信息网络通信基础

Chapter1IntroductionDepartmentofElectronicandCommunicationEngineeringNCEPU1234Chapter1Introduction绪论51-1DATACOMMUNICATIONS数据通信Thetermtelecommunicationmeanscommunicationatadistance.Theworddatareferstoinformationpresentedinwhateverformisagreeduponbythepartiescreatingandusingthedata.Datacommunicationsaretheexchangeofdatabetweentwodevicesviasomeformoftransmissionmediumsuchasawirecable.Components

组成DataRepresentation

数据表示DataFlow数据流Topicsdiscussedinthissection:6Datacommunicationsaretheexchangeofdatabetweentwodevicesviasomeformoftransmissionmediumsuchasawirecable.Theeffectivenessofadatacommunicationssystemdependsonfourfundamentalcharacteristics:Delivery.传递性ThesystemmustdeliverdatatothecorrectdestinationAccuracy.准确性Timeliness.及时性Jitter.抖动性Jitterreferstothevariationinthepacketarrivaltime.(audioorvideo)7Figure1.1

Fivecomponentsofdatacommunication1.Message报文2.Sender发送方

3.Receiver接受方4.Medium介质5.Protocol协议8DataRepresentation数据表示Text文本Numbers数字Images图像Audio音频Video视频9Figure1.2Dataflow(simplex,half-duplex,andfull-duplex)p6

数据流分为单工、半双工和双工101-2NETWORKS网络Anetworkisasetofdevices(oftenreferredtoasnodes)connectedbycommunicationlinks.Anodecanbeacomputer,printer,oranyotherdevicecapableofsendingand/orreceivingdatageneratedbyothernodesonthenetwork.网络是指由介质链路连接在一起的一系列设备（常常被称为网络节点）DistributedProcessing

分布式处理NetworkCriteria

网络准则PhysicalStructures物理结构NetworkModels网络模型

CategoriesofNetworks网络分类

InterconnectionofNetworks:Internetwork网络互联：因特网Topicsdiscussedinthissection:111.2.1Distributedprocessing分布式处理Advantages:Security/encapsulation安全性/封装性Distributeddatabases分布式数据库Fasterproblemsolving更快的解决问题方式Securitythroughredundancy通过冗余达到安全性Collaborativeprocessing协作处理12

安全性网络准则可靠性性能性能：多种形式衡量，包括传输时间和响应时间。性能取决于多种因素用户数量、传输介质类型、所连接的硬件能力以及软件效率可靠性：出现故障的频率、一条链路从故障恢复所花费的时间可靠性：保护数据免受未授权的访问1.2.2NetworkCriteria网络准则13Figure1.3Typesofconnections:point-to-pointandmultipoint点到点和多点ReservedcapacityVSSharedcapacity连接类型1.2.3物理结构PhysicalStructures14Figure1.4Categoriesoftopology物理拓扑结构15Figure1.5Afullyconnectedmeshtopology(fivedevices)优点:专用线路

dedicatedlinks健壮性robust秘密性、安全性privacy/security故障识别、排除

faultidentification/isolation缺点：安装复杂，费用离谱16ExampleTheLuckyDuckyCorporationhasafullyconnectedmeshnetworkconsistingofeightdevices.Calculatethetotalnumberorcablelinksneededandthenumberofportsforeachdevices.SolutionNumberoflinks=n(n-1)/2=8(8-1)/2=28Numberofportsperdevice=n-1=8-1=717Figure1.6AstartopologyconnectingfourstationsAdedicatedpoint-to-pointlinkonlytoacentralcontroller,hub星型拓扑用于局域网中，高速局域网通常用星型拓扑结构18Figure1.7AbustopologyconnectingthreestationsUsedinearlyEthernetLANsbuttheyarelesspupularnow.总线拓扑是多点配置的(multipoint)。

Easeofinstallation;lesscabling;

易安装，使用电缆最少，主缆能支持的抽头数和抽头之间的距离都有限制，在各个抽头处的信号反射会降低传输质量。 健壮性差(robustness)引出线分接头19Figure1.8Aringtopologyconnectingsixstations被IBM引入令牌环局域网时曾盛行一时，目前要求高速局域网，这种拓扑结构就不流行了。Example1.2IfthedevicesinExample1.1areconfiguredasaringinsteadofamesh,howmanycablelinksarerequired.20Figure1.9Ahybridtopology混合:astarbackbonewiththreebusnetworks211.2.4NetworkModels网络模型OSI7-layermodelInternet5-layermodel1.2.5CategoriesofNetworks网络分类LocalAreaNetwork局域网WideAreaNetwork广域网MetropolitanAreaNetwork城域网InterconnectionofNetworks:Internetwork

网络互联：因特网22Figure1.10AnisolatedLANconnecting12computerstoahubinacloset房间Currently,LANsizeislimitedtoafewkilometers.CommonLANtopologies:bus,ring,andstar.Speedsarenormally100or1000Mbps,wirelessLANs23Figure1.11WANs:aswitchedWANandapoint-to-pointWANWAN:X.25;ATM241.12AheterogeneousnetworkmadeoffourWANsandtwoLANsInternetworkheterogeneous不同种类的251-3THEINTERNET因特网TheInternethasrevolutionized彻底改变

manyaspectsofourdailylives.Ithasaffectedthewaywedobusinessaswellasthewaywespendourleisuretime.TheInternetisacommunicationsystemthathasbroughtawealthofinformationtoourfingertipsandorganizeditforouruse.ABriefHistory

历史简介TheInternetToday(ISPs)

因特网现状（因特网服务提供商）Topicsdiscussedinthissection:26ARPA：AdvancedResearchProjectsAgency(美国国防部)高级计划研究署

70年代初的美国深陷在越南战场的泥潭中，不能自拔，而国内的反战呼声一浪高过一浪。美国到了二战后第一个内外交困的年代。虽然这样，但是国内的各种科学技术还是在飞速地发展。ARPANET在不断地壮大。

1970年的ARPANET已初具雏形，并且开始向非军用部门开放，许多大学和商业部门开始接入。但是它只有四台主机联网运行，甚至连局域网（LAN）的技术也还没有出现。当时用作接口机的HoneywellDDP516型小型机的内存只有12K。

ARPANET在洛杉矶的加利福尼亚大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机采用分组交换技术，通过专门的接口信号处理机（IMP：interfacemessageprocessor）和专门的通信线路相互连接。为了把这四个不同型号、使用不同操作系统、不同数据格式、不同终端的计算机连在一起实现相互通信和资源共享，有许许多多的人为此煞费苦心、艰辛探索，付出了无数的心血。其中包括有“阿帕网”之父的拉里·罗伯茨。

(信息技术处处长-鲍勃·泰勒

,ARPA署长-赫兹菲尔德)27ARPANET：最初，ARPAnet主要是用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。ARPAnet在技术上的另一个重大贡献是TCP/IP协议簇的开发和利用。作为Internet的早期骨干网，ARPAnet的试验并奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络互联的一系列理论和技术问题。1983年，ARPAnet分裂为两部分，ARPAnet和纯军事用的MILNET。同时，局域网和广域网的产生和逢勃发展对Internet的进一步发展起了重要的作用。ARPANET另一项好处是，资讯高速公路使得全世界的hackers能聚在一起，不再像以前孤立在各地形成一股股的短命文化，网络把他们汇流成一股强大力量。

28ChronologyofInternet

Evolution1966:ARPApacketswitchingexperimentation1969:1stARPANETnodesoperational1972:Distributedemailinvented(1stkillerapplication:75%oftraffic)1973:1stnon-UScomputerlinkedtoARPANET1975:ARPANETtransitionedtoDefenseCommunicationsAgency1980:TCP/IPexperimentationbegins1981:Newhostaddedevery20days1983:TCP/IPswitchovercomplete1986:NSFnetbackbonecreated1990:ARPANETretired1991:Gopherintroduced1991:1991:PGPreleased1992:Mosaicinvented1995:Internetbackboneprivatized1996:OC-3(155Mbps)backbonebuilt1998:Numberofregistereddomainnamesexceed2million2000:Numberofindexablewebpagesexceed1billion29Figure1.13HierarchicalorganizationoftheInternetISP：Internet

ServiceProvider301-4PROTOCOLSANDSTANDARDS协议和标准Inthissection,wedefinetwowidelyusedterms:protocolsandstandards.First,wedefineprotocol,whichissynonymouswithrule.Thenwediscussstandards,whichareagreed-uponrules.Protocols协议Standards标准StandardsOrganizations

标准化组织

InternetStandards

因特网标准Topicsdiscussedinthissection:31PerformanceNumberofusersTypeoftransmissionmediumHardwareSoftwareReliabilityFrequencyoffailure故障频率Recoverytimeofanetworkafterafailure网络故障恢复时间Catastrophe灾难性事故SecurityUnauthorizedaccess未授权访问Viruses病毒32Indatacommunication,aprotocolisasetofrules(conventions)thatgovernallaspectsofinformationcommunicationNote:在数据通信中,协议是指一组用来控制信息通信的各个方面的规则(约定)33