計算機網(wǎng)絡(luò) 第1章課件

計算機網(wǎng)絡(luò)

computernetworks授課教師:李冬Tel:E-mail:1引言：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用背景計算機通信網(wǎng)絡(luò)和Internet已成為社會生活重要組成部分。應(yīng)用遍布經(jīng)濟、文化、科研、軍事、政治、教育。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化，全球信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室教材張浩軍主編，高等教育出版社，2008.3計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)教程(第二版)，授課環(huán)節(jié)教學(xué)：32學(xué)時（老師課堂講授，學(xué)生提問、練習(xí)）實驗：16學(xué)時（學(xué)生動腦動手）課前說明：3華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概述第2章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)第3章組建局域網(wǎng)第4章網(wǎng)絡(luò)工程布線第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)第6章網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置與管理第7章信息網(wǎng)絡(luò)安全第8章網(wǎng)絡(luò)管理第9章網(wǎng)絡(luò)多媒體應(yīng)用第10章企業(yè)網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)第11章網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)技術(shù)教材章節(jié)5華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室第1章

計算機網(wǎng)絡(luò)概述6教學(xué)內(nèi)容與要求主要內(nèi)容

網(wǎng)絡(luò)概念與發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)組成與分類

網(wǎng)絡(luò)的功能

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)7華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.1

計算機網(wǎng)絡(luò)的概念與發(fā)展91.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)概念計算機網(wǎng)絡(luò)是以相互共享（硬件、軟件、和數(shù)據(jù)）資源的方式連接起來，且各自具有獨立功能的計算機系統(tǒng)的集合。(應(yīng)用角度)計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通訊設(shè)備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。(物理結(jié)構(gòu)角度)10華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室11華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室計算機網(wǎng)絡(luò)涉及以下三個方面的問題：計算機：兩臺或兩臺以上的計算機相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到資源共享的目的。通道：計算機之間互相通信交換信息，需要有一條通道。這條物理連接通道稱為傳輸介質(zhì)。傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質(zhì)；也可以是激光或無線電波等“無線”介質(zhì)。協(xié)議：計算機之間要通信交換信息，彼此就需要有某些約定和規(guī)則，這就是協(xié)議。13華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室計算機網(wǎng)絡(luò)概念：應(yīng)用角度，物理角度功能：兩個功能作用：方便用戶三個方面：計算機、通道、協(xié)議1.1.1知識點14華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機事務(wù)處理POS系統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)電子數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)聯(lián)機會議訪問遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫15華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成計算機網(wǎng)絡(luò)通常由三個部分組成，它們是資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)和通信協(xié)議。資源子網(wǎng)：是指計算機網(wǎng)絡(luò)中面向用戶的部分，處于網(wǎng)絡(luò)的外圍，由主機系統(tǒng)、終端、終端控制器、外設(shè)、各種軟件資源和信息資源組成，主要用于全網(wǎng)的信息處理、信息共享和信息存儲服務(wù)。主機系統(tǒng)是資源子網(wǎng)的主要組成部分，它通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信設(shè)備相連接，用戶終端可通過主機系統(tǒng)連接入網(wǎng)。17華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室通信子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的部分，處于網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)層，完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。構(gòu)成通信子網(wǎng)的硬件設(shè)施包括各種數(shù)據(jù)傳輸線路，以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)通信的各種數(shù)據(jù)通信設(shè)備，包括集線器(Hub)、網(wǎng)橋(Bridge)、網(wǎng)絡(luò)交換機(Switch)、路由器(Router)和網(wǎng)關(guān)(Gateway)等。通信協(xié)議：是主機之間或主機和子網(wǎng)之間的通信的規(guī)范，即通信雙方必須共同遵守的規(guī)則和約定。18華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個部分的結(jié)構(gòu)示意圖

19華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1．按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)(MAN)廣域網(wǎng)(WAN)21華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室局域網(wǎng)局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）：指在有限的地理區(qū)域內(nèi)構(gòu)成的規(guī)模相對較小的計算機網(wǎng)絡(luò)，其覆蓋范圍一般不超過幾十公里。LAN具有以下特征：局域網(wǎng)僅工作在有限的地理范圍內(nèi)。數(shù)據(jù)傳輸率快，典型LAN數(shù)據(jù)傳輸速率10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps。由于數(shù)據(jù)傳輸距離短，傳輸延遲低（幾十個毫秒）且誤碼率低。局域網(wǎng)組網(wǎng)方便、使用靈活。22華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室局域網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖23華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）覆蓋的地理范圍非常大，又稱遠(yuǎn)程網(wǎng)，是一種跨越城市、國家的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)常常借用傳統(tǒng)的公共傳輸網(wǎng)進行通信，可以把眾多的城域網(wǎng)、局域網(wǎng)連接起來。目前，很多全國性的計算機網(wǎng)絡(luò)就屬于這類網(wǎng)絡(luò)，如郵電部的CHINANET（中國公網(wǎng)）、國家教委的CERNET（中國科研教育網(wǎng)）、中科院的NCFC（科技網(wǎng)）和電子部的CHINAGBN（經(jīng)濟網(wǎng)）等。25華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室典型廣域網(wǎng)示意圖26華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室網(wǎng)際網(wǎng)網(wǎng)際網(wǎng)通常是指連接多個國家的計算機網(wǎng)絡(luò)，Internet（因特網(wǎng)）就是世界上最大的網(wǎng)際網(wǎng)。通常把互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)集合稱為互聯(lián)網(wǎng)，Internet是指特定的世界范圍的互聯(lián)網(wǎng)，它通過網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備把不同的眾多網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)群體根據(jù)全球統(tǒng)一的通信規(guī)則（TCP/IP協(xié)議）互連起來形成全球最大的、開放的計算機網(wǎng)絡(luò)。27華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室2．按傳輸介質(zhì)分類根據(jù)采用的傳輸介質(zhì)不同，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為兩種：有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。有線網(wǎng)：傳輸介質(zhì)采用有線介質(zhì)連接的網(wǎng)絡(luò)稱為有線網(wǎng)。常用的有線傳輸介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜和光導(dǎo)纖維。無線網(wǎng)：采用無線介質(zhì)連接的網(wǎng)絡(luò)稱為無線網(wǎng)，典型的無線網(wǎng)有以下幾種。29華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室有線網(wǎng)——雙絞線雙絞線(TP：TwistedPairwire)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質(zhì)，由多對具有絕緣保護層的銅導(dǎo)線組成。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP：UnshieldedTwistedPairwire)和屏蔽雙絞線(STP：ShieldedTwistedPairwire)。雙絞線既可以用來傳輸模擬聲音信號、也可以用于傳輸數(shù)字信號，特別適用于較短距離的數(shù)字通信。目前局域網(wǎng)中使用雙絞線可以達(dá)到100Mbps～10Gbps的傳輸速率，而且其價格相對其他傳輸介質(zhì)低廉，是目前局域網(wǎng)布線的主要傳輸介質(zhì)。30華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室有線網(wǎng)——同軸電纜同軸電纜(Coaxial)是指有內(nèi)外兩個同心導(dǎo)體，而這兩個同心導(dǎo)體即導(dǎo)體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。常用的同軸電纜有兩類：50Ω和75Ω的同軸電纜。75Ω同軸電纜常用于CATV（有線電視網(wǎng)）網(wǎng)，傳輸帶寬可達(dá)1GHz，目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。50Ω同軸電纜主要用于基帶信號傳輸，傳輸帶寬為1～20MHz，傳統(tǒng)的總線型以太網(wǎng)就是使用50Ω同軸電纜。31華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室有線網(wǎng)——光纖光導(dǎo)纖維簡稱光纖，是一種能高質(zhì)量傳導(dǎo)光信號的玻璃纖維。如果將許多根光纖聚在一起并敷以保護層，就得到常說的光纜。利用光纜通訊，能同時傳播大量信息。光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質(zhì)量高，能防竊聽。光纜的質(zhì)量小而細(xì)，不怕腐蝕，鋪設(shè)也很方便。目前光纜已廣泛用作為長途通信干線、廣域網(wǎng)的主要傳輸介質(zhì)。32華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線網(wǎng)——微波通信微波通信是使用波長在0.1毫米至1米之間的電磁波——微波進行的通信。當(dāng)兩點間直線距離內(nèi)無障礙時就可以使用微波通信，微波通信具有容量大、質(zhì)量好、傳輸距離遠(yuǎn)、抗災(zāi)性能好等特點，普遍使用于各種專用通信網(wǎng)。微波通信用途廣泛，可以用于各種電信業(yè)務(wù)的傳送，如電話、電報、數(shù)據(jù)、傳真以及彩色電視等。33華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室地面微波通過地面站之間接力傳送接力站之間距離：50-100km速率：每信道45Mb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔34華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線網(wǎng)——衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上(包括陸地、水面和低層大氣中)無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站而進行的空間微波通信，衛(wèi)星通信是地面微波接力通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信具有覆蓋區(qū)域大、通信距離遠(yuǎn)、通信質(zhì)量好、可靠性高、通信頻段寬、容量大等優(yōu)點，是目前遠(yuǎn)距離越洋電話和電視廣播的主要手段。35華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室35,784公里地球地球同步衛(wèi)星與地面站相對固定位置使用3顆衛(wèi)星即可覆蓋全球傳輸延遲時間長（≈270ms）廣播式傳輸應(yīng)用領(lǐng)域：電視傳輸長途電話專用網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)36華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線網(wǎng)——紅外線傳輸紅外線傳輸利用發(fā)光二級管產(chǎn)生紅外光波發(fā)送信號，采用光電管接收信號，生活中各種電器使用的搖控器基本上是使用紅外線進行信號傳輸。紅外線與微波傳輸之間的重要差異是前者不能貫穿墻壁，但是，在微波系統(tǒng)中遭遇的安全和干擾問題這里不再出現(xiàn)。紅外線信號能獲得較高的數(shù)據(jù)吞吐量。紅外線傳輸方式分為點到點傳輸和廣播傳輸。紅外線一般局限在很小的區(qū)域內(nèi)，并且要求發(fā)送器直接指向接收器；不過，紅外線相關(guān)設(shè)備相對比較便宜，且不需要天線。37華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線網(wǎng)——WLAN無線局域網(wǎng)(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)。WLAN采用射頻(RadioFrequency,RF)技術(shù)，利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數(shù)據(jù)，無需線纜介質(zhì)。WLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率現(xiàn)在可以達(dá)到11Mbps或54Mbps，傳輸距離可遠(yuǎn)至20km以上。WLAN最大的優(yōu)勢就是免去或減少了繁雜的網(wǎng)絡(luò)布線，一般只要在適當(dāng)位置安放一個或多個接入點(AccessPoint)設(shè)備就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網(wǎng)絡(luò)。38華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線網(wǎng)——無線傳感器網(wǎng)絡(luò)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WirelessSensorNetwork）。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就是由部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)大量的微型傳感器節(jié)點組成，通過無線通信方式形成的一個多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜合了微電子技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及無線通信技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等先進技術(shù)，能夠協(xié)同實現(xiàn)實時監(jiān)測、感知和采集網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對信息進行處理后通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的特殊網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣M織方式傳送給觀察者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在軍事偵察、工業(yè)生產(chǎn)與制造、農(nóng)業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、自然災(zāi)害應(yīng)急處理、醫(yī)療研究、危險工作環(huán)境等領(lǐng)域具有重要價值。39華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.3

計算機網(wǎng)絡(luò)的功能401.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的基本功能

計算機網(wǎng)絡(luò)主要的功能包括：數(shù)據(jù)通信資源共享分布式處理提高可靠性等。41華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.數(shù)據(jù)通信計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)和計算機技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物數(shù)據(jù)通信是計算機網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，實現(xiàn)各計算機之間快速可靠地互相傳送數(shù)據(jù)、進行信息處理。實現(xiàn)將分散在各個地區(qū)的單位或部門使用的計算機聯(lián)系起來，實現(xiàn)信息通信交換，并進行統(tǒng)一的資源調(diào)配、控制和管理。42華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室2.資源共享讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶，無論處于何處，也無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)。資源共享包括共享計算機系統(tǒng)的硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源三部分。43華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室3.提高系統(tǒng)的可靠性當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的某一處理機發(fā)生故障時，可由別的路徑傳送信息或轉(zhuǎn)到別的系統(tǒng)中代為處理.不因局部故障而導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓。即依靠可替代的資源來提高系統(tǒng)可靠性。44華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室4.分布處理把同一任務(wù)分配到網(wǎng)絡(luò)中不同的結(jié)點機上協(xié)同完成。對于綜合性的大型復(fù)雜問題可采用合適的算法，將任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計算機上去執(zhí)行，各計算機協(xié)同完成各種處理任務(wù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)某一計算機負(fù)載過重時，通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)度，可將任務(wù)轉(zhuǎn)給其它較空閑的計算機去處理。45華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室分布式系統(tǒng)的特點在分布式OS統(tǒng)一調(diào)度下，各計算機協(xié)調(diào)工作，共同完成一項任務(wù)，如并行計算。用戶面對的是一臺邏輯上的計算機，組成分布式系統(tǒng)的各計算機怎樣協(xié)同工作，對用戶透明。用途主要是科學(xué)計算和事務(wù)處理。46華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.3.2Internet的典型應(yīng)用

Internet是一個全球性的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，它將不同地區(qū)、規(guī)模大小不一的網(wǎng)絡(luò)互相連接而成。它是全球最大的計算機互聯(lián)網(wǎng)，更是全球最大的信息資源庫。Internet是一個應(yīng)用平臺，在它的上面可以開展很多種應(yīng)用，如：電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、文件傳輸、客戶機服務(wù)器連接、網(wǎng)絡(luò)電話、網(wǎng)絡(luò)傳真、網(wǎng)絡(luò)可視頻會議等。47華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.萬維網(wǎng)（WWW）WideWeb)簡稱3W，有時也叫Web。萬維網(wǎng)

并非某種特殊的計算機網(wǎng)絡(luò)。萬維網(wǎng)是一個大規(guī)模的、聯(lián)機式的信息儲藏所。萬維網(wǎng)用鏈接的方法能非常方便地從因特網(wǎng)上的一個站點訪問另一個站點。從而主動地按需獲取豐富的信息。48華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室(1)怎樣標(biāo)志分布在整個因特網(wǎng)上的萬維網(wǎng)文檔？

統(tǒng)一資源定位符

URL(UniformResourceLocator)來標(biāo)志萬維網(wǎng)上的各種文檔。使每一個文檔在整個因特網(wǎng)的范圍內(nèi)具有惟一的標(biāo)識符URL。(2)怎樣使用戶能夠很方便地找到所需的信息？

為了在萬維網(wǎng)上方便地查找信息，用戶可使用各種的搜索工具（即搜索引擎）。49華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室(3)用何協(xié)議實現(xiàn)萬維網(wǎng)上各種鏈接？

在萬維網(wǎng)客戶程序與萬維網(wǎng)服務(wù)器程序之間進行交互所使用的協(xié)議，是超文本傳送協(xié)議

HTTP(HyperTextTransferProtocol)。HTTP是一個應(yīng)用層協(xié)議，它使用TCP連接進行可靠的傳送。50華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室(4)怎樣使WWW文檔在因特網(wǎng)上顯示出來，同時使用戶清楚地知道在什么地方存在著超鏈？超文本標(biāo)記語言

HTML(HyperTextMarkupLanguage)使萬維網(wǎng)頁面的設(shè)計者可以很方便地用一個超鏈從本頁面的某處鏈接到因特網(wǎng)上的任何一個萬維網(wǎng)頁面，并且能夠在自己的計算機屏幕上將這些頁面顯示出來。51華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室2.文件傳輸（FTP）文件傳輸協(xié)議(Protocol，F(xiàn)TP)是由支持Internet文件傳輸?shù)母鞣N規(guī)則所組成的集合Internet用戶可以把文件從一個主機拷貝到另一個主機上。使用FTP經(jīng)常遇到兩個術(shù)語：“下載”（Download）和“上載”（Upload）。52華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室3.電子郵件電子郵件（ElectronicMail，E-mail）是因特網(wǎng)最廣泛的應(yīng)用。用非常低廉的價格，以非常快速的方式，與世界上任何一個角落的網(wǎng)絡(luò)用戶進行聯(lián)絡(luò)，這些電子郵件可以包含文字、圖像、聲音等各種信息。53華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室簡單郵件傳輸協(xié)議SMTPSMTP協(xié)議提供了一種直接的端到端的傳送方式。SMTP協(xié)議建立在TCP／IP協(xié)議基礎(chǔ)之上，規(guī)定每一臺計算機在發(fā)送（或中轉(zhuǎn)）信件時怎樣找到下一個目的地。SMTP協(xié)議是面向文本的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，即它只支持文本形式的電子郵件的傳輸。如果通過E-mail系統(tǒng)來傳輸二進制數(shù)據(jù)或文件，則要使用一種叫MIME的協(xié)議。54華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室多用途互聯(lián)網(wǎng)郵件擴展MIMEMIME是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的一種電子郵件技術(shù)規(guī)范，MIME擴充了基本的面向文本的Internet郵件系統(tǒng)，支持在消息中包含二進制附件。郵局協(xié)議POPPOP協(xié)議有POP2和POP3兩個版本，基本功能實現(xiàn)郵件客戶端系統(tǒng)到服務(wù)器上去下載郵件。協(xié)議說明了客戶機如何與因特網(wǎng)上的郵件服務(wù)器連接，以及如何下載郵件。55華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.4

數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)561.4.1數(shù)據(jù)通信的基本概念通信是把信息從一個地方傳送到另一個地方的過程，用來實現(xiàn)通信過程的系統(tǒng)被稱為通信系統(tǒng)。數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機之間傳送表示字母、數(shù)字、符號的二進制代碼0和1比特序列的過程。數(shù)據(jù)通信包括數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)在傳輸前后的處理。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、傳輸控制設(shè)備和傳輸控制規(guī)程及通信軟件組成。

57華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室通信系統(tǒng)實例58華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)被定義為有意義的實體，數(shù)據(jù)涉及到事物的表示形式，是信息的載體。而信息則是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。模擬數(shù)據(jù)是指在某個區(qū)間產(chǎn)生連續(xù)的值，其電平隨時間而連續(xù)變化。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)在時間上是離散的，在幅值上是經(jīng)過量化的，即數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是指離散的值。信息是對數(shù)據(jù)的解釋，數(shù)據(jù)只有經(jīng)過處理并經(jīng)過解釋才有意義，才能成為信息。59華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室2.信號信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電信號的表示形式，或稱數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼。它分為模擬信號和數(shù)字信號兩種。在通信系統(tǒng)中，模擬數(shù)據(jù)表示的信號稱作模擬信號，模擬信號是在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可以連續(xù)取值的信號，是一種連續(xù)變化的電信號。由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)表示的信號稱作數(shù)字信號，數(shù)字信號是一種離散的脈沖序列。60華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室模擬信號波型數(shù)字信號波型61華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室3.信道信道是傳送信號的一條通路，在通信系統(tǒng)中，各種信號都要通過信道從一個端點傳至另一個端點，因此，也可以將信道理解為電信號的傳輸媒介。信道和電路并不等同。信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體，因此，一條通信電路至少包含一條發(fā)送信道和（或）一條接收信道。信道由傳輸介質(zhì)及中間通信設(shè)備組成。62華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室4.帶寬帶寬是計算機網(wǎng)絡(luò)最主要的兩個性能指標(biāo)之一?，F(xiàn)在“帶寬”總是來表示信道的數(shù)據(jù)傳輸速率。單位時間內(nèi)的最大數(shù)據(jù)流量。在傳統(tǒng)通信領(lǐng)域，帶寬指的是網(wǎng)絡(luò)信號可使用的最高頻率與最低頻率之差、即“頻帶的寬度”，單位是赫茲。63華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室5.數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸是指用電信號把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送到接收端的過程。以模擬信號的形式在信道上傳輸數(shù)據(jù)稱作模擬傳輸；以數(shù)字信號的形式在信道上傳輸數(shù)據(jù)稱作數(shù)字傳輸。模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以用模擬信號和數(shù)字信號來表示。調(diào)制解調(diào)器（Modem）實現(xiàn)數(shù)模信號之間的轉(zhuǎn)換。64華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室6.數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進制比特數(shù)，單位為比特/秒(bit/second)，記作bps。在實際應(yīng)用中，常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有：Kbps、Mbps和Gbps。其中：1Kbps＝103bps、1Mbps＝106bps、1Gbps＝109bps數(shù)據(jù)傳輸速率有兩種表示方法，即數(shù)據(jù)速率和調(diào)制速率。65華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室數(shù)據(jù)速率也稱比特率，指單位時間內(nèi)所傳送的二進制位代碼的有效位數(shù)，反映了一個數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中每秒內(nèi)所傳送的信息量的多少。單位為比特/秒。調(diào)制速率又稱為波特率或波形速率，指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，在線路上每秒鐘傳送的波形個數(shù)，是脈沖信號經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，其單位是“波特”（Baud）。1波特表示每秒傳送1個碼元。66華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室t碼元1碼元2碼元3碼元4碼元5信號同步脈沖t67華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?。波特率為每秒傳送的碼元數(shù)（即信號傳送速率）。比特率、波特率和信號編碼級數(shù)的關(guān)系如下：

Rbit=Rbaudlog2M

上式中：M-信號的編碼級數(shù)，Rbit-比特率，Rbaud-波特率一個信號往往可以攜帶多個二進制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個碼元中可以傳送多個比特。例如：當(dāng)波特率為9600時若M=2，數(shù)據(jù)傳輸率為9600b/s若M=16，數(shù)據(jù)傳輸率為38.4kb/s68華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.4.2數(shù)據(jù)的傳輸方式信道的通信方式信號在通信線路上傳輸是有方向的，根據(jù)數(shù)據(jù)在某一時間信息傳輸?shù)姆较蚝吞攸c，線路通信方式可分為單工通信、半雙工通信和全雙工通信。數(shù)據(jù)的傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸是指用電信號把數(shù)據(jù)從發(fā)送端傳送到接收端的過程。主要包括基帶傳輸、頻帶傳輸和寬帶傳輸。69華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室1.信道的通信方式(1)單工通信在單工通信方式中，數(shù)據(jù)信號只能從一個站點傳送到另一個站點，即信號只能向一個方向傳輸而沒有反方向的交互。發(fā)送器和接收器之間只有一條通道。70華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室無線電廣播和電視都屬于單工通信。71華中科技大學(xué)計算機基礎(chǔ)教研室(2)半雙工通信在半雙工通信方式中，通