1
网 络 知 识
西安交通大学
计算机教学实验中心
2
答疑：每周一 12,00——14,00
计算机教学实验中心 301机房对面答疑室
邮箱,zxu@ctec.xtju.edu.cn
参考教材：谢希仁，计算机网络（第二版），电工
3
第一章 引论
本章内容
–计算机网络的概念
–计算机网络的产生和演变
–计算机网络的功能
–计算机网络的分类
–计算机网络的术语
4
1.1 什么是计算机网络
1.计算机网络的概念
– 计算机网络是将若干台 独立 的计算机通过传
输介质相互物理 连接,并通过网络软件相互
联系到一起而实现资源 共享 的计算机系统,
5
2.要点：
独立：能独立运行，不依赖于其他计算机
–主控－从属？
–主机－终端（第一代终端网络）？
连接：以任何通信方式
–有线方式：铜线、光纤、双绞线
–无线方式：红外、无线电波、微波、卫星
共享：资源共享（硬件、软件、信息）
1.1 什么是计算机网络
6
3.计算机网络的组成,
– 硬件
计算机系统（巨、大、中、小、工作站、微机）
通信线路和通信设备
– 软件
协议
网络软件（系统、应用软件）
1.1 什么是计算机网络
7
1.2计算机网络的产生和演变
早期的计算机应用模式 ——单机
– 大、中、小型机 —庞大，昂贵，资源无法共享
计算机网络始于 20世纪 50年代，发展的动因：
– 资源共享的需求（ CPU、外设、软件、数据）
– 大型项目的合作（进行工程项目协作）
– 人与人之间的沟通（电子邮件,WWW）
8
从体系结构来观察，其发展可分
为四个阶段：
1,以主机为中心的联机终端系统
2,以通信子网为中心的主机互连
3,具有层次化体系结构的标准化
网络
4,宽带综合业务数字网
1.2计算机网络的产生和演变
9
1.以主机为中心的联机终端网络系统
特征 ——共享主机软硬件资源
– 单台主机：执行计算和通信任务
– 多台 终端,执行用户交互
连接方式 ——本地或远程连接
1.2计算机网络的产生和演变
10
1.2计算机网络的产生和演变
缺点
–主机负荷重 ——数据处理＋通信
–线路利用率低
改进
? 终端集中器
? 前端处理机（ FEP)
HOST
TS
T
T
T
T
FEP
T
11
例子：飞机订票系统
HOST(航空公司总部 )
Terminals(订票点 )
通信线路 (电话线路 )
12
2.以通信子网为中心的主机互连
– 特征
多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的
网络
网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”
HOST
HOSTHOSTT
TT
T
T
T
T
T T T
通信线路
1.2计算机网络的产生和演变
13
1.2计算机网络的产生和演变
主机 /主机网络演变
– 演变阶段 1
通信任务从主机中
分离，由通信控制
处理机（ CCP）完
成
CCP：处理主机之
间通信任务的专用
计算机
CCP
CCP
HOST
HOST
T
T
TT
T
T
CCP
HOST
T T
14
两层网络概念的出现
– 由 CCP组成的传输网络 ——通信子网,
为主机提供信息传输服务
– 建立在通信子网基础上的主机集合 ——资
源子网, 提供计算资源。
CCP
CCPHOST
HOST
T
T
TT
T
T
CCP
HOST
TT
T
通信子网
1.2计算机网络的产生和演变
15
主机 /主机网络演变阶段 2
– 通信子网规模逐渐扩大
私有 → 社会公用
– 公用数据通信网
PSTN（公共交换电话网络）
X.25（公用数据网）
– 优点
降低用户系统建设成本
提高通信线路利用率
兼容性好
公用数据
通信网
HOST
HOST
T
T
TT
T
T
HOST
T T
T
T
1.2计算机网络的产生和演变
16
主机互连的 例子
– 因特网的前身 ——ARPANET
美苏冷战时期由美国军方建立的实验性
网络
最初 4个节点 → 70’s的 60多个节点（防
攻击）
地域跨越美洲、欧洲
1.2计算机网络的产生和演变
17
3.具有层次化体系结构的标准化网络
– 为什么需要标准化？
不同网络设备之间的兼容性和互操作性 是推动网络
体系结构的标准化的原动力
– 标准化过程的演变
厂商标准,IBM-SNA（系统化网络体系结构）,DEC-
DNA（分布式网络体系结构）
缺点：适用范围（同样存在兼容性的问题）
技术垄断 （很容易形成垄断）
标准不统一（影响了用户的利益）
1.2计算机网络的产生和演变
18
标准化的时机
–各厂商、研究机构、大学在网络
技术、方法、理论等方面的研究
日趋成熟是其基础
1.2计算机网络的产生和演变
19
国际标准
Open System Interconnection/
Reference Model(开放系统互联参
考模型，简称 OSI参考模型 )
OSI参考模型是一种概念上的网络
模型
详细规划了网络体系结构的框架
事实上的标准,TCP/IP(因特网的骨干
协议 )
1.2计算机网络的产生和演变
20
4.宽带综合业务数字网
– 随着计算机技术和信息技术的发展，
– 计算机网络向综合化和高速化方向发展：
– 综合化：提供的服务和传输的信息综合化
– 高速化：传输速度快（百兆、千兆）
– 趋势之一：电话、电视、网络“三网合一”
1.2计算机网络的产生和演变
21
1.3计算机网络的功能
数据通信 (Communication Medium)
– 文件传输,IP电话,email、视频会议、信息发布、
交互式娱乐、音乐
资源共享 (Resource Sharing)
– 软件、硬件、数据（数据库）
高可靠性 (High Reliability)
– 利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务
节省投资 (Save Money)
– 替代昂贵的大中型机系统
22
1.4计算机网络的主要分类
1.按地域范围分类
– 局域网 (Local Area Network, LAN)
范围：小，＜ 20KM
传输技术：基带,10-1000Mbps，延迟低，出错率低
（ 10-11）
– 城域网 (Metropolitan Area Network, MAN)
范围：中等，＜ 100KM
传输技术：宽带 /基带
– 广域网 (Wide Area Network, WAN)
范围：大，＞ 100KM
传输技术：宽带，延迟大，出错率高
23
2.按通信传播方式分类：
–点对点传播方式的网络：由一对对机器
间的多条链路构成。这种网络上的报文
分组在信源和信宿之间需通过一台和多
台中间设备进行传播。
–广播方式网络：仅有一条通道，由网络
上所有的计算机共享。
–一般来说，局域性网络使用广播方式；
广域性网络使用点对点方式。
1.4计算机网络的主要分类
24
3.按 拓扑结构 分类
–星形
有一个中心节点，其
它节点与其构成点到
点连接
–树形
一个根结点、多个中
间分支节点和叶子节
点构成
星形拓扑
树形拓扑
1.4计算机网络的主要分类
25
按拓扑结构（续）
– 总线
所有节点挂接到一条总
线上，广播式信道
需要有介质访问控制规
程以防止冲突
– 环形（交大校园网，双环）
所有节点连接成一个闭
合的环，结点之间为点
到点连接
总线形拓扑
环形拓扑
1.4计算机网络的主要分类
26
按拓扑结构分类（续）
– 全连接
点到点全连接，随节点数的
增长（ Nx(N-1)/2），建造成
本急剧增长，只适用于节点
数很少的广域网中
– 不规则
点到点部分连接，多用于广
域网，由于连接的不完全性，
需要有交换节点
不规则拓扑
全连接
1.4计算机网络的主要分类
关于各种拓扑结构的特点和其他分类，参考教材 7-11页,
A
B
27
按各站点的地位
– 对等 (Peer to Peer)网
– 基于服务器的网络
按介质访问控制方式
– 以太网（ Ethernet）
– 令牌网（ Token Ring）
按 NOS或协议
– Novell网络
– Windows NT网络
– TCP/IP网络
1.4计算机网络的主要分类
28
1.5计算机局域网简介
局域网（ LAN,local Area Network）
– 是将较小地理范围内的各种数据通信设备连接
在一起的通信网络。
特点：
– 地理范围有限、传输速率高、延迟小、误码率
底、易于管理和控制。
适用范围：
– 企业、学校、楼宇
29
拓扑结构
– 令牌环、总线、星型、混合
基本类型
– 对等网络：网络中没有设置专门的服务器，连网的计
算机既是客户机，又是服务器。
所需硬件：计算机、网络适配器、集线器、网线
可详见实用组网指南第二章
– 客户机服务器（ C/S）网络模式：网络中由高性能的计
算机作为服务器，与多台客户机相连。
– 无盘工作站
– 相关概念：
客户机（与终端的区别）、服务器（文件、通信）、网络操作
系统
1.5计算机局域网简介
30
1.6计算机广域网简介
广域网（ WAN,Wide Area Network）
– 又称远程网，是覆盖广阔地理区域的数据通信网络。
范围可以是几十公里到几万公里。
广域网使用公共通信线路为主机和终端提供网络
服务
– 公共电话网（ PSTN,Public Switch Telephone
Network ）,MODEM、电话线、拨号,9.6kb/s～
56kb/s.
– 综合业务数字网（ ISDN,Integrated Service Digital
Network）,电话线路、专用设备、拨号,64k,128k、
144kb/s
31
– ADSL（ Asymmetrical Digital Subscriber Loop,
非对称数字用户环线）,上行速率 640kb/s，下
行速率 8Mb/s。
– 公共数字数据网（ DDN,Digital Data
Network）,同步 MODEM,64kb/s～ 2.048Mb/s。
– X.25,9.6b/s ～ 64kb/s，速度慢、延时长、可
靠
– 帧中继（ FR,Frame Relay）,64kb/s～
2.048Mb/s
– 异步传输模式（ ATM）
1.6计算机广域网简介
32
1.7计算机网络互联
利用网络互联设备及相应的技术措施和协议将两
个以上的计算机网络连接起来，实现 计算机网络
之间的 连接。
网络互联设备,
– 中继器：清除噪音、放大信号、延长网络距离
– 集线器（ HUB）：相当于多口中继器，有源、无源、
共享式、堆叠式、交换式。
– 网桥、交换机：用于连接相同类型的网络
– 路由器：可以连接不同类型的网络
– 网关：又称协议转换器，可以用于不用类型网络的连
接。
网络互连设备详细介绍参见课本 14— 15页
33
1.8网络操作系统
用于进行网络的连接、信息传输、服务提
供以及网络资源管理的操作系统软件。
UNIX
NOVELL NETWARE
WINDOWS NT/2000
LINUX
34
1.9 计算机网络术语
带宽
– 带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下
界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统
的通信工程中通常以赫兹（ Hz）为单位计量。
– 在计算机网络中，一般使用每秒位数 (b/s 或
bps) 作为带宽的计量单位。主要单位,kb/s，
Mb/s,Gb/s
– 例：一个以太局域网理论上每秒可以传输 1千
万比特，它的带宽相应为 10Mb/s。
35
1.9 计算机网络术语
时延
– 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间
– 时延之和 =处理时延 +排队时延 +发送时延 +传播
时延
处理时延 =分组首部和错误校验等处理（微秒）
排队时延 =数据在中间结点等待转发的延迟时间
发送时延 =数据位数 /信道带宽
传播时延 =d/s（毫秒） d:距离 s:传播速度 ≈ 光速
36
?模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值
?数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值
?数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数
据的信道
?模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道
1.9 计算机网络术语
37
? 基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上
传送。
例如：以太网
? 频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
例如：通过电话模拟信道传输
? MODEM（调制解调器）
? 单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
? 半双工通信：通信双方都可以发送信息，但不能双方同时
发送。
? 全双工通信：通信的双方可以同时发送和接收信息
1.9 计算机网络术语
38
本讲小结
计算机网络的概念、组成
计算机网络的产生和演变
– 三代计算机网络的概念和演化过程
计算机网络的功能
– 通信、共享、可靠性、节约投资
计算机网络的分类
– 地域分布、传播方式、拓扑结构
计算机网络的基本术语
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参考教材：谢希仁，计算机网络（第二版），电工
3
第一章 引论
本章内容
–计算机网络的概念
–计算机网络的产生和演变
–计算机网络的功能
–计算机网络的分类
–计算机网络的术语
4
1.1 什么是计算机网络
1.计算机网络的概念
– 计算机网络是将若干台 独立 的计算机通过传
输介质相互物理 连接,并通过网络软件相互
联系到一起而实现资源 共享 的计算机系统,
5
2.要点：
独立：能独立运行，不依赖于其他计算机
–主控－从属？
–主机－终端（第一代终端网络）？
连接：以任何通信方式
–有线方式：铜线、光纤、双绞线
–无线方式：红外、无线电波、微波、卫星
共享：资源共享（硬件、软件、信息）
1.1 什么是计算机网络
6
3.计算机网络的组成,
– 硬件
计算机系统（巨、大、中、小、工作站、微机）
通信线路和通信设备
– 软件
协议
网络软件（系统、应用软件）
1.1 什么是计算机网络
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1.2计算机网络的产生和演变
早期的计算机应用模式 ——单机
– 大、中、小型机 —庞大，昂贵，资源无法共享
计算机网络始于 20世纪 50年代，发展的动因：
– 资源共享的需求（ CPU、外设、软件、数据）
– 大型项目的合作（进行工程项目协作）
– 人与人之间的沟通（电子邮件,WWW）
8
从体系结构来观察，其发展可分
为四个阶段：
1,以主机为中心的联机终端系统
2,以通信子网为中心的主机互连
3,具有层次化体系结构的标准化
网络
4,宽带综合业务数字网
1.2计算机网络的产生和演变
9
1.以主机为中心的联机终端网络系统
特征 ——共享主机软硬件资源
– 单台主机：执行计算和通信任务
– 多台 终端,执行用户交互
连接方式 ——本地或远程连接
1.2计算机网络的产生和演变
10
1.2计算机网络的产生和演变
缺点
–主机负荷重 ——数据处理＋通信
–线路利用率低
改进
? 终端集中器
? 前端处理机（ FEP)
HOST
TS
T
T
T
T
FEP
T
11
例子：飞机订票系统
HOST(航空公司总部 )
Terminals(订票点 )
通信线路 (电话线路 )
12
2.以通信子网为中心的主机互连
– 特征
多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的
网络
网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”
HOST
HOSTHOSTT
TT
T
T
T
T
T T T
通信线路
1.2计算机网络的产生和演变
13
1.2计算机网络的产生和演变
主机 /主机网络演变
– 演变阶段 1
通信任务从主机中
分离，由通信控制
处理机（ CCP）完
成
CCP：处理主机之
间通信任务的专用
计算机
CCP
CCP
HOST
HOST
T
T
TT
T
T
CCP
HOST
T T
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两层网络概念的出现
– 由 CCP组成的传输网络 ——通信子网,
为主机提供信息传输服务
– 建立在通信子网基础上的主机集合 ——资
源子网, 提供计算资源。
CCP
CCPHOST
HOST
T
T
TT
T
T
CCP
HOST
TT
T
通信子网
1.2计算机网络的产生和演变
15
主机 /主机网络演变阶段 2
– 通信子网规模逐渐扩大
私有 → 社会公用
– 公用数据通信网
PSTN（公共交换电话网络）
X.25（公用数据网）
– 优点
降低用户系统建设成本
提高通信线路利用率
兼容性好
公用数据
通信网
HOST
HOST
T
T
TT
T
T
HOST
T T
T
T
1.2计算机网络的产生和演变
16
主机互连的 例子
– 因特网的前身 ——ARPANET
美苏冷战时期由美国军方建立的实验性
网络
最初 4个节点 → 70’s的 60多个节点（防
攻击）
地域跨越美洲、欧洲
1.2计算机网络的产生和演变
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3.具有层次化体系结构的标准化网络
– 为什么需要标准化？
不同网络设备之间的兼容性和互操作性 是推动网络
体系结构的标准化的原动力
– 标准化过程的演变
厂商标准,IBM-SNA（系统化网络体系结构）,DEC-
DNA（分布式网络体系结构）
缺点：适用范围（同样存在兼容性的问题）
技术垄断 （很容易形成垄断）
标准不统一（影响了用户的利益）
1.2计算机网络的产生和演变
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标准化的时机
–各厂商、研究机构、大学在网络
技术、方法、理论等方面的研究
日趋成熟是其基础
1.2计算机网络的产生和演变
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国际标准
Open System Interconnection/
Reference Model(开放系统互联参
考模型，简称 OSI参考模型 )
OSI参考模型是一种概念上的网络
模型
详细规划了网络体系结构的框架
事实上的标准,TCP/IP(因特网的骨干
协议 )
1.2计算机网络的产生和演变
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4.宽带综合业务数字网
– 随着计算机技术和信息技术的发展，
– 计算机网络向综合化和高速化方向发展：
– 综合化：提供的服务和传输的信息综合化
– 高速化：传输速度快（百兆、千兆）
– 趋势之一：电话、电视、网络“三网合一”
1.2计算机网络的产生和演变
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1.3计算机网络的功能
数据通信 (Communication Medium)
– 文件传输,IP电话,email、视频会议、信息发布、
交互式娱乐、音乐
资源共享 (Resource Sharing)
– 软件、硬件、数据（数据库）
高可靠性 (High Reliability)
– 利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务
节省投资 (Save Money)
– 替代昂贵的大中型机系统
22
1.4计算机网络的主要分类
1.按地域范围分类
– 局域网 (Local Area Network, LAN)
范围：小，＜ 20KM
传输技术：基带,10-1000Mbps，延迟低，出错率低
（ 10-11）
– 城域网 (Metropolitan Area Network, MAN)
范围：中等，＜ 100KM
传输技术：宽带 /基带
– 广域网 (Wide Area Network, WAN)
范围：大，＞ 100KM
传输技术：宽带，延迟大，出错率高
23
2.按通信传播方式分类：
–点对点传播方式的网络：由一对对机器
间的多条链路构成。这种网络上的报文
分组在信源和信宿之间需通过一台和多
台中间设备进行传播。
–广播方式网络：仅有一条通道，由网络
上所有的计算机共享。
–一般来说，局域性网络使用广播方式；
广域性网络使用点对点方式。
1.4计算机网络的主要分类
24
3.按 拓扑结构 分类
–星形
有一个中心节点，其
它节点与其构成点到
点连接
–树形
一个根结点、多个中
间分支节点和叶子节
点构成
星形拓扑
树形拓扑
1.4计算机网络的主要分类
25
按拓扑结构（续）
– 总线
所有节点挂接到一条总
线上，广播式信道
需要有介质访问控制规
程以防止冲突
– 环形（交大校园网，双环）
所有节点连接成一个闭
合的环，结点之间为点
到点连接
总线形拓扑
环形拓扑
1.4计算机网络的主要分类
26
按拓扑结构分类（续）
– 全连接
点到点全连接，随节点数的
增长（ Nx(N-1)/2），建造成
本急剧增长，只适用于节点
数很少的广域网中
– 不规则
点到点部分连接，多用于广
域网，由于连接的不完全性，
需要有交换节点
不规则拓扑
全连接
1.4计算机网络的主要分类
关于各种拓扑结构的特点和其他分类，参考教材 7-11页,
A
B
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按各站点的地位
– 对等 (Peer to Peer)网
– 基于服务器的网络
按介质访问控制方式
– 以太网（ Ethernet）
– 令牌网（ Token Ring）
按 NOS或协议
– Novell网络
– Windows NT网络
– TCP/IP网络
1.4计算机网络的主要分类
28
1.5计算机局域网简介
局域网（ LAN,local Area Network）
– 是将较小地理范围内的各种数据通信设备连接
在一起的通信网络。
特点：
– 地理范围有限、传输速率高、延迟小、误码率
底、易于管理和控制。
适用范围：
– 企业、学校、楼宇
29
拓扑结构
– 令牌环、总线、星型、混合
基本类型
– 对等网络：网络中没有设置专门的服务器，连网的计
算机既是客户机，又是服务器。
所需硬件：计算机、网络适配器、集线器、网线
可详见实用组网指南第二章
– 客户机服务器（ C/S）网络模式：网络中由高性能的计
算机作为服务器，与多台客户机相连。
– 无盘工作站
– 相关概念：
客户机（与终端的区别）、服务器（文件、通信）、网络操作
系统
1.5计算机局域网简介
30
1.6计算机广域网简介
广域网（ WAN,Wide Area Network）
– 又称远程网，是覆盖广阔地理区域的数据通信网络。
范围可以是几十公里到几万公里。
广域网使用公共通信线路为主机和终端提供网络
服务
– 公共电话网（ PSTN,Public Switch Telephone
Network ）,MODEM、电话线、拨号,9.6kb/s～
56kb/s.
– 综合业务数字网（ ISDN,Integrated Service Digital
Network）,电话线路、专用设备、拨号,64k,128k、
144kb/s
31
– ADSL（ Asymmetrical Digital Subscriber Loop,
非对称数字用户环线）,上行速率 640kb/s，下
行速率 8Mb/s。
– 公共数字数据网（ DDN,Digital Data
Network）,同步 MODEM,64kb/s～ 2.048Mb/s。
– X.25,9.6b/s ～ 64kb/s，速度慢、延时长、可
靠
– 帧中继（ FR,Frame Relay）,64kb/s～
2.048Mb/s
– 异步传输模式（ ATM）
1.6计算机广域网简介
32
1.7计算机网络互联
利用网络互联设备及相应的技术措施和协议将两
个以上的计算机网络连接起来，实现 计算机网络
之间的 连接。
网络互联设备,
– 中继器：清除噪音、放大信号、延长网络距离
– 集线器（ HUB）：相当于多口中继器，有源、无源、
共享式、堆叠式、交换式。
– 网桥、交换机：用于连接相同类型的网络
– 路由器：可以连接不同类型的网络
– 网关：又称协议转换器，可以用于不用类型网络的连
接。
网络互连设备详细介绍参见课本 14— 15页
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1.8网络操作系统
用于进行网络的连接、信息传输、服务提
供以及网络资源管理的操作系统软件。
UNIX
NOVELL NETWARE
WINDOWS NT/2000
LINUX
34
1.9 计算机网络术语
带宽
– 带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下
界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统
的通信工程中通常以赫兹（ Hz）为单位计量。
– 在计算机网络中，一般使用每秒位数 (b/s 或
bps) 作为带宽的计量单位。主要单位,kb/s，
Mb/s,Gb/s
– 例：一个以太局域网理论上每秒可以传输 1千
万比特，它的带宽相应为 10Mb/s。
35
1.9 计算机网络术语
时延
– 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间
– 时延之和 =处理时延 +排队时延 +发送时延 +传播
时延
处理时延 =分组首部和错误校验等处理（微秒）
排队时延 =数据在中间结点等待转发的延迟时间
发送时延 =数据位数 /信道带宽
传播时延 =d/s（毫秒） d:距离 s:传播速度 ≈ 光速
36
?模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值
?数字信号：时间上离散，仅包含有限数目的预定值
?数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数
据的信道
?模拟信道：以连续模拟信号形式传输数据的信道
1.9 计算机网络术语
37
? 基带传输：不调制，编码后的数字脉冲信号直接在信道上
传送。
例如：以太网
? 频带传输：调制成模拟信号后再传送，接收方需要解调
例如：通过电话模拟信道传输
? MODEM（调制解调器）
? 单工通信：只能有一个方向的通信而没有反方向的交互
? 半双工通信：通信双方都可以发送信息，但不能双方同时
发送。
? 全双工通信：通信的双方可以同时发送和接收信息
1.9 计算机网络术语
38
本讲小结
计算机网络的概念、组成
计算机网络的产生和演变
– 三代计算机网络的概念和演化过程
计算机网络的功能
– 通信、共享、可靠性、节约投资
计算机网络的分类
– 地域分布、传播方式、拓扑结构
计算机网络的基本术语
