ch3-數(shù)據(jù)通信基礎與計算機網(wǎng)絡

1、變電站綜合自動化原理變電站綜合自動化原理第三章第三章 數(shù)據(jù)通信基礎與計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信基礎與計算機網(wǎng)絡河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院2第三章第三章 數(shù)據(jù)通信基礎與計算機網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信基礎與計算機網(wǎng)絡3.1 3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎3.2 3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術3.3 3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識3.4 3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSIOSI基本參考模型基本參考模型3.5 3.5 計算機局域網(wǎng)絡計算機局域網(wǎng)絡3.6 3.6 現(xiàn)場總線技術現(xiàn)場總線技術河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院31、信息：、信息：用于描述客觀世界的事實、概念和指令，有

2、多種存在形式，如用于描述客觀世界的事實、概念和指令，有多種存在形式，如文字、聲音、圖像等。文字、聲音、圖像等。2、信道：、信道：傳輸信息的通道，分為傳輸信息的通道，分為物理信道物理信道和和邏輯信道邏輯信道。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎 物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路物理通路，由傳輸介質及相關控制設備，由傳輸介質及相關控制設備組成，組成，真實存在真實存在。網(wǎng)絡中兩個節(jié)點之間的物理通路稱為。網(wǎng)絡中兩個節(jié)點之間的物理通路稱為通信鏈路通信鏈路。 邏輯信道是在物理信道的基礎上邏輯信道是在物理信道的基礎上想象想象出來的一種通路，實質上是將物理信道出來的一種通路

3、，實質上是將物理信道傳輸?shù)男畔⑷藶榈姆诸?。傳輸?shù)男畔⑷藶榈姆诸悺?一條物理信道可對應一條物理信道可對應多個多個邏輯信道邏輯信道3、數(shù)據(jù)：、數(shù)據(jù)：是是信息信息的表現(xiàn)形式，分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。的表現(xiàn)形式，分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。4、信號：、信號：數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的電磁形式，對應有模擬信號和數(shù)字信號。的電磁形式，對應有模擬信號和數(shù)字信號。一、數(shù)據(jù)通信的基本概念：一、數(shù)據(jù)通信的基本概念：河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院45、碼元：、碼元：指承載信息量的基本信號單位。如果一個碼元攜帶二進制信息的指承載信息量的基本信號單位。如果一個碼元攜帶二進制信息的位數(shù)為位數(shù)為M，則它可以表示，則它可以表示

4、N=2M個有效離散值（二進制數(shù)）個有效離散值（二進制數(shù)）。6、帶寬：、帶寬：指信道能傳送信號的指信道能傳送信號的頻率寬帶頻率寬帶，即可傳送信號的最高頻率與最低，即可傳送信號的最高頻率與最低頻率之差；由傳輸介質、接口部件、傳輸協(xié)議以及傳輸信息的特征等多頻率之差；由傳輸介質、接口部件、傳輸協(xié)議以及傳輸信息的特征等多種因素決定，是衡量傳輸系統(tǒng)的一個重要性能指標。種因素決定，是衡量傳輸系統(tǒng)的一個重要性能指標。7、數(shù)據(jù)傳輸速率：、數(shù)據(jù)傳輸速率：指通信線上傳輸信息的速度，有指通信線上傳輸信息的速度，有數(shù)據(jù)速率數(shù)據(jù)速率S和和調制速率調制速率B兩種表示方法。兩種表示方法。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎8、信

5、道容量：、信道容量：表示一個信道的表示一個信道的最大最大數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)傳輸速率，bps。S單位時間內所傳送的單位時間內所傳送的二進制位二進制位的有效位數(shù)，的有效位數(shù)，bps；B單位時間內所傳送單位時間內所傳送碼元碼元個數(shù)，個數(shù)，Baud。SBlog2NN 一個碼元所能表示的有效離散值的個數(shù)一個碼元所能表示的有效離散值的個數(shù)河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院59、調制解調器（、調制解調器（Modem）：）：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎 計算機利用模擬電話線路進行數(shù)字通訊：計算機利用模擬電話線路進行數(shù)字通訊：計算機內的信息是計算機內的信息是數(shù)字信號數(shù)字信號，而在電話線上傳遞的卻只能是

6、，而在電話線上傳遞的卻只能是模擬電信號模擬電信號。當當兩臺計算機兩臺計算機要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設備負責要通過電話線進行數(shù)據(jù)傳輸時，就需要一個設備負責數(shù)模的轉換數(shù)模的轉換。計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要把數(shù)字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)時，需要把數(shù)字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調制調制（Modulation）”，也稱，也稱D/A轉換。轉換。經(jīng)過調制的信號通過經(jīng)過調制的信號通過電話載波電話載波傳送到另一計算機之前，還要把模擬信號還原為計傳送到另一計算機之前，還要把模擬信號還原為計算機能識別的數(shù)字信號，這個過程為算機能識別的數(shù)字信號，這個過程為“解調

7、解調（Demodulation）”，也稱，也稱A/D轉換。轉換。正是通過這樣一個正是通過這樣一個“調制調制”與與“解調解調”的數(shù)模轉換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機的數(shù)模轉換過程，從而實現(xiàn)了兩臺計算機之間的遠程通訊。之間的遠程通訊。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院69、調制解調器（、調制解調器（Modem）：）：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎載波通信載波通信（有線、無線）（有線、無線）：語音信號頻率在語音信號頻率在1007500Hz的范圍內，要用的范圍內，要用無線電波無線電波把話音信號直接傳播出去，把話音信號直接傳播出去，需要需要功率很大功率很大的發(fā)射機，而且還必須要用的發(fā)射機，而且還必

8、須要用巨型發(fā)射天線巨型發(fā)射天線(發(fā)射天線的長度至少要有波發(fā)射天線的長度至少要有波長的四分之一長的四分之一)。若要傳送頻率為。若要傳送頻率為5000Hz的信息，要用長度為的信息，要用長度為15千米的天線。千米的天線。如果用如果用導線導線來傳送低頻信號，線路利用率太低，遠距離傳輸成本太高。來傳送低頻信號，線路利用率太低，遠距離傳輸成本太高。都需要利用都需要利用高頻的載波高頻的載波，即把，即把低頻的有用信號低頻的有用信號疊加到載波上，使載波的疊加到載波上，使載波的頻率頻率、幅度幅度或或相位相位發(fā)生相應的變化發(fā)生相應的變化( (“調制調制”) )；由于經(jīng)調制后的信號中包含有原始信號的信息，；由于經(jīng)調制

9、后的信號中包含有原始信號的信息，傳輸?shù)綄Ψ胶螅?jīng)解調、濾波等一系列過程后，可使原信號得以恢復。傳輸?shù)綄Ψ胶?，?jīng)解調、濾波等一系列過程后，可使原信號得以恢復。利用載波技術還可實現(xiàn)利用載波技術還可實現(xiàn)“頻分復用頻分復用”（FDM，F(xiàn)requency Division Multiplexing）。即在同一條線路上，利用各種不同頻率的高頻載波來即在同一條線路上，利用各種不同頻率的高頻載波來“載送載送”多路信號多路信號，使它們在，使它們在同一條線路上同時傳送而互不干擾，信號傳到對方后再進行還原和各路分離。同一條線路上同時傳送而互不干擾，信號傳到對方后再進行還原和各路分離。傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的載波電話載波電話通信

10、是把低頻話音信號疊加到高頻的載波上通信是把低頻話音信號疊加到高頻的載波上, ,使載波的使載波的幅度幅度隨著話隨著話音信號幅度的變化而變化。音信號幅度的變化而變化。FM頻道頻道廣播屬于廣播屬于調頻廣播調頻廣播，采用，采用頻率調制頻率調制的方式進行廣播播出。它的特點是音質的方式進行廣播播出。它的特點是音質清晰，可以雙聲道立體聲傳輸，但傳播距離比較短，在沒有中繼轉播站的情況下，清晰，可以雙聲道立體聲傳輸，但傳播距離比較短，在沒有中繼轉播站的情況下，其傳輸距離一般不超過其傳輸距離一般不超過100公里。一般公里。一般城市廣播城市廣播會選擇調頻頻率播出。會選擇調頻頻率播出。電力載波通信電力載波通信河南理工

11、大學電氣學院河南理工大學電氣學院73.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎11、頻帶傳輸：、頻帶傳輸：10、基帶傳輸：、基帶傳輸： 基帶信號基帶信號：信源發(fā)出的：信源發(fā)出的沒有經(jīng)過調制沒有經(jīng)過調制（頻譜搬移和變換）的（頻譜搬移和變換）的原始電信號原始電信號，其特，其特點是點是頻率較低頻率較低。 根據(jù)原始電信號的特征，可分為根據(jù)原始電信號的特征，可分為數(shù)字數(shù)字基帶信號和基帶信號和模擬模擬基帶信號?；鶐盘?。 通俗的說通俗的說,基帶信號就是信源發(fā)出的基帶信號就是信源發(fā)出的直接表達了要傳輸?shù)挠杏眯畔⒅苯颖磉_了要傳輸?shù)挠杏眯畔⒌男盘柕男盘柭暡暡?模擬基帶信號模擬基帶信號)，計算機或終端產(chǎn)生的，計算機或終端產(chǎn)

12、生的0或或1數(shù)字脈沖信號數(shù)字脈沖信號(數(shù)字基帶信號數(shù)字基帶信號)基帶傳輸基帶傳輸：在信道中直接傳送基帶信號：在信道中直接傳送基帶信號應用：基帶傳輸不需要調制解調器，設備花費?。挥捎谠诮嚯x范圍內基帶信號應用：基帶傳輸不需要調制解調器，設備花費小；由于在近距離范圍內基帶信號衰減不大。適合衰減不大。適合100m以內的短距離數(shù)據(jù)傳輸。如從計算機到監(jiān)視器、打印機等外以內的短距離數(shù)據(jù)傳輸。如從計算機到監(jiān)視器、打印機等外設的信號就是基帶傳輸?shù)?。大多?shù)的局域網(wǎng)使用基帶傳輸，如常見的設的信號就是基帶傳輸?shù)摹４蠖鄶?shù)的局域網(wǎng)使用基帶傳輸，如常見的10BaseT網(wǎng)絡網(wǎng)絡使用的就是基帶信號（使用的就是基帶信號（10M

13、bps）。）。在在遠距離通信遠距離通信時，時，先將基帶信號先將基帶信號調制調制成較高頻率范圍的成較高頻率范圍的頻帶信號頻帶信號，再將這，再將這種頻帶信號在信道中傳輸。種頻帶信號在信道中傳輸。載波傳輸載波傳輸能實現(xiàn)多路復用的目的能實現(xiàn)多路復用的目的河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院812、寬帶傳輸：、寬帶傳輸：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎使用使用寬頻帶寬頻帶進行傳輸?shù)南到y(tǒng)就稱為寬帶傳輸系統(tǒng)，本質上是進行傳輸?shù)南到y(tǒng)就稱為寬帶傳輸系統(tǒng)，本質上是頻帶傳輸技術。頻帶傳輸技術。一般進行一般進行子頻帶分割子頻帶分割，實現(xiàn)，實現(xiàn)“多路復用技術多路復用技術”。 將鏈路容量分解成兩個或更多的信道（將鏈路

14、容量分解成兩個或更多的信道（邏輯信道邏輯信道），每個信道可以攜帶不同的），每個信道可以攜帶不同的信號。這樣就能把聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息的傳輸綜合在信號。這樣就能把聲音、圖像和數(shù)據(jù)信息的傳輸綜合在一個物理信道一個物理信道中進行，以中進行，以滿足高速、大容量數(shù)據(jù)通信的需求。滿足高速、大容量數(shù)據(jù)通信的需求。13、串行傳輸：、串行傳輸：指一位一位的傳送數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端只要指一位一位的傳送數(shù)據(jù)，從發(fā)送端到接收端只要一根傳輸線一根傳輸線即可。缺點是傳輸速度較慢。即可。缺點是傳輸速度較慢。14、并行傳輸：、并行傳輸：一次可傳送一個字節(jié)（一次可傳送一個字節(jié)（8位），發(fā)送端到接收端用位），發(fā)送端到接收端用多

15、根線多根線。傳輸速度快，傳輸距離短。計算機傳輸速度快，傳輸距離短。計算機內部總線內部總線多為并行傳輸。多為并行傳輸。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院9二、傳輸介質二、傳輸介質常用的網(wǎng)絡傳輸媒介可分為兩類：一類是常用的網(wǎng)絡傳輸媒介可分為兩類：一類是有線有線的，主要有同軸電纜、的，主要有同軸電纜、雙絞線及光纜；另一類是雙絞線及光纜；另一類是無線無線的，主要有微波、無線電和紅外線等。的，主要有微波、無線電和紅外線等。 1、同軸電纜及相關設備、同軸電纜及相關設備3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎u圓筒式的圓筒式的外導體外導體(屏蔽層屏蔽層，接地，接地)套在套在內導體內導體（一根細芯）外面（一根細

16、芯）外面u兩個導體間用絕緣材料互相隔離兩個導體間用絕緣材料互相隔離u屏蔽層防止外部電磁波干擾異常信號的傳遞（屏蔽層防止外部電磁波干擾異常信號的傳遞（靜電屏蔽原理靜電屏蔽原理）河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院10三、傳輸介質三、傳輸介質u 分類：粗纜、細纜分類：粗纜、細纜u用途：有線電視網(wǎng)用途：有線電視網(wǎng)(RG-59) 局域網(wǎng)局域網(wǎng)(RG-8粗纜粗纜10BASE-5、RG-58細纜細纜10BASE-2)u細纜細纜連接設備：電纜、連接設備：電纜、BNC頭、頭、T型頭及終端匹配設備等。型頭及終端匹配設備等。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎1、同軸電纜及相關設備：、同軸電纜及相關設備： 最大的

17、干線段長度：最大的干線段長度：184m； 最大網(wǎng)絡干線電纜長度：最大網(wǎng)絡干線電纜長度：925m； 每條干線段支持的最大結點數(shù)：每條干線段支持的最大結點數(shù)：30；u細纜組網(wǎng)的技術參數(shù)：細纜組網(wǎng)的技術參數(shù)：河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院11u 粗纜粗纜連接設備：包括轉換器、連接設備：包括轉換器、DIX連接器及電纜、連接器及電纜、N系列插頭、系列插頭、N系列系列匹配器等。匹配器等。u 粗纜組網(wǎng)的技術參數(shù)有：粗纜組網(wǎng)的技術參數(shù)有：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎 最大的干線段長度：最大的干線段長度：500m； 最大網(wǎng)絡干線電纜長度：最大網(wǎng)絡干線電纜長度：2500m；河南理工大學電氣學院河南理

18、工大學電氣學院122、雙絞線、雙絞線(Twisted-pair)：u由由兩根導線兩根導線按一定按一定扭距扭距相互絞合在一起的傳輸介質，每根線加絕緣層并有相互絞合在一起的傳輸介質，每根線加絕緣層并有顏色標記。成對線的扭絞旨在使電磁輻射和外部電磁干擾減到最小。顏色標記。成對線的扭絞旨在使電磁輻射和外部電磁干擾減到最小。u一般由兩根一般由兩根22-26號絕緣銅導線相互纏繞而成號絕緣銅導線相互纏繞而成u實際使用時，雙絞線是由實際使用時，雙絞線是由多對雙絞線多對雙絞線一起包在一個絕緣電纜套管里的，典一起包在一個絕緣電纜套管里的，典型的雙絞線有型的雙絞線有四對四對的。的。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河

19、南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院132、雙絞線、雙絞線：雙絞線按其雙絞線按其電氣特性分級電氣特性分級或分類?；蚍诸?。pEIA/TIA第一、二類雙絞線第一、二類雙絞線在在LAN中很少使用中很少使用pEIA/TIA第三類雙絞線第三類雙絞線符合符合EIA/TIA568標準中確定的標準中確定的100水平布線電水平布線電纜的要求，可用來進行纜的要求，可用來進行10Mbps和和IEEE802.3 10Base-T的語音和數(shù)據(jù)傳輸；的語音和數(shù)據(jù)傳輸；pEIA/TIA第四類雙絞線第四類雙絞線適用于包括適用于包括16Mbps令牌環(huán)局域網(wǎng)在內的數(shù)據(jù)傳輸令牌環(huán)局域網(wǎng)在內的數(shù)據(jù)傳輸速率；可以是速率；可以是UTP

20、，也可以是，也可以是STP。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院142、雙絞線、雙絞線：雙絞線按其雙絞線按其電氣特性分級電氣特性分級或分類?；蚍诸悺EIA/TIA第五類雙絞線第五類雙絞線適用于適用于16Mbps以上的速率，最高可達以上的速率，最高可達100Mbps。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎使用雙絞線組網(wǎng)，網(wǎng)卡必須帶有使用雙絞線組網(wǎng)，網(wǎng)卡必須帶有RJ45接口，還需要集線器接口，還需要集線器HUB，總共需要總共需要4根導線通信，兩根用于發(fā)送數(shù)據(jù)，兩根用于接收數(shù)據(jù)。根導線通信，兩根用于發(fā)送數(shù)據(jù)，兩根用于接收數(shù)據(jù)。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院1

21、5雙絞線（雙絞線（10BASET）以太網(wǎng)技術規(guī)范為：）以太網(wǎng)技術規(guī)范為：利用雙絞線組網(wǎng)，具有造價低、速率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。利用雙絞線組網(wǎng)，具有造價低、速率高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點。在實際應用中，雙絞線已成為最主流的末端傳輸介質。在實際應用中，雙絞線已成為最主流的末端傳輸介質。3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎允許允許5個網(wǎng)段，個網(wǎng)段，每網(wǎng)段最大長度每網(wǎng)段最大長度100m；在同一信道上允許連接在同一信道上允許連接4個中繼器或集線器個中繼器或集線器(Hub)；在其中的三個網(wǎng)段上可以增加節(jié)點；在其中的三個網(wǎng)段上可以增加節(jié)點；在另外兩個網(wǎng)段上，除做中繼器鏈路外，不能接任何節(jié)點；在另外兩個網(wǎng)段上，除做中繼器鏈

22、路外，不能接任何節(jié)點；最大站點數(shù)最大站點數(shù)1024，網(wǎng)絡直徑不超過，網(wǎng)絡直徑不超過2500m。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院163、光纖（、光纖（Fibre）：）：由許多細如發(fā)絲的玻璃纖維外加絕緣護套組成。光束由許多細如發(fā)絲的玻璃纖維外加絕緣護套組成。光束在玻璃纖維內傳輸，防磁防電，傳輸穩(wěn)定，適用于高速網(wǎng)絡和骨干網(wǎng)，在玻璃纖維內傳輸，防磁防電，傳輸穩(wěn)定，適用于高速網(wǎng)絡和骨干網(wǎng)，是組成快速網(wǎng)絡的最好選擇。是組成快速網(wǎng)絡的最好選擇。三、傳輸介質三、傳輸介質3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院173、光纖：、光纖：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河南理工

23、大學電氣學院河南理工大學電氣學院183、光纖：、光纖：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎 利用光纜連接的網(wǎng)絡，每一段必須連接利用光纜連接的網(wǎng)絡，每一段必須連接光電轉換器光電轉換器（光纖收發(fā)器、光貓光纖收發(fā)器、光貓） 光端機光端機河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院193、光纖：、光纖：3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院20n基于光纜的網(wǎng)絡有基于光纜的網(wǎng)絡有10BASE-FL、 10BASE-FB、 10BASE-FP等等n10BASE-FL光纖網(wǎng)絡的組網(wǎng)規(guī)則為：光纖網(wǎng)絡的組網(wǎng)規(guī)則為：三、傳輸介質三、傳輸介質3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎最大段長：最大段

24、長：2000m；每段最大節(jié)點（每段最大節(jié)點（NODE）數(shù)）數(shù)2；每網(wǎng)絡最大節(jié)點（每網(wǎng)絡最大節(jié)點（NODE）數(shù)）數(shù)1024；每鏈的最大每鏈的最大HUB數(shù)數(shù)4。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院21三、傳輸介質三、傳輸介質3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院224、無線媒體：、無線媒體：不使用電子或光學導體，通常大氣便是數(shù)據(jù)的物理通路；不使用電子或光學導體，通常大氣便是數(shù)據(jù)的物理通路；無線媒體有：無線媒體有：無線電無線電、微波及紅外線等三種主要類型。、微波及紅外線等三種主要類型。 3.1 數(shù)據(jù)通信基礎數(shù)據(jù)通信基礎三、傳輸介質三、傳輸介質l 902925MH

25、zl 2.4GHz（各國共同各國共同的的ISM頻段頻段：WiFi，Bluetooth，ZigBee）l 5.725.85GHz 需要考慮的重要問題是：電磁波頻率的范圍（頻譜）是相當有限的。需要考慮的重要問題是：電磁波頻率的范圍（頻譜）是相當有限的。未受管制的頻率：未受管制的頻率： ISM(Industrial Scientific Medical) 頻段頻段，無需授權，無需授權許可，只需要遵守一定的發(fā)射功率許可，只需要遵守一定的發(fā)射功率(一般低于一般低于1W)，并且不要對其它頻段，并且不要對其它頻段造成干擾即可造成干擾即可 。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院23絕大多數(shù)情況下，絕大多數(shù)

26、情況下，不可能不可能在任何兩個節(jié)點都存在一個在任何兩個節(jié)點都存在一個專用的通路。專用的通路。如何在兩個如何在兩個沒有直接連接沒有直接連接的節(jié)點之間的節(jié)點之間傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)呢？呢？ 數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)交換按數(shù)據(jù)傳送的實現(xiàn)手段分，交換可分為：按數(shù)據(jù)傳送的實現(xiàn)手段分，交換可分為：電路交換電路交換、報文交換報文交換和和分分組交換組交換三種基本技術。三種基本技術。一、電路交換的工作原理一、電路交換的工作原理 電路交換是指在傳送數(shù)據(jù)時，先在網(wǎng)絡中建立一個從源節(jié)點到目電路交換是指在傳送數(shù)據(jù)時，先在網(wǎng)絡中建立一個從源節(jié)點到目標節(jié)點的標節(jié)點的專用電路專用電路。 1、電路交換的三個過程、電路交換的三個過程 （1）電路

27、的）電路的建立建立在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過在傳輸任何數(shù)據(jù)之前，要先經(jīng)過呼叫呼叫過程建過程建立一條端到端的電路。立一條端到端的電路。 （2）數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須時刻保：在數(shù)據(jù)傳輸過程中，所建立的電路必須時刻保持連接狀態(tài)。持連接狀態(tài)。 （3）電路的）電路的拆除拆除：數(shù)據(jù)傳輸結束后，由某一方發(fā)出拆除請求，：數(shù)據(jù)傳輸結束后，由某一方發(fā)出拆除請求，逐個節(jié)點拆除連接到對方的通路。逐個節(jié)點拆除連接到對方的通路。3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術 ( Data Switching )河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院24一、電路交換的工作原理一、電路交換的工作原理 2、

28、電路交換技術的特點：、電路交換技術的特點：3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術主要缺點：主要缺點：（1）電路接續(xù)時間長：網(wǎng)絡比較繁忙時，可能無法接續(xù)，即）電路接續(xù)時間長：網(wǎng)絡比較繁忙時，可能無法接續(xù)，即“呼叫阻塞呼叫阻塞”現(xiàn)象。現(xiàn)象。（2）線路利用率低：即使通信雙方之間暫時不傳送數(shù)據(jù)時，其占用的電）線路利用率低：即使通信雙方之間暫時不傳送數(shù)據(jù)時，其占用的電路也路也不能為其它通信所用不能為其它通信所用。電路交換在整個通信過程中通信雙方一直獨占該電路，因此其實時性強，電路交換在整個通信過程中通信雙方一直獨占該電路，因此其實時性強，數(shù)據(jù)傳輸時延小。數(shù)據(jù)傳輸時延小。電路交換比較適用于一次傳送的信息量大和通

29、信過程中實時性要求高的業(yè)務電路交換比較適用于一次傳送的信息量大和通信過程中實時性要求高的業(yè)務河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院25二、報文交換的工作原理二、報文交換的工作原理 當端點間交換的數(shù)據(jù)具有隨機性和突發(fā)性時，采用電路交換方法會造成信當端點間交換的數(shù)據(jù)具有隨機性和突發(fā)性時，采用電路交換方法會造成信道容量和有效時間的浪費。道容量和有效時間的浪費。3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術1、報文交換原理：、報文交換原理：報文交換時端與端之間報文交換時端與端之間無需先通過呼叫建立連接無需先通過呼叫建立連接 某一站點需要發(fā)送報文時，首先將一個某一站點需要發(fā)送報文時，首先將一個目的地址目的地址附加到

30、報文上。附加到報文上。每個節(jié)點在接收到報文并檢查無誤后，就每個節(jié)點在接收到報文并檢查無誤后，就暫存暫存這個報文；然后根據(jù)目標地這個報文；然后根據(jù)目標地址的址的路由信息路由信息找出下一個節(jié)點的地址找出下一個節(jié)點的地址，并并根據(jù)網(wǎng)絡中的交通情況在適當?shù)母鶕?jù)網(wǎng)絡中的交通情況在適當?shù)臅r候時候轉發(fā)轉發(fā)到下一個到下一個節(jié)節(jié)點。點?？梢?，可見，報文在網(wǎng)絡中報文在網(wǎng)絡中一站一站地一站一站地向前傳送。向前傳送。 報文報文經(jīng)過多次的經(jīng)過多次的存儲存儲-轉發(fā)轉發(fā)，最后到達目標，最后到達目標節(jié)點。節(jié)點。報文交換的本質就是報文交換的本質就是存儲轉發(fā)存儲轉發(fā)報文交換的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文交換的數(shù)據(jù)傳輸單位是報文，報文

31、報文(Message)(Message)就是站點一次性要發(fā)送的就是站點一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊，其數(shù)據(jù)塊，其長度不限且可變長度不限且可變。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院26二、報文交換的工作原理二、報文交換的工作原理3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術延延時時河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院27二、報文交換的工作原理二、報文交換的工作原理 2、報文交換的特點：、報文交換的特點： （1）報文從源點傳送到目的地采用）報文從源點傳送到目的地采用“存儲轉發(fā)存儲轉發(fā)”方式，在傳送報文時，方式，在傳送報文時，一個時刻僅占用一段通道一個時刻僅占用一段通道；（2）在交換節(jié)點中需要）在交換節(jié)點中需要緩

32、沖存儲緩沖存儲，報文需要，報文需要排隊排隊，故報文交換不能滿足，故報文交換不能滿足實實時通信時通信的要求。的要求。3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術（1）電路利用效率高：多個報文可以）電路利用效率高：多個報文可以分時共享分時共享兩個節(jié)點之間的通道，所以兩個節(jié)點之間的通道，所以對于同樣的通信量，對電路的傳輸能力要求較低。對于同樣的通信量，對電路的傳輸能力要求較低。（2）在）在報文交換報文交換網(wǎng)絡上，通信量大時仍然可以接收報文，不過傳送網(wǎng)絡上，通信量大時仍然可以接收報文，不過傳送延遲延遲會會增加；增加；電路交換電路交換網(wǎng)絡上則網(wǎng)絡上則不能接受新的呼叫（呼叫阻塞）不能接受新的呼叫（呼叫阻塞）。（3）報

33、文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到）報文交換系統(tǒng)可以把一個報文發(fā)送到多個目的地多個目的地，而電路交換網(wǎng)絡很，而電路交換網(wǎng)絡很難做到這一點；難做到這一點；3、報文交換的優(yōu)點：、報文交換的優(yōu)點： 河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院28二、報文交換的工作原理二、報文交換的工作原理 4、報文交換的缺點：、報文交換的缺點：（1）不能滿足）不能滿足實時實時或或交互式交互式的通信要求，報文經(jīng)過網(wǎng)絡的的通信要求，報文經(jīng)過網(wǎng)絡的延遲時間長且延遲時間長且不不定定；（2）有時節(jié)點收到）有時節(jié)點收到過多的數(shù)據(jù)而無存儲空間過多的數(shù)據(jù)而無存儲空間或或不能及時轉發(fā)不能及時轉發(fā)時，就不得不時，就不得不丟棄報文。丟棄報文。（

34、3）報文交換對）報文交換對網(wǎng)絡要求太高網(wǎng)絡要求太高。由于對報文的長度沒有限制（長報文），。由于對報文的長度沒有限制（長報文），中間節(jié)點的存儲容量就必須無限大。因此實際網(wǎng)絡不采用報文交換方中間節(jié)點的存儲容量就必須無限大。因此實際網(wǎng)絡不采用報文交換方式。式。 3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院29三、分組交換的工作原理三、分組交換的工作原理3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術p 分組交換時是報文交換的一種分組交換時是報文交換的一種改進改進p 它將報文分成它將報文分成若干分組若干分組，每個分組的，每個分組的長度有一個上限長度有一個上限，有限長度的分組，有限長度的分組

35、使得每個節(jié)點所需的存儲能力降低了，分組可以存儲到內存中，提高交換使得每個節(jié)點所需的存儲能力降低了，分組可以存儲到內存中，提高交換速度速度p計算機網(wǎng)絡中使用計算機網(wǎng)絡中使用最為廣泛最為廣泛的一種交換技術。的一種交換技術。分組交換有分組交換有虛電路交換虛電路交換和和數(shù)據(jù)報分組交換數(shù)據(jù)報分組交換兩種。兩種。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院30三、分組交換的工作原理三、分組交換的工作原理 1、虛電路分組交換原理和特點：、虛電路分組交換原理和特點：3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術 在虛電路交換中，為了進行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡的源節(jié)點和目的節(jié)點之間要在虛電路交換中，為了進行數(shù)據(jù)傳輸，網(wǎng)絡的源節(jié)點和目的節(jié)

36、點之間要先建一條先建一條邏輯通路邏輯通路（規(guī)劃但未占用）（規(guī)劃但未占用）。每個分組除了包含。每個分組除了包含數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)之外還包含之外還包含一個一個虛電路標識符虛電路標識符。 在預先建好的路徑上的每個節(jié)點都知道把這些分組引導到哪里去，在預先建好的路徑上的每個節(jié)點都知道把這些分組引導到哪里去，不再不再需要路由選擇需要路由選擇來判定。來判定。每個分組數(shù)據(jù)通過同一條通路傳輸。每個分組數(shù)據(jù)通過同一條通路傳輸。 之所以稱為之所以稱為“虛電路虛電路”，是因為該電路，是因為該電路非專用非專用的，的，仍然需要緩沖和排隊仍然需要緩沖和排隊。主要特點：主要特點：在數(shù)據(jù)傳送之前必須通過虛呼叫設置一條虛電路。在數(shù)據(jù)傳送之

37、前必須通過虛呼叫設置一條虛電路。并非電路交換那樣的專用通路，分組在每個節(jié)點上仍然需要緩沖，并并非電路交換那樣的專用通路，分組在每個節(jié)點上仍然需要緩沖，并在線路上進行排隊等待輸出在線路上進行排隊等待輸出河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院31三、分組交換的工作原理三、分組交換的工作原理 2、數(shù)據(jù)報分組交換原理與特點：、數(shù)據(jù)報分組交換原理與特點：3.2 數(shù)據(jù)交換技術數(shù)據(jù)交換技術 每個分組的傳送是被每個分組的傳送是被單獨處理單獨處理的。每個分組稱為一個的。每個分組稱為一個數(shù)據(jù)報數(shù)據(jù)報，每個數(shù)，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。一個節(jié)點收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地

38、址信息和節(jié)點所存儲一個節(jié)點收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和節(jié)點所存儲的的路由信息路由信息，找出一個合適的出路，把數(shù)據(jù)報原樣的發(fā)送到下一節(jié)點。，找出一個合適的出路，把數(shù)據(jù)報原樣的發(fā)送到下一節(jié)點。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院32一、計算機網(wǎng)絡的定義：一、計算機網(wǎng)絡的定義：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識利用利用通信設備和線路通信設備和線路，將地理位置不同的、功能獨立的多個，將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件網(wǎng)絡軟件（即網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交（即網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)換方式

39、、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)資源共享和信息交換資源共享和信息交換的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。網(wǎng)絡的主要網(wǎng)絡的主要作用作用是資源共享和信息交換。是資源共享和信息交換。計算機網(wǎng)絡由以下三個部分組成：計算機網(wǎng)絡由以下三個部分組成： （1）具有獨立功能的多臺計算機；）具有獨立功能的多臺計算機； （2）通信設備與線路；）通信設備與線路； （3）功能完善的網(wǎng)絡軟件。）功能完善的網(wǎng)絡軟件。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院333.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院34二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識網(wǎng)絡拓撲結構指網(wǎng)絡中節(jié)點在網(wǎng)

40、絡拓撲結構指網(wǎng)絡中節(jié)點在物理上的連接形式物理上的連接形式。星形結構、總線結構、環(huán)形結構、樹形結構、混合結構及網(wǎng)形結構。星形結構、總線結構、環(huán)形結構、樹形結構、混合結構及網(wǎng)形結構。在實際應用中，主要是將星型結構、總線型結構和環(huán)型結構在實際應用中，主要是將星型結構、總線型結構和環(huán)型結構綜合綜合應用。應用。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院35二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識1 1、星形結構：、星形結構：以以中央節(jié)點中央節(jié)點為中心，節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸必須通過中央節(jié)點，任意兩個節(jié)點為中心，節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸必須通過中央節(jié)點，任意兩個節(jié)點間的通信間的通信

41、最多只需兩步最多只需兩步中心節(jié)點通常由中心節(jié)點通常由集線器集線器(Hub)或或交換機交換機充當，是目前局域網(wǎng)最常見的方式。充當，是目前局域網(wǎng)最常見的方式。 要求中央節(jié)點的可靠性很高。要求中央節(jié)點的可靠性很高。優(yōu)點：結構簡單、網(wǎng)絡控制容易、便于擴充；優(yōu)點：結構簡單、網(wǎng)絡控制容易、便于擴充；缺點：對中央節(jié)點依賴性較高缺點：對中央節(jié)點依賴性較高河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院36二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識2 2、總線結構：、總線結構：采用一條稱為公共總線的傳輸介質，將各計算機直接與總線連接。采用一條稱為公共總線的傳輸介質，將各計算機直接與

42、總線連接。主機對從設備的控制是利用主機對從設備的控制是利用廣播方式廣播方式發(fā)送下去的，從設備只對含有自己地發(fā)送下去的，從設備只對含有自己地址碼的指令做出回應；在從設備做回應的情況下，其他從設備和主機保持沉址碼的指令做出回應；在從設備做回應的情況下，其他從設備和主機保持沉默。默?？偩€結構會出現(xiàn)多個設備同時發(fā)起通信，總線結構會出現(xiàn)多個設備同時發(fā)起通信，競爭總線競爭總線的現(xiàn)象。要通過的現(xiàn)象。要通過主機主機進進行相應的行相應的調度調度來協(xié)調各個設備訪問傳輸介質的順序（仲裁機制）。主機對整來協(xié)調各個設備訪問傳輸介質的順序（仲裁機制）。主機對整個總線必須具有絕對的個總線必須具有絕對的控制權控制權。河南理工

43、大學電氣學院河南理工大學電氣學院37二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識2 2、總線結構：、總線結構：優(yōu)點：安裝簡單、易于擴充、可靠性高優(yōu)點：安裝簡單、易于擴充、可靠性高缺點：由于共用一條總線，對實時性要求較高的場合不太適用；傳輸距離缺點：由于共用一條總線，對實時性要求較高的場合不太適用；傳輸距離有限，故障診斷和隔離也比較困難。有限，故障診斷和隔離也比較困難。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院38二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識3 3、環(huán)形結構：、環(huán)形結構：各節(jié)點通過各節(jié)點通過接口接口連接在一條連

44、接在一條閉合的環(huán)形閉合的環(huán)形通信線路中通信線路中環(huán)形結構的特點是：每個端用戶都與相臨的兩個端用戶相連，因而存在環(huán)形結構的特點是：每個端用戶都與相臨的兩個端用戶相連，因而存在著點到點鏈路，但總是以著點到點鏈路，但總是以單向方式操作單向方式操作，即每臺計算機按位置不同有一個，即每臺計算機按位置不同有一個順序編號，信號按計算機編號順序以順序編號，信號按計算機編號順序以“接力接力”方式傳輸。方式傳輸。例如：若計算機例如：若計算機A欲將數(shù)據(jù)傳輸給計算機欲將數(shù)據(jù)傳輸給計算機D時，必須先傳送給時，必須先傳送給B，B收到收到信號后發(fā)現(xiàn)不是給自己的，于是再傳給信號后發(fā)現(xiàn)不是給自己的，于是再傳給C ，直到傳送到計

45、算機，直到傳送到計算機D 。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院393.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識3 3、環(huán)形結構：、環(huán)形結構：p 環(huán)形網(wǎng)絡的一個例子是環(huán)形網(wǎng)絡的一個例子是令牌環(huán)網(wǎng)令牌環(huán)網(wǎng)(Token ring network ) 。老式的令牌環(huán)網(wǎng)。老式的令牌環(huán)網(wǎng)中，數(shù)據(jù)傳輸速度可達中，數(shù)據(jù)傳輸速度可達16Mbps；新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)速度可達；新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)速度可達100Mbps。p如果多個計算機節(jié)點要同時往外發(fā)送數(shù)據(jù)包，就會形成沖突。如果多個計算機節(jié)點要同時往外發(fā)送數(shù)據(jù)包，就會形成沖突。在令牌環(huán)網(wǎng)中有在令牌環(huán)網(wǎng)中有一個一個令牌令牌(Token)，沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)節(jié)點計

46、算機間依，沿著環(huán)形總線在入網(wǎng)節(jié)點計算機間依次傳遞。令牌實際上是一個特殊格式的幀，本身次傳遞。令牌實際上是一個特殊格式的幀，本身并不包含信息并不包含信息，僅控制信，僅控制信道的使用，確保在道的使用，確保在同一時刻只有一個節(jié)點能夠獨占信道同一時刻只有一個節(jié)點能夠獨占信道。令牌有令牌有“閑閑”和和“忙忙”兩種狀態(tài)。兩種狀態(tài)?！伴e閑”表示令牌沒有被占用，即網(wǎng)中沒表示令牌沒有被占用，即網(wǎng)中沒有計算機在傳送信息；有計算機在傳送信息；“忙忙”表示令牌已被占用，即網(wǎng)中有信息正在傳送。表示令牌已被占用，即網(wǎng)中有信息正在傳送。所有的站點都可以俘獲令牌。所有的站點都可以俘獲令牌。希望傳送數(shù)據(jù)的希望傳送數(shù)據(jù)的節(jié)點計算

47、機只有取得節(jié)點計算機只有取得“閑閑”令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并在發(fā)送之前將其置為令牌后才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀，并在發(fā)送之前將其置為“忙忙”狀態(tài)。狀態(tài)。當所傳數(shù)據(jù)被目的節(jié)點接收后，令牌被重新置為當所傳數(shù)據(jù)被目的節(jié)點接收后，令牌被重新置為“閑閑”。令牌環(huán)網(wǎng)需要維護令牌，一旦失去令牌就無法工作，所以需要選擇專門的令牌環(huán)網(wǎng)需要維護令牌，一旦失去令牌就無法工作，所以需要選擇專門的節(jié)點監(jiān)視和管理令牌節(jié)點監(jiān)視和管理令牌。解決方法：解決方法：優(yōu)點：實時性好，優(yōu)點：實時性好，信息吞吐量大，網(wǎng)的周長可達信息吞吐量大，網(wǎng)的周長可達200km，節(jié)點可達幾百，節(jié)點可達幾百個；網(wǎng)絡個；網(wǎng)絡實現(xiàn)簡單實現(xiàn)簡單，組成這個只需節(jié)點計算機、

48、網(wǎng)絡傳輸介質，以及連接，組成這個只需節(jié)點計算機、網(wǎng)絡傳輸介質，以及連接器，沒有價格昂貴的節(jié)點集中設備，如集線器和交換機。器，沒有價格昂貴的節(jié)點集中設備，如集線器和交換機。缺點：由于環(huán)路是封閉的，所以擴充不便。如果要新添加或移動節(jié)點，缺點：由于環(huán)路是封閉的，所以擴充不便。如果要新添加或移動節(jié)點，就必須就必須中斷整個網(wǎng)絡中斷整個網(wǎng)絡，在環(huán)的兩端作好連接器才能連接。，在環(huán)的兩端作好連接器才能連接。環(huán)上傳輸?shù)娜魏涡畔⒍急仨毚┻^所有環(huán)上傳輸?shù)娜魏涡畔⒍急仨毚┻^所有端點，因此，如果環(huán)的端點，因此，如果環(huán)的某一點斷開某一點斷開，環(huán)上所有端間的通信便會終止。環(huán)上所有端間的通信便會終止。為克服這種網(wǎng)絡拓撲結構的

49、脆弱，采用為克服這種網(wǎng)絡拓撲結構的脆弱，采用雙環(huán)雙環(huán)或多環(huán)結構：每個端點除與或多環(huán)結構：每個端點除與一個環(huán)相連外，還連接到備用環(huán)上，當主環(huán)故障時，自動轉到備用環(huán)上。一個環(huán)相連外，還連接到備用環(huán)上，當主環(huán)故障時，自動轉到備用環(huán)上。 河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院40二、網(wǎng)絡拓撲結構：二、網(wǎng)絡拓撲結構：3.3 計算機網(wǎng)絡基礎知識計算機網(wǎng)絡基礎知識3 3、環(huán)形結構：、環(huán)形結構：基于光纖雙環(huán)網(wǎng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)基于光纖雙環(huán)網(wǎng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院413.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型1、層次結構、層次結構n 網(wǎng)絡的基本功能：為地理位置不

50、同的計算機用戶之間網(wǎng)絡的基本功能：為地理位置不同的計算機用戶之間提供訪問通路。提供訪問通路。n 下述功能是必須提供的：下述功能是必須提供的： 1. 連接源結點和目的節(jié)點的連接源結點和目的節(jié)點的物理傳輸線路物理傳輸線路（可經(jīng)過中間結點）（可經(jīng)過中間結點） 2. 每條線路兩端的節(jié)點進行二進制通信每條線路兩端的節(jié)點進行二進制通信 3. 無差錯的信息傳送無差錯的信息傳送 4. 多個用戶共享一條物理線路多個用戶共享一條物理線路 5. 按照地址信息，進行路由選擇按照地址信息，進行路由選擇 6. 信息緩沖和流量控制信息緩沖和流量控制 7. 滿足各種用戶的訪問要求滿足各種用戶的訪問要求一、協(xié)議及體系結構一、協(xié)

51、議及體系結構3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型n 可見，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)，將一個復雜系統(tǒng)可見，計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)是一個十分復雜的系統(tǒng)，將一個復雜系統(tǒng)分解為若干個功能相對簡單的子系統(tǒng)，分解為若干個功能相對簡單的子系統(tǒng)，“分而治之分而治之”，是對該復，是對該復雜問題處理的最好方法。雜問題處理的最好方法。n 計算機網(wǎng)絡一般按照計算機網(wǎng)絡一般按照功能功能進行分層。進行分層。 功能分層功能分層河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院43二、二、OSI基本參考模型基本參考模型 3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型p開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連OSI（

52、Open System Interconnection）基本參考模型是由國）基本參考模型是由國際標準化組織際標準化組織ISO制定的標準化開放式制定的標準化開放式計算機網(wǎng)絡層次結構模型計算機網(wǎng)絡層次結構模型?！伴_放開放”的含義是能使任何兩個遵循該參考模型及其相關標準的系統(tǒng)實現(xiàn)互連。的含義是能使任何兩個遵循該參考模型及其相關標準的系統(tǒng)實現(xiàn)互連。p OSI七層模型七層模型從下到上從下到上分別為：分別為：物理層物理層(Physical Layer, PH)、數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer, DL)、網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層(Network Layer, N)、傳輸層傳輸層(Transport

53、 Layer, T)、會話層會話層(Session Layer, S)、表示層表示層(Presentation Layer, P)和和應用應用層層(Application Layer, A)。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院44二、二、OSI基本參考模型基本參考模型 3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型上面上面4 4層為層為用戶層用戶層，屬于，屬于高層功能高層功能，主要完成，主要完成通信處理通信處理功能功能，通常需要由，通常需要由終終端計算機提供端計算機提供。下面下面3 3層是層是通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)，屬于，屬于低層功能低層功能，主要完成，主要完成數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送功能

54、，功能，是是網(wǎng)絡與終網(wǎng)絡與終端計算機均需具備端計算機均需具備的功能。的功能。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院451、OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程 3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型發(fā)送進程發(fā)送進程送給送給接收進程接收進程的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，是經(jīng)過是經(jīng)過發(fā)送方各層發(fā)送方各層從上到下從上到下的傳遞到的傳遞到物理媒物理媒體體，通過物理媒體傳輸?shù)剑ㄟ^物理媒體傳輸?shù)浇邮辗浇邮辗胶?，再?jīng)過后，再經(jīng)過接收方各層接收方各層從下到上從下到上的傳遞，最后的傳遞，最后到達接收進程。（垂直方向）到達接收進程。（垂直方向）河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院463.4

55、網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型為了保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡為了保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡各節(jié)點之間各節(jié)點之間的準確傳輸，的準確傳輸，發(fā)送方發(fā)送方數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從上到下逐層傳遞從上到下逐層傳遞的過程中，每層都要對其的過程中，每層都要對其加上適當?shù)募由线m當?shù)目刂菩畔⒖刂菩畔7、H6、H1（報頭報頭，包含，包含數(shù)據(jù)長度、標識符（表征數(shù)據(jù)身份的數(shù)據(jù)長度、標識符（表征數(shù)據(jù)身份的ID信息）、源地址、目的地址等字段）信息）、源地址、目的地址等字段）到最底層數(shù)據(jù)成為由到最底層數(shù)據(jù)成為由“0”或或“1”組成組成的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)比特流比特流，然后再轉換成相應的電，然后再轉換成相應的電平信號在物理媒體上傳輸至接收方。平信號在

56、物理媒體上傳輸至接收方。1、OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程 河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院473.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型接收方接收方在向上傳遞數(shù)據(jù)時，過程恰恰相反，要在向上傳遞數(shù)據(jù)時，過程恰恰相反，要逐層剝去逐層剝去發(fā)送方相應層加上發(fā)送方相應層加上的控制信息；的控制信息；1、OSI模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程 河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院482、OSI基本參考模型各層功能基本參考模型各層功能 3.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型(1)、物理層、物理層( ( 傳輸數(shù)據(jù)單位傳輸數(shù)據(jù)單位比特比特）

57、建立在建立在通信介質通信介質基礎上，是網(wǎng)絡物理設備之間的接口。基礎上，是網(wǎng)絡物理設備之間的接口。主要功能是：產(chǎn)生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號主要功能是：產(chǎn)生并檢測電壓以便發(fā)送和接收攜帶數(shù)據(jù)的信號p 主要設備主要設備 傳輸介質、傳輸介質、連接器連接器（RS-232C/422/485接口、接口、RJ45）和）和收發(fā)器收發(fā)器等。等。p 具體功能具體功能能在能在DTE（數(shù)據(jù)終端設備）（數(shù)據(jù)終端設備）/DCE（數(shù)據(jù)電路終端設備或數(shù)據(jù)通信設（數(shù)據(jù)電路終端設備或數(shù)據(jù)通信設備）之間傳送原始的備）之間傳送原始的二進制數(shù)據(jù)位二進制數(shù)據(jù)位（比特流比特流） 。 提供為在提供為在DTE、DCE之間建立、保持和

58、拆除物理鏈路所需的機械、之間建立、保持和拆除物理鏈路所需的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。電氣、功能和規(guī)程特性。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院493.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型(2)、數(shù)據(jù)鏈路層、數(shù)據(jù)鏈路層( ( 傳輸數(shù)據(jù)單位傳輸數(shù)據(jù)單位幀幀）主要功能：在主要功能：在不可靠的物理線路上不可靠的物理線路上提供提供無差錯的數(shù)據(jù)傳輸無差錯的數(shù)據(jù)傳輸。為了實現(xiàn)這一功能，比特流為了實現(xiàn)這一功能，比特流被組織成包含被組織成包含地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗碼等信地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗碼等信息息的的數(shù)據(jù)幀數(shù)據(jù)幀，并以此為單位進行傳輸。其中：地址確定了幀將發(fā)送到何處，并以此為單位進行

59、傳輸。其中：地址確定了幀將發(fā)送到何處，而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。如果在傳送數(shù)據(jù)時，接收點檢測而糾錯和控制信息則確保幀無差錯到達。如果在傳送數(shù)據(jù)時，接收點檢測到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀。到所傳數(shù)據(jù)中有差錯，就要通知發(fā)送方重發(fā)這一幀。 p 主要設備主要設備 網(wǎng)卡網(wǎng)卡、網(wǎng)橋、總線控制器、網(wǎng)橋、總線控制器河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院503.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型(3)、網(wǎng)絡層、網(wǎng)絡層( 傳輸數(shù)據(jù)單位傳輸數(shù)據(jù)單位分組分組）主要功能：是將網(wǎng)絡地址翻譯成對應的主要功能：是將網(wǎng)絡地址翻譯成對應的物理地址物理地址，并決定如何將，并決定如何將

60、數(shù)據(jù)分組數(shù)據(jù)分組跨越通信子網(wǎng)跨越通信子網(wǎng)從發(fā)送方路由到接收方從發(fā)送方路由到接收方。網(wǎng)絡層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權、網(wǎng)絡擁塞程度、服務質量以及可選路由網(wǎng)絡層通過綜合考慮發(fā)送優(yōu)先權、網(wǎng)絡擁塞程度、服務質量以及可選路由的花費來決定從一個的花費來決定從一個網(wǎng)絡中節(jié)點網(wǎng)絡中節(jié)點A 到另一個網(wǎng)絡中節(jié)點到另一個網(wǎng)絡中節(jié)點B 的最佳的最佳路徑。路徑。p 主要設備主要設備 路由器路由器、網(wǎng)關網(wǎng)關、交換機、硬件防火墻等。、交換機、硬件防火墻等。河南理工大學電氣學院河南理工大學電氣學院513.4 網(wǎng)絡體系結構及網(wǎng)絡體系結構及OSI參考模型參考模型(4)、傳輸層、傳輸層( 傳輸數(shù)據(jù)單位傳輸數(shù)據(jù)單位報文報文)p 傳輸層與