1
计算机网络应用基础
2
第 1章 计算机网络基础知识
第 2章 局域网与城域网
第 4章 网络操作系统
第 3章 网络互连与 Internet技术
第 5章 Internet的使用
第 6章 网页制作技术
第 7章 网络管理与网络安全
第 8章 Intranet与电子商务
3
第 1章
计算机网络基础知识
制作者：诸海生
4
1.1 计算机网络概述
1.2 计算机网络的拓扑结构
1.3 数据通信基础
1.4 广域网技术基础
1.5 网络体系结构
返回
本章内容
5
?面向终端的计算机通信网
1.1 计算机网络概述
1.1.1 计算机网络的形成和发展
资源集中在一台主机上，远程终端共享主机资源
通信
装置
通信
装置
通信
装置
终端
主机前置机
面向终端的计算机通信网
公用电话网
6
?分组交换网
? 网络为 通信子网 和 资源子网
? 采用分组交换方式
?网络体系结构的形成
国际标准化组织于 1979年提出了 OSI模型，对网络
体系结构思想的发展起到了积极的推动作用
?Internet的普及与高速网络技术的发展
?Internet的出现与普及, 推动了网络技术的发展
?宽带综合业务数据网, 高速局域网, 异步传输模
式等技术逐渐成熟起来, 并得到应用
7
?功能
?资源共享
?数据通讯
?提高可靠性
?协同处理
?分散负荷
1.1.2 计算机网络的定义与功能
?定义
计算机网络是由多个具有自主功能的计算机
系统，通过各种通信手段相互连接，进行信
息交流、资源共享和协同工作的集合 。
8
?计算机网络的二级结构
1.1.3 计算机网络的组成
网络的二级结构
通信子网
资源子网
资源子网
?通信子网负
责数据通信
?资源子网提
供各种软、硬
件资源
9
?网络硬件
?传输介质
有线介质和无线介质
?网络连接设备
交换机, 集线器, 路由器, 网桥, 网关,
中继器等
?端设备
主要包括主机和终端
?其他网络硬件
网络接口卡（也叫网络适配器）、集中
器、复用器、调制解调器以及网络连接
和布线的配件
10
?网络操作系统
网络操作系统要实现高层协议, 具有管理网
络共享资源的能力
?网络软件
?通信控制软件和网络管理软件
在分组交换网中，在交换结点和网控中心要
配置通信控制软件和网络管理软件
?客户端软件
例如访问 Internet所使用的浏览器, 各种上传
和下载软件
?其他软件
11
?按网络的覆盖范围分类
局域网、城域网和广域网
?按数据传播的方式分类
点到点传播的网络、广播式传播的网络
?按其他方法分类
?按网络的拓扑结构分类
星型网、环形网、总线型网、网状网、混合网 。
?按网络的数据传输速率分类
窄带网、宽带网
?按运营方式分类
公用网、专用网
?按传输介质分类
光纤网、卫星通信网、无线通信网等
1.1.4 计算机网络的分类
12
1.2 计算机网络的拓扑结构
（ a） 物理连接 （ b）拓扑图
网络的物理连接与拓扑图
结点
链路 通路
1.2.1 基本术语
13星型结构
1.2.2 星型结构
? 所有结点与中央结点连
接
? 结构简单、控制简单
? 结点出现故障易于隔离
? 中央结点的可靠性致关
重要
14
1.2.3 环型结构
环型结构
?通信控制分散在各个结点，提高了可靠性
?各结点共享环路
?采用令牌控制，重负载时吞吐量较大
15
1.2.4 网状结构
网状（不规则）结构
?端结点之间存在多条通路，需选择路径
?可靠性高
?通信控制复杂
16
1.2.5 总线结构
总线型结构
?结构简单，可靠性好
?各结点共用总线，广播式传输
?扩充性好，增减结点容易
?总线长度有限
17
?数据和信息
数据是携带含义的实体。数据的含义就是信
息，数据是信息的载体，信息是数据的解释，
是数据所要表达的内容。
1.3 数据通信基础
1.3.1 基本概念
?模拟信号和数字信号
模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信
号在时间上和幅度上都是不连续的
18
?模拟数据和数字数据
以连续值的形式出现的数据是模拟数据，例温
度、压力、声音
以离散值的形式出现的数据是数字数据,例整
数、文字的数字编码
?比特
一个二进制位叫一个比特（ bit）
?信道
用于一路信号传输的通道，称为信道，一条物
理线路常可以被划分为多个信道
19
?带宽
信道所能传送的信号的频率范围称为信道的带宽,
带宽常被用来衡量通信系统传输数据的能力
?数据传输速率
每秒传输的二进制数据的位数（比特数）称为数
据传输速率，常被用来衡量通信系统传输数据的
能力
?延迟
数据从发送端到接收端所经过的时间
20
?面向连接与无连接
面向连接的通信由 3个过程组成
?建立连接
?传输数据
?撤消连接
无连接的通信在传输数据之前不需要建立联系，
发送方可以随时发送数据，但数据中要携带目的
地的地址，网络按照目的地地址把数据传送到目
的地。
21
?传输类型
?数字信号传输数字数据
?数字信号传输模拟数据
?模拟信号传输数字数据
?模拟信号传输模拟数据
1.3.2 信息的传输方式
?通信方式
?单工通信
发送站 接收站信息流向
单工通信
22
发
收
发
收
半双工通信
发
收
发
收
全双工通信
?半双工通信
?全双工通信
23
? 串行传输
把每个二进制位按顺序排列成串，形成比特流，
逐位在信道上传送
同步控制
发送端 接收端
b0b1b2b3b4b5b6b7
串行信道
发送时钟 接收时钟
串行通信
?传输方式
24
?并行传输
多个比特以成组的方式在多个并行的信道上同
时传输
道
信
行
并b0
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
并行通信
25
?同步方法
同步是指通信的收发双方发送和接收数据在时间
基准上必须保持一致。
同步方法分为异步方式和同步方式。
SYN SYN
一个或多个
SYN字符 控制字符 数据字符 控制字符
同步传输的字符块结构
?同步传输方式
26
b0
位宽
字符 1 字符 4字符 3字符 2
启始位
7个信息位
校验位 截止位
一个字符
接收时钟同步
发送时钟
接收时钟
发送的字符
t
b1 b2 b3 b4 b5 b6
异步传输中的比特流结构
?异步传输方式
27
1.3.3 传输介质
?双绞线
双绞线的价格便宜，但抗干扰能力较差。
双绞线
?非屏蔽双绞线
用的最多的是 5类非屏蔽双绞线
?屏蔽双绞线
抗干扰能力优于非屏蔽双绞线
28
?同轴电缆
屏蔽层保护层
绝缘层
导线
同轴电缆
同轴电缆的抗干扰能力较强
在局域网中主要使用基带同轴电缆
基带同轴电缆可以分为粗缆和细缆
29
?光纤
?带宽更宽
?可靠性高
?安全性好
?信号衰减低
?重量轻, 体积小
?成本高, 分支比较困难
保护层 包层 纤芯
光纤结构
30
芯
线
多模光纤
光束
包
层
芯
线
单模光纤
光纤传输的原理
光束
?多模光纤
?单模光纤
31
电信号
光信号光信号
光纤
发送端
电信号
光敏管发光管
接收端
光纤传输
32
?无线介质
?无线电波
是频率范围为 104Hz~108Hz的电磁波
?微波
微波是频率在 108Hz~1011Hz之间的电磁波,
微波的方向性好, 频带较宽
?红外线
红外线的穿透性比较差，多用在一个较小的
区域内
33
?基带传输
基带传输是在数字信道上直接传送基带信号
数据编码方法
?不归零码
?差分不归零码
?曼彻斯特编码
?差分曼彻斯特编码
1.3.4 基带传输与频带传输
34数字数据的编码
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10
0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1
不归零
差分不归零
曼彻斯特
差分曼彻斯特
35
?频带传输
通常是指在电话网上传输数据
?调制与解调
调制是用交流信号承载信息的过程，即用要发送
的信息调制载波
解调是从载波中还原发送的信息的过程
? 3种基本调制形式
? 幅移键控 （ ASK） 即调幅
? 频移键控 （ FSK） 即调频
? 相移键控 （ PSK） 即调相
36
3种调制技术的波形
数据 1 0 1 1 0 0 1
ASK
FSK
PSK(绝对 )
PSK(相对 )
37
?差错
差错指经过了网络传输后，接收方收到的数据与
发送方发出的数据不一致的情况
为检验差错要在发送的数据中附加校验码
常用的校验方法有：奇偶校验和循环冗余校验。
1.3.5 差错控制
38
?差错控制的方式
?停止等待方式
发送端
接收端
正确应答错误应答正确应答
丢弃
1 2 2 3
1 2 2 3
重发
时间
停止等待方式的时序关系
39
?连续工作方式
0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9
正确应答 错误应答
重发
丢弃 时间
连续工作方式的时序关系
接收端
发送端
正确应答
40
传统的数据交换方式有电路交换和存储交换。
1.4 广域网技术基础
?电路交换
电路交换要经过 3个阶段
?建立通路
?传输数据
?撤消通路
1.4.1 数据交换
41
主机 B
主机 C
主机 D
结点 A
结点 B
结点 E
结点 F
结点 G结点 C
结点 D
通信子网
主机 A
42
建
立
信
道
撤
消
信
道
数
据
传
输
B C E G
呼叫请求
撤消呼叫
呼叫应答
撤消应答
报文或分组
应答
43
缺点
? 线路的利用率比较低
? 不适合少量的突发性数据的传输
? 要求收发双方不, 忙,, 有相同的数据传输速
率
? 不能完成编码格式, 通信规程等方面的转换
? 中间结点不具备差错控制能力
? 当网络通信量很大时, 会使线路的连接失败
优点
传输的实时性好，适合实时性要求高的交互式信息的
传输。
44
?存储转发交换
分为报文交换和报文分组交换
?特点
?信道的利用率高
?可以对数据单元进行差错检查和纠正
?每个结点可以动态选择路径，不存在呼叫失败
?可以平衡网络的流量分布，提高网络的整体性能
?没有呼叫请求的等待时间，对于数据量小和突发
性数据的传输有比较高的效率
?结点可以进行数据编码、传输速率的转换等工作
?每个结点要有一定的处理和存储能力
?实时性比电路交换差
45
?报文交换
报文号 目的地址 源地址 数 据 校验
典型的报文结构
?主要缺点
? 由于报文一般都比较长，延迟比较大，对结点
存储能力的要求也比较高
? 产生差错后要重传整个报文，降低了传输的效
率，增加了延迟
46
?报文分组交换 (简称分组交换 )
?特点
? 减少了延迟
? 出现误码后，只重发有误码的分组
? 在接收下一个分组的同时，就可以转发上
一个分组，提高了吞吐量
? 由于分组比较短，可以存储在内存中，减
少了存储时间
? 技术实现比较复杂
47
主机 A
通信子网
主机 D数据报方式
主机 C
主机 B
?数据报方式
48
主机 A
主机 C
通信子网
主机 D
虚电路方式
主机 B
?虚电路方式
49
1.4.2 多路复用技术
为了有效利用传输系统，常采用多路复用技术
?频分多路复用
信
道
可
用
带
宽
t
复
用
器
信道 A
信道 C
信道 D
信道 B
f
fA
fC
fD
fB 复
用
器
信号源 D
信号源 B
信号源 C
信号源 A
保护带
50
?时分多路复用
D C B A D C B A D C B A
时分复用帧
t
复
用
器
信
道
可
用
带
宽
复
用
器
f
信道 D
信道 A
信号源 D
信号源 B
信号源 C
信号源 A
?波分多路复用
在光传输领域中，根据光的不同波长来划分信道，使得在一
根光纤中可以同时传输基于不同波长的多路数据，从而达到
复用链路，提高总体带宽的目的
51
1.4.3 ATM简介
ATM即异步传输模式
ATM是一种快速分组交换技术，因为 ATM中的
分组被称为信元，所以也叫信元交换。
头部（ 5个字节） 用户数据部分（ 48字节）
信元（ 53字节）
?信元的结构
52
?同步传输
采用时分多路复用，传输介质被划分为多个信道，
同时传送多路数据，所有信道平均分配介质带宽
若某路数据较少，可能造成信道空闲，浪费了带宽
资源
（周期性）复用帧 （ 周期性）复用帧
时隙时间 信道 1 信道 2
信道 1信道 2 信道 n帧同步 …… 信道 1信道 2 信道 n帧同步 ……
53
信道 1 信道 1 信道 3 信道 2 信道 4 信道 1信道 3信道 1
信元 空闲
信元头部
时隙
信道 1 信道 3
?异步传输
采用时分多路复用，根据需要来分配信道，每个信
道分到的带宽不同
一个信元占据一个时隙，通过信元头部的控制信息
区分信道
可以充分利用介质带宽
54
?ATM的逻辑连接
?虚路径（ VP,Virtual Path ）
一条链路上可建立多条虚路径，用虚路径标识 (VPI)区分
信元头部有 VPI，用以表示该信元属于哪个虚路径
同一信元的 VPI在不同链路上可以不同
ATM先建立一条虚连接的通路，再发送数据
ATM可在两个层次上建立虚连接
物理
链路
ATM交换机
VPI=8
ATM交换机
VPI=5
VPI=2
数据VPI=2
信元
数据VPI=5 数据VPI=8
55
虚通道
物理链路
虚路径
物理链路、虚路径、虚通道的关系
?虚通道
虚通道是虚路径下的虚拟通道
一条虚路径中可以包含一条或多条虚通道，用虚通道标识
VCI区分，每条虚通道是一条逻辑信道，传送一路信息
信元头部有 VCI，同一信元的 VCI在不同链路上可以不同
56
?信元的传输
信元的头部都含有 VPI和 VCI。具有相同 VPI和 VCI
的信元在同一个虚路径中的虚通道中传输，信元中
的 VPI和 VCI在每段链路上可以是不同的。 ATM交
换机按照在建立虚连接时创建的路由表，把输入端
信元的 VPI和 VCI改为输出端的 VPI和 VCI。
虚路径和虚通道是逻辑上的信息传输通路，在物理
链路上信元是串行传送的，逻辑上的多通路是通过
复用技术实现的，每个信元头部的 VPI和 VCI决定了
该信元属于哪条逻辑通路。
57
VPI=1
VPI=2
信元 3 信元 7 VCI=1
信元 1 信元 4 信元 5 VCI=2
信元 2 信元 8 信元 9 VCI=1
信元 6 VCI=3
物理链路
虚通道
虚路径
虚通道
虚路径、虚通道与信元之间的关系
信元 1 信元 5信元 4信元 3信元 2 信元 9信元 8信元 7信元 6
时间
信元头部
VPI=1
VCI=2
VPI=2
VCI=1
VPI=1
VCI=1
VPI=1
VCI=2
VPI=1
VCI=2
VPI=2
VCI=3
VPI=1
VCI=1
VPI=2
VCI=1
VPI=2
VCI=1
58
?协议组成要素
? 语法
用户数据与控制信息的数据结构形式或格式 。
? 语义
需要发出何种控制信息, 完成何种动作以及
做出何种应答 。
? 时序
事件发生的时序关系 。
1.5 网络体系结构
1.5.1 网络协议与体系结构的概念
在通信过程中必须遵守事先规定好的规则，即网
络协议。
59
1.5.2 协议的层次化
优点
?简化了协议，便于实现、调试和维护
?各层相互独立，某一层只需知道下一层通过接口所提供
的服务，而不需了解其实现的细节
?功能的追加和变更，限定在相关的层中，使得功能扩充
比较灵活性
?结构上可分割开，各层都可以选则最适合的实现技术
服务
第 n层
第 n-1层
系统 A
服务
第 n层
第 n-1层
系统 B
第 n-1层协议
第 n层协议
60
1.5.3 OSI参考模型
国际标准化组织于 1979年公布了开放系统互连参考模型
OSI
OSI模型分为 7层, 在同一个结点上, 下层为上层提供服务,
在两个结点之间, 对等层之间通过该层协议进行通信
通信子网 结点 2结点 1
系统 B
物理层
链路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
系统 A
传输介质
物理层
链路层
网络层
物理层
链路层
网络层
物理层
链路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
61
1.5.4 OSI参考模型中的数据传输
?服务数据单元（ SDU）
用户数据（上层传来的数据单元）。
?协议数据单元（ PDU）
对等实体之间传送的数据。由 SDU和本层的控
制信息组成。
62
物理层
数据链 路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
PB
系统 B
物理层
数据链 路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
PA
系统 A
物理层
数据链 路层
网络层
物理层
数据链 路层
网络层
传输介质
OSI中的数据流
报文
分组
帧
结点 2结点 1
计算机网络应用基础
2
第 1章 计算机网络基础知识
第 2章 局域网与城域网
第 4章 网络操作系统
第 3章 网络互连与 Internet技术
第 5章 Internet的使用
第 6章 网页制作技术
第 7章 网络管理与网络安全
第 8章 Intranet与电子商务
3
第 1章
计算机网络基础知识
制作者：诸海生
4
1.1 计算机网络概述
1.2 计算机网络的拓扑结构
1.3 数据通信基础
1.4 广域网技术基础
1.5 网络体系结构
返回
本章内容
5
?面向终端的计算机通信网
1.1 计算机网络概述
1.1.1 计算机网络的形成和发展
资源集中在一台主机上，远程终端共享主机资源
通信
装置
通信
装置
通信
装置
终端
主机前置机
面向终端的计算机通信网
公用电话网
6
?分组交换网
? 网络为 通信子网 和 资源子网
? 采用分组交换方式
?网络体系结构的形成
国际标准化组织于 1979年提出了 OSI模型，对网络
体系结构思想的发展起到了积极的推动作用
?Internet的普及与高速网络技术的发展
?Internet的出现与普及, 推动了网络技术的发展
?宽带综合业务数据网, 高速局域网, 异步传输模
式等技术逐渐成熟起来, 并得到应用
7
?功能
?资源共享
?数据通讯
?提高可靠性
?协同处理
?分散负荷
1.1.2 计算机网络的定义与功能
?定义
计算机网络是由多个具有自主功能的计算机
系统，通过各种通信手段相互连接，进行信
息交流、资源共享和协同工作的集合 。
8
?计算机网络的二级结构
1.1.3 计算机网络的组成
网络的二级结构
通信子网
资源子网
资源子网
?通信子网负
责数据通信
?资源子网提
供各种软、硬
件资源
9
?网络硬件
?传输介质
有线介质和无线介质
?网络连接设备
交换机, 集线器, 路由器, 网桥, 网关,
中继器等
?端设备
主要包括主机和终端
?其他网络硬件
网络接口卡（也叫网络适配器）、集中
器、复用器、调制解调器以及网络连接
和布线的配件
10
?网络操作系统
网络操作系统要实现高层协议, 具有管理网
络共享资源的能力
?网络软件
?通信控制软件和网络管理软件
在分组交换网中，在交换结点和网控中心要
配置通信控制软件和网络管理软件
?客户端软件
例如访问 Internet所使用的浏览器, 各种上传
和下载软件
?其他软件
11
?按网络的覆盖范围分类
局域网、城域网和广域网
?按数据传播的方式分类
点到点传播的网络、广播式传播的网络
?按其他方法分类
?按网络的拓扑结构分类
星型网、环形网、总线型网、网状网、混合网 。
?按网络的数据传输速率分类
窄带网、宽带网
?按运营方式分类
公用网、专用网
?按传输介质分类
光纤网、卫星通信网、无线通信网等
1.1.4 计算机网络的分类
12
1.2 计算机网络的拓扑结构
（ a） 物理连接 （ b）拓扑图
网络的物理连接与拓扑图
结点
链路 通路
1.2.1 基本术语
13星型结构
1.2.2 星型结构
? 所有结点与中央结点连
接
? 结构简单、控制简单
? 结点出现故障易于隔离
? 中央结点的可靠性致关
重要
14
1.2.3 环型结构
环型结构
?通信控制分散在各个结点，提高了可靠性
?各结点共享环路
?采用令牌控制，重负载时吞吐量较大
15
1.2.4 网状结构
网状（不规则）结构
?端结点之间存在多条通路，需选择路径
?可靠性高
?通信控制复杂
16
1.2.5 总线结构
总线型结构
?结构简单，可靠性好
?各结点共用总线，广播式传输
?扩充性好，增减结点容易
?总线长度有限
17
?数据和信息
数据是携带含义的实体。数据的含义就是信
息，数据是信息的载体，信息是数据的解释，
是数据所要表达的内容。
1.3 数据通信基础
1.3.1 基本概念
?模拟信号和数字信号
模拟信号是随时间连续变化的信号；数字信
号在时间上和幅度上都是不连续的
18
?模拟数据和数字数据
以连续值的形式出现的数据是模拟数据，例温
度、压力、声音
以离散值的形式出现的数据是数字数据,例整
数、文字的数字编码
?比特
一个二进制位叫一个比特（ bit）
?信道
用于一路信号传输的通道，称为信道，一条物
理线路常可以被划分为多个信道
19
?带宽
信道所能传送的信号的频率范围称为信道的带宽,
带宽常被用来衡量通信系统传输数据的能力
?数据传输速率
每秒传输的二进制数据的位数（比特数）称为数
据传输速率，常被用来衡量通信系统传输数据的
能力
?延迟
数据从发送端到接收端所经过的时间
20
?面向连接与无连接
面向连接的通信由 3个过程组成
?建立连接
?传输数据
?撤消连接
无连接的通信在传输数据之前不需要建立联系，
发送方可以随时发送数据，但数据中要携带目的
地的地址，网络按照目的地地址把数据传送到目
的地。
21
?传输类型
?数字信号传输数字数据
?数字信号传输模拟数据
?模拟信号传输数字数据
?模拟信号传输模拟数据
1.3.2 信息的传输方式
?通信方式
?单工通信
发送站 接收站信息流向
单工通信
22
发
收
发
收
半双工通信
发
收
发
收
全双工通信
?半双工通信
?全双工通信
23
? 串行传输
把每个二进制位按顺序排列成串，形成比特流，
逐位在信道上传送
同步控制
发送端 接收端
b0b1b2b3b4b5b6b7
串行信道
发送时钟 接收时钟
串行通信
?传输方式
24
?并行传输
多个比特以成组的方式在多个并行的信道上同
时传输
道
信
行
并b0
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
b0
b7
b6
b5
b4
b3
b2
b1
并行通信
25
?同步方法
同步是指通信的收发双方发送和接收数据在时间
基准上必须保持一致。
同步方法分为异步方式和同步方式。
SYN SYN
一个或多个
SYN字符 控制字符 数据字符 控制字符
同步传输的字符块结构
?同步传输方式
26
b0
位宽
字符 1 字符 4字符 3字符 2
启始位
7个信息位
校验位 截止位
一个字符
接收时钟同步
发送时钟
接收时钟
发送的字符
t
b1 b2 b3 b4 b5 b6
异步传输中的比特流结构
?异步传输方式
27
1.3.3 传输介质
?双绞线
双绞线的价格便宜，但抗干扰能力较差。
双绞线
?非屏蔽双绞线
用的最多的是 5类非屏蔽双绞线
?屏蔽双绞线
抗干扰能力优于非屏蔽双绞线
28
?同轴电缆
屏蔽层保护层
绝缘层
导线
同轴电缆
同轴电缆的抗干扰能力较强
在局域网中主要使用基带同轴电缆
基带同轴电缆可以分为粗缆和细缆
29
?光纤
?带宽更宽
?可靠性高
?安全性好
?信号衰减低
?重量轻, 体积小
?成本高, 分支比较困难
保护层 包层 纤芯
光纤结构
30
芯
线
多模光纤
光束
包
层
芯
线
单模光纤
光纤传输的原理
光束
?多模光纤
?单模光纤
31
电信号
光信号光信号
光纤
发送端
电信号
光敏管发光管
接收端
光纤传输
32
?无线介质
?无线电波
是频率范围为 104Hz~108Hz的电磁波
?微波
微波是频率在 108Hz~1011Hz之间的电磁波,
微波的方向性好, 频带较宽
?红外线
红外线的穿透性比较差，多用在一个较小的
区域内
33
?基带传输
基带传输是在数字信道上直接传送基带信号
数据编码方法
?不归零码
?差分不归零码
?曼彻斯特编码
?差分曼彻斯特编码
1.3.4 基带传输与频带传输
34数字数据的编码
b0 b1 b2 b3 b4 b5 b6 b7 b8 b9 b10
0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1
不归零
差分不归零
曼彻斯特
差分曼彻斯特
35
?频带传输
通常是指在电话网上传输数据
?调制与解调
调制是用交流信号承载信息的过程，即用要发送
的信息调制载波
解调是从载波中还原发送的信息的过程
? 3种基本调制形式
? 幅移键控 （ ASK） 即调幅
? 频移键控 （ FSK） 即调频
? 相移键控 （ PSK） 即调相
36
3种调制技术的波形
数据 1 0 1 1 0 0 1
ASK
FSK
PSK(绝对 )
PSK(相对 )
37
?差错
差错指经过了网络传输后，接收方收到的数据与
发送方发出的数据不一致的情况
为检验差错要在发送的数据中附加校验码
常用的校验方法有：奇偶校验和循环冗余校验。
1.3.5 差错控制
38
?差错控制的方式
?停止等待方式
发送端
接收端
正确应答错误应答正确应答
丢弃
1 2 2 3
1 2 2 3
重发
时间
停止等待方式的时序关系
39
?连续工作方式
0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9
0 1 2 3 4 5 2 6 7 8 9
正确应答 错误应答
重发
丢弃 时间
连续工作方式的时序关系
接收端
发送端
正确应答
40
传统的数据交换方式有电路交换和存储交换。
1.4 广域网技术基础
?电路交换
电路交换要经过 3个阶段
?建立通路
?传输数据
?撤消通路
1.4.1 数据交换
41
主机 B
主机 C
主机 D
结点 A
结点 B
结点 E
结点 F
结点 G结点 C
结点 D
通信子网
主机 A
42
建
立
信
道
撤
消
信
道
数
据
传
输
B C E G
呼叫请求
撤消呼叫
呼叫应答
撤消应答
报文或分组
应答
43
缺点
? 线路的利用率比较低
? 不适合少量的突发性数据的传输
? 要求收发双方不, 忙,, 有相同的数据传输速
率
? 不能完成编码格式, 通信规程等方面的转换
? 中间结点不具备差错控制能力
? 当网络通信量很大时, 会使线路的连接失败
优点
传输的实时性好，适合实时性要求高的交互式信息的
传输。
44
?存储转发交换
分为报文交换和报文分组交换
?特点
?信道的利用率高
?可以对数据单元进行差错检查和纠正
?每个结点可以动态选择路径，不存在呼叫失败
?可以平衡网络的流量分布，提高网络的整体性能
?没有呼叫请求的等待时间，对于数据量小和突发
性数据的传输有比较高的效率
?结点可以进行数据编码、传输速率的转换等工作
?每个结点要有一定的处理和存储能力
?实时性比电路交换差
45
?报文交换
报文号 目的地址 源地址 数 据 校验
典型的报文结构
?主要缺点
? 由于报文一般都比较长，延迟比较大，对结点
存储能力的要求也比较高
? 产生差错后要重传整个报文，降低了传输的效
率，增加了延迟
46
?报文分组交换 (简称分组交换 )
?特点
? 减少了延迟
? 出现误码后，只重发有误码的分组
? 在接收下一个分组的同时，就可以转发上
一个分组，提高了吞吐量
? 由于分组比较短，可以存储在内存中，减
少了存储时间
? 技术实现比较复杂
47
主机 A
通信子网
主机 D数据报方式
主机 C
主机 B
?数据报方式
48
主机 A
主机 C
通信子网
主机 D
虚电路方式
主机 B
?虚电路方式
49
1.4.2 多路复用技术
为了有效利用传输系统，常采用多路复用技术
?频分多路复用
信
道
可
用
带
宽
t
复
用
器
信道 A
信道 C
信道 D
信道 B
f
fA
fC
fD
fB 复
用
器
信号源 D
信号源 B
信号源 C
信号源 A
保护带
50
?时分多路复用
D C B A D C B A D C B A
时分复用帧
t
复
用
器
信
道
可
用
带
宽
复
用
器
f
信道 D
信道 A
信号源 D
信号源 B
信号源 C
信号源 A
?波分多路复用
在光传输领域中，根据光的不同波长来划分信道，使得在一
根光纤中可以同时传输基于不同波长的多路数据，从而达到
复用链路，提高总体带宽的目的
51
1.4.3 ATM简介
ATM即异步传输模式
ATM是一种快速分组交换技术，因为 ATM中的
分组被称为信元，所以也叫信元交换。
头部（ 5个字节） 用户数据部分（ 48字节）
信元（ 53字节）
?信元的结构
52
?同步传输
采用时分多路复用，传输介质被划分为多个信道，
同时传送多路数据，所有信道平均分配介质带宽
若某路数据较少，可能造成信道空闲，浪费了带宽
资源
（周期性）复用帧 （ 周期性）复用帧
时隙时间 信道 1 信道 2
信道 1信道 2 信道 n帧同步 …… 信道 1信道 2 信道 n帧同步 ……
53
信道 1 信道 1 信道 3 信道 2 信道 4 信道 1信道 3信道 1
信元 空闲
信元头部
时隙
信道 1 信道 3
?异步传输
采用时分多路复用，根据需要来分配信道，每个信
道分到的带宽不同
一个信元占据一个时隙，通过信元头部的控制信息
区分信道
可以充分利用介质带宽
54
?ATM的逻辑连接
?虚路径（ VP,Virtual Path ）
一条链路上可建立多条虚路径，用虚路径标识 (VPI)区分
信元头部有 VPI，用以表示该信元属于哪个虚路径
同一信元的 VPI在不同链路上可以不同
ATM先建立一条虚连接的通路，再发送数据
ATM可在两个层次上建立虚连接
物理
链路
ATM交换机
VPI=8
ATM交换机
VPI=5
VPI=2
数据VPI=2
信元
数据VPI=5 数据VPI=8
55
虚通道
物理链路
虚路径
物理链路、虚路径、虚通道的关系
?虚通道
虚通道是虚路径下的虚拟通道
一条虚路径中可以包含一条或多条虚通道，用虚通道标识
VCI区分，每条虚通道是一条逻辑信道，传送一路信息
信元头部有 VCI，同一信元的 VCI在不同链路上可以不同
56
?信元的传输
信元的头部都含有 VPI和 VCI。具有相同 VPI和 VCI
的信元在同一个虚路径中的虚通道中传输，信元中
的 VPI和 VCI在每段链路上可以是不同的。 ATM交
换机按照在建立虚连接时创建的路由表，把输入端
信元的 VPI和 VCI改为输出端的 VPI和 VCI。
虚路径和虚通道是逻辑上的信息传输通路，在物理
链路上信元是串行传送的，逻辑上的多通路是通过
复用技术实现的，每个信元头部的 VPI和 VCI决定了
该信元属于哪条逻辑通路。
57
VPI=1
VPI=2
信元 3 信元 7 VCI=1
信元 1 信元 4 信元 5 VCI=2
信元 2 信元 8 信元 9 VCI=1
信元 6 VCI=3
物理链路
虚通道
虚路径
虚通道
虚路径、虚通道与信元之间的关系
信元 1 信元 5信元 4信元 3信元 2 信元 9信元 8信元 7信元 6
时间
信元头部
VPI=1
VCI=2
VPI=2
VCI=1
VPI=1
VCI=1
VPI=1
VCI=2
VPI=1
VCI=2
VPI=2
VCI=3
VPI=1
VCI=1
VPI=2
VCI=1
VPI=2
VCI=1
58
?协议组成要素
? 语法
用户数据与控制信息的数据结构形式或格式 。
? 语义
需要发出何种控制信息, 完成何种动作以及
做出何种应答 。
? 时序
事件发生的时序关系 。
1.5 网络体系结构
1.5.1 网络协议与体系结构的概念
在通信过程中必须遵守事先规定好的规则，即网
络协议。
59
1.5.2 协议的层次化
优点
?简化了协议，便于实现、调试和维护
?各层相互独立，某一层只需知道下一层通过接口所提供
的服务，而不需了解其实现的细节
?功能的追加和变更，限定在相关的层中，使得功能扩充
比较灵活性
?结构上可分割开，各层都可以选则最适合的实现技术
服务
第 n层
第 n-1层
系统 A
服务
第 n层
第 n-1层
系统 B
第 n-1层协议
第 n层协议
60
1.5.3 OSI参考模型
国际标准化组织于 1979年公布了开放系统互连参考模型
OSI
OSI模型分为 7层, 在同一个结点上, 下层为上层提供服务,
在两个结点之间, 对等层之间通过该层协议进行通信
通信子网 结点 2结点 1
系统 B
物理层
链路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
系统 A
传输介质
物理层
链路层
网络层
物理层
链路层
网络层
物理层
链路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
61
1.5.4 OSI参考模型中的数据传输
?服务数据单元（ SDU）
用户数据（上层传来的数据单元）。
?协议数据单元（ PDU）
对等实体之间传送的数据。由 SDU和本层的控
制信息组成。
62
物理层
数据链 路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
PB
系统 B
物理层
数据链 路层
网络层
传输层
会话层
表示层
应用层
PA
系统 A
物理层
数据链 路层
网络层
物理层
数据链 路层
网络层
传输介质
OSI中的数据流
报文
分组
帧
结点 2结点 1
