信息系统概论第五章资料

1、5 通信(tng xn)技术与计算机网络 共五十八页5 通信(tng xn)技术与计算机网络5.1 通信技术发展概述(i sh) 5.2 计算机网络5.3 本章小结 共五十八页5.1 通信(tng xn)技术发展概述 5.1.1 电信技术 5.1.2 数字通信5.1.3 数据通信 5.1.4 无线通信 共五十八页5.1.1 电信技术 1. 电报的发明和应用 2. 电话的发明和应用3. 大容量自动化通信网的发展(fzhn)和应用 4. 数字通信的诞生和发展共五十八页5.1.1 电信技术 1. 电报的发明和应用 电报是一种最早的、可靠的即时远距离通信方式，是19世纪30年代(nindi)在英国和美

2、国发展起来的。电报的发明标志着电气通信时代的开始。莫尔斯电码：用电流的“通”、“断”和“长断”来代替文字进行传送 共五十八页5.1.1 电信技术 2. 电话的发明和应用电话通信是通过声能与电能的相互转换(zhunhun)，以电为媒介传输话音的一种通信技术。 原理：当发话者拿起电话机对送话器讲话时，声带的振动引起空气振动形成声波;声波作用于送话器上产生话音电流，话音电流沿线路传送到对方电话机的受话器；受话器把电流转化为声波，通过空气传至人的耳朵中。 共五十八页5.1.1 电信技术 3. 大容量自动化通信网的发展和应用19世纪90年代，电话通信已相当发达。长途电话的需求迅速增加，要求有大容量的长距

3、离传输设备，要求架空明线和长途电缆能增加传输电话的能力。 载波电话的出现和发展。同轴电缆和微波接力通信的发展，卫星通信(wixng tngxn)的发展和海底同轴电话电缆的发展。 电话交换技术：从人工交换到自动交换。共五十八页5.1.1 电信技术 4. 数字通信的诞生和发展数字通信是用数字信号作为载体来传输消息(xio xi)，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。 1937年，英国人A.H.里夫斯提出脉冲编码调制（PCM），从而推动了模拟信号数字化的进程。 共五十八页5.1.2 数字通信 数字通信是用数字信号作为(zuwi)载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通

4、信方式。 模拟信号（Analog Signal）和数字信号（Digital Signal） Analog signal01000 0 000 001 11111 1 1Digital signal共五十八页5.1.3 数据通信 数据通信(tng xn)是通信(tng xn)技术和计算机技术相结合而产生的一种通信(tng xn)方式，即通过通信(tng xn)系统将数据以某种信号的方式从一处安全、可靠地传输到另一处，包括数据的传输及数据传输前后的处理。 共五十八页5.1.3 数据通信 1. 数据通信模型 2. 信道与信号传输 3通信方式 4交换(jiohun)技术5通信介质 共五十八页5.1.3

5、 数据通信 1. 数据通信模型(mxng)数据终端设备（Data Terminal Equipment，DTE） 数据通信设备（Data Communication Equipment，DCE）共五十八页5.1.3 数据通信 2. 信道与信号传输模拟信道，数字信道，Modem信道带宽、波特率、比特率，误码率，信道延迟基带传输，频带(pndi)传输，宽带传输 共五十八页5.1.3 数据通信 3. 通信方式(fngsh)单工、半双工和双工 并行传输和串行传输 同步传输和异步传输 共五十八页5.1.3 数据通信 4. 交换技术(jsh)电路交换 报文交换分组交换 共五十八页5.1.3 数据通信 4.

6、 交换(jiohun)技术-电路交换电路交换方式把发送方和接收方用一系列链路直接连通，电话交换系统采用的就是这种交换方式。 共五十八页5.1.3 数据通信 4. 交换(jiohun)技术-分组交换报文交换方式不要求在两个通信结点之间建立专用通路。结点把要发送的信息组织成一个数据包报文，该报文中含有目标结点的地址，完整的报文在网络中一站一站地向前传送。每一个结点接收整个报文，检查目标结点地址，然后根据网络中的交通情况在适当的时候转发到下一个结点。经过多次的存储-转发，最后到达目标结点。 共五十八页5.1.3 数据通信 4. 交换技术-分组交换进行分组交换时，发送结点先要对传送的信息分组，对各个分

7、组编号，加上源地址和目的地址以及约定的分组头信息，称为信息的打包(d bo)。一次通信中的所有分组在网络中传输有两种方式：数据报（Datagram），虚电路（Virtual Circuit）。 共五十八页5.1.3 数据通信 5. 交换介质通信过程中所使用的传输介质主要有双绞线、同轴电缆(tn zhu din ln)、光纤电缆、无线与卫星通信等。 同轴电缆光缆RJ45双绞线共五十八页5.1.4 无线通信 微波通信、卫星通信(wixng tngxn)、红外通信 共五十八页5.1.4 无线通信 蓝牙通信蓝牙（Bluetooth）技术是爱立信、IBM等5家公司在1998年联合推出的一种短距离无线通信

8、技术，该技术使得现代一些轻易携带的移动通信设备和电脑设备，不必借助电缆就能联网，并且能够实现无线上因特网，其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电，组成一个巨大的无线通信网络。蓝牙技术采用一个以专用微芯片做成的设备（基本上如同一个短距离步话机），该微芯片能使设备在短距离范围内发送无线电信号，寻找另一个蓝牙设备，一旦找到，相互之间便开始(kish)通信、交换信息。 共五十八页5.1.4 无线通信 移动通信3G是第三代移动通信网络的简称，目前在中国(zhn u)有三个3G网络，分别是中国移动的TD-SCDMA（中国3G标准）、中国电信的CDMA2000（美国3G标准）、

9、中国联通的WCDMA网络（欧洲的3G标准），这三个3G标准都是经国际电联CCITT通过的国际通用3G标准。2007年国际电信联盟又将WiMAX补选为第三代移动通信标准。 共五十八页5.2 计算机网络 计算机网络是指将分布在不同地理区域的计算机与专用外部设备用通信线路互联成一个规模更大、功能(gngnng)更强的应用系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，分担计算任务，共享硬件、软件、数据信息等资源。 共五十八页5.2 计算机网络 5.2.1 局域网、城域网与广域网 5.2.2 网络拓扑结构 5.2.3 网络协议与网络体系结构 5.2.4 网络(wnglu)互连设备 共五十八页5.2 计

10、算机网络 计算机网络的组成元素(yun s)可以分为两大类，即网络结点和通信链路。 IMP主机通信子网的边界共五十八页5.2.1 局域网、城域网与广域网 从网络覆盖的范围来看，计算机网络可以分为局域网、城域网和广域网。 1. 局域网局域网（Local Area Network，LAN）是指传输距离有限、传输速度较高、以共享网络资源为目的的网络系统。一个(y )局域网中的计算机通常处在几千米的距离之内，通常分布在一个(y )实验室、一幢大楼、一个(y )学校或一个(y )企业单位中，为本单位使用。共五十八页5.2.1 局域网、城域网与广域网 从网络覆盖的范围来看，计算机网络可以分为局域网、城域网

11、和广域网。 2. 广域网广域网（Wide Area Network，WAN）也称为远程网，它是指覆盖范围广、传输速率相对较低、以数据通信(tng xn)为主要目的通信(tng xn)网络，是城市之间、乃至世界范围内的网络，用微波中继（Microwave relay）和卫星互联。互联网是最大的广域网。共五十八页5.2.1 局域网、城域网与广域网 从网络覆盖的范围来看，计算机网络可以分为局域网、城域网和广域网。 3. 城域网一个(y )局域网中城域网（Metropolitan Area Network，MAN）的规模介于局域网和广域网之间，连接范围通常在一个城市内，常采用光缆作为传输介质。共五十八

12、页5.2.2 网络拓扑结构(jigu) 网络拓扑（Topology）是由网络结点设备和通信介质构成的网络结构图，它反映了整个网络的结构外貌，以及(yj)各结点之间的结构关系，影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等重要方面，是计算机网络十分重要的要素。常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型，以及分布型（不规则型）。 共五十八页5.2.2 网络拓扑结构(jigu) 总线型（Bus）在该结构中，以广播方式传送信息，即一个站点发出信息后，所有站点都能收到，每个站点通过检测信息中包含的目的地址来决定是否接收并处理该数据。 结点使用公共的信道相互连接，可以直接通信。容易增加和删除结点如果一个

13、结点失效(sh xio)，不影响其他结点总线负载较重时，线路的利用率较低 共五十八页5.2.2 网络拓扑结构(jigu) 星型结构（Star）使用中央交换单元（通常是集线器-Hub或交换机-switch）以放射状连接到网络中的各个(gg)结点各结点之间的通信都通过中央结点加入或移除终端结点不影响其他终端结点如果一个终端结点失效，不影响其他终端结点若中央结点失效，则整个通信终止共五十八页5.2.2 网络拓扑结构(jigu) 环型结构（Ring）环型结构的信息传输(chun sh)线路构成了一个封闭的环路，各结点通过中继器连入网内，各中继器间首尾相接，信息沿环路逐点单向传送。环上传输的任何信息都必

14、须穿过所有端点，因此，如果环的某一点断开，环上所有端间的通信便会终止。 共五十八页5.2.2 网络拓扑结构(jigu) 树型结构（层次型，Hierarchical ）和分布式结构树型结构是总线型结构的扩充形式，传输介质是不封闭(fngb)的分支电缆，主要用于多个网络组成的分级结构中。将网络中的结点无规则地连接形成了分布式拓扑结构，通常是将上述的一种或多种基本结构连接而形成的混合式拓扑结构。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器等）之间通信(tng xn)规则的集合，它定义了通信(tng xn)时信息必须采用的格式及这些格式的

15、意义，是一种网络通用语言。简单来说，网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。 网络体系结构指的是网络通信系统的整体设计，其目的是为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。现在广泛采用的是开放系统互连OSI（Open System Interconnection）的参考模型。网络体系结构的关键要素是协议（Protocol）和拓扑。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 OSI（Open System Interconnection）参考模型。表示层数据链路层应用层会话层传输层网络层物理层数据流应用(yngyng)共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 层（layer） 描述

16、了所有(suyu)需求的有效的通讯过程，并把这些过程逻辑上的组叫做层。分层的优点促进标准化工作,允许各个供应商进行开发各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元灵活性好,某一层变化不会影响到别层，设计者可专心设计和开发模块功能各层间通过一个接口在相邻层上下通信共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 OSI（Open System Interconnection）参考模型中的数据传输过程(guchng)。数据表示层数据链路层应用层会话层传输层网络层物理层AH数据PH数据SH数据TH数据NH数据DHDT Bits应用协议表示层数据链路层应用层会话层传输层网络层物理层网络协议传输协议会话协议表

17、示协议A系统B系统数据物理介质共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 OSI（Open System Interconnection）参考模型。最底层物理层（Physical Layer）的作用是提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性，提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示，如规定(gudng)使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等。数据链路层（Data Link Layer）负责在两个相邻结点间的线路上，无差错地传送以帧为单位的数据，并进行流量控制。网络层（Network Layer）为传输层实体提供端到端的交换网络数据功能，使得传输层摆脱

18、路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输细节，并对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 OSI（Open System Interconnection）参考模型。传输层（Transport Layer）为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性。 会话层（Session Layer）为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应(duyng)；提供会话管理服务。表示层（Presentation Layer）为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务，即将欲交换的数据从适

19、合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。 应用层（Application Layer）提供用户服务，即确定进程之间通信的性质，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。例如事务处理程序、电子邮件和网络管理程序等。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 网络协议（Protocol）网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机及交换机、路由器等）之间通信规则的集合，它定义了通信时信息必须采用的格式及这些格式的意义，是一种网络通用语言。简单来说，网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。网络协议有语法、语义和同步三个要素。语法定义数据与控制信息的结构或

20、格式语义说明需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应(xingyng)同步是对事件实现顺序的详细说明共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 网络协议（Protocal）网络协议(Protocol)是一种特殊的软件，是计算机网络实现其功能的最基本(jbn)机制。网络协议的本质是规则，即各种硬件和软件必须遵循的共同守则。网络协议遍及OSI通信模型的各个层次，从TCP/IP、HTTP、FTP到OSPF、IGP等协议，有上千种之多。局域网常用的三种通信协议分别是TCP/IP协议、NetBEUI协议和IPX/SPX协议。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 TCP/IP协议(x

21、iy)TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)中文译名为传输控制协议/网际协议，是Internet的基础协议。TCP/IP协议族是一个四层的分层体系结构，是事实上的工业标准。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 IP（Internet Protocol，网际协议）为IP数据包进行寻址和路由。ARP（Address Resolution Protocol，地址解析协议）和RARP （Reverse Address Resolution Protocol，逆向(n xin)地址解析协议）ARP的作用是将IP地址转换为物

22、理地址，RARP的作用是将物理地址转换为IP地址。ICMP（Internet Control Message Protocol，网际控制报文协议）用于处理路由、协助IP层实现报文传送的控制机制，并为IP协议提供差错报告。共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）是一种面向连接的、高可靠性的、提供(tgng)流量与拥塞控制的传输层协议。UDP（User Datagram Protocol ，用户数据报协议）是一种面向无连接的、不可靠的、没有流量控制的传输层层协议。端口号（Port）TCP/IP协议中的端口是逻辑

23、意义上的端口，用于区分不同的进程。 共五十八页5.2.3 网络协议与网络体系结构 应用层协议应用层为最终用户服务，每个应用层协议为解决某类应用服务。为了解决具体的应用(yngyng)问题而彼此通信的进程成为应用(yngyng)进程。应用(yngyng)层规定应用(yngyng)进程在通信时所遵循的协议。常见的应用层协议有NFS、Telnet、SMTP、DNS、SNMP、FTP等。 共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备多个网络(wnglu)互相连接组成范围更大的网络(wnglu)叫做互联网。由于各种网络(wnglu)使用的技术不同，所以要实现网络(wnglu)之间的互连互通还要解决一

24、些新的问题。常见的互连设备有中继器（Repeater）、网桥（Bridge）、交换机（Switch）、路由器（Router）、网关（Gateway）等。 共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备中继器（Repeater）和集线器（Hub）由于传输线路噪音的影响，承载信息的数字信号或模拟信号只能传输有限的距离，利用中继器则可以对接收到的信号进行再生和发送。中继器工作在物理层上，只起到扩展传输距离的作用(zuyng)。集线器（Hub）的工作原理基本上与中继器相同。简单来说，集线器就是一个多端口中继器 。共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备网桥（Bridge）网桥也称为桥接器，是

25、连接两个局域网的存储转发设备，用它可以将具有(jyu)相同或相似体系结构的网络系统连接起来，这样不但能扩展网络的距离或范围，而且可以提高网络的性能、可靠性和安全性。 网桥工作在数据链路层，常用于将两个LAN连起来。 共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备交换机（Switch）是一种在通信系统中完成信息交换功能(gngnng)的设备，是扩大网络的器材，能为子网络中提供更多的连接端口，以便连接更多的计算机。交换机工作在数据链路层。 共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备路由器（Router）所谓路由就是指通过相互连接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。路由器的一个作用是连

26、通不同的网络，另一个作用是选择信息传送(chun sn)的线路。路由器适合于连接复杂的大型网络。 路由器工作在网络层。 低档路由器无线路由器高档路由器共五十八页5.2.4 网络(wnglu)互连设备网关（Gateway）网关又称网间连接器、协议转换器。网关在传输层上以实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同(b tn)的网络互连。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。 共五十八页5.3 本章(bn zhn)小结电信技术1831年法拉第发现电磁感应,1837年莫尔斯发明电报,1873年马克斯韦尔的电磁场理论,1876年贝尔

27、发明电话,造就了电信（Telecommunication )产业。1895年马可尼发明无线电。开辟了电信技术的新纪元。 1906年发明电子管，从而模拟通信得到发展。1928年奈奎斯特准则和取样定理，1948年香农定理，20世纪50年代发明半导体，使得数字通信得到发展。20世纪60年代发明集成电路(jchng-dinl)。1963年第一次实现同步卫星通信。20世纪60年代发明激光，20世纪70年代发明光导纤维，光纤通信得到发展。 当代全球范围内已经形成数字传输、程控电话交换通信为主，其他非语音通信为辅的综合电信通信系统。 共五十八页5.3 本章(bn zhn)小结数据通信数据通信是通信技术和计算

28、机技术相结合而产生的一种新的通信方式。要在两地间传输信息必须有传输信道，根据传输媒体的不同，有有线数据通信与无线数据通信之分。但它们都是通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共享。数据交换技术在数据通信系统中，当终端与计算机之间，或者计算机与计算机之间不是直通专线连接，而是要经过通信网的接续过程来建立连接的时候，那么两端系统之间的传输通路就是通过通信网络中若干(rugn)节点转接而成的所谓“交换线路”。数据交换技术主要是电路交换、分组交换和报文交换。 共五十八页5.3 本章(bn zhn)小结计算机网络计算机网络是指由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。计算机网络中的各个计算机（工作站）本身拥有计算资源，能独立工作，能完成一定的计算任务，同时(tngsh)用户还可以利用功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式及网络操作系统等）共享网络中其他计算机的资源（CPU、大容量外存或数据信息等）。 协议从网络覆盖的范围来看，计算机网络可以分