计算机网络技术基础
莆田学院计算机教研室
2003年 2月
莆田学院计算机教研室 2003-2
引 言
一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强）
知识性和实用性最强的技术课程之一。
计算机课程中自学难度最大的之一。
掌握计算机网络技术必须理论与实践并重。
网络工程师应掌握的知识和技术有：
◆网络规划与组网设计
（网络协议 /网络类型 /网络结构 /网络设备选择）
◆网站建立 (服务器安装 /网页制作 )
◆ 网络管理与维护（用户和文件系统管理 /安全性）
◆网络施工技术（综合布线等）
◆网络数据库开发与维护（ Web数据库技术）
网络技术专家 =扎实的理论基础 +踏实的工作实践
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二、学习目标与学习内容
■ 学习目标
从一个网络工程师的角度，了解现代计算机网络的基本技
术理论，掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、
网络管理与网站建设的基本知识，为今后深入学习网络技
术和网络工程实践打基础。
■ 学习内容
网络基础知识（参考：教材第 1,2,3,7章）
局域网技术（参考：教材第 3,4章）
TCP/IP网络技术（参考：教材第 5,8章）
网络互连设备与技术 （参考：教材第 5,6章）
网络系统集成（补充）
网络安全与管理（参考：教材第 10章）
■ 学习特点
教材内容偏旧偏空，所以大量讲课内容在教材之外。
要求：听课 /笔记 /预习教案 /作业
术语（中英文）多，概念多，技术性强
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三、考核内容
笔试,基本知识 /基本概念 /基本协议 /常用命令 /常用英文术语
教案下载
ftp://172.16.96.10 /网络技术基础教案 / 03年 2月新教案
四、推荐参考书
■ 入门
⒈, 最新计算机网络实用教程, （台湾）杨丰瑞 杨丰任编著
中国铁道出版社 2001年 7月
⒉, 计算机网络, 陈文革 程向前编（面向 21世纪课程教材）
高等教育出版社 1999年 6月
■ 提高
⒈, 计算机网络, （第 3版）美） Andrew S,Tanenbaum著
熊桂喜 /王小虎译 清华大学出版社 1998年 7月
⒉, TCP/IP协议族, （影印英文版）
（美） Behrouz A.Forouzan/Sophia Chung Fegan著
清华大学出版社 2000年 12月
第一章 计算机网络概论
本章主要内容
1.1 计算机网络概述
1.2 数据通信的基本概念
1.3 差错控制技术
1.4 通信网络数据交换技术
1.5 外网接入
1.6 网络的四种基本系统结构
1.7 常用网络操作系统
1.1 计算机网络概述
1.1.1 什么是计算机网络 (Network)
a,计算机网络的基本要求
未连网前的计算机系统 ——“信息孤岛, 。
☆ 传输要求,必须将信息送到正确的目标设备。
信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。
☆ 精度要求,必须保证信息传输的准确性。
在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。
☆ 时间要求,必须保证信息传输的时间性。
迟到的信息是无用的信息。
对于视频、音频之类实时传输，还要求保证信息传输的顺序。
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b,计算机网络的基本组成
一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成：
? 信息（ message） 文字、数值、图形、声音、图像等
? 发送设备 各种信息处理设备（计算机等）
? 接收设备 各种信息处理设备（计算机等）
? 通信设备 负责主机间的通信控制和通信处理
? 传输媒介 各种电缆、光缆、无线电波等
? 通信协议 通信规则（无协议的两台设备可以连接但无法
通信，如同讲不同语言的两人无法对讲）
主机 (host)
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c、计算机网络的定义 (参考 )
计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结
合的产物。
?所谓, 计算机网络,,通俗地讲，就是将地理位
臵不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连
接起来，以功能完善的网络软件（, 在协议控制
下, ）实现网络中 资源共享 和 数据交换 的系统。
未来通信和网络的目标 —— 5W：
◆任何人（ whoever）
◆任何时间（ whenever）
◆任何地方（ wherever）
◆和任何人（ whomever）
◆任何信息（ whatever）
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参考, 计算机网络的最新发展
新一代因特网正在到来,WWW要变 GGG
? 美国, 福布斯, 杂志的科技版, F orbes ASAP,2001年 9月 10日发表一组文章，预测信息技术的下一波大浪潮将在
2004～ 2005年度出现，这一波浪潮的本质特征就是万维网（ World Wide Web）升华为网格（ Great Global Grid），
2020年，由此产生的互联网将成长为一个 20万亿美元产值的大产业。
? 网格（ grid）是借鉴电力网（ power grid）的概念提出来的，指使用者在任何地方，都能够实现对各种网络资源的
,即插即用,,即只要你能够接触到网格，就可以根据自己的需要,,按需, 从网格获取各种资源与服务，而不必
关心资源与服务所在的具体位臵。
? 中国科学院计算所所长李国杰院士解释说，网格实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因
特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计
算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同
工作，消除信息孤岛和资源孤岛。
? 长期以来，很多专家都在批评因特网和万维网，说它们是垃圾山，人们不停地往里倒东西，结果使它们包含了很多
重复、过时、零乱的数据。还有的说它们是低等生物，没有大脑，没有创造力。与因特网相比，网格是有大脑的，
因为它能根据用户的需求自动地生产知识。
? 中科院计算所副所长徐志伟博士给我们描述了网格的蓝图：你有一个外出旅游的计划，在万维网的条件下，你必须
登陆不同的网页一步步实现订机票、订房间、确定路线。网格时代，你只需向网格发一个去某地旅游的指令，网格
马上就会给你一个回复，提供机票、住宿、行程等全部资讯。选定你的需要后再告诉网格，很快网格就会完成一套
为你量身订做的旅游服务。你所不知道的是，很短的时间里，网格在背后收集和传送了很多信息，做了十几笔交易。
? 徐志伟说，电力网的模式是网格努力的方向。几乎不会有人在打开电灯的时候考虑电是从哪个电站来的。因特网的
情形如何呢？人们获取信息并不直接从因特网本身获取，必须告诉电脑去访问某一个网站，这就好比我们在打开电
灯的开关时必须告诉它我们需要某一电站来的电一样笨拙。网格的目标就是让人们使用网络资源像用电一样简单。
? Internet的作用是将各种计算机连结起来，而网格是将各种信息资源（内容）连结起来。在 Internet/Web上，数据和
信息资源零散地分布在各个网格站点。而在信息网格中，资源被统一管理和使用。用户可以通过网格门户透明地使
用整个网络资源。他们看到的是一个逻辑门户上的若干与自己相关的频道，而不用在成千上万个网站中搜索自己想
要的信息。打一个不太精确的比方，信息网格相当于中央电视台，而目前的 Internet/Web相当于成千上万个独立的制
作组，各制作组有自己的频道、互不共享资源，只提供原始数据。
? 我国已经启动了网格技术研究，着手建立中国的国家高性能计算环境和国家信息网格系统。在今后 5～ 10年内，我国
的信息网格将初步建成。
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d,计算机网络的组成
网络 =资源子网 +通信子网 P8
资源子网
硬件资源（主机、终端,I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责
全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务
通信子网
传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承
担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作
通信子网
资源子网
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1.1.2 计算机网络的功能和应用
?资源共享
软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包 …… ）
从成本上看
?数据交换
即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产
管理／订票系统／电子邮件 …… ） 从效率上看
网络＝桥梁 使世界变小
?可靠性和安全性
如,通过网络备份存放提高信息可靠性
使用网络访问权限控制提高信息安全性
……
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1.1.3 计算机网络的分类
通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。
1．按传输技术分
?广播式网络（ broadcast network）
一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，网络
地址符合者接收之，不符者舍弃之。
特例：多播（ multicasting）
?点到点网络（ point-to-point network）
信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且
有多条路径。因此其路由算法十分重要。
一般来讲 ——
小的、本地性的网络采用广播方式
大的、远程性的网络采用点到点方式
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2．按网络规模分 P27
?局域网（ LAN,Local Area Network）
近距（一般 10km以内，通常在一个机构或一组建筑物中 )；
一般使用专门敷设的线路；
使用本地主机资源 (主机 /服务器为中心 )，免费用或少费用。
?广域网（ WAN,Wide Area Network）
远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网 )；
一般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接；
〃 以路由器为技术基础（一般连接两个或两个以上局域网）。
WAN通信一般称为“服务”（ service），因为网络提供商通常
要对所提供的 WAN服务收费。
? 城域网 （ MAN,Metropolitan Area Network）
分布范围在 LAN和 WAN之间 (几十公里内 ),通常是一个城市内
多数 LAN的组合网。
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2．按网络规模分 (续 )
? 介于局域网和广域网之间的网络（ CAN,统称“区域网”）
① 内部网 （ Intranet）
② 园区网 /校园网（ Campus networks）
最大特点,大量使用外部信息资源（特别是 Internet上的资源 )。
? 〃 服务基于 Internet 技术, 通常提供 WWW,E-mail,FTP,BBS、
虚拟网等服务或功能,良好安全性,可连接 Internet 。
? 〃 组网基于 LAN技术：主机 /服务器为中心，交换机为主要通信
设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路。
? 〃 本身可由若干个 LAN组成或是一个大型的 LAN。
? 〃 高带宽。
本课程中，将这类网络以下统称, 区域网,,而将单个部门或单
个建筑物内的网络称为, 局域网, 。
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2．按网络规模分 (续 )
?互连网络（ Internet）
若干个网络连接起来构成一个更大的网络。
Internet is a largest internet！
?远程连接 （ Remote connections）
将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户
连接到本地网或 Internet上。普通客户一般通过
Modem(调制解调器 )和租用的公用电话线路实现远
程连接。
由于数字信号中高频谐波很多,在通过电话线之类所
谓, 模拟信道, 传输时衰减很严重,会失去数字信号
的特征,所以在传输前先把数字信号转换成模拟信号
(“调制, )，反之接收时要进行, 解调, 。
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1.1.4 通信网与计算机网络
?通信网由用户
终端设备、交换
设备和传输线路
组成。
?交换设备间的
传输线路称为
,中继线,,
用户终端设备与
交换设备间的传
输线路称为, 用
户线, 。
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1.1.4 通信网与计算机网络（续）
常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网。
? 典型的电信网有：
公用电话网（ PSTN）、分组交换网（ X.25）、数字数据
网（ DDN）、综合业务数字网（ ISDN）。从整个电信网
的角度来划分，电信网可以分为三个部分：长途网（长途
端局以上的部分）、中继网（长途端局和市话局及市话局
之间的部分）和用户接入网（从本地电话局到用户之间的
部分）。
? 典型的广播电视网有：无线广播电视网、卫星电视广播网、
有线电视网
? 典型的计算机专用网：局域网、区域网、广域网
实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播
电视网目前主要用于广域网和区域网。
网络技术的发展趋势是, 三网合一, 。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
a、信号（ signal） P47
计算机内部的数据（文字 /数值 /图像 /声音等）
均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。
通信信号一般可分为两类：
◆模拟信号（ analog signal）
连续变化值（如数学中之实数）。
自然界产生的物理量一般均为模拟信号。
◆数字信号（ digital signal）
离散变化值（如数字中之整数）。
计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式
的数字信号（ 1和 0），又称为,基带信号,。
信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化
的快慢）、相位（变化的时间）
振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远。（如
高音喇叭）
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
b、带宽（ bandwidth）
信号所占据的频率范围称为信号的带宽。
信道能传送的频率范围称为信道的带宽。
信道带宽必须大于被传送的信号的带宽，否则就会出现失真。
对模拟信号，带宽为通信信道所能提供的频率宽度（范围）；
对数字信号，带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数 （ bps）。
一般认为具有 8～ 10Mbps及以上数据传输速率的网络称为, 宽带
（ wideband）网, 。
最新发展还有所谓, 广带（ broadband）无线接入技术，其传输速率
≥ 10兆位 /秒）
高质量的欣赏型电影点播需要 6M以上带宽。低质量的网络新闻型视频
点播只需几十到几百 bps。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。信道与实际
通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收
信道。
信道一般也可分为两类：
◆模拟信道 专用于传送模拟信号
◆数字信道 专用于传送数字信号
无论是模拟信号还是数字信号,在传输过程中都要变成适合信道
传输的信号形式,
信源是模拟数据，在模拟信道上传输 —— 模拟通信
信源是模拟数据，在数字信道上传输 —— 数字通信
信源是数字数据，在模拟信道或数字信道上传输 —— 数据通信
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
信道的主要技术指标,P49-50
?比特率 R（数据率 ):每秒传输多少二进制代码位数，单位,bps或 b/s。
?信道容量 C：信道能够传送的最大数据率,单位,bps或 b/s 。
当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，将因严重失真而失效 。
奈奎斯特 （ H.Nyquist）公式（用于有限带宽无噪声的理想信道 ),
H-信道带宽（ Hz) L-数字信号离散值数（电平数，物理状态数）
香农 （ C.Shannon）公式（用于受噪声干扰的信道，所求为上限值 ):
H-信道带宽（ Hz) S-信号的平均功率,N-噪声的平均功率
S/N-信噪比（如果信噪比 X单位为 db，则式中 X=10lgS/N,即 S/N=10x/10）
?????? ?? NSHC 1lo g 2
LHC 2lo g2?
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
信道的主要技术指标,P49-50
?波特率 B（码元速率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数，
即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位,Baud。
B=1/T （ T-调制周期）
波特率 B与数据率 R在数值上不一定相等。
R=Blog2L ( C=Rmax=Bmaxlog2L )
许多情况下，通常信号只取两种不同的状态（ 0和 1），即 L=2，此时 R=B。
?信道的时延：信号从信道的一端传到另一端所需的时间（电信号在电缆中的传
播速度约为光速的 77%）
?吞吐量：信道在单位时间内成功传输的总信息量,bps
?出错率（误码率）：计算机网络中要求低于 10-6，即平均每传送 1兆位，才错 1
位。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation）
通信信号在类型不匹配的信道上传输时，必须进行调制（ Modulation）。
数 —模 模 —数
通信线路
PC Modem Modem PC
a.数字信号在模拟信道上传输时要进行调制 (数模转换 )，以解决失真等问题：
调制机理,信号 +载波
◆ 幅移键控 （ ASK，调幅） 用载波的不同振幅分别代表 1和 0
◆ 频移键控 （ FSK，调频） 用两个不同频率的载波分别代表 1和 0
◆ 相移键控 （ PSK，调相） 用载波的相位变化代表 1和 0
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation） P62-64
b.模拟信号在数字信道上传输时,要先进行脉冲编码调制 (PCM,Pulse Code Modulation),
◆ 取样：按信号最高频率 fmax的两倍频率取样可精确还原 （ Nyquist Theorem，奈奎斯
特定理）
◆ 量化：将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级（我国标准中量化分为 256个等
级）
◆ 编码：将量化后的数值转换为对应的二进制编码
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation） P62-64
奈奎斯特定理,
◆ 奈奎斯特指出，如果媒体传输的最大频率为 f,那么接受方只要以每秒 2f 次的频
率进行采样，就能完整地重现信号
◆ 只要接受方以 1/( 2 f)秒的时间间隔进行采样，或者每个周期采样两次（一周期 =
1/f ），就能重现信号。举例来说，若最大频率为 4000 Hz,则接受方每秒只需
采样信号 8 0 0 0 次。换句话说，只要每隔 1 / 8 0 0 0秒采样一次，就能完整地
恢复信号。
模拟信号脉码调制, 采样 → 量化 → 编码
如果声音数据限于 4000Hz以下的频率,那么每秒
采样多少次可满足完整地表示声音信号的特征?
如果使用 7位二进制编码表示采样,允许有多少
个量化级?这种情况下数据传输率是多少?
答案,
8000 （ Hz) (奈氏定理 )
128个 (27)
56000bps(8000× 7)
L2HlogC 2?
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
数字数据的数字信号表示：
数字信号传输需要解决的问题是数字数据的数字
信号表示及收发两端之间的信号同步两个方面。
对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同
的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号
由矩形脉冲组成。
a) 单极性脉冲
b) 双极性脉冲
c)单极性归零脉冲
d)双极性归零脉冲
e)交替双极性归零脉冲
基脉冲编码方案
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
a)单极性不归零码，无电压表示 "0"，恒定正电压表示 "1"，每个码元时间的中
间点是采样时间，判决门限为半幅电平。
b)双极性不归零码,"1"码和 "0"码都有电流,"1"为正电流,"0"为负电流，正和
负的幅度相等，判决门限为零电平。
c)单极性归零码，当发 "1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时
间宽度，即发出一个窄脉冲；当发 "0"码时，仍然不发送电流。
d)双极性归零码，其中 "1"码发正的窄脉冲,"0"码发负的窄脉冲，两个码元的
时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。
归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点
不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方
法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽
度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。
单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处
环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；
双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
为了保证收发两端的信号同步，计算机内部的
数据不宜直接送到信道上作信号传输，一般需要先进行编码转换，以保证数据传输的。
常用编码方式有：
◆ 不归零（ NRZ,Non Return to Zero）编码
◆ 曼彻斯特（ Manchester）编码
◆ 差分曼彻斯特 (Differential Manchester)编码
◆ 4B/5B编码
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
◆ 不归零（ NRZ,Non Return to Zero）编码
用两个不为零的电压表示 1和 0（零电平表示无信号）
缺点：接收方无法准确判断每个比特起始位置（不能保证同步）
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
请看下图 ——如何测量？测量准确么？
当一台设备传送一个比特的数字信号时，它将在一定的周期内
（假定为 T） 产生一个持续的信号。一个内置的时钟负责定时。接
收设备必须知道信号的周期，这样它才能在每个 T 时间单元内对信
号进行采样。它也有一个负责定时的内置时钟。剩下的就是确保
收发两端的两个时钟使用同样的 T 。但两个时钟能完全一致么？
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
答案是否定的。 任何物理设备都存在着设计上的局限性
和缺陷。几乎可以肯定任何两个时钟都
存在着微小的差别，这使得设备无法对
传输信号作十分精确的采样。
就象指挥家确保演奏者的同步一样，通
信设备也需要某种机制以使它们的定时
保持一致。 不变的信号不具备同步机制 。
但如果信号改变的话，这种改变就可以
用来保持设备的同步。有些强制信号改
变的编码方案就是基于这个原因。
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱? 四个大箱四箱小箱
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱?
？？
大概是 ……
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
◆ 曼彻斯特编码 （ Manchester Code ）
? 用信号的变化来保持发送设备和接收设备之间的同步。
? 用电压的变化来分辨 0 和 1,即从高电平到低电平的跳变代表 0,
而从低电平到高电平的跳变代表 1 。
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1.2 数据通信的基本概念
? 下图给出了比特串 1 0 1 0 01 10 的曼彻斯特编码。如图所示，
信号的保持不会超过一个比特位的时间间隔。即使是由若干个
0 或 1组成的数字 序列，信号也将在每个时间间隔的中间发生
跳变。从而使接收设备的时钟与发送设备的时钟保持一致。曼
彻斯特编码的一个缺点是需要双倍的带宽。也就是说，信号跳
变的频率是 N R Z编码的两倍。
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱?
哈哈,
我知道了 !
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1.2 数据通信的基本概念
◆ 差分曼彻斯特 （ Differential Manchester） 编码
? 和曼彻斯特编码一样，在每个比特时间间隔的中间，信号都会发生跳变。
? 区别在于每个时间间隔的开始处。 0 将使信号在时间间隔的开始处发生跳
变。而 1 将使信号保持它在前一个时间间隔尾部的取值。因此，根据信号
初始值的不同,0 将使信号从高电平跳到低电平，或从低电平跳到高电平。
接收端通过检查每个时间间隔开始处信号有无跳变来区分 0 和 1 。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
◆ 4B/5B编码 P68
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码每个比特需要多达两次信号状态
跳变，这就意味 10Mbps的数据速率将线路上的信号状态每秒变化
20M次 (20M波特 )，编码效率只有 50%（常用于 LAN中）。
4B/5B编码 以 4个比特为一组进行编码，编码位数为 5个。（从
25=32个可能的编码中取出 24=16个来表示 0～ F，使每组编码中 0的
个数不超过 3个,1的个数不少于 2个）。
编码效率达 80%（ 100Mbps→125M 波特）。
4B/5B用于百兆位以太网,8B/10B用于千兆位以太网。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.2 数据通信系统模型
【 数据通信 】 数字计算机或其他数字终端装臵之间的通信。
其特点是：其信源和信宿产生和接收的都是数字信号。
数据通信系统模型
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1.2 数据通信的基本概念
数据通信系统的组成：
信源,产生要传输的电信号（这个信号称为 基带信号 ）。
发送设备（编码器 +变换器）,将信源产生的信号变换为适合于信道传输
的信号。最常见的变换方式是正弦调制。经正弦调制后的信号称为
频带信号 。
信道,信号传输媒介的总称。信道有两种类型：有线信道（双绞线、光
纤等）；无线信道（微波、红外等）。
接收设备（反变换器 +译码器）,将接收到的信号进行反变换，从存在干
扰的信号中正确无误地恢复出原基带信号。
信宿,信息传送的终点。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.2 数据通信系统模型
?DTE (Data Terminal Equipment，数据终端设备）
如连网的微机（信源或信宿）
?DCE (Data Circuit-terminal Equipment，数据电路端接设备）
如 MODEM
数据通信系统的基本构成
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.3 基带传输
所谓“基带传输”，是指信道上传输的是没有经过调制的数字信号。 数据通信
中，编码器输出的信号都是数字基带信号。
使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段
（０至最高允许频率），所以 同一时间同一电缆中只能传送一种信号 （基带信
号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。
基带传输需要解决两个问题：
〃 基带数字信号的编码
〃 收发两端之间的同步问题
基带传输常用编码方法：曼彻斯特编码 /差分曼彻斯特编码，后者技术复杂，但
抗干扰性强。
基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输 (通常
10～ 50Mbps)
传输电缆：５０ Ω同轴电缆或双绞线等
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.4 频带传输
基带传输必须使用有线信道,且传输距离有限。为了进行远距离传输，需要借助调频
振荡信号（载波）来运载。利用调制来传输数字信号的方式称为, 频带传输, （使用
模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频谱）。其传输信号可通过“多路复用技术”
在同一电缆中形成多个传输频道，所以 同一时间同一电缆可由不同频道分别传送 数据、
声音、图形、图像等不同信号，又称“宽带传输”。
频带传输的优点是可在同一线路或信道上同时传送几路数据,使信道利用率提高。
传输电缆：７５ Ω同轴电缆、光缆等。
基带传输和宽带传输比较
基带传输 宽带传输
传输数字信号 传输模拟信号
占用整个频段 可采用多路复用技术
双向传输 单向传输
几千米范围 几十千米范围
传输速度快 传输速度较慢
适合于 LAN 适合于远程连接的各种网络
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
比特的传送和接收是通过收发两端
的定时时钟来控制的 。 发送端利用
它的时钟来决定每个数据位的起始
和结束 。 在接收端, 时钟被用来确
定对信号进行采样取值的位臵和间
隔时间 。 一般情况下, 使两个独立
的时钟精确同步是不太可能的, 它
们都产生自己的漂移, 引起两个连
接采样之间的间隔发生变化 。 由于
接收时钟和发送时钟的差异, 接收
端可能对代表 1位的信号采样两次,
从而多产生 1位, 也可能跳过 1位 。
如图所示, 发送端发出的位串 0010，
因为时钟漂移, 结果被接收端错误
地认为是 00110或 010。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
a.异步传输
? 异步传输是基于这样的事实：在一定的比
特数目内，时钟漂移的程度是有限的。它
让接收端的时钟在某一时间点上跟一个发
送端的时钟信号同步，并开始自己的独立
走时，在误差积累到采样发生错误之前，
可以保证正确接收到若干位。
? 在异步传输中，数字以字符为单元发送。
每个字符的长度一般为 5～ 8位。在每个字
符前设臵 1位起始位，在每个字符后设臵
1～ 2位停止位。同步仅在每个字符接收期
间维持，接收端在每个新字符的开头都将
开始重新进行同步（时钟校准）。
? 异步传输中，任何两个字符之间的时间间
隔可以是随机的、不同步的（故称“异
步”）。异步方式实现简单，设备低廉，
但传输效率低（每个字符须加 2～ 3位作起
止位），适用于低速（每秒 10～ 1500个字
符）的终端或电传打印设备，以及使用
MODEN传送数字数据的拨号电话线路。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
b、同步传输
使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同
步，所以每次发送的数据块长度可以很大。实现的方法
有：
①自同步法 在传输的信号中嵌入时钟信息，使接收端能
从接收的信号波形中提取时钟信息（如采用曼彻斯特 /
差分曼彻斯特编码，每一位中间的波形跳变即为时钟信
息 )。
②外同步法 在发送端和接收端之间提供单独的时钟线路，
或发送端在发送数据前先发一串同步时钟脉冲（同步字
符串），接收端按这个时钟频率调整采样频率。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.6 通信方式
按数据传输方向分：
【 单工 simplex】 数据只能单向
传送（如看电视，无法将信息
反传给电视台），主要用于数
据采集系统。
【 半双工 half-duplex】 数据可以
双向传送但无法同时传送 (如对
讲机 ),一般用于计算机网络非主
干线路。
【 全双工 full-duplex】 数据可以
同时双向传送 (如打电话双方可
以同时对讲 )，主要用于计算机
间通信。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.6 通信方式
按数据传输顺序分：
【 并行通信 】 并行通信传输中有多个数
据位同时在两个设备之间传输。并行方
式适用于近距离通信，优点是传输速度
快，处理简单。
【 串行通信 】 串行数据传输时，数据是
一位一位地在通信线上传输的，先由计
算机内的发送设备，将几位并行数据经
并 --串转换硬件转换成串行方式，再逐
位经传输线到达接收站的设备中，并在
接收端将数据从串行方式重新转换成并
行方式。串行方式适用于远程通信，其
速度要比并行传输慢得多，但传输线路
费用低，且可利用现在的公用电话系统
进行计算机连网通信。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.7 多路复用技术 (multiplexing)
多路复用技术就是把许多个单个信号在一个信道上同时传输的技术。
? SDM（空分复用技术） 各子信道是一独立的物理链路（如一条电缆中
包含成百对线路）
?FDM（频分多路复用技术） 好比将本来一条公路的运输，变成又在公
路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输（适用于模拟信号传
输） —— 电台广播
?TDM（时分多路复用技术） 好比将本来只专门为一个人提供服务变成
分时为众人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处
理的过程往往远大于数据传输的过程 —— 甚至接收后只是存储起来
（适用于数字信号传输）
?WDM（波分复用技术） 在一根光纤传输两个光波（通过波长为
1310nm和 1550nm），主要用于接入网，很少用于长距离传输。
?DWDM（密集波分复用技术） 即能将几种不同波长的光信号组合起来
（合波）通过光纤进行传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开
（分波）送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前 16波和 32波
DWDN技术已完全成熟并得到广泛应用,48波和 96波也开始商用化，
200波系统实例室研究也见诸报道。 国内 10GDWDM宽带光网已进入商
业化阶段。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.7 多路复用技术
频分多路复用 FDM和时分多路复用 TDM是
两种最常用的多路复用技术。
在物理信道的可用带宽超过单个原始信号
所需带宽情况下，可将该物理信道的总带
宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同
(或略宽 )的子信道，每个子信道传输一路信
号，这就是“频分多路复用”。
“时分多路复用”则是将一条物理信道按
时间分成若干个时间片轮流地分配给多个
信号使用。每一时间片由复用的一个信号
占用，这样，利用每个信号在时间上的交
叉，就可以在一条物理信道上传输多个数
字信号。时分多路复用技术不仅局限于传
输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。
信号在物理信道中传输时，线路本身电器特性
造成的随机噪声、信号幅度的衰减、频率和相位
的畸变、电器信号在线路上产生反射造成的回音
效应、相邻线路间的串扰以及各种外界因素（如
大气中的闪电、开关的跳火、外界强电流磁场的
变化、电源的波动等）都会造成信号的失真。在
数据通信中，将会使接收端收到的二进制数位和
发送端实际发送的二进制数位不一致，从而造成
由,0” 变成,1” 或由,1” 变成,0” 的差错。
1.3 传输差错检测与校验技术 P78-90
1.3.1 传输差错的产生
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传输差错产生的原因：
〃 信道本身的随机热噪声 随机错误（某位错），可通过提
高
信道的信噪比等方法来抑制
〃 外界原因引起的冲击噪声 突发错误（一连串码元均出错）
【 突发长度 】 从突发错误发生的第一个码元到有错的最后一个
码元间所有码元的个数
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.1 传输差错的产生
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一位差错：
数据单元中仅某一位差错
多位差错：
数据单元中两位或两位以上
差错
突发差错：
数据单元中连续两位或两位以
上差错
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.1传输差错的产生
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发生差错的码元数
Pe = ————————————
接收的总码元数
在计算机网络中，误码率一般要求低于 10-6。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.2 误码率
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最简单的差错控制方法是将每一个数据发送两遍。接收方将这两遍数据进行比较，如有任
何不同，即可认定出错了。但这样做将使传输速率大大下降，因为不仅数据本身传输时间要加
倍，而且逐位比较也要花费大量时间。
差错控制最常用的技术是在每个数据单元中加入一些称为“冗余码”的附加数位（差错控
制编码）。这种技术之所以被称为“冗余校验技术”，因为一旦传输被确认无误，那些附加的
冗余数位便被自动丢弃了。
信息位 +冗余位 =发送的码字
（生活中，输入密码或告诉对方电话号码两遍，第二遍给出的即为“冗余位”）
信息位 —— 要发送的数据
冗余位 —— 差错控制编码
差错控制编码 分为：
〃 ◆ 检错码 （用于自动发现传输差错的编码）
〃 ◆ 纠错码 （不仅能自动发现而且能自动纠正传输差错的编码）
编码效率：
k k
R= ——— = ———
k+r n
式中 k-码字中信息位数 r-码字中冗余位数 n-码字总位数
差错控制的两大目标：尽量降低误码率，尽量提高编码效率
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.3 差错控制编码
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① 自动请求重发 ARQ（ automatic request for repeat）
——自动发现差错并要求对方重发
②前向纠错 FEC（ Forward Error Correction）
——自动发现并纠正错误
ARQ只需检错码，编码效率高，设备简单，但要求双向
信道，发送方要有数据缓冲区。
FEC要用纠错码，编码效率低，设备复杂，但实时性好，
只需单向信道。
数据通信中使用更多的还是 ARQ差错控制方式。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.4 差错控制方式
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① 奇偶校验码（ parity check）
通过增加冗余位使码字中, 1”的个数保持奇数或偶数
的编码方法。简单经济，但漏检率较高。
■ 垂直奇偶校验
■ 水平奇偶校验
■ 水平垂直奇偶校验
②循环冗余码（ CRC,cyclic redundancy code）
漏检率极低，也便于实现，在计算机网络和数据通信
中应用极广。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 P80-83
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?垂直奇偶校验
编码和校验实现最简单 （图 3.1）
最常用而且最经济的检错技术。
?偶校验（ even-parity check）
使码字中, 1”的个数保持偶数
?奇校验（ odd-parity check）
使码字中, 1”的个数保持奇数
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ 奇偶校验）
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垂直奇偶校验可以检测出所有的 1位差错，但只能检测差错数为奇数的
多位差错或突发差错。差错漏检率 ≈1/2。
【 例 】 原始数据 000111011，采用偶校验。
则发送端通过线路传输发出的码字为 1000111011。
若接收端接收到的是 1111111011 或 0110111011
或 1100010011，将均被拒收。
但若接收端接收到的是 1110111011或 1100011011或 1000011010，
仍会通过验收（漏检）。
编码效率：
(设发送的信息块中有 p个二进制位,发送时另加一个奇校验位或偶校验位 )
p
R= ———
p+1
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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?水平奇偶校验
差错漏检率＜ 1/2
编码和校验实现复杂
（图 3.2 ）
?水平垂直奇偶校验
（图 3.3）
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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?水平垂直奇偶校验
误码率可减少到原误码率 1/100～ 1/10000，但如某个信息段中出现偶数
个差错，而另一个信息段的对应位置处也正好都出现差错，这种差错无
法检测出来。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
? 一种最有效的冗余校验技术。与基于加法的奇偶校验不同,CRC基
于二进制除法。在 CRC中，不是把二进制数位相加来获得一个所需
的奇偶数位，而是在数据单元（比如一个字节）的后面附加一个称
为,循环冗余码” 或, CRC余数” 的冗余数位串，使该数据单元可
被另一个预先给定的二进制数完全除尽。接收端将所接收的数据单
元用同样的二进制数相除，如果无余数，则可认为所接收的数据单
元正确无误，如果有余数，则认定该数据单元已有差错，
? CRC所用的冗余位串是通过将数据单元除以预先给定的除数获得。
余数即为,循环冗余码” 。一个有效的,循环冗余码” 应具有两种
品质：必须正好比给定的除数少一位，附加到数据串后必须使新形
成的位串能被该除数完全除尽。
? CRC差错校验的理论和实现都很容易理解。唯一复杂的是如何获得
“循环冗余码” 。以下给出求,循环冗余码” 三个基本步骤。
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? 首先，将 n位 0附加到数据单元的后面。 n比预定的除数（ n+1位 )少一位。
? 其次，使用二进制除法将这个新加长的数据单元除以预定的除数。由此产生的余数即
为所谓, 循环冗余码, 。
? 最后，用上一步中获得的 n位, 循环冗余码, 替换数据单元中附加的 n位 0。如果余数小
于 n位，可将其高位不足部分设为 0。如果除后余数为 0——即原来的数据单元本身可被
除数除尽 ——则, 循环冗余码, 为 n位 0。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?接收端先收到数据单元，然后又收到“循环冗余
码”。接收端将由这两个部分组成的整个位串作为
一个整体用相同的除数相除，以求出 CRC余数。
?如果传送来的位串没有差错,CRC校验的结果是余
数为 0，该数据单元被接收。如果传输过程上位串
被改变了，余数为非 0，该数据单元被拒收。
?除了信息块在传送中产生的变化（差错）正好与除
数值一模一样的情况,CRC将检测出所有可能的错
误。即使使用上述四位除数，发生漏检的概率也是
很低的。常用的 CRC除数（使用 13位,17位和 33
位），可将漏检的概率下降到接近为 0。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?, 循环冗余码, 的产生
,循环冗余码, 的产生使
用所谓, 模 2”除法。右图
为其过程示意。第一步，
从被除数的高 4位中减去 4
位的除数。从被除数相应
的数位上减去除数的每一
位而不影响高一位。本例
中，除数是 1101，从被除
数的高 4位（ 1001）中减
去，得到 100（余数中左边
的 0省略）。然后被除数中
下一位被加入，使余数的
位数等于被除数的位数。
下一步,1000-1101，得
101，以此类推。
（按位作异或运算）
参见 P87
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
生成的码字,100100001
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?多项式
产生, 循环冗余码,
的除数通常不是用 0和 1二
进制位串表示，而是用一
个代数多项式（称为, 生
成多项式, ）表示。使用
生成多项式的原因有两个：
简短，且可从数学角度验
证有关概念。（进行多项
式除法时，只要对其相应
系数相除即可）
生成多项式示例,
x3+x2+1
（ 4位除数,1101）
通常，其他有关部分亦可
用多项式表示 （ P87） 。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
G(x)=x3+x2+1
Q(x)
E(x)
接收端
R(x)=1
X3·K(x)=x8+x5
生成的码字,100100001
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? 常用的, 循环冗余码, 生成多项式已有三个国际标准：
CRC-12 = x12+x11+x3+ x2+x+1
（ 13位除数,1100000001111）
CRC-16= x16+x15+x2+1
（ 17位除数,11000000000000101）
CRC-ITU= x16+x12+x5+1 （ ITU-国际电信联盟 ）
（ 17位除数,10001000000100001）
另外还有（在若干网络协议中被规定为选件）：
CRC-32=x32+x26+x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+
x5+x4+ x2+x+1
（ 32位除数,100000100110000010001110110110111）
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?理论上，自动纠正每一个二进制代码的传输差错是
可以做到的。但纠错码比检错码复杂得多，而且需
要更多的冗余位。用于多位或突发差错纠错的位数
太大的，以致大部分情况下，将使编码效率低到不
可接受的程度。为此，大部分纠错码只限于处理 1
位,2位或 3位差错。
?在数据通信中，最常用的纠错码是所谓“海明
码” (Hamming Code），是 R.W.Hamming 于
1950年提出的，主要用来纠正 1位差错 。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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?1位差错的纠错
奇偶校验可以检测出 1位差错的情况，
方法是加上一个冗余的奇校验位或偶校验位。
纠错则需确定其中哪位有差错。如果要确定
一个 ASCII字符（ 7位）中的某位差错，此时
需要区别 8种情况：没差错，第 1位错，第 2
位错,…,第 7位错。于是，需要 3个冗余位
来表示 8种不同的状态（ 000-111）。实际
上,3位冗余是不够的。因为，冗余位本身
也可能出现差错！
如何计算数据位为 m时纠错所需的冗
余位数 r呢？此时数据传输的位数总和是
m+r，且要求 r必须能够至少表示 m+r+1种
状态。其中，一种状态表示无差错,m+r种
状态分别表示 m+r位出现差错。
由于 r 位二进制数可以表示 2r种不同的
状态。所以，要求 2 r大于或等于 m+r+1。
2 r ≥ m+r+1
由此可计算出所需的 r值。
如果 m=7（ ASCII代码），则能满足上
式的最小 r值是 4。因为：
24≥ 7+4+1
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
数据位数
（ m）
冗余位数
（ r）
总位数
（ m+r）
1
2
3
4
5
6
7
2
3
3
3
4
4
4
3
5
6
7
9
10
11
部分 m值与 r值对照表
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?海明码
了解了如何计算 1位差错纠错时所需的冗余位数，但又如何利用这些冗余位来确
定具体哪位差错呢？ 1950年,R.W.Hamming提出了一种实用的解决方法。
冗余位的定位
海明码可用于任何长度的数据块，并利用了上面讨论的数据位数和冗余位数的
关系。例如，一个 7位 ASCII码要求 4个冗余位，它们可以附加在数据位的后面，亦可
散布在数据位之中。下图中，各冗余位处于第 1,2,4,8位（ 2的 n次方处），分别
用 r1,r2,r3,r4表示。
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
表中,r-冗余位
在海明码中，每一个 r位都是一组数据位的奇偶校验码。用于计算 7数据位 4个 r
值（奇偶校验码）的方案是：
r1 1,3,5,7,9,11位
r2 2,3,6,7,10,11位
r3 4,5,6,7位
r4 8,9,10,11位
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
d d d r d d d r d r r
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
为了搞清楚这
种技术后面的
窍门，不妨看
看每一数位的
位臵号（用二
进制表示）。
r1位使用的是
所有位臵号右
侧为 1开头的
数位。 r2使用
的是所有位臵
号第 2位为 1的
数位，以此类
推。（右图）
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?各 r位值的计算
（设各 r位要求偶校验）
每一个数据位都可能
包括在多个奇偶校验
码计算中。例如，本
例中每个数据位至少
包括在两组计算中，
而各 r位均只被包括一
次。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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?差错检测
假设上述数据发送后，接收
端收到的是,10010100101
（第 7位差错）。
此时接收端取出接收结果，
并使用与发送端相同的方法
计算出一组新的奇偶校验码。
然后将这些奇偶校验码按 r
的顺序（ r8,r4,r2,r1）组成
一个二进制数。本例中，组
成的二进制数是 0111（十进
制数 7），这就是准确的差
错位臵。
?纠错
一旦找出差错位，接收端即
可将该位的值反转，以纠正
差错。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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1.4 通信网络数据交换技术 参考教材 P173-179
? 最简单数据通信：两站点直接
用线路连接。
? 一般通信网络，则根据网络结
构的不同可以分为交换通信网
络和广播通信网络。
? 广播通信网络中的通信方式是
广播式，所有网络节点共享通
信媒介，不需要中间节点的介
入。 LAN一般为广播通信网络。
? 交换通信网络是由若干个网络
节点按照某一拓扑结构相互连
接而成的。数据的传送从源节
点开始，需经过若干中间节点
转发（交换），才能最终到达
目的节点。限于经济性或连接
的非永久性,WAN一般为交换
通信网络。
【 名词 】 站 节点（结点）
广播通信网络
交换通信网络
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1.4 通信网络数据交换技术
一般来说，对数据交换有下面五个基本要求：
? 要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求
? 在交换的连接过程中的速度要快
? 高的传输准确性
? 适应用户的实时性要求，网络时延要小
? 能满足用户各种数据通信业务的需要
常用数据交换技术有,
? 电路交换
? 报文交换
? 分组交换 虚电路分组交换 数据报分组交换
? 信元交换
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1.4 通信网络数据交换技术
1．电路交换 (circuit switching) P174
通信时需在两站间通过交换结点（交换机）
先建立一条独享的通信“线路”,即所谓
“通信通道”。
通信过程 —— 三次握手（ handshake）：
?建立连接（ hello） — 电路建立
源端向网络系统发送一个带目标端地址的
请求联接信号（呼叫），中间结点按一定
路由算法分配一条可能达到目标的信道，
在这个请求呼叫的联接过程中，各中间结
点, 记住, 了联接中的输入输出对应关系，
相当于在源端和目标端间临时分配了一条
直达通路，直至取消（例：打电话前先摘
机拨号）。
?数据传送（ talk）
数字或模拟数据 一般为全双工 (即可同时
在两个方向传输数据 )(ACK，确认）
?取消连接（ bye） — 电路释放 (电路拆除）
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1.4 通信网络数据交换技术
1．电路交换 (circuit switching)
电路交换是由传统的电话通讯方式发展起来的一种交换方式。
特点：
① 通信通道利用率很低（连接期间专用该通道，空闲照样付费）
数据通信时真正占用线路的时间一般不超过 10%甚至只有 1%（语音通信最高可
达 80%）。而且建立电路和电路释放时间较长，小数据量传送不经济。
② 实时性好（连接期间无延迟）
③ 带宽固定（不适合猝发性大通信流量），整个线路要求单一速率，无差错控制
功能
④ 只能一对一通信
⑤ 交换设备简单（纯硬件），收发速度快
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1.4 通信网络数据交换技术
2．报文交换 (message switching)
采用 存储转发（ store-and-forward）
技术实现数据传输，即 A站发出的
数据被整个地作为一个“报文”
（对报文大小没有限制），而且传
送在每个中间节点处都要先存储一
下再转发给下一节点。它是由传统
的邮递通讯方式发展起来的一种交
换方式，这种方式直接以一次传送
的信息包（报文）为单位组织通信，
如一封信、一个文件或一个电子邮
件等，信息包的长度不定，自带目
标用户地址。它没有连接和取消连
接的过程，每个信息包在传输过程
中只是一段一段地占用信道，而不
是占用整个链路。
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1.4 通信网络数据交换技术
2．报文交换 (message switching)
特点,
① 通道可复用（连接期间无需 独
占通道，多个报文可分时共
享同一通道）
② 带宽可调变（对猝发性通信
流量十分适合）
③实时性差（存储转发过程引
起通信延迟），不适用于语
音和视频之类实时或交互式
的通信要求
④ 可实现一对多通信
⑤ 交换设备（节点）需用大容
量存储器的电脑设备
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
类似于报文交换技术，但所传输的
数据被分割成一个个不等长的“分
组”（ packet，包）进行传送。由
于每个分组数据包很小（一般为几
千个二进制位），传送设备只需将
它们保存在主存中再转发，而无需
存储在物理存储设备中，所以速度、
效率和实时性均优于报文交换。 报文交换
分组交换
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
分组交换的方法有两种：
?数据报 (datagram)
分割后的 各个数据包（带有目的
地址）通过网络单独发送到目的
站再装配复原 ——, 无连接”方
法。
?虚电路（ virtual circuit）
传送方式类似电路交换（建立连
接 — 数据传送 — 取消连接），但
连接是“虚拟”的，数据包在每
个节点处仍需存储转发，并不独
占线路，所以可进行多路通
信。 ——, 面向连接”方法。
数据报交换
虚电路交换
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
比较,
?数据报 (datagram)
无需呼叫建立连接阶段,所以传输
少量数据时比虚电路快。分组可
绕过故障节点到达目的地，但不
保证分组能按序到达，数据丢失
也不知晓。
?虚电路（ virtual circuit）
传输前需先建立连接，所以适用
于两端之间大数据量交换。能保
证每个分组按序正确到达。但构
成虚电路的某个节点或链路出故
障时，虚电路完全失效。
数据报交换
虚电路交换
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1.4 通信网络数据交换技术
三种交换技术小结,
? 电路交换
在数据传输之前必须先通过呼叫设臵一条
完全的通路。在线路拆除 (释放 )之前，该
通路由一对用户完全占用。电路交换效率
不高，适合于较轻和间接式负载使用租用
的线路进行通信。 LAN中广泛使用。
? 报文交换
报文从源点传送到目的地采用存储转发的
方式，报文需要排队。因此报文交换不适
合于交互式通信，不能满足实时通信的要
求。
? 分组交换
分组交换方式和报文交换方式类似，但报
文被分成分组传送，并规定了最大长度。
在数据报分组交换中，目的地需要重新组
装报文。在虚电路分组交换中，数据报传
送之前必须通过虚呼叫设臵一条虚电路。
分组交换技术是在数据网中最广泛使用的
一种交换技术，适用于交换中等或大量数
据的情况。
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1.4 通信网络数据交换技术
4.信元交换（ cell switching）
又称“快速分组交换”。数据被切分成一个个固定大小的“信元”（如 53字
节），这样允许交换以硬件形式完成，同时不必进行复杂的计算，使交换更快
速。
特点：
?高速交换，又适应于不同速率的要求，特 别适合于多媒体信息的传送
?通信设备价格极高（“贵族网络”）
?能最充分支持 QoS
采用信元交换技术的主要网络是 ATM（异步传输模式）网络。
【 QoS】 服务质量（ Quality of Service）
体现了数据网络提供服务的能力。服务质量可以由一些特定的参数来
描述。客户和通信提供者可以协商这些参数的值。对于每一个服务质
量参数，其最差情况下的值被指定了，要求通信提供者必须要达到或
超过该值。衡量 QoS的主要性能指标有：带宽控制、传输延迟、读码
特性、流量控制、抖动控制和实时特性等。从用户的角度看,QoS是
通信业务的质量要求，从网络的角度看,QoS是网络的整体性能。
目前真正能达到多媒体应用所需的 QoS要求的是 ATM。（正如人到餐
馆就餐一样，低档餐馆只提供所需的饭菜，而顾客可能还要求卫生、
快捷、空调、包箱、卡拉 OK等 ——, 服务质量”）交换技术小结：
线路交换可以提供充分的带宽，报文交换通过灵活地对多种请求提供服
务从而有效利用带宽，信元交换具有线路交换和报文交换的优点。线路
交换常用于电话通信、低速数据通信、用户电报（ telex）等，报文交
换常用于公众电报转换网。计算机网络中一般使用线路交换、分组交换
和信元交换三种技术。
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1.5 外网接入
? 现代网络，与外网（特别是因特网）的连接是
必不可少的。对一般用户而言，一般是通过接
入第三方的通信网实现 WAN连接，所以网络
工程师需要了解各种接入的通信网的性能和线
路使用情况 (费用等 )。
? 通信网通常有三种类型：公共服务通信网、高
速光纤通信网（ SDH,ATM和 B-ISDN）和
无线移动通信网。 常用三种交换技术则有：电
路交换、分组交换、信元交换。
? 本节仅要求了解常见通信网的名称、类型和特
点。
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1.5 外网接入
（ 1） PSTN （公用电路交换网 ） DTE+Modem+电话交换机
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1.5 外网接入
（ 1） PSTN （公用电路交换网 ） DTE+Modem+电话交换机
? PSTN即许多家庭或单位个人使用的拨号网络。
? PSTN即指一般的公用电话网，是一种以模拟技术为基础
的电路交换网络。用它构造计算机网络通信费用最低，但
其数据传输质量和传输速率也最差。最方便之处是：凡是
电话线所到处均可通过一个 Modem接入计算机，构成计算
机网络。由于 PSTN用户线的信道频带已按话音传输要求
设计为很窄的 4kHz，所以数据终端设备联接 PSTN的接口
速度很难提高，即使采用高速 Modem技术也只达 56kbps
（一路数字话路速率在 64kbps以下）。
? 其系统为多级多层次的网络型结构，典型结构为：
DTE+Modem+用户专用小型交换机 PBX（ Private Branch
eXchange） +市话局交换机 +长途局交换机 +多路复用载波
机 +长途宽带信道。
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
由数字交叉联接设备 DCCS（ Digital Cross Connect System）及各种数字信
道组成的、以传送计算机数据为目的的公共服务通信网。
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
? 采用数字传输信道传输数据信号的通信网，用户的终端设备通过
DTU（基带 MODEM）与就近的 DCCS节点机相连。 DCCS是一种具
有交换功能的多路复用 /分用设备，其基本系统结构和功能与 PSTN
中的局间数字程控交换机无本质区别，但其交换控制（输入和输出
的连接选择）由 DDN网管中心 NMC统一集中控制，而 PSTN由用户
拨号自动寻址。因此，用户要使用一条从某地到某地的 DDN信道，
必须向 NMC申请。国内主要是中国公用数字数据网 (CHINADDN)。
? DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以传
输质量高。 采用专线连接的方式而不必选择路由，直接进入主干网
络，传输速度快，网络时延小，线路质量好，是目前使用最多、影
响最大的广域网接入技术。 但 DDN专线需要铺设专用线路从用户端
进入主干网络，用户 除了需要交纳昂贵的网络流量费，还有一笔可
观的线路月租费，相同带宽费用是其他上网方式的很多倍，用户端
还需要专用的接入设备和路由器，不适合普通的互联网用户。
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1.5 外网接入
（ 3） PSDN （分组交换网） DTE+（集中器） + 分组交换机
PSDN诞生于 70年代,是广域网发展早期在分组交换和统计时分复
用技术基础上构成的以数据通信为目标的公共数据网。互联的交换机
组构成 PSDN交换网的核心,每台交换机都具有分组交换功能,故称, 分
组交换机, （ PSX,Packet Switch eXchange )。交换机根据 DTE送来
的分组报文所携带的地址信息,按一定路由算法在交换网内选择转发路
径。
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1.5 外网接入
（ 3） PSDN （分组交换网） DTE+（集中器） + 分组交换机
?用户设备通过“集中器”或直接接入分组交换机。使用集中
器的目的是便于用户就近接入。
?PSDN采用 X系统标准，其中 PSX和 DTE之间的联接和通信标
准为,X.25 建议”，故 PSDN网又称,X.25网”。 DTE用户
终端只要外部接口符合 X.25分组交换技术建议标准，就可接
入任何公司的 X.25网。
?DTE到集中器或直接到 PSX使用的物理线路称“用户线”，
常用专线（短距）或租用 PSTN线（通过同步的频带 Modem
接入）。 PSX间则常使用数字 PSTN高速信道。
?PSDN采用虚电路（面向连接）技术，比 PSTN具有更好的信
道利用率，常用于构筑广域网。 传输速率 ≤64kbps。
?PSDN最大优点是在传输中可进行差错校验，因此能够在线路
误码率较高时保障数据完整、可靠的传输。但现在线路质量
已大大提高,PSDN已进入暮年。
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1.5 外网接入
（ 4） FRN （帧中继网）
?是在简化 X.25协议基础上形成的一种基于光纤的高速、广域
和公共服务的数据通信网，它比 X.25网性能好，比 ATM网成
本低，且易于构造。传输速率 ≤2Mbps。
?与 X.25相比，帧中继交换的是帧（ frame）而不是报文分组。
X.25网强调网内数据传输的高度可靠性，是个确认型的网络，
相邻结点间都要有确认和重发机制；而帧中继着眼于数据的
快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量，是根据当前的传
输设备以及替代铜质线的光纤已能充分保障数据传输可靠性
的前提下设计的，它只在源端点和目的端点间进行确认和重
发，各中间结点间只进行检错，有错即简单把其丢弃。
?帧中继线路质量好，速度与 DDN相当，费用是 DDN的 1/2到
1/4，但帧中继线路质量随网络负载上下波动，传输可靠性比
DDN差。
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1.5 外网接入
（ 4） FRN （帧中继网）
T-carrier（ T载波）,一种多路复用的高速租用线,T载波服务级包
括 T1,T2,T3和 T4。 T载波提供最大传送率是 274Mbps。
Bell系统的 T1载波利用脉码调制 PCM和时分 TDM技术，使 24路采样声音信
号复用一个通道。每一个帧包含 193位，每一帧用 125μs时间传送。 T1系
统的数据传输速率为 1.544Mbps。
T1— 1.544Mbps(64× 24kbps，四条线 )
T2— 6.312Mbps
T3— 45Mbps(28条 T1)亦可租用“部分 T1”（最小为 64kbps）
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1.5 外网接入
（ 5） ISDN（综合业务数字网） DTE+（ TA） +NT2+NT1+ISDN交换机
? ISDN（ Integrated Services Digital Network）,中国电信
将其俗称为”一线通”,是通过对电话网进行数字化发展
起来的。它采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、
可视图文及数据通信等多种业务综合在一个统一的数字
网络进行传输和处理。 ISDN向用户提供两种接口,
基本速率接口 BRI（ Basic Rate Interface） 提供 2B+D信
道，即两个 64kbps 的 B信道，用于话音、数据和图像的
传输，一个 16kbps 的 D通道，用于传输信令或分组信息，
总带宽 144kbps。 （常用于个人用户）
基群速率接口 PRI（ Primary Rate Interface） 提供 23B+D
（ 1.54Mpbs）或 32B+D（ 2.048Mbps）信道。（常用于
网吧类 LAN与 Internet的连接或重要部门的 DDN备份）。
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（ 5） ISDN（综合业务数字网） DTE+（ TA） +NT2+NT1+ISDN交换机
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1.5 外网接入
（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
xDSL是一组数字用户环路 (Digital Subscriber Loop）技术，其中 x表
示有若干种（见下表），它利用现在电话线铜缆用户线中的 2对或 3对
双绞线实现高速数据接入。 XDSL有对称（如 HDSL）与非对称（如
ADSL）之分来满足不同的用户需求，所谓对称与非对称是指上行与
下行的带宽是否相同。
简称 含义 下行传输速率 上行传输速率 传输距离
ADSL 非对称 DSL 1.5～ 8 Mbps 64kbps～2Mpbs 3000 ～6000米
HDSL 高速 DSL 1.5～ 8 Mbps 1.5～ 8 Mbps 2/3× ADSL
VDSL 甚高速 DSL 51～ 55 Mbps 1.6～ 2.3 Mbps 1000 ～ 6000英尺
SDSL 对称 DSL 384 kbps 384 kbps
RADSL 速率自适应 DSL 7 Mbps 1 Mbps
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1.5 外网接入
（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
目前最常用的是中国电信开通的 ADSL业务（ Asymmetric Digital
Subscriber Line）即, 非对称数字用户线, 。它在普通电话线的底频语音上
叠加高频数字信号，能够提供高达 8Mbps的高速下行速率和 2Mbps的上行速
率，传输距离可达 3～ 6千米。它无需修改任何现有协议和网络结构 (只需在
电信公司的线路出口和用户的电话线路入口各加一台 ADSL调制解调器 )，即
可在电讯公司与最终用户间架起一座高速通道。当在你身边的电话线两端分
别放臵 ADSL Modem时，在这段电话线上便产生了三个信息通道：
一个速率为 1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；
一个速率为 16Kbps-1Mbps的中速双工通道，用于用户上传输出信息；
一个普通的老式电话服务通道，用于普通电话服务。
且这三个通道可以同时工作。在铜线两端安装 ADSL Modem的作用是接
收基带数据，然后通过调制技术形成高速模拟信号进行传输。
其特点是可以充分利用现有的铜缆网络，在线路两端加装 ADSL设备即可
为用户提供宽带服务，如访问因特网、视频传输、网上购物、远程教学等。
2001年 11月信息产业部发布了基于 ADSL的用户接入网网管标准 YD/T 1147-
2001，并确定它为行业标准。
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（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
ADSL有虚拟拨号和专线接入两种使用方式。前者类似
于一般拨号上网，后者类似于一般专线上网。
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（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
尽管业内专家认为 ADSL还不是真正的宽带，不代表未来宽带发展的方
向，而, 光纤到户, (FTTH)才是未来连接 Internet的最高理想，但其昂贵
的价格使其至少在近期无法飞入寻常中国百姓家,ADSL显然是较佳的过渡
方式。
据统计，我国现拥有网民 5800万，宽带用户数量已逾 250多万，而窄带
用户占到了互联网用户总数的 76%左右。在所有的宽带接入方式中,ADSL
的发展最为迅猛，用户总数到 2002年底超过 200万户。相对于其他宽带接入
方式,ADSL具有明显优势：一、速度更快。 1.5MMPEG-1或 4MMPEG-2的
影视点播都只有在 ADSL的前提下才能享受，一个 4M字节的 MP3文件只需要
1分钟多的时间就可以下载完毕。 ADSL为一线一户专线上网，用户独享带宽，
是 ISDN“一线通, 的几十倍。二、安装成本更低。 ADSL可直接利用现有普
通电话线，也不用改造原有线路，大大减少了接入服务商的投资。 ADSL可
以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，可以降低施工和维护成本，
对电话业务没有影响。尽管它对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推
广使用有困难，但目前看来，它的上网、电话两不误令消费者乐于接受。
（ 2002年 12月 09日 来源,北京晨报 ）
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1.5 外网接入
（ 7） HFC（有线电视网） DTE+Cable Modem+有线电视传输系统
HFC（ Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一
种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的, 最后 1公
里, 采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效
地利用了当前的先进成熟技术，融数字与模拟传输为一体，集光电功
能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、
较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，
还可以逐步开展交互式数字视频应用。
HFC的优点是利用现有的有线电视网络，
不需要再单独架设网络，并且速度比较快，
但是它的缺点就是 HFC网络结构是树型的，
Cable Modem上行 10M下行 38M的信道
带宽是整个社区用户共享的，用户数增多，
每个用户的带宽就急剧下降，而且共享型
网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性（整
个社区属于一个网段），数据传送基于广
播机制，同一个社区的所有用户都可以接
收到他人的数据包。
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（ 8） SONET/SDH（同步光纤网络 /同步数字体系传输网）
SONET是美国用于光纤数据传输的标准，最大的可以达
到 9.953Gbps。实际线路速率接近 20 Gbps,与 SONET相当
的国际标准是 SDH（同步数字体系）。据称,ATM over SDH
有可能成为城域网建设的主流技术之一。
SDH实际上是一种全网时钟同步体系。该体系要求在
SDH传输网中设臵一个高精度、高稳定度的统一的时钟源（常
用具有 10-11稳定度和精度的铯原子钟），由它通过专门的信道
对全网所有网络单元中的时钟进行频率和相位的同步。由于全
网所有节点的时钟保持严格的同步，所以传输数据时不必再考
虑位串同步措施，大大提高了传输效率和速率。
美国和加拿大采用的是 SONET，欧洲和中国采用 SDH。
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（ 9） ATM（异步传输模式）网 P294
ATM是一种基于统计时分复用（ ATDM）的信元交换
方法，而且是着眼于与高速光纤传输介质配合而研制的一
种高速交换技术。它 可同时支持语音、图像和数据等多媒
体信息提供高速交换，充分支持 QoS。
ATM网络的原理：①将传输数据切分为固定长度的信
元传送，可根据业务类型对带宽的需要动态分配信元，执
行异步信元交换；②采用纯交换技术，每个连接都有自己
的独占带宽，数据传送效率高，基本传输速率 155Mbps
（ 最大 2.5Gbps）。
ATM的基本单位是信元（ cell）。每个信元长度为 53
字节，其中前 5个字节为信头 (header），载有地址信息
和控制信息（目的地址、信元类型、优先级等），后 48字
节为净荷（ payload），载有各种形式的信息。
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（ 10） SMDS技术（交换式多兆位数据服务）
SMDS技术（ Switched Multimegabit Data Service）是
一种基于信元交换技术的高速和高性能的连接方式,采用
无连接方法（ 1.5～ 45Mbps ） 。它是美国七个地区性
BELL公司制定的一项宽带通信标准，被设计来连接多个
LAN，主要用于城域网。
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（ 11） DQDB技术（分布式队列双总线）
DQDB技术（ Distributed queue dual bus）是一种
广播式城域网技术。 DQDB由两条单向总线组成，两条平
行的单向总线穿绕于整个城市，各站点同时接于两条总线
之上。每条总线都有一个首端点（ head-end），它产生
一个稳定的 53字节的信元流。每个信元从首端点沿总线往
下传，到达终点时，从总线中消失。目的计算机在发送者
右方时使用上方的总线，反之使用下方的总线。
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（ 12） B-ISDN（宽带综合业务数字网）
使用基于 SDH的 ATM
（ ATM over SDH）网络作为
基本交换网络。 SDH利用同步
时分复用技术（ STDM）和统一
的同步时钟，着重于解决以光纤
为基础的高速数字传输问题。
ATM则是利用异步（统计）时
分复用技术实现数字信号高速传
输和交换的一种模式。它更着眼
于解决高速交换方面的问题。所
以 B-ISDN就是将 SDH的高速传
输能力与 ATM的高速交换能力
结合起来而形成的一种宽带综合
业务数字传输网络。
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（ 13） DWDM技术
现有的光纤城域网基本上都采用的是 SONET/SDH技术，虽然非常适
合语音传输应用，但随着多种数据传输业务的增加，改善网络性能所需的投
资却很难令运营商们接受。另外,SONET/SDH的传输效率和利用率也不能
令人满意。随着数据业务的高速增长，这些问题变得越来越突出。于是，世
界主要的光传输设备提供商推出了 DWDM（密集波分复用）解决方案。
DWDM技术的大容量和波分复用特性非常适合当前宽带网多种业务、
多种协议并存的发展趋势。而城域网正是通信网中最复杂的环节，需要直接
面对多业务、多协议环境,DWDM是目前惟一可以很好地适应这种环境的低
价解决方案。另外，发展城域 DWDM与现有的 SDH网不会发生冲突，两者
可以并存，而且运营商可以通过城域 DWDM网提供 SDH业务，最大限度地
保护前期投资。
2001年 7月 6日,,中国高速互连研究试验网（ NSFCNET）, 重大研
究项目在清华大学顺利通过由国家自然科学基金委组织的验收、鉴定。该项
目是该项目由清华大学、中国科学院计算机信息中心、北京大学、北京航空
航天大学和北京邮电大学联合承担建设，是我国第一个高速计算机互联试验
网络，首次实现了与国际下一代互联网络 Internet 2的连接，标志着我国下
一代互联网研究建设取得重大突破。 NSFCNET采用 200GBPS密集波分复用
DWDM光传输技术，在北京建立了连接六个节点的 2.5－ 10GBPS高速计算机
互连研究试验网，是我国第一个与 Internet 2实现互联的计算机互联网。
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1.6 网络的四种基本系统结构
a．终端／主机（ Terminal/Host）系统 (T/H系统 )
又称主机系统或多用户系统。
操作系统,UNIX（ XENIX）,LINUX
主 机,大、中、小型机，高档微机
特 点：,哑”终端（＝键盘＋显示
器,甚至可以无 CPU 与内
存）
一切事务由主机分时处理
（与 MS-DOS命令不兼容）
说 明,Internet──总体上为 UNIX系
统，网上之 PC机执行模拟终
端程序模拟成终端进入主机
（此时 PC机只是负责将键盘
指令 → 主机，主机处理结果
→ 显示屏，一切处理与 PC机
上的 CPU无关，均由主机进
行）
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1.6 网络的四种基本系统结构
b.工作站／文件服务器 (Workstation/File Server)系统 (W/S系统 )
操作系统,Novell公司出品
的 NetWare（主
流产品）
服 务 器,高档微机
特 点,服务器提供数据
共享服务和传送
管理功能（不处
理数据），工作
站执行应用程序
的所有功能，通
过磁盘映象，又
可象使用本地磁
盘一样使用服务
器上的硬盘。
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1.6 网络的四种基本系统结构
c.客户机／服务器（ Client/Server）系统 (C/S系统 )
操作系统：
Windows NT
Windows 2000 Server
Windows 2000 Advanced Server
服 务 器,高档微机或大、中、小型机
特 点,服务器除提供数据共享和传
送管理服务外，亦可应 Client
机要求提供数据库处理服务
（即对 Client要求的数据记录
作筛选或检索后再传输，从
而减少了传输压力 ──W/S系
统是将整个文件传输给工作
站处理，哪怕所处理的仅为
整个库文件中的一个记录）
基于 C/S系统的网络访问系统资源需要两个独立的实体：
〃 客户机 —— 给出访问系统资源的请求
〃 服务器 —— 管理对资源的访问，但只在收到一个客户机请求时才被激活
（一直空闲等待用户请求）
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1.6 网络的四种基本系统结构
d．对等网络（ Peer-to-peer Network ）系统
操作系统：
Windows 95/98/NT（ Workstation版）
Windows 2000 Professional
服 务 器, 没有专用服务器
特 点,每个工作站既可起客户机作用，
亦可起服务器作用。
例：一台 PC机运行应用程序时，
其他用户还可访问该机硬盘上
的文件，同时该机还可作其他
PC机的网络打印服务器。
初建费用低，简单（必要时加
入专用服务器即可形成 W/S或
C/S系统）
缺点：没有服务器系统中的高级管理和检查功能
一般机器总数达到十台左右，宜停止使用对等网络（对需共享的网络，则应使
用对等网络）。
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1.7 常用网络操作系统
常用网络操作系统（ NOS,network operating system）有：
? UNIX
通用、多用户、分时操作系统，能提供所有的 Internet服
务，具有很好的稳定性、开放性、安全性，但用户界面
较差，版本杂，对主机配臵（多为小型机）和管理人员
素质要求高，且整体集成费用高，适合大中型网络，也
是对安全性和性能要求很高的重要部门（银行、电信、
商业网站等）首选的网络操作系统。
? Windows NT和 Windows 2000的 Server版
采用视窗界面，能提供完善的 Internet服务，对机器和网
管人员素质要求较低，适合于中小型网络，是目前园区
级网络的主流产品。
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1.7 常用网络操作系统
常用网络操作系统（续）：
? NetWare
其 3.XX版本曾是采用 DOS界面工作的中、小型网络操作系统
的主流产品（占 70%以上）。其 5.X以上 版本提供了良好的
Internet服务，其强大的 NDS（目录服务）和安全性等使它可
能成为跨平台、跨地域的新一代主流网络操作系统，适合于大、
中、小型网络，但由于较晚推出，目前市场份额还不大。
? Linux
具有优越的性价比（免费），其源代码公开，具有极强的二次
开发能力，能确保企业在开发时“各取所需”，对主机配臵要
求不高，其内核基于 UNIX，但对管理人员素质要求高，技术
尚不太成熟，目前适合于个人或部门级组网。
? Windows 9X/Me
除了本身可以直接构成对等网，还可通过安装附带的 PWS
（ Personal Web Server）组件，提供 WWW服务。适合于个
人或小单位组网。
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本章作业
P76-77 第 4,5,6,7,16,17题
P116 第 2,5,6题
1．除了 LAN之外，计算机网络还有哪几种基本形式？
2．计算机网络有哪些基本系统结构？其典型网络操作系统分别是什么？
3,W/S系统和 C/S系统的主要区别是什么？
4．请将以下网络术语译成中文：
LAN,WAN,MAN,NOS,full-duplex,network,server,client、
terminal,host,bandwith,TDM,FDM,WDM,DWDM,frame、
QoS,virtual circuit,campus network,modulation,channel、
digital and analog signal,PCM,multiplexing,HFC,ADSL、
DDN,Cable Modem,SONET/SDH,PSTN,B-ISDN,PSDN、
DQDB,SMDS,ATM,packet switching,circuit switching,cell
swicthing
5．解释以下名词：
基带传输 宽带传输 单工 全双工 带宽 多路复用技术 调制
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本章作业
6．说明分组交换技术中虚电路与数据报的区别。
7．指出以下网络技术采用的是何种交换技术？
ATM ISDN X.25 帧中继
8、模拟信号在数字信道上传输时，要进行何种调制？要经过哪
些处理步骤？为什么一条 8位编码的语音线路 PCM信号速率是
64Kbps。
（已知语音线路的模拟信号带宽为 4kHz，使用 256个量化级）
9、数字信号在模拟信道上传输时，要进行何种调制？有哪几种
调制方式？
10,奈奎斯特定理的内容是什么？
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本章作业
思考题：
1、常用外网接入方式有哪些？适合于家庭接入的有哪几种？适
合于网吧接入的有哪几种？适合于校园网接入的有哪几种？
2、常用网络操作系统有哪些？如果你想自己组建一个网站，会
选用哪种网络操作系统？为什么？
3、为什么信号在传输前要进行编码处理？常用编码方式有哪些？
局域网常用的编码方式是什么？
4、什么叫 QoS? 衡量 QoS的主要性能指标有哪些？本章介绍的
网络技术中，能最充分支持 QoS的是哪种？
5、数据通信中的同步问题是指什么？解决这类问题有几种什么
方法？各有什么优缺点？
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2003年 2月
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引 言
一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强）
知识性和实用性最强的技术课程之一。
计算机课程中自学难度最大的之一。
掌握计算机网络技术必须理论与实践并重。
网络工程师应掌握的知识和技术有：
◆网络规划与组网设计
（网络协议 /网络类型 /网络结构 /网络设备选择）
◆网站建立 (服务器安装 /网页制作 )
◆ 网络管理与维护（用户和文件系统管理 /安全性）
◆网络施工技术（综合布线等）
◆网络数据库开发与维护（ Web数据库技术）
网络技术专家 =扎实的理论基础 +踏实的工作实践
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二、学习目标与学习内容
■ 学习目标
从一个网络工程师的角度，了解现代计算机网络的基本技
术理论，掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、
网络管理与网站建设的基本知识，为今后深入学习网络技
术和网络工程实践打基础。
■ 学习内容
网络基础知识（参考：教材第 1,2,3,7章）
局域网技术（参考：教材第 3,4章）
TCP/IP网络技术（参考：教材第 5,8章）
网络互连设备与技术 （参考：教材第 5,6章）
网络系统集成（补充）
网络安全与管理（参考：教材第 10章）
■ 学习特点
教材内容偏旧偏空，所以大量讲课内容在教材之外。
要求：听课 /笔记 /预习教案 /作业
术语（中英文）多，概念多，技术性强
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三、考核内容
笔试,基本知识 /基本概念 /基本协议 /常用命令 /常用英文术语
教案下载
ftp://172.16.96.10 /网络技术基础教案 / 03年 2月新教案
四、推荐参考书
■ 入门
⒈, 最新计算机网络实用教程, （台湾）杨丰瑞 杨丰任编著
中国铁道出版社 2001年 7月
⒉, 计算机网络, 陈文革 程向前编（面向 21世纪课程教材）
高等教育出版社 1999年 6月
■ 提高
⒈, 计算机网络, （第 3版）美） Andrew S,Tanenbaum著
熊桂喜 /王小虎译 清华大学出版社 1998年 7月
⒉, TCP/IP协议族, （影印英文版）
（美） Behrouz A.Forouzan/Sophia Chung Fegan著
清华大学出版社 2000年 12月
第一章 计算机网络概论
本章主要内容
1.1 计算机网络概述
1.2 数据通信的基本概念
1.3 差错控制技术
1.4 通信网络数据交换技术
1.5 外网接入
1.6 网络的四种基本系统结构
1.7 常用网络操作系统
1.1 计算机网络概述
1.1.1 什么是计算机网络 (Network)
a,计算机网络的基本要求
未连网前的计算机系统 ——“信息孤岛, 。
☆ 传输要求,必须将信息送到正确的目标设备。
信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。
☆ 精度要求,必须保证信息传输的准确性。
在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。
☆ 时间要求,必须保证信息传输的时间性。
迟到的信息是无用的信息。
对于视频、音频之类实时传输，还要求保证信息传输的顺序。
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b,计算机网络的基本组成
一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成：
? 信息（ message） 文字、数值、图形、声音、图像等
? 发送设备 各种信息处理设备（计算机等）
? 接收设备 各种信息处理设备（计算机等）
? 通信设备 负责主机间的通信控制和通信处理
? 传输媒介 各种电缆、光缆、无线电波等
? 通信协议 通信规则（无协议的两台设备可以连接但无法
通信，如同讲不同语言的两人无法对讲）
主机 (host)
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c、计算机网络的定义 (参考 )
计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结
合的产物。
?所谓, 计算机网络,,通俗地讲，就是将地理位
臵不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连
接起来，以功能完善的网络软件（, 在协议控制
下, ）实现网络中 资源共享 和 数据交换 的系统。
未来通信和网络的目标 —— 5W：
◆任何人（ whoever）
◆任何时间（ whenever）
◆任何地方（ wherever）
◆和任何人（ whomever）
◆任何信息（ whatever）
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参考, 计算机网络的最新发展
新一代因特网正在到来,WWW要变 GGG
? 美国, 福布斯, 杂志的科技版, F orbes ASAP,2001年 9月 10日发表一组文章，预测信息技术的下一波大浪潮将在
2004～ 2005年度出现，这一波浪潮的本质特征就是万维网（ World Wide Web）升华为网格（ Great Global Grid），
2020年，由此产生的互联网将成长为一个 20万亿美元产值的大产业。
? 网格（ grid）是借鉴电力网（ power grid）的概念提出来的，指使用者在任何地方，都能够实现对各种网络资源的
,即插即用,,即只要你能够接触到网格，就可以根据自己的需要,,按需, 从网格获取各种资源与服务，而不必
关心资源与服务所在的具体位臵。
? 中国科学院计算所所长李国杰院士解释说，网格实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因
特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计
算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同
工作，消除信息孤岛和资源孤岛。
? 长期以来，很多专家都在批评因特网和万维网，说它们是垃圾山，人们不停地往里倒东西，结果使它们包含了很多
重复、过时、零乱的数据。还有的说它们是低等生物，没有大脑，没有创造力。与因特网相比，网格是有大脑的，
因为它能根据用户的需求自动地生产知识。
? 中科院计算所副所长徐志伟博士给我们描述了网格的蓝图：你有一个外出旅游的计划，在万维网的条件下，你必须
登陆不同的网页一步步实现订机票、订房间、确定路线。网格时代，你只需向网格发一个去某地旅游的指令，网格
马上就会给你一个回复，提供机票、住宿、行程等全部资讯。选定你的需要后再告诉网格，很快网格就会完成一套
为你量身订做的旅游服务。你所不知道的是，很短的时间里，网格在背后收集和传送了很多信息，做了十几笔交易。
? 徐志伟说，电力网的模式是网格努力的方向。几乎不会有人在打开电灯的时候考虑电是从哪个电站来的。因特网的
情形如何呢？人们获取信息并不直接从因特网本身获取，必须告诉电脑去访问某一个网站，这就好比我们在打开电
灯的开关时必须告诉它我们需要某一电站来的电一样笨拙。网格的目标就是让人们使用网络资源像用电一样简单。
? Internet的作用是将各种计算机连结起来，而网格是将各种信息资源（内容）连结起来。在 Internet/Web上，数据和
信息资源零散地分布在各个网格站点。而在信息网格中，资源被统一管理和使用。用户可以通过网格门户透明地使
用整个网络资源。他们看到的是一个逻辑门户上的若干与自己相关的频道，而不用在成千上万个网站中搜索自己想
要的信息。打一个不太精确的比方，信息网格相当于中央电视台，而目前的 Internet/Web相当于成千上万个独立的制
作组，各制作组有自己的频道、互不共享资源，只提供原始数据。
? 我国已经启动了网格技术研究，着手建立中国的国家高性能计算环境和国家信息网格系统。在今后 5～ 10年内，我国
的信息网格将初步建成。
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d,计算机网络的组成
网络 =资源子网 +通信子网 P8
资源子网
硬件资源（主机、终端,I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责
全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务
通信子网
传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承
担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作
通信子网
资源子网
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1.1.2 计算机网络的功能和应用
?资源共享
软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包 …… ）
从成本上看
?数据交换
即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产
管理／订票系统／电子邮件 …… ） 从效率上看
网络＝桥梁 使世界变小
?可靠性和安全性
如,通过网络备份存放提高信息可靠性
使用网络访问权限控制提高信息安全性
……
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1.1.3 计算机网络的分类
通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。
1．按传输技术分
?广播式网络（ broadcast network）
一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，网络
地址符合者接收之，不符者舍弃之。
特例：多播（ multicasting）
?点到点网络（ point-to-point network）
信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且
有多条路径。因此其路由算法十分重要。
一般来讲 ——
小的、本地性的网络采用广播方式
大的、远程性的网络采用点到点方式
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2．按网络规模分 P27
?局域网（ LAN,Local Area Network）
近距（一般 10km以内，通常在一个机构或一组建筑物中 )；
一般使用专门敷设的线路；
使用本地主机资源 (主机 /服务器为中心 )，免费用或少费用。
?广域网（ WAN,Wide Area Network）
远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网 )；
一般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接；
〃 以路由器为技术基础（一般连接两个或两个以上局域网）。
WAN通信一般称为“服务”（ service），因为网络提供商通常
要对所提供的 WAN服务收费。
? 城域网 （ MAN,Metropolitan Area Network）
分布范围在 LAN和 WAN之间 (几十公里内 ),通常是一个城市内
多数 LAN的组合网。
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2．按网络规模分 (续 )
? 介于局域网和广域网之间的网络（ CAN,统称“区域网”）
① 内部网 （ Intranet）
② 园区网 /校园网（ Campus networks）
最大特点,大量使用外部信息资源（特别是 Internet上的资源 )。
? 〃 服务基于 Internet 技术, 通常提供 WWW,E-mail,FTP,BBS、
虚拟网等服务或功能,良好安全性,可连接 Internet 。
? 〃 组网基于 LAN技术：主机 /服务器为中心，交换机为主要通信
设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路。
? 〃 本身可由若干个 LAN组成或是一个大型的 LAN。
? 〃 高带宽。
本课程中，将这类网络以下统称, 区域网,,而将单个部门或单
个建筑物内的网络称为, 局域网, 。
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2．按网络规模分 (续 )
?互连网络（ Internet）
若干个网络连接起来构成一个更大的网络。
Internet is a largest internet！
?远程连接 （ Remote connections）
将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户
连接到本地网或 Internet上。普通客户一般通过
Modem(调制解调器 )和租用的公用电话线路实现远
程连接。
由于数字信号中高频谐波很多,在通过电话线之类所
谓, 模拟信道, 传输时衰减很严重,会失去数字信号
的特征,所以在传输前先把数字信号转换成模拟信号
(“调制, )，反之接收时要进行, 解调, 。
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1.1.4 通信网与计算机网络
?通信网由用户
终端设备、交换
设备和传输线路
组成。
?交换设备间的
传输线路称为
,中继线,,
用户终端设备与
交换设备间的传
输线路称为, 用
户线, 。
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1.1.4 通信网与计算机网络（续）
常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网。
? 典型的电信网有：
公用电话网（ PSTN）、分组交换网（ X.25）、数字数据
网（ DDN）、综合业务数字网（ ISDN）。从整个电信网
的角度来划分，电信网可以分为三个部分：长途网（长途
端局以上的部分）、中继网（长途端局和市话局及市话局
之间的部分）和用户接入网（从本地电话局到用户之间的
部分）。
? 典型的广播电视网有：无线广播电视网、卫星电视广播网、
有线电视网
? 典型的计算机专用网：局域网、区域网、广域网
实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播
电视网目前主要用于广域网和区域网。
网络技术的发展趋势是, 三网合一, 。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
a、信号（ signal） P47
计算机内部的数据（文字 /数值 /图像 /声音等）
均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。
通信信号一般可分为两类：
◆模拟信号（ analog signal）
连续变化值（如数学中之实数）。
自然界产生的物理量一般均为模拟信号。
◆数字信号（ digital signal）
离散变化值（如数字中之整数）。
计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式
的数字信号（ 1和 0），又称为,基带信号,。
信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化
的快慢）、相位（变化的时间）
振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远。（如
高音喇叭）
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
b、带宽（ bandwidth）
信号所占据的频率范围称为信号的带宽。
信道能传送的频率范围称为信道的带宽。
信道带宽必须大于被传送的信号的带宽，否则就会出现失真。
对模拟信号，带宽为通信信道所能提供的频率宽度（范围）；
对数字信号，带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数 （ bps）。
一般认为具有 8～ 10Mbps及以上数据传输速率的网络称为, 宽带
（ wideband）网, 。
最新发展还有所谓, 广带（ broadband）无线接入技术，其传输速率
≥ 10兆位 /秒）
高质量的欣赏型电影点播需要 6M以上带宽。低质量的网络新闻型视频
点播只需几十到几百 bps。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。信道与实际
通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收
信道。
信道一般也可分为两类：
◆模拟信道 专用于传送模拟信号
◆数字信道 专用于传送数字信号
无论是模拟信号还是数字信号,在传输过程中都要变成适合信道
传输的信号形式,
信源是模拟数据，在模拟信道上传输 —— 模拟通信
信源是模拟数据，在数字信道上传输 —— 数字通信
信源是数字数据，在模拟信道或数字信道上传输 —— 数据通信
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
信道的主要技术指标,P49-50
?比特率 R（数据率 ):每秒传输多少二进制代码位数，单位,bps或 b/s。
?信道容量 C：信道能够传送的最大数据率,单位,bps或 b/s 。
当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，将因严重失真而失效 。
奈奎斯特 （ H.Nyquist）公式（用于有限带宽无噪声的理想信道 ),
H-信道带宽（ Hz) L-数字信号离散值数（电平数，物理状态数）
香农 （ C.Shannon）公式（用于受噪声干扰的信道，所求为上限值 ):
H-信道带宽（ Hz) S-信号的平均功率,N-噪声的平均功率
S/N-信噪比（如果信噪比 X单位为 db，则式中 X=10lgS/N,即 S/N=10x/10）
?????? ?? NSHC 1lo g 2
LHC 2lo g2?
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
c、信道（ channel）
信道的主要技术指标,P49-50
?波特率 B（码元速率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数，
即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位,Baud。
B=1/T （ T-调制周期）
波特率 B与数据率 R在数值上不一定相等。
R=Blog2L ( C=Rmax=Bmaxlog2L )
许多情况下，通常信号只取两种不同的状态（ 0和 1），即 L=2，此时 R=B。
?信道的时延：信号从信道的一端传到另一端所需的时间（电信号在电缆中的传
播速度约为光速的 77%）
?吞吐量：信道在单位时间内成功传输的总信息量,bps
?出错率（误码率）：计算机网络中要求低于 10-6，即平均每传送 1兆位，才错 1
位。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation）
通信信号在类型不匹配的信道上传输时，必须进行调制（ Modulation）。
数 —模 模 —数
通信线路
PC Modem Modem PC
a.数字信号在模拟信道上传输时要进行调制 (数模转换 )，以解决失真等问题：
调制机理,信号 +载波
◆ 幅移键控 （ ASK，调幅） 用载波的不同振幅分别代表 1和 0
◆ 频移键控 （ FSK，调频） 用两个不同频率的载波分别代表 1和 0
◆ 相移键控 （ PSK，调相） 用载波的相位变化代表 1和 0
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation） P62-64
b.模拟信号在数字信道上传输时,要先进行脉冲编码调制 (PCM,Pulse Code Modulation),
◆ 取样：按信号最高频率 fmax的两倍频率取样可精确还原 （ Nyquist Theorem，奈奎斯
特定理）
◆ 量化：将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级（我国标准中量化分为 256个等
级）
◆ 编码：将量化后的数值转换为对应的二进制编码
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
d、调制（ modulation） P62-64
奈奎斯特定理,
◆ 奈奎斯特指出，如果媒体传输的最大频率为 f,那么接受方只要以每秒 2f 次的频
率进行采样，就能完整地重现信号
◆ 只要接受方以 1/( 2 f)秒的时间间隔进行采样，或者每个周期采样两次（一周期 =
1/f ），就能重现信号。举例来说，若最大频率为 4000 Hz,则接受方每秒只需
采样信号 8 0 0 0 次。换句话说，只要每隔 1 / 8 0 0 0秒采样一次，就能完整地
恢复信号。
模拟信号脉码调制, 采样 → 量化 → 编码
如果声音数据限于 4000Hz以下的频率,那么每秒
采样多少次可满足完整地表示声音信号的特征?
如果使用 7位二进制编码表示采样,允许有多少
个量化级?这种情况下数据传输率是多少?
答案,
8000 （ Hz) (奈氏定理 )
128个 (27)
56000bps(8000× 7)
L2HlogC 2?
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
数字数据的数字信号表示：
数字信号传输需要解决的问题是数字数据的数字
信号表示及收发两端之间的信号同步两个方面。
对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同
的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号
由矩形脉冲组成。
a) 单极性脉冲
b) 双极性脉冲
c)单极性归零脉冲
d)双极性归零脉冲
e)交替双极性归零脉冲
基脉冲编码方案
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
a)单极性不归零码，无电压表示 "0"，恒定正电压表示 "1"，每个码元时间的中
间点是采样时间，判决门限为半幅电平。
b)双极性不归零码,"1"码和 "0"码都有电流,"1"为正电流,"0"为负电流，正和
负的幅度相等，判决门限为零电平。
c)单极性归零码，当发 "1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时
间宽度，即发出一个窄脉冲；当发 "0"码时，仍然不发送电流。
d)双极性归零码，其中 "1"码发正的窄脉冲,"0"码发负的窄脉冲，两个码元的
时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。
归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点
不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方
法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽
度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。
单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处
环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；
双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
为了保证收发两端的信号同步，计算机内部的
数据不宜直接送到信道上作信号传输，一般需要先进行编码转换，以保证数据传输的。
常用编码方式有：
◆ 不归零（ NRZ,Non Return to Zero）编码
◆ 曼彻斯特（ Manchester）编码
◆ 差分曼彻斯特 (Differential Manchester)编码
◆ 4B/5B编码
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding） P67-68
◆ 不归零（ NRZ,Non Return to Zero）编码
用两个不为零的电压表示 1和 0（零电平表示无信号）
缺点：接收方无法准确判断每个比特起始位置（不能保证同步）
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
请看下图 ——如何测量？测量准确么？
当一台设备传送一个比特的数字信号时，它将在一定的周期内
（假定为 T） 产生一个持续的信号。一个内置的时钟负责定时。接
收设备必须知道信号的周期，这样它才能在每个 T 时间单元内对信
号进行采样。它也有一个负责定时的内置时钟。剩下的就是确保
收发两端的两个时钟使用同样的 T 。但两个时钟能完全一致么？
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
答案是否定的。 任何物理设备都存在着设计上的局限性
和缺陷。几乎可以肯定任何两个时钟都
存在着微小的差别，这使得设备无法对
传输信号作十分精确的采样。
就象指挥家确保演奏者的同步一样，通
信设备也需要某种机制以使它们的定时
保持一致。 不变的信号不具备同步机制 。
但如果信号改变的话，这种改变就可以
用来保持设备的同步。有些强制信号改
变的编码方案就是基于这个原因。
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱? 四个大箱四箱小箱
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱?
？？
大概是 ……
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
◆ 曼彻斯特编码 （ Manchester Code ）
? 用信号的变化来保持发送设备和接收设备之间的同步。
? 用电压的变化来分辨 0 和 1,即从高电平到低电平的跳变代表 0,
而从低电平到高电平的跳变代表 1 。
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1.2 数据通信的基本概念
? 下图给出了比特串 1 0 1 0 01 10 的曼彻斯特编码。如图所示，
信号的保持不会超过一个比特位的时间间隔。即使是由若干个
0 或 1组成的数字 序列，信号也将在每个时间间隔的中间发生
跳变。从而使接收设备的时钟与发送设备的时钟保持一致。曼
彻斯特编码的一个缺点是需要双倍的带宽。也就是说，信号跳
变的频率是 N R Z编码的两倍。
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1.2 数据通信的基本概念
用户 A 用户 B
我发了几个大
箱几个小箱?
哈哈,
我知道了 !
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1.2 数据通信的基本概念
◆ 差分曼彻斯特 （ Differential Manchester） 编码
? 和曼彻斯特编码一样，在每个比特时间间隔的中间，信号都会发生跳变。
? 区别在于每个时间间隔的开始处。 0 将使信号在时间间隔的开始处发生跳
变。而 1 将使信号保持它在前一个时间间隔尾部的取值。因此，根据信号
初始值的不同,0 将使信号从高电平跳到低电平，或从低电平跳到高电平。
接收端通过检查每个时间间隔开始处信号有无跳变来区分 0 和 1 。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.1 信号与信道
e、编码（ coding）
◆ 4B/5B编码 P68
曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码每个比特需要多达两次信号状态
跳变，这就意味 10Mbps的数据速率将线路上的信号状态每秒变化
20M次 (20M波特 )，编码效率只有 50%（常用于 LAN中）。
4B/5B编码 以 4个比特为一组进行编码，编码位数为 5个。（从
25=32个可能的编码中取出 24=16个来表示 0～ F，使每组编码中 0的
个数不超过 3个,1的个数不少于 2个）。
编码效率达 80%（ 100Mbps→125M 波特）。
4B/5B用于百兆位以太网,8B/10B用于千兆位以太网。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.2 数据通信系统模型
【 数据通信 】 数字计算机或其他数字终端装臵之间的通信。
其特点是：其信源和信宿产生和接收的都是数字信号。
数据通信系统模型
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1.2 数据通信的基本概念
数据通信系统的组成：
信源,产生要传输的电信号（这个信号称为 基带信号 ）。
发送设备（编码器 +变换器）,将信源产生的信号变换为适合于信道传输
的信号。最常见的变换方式是正弦调制。经正弦调制后的信号称为
频带信号 。
信道,信号传输媒介的总称。信道有两种类型：有线信道（双绞线、光
纤等）；无线信道（微波、红外等）。
接收设备（反变换器 +译码器）,将接收到的信号进行反变换，从存在干
扰的信号中正确无误地恢复出原基带信号。
信宿,信息传送的终点。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.2 数据通信系统模型
?DTE (Data Terminal Equipment，数据终端设备）
如连网的微机（信源或信宿）
?DCE (Data Circuit-terminal Equipment，数据电路端接设备）
如 MODEM
数据通信系统的基本构成
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.3 基带传输
所谓“基带传输”，是指信道上传输的是没有经过调制的数字信号。 数据通信
中，编码器输出的信号都是数字基带信号。
使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段
（０至最高允许频率），所以 同一时间同一电缆中只能传送一种信号 （基带信
号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。
基带传输需要解决两个问题：
〃 基带数字信号的编码
〃 收发两端之间的同步问题
基带传输常用编码方法：曼彻斯特编码 /差分曼彻斯特编码，后者技术复杂，但
抗干扰性强。
基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输 (通常
10～ 50Mbps)
传输电缆：５０ Ω同轴电缆或双绞线等
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.4 频带传输
基带传输必须使用有线信道,且传输距离有限。为了进行远距离传输，需要借助调频
振荡信号（载波）来运载。利用调制来传输数字信号的方式称为, 频带传输, （使用
模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频谱）。其传输信号可通过“多路复用技术”
在同一电缆中形成多个传输频道，所以 同一时间同一电缆可由不同频道分别传送 数据、
声音、图形、图像等不同信号，又称“宽带传输”。
频带传输的优点是可在同一线路或信道上同时传送几路数据,使信道利用率提高。
传输电缆：７５ Ω同轴电缆、光缆等。
基带传输和宽带传输比较
基带传输 宽带传输
传输数字信号 传输模拟信号
占用整个频段 可采用多路复用技术
双向传输 单向传输
几千米范围 几十千米范围
传输速度快 传输速度较慢
适合于 LAN 适合于远程连接的各种网络
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
比特的传送和接收是通过收发两端
的定时时钟来控制的 。 发送端利用
它的时钟来决定每个数据位的起始
和结束 。 在接收端, 时钟被用来确
定对信号进行采样取值的位臵和间
隔时间 。 一般情况下, 使两个独立
的时钟精确同步是不太可能的, 它
们都产生自己的漂移, 引起两个连
接采样之间的间隔发生变化 。 由于
接收时钟和发送时钟的差异, 接收
端可能对代表 1位的信号采样两次,
从而多产生 1位, 也可能跳过 1位 。
如图所示, 发送端发出的位串 0010，
因为时钟漂移, 结果被接收端错误
地认为是 00110或 010。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
a.异步传输
? 异步传输是基于这样的事实：在一定的比
特数目内，时钟漂移的程度是有限的。它
让接收端的时钟在某一时间点上跟一个发
送端的时钟信号同步，并开始自己的独立
走时，在误差积累到采样发生错误之前，
可以保证正确接收到若干位。
? 在异步传输中，数字以字符为单元发送。
每个字符的长度一般为 5～ 8位。在每个字
符前设臵 1位起始位，在每个字符后设臵
1～ 2位停止位。同步仅在每个字符接收期
间维持，接收端在每个新字符的开头都将
开始重新进行同步（时钟校准）。
? 异步传输中，任何两个字符之间的时间间
隔可以是随机的、不同步的（故称“异
步”）。异步方式实现简单，设备低廉，
但传输效率低（每个字符须加 2～ 3位作起
止位），适用于低速（每秒 10～ 1500个字
符）的终端或电传打印设备，以及使用
MODEN传送数字数据的拨号电话线路。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.5 数据传输的同步方式
b、同步传输
使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同
步，所以每次发送的数据块长度可以很大。实现的方法
有：
①自同步法 在传输的信号中嵌入时钟信息，使接收端能
从接收的信号波形中提取时钟信息（如采用曼彻斯特 /
差分曼彻斯特编码，每一位中间的波形跳变即为时钟信
息 )。
②外同步法 在发送端和接收端之间提供单独的时钟线路，
或发送端在发送数据前先发一串同步时钟脉冲（同步字
符串），接收端按这个时钟频率调整采样频率。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.6 通信方式
按数据传输方向分：
【 单工 simplex】 数据只能单向
传送（如看电视，无法将信息
反传给电视台），主要用于数
据采集系统。
【 半双工 half-duplex】 数据可以
双向传送但无法同时传送 (如对
讲机 ),一般用于计算机网络非主
干线路。
【 全双工 full-duplex】 数据可以
同时双向传送 (如打电话双方可
以同时对讲 )，主要用于计算机
间通信。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.6 通信方式
按数据传输顺序分：
【 并行通信 】 并行通信传输中有多个数
据位同时在两个设备之间传输。并行方
式适用于近距离通信，优点是传输速度
快，处理简单。
【 串行通信 】 串行数据传输时，数据是
一位一位地在通信线上传输的，先由计
算机内的发送设备，将几位并行数据经
并 --串转换硬件转换成串行方式，再逐
位经传输线到达接收站的设备中，并在
接收端将数据从串行方式重新转换成并
行方式。串行方式适用于远程通信，其
速度要比并行传输慢得多，但传输线路
费用低，且可利用现在的公用电话系统
进行计算机连网通信。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.7 多路复用技术 (multiplexing)
多路复用技术就是把许多个单个信号在一个信道上同时传输的技术。
? SDM（空分复用技术） 各子信道是一独立的物理链路（如一条电缆中
包含成百对线路）
?FDM（频分多路复用技术） 好比将本来一条公路的运输，变成又在公
路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输（适用于模拟信号传
输） —— 电台广播
?TDM（时分多路复用技术） 好比将本来只专门为一个人提供服务变成
分时为众人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处
理的过程往往远大于数据传输的过程 —— 甚至接收后只是存储起来
（适用于数字信号传输）
?WDM（波分复用技术） 在一根光纤传输两个光波（通过波长为
1310nm和 1550nm），主要用于接入网，很少用于长距离传输。
?DWDM（密集波分复用技术） 即能将几种不同波长的光信号组合起来
（合波）通过光纤进行传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开
（分波）送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前 16波和 32波
DWDN技术已完全成熟并得到广泛应用,48波和 96波也开始商用化，
200波系统实例室研究也见诸报道。 国内 10GDWDM宽带光网已进入商
业化阶段。
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1.2 数据通信的基本概念
1.2.7 多路复用技术
频分多路复用 FDM和时分多路复用 TDM是
两种最常用的多路复用技术。
在物理信道的可用带宽超过单个原始信号
所需带宽情况下，可将该物理信道的总带
宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同
(或略宽 )的子信道，每个子信道传输一路信
号，这就是“频分多路复用”。
“时分多路复用”则是将一条物理信道按
时间分成若干个时间片轮流地分配给多个
信号使用。每一时间片由复用的一个信号
占用，这样，利用每个信号在时间上的交
叉，就可以在一条物理信道上传输多个数
字信号。时分多路复用技术不仅局限于传
输数字信号，也可同时交叉传输模拟信号。
信号在物理信道中传输时，线路本身电器特性
造成的随机噪声、信号幅度的衰减、频率和相位
的畸变、电器信号在线路上产生反射造成的回音
效应、相邻线路间的串扰以及各种外界因素（如
大气中的闪电、开关的跳火、外界强电流磁场的
变化、电源的波动等）都会造成信号的失真。在
数据通信中，将会使接收端收到的二进制数位和
发送端实际发送的二进制数位不一致，从而造成
由,0” 变成,1” 或由,1” 变成,0” 的差错。
1.3 传输差错检测与校验技术 P78-90
1.3.1 传输差错的产生
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传输差错产生的原因：
〃 信道本身的随机热噪声 随机错误（某位错），可通过提
高
信道的信噪比等方法来抑制
〃 外界原因引起的冲击噪声 突发错误（一连串码元均出错）
【 突发长度 】 从突发错误发生的第一个码元到有错的最后一个
码元间所有码元的个数
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.1 传输差错的产生
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一位差错：
数据单元中仅某一位差错
多位差错：
数据单元中两位或两位以上
差错
突发差错：
数据单元中连续两位或两位以
上差错
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.1传输差错的产生
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发生差错的码元数
Pe = ————————————
接收的总码元数
在计算机网络中，误码率一般要求低于 10-6。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.2 误码率
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最简单的差错控制方法是将每一个数据发送两遍。接收方将这两遍数据进行比较，如有任
何不同，即可认定出错了。但这样做将使传输速率大大下降，因为不仅数据本身传输时间要加
倍，而且逐位比较也要花费大量时间。
差错控制最常用的技术是在每个数据单元中加入一些称为“冗余码”的附加数位（差错控
制编码）。这种技术之所以被称为“冗余校验技术”，因为一旦传输被确认无误，那些附加的
冗余数位便被自动丢弃了。
信息位 +冗余位 =发送的码字
（生活中，输入密码或告诉对方电话号码两遍，第二遍给出的即为“冗余位”）
信息位 —— 要发送的数据
冗余位 —— 差错控制编码
差错控制编码 分为：
〃 ◆ 检错码 （用于自动发现传输差错的编码）
〃 ◆ 纠错码 （不仅能自动发现而且能自动纠正传输差错的编码）
编码效率：
k k
R= ——— = ———
k+r n
式中 k-码字中信息位数 r-码字中冗余位数 n-码字总位数
差错控制的两大目标：尽量降低误码率，尽量提高编码效率
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.3 差错控制编码
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① 自动请求重发 ARQ（ automatic request for repeat）
——自动发现差错并要求对方重发
②前向纠错 FEC（ Forward Error Correction）
——自动发现并纠正错误
ARQ只需检错码，编码效率高，设备简单，但要求双向
信道，发送方要有数据缓冲区。
FEC要用纠错码，编码效率低，设备复杂，但实时性好，
只需单向信道。
数据通信中使用更多的还是 ARQ差错控制方式。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.4 差错控制方式
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① 奇偶校验码（ parity check）
通过增加冗余位使码字中, 1”的个数保持奇数或偶数
的编码方法。简单经济，但漏检率较高。
■ 垂直奇偶校验
■ 水平奇偶校验
■ 水平垂直奇偶校验
②循环冗余码（ CRC,cyclic redundancy code）
漏检率极低，也便于实现，在计算机网络和数据通信
中应用极广。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 P80-83
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?垂直奇偶校验
编码和校验实现最简单 （图 3.1）
最常用而且最经济的检错技术。
?偶校验（ even-parity check）
使码字中, 1”的个数保持偶数
?奇校验（ odd-parity check）
使码字中, 1”的个数保持奇数
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ 奇偶校验）
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垂直奇偶校验可以检测出所有的 1位差错，但只能检测差错数为奇数的
多位差错或突发差错。差错漏检率 ≈1/2。
【 例 】 原始数据 000111011，采用偶校验。
则发送端通过线路传输发出的码字为 1000111011。
若接收端接收到的是 1111111011 或 0110111011
或 1100010011，将均被拒收。
但若接收端接收到的是 1110111011或 1100011011或 1000011010，
仍会通过验收（漏检）。
编码效率：
(设发送的信息块中有 p个二进制位,发送时另加一个奇校验位或偶校验位 )
p
R= ———
p+1
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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?水平奇偶校验
差错漏检率＜ 1/2
编码和校验实现复杂
（图 3.2 ）
?水平垂直奇偶校验
（图 3.3）
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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?水平垂直奇偶校验
误码率可减少到原误码率 1/100～ 1/10000，但如某个信息段中出现偶数
个差错，而另一个信息段的对应位置处也正好都出现差错，这种差错无
法检测出来。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （奇偶校验）
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
? 一种最有效的冗余校验技术。与基于加法的奇偶校验不同,CRC基
于二进制除法。在 CRC中，不是把二进制数位相加来获得一个所需
的奇偶数位，而是在数据单元（比如一个字节）的后面附加一个称
为,循环冗余码” 或, CRC余数” 的冗余数位串，使该数据单元可
被另一个预先给定的二进制数完全除尽。接收端将所接收的数据单
元用同样的二进制数相除，如果无余数，则可认为所接收的数据单
元正确无误，如果有余数，则认定该数据单元已有差错，
? CRC所用的冗余位串是通过将数据单元除以预先给定的除数获得。
余数即为,循环冗余码” 。一个有效的,循环冗余码” 应具有两种
品质：必须正好比给定的除数少一位，附加到数据串后必须使新形
成的位串能被该除数完全除尽。
? CRC差错校验的理论和实现都很容易理解。唯一复杂的是如何获得
“循环冗余码” 。以下给出求,循环冗余码” 三个基本步骤。
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? 首先，将 n位 0附加到数据单元的后面。 n比预定的除数（ n+1位 )少一位。
? 其次，使用二进制除法将这个新加长的数据单元除以预定的除数。由此产生的余数即
为所谓, 循环冗余码, 。
? 最后，用上一步中获得的 n位, 循环冗余码, 替换数据单元中附加的 n位 0。如果余数小
于 n位，可将其高位不足部分设为 0。如果除后余数为 0——即原来的数据单元本身可被
除数除尽 ——则, 循环冗余码, 为 n位 0。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?接收端先收到数据单元，然后又收到“循环冗余
码”。接收端将由这两个部分组成的整个位串作为
一个整体用相同的除数相除，以求出 CRC余数。
?如果传送来的位串没有差错,CRC校验的结果是余
数为 0，该数据单元被接收。如果传输过程上位串
被改变了，余数为非 0，该数据单元被拒收。
?除了信息块在传送中产生的变化（差错）正好与除
数值一模一样的情况,CRC将检测出所有可能的错
误。即使使用上述四位除数，发生漏检的概率也是
很低的。常用的 CRC除数（使用 13位,17位和 33
位），可将漏检的概率下降到接近为 0。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?, 循环冗余码, 的产生
,循环冗余码, 的产生使
用所谓, 模 2”除法。右图
为其过程示意。第一步，
从被除数的高 4位中减去 4
位的除数。从被除数相应
的数位上减去除数的每一
位而不影响高一位。本例
中，除数是 1101，从被除
数的高 4位（ 1001）中减
去，得到 100（余数中左边
的 0省略）。然后被除数中
下一位被加入，使余数的
位数等于被除数的位数。
下一步,1000-1101，得
101，以此类推。
（按位作异或运算）
参见 P87
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
生成的码字,100100001
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?多项式
产生, 循环冗余码,
的除数通常不是用 0和 1二
进制位串表示，而是用一
个代数多项式（称为, 生
成多项式, ）表示。使用
生成多项式的原因有两个：
简短，且可从数学角度验
证有关概念。（进行多项
式除法时，只要对其相应
系数相除即可）
生成多项式示例,
x3+x2+1
（ 4位除数,1101）
通常，其他有关部分亦可
用多项式表示 （ P87） 。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
G(x)=x3+x2+1
Q(x)
E(x)
接收端
R(x)=1
X3·K(x)=x8+x5
生成的码字,100100001
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? 常用的, 循环冗余码, 生成多项式已有三个国际标准：
CRC-12 = x12+x11+x3+ x2+x+1
（ 13位除数,1100000001111）
CRC-16= x16+x15+x2+1
（ 17位除数,11000000000000101）
CRC-ITU= x16+x12+x5+1 （ ITU-国际电信联盟 ）
（ 17位除数,10001000000100001）
另外还有（在若干网络协议中被规定为选件）：
CRC-32=x32+x26+x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+
x5+x4+ x2+x+1
（ 32位除数,100000100110000010001110110110111）
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.5 常用检错码 （ CRC）
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?理论上，自动纠正每一个二进制代码的传输差错是
可以做到的。但纠错码比检错码复杂得多，而且需
要更多的冗余位。用于多位或突发差错纠错的位数
太大的，以致大部分情况下，将使编码效率低到不
可接受的程度。为此，大部分纠错码只限于处理 1
位,2位或 3位差错。
?在数据通信中，最常用的纠错码是所谓“海明
码” (Hamming Code），是 R.W.Hamming 于
1950年提出的，主要用来纠正 1位差错 。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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?1位差错的纠错
奇偶校验可以检测出 1位差错的情况，
方法是加上一个冗余的奇校验位或偶校验位。
纠错则需确定其中哪位有差错。如果要确定
一个 ASCII字符（ 7位）中的某位差错，此时
需要区别 8种情况：没差错，第 1位错，第 2
位错,…,第 7位错。于是，需要 3个冗余位
来表示 8种不同的状态（ 000-111）。实际
上,3位冗余是不够的。因为，冗余位本身
也可能出现差错！
如何计算数据位为 m时纠错所需的冗
余位数 r呢？此时数据传输的位数总和是
m+r，且要求 r必须能够至少表示 m+r+1种
状态。其中，一种状态表示无差错,m+r种
状态分别表示 m+r位出现差错。
由于 r 位二进制数可以表示 2r种不同的
状态。所以，要求 2 r大于或等于 m+r+1。
2 r ≥ m+r+1
由此可计算出所需的 r值。
如果 m=7（ ASCII代码），则能满足上
式的最小 r值是 4。因为：
24≥ 7+4+1
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
数据位数
（ m）
冗余位数
（ r）
总位数
（ m+r）
1
2
3
4
5
6
7
2
3
3
3
4
4
4
3
5
6
7
9
10
11
部分 m值与 r值对照表
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?海明码
了解了如何计算 1位差错纠错时所需的冗余位数，但又如何利用这些冗余位来确
定具体哪位差错呢？ 1950年,R.W.Hamming提出了一种实用的解决方法。
冗余位的定位
海明码可用于任何长度的数据块，并利用了上面讨论的数据位数和冗余位数的
关系。例如，一个 7位 ASCII码要求 4个冗余位，它们可以附加在数据位的后面，亦可
散布在数据位之中。下图中，各冗余位处于第 1,2,4,8位（ 2的 n次方处），分别
用 r1,r2,r3,r4表示。
11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
表中,r-冗余位
在海明码中，每一个 r位都是一组数据位的奇偶校验码。用于计算 7数据位 4个 r
值（奇偶校验码）的方案是：
r1 1,3,5,7,9,11位
r2 2,3,6,7,10,11位
r3 4,5,6,7位
r4 8,9,10,11位
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
d d d r d d d r d r r
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1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
为了搞清楚这
种技术后面的
窍门，不妨看
看每一数位的
位臵号（用二
进制表示）。
r1位使用的是
所有位臵号右
侧为 1开头的
数位。 r2使用
的是所有位臵
号第 2位为 1的
数位，以此类
推。（右图）
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?各 r位值的计算
（设各 r位要求偶校验）
每一个数据位都可能
包括在多个奇偶校验
码计算中。例如，本
例中每个数据位至少
包括在两组计算中，
而各 r位均只被包括一
次。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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?差错检测
假设上述数据发送后，接收
端收到的是,10010100101
（第 7位差错）。
此时接收端取出接收结果，
并使用与发送端相同的方法
计算出一组新的奇偶校验码。
然后将这些奇偶校验码按 r
的顺序（ r8,r4,r2,r1）组成
一个二进制数。本例中，组
成的二进制数是 0111（十进
制数 7），这就是准确的差
错位臵。
?纠错
一旦找出差错位，接收端即
可将该位的值反转，以纠正
差错。
1.3 传输差错检测与校验技术
1.3.6 常用纠错码
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1.4 通信网络数据交换技术 参考教材 P173-179
? 最简单数据通信：两站点直接
用线路连接。
? 一般通信网络，则根据网络结
构的不同可以分为交换通信网
络和广播通信网络。
? 广播通信网络中的通信方式是
广播式，所有网络节点共享通
信媒介，不需要中间节点的介
入。 LAN一般为广播通信网络。
? 交换通信网络是由若干个网络
节点按照某一拓扑结构相互连
接而成的。数据的传送从源节
点开始，需经过若干中间节点
转发（交换），才能最终到达
目的节点。限于经济性或连接
的非永久性,WAN一般为交换
通信网络。
【 名词 】 站 节点（结点）
广播通信网络
交换通信网络
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1.4 通信网络数据交换技术
一般来说，对数据交换有下面五个基本要求：
? 要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求
? 在交换的连接过程中的速度要快
? 高的传输准确性
? 适应用户的实时性要求，网络时延要小
? 能满足用户各种数据通信业务的需要
常用数据交换技术有,
? 电路交换
? 报文交换
? 分组交换 虚电路分组交换 数据报分组交换
? 信元交换
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1.4 通信网络数据交换技术
1．电路交换 (circuit switching) P174
通信时需在两站间通过交换结点（交换机）
先建立一条独享的通信“线路”,即所谓
“通信通道”。
通信过程 —— 三次握手（ handshake）：
?建立连接（ hello） — 电路建立
源端向网络系统发送一个带目标端地址的
请求联接信号（呼叫），中间结点按一定
路由算法分配一条可能达到目标的信道，
在这个请求呼叫的联接过程中，各中间结
点, 记住, 了联接中的输入输出对应关系，
相当于在源端和目标端间临时分配了一条
直达通路，直至取消（例：打电话前先摘
机拨号）。
?数据传送（ talk）
数字或模拟数据 一般为全双工 (即可同时
在两个方向传输数据 )(ACK，确认）
?取消连接（ bye） — 电路释放 (电路拆除）
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1.4 通信网络数据交换技术
1．电路交换 (circuit switching)
电路交换是由传统的电话通讯方式发展起来的一种交换方式。
特点：
① 通信通道利用率很低（连接期间专用该通道，空闲照样付费）
数据通信时真正占用线路的时间一般不超过 10%甚至只有 1%（语音通信最高可
达 80%）。而且建立电路和电路释放时间较长，小数据量传送不经济。
② 实时性好（连接期间无延迟）
③ 带宽固定（不适合猝发性大通信流量），整个线路要求单一速率，无差错控制
功能
④ 只能一对一通信
⑤ 交换设备简单（纯硬件），收发速度快
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1.4 通信网络数据交换技术
2．报文交换 (message switching)
采用 存储转发（ store-and-forward）
技术实现数据传输，即 A站发出的
数据被整个地作为一个“报文”
（对报文大小没有限制），而且传
送在每个中间节点处都要先存储一
下再转发给下一节点。它是由传统
的邮递通讯方式发展起来的一种交
换方式，这种方式直接以一次传送
的信息包（报文）为单位组织通信，
如一封信、一个文件或一个电子邮
件等，信息包的长度不定，自带目
标用户地址。它没有连接和取消连
接的过程，每个信息包在传输过程
中只是一段一段地占用信道，而不
是占用整个链路。
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1.4 通信网络数据交换技术
2．报文交换 (message switching)
特点,
① 通道可复用（连接期间无需 独
占通道，多个报文可分时共
享同一通道）
② 带宽可调变（对猝发性通信
流量十分适合）
③实时性差（存储转发过程引
起通信延迟），不适用于语
音和视频之类实时或交互式
的通信要求
④ 可实现一对多通信
⑤ 交换设备（节点）需用大容
量存储器的电脑设备
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
类似于报文交换技术，但所传输的
数据被分割成一个个不等长的“分
组”（ packet，包）进行传送。由
于每个分组数据包很小（一般为几
千个二进制位），传送设备只需将
它们保存在主存中再转发，而无需
存储在物理存储设备中，所以速度、
效率和实时性均优于报文交换。 报文交换
分组交换
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
分组交换的方法有两种：
?数据报 (datagram)
分割后的 各个数据包（带有目的
地址）通过网络单独发送到目的
站再装配复原 ——, 无连接”方
法。
?虚电路（ virtual circuit）
传送方式类似电路交换（建立连
接 — 数据传送 — 取消连接），但
连接是“虚拟”的，数据包在每
个节点处仍需存储转发，并不独
占线路，所以可进行多路通
信。 ——, 面向连接”方法。
数据报交换
虚电路交换
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1.4 通信网络数据交换技术
3.分组交换（ packet switching）
比较,
?数据报 (datagram)
无需呼叫建立连接阶段,所以传输
少量数据时比虚电路快。分组可
绕过故障节点到达目的地，但不
保证分组能按序到达，数据丢失
也不知晓。
?虚电路（ virtual circuit）
传输前需先建立连接，所以适用
于两端之间大数据量交换。能保
证每个分组按序正确到达。但构
成虚电路的某个节点或链路出故
障时，虚电路完全失效。
数据报交换
虚电路交换
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1.4 通信网络数据交换技术
三种交换技术小结,
? 电路交换
在数据传输之前必须先通过呼叫设臵一条
完全的通路。在线路拆除 (释放 )之前，该
通路由一对用户完全占用。电路交换效率
不高，适合于较轻和间接式负载使用租用
的线路进行通信。 LAN中广泛使用。
? 报文交换
报文从源点传送到目的地采用存储转发的
方式，报文需要排队。因此报文交换不适
合于交互式通信，不能满足实时通信的要
求。
? 分组交换
分组交换方式和报文交换方式类似，但报
文被分成分组传送，并规定了最大长度。
在数据报分组交换中，目的地需要重新组
装报文。在虚电路分组交换中，数据报传
送之前必须通过虚呼叫设臵一条虚电路。
分组交换技术是在数据网中最广泛使用的
一种交换技术，适用于交换中等或大量数
据的情况。
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1.4 通信网络数据交换技术
4.信元交换（ cell switching）
又称“快速分组交换”。数据被切分成一个个固定大小的“信元”（如 53字
节），这样允许交换以硬件形式完成，同时不必进行复杂的计算，使交换更快
速。
特点：
?高速交换，又适应于不同速率的要求，特 别适合于多媒体信息的传送
?通信设备价格极高（“贵族网络”）
?能最充分支持 QoS
采用信元交换技术的主要网络是 ATM（异步传输模式）网络。
【 QoS】 服务质量（ Quality of Service）
体现了数据网络提供服务的能力。服务质量可以由一些特定的参数来
描述。客户和通信提供者可以协商这些参数的值。对于每一个服务质
量参数，其最差情况下的值被指定了，要求通信提供者必须要达到或
超过该值。衡量 QoS的主要性能指标有：带宽控制、传输延迟、读码
特性、流量控制、抖动控制和实时特性等。从用户的角度看,QoS是
通信业务的质量要求，从网络的角度看,QoS是网络的整体性能。
目前真正能达到多媒体应用所需的 QoS要求的是 ATM。（正如人到餐
馆就餐一样，低档餐馆只提供所需的饭菜，而顾客可能还要求卫生、
快捷、空调、包箱、卡拉 OK等 ——, 服务质量”）交换技术小结：
线路交换可以提供充分的带宽，报文交换通过灵活地对多种请求提供服
务从而有效利用带宽，信元交换具有线路交换和报文交换的优点。线路
交换常用于电话通信、低速数据通信、用户电报（ telex）等，报文交
换常用于公众电报转换网。计算机网络中一般使用线路交换、分组交换
和信元交换三种技术。
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1.5 外网接入
? 现代网络，与外网（特别是因特网）的连接是
必不可少的。对一般用户而言，一般是通过接
入第三方的通信网实现 WAN连接，所以网络
工程师需要了解各种接入的通信网的性能和线
路使用情况 (费用等 )。
? 通信网通常有三种类型：公共服务通信网、高
速光纤通信网（ SDH,ATM和 B-ISDN）和
无线移动通信网。 常用三种交换技术则有：电
路交换、分组交换、信元交换。
? 本节仅要求了解常见通信网的名称、类型和特
点。
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1.5 外网接入
（ 1） PSTN （公用电路交换网 ） DTE+Modem+电话交换机
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1.5 外网接入
（ 1） PSTN （公用电路交换网 ） DTE+Modem+电话交换机
? PSTN即许多家庭或单位个人使用的拨号网络。
? PSTN即指一般的公用电话网，是一种以模拟技术为基础
的电路交换网络。用它构造计算机网络通信费用最低，但
其数据传输质量和传输速率也最差。最方便之处是：凡是
电话线所到处均可通过一个 Modem接入计算机，构成计算
机网络。由于 PSTN用户线的信道频带已按话音传输要求
设计为很窄的 4kHz，所以数据终端设备联接 PSTN的接口
速度很难提高，即使采用高速 Modem技术也只达 56kbps
（一路数字话路速率在 64kbps以下）。
? 其系统为多级多层次的网络型结构，典型结构为：
DTE+Modem+用户专用小型交换机 PBX（ Private Branch
eXchange） +市话局交换机 +长途局交换机 +多路复用载波
机 +长途宽带信道。
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
由数字交叉联接设备 DCCS（ Digital Cross Connect System）及各种数字信
道组成的、以传送计算机数据为目的的公共服务通信网。
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
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1.5 外网接入
（ 2） DDN （数字数据网 ） DTE+基带 Modem+DCCS交换机
? 采用数字传输信道传输数据信号的通信网，用户的终端设备通过
DTU（基带 MODEM）与就近的 DCCS节点机相连。 DCCS是一种具
有交换功能的多路复用 /分用设备，其基本系统结构和功能与 PSTN
中的局间数字程控交换机无本质区别，但其交换控制（输入和输出
的连接选择）由 DDN网管中心 NMC统一集中控制，而 PSTN由用户
拨号自动寻址。因此，用户要使用一条从某地到某地的 DDN信道，
必须向 NMC申请。国内主要是中国公用数字数据网 (CHINADDN)。
? DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以传
输质量高。 采用专线连接的方式而不必选择路由，直接进入主干网
络，传输速度快，网络时延小，线路质量好，是目前使用最多、影
响最大的广域网接入技术。 但 DDN专线需要铺设专用线路从用户端
进入主干网络，用户 除了需要交纳昂贵的网络流量费，还有一笔可
观的线路月租费，相同带宽费用是其他上网方式的很多倍，用户端
还需要专用的接入设备和路由器，不适合普通的互联网用户。
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1.5 外网接入
（ 3） PSDN （分组交换网） DTE+（集中器） + 分组交换机
PSDN诞生于 70年代,是广域网发展早期在分组交换和统计时分复
用技术基础上构成的以数据通信为目标的公共数据网。互联的交换机
组构成 PSDN交换网的核心,每台交换机都具有分组交换功能,故称, 分
组交换机, （ PSX,Packet Switch eXchange )。交换机根据 DTE送来
的分组报文所携带的地址信息,按一定路由算法在交换网内选择转发路
径。
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1.5 外网接入
（ 3） PSDN （分组交换网） DTE+（集中器） + 分组交换机
?用户设备通过“集中器”或直接接入分组交换机。使用集中
器的目的是便于用户就近接入。
?PSDN采用 X系统标准，其中 PSX和 DTE之间的联接和通信标
准为,X.25 建议”，故 PSDN网又称,X.25网”。 DTE用户
终端只要外部接口符合 X.25分组交换技术建议标准，就可接
入任何公司的 X.25网。
?DTE到集中器或直接到 PSX使用的物理线路称“用户线”，
常用专线（短距）或租用 PSTN线（通过同步的频带 Modem
接入）。 PSX间则常使用数字 PSTN高速信道。
?PSDN采用虚电路（面向连接）技术，比 PSTN具有更好的信
道利用率，常用于构筑广域网。 传输速率 ≤64kbps。
?PSDN最大优点是在传输中可进行差错校验，因此能够在线路
误码率较高时保障数据完整、可靠的传输。但现在线路质量
已大大提高,PSDN已进入暮年。
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1.5 外网接入
（ 4） FRN （帧中继网）
?是在简化 X.25协议基础上形成的一种基于光纤的高速、广域
和公共服务的数据通信网，它比 X.25网性能好，比 ATM网成
本低，且易于构造。传输速率 ≤2Mbps。
?与 X.25相比，帧中继交换的是帧（ frame）而不是报文分组。
X.25网强调网内数据传输的高度可靠性，是个确认型的网络，
相邻结点间都要有确认和重发机制；而帧中继着眼于数据的
快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量，是根据当前的传
输设备以及替代铜质线的光纤已能充分保障数据传输可靠性
的前提下设计的，它只在源端点和目的端点间进行确认和重
发，各中间结点间只进行检错，有错即简单把其丢弃。
?帧中继线路质量好，速度与 DDN相当，费用是 DDN的 1/2到
1/4，但帧中继线路质量随网络负载上下波动，传输可靠性比
DDN差。
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1.5 外网接入
（ 4） FRN （帧中继网）
T-carrier（ T载波）,一种多路复用的高速租用线,T载波服务级包
括 T1,T2,T3和 T4。 T载波提供最大传送率是 274Mbps。
Bell系统的 T1载波利用脉码调制 PCM和时分 TDM技术，使 24路采样声音信
号复用一个通道。每一个帧包含 193位，每一帧用 125μs时间传送。 T1系
统的数据传输速率为 1.544Mbps。
T1— 1.544Mbps(64× 24kbps，四条线 )
T2— 6.312Mbps
T3— 45Mbps(28条 T1)亦可租用“部分 T1”（最小为 64kbps）
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1.5 外网接入
（ 5） ISDN（综合业务数字网） DTE+（ TA） +NT2+NT1+ISDN交换机
? ISDN（ Integrated Services Digital Network）,中国电信
将其俗称为”一线通”,是通过对电话网进行数字化发展
起来的。它采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、
可视图文及数据通信等多种业务综合在一个统一的数字
网络进行传输和处理。 ISDN向用户提供两种接口,
基本速率接口 BRI（ Basic Rate Interface） 提供 2B+D信
道，即两个 64kbps 的 B信道，用于话音、数据和图像的
传输，一个 16kbps 的 D通道，用于传输信令或分组信息，
总带宽 144kbps。 （常用于个人用户）
基群速率接口 PRI（ Primary Rate Interface） 提供 23B+D
（ 1.54Mpbs）或 32B+D（ 2.048Mbps）信道。（常用于
网吧类 LAN与 Internet的连接或重要部门的 DDN备份）。
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（ 5） ISDN（综合业务数字网） DTE+（ TA） +NT2+NT1+ISDN交换机
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1.5 外网接入
（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
xDSL是一组数字用户环路 (Digital Subscriber Loop）技术，其中 x表
示有若干种（见下表），它利用现在电话线铜缆用户线中的 2对或 3对
双绞线实现高速数据接入。 XDSL有对称（如 HDSL）与非对称（如
ADSL）之分来满足不同的用户需求，所谓对称与非对称是指上行与
下行的带宽是否相同。
简称 含义 下行传输速率 上行传输速率 传输距离
ADSL 非对称 DSL 1.5～ 8 Mbps 64kbps～2Mpbs 3000 ～6000米
HDSL 高速 DSL 1.5～ 8 Mbps 1.5～ 8 Mbps 2/3× ADSL
VDSL 甚高速 DSL 51～ 55 Mbps 1.6～ 2.3 Mbps 1000 ～ 6000英尺
SDSL 对称 DSL 384 kbps 384 kbps
RADSL 速率自适应 DSL 7 Mbps 1 Mbps
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1.5 外网接入
（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
目前最常用的是中国电信开通的 ADSL业务（ Asymmetric Digital
Subscriber Line）即, 非对称数字用户线, 。它在普通电话线的底频语音上
叠加高频数字信号，能够提供高达 8Mbps的高速下行速率和 2Mbps的上行速
率，传输距离可达 3～ 6千米。它无需修改任何现有协议和网络结构 (只需在
电信公司的线路出口和用户的电话线路入口各加一台 ADSL调制解调器 )，即
可在电讯公司与最终用户间架起一座高速通道。当在你身边的电话线两端分
别放臵 ADSL Modem时，在这段电话线上便产生了三个信息通道：
一个速率为 1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；
一个速率为 16Kbps-1Mbps的中速双工通道，用于用户上传输出信息；
一个普通的老式电话服务通道，用于普通电话服务。
且这三个通道可以同时工作。在铜线两端安装 ADSL Modem的作用是接
收基带数据，然后通过调制技术形成高速模拟信号进行传输。
其特点是可以充分利用现有的铜缆网络，在线路两端加装 ADSL设备即可
为用户提供宽带服务，如访问因特网、视频传输、网上购物、远程教学等。
2001年 11月信息产业部发布了基于 ADSL的用户接入网网管标准 YD/T 1147-
2001，并确定它为行业标准。
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（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
ADSL有虚拟拨号和专线接入两种使用方式。前者类似
于一般拨号上网，后者类似于一般专线上网。
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（ 6） xDSL（数字用户环路） DTE + ADSL Modem+交换机
尽管业内专家认为 ADSL还不是真正的宽带，不代表未来宽带发展的方
向，而, 光纤到户, (FTTH)才是未来连接 Internet的最高理想，但其昂贵
的价格使其至少在近期无法飞入寻常中国百姓家,ADSL显然是较佳的过渡
方式。
据统计，我国现拥有网民 5800万，宽带用户数量已逾 250多万，而窄带
用户占到了互联网用户总数的 76%左右。在所有的宽带接入方式中,ADSL
的发展最为迅猛，用户总数到 2002年底超过 200万户。相对于其他宽带接入
方式,ADSL具有明显优势：一、速度更快。 1.5MMPEG-1或 4MMPEG-2的
影视点播都只有在 ADSL的前提下才能享受，一个 4M字节的 MP3文件只需要
1分钟多的时间就可以下载完毕。 ADSL为一线一户专线上网，用户独享带宽，
是 ISDN“一线通, 的几十倍。二、安装成本更低。 ADSL可直接利用现有普
通电话线，也不用改造原有线路，大大减少了接入服务商的投资。 ADSL可
以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，可以降低施工和维护成本，
对电话业务没有影响。尽管它对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推
广使用有困难，但目前看来，它的上网、电话两不误令消费者乐于接受。
（ 2002年 12月 09日 来源,北京晨报 ）
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1.5 外网接入
（ 7） HFC（有线电视网） DTE+Cable Modem+有线电视传输系统
HFC（ Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一
种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的, 最后 1公
里, 采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效
地利用了当前的先进成熟技术，融数字与模拟传输为一体，集光电功
能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、
较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，
还可以逐步开展交互式数字视频应用。
HFC的优点是利用现有的有线电视网络，
不需要再单独架设网络，并且速度比较快，
但是它的缺点就是 HFC网络结构是树型的，
Cable Modem上行 10M下行 38M的信道
带宽是整个社区用户共享的，用户数增多，
每个用户的带宽就急剧下降，而且共享型
网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性（整
个社区属于一个网段），数据传送基于广
播机制，同一个社区的所有用户都可以接
收到他人的数据包。
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1.5 外网接入
（ 8） SONET/SDH（同步光纤网络 /同步数字体系传输网）
SONET是美国用于光纤数据传输的标准，最大的可以达
到 9.953Gbps。实际线路速率接近 20 Gbps,与 SONET相当
的国际标准是 SDH（同步数字体系）。据称,ATM over SDH
有可能成为城域网建设的主流技术之一。
SDH实际上是一种全网时钟同步体系。该体系要求在
SDH传输网中设臵一个高精度、高稳定度的统一的时钟源（常
用具有 10-11稳定度和精度的铯原子钟），由它通过专门的信道
对全网所有网络单元中的时钟进行频率和相位的同步。由于全
网所有节点的时钟保持严格的同步，所以传输数据时不必再考
虑位串同步措施，大大提高了传输效率和速率。
美国和加拿大采用的是 SONET，欧洲和中国采用 SDH。
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1.5 外网接入
（ 9） ATM（异步传输模式）网 P294
ATM是一种基于统计时分复用（ ATDM）的信元交换
方法，而且是着眼于与高速光纤传输介质配合而研制的一
种高速交换技术。它 可同时支持语音、图像和数据等多媒
体信息提供高速交换，充分支持 QoS。
ATM网络的原理：①将传输数据切分为固定长度的信
元传送，可根据业务类型对带宽的需要动态分配信元，执
行异步信元交换；②采用纯交换技术，每个连接都有自己
的独占带宽，数据传送效率高，基本传输速率 155Mbps
（ 最大 2.5Gbps）。
ATM的基本单位是信元（ cell）。每个信元长度为 53
字节，其中前 5个字节为信头 (header），载有地址信息
和控制信息（目的地址、信元类型、优先级等），后 48字
节为净荷（ payload），载有各种形式的信息。
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1.5 外网接入
（ 10） SMDS技术（交换式多兆位数据服务）
SMDS技术（ Switched Multimegabit Data Service）是
一种基于信元交换技术的高速和高性能的连接方式,采用
无连接方法（ 1.5～ 45Mbps ） 。它是美国七个地区性
BELL公司制定的一项宽带通信标准，被设计来连接多个
LAN，主要用于城域网。
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1.5 外网接入
（ 11） DQDB技术（分布式队列双总线）
DQDB技术（ Distributed queue dual bus）是一种
广播式城域网技术。 DQDB由两条单向总线组成，两条平
行的单向总线穿绕于整个城市，各站点同时接于两条总线
之上。每条总线都有一个首端点（ head-end），它产生
一个稳定的 53字节的信元流。每个信元从首端点沿总线往
下传，到达终点时，从总线中消失。目的计算机在发送者
右方时使用上方的总线，反之使用下方的总线。
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1.5 外网接入
（ 12） B-ISDN（宽带综合业务数字网）
使用基于 SDH的 ATM
（ ATM over SDH）网络作为
基本交换网络。 SDH利用同步
时分复用技术（ STDM）和统一
的同步时钟，着重于解决以光纤
为基础的高速数字传输问题。
ATM则是利用异步（统计）时
分复用技术实现数字信号高速传
输和交换的一种模式。它更着眼
于解决高速交换方面的问题。所
以 B-ISDN就是将 SDH的高速传
输能力与 ATM的高速交换能力
结合起来而形成的一种宽带综合
业务数字传输网络。
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1.5 外网接入
（ 13） DWDM技术
现有的光纤城域网基本上都采用的是 SONET/SDH技术，虽然非常适
合语音传输应用，但随着多种数据传输业务的增加，改善网络性能所需的投
资却很难令运营商们接受。另外,SONET/SDH的传输效率和利用率也不能
令人满意。随着数据业务的高速增长，这些问题变得越来越突出。于是，世
界主要的光传输设备提供商推出了 DWDM（密集波分复用）解决方案。
DWDM技术的大容量和波分复用特性非常适合当前宽带网多种业务、
多种协议并存的发展趋势。而城域网正是通信网中最复杂的环节，需要直接
面对多业务、多协议环境,DWDM是目前惟一可以很好地适应这种环境的低
价解决方案。另外，发展城域 DWDM与现有的 SDH网不会发生冲突，两者
可以并存，而且运营商可以通过城域 DWDM网提供 SDH业务，最大限度地
保护前期投资。
2001年 7月 6日,,中国高速互连研究试验网（ NSFCNET）, 重大研
究项目在清华大学顺利通过由国家自然科学基金委组织的验收、鉴定。该项
目是该项目由清华大学、中国科学院计算机信息中心、北京大学、北京航空
航天大学和北京邮电大学联合承担建设，是我国第一个高速计算机互联试验
网络，首次实现了与国际下一代互联网络 Internet 2的连接，标志着我国下
一代互联网研究建设取得重大突破。 NSFCNET采用 200GBPS密集波分复用
DWDM光传输技术，在北京建立了连接六个节点的 2.5－ 10GBPS高速计算机
互连研究试验网，是我国第一个与 Internet 2实现互联的计算机互联网。
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1.6 网络的四种基本系统结构
a．终端／主机（ Terminal/Host）系统 (T/H系统 )
又称主机系统或多用户系统。
操作系统,UNIX（ XENIX）,LINUX
主 机,大、中、小型机，高档微机
特 点：,哑”终端（＝键盘＋显示
器,甚至可以无 CPU 与内
存）
一切事务由主机分时处理
（与 MS-DOS命令不兼容）
说 明,Internet──总体上为 UNIX系
统，网上之 PC机执行模拟终
端程序模拟成终端进入主机
（此时 PC机只是负责将键盘
指令 → 主机，主机处理结果
→ 显示屏，一切处理与 PC机
上的 CPU无关，均由主机进
行）
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1.6 网络的四种基本系统结构
b.工作站／文件服务器 (Workstation/File Server)系统 (W/S系统 )
操作系统,Novell公司出品
的 NetWare（主
流产品）
服 务 器,高档微机
特 点,服务器提供数据
共享服务和传送
管理功能（不处
理数据），工作
站执行应用程序
的所有功能，通
过磁盘映象，又
可象使用本地磁
盘一样使用服务
器上的硬盘。
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1.6 网络的四种基本系统结构
c.客户机／服务器（ Client/Server）系统 (C/S系统 )
操作系统：
Windows NT
Windows 2000 Server
Windows 2000 Advanced Server
服 务 器,高档微机或大、中、小型机
特 点,服务器除提供数据共享和传
送管理服务外，亦可应 Client
机要求提供数据库处理服务
（即对 Client要求的数据记录
作筛选或检索后再传输，从
而减少了传输压力 ──W/S系
统是将整个文件传输给工作
站处理，哪怕所处理的仅为
整个库文件中的一个记录）
基于 C/S系统的网络访问系统资源需要两个独立的实体：
〃 客户机 —— 给出访问系统资源的请求
〃 服务器 —— 管理对资源的访问，但只在收到一个客户机请求时才被激活
（一直空闲等待用户请求）
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1.6 网络的四种基本系统结构
d．对等网络（ Peer-to-peer Network ）系统
操作系统：
Windows 95/98/NT（ Workstation版）
Windows 2000 Professional
服 务 器, 没有专用服务器
特 点,每个工作站既可起客户机作用，
亦可起服务器作用。
例：一台 PC机运行应用程序时，
其他用户还可访问该机硬盘上
的文件，同时该机还可作其他
PC机的网络打印服务器。
初建费用低，简单（必要时加
入专用服务器即可形成 W/S或
C/S系统）
缺点：没有服务器系统中的高级管理和检查功能
一般机器总数达到十台左右，宜停止使用对等网络（对需共享的网络，则应使
用对等网络）。
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1.7 常用网络操作系统
常用网络操作系统（ NOS,network operating system）有：
? UNIX
通用、多用户、分时操作系统，能提供所有的 Internet服
务，具有很好的稳定性、开放性、安全性，但用户界面
较差，版本杂，对主机配臵（多为小型机）和管理人员
素质要求高，且整体集成费用高，适合大中型网络，也
是对安全性和性能要求很高的重要部门（银行、电信、
商业网站等）首选的网络操作系统。
? Windows NT和 Windows 2000的 Server版
采用视窗界面，能提供完善的 Internet服务，对机器和网
管人员素质要求较低，适合于中小型网络，是目前园区
级网络的主流产品。
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1.7 常用网络操作系统
常用网络操作系统（续）：
? NetWare
其 3.XX版本曾是采用 DOS界面工作的中、小型网络操作系统
的主流产品（占 70%以上）。其 5.X以上 版本提供了良好的
Internet服务，其强大的 NDS（目录服务）和安全性等使它可
能成为跨平台、跨地域的新一代主流网络操作系统，适合于大、
中、小型网络，但由于较晚推出，目前市场份额还不大。
? Linux
具有优越的性价比（免费），其源代码公开，具有极强的二次
开发能力，能确保企业在开发时“各取所需”，对主机配臵要
求不高，其内核基于 UNIX，但对管理人员素质要求高，技术
尚不太成熟，目前适合于个人或部门级组网。
? Windows 9X/Me
除了本身可以直接构成对等网，还可通过安装附带的 PWS
（ Personal Web Server）组件，提供 WWW服务。适合于个
人或小单位组网。
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本章作业
P76-77 第 4,5,6,7,16,17题
P116 第 2,5,6题
1．除了 LAN之外，计算机网络还有哪几种基本形式？
2．计算机网络有哪些基本系统结构？其典型网络操作系统分别是什么？
3,W/S系统和 C/S系统的主要区别是什么？
4．请将以下网络术语译成中文：
LAN,WAN,MAN,NOS,full-duplex,network,server,client、
terminal,host,bandwith,TDM,FDM,WDM,DWDM,frame、
QoS,virtual circuit,campus network,modulation,channel、
digital and analog signal,PCM,multiplexing,HFC,ADSL、
DDN,Cable Modem,SONET/SDH,PSTN,B-ISDN,PSDN、
DQDB,SMDS,ATM,packet switching,circuit switching,cell
swicthing
5．解释以下名词：
基带传输 宽带传输 单工 全双工 带宽 多路复用技术 调制
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本章作业
6．说明分组交换技术中虚电路与数据报的区别。
7．指出以下网络技术采用的是何种交换技术？
ATM ISDN X.25 帧中继
8、模拟信号在数字信道上传输时，要进行何种调制？要经过哪
些处理步骤？为什么一条 8位编码的语音线路 PCM信号速率是
64Kbps。
（已知语音线路的模拟信号带宽为 4kHz，使用 256个量化级）
9、数字信号在模拟信道上传输时，要进行何种调制？有哪几种
调制方式？
10,奈奎斯特定理的内容是什么？
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本章作业
思考题：
1、常用外网接入方式有哪些？适合于家庭接入的有哪几种？适
合于网吧接入的有哪几种？适合于校园网接入的有哪几种？
2、常用网络操作系统有哪些？如果你想自己组建一个网站，会
选用哪种网络操作系统？为什么？
3、为什么信号在传输前要进行编码处理？常用编码方式有哪些？
局域网常用的编码方式是什么？
4、什么叫 QoS? 衡量 QoS的主要性能指标有哪些？本章介绍的
网络技术中，能最充分支持 QoS的是哪种？
5、数据通信中的同步问题是指什么？解决这类问题有几种什么
方法？各有什么优缺点？
