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第二章 通信与网络,一、计算机通信网络系统 1 计算机通信网络系统的定义 所谓计算机通信网络系统就是利用通信设备和线路将地理位置不同的，功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议，信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。,2. 计算机通信网络模型 远程通信是指信息以一定的方式，如语言、数据、文本和映像，使用电或光的传递介质，从一个地方发送到另一个地方。,数据通信是远程通信以及计算机为基础的信息处理技术的整体,并主要是依赖计算机与计算机化的设备,为此广义的远程通信与计算机通信同义. 一个最简单的计算机通信网，它由以下五类基本元素组成：,a. 终端：例如终端显示器和其他用户工作站。 b. 远程通信处理器：支持终端与计算机之间的数据传送与接收。这些设备有调制解调器、多路器、路由器及前端处理器，执行各种控制和支持通信的功能。 c. 远程通信通道和介质：数据是在通道和介质上进行传输的。远程通道是多种介质的组合。 d. 计算机：不同类型与规格的计算机经远程通信通道连接在一起完成指定的信息处理。 e. 网络通信控制软件：该软件由控制远程通信活动及管理远程通信功能的程序组成。,COMPUTERS TERMINALS (Input / Output Devices) COMMUNICATIONS CHANNELS(media) PROCESSORS (Modems; Multiplexers;Internetwork Processors) NETWORK SOFTWARE,Telecommunication System,Host Computer,PC or Terminal,Multiplex,Modem,Modem,Multiplex,Front End Processor,Host Computer,Front End Processor,Receiver,Telecommunication media (channels),二、计算机通信网络的分类 1. 按地理覆盖距离分类局域网与 广域网 2. 按物理结构拓扑结构分类 网络的拓扑结构常分为两大类：点到点式及广播式。 （1）点到点式网络拓扑结构 这种网络结构又主要分为三种； a. 星形结构 b. 环形结构 c. 树形结构 （2）广播式拓扑结构,三、通信部件及其功能 1通信通道的特征 （1）传输速率 通信通道的通信能力是以带宽划分的，（ BANDWIDTH（带宽）: Capacity of Channel; Difference between Highest & Lowest Frequencies）也就是通道的宽度，它决定了通道最大的数据传输率。数据传输率的测试单位是位/秒。TRANSMISSION SPEED(传输速度）: Bits per Second (BPS) or Baud(波特）,低速通道的传输率一般为300 9600bps。 中速通道一般为用户专用的租用线路，因而传输速率可以达到9600 256 kbps。,高速数字通道传输速率一般可以达到256kbps 到几个亿bps，一般用于微波、光纤、卫星通信。 （2）传输模式 传输模式分为同步传输与异步传输。异步传输一次只传送一个字符，并且每个字符前加一个起始位，字符后跟一个终止位。同步传输每次传送一组字符，并在首尾加上由处理机规定的线路确认的字符。这种传输模式通常用于高速传输。,（3）传输方向 通信通道可以提供三种类型的数据传输方式，分别为单工、半双工和全双工。 （4）访问控制方式 终端和其他设备如何才能访问和共享网络资源？ 目前最流行的有两种访问控制方法。第一种是竞争方式。 另一种访问控制方式采用“令牌通行”。令牌实际上是一个专用的信号代码，在网络内部环形发送。,2 通信介质 （1）双绞线 （2）同轴电缆 （3）光纤 （4）无线传输媒体 目前三种技术：微波、红外线和激光 （5）传输媒体的选择,3网络通信处理器 在网络中，网络通信处理器是连接整个网络中各种通信介质、计算机和通信线路的硬件设备。网络通信处理器具有广泛的复杂的功能 ：他们包括调制解调器、多路复用器、前端处理机、交换机和网络互连单元。,(1) 调制解调器 Modem: Modulation and Demodulation Modulation(调制):perform conversion from digital to analog; Demodulation(解调):perform conversion from analog to digital. 调制：将脉冲数字信号转换成模拟信号的过程。 解调：将模拟信号转换成数字信号的过程。,(2)多路复用器 Multiplexor(多路复用器):An electronic device that allows a single communication channel to carry transmissions simultaneously from many source. 多路复用器：由于传输介质的能力往往超出传输单一信号的能力，为了有效地利用传输系统，采用多路复用技术能把多个信号组合起来在一条物理电缆上进行传输。,一般采用两种多路复用技术：频分多路复用和时分多路复用 频分多路复用把具有一定带宽的线路划分为若干个不重叠的小频段，每个小频段可作为一个子信道供一个用户使用。 时分多路复用把信息的传输时间划分为多个时间段，当多个用户信号传入时，每个用户将占用一个指定的时间段。,(3)前端处理机： 一般是小型或微型机，专门为大型主干计算机处理数据通信控制功能。 例如利用通信控制程序，提供暂时的缓冲存储，数据编码和译码，错误测试，数据恢复和记录，解释和处理控制信息，也可以在准备发送和接收信息时，选择远程终端。,（4）交换机 随着计算机网络的发展，大量分布的终端、个人计算机和工作站将通过计算机化交换分机（computerized branch exchange，CBX）连到局域网中的一些主计算机端口。当用户需要使用远程计算机时，可以借助公共的、专用的或租用的传输服务系统，达到远程通信的目的。,（5）网络互连 网络互连的目的是使一个网络上的某一主机能够与另一网络上的主机进行通信，即使一个网络上的用户能访问其它网络上的资源，可使不同网络上的用户相互通信和交换信息。若互联的网络都具有相同的构型，则互联的实现比较容易。,用于网络之间互连的中继设备，按它们的功能可以分为： a. 中继器 b. 桥接器 c. 路由器 d. 网关和网间联接器,中继器、网桥、路由器、网关的区别,4通信软件 用于主框架广域网上的通信软件包通常称为通信管理器或远程处理管理器。如用于IBM主干机上的CICS（customer identification control system）是最典型的。局域网依靠的通信管理软件称为网络操作系统。例如，Novell NetWare、 Microsoft LAN Manager 。,网络协议 协议是两台计算机之间进行通信必须遵循的一组规则，不同的机种如大型机、小型机和微机有不同的协议。网关常被用于解决不同协议的网络间的通信。如果两个网络使用的协议相同则以桥接器相连。,国际标准化组织于70年代提出的七层概念性网络模型是一个希望各厂在生产网络产品时应该遵循的协议。 这种模型分为七层，每一层都是建立在前一层的基础之上，每一层的目的都是为高层提供服务。,物理层 通过用于通信的物理介质传送和接收原始的位流。 数据链路层 将位流分割打包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。 网络层 负责提供连接和路由选择，包括处理输出报文分组的地址，解码输入报文组的地址以及维持路由选择的信息，以便对负载变化做出