計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)訓(xùn)張蒲生主編中國水利水電出版社計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)訓(xùn)張蒲生主編1第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.21.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義31.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展331.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.發(fā)展的四個階段⑴第一階段20世紀(jì)50年代，人們開始將彼此獨(dú)立發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合起來，完成了數(shù)據(jù)通信技術(shù)與計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的研究，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生做好了技術(shù)準(zhǔn)備，并奠定了理論基礎(chǔ)。⑵第二階段從20世紀(jì)60年代美國的APPANET與分組交換技術(shù)開始。⑶第三個階段大致從20世紀(jì)70年代中期開始。⑷第四階段從20世紀(jì)90年代開始。下一代互聯(lián)網(wǎng)(Internet2)正在向我們走來，Internet2比現(xiàn)在的Internet先進(jìn)的多，速度要快一百到一千倍，它能使醫(yī)療、音樂和娛樂在線互動化，它或許會改變我們的生活方式。41.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.發(fā)展的四個階段441.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.發(fā)展的三個時期追溯計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史，它的形成可概括為面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)三個時期。⑴面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)⑵計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)⑶開放標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)51.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.發(fā)展的三個時期551.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容由資源共享觀點(diǎn)出發(fā)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為“以能夠相互共享資源的方式互連起來的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合”。資源共享觀點(diǎn)的定義符合目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本特征，其主要表現(xiàn)在：⑴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享。⑵互連的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺獨(dú)立的“自治計(jì)算機(jī)”。⑶聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)必須遵循全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。61.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容661.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)別計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中“存在著一個能為用戶自動管理資源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，由它調(diào)用完成用戶任務(wù)所需要的資源，而整個網(wǎng)絡(luò)像一個大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣對用戶是透明的?！狈植际较到y(tǒng)一般具有以下特征：⑴系統(tǒng)擁有多種通用的邏輯資源，可以動態(tài)地給它們分配任務(wù)。⑵系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。⑶系統(tǒng)存在一個以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)。⑷系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)各計(jì)算機(jī)既合作又自治。⑸系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對用戶是完全透明的71.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)71.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用81.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的81.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.資源共享計(jì)算機(jī)資源主要指計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享包括硬件資源共享、軟件資源共享和數(shù)據(jù)資源共享。2.通信功能用戶可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息和進(jìn)行電子商務(wù)活動。3.提高系統(tǒng)的可靠性在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各臺計(jì)算機(jī)可彼此互為后備機(jī)，每一種資源都可以在兩臺或多臺計(jì)算機(jī)上進(jìn)行備份。這樣當(dāng)某臺計(jì)算機(jī)、某個部件或某個程序出現(xiàn)故障時，其任務(wù)就可以由其他計(jì)算機(jī)或其他備份的資源所代替，避免了系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的可靠性。91.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.資源共享991.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能4.網(wǎng)絡(luò)分布式處理與均衡負(fù)載所謂網(wǎng)絡(luò)分布式處理，是指把同一任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)中地理上分布的結(jié)點(diǎn)機(jī)上協(xié)同完成。通常，對于復(fù)雜的、綜合性的大型任務(wù)，可以采用合適的算法，將任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算機(jī)上去執(zhí)行。另一方面，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某臺計(jì)算機(jī)、某個部件或某個程序負(fù)擔(dān)過重時，通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的合理調(diào)度，可將其任務(wù)的一部分轉(zhuǎn)交給其他較為空閑的計(jì)算機(jī)或資源去完成。5.分散數(shù)據(jù)的綜合處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還可以有效地將分散在網(wǎng)絡(luò)各計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)資料信息收集起來，從而達(dá)到對分散的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合分析處理，并把正確的分析結(jié)果反饋給各相關(guān)用戶的目的。101.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能4.網(wǎng)絡(luò)分布式處理與均衡負(fù)載1101.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.按照網(wǎng)絡(luò)的分布范圍不同進(jìn)行分類按地理分布范圍分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)三種。⑴廣域網(wǎng)，其分布范圍可達(dá)數(shù)百至數(shù)千公里，可覆蓋一個國家或一個洲。⑵局域網(wǎng)，是將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的網(wǎng)絡(luò)，其分布范圍局限在一幢大樓或一個校園內(nèi)，大約在幾百米到幾公里的范圍，主要用于連接個人計(jì)算機(jī)、工作站和各種外圍設(shè)備以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交換。其傳輸速率比較高，通常在10Mbps以上。⑶城域網(wǎng)，其分布范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，目的在大都市較大的地理區(qū)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)、聲音和圖像的傳輸。111.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.按照網(wǎng)絡(luò)的分布范圍不同進(jìn)行111.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2.按照網(wǎng)絡(luò)的交換方式不同進(jìn)行分類⑴電路交換方式。它類似于傳統(tǒng)電話交換方式，用戶在開始通信前，必須申請建立一條從發(fā)送端到接收端的物理信道，而且在雙方通信期間始終占用該信道。⑵報文交換方式。其數(shù)據(jù)單元是要發(fā)送的一個完整報文，報文長度無限制。報文交換采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)原理，這好像古代的郵政通信那樣，郵件由途中的驛站逐個存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。報文中含有目的地址，每個中間節(jié)點(diǎn)要為途經(jīng)的報文選擇適當(dāng)?shù)穆窂?，使其能最終到達(dá)目的端。⑶分組交換方式。通信前，發(fā)送端將數(shù)據(jù)劃分為一個個等長的單位(即分組)，這些分組逐個由各中間節(jié)點(diǎn)采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸，最終到達(dá)目的端。121.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2.按照網(wǎng)絡(luò)的交換方式不同進(jìn)行121.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在資源共享和信息交換方面所具有的功能，是其他系統(tǒng)不能替代的。它所具有的高可靠性、高性能價格比和易擴(kuò)充性等優(yōu)點(diǎn)，使得它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電通信、文化教育、商業(yè)、國防以及科學(xué)研究等各個領(lǐng)域、各個行業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。辦公自動化電子數(shù)據(jù)交換遠(yuǎn)程交換遠(yuǎn)程教育電子銀行電子公告板電子郵件系統(tǒng)POS系統(tǒng)校園網(wǎng)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理企業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能大廈和結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)131.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在資源共享和信息交換方131.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1資源子網(wǎng)的概念1.3.2通信子網(wǎng)的概念1.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)141.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1資源子網(wǎng)的概念141.3.1資源子網(wǎng)的概念資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源組成。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)處理全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。151.3.1資源子網(wǎng)的概念資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端151.3.1資源子網(wǎng)的概念1.主機(jī)系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡稱主機(jī)(Host)，它可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、工作站或微機(jī)。2.終端終端是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。終端可以是簡單的輸入、輸出終端，也可以是帶有微處理的智能終端。智能終端除具有輸入、輸出信息的功能外，本身還具有存儲與處理信息的能力。終端可以通過主機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)，也可以通過終端控制器、報文分組組裝與拆裝裝置可通過處理機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)。161.3.1資源子網(wǎng)的概念1.主機(jī)系統(tǒng)16161.3.2通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路與其他通信設(shè)備組成，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)1.通信控制處理機(jī)通信控制處理機(jī)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。它一方面作為與資源子網(wǎng)的主機(jī)、終端連接的接口，將主機(jī)和終端連入網(wǎng)內(nèi)；另一方面它又作為通信子網(wǎng)中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，完成分組的接收、校驗(yàn)、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，實(shí)現(xiàn)將原主機(jī)報文準(zhǔn)確發(fā)送到目的主機(jī)的作用。2.通信線路通信線路為通信控制處理機(jī)與通信控制處理機(jī)、通信控制處理機(jī)與主機(jī)之間提供通信信道。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用多種通信線路，例如，電話線、雙絞線、同軸電纜、光纜、光纖、無線通信信道、微波與衛(wèi)星通信信道等。171.3.2通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路171.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步就是要解決在給定計(jì)算機(jī)的位置，并保證一定的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間，吞吐量和可靠性的條件下，通過選擇適當(dāng)?shù)木€路、線路容量與連接方式，使整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理與成本低廉。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映同網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系。181.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x18181.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸愑?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：星形、總線形、環(huán)形、樹形、混合形及網(wǎng)形拓?fù)?。⑴總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)191.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?191.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽骗h(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)201.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?201.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽切切瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)211.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?211.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽染W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)221.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?221.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽蓸湫瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)231.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?231.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽驶旌贤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)241.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?241.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇不管是局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，其拓?fù)涞倪x擇，需要考慮諸多因素：⑴網(wǎng)絡(luò)既要易于安裝，又要易于擴(kuò)展。⑵網(wǎng)絡(luò)的可靠性是考慮選擇的重要因素。要易于故障診斷和隔離，以使網(wǎng)絡(luò)的主體在局部發(fā)生故障時仍能正常運(yùn)行。⑶網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇還會影響傳輸媒體的選擇和媒體訪問控制方法的確定，這些因素又會影響各個站點(diǎn)的運(yùn)行速度和網(wǎng)絡(luò)軟、硬件接口的復(fù)雜性251.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選251.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.4.5多路復(fù)用技術(shù)1.4.6差錯控制方法261.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2626

1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.信號、數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)是對某一客觀現(xiàn)象的物理度量。信號是與實(shí)際對應(yīng)的、以電磁形式表示的連續(xù)或者離散數(shù)據(jù)。信息應(yīng)當(dāng)是從一批數(shù)據(jù)中分析、統(tǒng)計(jì)得出的有用數(shù)據(jù)。27

1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.信號、數(shù)據(jù)與信息27271.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信與連續(xù)數(shù)據(jù)對應(yīng)變化的信號稱為模擬信號，如溫度、壓力、語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號后都是典型的模擬信號。與離散數(shù)據(jù)對應(yīng)變化的信號稱為數(shù)字信號，如對語音聲壓的一系列瞬間測量值、量化編碼后的信號，計(jì)算機(jī)中傳輸處理的二進(jìn)制信號等。模擬信號可以用模擬線路直接傳輸，用放大器彌補(bǔ)傳輸一定距離后造成的信號衰減。模擬信號也可以先調(diào)制轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號、用數(shù)字線路傳輸，到達(dá)目的地后解調(diào)還原成原來的模擬信號；在數(shù)字傳輸線路中，用中繼器對傳輸一定距離造成的信號衰減和波形畸變進(jìn)行整形、放大--即信號的再生。數(shù)字信號可以用數(shù)字線路直接傳輸，用中繼器延伸傳輸距離。數(shù)字信號也可以先調(diào)制轉(zhuǎn)換成模擬信號，在模擬線路上傳輸，到達(dá)目的地后解調(diào)還原成數(shù)字信號。281.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通281.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)字通信中，傳送數(shù)據(jù)的最小單位是一個二進(jìn)制“位”--比特(bit)。實(shí)際字符信息則由多個比特組成，如ASCII碼中字符“A”，則由“1000001”7個比特組成，數(shù)字“1”則由“0110001”組成等，實(shí)際信道上傳輸?shù)木褪沁@樣一連串的比特，簡稱比特流。⑴數(shù)據(jù)傳輸率單位時間傳送的比特數(shù)(bps)，用于描述數(shù)字信道的傳輸能力，即發(fā)送、接收雙方及中間交換的處理能力。⑵誤碼率Pb傳輸時出錯比特數(shù)與總傳送比特數(shù)之比。291.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)291.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)⑶信道容量物理信道的最大傳輸率還與線路所受電磁干擾強(qiáng)弱有關(guān)，實(shí)際信道數(shù)據(jù)傳輸率的上限值、即信道容量的香農(nóng)(Shannon)公式為：

C=Blog2(1+S/N)式中：C--信道容量，即信道最大傳輸率bps。

B--信道頻帶Hz。

S--信道中信號功率。

N--信道中電磁噪聲功率。一般，信道中信噪比用分貝dB數(shù)表示，由分貝定義式dB=10log10S/N可知，當(dāng)信噪比為30分貝時，S/N=1030/10。由香農(nóng)公式計(jì)算得出的信道容量是信道傳輸速率的理論上限值，信道的實(shí)際數(shù)據(jù)速率小于信道容量。301.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)301.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑴并行通信并行通信是指同時有多條數(shù)據(jù)通道，可同時傳送多個比特。如圖所示。311.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式31311.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑵串行通信串行通信是指用一條數(shù)據(jù)線傳送比特流，一次只傳送一個比特，發(fā)送方計(jì)算機(jī)內(nèi)的并行數(shù)據(jù)經(jīng)并-串轉(zhuǎn)換后組成按序傳送的數(shù)據(jù)流，接收方計(jì)算機(jī)再進(jìn)行串-并轉(zhuǎn)換還原成并行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖所示。321.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式32321.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑶單工、半雙工及全雙工通信在串行通信中，按數(shù)據(jù)傳輸方向又分為單工通信、半雙工通信、全雙工通信。①單工通信只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個方向上傳送，通信的一方只有發(fā)送設(shè)備，另一方只有接收設(shè)備。②半雙工通信支持?jǐn)?shù)據(jù)輪流在兩個方向上傳輸，通信雙方均具有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備，但只能輪流工作而不能同時發(fā)、收。③全雙工通信可同時收、發(fā)數(shù)據(jù)，通信雙方各有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備并可同時工作，全雙工通信一般采用四線制，一對線用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對線用于接收數(shù)據(jù)。顯然，全雙工通信方式效率較高。331.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式33331.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸時，對線路頻帶資源的使用方式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸。所謂基帶傳輸，就是數(shù)字信號直接傳輸，使用數(shù)字信號的原始頻帶，不用調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換，這是一種比較簡單的傳輸方法，信道資源利用率比較低，一條線路只能傳送一路信號。網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字信號傳輸就是采用基帶傳輸?shù)?。所謂寬帶傳輸，即是前面所述的數(shù)字信號模擬傳輸方法，對多路信號采用不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，每一路信號占用一定寬度的頻帶資源，在同一條通信線路上可同時傳送多路信號，這樣在遠(yuǎn)距離通信時有利于節(jié)約線路資源?；鶐鬏敃r如何保持收發(fā)雙方同步，是一個基本問題，為此要了解基帶信號傳輸時的編碼方式。341.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸時，對線路頻帶資源的使用方式341.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.不歸零NRZ(None-returntozero)編碼不歸零碼亦稱全寬碼，即在數(shù)字信號“0”或“1”持續(xù)期間，信號電平一直不變，與代碼寬度相同。如圖所示。351.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.不歸零NRZ(None-ret351.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.歸零RZ(Returntozero)編碼歸零碼亦稱窄脈沖，數(shù)字信號脈沖寬度小于“0”、“1”信號持續(xù)時間，即小于代碼寬度，每一窄脈沖在數(shù)字代碼未變之前就已歸零。如圖所示。圖1-11(c)為數(shù)字信號取樣脈沖，數(shù)字信道上傳輸?shù)木褪谴怼?”、“1”的脈沖；在實(shí)際信道上，為了減少數(shù)字信號的直流分量累積，采用的是交替雙極性脈沖，使正、負(fù)脈沖個數(shù)在總體上大致相同，直流分量趨于零。361.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.歸零RZ(Returnto361.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式

371.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式37371.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.曼徹斯特編碼時鐘信號頻率為數(shù)字信號頻率的二倍，使數(shù)字信號每一位的中間有一個跳變，數(shù)字“1”變換成為“10”，數(shù)字“0”變換成為“01”，傳輸時，就不會有連續(xù)3個或以上的“1”或“0”出現(xiàn)，這樣可保證精確同步；接收方再將“10”還原成“1”，將“01”還原成“0”即可。4.差分曼徹斯特編碼每一位數(shù)字信號中間的跳變僅供接收方提取時鐘信號，根據(jù)數(shù)字信號的前沿有無跳變決定數(shù)字比特值為“1”或“0”，其前沿跳變規(guī)律是：“0”跳“1”不跳；接收方根據(jù)相鄰比特有無變化可知原信號數(shù)據(jù)值，有變化為“0”，無變化為“1”，后面跟一個時鐘脈沖。381.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.曼徹斯特編碼38381.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.數(shù)字信號模擬傳輸由于高頻信號抗干擾能力強(qiáng)，易于遠(yuǎn)距離、高效率傳輸，因此在信號傳輸時，常將低頻信號搭載在高頻信號上傳輸，到達(dá)目的地后再將原始信號從高頻信號上取出來；起搭載作用的高頻信號稱為載波，猶如運(yùn)輸貨物的車輛，原始信號猶如貨物；將原始信號搭載在高頻載波上的過程稱為調(diào)制--相當(dāng)于貨物裝車；在接收端將原始信號從高頻信號上取出來的過程稱為解調(diào)制、簡稱解調(diào)--相當(dāng)于貨物運(yùn)到后卸貨。而用低頻信號控制高頻信號參數(shù)--調(diào)制后的波形稱為調(diào)制波。391.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.數(shù)字信號模擬傳輸在接391.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將數(shù)字信號搭載在高頻載波信號上而形成調(diào)制波的設(shè)備稱為調(diào)制器，從調(diào)制波上分離出原始信號的設(shè)備稱為解調(diào)器，調(diào)制器、解調(diào)器實(shí)現(xiàn)的是一對相反的變換，實(shí)用中，將調(diào)制器與解調(diào)器合成一體，稱為調(diào)制解調(diào)器(Modem)，既能實(shí)現(xiàn)把數(shù)字信號調(diào)制為高頻模擬信號，又能實(shí)現(xiàn)從高頻模擬信號中分離出原始數(shù)字信號。網(wǎng)絡(luò)通信中，用調(diào)制解調(diào)器、模擬通信網(wǎng)絡(luò)(電話網(wǎng))進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的例子如圖所示。401.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將數(shù)字信號搭載在高頻載波信401.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步2.模擬信號數(shù)字傳輸模擬信號直接用模擬信道傳輸、處理的主要缺點(diǎn)是：效率低、通信質(zhì)量差。因此現(xiàn)代通信中，采用通信質(zhì)量高、處理效率高、保密性好的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。模擬通信網(wǎng)絡(luò)在許多場合已被淘汰。在實(shí)際中，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是連續(xù)的模擬數(shù)據(jù)，對應(yīng)的是模擬信號，因此首先要轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號才能在數(shù)字通信網(wǎng)中傳輸處理。411.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步2.模擬信號數(shù)字傳輸41411.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號要經(jīng)過采樣、量化，編碼三個步驟。⑴采樣每隔一定時間間隔取一個測量值。⑵量化將采樣最大值分為N個等級，所有采樣值按這N個等級量化處理，一般N取2的指數(shù)，2、4、8、16、……，PCM系統(tǒng)中，N=256。⑶編碼將量化后的每一個采樣值，編寫成為M位二進(jìn)制比特，M=log2N。這樣，每一采樣值的M位比特構(gòu)成一個進(jìn)制數(shù)據(jù)流，運(yùn)用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸處理。421.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號要421.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步如圖所示，采樣頻率為10、量化等級為8，得到30比特編碼。431.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步如圖所示，采樣頻率為10、431.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步3.數(shù)字信號同步方式數(shù)據(jù)通信中，接收方收到的比特數(shù)目要與發(fā)送方發(fā)出的比特數(shù)目完全相同，才能滿足沒有比特丟失的最低要求，這就是通信雙方同步的涵義，如發(fā)送方發(fā)出100個“0”信號比特值，接收方如何知道這是100個“0”比特呢？這要靠雙方同步措施來保證；實(shí)現(xiàn)同步的技術(shù)有同步傳輸與異步傳輸兩種，具體內(nèi)容如下：⑴同步傳輸通信期間，雙方一直保持有相同的時鐘，發(fā)送方發(fā)出多少比特，接收方根據(jù)每比特的周期可知接收了多少比特，這樣保證比特數(shù)目不會出現(xiàn)差錯。使通信雙方時鐘同步的方法有：用專門的時鐘通信線路使雙方時鐘校準(zhǔn)，或先發(fā)一串同步比特校準(zhǔn)時鐘后再發(fā)數(shù)據(jù)，或?qū)⑼叫盘柉B加在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號中、接收方從接收數(shù)據(jù)中提取時鐘信號等多種方法實(shí)現(xiàn)。要使整個通信網(wǎng)絡(luò)所有站點(diǎn)完全同步，在技術(shù)上是比較困難的，實(shí)際中采用一些措施做到全網(wǎng)準(zhǔn)同步就很不錯了。同步通信效率高，質(zhì)量高，但實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜、成本也高。441.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步3.數(shù)字信號同步方式44441.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步⑵異步傳輸同步傳輸雖然質(zhì)量、效率均高，但代價也大，在不發(fā)送數(shù)據(jù)期間還要保持同步也是一種資源上的浪費(fèi)，如按一次一個字符(5~8比特)地發(fā)送數(shù)據(jù)，每一字符比特流的首尾附加起始位“0”、停止位“1”，在傳送字符數(shù)據(jù)期間要求同步，不傳送字符時則一直發(fā)送停止位“1”，此時不要求雙方同步，當(dāng)有一個起始位比特“0”出現(xiàn)時，表明一個字符的傳輸開始了。這樣在傳送字符期間同步、不傳送字符時可以不同步的傳輸方式稱為異步通信。異步通信亦稱“群同步”或“起止式通信”。異步通信方式速率低，對高速通信不適用；但由于實(shí)現(xiàn)容易、成本低，在低速通信場合還有一定的應(yīng)用。451.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步⑵異步傳輸45451.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)將數(shù)據(jù)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸?shù)淖詈唵涡问剑窃趦蓚€互連設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但是，網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備都直接兩兩相連是不現(xiàn)實(shí)的，即使能實(shí)現(xiàn)，也不必要。通常要經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)從信源逐步傳送到信宿，從而實(shí)現(xiàn)兩個互連設(shè)備之間的通信。這些中間節(jié)點(diǎn)并不關(guān)心所傳數(shù)據(jù)的內(nèi)容，而只是提供一種交換功能，使數(shù)據(jù)從一個節(jié)點(diǎn)傳到另一個節(jié)點(diǎn)，直至達(dá)到目的地為止。通常把作為信源或信宿的一批設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)站。而將提供中間通信的設(shè)備稱為節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)以某種方式用傳輸鏈路相互連接起來，每個站都連接到一個節(jié)點(diǎn)上，這些節(jié)點(diǎn)的集合便稱為通信網(wǎng)絡(luò)。如果所連接的設(shè)備是計(jì)算機(jī)和終端的話，那么節(jié)點(diǎn)集合加上一些站就構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。461.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)將數(shù)據(jù)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸?shù)淖?61.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)

如圖所示是一個交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。按所用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)，報文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。471.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)如圖所示是一個交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。按所471.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電路交換普遍使用的電話交換網(wǎng)絡(luò)是使用電話交換技術(shù)的典型例子。⑴電路建立如同打電話一樣，先要通過撥號在通話雙方間建立起一條通路，在傳輸數(shù)據(jù)之前，也要經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。⑵數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)電路ABC建立起來以后，數(shù)據(jù)就可以從A發(fā)送到B，再由B交換到C；C也可以經(jīng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)傳輸有最短的傳播延遲，并且沒有阻塞問題，除非有意外的線路或節(jié)點(diǎn)故障而使電路中斷。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。481.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電路交換48481.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑶電路拆除在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方A或C發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點(diǎn)。被拆除的信道空閑后，就可被其他通信使用。電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速及時，數(shù)據(jù)不會丟失，且保持原來的序列。缺點(diǎn)是信道長時間被占用，即使信道空閑時，他人也不能使用，造成信道利用率低；此外，在數(shù)據(jù)傳輸所花時間不太長的情況下，建立和拆除所用時間得不償失。因此，電路交換適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。491.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑶電路拆除49491.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.報文交換⑴報文交換的工作過程報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，所謂報文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。報文交換不需要在兩個站點(diǎn)之間建立專用通路，傳送方式采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式。當(dāng)一個站點(diǎn)要發(fā)送報文時，它先將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點(diǎn)，一直逐個節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的的節(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)在收下整個報文并檢測無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點(diǎn)。501.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.報文交換50501.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵報文交換與電路交換的比較與電路交換比較，報文交換的主要優(yōu)點(diǎn)有：①電路利用率高。②在電路交換網(wǎng)路上，當(dāng)通信量變得很大時，就不能接受新的呼叫，而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上，通信量大時仍然可以接收報文，不過傳送延遲會增加。③報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。④報文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。511.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵報文交換與電路交換的比較51511.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)報文交換的主要缺點(diǎn)是：它不能滿足實(shí)時或交互式的通信要求，報文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時間長，而且不固定。因此，這種方式不能用于語音連接，也不適合交互式終端到計(jì)算機(jī)的連接。有時節(jié)點(diǎn)收到過多的報文而無空間存儲或不能及時轉(zhuǎn)發(fā)時，就不得不丟棄報文，而且發(fā)出的報文不按順序到達(dá)目的地。521.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)報文交換的主要缺點(diǎn)是：它不能滿足實(shí)時521.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.分組交換在實(shí)際應(yīng)用中，為了使信道容量利用得更好，并降低節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以將報文交換改進(jìn)為分組交換，將一個報文分成若干個分組，每個分組規(guī)定一個上限，典型的最大長度是數(shù)千位。⑴虛電路分組交換在虛電路VC(VirtualCircuit)中，為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間先要建立一條邏輯通路。無論何時，一個站都能和任何站建立多個虛電路。這種傳輸數(shù)據(jù)的邏輯通路就是虛電路，它之所以是“虛”的，是因這條電路不是專用的。每條虛電路支持特定的兩個端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸；每個端點(diǎn)之間也可有多條虛電路為不同的進(jìn)程服務(wù)，這些虛電路的實(shí)際路由可能相同，也可能不同。531.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.分組交換53531.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵數(shù)據(jù)報方式分組交換在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組的傳送是單獨(dú)處理的，就像報文交換中的報文一樣。每個分組稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。一個節(jié)點(diǎn)接收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所存儲的路由信息，找出一個合適的出路，把數(shù)據(jù)報原樣地發(fā)送到下一個節(jié)點(diǎn)。因此，當(dāng)某一站點(diǎn)要發(fā)送一個報文時，先把報文拆成若干個帶有序號和地址信息的數(shù)據(jù)報，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。此后，各數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不再相同，因?yàn)楦鱾€節(jié)點(diǎn)隨時根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量、故障等情況選擇路由，因此不能保證各個數(shù)據(jù)報按順序到達(dá)目的地，有的數(shù)據(jù)報甚至?xí)谕局衼G失。整個過程中，設(shè)有虛電路建立，但要為每個數(shù)據(jù)報進(jìn)行路由選擇。541.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵數(shù)據(jù)報方式分組交換54541.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)虛電路和數(shù)據(jù)報操作方式的比較：虛電路分組交換適用于兩端之間的長時間數(shù)據(jù)交換，尤其是在交互式會話中每次傳送的數(shù)據(jù)很短的情況下，可免去每個分組要有地址信息的額外開銷。它提供了更可靠的通信功能，保證每個分組正確到達(dá)，且保持原來順序。還可對兩個數(shù)據(jù)端點(diǎn)的流量進(jìn)行控制，接收方在來不及接收數(shù)據(jù)時，可以通知發(fā)送方暫緩發(fā)送分組。但虛電路也存在一些缺點(diǎn)：當(dāng)某個節(jié)點(diǎn)或某條鏈路出現(xiàn)故障而徹底失效時，則所有經(jīng)過故障點(diǎn)的虛電路將立即被破壞。數(shù)據(jù)報分組交換省去了呼叫建立階段，它傳輸少量分組時比虛電路方式簡便靈活。在數(shù)據(jù)報方式中，分組可以繞開故障區(qū)而到達(dá)目的地，因此，故障的影響面要比虛電路方式小得多，但數(shù)據(jù)報不保證分組的按順序到達(dá)，數(shù)據(jù)的丟失也不會立即被發(fā)現(xiàn)。551.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)虛電路和數(shù)據(jù)報操作方式的比較：55551.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.交換技術(shù)的比較不同的交換技術(shù)適用于不同的場合：對于較輕和間歇式負(fù)載來說，報文交換是最合適的，可以通過撥號線路來實(shí)行通信；對于較重和持續(xù)的負(fù)載來說，使用租用的線路以電路交換方式進(jìn)行通信是合適的；對于必須交換中等到大量數(shù)據(jù)的情況，可用分組交換方法。561.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.交換技術(shù)的比較56561.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑴電路交換。在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須先設(shè)置一條專用的通路。在線路釋放之前，該通路由一對用戶完全占有。對于猝發(fā)式的通信，電路交換效率不高。⑵報文交換。報文從源點(diǎn)傳送到目的地采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式，在傳送報文時，一個時刻僅占用一段通道。在交換節(jié)點(diǎn)中需要緩沖存儲，報文需要排隊(duì)，故報文交換不能滿足實(shí)時通信的要求。⑶分組交換。交換方式和報文交換方式相類似，但報文被分成分組傳送，并規(guī)定了最大的分組長度。在數(shù)據(jù)報分組交換中，目的地需要重新組裝報文；在虛電路分組交換中，數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設(shè)置一條虛電路。571.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑴電路交換。在數(shù)據(jù)傳送開始之前必須571.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)現(xiàn)有的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)，例如，我國的CNPAC，美國的TELENET，以及很多國家建立的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)都屬于這一類型。目前廣泛采用的X.25協(xié)議就是由CCITT制定的分組交換協(xié)議。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也都采用分組交換技術(shù)。由于在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間只有一條單一的通路，因此，不需要像公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中那樣的路由選擇和交換功能。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中也廣泛采用電路交換技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制的電話交換機(jī)CBX就是用電路交換技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于報文交換技術(shù)不能滿足實(shí)時通信要求，因此，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不采用報文交換技術(shù)。581.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)現(xiàn)有的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)都采用分組交換技術(shù)，581.4.5多路復(fù)用技術(shù)1.頻分多路復(fù)用將傳輸媒體(如銅導(dǎo)線、光纖、無線媒體等)的物理頻帶劃分為許多子頻帶，每一個子頻帶中傳輸一路信號，在同一媒體上同時傳送多路信號，這就是頻分多路復(fù)用。如圖所示。591.4.5多路復(fù)用技術(shù)1.頻分多路復(fù)用59591.4.5多路復(fù)用技術(shù)2.同步時分多路復(fù)用時分多路復(fù)用就是將物理信道的傳輸時間分成許多固定大小的時間片，每一個時間片內(nèi)傳送一路信號。其工作過程猶如一個轉(zhuǎn)換開關(guān)，使各路信號輪流接通、傳輸，這種微觀上(微秒數(shù)量級)的輪流接通，在宏觀上(秒數(shù)量級)看起來就象多路信號同時通信。為每一路信號分配固定時間片的方式稱為同步時分多路復(fù)用。在寬帶網(wǎng)絡(luò)中，就是使用頻分多路復(fù)用與時分多路復(fù)用的混合技術(shù)，先將物理信道頻分復(fù)用成多個子信道，再用時分多路復(fù)用技術(shù)將每個子信道進(jìn)一步復(fù)用為更多的時分子信道，從而極大地提高了物理線路的傳輸能力。601.4.5多路復(fù)用技術(shù)2.同步時分多路復(fù)用60601.4.5多路復(fù)用技術(shù)3.異步時分多路復(fù)用技術(shù)同步多路時分復(fù)用技術(shù)有一個明顯的不足，就是為每一路信號分配固定大小的時間片、而不管它是否需要傳輸信號及其需求量的大小，這樣必然造成一定的資源浪費(fèi)。異步時分復(fù)用技術(shù)則是按需分配時間片的方式，對不傳輸信號的子信道不分配時間片，對傳輸數(shù)據(jù)量小的子信道分配較少的時間片，而對傳輸數(shù)據(jù)量大的子信道分配較多的時間片。當(dāng)某一時間內(nèi)多個子信道中只有一個信道傳輸數(shù)據(jù)時，可獲得物理信道的最大傳輸率。611.4.5多路復(fù)用技術(shù)3.異步時分多路復(fù)用技術(shù)61611.4.6差錯控制方法1.奇偶校驗(yàn)碼最簡單、實(shí)用的差錯校驗(yàn)編碼方法就是奇偶校驗(yàn)碼，其基本思想是：在K(一般K=7或8，下面為簡單起見，一律按K=7敘述)比特數(shù)據(jù)后面附加R(R=1)位校驗(yàn)碼，R位校驗(yàn)碼由奇、偶校驗(yàn)的方法和K位數(shù)據(jù)的半加和(二進(jìn)制不進(jìn)位加法)決定。⑴垂直奇偶校驗(yàn)：發(fā)送K=7位數(shù)據(jù)的同時，在加法器中求K位數(shù)據(jù)的和，7位數(shù)據(jù)發(fā)完后，一位校驗(yàn)碼附加在K位數(shù)據(jù)之后一并發(fā)出，接收方將7+1位傳輸代碼求和后，與最后一位校驗(yàn)碼比較，相同則認(rèn)為沒有出錯。621.4.6差錯控制方法1.奇偶校驗(yàn)碼62621.4.6差錯控制方法⑵水平奇偶校驗(yàn)：發(fā)送K=7位數(shù)據(jù)時，發(fā)送緩沖區(qū)中保留發(fā)送副本，發(fā)送7組數(shù)據(jù)后，對7組數(shù)據(jù)的每一行求和得出一個水平奇偶校驗(yàn)碼。接收方按相同方法求水平校驗(yàn)和，某一行校驗(yàn)正確則表明該行傳輸沒有出錯。無論是垂直、還是水平奇偶校驗(yàn)，校驗(yàn)碼只有一位，“0”、“1”兩種取值，如果一列(或一行)傳輸代碼中有偶數(shù)位(2、4、或6)比特出錯，該列代碼求和仍與校驗(yàn)碼相同，接收方視為傳輸正確，即奇偶校驗(yàn)碼不能檢出偶數(shù)位出錯，只能檢測出奇數(shù)位(1、3、5或7)出錯，一般認(rèn)為奇數(shù)位出錯的概率與偶數(shù)位出錯的概率相同，則奇偶校驗(yàn)碼的漏檢率高達(dá)50%。631.4.6差錯控制方法⑵水平奇偶校驗(yàn)：63631.4.6差錯控制方法⑶水平垂直奇偶校驗(yàn)單獨(dú)使用垂直奇偶校驗(yàn)或水平奇偶校驗(yàn)，差錯漏檢率都是50%，水平校驗(yàn)還要復(fù)雜一些，并無實(shí)際意義。但將兩種方法結(jié)合使用，則不但漏檢率會大為下降，有時還可以確定出錯比特的位置，從而糾正該錯誤。641.4.6差錯控制方法⑶水平垂直奇偶校驗(yàn)64641.4.6差錯控制方法2.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)單獨(dú)使用時不能檢測出偶數(shù)位出錯，結(jié)合使用時雖然漏檢率極低，但應(yīng)用于較長的數(shù)據(jù)幀--1000比特以上時，其漏檢造成的差錯不可忽略，何況檢驗(yàn)方法復(fù)雜，對發(fā)送緩沖區(qū)需求較大，實(shí)際中并不常用；在一些要求不高，數(shù)據(jù)幀大小為十個比特左右時，一般用垂直奇偶校驗(yàn)方法既簡便又能滿足使用要求。對較長的數(shù)據(jù)幀則使用循環(huán)冗余CRC校驗(yàn)方法，附加位數(shù)不會太多，而且檢錯能力強(qiáng)，其數(shù)字邏輯電路也易于實(shí)現(xiàn)，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通信中進(jìn)行數(shù)據(jù)幀校驗(yàn)的主要方法。651.4.6差錯控制方法2.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼65651.4.6差錯控制方法3.差錯控制方法接收方用校驗(yàn)碼檢測出錯誤后，如何糾正？有兩種方式：⑴自動重發(fā)請求收方收到錯誤的數(shù)據(jù)幀時，否定回答發(fā)送方，要求重發(fā)該幀數(shù)據(jù)，這即自動重發(fā)請求ARQ方式；發(fā)送方緩沖區(qū)中有已發(fā)送、但未確認(rèn)的數(shù)據(jù)幀副本，接收方要求重發(fā)、或在指定時間內(nèi)沒有回答，表明該幀數(shù)據(jù)出錯或丟失，則重發(fā)該數(shù)據(jù)幀，只有接收方對某幀數(shù)據(jù)確認(rèn)正確接收時，發(fā)送方才從發(fā)送緩沖區(qū)中將該幀數(shù)據(jù)的副本撤消。661.4.6差錯控制方法3.差錯控制方法66661.4.6差錯控制方法⑵前向糾錯FEC方法的最大好處是不用重傳出錯的數(shù)據(jù)幀，而是利用校驗(yàn)碼在檢測出錯誤的同時還能確定出錯比特的位置，將出錯比特取反即可糾正傳輸錯誤的比特；這從原理上比ARQ方法要優(yōu)越一些，不用應(yīng)答發(fā)送方，由接收方自動糾正錯誤，但在實(shí)際中卻無多大意義，這是因?yàn)椋?71.4.6差錯控制方法⑵前向糾錯6767計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)訓(xùn)張蒲生主編中國水利水電出版社計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及實(shí)訓(xùn)張蒲生主編68第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)69第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信基礎(chǔ)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.691.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義701.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3701.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.發(fā)展的四個階段⑴第一階段20世紀(jì)50年代，人們開始將彼此獨(dú)立發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合起來，完成了數(shù)據(jù)通信技術(shù)與計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的研究，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生做好了技術(shù)準(zhǔn)備，并奠定了理論基礎(chǔ)。⑵第二階段從20世紀(jì)60年代美國的APPANET與分組交換技術(shù)開始。⑶第三個階段大致從20世紀(jì)70年代中期開始。⑷第四階段從20世紀(jì)90年代開始。下一代互聯(lián)網(wǎng)(Internet2)正在向我們走來，Internet2比現(xiàn)在的Internet先進(jìn)的多，速度要快一百到一千倍，它能使醫(yī)療、音樂和娛樂在線互動化，它或許會改變我們的生活方式。711.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.發(fā)展的四個階段4711.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.發(fā)展的三個時期追溯計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史，它的形成可概括為面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)三個時期。⑴面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)⑵計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)⑶開放標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)721.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.發(fā)展的三個時期5721.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容由資源共享觀點(diǎn)出發(fā)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為“以能夠相互共享資源的方式互連起來的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合”。資源共享觀點(diǎn)的定義符合目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本特征，其主要表現(xiàn)在：⑴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享。⑵互連的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺獨(dú)立的“自治計(jì)算機(jī)”。⑶聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)必須遵循全網(wǎng)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。731.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容6731.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)別計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中“存在著一個能為用戶自動管理資源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，由它調(diào)用完成用戶任務(wù)所需要的資源，而整個網(wǎng)絡(luò)像一個大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣對用戶是透明的?！狈植际较到y(tǒng)一般具有以下特征：⑴系統(tǒng)擁有多種通用的邏輯資源，可以動態(tài)地給它們分配任務(wù)。⑵系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。⑶系統(tǒng)存在一個以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)。⑷系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)各計(jì)算機(jī)既合作又自治。⑸系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對用戶是完全透明的741.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)的區(qū)741.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用751.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、分類與應(yīng)用1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的751.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.資源共享計(jì)算機(jī)資源主要指計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資源，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的資源共享包括硬件資源共享、軟件資源共享和數(shù)據(jù)資源共享。2.通信功能用戶可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息和進(jìn)行電子商務(wù)活動。3.提高系統(tǒng)的可靠性在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，各臺計(jì)算機(jī)可彼此互為后備機(jī)，每一種資源都可以在兩臺或多臺計(jì)算機(jī)上進(jìn)行備份。這樣當(dāng)某臺計(jì)算機(jī)、某個部件或某個程序出現(xiàn)故障時，其任務(wù)就可以由其他計(jì)算機(jī)或其他備份的資源所代替，避免了系統(tǒng)癱瘓，提高了系統(tǒng)的可靠性。761.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.資源共享9761.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能4.網(wǎng)絡(luò)分布式處理與均衡負(fù)載所謂網(wǎng)絡(luò)分布式處理，是指把同一任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)中地理上分布的結(jié)點(diǎn)機(jī)上協(xié)同完成。通常，對于復(fù)雜的、綜合性的大型任務(wù)，可以采用合適的算法，將任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算機(jī)上去執(zhí)行。另一方面，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某臺計(jì)算機(jī)、某個部件或某個程序負(fù)擔(dān)過重時，通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的合理調(diào)度，可將其任務(wù)的一部分轉(zhuǎn)交給其他較為空閑的計(jì)算機(jī)或資源去完成。5.分散數(shù)據(jù)的綜合處理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)還可以有效地將分散在網(wǎng)絡(luò)各計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)資料信息收集起來，從而達(dá)到對分散的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合分析處理，并把正確的分析結(jié)果反饋給各相關(guān)用戶的目的。771.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能4.網(wǎng)絡(luò)分布式處理與均衡負(fù)載1771.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.按照網(wǎng)絡(luò)的分布范圍不同進(jìn)行分類按地理分布范圍分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)三種。⑴廣域網(wǎng)，其分布范圍可達(dá)數(shù)百至數(shù)千公里，可覆蓋一個國家或一個洲。⑵局域網(wǎng)，是將小區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的網(wǎng)絡(luò)，其分布范圍局限在一幢大樓或一個校園內(nèi)，大約在幾百米到幾公里的范圍，主要用于連接個人計(jì)算機(jī)、工作站和各種外圍設(shè)備以實(shí)現(xiàn)資源共享和信息交換。其傳輸速率比較高，通常在10Mbps以上。⑶城域網(wǎng)，其分布范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，目的在大都市較大的地理區(qū)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)、聲音和圖像的傳輸。781.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.按照網(wǎng)絡(luò)的分布范圍不同進(jìn)行781.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2.按照網(wǎng)絡(luò)的交換方式不同進(jìn)行分類⑴電路交換方式。它類似于傳統(tǒng)電話交換方式，用戶在開始通信前，必須申請建立一條從發(fā)送端到接收端的物理信道，而且在雙方通信期間始終占用該信道。⑵報文交換方式。其數(shù)據(jù)單元是要發(fā)送的一個完整報文，報文長度無限制。報文交換采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)原理，這好像古代的郵政通信那樣，郵件由途中的驛站逐個存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。報文中含有目的地址，每個中間節(jié)點(diǎn)要為途經(jīng)的報文選擇適當(dāng)?shù)穆窂?，使其能最終到達(dá)目的端。⑶分組交換方式。通信前，發(fā)送端將數(shù)據(jù)劃分為一個個等長的單位(即分組)，這些分組逐個由各中間節(jié)點(diǎn)采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸，最終到達(dá)目的端。791.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2.按照網(wǎng)絡(luò)的交換方式不同進(jìn)行791.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在資源共享和信息交換方面所具有的功能，是其他系統(tǒng)不能替代的。它所具有的高可靠性、高性能價格比和易擴(kuò)充性等優(yōu)點(diǎn)，使得它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電通信、文化教育、商業(yè)、國防以及科學(xué)研究等各個領(lǐng)域、各個行業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。辦公自動化電子數(shù)據(jù)交換遠(yuǎn)程交換遠(yuǎn)程教育電子銀行電子公告板電子郵件系統(tǒng)POS系統(tǒng)校園網(wǎng)聯(lián)機(jī)事務(wù)處理企業(yè)網(wǎng)絡(luò)智能大廈和結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)801.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在資源共享和信息交換方801.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1資源子網(wǎng)的概念1.3.2通信子網(wǎng)的概念1.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)811.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1資源子網(wǎng)的概念811.3.1資源子網(wǎng)的概念資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源組成。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)處理全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。821.3.1資源子網(wǎng)的概念資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端821.3.1資源子網(wǎng)的概念1.主機(jī)系統(tǒng)主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡稱主機(jī)(Host)，它可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、工作站或微機(jī)。2.終端終端是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。終端可以是簡單的輸入、輸出終端，也可以是帶有微處理的智能終端。智能終端除具有輸入、輸出信息的功能外，本身還具有存儲與處理信息的能力。終端可以通過主機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)，也可以通過終端控制器、報文分組組裝與拆裝裝置可通過處理機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)。831.3.1資源子網(wǎng)的概念1.主機(jī)系統(tǒng)16831.3.2通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路與其他通信設(shè)備組成，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)1.通信控制處理機(jī)通信控制處理機(jī)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。它一方面作為與資源子網(wǎng)的主機(jī)、終端連接的接口，將主機(jī)和終端連入網(wǎng)內(nèi)；另一方面它又作為通信子網(wǎng)中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，完成分組的接收、校驗(yàn)、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)等功能，實(shí)現(xiàn)將原主機(jī)報文準(zhǔn)確發(fā)送到目的主機(jī)的作用。2.通信線路通信線路為通信控制處理機(jī)與通信控制處理機(jī)、通信控制處理機(jī)與主機(jī)之間提供通信信道。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用多種通信線路，例如，電話線、雙絞線、同軸電纜、光纜、光纖、無線通信信道、微波與衛(wèi)星通信信道等。841.3.2通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路841.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步就是要解決在給定計(jì)算機(jī)的位置，并保證一定的網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間，吞吐量和可靠性的條件下，通過選擇適當(dāng)?shù)木€路、線路容量與連接方式，使整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)合理與成本低廉。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映同網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系。851.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x18851.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸愑?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中常見的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：星形、總線形、環(huán)形、樹形、混合形及網(wǎng)形拓?fù)洹＂趴偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)861.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?861.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽骗h(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)871.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?871.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽切切瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)881.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?881.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽染W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)891.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?891.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽蓸湫瓮負(fù)浣Y(jié)構(gòu)901.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?901.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸悽驶旌贤負(fù)浣Y(jié)構(gòu)911.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸?911.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇不管是局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，其拓?fù)涞倪x擇，需要考慮諸多因素：⑴網(wǎng)絡(luò)既要易于安裝，又要易于擴(kuò)展。⑵網(wǎng)絡(luò)的可靠性是考慮選擇的重要因素。要易于故障診斷和隔離，以使網(wǎng)絡(luò)的主體在局部發(fā)生故障時仍能正常運(yùn)行。⑶網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇還會影響傳輸媒體的選擇和媒體訪問控制方法的確定，這些因素又會影響各個站點(diǎn)的運(yùn)行速度和網(wǎng)絡(luò)軟、硬件接口的復(fù)雜性921.3.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選921.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.4.5多路復(fù)用技術(shù)1.4.6差錯控制方法931.4計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2693

1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.信號、數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)是對某一客觀現(xiàn)象的物理度量。信號是與實(shí)際對應(yīng)的、以電磁形式表示的連續(xù)或者離散數(shù)據(jù)。信息應(yīng)當(dāng)是從一批數(shù)據(jù)中分析、統(tǒng)計(jì)得出的有用數(shù)據(jù)。94

1.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念1.信號、數(shù)據(jù)與信息27941.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信與連續(xù)數(shù)據(jù)對應(yīng)變化的信號稱為模擬信號，如溫度、壓力、語音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信號后都是典型的模擬信號。與離散數(shù)據(jù)對應(yīng)變化的信號稱為數(shù)字信號，如對語音聲壓的一系列瞬間測量值、量化編碼后的信號，計(jì)算機(jī)中傳輸處理的二進(jìn)制信號等。模擬信號可以用模擬線路直接傳輸，用放大器彌補(bǔ)傳輸一定距離后造成的信號衰減。模擬信號也可以先調(diào)制轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號、用數(shù)字線路傳輸，到達(dá)目的地后解調(diào)還原成原來的模擬信號；在數(shù)字傳輸線路中，用中繼器對傳輸一定距離造成的信號衰減和波形畸變進(jìn)行整形、放大--即信號的再生。數(shù)字信號可以用數(shù)字線路直接傳輸，用中繼器延伸傳輸距離。數(shù)字信號也可以先調(diào)制轉(zhuǎn)換成模擬信號，在模擬線路上傳輸，到達(dá)目的地后解調(diào)還原成數(shù)字信號。951.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念2.模擬數(shù)據(jù)通信和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通951.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)數(shù)字通信中，傳送數(shù)據(jù)的最小單位是一個二進(jìn)制“位”--比特(bit)。實(shí)際字符信息則由多個比特組成，如ASCII碼中字符“A”，則由“1000001”7個比特組成，數(shù)字“1”則由“0110001”組成等，實(shí)際信道上傳輸?shù)木褪沁@樣一連串的比特，簡稱比特流。⑴數(shù)據(jù)傳輸率單位時間傳送的比特數(shù)(bps)，用于描述數(shù)字信道的傳輸能力，即發(fā)送、接收雙方及中間交換的處理能力。⑵誤碼率Pb傳輸時出錯比特數(shù)與總傳送比特數(shù)之比。961.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)961.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)⑶信道容量物理信道的最大傳輸率還與線路所受電磁干擾強(qiáng)弱有關(guān)，實(shí)際信道數(shù)據(jù)傳輸率的上限值、即信道容量的香農(nóng)(Shannon)公式為：

C=Blog2(1+S/N)式中：C--信道容量，即信道最大傳輸率bps。

B--信道頻帶Hz。

S--信道中信號功率。

N--信道中電磁噪聲功率。一般，信道中信噪比用分貝dB數(shù)表示，由分貝定義式dB=10log10S/N可知，當(dāng)信噪比為30分貝時，S/N=1030/10。由香農(nóng)公式計(jì)算得出的信道容量是信道傳輸速率的理論上限值，信道的實(shí)際數(shù)據(jù)速率小于信道容量。971.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念3.數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)971.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑴并行通信并行通信是指同時有多條數(shù)據(jù)通道，可同時傳送多個比特。如圖所示。981.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式31981.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑵串行通信串行通信是指用一條數(shù)據(jù)線傳送比特流，一次只傳送一個比特，發(fā)送方計(jì)算機(jī)內(nèi)的并行數(shù)據(jù)經(jīng)并-串轉(zhuǎn)換后組成按序傳送的數(shù)據(jù)流，接收方計(jì)算機(jī)再進(jìn)行串-并轉(zhuǎn)換還原成并行數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如圖所示。991.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式32991.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式⑶單工、半雙工及全雙工通信在串行通信中，按數(shù)據(jù)傳輸方向又分為單工通信、半雙工通信、全雙工通信。①單工通信只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個方向上傳送，通信的一方只有發(fā)送設(shè)備，另一方只有接收設(shè)備。②半雙工通信支持?jǐn)?shù)據(jù)輪流在兩個方向上傳輸，通信雙方均具有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備，但只能輪流工作而不能同時發(fā)、收。③全雙工通信可同時收、發(fā)數(shù)據(jù)，通信雙方各有發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備并可同時工作，全雙工通信一般采用四線制，一對線用于發(fā)送數(shù)據(jù)，另一對線用于接收數(shù)據(jù)。顯然，全雙工通信方式效率較高。1001.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念4.通信方式331001.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸時，對線路頻帶資源的使用方式有兩種：基帶傳輸與寬帶傳輸。所謂基帶傳輸，就是數(shù)字信號直接傳輸，使用數(shù)字信號的原始頻帶，不用調(diào)制解調(diào)轉(zhuǎn)換，這是一種比較簡單的傳輸方法，信道資源利用率比較低，一條線路只能傳送一路信號。網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字信號傳輸就是采用基帶傳輸?shù)?。所謂寬帶傳輸，即是前面所述的數(shù)字信號模擬傳輸方法，對多路信號采用不同的載波頻率進(jìn)行調(diào)制，每一路信號占用一定寬度的頻帶資源，在同一條通信線路上可同時傳送多路信號，這樣在遠(yuǎn)距離通信時有利于節(jié)約線路資源?；鶐鬏敃r如何保持收發(fā)雙方同步，是一個基本問題，為此要了解基帶信號傳輸時的編碼方式。1011.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸時，對線路頻帶資源的使用方式1011.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.不歸零NRZ(None-returntozero)編碼不歸零碼亦稱全寬碼，即在數(shù)字信號“0”或“1”持續(xù)期間，信號電平一直不變，與代碼寬度相同。如圖所示。1021.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式1.不歸零NRZ(None-ret1021.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.歸零RZ(Returntozero)編碼歸零碼亦稱窄脈沖，數(shù)字信號脈沖寬度小于“0”、“1”信號持續(xù)時間，即小于代碼寬度，每一窄脈沖在數(shù)字代碼未變之前就已歸零。如圖所示。圖1-11(c)為數(shù)字信號取樣脈沖，數(shù)字信道上傳輸?shù)木褪谴怼?”、“1”的脈沖；在實(shí)際信道上，為了減少數(shù)字信號的直流分量累積，采用的是交替雙極性脈沖，使正、負(fù)脈沖個數(shù)在總體上大致相同，直流分量趨于零。1031.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式2.歸零RZ(Returnto1031.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式

1041.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式371041.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.曼徹斯特編碼時鐘信號頻率為數(shù)字信號頻率的二倍，使數(shù)字信號每一位的中間有一個跳變，數(shù)字“1”變換成為“10”，數(shù)字“0”變換成為“01”，傳輸時，就不會有連續(xù)3個或以上的“1”或“0”出現(xiàn)，這樣可保證精確同步；接收方再將“10”還原成“1”，將“01”還原成“0”即可。4.差分曼徹斯特編碼每一位數(shù)字信號中間的跳變僅供接收方提取時鐘信號，根據(jù)數(shù)字信號的前沿有無跳變決定數(shù)字比特值為“1”或“0”，其前沿跳變規(guī)律是：“0”跳“1”不跳；接收方根據(jù)相鄰比特有無變化可知原信號數(shù)據(jù)值，有變化為“0”，無變化為“1”，后面跟一個時鐘脈沖。1051.4.2數(shù)據(jù)傳輸方式3.曼徹斯特編碼381051.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.數(shù)字信號模擬傳輸由于高頻信號抗干擾能力強(qiáng)，易于遠(yuǎn)距離、高效率傳輸，因此在信號傳輸時，常將低頻信號搭載在高頻信號上傳輸，到達(dá)目的地后再將原始信號從高頻信號上取出來；起搭載作用的高頻信號稱為載波，猶如運(yùn)輸貨物的車輛，原始信號猶如貨物；將原始信號搭載在高頻載波上的過程稱為調(diào)制--相當(dāng)于貨物裝車；在接收端將原始信號從高頻信號上取出來的過程稱為解調(diào)制、簡稱解調(diào)--相當(dāng)于貨物運(yùn)到后卸貨。而用低頻信號控制高頻信號參數(shù)--調(diào)制后的波形稱為調(diào)制波。1061.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步1.數(shù)字信號模擬傳輸在接1061.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將數(shù)字信號搭載在高頻載波信號上而形成調(diào)制波的設(shè)備稱為調(diào)制器，從調(diào)制波上分離出原始信號的設(shè)備稱為解調(diào)器，調(diào)制器、解調(diào)器實(shí)現(xiàn)的是一對相反的變換，實(shí)用中，將調(diào)制器與解調(diào)器合成一體，稱為調(diào)制解調(diào)器(Modem)，既能實(shí)現(xiàn)把數(shù)字信號調(diào)制為高頻模擬信號，又能實(shí)現(xiàn)從高頻模擬信號中分離出原始數(shù)字信號。網(wǎng)絡(luò)通信中，用調(diào)制解調(diào)器、模擬通信網(wǎng)絡(luò)(電話網(wǎng))進(jìn)行遠(yuǎn)程通信的例子如圖所示。1071.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將數(shù)字信號搭載在高頻載波信1071.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步2.模擬信號數(shù)字傳輸模擬信號直接用模擬信道傳輸、處理的主要缺點(diǎn)是：效率低、通信質(zhì)量差。因此現(xiàn)代通信中，采用通信質(zhì)量高、處理效率高、保密性好的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。模擬通信網(wǎng)絡(luò)在許多場合已被淘汰。在實(shí)際中，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是連續(xù)的模擬數(shù)據(jù)，對應(yīng)的是模擬信號，因此首先要轉(zhuǎn)換成為數(shù)字信號才能在數(shù)字通信網(wǎng)中傳輸處理。1081.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步2.模擬信號數(shù)字傳輸411081.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號要經(jīng)過采樣、量化，編碼三個步驟。⑴采樣每隔一定時間間隔取一個測量值。⑵量化將采樣最大值分為N個等級，所有采樣值按這N個等級量化處理，一般N取2的指數(shù)，2、4、8、16、……，PCM系統(tǒng)中，N=256。⑶編碼將量化后的每一個采樣值，編寫成為M位二進(jìn)制比特，M=log2N。這樣，每一采樣值的M位比特構(gòu)成一個進(jìn)制數(shù)據(jù)流，運(yùn)用數(shù)字網(wǎng)絡(luò)傳輸處理。1091.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號要1091.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步如圖所示，采樣頻率為10、量化等級為8，得到30比特編碼。1101.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步如圖所示，采樣頻率為10、1101.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步3.數(shù)字信號同步方式數(shù)據(jù)通信中，接收方收到的比特數(shù)目要與發(fā)送方發(fā)出的比特數(shù)目完全相同，才能滿足沒有比特丟失的最低要求，這就是通信雙方同步的涵義，如發(fā)送方發(fā)出100個“0”信號比特值，接收方如何知道這是100個“0”比特呢？這要靠雙方同步措施來保證；實(shí)現(xiàn)同步的技術(shù)有同步傳輸與異步傳輸兩種，具體內(nèi)容如下：⑴同步傳輸通信期間，雙方一直保持有相同的時鐘，發(fā)送方發(fā)出多少比特，接收方根據(jù)每比特的周期可知接收了多少比特，這樣保證比特數(shù)目不會出現(xiàn)差錯。使通信雙方時鐘同步的方法有：用專門的時鐘通信線路使雙方時鐘校準(zhǔn)，或先發(fā)一串同步比特校準(zhǔn)時鐘后再發(fā)數(shù)據(jù)，或?qū)⑼叫盘柉B加在所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信號中、接收方從接收數(shù)據(jù)中提取時鐘信號等多種方法實(shí)現(xiàn)。要使整個通信網(wǎng)絡(luò)所有站點(diǎn)完全同步，在技術(shù)上是比較困難的，實(shí)際中采用一些措施做到全網(wǎng)準(zhǔn)同步就很不錯了。同步通信效率高，質(zhì)量高，但實(shí)現(xiàn)技術(shù)復(fù)雜、成本也高。1111.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步3.數(shù)字信號同步方式441111.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步⑵異步傳輸同步傳輸雖然質(zhì)量、效率均高，但代價也大，在不發(fā)送數(shù)據(jù)期間還要保持同步也是一種資源上的浪費(fèi)，如按一次一個字符(5~8比特)地發(fā)送數(shù)據(jù)，每一字符比特流的首尾附加起始位“0”、停止位“1”，在傳送字符數(shù)據(jù)期間要求同步，不傳送字符時則一直發(fā)送停止位“1”，此時不要求雙方同步，當(dāng)有一個起始位比特“0”出現(xiàn)時，表明一個字符的傳輸開始了。這樣在傳送字符期間同步、不傳送字符時可以不同步的傳輸方式稱為異步通信。異步通信亦稱“群同步”或“起止式通信”。異步通信方式速率低，對高速通信不適用；但由于實(shí)現(xiàn)容易、成本低，在低速通信場合還有一定的應(yīng)用。1121.4.3數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時鐘同步⑵異步傳輸451121.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)將數(shù)據(jù)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸?shù)淖詈唵涡问?，是在兩個互連設(shè)備之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。但是，網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備都直接兩兩相連是不現(xiàn)實(shí)的，即使能實(shí)現(xiàn)，也不必要。通常要經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)從信源逐步傳送到信宿，從而實(shí)現(xiàn)兩個互連設(shè)備之間的通信。這些中間節(jié)點(diǎn)并不關(guān)心所傳數(shù)據(jù)的內(nèi)容，而只是提供一種交換功能，使數(shù)據(jù)從一個節(jié)點(diǎn)傳到另一個節(jié)點(diǎn)，直至達(dá)到目的地為止。通常把作為信源或信宿的一批設(shè)備稱為網(wǎng)絡(luò)站。而將提供中間通信的設(shè)備稱為節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)以某種方式用傳輸鏈路相互連接起來，每個站都連接到一個節(jié)點(diǎn)上，這些節(jié)點(diǎn)的集合便稱為通信網(wǎng)絡(luò)。如果所連接的設(shè)備是計(jì)算機(jī)和終端的話，那么節(jié)點(diǎn)集合加上一些站就構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1131.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)將數(shù)據(jù)編碼后在通信線路上進(jìn)行傳輸?shù)淖?131.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)

如圖所示是一個交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。按所用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)劃分，交換網(wǎng)絡(luò)又可分為電路交換網(wǎng)，報文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。1141.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)如圖所示是一個交換網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。按所1141.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電路交換普遍使用的電話交換網(wǎng)絡(luò)是使用電話交換技術(shù)的典型例子。⑴電路建立如同打電話一樣，先要通過撥號在通話雙方間建立起一條通路，在傳輸數(shù)據(jù)之前，也要經(jīng)過呼叫過程建立一條端到端的電路。⑵數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)電路ABC建立起來以后，數(shù)據(jù)就可以從A發(fā)送到B，再由B交換到C；C也可以經(jīng)B向A發(fā)送數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)傳輸有最短的傳播延遲，并且沒有阻塞問題，除非有意外的線路或節(jié)點(diǎn)故障而使電路中斷。在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)。1151.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)1.電路交換481151.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑶電路拆除在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，由某一方A或C發(fā)出拆除請求，然后逐節(jié)拆除到對方節(jié)點(diǎn)。被拆除的信道空閑后，就可被其他通信使用。電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速及時，數(shù)據(jù)不會丟失，且保持原來的序列。缺點(diǎn)是信道長時間被占用，即使信道空閑時，他人也不能使用，造成信道利用率低；此外，在數(shù)據(jù)傳輸所花時間不太長的情況下，建立和拆除所用時間得不償失。因此，電路交換適用于系統(tǒng)間要求高質(zhì)量的大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)那闆r。1161.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑶電路拆除491161.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.報文交換⑴報文交換的工作過程報文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，所謂報文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變。報文交換不需要在兩個站點(diǎn)之間建立專用通路，傳送方式采用“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”方式。當(dāng)一個站點(diǎn)要發(fā)送報文時，它先將一個目的地址附加到報文上，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)報文上的目的地址信息，把報文發(fā)送到下一個節(jié)點(diǎn)，一直逐個節(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)送到目的的節(jié)點(diǎn)。每個節(jié)點(diǎn)在收下整個報文并檢測無誤后，就暫存這個報文，然后利用路由信息找出下一個節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點(diǎn)。1171.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.報文交換501171.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵報文交換與電路交換的比較與電路交換比較，報文交換的主要優(yōu)點(diǎn)有：①電路利用率高。②在電路交換網(wǎng)路上，當(dāng)通信量變得很大時，就不能接受新的呼叫，而在報文交換網(wǎng)絡(luò)上，通信量大時仍然可以接收報文，不過傳送延遲會增加。③報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地，而電路交換網(wǎng)絡(luò)很難做到這一點(diǎn)。④報文交換網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換。1181.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵報文交換與電路交換的比較511181.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)報文交換的主要缺點(diǎn)是：它不能滿足實(shí)時或交互式的通信要求，報文經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲時間長，而且不固定。因此，這種方式不能用于語音連接，也不適合交互式終端到計(jì)算機(jī)的連接。有時節(jié)點(diǎn)收到過多的報文而無空間存儲或不能及時轉(zhuǎn)發(fā)時，就不得不丟棄報文，而且發(fā)出的報文不按順序到達(dá)目的地。1191.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)報文交換的主要缺點(diǎn)是：它不能滿足實(shí)時1191.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.分組交換在實(shí)際應(yīng)用中，為了使信道容量利用得更好，并降低節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以將報文交換改進(jìn)為分組交換，將一個報文分成若干個分組，每個分組規(guī)定一個上限，典型的最大長度是數(shù)千位。⑴虛電路分組交換在虛電路VC(VirtualCircuit)中，為進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡(luò)的源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間先要建立一條邏輯通路。無論何時，一個站都能和任何站建立多個虛電路。這種傳輸數(shù)據(jù)的邏輯通路就是虛電路，它之所以是“虛”的，是因這條電路不是專用的。每條虛電路支持特定的兩個端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)傳輸；每個端點(diǎn)之間也可有多條虛電路為不同的進(jìn)程服務(wù)，這些虛電路的實(shí)際路由可能相同，也可能不同。1201.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)3.分組交換531201.4.4數(shù)據(jù)交換技術(shù)⑵數(shù)據(jù)報方式分組交換在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組的傳送是單獨(dú)處理的，就像報文交換中的報文一樣。每個分組稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。一個節(jié)點(diǎn)接收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和節(jié)點(diǎn)所存儲的路由信息，找出一