浅谈计算机网络与数据通信的关系.doc

石家庄铁道学院毕业设计（论文）摘要人类社会已进入信息化时代。随着计算机技术、通信技术和信息处理技术的发展，计算机从单机进入了广域网和局域网的计算机网络化时代。作为一种信息交换手段的计算机网络通信在人们的日常生活和社会生活中正起着越来越重要的作用。本论文从计算机与通信相结合的两方面入手，介绍了计算机网络通信的产生与发展，以及对人类社会及数据通信的发展产生的深远影响。详细阐述了计算机网络、网络结构、网络分类、网络协议；数据通信的产生、构成原理、交换方式、分类以及计算机网络通信在各方面的应用。展望未来，计算机网络和数据通信有着不可估量的发展空间，它们必将向着数字化、综合化、宽带化方向发展，计算机网络通信将向着综合业务数字方向发展。数据、语音、图像等各种数据通信将在各个层次、各个领域得到综合利用。信息高速公路的建成，必将为我们的生活提供更加高效、优质、快捷、便利的服务。四年的函授学习即将结束，在这里衷心感谢指导老师的热情帮助和耐心指导，感谢各位老师和母校对我的培养！由于时间仓促和水平有限，本论文难免有不妥和不足之处，恳请老师给予批评指正。 目录概述计算机网络的发展 面向终端的计算机通信网 分组交换网 形成计算机网络的体系结构 因特网时代计算机网络及其协议 计算机网络 计算机网络结构 计算机网络的分类 网络协议数据通信的产生、构成原理、交换方式及其分类 数据通信的产生 数据通信的构成原理 数据通信的交换方式 电路交换- 报文交换- 分组交换 数据通信的分类 有线数据通信 - 无线数据通信 -结束语参考文献概述自世界上第一台数字电子计算机1946年问世后，在最初10年内，计算机和通信没有什么关系。当时计算机以“计算中心”的服务模式工作。直至1954年，一种收发器（transceiver）的终端制造出来后，人们才首次使用这种终端通过电话线路将数据发送到远方的计算机。此后，计算机开始与通信结合，计算中心的服务模式逐渐让位于计算机网络的服务模式。计算机与通信相结合主要有两方面：一方面，通信网络为计算机之间的数据传输和交换提供了必要的手段；另一方面，计算机技术的发展渗透到通信技术，又提高了通信网络的性能。（如：程控交换机）实践表明，计算机网络的产生与发展，对人类社会及数据通信的发展产生了深远的影响。计算机网络的发展21面向终端的计算机通信网用一台计算机专门进行数据处理，用一台通信处理机或前端处理机（front-end processor，FEP）（早期为线路控制器）通过调制解调器与远程终端相连。通信处理机完成全部通信任务，包括串行和并行传输的转换，因为在通信线路上是串行传输，而在计算机内部是并行传输，让计算机专门进行数据处理。调制解调器将终端或计算机的数字信号变成可以在电话线上传输的模拟信号或完全相反的变换。由于前端机可以采用比较便宜的小型计算机，所以自20世纪60年代初起一直被广泛使用。这种联机系统称为面向终端的计算机通信网。也有人将这种最简单的计算机网络称为第一代计算机网。这种网络本质上是以单个主机为中心的星状网，各终端通过通信线路共享主机的软件和硬件资源。 22分组交换网分组交换（packet switching）也称为包交换，它是现代计算机网的技术基础。但是，这一技术经历了一个发展过程。在有线电话出现不久，人们就认识到在所有用户之间架设直达的线路，不仅线路投资太大，而且没有必要，可以采用交换机实现用户之间的互联。一百多年来，尽管电话交换机从人工转接发展到现代的程控交换机，经过多次更新换代，但交换方式始终未变，都是采用电路交换（circuit switching）,即通过交换机实现线路的转接，在两个要求通话的用户之间建立一条专用的通信线路，用户在通话之前，先要申请拨号，待建立一条从发端到收端的物理通路后，双方才能互相通话。在通话的全部时间里，用户始终占用端到端的固定线路，直到通话结束，挂起电话（释放线路）为止，这种通信系统不适合传送计算机或终端的数据。因此，必须寻找适合于计算机通信的交换技术，才能使计算机网络得到发展。存储转发分组交换技术，实质上采用的策略是断续（或动态）分配传输通道。因此，非常适合传输突发式的计算机数据，极大地提高了通信线路的利用率，降低了用户的使用费用。用户不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。这种以通信子网为中心的计算机网络称为第二代计算机网络，它的功能比第一代计算机网络扩大很多。今天著名的全球性网络因特网（Internet）就是在此基础上形成的。我国公用分组交换网（简称CNPAC）于1989年11月建成。23形成计算机网络的体系结构随着社会的发展，不同网络体系结构的用户迫切要求能互相交换信息。为了使不同体系结构的计算机网络能互联，国际标准化组织（International Organization for Standardization,ISO）于1977年成立专门机构研究这个问题。1978年ISO提出了异种机联网标准的框架结构。这就是著名的开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model,OSI/RM）,简称OSI。这里“开放”是指一个现实系统只要遵循OSI标准，就可以和位于世界上任何地方，也遵循这同一标准的其他任何实系统进行通信；“系统”是指现实系统中与互联有关的各部分，而与互联无关的部分，则称为本地系统。OSI得到了国际上的承认，成为其他各种计算机网络体系结构靠拢的标准，大大地推动了计算机网络的发展。从这以后，开始了所谓的第三代计算机网络。24因特网时代从20世纪80年代末期以来，因特网（Internet）飞速发展，使因特网成为世界上最大的国际性计算机互联网。从20世纪90年代开始，世界进入因特网时代。为了适应用户数量迅猛增长的需要，提高服务质量，在今后建造新一代因特网的设想并开发下一带网络结构，实现以下主要目标：（1）大大提高网络的传输速率，其端到端的传输速率要超过100Mbps至10Gbps。（2）采用高速全光缆网络，实现更快速的交换和路由选择，同时具有为实时应用保留带宽的能力。（3）在整个因特网的管理和信息可靠性、安全性方面要有很大的改进。（4）使用更加先进的网络服务技术，开发许多带有变更性的应用，如高性能全球通信、远程医疗、远程教学等。3计算机网络及其协议3计算机网络计算机网络（Computer Network）,就是通过光缆、双绞电话线或有、无线信道将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，通过网络各用户可实现网络资源共享的信息系统。如：文档、程序、打印机等。计算机网络按地理位置划分，可分为网际网、广域网、城域网、和局域网四种。Internet是世界上最大的网际网，局域网是目前使用最多的计算机网络。如：利用局域网我公司人力部门进行人力资源、档案管理，财务部门进行财务帐目管理，材料部门进行日常材料管理，党群部门进行政治思想宣传教育管理，技术部门进行技术支持等。这样一来大大地提高了日常管理，节省了开支，提高了我公司综合管理能力。32计算机网络结构一般来讲，计算机网络由计算机系统、通信链路（指线路及其设备）和网络结点组成。从功能上，可以将计算机网络分为资源子网和通信子网两部分。资源子网中主要包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端、通信子网接口设备和软件等，提供访问网络和处理数据的能力。通信子网提供网络通信功能，完成主机之间的数据传输、交换、控制和变换等通信任务。通信子网可分为交换和传输两部分，交换部分指结点交换机，结点交换机通常是一台小型计算机，起通信控制与转发作用；传输部分指高速通信线路，负责传输信息。如果把网络单元定义为结点，两个结点间的连线称为链路，则从拓扑学的观点看，计算机网络就是由一组结点组成，网络结点和链路的几何图形就是网络拓扑结构，或网络结构。网络中的结点有两类：端结点和转接结点。端结点指通信的源和宿结点，也叫做访问结点，例如，用户主机和用户终端。转接结点指网络通信过程中起控制和转发信息作用的结点，例如，程控交换机、通信处理机、集线器和终端控制器等。通信子网的拓扑结构有很多种，主要有星状、树状、总线状、环状和网状等几种拓朴结构。33计算机网络的分类计算机网络可以从不同角度进行分类。按网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为星状网、树状网、总线网、环状网和网状网等。按网络的使用范围分类，可划分为公用网和专用网。公用网（public network）一般是国家电信部门建造的网络，为全社会提供服务。专用网（private network）是为某部门特殊业务工作的需要而建设的网络，不向外单位的人提供服务。例如，军队、铁路等系统的网络均为专用网。按网络的分布范围大小分类，可分为：（1） 广域网（wide area network，WAN），分布范围通常为几十至几千公里。例如，一个国家或洲际网。广域网有时也称为远程网（long haul network），传输速率往往在每秒几千位以上。（2） 局域网（local area network，LAN），一般分布在较小的范围（如1KM左右）内，或为一个建筑物、一个工厂、一个单位内，为一个单位所独有。它一般用微型计算机通过高速通信线路相连（速率一般在1Mbps以上）。（3） 城域网或市域网（metropolitan area network，MAN），其分布范围在广域网和局域网之间。例如，分布范围是一个城市，其作用距离约为550KM，传输速率也在1Mbps以上。 不同的广域网、城域网、或局域网还可根据需要互相连接形成规模更大的国际网。34网络协议网络协议是为进行网络中数据通信而建立的规则、标准或约定，是两台计算机之间进行网络对话所使用的语言。网络协议很多，有面向字符的协议、面向比特的协议等。但最常用的是TCP/IP协议，它在计算机网络领域占有十分重要的地位。它适用于由许多LAN组成的大型网络和不需要路由选择的小型网络。TCP/IP实际上是一种标准网络协议，是有关协议的集合，它包括传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议(Internet Protocol，IP)。TCP和IP是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。在因特网上运行的协议很多，人们将TCP/IP极其相关协议称为TCP/IP体系结构，简称TCP/IP。TCP/IP协议的特点是具有开放体系结构，并且非常容易管理。TCP/IP体系结构共有网络接口、网际层、传输层和应用层4个层次：（1） 网络接口层：其作用是接收IP数据报，并通过特定的网络进行传输或从特定的网上接收物理帧，抽出IP数据报交网际IP层。（2） 网际层：负责主机之间的通信，传输的数据单位是IP数据报。（3） 传输层：提供端到端（即应用进程间）的通信服务。（4） 应用层：TCP/IP的应用层对应于OSI/RM的会话层、表示层和应用层，向用户提供一组常用的应用协议。目前的IP协议是由32位二进制数组成的，如202.0.96.133就表示连接到因特网上的计算机使用的IP地址，在整个因特网上IP地址是唯一的。4数据通信的产生、构成原理、交换方式及其分类41数据通信的产生数据通信是通信技术和计算机网络技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。42数据通信的构成原理数据通信系统由数据终端设备（DTE）和数据电路组成。数据终端有分组型终端（PT）和非分组型终端（NPT）两大类：分组型终端有计算机、数字传真机、智能用户电报终端、用户分组装拆设备（PAD）、用户分组交换机、专用电话交换机（PABX）、可视图文接入设备（VAP）、局域网（LAN）等各种专用终端设备；非分组型终端有个人计算机终端、可视图文终端、用户电报终端等各种专用终端。数据电路由传输信道和数据电路终端设备（DCE）组成。如果传输信道为模拟信道，DCE通常就是调制解调器（MODEM），它的作用是进行模拟信号和数字信号的转换；如果传输信道为数字信道，DCE的作用是实现信号码型与电平的转换，以及线路接续控制等。传输信道除有模拟和数字的区分外，还有有线信道与无线信道、专用线路与交换网线路之分。交换网线路要通过呼叫过程建立连接，通信结束后再拆除；专线连接由于是固定连接就无需上述的呼叫建立与拆线过程。计算机系统中的通信控制器用于管理与数据终端相连接的所有通信线路。中央处理器用来处理由数据终端设备输入的数据。43数据通信的交换方式431电路交换电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。432报文交换报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中（内存或外存），当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。433分组交换分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储转发的方式在网内传输。第一个分组信息都连有接收地址和发送地址的标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。44数据通信的分类441有线数据通信（1）数字数据网（DDN）：数字数据网由用户环路、DDN结点、数字信道和网络控制管理中心组成。DDN是利用光纤或数字微波、卫星等数字信道和数字交叉复用设备组成的数字数据传输网。也可以说DDN是把数据通信技术、数字通信技术、光线通信技术以及数字交叉连接技术结合在一起的数字通信网络。 （2）分组交换网： 分组交换网是以CCITT X.25建议为基础，所以又称为X.25网。它是采用存储转发方式，将用户送来的报文分成具有一定长度的数据段，并在每个数据段上加上控制信息，构成一个带有地址