扑结构
网络拓扑是从结构的角度来研究网 络体系的。它将网络上的工作站点 视为一个节点，通信信道视为一条 线，整个网络系统变为一张平面图， 用图论的方法进行研究。
（3）拓扑结构（续）
最常见的网络拓扑结构有： 1）总线拓扑结构 2）环型拓扑结构 3）星型拓扑结构 4）全链接拓扑结构 5）组合拓扑结构
1）总线拓扑结构
将所有的节点都通过各自的硬件 接口直接连接到一条传输介质上， 形成一条公共的多路访问总线。
总线 型
1）总线拓扑结构（续）
约定。 接口是同一机器相邻层之间的通信
约定。
（2）OSI参考模型
发送信息进程
接受信息进程
应用层 层间逻辑通应讯用层
表示层
表示层
每一层执会话层
层执 传输层 行功能并网络层
能并 将信数息据送链路层
息送 物理层
会话层 每一
传输层 网络层
行功
数据链路层 将信 物理层
（1）频分多路复用（FDM）
信道1
modem
信道2
modem
终
信道3
FDM
信道4
FDM
端
频分多路复用
（2）时分多路复用（TDM）
终
modem 1234 1234 modem
TDM
TDM
端 时分多路复用
6 数据交换技术
在广域网中一般采用点到点信道， 而点到点信道使用存储转发的方式 传送数据。这就涉及到数据交换技 术。数据交换技术主要有三种类型： （1）电路交换 （2）报文交换（包交换） （3）分组交换
当它们单独存在时并无多大意义，
但 多若0和把1它的们不放同到组一合起。，2如2就：会4两产个生比很特
可有
种不同组合（00，01，
10，11）…。我们将一种组合与
某个确定的内容联系起来，这种联
系即是编码。
4 编码（续）
最为流行的字符编码：ASCII码 （美国标准信息交换码）。这是一 种7位编码，它为每个键盘字符和 一些特殊功能分配一个唯一的组合。
（2）计算机网络的分类
局域网 域域网 广域网 互联网 无线网
局域网
指范围在几百米到十几千米内办 公楼群或校园内的计算机相互链接 所构成的计算机网络。局域网区别 于其他网络主要体现在：网络所覆 盖的物理范围；网络所使用的传输 技术；网络的拓扑结构三个方面。
城域网
采用技术基本上与局域网相类似， 只是规律大一些，可覆盖一个城市。 可是私人网，也可是公用网。城域 网即可支持数据和话音传输，也可 以与有线电视相联。
（3）计算机网络系统集成
1）网络系统集成的提出 2）网络系统集成的问题 3）网络系统集成的定义 4）网络系统集成的体系框架
5 多路复用
一条频带宽度为W的物理信道， 有两种方法将其划分为多条物理信 道，以便多对信源各自独立地使用 它们，实现对信道的多路复用。 （1）频分多路复用（FDM） （2）时分多路复用（TDM）
（1）频分多路复用（FDM）
频分多路复用（FDM）技术用于模 拟信号。在FDM中，信道再被分成几个 频率的子信道。这样可同时传送多个信 号。如：若信道频带宽度为3000Hz，就 划分成四个子信道。
（3）通信协议
定义： 通信协议是通信双方进行对话
的约定，若无一致的约定，就无法 交换信息。
（3）通信协议（续）
主要功能： 识别通信路径中的设备；唤起其
他设备的注意；校验收到的传输信 息；检验那些由于翻译错误而需重 新传输的信息，并在发生错误时完 成信息恢复。
2 信号的表现方式
数字信号与模拟信号 调制解调器（MODEM）
位 数。单位是比特/秒
（bps）。 波特率：每秒钟传输多少电信号单
元。 单位是波特（baud）。
传输速率（续）
是两个不同的概念。比特率是 信道的数据传输速率，而波特率是 数据的信号变化速率。（即数字信 号经调制后的传输速率。）
传输模式
并行传输：同时传送一组比特，每 个比
这些
特使用单独一条线路，
（3）分组交换
分组交换技术是报文交换技术的 改进，适合于交互式通信。在分组 交换网中，数据被划分成一个分组， 且分组的大小有严格的上限，这样 使得分组可以被缓存在交换设备的 内存而不是磁盘中。
3.2 网络技术与应用
1 网络基础 2 网络技术与应用
1 网络基础
计算机网络： 以共享资源为目的，利用通信
往下一层
往上
（2）OSI参考模型（续）
物理层：主要功能是完成相邻结点 之间
原始比特流的传输。
数据链层：主要功能是如何在不可 靠的
可靠
物理线路上进行数据的
传输。
（2）OSI参考模型（续）
网络层：主要功能是完成网络中主 机间
的报文传输。
传输层：主要功能是完成网络中不 同主
的数
机上的用户进程之间可靠
电缆
线路通常被捆扎在一条
里。（适合短距离）
串行传输：只使用一条线路，逐个
并行传输
0
1
1
设备
0
1
设备
1
0
0
并行传输
串行传输
设
0
1
1
0 1
0 1 1 0 1 1 0 0 设备
1
0
0 备
串行传输
串行通信的两种方法
异步传输：每次传输一个字符，每 个字
后面
符前面加一个起始位，
加一位校验位和一个终 止
位，适合低速传输。
串行通信的两种方法（续）
同步传输：接受与传送设备之间通 过电
动作
子时钟始终保持一致的
符，
频率，一次传输一组字
主要用于高速传输大量 数
传输方向
信息传输还要考虑数据在通信网上 的流动方向： 单工传输：数据在任何时候都是只能在 一个
方向上传输。 半双工传输：可以在两个方向，但不是
（1）电路交换
电路交换的概念来自于电话系统， 在电路交换网中，一旦一次通话建 立，在两部电话之间就有一条物理 通路存在，直到这次通话结束，然 后拆除物理通路。
（2）报文交换
电报系统使用的是报文交换技术。 报文交换不能事先建立物理电路， 当发送方有数据要发送时，它将把 要发送的数据当做一个整体交给中 间交换设备，中间交换设备先将报 文存储起来，然后选择一条合适的 空闲输出线路将数据转发给下一个 交换设备。如此循环，直到将数据 送到目的地。
资源共享是指计算机系统的硬件 共享，软件共享和数据共享。资源 共享能避免重复投资和劳动，从而 提高资源的利用率，使系统整体性 能价格比得到改善。
增加可靠性
可靠性的提高体现在网络中计算 机彼此互为备用，避免了单点失效 对用户产生的影响。
提高系统处理能力
单机的处理能力是有限的，而在 计算机网内，多台计算机可通过协 同操作和并行处理来提高整个系统 的处理能力使计算机网内各台机器 负载均衡，并提高了每台计算机的 可用性。
广域网
通常跨接很大的物理范围，例如 一个国家。广域网有时也称为远程 网，传输速率往往每秒几千位以上。
互联网
把许多具有不同物理结构、不同 协议、采用不同标准的计算机网络 通过网关链接起来，并由网关完成 相应的转换功能，从而形成的集合 称为互联网。
无线网
目前研究的热点，用户可以在任 何时间、任何地点接入计算机网络。
特点： 结构简单灵活，便于扩充。 可靠性好。 网络的响应速度快，便于广播方式
工作。 故障诊断困难。 不适用于实时要求高的场合。
2）环型拓扑结构
是一种闭合的总线结构。各站点 通过重发器连接到公共的通信介质 上，形成一个封闭的环。
环型
2）环型拓扑结构（续）
特点： 控制简单。 适用于光纤，传送距离长。 节点故障会引起全网络故障。 不易重新配置网络。
主 端 路 modem
机端处理
复 用
modem
器器
modem
小型机
modem
多路远复程用器安装
（1）通信系统的组成
处理信息用计算机 发送/接受数据用终端或其他输入/
输出设备 通信信道 通信处理器 控制输入/输出和管理通信网络其
他功能的软件
（2）通信系统的功能
功能
定义
信息传输 需要传输媒体、网络和路径 确认接口 确定路径以及发送者与接受者之间的接口 路由选择 选择最为有效的路径 信息处理 为正确的接受者提供正确的信息 信息编辑 检查错误、格式编排和编辑 信息转换 转换一台设备到另一台设备的传输速率和代码 信息控制 路由信息、轮询接受者，支持网络结构维护
同时 传递数据。
全双工传输：数据可以同时在两个方向
带宽
媒体能够传输的最高频率和最低 频率的差值。
4 编码
无论使用什么媒体传输信息，都 要解决一个最基本的通信问题：把 信息编码成适合传输的格式。
例
计算机的基本存储方式是二进制
数，用0或1表示，称为比特位，它
是计算机能够存储的最小信息单元，
数字信号与模拟信号
通信系统中传输的信号有两种：
数字数据：离散的值，可用数字信 号表
示。是一系列电脉冲。
模拟数据：连续的值，可用模拟信 号表
照不
示，是电磁波，可以按
调制解调器（MODEM）
当采用模拟信道传输数字信号时， 必须用调制解调器把数字信号转换 成模拟信号后，再用模拟信道传输。
计算机 1 1modem
（1）计算机网络功能
数据通信 资源共享 增加可靠性 提高系统处理能力
数据通信
改造了传统的信息交换方式，提 供了一种全新的电子传递方式—— 电子邮件。
给人们提供了一个网络环境，在 此基础上可建立一种新型的合作方 式——计算机支持协同工作，它消 除了地理上的距离限制。
资源共享
子信道1：300-800Hz 子信道2：900-1400Hz 子信道3：1500-2000Hz 子信道4：21002600Hz
没有使用的频率用来把子信道分开。 每个子信道对应多路复用器的一个输入
（2）时分多路复用（TDM）
时分多路复用（TDM）技术用于 数字信号。 TDM把几个需要传送的 信号合并成一个“框架”，然后把 这个“框架”送到信道中去。在接 受端另有一个多路复用器将合并的 “框架”分开，再把它们送到各自 相应的终端。
子系邮统政局 用户/邮局 约定
邮政运输部门
邮政局
邮局间约定 运输部门
子系统 邮局/运输 部门
（1）接口与协议（续）
在进行计算机网络设计时，为减 少 复杂性，往往按功能将计算机网络分 为多 个不同的功能层。 网络中同等层之间的通信规则就是 该层使用的协议。 同一计算机的不同功能层之间的通
（1）接口与协议（续）
手段将地域上相对分散的若干台计 算机系统、终端设备和数据设备连 接起来，并在协议的控制下进行数 据交换的系统。
1 网络基础（续）
（1）接口与协议 （2）OSI参考模型（开放系统互
联参考模型） （3）拓扑结构
（1）接口与协议
例：邮政通信系统
用户 用（户写信人）
用户间约定
用户 （写信人）
3）星型拓扑结构
由中央结点和通过点到点链路连 接到中央结点的各站点组成。在这 种拓扑结构网络中，多数采用的是 电路交换方式，任意两个站点之间 的通信都要经过中央结点，并由该 结点为它们建立起物理链接。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3）星型拓扑结构（续）
特点：
网络结构简单。
网络控制简单。
中
可靠性较低。
央
扩展与共享困难。
第三章 网络与通信技术
3.1 通信技术与应用
1 通信技术的基本概念 2 信号的表现方式 3 通信信道 4 编码 5 多路复用 6 数据交换技术
1 通信技术的基本概念
通信系统： 指以信息异地传送为目的
而配备的硬件、软件的集合。
1 通信技术的基本概念 （续）
终前 多 modem
modem
1 计1算机
000
000
数字信号 模拟信号 数字信号
3 通信信道
信道是通信网络中发送方 和接受方之间的物理通路。
（1）通信媒体
双绞线 同轴电缆 光缆 无线传输
（2）信道特征
传输速率 传输模式 传输方向 带宽
传输速率
有两种表示方法： 比特率：每秒钟传输二进制数据的
4）全链接拓扑结构
每一对设备间都有直接的链接， 不 需要再竞争公用线路。特点： 任意两台设备可直接通信，而不涉 及其他设备。 链接费用增加。 物理线路利用率低。
5）组合拓扑结构
前面不同拓扑结构的组合使用。
2 网络技术与应用
（1）计算机网络功能 （2）计算机网络的分类 （3）计算机网络系统集成
据通信。
（2）OSI参考模型（续）
会话层：该层允许不同机器上的用 户之 间建立会话关系。
表示层：完成某些特定的功能。 （不必 每个用户自己来实现）
应用层：该层包含大量用户普遍需 要的
（3）拓扑结构
网络拓扑是从结构的角度来研究网 络体系的。它将网络上的工作站点 视为一个节点，通信信道视为一条 线，整个网络系统变为一张平面图， 用图论的方法进行研究。
（3）拓扑结构（续）
最常见的网络拓扑结构有： 1）总线拓扑结构 2）环型拓扑结构 3）星型拓扑结构 4）全链接拓扑结构 5）组合拓扑结构
1）总线拓扑结构
将所有的节点都通过各自的硬件 接口直接连接到一条传输介质上， 形成一条公共的多路访问总线。
总线 型
1）总线拓扑结构（续）