莆田学院：《网络技术基础》第一章计算机网络概论

一、课程特点(实用性、专业性、知识性均很强) 本课程是计算机专业中实用性最强的技术课程之一。本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一,尤其是对未入门者。本课程的学习必须理论知识与实际练习并重。无理论知识一一无法理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连(不知道为什么要这样做) 无实际练习——无法掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法(不知道怎样做)

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网络技术基础》课程讲义 1页共24页引言·第一章计算机网络概论《网络技术基础》课程讲义莆田学院2002年2 教材】《计算机网络工程教程》黄叔武杨一平主编清华大学出版社引言、课程特点(实用性、专业性、知识性均很强) 本课程是计算机专业中实用性最强的技术课程之本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一,尤其是对未入门者。本课程的学习必须理论知识与实际练习并重。无理论知识——无法理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连(不知道为什么要这样做) 无实际练习——无法掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法(不知道怎样做) 二、学习目标与学习内容网络工程师应掌握的技术网络规划与组网设计(网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择) 网站建立与网页制作(WWW、FTP等网站建设/HTML、ASP、JSP及PHP网页制作) 网络管理与维护(用户管理/伩文件系统管理/安全性) 网络施工技术(综合布线等 ·网络数据库开发与维护(WW数据库技术) 所有这些,都要求具有扎实的理论基础,并通过工作实践融会贯通,成为某一或几个方面的专家。学习目标:从一个网络工程师的角度,了解现代计算机网络的基本技术理论,掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、网络管理与网站建设的基本技术(定位点:技术基础),为今后深入学习网络技术打基础学习内容网络技术基础(预习教材第1、2、3章) 局域网技术——设计、组网与管理(预习教材第3、5、8章 TCP/P网络技术——组网与综合布线(预习教材第4、5、7章 ·网络互连设备与技术(预习教材第4章) 网络系统集成(预习教材第7、9章) 网络安全与管理(预习教材第6章) 【注】根据课程需要上机学习特点教材内容偏旧,所以大量讲课内容在教材之外。要求:听课/笔记/预习教案陈习术语(中英文)多,概念多,技术性强 (教案下载:ftp202101111195下文件夹“网络技术基础教案/02年2月新教案”) 三、考核内容笔试:基本知识/基本概念/基本协议/常用命令常用英文术语四、推荐参考书入门 1、《最新计算机网络实用教程》(台湾)杨丰瑞杨丰任编著中国铁道出版社2001年7月(31元) 2、《数据通信与计算机网络》高传善钱松荣毛迪林编著(面向21世纪课程教材)高等教育岀版社2000 年7月(27.10元) 3、《计算机网络》陈文革程向前编(面向21世纪课程教材)高等教育出版社1999年6月(26.10元) 莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 1 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月《网络技术基础》课程讲义莆田学院 2002 年 2 月【教材】《计算机网络工程教程》黄叔武杨一平主编清华大学出版社引言一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强）本课程是计算机专业中实用性最强的技术课程之一。本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一，尤其是对未入门者。本课程的学习必须理论知识与实际练习并重。无理论知识——无法理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连（不知道为什么要这样做）无实际练习——无法掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法（不知道怎样做）二、学习目标与学习内容网络工程师应掌握的技术： ·网络规划与组网设计（网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择） ·网站建立与网页制作（WWW、FTP 等网站建设/HTML、ASP、JSP 及 PHP 网页制作） ·网络管理与维护（用户管理/文件系统管理/安全性） ·网络施工技术（综合布线等） ·网络数据库开发与维护（WWW 数据库技术）所有这些，都要求具有扎实的理论基础，并通过工作实践融会贯通，成为某一或几个方面的专家。学习目标：从一个网络工程师的角度，了解现代计算机网络的基本技术理论，掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、网络管理与网站建设的基本技术（定位点：技术基础），为今后深入学习网络技术打基础。学习内容： ·网络技术基础（预习教材第 1、2、3 章） ·局域网技术——设计、组网与管理（预习教材第 3、5、8 章） ·TCP/IP 网络技术——组网与综合布线（预习教材第 4、5、7 章） ·网络互连设备与技术（预习教材第 4 章） ·网络系统集成（预习教材第 7、9 章） ·网络安全与管理（预习教材第 6 章）【注】根据课程需要上机学习特点： ·教材内容偏旧，所以大量讲课内容在教材之外。要求：听课/笔记/预习教案/练习 ·术语（中英文）多，概念多，技术性强。（教案下载：ftp://202.101.111.195 下文件夹“网络技术基础教案/ 02 年 2 月新教案”）三、考核内容笔试：基本知识/基本概念/基本协议/常用命令/常用英文术语四、推荐参考书入门： 1、《最新计算机网络实用教程》（台湾）杨丰瑞杨丰任编著中国铁道出版社 2001 年 7 月（31 元） 2、《数据通信与计算机网络》高传善钱松荣毛迪林编著（面向 21 世纪课程教材）高等教育出版社 2000 年 7 月（27.10 元） 3、《计算机网络》陈文革程向前编（面向 21 世纪课程教材）高等教育出版社 1999 年 6 月（26.10 元）

网络技术基础》课程讲义 3页共24页引言·第一章计算机网络概论第一章计算机网络概论【计划课时】8课时(教材第1章) 1.1计算机网络概述 1.1.1什么是计算机网络( Network)P5 1.基本要求未连网前的计算机系统——“信息孤岛”。计算机连网通信的基本要求传输要求:必须将信息送到正确的目标设备。信息必须由且只能由指定设备(用户)接收精度要求:必须保证信息传输的准确性。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息时间要求:必须保证信息传输的时间性。迟到的信息是无用的信息。对于视频、音频之类实时 ( real-time)传输,还要求保证信息传输的顺序。基本组成个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成: 信息( message):文字、数值、图形、声音、图像等 ·发送设备:又称“主机”(host)—一各种信息处理设备(计算机等) 接收设备:同上通信设备:负责主机间的通信控制和通信处理传输媒介:各种电缆、光缆、无线电波等通信协议:通信规则(无协议的两台设备可以连接但无法通信,如同讲不同语言的两人无法对讲) 通信协议通信协议信息传输媒介发送设备通信设备通信设备接收设备参考定义计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物所谓“计算机网络”,通俗地讲,就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来, 以功能完善的网络软件(“在协议控制下”)实现网络中资源共享和数据交换的系统。网络=资源子网+通信子网P5 数据处理算机等资源子网遇信设备通信子网通信设备数据处理资源子网——硬件资源(主机、终端、O设备等)、软件资源、数据资源等,负责全网数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源和网络服务通信子网—一传输介质(电缆、光纤、无线电波等)、通信设备(交换机等),承担全网的数据传输、转接、莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 3 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月第一章计算机网络概论【计划课时】 8 课时（教材第 1 章） 1.1 计算机网络概述 1.1.1 什么是计算机网络（Network） P5 1．基本要求未连网前的计算机系统——“信息孤岛”。计算机连网通信的基本要求： ·传输要求：必须将信息送到正确的目标设备。信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。 ·精度要求：必须保证信息传输的准确性。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 ·时间要求：必须保证信息传输的时间性。迟到的信息是无用的信息。对于视频、音频之类实时（real-time）传输，还要求保证信息传输的顺序。 2、基本组成一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成： ·信息（message）：文字、数值、图形、声音、图像等 ·发送设备：又称“主机”（host）——各种信息处理设备（计算机等） ·接收设备：同上 ·通信设备：负责主机间的通信控制和通信处理 ·传输媒介：各种电缆、光缆、无线电波等 ·通信协议：通信规则（无协议的两台设备可以连接但无法通信，如同讲不同语言的两人无法对讲） 3、参考定义计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。所谓“计算机网络”，通俗地讲，就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（“在协议控制下”）实现网络中资源共享和数据交换的系统。 4．网络=资源子网+通信子网 P5 资源子网——硬件资源（主机、终端、I/O 设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务通信子网——传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输、转接

网络技术基础》课程讲义引言·第一章计算机网络概论加工和变换等通信处理工作 11.2网络的作用P7 1、软、硬件资源共享(硬盘/打印机/软件包……)一一成本上 2、即时(动态)数据交换(股市行情/军事/生产管理/订票系统/电子邮件……)——效率上网络=桥梁——使世界变小 3、可靠性和安全性 1.13网络的分类P7 通常可以通过两个方式来分类:传输技术和网络规模。 1.按传输技术分 ·广播式网络( broadcast network) 条共享通信信道:信息以广播形式送到所有站点,地址符合者接收之,不符者舍弃之。特例:多播( multicasting 点到点网络( point-to-point network) 信息从源主机到目标主机,通常要经过多个中间设备,且有多条路径。因此其路由算法十分重要般来讲,小的、本地性的网络采用广播方式,大的、远程性的网络采用点到点方式。按网络规模分局域网(LAN, Local Area Network) 近距(一般10km以内,通常在一个机构或一组建筑物中) 般使用专门敷设的线路一一使用本地主机资源主机/服务器为中心广域网(WAN, Wide Area Network) 远程(可达数千公里,可跨地区、国家,甚至全球联网) 一般连接两个或两个以上局域网般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接 ·以路由器为技术基础 WAN通信一般称为“服务”( service),因为网络提供商通常要对所提供的WAN服务向用户收费 Internet(因特网)一最著名的广域网介于局域网和广域网之间的网络(以下统称“区域网”) ①企业内部网( Intranet) ②园区网/校园网( Campus networks) ③城域网(MAN, Metropolitan Area Network) 服务基于 Internet技术:通常提供ww、E-mail、FTP、BBS、虚拟网等服务或功能,良好安全性,可连接 Internet 组网基于LAN技术:主机/服务器为中心,交换机为主要通信设备,独立的网络资源和管理系统专门敷设的线路(城域网一般使用DQDB即“分布式队列双总线”技术) ·本身可由若干个LAN组成或是一个大型的LAN 高带宽本课程中,将这些网络以下统称“区域网”,而将单个部门或单个建筑物内的网络称为“局域网”。互联网络( nternet 若干个网络连接起来构成一个更大的网络( Internet is a largest internet!) 远程连接( Remote connections) 将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接到本地网或 Internet上。普通客户一般通过 Modem(调制解调器)和租用的公用电话线路实现远程连接由于数字信号中的高频谐波很多在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时衰减很严重,会失去数字信号的特征所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”),反之,接收时要进行“解莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 4 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月加工和变换等通信处理工作 1.1.2 网络的作用 P7 1、软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包……）──成本上 2、即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产管理／订票系统／电子邮件……）──效率上 ∴ 网络＝桥梁 ──使世界变小 3、可靠性和安全性 1.1.3 网络的分类 P7 通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。 1．按传输技术分 ·广播式网络（broadcast network）一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，地址符合者接收之，不符者舍弃之。特例：多播（multicasting） ·点到点网络（point-to-point network）信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且有多条路径。因此其路由算法十分重要。一般来讲，小的、本地性的网络采用广播方式，大的、远程性的网络采用点到点方式。 2．按网络规模分 ·局域网（LAN, Local Area Network） ·近距（一般 10km 以内，通常在一个机构或一组建筑物中） ·一般使用专门敷设的线路——使用本地主机资源 ·主机/服务器为中心 ·广域网（WAN, Wide Area Network） ·远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网） ·一般连接两个或两个以上局域网 ·一般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接 ·以路由器为技术基础 ·WAN 通信一般称为“服务”（service），因为网络提供商通常要对所提供的 WAN 服务向用户收费 Internet（因特网）──最著名的广域网 ·介于局域网和广域网之间的网络（以下统称“区域网”） ① 企业内部网（Intranet） ② 园区网/校园网（Campus networks） ③ 城域网（MAN，Metropolitan Area Network） ·服务基于 Internet 技术：通常提供 WWW、E-mail、FTP、BBS、虚拟网等服务或功能，良好安全性，可连接 Internet ·组网基于 LAN 技术：主机/服务器为中心，交换机为主要通信设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路（城域网一般使用 DQDB 即“分布式队列双总线”技术） ·本身可由若干个 LAN 组成或是一个大型的 LAN ·高带宽本课程中，将这些网络以下统称“区域网”，而将单个部门或单个建筑物内的网络称为“局域网”。 ·互联网络（Internet）若干个网络连接起来构成一个更大的网络（Internet is a largest internet！）。 ·远程连接（Remote connections）将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接到本地网或 Internet 上。 ·普通客户一般通过 Modem（调制解调器）和租用的公用电话线路实现远程连接由于数字信号中的高频谐波很多,在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时,衰减很严重,会失去数字信号的特征,所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”)，反之，接收时要进行“解

网络技术基础》课程讲义 5页共24页引言·第一章计算机网络概论调 1.14通信网与计算机网络通信网由用户终端设备、交换设备和传输线路组成。交换设备间的传输线路称为“中继线”,用户终端设备与交换设备间的传输线路称为“用户线”。用户终端设备用户终端设备中继鱿用户线交换设备交换设备用户终端设备用户终端通信网的组成常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网典型的电信网有:公用电话网(PSTN)、分组交换网(X25)数字数据网(DN)综合业务数字网(ISDN) 从整个电信网的角度来划分,电信网可以分为三个部分:长途网(长途端局以上的部分)、中继网(长途端局和市话局及市话局之间的部分)和用户接入网(从本地电话局到用户之间的部分)。典型的广播电视网有:无线广播电视网、卫星电视广播网、有线电视网典型的计算机专用网:局域网、区域网、广域网实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播电视网目前主要用于广域网和区域网网络技术的发展趋势是“三网合一” 几种常用通信网比较交换设备中继线用户线连接设备通信业务公用电话网程控交换机sDH或双纹铜线模拟电话机模拟电话,中低速数 Modem+PC 综合业务数字网具有SDN功SDH或 (ISDN) 双绞铜线 SDN数字电话数字电话,数据综合能程控交换机|PDN SDN适配器+PC业务(64~2048 组交换网分组交换机 DDN 双绞铜线分组型/非分组型中低速数据电L(×25) 信数字数据网 SDH或交又连接设备|PDN 双绞铜线路由器+LAN 中高速数据网[(DDN) (64~2048kbps) 中继网 (FRN) 帧中继交换机SDH或双绞铜线路由器+LAN 中高速数据 64~2048kbps 数字移动网移动通信交换|SDH或 GSM手机低速数据 (GSM,CDMA)机 PDN 8-16kbp VSAT卫星网 VSAT交换中空间卫星转发器 VSAT小站中高速数据 (64~512kbps 地面无线广播电电视台前端电台前端无线或有线电视机电视机收音机音机电卫星电视广播网电视台上行站卫星转发器卫星电视接收站电视机网有线电视网有线电视前端光纤光纤同轴混合电视机,Cabe电视机 Modem+PC 高速数据(≤40Mbps) 身|LAN LAN交换机和光纤 5类UTP双绞线Pc 10~1000Mb 莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 5 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月调”。 1.1.4 通信网与计算机网络通信网由用户终端设备、交换设备和传输线路组成。交换设备间的传输线路称为“中继线”，用户终端设备与交换设备间的传输线路称为“用户线”。常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网。典型的电信网有：公用电话网（PSTN）、分组交换网（X.25）、数字数据网（DDN）、综合业务数字网（ISDN）。从整个电信网的角度来划分，电信网可以分为三个部分：长途网（长途端局以上的部分）、中继网（长途端局和市话局及市话局之间的部分）和用户接入网（从本地电话局到用户之间的部分）。典型的广播电视网有：无线广播电视网、卫星电视广播网、有线电视网典型的计算机专用网：局域网、区域网、广域网实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播电视网目前主要用于广域网和区域网。网络技术的发展趋势是“三网合一”。几种常用通信网比较通信网交换设备中继线用户线连接设备通信业务电信网公用电话网（PSTN）程控交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线模拟电话机 Modem+PC 模拟电话, 中低速数据(256kbps) 综合业务数字网（ISDN）具有 ISDN 功能程控交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线 ISDN 数字电话 ISDN 适配器+PC 数字电话, 数据综合业务 (64 ～ 2048 kbps) 分组交换网（X.25）分组交换机 DDN 或 PDN 双绞铜线分组型 /非分组型终端中低速数据 (≤64kbps) 数字数据网（DDN）交叉连接设备 SDH 或 PDN 双绞铜线路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps) 帧中继网（FRN）帧中继交换机 SDH 或 PDN 双绞铜线路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps) 数字移动网（GSM，CDMA）移动通信交换机 SDH 或 PDN 无线 GSM 手机 CDMA 手机低速数据 (8～16 kbps) VSAT 卫星网 VSAT 交换中心空间无线卫星转发器 VSAT 小站中高速数据 (64～512 kbps) 广播电视网地面无线广播电视网电视台前端电台前端空间无线无线或有线电视机收音机电视机收音机卫星电视广播网电视台上行站空间无线卫星转发器卫星电视接收站电视机有线电视网有线电视前端光纤光纤同轴混合电视机 , Cable Modem+PC 电视机高速数据(≤40Mbps) 计算 LAN LAN 交换机和集线器光纤 5 类 UTP 双绞线 PC 高速数据 (10～1000Mbps)

网络技术基础》课程讲义 6页共24页引言·第一章计算机网络概论网|MAN 交换机 DDN 光纤、双绞线|路由器高速数据 64kbps 10Gbps) DDN WAN 交换机双绞线、光纤路由器中高速数据 PDH 资料来源:《宽带IP网络技术及其应用实例》万博通公司技术部编海洋出版社2000P2 1.2数据通信的基本概念参见教材第13节 1.21信号与信道 1、信号( signal)P8 计算机内部的数据(文字数值/图像声音等)均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。通信信号一般可分为两类: 1∧⌒ 时间 (a)模拟信号 b)数字信号 ·模拟信号( analog signal)—一连续变化值(如数学中之实数) 自然界产生的物理量一般均为模拟信号。数字信号( digital signal)—离散变化值(如数字中之整数计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号(1和0),又称为“基带信号信号的特性有:振幅(变化的大小)、频率(变化的快慢)、相位(变化的时间) 振幅越大、频率越高,信号传送的距离越远。(如高音喇叭) 2、信道( channe l) 所谓“信道”,顾名思义,就是通信信号传输的“通道”。信道与实际通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。信道一般也可分为两类: 模拟信道:专用于传送模拟信号数字信道:专用于传送数字信号信道的主要技术指标:P9-P11 ·数据率(数据传输率,比特率):每秒传输多少二进制代码位数,单位:bpS。 ·调制速率(波特率):数字信号经调制后的传输速率(每秒传送的码元个数,即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数),单位:Baud 信道容量:信道能够传送的最大数据率,当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时,信道上根本就不能传送信号(超出时会带来各种失真)。信道的传输速率:信号在单位时间内传送的距离(电信号在电缆中的传播速度约为光速的77%) 吞吐量:信道在单位时间内成功传输的总信息量,bps 出错率(误码率):计算机网络中要求低于106,即平均每传送1兆位,才错1位。 3、调制( Modulat ion) 通信信号在类型不匹配的信道上传输时,必须进行调制( Modulation) 数字信号在模拟信道上传输时要进行数模转换,以解决失真等问题:P13/P14 莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 6 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月机网 MAN 交换机 FDDI DDN PDH 光纤、双绞线路由器中高速数据 (64kbps～10Gbps) WAN 交换机 DDN PDH 双绞线、光纤路由器中高速数据 (64kbps～2.5Gbps) 资料来源：《宽带 IP 网络技术及其应用实例》万博通公司技术部编海洋出版社 2000 P2 1.2 数据通信的基本概念参见教材第 1.3 节 1.2.1 信号与信道 1、信号（signal） P8 计算机内部的数据（文字/数值/图像/声音等）均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。通信信号一般可分为两类：（a）模拟信号 (b) 数字信号 ·模拟信号（analog signal）——连续变化值（如数学中之实数）自然界产生的物理量一般均为模拟信号。 ·数字信号（digital signal）——离散变化值（如数字中之整数）计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号（1 和 0），又称为“基带信号”。信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化的快慢）、相位（变化的时间）振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远。（如高音喇叭） 2、信道（channel） P8 所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。信道与实际通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。信道一般也可分为两类： ·模拟信道：专用于传送模拟信号 ·数字信道：专用于传送数字信号信道的主要技术指标： P9-P11 ·数据率（数据传输率，比特率）：每秒传输多少二进制代码位数，单位：bps。 ·调制速率（波特率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数，即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位：Baud。 ·信道容量：信道能够传送的最大数据率，当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，信道上根本就不能传送信号（超出时会带来各种失真）。 ·信道的传输速率：信号在单位时间内传送的距离（电信号在电缆中的传播速度约为光速的 77%） ·吞吐量：信道在单位时间内成功传输的总信息量，bps ·出错率（误码率）：计算机网络中要求低于 10-6，即平均每传送 1 兆位，才错 1 位。 3、调制（Modulation）通信信号在类型不匹配的信道上传输时，必须进行调制（Modulation）。数字信号在模拟信道上传输时要进行数模转换，以解决失真等问题： P13/P14

网络技术基础》课程讲义第7页共24页引言·第一章计算机网络概论回数一模通信线路(电话线等) Modem Model 调制机理:信号+载波幅移键控(调幅)用载波的不同振幅分别代表1和0 频移键控(调频)用两个不同频率的载波分别代表1和0 相移键控(调相)用载波的相位变化代表1和0 模拟信号在数字信道上传输时,要先进行脉冲编码调制PCM( Pulse code modulation):P18 取样:按信号最高频率fmax的两倍频率取样可精确还原( Nyquist Theorem,奈奎斯特定理) 量化:将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级(我国标准中量化分为256个等级) 脉码调制:将量化后的数值转换为对应的二进制编码 wh 几数宇传输模拟信号采样 PC编码 (sampling)(quantization) (coding) 4、带宽( bandwidth) 信号所占据的频率范围称为信号的带宽。信道能传送的频率范围称为信道的带宽信道带宽必须大于被传送的信号的带宽,否则就会出现失真。对模拟信号,带宽为通信信道所能提供的频率宽度(范围); 对数字信号,带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数(bps) 般认为具有8~10Mbps及以上数据传输速率的网络称为“宽带( wideband)网”。最新发展还有所谓“广带( broadband)无线接入技术,其传输速率≥10兆位/秒高质量的欣赏型电影点播需要6M以上带宽。低质量的网络新闻型视频点播只需几十到几百bpS 5、编码( coding) 计算机内部的数据不宜直接送到信道上作信号传输,一般需要先进行编码转换,以保证数据传输的正确性(同步等)。常用编码方式有: ·不归零(NRz,non- return to zero)编码两个不为零的电压表示1和0(零电平表示无信号) 缺点:接收方无法判断每个比特起始位置曼彻斯特( Manchester)编码1:高→低0:→高Pl5 微分曼彻斯特( Differential Manchester)编码1:同前0:P15 缺点:每个比特两次跳变,10Mbps→20M波特,编码效率只有50%(常用于LAN中) 4B/5B编码以4个比特为一组进行编码,编码位数为5个。(从25=32个可能的编码中取出24=16个来表示0~F, 使每组编码中0的个数不超过3个,1的个数不少于2个)。编码效率达80%(100Mbps→125M波特) 4B/5B用于百兆位以太网,8B/10B用于千兆位以太网。 1.2.2数据通信系统模型【数据通信】计算机与计算机或与终端之间经通信线路联接起来而进行的信息交流与传送的通信方式教材P11强调“专指信源和信宿中数据的形式是数字的莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 7 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月调制机理：信号+载波 ·幅移键控（调幅）用载波的不同振幅分别代表 1 和 0 ·频移键控（调频）用两个不同频率的载波分别代表 1 和 0 ·相移键控（调相）用载波的相位变化代表 1 和 0 模拟信号在数字信道上传输时，要先进行脉冲编码调制 PCM（Pulse Code Modulation）： P18 ·取样：按信号最高频率 fmax 的两倍频率取样可精确还原（Nyquist Theorem，奈奎斯特定理） ·量化：将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级（我国标准中量化分为 256 个等级） ·脉码调制：将量化后的数值转换为对应的二进制编码 4、带宽（bandwidth）信号所占据的频率范围称为信号的带宽。信道能传送的频率范围称为信道的带宽。信道带宽必须大于被传送的信号的带宽，否则就会出现失真。对模拟信号，带宽为通信信道所能提供的频率宽度（范围）；对数字信号，带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数（bps）。一般认为具有 8～10Mbps 及以上数据传输速率的网络称为“宽带（wideband）网”。最新发展还有所谓“广带（broadband）无线接入技术，其传输速率≥10 兆位/秒）高质量的欣赏型电影点播需要 6M 以上带宽。低质量的网络新闻型视频点播只需几十到几百 bps。 5、编码（coding）计算机内部的数据不宜直接送到信道上作信号传输，一般需要先进行编码转换，以保证数据传输的正确性（同步等）。常用编码方式有： ·不归零（NRZ，non-return to zero）编码两个不为零的电压表示 1 和 0（零电平表示无信号）缺点：接收方无法判断每个比特起始位置 ·曼彻斯特（Manchester）编码 1：高→低 0：→高 P15 ·微分曼彻斯特（Differential Manchester）编码 1：同前 0：P15 缺点：每个比特两次跳变，10Mbps→20M 波特，编码效率只有 50%（常用于 LAN 中） ·4B/5B 编码以 4 个比特为一组进行编码，编码位数为 5 个。（从 2 5=32 个可能的编码中取出 2 4=16 个来表示 0～F，使每组编码中 0 的个数不超过 3 个，1 的个数不少于 2 个）。编码效率达 80%（100Mbps→125M 波特）。 4B/5B 用于百兆位以太网，8B/10B 用于千兆位以太网。 1.2.2 数据通信系统模型【数据通信】计算机与计算机或与终端之间经通信线路联接起来而进行的信息交流与传送的通信方式。教材 P11 强调“专指信源和信宿中数据的形式是数字的” 数—模模—数通信线路（电话线等） PC Modem Modem PC

网络技术基础》课程讲义 8页共2 引言·第一章计算机网络概论噪声源信源]≯编码器μ变换器≯[信道↓丶反变换器}≯译码羅}≯信宿数据通信系统模型 DTE( Data Terminal Equipment,数据终端设备)如连网的微机(信源或信宿) DCE( Data Circuit-terminal Equipment,数据电路端接设备)如 MODEM DTE ICE 数据终端设备数据终端设备数据通信系统的基本构成 12.3基带传输P9 使用数字信号传输数据时,数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段(0至最高允许频率), 所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号(基带信号均为数字脉冲信号,不经调制直接输送) 基带传输需要解决两个问题: 基带数字信号的编码收发两端之间的同步问题基带传输常用编码方法:曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码,后者技术复杂,但抗干扰性强基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输(通常10-50Mbps) 传输电缆:509同轴电缆或双绞线等 124频带传输P9 使用模拟信号传输数据时,往往只占用有限的频谱,故称频带传输。其传输信号可通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个传输频道,所以同一时间同一电缆可由不同频道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信号,又称“宽带传输”。频带传输的优点是可在同一线路或信道上同时传送几路数据,使信道利用率提高传输电缆:759同轴电缆、光缆等 1.2.5数据同步方式同步的目的是使收发双方能以同样的速率接收数据,即使接收端校准自己的时间和每个码元的重复频率,以便与发送端一致。同步方式通常有两种 ·位同步P17 使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同步(适用于位流)。实现的方法有 a.自同步法从接收的数字信号波形中提取同步信号(如采用曼彻斯特/差分曼彻斯特编码,每- 位中间都有跳变) b.外同步法发送方在发送数据前先发一串同步时钟脉冲,接收方按这个时钟频率调整采样频率字符同步P16 发送时在每个字符前/后分别设置起始位/停止位(字符间隔可随机) 即起止位间各位的收发是同步的(每位位宽相同),但各字符的发送时间间隔可以是任意的(异步) 异步方式实现简单,设备低廉,但传输效率低(每个字符须加2~3位作起止位),适用于低速(每秒 10~1500个字符)的终端或对话操作。 12.6通信方式P9 莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 8 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月数据通信系统模型 DTE（Data Terminal Equipment，数据终端设备）如连网的微机（信源或信宿） DCE（Data Circuit-terminal Equipment，数据电路端接设备）如 MODEM 数据通信系统的基本构成 1.2.3 基带传输 P9 使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段（０至最高允许频率），所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号（基带信号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。基带传输需要解决两个问题： ·基带数字信号的编码 ·收发两端之间的同步问题基带传输常用编码方法：曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码，后者技术复杂，但抗干扰性强基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输(通常 10～50Mbps) 传输电缆：５０Ω同轴电缆或双绞线等 1.2.4 频带传输 P9 使用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频谱，故称频带传输。其传输信号可通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个传输频道，所以同一时间同一电缆可由不同频道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信号，又称“宽带传输”。。频带传输的优点是可在同一线路或信道上同时传送几路数据,使信道利用率提高。传输电缆：７５Ω同轴电缆、光缆等 1.2.5 数据同步方式同步的目的是使收发双方能以同样的速率接收数据，即使接收端校准自己的时间和每个码元的重复频率，以便与发送端一致。同步方式通常有两种： ·位同步 P17 使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同步（适用于位流）。实现的方法有： a.自同步法从接收的数字信号波形中提取同步信号（如采用曼彻斯特/差分曼彻斯特编码，每一位中间都有跳变） b.外同步法发送方在发送数据前先发一串同步时钟脉冲，接收方按这个时钟频率调整采样频率。 ·字符同步 P16 发送时在每个字符前/后分别设置起始位/停止位（字符间隔可随机）。即起止位间各位的收发是同步的（每位位宽相同），但各字符的发送时间间隔可以是任意的（异步）。异步方式实现简单，设备低廉，但传输效率低（每个字符须加 2～3 位作起止位），适用于低速（每秒 10～1500 个字符）的终端或对话操作。 1.2.6 通信方式 P9

网络技术基础》课程讲义 9页共24页引言·第一章计算机网络概论【单工 simplex】数据只能单向传送(如看电视,无法将信息反传给电视台),主要用于数据采集系统【半双工half- duplex】数据可以双向传送但无法同时传送(如对讲机),一般用于计算机网络非主干线路【全双工 full-duplex】数据可以同时双向传送(如打电话双方可以同时对讲),主要用于计算机间通信 2.7多路复用技术 multiplexing)P20 就是将多个不同来源的信号复用在一条物理信道上同时传送。 SDM(空分复用技术) 各子信道是一独立的物理链路(如一条电缆中包含成百对线路) FDM(频分多路复用技术)—一好比将本来一条公路的运输,变成又在公路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输(适用于模拟信号传输)一一电台广播 TDM(时分多路复用技术)一一好比将本来只专门为一个人提供服务变成分时为众人提供服务, 之所以能够“复用”,是因为数据在接收后处理的过程往往远大于数据传输的过程—一甚至接收后只是存储起来(适用于数字信号传输) WDM(波分复用技术) 在一根光纤传输两个光波(通过波长为1310nm和1550nm),主要用于接入网,很少用于长距离传输 DWDM(密集波分复用技术)一一即能将几种不同波长的光信号组合起来(合波)通过光纤进行传输,又能将光纤中组合传输的光信号分开(分波)送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前16波和32波DWDN技术已完全成熟并得到广泛应用,48波和96波也开始商用化,200波系统实例室研究也见诸报道 1.3交换技术最简单数据通信:两站点直接用线路连接一般通信网络,则根据网络结构的不同可以分为交换通信网络和广播通信网络广播通信网络中的通信方式是广播式,所有网络节点共享通信媒介,不需要中间节点的介入。LAN 般为广播通信网络。交换通信网络是由若干个网络节点按照某一拓扑结构相互连接而成的。数据的传送从源节点开始,需经过若干中间节点转发(交换),才能最终到达目的节点。限于经济性或连接的非永久性,WAN一般为交换通信网络般来说,对数据交换有下面五个基本要求 1、要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求 2、在交换的连接过程中的速度要快 3、高的传输准确性 4、适应用户的实时性要求,网络时延要小 5、能满足用户各种数据通信业务的需要。常用数据交换技术有: 1.线路交换( circuit switching) 【名词】站节点(结点) 通信时需在两站间通过交换结点(交换机)先建立一条独享的通信“线路”,即所谓“通信通道”。最普通的线路交换例子是电话系统。通信过程次握手( handshake) 建立连接(hel) 源端向网络系统发送一个带目标端地址的请求联接信号,中间结点按一定路由算法分配一条可能达到目标的信道,在这个请求呼叫的联接过程中,各中间结点“记住”了联接中的输入输出对应关相当于在源端和目标端间临时分配了一条直达通路,直至取消(例:打电话前先摘机拨号) 数据传送数字或模拟数据一般为全双工(即可同时在两个方向传输数据)(ACK,确认) 取消连接(bye) 莆田高等专科学校计算机教研室2002年2月

《网络技术基础》课程讲义第 9 页共 24页引言·第一章计算机网络概论莆田高等专科学校计算机教研室 2002 年 2 月【单工 simplex】数据只能单向传送（如看电视，无法将信息反传给电视台），主要用于数据采集系统【半双工 half-duplex】数据可以双向传送但无法同时传送(如对讲机),一般用于计算机网络非主干线路【全双工 full-duplex】数据可以同时双向传送(如打电话双方可以同时对讲)，主要用于计算机间通信 1.2.7 多路复用技术(multiplexing) P20 就是将多个不同来源的信号复用在一条物理信道上同时传送。 SDM（空分复用技术） ——各子信道是一独立的物理链路（如一条电缆中包含成百对线路） FDM（频分多路复用技术）——好比将本来一条公路的运输，变成又在公路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输（适用于模拟信号传输）——电台广播 TDM（时分多路复用技术）——好比将本来只专门为一个人提供服务变成分时为众人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处理的过程往往远大于数据传输的过程——甚至接收后只是存储起来（适用于数字信号传输） WDM（波分复用技术） ——在一根光纤传输两个光波（通过波长为 1310nm 和 1550nm），主要用于接入网，很少用于长距离传输 DWDM（密集波分复用技术）——即能将几种不同波长的光信号组合起来（合波）通过光纤进行传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开（分波）送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前 16 波和 32 波 DWDN 技术已完全成熟并得到广泛应用，48 波和 96 波也开始商用化，200 波系统实例室研究也见诸报道。 1.3 交换技术最简单数据通信：两站点直接用线路连接。一般通信网络，则根据网络结构的不同可以分为交换通信网络和广播通信网络。广播通信网络中的通信方式是广播式，所有网络节点共享通信媒介，不需要中间节点的介入。LAN 一般为广播通信网络。交换通信网络是由若干个网络节点按照某一拓扑结构相互连接而成的。数据的传送从源节点开始，需经过若干中间节点转发（交换），才能最终到达目的节点。限于经济性或连接的非永久性，WAN 一般为交换通信网络。一般来说，对数据交换有下面五个基本要求： 1、要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求； 2、在交换的连接过程中的速度要快； 3、高的传输准确性； 4、适应用户的实时性要求，网络时延要小； 5、能满足用户各种数据通信业务的需要。常用数据交换技术有： 1．线路交换(circuit switching) 【名词】站节点（结点）通信时需在两站间通过交换结点（交换机）先建立一条独享的通信“线路”，即所谓“通信通道”。最普通的线路交换例子是电话系统。通信过程——三次握手（handshake）： ·建立连接（hello）源端向网络系统发送一个带目标端地址的请求联接信号，中间结点按一定路由算法分配一条可能达到目标的信道，在这个请求呼叫的联接过程中，各中间结点“记住”了联接中的输入输出对应关系，相当于在源端和目标端间临时分配了一条直达通路，直至取消（例：打电话前先摘机拨号） ·数据传送数字或模拟数据一般为全双工（即可同时在两个方向传输数据）（ACK，确认） ·取消连接（bye）

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