第二章物理层传输介质与数据通信

第二章物理层传输介质与数据通信第1页，课件共108页，创作于2023年2月物理层定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。具体涉及接插件的规格、“0”、“1”信号的电平表示、收发双方的协调等内容。第2页，课件共108页，创作于2023年2月3物理层传输介质数据通信第3页，课件共108页，创作于2023年2月4物理层物理层发送方接收方传输介质传输介质实际上位于物理层以下，由物理层直接控制。线缆或自由空间传输介质:是计算机网络的主要组成部分之一， 是数据传输中收发双方的物理通路，其特性对网络的通信速度和通信量都有很大影响。第4页，课件共108页，创作于2023年2月5传输介质有线传输介质双绞线同轴电缆无线传输介质空间：无线电、微波、红外线光缆有线传输介质（导向）：双绞线、同轴电缆、光纤无线传输介质（非导向）：自由空间（无线电、微波、红外线）传输介质：分类第5页，课件共108页，创作于2023年2月6物理特性：传输介质的物理结构、特征阻抗等。传输特性：传输模拟信号还是数字信号，带宽等。连通特性：适合于点到点还是多点连接。传输范围：各点间允许的最大传输距离。抗干扰性：抗噪声、电磁干扰的能力。价格：包括安装与维护的价格。传输介质：几个指标第6页，课件共108页，创作于2023年2月7双绞线由两根彼此绝缘的铜线按照规则绞合在一起。传输介质：双绞线Twisted-paircable内导体芯线绝缘层外套第7页，课件共108页，创作于2023年2月8双绞线一般采用铜制，可以传输数字和模拟信号。每个长度单位内的绞合数决定了电缆的质量，绞合数越多，质量越好。双绞线多用于点对点连接。抗干扰性较差价格比较便宜传输介质：双绞线Twisted-paircable第8页，课件共108页，创作于2023年2月9双绞线根据绞合密度分为七类，密度越高质量越好。

1类质量最低，7类质量最高，目前用的最多是5类，如586A和586B。分类 带宽 数据速率 数字/模拟 用途1 很低 <100Kbps 模拟 电话2 <2MHz 2Mbps 模拟/数字

T-1线路3 16MHz 10Mbps 数字 LANs4 20MHz 20Mbps 数字

LANs5 100MHz 100Mbps 数字 LANs6 200MHz 1000Mbps 数字

LANs7 600MHz 1000Mbps数字

LANs目前LAN使用的双绞线的速率在100Mbps到1Gbps之间。传输介质：双绞线Twisted-paircable第9页，课件共108页，创作于2023年2月10双绞线的分类：

屏蔽双绞线（STP，Shieldedtwisted-pair）

非屏蔽双绞线（UTP,unshieldedtwisted-pair）屏蔽双绞线以铝箔屏蔽，以减少干扰和串音，质量好但更笨重更昂贵。非屏蔽双绞线（常用）双绞线外没有任何附加屏蔽传输介质：双绞线Twisted-paircable第10页，课件共108页，创作于2023年2月115类双绞线的连接器:RJ45水晶头

使用双绞线组网，要安装RJ45水晶头才可与网络设备连接。传输介质：双绞线Twisted-paircable第11页，课件共108页，创作于2023年2月RJ45引脚第12页，课件共108页，创作于2023年2月13T568A：

白绿／绿／白橙／蓝／白蓝／橙／白棕／棕T568B：

白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕传输介质：双绞线Twisted-paircable第13页，课件共108页，创作于2023年2月14

一端568B：白橙／橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕

一端568B：白橙/橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕直通线的线序（最常用）传输介质：双绞线Twisted-paircable第14页，课件共108页，创作于2023年2月15交叉线的线序一端568A：白绿／绿／白橙／蓝／白蓝／橙／白棕／棕

一端568B：白橙/橙／白绿／蓝／白蓝／绿／白棕／棕

传输介质：双绞线Twisted-paircable第15页，课件共108页，创作于2023年2月16直通线用途：（最常用）（计算机，路由器）连（交换机，集线器）直通线：即两个水晶头都使用T568B交叉线用途：

(计算机，路由器）连（计算机，路由器）

(集线器，交换机）连（集线器，交换机）交叉线：一个水晶头使用T568A，另一个使用T568B现在很多网络设备接口是直通线与交叉线自适应的传输介质：双绞线Twisted-paircable第16页，课件共108页，创作于2023年2月17两个同心的铜导线，一个空心金属圆柱体（外导体）和一根硬导线（内导体）按同轴构成，内外导体间有绝缘层。同轴电缆的抗干扰性比双绞线强，可以传输更高频率的信号，但是价格比双绞线贵。传输介质：同轴电缆Coaxialcable铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套第17页，课件共108页，创作于2023年2月18同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆基带同轴电缆用于传输数字信号，阻抗50

，一般用于局域网连接。又可分为细缆和粗缆：细缆用户间连接，粗缆用于主干连接宽带同轴电缆用于传输模拟信号，阻抗75

，一般用于有线电视信号的传输。传输介质：同轴电缆Coaxialcable第18页，课件共108页，创作于2023年2月19总线型LANBNCT型连接器每段最大长度500m每段最多站点数100两站点间最短距离2.5mBNC终接器传输介质：同轴电缆Coaxialcable第19页，课件共108页，创作于2023年2月20同轴电缆的连接器常用三种类型：BNC连接器：用于将电缆的一端连接到设备，如电视机上。BNCT型连接器：用于局域网，从主线路分支以连接计算机。BNC终接器：用于电缆的末端，以防止信号反射。BNC连接器BNCT型连接器BNC终接器传输介质：同轴电缆Coaxialcable第20页，课件共108页，创作于2023年2月传输介质：光纤Fiber第21页，课件共108页，创作于2023年2月22光纤的芯由玻璃构成的，传输光信号。应用在网络主干中，还有千兆、万兆以太网中。玻璃光纤：封套是玻璃，损耗小成本高，用于远距离宽带传输。塑料光纤：封套是塑料，损耗大成本低，用于近距离宽带传输。传输介质：光纤Fiber封套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯塑料外套封套外壳第22页，课件共108页，创作于2023年2月23光纤的特点：信号衰减少，可以无中继远距离传输；带宽大，传输速率高，传输能力强；由于传输信号是光而非电气信号，因此不受电磁的干扰，抗干扰能力强，无辐射，保密性好；重量轻，容量大，非常适合多媒体通信。缺点：光纤精确地连接需要较高的技术；

单向传播，要实现双向则需要两根光纤。如果光纤断裂，很难检测和修复。若干年将会继续使用的介质传输介质：光纤Fiber第23页，课件共108页，创作于2023年2月24光纤类型：

多模光纤Multi-modefiberMMF

性能稍差，价格稍低单模光纤Single-modefiberSMF性能较好，成本最高多模MMF

单模SMF直径:8/125、9/125、10/125μm直径:50/125、62.5/125μm多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播传输介质：光纤Fiber第24页，课件共108页，创作于2023年2月25光纤的连接器：方头插拔：圆头螺口：传输介质：光纤Fiber第25页，课件共108页，创作于2023年2月26无线传输不使用物理导体传输电磁波，信号通过自由空间传播。电离层电离层电离层地表传播天空传播视线传播传输介质：自由空间（无线传输）第26页，课件共108页，创作于2023年2月27无线传输介质可以解决有线传输介质难以架设的问题，如通过高山或岛屿等环境。无线传输无线电波微波红外线无线电波：用于多播通信，如收音机、电视以及寻呼系统。中播，短播。微波：用于单播通信，如移动电话、卫星通信和无线局域网，计算机网络。红外线：可以在封闭区域用于短距离通信，使用视线传播，如遥控器。传输介质：无线传输第27页，课件共108页，创作于2023年2月28无线电微波红外线可见光紫外线X射线

射线双绞线同轴电缆卫星地面微波调幅无线电调频无线电海事无线电光纤电视(Hz)f

(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线电传输介质：电信领域使用的电磁波的频谱

无线传输所使用的频段很广第28页，课件共108页，创作于2023年2月29地面微波两个地面站之间传送速率低，几百kb/s传输距离：50-100km数字微波接力站与天线的高度有关，与信号强度有关，与气象条件有关。地面站之间的直视线路微波传送塔地球传输介质：无线传输第29页，课件共108页，创作于2023年2月30卫星微波与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球传输距离很远传播延迟时间长地面站需要发射很强的信号，对地面站要求高。现在使用VSAT甚小孔径卫星终端Verysmallaperturesatelliteterminals,使得中小用户用的起卫星传播。离地球表面36,000公里地球270ms延迟传输介质：无线传输第30页，课件共108页，创作于2023年2月卫星通信是利用位于3万6千公里高空的人造地球卫星作为太空无人值守的微波中继站的一种特殊形式的微波接力通信。卫星通信能克服地面微波通信的距离限制,最大特点是通信距离远,且通信费用与距离无关。VSAT网通常由一个卫星转发器、一个大型主站和大量的VSAT小站组成，能单双向传输数据、语音、图像、视频等多媒体综合业务。如各国的大使馆与国内之间的通信都是通过VSAT来通信的。第31页，课件共108页，创作于2023年2月数据传输介质比较传输介质带宽速率/工作频带性能传输距离价格应用双绞线宽带基带≤1Gb/s较好模拟：10km数字：500m低模拟/数字信号传输50Ω铜轴电缆75Ω铜轴电缆基带10Mb/s较好＜3km低基带数字信号宽带≤450MHz较好100km中模拟、数据、音频光纤宽带49Gb/s很好2km以上高高微波宽带4～6GHz好几百km中等中等卫星宽带1～10GHz很好18000km高高以上介绍了双绞线、同轴电缆、光纤、微波、卫星通信5种介质，其区别如下：第32页，课件共108页，创作于2023年2月33物理层传输介质数据通信第33页，课件共108页，创作于2023年2月34调制解调器主机公用电话网调制解调器数字信号数字信号模拟信号模拟信号数据数据数据通信系统源系统目的系统传输系统主机数据通信:信号传输传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器输出信息第34页，课件共108页，创作于2023年2月35数据Data传送信息的实体(话音数据、二进制数据)

信息Information 数据的内容或解释。信号Signal 数据具体的物理表现。（电信号，光，无线电磁波）

它使数据能以适当的形式在介质上传输。信号有：模拟信号、数字信号数据以信号的形式传播：模拟信号与数字信号数据通信:信号第35页，课件共108页，创作于2023年2月36模拟信号时间上连续，包含无穷多个信号值。信号中没有断开或不连续的地方。数字信号时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号。数字信号模拟信号数据通信:信号第36页，课件共108页，创作于2023年2月37信道(Channel)：传送信号的线路(或通路)。有模拟信道和数字信道之分。传输介质与信道是不同范畴的概念；传输介质是指传送信号的物理载体；信道则提供了传输某种信号所需的带宽，体现介质的逻辑特性；一条传输介质可能同时提供多个信道；一个信道也可能由多个传输介质级联而成。传输介质与信道的区别DEMUXMUX信源信宿1条传输介质3个信道共享数据通信:信道第37页，课件共108页，创作于2023年2月38串行传输：

数据按位为单位以时间为序传输，一个信道。并行传输：

数据按位组为单位以时间为序传输，多个信道。

并行通信比串行通信速率快。

011110011110数据通信：信道第38页，课件共108页，创作于2023年2月39单工（Simplex）：信号单向传输。如：广播、电视。半双工（HalfDuplex）：信号可以双向交替传输，但不能在同一时刻。如：对讲机。全双工（FullDeplex）：信号可以双向同时传输，需要两条信道。如：电话。SimplexHalfdeplexFulldeplex数据通信:信道工作方式第39页，课件共108页，创作于2023年2月40模拟传输：以模拟信号形式传输数据。

不关心传输信号的内容，只关心怎么减少信号的衰减和失真；长距离传输时，采用信号放大器放大衰减的信号；

信号放大器其对信号进行简单的放大，但同时也放大了叠加在

原始信号中的噪声，即放大了信号的失真。数字传输：以数字信号形式传输数据。

关心传输信号的内容；长距离传输时，采用转发器；

转发器收到信号识别后,再重新生成新的信号发送出去，不累计噪声，可消除躁声的累积。数字传输质量好：抗干扰能力强、可以控制差错、便于计算机处理、保密性强。现在传输主干网络中（长距离传输）都采用数字传输，仅不得已时采用模拟传输。数据通信：数据传输第40页，课件共108页，创作于2023年2月41不同类型的信号在不同类型的信道上传输情况数据：数据信号：模拟信号数字信号信道：模拟信道数字信道数据通信:信号传输第41页，课件共108页，创作于2023年2月42调制与解调编码解码数字信号发送方接收方调制解调数据模拟信号发送方接收方编码与解码数据数据载波数据数据通信:信号传输第42页，课件共108页，创作于2023年2月43三种常用的调制技术（二元制调制）：幅移键控ASK(AmplitudeShiftKeying)频移键控FSK(FrequencyShiftKeying)相移键控PSK(PhaseShiftKeying)基本原理：用载波的不同参量进行调制。

载波S(t)=Acos(

t+

)

调制就是使A、

或

随数字基带信号的变化而变化。S(t)的参量包括：幅度A、频率

、初相位

数据通信:信号调制第43页，课件共108页，创作于2023年2月44幅移键控ASK：用载波的两个不同振幅表示0和1频移键控FSK：用载波的两个不同频率表示0和1相移键控PSK：用载波的起始相位的变化表示0和100110100010ASKFSKPSK数据通信:信号调制第44页，课件共108页，创作于2023年2月45不归零码(NRZ，Non-ReturntoZero)

二进制数字0、1分别用两种电平来表示：

高电平表示1，低电平表示0。

缺点：存在发送方和接收方的同步问题。一般计算机内部使用此种编码，因为内部受统一的时钟信号控制；而在网络中连续发送1或0时，如双方时钟有误差易产生错误。把数据转换成某种数字信号。常见有两类：不归零编码曼彻斯特编码（差分曼彻斯特编码）数据通信：信号编码第45页，课件共108页，创作于2023年2月46数字编码的波形图01001100011时钟不归零码数据通信：信号编码第46页，课件共108页，创作于2023年2月累积误差导致一位数据被重复采样两次。第47页，课件共108页，创作于2023年2月48曼彻斯特编码(ManchesterCode)用电压的变化表示0和1。规定在每个信号的中间发生跳变：高→低的跳变代表0，低→高的跳变代表1；每个信号中间的跳变在接收端可将其提取出来作为同步信号。因此，这种编码也称为自同步码(Self-SynchronizingCode)。

在网络中常用：每个bit中间有跳变，等于信号携带了时钟。缺点：需要双倍的传输带宽。信号传输速率（波特率）是数据传输速率的2倍。差分曼彻斯特编码(Differential～)每个信号的中间仍要发生跳变；用信号开始处有无跳变来表示0和1；有跳变为0，无跳变为1。数据通信：信号编码第48页，课件共108页，创作于2023年2月0000111111（3）曼彻斯特编码(Manchester)每位中间有一个电平跳变，该跳变既作为数据，又作为时钟同步信号。0:从低电位变化到高电位1:从高电位变化到低电位第49页，课件共108页，创作于2023年2月1111000000（4）差分曼彻斯特编码(DifferentialManchester)每位中间有跳变。每位开始时无跳变表示1，有跳变表示0第50页，课件共108页，创作于2023年2月51基带信号：将二进制数据经过编码变成数字信号。

基带传输：基带信号不调制，直接在信道上传输。应用：局域网。频带传输：将基带信号调制后，形成模拟信号，在信道上传输。宽带传输：将基带信号调制后，形成模拟信号，然后采用频分多路复用技术在共享逻辑信道上传输，实现宽带传输。应用：有线电视、ADSL、卫星通信

宽带传输分为多个信道，模拟和数字信号可混合使用，但通常需要解决数据双向传输的问题。混合光缆HFC中，450~550MHz是电视信号，550~750MHz是数字信号数据通信：数据传输第51页，课件共108页，创作于2023年2月52实际的信道（带宽受限、噪声、干扰）输入信号波形输出信号波形(失真不严重)输入信号波形实际的信道（带宽受限、噪声、干扰）输出信号波形(失真严重)任何实际的信道都是不理想的，在传输信号时会产生各种失真以及带来多种干扰。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形的失真就越严重。数据通信:信道极限速率第52页，课件共108页，创作于2023年2月53Shannon定理/香农定理在有噪声的信道中，当带宽为WHz,信噪比为S/N，

S为信道内所传信号的平均功率； N为信道内部的噪声的平均功率。信道极限传输速率=Wlog2（1+S/N）bps日常生活中，信噪比常用分贝（dB）表示，则：分贝（dB）=10log10S/N例如：噪声为30dB，则信噪比为S/N=1000数据通信:信道极限速率第53页，课件共108页，创作于2023年2月54例如：在有噪声的信道中，当带宽为100MHz,信噪比为30dB，求信号最大传输速率是多少？解：根据香农定理,

信号最大传输速率=Wlog2（1+S/N）=100Mlog2（1+1000）=1000Mbps这是在噪声信道中传输速率的极限，实际上是不可能达到的。说明：实际信号的数据传输速率比香农的极限传输速率低。数据通信:信道极限速率第54页，课件共108页，创作于2023年2月2-55FDM频分复用把金属线路的频带（Hz）划分为若干个子频带，每路信号占用一个子频段。每个子频段在功能上就是一个信道。子频带间应留有防护频带，以保证各个子频带互相隔离不会干扰。举例：高速公路，不同的车道多路复用技术频率时间子频带1子频带2子频带3子频带4子频带5第55页，课件共108页，创作于2023年2月2-56CH2CH1CH3原频带CH1CH2CH3移频后频带MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器0404kHz48kHz812kHz012假定：一路语音信号占用的带宽是4kHz，要将三路语音合并到一条带宽为12kHz(0kHz~12kHz)的链路。FDM频分复用第56页，课件共108页，创作于2023年2月2-57WDM:是合并多路光信号的多路复用技术。波分复用原理（光的频分复用）将光纤的整个波段划分为若干个子波段，每路信号占用一个子波段来进行传输。（用于高速传输的光缆）F2F1F3光谱F1F2F3共享光纤的光谱

光纤2光纤3光纤1

棱柱/衍射光栅WDM波分复用第57页，课件共108页，创作于2023年2月

1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm1310nm8

2.5Gb/s20Gb/s复用器分用器EDFA120km光调制器光解调器DWDM密集波分复用第58页，课件共108页，创作于2023年2月时分复用则是将时间划分为一段段等长的时分复用帧。每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙。每一个用户所占用的时隙是周期性地出现（其周期就是TDM帧的长度）。时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。TDM时分复用第59页，课件共108页，创作于2023年2月频率时间BCDBCDBCDBCDAAAAA在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧TDM时分复用第60页，课件共108页，创作于2023年2月频率时间CDCDCDAAAABBBBCDB在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧TDM时分复用第61页，课件共108页，创作于2023年2月频率时间BDBDBDAAAABCCCCDC在

TDM

帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧TDM时分复用第62页，课件共108页，创作于2023年2月频率时间BCBCBCAAAABCDDDDD在TDM帧中的位置不变TDM帧TDM帧TDM帧TDM帧…TDM帧TDM时分复用第63页，课件共108页，创作于2023年2月ABCDaabbcdbcattttt4个时分复用帧#1④③②①acbcd时分复用#2#3#4用户时分复用可能造成线路资源浪费：使用时分复用传送计算机数据时，由于计算机数据的突发性，用户对分配到的信道的利用率一般不高。

第64页，课件共108页，创作于2023年2月统计时分复用STDM用户ABCDabcdttttt3个STDM帧#1④③②①acbabbcacd#2#3统计时分复用第65页，课件共108页，创作于2023年2月码分复用CDM常用的名词是CDMA

(CodeDivisionMultipleAccess，码分多址)，用于3G无线移动通信。抗干扰能力强，可靠，安全保密，系统容量大，辐射低。每一个比特时间划分为

m个短的间隔，称为码片(chip)。第66页，课件共108页，创作于2023年2月每个站被指派一个唯一的mbit

码片序列(chipsequence)。如发送比特1，则发送自己的mbit码片序列。如发送比特0，则发送码片序列的二进制反码。例如，S站的8bit码片序列是00011011。发送比特1时，就发送序列00011011，发送比特0时，就发送序列11100100。第67页，课件共108页，创作于2023年2月CDMA的重要特点S站的码片序列的向量表示：(–1–1–1+1+1–1+1+1)每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，还必须互相正交(orthogonal)。第68页，课件共108页，创作于2023年2月码片序列的正交关系令向量S表示站S的码片向量，令T表示其他任何站的码片向量。两个不同站的码片序列正交，就是向量S和T的规格化内积都是0：第69页，课件共108页，创作于2023年2月码片序列的正交关系举例令向量S为(–1–1–1+1+1–1+1+1)，向量T为(–1–1+1–1+1+1+1–1)。把向量S和T的各分量值代入上式就可看出这两个码片序列是正交的。第70页，课件共108页，创作于2023年2月任一个码片向量和自己的规格化内积是1。任一个码片向量和自身反码的向量的规格化内积是–1。

正交关系的另一重要特性第71页，课件共108页，创作于2023年2月CDMA工作原理S站的码片序列S110ttttttS站发送的信号SxT站发送的信号Tx叠加信号R=Sx+Tx规格化内积S

RS站要发送的数据发送端接收端-1-1-1+1+1-1+1+1+1+1+1-1-1+1-1-1-2-200+20+20-1-1-1+1+1-1+1+1-2-200+20+20+2+200-20-2011-1110第72页，课件共108页，创作于2023年2月交换技术电路交换（电话）报文交换（电报）分组交换第73页，课件共108页，创作于2023年2月电路交换和分组交换电路交换在数据传输前，必须建立端到端的连接一旦某个节点故障，必须重新建立连接连接建立后，数据的传输没有额外的延时数据中不必包含地址域，仅需较短的虚电路号数据按序传输，但信道的使用率较低适合长时间传输大批量的数据，如流数据计算机网络讨论的是电路交换和分组交换第74页，课件共108页，创作于2023年2月第75页，课件共108页，创作于2023年2月…

交换机第76页，课件共108页，创作于2023年2月电路交换举例A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA第77页，课件共108页，创作于2023年2月电路交换举例C和D通话只经过一个本地交换机通话在C到D的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA第78页，课件共108页，创作于2023年2月电路交换和分组交换（续）分组交换在数据传输前，不必建立端到端的连接只要下一个节点空闲，即可传输信道的使用率较高数据的传输采用存储转发，延时不可估计数据中必须包含地址域接收到的分组不一定按序，可能还需重组适合传输文本型数据第79页，课件共108页，创作于2023年2月分组交换与报文交换相似，只是将报文分为若干个定长的分组，每个分组为一个子报文每个分组中必须包含目的地址,并采用存储-转发机制线路的利用率较高由于采用store-forward机制，所以在数据传输过程中，除了信号传播的延时之外，还有存储和转发的延时，而且可能延时较大，且不可估计每个中间站点必须有缓存，但由于报文大小固定，所以缓存通常在内存中设置接收分组和发送分组的顺序可能不一致，并且可能还需要重组第80页，课件共108页，创作于2023年2月因特网的核心部分因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。第81页，课件共108页，创作于2023年2月H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机第82页，课件共108页，创作于2023年2月H1H5H2H4H3H6发送的分组路由器AEDBC网络核心部分主机第83页，课件共108页，创作于2023年2月分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组H2向H6

发送分组注意分组路径的变化！路由器主机第84页，课件共108页，创作于2023年2月注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组路由器主机在路由器

E

暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机

H5在路由器

C

暂存查找转发表找到转发的端口在路由器

A

暂存查找转发表找到转发的端口第85页，课件共108页，创作于2023年2月路由器在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。

第86页，课件共108页，创作于2023年2月主机和路由器的作用不同主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。第87页，课件共108页，创作于2023年2月分组交换的优点高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。可靠

保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。第88页，课件共108页，创作于2023年2月分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。第89页，课件共108页，创作于2023年2月存储转发原理

并非完全新的概念在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(messageswitching)。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。第90页，课件共108页，创作于2023年2月三种交换的比较P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发第91页，课件共108页，创作于2023年2月虚电路交换将电路交换的概念引入到分组传输虚电路连接的建立

传输方发起连接请求，中间节点根据路径信息建立交换表，在交换表内，节点为连接分配一个虚电路号，并与输出端口号相关联，表示用户信息从该端口输入，立即从相关联的输出端口输出到下一节点虚电路连接的传输

分组中没有目的地址，只有虚电路号，接收分组时只检查其头部，一旦得到其虚电路号，则立即查交换表，转发至适当的端口（非store-forward

）虚电路连接的拆除第92页，课件共108页，创作于2023年2月信元交换将分组分成固定长的单元—信元，并用虚电路方式交换ATM网用这种交换方式第93页，课件共108页，创作于2023年2月数据通信基本概念信号和信道位同步和帧同步数据的编码串行和并行采样和量化复用技术数据的传输交换技术第94页，课件共108页，创作于2023年2月3-95计算机网络的性能指标第95页，课件共108页，创作于2023年2月-96在传统通信工程中，带宽指信道或信号的频率上界与下界的差值，以赫兹（Hz）为单位计量。在计算机网络中，使用每秒传输多少位（比特）作为带宽的计量单位，即信道的“最高数据传输速率”。数据传输中，数据是串行传输的，即一个比特接一个比特地传输。数据传输速率的单位是比特/每秒

(b/s

或bps)

bitsperSecond

速率与带宽Kb/s千比每秒（103b/s） Mb/s兆比每秒（106b/s）Gb/s吉比每秒（109b/s） Tb/s太比每秒（1012b/s） 注意：K=210=1024M=220,G=230,T=240常用的带宽单位第96页，课件共108页，创作于2023年2月-97在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。每秒106个比特时间1010111s带宽为1Mb/s时间每秒4106个比特0.25s带宽为4Mb/s带宽第97页，课件共108页，创作于2023年2月-98带宽比特是网络通信技术中的最小单位。（bit位）字节是计算机内部存储文件的最小单位。（Byte字节）000101010一字节一比特8位（1byte=8bits）注意：B/s的含义是字节/每秒，b/s的含义是比特/每秒。1KB =1024

Byte 1Kb=1024

bit

1MB =1024

Kbyte 1Mb=1024

Kbit

1GB =1024

Mbyte1Gb=1024

Mbit1MB/s=8Mb/s对不对？第98页，课件共108页，创作于2023年2月上面这是一般情况下MB/s与Mbit/s的对应关系，但在硬盘的数据传输率上二者就不能用一般的MB和Mbit的换算关