《计算机网络》完整课件--大连海事大学黄进.ppt

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1、计算机网络技术与应用,授课人:黄进 大连海事大学信息科学技术学院,教材要求,主教材： 计算机网络技术与应用，陈玉华 编著，大连理工出版社 参考教材： 计算机网络技术与应用，龚尚福编著，铁道出版社,学习方法,上课注意听讲 重在概念理解 争取课上消化知识 考前做好复习,成绩分配,考试70分（闭卷） 平时10分 实验20分（5次实验，每次出勤2分 报告2分）,课程内容,第1章：计算机网络的基本概念 第2章：数据通信技术基础知识 第3章：计算机网络体系结构 第4章：局域网原理与技术 第5章：Internet原理与技术 第6章：网络信息安全与网络管理 第7章：实验案例 实验内容：网络基本配置及常用命令、

2、WEB、DNS服务器的架设,第1章 计算机网络技术概述,1.1 计算机网络的定义与功能,所谓计算机网络就是将分散在不同地理位置的、具有独立功能的计算机系统通过通信设备和传输介质相互连接，在网络软件的支持下实现相互通信、资源共享和协调工作的系统。具有以下基本特征： 资源共享 地理位置不受限制 高度自治 通信手段多样化 协议统一,1.1.1 计算机网络的定义,1.1 计算机网络的定义与功能,信息交换及通信 资源共享 硬件、软件、数据资源 提高可靠性 分布处理与负载均衡,1.1.2 计算机网络的功能,1.2 计算机网络的发展,1.以单机为中心的远程联机系统 20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络

3、是以单个计算机为中心的远程联机系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU和内存。,1.2.1计算机网络的发展过程,1.2.1计算机网络的发展过程,2. 多台主机互联的通信系统 20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务。 典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。 这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。,1.2 计算机网络的发展,1.2.1计算机网络的发展过程,对新型网络的基本要求 网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。

4、 网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。 所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。 网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。,1.2 计算机网络的发展,1.2.1计算机网络的发展过程,3.国际标准化的计算机网络 20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准（TCP/IP和OSI）体系结构的开放式和标准化的网络。 1986 年，NSF (National Science Foundation) 建立了国家科学基金网。 NSFNET。它是一个三级计算机网络： 主干网、地区

5、网、校园网。,1.2 计算机网络的发展,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,国家主干网,1.2 计算机网络的发展,4. Internet时代 从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。 大致上可将因特网分为以下五个接入级 网络接入点 NAP 国家主干网（主干 ISP (Internet Service Provider) ） 地区 ISP 本地 ISP 校园网、企业网或 PC 机上网用户,1.2 计算机网络的发展,1.2.1计算机网络的发展过程,一级 ISP,一级 ISP,第一层 ISP,大公司,本地 ISP,大公司,大公司,公司,本地 ISP,本地 ISP,第二层 I

6、SP,第二层 ISP,NAP,NAP,A,B,主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B,第一层 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第一层 ISP,第一层,第二层,第三层,本地 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,用户,因特网,ISP1,ISP2,因特网 服务提供者,用户通过 ISP 上网,根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。,1

7、.2.2 下一代互联网,随着网络规模的持续扩大和新业务需求不断增长，全球互联网发展遇到许多挑战 空间不足 网络安全漏洞 服务质量不佳 缺乏有效的运营管理机制 为了解决以上问题，已经投入了下一代互联网的研究和建设。,1.2 计算机网络的发展,1.2.2 下一代互联网,1. 下一代互联网的发展状况 从1996年到2002年，美国和欧盟不仅在带宽方面不断升级，而且全面启动IPV6的过渡策略，并积极推动下一代互联网的全球性研究和开发。 从1998年到2003年，中国与国际进行合作，已经投入下一代互联网(CNGI)研究和建设。,1.2 计算机网络的发展,1.2.2 下一代互联网,2. 下一代互联网的优势

8、 规模更大 IPV6将地址空间从32位扩展到128位，可以给任何设备都分配一个全球唯一的地址。 速度更快 将网速提高千倍以上。 更安全 下一代互联网体系结构更加完善，网络可控性和可管理性大大增强，使网络更加安全。,1.2 计算机网络的发展,1.2.3 三网合一,1. “三网合一”的概念 是指将传统的电信网、有线电视网和计算机网进行相互渗透、相互融合，并逐步整合成一体化的信息通信网络。表现为： 技术上趋向一致 网络层可以实现互联互通 业务层上相互交叉渗透 应用层上趋向统一 经营上相互竞争、相互合作，朝向人们提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起。 三大网络通过技术改造，可以同时

9、开展包括语音、数据、视频等综合多媒体的通信业务。,1.2 计算机网络的发展,1.2.3 三网合一,2. “三网合一”的基本特征 网络之间的透明性 网络资源的共享性 网络的独立性 网络的兼容性,1.2 计算机网络的发展,1.2.3 三网合一,3. “三网合一”的现状 自1996年美国的网络专家提出的“三网合一”概念，我国经历了9799的前期、0008的孕育以及09的破冰期之后，已经具备了“三网合一”的技术条件、网络基础和市场空间，在未来5年内能基本实现三网融合。 “三网合一”不仅是技术问题，还包括政治经济和社会等各方面因素。,1.2 计算机网络的发展,1.3 计算机网络的分类,从网络的覆盖范围进

10、行分类 从网络的拓扑结构 从网络的通信方式 传输介质 从网络的服务性质,几种不同的分类方法,局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 广域网 WAN (Wide Area Network),1.3.1 网络的覆盖范围分类,1.3 计算机网络的分类,1.3.1 网络的作用范围分类,1.3 计算机网络的分类,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,1.3.1 网络的作用范围分类,1.3 计算机网络的分类,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,什么是计算机网络拓扑结构 以计算机和网络设备为点 以通信线路为线 构成的几

11、何图形,1.3 计算机网络的分类,物理拓扑、逻辑拓扑,物理拓扑 电缆的布线方式 逻辑拓扑 信号从网络一个点到达另一个点所采用的路径,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的分类,总线型,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的分类,总线型拓扑结构的优点： 电缆长度短、可靠性高、系统易于扩充。 总线型拓扑结构的缺点： 故障诊断、隔离困难、系统范围受限、通信控制复杂。,环型,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的分类,环型拓扑结构的优点： 电缆长度短、通过耦合器连接、适用实时传输。 环型拓扑结构的缺点： 结点故障网络瘫痪、检测故障困难、不适合低负载网络。

12、,星型,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的分类,星型拓扑结构的优点： 控制简单、易于诊断网络故障、系统易于扩充。 星型拓扑结构的缺点： 电缆费用高、对中央依赖性强。,树型,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,树状拓扑结构的优点： 降低通信成本、系统易于扩充、易于故障隔离、适合层次结构。 树状拓扑结构的缺点： 对根结点依赖大。,1.3 计算机网络的分类,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,网型,1.3.2 计算机网络的拓扑结构,网状拓扑结构的优点： 路径有冗余、可靠性高。 网状拓扑结构的缺点： 网络结构、网络协议复杂,1.3 计算机网

13、络的分类,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,交换机/集线器,1.3.3 从网络的通信方式分类,点对点传播方式 没有信道竞争，不存在信道访问控制问题。 主要用于星型、环型、树型、网状结构。 广播式传播方式 必须解决信道的访问冲突问题。 主要用于总线型和无线网络中。,1.3 计算机网络的分类,1.3.4 计算机网络的传输介质分类,有线网 同轴电缆、双绞线、光纤。 无线网 微波、激光、卫星等。,1.3 计算机网络的分类,公用网 (public network) 专用网 (private network),1.3.5 从网络的服务性质进行分类,1.3计算机网络的分类,1.

14、4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,1.4.1 计算机网络的基本组成 网络硬件系统 网络软件系统,1.4.1 计算机网络的基本组成,1. 计算机网络的硬件组成 网络服务器和工作站 服务器提供网络资源和网络管理 用户通过工作站使用服务器提供的服务和资源 网络传输介质 有线传输介质：同轴电缆、双绞线和光导纤维电缆（简称光纤或光缆）等。 无线传输介质：微波、红外线和激光等。 网络设备 网络接口适配器（网卡）、调制解调器、中继器、集线器、交换机、网桥、路由器和网关等。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,1.4.1 计算机网络的基本组成,2. 计算机网络的软件组成 网络操作系统 Windows系统

15、、UNIX系统、Linux系统 协议软件 是计算机网络中通信个节点之间所必需遵守的规则的集合。它定义了通信各节点之间交换信息的顺序、格式和词汇。 协议软件是计算机网络软件中最重要和最核心的部分。最典型的协议软件是TCP/IP协议。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,1.4.1 计算机网络的基本组成,2. 计算机网络的软件组成（续） 管理软件 管理软件用于管理计算机网络的用户与网络的接入、认证，维护计算机网络的安全，掌握网络运行状态。 网络应用程序 计算机网络通过网络应用程序来面向用户，并为其提供各种网络服务。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,1.4.2 计算机网络的逻辑结构,通信

16、子网 面向通信控制和通信处理，负责通信任务。 资源子网 面向用户，负责数据处理。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,通信子网部分,资源子网部分,主机,网络,路由器,计算机网络的逻辑示意图,1.4.2 计算机网络的逻辑结构,通信子网是因特网中最复杂的部分。 网络中的通信子网要向资源子网中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信。 在通信子网中起特殊作用的是路由器(router) ，其任务是转发收到的分组，这是通信子网部分最重要的功能。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,1.4.2 计算机网络的逻辑结构,资源子网部分就是连接在因特网上的所有的主机、打印、扫描

17、等设备。 资源子网的主要任务是提供资源共享所需的硬件、软件和数据资源，并提供访问计算机网络和处理数据的能力。,1.4 计算机网络的基本组成与逻辑结构,小结,本章介绍了计算机网络的形成与发展，计算机网络的定义、分类和拓扑结构，计算机网络的构成与网络软件，计算机网络的主要功能、服务领域、三网融合等基本概念和基础知识，目的在于使同学们初步了解计算机网络的一般常识。,习题 一、填空题,1 计算机网络应该具备的基本特征有 、 、 、 和 。 2 计算机网络的主要功能有 、 、 、 、 。 3 计算机网络中的资源共享包括 、 和 。 4 计算机网络的发展过程大致可分为 4 个阶段，这四个阶段是 、 、 、

18、 、 。 5 计算机网络的拓扑结构主要有 、 、和 。 6 计算机网络的硬件主要包括 、 、。 7 常用的网络操作系统有 、 和 等。 8 下一代互联网的优势是 、 和 。 9 计算机从逻辑功能上分为两部分，这两部分是负责数据传输的通信子网和数据处理的 10 . “三网合一”是指 、 和 的相互渗透、相互融合、并逐步整合成一体化的信息通信网络。,二、判断题,1 在一个办公室内组建的网络是局域网，在一幢大楼内将各个办公室内的计算机连接起来组成的网络是广域网。( ) 2 现代意义上的计算机网络是从 1969 年美国国防部高级研究计划局建成的 ARPANET 试验网开始的。( ) 3 . CNGI

19、是中国在 2003 年启动的下一代互联网示范工程。( ) 4 ，广域网和局域网是按照信息交换方式来划分的。( ) 5 下一代互联网解决了网络地址不足的问题。( ) 6 . “三网合一”是指将传统电信网、有线电视网和计算机互联网简单地进行互联互通。 ( ) 7 在下一代互联网中， IPv6 和 IPv4 协议共存。( ) 8 . TCP/lP 协议与体系结构已成为业内公认的标准。( ) 9 . Internet 是将无数个微型计算机通过路由器互联的大型网络。( ) 10 .OSI 参考模型是计算机网络互联标准，但在 Internet 中未使用该标准。( ),三、单项选择题,1 计算机网络最主要的

20、目标是（）。 A 提高运算速度 B 将多台计算机连接起来 C 提高计算机可靠性 D 共享软件、硬件和数据资源 2 计算机网络是综合技术的合成，其主要技术是（）。 A 计算机技术与多媒体技术 B 电子技术与通信技术 C 计算机技术与通信技术 D 数字技术与模拟技术 3 计算机网络按覆盖范围划分为（）。 A 校园网、企业网 B 局域网、城域网和广域网 C 专用网、公用网 D 低速网、中速网和高速网 4 区分局域网（ LAN ）和广域网（ WAN ）的依据是（）。 A 网络用户 B 传输协议 C 联网设备 D 联网范围 5 学校的校园网络属于（）。 A 局域网 B. 广域网 C 城域网 D电话网 6

21、 ，最早出现的计算机互联网络是（）。 A . NSFNEI B. MILNET C ARPANET D .Internet,三、单项选择题,7 关干 Internet ，下列说法不正确的是（ ) . A . lnternet 起源于美国 B.Internet 不存在网络安全问题 C. lnternet 是一个国际性的网络 D. 通过 Internet 可以实现资源共享 8 , Internet 最初创建的目的是用于（）。 A 娱乐 B.教育 C. 商业 D. 军事 9. 在以下选项中，哪一项不属于网络操作系统的范畴（）。 A . UNIX B. Linux C DOS D.Windows Se

22、rver 2003 10 网络操作系统是一种（）。 A 系统软件 B.系统硬件 C 应用软件 D 支援软件 11 局域网的英文缩写是（）。 A . WAN B.MAN C.LAN D . ATM 12 与 Intemet 相连的计算机，无论是大型机还是小型机都称为（）。 A.工作站 B.主机 C.服务器 D.客户机 13 在如下网络拓扑结构中，具有一定集中控制功能的网络是（） A 总线型网络 B 环型网络 C 星型网络 D 网状型网络,四、简答题,1 简述计算机网络的定义和功能。 2 简述几种常见的计算机网络分类方式。 3 组成计算机网络系统的硬件系统包括哪些部件？,第2章 数据通信基础知识,

23、2.1 数据通信系统,数据通信常用术语概念 数据：传输信息的实体，分为模拟数据与数字数据 模拟数据：连续信息，是时间的连续函数 数字数据：离散信息，是时间的离散函数,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,数据通信常用术语概念（续） 信号：数据在传输过程中的表现形式（电气或电磁表现），分为模拟信号与数字信号。 模拟信号：随时间连续变化的电流、电压或电磁波 数字信号：离散的电脉冲或光脉冲,模拟信号,数字信号,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,数据通信常用术语概念（续） 码元：在使用时间域的波形表示数字信号时，代表不同离散数值的基本波形。

24、信息：是数据的内容和解释。 信源：通信过程中产生和发送信息的设备或计算机。 信宿：通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,数据通信常用术语概念（续） 信道：通信中传递信息的通道 由相应的发送、转发、接收信息的设备及传输介质等组成 一个通信电路可以包括一个或多个信道 模拟信道、数字信道 模拟信道：用模拟信号形式传输数据的信道，称为模拟信道。 数字信道：用数字信号形式传输数据的信道，称为数字信道。,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,数据通信系统构成,调制解调器,PC 机,公用电话网,调制解调器,数字比特流,数字比特流,模拟信号,模拟信号,正文

25、,正文,PC 机,DTE,DCE,DCE,DTE,2.1.1 数据通信系统组成及相关基本概念,数据通信系统构成（续） 源系统 源点：源点设备产生要传输的数据。 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系统中进行传输。 目的系统 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的设备处理的信息。 终点：终点设备从接收器获取传送来的信息。 传输系统 在源系统和目的系统之间的传输系统可以是简单的传输线，也可以是复杂网络系统。,2.1.2 模拟数据和数字数据,模拟数据（ Analog Data ）是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力以及目前在电话、无线电和电视广播中

26、的声音和图像。 数字数据（ Digltal Data ）则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。,2.1.2 模拟数据和数字数据,模拟数据和数字数据的传输,调制解调器(modem)包括： 调制器(MOdulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在 3003400 Hz 之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。 解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。,调制解调器的作用,2.1.2 模拟数据和数字数据,调制就是进行波形变换（频谱变换）。 最基本的二元制调制方法有以下几种： 调幅(AM)：载波的振

27、幅随基带数字信号而变化。 调频(FM)：载波的频率随基带数字信号而变化。 调相(PM) ：载波的初始相位随基带数字信号而变化。,几种最基本的调制方法,2.1.2 模拟数据和数字数据,对基带数字信号的几种调制方法,2.1.2 模拟数据和数字数据,正交调制QAM (Quadrature Amplitude Modulation),可供选择的相位有 12 种， 而对于每一种相位有 1 或 2 种振幅可供选择。,由于4 bit 编码共有16 种不同的 组合，因此这 16 个点中的每个 点可对应于一种 4 bit 的编码。,若每一个码元可表示的比特数越多，则在接收端进行 解调时要正确识别每一种状态就越困

28、难。,2.1.2 模拟数据和数字数据,现在的数字传输系统均采用脉码调制 PCM (Pulse Code Modulation)体制。,2.1.2 模拟数据和数字数据,2.1.3 数据通信中的主要指标,传输速率 数据传输速率（也称为数据率、比特率）是指每秒传输二进制信息的位数，是对信息传输速率的度量，单位为位/秒，记作 b / s 或 bps 。 信号传输速率（也称码元速率、调制速率或波特率）是调制速率，是指单位时间内通过信道传输的码元数，即单位时间内信号状态的变化次数。单位为波特，记作 Baud 。 比特率与波特率的关系：,2.1.3 数据通信中的主要指标,计算机网络的带宽 计算机网络的带宽是

29、指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。 描述带宽也常常把“比特/秒”省略。 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 106,2.1.3 数据通信中的主要指标,计算机网络的带宽（续） 宽带线路：可通过较高数据率的线路。 宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。 在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算机 注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,正确的概念,比喻：汽车运货,宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短,2.1.3 数据通信中的主

30、要指标,信道容量 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，即单位时间内可传送的最大比特数。信道容量的单位为 bps 。 单位时间内传输的信息量越大，信道的传输能力就越强，信道容量越大。 提高信道传输能力的方法之一，就是提高信道的带宽。 信道容量与数据传输速率的区别是，前者表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的极限，而后者是实际的数据传输速率。,2.1.3 数据通信中的主要指标,误码率 误码率（Pe）意指错误接收的信息的码元数在传输信息的总码元数中所占的比例。计算机网络中，一般要求误码率低于10-6。,2.2 数据传输方式,2.2.1 并行传输和串行传输,2.2.1 并行传输和串行传输

31、,按数据传输的顺序分为：串行传输和并行传输 串行:只有一条数据线,数据一位位顺序传送 特点：速度低、成本也低、支持长距离传输。 并行:多个数据位利用多条数据线同时传输 特点:速度高、成本也高、不支持长距离传输。,2.2.1 并行传输和串行传输,按数据传送的方向与时间可以分为：单工、半双工、全双工,2.2.2 数据传输方式,串行数据传输的同步方式分为： 异步传输 同步传输,2.2.2 数据传输方式,异步传输 以字符为单位传输，每个字符带有起始位与停止位，字符之间的间隔是任意的，发送接收时钟不要求严格同步。 异步通信帧格式：起始位，数据位，奇偶位，停止位。,2.2.2 数据传输方式,同步传输 以数

32、据块方式传送，数据块内的字符一个接一个传送，数据块以同步字符开始，无信息传送时，要以同步字符填充。发送接收时钟要严格同步。,2.2.2 数据传输方式,同步传输与异步传输的区别如下： 异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。 异步传输的单位是字符，而同步传输的单位是帧。 异步传输通过字符起止的开始、停止码来获得再同步的机会，而同步传输则是将时钟同步信号植人数据帧中，以实现接收器与发送器的时钟同步。 异步传输对时序的要求较低，同步传输往往通过特定的时钟线路协调时序。 异步传输相对于同步传输效率较低。,2.2.3 多路复用传输,常用的复用技术： 频分复用（Frequency Divis

33、ion Multiplexing, FDM） 时分复用（Time Division Multiplexing, TDM） 波分复用（Wavelength Division MultiPlexing, WDM） 码分多路复用（Code Division Multiple Access, CDMA）,共享信道,2.2.3 多路复用传输,复用(multiplexing)是通信技术中的基本概念。,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,信道,信道,A1,A2,B1,B2,C1,C2,复用,分用,(a) 不使用复用技术,(b) 使用复用技术,频分复用FDM：所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。,2

34、.2.3 多路复用传输,频分复用主要应用： 传统电话通信系统 ADSL 将双绞线划分出3个频段 04KHz 传统语音信号 2050KHz 计算机上传的信号 150500KHz 计算机下载的信号 1401100KHz,2.5 信道复用技术.,2.2.3 多路复用传输,频分复用FDM 如果 每路信号以不同的载波频率进行调制 每个载波频率是完全独立的，即各个信道所占用的频率不相互重叠。 相邻信道之间用“警戒频带”隔离 那么 每个信道就能独立的传输一路信号。 信道被划分成若干通道，每个通道互不重叠，独立进行数据传递。,2.2.3 多路复用传输,时分复用 以信道传输时间为分割对象，通过为多个信道分配互不

35、重叠的时间片的方法来实现多路复用。 将传输的时间划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片。,2.2.3 多路复用传输,E1 的时分复用帧,2.2.3 多路复用传输,时分复用,2.5 信道复用技术.,2.2.3 多路复用传输,时分复用可能会造成线路资源的浪费,2.2.3 多路复用传输,统计时分复用 STDM,2.2.3 多路复用传输,波分复用 在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力。,2.2.3 多路复用传输,1550 nm 0 1551 nm 1 1552 nm 2 1553 nm 3 1554 nm 4 1555 nm 5 1556 nm 6 1557 nm 7,

36、0 1550 nm 1 1551 nm 2 1552 nm 3 1553 nm 4 1554 nm 5 1555 nm 6 1556 nm 7 1557 nm,波分复用 波分复用在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力，就是光的频分复用。,8 2.5 Gb/s 1310 nm,20 Gb/s,复 用 器,分 用 器,EDFA,120 km,2.2.3 多路复用传输,码分多路复用CDMA 各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。 这种系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声，不易被敌人发现。,2.2.3 多路复用传输,CDMA 的工作原理,S

37、站的码片序列 S,1,1,0,t,t,t,t,t,t,m 个码片,t,S 站发送的信号 Sx,T 站发送的信号 Tx,总的发送信号 Sx + Tx,规格化内积 S Sx,规格化内积 S Tx,数据码元比特,发 送 端,接 收 端,一、填空题,1 根据字符在信道的传输方式，字符编码在信源信宿之间的传输分为 、 两种方式，目前计算机网络中所用的传输方式均为 。 2 串行通信中数据传输按信息传送的方向与时间可以分为 、 和 三种传输方式。 3 常用的信道复用技术有、和 几种。,二、判断题,1 虽然并行传输比串行传输速度快，但计算机网络通信中采用串行方式传输信息。 ( ) 2 调制解调器的作用是进行数

38、字数据与模拟数据之间的转换。 （） 3 常用的信道复用技术有时分、频分、带分等。（）,三、单项选择题,1 数字通信和模拟通信相比，最突出的优点是（）。 A 设备复杂程度低，易于实现 B 占用频带窄，频带利用率高 C 便于实现移动通信 D 抗干扰能力强，通话质量高 2 在串行传输中，所有的数据字符的比特（）。 A.在多根导线上同时传输 B.在同一根导线上同时传输 C.在传输介质上一次传输一位D.以一组比特的形式在传输介质上传输 3 为了提高信道的利用率，通信系统采用（）技术来传输多路信号。 A 数据调制 B 数据编码 C 信息压缩 D 多路复用 4 多路复用器的主要功能是（）。 A 执行数模转换

39、 B. 减少主机的通信处理负荷 C 汇集来自两条或者更多条线路的传输信息 D 执行串行并行转换 5 半双工数据传输是指（）进行数据传输。 A 一个方向 B 同时在两个方向上 C 分时在两个方向上D随机方向上,四、简答题,1. 简述多路复用技术的特点。 2. 简述并行传输和串行传输的特点。,2.3 数据交换技术,数据交换技术是网络通信系统的核心技术。 采用交换技术可以大大减少传输线路或者信道数目，从而降低了线路成本。 交换方式 电路交换 存储转发交换 报文交换 分组交换。,2.3.1 电路交换,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。,回顾传统电话通信,更多的电话机互相连通,5 部电话机两

40、两相连，需 10 对电线。 N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。,使用交换机,当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。,交换机,“交换”的含义,在这里，“交换”(switching)的含义是： 转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,电路交换举例,A 和 B 通话本交换机解决 C 和 D 通话经过3个交换机,(,(,A,(,(,(,(,(,(,B,C,D,电路交换的三个阶段,建立连接 数据传输

41、电路拆除,电路交换的特点,独占性 实时性 线路设备简单，不提供任何缓存装置。 用户数据透明传输，要求收发双方自动进行速度匹配。,电路交换传送计算机数据效率低,计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。,2.3.2 报文交换,报文交换不要求在两个通信节点之间建立专用通路。 当一个节点发送信息时，它把要发送的信息组织成一个数据包（报文），在报文交换方式下，中间节点由具有存储能力的计算机承担，用户信息可以暂时保存在中间节点上。 报文交换无需同时占用整个物理线路。如果一个站点希望发送一个报文，它将目的地地址附加在报文上，然后将整个报文传递给中间节点；中间节点暂存报文，根据地址确定输出端口和线

42、路，排队等待线路空闲时再转发给下一节点，根据相同的方式，完整的报文在网络中一站一站地传送。,报文交换的特点,存储与转发； 不独占线路，多个用户的数据可以通过存储和排队共享一条线路； 无线路建立的过程，提高了线路的利用率； 可以支持多点传输； 中间节点可进行数据格式的转换，方便接收站点的收取； 增加了差错检测功能，避免出错数据的无谓传输等。,报文交换的不足之处,由于存储转发和排队，增加了数据传输的延迟； 报文长度未做规定，报文只能暂存在磁盘上，磁盘读取占用了额外的时间； 任何报文都必须排队等待； 报文交换难以支持实时通信和交互式通信的要求。,2.3.3 分组交换,分组交换是以分组为单位进行传输和

43、交换的，它是一种存储转发交换方式，即将到达交换机的分组先送到存储器暂时存储和处理，等到相应的输出电路有空闲时再送出。 如果报文长度超过最大长度的限制，则必须将报文分成若干较小的数据单元方可发送，每次只能发送一个单元。 同一分组网内分组长度是固定的，而不同分组网分组长度可以不同。 分组交换经路由器选择确定了输出端口和下一个节点后，必须使用交换技术将分组从输入端口传送到输出端口，实现输送比特通过网络节点。 分组交换有两种方式： 数据报方式 虚电路方式,数据报方式,在数据报方式中，每个分组按一定格式附加源与目的地址、分组编号、分组起始、结束标志、差错校验等信息，以分组形式在网络中传输。 网络只是尽力

44、地将分组交付给目的主机，但不保证所传送的分组不丢失，也不保证分组能够按发送的顺序到达接收端。 所以网络提供的服务是不可靠的，也不保证服务质量。,报文,分组交换的原理（一）,在发送端，先把较长的报文(message)划分成较短的、固定长度的数据段。,分组交换的原理（二）,每一个数据段前面添加上首部(header)构成分组(packet)。,请注意：现在左边是“前面”,分组交换的原理（三）,分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。,分组首部的重要性,每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组

45、转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。,分组交换的原理（四）,接收端收到分组后剥去首部还原成报文。,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,数 据,数 据,数 据,分组交换的原理（五）,最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。,1.4 电路交换与分组交换,分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,首部,首部,首部,发 送,发 送,接收端,数 据,首部,

46、数 据,首部,数 据,首部,11010011101 00101001110,数据报方式原理示意图,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6 发送分组,注意分组路径的变化！,路由器,主机,注意分组的存储转发过程,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,路由器,主机,在路由器 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口,最后到达目的主机 H5,在路由器 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口,在路由器 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口,虚电路方式,在虚电路方式中，它与数据报方式的区别主要是在信息交换之前，需要在发送端和接收端之间先建立一个逻辑连接，然后才开始传送分组。 所有分组沿相同的路径进行交换转发，通信结束后再拆除该逻辑连接。 网络保证所传送的分组按发送的顺序到达接收端，所以网络提供的服务是可靠的，也保证服务质量。,虚电路服务的特点,H1,H5,H2,H4,H3,A,C,D,B,H6,E,分组交换网,H1 要和 H5 通信,主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意 通信就发回响应，然后双方就建立了虚电路。,分组交换的优点,线路利用率更高 一个分组交换网可以实行数据率的转换 排队制：当电路交换