第7章-通信、互联网与无线技术PPT课件

1、1,通信、互联网与无线技术,第7章,2,学习目标,1.掌握计算机网络和关键网络技术的主要组成部分 2.描述主要通信传输媒介和网络类型。 3.解释互联网和互联网技术如何工作的？ 4.识别无线网、通信和互联网接入的主要技术和标准。 5.评估无线射频识别（RFID业务）和无线传感器网络的价值,第7章 通信、互联网和无线技术,3,1969年8月底时候，美国加州大学洛杉矶分校正在急切的盼望着一个“小精灵”的到来，这就是用于阿帕网试验的IMP1界面信息处理机。其实这是一个重达400公斤，有电冰箱一样高大的家伙，它的任务就是和校内的Sigma 7主机连接，并通过环绕电话线路进行了发送和接收信号的实验。 这台

2、庞大的小精灵将进行一次有可能改写历史的试验。1969年10月29日，阿帕网美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）节点与斯坦福研究院（SRI）节点实现了第一次分组交换技术的远程通讯，虽然耗费了相当长的时间来进行几个字节的传输，但是这却是阿帕网成功的标志，同时这也标志着互联网的正式诞生,4,7.1 当今世界里的通信与网络,7.1.1 网络和通讯的发展趋势 集中 电话网和计算机网络应用互联网的标准集合成数字网路,第7章 通信、互联网和无线技术,5,三网融合,6,7.1 当今世界里的通信与网络,7.1.1 网络和通讯的发展趋势 宽带：一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量 宽带 bit/s

3、 宽带无线 语音和数据通讯以及互联网接入正在逐渐通过宽带无线平台替代,第7章 通信、互联网和无线技术,7,计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和 信息传递的计算机系统。 （1）计算机独立 （2）通信线路 （3）通信协议 （4）资源共享,7.1.2 什么是计算机网络,8,7.1.2 什么是计算机网络？ 两台或多台计算机的连接 简单网络的主要组成部件 客户端计算机 服务器计算机 网卡 连接媒介 网络操作系统 集线器或交换机或路由器,7.1 当今世界里的通信与网络,9,7.1

4、.2 什么是计算机网络,10,1.简单网络的构成,图7-1,简单网络的构成： 计算机、专用服务器计算机上安装的网络操作系统、电缆（线路）连接设备、网卡、交换机和路由器,网卡,网络操作系统,交换机,路由器,7.1 当今世界里的通信与网络,交换机,11,12,13,网络互联设备（实现网络与网络之间、网络中的计算机之间的连接常见的网络互连设备,网卡（负责客户端与网络的信息传输与控制,14,2.大公司网络 基础设施组件包括： （1）数百个局域网连接成公司企业网 （2）各种功能强大的服务器 web站点 协同内联网、外联网 后端系统 （3）移动无线局域网（Wi-Fi 网络） 视频会议系统 电话网 无线手机

5、,7.1 当今世界里的通信与网络,15,2.大公司网络,16,3.企业网络基础设施,图7-2,今天的企业网基础设施是许多不同网络的集合，这些网络包络从公共交换电话网络到互联网、到连接工作组、部门和办公大楼的企业局域网,手机电话,电话系统,电话服务提供商,互联网服务提供商,企业无线局域网,移动Wi-fi网,无线网络服务提供商,无线局域网,公司web站点内联网和外联网,服务器,互联网,7.1 当今世界里的通信与网络,17,7.1.3 关键数字网络技术 （1）客户端/服务器计算 分布式计算模型 由网络服务器通过网络控制客户端 服务器设定网络通信规则，为每个客户端提供一个地址，使网上其他计算机可以访问

6、到该客户 已经在很大程度上取代中央主机电脑 互联网：客户端/服务器计算的最大实现,7.1 当今世界里的通信与网络,18,2）分组交换 使用不同方法分割数字消息成包，沿着不同通信线路发送有效包，然后在目的地重新组织包 前面电路交换的网络需要进行完全的点对点线路组合 包交换更有效地使用了网络通信的能力,第7章 通信、因特网和无线技术,7.1 当今世界中的通信与网络,19,包交换网络和包通信,图7-3,数据组成包，通过各种通讯通道传递包，然后在目的地重新组合包数据,包号、消息号、目的地,数据,包1,重新组合消息,7.1.3 关键数字网络技术,20,3）TCP/IP 和互联网协议 计算机间通过协议进行

7、互联 协议：管理两点间信息传递的规则 传输控制协议/互联网协议是全世界通用的标准，是互联网的基础 国防部TCP / IP参考模型 四层 应用层 传输层 网络层 网络接口层,7.1.3 关键数字网络技术,21,传输控制协议/互联网协议参考模型,图7-4,通信的TCP/IP参考模型四层,应用,传输,网络层,网络接口,应用,传输,网络接口,计算机A,计算机B,7.1.3 关键数字网络技术,网络层,22,7.2 通信网络,7.2.1 信号：数字信号VS 模拟信号,23,图7-5 调制解调器的功能,调制解调器是一个传输数字信号到模拟信号的设备，以致于数字信号可以通过模拟电话线来传递。 调制解调器也可以将

8、接收计算机的模拟信号回传为数字信号,7.2.1 信号：数字信号VS 模拟信号,计算机,调制解调器,类似物,调制解调器,数字信号,计算机,数字信号,数据通信：发送方将要发送的数据转换成信号通过物理信道传送到数据接收方的过程,24,1）按地理覆盖范围分类 局域网（LAN） 客户端/服务器 或 点对点 拓扑结构：星型、总线型、环形 (CAN)校园网 (MAN，Metropolitan Area Network) 城域网 (WAN) 广域网,7.2 通信网络,7.2.2 网络类型,25,7.2.2 网络类型,26,2）网络拓扑结构-按拓扑结构分类,图7-6,三种基本拓扑结构 总线型 星形型 环形,星形

9、拓扑网,环形拓扑网,总线拓扑网,27,28,29,30,1）物理传输媒介 双绞线 同轴电缆 光纤,7.2.3 传输媒介和传输速度,31,2）无线传输介质和设备 微波,7.2.3 传输媒介和传输速度,32,2）无线传输介质和设备 卫星,33,BP Amoco公司的卫星传输系统,图7-7,通信卫星帮助BP Amoco公司在石油勘探船与美国研究中心之间传递地震数据,7.2.3 传输媒介和传输速度,34,7.2.3 传输媒介和传输速度,35,1）互联网是什么？ 保留了自己特性的独立网络连接组成互连的网络 起源于20世纪70年代的美国 （2）互联网的连接 互联网服务提供商 数字用户线路、有线、卫星、T线

10、路,7.3 全球互联网,7.3 .1 什么是互联网,36,7.3.2 网络寻址和架构 1. IP地址和域名系统,37,38,域名系统,图 7-8,域名系统是一个层次系统，有根域、顶级域、第二层域和第三层的主机,互联网根域,顶级域,第二级域,第三级域,主机,计算机,7.3 全球互联网,39,7.3.2 网络寻址和架构 1. IP地址和域名系统 分层结构 顶级域,40,1）互联网架构 骨干网 区域网络 互联网服务供应商 （2）互联网管理 非正式管理 由专业，政府组织建立的政策 IAB（Internet Architecture Board，互联网结构委员会） 互联网名称与数字地址分配机构 W3C（

11、World Wide Web Consortium） 世界万维网协会 （3）将来的互联网 IPv6 下一代互联网,7.3 全球互联网,2.网络架构和治理、未来互联网,41,互联网架构,主干网,客户端IP地址,办公网,固定电话线,域主机,7.3 全球互联网,互联网主干网连接到区域网络，依次提供了接入互联网服务提供商的访问权限，大型企业和政府机构。 网络接入点（NAPS）和城市区域交换是集中式的，主干网与区域和地区网相交，主干网所有人可以和其他网络进行连接,42,1）互联网服务 IP语音（VoIP） 统一通信 虚拟专网（VPN的专用网络,7.3 全球互联网,43,互联网上的客户端/服务器计算,图7

12、-10,运行浏览器和其他软件的客户端计算机通过互联网可以访问一组服务。 这些服务可以在单独服务器上或多个指定服务器上运行,客户端,互联网,服务器,应用程序服务器,数据库服务器,后端系统,数据库,销售 产品 会计学 人力,Web页面,邮件文件,Web浏览器 其他客户端软件,Web服务 简单邮件传输协议 域名服务 文件传输协议 网络新闻传输协议,7.3 全球互联网,44,通过IP语音如何工作,图7-11,一个IP语音电话可以数字化和分解语音信息为数据包，数据包在到达最终目的地重新组合之前，可以通过不同的路由器进行传递。最接近电话目的地一方的处理器称为网关，网关按照恰当的顺序安排包并将数据包寄到接收

13、方电话号码上或接受方计算机的IP地址上,7.3 全球互联网,45,使用互联网的虚拟专用网络,图7-12,这个虚拟专用网是一个私有计算机网络，通过因特网使用安全通道进行连接。虚拟专用网，通过公共因特网对数据进行编码及在因特网协议中包装，可以保护数据。通过在网络周围增加一个包可以隐藏内容，组织可以创建一个专用连接通过公共因特网来传递数据,7.3 全球互联网,46,1）超文本标记语言 在网页上显示的格式化文档 超文本传输协议（HTTP） 传递网页的通信标准 统一资源定位器 网页地址 web服务器 设定和管理网页的软件,第7章 通信、互联网和无线技术,7.3 全球互联网,47,2）Web 2.0 第二

14、代交互式因特网服务，能使人们合作、共享信息并创建新的在线服务,第7章 通信、互联网和无线技术,7.3 全球互联网,3）Web 3.0 目前的努力使得使用web更加富有成效 搜索引擎无效率：搜索引擎每天查询3.3亿项，有多少是卓有成效的？ 语义Web 协同努力，在web之上增加重要性层，减少搜索和处理web信息的人为投资量。 增加云计算，软件作为一种服务 无处不在的移动设备和其他接入设备的连接 更加无缝的体验网络,48,无线设备 掌上电脑、智能手机 7.4.1 蜂窝系统 竞争手机服务标准 美国：CDMA（码分多址） 大多数世界其他地区：GSM（全球移动通信系统） 第三代（3G）网络 较高的传输速

15、度，适用于宽带互联网的接入,7.4 无线网络革命,第7章 通信、互联网和无线技术,49,50,无线计算机网络和互联网接入 (1)蓝牙（802.15） 在10米范围内可链接到8个设备上，采用低功耗、基于无线电通信 有用的个人网络（蓝牙网） (2)Wi-Fi (802.11) 标准集: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n 用来访问无线局域网和无线互联网 使用接入点： 设备与无线电接收器，用于连接无线设备到有线局域网/变送器,第7章 通信、互联网和无线技术,7.4 无线革命,51,蓝牙网,图7-15,蓝牙技术在多种设备上实现，包括手机、掌上电脑、无线键盘和鼠标、电脑

16、，以及打印机，以无线方式在一个小于30英尺（10米）的区域内互相交流。 除了可以连接到显示的设备外，蓝牙类似于一个网络设备，例如，将数据从一个PC传递到另一个,第7章 通信、互联网和无线技术,7.4 无线革命,52,一个802.11无线局域网,The Wireless Revolution 无线革命,第7章 通信、互联网和无线技术,1)配有无线网卡的移动笔记本电脑通过接入点通信连接到无线局域网。 (2)接入点使用无线电波从无线网到客户端适配器传播网络信号。 (3)客户端适配器将网络信号转换为移动设备可识别的数据。 (4)客户端适配器然后从移动设备上传回到接入点上，接入点继续向前传递数据到无线网

17、,53,无线计算机网络和互联网接入 热点：在公共场所的一个或多个接入点为特定区域提供最大的无线覆盖范围 弱安全性,7.4 无线革命,54,7.4.3 无线射率技术（RFID） 使用带有嵌入式微芯片的小标签，嵌入式微芯片包含关于项目、定位和天线的数据。 标签在短距离传递无线信号到指定的RFID读卡器上，读卡器通过网络将数据传送到计算机来处理 有源RFID:标签有电源，数据能够被复写，范围是成百英尺，比较昂贵 无源RFID：范围比较短、小，比较便宜，通过无线电频率能量提供动力,第7章 通信、互联网和无线技术,7.4 无线革命,55,1.无线电频率识别（RFID） 常见用途： 自动收费收集 在供应链中跟踪货物 要求公司有特殊的硬件和软件 降低标签成本，使RFID对许多公司是可行的,7.4 无线革命,56,RFID如何工作,图7-17,RFID使用低功率的无线电发射器读取存储在标签中距离从1英寸到100英尺的数据。读卡器从标签中捕获数据并通过网络发送给主机进行处理,一个微晶片保存数据，包含一个识别码。标签的剩余部分是一个向reader传送数据的天线,有一个天线可以不间断地传输数据。当感知到tag时，激活，质问tag。解码数据，然后，通过无线电或无线连接将数据传递给主机系统,处理从tag发来经读卡器转换的数据,主机,7.