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1、第第6章章 信息的传输：信息的传输：网络与通信技术网络与通信技术 n n计算机网络是通信技术与计算机技术相结计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物。随着通信事业的发展，人类正合的产物。随着通信事业的发展，人类正逐步从工业社会向信息社会过渡。计算机逐步从工业社会向信息社会过渡。计算机网络的发展日新月异，它已成为信息社会网络的发展日新月异，它已成为信息社会的最重要的基础设施的最重要的基础设施人类社会的信息人类社会的信息高速公路。本章力图能够反映出计算机网高速公路。本章力图能够反映出计算机网络和通信技术的变化和进展。络和通信技术的变化和进展。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 6.1.1
2、 6.1.1 传输介质及其工作原理传输介质及其工作原理 共有三种类型的传输介质（亦称为媒共有三种类型的传输介质（亦称为媒体），每一种类型都有许多品种。第一体），每一种类型都有许多品种。第一种类型是铜、铁等金属导体。第二种类种类型是铜、铁等金属导体。第二种类型是透明玻璃或塑胶绳，它们可以通过型是透明玻璃或塑胶绳，它们可以通过光波实现数据传送。第三种类型则根本光波实现数据传送。第三种类型则根本不需要物理连接，而是依靠电磁波，如不需要物理连接，而是依靠电磁波，如无线电视和无线电广播。无线电视和无线电广播。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv 铜缆及电信号传输铜缆及电信号传输vv 光纤与光信
3、号传输光纤与光信号传输 光纤较导线有四大优点。首先，光纤不会引光纤较导线有四大优点。首先，光纤不会引光纤较导线有四大优点。首先，光纤不会引光纤较导线有四大优点。首先，光纤不会引起电磁干扰也不会被干扰。其次，光纤传输信号起电磁干扰也不会被干扰。其次，光纤传输信号起电磁干扰也不会被干扰。其次，光纤传输信号起电磁干扰也不会被干扰。其次，光纤传输信号的距离比导线所能传输的距离要远得多。第三，的距离比导线所能传输的距离要远得多。第三，的距离比导线所能传输的距离要远得多。第三，的距离比导线所能传输的距离要远得多。第三，因为较之电信号，光可以对更多的信息进行编码，因为较之电信号，光可以对更多的信息进行编码，
4、因为较之电信号，光可以对更多的信息进行编码，因为较之电信号，光可以对更多的信息进行编码，所以光纤可在单位时间内传输比导线更多的信息。所以光纤可在单位时间内传输比导线更多的信息。所以光纤可在单位时间内传输比导线更多的信息。所以光纤可在单位时间内传输比导线更多的信息。第四，与电流总是需要两根导线形成回路不同，第四，与电流总是需要两根导线形成回路不同，第四，与电流总是需要两根导线形成回路不同，第四，与电流总是需要两根导线形成回路不同，光仅需一根光纤即可从一台计算机传输数据到另光仅需一根光纤即可从一台计算机传输数据到另光仅需一根光纤即可从一台计算机传输数据到另光仅需一根光纤即可从一台计算机传输数据到另
5、一台计算机。一台计算机。一台计算机。一台计算机。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv无线电波无线电波 “蓝牙蓝牙”是一种短距离的无线连接是一种短距离的无线连接技术标准的代称，蓝牙的实质内容就是技术标准的代称，蓝牙的实质内容就是要建立通用的无线电空中接口及其控制要建立通用的无线电空中接口及其控制软件的公开标准。蓝牙计划主要面向网软件的公开标准。蓝牙计划主要面向网络中各类数据及语音设备络中各类数据及语音设备 ，蓝牙采用，蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的球通用的2.4
6、2.4GHz ISMGHz ISM（即工业、科学、即工业、科学、医学）频段。医学）频段。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv微波微波 微波就是频率较高的无线电波，但微波就是频率较高的无线电波，但它们的性质并不相同。与无线电波向各它们的性质并不相同。与无线电波向各个方向传播不同，微波传输集中于某个个方向传播不同，微波传输集中于某个方向，即微波是直线传播的，所以可以方向，即微波是直线传播的，所以可以防止他人截取信号。另外，微波能比用防止他人截取信号。另外，微波能比用RFRF传输承载更多的信息。但是，微波不传输承载更多的信息。但是，微波不能穿透金属结构，大气条件和固体物也能穿透金属结构，大
7、气条件和固体物也将妨碍微波的传播。将妨碍微波的传播。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv红外线红外线 红外线一般局限于一个很小的区域红外线一般局限于一个很小的区域（如在一个房间内）并且通常要求发送（如在一个房间内）并且通常要求发送器直接指向接收器。红外硬件与采用其器直接指向接收器。红外硬件与采用其他机制的设备比较相对便宜，且不需要他机制的设备比较相对便宜，且不需要天线。天线。计算机网络可以使用红外技术进计算机网络可以使用红外技术进行数据通信。行数据通信。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv激光激光 光也能用于在空中传输数据。和微波光也能用于在空中传输数据。和微波通信系统相似
8、，采用光的通信连接通常通信系统相似，采用光的通信连接通常由两个站点组成，每个站点都拥有发送由两个站点组成，每个站点都拥有发送和接收器，设备安装在一个固定的位置，和接收器，设备安装在一个固定的位置，经常在一个高塔上，并且相互对齐，以经常在一个高塔上，并且相互对齐，以便一个站点的发送器将光束直接传输至便一个站点的发送器将光束直接传输至另一站点的接收器。另一站点的接收器。6.1 6.1 通信系统模型通信系统模型 vv卫星卫星 卫卫星通信分如下几种星通信分如下几种类类型。型。1 1.地球同步地球同步卫卫星星 2 2.低地球低地球轨轨道道卫卫星星 3 3.低地球低地球轨轨道道卫卫星星阵阵列列 6.1.2
9、 6.1.2 传输速度传输速度 通信系统中各种通信媒体每单位时间通信系统中各种通信媒体每单位时间传输的比特位与两个重要的指标直接相传输的比特位与两个重要的指标直接相关：比特速率和带宽。比特速率（关：比特速率和带宽。比特速率（bit bit raterate）是每单位时间传输比特位的量度是每单位时间传输比特位的量度标准，其单位是比特每秒（标准，其单位是比特每秒（bits per bits per secondsecond，bpsbps）。）。所所谓带宽谓带宽(Bandwidth)Bandwidth)就是媒体能就是媒体能够传输够传输的最高的最高频频率和最低率和最低频频率的差率的差值值。6.1.3
10、6.1.3 传输模式传输模式 传输模式（传输模式（Transmission ModeTransmission Mode）定定义了比特组合从一个设备传到另一个设义了比特组合从一个设备传到另一个设备的方式。它还定义了比特是可以同时备的方式。它还定义了比特是可以同时在两个方向上传输，还是设备必须轮流在两个方向上传输，还是设备必须轮流地发送和接收信息。地发送和接收信息。vv串行和并行传输串行和并行传输 vv异步和同步传输异步和同步传输vv单工、双工和全双工通信单工、双工和全双工通信 6.1.4 6.1.4 基带传输与宽带传输基带传输与宽带传输 基带是一种传输形式，其中，数字信基带是一种传输形式，其中，
11、数字信号通过直流脉冲被发送，这种直流形式号通过直流脉冲被发送，这种直流形式需要独占电线的容量。宽带也是一种传需要独占电线的容量。宽带也是一种传输形式，其中，信号被调制到不同频率输形式，其中，信号被调制到不同频率范围。射频（范围。射频（RFRF）模拟信号与基带不同，模拟信号与基带不同，宽带技术不涉及数字脉冲宽带技术不涉及数字脉冲 。同轴电缆通。同轴电缆通常采用基带模式或宽带模式传输信息。常采用基带模式或宽带模式传输信息。在基带模式中，电缆的带宽完全用于单在基带模式中，电缆的带宽完全用于单一的一个数据流。一的一个数据流。6.2 6.2 计算机网络计算机网络 计算机网络是现代计算机技术与通信计算机网
12、络是现代计算机技术与通信技术密切结合的产物，是随社会对信息技术密切结合的产物，是随社会对信息共享和信息传递的要求而发展起来的。共享和信息传递的要求而发展起来的。所谓计算机网络就是利用通信设备和所谓计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、独立自主的多线路将地理位置不同的、独立自主的多个计算机系统互联起来，以功能完善的个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议，信息交换网络软件（即网络通信协议，信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。源共享和信息传递的系统。6.2 6.2 计算机网络计算机网络6.2.1 6.2.
13、1 计算机网络的分类计算机网络的分类 vv 计算机网络的分类计算机网络的分类 局域网局域网局域网局域网 城域网城域网城域网城域网 广域网广域网广域网广域网 vv 网络拓扑结构网络拓扑结构 总线拓扑总线拓扑总线拓扑总线拓扑 星型拓扑星型拓扑星型拓扑星型拓扑 环形拓扑环形拓扑环形拓扑环形拓扑 网状拓扑网状拓扑网状拓扑网状拓扑 6.2.2 6.2.2 计算机网络的结构组成计算机网络的结构组成 vv计算机网络的组成计算机网络的组成 vv计算机网络的类型计算机网络的类型 vv对等网模式对等网模式vv 客户机服务器模式客户机服务器模式vv 浏览器浏览器/服务器模式服务器模式 vv分布式系统分布式系统(Di
14、stributed Distributed System)System)6.2.3 6.2.3 通信协议通信协议 所谓的协议是指有关双方就某一问题所谓的协议是指有关双方就某一问题而制定的双方应共同遵循的一组规则和约而制定的双方应共同遵循的一组规则和约定。定。在计算机通信系统中，规定消息的格在计算机通信系统中，规定消息的格式以及每条消息所需的适当动作的一套规式以及每条消息所需的适当动作的一套规则称之为网络协议（则称之为网络协议（network protocolnetwork protocol）或计算机通信协议（或计算机通信协议（computer computer communi-communi-
15、cationcation protocol protocol）。）。vv协议分层的概念协议分层的概念协议分层的概念协议分层的概念 vvOSI/RMOSI/RMOSI/RMOSI/RM vvTCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP协议协议协议协议vv下一代因特网协议下一代因特网协议下一代因特网协议下一代因特网协议-IPv6IPv6IPv6IPv6 vv IP IP IP IP地址与地址与地址与地址与子网掩码子网掩码子网掩码子网掩码 vv 域名系统（域名系统（域名系统（域名系统（Domain Name SystemDomain Name SystemDomain Name SystemDo
16、main Name System，DNSDNSDNSDNS6.2.4 6.2.4 网络服务网络服务vv 传统网络服务传统网络服务传统网络服务传统网络服务 从用户的角度来看从用户的角度来看从用户的角度来看从用户的角度来看,InternetInternetInternetInternet是一套通是一套通是一套通是一套通过网络来完成有用的通讯任务的应用程序。过网络来完成有用的通讯任务的应用程序。过网络来完成有用的通讯任务的应用程序。过网络来完成有用的通讯任务的应用程序。最普通和广为流传的网络应用服务包括电最普通和广为流传的网络应用服务包括电最普通和广为流传的网络应用服务包括电最普通和广为流传的网络应
17、用服务包括电子邮件、文件传输、远程登录和信息查询子邮件、文件传输、远程登录和信息查询子邮件、文件传输、远程登录和信息查询子邮件、文件传输、远程登录和信息查询 vv新兴起的网络服务新兴起的网络服务 Internet Internet Internet Internet的迅猛发展和普及为流媒体的迅猛发展和普及为流媒体的迅猛发展和普及为流媒体的迅猛发展和普及为流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务发展提供了强大的市场动力，流媒体业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用业务正变得日益流行。流
18、媒体技术广泛用业务正变得日益流行。流媒体技术广泛用于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网于互联网多媒体新闻发布、在线直播、网络广告、电子商务、视频点播、远程教育、络广告、电子商务、视频点播、远程教育、络广告、电子商务、视频点播、远程教育、络广告、电子商务、视频点播、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等互远程医疗、网络电台、实时视频会议等互远程医疗、网络电台、实时视频会议等互远程医疗、网络电台、实时视频会议等互联网的信息服务的方方面面。联网的信息服务的方方面面。联网的信息服务的方方面面。联网的信息服务的方方面面。6.2.5 6.2.5 网络硬件网络硬件 vv 网络接口卡网络接口卡 vv 中继器中继器 vv 集线器集线器vv 网桥网桥 vv 交换机交换机vv 路由器路由器vv 网关网关 6.2.6 6.2.6 宽带网络实现技术宽带网络实现技术 vv ISDNISDN vv B-ISDNB-ISDN vv B-ISDN B-ISDN的实现技术：的实现技术：ATMATM vv 不对称数字用户线技术不对称数字用户线技术：ADSLADSL