第1節(jié)計算機通信概述黃小平西北工業(yè)大學huangxp_nwpu@1/2/20231西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@第1節(jié)計算機通信概述黃小平西北工業(yè)大學12/12/20課程管理上課時間1-10周周一7-8節(jié)教學東樓D205周三3-4節(jié)同上聯系方式huangxp_nwpu@教材計算機通信技術韓毅剛計算機通信潘新民參考書目數據與計算機通信電子工業(yè)出版社斯托林斯數字通信原理強世錦通信原理樊昌信計算機網絡等

1/2/20232西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程管理上課時間1-10周12/12/20222西北工業(yè)大課程內容計算機通信概論數據傳輸數據的編碼和調制多路復用差錯控制通信控制規(guī)程通信設備串行通信1/2/20233西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程內容計算機通信概論12/12/20223西北工業(yè)大學計課程目的121/2/20234西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程目的112/12/20224西北工業(yè)大學計算機學院hu其他重要說明考試一般安排在第12周。課堂紀律答疑1/2/20235西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@其他重要說明考試12/12/20225西北工業(yè)大學計算機學本次課程內容（第一章）C&C通信系統(tǒng)模型通信網絡計算機通信體系結構1/2/20236西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@本次課程內容（第一章）C&C12/12/20226西北工業(yè)大1.1C&C通信技術的發(fā)展計算機技術的發(fā)展計算機與通信的結合計算機通信技術的發(fā)展1/2/20237西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.1C&C通信技術的發(fā)展12/12/20227西北工業(yè)大通信簡史模擬和數字同步與異步

1/2/20238西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信簡史模擬和數字12/12/20228西北工業(yè)大學計算機計算機的發(fā)展第一代：1945～1954年采用電子管和繼電器存儲器。如ENIAC、IBM701等。第二代：1955～1964年采用分立式晶體管和磁性存儲器。如IBM7090、CDC1604等。第三代：1965～1974年采用集成電路，微程序設計、流水線、高速緩沖和先行處理器。如IBM360/370、CDC6600等。第四代：1975～1990年采用LSI/VLSI和半導體存儲器。如VAX9000、CrayX-MP等。第五代：1991～現在采用大規(guī)模并行處理技術，高密度組裝和光技術。1/2/20239西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機的發(fā)展第一代：1945～1954年12/12/2022計算機與通信的結合C&C三網合一多機系統(tǒng)技術遷移1/2/202310西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機與通信的結合C&C12/12/202210西北工業(yè)C&CC&C目前3C計算機，通信，消費電子劃界模糊通信網絡的劃分各種計算機系統(tǒng)的劃分1/2/202311西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@C&CC&C12/12/202211西北工業(yè)大學計三網合一電信網、有線電視網和計算機網探索：ISDN、VR數據通信。指通信雙方按一定通信協(xié)議，通過模擬傳輸信道或者數字傳輸信道，把一方的數據流傳送到另一方的過程數據通信=數據處理+數據傳輸數據通信與計算機通信數據通信側重數據傳輸計算機通信側重信息交互1/2/202312西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@三網合一電信網、有線電視網和計算機網12/12/20221多機系統(tǒng)技術遷移界限模糊單處理器計算機多處理器計算機局域網城域網廣域網功能遷移功能下移功能上移網絡就是計算機1/2/202313西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@多機系統(tǒng)技術遷移界限模糊網絡就是計算機12/12/20221C&C舉例：智能大樓智能大樓的定義有兩種通過對建筑物的結構、系統(tǒng)、服務和管理四個基本要素以及它們之間內在關聯的最優(yōu)組合，提供一個投資合理并且高效、舒適、便利的環(huán)境。這種定義從用戶觀點出發(fā)，突出了智能大樓在管理和信息傳輸以及服務方面的特點。在大樓建設中建立一個獨立的局域網，通過結構化布線系統(tǒng)組成一個集成環(huán)境，連接用戶的各種設備，讓大樓的管理機構能夠隨時監(jiān)測，并能自動采取相應的措施。這種定義突出智能大樓“智能”的根本所在——信息傳輸系統(tǒng)1/2/202314西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@C&C舉例：智能大樓智能大樓的定義有兩種12/12/2022智能大樓的組成結構化布線系統(tǒng)方便收集和散播數據。辦公自動化系統(tǒng)如文字處理、電子商務通信自動化系統(tǒng)如ISDN樓宇自動化系統(tǒng)各種傳感器件、控制器件計算機網絡1/2/202315西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@智能大樓的組成結構化布線系統(tǒng)12/12/202215西北工業(yè)結構化布線系統(tǒng)

戶外系統(tǒng)垂直豎井系統(tǒng)平面樓層系統(tǒng)用戶端子區(qū)機房子系統(tǒng)布線配線系統(tǒng)。1/2/202316西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@結構化布線系統(tǒng)戶外系統(tǒng)12/12/202216西北工業(yè)大學計算機通信技術的發(fā)展Amdahl定律3M，3T網絡四大定律莫爾定律微處理器的速度每18個月翻一番。光纖定律因特網帶寬每9個月會增加一倍的容量，成本同時降低一半。吉爾德定律主干網的帶寬每6個月增加一倍麥特卡爾夫定律網絡的價值同網絡用戶數量的平方成正比。1/2/202317西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信技術的發(fā)展Amdahl定律12/12/202217計算機通信技術的演進低速→高速專用網→公用網→虛擬專用網面向終端的網→資源共享網電路交換→報文交換→分組交換→信元交換各種通信控制規(guī)程→國際標準單一的數據通信網→綜合業(yè)務數字通信網微機到主機→對等通信→客戶/服務器→網站/瀏覽器。1/2/202318西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信技術的演進低速→高速12/12/202218西北工1.2通信系統(tǒng)模型通信術語概述通信及通信系統(tǒng)模型1/2/202319西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.2通信系統(tǒng)模型通信術語概述12/12/202219西北通信的基本概念通信：有用消息的遠距離可靠傳輸電通信、光通信、微波通信消息通信的載體信息消息的內容1/2/202320西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信的基本概念通信：有用消息的遠距離可靠傳輸12/12通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的基本目的是通信雙方數據的交換m'r(t)g'(t)g(t)s(t)m信源發(fā)送器信道信宿接收器噪聲1/2/202321西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的基本目的是通信雙方數據的交換m'r(t通信系統(tǒng)的組成信源產生要傳輸的數據發(fā)送器把數據轉化為可以傳輸的信號信道承載數據接收器把接收到的信號轉化為數據信宿接收輸入的數據1/2/202322西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信系統(tǒng)的組成信源12/12/202222西北工業(yè)大學計算移動電話系統(tǒng)12435124351/2/202323西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@移動電話系統(tǒng)1112/12/202223西北工業(yè)大學計算機郵件系統(tǒng)1/2/202324西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@郵件系統(tǒng)12/12/202224西北工業(yè)大學計算機學院hu模擬通信系統(tǒng)11/2/202325西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@模擬通信系統(tǒng)112/12/202225西北工業(yè)大學計算機學模擬通信系統(tǒng)特點1/2/202326西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@模擬通信系統(tǒng)特點12/12/202226西北工業(yè)大學計算機數字通信系統(tǒng)11/2/202327西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@數字通信系統(tǒng)112/12/202227西北工業(yè)大學計算機學通信主要任務TransmissionSystemUtilization（傳輸系統(tǒng)的利用）Interfacing（接口）SignalGeneration（信號產生）Synchronization（同步）ExchangeManagement（交換管理）ErrorDetectionandCorrection（差錯檢測與糾正）AddressingandRouting（尋址與路由選擇）Recovery（恢復）MessageFormatting（報文格式化）Security（安全措施）SystemManagement（系統(tǒng)管理）1/2/202328西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務TransmissionSystemUtil通信主要任務傳輸系統(tǒng)的利用充分合理利用傳輸設施復用：在多個用戶之間分配傳輸系統(tǒng)的總傳輸能力擁塞控制：保證傳輸系統(tǒng)不因傳輸請求過量而超載接口設備與傳輸系統(tǒng)之間的連接信號的產生按某種格式產生具有一定強度的電磁波信號能夠在傳輸系統(tǒng)上傳播能夠被接收器轉換為數據1/2/202329西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務傳輸系統(tǒng)的利用12/12/202229西北工業(yè)大通信主要任務同步接收器能夠判斷信號的起始、結束和信號單元的持續(xù)時間在發(fā)送器與接收器之間達成某種同步位同步、幀同步、網同步交換的管理對建立的連接進行管理協(xié)議的協(xié)商故障處理，出錯后的措施差錯控制檢測或糾正因信號失真或信道噪聲等原因而產生的傳輸差錯1/2/202330西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務同步12/12/202230西北工業(yè)大學計算機通信主要任務流量控制信宿不會因信源發(fā)送太快而導致超載尋址當傳輸設施被兩個以上設備共享時，信源必須給出信宿的標識路由選擇當傳輸系統(tǒng)是不只一條路徑的網絡時需要確定路由恢復信息交換過程中因通信系統(tǒng)某處出現故障而致使傳輸中斷，需要從中斷處恢復工作，或者把系統(tǒng)被涉及部分恢復到數據交換開始之前的狀態(tài)1/2/202331西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務流量控制12/12/202231西北工業(yè)大學計通信主要任務報文格式化數據交換雙方必須就傳輸的數據格式達成一致協(xié)議交換代碼轉換、壓縮、加密安全措施發(fā)送方希望確保只有它期望的接收者接收到數據接收方希望保證收到的數據來自正確的發(fā)送方，且數據在傳輸過程中未被改變系統(tǒng)管理數據通信設施是一個復雜系統(tǒng)，需要合理地規(guī)劃和配置，需要對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并處理擁塞、死鎖、故障等引發(fā)的問題1/2/202332西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務報文格式化12/12/202232西北工業(yè)大學1.3通信網絡概述通信網絡組成通信網絡分類1/2/202333西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.3通信網絡概述通信網絡組成12/12/202233西北通信網絡的組成從物理設備上看由各種用戶終端、交換機（或路由器）、集中器、連接器和傳輸線路組成從圖論上看鏈路電纜、光纜、無線電、衛(wèi)星等傳輸線路功能是傳輸信息節(jié)點交換機、路由器、集中器、終端等所有獨立的設備功能是提供交換場所、選擇路由、進行流量控制等。1/2/202334西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的組成從物理設備上看12/12/202234西北工業(yè)計算機通信網的組成資源子網通信子網1/2/202335西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信網的組成資源子網12/12/202235西北工業(yè)大資源子網和通信子網資源子網也稱為用戶子網包括計算機、終端控制器及終端等設備這些設備負責運行用戶的應用程序，向網絡用戶提供可共享的軟硬件資源。通信子網由若干網絡節(jié)點、傳輸鏈路及信號變換設備組成負責完成計算機之間的通信任務在通信系統(tǒng)模型中，如果從信源到信宿存在多個可選的信道，則這些信道就構成了一個通信子網。1/2/202336西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@資源子網和通信子網資源子網12/12/202236西北工業(yè)大通信網絡的分類交換網絡電路交換網絡分組交換網絡廣播網絡分組無線電網絡衛(wèi)星網絡局部網絡等1/2/202337西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的分類交換網絡12/12/202237西北工業(yè)大學通信網絡的分類——按距離局域網（LAN）城域網（MAN）廣域網（WAN）1/2/202338西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的分類——按距離局域網（LAN）12/12/20221.4計算機通信體系結構

協(xié)議協(xié)議用于不同系統(tǒng)實體間的通信，它是管理兩實體間數據交換的一組規(guī)則實體指用戶應用程序、文件傳輸軟件包、數據庫管理系統(tǒng)、電子郵件業(yè)務和終端等客觀存在的事物。實體具有發(fā)送或接收信息的能力系統(tǒng)指計算機、MODEM、終端設備、遠程傳感器和控制器等組成的一個整體。系統(tǒng)是一個特殊的實際物體，它可以包含一個或多個實體。1/2/202339西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.4計算機通信體系結構協(xié)議12/12/202239西北協(xié)議的組成語法數據格式信號電平語義控制信息差錯處理時序速率匹配順序1/2/202340西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@協(xié)議的組成語法12/12/202240西北工業(yè)大學計算機學協(xié)議的關鍵要素：語法：用戶數據與控制信息的結構與格式。包括數據格式、編碼和信號電平等;即，做什么（whattodo）。語義：需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應。包括用于協(xié)調同步和差錯處理的控制信息;即，怎么做（howtodo）。定時：對事件實現順序的詳細說明。包括速度匹配和排序等。即，何時做（whentodo）。1/2/202341西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@協(xié)議的關鍵要素：語法：用戶數據與控制信息的結構與格式。包括數OSI參考模型一個層次模型每一層實現一個必須實現的通信功能的子集每一層依賴于下一層每層提供服務給上一層某一層的變化不應當引起其他層的變化1/2/202342西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI參考模型一個層次模型12/12/202242西北工業(yè)大OSI參考模型

7層1/2/202343西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI參考模型7層12/12/202243西北工業(yè)大學計OSI各層的主要功能物理層（physicallayer）數據鏈路層（datalinklayer）網絡層（networklayer）傳輸層（transportlayer）會話層（sessionlayer）表示層（presentationlayer）應用層（applicationlayer）1/2/202344西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI各層的主要功能物理層（physicallayer）11.物理層設備間的物理接口機械特性設備之間連接件的尺寸和接頭數以及每根連線的用途等。電氣特性它涉及到用什么電壓代表“1”,用什么電壓代表“0”一個比特持續(xù)多少時間功能特性傳輸是雙向的，還是單向的，過程特性一次通信中發(fā)送方和接收方如何應答，用以建立,維持和釋放數據鏈路實體間的連接。這一層的規(guī)程都與電路上傳輸的原始比特有關,1/2/202345西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.物理層設備間的物理接口12/12/202245西北工業(yè)2.數據鏈路層激活，保持以及解除一個可行連接的手段建立、維持和釋放網絡實體之間的數據鏈路差錯檢測和控制數據鏈路對網絡層應表現為一條無差錯的信道。相鄰節(jié)點之間的數據交換按幀，各幀按順序傳送，并通過接收端的校驗檢查和應答保證可靠的傳輸。高層可以執(zhí)行無差錯傳輸數據鏈路層對損壞、丟失和重復的幀應能進行處理，這種處理過程對網絡層是透明的。共享媒介的訪問控制方法1/2/202346西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@2.數據鏈路層激活，保持以及解除一個可行連接的手段12/123.網絡層信息的傳輸這一層的功能屬于通信子網，通過網絡交換來自運輸層的數據。把數據組織成分組，在通信子網的節(jié)點之間交換傳送使高層不需要知道低層的技術需要管理各種中介通信裝置路徑選擇：路徑既可以是固定不變的(通過靜態(tài)路由表實現)，也可以是根據網絡的負載情況動態(tài)變化的。擁塞控制：防止網絡中出現局部的擁擠或全面的阻塞。1/2/202347西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@3.網絡層信息的傳輸12/12/202247西北工業(yè)大學計4.傳輸層終端系統(tǒng)間的數據交換無差錯有序無丟失無重復服務質量1/2/202348西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@4.傳輸層終端系統(tǒng)間的數據交換12/12/202248西北工傳輸層端到端連接傳輸層提供一種通用的傳輸服務。使會話實體不必考慮通信網絡的工作細節(jié)數據傳輸能高效地進行。傳輸層采用多路復用或分流的方式優(yōu)化網絡的傳輸性能。1/2/202349西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@傳輸層端到端連接傳輸層提供一種通用的傳輸服務。使會話實體不必5.會話層會話層提供的會話服務類型:會話管理：把兩個表示層實體結合在一起，或把它們分開。會話控制：控制兩個表示層實體間的數據交換過程。會話層提供的服務對話準則全雙工/半雙工編組通過標志定義數據組恢復設置檢查點1/2/202350西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@5.會話層會話層提供的會話服務類型:12/12/2022506.表示層提供一個可供應用層選擇的服務的集合，使得應用層可以根據這些服務功能解釋數據的涵義。表示層以下各層只關心如何可靠地傳輸數據，而表示層關心的是所傳輸的數據的表現方式、它的語法和語義。表示層提供的服務數據格式和編碼數據壓縮加密1/2/202351西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@6.表示層提供一個可供應用層選擇的服務的集合，使得應用層可以7.應用層這是OSI體系結構的最高層。這一層的協(xié)議直接為端用戶服務,提供分布式處理環(huán)境。為應用程序提供網絡服務;應用層需要識別并保證通信對方的可用性，保持協(xié)同工作的應用程序之間的同步;建立傳輸錯誤糾正與保證數據完整性的控制機制。1/2/202352西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@7.應用層這是OSI體系結構的最高層。這一層的協(xié)議直接為端用TCP/IP協(xié)議參考模型由美國國防部高級研究計劃署(DARPA)開發(fā)分組交換網ARPANETInternet用之在TCP/IP協(xié)議研究時，并沒有提出參考模型；沒有官方的模型目前的TCP/IP參考模型不是很統(tǒng)一目前網絡層使用的版本是IPv4；IPv6（IPng）1/2/202353西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@TCP/IP協(xié)議參考模型由美國國防部高級研究計劃署(DARPTCP/IP協(xié)議的特點開放的協(xié)議標準;獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)；獨立于特定的網絡硬件，可以運行在局域網、廣域網，更適用于互連網中；統(tǒng)一的網絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有唯一的地址；標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務。1/2/202354西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@TCP/IP協(xié)議的特點開放的協(xié)議標準;12/12/2022TCP/IP協(xié)議體系結構的層次應用層傳輸層或稱主機對主機層互聯網絡層網絡接入層1/2/202355西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@TCP/IP協(xié)議體系結構的層次應用層12/12/202255網絡接入層終端系統(tǒng)和網絡之間的數據交換負責通過網絡發(fā)送和接收IP數據報;允許主機連入網絡時使用多種現成的與流行的協(xié)議，如局域網的Ethernet、令牌網、分組交換網的X.25、幀中繼、ATM協(xié)議等;當一種物理網被用作傳送IP數據包的通道時，就可以認為是這一層的內容;提供目的地址調用網絡服務1/2/202356西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@網絡接入層終端系統(tǒng)和網絡之間的數據交換12/12/20225互聯網絡層相當OSIRM網絡層的無連接網絡服務；處理互連的路由選擇、流控與擁塞問題；IP協(xié)議是無連接的、提供“盡力而為”服務的網絡層協(xié)議。另：通信協(xié)議四種服務類型面向連接與確認服務；面向連接與不確認服務；無連接與確認服務；無連接與不確認服務；1/2/202357西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@互聯網絡層相當OSIRM網絡層的無連接網絡服務；12/1傳輸層主要功能是在互連網中源主機與目的主機的對等實體間建立用于會話的端-端連接；傳輸控制協(xié)議TCP是一種可靠的面向連接協(xié)議；可靠的數據交付數據交付的有序性用戶數據報協(xié)議UDP是一種不可靠的無連接協(xié)議。1/2/202358西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@傳輸層主要功能是在互連網中源主機與目的主機的對等實體間建立用TCP常用的傳輸層可靠的連接連接不同系統(tǒng)中實體的臨時邏輯聯系TCPPDU稱作TCP報文段包括源和目的端口(c.f.SAP)標識單獨的用戶(應用程序)連接指的是端口對TCP跟蹤每對連接實體間的報文段1/2/202359西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@TCP常用的傳輸層12/12/202259西北工業(yè)大學計算UDP不可靠交付無序號不保證重復到達開銷小在IP上加端口地址1/2/202360西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@UDP不可靠交付12/12/202260西北工業(yè)大學計算機應用層支持用戶應用應用層協(xié)議主要有：網絡終端協(xié)議Telnet文件傳輸協(xié)議FTP簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP域名系統(tǒng)DNS簡單網絡管理協(xié)議SNMP超文本傳輸協(xié)議HTTP1/2/202361西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@應用層支持用戶應用12/12/202261西北工業(yè)大學計算TCP/IP與OSI模型的比較共同點層次化的結構OSI的主要問題定義復雜實現困難有些功能在每一層重復出現效率低下TCP/IP的主要問題網絡接入層并不是實際的一層各層的功能定義與實現方法沒能區(qū)分開來等OSI

TCP/IP應用層

應用層表示層

無對應層會話層

傳輸層

傳輸層網絡層

互聯網絡層數據鏈路層

網絡接入層物理層

1/2/202362西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@TCP/IP與OSI模型的比較共同點OSI

TCP/IP應用通信協(xié)議標準化組織

機構涉及的范圍標準國際標準化組織ISOOSIRM4-7層傳榆、會話國際電信聯盟電信標準部門ITU-T通信網絡X.25X.75X.21因特網工程工作組IETF3-7層TCP，IP電氣與電子工程學會IEEE1-2層IEEE802美國電子工業(yè)協(xié)會EIA1層RS-232-C，RS-449歐洲計算機制造商協(xié)會ECMA1-7層加入到ISOATM論壇ATM技術ATM各層協(xié)議1/2/202363西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信協(xié)議標準化組織機構涉及的范圍標準國際標準化組織ISO總結通信技術的發(fā)展通信的基本概念通信系統(tǒng)模型通信網絡1/2/202364西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@總結通信技術的發(fā)展12/12/202264西北工業(yè)大學計算第1節(jié)計算機通信概述黃小平西北工業(yè)大學huangxp_nwpu@1/2/202365西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@第1節(jié)計算機通信概述黃小平西北工業(yè)大學12/12/20課程管理上課時間1-10周周一7-8節(jié)教學東樓D205周三3-4節(jié)同上聯系方式huangxp_nwpu@教材計算機通信技術韓毅剛計算機通信潘新民參考書目數據與計算機通信電子工業(yè)出版社斯托林斯數字通信原理強世錦通信原理樊昌信計算機網絡等

1/2/202366西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程管理上課時間1-10周12/12/20222西北工業(yè)大課程內容計算機通信概論數據傳輸數據的編碼和調制多路復用差錯控制通信控制規(guī)程通信設備串行通信1/2/202367西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程內容計算機通信概論12/12/20223西北工業(yè)大學計課程目的121/2/202368西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@課程目的112/12/20224西北工業(yè)大學計算機學院hu其他重要說明考試一般安排在第12周。課堂紀律答疑1/2/202369西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@其他重要說明考試12/12/20225西北工業(yè)大學計算機學本次課程內容（第一章）C&C通信系統(tǒng)模型通信網絡計算機通信體系結構1/2/202370西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@本次課程內容（第一章）C&C12/12/20226西北工業(yè)大1.1C&C通信技術的發(fā)展計算機技術的發(fā)展計算機與通信的結合計算機通信技術的發(fā)展1/2/202371西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.1C&C通信技術的發(fā)展12/12/20227西北工業(yè)大通信簡史模擬和數字同步與異步

1/2/202372西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信簡史模擬和數字12/12/20228西北工業(yè)大學計算機計算機的發(fā)展第一代：1945～1954年采用電子管和繼電器存儲器。如ENIAC、IBM701等。第二代：1955～1964年采用分立式晶體管和磁性存儲器。如IBM7090、CDC1604等。第三代：1965～1974年采用集成電路，微程序設計、流水線、高速緩沖和先行處理器。如IBM360/370、CDC6600等。第四代：1975～1990年采用LSI/VLSI和半導體存儲器。如VAX9000、CrayX-MP等。第五代：1991～現在采用大規(guī)模并行處理技術，高密度組裝和光技術。1/2/202373西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機的發(fā)展第一代：1945～1954年12/12/2022計算機與通信的結合C&C三網合一多機系統(tǒng)技術遷移1/2/202374西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機與通信的結合C&C12/12/202210西北工業(yè)C&CC&C目前3C計算機，通信，消費電子劃界模糊通信網絡的劃分各種計算機系統(tǒng)的劃分1/2/202375西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@C&CC&C12/12/202211西北工業(yè)大學計三網合一電信網、有線電視網和計算機網探索：ISDN、VR數據通信。指通信雙方按一定通信協(xié)議，通過模擬傳輸信道或者數字傳輸信道，把一方的數據流傳送到另一方的過程數據通信=數據處理+數據傳輸數據通信與計算機通信數據通信側重數據傳輸計算機通信側重信息交互1/2/202376西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@三網合一電信網、有線電視網和計算機網12/12/20221多機系統(tǒng)技術遷移界限模糊單處理器計算機多處理器計算機局域網城域網廣域網功能遷移功能下移功能上移網絡就是計算機1/2/202377西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@多機系統(tǒng)技術遷移界限模糊網絡就是計算機12/12/20221C&C舉例：智能大樓智能大樓的定義有兩種通過對建筑物的結構、系統(tǒng)、服務和管理四個基本要素以及它們之間內在關聯的最優(yōu)組合，提供一個投資合理并且高效、舒適、便利的環(huán)境。這種定義從用戶觀點出發(fā)，突出了智能大樓在管理和信息傳輸以及服務方面的特點。在大樓建設中建立一個獨立的局域網，通過結構化布線系統(tǒng)組成一個集成環(huán)境，連接用戶的各種設備，讓大樓的管理機構能夠隨時監(jiān)測，并能自動采取相應的措施。這種定義突出智能大樓“智能”的根本所在——信息傳輸系統(tǒng)1/2/202378西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@C&C舉例：智能大樓智能大樓的定義有兩種12/12/2022智能大樓的組成結構化布線系統(tǒng)方便收集和散播數據。辦公自動化系統(tǒng)如文字處理、電子商務通信自動化系統(tǒng)如ISDN樓宇自動化系統(tǒng)各種傳感器件、控制器件計算機網絡1/2/202379西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@智能大樓的組成結構化布線系統(tǒng)12/12/202215西北工業(yè)結構化布線系統(tǒng)

戶外系統(tǒng)垂直豎井系統(tǒng)平面樓層系統(tǒng)用戶端子區(qū)機房子系統(tǒng)布線配線系統(tǒng)。1/2/202380西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@結構化布線系統(tǒng)戶外系統(tǒng)12/12/202216西北工業(yè)大學計算機通信技術的發(fā)展Amdahl定律3M，3T網絡四大定律莫爾定律微處理器的速度每18個月翻一番。光纖定律因特網帶寬每9個月會增加一倍的容量，成本同時降低一半。吉爾德定律主干網的帶寬每6個月增加一倍麥特卡爾夫定律網絡的價值同網絡用戶數量的平方成正比。1/2/202381西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信技術的發(fā)展Amdahl定律12/12/202217計算機通信技術的演進低速→高速專用網→公用網→虛擬專用網面向終端的網→資源共享網電路交換→報文交換→分組交換→信元交換各種通信控制規(guī)程→國際標準單一的數據通信網→綜合業(yè)務數字通信網微機到主機→對等通信→客戶/服務器→網站/瀏覽器。1/2/202382西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信技術的演進低速→高速12/12/202218西北工1.2通信系統(tǒng)模型通信術語概述通信及通信系統(tǒng)模型1/2/202383西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.2通信系統(tǒng)模型通信術語概述12/12/202219西北通信的基本概念通信：有用消息的遠距離可靠傳輸電通信、光通信、微波通信消息通信的載體信息消息的內容1/2/202384西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信的基本概念通信：有用消息的遠距離可靠傳輸12/12通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的基本目的是通信雙方數據的交換m'r(t)g'(t)g(t)s(t)m信源發(fā)送器信道信宿接收器噪聲1/2/202385西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)的基本目的是通信雙方數據的交換m'r(t通信系統(tǒng)的組成信源產生要傳輸的數據發(fā)送器把數據轉化為可以傳輸的信號信道承載數據接收器把接收到的信號轉化為數據信宿接收輸入的數據1/2/202386西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信系統(tǒng)的組成信源12/12/202222西北工業(yè)大學計算移動電話系統(tǒng)12435124351/2/202387西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@移動電話系統(tǒng)1112/12/202223西北工業(yè)大學計算機郵件系統(tǒng)1/2/202388西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@郵件系統(tǒng)12/12/202224西北工業(yè)大學計算機學院hu模擬通信系統(tǒng)11/2/202389西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@模擬通信系統(tǒng)112/12/202225西北工業(yè)大學計算機學模擬通信系統(tǒng)特點1/2/202390西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@模擬通信系統(tǒng)特點12/12/202226西北工業(yè)大學計算機數字通信系統(tǒng)11/2/202391西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@數字通信系統(tǒng)112/12/202227西北工業(yè)大學計算機學通信主要任務TransmissionSystemUtilization（傳輸系統(tǒng)的利用）Interfacing（接口）SignalGeneration（信號產生）Synchronization（同步）ExchangeManagement（交換管理）ErrorDetectionandCorrection（差錯檢測與糾正）AddressingandRouting（尋址與路由選擇）Recovery（恢復）MessageFormatting（報文格式化）Security（安全措施）SystemManagement（系統(tǒng)管理）1/2/202392西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務TransmissionSystemUtil通信主要任務傳輸系統(tǒng)的利用充分合理利用傳輸設施復用：在多個用戶之間分配傳輸系統(tǒng)的總傳輸能力擁塞控制：保證傳輸系統(tǒng)不因傳輸請求過量而超載接口設備與傳輸系統(tǒng)之間的連接信號的產生按某種格式產生具有一定強度的電磁波信號能夠在傳輸系統(tǒng)上傳播能夠被接收器轉換為數據1/2/202393西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務傳輸系統(tǒng)的利用12/12/202229西北工業(yè)大通信主要任務同步接收器能夠判斷信號的起始、結束和信號單元的持續(xù)時間在發(fā)送器與接收器之間達成某種同步位同步、幀同步、網同步交換的管理對建立的連接進行管理協(xié)議的協(xié)商故障處理，出錯后的措施差錯控制檢測或糾正因信號失真或信道噪聲等原因而產生的傳輸差錯1/2/202394西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務同步12/12/202230西北工業(yè)大學計算機通信主要任務流量控制信宿不會因信源發(fā)送太快而導致超載尋址當傳輸設施被兩個以上設備共享時，信源必須給出信宿的標識路由選擇當傳輸系統(tǒng)是不只一條路徑的網絡時需要確定路由恢復信息交換過程中因通信系統(tǒng)某處出現故障而致使傳輸中斷，需要從中斷處恢復工作，或者把系統(tǒng)被涉及部分恢復到數據交換開始之前的狀態(tài)1/2/202395西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務流量控制12/12/202231西北工業(yè)大學計通信主要任務報文格式化數據交換雙方必須就傳輸的數據格式達成一致協(xié)議交換代碼轉換、壓縮、加密安全措施發(fā)送方希望確保只有它期望的接收者接收到數據接收方希望保證收到的數據來自正確的發(fā)送方，且數據在傳輸過程中未被改變系統(tǒng)管理數據通信設施是一個復雜系統(tǒng)，需要合理地規(guī)劃和配置，需要對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)控，并處理擁塞、死鎖、故障等引發(fā)的問題1/2/202396西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信主要任務報文格式化12/12/202232西北工業(yè)大學1.3通信網絡概述通信網絡組成通信網絡分類1/2/202397西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.3通信網絡概述通信網絡組成12/12/202233西北通信網絡的組成從物理設備上看由各種用戶終端、交換機（或路由器）、集中器、連接器和傳輸線路組成從圖論上看鏈路電纜、光纜、無線電、衛(wèi)星等傳輸線路功能是傳輸信息節(jié)點交換機、路由器、集中器、終端等所有獨立的設備功能是提供交換場所、選擇路由、進行流量控制等。1/2/202398西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的組成從物理設備上看12/12/202234西北工業(yè)計算機通信網的組成資源子網通信子網1/2/202399西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@計算機通信網的組成資源子網12/12/202235西北工業(yè)大資源子網和通信子網資源子網也稱為用戶子網包括計算機、終端控制器及終端等設備這些設備負責運行用戶的應用程序，向網絡用戶提供可共享的軟硬件資源。通信子網由若干網絡節(jié)點、傳輸鏈路及信號變換設備組成負責完成計算機之間的通信任務在通信系統(tǒng)模型中，如果從信源到信宿存在多個可選的信道，則這些信道就構成了一個通信子網。1/2/2023100西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@資源子網和通信子網資源子網12/12/202236西北工業(yè)大通信網絡的分類交換網絡電路交換網絡分組交換網絡廣播網絡分組無線電網絡衛(wèi)星網絡局部網絡等1/2/2023101西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的分類交換網絡12/12/202237西北工業(yè)大學通信網絡的分類——按距離局域網（LAN）城域網（MAN）廣域網（WAN）1/2/2023102西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@通信網絡的分類——按距離局域網（LAN）12/12/20221.4計算機通信體系結構

協(xié)議協(xié)議用于不同系統(tǒng)實體間的通信，它是管理兩實體間數據交換的一組規(guī)則實體指用戶應用程序、文件傳輸軟件包、數據庫管理系統(tǒng)、電子郵件業(yè)務和終端等客觀存在的事物。實體具有發(fā)送或接收信息的能力系統(tǒng)指計算機、MODEM、終端設備、遠程傳感器和控制器等組成的一個整體。系統(tǒng)是一個特殊的實際物體，它可以包含一個或多個實體。1/2/2023103西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.4計算機通信體系結構協(xié)議12/12/202239西北協(xié)議的組成語法數據格式信號電平語義控制信息差錯處理時序速率匹配順序1/2/2023104西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@協(xié)議的組成語法12/12/202240西北工業(yè)大學計算機學協(xié)議的關鍵要素：語法：用戶數據與控制信息的結構與格式。包括數據格式、編碼和信號電平等;即，做什么（whattodo）。語義：需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應。包括用于協(xié)調同步和差錯處理的控制信息;即，怎么做（howtodo）。定時：對事件實現順序的詳細說明。包括速度匹配和排序等。即，何時做（whentodo）。1/2/2023105西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@協(xié)議的關鍵要素：語法：用戶數據與控制信息的結構與格式。包括數OSI參考模型一個層次模型每一層實現一個必須實現的通信功能的子集每一層依賴于下一層每層提供服務給上一層某一層的變化不應當引起其他層的變化1/2/2023106西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI參考模型一個層次模型12/12/202242西北工業(yè)大OSI參考模型

7層1/2/2023107西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI參考模型7層12/12/202243西北工業(yè)大學計OSI各層的主要功能物理層（physicallayer）數據鏈路層（datalinklayer）網絡層（networklayer）傳輸層（transportlayer）會話層（sessionlayer）表示層（presentationlayer）應用層（applicationlayer）1/2/2023108西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@OSI各層的主要功能物理層（physicallayer）11.物理層設備間的物理接口機械特性設備之間連接件的尺寸和接頭數以及每根連線的用途等。電氣特性它涉及到用什么電壓代表“1”,用什么電壓代表“0”一個比特持續(xù)多少時間功能特性傳輸是雙向的，還是單向的，過程特性一次通信中發(fā)送方和接收方如何應答，用以建立,維持和釋放數據鏈路實體間的連接。這一層的規(guī)程都與電路上傳輸的原始比特有關,1/2/2023109西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@1.物理層設備間的物理接口12/12/202245西北工業(yè)2.數據鏈路層激活，保持以及解除一個可行連接的手段建立、維持和釋放網絡實體之間的數據鏈路差錯檢測和控制數據鏈路對網絡層應表現為一條無差錯的信道。相鄰節(jié)點之間的數據交換按幀，各幀按順序傳送，并通過接收端的校驗檢查和應答保證可靠的傳輸。高層可以執(zhí)行無差錯傳輸數據鏈路層對損壞、丟失和重復的幀應能進行處理，這種處理過程對網絡層是透明的。共享媒介的訪問控制方法1/2/2023110西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@2.數據鏈路層激活，保持以及解除一個可行連接的手段12/123.網絡層信息的傳輸這一層的功能屬于通信子網，通過網絡交換來自運輸層的數據。把數據組織成分組，在通信子網的節(jié)點之間交換傳送使高層不需要知道低層的技術需要管理各種中介通信裝置路徑選擇：路徑既可以是固定不變的(通過靜態(tài)路由表實現)，也可以是根據網絡的負載情況動態(tài)變化的。擁塞控制：防止網絡中出現局部的擁擠或全面的阻塞。1/2/2023111西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@3.網絡層信息的傳輸12/12/202247西北工業(yè)大學計4.傳輸層終端系統(tǒng)間的數據交換無差錯有序無丟失無重復服務質量1/2/2023112西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@4.傳輸層終端系統(tǒng)間的數據交換12/12/202248西北工傳輸層端到端連接傳輸層提供一種通用的傳輸服務。使會話實體不必考慮通信網絡的工作細節(jié)數據傳輸能高效地進行。傳輸層采用多路復用或分流的方式優(yōu)化網絡的傳輸性能。1/2/2023113西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@傳輸層端到端連接傳輸層提供一種通用的傳輸服務。使會話實體不必5.會話層會話層提供的會話服務類型:會話管理：把兩個表示層實體結合在一起，或把它們分開。會話控制：控制兩個表示層實體間的數據交換過程。會話層提供的服務對話準則全雙工/半雙工編組通過標志定義數據組恢復設置檢查點1/2/2023114西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@5.會話層會話層提供的會話服務類型:12/12/2022506.表示層提供一個可供應用層選擇的服務的集合，使得應用層可以根據這些服務功能解釋數據的涵義。表示層以下各層只關心如何可靠地傳輸數據，而表示層關心的是所傳輸的數據的表現方式、它的語法和語義。表示層提供的服務數據格式和編碼數據壓縮加密1/2/2023115西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@6.表示層提供一個可供應用層選擇的服務的集合，使得應用層可以7.應用層這是OSI體系結構的最高層。這一層的協(xié)議直接為端用戶服務,提供分布式處理環(huán)境。為應用程序提供網絡服務;應用層需要識別并保證通信對方的可用性，保持協(xié)同工作的應用程序之間的同步;建立傳輸錯誤糾正與保證數據完整性的控制機制。1/2/2023116西北工業(yè)大學計算機學院huangxp_msn@7.應用層這是OSI體系結構的最高層。這一層的協(xié)議直接為端用TCP/IP協(xié)議參考模型由美國國防部高級研究計劃署(DARPA)開發(fā)分組交換網ARPANETInternet用之在TCP/IP協(xié)議研究時，并沒有提出參考模型；沒有官方的模型目前的TCP/IP參考模型不是很統(tǒng)一