第2章-计算机网络通信与体系结构要点.ppt

1、第2章计算机网络通信和体系结构，2.1数据通信基础2.2计算机网络体系结构2.3数据传输介质2.4网络拓扑，主要内容，2.1数据通信基础主要内容，2.1.1数据通信的基本概念2.1.2模拟数据和数字数据的传输形式2.1.3数据传输中的错误检测和纠正2.1.4多路复用2.1.5数据传输模式2.1.6数据交换模式返回，2.1.1数据通信的基本概念，1数据(数据是有意义的实体和形式2)信号(信号是数据的电磁或电子代码。)3信息(信息是数据的内容和解释。信息源(在通信过程中发送信息的设备称为信息源。5接收器(在通信过程中接收信息的设备称为接收器。)6个信道(信源和信宿之间的通信线路称为信道。)，返回，

2、2.1.2模拟数据和数字数据的传输形式，1模拟信道上模拟数据的传输如图2模拟信道上数字数据的传输(频带传输：只占用有限的频带)如图3数字信道上模拟数据的传输4数字信道上数字数据的传输(基带传输占用较大的频带)如图1返回。模拟信道上模拟数据的传输。返回，2。模拟信道上的数字数据传输。模拟信道上的数字数据传输(续)，只有两个相位的相位调制模式称为两相调制。为了提高信息的传输速率，通常使用四相调制和八相调制。(a)四相调制模式下的相位分布，(b)八相调制模式下的相位分布，以及(3)模拟数据在数字信道上传输。在公共电话网络中，大多数连接到交换机的线路都是数字化的。因此，模拟数据信号必须先转换成数字信号

3、，然后才能在数字通道上传输。当信号进入接收器的用户时，数字信号再次被转换成模拟数据信号。4.数字数据在数字通道上传输，返回，交替标记反转，单极性编码，常用的RS-232是典型的非归零型双极二进制编码接口电路。与单极性码相比，交替标记反转具有更高的可靠性和更强的抗干扰性。2.1.3数据传输中的检错和纠错，差错率常用来表示误码的程度。误码率可以表示为：在计算机通信网络中，通常要求误码率在10-510-9之间。信道噪声可分为热噪声和脉冲噪声。热噪声是由传输介质导体的电子热运动产生的。热噪声是一种随机噪声，它引起的传输误差是随机误差。这种错误的特点是数据序列中前后位之间的错误是相互独立的。脉冲噪声是由

4、外部电磁突发干扰引起的。与热噪声相比，脉冲噪声具有更大的振幅，这是传输误差的主要原因。错误之间有关联。2.1.3数据传输中的检错和纠错，1检错码检错码是指发送每组信息时发送一些附加的电位，通过这些电位接收端可以判断接收到的数据是否正确。(奇偶校验，循环冗余校验)2纠错码是指在发送每组信息时发送足够多的附加信息。在这些附加信息的帮助下，接收端不仅可以在接收解码器的控制下发现错误，还可以自动纠正它们。(块检查)，返回，2.1.4多路复用。下图显示了多路复用的原理。在发送端，多路复用器组合N个输入信号，在接收端，多路复用器通过解码从复合信号中分离出原始信号。它可以分为三类：频分复用(FDM)和时分复

5、用(时分复用)，波分复用，返回和频分复用。当物理信道的可用带宽超过单个信号所需的带宽时，物理信道的总带宽可以被分成几个子信道，每个子信道发送单个信号。(例如，语音信号300-3400赫兹)为了避免相邻频带之间的干扰，一定的间隙m，返回、时分复用。如果物理信道的传输速率超过飞行源所需的数据传输速率，则物理信道可以被划分为多个时间片，供多个源轮流使用。波分复用(WDM)用于在一根光纤中同时传输多个光信号。基本原理是将不同波长的光波组合在一起，在发送端复用成一根光纤，然后在接收端将组合后的光波分离出来，发送到不同的终端。波分复用(WDM)技术被广泛使用：光束的信号带宽通常只有几兆字节，但不可能在光电

6、介质之间进行更快的转换。一根光纤的带宽约为25000千兆赫，因此可以通过多路复用来构建多个通道。波分复用(WDM)技术对网络扩展和宽带业务的发展具有重要意义。2.1.5数据传输模式，1并行传输模式采用并行传输模式，可一次传输多位数据。因此，从发送端到接收端的信道需要几条传输线。例如，计算机的并行端口通常用于连接打印机，并一次并行输出8位数据，如图所示。2串行传输模式串行传输是逐位传输的，如图所示，从发送端到接收端只需要一条传输线。串行数据通信有三种不同的定向结构：单工、半双工和全双工，如图所示。返回，并行传输模式，返回，串行传输模式，返回，单工，半双工和全双工，返回、2.1.6数据交换模式，1

7、。线路交换2。消息交换3。多个数据终端设备之间的包交换、返回、数据交换：任意两个它需要三个过程：线路建立、数据传输和线路拆除。如图所示，返回、线路切换和返回、线路切换的优点是数据传输可靠、快速并保持原始顺序。线路切换的缺点是双方占用一条线路后，其他用户即使不传输数据也不能使用，造成信道容量的浪费。系统不具备错误控制能力，在传输过程中无法发现和纠正数据错误。在研究电路切换方式的基础上，人们提出了存储转发切换方式。2。消息交换，当发送数据时，消息：将它视为一个逻辑单元，而不管发送数据的长度，向发送数据添加目的地址、源地址和控制信息，并以某种格式将其打包以形成消息。消息交换的传输方式是一种基于“存储

8、转发”原理的交换技术，具有以下特点：线路利用率高，许多消息可以共享一个节点到节点的信道。一条消息可以发送到多个目的地，而不需要发送方和接收方发送数据。网络可以在接收机启动前临时存储数据，这不能满足实时和交互式通信的要求。因此，它不能用于传输语音和图像数据。有时节点接收到太多数据，不得不丢弃消息，同时阻止其他消息的传输。分组交换，分组交换的传输方式属于“存储转发”方式，不是以报纸为单位，而是用更短、更标准的“信息包”进行交换。分组交换和消息交换的区别在于限制了传输数据的最大长度，通常为1000或几千位。发送站将长消息分成多个消息包，接收站将多个消息包按顺序重组成长消息。消息分组通常也称为分组。分

9、组交换的两种工作模式是数据报和虚电路模式，返回、数据报模式、返回、和分组，每个分组被称为数据报“小消息”。在数据报模式下，每个数据包都是独立处理的。根据路由算法，每个数据包选择一条路径。，数据报模式的特征，返回，相同消息的不同数据包可以有不同的传输路径。当同一消息的不同数据包到达目的节点时，可能会出现无序、重复和丢失的情况。每个数据包在传输过程中都必须有一个目的地址和一个源地址。数据报模式在消息传输中具有很大的延迟，这适用于突发通信，但不适用于长消息和会话通信。在研究数据报交换优缺点的基础上，人们提出了虚拟电路交换。虚电路模式类似于电路交换模式，它要求发送方和接收方在数据传输之前在网络中建立逻

10、辑连接的路径。输出排队和转发是根据逻辑连接的方向和接收的顺序进行的，不需要对每个数据进行路径选择和判断。发送方和接收方似乎有一个专用的信道，发送方发送的每个数据包在经过几次存储和转发后依次到达接收方。(1)在发送每个数据包之前，必须在发送方和接收方之间建立逻辑连接。(2)通信的所有数据包都是通过该虚电路依次传输的，因此数据包不需要携带目的地址和源地址等辅助信息。当数据包到达目的节点时，不会丢失、重复和出现故障。(3)当数据包通过虚电路上的每个节点时，该节点只需要进行错误检测，而不需要进行路径选择。(4)通信子网中的每个节点可以与任何节点建立多个虚电路连接。主要内容：2.2.1计算机网络体系结构

11、概述2.2.2 OSI参考模型2.2.3返回TCP/IP参考模型，2.2计算机网络体系结构概述2.2.1计算机网络体系结构概述，计算机网络是一个非常复杂的系统，它分为几个子系统，称为层次结构1。网络的层次结构，其中上层是下层用户，下层为上层提供服务。2.计算机网络标准制定组织(1)国际标准化组织(OSI) (2)电气和电子工程师协会(802.3，802.5) (3)美国国防部高级研究计划局(TCP/IP)，返回，1。网络分层架构、网络通信分层结构模型、四层工作流程、来自实体1的用户应用管理层将处理结果提交给对话管理层，对话管理层请求与实体2建立联系。寻址和路由层对要传输的内容执行寻址、路由和数

12、据包处理。数据链路控制层将打包的消息转换成数字信号，并通过公共线路发送出去。开放系统互连模型OSI/RM，简称OSI。“系统”:计算机、终端、外部设备、信息传输设备及相应的成套设备。“开放”:根据现场视察参考模型建立的任何两个系统可以相互连接或运行。开放系统：根据开放系统互连标准互连的系统称为开放系统。OSI参考模型将整个网络的通信功能从低到高分为七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。层次结构的特点：层次独立、灵活，结构上可以分离，易于实现和维护，促进标准化工作。现场视察参考模型、1。物理层、定义了建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和程序特性。其功能是使

13、原始数据比特流能够在物理介质上传输。具体来说，它涉及连接器的规格，“0”和“1”信号的级别表示，以及发送方和接收方之间的协调。2。数据链路层以帧(标志位、地址信息位、控制信息位、数据位、校验信息位、标志位)的形式传输数据，数据链路层的功能是在不可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。数据链路层特别考虑以下问题：数据透明度。如何通过将物理层的比特流分组为数据帧来划分比特流？根据发送方的0位插入技术，识别标志位。流量控制问题。解决信息泛滥问题，协调发送和接收速率。网络层，返回，网络层数据传输单元：数据包或数据包网络层的功能是使用地址信息通过各种通道(节点和链路)将数据包从源发送到目的地。(没有连接的不

14、可靠服务)网络层考虑的具体问题如下：路由问题。最优路径流量控制问题。解决拥堵问题(供不应求)。网络互联问题。4。传输层、返回层、传输层在网络层的基础上完成端到端的差错控制和流量控制，实现两个终端系统之间的分组传输，没有差错、丢失、重复和正确的分组顺序。数据传输单元：消息传输层的功能是在源端和目的端提供可靠的端到端服务，实现通信子网的透明传输。(面向连接的服务，可靠)传输层特别考虑以下问题：拆分和重组数据。提供可靠的端到端服务。流量控制问题。5。会话层、返回层、进程间通信层，它组织和同步不同主机上各种进程的通信。负责连接和移除两个对话层实体之间的对话。数据传输单元：消息会话层用作从网络到用户应用

15、程序的入口，为表示层提供连接建立和连接上的有序数据传输(进程间会话)。会话层考虑的具体问题如下：会话控制问题：通信模式(令牌机制)。会话管理问题：同步管理。表示层、返回层、表示层数据传输单元：消息表示层用于表示数据，编码(解码)数据结构和类型，同时压缩(解压缩)它们，并将其发送到会话层(应用层)。表示层特别考虑以下问题：编码(解码)。加密(解密)。压缩(解压缩)。应用层应用层是OSI参考模型的最高层，是计算机用户、各种应用程序和网络之间的接口。数据传输单元：消息应用层的功能是为网络用户通信提供专用程序，即各种应用协议。应用层协议如下：虚拟终端协议FTP电子邮件发送和接收协议http、2.2.3

16、 TCP/IP参考模型、返回、TCP/IP参考模型、返回、TCP/IP系统分为四层：网络接口层、网络层、传输层、应用层网络接口层：不是TCP/IP协议的一部分，而是TCP/IP和彼此网络层：IP协议将数据封装成数据包，路由并提供不可靠的不相连的数据传输服务。传输层：TCP提供可靠的面向连接的数据传输服务，而UDP是一种无连接协议。应用层：远程登录、FTP、SMTP、DNS。现场视察和协议/协议结构模型的比较，共同点1。它们都是分层结构模型，它们的最底层都面向通信子网；2.它们都有传输层，传输层提供端到端服务；3.它的顶层是面向用户的应用层。4.它们都是基于协议集的概念，协议集是一组相关的独立协议来完成特定的功能。与TCP/IP结构模型相比，OSI有7层，而TCP/IP只有4层，没有表示层和会话层，数据链路层和物理层合并为网络接口层。1.现场视察分为七层，而传输控制协议/IP分为四层。严格地说，网际协议只包括较低的三层，应用程序不是网际协议的一部分。2.两者之间有着严格的调用关系。OSI层和两(N)层实体之间的通信必须通过下一(N-1)层实体，但是TCP/IP可以直接使用较低层提供的服务(