计算机通信网-课程介绍

电子科技大学关于教师段景山高级工程师，优秀主讲教师长期从事无线通信网络系统的研发，在宽带无线网、无线自组织网、无线局域网，实现多项自主研发的领先技术擅长软件编程与工程实现主研863等国家、部省级项目多余项Tel:61830519Email:Office：科B－122B第一页，共37页。第一页，共37页。电子科技大学—通信与信息工程学院关于教师冷甦鹏教授、博导，新世纪优秀人才新加坡南洋理工大学博士，曾在新加坡、美国、挪威从事研究主持或参与国家自然基金、863、国家重大专项、欧盟国际合作项目、省部级、校企合作项目多项Intern.J.ofUltraWidebandComm.andSys.编委，IEEECommun.Magazine等10余家期刊审稿专家，20余个国际会议的TPC成员发表学术论文百余篇，出版英文专著1部，申请国家专利20余项研究方向：无线传感网/物联网、4G/5G网络、移动互联网、认知无线电网络、智能交通Tel:61830520Email:Office：科B－124B答疑方式：课间、Email、电话第二页，共37页。第二页，共37页。研科3/24无线网络与泛在计算研究团队简介实验室科研资师14人，教授2人，副教授4人，讲师8人，博士生10人，硕士生70余人团队特点：国家级项目研究经验丰富：国家重大专项、863、自然基金等无线网络研究成绩卓著，以下方面技术实力国内领先网络体系、协议研究、设计与分析（协议栈设计，链路/网络/传送层）协议软件实现技术网络工程与应用技术偏重无线网络：网络体系结构、组网协议、路由协议、MAC协议，物联网、网络应用等14人，教授2人，副教授4人，讲师8人，博士生10人，硕士生70余人偏重无线网络：网络体系结构、组网协议、路由协议、MAC协议，物联网、网络应用等国内一流网络专业实验室，耗资超过千万：骨干系统、IP网络、SDH、程控系统、综合接入网、网络系统工程14人，教授2人，副教授6人，讲师6人，博士生10余人，硕士生70余人科研资师科研资师实验室科研资师科研资师实验室科研资师实验室科研师资实验室无线网络与泛在计算团队偏重无线网络，网络体系结构、组网协议、路由协议、MAC协议，物联网、网络应用等第三页，共37页。第三页，共37页。无线网络体系与协议移动互联网、宽带无线网的通信体制、组网体系、协议架构、互联与路由无线自组织网络AdHoc、车联网等动态网络信道访问、动态组网路由技术国家863三项国家自然基金一项部级项目两项宽带无线移动网络技术下一代WLAN、5G网络、蜂窝网与WLAN融合、绿色通信、移动终端应用国家科技重大专项五项部级项目一项无线传感网/物联网WSN节能通信与组网，信息采集、融合、存储与处理，物联网应用系统，智能交通信息系统，RFID读写国家科技支撑计划两项国家科技重大专项一项国家自然基金一项无线网络新技术移动社会网络、智能电网、认知无线电与认知网络、网络级综合抗干扰等欧盟合作项目一项国家863两项国家自然基金两项国家科技重大专项一项电子科技大学主要研究领域第四页，共37页。第四页，共37页。课程介绍计算机网络是信息时代的基础工具通信事务：Email、IP-Phone、QQ、微信等聊天…信息传播：新浪、网易、IPTV、微博、…信息查询：百度、Google、…生活娱乐：Game、Video、淘宝网、…公共事务：城市黄页、旅游行政事务：校园网、政务、办公、告示军事事务：联络、情报、指令…5第五页，共37页。第五页，共37页。因特网

(Internet)外在形态终端设备、服务器、网络设备、通信信道IP地址、子网互联、拓扑结构…内在形态通信体制、网络协议、路由协议信息处理、信息系统…6第六页，共37页。第六页，共37页。计算机网络计算机间的通信，实现信息交流网络通信多条传输路径，可提高抗通信故障能力更多的计算机间的通信通信信道最简计算机网络通信信道如：

电话信道(ADSL)

双绞线信道WiFi无线信道

。。。第七页，共37页。第七页，共37页。WiFi(WLAN)网络网络拓扑结构以太网网络实物图网络网络一般网络8第八页，共37页。第八页，共37页。网络拓扑结构计算机网络拓扑：无规则的网状结构网络拓扑图网络节点(网络设备)终端节点(计算机、服务器)通信信道9第九页，共37页。第九页，共37页。网络中的通信体制分组交换通信体制数据信息分为若干小块(称为分组)进行传输每个分组长度在数十bits至上万bits之间传输一个分组只需极短的时间(<1ms)分组交换网计算机通信“同时”进行多个通信ABCDEF网络中有三对通信A–EB–DB–F分组通信的主要特性每个信道可同时承载多个通信不同通信的分组依次经信道传输计算机实际上是一个一个分组的发送，宏观上呈现“同时”的通信QQ下载e10第十页，共37页。第十页，共37页。11关于课程内容计算机网络系列课程中的一门基础课程范畴：以计算机为信源和信宿进行通信的领域，用计算机对通信进行控制的领域。紧密相关课程：《局域网与城域网》、《接入网技术》、《TCP/IP协议原理》、《交换原理》、《网络系统工程》、《网络软件设计》相关课程：《高级语言程序设计》、《软件技术基础》、《多媒体通信》、《通信原理》……《计算机通信网》《局域网与城域网》《TCP/IP协议》《接入网技术》《网络系统工程》《网络软件设计》系列网络实验

网络特色系列课程第十一页，共37页。第十一页，共37页。12CourseGoals掌握网络的基本原理，跟踪网络发展方向网络如何工作，网络今后的发展成为网络技术的专家(Professional)至少对公众而言网络的管理者(Administrator)规划设计、组网建设、运行维护网络的开拓者(Researcher)探索新思路、新领域、新技术网络的制造者(Developer)设计、研发第十二页，共37页。第十二页，共37页。13课程信息教材：《计算机网络》A.STanenbaum(第四版)参考书：ComputerNetworking:ATop-DownApproachFeaturingtheInternet,JamesKurose,KeithRoss,AddisonWesley,2005计算机网络系统方法（第三版），LarryL.Peterson,BruceS.Davie著，叶新铭等译，机械工业出版社计算机网络(第五版)，谢希仁著，电子工业出版社第十三页，共37页。第十三页，共37页。课程信息授课方式理论讲授:网络的理论知识软件设计:帮助知识的深入理解、结果验证布置作业、课题设计(C语言Project)安排实验课外预习/复习：教材和参考书完成：课外作业、Project课件登录163邮箱后，进入文件中心希望对课程提出你们的想法和建议对课程的看法和意见及时提出不希望迟到、早退手机铃声14第十四页，共37页。第十四页，共37页。课程信息授课学时数：64，学分：4课程时间：1~16周考试：闭卷考试成绩组成期末考试：60分实验成绩：10分平时作业：15分中期考试：5分课堂考勤：10分注：实验、作业、Project过程中，若有抄袭行为，各抄袭者分摊成绩

15第十五页，共37页。第十五页，共37页。预备知识计算机技术网络的设备都是由计算机构成信息处理数据表示、存储、传输软件技术通信处理、信息处理依靠软件功能实现通信技术数据载体(信号)数据通道(信道)数据收发(接口)网络电话网络视频文件传递电子邮件信息浏览搜索通信软件硬件信息处理软件通信软件硬件16第十六页，共37页。第十六页，共37页。预备知识：计算机技术计算机系统结构CPU、内/外存、总线、各种外设计算机工作原理操作系统、功能软件、设备驱动软件硬件、软件、操作系统硬件平台是躯体操作系统是血肉功能软件是灵魂CPU内存接口接口接口接口接口接口操作系统功能软件通信信道游戏机网络设备网络主机游戏软件网络软件上网软件17第十七页，共37页。第十七页，共37页。预备知识：计算机技术操作系统：软件工作的基本环境独立、并发多任务进程、线程间通信顺序、事件驱动典型操作系统WindowsLinux/AndriodUnixiOSVxWorks(嵌入式、网络设备)uC-OS(开放源码的小OS)…硬件数据收发任务数据分发任务文件处理信息显示动画显示操作系统计算机系统18第十八页，共37页。第十八页，共37页。预备知识：信息处理信息表示信息存储信息传输19第十九页，共37页。第十九页，共37页。预备知识：信息处理技术数据表示：任何数据表示都与当前的上下文有关例如有四字节：表示为：十六进制：为CDF8C2E7单字节整数：带符号：-51,-8,-62,-25,无符号205,248,194,231双字节整数：带符号：-1843，-6206,无符号52728,49895四字节整数：带符号：-839335191无符号3455632103ASCII：四个非法字符(ASCII只定义在1~127)Unicode字符(简体中文字符集)：“网络”作为对比：ASCII字符串CDF8C2E7对应的二进制为01001110011000110111任何数据，只有确定了它的表达形式才有实际意义Byte0Byte1Byte2Byte320第二十页，共37页。第二十页，共37页。预备知识：信息处理技术数据存储数据按字节顺序编号0123456789101112131415structEtherFrame{BYTEDA[6];BYTESA[6];U16Type；

BYTEData[1500]；}；`061214以数据结构角度看字节顺序Send(EtherFrame)Byte0Byte1Byte2Byten数据传输按字节存储位置顺序传输DASAtypeData6字节6字节双字节整数N字节分组格式21第二十一页，共37页。第二十一页，共37页。预备知识：软件技术数据结构：数据描述结构、数组、指针、链表软件开发环境：C或C++VisualC++(windows)gcc(Linux)TurboC++pFDASATypeData指针结构链表数组1np(null)typedefstruct{charDA[6];charSA[6];<otherfields>}Frame;Frame*pF;FrameFArry[50];typedefstruct{PDU*pNext;<otherfields>}PDU;pNextpNextpNextpNext=022第二十二页，共37页。第二十二页，共37页。预备知识：软件技术算法流程：功能描述structEtherFrame{BYTEDA[6];BYTESA[6];U16Type；

BYTEData[1500]；}；算法：接收到一个数据帧，若目的地址与自己的地址相符，接受该帧，否则丢弃该帧软件代码：OnRecv(EtherFrame*pFm){if(AddrCmp(pFmDA,MyA)==0)Accept(pFm);elseDestroy(pFm);}接收FF.DA？接受F丢弃F返回接收流程图相符DASAtypeData6字节6字节双字节整数N字节分组格式数据结构不符23第二十三页，共37页。第二十三页，共37页。通信技术模拟信号与数字信号数字逻辑与数字电路编码与调制数字通信原理24第二十四页，共37页。第二十四页，共37页。通信技术数字传输信道编码并/串信道解码串/并5AH11110000bits=b(i)信道signal=s(t)5AHbits=b(i)s(t)=V0ifbit=0V1ifbit=1V1V0调制并/串解调串/并5AHbits=b(i)信道signal=s(t)5AHbits=b(i)

W0ifbit=0W1ifbit=101011010频带传输基带传输

25第二十五页，共37页。第二十五页，共37页。Networkconcept网络

vs城市应用

~社会活动通信

~交通系统信道

~道路、交通工具26第二十六页，共37页。第二十六页，共37页。Networkconcept网络应用不仅仅是计算机间传递信息传输WWW，Email，文件传递、信息查询、…广告、购物、商务、银行业务、…商业模式：B2B、B2C、O2O、…游戏、电影等休闲娱乐一些颇具新意的应用语音/视频聊天、网络电话等通信网络电台、网络电视等广播BT、skype、emule，QQ、微信GoogleEarth(前所未有的全球视点)打车APP、微信红包……从网络上，你可以看到世界的许多方面，今后还将会出现更多的新东西27第二十七页，共37页。第二十七页，共37页。Networkconcept网络技术目前的Internet是主要的网络形态IP(InternetProtocolVer4,IPv4，1981)新一代IP为IPv6下一代网络到底应该是如何的呢？满足人们花样越来越多的需求适应计算机越来越快的处理能力越来越安全可靠…我们需要重新审视和整理网络的技术发展方向28第二十八页，共37页。第二十八页，共37页。Networkconcept通信(传输)技术近年来，通信技术的发展步伐越来越快固定电话、移动电话有线通信、无线通信、光纤通信、卫星通信、…主流通信速率90年代：几十kbps~几Mbps现在：上百Mbps~几十Gbps不断提升的通信能力推动网络技术发展促进网络应用的全面开花结果通信技术仍在高速发展硬件技术、软件技术、信号处理技术高速发展网络的强大需求促进29第二十九页，共37页。第二十九页，共37页。课程纲要Overview(Ch-1)NetworkconceptandarchitectureKeyitems:layering,protocol,serviceTransmission(Ch2,Ch3)Transmissionmedium(Ch2)Datalinkcontrol(Ch3)LAN(Localareanetwork)(Ch4)Mediumaccesscontrol,CSMA/CDLANtechnology:Ethernet,WLAN,LANBridgeNetworkprotocolandservice(Ch5)NetworkprotocolandservicesRoutingprincipleTransportprotocol(Ch6)ProtocolandservicesCongestioncontrolConnectionandconnectionlessmodeApplication(Ch7)ElementsofnetworkapplicationsSpecificapplications:http,ftp,smtp,…网络概念模型传输层面网络层面应用层面30第三十页，共37页。第三十页，共37页。课程简介Unit1.Overview网络应用模型信道与网络连接网络通信模式服务、协议、层次结构模型Internet网络网络中的某次通信活动网络建模Bit传输分组链路路径选择端端通信网络应用信道传输功能模型路径选择功能模型端端通信功能模型网络应用功能模型计算机计算机路由器路由器31第三十一页，共37页。第三十一页，共37页。课程简介Unit2.TransmissionElementsofPhysicallayerTransmissionmediaMediaencodingTransmissionsystemPSTNSONET信道(传输介质)传输硬件传输硬件数字信号传输(课程：通信原理)本章要点：掌握bit序列传输的基本原理了解网络常用的传输介质了解数字信号传输方法Bit序列Bit序列32第三十二页，共37页。第三十二页，共37页。课程简介Unit3.DataLinkcontrolOverviewofdatalinkcontrolFramingFlowcontrolErrorcontrolErrordetection－CRCErrorrecoveryDataLinkprotocolHDLCSLIPPPP链路层用数字通信实现分组传输传输中出现的bit错误，造成分组错误。本章内容：分组是如何转变成bit序列传输的？如何检测分组中出现的错误？如何将出错的分组恢复过来？有哪些典型的链路技术？分组序列分组序列33第三十三页，共37页。第三十三页，共37页。课程简介Unit4.LANOver