第1章概述

本章的主要要求是了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史和基本概念、理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、

組成和分類。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)者應(yīng)該建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初步概念。

1-1知識(shí)點(diǎn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

C/S模式和B/S模式

1.2重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展

03計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的三個(gè)時(shí)代

⑴第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：

?在這種系統(tǒng)中，一端是沒有處理能力的終端設(shè)備，它只能發(fā)出命令叫另一端做什

么，而另一端是一臺(tái)大中型計(jì)算機(jī)，它可以同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)方終端來(lái)的命令。

?遠(yuǎn)地的多個(gè)終端和本地的大中型計(jì)算機(jī)之間通過(guò)數(shù)據(jù)通信設(shè)備可以直接通信。計(jì)

算機(jī)可以邊接收信息邊進(jìn)行處理處理好的數(shù)據(jù)也可以在接送回到遠(yuǎn)程終端設(shè)備

上。

⑵笫二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)主要特點(diǎn)是：

?網(wǎng)絡(luò)中通信的雙方是計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)，不像第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)那樣是從終端到計(jì)

算機(jī)。

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能是以共享資源為主，而不像第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)那樣是以數(shù)據(jù)通

信為主。

⑶第三代網(wǎng)絡(luò)是各大計(jì)算機(jī)公司為了促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開發(fā)，紛紛制定自己的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)，最終促成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定。遵循網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)建成的網(wǎng)絡(luò)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化水平可分

為兩個(gè)階段：

?各計(jì)算機(jī)制造廠商制定的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。如IBM公司的SNA標(biāo)準(zhǔn)和DEC公司的DNA標(biāo)

準(zhǔn)等。它們?yōu)閲?guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定打下了良好的基礎(chǔ)。

?網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的“開放系統(tǒng)互連參考模型”

(0SI)開始了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的新時(shí)代。ISO/OSI的制定為世界范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系

統(tǒng)互連打下了基礎(chǔ)。

1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

O對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ComputerNctworks）在不同階段或從不同的觀點(diǎn)有著不甚相同的

定義。主要的觀點(diǎn)有三種：

1）“以相互共享（硬件、軟件和數(shù)據(jù)）資源方式而連接起來(lái)，且各自具有獨(dú)立功能的計(jì)

算機(jī)系統(tǒng)的集合”。

2）“在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議控制下，由多臺(tái)主計(jì)算機(jī)、若干臺(tái)終端、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及計(jì)算機(jī)與

計(jì)算機(jī)間、終端與計(jì)算機(jī)間進(jìn)行通信的設(shè)備所組成的計(jì)算機(jī)復(fù)合系統(tǒng)”。

3）“利用各種通信手段，例如申，報(bào)、電話、微波通信等，把地理上分散的計(jì)算機(jī)有機(jī)

地連接在一起，達(dá)到相互通信并能夠共享軟件、硬件和數(shù)據(jù)等資源的系統(tǒng)”。

卬計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與多CPU緊耦合的多機(jī)系統(tǒng)、多終端分時(shí)系統(tǒng)、以網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的

分布式系統(tǒng)等都有許多相同或相似之處，但各自也有其不同的結(jié)構(gòu)組成及功能特點(diǎn)。

1.23計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

田計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能的核心問(wèn)題是資源共享。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以資源共享和信息交換為

目的，通過(guò)數(shù)據(jù)通信線路珞多臺(tái)計(jì)算機(jī)互連而成的系統(tǒng)。這里所講的“資源”是指硬件、軟

件和數(shù)據(jù)三種，所謂資源共享就是這三種資源的共享。其目的是使網(wǎng)絡(luò)中的用戶，無(wú)論處于

什么地方，也無(wú)論資源的物理位置在哪里，都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、設(shè)備，尤其是數(shù)據(jù)。也

就是說(shuō)，用戶使用千里之外的數(shù)據(jù)就像使用本地?cái)?shù)據(jù)一樣。

由依靠可替代的資源來(lái)提供高可靠性。例如，所有的文件可以在兩臺(tái)或三臺(tái)計(jì)算機(jī)上

留有副本，如果其中之一不能使用（由于硬件故障），還可以使用其他的副本。

由節(jié)約經(jīng)費(fèi)。微型計(jì)算機(jī)比大型計(jì)算機(jī)有更高的性能價(jià)格比。大型計(jì)算機(jī)比個(gè)人計(jì)算

機(jī)（PC）大概快數(shù)十倍，但價(jià)格卻在千倍以上。這種不平衡使得許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)師用多臺(tái)功

能強(qiáng)大的個(gè)人計(jì)算機(jī)來(lái)組建系統(tǒng)，每個(gè)用戶使用一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)則存放在一臺(tái)或多臺(tái)

共享的文件服務(wù)器里。在這一模式中，用戶被稱作客戶，而整個(gè)結(jié)構(gòu)被稱作客戶/服務(wù)器模

式。

口提供強(qiáng)大的通信手段。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，兩個(gè)或多個(gè)生活在不同地方的人可以一起寫報(bào)告。

當(dāng)某人修改了聯(lián)機(jī)文檔的某處時(shí)，其他人員可以立即看到這一變更，而不必花幾天的時(shí)間等

待信件。這種速度上的提高使得廣泛分布的人與人之間的合作很容易進(jìn)行，而在以前是不可

能的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的觀點(diǎn)來(lái)看，利用網(wǎng)絡(luò)來(lái)增強(qiáng)人際溝通可能比它的技術(shù)目的（如增加可靠性）

更重要。

1.2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩層溝成的,通信子網(wǎng)面向通信控制和通

信處理，由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（集中器、交換機(jī)和路由器等）和網(wǎng)絡(luò)通信線路組成，資源子網(wǎng)則包括

擁有資源的用戶主機(jī)和請(qǐng)求資源的用戶計(jì)算機(jī)。

卬在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)用戶，都可享用系統(tǒng)中的各種資源，所以，系統(tǒng)必須

對(duì)用戶進(jìn)行控制。網(wǎng)絡(luò)軟件是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能所不可缺少的軟環(huán)境。通常網(wǎng)絡(luò)軟件包括：

?網(wǎng)絡(luò)通信軟件

?網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

?網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

1.2.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類

在所有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類法中，有兩種劃分方法十分重要：即網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸技術(shù)和

網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模(范圍)。

Q從廣義上講，網(wǎng)絡(luò)使用的傳輸技術(shù)可以分成2種類型：

(1)廣播式傳輸技術(shù)

廣播式網(wǎng)絡(luò)僅有一條通信信道，由網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器共享。短的消息、，即按某種語(yǔ)法

組織的報(bào)文分組，可以被任何機(jī)器發(fā)送并被其他所有的機(jī)器接收。報(bào)文分組的地址字段指明

此分組應(yīng)被哪臺(tái)機(jī)器接收，一旦收到報(bào)文分組，各機(jī)器將檢查它的地址字段。如果是發(fā)送給

它的，則處理該分組，否則將它丟棄。

廣播系統(tǒng)通常也允許在地址字段中使用一段特殊代碼，以便將分組發(fā)送至所有目標(biāo)。

使用此代碼的分組發(fā)出以后，網(wǎng)絡(luò)上的每一臺(tái)機(jī)器都會(huì)接收和處理它。這種操作被稱作廣播。

某些廣播系統(tǒng)還支持向機(jī)器的一個(gè)子集發(fā)送的功能，即多點(diǎn)播送或組播。一種常見的方案是

保留地址字段的某一位來(lái)指示多點(diǎn)播送。而剩下的〃一1位地址字段存放組號(hào)。每臺(tái)機(jī)器可

以注冊(cè)到任意組或所有的組。當(dāng)某i報(bào)文分組被發(fā)送給某個(gè)組時(shí)，它被發(fā)送到所有注冊(cè)到該

組的機(jī)器。

(2)點(diǎn)到點(diǎn)傳輸技術(shù)

點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由一對(duì)對(duì)機(jī)器之間的多條連接構(gòu)成。為了能從源到達(dá)目的地，這種網(wǎng)絡(luò)上

的分組可能必須通過(guò)一臺(tái)或多臺(tái)中間機(jī)器。通常是多條路徑，并且每條路徑的開銷可能不一

樣，為達(dá)到較高的效率和可靠性，在點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中路由算法十分重要。

一股來(lái)講(當(dāng)然也有例外〉小型、地理上處于本地的網(wǎng)絡(luò)采用廣播方式，而大的網(wǎng)絡(luò)

則采用點(diǎn)到點(diǎn)方式。

ffl另一個(gè)重要的網(wǎng)絡(luò)分類的標(biāo)準(zhǔn)是它的連接距離,真正的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是指在很長(zhǎng)的

電纜上交換消息而進(jìn)行通信的系統(tǒng)。它又可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。最后，兩個(gè)或更

多網(wǎng)絡(luò)的連接被稱為互聯(lián)網(wǎng)。世界范圍的因特網(wǎng)就是互聯(lián)網(wǎng)的著名例子。距離是重要的分類

尺度，因?yàn)樵诓煌倪B接距離下所使用的技術(shù)是不一樣的。

第2章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)極為復(fù)雜的大系統(tǒng)，唯有將此復(fù)雜的系統(tǒng)分隔成相對(duì)簡(jiǎn)單的子系統(tǒng)

才能便于理解和進(jìn)行研究，從一般意義上說(shuō)，計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)可以劃分成通信子網(wǎng)和資源兩

個(gè)子系統(tǒng)，與開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM）相對(duì)應(yīng)，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層屬于通

信子網(wǎng)，而傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層屬于資源子網(wǎng)：在通信子網(wǎng)所屬的若干層次中

涉及的問(wèn)題，在前面數(shù)據(jù)通信技術(shù)篇中多有論及，比較易于理解；而屬于資源子系統(tǒng)的四個(gè)

層次則比較抽象，在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的網(wǎng)絡(luò)中，某些層次甚至完全不存在，但這種情況并不影響

開放系統(tǒng)互連參考模型對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的指導(dǎo)意義。

2.1知識(shí)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

OSI參考模型

TCPIP參考模型

實(shí)體

服務(wù)

協(xié)議

協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU（報(bào)文、段、分組、幀）

面向連接的服務(wù)

無(wú)連接的服務(wù)

數(shù)據(jù)報(bào)

虛電路

2.2重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

2.2.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

￡Q網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義和發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)體系就是為了完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，把每個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分

成有明確定義的層次，規(guī)定了對(duì)等層次之間進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口

及服務(wù)。將這些對(duì)等層之間進(jìn)程通信的協(xié)議以及相鄰層接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)

構(gòu)。

1977年ISO的SC16委員會(huì)在研究、吸取了各計(jì)算機(jī)廠商網(wǎng)絡(luò)體系標(biāo)準(zhǔn)化經(jīng)

驗(yàn)的基礎(chǔ)上，制定了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）,從而形成網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

目前常見的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)有:OSI/RM、TCP/IP、X.25、SNA等。

m網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理

網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)如圖5.1所示。

圖5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)示意圖

在網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)中，N層是NT層的用戶，同時(shí)是N+I層的服務(wù)提供者c實(shí)

際的通信過(guò)程是在最低層(圖5.1中的第一層)實(shí)現(xiàn)的，而高層只是借助底層的

提供的服務(wù)與其它系統(tǒng)的對(duì)等層進(jìn)行交互。

通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分層，可以具備以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)獨(dú)立性強(qiáng)

(2)功能簡(jiǎn)單

(3)適應(yīng)性強(qiáng)

(4)易于實(shí)現(xiàn)和維界

￡□通信協(xié)議

協(xié)議是所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)，協(xié)議代表著標(biāo)準(zhǔn)化，是一組規(guī)則的集合,

是進(jìn)行交互的雙方必須遵守的約定。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由三個(gè)要素組成：

⑴語(yǔ)義：是指對(duì)構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋，也即“講什么”。

(2)語(yǔ)法：是用于規(guī)定將若干個(gè)協(xié)議元素和數(shù)據(jù)組合在一起來(lái)表達(dá)一個(gè)更完

整的內(nèi)容時(shí)所應(yīng)遵循的格式，即對(duì)所表達(dá)的內(nèi)容的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式的一種

規(guī)定，也即“怎么講”。

(3)規(guī)則：規(guī)定了與事件發(fā)生的條件和執(zhí)行順序。

2.2.2開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OSDRM)

ffl開放系統(tǒng)

開放系統(tǒng)就是遵守互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的實(shí)系統(tǒng)，實(shí)系統(tǒng)是由一臺(tái)或多臺(tái)計(jì)算機(jī)、

有關(guān)軟件、終端、操作員、物理過(guò)程和信息處理手段等的集合，是傳送和處理信

息的自治整體。

模型化的方法是用功能上等價(jià)的開放系統(tǒng)模型代替實(shí)開放系統(tǒng)。凡是符合抽

象開放系統(tǒng)互聯(lián)的特性的實(shí)系統(tǒng)都可視為一個(gè)開放系統(tǒng)。

￡□osi七層模型

OST模型根據(jù)層次劃分的原則，將系統(tǒng)劃分為包含七個(gè)層次的模型，即物理

層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。不同系統(tǒng)對(duì)等層

之間按規(guī)定的協(xié)議進(jìn)行通信，同一系統(tǒng)不同層之間通過(guò)接口進(jìn)行通信。只有最低

層一一物理層完成實(shí)際的數(shù)據(jù)傳送，其它對(duì)等層之間的通信可視為邏輯通信。其

通信過(guò)程為將通信數(shù)據(jù)通過(guò)層與層間的服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP交給下一層處理，下一層

對(duì)數(shù)據(jù)前面加上若干控制信息(又稱為協(xié)議頭)形成協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)后再

交給它的下一層處理，依次類推，最終由物理層傳遞到對(duì)方系統(tǒng)物理層，再逐層

向上傳遞(這時(shí)每層都將本層的控制信息剝離)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的邏輯通

信。用戶則由最上層的應(yīng)用層提供服務(wù)。這種將數(shù)據(jù)前面加上協(xié)議頭的處理方法

與日常生活中把信裝入信封內(nèi)再投遞的處理方法是相通的。由于用戶數(shù)據(jù)每通過(guò)

一層就會(huì)加上一個(gè)協(xié)議頭，所以一個(gè)系統(tǒng)中有多少層次，用戶數(shù)據(jù)外就會(huì)包封有

多少協(xié)議頭，這就是所謂的“洋蔥皮”結(jié)構(gòu)。

G3OSI/RM分層結(jié)構(gòu)的一般概念

在層次式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，不同系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)程在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，其信息流

動(dòng)過(guò)程如圖3.2所示。其中源進(jìn)程S首先將用戶數(shù)據(jù)送至最高層(應(yīng)用層),由該

層在用戶數(shù)據(jù)前面加上控制信息，形成最高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元后送至次高層；次

高層又在數(shù)據(jù)單元前面加上控制信息形成次高層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元后，又將它傳送

至其下一層。信息按這種方式逐層地向下傳送直至最低層(物理層)，由于該層實(shí)

現(xiàn)比特流傳送，故不需再加控制信息。當(dāng)比特流經(jīng)過(guò)傳輸介質(zhì)到達(dá)目標(biāo)系統(tǒng)時(shí)，

再?gòu)淖畹蛯又饘酉蛏蟼魉?，且在每一層都依照相?yīng)的控制信息完成指定操作后，

再將本層控制信息去掉，將后面的數(shù)據(jù)單元向上一層傳送，依此類推，當(dāng)數(shù)據(jù)最

后到達(dá)應(yīng)用層時(shí)，再由應(yīng)用層把其中的應(yīng)用層控制信息去掉，將用戶數(shù)據(jù)提交給

目標(biāo)進(jìn)程D,便結(jié)束了通信過(guò)程。

在同一系統(tǒng)中一個(gè)(N)實(shí)體和一個(gè)(N+1)實(shí)體相互作用時(shí)，信息必須穿越兩層

之間的邊界，在邊界上存在著所謂的(N)服務(wù)訪叵點(diǎn)(N)-SAP,它代表(N)實(shí)體和

(N+1)實(shí)體之間的邏輯接口。

OST環(huán)境中實(shí)體間的通信都是按數(shù)據(jù)單元進(jìn)行的。在OST中把第N層實(shí)體之

間交換的數(shù)據(jù)稱為(N)辦議數(shù)據(jù)單元(NAPDU。它由兩部分組成：(N)協(xié)議控制信

息(N)-PCI和用戶數(shù)據(jù)。

圖3.2對(duì)等層實(shí)體間通信時(shí)信息的流動(dòng)過(guò)程

2.2.3TCP/IP參考模型

TCP/IP協(xié)議簇的分層結(jié)構(gòu)模型是因特網(wǎng)所遵循的協(xié)議體系，而因特網(wǎng)迅速

普及使它已成為事實(shí).上的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，而OSI/RM由于應(yīng)用很少，反而成了陪對(duì)。

TCP/IP參考模型分為四個(gè)層次，自下而上分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳

輸層和應(yīng)用層。圖0-3給出了TCP/IP參考模型的層次結(jié)構(gòu)以及與OSI/RM參考模

型的對(duì)應(yīng)關(guān)系。從圖3-3中可以看出，TCP/IP參考模型對(duì)OSI/RM模型做了很大

的簡(jiǎn)化。

OSI/RMTCP/IP

7應(yīng)用層

6表示層應(yīng)用層

5會(huì)話層

4傳輸層傳輸層

3網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層

2數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)接口層

1物理層

圖0-3TCP/IP參考模型與OSI/RM協(xié)議層次的比較

TCP/IP參考模型中各層次的功能與所對(duì)應(yīng)的0SI/RM模型層次功能類似，惟

一需要注意的是網(wǎng)絡(luò)接口層。網(wǎng)絡(luò)接口層負(fù)責(zé)將網(wǎng)絡(luò)層的IP數(shù)據(jù)報(bào)通過(guò)物理網(wǎng)

絡(luò)發(fā)送，或從物理網(wǎng)絡(luò)接收數(shù)據(jù)幀，抽取出IP數(shù)據(jù)報(bào)上交給網(wǎng)際層。TCP/IP在

設(shè)計(jì)時(shí)并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議，其目的旨在提供靈活性，以適用于不

同的物理網(wǎng)絡(luò)，如各種LAN、MAN、WAN甚至點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路。

一般認(rèn)為，TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層對(duì)應(yīng)0ST的1-2層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路

層。

TCP/IP參考模型中各層所包含的主要協(xié)議如下：

應(yīng)用層：HTTP、FTP、POP、SMTP、Telnet

傳輸層：TCP、UDP

網(wǎng)絡(luò)層:IP、ICMP、ARP

在理解TCP/IP模型時(shí)，應(yīng)對(duì)照OST模型，分析它們之間的不同之處以及為

什么要這樣設(shè)計(jì)，其優(yōu)缺點(diǎn)是什么，有沒有更好的模型可以替代它，等等。

另外，對(duì)TCP/IP模型層次中的各種協(xié)議，還要了解它需要哪個(gè)下層協(xié)議的

支持，其原因是什么。

第3章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)通信技術(shù)是所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。一般來(lái)說(shuō)，任何數(shù)字信號(hào)的波形都有無(wú)限的

帶寬。在任何介質(zhì)上傳送數(shù)字信號(hào)波形，介質(zhì)的性質(zhì)將F艮制能用于傳送的帶寬。大自然在所

有信道上都加了兩個(gè)限制，它們決定了信道的帶寬，這些限制是尼奎斯特（Nyquist）極限，

它是關(guān)于無(wú)噪聲信道的：香農(nóng)（Shannon）極限它是關(guān)于有噪聲信道的。讀者需要要注意學(xué)

握數(shù)據(jù)通信的基本原理及其各種數(shù)據(jù)通信技術(shù)之間的相互關(guān)系。理解各種數(shù)據(jù)傳輸信道及傳

榆介質(zhì)的特點(diǎn)及影響數(shù)據(jù)通信的諸多因素。

3.1知識(shí)點(diǎn)

通信系統(tǒng)的組成

信道

模擬信道與數(shù)字信道

模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

傳輸介質(zhì)

比特率與波特率

信號(hào)編碼

Shannon定理與Nyquist定理

調(diào)制與解調(diào)

通信方式（單工、半雙工和全雙工）

傳輸模式（基帶傳輸與寬帶傳輸）

多路復(fù)用

時(shí)分多路、頻分多路與碼分多路

交換

電路交換、報(bào)文交換與分組交換

虛電路

差錯(cuò)控制

檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼

流量控制

停等協(xié)議與ARQ協(xié)議

PPP協(xié)議與HDLC協(xié)議

3.2重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

數(shù)據(jù)通信技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，它將計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合，完成編碼數(shù)據(jù)的

傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)和處理,這里通過(guò)數(shù)據(jù)通信模型引出了數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)必須完成的任務(wù)：

I）”傳輸系統(tǒng)的使用”意指在多個(gè)通信設(shè)備共享和有效地利用傳輸裝置。

2）為了通信，在設(shè)備與傳輸系統(tǒng)之間必須有“接口”銜接，所有的通信形式最后總要

以電磁信號(hào)的形式沿傳輸介質(zhì)傳播。

3）接口建立后，須有“信號(hào)產(chǎn)生”以便通信。

4）數(shù)據(jù)信號(hào)不僅要具有傳輸系統(tǒng)和接收器要求的形式，并且在發(fā)送器和接收器之間還

須建立某種形式的“同步”。

5）因?yàn)槿魏瓮ㄐ畔到y(tǒng)都有出錯(cuò)的可能性，也就是信號(hào)在到達(dá)信宿之前被破壞了。這時(shí)

就必須進(jìn)行“檢錯(cuò)和糾錯(cuò)”，以實(shí)現(xiàn)無(wú)差錯(cuò)的傳輸。

6）“流量控制”使得信宿能夠從容地接收和處理接收到數(shù)據(jù)，而不會(huì)因信源數(shù)據(jù)發(fā)送

過(guò)快而崩潰。

7）當(dāng)傳輸裝置為兩臺(tái)以上設(shè)備所共享時(shí)，信源系統(tǒng)就要用某種手段指明意向中的信宿

地址，這就是“尋址，

8）當(dāng)傳輸系統(tǒng)本身也是網(wǎng)絡(luò)時(shí)，“路由選擇”可以采用各種不同的路徑，而必須確定

某個(gè)特定路徑來(lái)完成某項(xiàng)傳輸任務(wù)。

9）“信息格式”是通信雙方在數(shù)據(jù)交換或傳輸時(shí)就數(shù)據(jù)的形式所達(dá)成的共識(shí)。

3.2.1數(shù)據(jù)傳輸?shù)母拍罴靶g(shù)語(yǔ)

⑴直接連接（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和多點(diǎn)連接形式）：數(shù)據(jù)傳輸是在發(fā)送器和接收器之間通過(guò)傳輸介質(zhì)

進(jìn)行的。傳輸介質(zhì)一般可分成有線和無(wú)線兩大類。在這兩大類介質(zhì)中，通信以電磁波的形式

進(jìn)行。在有線型介質(zhì)中，電磁波沿著物理通路呈導(dǎo)向性傳播。無(wú)線介質(zhì)可以傳播電磁波，但

并不為它們導(dǎo)向。

直接連接一詞是指兩臺(tái)設(shè)備之間傳輸信道為直接連接的通信形式，在此信道上除了用

于增強(qiáng)信號(hào)的放大器或中繼器外，沒有其他的中間器件。這個(gè)術(shù)語(yǔ)能適用于有線和無(wú)線兩大

類介質(zhì)。

直接連接的有線傳輸介質(zhì)是所謂的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)形式，只有連接在一起的兩臺(tái)設(shè)備共享該傳

輸介質(zhì)。在多點(diǎn)連接的有線型配置中，兩臺(tái)以上設(shè)備共享相同的介質(zhì)。

⑵我們對(duì)電磁信號(hào)的興趣僅限于將其作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖侄?。信?hào)發(fā)送器產(chǎn)生信號(hào)

并使其在介質(zhì)中傳送。該信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)，但是它也能表示成頻率的函數(shù)。數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)

中對(duì)信號(hào)頻域研究遠(yuǎn)較對(duì)信號(hào)時(shí)域的理解要重要的多。

將電磁信號(hào)看成時(shí)間的函數(shù)，它可以是連續(xù)的或息散的。連續(xù)信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度在時(shí)間

過(guò)程中平滑變化，換句話說(shuō)，信號(hào)里沒有間斷或不連續(xù)性。離散信號(hào)的信號(hào)強(qiáng)度在某個(gè)時(shí)間

段維持一種穩(wěn)態(tài)電平，然后乂變?yōu)榱硪粋€(gè)穩(wěn)態(tài)電平。

每個(gè)信號(hào)都有一個(gè)時(shí)域函數(shù)S⑴，在每個(gè)時(shí)間瞬間確定信號(hào)的振幅。同樣還有一個(gè)頻域

函數(shù)用以確定信號(hào)的頻率成分。使用傅里葉分析可知，任何信號(hào)都可以由各種頻率的

正弦波合成。這個(gè)結(jié)果非常重要，因?yàn)楦鞣N傳輸介質(zhì)對(duì)某個(gè)信號(hào)影響可以用頻率表示，很多

的信號(hào)有無(wú)限的帶寬。不過(guò)，信號(hào)的大部分能量往往包含在頻率較窄的一段頻帶中。這個(gè)頻

帶稱為有效帶寬或帶寬。

⑶數(shù)據(jù)傳輸速率和帶寬的關(guān)系：一般來(lái)說(shuō)，任何數(shù)字信號(hào)的波形都有無(wú)限的帶寬。如

果我們?cè)噲D在任何介質(zhì)上傳送這信號(hào)波形，介質(zhì)的性質(zhì)將限制能用于傳送的帶寬。此外，對(duì)

任何給定的介質(zhì)，傳輸帶寬越寬，則成本越高。這樣，一方面，因經(jīng)濟(jì)和工程實(shí)踐上的原因

會(huì)限定數(shù)字信息得以逼近的帶寬。另?方面，限制帶寬制會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真，使得識(shí)別信號(hào)的

任務(wù)更加困難。帶寬越限制，信號(hào)失真越大，接收器出錯(cuò)的概率越高。

⑷時(shí)延帶寬積

時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延X帶寬（單位：比特）

時(shí)延帶寬積表示通信鏈路可以容納多少比特。又稱為比特長(zhǎng)度，即以比特為單位的鏈

路長(zhǎng)度。例如,某一鏈路的傳播時(shí)延為50011S,帶寬為100Mbit/s,則時(shí)延帶寬積為5。（）00

比特。這就意味著，當(dāng)發(fā)送端發(fā)送的第一個(gè)比特到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，發(fā)送端已發(fā)出了50000個(gè)比

特，這50000比特充滿了整個(gè)鏈路，正在鏈路上傳輸。對(duì)于一條傳輸鏈路，當(dāng)代表鏈路的

管道在傳輸過(guò)程中充滿比特流時(shí)，鏈路才得到充分的利用。

ARQ和以太網(wǎng)的性能分析、令牌環(huán)和FDDI的效率分析中都使用了比特長(zhǎng)度的概念。

在TCP協(xié)議中，定義了報(bào)文段往返時(shí)間RTT和帶寬的乘積為往返時(shí)延帶寬積，其本質(zhì)

與時(shí)延帶寬積是類似的，在TCP窗口比例因子的分析中使用了這一概念。

3.2.2模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸

⑴模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的概念：模擬數(shù)據(jù)在某些時(shí)間叵隔上取連續(xù)的值，例如，語(yǔ)音和視

頻圖象不斷改變著信號(hào)的強(qiáng)弱。大部分傳感器收集的數(shù)據(jù)，類似溫度和壓力都是連續(xù)取值的。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)取離散值，例如文本和整數(shù)。

⑵模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)

在通信系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)以電氣信號(hào)形式從一點(diǎn)到另一點(diǎn)進(jìn)行傳播。模擬信號(hào)是連續(xù)變化

的電磁波，不同的頻譜可通過(guò)不同的介質(zhì)傳播，這些介質(zhì)可以是有線的或無(wú)線的。數(shù)字信號(hào)

是一種電壓脈沖序列，它可以通過(guò)有線介質(zhì)傳輸。

⑶模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬和數(shù)字信號(hào)傳輸模式

?使用模擬信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)時(shí)的兩種方案：

信號(hào)和模擬數(shù)據(jù)占據(jù)同樣的頻譜。

模擬數(shù)據(jù)編碼后占據(jù)頻譜的不同部分。

?使用數(shù)字信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)時(shí)，需用用編碼譯碼器對(duì)模擬數(shù)據(jù)編碼產(chǎn)生數(shù)字化

比特流。

?使用模擬信號(hào)傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用調(diào)制解調(diào)器來(lái)編碼產(chǎn)生模擬信號(hào)。

?使用模擬信號(hào)傳輸模擬數(shù)據(jù)時(shí)的兩種方案：

為表現(xiàn)二進(jìn)制的兩個(gè)值，信號(hào)由兩個(gè)電平構(gòu)成。

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼后產(chǎn)生具預(yù)期屬性的數(shù)字信號(hào)。

⑷信號(hào)的放大和再生

模擬信號(hào)在經(jīng)過(guò)一段距離后，將變得微弱（衰減）。為了完成更長(zhǎng)距離的傳送，模擬傳

送系統(tǒng)內(nèi)一般都包括放大器以提高信號(hào)的能量。但放大器也同時(shí)提高了噪聲成分的能量。川

接力式的放大器連接形式來(lái)完成長(zhǎng)距離的傳送，信號(hào)會(huì)發(fā)生畸變，并會(huì)使噪聲累枳。

對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，接力式的放大器連接形式同樣會(huì)產(chǎn)生差錯(cuò).因數(shù)字信號(hào)的傳送距離卜分

有限，要使衰減不至于危害數(shù)據(jù)的完整性和傳輸更遠(yuǎn)的距離，須使用中繼器。中繼器收到數(shù)

字信號(hào)后，恢復(fù)I和0的波形，再發(fā)出新的信號(hào)，這樣就克服了衰減問(wèn)題，使噪聲不會(huì)累積。

3.2.3傳輸損耗

由于各種的傳輸損耗，任何通信系統(tǒng)接收到的信號(hào)和傳送的信號(hào)會(huì)有所不同。對(duì)模擬

信號(hào)而言，這曲損耗召致了各種隨機(jī)的改變而降低了信號(hào)的質(zhì)量。對(duì)數(shù)字信號(hào)則是引起位串

錯(cuò)誤：二進(jìn)制1變成了二進(jìn)制?；蛳喾础Ｗ钣杏绊懙膿p耗包括：衰減和衰減失真、延時(shí)變形、

噪聲。

⑴衰減和衰減失真：在任何傳輸介質(zhì)I:信號(hào)強(qiáng)度將隨距離延伸而減弱。對(duì)有線類介質(zhì)，

這強(qiáng)度減弱或衰減一般地具有對(duì)數(shù)函數(shù)性，并以單位距離用分貝常數(shù)表達(dá)。對(duì)無(wú)線類介質(zhì)，

衰減則是距離和大氣組成所構(gòu)成的復(fù)合函數(shù)。

衰減為我們提出了三個(gè)問(wèn)題。首先，接收到的信號(hào)必須有足夠的強(qiáng)度，以便接收器辯

認(rèn)、解釋信號(hào)。第二，信號(hào)須比收到的噪聲維持一個(gè)更高的電平，以避免出錯(cuò)。第三，衰減

是頻率的增最函數(shù)。

⑵延遲變形是有線類傳輸介質(zhì)獨(dú)有的現(xiàn)象。這種變形是由有線類介質(zhì)上信號(hào)傳播速率

隨著頻率而變化所引起的，在一個(gè)有限的信號(hào)頻帶中，中心頻率附近的信號(hào)速度最高，而頻

帶兩邊的信號(hào)速度較低。這樣，信號(hào)的各種的頻率成分將在不同的時(shí)間達(dá)到接收器。由于信

號(hào)中各種成分延遲使得接收到的信號(hào)變形的這種效果稱為延遲變形。延遲變形尤其對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)

據(jù)來(lái)說(shuō)影響重大。

⑶噪聲，它是通信系統(tǒng)性能的主要制約因素。

噪聲可分為四種：熱噪聲、內(nèi)調(diào)制雜音、串?dāng)_、脈沖噪聲.

前三種噪聲都是可以預(yù)測(cè)，而且其強(qiáng)度為一常數(shù)值，這在設(shè)計(jì)傳輸設(shè)備時(shí)處理它們提

供了可能。但是，脈沖噪聲就不同，它是非連續(xù)的。在短時(shí)間里.，它可具有不規(guī)則的脈沖或

噪聲峰值，并且振幅較大。它產(chǎn)生的原因包括各種意外的電磁干擾如閃電，通信系統(tǒng)中的故

障及缺陷。脈沖噪聲對(duì)模擬數(shù)據(jù)一般僅是小麻煩。例如，語(yǔ)言傳輸加雜些短單擊和僻啪聲并

不影響其可識(shí)別性。但在數(shù)字式數(shù)據(jù)通信中，脈沖噪聲是出錯(cuò)的主要原因。

⑷信道的容量

是對(duì)在給定條件，給定通信路徑或信道上的數(shù)據(jù)傳送速度。這里有四個(gè)相關(guān)連的概念。

（數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬、噪聲、誤碼率）。

傳輸速率一般有以下幾個(gè)指標(biāo)：

碼元速率（RB）：又稱為信號(hào)速率，它指每秒傳送的碼元數(shù)，單位為“波特”（Baud）,

也稱波特率；

信息速率：（RJ：指每秒傳送的信息量。單位為"bit/s”（也稱比特率）。由于二進(jìn)制信

號(hào)每個(gè)碼元含一個(gè)比特信息，故碼元速率和信息速率在數(shù)值上相等。但對(duì)于M進(jìn)制信號(hào)，

信息速率則大于碼元速率，

一般，對(duì)M進(jìn)制信號(hào)，信息速率和碼元速率兩者的關(guān)系是：

Rb=RBLog2M

⑸信道的最大容量（有限帶寬無(wú)噪音信道和有隨機(jī)（動(dòng)態(tài)）噪聲影響的信道的最大容

量公式）

在無(wú)噪聲信道的情況下，對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率的限制僅是信號(hào)的寬帶。根據(jù)Nyquist公式的

限制，如果信號(hào)傳輸速率為2W,那么頻率不大于W的信號(hào)完全能夠運(yùn)載此數(shù)據(jù)傳輸速率。

反之亦然，給定帶寬為W時(shí)，能夠運(yùn)載最高信號(hào)速率為2W。

注意上面我們提到的是信號(hào)速率。如果傳送的信號(hào)是二進(jìn)制（兩個(gè)電平），能用WHz

支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為2Wb/so但是，信號(hào)電平往往不止兩個(gè)，換句話說(shuō)，每個(gè)信號(hào)元素

能代表的內(nèi)涵或信息量可能會(huì)要比一個(gè)比特多。例如，如果信號(hào)使用的是四個(gè)電平，這樣，

每個(gè)信號(hào)元素可表示兩個(gè)比特。在多個(gè)信號(hào)電平條件下，Nyquist公式為：

C=2Wlog2M

這里M是離散性信號(hào)或電平的個(gè)數(shù)，W為信道帶寬，C表示信道容量。所以，對(duì)給定

寬帶而言，數(shù)據(jù)傳輸速率能通過(guò)增加不同信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)提高。當(dāng)然，這會(huì)增加接收器的負(fù)擔(dān),

本來(lái)在每個(gè)信號(hào)周期里只需二中取一，而現(xiàn)在則必須在M種可能的信號(hào)中識(shí)別出一個(gè)來(lái)。

實(shí)際上，傳輸線上的噪聲和其他損耗將限制實(shí)際M個(gè)數(shù)。這樣，在所有其他條件全部相等

的情況下，寬帶增加一倍，則數(shù)據(jù)傳輸速率跟著翻番。

對(duì)給定的噪聲電平而言，我們可以預(yù)計(jì)到提高信號(hào)強(qiáng)度將改善在噪聲存在條件下數(shù)據(jù)

的正確接收情況。涉及此推論的關(guān)鍵的參數(shù)是信（號(hào)）噪（聲）比（S/N）,這是指在傳輸

的某個(gè)特定點(diǎn)上信號(hào)能量與噪聲能量之比。一般該比率是在接收器端測(cè)量，因?yàn)?，信?hào)是在

該點(diǎn)上去噪并且處理的。為方便起見，信噪比一般用分貝（dB）形式表示：

（S/N）如二101g（信號(hào)能量/噪聲能量）

在此所表達(dá)的量值（分貝數(shù)），是指信號(hào)超過(guò)噪聲電平的比值。信噪比值越高，意味著

信號(hào)質(zhì)量越高，和所需中轉(zhuǎn)放大的中繼器越少。

信噪比對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸是十分重要的，因?yàn)樗O(shè)定了數(shù)據(jù)傳輸速率所能達(dá)到的上限。

從Shannon公式可得出最大信道容量，結(jié)果以b/s(bitspersecond)表示，Shannon公式為：

C=VVlog2(l+S/M

這里，C是以b/s表示的信道最大容量，而W是以赫茲表示的信道帶寬。

這表示了在理論上所能達(dá)到的最大值。但在實(shí)踐上，所能達(dá)到的量值要低得多。其中

的原因之一是，在公式中所假定的是熱噪聲。而沖擊噪聲、衰減和延遲變形等都未考慮在內(nèi)。

3.2.4有線型傳輸介質(zhì)

(1)同軸電纜是局域網(wǎng)中使用得最廣泛的一種傳輸介質(zhì)，同軸電纜可分為兩種基本類型，

基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜。目前基帶常用的電纜，其屏蔽線是用銅做成網(wǎng)狀的，特征阻

抗為50Q；寬帶常用的電纜，其屏蔽導(dǎo)線常是用鋁沖壓成的，特征阻抗為750。

局域網(wǎng)絡(luò)中最常使用的是特性阻抗為5()。的基帶同軸電纜。它適合于數(shù)字信號(hào)傳輸，

數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)10Mb/So根據(jù)同軸電纜的直徑粗細(xì)，50。的基帶同軸電纜乂可分為維纜和

粗纜兩種。

為了保證同軸電纜具有良好的電氣特性，電纜屏蔽層必須接地。同時(shí)兩頭要有50。匹

配終端器來(lái)削弱信號(hào)反射作用。由于同軸電纜的外導(dǎo)電層同時(shí)還起到了電磁屏蔽的作用，所

以它的抗干擾性能要優(yōu)于雙線線.

無(wú)論是粗纜還是細(xì)纜均用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即一根線纜上接多臺(tái)計(jì)算機(jī)，這種拓?fù)浣Y(jié)

構(gòu)適應(yīng)于機(jī)器密集的環(huán)境。但是當(dāng)任一連接點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，故障會(huì)影響到串接在整根電纜上

所有的機(jī)器，故障的診斷和修復(fù)都很麻煩。

在局域網(wǎng)絡(luò)中，細(xì)纜的最大傳輸距離可達(dá)925米，粗纜的最大傳輸距離可以達(dá)到2500

米。

⑵雙絞線電纜分為屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線兩大類。按傳輸質(zhì)量分為1類到5類，

局域網(wǎng)中常用的為3類，4類和5類雙絞線。為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)速度的不斷提高，近來(lái)又出現(xiàn)了超

5類和6類雙絞線，其中6類雙絞線可滿足最新的千兆以太網(wǎng)的高速應(yīng)用。

雙線線電纜主要用「星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即以集線器或網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)為中心、各網(wǎng)絡(luò)工

作站均用一根雙絞線與之連接，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常適用于結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)，可靠性較富。

任一連線發(fā)生故障時(shí)，故隨不會(huì)影響到網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)，故障的診斷和修復(fù)也比較容易。

⑶光纖可以分為單模和多模兩種傳輸方式，單模提供單條光通路；多模光纖，即發(fā)散

為多路光波，每?路光波走一條通路。單模光纖因?yàn)樗p小而具有更大的容量，但是它的生

產(chǎn)要比多模光纖昂貴。

光纖的類型由模式、材料(玻璃或塑料纖維)及芯和外層尺寸所決定，芯的尺寸及純度決

定了光的傳輸量。

光纖在任何時(shí)間都只能單向傳輸，因此，要實(shí)行雙向通信，它必須成對(duì)出現(xiàn)，一個(gè)用

于輸入，一個(gè)用于輸出，光纖兩端接到光學(xué)接口上。

光纜不易分支，因?yàn)閭鬏數(shù)氖枪庑盘?hào)，所以一般用于點(diǎn)到點(diǎn)的連接。光纖普遍用于點(diǎn)

到點(diǎn)的鏈路?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)性多點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)建成，但是目前價(jià)格還較昂貴。

325無(wú)線型傳輸介質(zhì)

對(duì)無(wú)線型介質(zhì)，發(fā)送天線所產(chǎn)生的信號(hào)帶寬比介質(zhì)的特性更為重要。天線所產(chǎn)生信號(hào)

的關(guān)鍵屬性是方向性。一股來(lái)說(shuō)，在較低頻率上的信號(hào)是全向性的，來(lái)自天線的信號(hào)傳向四

面八方。在高頻上的信號(hào)才可能聚焦成有方向性的波束。干擾對(duì)無(wú)線型介質(zhì)的影響至關(guān)重要。

⑴地面微波系統(tǒng)的主要的用途完成遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)程通信服務(wù)，其作用與同軸電纜或光導(dǎo)纖

維相同。微波傳輸覆蓋了相當(dāng)一部分電磁頻譜。通常使用的傳輸頻率范圍在2GHz?40GHz。

頻率越高，意味著潛在帶寬越寬，因此潛在的數(shù)據(jù)傳輸速率越高。和任何傳輸系統(tǒng)一樣，損

耗的主要的原因是衰減。

為了使接收天線接收到狹窄的信號(hào)波束，它必須置于發(fā)射天線“可視線”范圍內(nèi)且與

其對(duì)準(zhǔn)。微波傳輸?shù)膿p耗隨距離的平方而變化。與此形成對(duì)比的是，雙絞線和同軸電纜的損

耗隨著距離呈對(duì)數(shù)變化。這樣，一般微波系統(tǒng)的中繼器或放大器置放間隔為10公里?100公

里。衰減隨雨天增加，在微波頻率超過(guò)10GHz時(shí)，其影響尤其顯著。另一個(gè)損耗的原因是

干擾。隨著微波應(yīng)用的口益普及，傳輸區(qū)域的重售和干擾總是危險(xiǎn)的。其結(jié)果是頻帶的使用

權(quán)限被嚴(yán)格控制。

⑵通信衛(wèi)星實(shí)際上是一個(gè)微波轉(zhuǎn)播臺(tái)。它被用來(lái)連接兩個(gè)以上微波收發(fā)器，稱為地面

站或者地球站。衛(wèi)星從一個(gè)頻率（上行鏈路）上接收傳輸來(lái)的信號(hào)，將其放大或再生，再?gòu)?/p>

另一個(gè)頻率（下行鏈路）上發(fā)送。單軌道運(yùn)行的衛(wèi)星在若干頻帶上操作，這稱為脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器

通道或轉(zhuǎn)發(fā)器。

兩種一般的衛(wèi)星通信工作形式。在第一種形式中，衛(wèi)星在被用來(lái)提供兩個(gè)相距遙遠(yuǎn)的

地面天線之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。在第二種形式中，衛(wèi)星提供一個(gè)地面發(fā)送器和相當(dāng)數(shù)顯地面接

收器之間的通信。

衛(wèi)星傳輸?shù)淖罴杨l率范圍是1GHz?1（）GHz。在低于1GHz的頻帶中，含有大量從自

然界發(fā)出的噪聲，這些噪聲來(lái)自銀河系、太陽(yáng)、大氣層和人造的各種電子設(shè)備發(fā)出的干擾。

在高于10GHz以上的頻昔中，信號(hào)會(huì)因?yàn)榇髿獾奈蘸统恋砑眲∷p。

在衛(wèi)星通信的兩個(gè)特點(diǎn)，由于長(zhǎng)距離傳輸，在兩個(gè)收發(fā)的地面站之間會(huì)有1/4秒的傳

輸延遲。這個(gè)延遲在一般的電話交談中已經(jīng)可以注意到。它也在錯(cuò)誤控制和數(shù)據(jù)流控制方面

引起問(wèn)題。其次，衛(wèi)星微波具有廣播性質(zhì)。很多地面站能把信號(hào)傳給衛(wèi)星，并且，來(lái)自衛(wèi)星

的傳輸信號(hào)也能為很多地面站接收到。

⑶短距離無(wú)線介質(zhì)。通常使用2.4Ghz和5Ghz兩個(gè)頻段。在無(wú)線局域網(wǎng)中應(yīng)用廣泛。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的不同，傳輸速率在IMb/s到IGb/s之間，傳輸距離在30米到300米之間。

⑷極短距離無(wú)線介質(zhì)。包括紅外、藍(lán)牙等。傳輸速率在10Mb/s以下，多用于范闈在5

米以內(nèi)的個(gè)人區(qū)域網(wǎng)。

3.2.6數(shù)據(jù)編碼

數(shù)據(jù)編碼是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的最基本的一項(xiàng)重要工作，數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳送需進(jìn)

行數(shù)字信號(hào)編碼、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在模擬信道上傳送需進(jìn)行調(diào)制編碼，模擬數(shù)據(jù)在數(shù)字信道上傳遞

需要采樣編碼。模擬數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸一般使用基普信號(hào)，如話音在語(yǔ)音級(jí)電話線上的

傳輸。

⑴數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō)，最普遍而且最容易的辦法是用兩個(gè)電壓電平來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)

制數(shù)字。例如，無(wú)電壓（也就是無(wú)電流）常用來(lái)表示0,而恒定的正電壓來(lái)表示1。使用負(fù)電

壓（高）表示1也是很普遍的。后一種技術(shù)稱為不歸零制NRZ（Non-retumtozero）。

不歸零制NRZ傳輸也有若干缺點(diǎn)。它難以決定一位的結(jié)束和另一位的開始。需要有某

種方法來(lái)使發(fā)送器和接收器進(jìn)行定時(shí)或同步。如果傳輸1或0占優(yōu)勢(shì)的話，那么在每位時(shí)間

內(nèi)將有累積的直流分量。這樣，使用變壓器，并在數(shù)據(jù)通信設(shè)備和所處環(huán)境之間提供良好的

絕緣的交流耦合是不可能的?？朔鲜鋈秉c(diǎn)的另一個(gè)編碼方案是曼徹斯特碼這種編碼通常用

于局部網(wǎng)絡(luò)傳輸。在曼徹斯特碼方式中，每一位的中間有一個(gè)跳變。位中間的跳變既作為時(shí)

鐘，又作為數(shù)據(jù)：從高到低的跳變表示1,從低到高的跳變表示0。

⑵數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的調(diào)制編碼

在模擬信道上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，要將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào)才能進(jìn)行傳送。模擬信號(hào)

發(fā)送的基礎(chǔ)就是載波信號(hào)，它是連續(xù)、頻率恒定的信號(hào)，載波可用Acos(wt+(p)表示。通過(guò)

調(diào)制振幅、頻率、相位、三種載波特性之一或這些特性的某種組合來(lái)對(duì)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

①幅移鍵控法ASK(AmpHlude-shifiKeying),也稱調(diào)幅。ADK方式容易受增益變化的

影響，因此，是一種效率相當(dāng)?shù)偷恼{(diào)制技術(shù)。

②頻移鍵控法FSK(Frequency-shiftKeying),也稱調(diào)頻。這種方式一般也用于高頻(3

MHz?30MHz)的無(wú)線電傳輸。它甚至也能用于較高頻率使用同軸電纜的局部網(wǎng)絡(luò)。

③相移鍵控法PSK(Phase-shiftKeying),也稱調(diào)相。PSK技術(shù)有較強(qiáng)的抗干擾能力，

而且比FSK方式更有效。

上述三種技術(shù)也可以組合起來(lái)使用。常見的組合是相移鍵控法PSK和幅移鍵控法ASK,

組合后在兩個(gè)振幅上均可以分別出現(xiàn)部分相移或整體相移。

⑶模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

①采樣定理

一個(gè)連續(xù)變化的模擬信號(hào)，假設(shè)有最高頻率或帶寬Fmax,若對(duì)它周期采樣，采樣周期

為T,則采樣頻率為F=l",若能滿足F=l/T22Fmax，即采樣頻率大于或等于模擬信號(hào)

最高頻率的2倍，那么采樣后的離散序列就能無(wú)失真地恢復(fù)出原始連續(xù)模擬信號(hào)。

②PCM編碼過(guò)程

?采樣；每隔一定的時(shí)間對(duì)連續(xù)模擬信號(hào)采樣，模擬信號(hào)就成為“離散”的模擬信

號(hào)，這也成為一組序列。

?量化：這是一個(gè)分級(jí)過(guò)程，把采樣所得到的脈沖信號(hào)按量級(jí)比較，并且“取整”，

這樣脈沖序列就成為數(shù)字信號(hào)了。

?編碼：用以表示采樣序列量化后的量化幅度，它用一定位數(shù)的二進(jìn)制碼表示。如

果有N個(gè)量化級(jí)，那么，就應(yīng)當(dāng)有l(wèi)og2N位二進(jìn)制數(shù)碼。二進(jìn)制碼組稱為碼字。其

位數(shù)稱為字長(zhǎng)。此過(guò)程由A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，在發(fā)送端，經(jīng)過(guò)該過(guò)程，把模擬信號(hào)

轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)碼脈沖序列，然后發(fā)送到信道上進(jìn)行傳輸。在接收端首先經(jīng)D/A轉(zhuǎn)

換器譯碼，將二進(jìn)制數(shù)碼轉(zhuǎn)換成代表原模擬信號(hào)的幅度不等的量化脈沖。由于在量

化中會(huì)產(chǎn)生量化誤差，所以根據(jù)精度要求，適當(dāng)增加字長(zhǎng)即可滿足信噪比要求。

3.2.7多路復(fù)用技術(shù)

由于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔?lái)源極為復(fù)雜，有高速數(shù)據(jù)，也有低速數(shù)據(jù)；有猝發(fā)型數(shù)據(jù)，

也有穩(wěn)恒型數(shù)據(jù)。但網(wǎng)絡(luò)由于公用的特點(diǎn)，只能按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，這就使網(wǎng)絡(luò)的帶寬可能

得不到充分利用。為了提高網(wǎng)絡(luò)線路的利用效率，因此人們提出了多路復(fù)用技術(shù)。

多路復(fù)用技術(shù)就是把多路用戶信息用單一的傳輸設(shè)備在單一的傳輸線路上進(jìn)行傳輸?shù)?/p>

技術(shù)。在多路愛用系統(tǒng)中，復(fù)用器(multiplexer)和分用器(demultiplexer)總是成對(duì)地使

用。復(fù)用器的功能是將多路用戶信號(hào)聚合成高速信號(hào)，然后在復(fù)用器和分用器之間用戶共享

的高速信道上進(jìn)行傳輸，而分用器的作用正好和復(fù)用器相反，它將高速線路傳送過(guò)來(lái)的聚合

數(shù)據(jù)進(jìn)行分用，分別送到相應(yīng)的用戶處。這樣就極大地節(jié)省了傳輸線路，從而提高了線路的

利用率。

信道復(fù)用技術(shù)包括頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、波分復(fù)用和碼分復(fù)用四種。

⑴頻分復(fù)用

頻分復(fù)用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)?有時(shí)也稱為頻分多址。它是將用

于傳輸信道的總帶寬劃分成若干個(gè)子頻帶(或稱子信道每一個(gè)子信道傳輸1路信號(hào)。頻

分復(fù)用要求總頻率寬度大于各個(gè)子信道頻率之和，同時(shí)為了保證各子信道中所傳輸?shù)男盘?hào)互

不干擾，應(yīng)在各子信道之間設(shè)立隔離帶，這樣就保證了各路信號(hào)互不干擾。頻分復(fù)用技術(shù)的

特點(diǎn)是所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作，每一路信號(hào)傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延，因

而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。頻分復(fù)用技術(shù)除傳統(tǒng)意義上的頻分復(fù)用（FDM）

外，還有一種是正交頻分復(fù)用（OFDM）。

HFC網(wǎng)絡(luò)是傳統(tǒng)的頻分復(fù)用的典型應(yīng)用之一，不管是模擬信號(hào)還是數(shù)字信號(hào)都能夠傳

輸，因?yàn)閷?duì)于數(shù)字信號(hào)而言，盡管在每一個(gè)頻道內(nèi)是時(shí)分復(fù)用傳輸?shù)?，但各個(gè)頻道之間仍然

是以頻分復(fù)用的方式傳輸?shù)摹?/p>

OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing）實(shí)際是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)。

OFDM全部載波頻率有相等的頻率間隔，它們是一個(gè)基頻的整數(shù)倍。正交指各個(gè)載波的信

號(hào)頻譜是正交的。OFDM系統(tǒng)比FDM系統(tǒng)要求的帶寬要小得多。由于OFDM使用無(wú)干擾

正交載波技術(shù)，單個(gè)載波間無(wú)需保護(hù)頻帶，這樣使得可用頻譜的使用效率更高。另外，OFDM

技術(shù)可動(dòng)態(tài)分配在子信道中的數(shù)據(jù)?，為獲得最大的數(shù)據(jù)吞吐量，多載波調(diào)制器可以智能地分

配更多的數(shù)據(jù)到噪聲小的子信道上。目前OFDM技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)線

（ADSL）、無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）和4G移動(dòng)通信等系統(tǒng)中。

⑵時(shí)分復(fù)用

時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexer,TDM）,有,時(shí)也稱為時(shí)分多址。它是采用同一傳輸

信道的不同時(shí)段來(lái)傳輸不同用戶的數(shù)據(jù)。時(shí)分多路復(fù)用以時(shí)間作為信號(hào)分割的參量，故必須

使各路信號(hào)在時(shí)間軸上互不重疊。

時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。由于信道政位傳輸率超過(guò)每一路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳

輸率，因此可將信道按時(shí)間分成若干片段（稱為時(shí)間片）輪流地傳輸多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)。每?

時(shí)間片由一個(gè)用戶的數(shù)據(jù)獨(dú)占，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)都可按要求傳輸?shù)竭_(dá)目的

地，從而也實(shí)現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多路數(shù)據(jù)的要求。例如，每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)率是1Mbps,

信道的最大帶寬為100Mbps,則該信道可為100路用戶的數(shù)據(jù)所復(fù)用。

TDMFI前又分為兩種類型：同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)（異步）時(shí)分復(fù)用。同步（Synchronous）

時(shí)分多路更用的時(shí)間片是預(yù)先分配好的，而且是固定不變的，因此各種數(shù)據(jù)源的傳輸定時(shí)是

同步的。與此相反，異步時(shí)分多路復(fù)用允許動(dòng)態(tài)地分配傳輸信道的時(shí)間片。

⑶波分復(fù)用

波分復(fù)用（WDM）是將兩種或多種不同波長(zhǎng)的光載波信號(hào)（攜帶不同用戶的數(shù)據(jù)）在

發(fā)送端經(jīng)復(fù)用器（又稱合波器）匯集在一起，并耦合到同一根光纖中進(jìn)行傳輸；在接收端經(jīng)

解復(fù)用器（又稱分波器）將各種波長(zhǎng)的光載波分離，然后分別送給各自的目的用戶。

波分復(fù)用與頻分復(fù)用在本質(zhì)上是相同的，只是它們各自工作的載波頻率不同而已。頻

分復(fù)用工作于無(wú)線電波頻段，波分復(fù)用則工作于光波頻段。

⑷碼分復(fù)用

碼分復(fù)用是用?組包含互相正交的片碼（ChipCode）的碼組來(lái)攜帶多路數(shù)據(jù)。每路數(shù)

據(jù)使用不同的片碼，用片碼來(lái)編碼用戶數(shù)據(jù)中每位的0/1。片碼有時(shí)也稱為特征碼或地址碼。

碼分多路復(fù)用技術(shù)主要用于無(wú)線通信系統(tǒng)，特別是移動(dòng)通信系統(tǒng)（CDMA）。它可以提

高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，可以減少干擾對(duì)通信的影響.<>

3.2.8數(shù)據(jù)交換技術(shù)

數(shù)據(jù)交換的目的是半省通信線路，因?yàn)楫?dāng)終端數(shù)目很多時(shí)，要在所有終端之間都鋪設(shè)

一條通信線路是不可能實(shí)現(xiàn)的，因此實(shí)際情況多為部分連接，有些終端之間并沒有直連線路。

當(dāng)兩個(gè)終端之間沒有直連線路時(shí)，就必須經(jīng)過(guò)中心節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)接才能實(shí)現(xiàn)通信，這種由

中間節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)接的通信方式稱為交換，中間節(jié)點(diǎn)又稱為交換節(jié)點(diǎn)或轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)。

網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)又相互連接構(gòu)成交換網(wǎng)絡(luò)。這樣，終端間的通信就可以由交換

網(wǎng)絡(luò)提供的一條臨時(shí)通信路徑完成數(shù)據(jù)傳送，既節(jié)省了線路建設(shè)投資，又提高了線路利用率。

從通信資源的分配隹度來(lái)看，交換就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配通信線路。

交換技術(shù)主要有三種：電路交換、報(bào)文交換和分組交換。

⑴電路交換

電路交換的典型例子就是電話網(wǎng)絡(luò)。打電話時(shí)，首先是摘下話機(jī)撥號(hào)。撥號(hào)完畢，交

換機(jī)就知道了要和誰(shuí)通話，并為雙方建立連接，等i方掛機(jī)后，交換機(jī)就把雙方的線路斷開,

為雙方各自開始一次新的通話做好準(zhǔn)備。因此，電路交換的操作，就是在通信時(shí)建立電路,

通信完畢時(shí)斷開電路。至于在通信過(guò)程中雙方傳送信息的內(nèi)容，與交換系統(tǒng)無(wú)關(guān)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以電路交換方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，典型的例子就是撥號(hào)上網(wǎng)。

電路交換的主要特點(diǎn)是：

I、信息傳送的最小單位是時(shí)隙；

2、面向連接；

3、同步時(shí)分復(fù)用；

4、網(wǎng)絡(luò)本身不提供差錯(cuò)控制；

6、信息具有透明性，

優(yōu)點(diǎn)：

1、傳輸數(shù)據(jù)的時(shí)延非常小。

2、通信雙方之間的物理通路一旦建立，雙方可以隨時(shí)通信，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

3、雙方通信時(shí)按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù)，不存在失序問(wèn)題。

4、電路交換既適用于傳輸模擬信號(hào)，也適用于傳輸數(shù)字信號(hào)。

5、電路交換的交換設(shè)備及控制均較簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn)：

I、電路交換的平均連接建立時(shí)間對(duì)計(jì)算機(jī)通信來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)。

2、電路交換連接建立后，物理通路被通信雙方獨(dú)占，即使通信線路空閑，也不能供其

他用戶使用，因而信道利用低。

3、電路交換時(shí)，數(shù)據(jù)直達(dá)，不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進(jìn)行通信,

也難以在通信過(guò)程中進(jìn)行差錯(cuò)控制。

⑵報(bào)文交換

報(bào)文交換是以報(bào)文為數(shù)據(jù)交換的單位，報(bào)文攜帶有目標(biāo)地址、源地址等信息，在中間

節(jié)點(diǎn)（交換節(jié)點(diǎn)）采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式。站點(diǎn)把要發(fā)送的信息組織成一個(gè)數(shù)據(jù)包（報(bào)文）,

該報(bào)文中含有目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的地址，完整的報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中一站一站地向目的站點(diǎn)傳送。每個(gè)中間

節(jié)點(diǎn)接收整個(gè)報(bào)文并存儲(chǔ)在站點(diǎn)的存儲(chǔ)器中，檢查目標(biāo)站點(diǎn)地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的交通情

況在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。經(jīng)過(guò)多次的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后到達(dá)目的站點(diǎn)。其中的中間

節(jié)點(diǎn)要有足夠大的存儲(chǔ)空'可，用以暫時(shí)緩沖收到的長(zhǎng)報(bào)文。中間節(jié)點(diǎn)還需要對(duì)各個(gè)方向上收

到的報(bào)文進(jìn)行排隊(duì)，逐個(gè)執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)操作。

優(yōu)點(diǎn)：

I、報(bào)文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時(shí)延，

用戶可隨時(shí)發(fā)送報(bào)文。

2、可以采用數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制，加之中間結(jié)點(diǎn)還具有路徑選擇功能，就可以做

到某條傳輸路徑發(fā)生故障時(shí)，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃裕?/p>

3、可以實(shí)現(xiàn)編碼轉(zhuǎn)換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時(shí)處于可用狀態(tài)。這樣就便

于類型、規(guī)格和速度不同為計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行通信；

4、.提供多目標(biāo)服務(wù)，即一個(gè)報(bào)文可以同時(shí)發(fā)送到多個(gè)目的地址，這在電路交換中是

很難實(shí)現(xiàn)的；

5、允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級(jí)，使優(yōu)先級(jí)高的報(bào)文優(yōu)先轉(zhuǎn)換。

6、通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時(shí)間一段一段地部分占有這條

物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。

缺點(diǎn)：

I、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延（包括接收?qǐng)?bào)文、檢驗(yàn)正確性、排隊(duì)、發(fā)送時(shí)間等）,

而且網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大，造成的時(shí)延就愈大，因此報(bào)文交換的實(shí)時(shí)性差，不適合傳送實(shí)時(shí)或

交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。

2、報(bào)文交換只適用于數(shù)字通信。

3、由于報(bào)文長(zhǎng)度沒有限制，而每個(gè)中間結(jié)點(diǎn)都要完整地接收傳來(lái)的整個(gè)報(bào)文，當(dāng)輸出

線路不空閑時(shí)，還可能要存儲(chǔ)幾個(gè)完整報(bào)文等待轉(zhuǎn)發(fā)，要求網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)有較大的緩沖區(qū)。

為了降低成本，減少結(jié)點(diǎn)的緩沖存儲(chǔ)器的容量，有時(shí)要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報(bào)文存在磁盤上，進(jìn)一

步增加了傳送時(shí)延。

⑶分組交換

與報(bào)文交換一樣，分組交換仍采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但分組交換是以分組為單位進(jìn)

行傳輸和交換的，即將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分割為若干個(gè)較短的分組，然后將分組逐個(gè)傳送。

分組是由分組頭和其后的用戶數(shù)據(jù)部分組成的。分組頭包含源地址、目的地址、分組

編號(hào)和控制信息。

優(yōu)點(diǎn)：

I、加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。因?yàn)榉纸M是逐個(gè)傳輸，可以使后一個(gè)分組的存儲(chǔ)操作

與前?個(gè)分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作并行，這種流水線式傳輸方式減少了報(bào)文的傳輸時(shí)間。此外，傳輸

一個(gè)分組所需的緩沖區(qū)比傳輸一份報(bào)文所需的緩沖區(qū)小得多，這樣因緩沖區(qū)不足而等待發(fā)送

的機(jī)率及等待的時(shí)間也必然少得多。

2、簡(jiǎn)化了存儲(chǔ)管理。因?yàn)榉纸M的長(zhǎng)度固定，相應(yīng)的緩沖區(qū)的大小也固定，在交換結(jié)點(diǎn)

中存儲(chǔ)器的管理通常被簡(jiǎn)化為對(duì)緩沖區(qū)的管理，相對(duì)比笈容易。

3、減少了出錯(cuò)機(jī)率和重發(fā)數(shù)據(jù)量。因?yàn)榉纸M較短，其出錯(cuò)機(jī)率必然減少，每次重發(fā)的

數(shù)據(jù)量也就大大減少，這樣不僅提高了可靠性，也減少了傳輸時(shí)延。

4、由于分組短小，更適用于采用優(yōu)先級(jí)策略，便于及時(shí)傳送?些緊急數(shù)據(jù)，因此對(duì)于

計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信，分組交換顯然更為合適些。

缺點(diǎn)：

I、盡管分組交換比報(bào)文交換的傳輸時(shí)延少，但仍存在存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，而且其結(jié)點(diǎn)交換

機(jī)必須具有更強(qiáng)的處理能力。

2、每個(gè)分組都要加上源、目的地址和分組編號(hào)等信息，使傳送的信息量大約增大5%?

10%,一定程度上降低了通信效率，增加了處理的時(shí)間，使控制復(fù)雜，時(shí)延增加。

3、當(dāng)分組交換采用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí)，可能出現(xiàn)失序、丟失或重復(fù)分組，分組到達(dá)目的結(jié)

點(diǎn)時(shí)，要對(duì)分組按編號(hào)進(jìn)行排序等工作，增加了麻煩。若采用虛電路服務(wù)，雖無(wú)失序問(wèn)題，

但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個(gè)過(guò)程。

總之，若要傳送的數(shù)據(jù)量很大，且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于呼叫時(shí)間，則采用電路交換較為

合適；當(dāng)端到端的通路有很多段的鏈路組成時(shí)，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。從提高整

個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信道利用率上看，報(bào)文交換和分組交換優(yōu)于電路交換，其中分組交換比報(bào)文交換的

時(shí)延小，尤其適合于計(jì)算機(jī)之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。

3.2.9差錯(cuò)控制

保證接收的數(shù)據(jù)完整、準(zhǔn)確的方法。目的是在數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)、檢測(cè)差錯(cuò)，對(duì)

差錯(cuò)進(jìn)行糾正，從而把差錯(cuò)限制在數(shù)據(jù)傳輸所允許的盡可能的范圍內(nèi)。

I、自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）

（1）肯定應(yīng)答。接收方對(duì)收到的數(shù)據(jù)塊（幀或分組）校驗(yàn)無(wú)誤后回送給對(duì)方一個(gè)肯定

應(yīng)答信號(hào)（ACK）,發(fā)送方收到肯定應(yīng)答信號(hào)后可繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的數(shù)據(jù)塊。

（2）否定應(yīng)答重發(fā)。接收方對(duì)收到的數(shù)據(jù)塊后經(jīng)較驗(yàn)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則回送給對(duì)方一個(gè)否

定應(yīng)答信號(hào)（NAK）,發(fā)送方收到否定應(yīng)答信號(hào)后必須重新發(fā)送出錯(cuò)的數(shù)據(jù)塊。

（3）超時(shí)重發(fā)。發(fā)送方發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)塊時(shí)就開始計(jì)時(shí)。在一定時(shí)間間隔內(nèi)沒有收到對(duì)

該數(shù)據(jù)塊的應(yīng)答信號(hào)，則認(rèn)為該數(shù)據(jù)塊丟失并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)塊。

ARQ方式使用檢錯(cuò)碼，但必須有雙向信道才可能將差錯(cuò)信息反饋到發(fā)送端。同時(shí)，發(fā)

送方要設(shè)置數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，用以存放已發(fā)出的數(shù)據(jù)以便重發(fā)出錯(cuò)的數(shù)據(jù)。

2、前向糾錯(cuò)（FEC）

在FEC方式中，接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)，而且能確定數(shù)據(jù)塊中發(fā)生錯(cuò)誤的位置，從而

加以糾正。FEC方式使用糾錯(cuò)碼來(lái)糾正錯(cuò)誤，而不需要反向信道來(lái)傳遞請(qǐng)示重發(fā)的信息，

發(fā)送端也不需要用于存放重發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。但編碼效率低，糾錯(cuò)設(shè)備也比較復(fù)雜。

3、差錯(cuò)控制編碼

（1）檢錯(cuò)碼：檢錯(cuò)碼只能檢查出傳輸中出現(xiàn)的差錯(cuò)，而不能糾正差錯(cuò)。常見的檢錯(cuò)碼

有奇偶校驗(yàn)碼、循環(huán)冗余碼（CRC）等。

（2）糾錯(cuò)碼：糾錯(cuò)碼不僅能檢查出差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)，避免了重傳。常見的糾

錯(cuò)碼有分組碼和卷積碼等，

3.2.10流量控制

網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間速度差別很大時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)接收方來(lái)不及接收

的情況，這時(shí)就需要控制發(fā)送方的傳輸速度，以免數(shù)據(jù)丟失。這就是所謂的流量控制。注意,

流量控制僅與點(diǎn)到點(diǎn)的通信量有關(guān)，主要解決快速發(fā)送方和慢速接收方的速度不匹配問(wèn)題，

是局部問(wèn)題，不涉及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這與網(wǎng)絡(luò)中的擁塞控制有很大區(qū)別。

解決流量控制問(wèn)題根據(jù)鏈路情況可以在物理層解決，也可以在數(shù)據(jù)鏈路層或傳輸層解

決，如使用帶有流量控制的停等協(xié)議。

I、在物理層解決

可以使用幀件流量控制（RTS/CTS）或軟件流量（XON/XOFF）控制。

2、在數(shù)據(jù)鏈路層解決

接收方來(lái)不及接收下?幀時(shí)，雖然接收沒有錯(cuò)誤，也可以給發(fā)送方?個(gè)否定應(yīng)答或者不

發(fā)送任何應(yīng)答或者雙方約定使用一個(gè)特殊的控制幀，迫使發(fā)送方不再發(fā)送新的幀。

3、在傳輸層解決

通過(guò)TCP的滑動(dòng)窗口機(jī)制解決端到端的流顯控制問(wèn)題。TCP的發(fā)送窗口大小可以以字

節(jié)為單位進(jìn)行調(diào)整來(lái)適應(yīng)接收方的處理能力。

3.2.11滑動(dòng)窗口

滑動(dòng)窗口協(xié)議的基本原理就是在任意時(shí)刻，發(fā)送方都維持了一個(gè)連續(xù)的允許發(fā)送的幀的

序號(hào)，稱為發(fā)送窗口；同時(shí)，接收方也維持了一個(gè)連續(xù)的允許接收的幀的序號(hào)，稱為接收窗

口。發(fā)送窗口和接收窗口的序號(hào)的上下界不一定要一樣，甚至大小也可以不同。

發(fā)送方窗口內(nèi)的序列號(hào)代表了那些已經(jīng)被發(fā)送，但是還沒有被確認(rèn)的幀，或者是那些可

以被發(fā)送的幀。

從滑動(dòng)窗口的觀點(diǎn)來(lái)統(tǒng)一看待1比特滑動(dòng)窗口、后退n及選擇重傳三種協(xié)議，它們的差

別僅在于各自窗口尺寸的大小不同而己。1比特滑動(dòng)窗口協(xié)議的發(fā)送窗口=1,接收窗11=1;

后退n協(xié)議的發(fā)送窗口＞1,接收窗口=1；選擇重傳協(xié)議的發(fā)送窗口＞1,接收窗口＞1。

第4章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)一般是包括高層通信協(xié)議的軟件系統(tǒng)，它允許各臺(tái)主計(jì)算機(jī)通過(guò)計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)，以提供一種統(tǒng)一、經(jīng)濟(jì)且有效的方汝來(lái)使用網(wǎng)絡(luò)資源。它是用戶和網(wǎng)絡(luò)

資源之間的媒體，提供網(wǎng)絡(luò)操作必需的核心功能和對(duì)系院資源直接利用和控制的手段。

4.1知識(shí)點(diǎn)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能

終端服務(wù)

遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)

遠(yuǎn)程桌面服務(wù)

Unix和Linux

WindowsServer

Windows網(wǎng)絡(luò)命令

4.2重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

4.2.1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能及特征

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除了具有通常操作系統(tǒng)的處理機(jī)管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和

作此管理等功能外，還應(yīng)能提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信以及多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能,如文件用務(wù)、

目錄服務(wù)、文件傳輸服務(wù)功能、電子郵件服務(wù)功能、遠(yuǎn)程打印服務(wù)功能等?？傊?，網(wǎng)絡(luò)操作

系統(tǒng)就是要為用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)資源提供服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)用戶與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的接口。網(wǎng)絡(luò)用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)請(qǐng)求網(wǎng)

絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易用性、可維護(hù)性和性價(jià)比是構(gòu)成成功網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的重要基

礎(chǔ)設(shè)施之一。

①I網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的類型

1）集中式：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)僅用于主機(jī)，終端本身不需要安裝操作系統(tǒng)。

2）客戶/服務(wù)器（C/S）：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)由二部分組成，即服務(wù)器軟件和客戶機(jī)軟件，其

中服務(wù)器軟件是網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)中主要組成部分，而客戶端要簡(jiǎn)單得多，主要提供用

戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的接口。

3）對(duì)等式（P2P）：所有的計(jì)算機(jī)安裝的都是同一系統(tǒng)，它們既是服務(wù)器，又是客戶機(jī),

同時(shí)提供客戶/服務(wù)器兩種功能。

￡0網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的特征

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除具有一般操作系統(tǒng)的特征外，還應(yīng)具有以下特征：

1）與硬件無(wú)關(guān)性，可運(yùn)行于不同的網(wǎng)絡(luò)硬件上

2）廣域網(wǎng)連接

3）多種客戶端支持

4）目錄服務(wù)

5）多用戶支持

6）網(wǎng)絡(luò)管理

7）安全性和存取控制

8）系統(tǒng)容錯(cuò)能力

9）支持多種增值服務(wù)

10）互操作性

4.2.2網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)實(shí)例

1、UNIX和Linux

UNIX是唯一能在所有級(jí)別計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)，從微型機(jī)（例如PC機(jī)）、小型機(jī)、

大型機(jī)到超級(jí)計(jì)算機(jī)。它在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)尤其是因特網(wǎng)的發(fā)展中發(fā)揮了極其重要的作用。首先

實(shí)現(xiàn)TCP/IP通信協(xié)議的操作系統(tǒng)中，就有UNIX的BSD版，在當(dāng)今為因特網(wǎng)直接服務(wù)的各

類結(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)中，相當(dāng)大的部分使用UNIX或類UNIX操作系統(tǒng)。常見的類UNIX系統(tǒng)如下表

所示。

常見的類UNIX/Linux系統(tǒng)

名稱制造商

AIXIBM

SolarisSUN

HP-UX惠普