《网络与数据通信》ppt课件

1、(1) 面向终端的计算机网络 图2.1 面向终端的计算机网络表示图(2) 多机互连系统 经过通讯线路和设备把计算机衔接起来，使之能相互通讯现代计算机网络的雏形 计算机公司自行研制，缺乏一致规范 例如，IBM公司 SNA网和DEC公司 DNA网 (3) 开放式规范化计算机网络 1977年，国际规范化组织ISO(International Standardization Organization)设立分委员会SC16，以“开放系统互连为目的，专门研讨网络体系构造、互连规范等。1984年，ISO正式公布了OSI(Open System Interconnection)参考模型。OSI参考模型的提出，

2、处理了不同厂家消费的计算机之间的互连问题，现代计算机网络便是以OSI模型为规范进展任务的。(1) 计算机网络的定义 计算机网络是利用通讯设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统衔接起来，在相应软件(网络操作系统、网络协议、网络通讯、管理和应用软件等)的支持下，以实现数据通讯和资源共享为目的的系统。 图2.2 计算机网络构成表示图计算机网络是由资源子网(虚框外部)和通讯子网(虚框内部)构成的，资源子网担任信息处置，通讯子网担任全网中的信息传送。 (2) 计算机网络的功能 信息交换 资源共享 平衡运用网络资源 分布处置 数据信息的综合处置 提高计算机的平安可靠性 (3) 计算机网络的分类 u 按

3、通讯间隔和作用范围划分：广域网、局域网和城域网。u 按数据交换方式划分：电路交换网、报文交换网和分组交换网。按覆盖范围对网络进展划分u局域网LAN：Local Area Network是一种在近间隔内具有很高数据传输速率的物理网络，覆盖范围在几米到几千米之间。如：以太网、令牌总线网、令牌环网等。u广域网WAN：Wide Area Network 广域网又称远程网， 通常是指作用范围为几十到几千公里的网络。u城域网MAN：Metroplitan Area Network) 通常是指作用范围在WAN与LAN 之间，其运转方式与LAN类似，但间隔可以到550千米的网络按数据交换方式划分 u 电路交换

4、网：电路交换方式类似于传统的交换方式，用户在开场通讯前必需恳求建立一条从发送端到接纳端的物理信道，并且双方在通讯期间一直占用该信道。 u 报文交换网 ：当一个节点要发送报文时，它将一个目的地址附加到报文上，网络节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个节点，不断逐个节点地转送到目的节点。端节点之间无需先经过呼叫建立衔接。 u 分组交换网：将报文分成假设干个分组，每个分组的长度有一个上限，有限长度的分组可以减少每个节点所需的存储空间，分组可以存储到内存中提高交换速度。分组交换网适用于交互式通讯，如终端与主机间的通讯。 (4) 典型的计算机网络运用系统 办公自动化OA(Office Auto

5、mation)；工业自动化IA(Industrial Automation)；管理信息系统MIS(Manage Information System)；图书、信息检索系统；证券及期货买卖系统；POS与ATM系统；电子政务(Electronic Government)；电子商务(Electronic Business)；远程教育(Distance Education)； (1) 总线型构造 (2) 星型构造(3) 环形构造(4) 混合型构造 网络拓扑采用一种传输媒体作为公用信道，一切站点都经过相应的硬件接口直接衔接到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。 (1) 总线型构造图2.3 总线

6、拓扑构造表示图(1) 总线型构造总线拓扑的优点是：总线构造需求的电缆数量少。总线构造简单，又是无源任务，有较高的可靠性。易于扩展，数据端用户入网灵敏。总线拓扑构造的缺陷是：总线的传输间隔有限，通讯范围遭到限制。当接口发生缺点时，将影响全网，且诊断和隔离较困难。一次仅能由一个端用户发送数据，其它端用户必需等待，直到获得发送权，因此媒体访问控制机制较复杂。(2) 星型构造图2.4 网的星型构造 图2.5 以Hub为中心的构造 星型拓扑的优点是：控制简单 。缺点诊断和隔离容易 。方便效力 。星型拓扑构造的缺陷是：电缆长度和安装任务量可观 。中央节点的负荷较重，构成信息传输速率的瓶颈 。对中央节点的可

7、靠性和冗余度要求高 。(2) 星型构造(3) 环型构造 环型拓扑构造是由站点和衔接站点的链路组成的一个闭合环。 图2.6 环型拓扑构造表示图(3) 环型构造环型拓扑的优点是：电缆长度短 。当添加或减少任务站时，只需简单的衔接操作 。 可运用光纤 。环型拓扑构造的缺陷是：节点缺点会引起全网缺点 。缺点检测困难 。环型拓扑构造的媒体访问控制协议都采用令牌传送的方式，在负载较轻时，信道利用率相对来说就比较低。(4) 混合型构造将总线型、星型、环型中的某两种单一拓扑构造混合起来，取两者的优点构成的拓扑。 图2.7 “星环拓扑表示图 (4) 混合型构造图2.8 “星总拓扑表示图(4) 混合型构造 环型拓

8、扑的优点是：缺点诊断和隔离较为方便 。易于扩展 。安装方便 。环型拓扑构造的缺陷是：需求选用带智能的集中器 。缺点检测困难 。像星型拓扑构造一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会添加 。(1) 常用术语常用术语(2) 通讯方式通讯方式(3) 常用目的常用目的(1) 常用术语常用术语 u 信息u 数据和信号u 信道u 码元和码字 (2) 通讯方式通讯方式 u 单工通讯方式 u 半双工通讯方式 u 全双工通讯方式 图2.9 数据通讯方式(3) 常用目的常用目的u 比特率S 和波特率B u 带宽 u 信道容量 u 误码率Pe (1) 传输方式传输方式 (2) 调制与编码调制与编码(3) 异步传输与同

9、步传输异步传输与同步传输 (4) 多路复用技术多路复用技术 (1) 传输方式传输方式按照传输信号的时序：按照传输信号的时序：u串行传输串行传输u并行传输并行传输发送设备接收设备(b) 并行传输方式发送设备接收设备(a) 串行传输方式图2.10 传输方式 (1) 传输方式传输方式按照传输信号的表示方式按照传输信号的表示方式 ：u模拟数据模拟数据u数字数据数字数据数字数据在通道中的传输又可分为“基带传输和“宽带传输。 基带传输有三种编码方法 ： u 非归零编码 u 曼彻斯特编码 u 差分曼彻斯特码 010010110数据同步时钟(a) 非归零编码(b) 曼彻斯特编码(c) 差分曼彻斯特码图2.11

10、 数字信号的三种编码 (1) 传输方式传输方式(1) 传输方式传输方式按照传输介质可分：按照传输介质可分：有线传输：线、双绞线、同轴电缆、光缆、有形传输介质。无线传输：无线电、微波、卫星、通讯信道、激光和红外线等。u有线传输有线传输u无线传输无线传输(2) 调制与编码调制与编码调制：将数字信号转换成模拟信号调制：将数字信号转换成模拟信号解调：把模拟信号转化为数字信号解调：把模拟信号转化为数字信号载波信号可以用数学表达式表示为：U(t)=A(t)sin(t+) (2.4)经过调制参数的改动对模拟信号进展编码，构成调幅、调频和调相三种根本调制方式。 (2) 调制与编码调制与编码01000110F1

11、F2F1F1F2F1(a) 幅度调制(b) 频率调制(c) 相位调制 1 绝对调相2相对调相图2.12 数据调制方式(3) 异步传输与同步传输异步传输与同步传输异步方式：在被传送字符前后加起止位，实现定时的传输方式。图2.13 异步传输方式(3) 异步传输与同步传输异步传输与同步传输同步方式：大的数据块一同发送，在它的前后运用一些特殊字符进展标识。 图2.14 同步传输方式(4) 多路复用技术多路复用技术多路复用技术是指在同一传输介质上“同时传送多路信号的技术。 多路复用技术的本质就是共用物理信道，有效利用通讯线路。 图2.15 多路复用技术原理图(4) 多路复用技术多路复用技术频分多路复用(

12、FDM) 图2.16 频分多路复用(4) 多路复用技术多路复用技术时分多路复用(TDM) 图2.17 时分多路复用(4) 多路复用技术多路复用技术波分多路复用(WDM) 图2.18 波分多路复用(1) 线路交换线路交换 (2) 报文交换报文交换(3) 分组交换分组交换 (1) 线路交换线路交换图2.19 线路交换图示 (1) 线路交换线路交换由于在电路交换中，在通讯两方进展通讯的一切时间内一直占用了端到端两个节点的固定传输带宽，所以电路交换是一种面向衔接的通讯方式。线路交换过程包含三个阶段：在网络上两个通讯节点开场通讯前，交换机必需为两个通讯节点建立一条通讯线路 ，而且这条线路要从通讯开场坚持

13、到通讯终了；当通讯线路建立后，两个通讯节点经过这条线路传输数据，此时线路可以全双工任务即可以同时发送和接纳数据；当通讯节点中的任何一方终了通讯时释放这条通讯线路。(2) 报文交换报文交换图2.20 报文交换图示 报文交换是一种在某站收到报文后，首先将其存储起来，待有空闲出现时，再将其转发出去的一种技术，因此称为“存储转发(Store-and-Forward Exchanging)式交换，主要用于非实时的通讯。 (2) 报文交换报文交换(3) 分组交换分组交换图2.21 分组交换图示 分组交换又叫包交换，即根据报文交换传输，它的特点是对传输的数据大小不加限制，而对某些大报文的传输，将大报文分成假

14、设干个报文分组包，并以报文分组为单位，在网络中传输，每一报文分组均含有源地址、目的地址等信息。同一个报文的不同分组可以沿不同的途径传输，到达终点后，再将它们组装成完好的报文。 (3) 分组交换分组交换(1) 过失的产生过失的产生 (2) 过失检测过失检测(3) 过失控制技术过失控制技术 (1) 过失的产生过失的产生传输过失：经过通讯信道接纳到的数据与原来发送的数据不一致的景象。过失的分类与过失出现的能够缘由如下：u 热噪声过失：由传输介质的内部要素引起，如噪声脉冲、衰减延迟失真等。 u 冲击噪声过失：由外部要素引起，如电磁干扰噪声、工业噪声等。 (2) 过失检测过失检测经过在发送方的数据中添加

15、一些用于检查过失的附加位，在接纳方经过同样的方法检查接纳信号，经过译码发现过失。用于检测过失的附加位被称为检错码或校验码。 常用的检错法： u 奇偶校验 u 行列监视u循环冗余校验 (3) 过失控制技术过失控制技术u 停顿等待的ARQ协议方式 u 延续的ARQ协议方式 u 当发现错误时采用过失控制机制进展纠正，常用的过失控制经过反响重发的方法实现纠错。反响重发有两种方式：网络协议主要由以下三个要素组成：语法，语义，同步。 网络协议是计算机网络不可短少的组成部分，相当于我们人类的言语。 将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系构造。网络的体系构培育是计算机网络及其部件所应完成的功能的准确

16、定义。甲地乙地运输部门间约定邮局间约定用户间约定邮局/运输部门约定运输部门运输部门邮局：B收信人：乙发件人：甲用户/邮局约定邮局：A图2.22 邮政系统分层模型n1层n服务层n1层图2.23 层次模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层协议应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议物理层协议图2.24 OSI参考模型图2.25 层次构造模型中数据的实践传送过程TCP/IP是由以传输控制协议TCP和网际协议IP为代表的许多协议组成的协议集。图2.28 TCP/IP协议体系构造(1) 局域网的覆盖范围小，通常在一栋大楼或一个有限区域范围内部。 (2) 局域网的衔接要专门布线。 (3) 局域网拥有较高的内部数据传输速率。 (4) 局域网有较低的时延和较低的误码率。 (5) 局域网普通采用广播技术而非交换技术。 局域网规范，称为IEEE802规范。局域网体系构造由物理层、介质访问控制子层MAC和逻辑链路子层LLC组成。图2.29 IEEE802参考模型和OSI模型(3) 以太网是最胜利的局域网技术，也是当前运用最广泛的一种局域网。 (4) IEEE802.3数据帧格式 前导帧定界符目的地址源地址长度LLC DATA填充码FCS图2.30 数据帧构造图(5) 采器具有冲突检测(CD)