信息網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)

Chapter1IntroductionDepartmentofElectronicandCommunicationEngineeringNCEPU1234Chapter1Introduction緒論51-1DATACOMMUNICATIONS數(shù)據(jù)通信Thetermtelecommunicationmeanscommunicationatadistance.Theworddatareferstoinformationpresentedinwhateverformisagreeduponbythepartiescreatingandusingthedata.Datacommunicationsaretheexchangeofdatabetweentwodevicesviasomeformoftransmissionmediumsuchasawirecable.Components

組成DataRepresentation

數(shù)據(jù)表示DataFlow數(shù)據(jù)流Topicsdiscussedinthissection:6Datacommunicationsaretheexchangeofdatabetweentwodevicesviasomeformoftransmissionmediumsuchasawirecable.Theeffectivenessofadatacommunicationssystemdependsonfourfundamentalcharacteristics:Delivery.傳遞性ThesystemmustdeliverdatatothecorrectdestinationAccuracy.準(zhǔn)確性Timeliness.及時性Jitter.抖動性Jitterreferstothevariationinthepacketarrivaltime.(audioorvideo)7Figure1.1

Fivecomponentsofdatacommunication1.Message報文2.Sender發(fā)送方

3.Receiver接受方4.Medium介質(zhì)5.Protocol協(xié)議8DataRepresentation數(shù)據(jù)表示Text文本Numbers數(shù)字Images圖像Audio音頻Video視頻9Figure1.2Dataflow(simplex,half-duplex,andfull-duplex)p6

數(shù)據(jù)流分為單工、半雙工和雙工101-2NETWORKS網(wǎng)絡(luò)Anetworkisasetofdevices(oftenreferredtoasnodes)connectedbycommunicationlinks.Anodecanbeacomputer,printer,oranyotherdevicecapableofsendingand/orreceivingdatageneratedbyothernodesonthenetwork.網(wǎng)絡(luò)是指由介質(zhì)鏈路連接在一起的一系列設(shè)備（常常被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點）DistributedProcessing

分布式處理NetworkCriteria

網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)則PhysicalStructures物理結(jié)構(gòu)NetworkModels網(wǎng)絡(luò)模型

CategoriesofNetworks網(wǎng)絡(luò)分類

InterconnectionofNetworks:Internetwork網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：因特網(wǎng)Topicsdiscussedinthissection:111.2.1Distributedprocessing分布式處理Advantages:Security/encapsulation安全性/封裝性Distributeddatabases分布式數(shù)據(jù)庫Fasterproblemsolving更快的解決問題方式Securitythroughredundancy通過冗余達(dá)到安全性Collaborativeprocessing協(xié)作處理12

安全性網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)則可靠性性能性能：多種形式衡量，包括傳輸時間和響應(yīng)時間。性能取決于多種因素用戶數(shù)量、傳輸介質(zhì)類型、所連接的硬件能力以及軟件效率可靠性：出現(xiàn)故障的頻率、一條鏈路從故障恢復(fù)所花費的時間可靠性：保護數(shù)據(jù)免受未授權(quán)的訪問1.2.2NetworkCriteria網(wǎng)絡(luò)準(zhǔn)則13Figure1.3Typesofconnections:point-to-pointandmultipoint點到點和多點ReservedcapacityVSSharedcapacity連接類型1.2.3物理結(jié)構(gòu)PhysicalStructures14Figure1.4Categoriesoftopology物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)15Figure1.5Afullyconnectedmeshtopology(fivedevices)優(yōu)點:專用線路

dedicatedlinks健壯性robust秘密性、安全性privacy/security故障識別、排除

faultidentification/isolation缺點：安裝復(fù)雜，費用離譜16ExampleTheLuckyDuckyCorporationhasafullyconnectedmeshnetworkconsistingofeightdevices.Calculatethetotalnumberorcablelinksneededandthenumberofportsforeachdevices.SolutionNumberoflinks=n(n-1)/2=8(8-1)/2=28Numberofportsperdevice=n-1=8-1=717Figure1.6AstartopologyconnectingfourstationsAdedicatedpoint-to-pointlinkonlytoacentralcontroller,hub星型拓?fù)溆糜诰钟蚓W(wǎng)中，高速局域網(wǎng)通常用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)18Figure1.7AbustopologyconnectingthreestationsUsedinearlyEthernetLANsbuttheyarelesspupularnow.總線拓?fù)涫嵌帱c配置的(multipoint)。

Easeofinstallation;lesscabling;

易安裝，使用電纜最少，主纜能支持的抽頭數(shù)和抽頭之間的距離都有限制，在各個抽頭處的信號反射會降低傳輸質(zhì)量。 健壯性差(robustness)引出線分接頭19Figure1.8Aringtopologyconnectingsixstations被IBM引入令牌環(huán)局域網(wǎng)時曾盛行一時，目前要求高速局域網(wǎng)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就不流行了。Example1.2IfthedevicesinExample1.1areconfiguredasaringinsteadofamesh,howmanycablelinksarerequired.20Figure1.9Ahybridtopology混合:astarbackbonewiththreebusnetworks211.2.4NetworkModels網(wǎng)絡(luò)模型OSI7-layermodelInternet5-layermodel1.2.5CategoriesofNetworks網(wǎng)絡(luò)分類LocalAreaNetwork局域網(wǎng)WideAreaNetwork廣域網(wǎng)MetropolitanAreaNetwork城域網(wǎng)InterconnectionofNetworks:Internetwork

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：因特網(wǎng)22Figure1.10AnisolatedLANconnecting12computerstoahubinacloset房間Currently,LANsizeislimitedtoafewkilometers.CommonLANtopologies:bus,ring,andstar.Speedsarenormally100or1000Mbps,wirelessLANs23Figure1.11WANs:aswitchedWANandapoint-to-pointWANWAN:X.25;ATM241.12AheterogeneousnetworkmadeoffourWANsandtwoLANsInternetworkheterogeneous不同種類的251-3THEINTERNET因特網(wǎng)TheInternethasrevolutionized徹底改變

manyaspectsofourdailylives.Ithasaffectedthewaywedobusinessaswellasthewaywespendourleisuretime.TheInternetisacommunicationsystemthathasbroughtawealthofinformationtoourfingertipsandorganizeditforouruse.ABriefHistory

歷史簡介TheInternetToday(ISPs)

因特網(wǎng)現(xiàn)狀（因特網(wǎng)服務(wù)提供商）Topicsdiscussedinthissection:26ARPA：AdvancedResearchProjectsAgency(美國國防部)高級計劃研究署

70年代初的美國深陷在越南戰(zhàn)場的泥潭中，不能自拔，而國內(nèi)的反戰(zhàn)呼聲一浪高過一浪。美國到了二戰(zhàn)后第一個內(nèi)外交困的年代。雖然這樣，但是國內(nèi)的各種科學(xué)技術(shù)還是在飛速地發(fā)展。ARPANET在不斷地壯大。

1970年的ARPANET已初具雛形，并且開始向非軍用部門開放，許多大學(xué)和商業(yè)部門開始接入。但是它只有四臺主機聯(lián)網(wǎng)運行，甚至連局域網(wǎng)（LAN）的技術(shù)也還沒有出現(xiàn)。當(dāng)時用作接口機的HoneywellDDP516型小型機的內(nèi)存只有12K。

ARPANET在洛杉磯的加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)圣巴巴拉分校、斯坦福大學(xué)、猶他州大學(xué)四所大學(xué)的4臺大型計算機采用分組交換技術(shù)，通過專門的接口信號處理機（IMP：interfacemessageprocessor）和專門的通信線路相互連接。為了把這四個不同型號、使用不同操作系統(tǒng)、不同數(shù)據(jù)格式、不同終端的計算機連在一起實現(xiàn)相互通信和資源共享，有許許多多的人為此煞費苦心、艱辛探索，付出了無數(shù)的心血。其中包括有“阿帕網(wǎng)”之父的拉里·羅伯茨。

(信息技術(shù)處處長-鮑勃·泰勒

,ARPA署長-赫茲菲爾德)27ARPANET：最初，ARPAnet主要是用于軍事研究目的，它主要是基于這樣的指導(dǎo)思想：網(wǎng)絡(luò)必須經(jīng)受得住故障的考驗而維持正常的工作，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的某一部分因遭受攻擊而失去工作能力時，網(wǎng)絡(luò)的其他部分應(yīng)能維持正常的通信工作。ARPAnet在技術(shù)上的另一個重大貢獻(xiàn)是TCP/IP協(xié)議簇的開發(fā)和利用。作為Internet的早期骨干網(wǎng)，ARPAnet的試驗并奠定了Internet存在和發(fā)展的基礎(chǔ)，較好地解決了異種機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的一系列理論和技術(shù)問題。1983年，ARPAnet分裂為兩部分，ARPAnet和純軍事用的MILNET。同時，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的產(chǎn)生和逢勃發(fā)展對Internet的進(jìn)一步發(fā)展起了重要的作用。ARPANET另一項好處是，資訊高速公路使得全世界的hackers能聚在一起，不再像以前孤立在各地形成一股股的短命文化，網(wǎng)絡(luò)把他們匯流成一股強大力量。

28ChronologyofInternet

Evolution1966:ARPApacketswitchingexperimentation1969:1stARPANETnodesoperational1972:Distributedemailinvented(1stkillerapplication:75%oftraffic)1973:1stnon-UScomputerlinkedtoARPANET1975:ARPANETtransitionedtoDefenseCommunicationsAgency1980:TCP/IPexperimentationbegins1981:Newhostaddedevery20days1983:TCP/IPswitchovercomplete1986:NSFnetbackbonecreated1990:ARPANETretired1991:Gopherintroduced1991:1991:PGPreleased1992:Mosaicinvented1995:Internetbackboneprivatized1996:OC-3(155Mbps)backbonebuilt1998:Numberofregistereddomainnamesexceed2million2000:Numberofindexablewebpagesexceed1billion29Figure1.13HierarchicalorganizationoftheInternetISP：Internet

ServiceProvider301-4PROTOCOLSANDSTANDARDS協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)Inthissection,wedefinetwowidelyusedterms:protocolsandstandards.First,wedefineprotocol,whichissynonymouswithrule.Thenwediscussstandards,whichareagreed-uponrules.Protocols協(xié)議Standards標(biāo)準(zhǔn)StandardsOrganizations

標(biāo)準(zhǔn)化組織

InternetStandards

因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)Topicsdiscussedinthissection:31PerformanceNumberofusersTypeoftransmissionmediumHardwareSoftwareReliabilityFrequencyoffailure故障頻率Recoverytimeofanetworkafterafailure網(wǎng)絡(luò)故障恢復(fù)時間Catastrophe災(zāi)難性事故SecurityUnauthorizedaccess未授權(quán)訪問Viruses病毒32Indatacommunication,aprotocolisasetofrules(conventions)thatgovernallaspectsofinformationcommunicationNote:在數(shù)據(jù)通信中,協(xié)議是指一組用來控制信息通信的各個方面的規(guī)則(約定)33