计算机通信及网络技术

计算机通信与网络技术通信系统的基本原理、构成局域网构成、协议广域网构成、协议本课程本学期主要内容计算机通信的概念原理、方法和技术。包括数据通信的基本理论，系统组成，各组成部分采用的主要技术

了解通信技术的发展及趋势通信的基本概念、方法数据通信的原理：FourierAnalysisBandwidth-LimitedSignalsTheMaximumDataRateofChannel通信的基本媒体及其特性MagneticMediaTwistedPairBasebandCoaxialCableBroadbandCoaxialCableFiberOptics(continued)通信的基本概念、方法调制系统ASKFSKPSKQAM通信的差错检验衡比码汉明码循环码

(continued)通信的基本概念、方法电话系统结构策略交换无线通信基本原理交换的基本原理ATM,ISDN基本原理本课程内在线索：OSI（OpenSystemInterconnect)七层模型TCP/IP实事标准课程参考书目ComputerNetworks(计算机网络)UnderstandingDataCommunications&Networks(数据通信与网络教程)计算机网络与因特网通信原理一、通信的历史回顾1837SamuelMorse电报MorseCode1876AlexanderGrahamBell电话1945ENIAC80年代PC发展90年代Internet应用电话卫星电视广播LANWAN通信EmailTeleconferencingCellularTelephoneInformationService焦点问题什么是连接？导线？电缆？光纤？通信标准易用性安全性开放性二、标准和标准化组织由于各种计算机总是不尽相同，所以它们之间的数据传输要比想象中的复杂得多不同国家人说话-----------翻译

不同机器间通信-----------协议网络标准化组织网络标准化组织在建立网络标准以确保通信和网络设备有统一的标准方面，许多美国和国际组织发挥了重要的作用。这些组织包括：

美国国家标准化协会(ANSI)。

电气电子工程师协会(IEEE)。

国际通信联盟(ITU)。

国际标准化组织(ISO)。Internet协会(ISOC)相关的Internet工程任务组(IETF)。

电子工业联合会(EIA)和相关的通信工业联合会(TIA)。IEEE电气电子工程师协会(IEEE)是建立通信标准的关键组织。IEEE是包含科学、技术和教育在内的专业协会，在140多个国家中积极进行活动。IEEE的计算机协会局域网委员会发展了目前应用的许多网络互连标准，制定了在局域网环境下物理电缆电路和传输的“802”标准。802标准802.1—802标准的概述。802.2—逻辑链接控制的标准和其他网络连接标准。802.3—带有检测冲突的载波侦听多路存取方法(CSMA/CD)标准。802.4—传递总线存取的令牌标准。802.5—令牌环存取以及LAN与MAN间通信的标准。802.6—包括高速无连接网络互连在内的LAN和MAN网络标准。802.7—宽带电缆技术标准。802.8—光纤电缆技术标准。802.9—集成网络互连服务(如语音和数据集成)的标准。802.10—LAN和MAN能共同使用的安全性标准。802.11—无线连接标准。802.12—要求优先级存取方法标准。802.14—有线电视宽带通信标准。国际通信联盟ITU是为调制解调器、电子邮件和数字电话系统制订标准的。ITU为下列标准做出了贡献：

调制解调器的V标准，如56Kbps传输的新V.90标准。用于国际电子邮件交换的X.400标准。全世界电子邮件目录的X.500标准。X.25WAN标准。(分组交换）电子工业联合会(EIA)EIA的成员包括电子公司和电信设备制造商。它也是ANSI的成员。EIA的首要课题是设备间的电气连接和数据的物理传输。RS-232（或称EIA-232）它已成为大多数PC机与调制解调器或打印机等设备通信的规范ISOOSI模型：典型分层模型国家标准和技术协会DES加密算法3、开放系统和开放系统互连模型每一层实现特定的功能，并且只与上下两层直接通信分层协议的目的在于把各种特定的功能分离开来，并使其实现对其他层次来说是透明的。这种分层结构使各个层次的设计和测试相对独立。3、开放系统和开放系统互连模型两个国家领导人的对话3、开放系统和开放系统互连模型应用OSI七层协议进行通信3.1OSI模型概述-----应用层最高层，即应用层（AplicationLayer）直接与用户和应用程序打交道。应用层为用户提供电子邮件、文件传输、远程登录和资源定位等服务。应用层也定义了一些协议集，以支持通过全屏幕文字编辑器方式来模拟各种不同类型的终端。3.1OSI模型概述-----表示层表示层（PresentationLayer）以用户可理解的格式为上层用户提供必要的数据。表示层也提供数据的安全措施。在把数据交给低层传送前，它可以先对数据进行加密。另一端的表示层负责在收到数据后解密。用户根本不知道数据曾经改变过。对于侵权问题严重的广域网（覆盖面积广）来说，这一技术特别重要。3.1OSI模型概述-----会话层会话层（SessionLayer）允许不同主机上的应用程序进行会话，或建立虚连接。举例来说，某个用户登录到一个远程系统，并与之交换信息。会话层管理这一进程，控制哪一方有权发送信息，哪一方必须接收信息。这其实是一种同步机制。差错恢复。例如，若一个用户正在网络上发送一个大文件的内容，而网络忽然坏了。当网络重新工作时，用户是否必须从该文件的起始处开始重传呢？回答是否定的，因为会话层允许用户在一个长的信息流中插入检查点。若网络崩溃了，只要将最后一个检查点以后丢去的数据重传。用户层次上的单一事务机制的实现数据库中删去一个记录3.1OSI模型概述-----运输层运输层（TransportLayer）运输层负责选择通信使用的网络。一台计算机可能连接着好几个网络，其速度、费用和通信类型各不相同。到底选择哪一个取决于很多因素。比如，传输的信息是很长的连续数据流，还是分为多次间歇传送。接收方不仅要对分组重新排序，还得验证所有的分组是否都已收到。3.1OSI模型概述-----网络层网络层（NetworkLayer）管理路由策略。哪一条才是最快、最便宜或最安全的呢？哪些路才是宽阔、没有阻塞的呢？是让整个报文采用同一路由，还是把报文分组后分别传送呢？网络层控制着通信子网（CommunicationsSubnet）。所谓通信子网就是实现路由和数据传输所必需的传输媒体和交换组件的集合。网络层是针对子网的最高层次。计费3.1OSI模型概述---数据链路层数据链路层（DataLinkLayer）负责监督相邻网络节点的信息流动。它使用检错或纠错技术来确保正确的传输。解决流量控制的问题。管理数据格式。数据通常被组合成帧加以传输。帧是按某种特定格式组织起来的字节集合。数据链路层用唯一的比特组合对将要发送的每一帧的开始和结束进行标示，对接收进来的每一帧进行判断，然后把无错的帧送往上一层，即网络层。3.1OSI模型概述-----物理层物理层（PhysicalLayer）负责在网络上传输数据比特流。这与数据通信的物理或电气特性有关。传输媒体是铜质电缆、光纤还是卫星？数据怎样由A点传到B点？物理层以比特流的方式传送来自数据链路层的数据，而不去理会数据的含义或格式。同样，它接收数据后，不加分析，直接传给数据链路层。3.1OSI模型概述-----小节下面3层主要处理网络通信的细节问题。它们一起向上层用户提供服务。上面4层主要针对端对端的通信。它们定义用户间的通信协议，但不关心数据传输的低层实现细节。3.2物理层物理层由两个主要部分组成：传输媒体和连接策略。传输媒体：决定了信号是如何传送的。双绞线、同轴电缆、光纤、卫星、微波塔无线电波3.2物理层连接策略：如何连接A—F，让他们实现通信？电路交换报文交换分组交换3.2物理层-----电路交换打电话CircuitSwitching中，两节点间的线路将一直保持到其中一方终止通信。也就是说，该线路只用于这两个节点间的通信。电路交换要求在开始传输信息前完成路由选择并实现连接。当两个节点间需要持续通信时，这种连接方式最为有用。缺点必须有应答线路没有充分利用3.2物理层-----报文交换节点A将这一报文附加上节点F的地址，点A选择了节点C。接着，节点A把报文（包含了节点F的地址信息）传送给C。在节点C报文被暂时存储起来，同时其逻辑部件寻找下一节点。由于报文被每个经过的节点存储起来，所以使用这一方法的网络也称为存储转发网络（Store-and-ForwardNetwork）。过程3.2物理层-----报文交换与电路交换的区别•在报文交换中，报文被每个节点暂时存储。在电路交换中，节点象一个交换设备一样，只负责转发数据。因为报文交换会导致传输延迟。•在电路交换中，两节点间的所有信息交换都使用同一条路径。而在报文交换中，不同的报文可能经过不同的路由。因此，不同的报文可以分时共享同一公共线路，这样，网络的利用率就提高了。•电路交换在发送数据时，要求收发双方共同参与。而报文交换则不需要。报文被发送到目的地，然后存储起来等待取用。3.2物理层-----报文交换长报文可能超过了节点的缓冲器容量，也可能使相邻节点间的线路被长时间占用。一个线路故障有可能导致整个报文丢失。因此，报文交换网络已不再被广泛采用，而逐渐被更为高效的分组交换网络所取代。3.2物理层-----分组交换用于把在报文交换中传输长报文而导致的问题的影响最小化实现长的报文，将被划分成更小的单元，即分组。分组的长度随设计而定每一个分组都带有目标节点的地址，还携带着其他由网络协议所规定的说明该分组从哪里来到哪里去的附加信息当所有分组到达后，他们就被重新装配路由方式数据报-----------类似报文交换虚电路-----------类似电路交换3.2物理层-----分组交换路由方式数据报：采用数据报方式，每个分组被独立地传输。也就是说，网络协议将每一个分组当作单独的一个报文，对它进行路由选择。这种方式允许路由策略考虑网络环境的实际变化。如果某条路径发生阻塞，它可以变更路由。虚电路：网络协议在发送分组前，首先建立一条线路（虚电路）。所有分组通过同一条路径传输，以确保正确地按次序到达目标节点。不同的虚电路可以共享一条公共网络线路每一个节点上的逻辑部件负责存储接收到的分组，并为它们安排行程。路由方式优劣3.2物理层-----连接策略的比较3.3数据链路层当物理层发送和接收数据时，在它上面的数据链路层负责确保它正确地运作。竞争当两个以上节点同时要在同一媒体上进行传输时，就会发生竞争。带冲突检测的载波侦听多路访问 令牌传递(TokenPassing):把一串循环通过所有网络节点的特定比特流称为令牌。循环节点顺序编号错误检测和校正奇偶校验

4分层与TCP/IP协议七层参考模型是在网络互联被发明之前设计的，因此模型中没有包含用于互联网协议的一层。另外，七层参考模型为会话协议提供了完整的一层，而这一层随着计算机系统从大型分时系统转变到个人工作站后已经变得不很重要了。在这种情况下，开发TCP/IP的研究人员发明了一个新的分层模型。4分层与TCP/IP协议第一层：物理层，对应于基本网络硬件，如同ISO七层参考模型一样。第二层：网络接口层，规定了怎样把数据组织成帧及计算机怎样在网络中传输帧，类似于I