计算机网络技术：第1章

第 1章 计算机网络基础
1.1 计算机网络的形成与发展
1.2 计算机网络的定义
1.3 计算机网络的功能和分类
1.4 计算机网络的组成
1.5 计算机网络拓扑结构
1.6 计算机网络的典型应用
1.7 数据通信的基本概念
1.8 串行传输与并行传输
1.9 数据传输类型与编码技术
1.10 数据同步技术
1.11 多路复用技术
1.12 广域网中的数据交换技术
1.13 差错控制技术
1.1 计算机网络的形成与发展
计算机网络是计算机和通信技术这两大现
代技术密切结合的产物。它代表了当代计算
机体系结构发展的一个极其重要的方向。计
算机网络技术包括了硬件、软件、网络体系
结构和通信技术。
1,面向终端的计算机通信网络
2,初级计算机网络
3,开放式的标准化计算机网络
4,新一代的计算机综合性、智能化、宽带高
速网络
1.2 计算机网络的定义
人们通常对“计算机网络”的定义
是：为了实现计算机之间的通信交往、
资源共享和协同工作，采用通信手段，
将地理位置分散的、各自具备自主功能
的一组计算机有机地联系起来，并且由
网络操作系统进行管理的计算机复合系
统就是计算机网络。
① 一个计算机网络可以包含有多台具有, 自主, 功
能的计算机 。 所谓的, 自主, 是指这些计算机离开计算
机网络之后, 也能独立地工作和运行 。 因此, 通常将这
些计算机称为, 主机, (host),在网络中又叫做节点或
站点 。 一般, 在网络中的共享资源 (即硬件资源, 软件
资源和数据资源 )均分布在这些计算机中 。
② 构成计算机网络时需要使用通信的手段，把有关
的计算机 (节点 )“有机地”连接起来。所谓的“有机”
地连接是指连接时彼此必须遵循所规定的约定和规则。
这些约定和规则就是通信协议。
③ 建立计算机网络的主要目的是为了实现通信的交
往、信息资源的交流、计算机分布资源的共享，或者是
协同工作。一般将计算机资源共享作为网络的最基本特
征。
1.3 计算机网络的功能和分类
1.3.1 计算机网络的功能
① 计算机之间和计算机用户之间的相互通
信交往。
② 资源共享，包含计算机硬件资源、软件
资源和数据与信息资源共享。
③ 计算机之间或计算机用户之间的协同工
作。
1.3.2 计算机网络的分类
1,局域网 (LAN)
局域网 (LAN,Local Area Network),顾名思义就是局
部区域的计算机网络 。 在局域网中, 计算机及其他互连设备
的分布范围一般在有限的地理范围内, 因此, 局域网的本质
特征是分布距离短, 数据传输速度快 。
局域网的分布范围一般在几公里以内, 最大距离不超过
10公里, 它是一个部门或单位组建的网络 。 LAN是在小型
计算机和微型计算机大量推广使用之后才逐渐发展起来的计
算机网络 。 一方面, LAN容易管理与配置；另一方面,
LAN容易构成简洁整齐的拓扑结构 。 局域网速率高, 延迟
小, 因此, 网络站点往往可以对等地参与对整个网络的使用
与监控 。 再加上 LAN具有成本低, 应用广, 组网方便和使
用灵活等特点, 因此, 深受广大用户的欢迎, LAN是目前
计算机网络技术中, 发展最快也是最活跃的一个分支 。
2,广域网 (WAN)
广域网 (WAN,Wide Area Network)，
也称远程网。计算机广域网一般是指将分布在不
同国家、地域甚至全球范围内的各种局域网以及
计算机、终端设备等互连而成的大型计算机通信
网络。
3,城域网 (MAN)
城域网原本指的是介于局域网与广域网之间
的一种大范围的高速网络。
4,因特网 (Internet)
因特网 (也称国际互联网 )其实并不是一种具体
的物理网络技术, 而是将不同的物理网络技术, 按
某种协议统一起来的一种高层技术 。 因特网是广域
网与广域网, 广域网与局域网, 局域网与局域网进
行互连而形成的网络 。 它采用的是局部处理与远程
处理, 有限地域范围的资源共享与广大地域范围的
资源共享相结合的网络技术 。 目前, 世界上发展最
快, 也是最热门的网络就是 Internet。 它是世界上
最大的, 应用最广泛的互联网 。
1.4 计算机网络的组成
由于计算机网络的基本功能分为数据
处理和数据通信两大部分, 因此, 它所对
应的结构也可以分成相应的两个部分 。 其
一, 负责数据处理的计算机与终端设备；
其二, 负责数据通信的通信控制处理机
(CCP,Communication Control Processor)
和通信线路 。
1.4.1 计算机资源子网
1,资源子网的组成
资源子网由拥有资源的主计算机系统, 请求资源的用户
终端, 终端控制器, 通信子网的接口设备, 软件资源和数据
资源组成 。
(1) 主计算机 (Host)
在计算机网络中,, 主计算机, 可以是大型机, 中型机
,小型机, 也可以是终端工作站或者微型机 (PC)。 主计算
机是资源子网的主要组成单元, 它通过高速线路与通信子网
的通信控制处理机相连接 。 普通的用户终端机通过主计算机
连接入网 。 主计算机还为本地用户访问网络的其他计算机设
备和共享资源提供服务 。
(2) 终端 (Terminal)
终端是用户访问网络的界面装置 。 终端一般
是指没有存储与处理信息能力的简单输入, 输出
终端设备；但有时也指带有微处理机的智能型终
端 。 智能型终端除了具有输入, 输出信息的基本
功能外, 本身还具有存储与处理信息的能力 。 各
类终端既可以通过主机连入网中, 也可以通过终
端控制器, 报文分组组装 /拆卸装置或通信控制处
理机连入网中 。
2,资源子网的基本功能
资源子网负责全网的数据处理业务, 并向网
络客户提供各种网络资源和网络服务 。
1.4.2 计算机通信子网
1,通信子网的组成
通信子网按功能分类可以分为数据交换和数据传
输两个部分；从硬件角度看, 通信子网由通信控制
处理机, 通信线路和其他通信设备组成 。
(1) 通 信 控 制 处 理 机 (CCP, Communication
Control Processor)
( 2 ) 通信线路
2,通信子网的基本功能
通信子网提供网络通信功能, 完成全网主机之间
的数据传输, 交换, 控制和变换等通信任务 。 负责
全网的数据传输, 转发及通信处理等工作 。
1.5 计算机网络拓扑结构
1.5.1 计算机网络拓扑的定义
1,拓扑结构与计算机网络拓扑
对于复杂的网络结构设计，人们引入了拓扑
结构的概念。拓扑学是几何学中的一个分支，它
是从图论演变过来的。拓扑学首先把实体抽象为
与其大小、形状无关的“点”，并将连接实体的
线路抽象为“线”，进而研究点、线、面之间的
关系。计算机网络拓扑是通过计算机网络中的各
个结点与通信线路之间的几何关系来表示网络结
构，并反映出网络中各实体之间的结构关系。
2,网络拓扑的定义
我们将通信子网中的通信处理机和其他
通信设备称为节点，通信线路称为链路，
而将节点和链路连接而成的几何图形称为
该网络的拓扑结构。
3,网络拓扑的用途
1.5.2 计算机网络拓扑结构的分类与通信子网的类型
1.5.2.1 通信子网的分类
1,广播信道通信子网
在采用广播信道的通信子网中，一个公共通信信
道被多个节点使用。在任一时间内只允许一个节点使
用公共通信信道，当一个节点利用公共通信信道“发
送”数据时，其他节点只能“收听”正在发送的数据
。
2,点 -点线路通信子网
在点 -点线路通信子网中，每条物理线路连接一对
节点。
1.5.2.2 基本拓扑结构类型
常见的基本拓扑结构有：总线型、星型、环型、
树型和网状等。
1,总线型拓扑结构
在总线逻辑拓扑结构中, 使用单根传输线路 (总
线 )作为传输介质, 所有网络节点都通过接口, 串接
在总线上 。 在总线逻辑拓扑结构中, 每一个节点发
送的信号都在总线中传送, 并被网络上其他节点所
接收, 但是, 任何时刻只能由一个节点使用公用总
线传送信息 。 一个网络段之内的所有节点共享总线
的带宽和信道 。 因而总线的带宽成为网络的瓶颈,
网络的效率也随着节点数目的增加而急剧下降 。
2,星型拓扑结构
在星型拓扑结构中, 每个节点都由一个单独的
通信线路连接到中心节点上 。 中心节点控制全网的
通信, 任何两个节点的相互通信, 都必须经过中心
节点 。 因此, 中心节点的负荷较重, 是网络的瓶颈,
一旦中心节点发生故障, 将导致全网瘫痪 。 星型拓
扑属于集中控制式网络 。
3,环型拓扑结构
在环型拓扑结构中，各个节点通过通信线路，
首尾相接，形成闭合的环型。环中的数据沿一个方
向传递。由于信号单向传递，因此，适宜使用光纤，
可以构成高速网络。环型拓扑结构简单，传输延迟
固定；环中的任何一个节点发生故障，都会导致全
网瘫痪，因此各个节点都可能成为网络的瓶颈；环
节点的加入和撤出的过程都很复杂，网络扩展和维
护都不方便。
4,树型拓扑结构
树型拓扑结构是星型拓扑结构的扩展。
它采用分层结构，具有一个根节点和多层分
支节点。树型网络中除了叶节点之外，所有
的根节点和层分支节点都是转发节点。它的
各个节点按层次进行连接，信息的交换主要
在上下节点间进行，相邻的节点之间一般不
进行数据交换或者数据交换量很小。树型拓
扑属于集中控制式网络，适用于分级管理的
场合，或者是控制型网络。
5,网状拓扑结构
网状结构的网络, 由分布在不同地理位置的
计算机经传输介质和通信设备连接而成的 。 在网
状拓扑结构中节点之间的连接是任意的, 无规律
的 。 每两个节点之间的通信链路可能有多条, 因
此, 必须使用, 路由选择, 算法进行路径选择 。
网状结构的优点是系统可靠性高, 缺点是结构复
杂 。 目前, 大型广域网和远程计算机网络大都采
用网状拓扑结构 。 其目的在于, 通过邮电部门提
供的线路和服务, 将若干个不同位置的局域网连
接在一起 。
6,卫星通信网络
1.6 计算机网络的典型应用
1,管 理 信 息 系 统 (MIS, Management
Information System)
2.办公自动化系统 (OA,Office Automation
system)
3.信息检索系统 (IRS,Information Retrieve
System)
4,电子收款机系统 (POS,Point Of Sells)
5,分布式控制系统 (DCS,Distributed Control
System)
6,计 算机 集成与制 造系统 (CIMS, Computer
Integrated Manufacturing System)
7,电 子 数 据 交 换 系 统 (EDI, Electronic Data
Interchange system)
8,信息服务系统
1.7 数据通信的基本概念
1.7.1 信息, 数据和信号
1,信息 (Information)
信息的载体是数字, 文字, 语音, 图形
和图像等 。 计算机及其外围设备产生和交
换的信息都是由二进制代码表示的字母,
数字或控制符号的组合 。 为了传送信息,
必须对信息中所包含的每一个字符进行编
码 。 因此, 用二进制代码来表示信息中的
每一个字符就是编码 。
2,常用的二进制代码
在数据通信过程中，要进行编码，就要采
用一定的编码标准，目前最常用的二进制编
码标准为美国标准信息交换码 (ASCII，
American Standard Code for Information
Interchange)，目前它已被国际标准化组织
ISO(International Standards Organization)和
原国际电报电话咨询委员会 (CCITT，
Consultative Committee International
Telegraph and Telephone)采纳，并已发展成
为国际通用的标准交换代码。
3,数据 (data)和信号 (Signal)
网络中传输的二进制代码被称为数据, 它是传
递信息的载体 。 数据与信息的区别在于, 数据仅涉
及事物的表示形式, 而信息则涉及到这些数据的内
容和解释 。
通常, 对数据的表示方式分为数字信号和模拟
信号两种 。 从时间域来看, 数字信号是一种离散信
号, 模拟信号是一种连续变化信号 。 因此, 信号
(Signal)是数据在传输过程中的电磁波表示形式 。
1.7.2 信道及信道的分类
1,信道及其组成
,信道, 是数据信号传输的必经之路, 它一般由传输线
路和传输设备组成 。
2,物理信道和逻辑信道
物理信道是指用来传送信号或数据的物理通路, 它由
传输介质及有关通信设备组成 。 逻辑信道也是网络上的
一种通路, 在信号的接收和发送之间不仅存在一条物理
上的传输介质, 而且在此物理信道的基础上, 还在节点
内部实现了其他, 连接,, 通常把这些, 连接, 称为逻
辑信道 。 因此, 同一物理信道上可以提供多条逻辑信道；而每一逻辑信道上只允许一路信号通过 。
3,有线信道和无线信道
根据传输介质是否有形, 物理信道可以分为有
线信道和无线信道 。 有线信道包括电话线, 双绞
线, 同轴电缆, 光缆等有形传输介质 。 无线信道
包括无线电, 微波, 卫星通信信道, 激光和红外
线等无形传输介质 。
4,模拟信道和数字信道
如果按照信道中传输数据信号类型的不同
来分，物理信道又可以分为模拟信道和数字信
道。模拟信道中传输的是模拟信号，而在数字
信道中直接传输的是二进制数字脉冲信号。如
果要在模拟信道上传输计算机直接输出的二进
制数字脉冲信号，就需要在信道两边分别安装
调制解调器，对数字脉冲信号和模拟信号进行
调制或解调。
5,专用信道和公共交换信道
如果按照信道的使用方式来分，又可以分为专用
信道和公共交换信道。专用信道又称专线，这是一
种连接用户之间设备的固定线路，它可以是自行架
设的专门线路，也可以是向电信部门租用的专线。
专用线路一般用在距离较短或数据传输量较大的场
合。公共交换信道是一种通过公共交换机转接，为
大量用户提供服务的信道。顾名思义，采用公共交
换信道时，用户与用户之间的通信，通过公共交换
机到交换机之间的线路转接。公共电话交换网就属
于公共交换信道。
1.7.3 码元和码字
我们将计算机网络传送中的每一位二进制数字称
为“码元”或“码位”。
1.7.4 数据单元
在数据传输时，通常将较大的数据块分割成较小
的数据单元，并在每一段上附加一些信息，这些附加
信息通常包括序号、地址及校验码等。这些数据单元
及其附加信息一起被称为“数据包” (即数据分组 )。
在实际传输时，还要将数据包进一步分割成更小的逻
辑数据单位，这就是“数据帧”。
1.7.5 通信系统的主要技术指标
1,数据传输速率 S(比特率 )和波形调制速率 B(波特
率 )
(1) 比特率 S
比特率是一种数字信号的传输速率, 它是
指在有效带宽上, 单位时间内所传送的二进制
代码的有效位 (bit)数 。 S用每秒比特数 (bit/s)、
每秒千比特数 (kbit/s)或每秒兆比特数 (Mbit/s)等
单位来表示 。
(2) 波特率 B
2,带宽
带宽是指物理信道的频带宽度, 即信道允许的最
高频率和最低频率之差, 单位为赫兹 (Hz)。
3,信道容量
信道容量一般是指物理信道上能够传输数据的最
大能力。
信道容量 (信道的极限数据速率 Rmax)=F·log2(1+S/N)
(bit/s)
其中各项参数如下 。
① F：信道带宽, 单位为赫兹 (Hz)。
② S/N：信噪比, 单位为分贝 (dB)。
③ S：信道上所传信号的平均功率, 单位为瓦特 。
④ N：信道内部的噪声功率, 单位为瓦特 。
4,带宽, 数据传输速率和信道容量的关联
5,误码率 Pe
误码率是指二进制码元在数据传输中被传错的
概率, 也称为, 出错率, 。
6,吞吐量
吞吐量是信道或网络性能的另一个参数, 数值
上大于等于信道在单位时间内传输的总的信息
量, 单位也是 bit/s或 bit/s。
1.8 串行传输与并行传输
在进行数据传输时，有并行传输和串行
传输两种方式。其中串行通信是指通信时的
数据流以串行方式在信道上传输。并行通信
是指数据以成组的方式在多个并行的信道上
同时传输。串行传输是一位一位地传送，从
发送端到接收端只要一根传输线即可。由于
串行通信的收发双方只需要一条通信信道，
易于实现，因此是目前采用的一种主要通信
方式。
1.8.1 并行传输
并行传输可以一次同时传输若干比特的数据，
从发送端到接收端的信道需要用相应的若干根传
输线。常用的并行方式是将构成一个字符的代码
的若干位分别通过同样多的并行信道同时传输。
1.8.2 串行传输
并行传输的速率高, 但传输线路和设备都需要
增加若干倍, 一般适用于短距离, 要求传输速度
高的场合；虽然串行传输速率只有并行传输的几
分之一 (如 1/8),但可以节省设备, 因而是当前计
算机网络中普遍采用的传输方式 。
串行数据通信又有 3种不同方式：即单工通信,
半双工通信和全双工通信 。
1.9 数据传输类型与编码技术
1.9.1 数据传输类型
如果信源 (发出信号的一方 )发送出的信号是模
拟信号, 并且以模拟信道进行传输, 则称为模拟
传输 (或频带传输 )。 如果信源发送出的信号是模拟
信号, 而以数字信号的形式传输, 则称为基带传
输 (或数字传输 )。
1.9.2 基带传输与数字信号编码
1.9.2.1 基带、基带信号和基带传输
在数据通信中，由计算机、终端等直接发
出的信号是二进制数字信号。这些二进制信号
是典型的矩形电脉冲信号，由,0”和,1”组成。
其频谱包含直流、低频和高频等多种成分。我
们把数字信号频谱中，从直流 (零频 )开始到能量
集中的一段频率范围称为基本频带 (或固有频带 )，
简称为“基带”。因此，数字信号也被称为
“数字基带信号”，简称为“基带信号”。如
果在线路上直接传输基带信号，就称为“数字
信号基带传输”，简称为“基带传输”。
1.9.2.2 数字基带信号的编码
1,非归零编码
非归零编码 NRZ(Non-Return to Zero)。 NRZ
码规定为：用负电压代表, 0”,正电压代表, 1”。
当然也可以有其他表示方法 。
2,曼彻斯特编码
(1) 编码规则
曼彻斯特 (Manchester)编码是目前广泛使用的
编码方法之一, 它的编码规则如下 。
① 每比特的周期 T分为前后两个相等的部分 。
② 前半周期传送该码元值的反码, 后半周期传送
该码元值的原码 。
③ 中间的电平跳变可以作为双方的同步信号 。
根据编码规则，当码元值为,1”时，前半部分
为低电平，后半部分为高电平，中间有一次由低
电平向高电平的跳跃。当码元值为,0”时，前半
部分为高电平，后半部分为低电平，每位中间由
高电平向低电平跳跃。
3,差分曼彻斯特编码
(1) 编码规则
差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改
进, 它的编码规则如下 。
① 每个, 码元值, 无论是, 1”还是, 0”中
间都有一次电平跳变, 这个跳变做同步之用 。
② 若码元值为, 0”,则前半个码元的电平
与上一个码元的后半个码元的电平相反 。 若码
元值为, 1”,则前半个码元的电平与上一个码
元的后半个码元的电平相同 。
若码元值为, 0”,则开始处出现电平跳变
,反之码元值为, 1”,开始处不发生跳 。
1.9.3 频带传输与模拟信号编码
1.9.3.1 调制、解调与频带传输
频带传输, 又称宽带传输 。 频带传输中常
用普通电话线作为传输介质, 它的带宽一般在
300~3400Hz之间 。 这是因为对于远距离通信来
说, 目前经常使用的仍然是普通的电话线, 因
为它是当今世界上覆盖范围最广, 应用最普遍
的一类通信信道 。 众所周知, 传统的电话通信
信道是为传输语音信号而设计的, 它只适用于
传输音频范围 (300~3400Hz)的模拟信号, 不适
用于直接传输频带很宽, 又集中在低频段的计
算机产生的数字基带信号 。
为了利用电话交换网实现计算机之间的数字信
号传输，必须将数字信号转换成模拟信号。为此，需
要在发送端选取音频范围的某一频率的正 (余 )弦模拟
信号作为载波，用它运载所要传输的数字信号，通过
电话信道将其送至另一端；在接收端再将数字信号从
载波上分离出来，恢复为原来的数字信号波形。这种
利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带传
输”。其中，在发送端将数字信号转换成模拟信号的
过程称为“调制” (modulation)，相应的调制设备称
为“调制器” (modulator)；在接收端把模拟信号还
原为数字信号的过程称为“解调” (demodulation)，
相应的设备称为“解调器” (demodulator)。同时具
备调制和解调功能的设备称为“调制解调器
” (modem)。
1.9.3.2 模拟信号的编码
1,幅度调制 ASK
2,频率调制 FSK
3,相位调制 PSK
1.9.3.3 调制解调器是数据通信的重要设备
1,调制解调器 (Modem)的工作原理
在介绍频带传输时, 我们介绍了实现模拟数
据信号编码的 3种方式, 即振幅键控 (幅度调制 )、
移频键控 (频率调制 )和移相键控 (相位调制 )。 根据
模拟数据信号编码类型不同, 可以将 Modem分为
各种类型 。
2,调制解调器的分类与标准
(1) 按功能分类
① 专门用于数据传输的调制解调器 。
② 用于数据传输并兼有传真功能的调制解调
器, FAX/Modem。
③ 用于数据传输并兼有传真和语音, 数据同
传功能的调制解调器 。
(2) 按连接方式分类
① 有线, 外接式调制解调器 。
② 有线, 内置式调制解调器 。
③ 无线式调制解调器 。
(3) 按传信数据速率分类
① 低速调制解调器, 传输速率 S<9600bit/s。
② 中速调制解调器, 传输速率 9600<S<14400bit/s。
③ 高速调制解调器, 传输速率 S>14400bit/s。
(4) 按使用的通信线路分类
① 普通电话拨号线路 。
② 专用通信线路 (专线 )。
(5) 按调制解调器的操作状态分类
① 异步调制解调器。
② 同步调制解调器。
(6) 按调制解调器的调制原理分类
① FSK移频键控调制解调器。
② PSK移相键控调制解调器。
③ 混合式调制解调器。
3,调制解调器的标准
调制解调器的标准是每一个选购调制解调器的
用户都会遇到的问题 。 调制解调器的早期标准为
Bell,后来该标准被原国际电报电话咨询委员会
(CCITT)发展为国际标准 。 调制解调器的标准主要
有以下几种 。
① 针对 300bit/s的全双工调制解调器的 V.21标准。
② 针对 600bit/s和 1200bit/s的全双工调制解调器的
V.22标准。
③ 针对 1200bit/s和 2400bit/s全双工调制解调器的 V.22
bis标准。
④ 针对 7200,12000和 14400bit/s全双工调制解调器的
V.32 bis标准。
⑤ 针对高于 14400bit/s的带有数据压缩和差错检测功
能的全双工调制解调器的 V.42 bis/MNP等更高标准。
1.10 数据同步技术
1.10.1 异步传输方式
在被传送的字符前后加起止位，实现定
时的传输方式，被称为异步传输方式 (也称
起止式 )。
1.10.2 同步传输方式
同步传输是在高速数据传输过程中，所
使用的定时方式。在同步传输过程中，大的
数据块是一起发送的，在块的前后使用一些
特殊的字符作为成帧信息。这些特殊字符使
得发送端与接收端建立起一个同步的传输过
程。另外，这些成帧信息还用来区分和隔离
连续传输的数据块。
1.11 多路复用技术
1.11.1 多路复用技术概述
1,什么是多路复用技术
多路复用技术是指在同一传输介质上“同时”
传送多路信号的技术。因此，多路复用技术也就
是在一条物理线路上建立多条通信信道的技术。
2,多路复用技术的分类
常用的 3种多路复用技术为：频分多路复用
(FDM,Frequency Division Multiplexing),时分
多路复用 (TDM,Time Division Multiplexing)和
波 分 多 路 复 用 (WDM, Wavelength Division
Multiplexing)。 其他常用的复用技术还有：空分
复用 (SDM,Space Division Multiplexing),以及
动态时分多路复用等 。
1.11.2 频分多路复用 FDM
采用频分多路复用技术时, 将信道按频率划分
为多个子信道, 每个信道可以传送一路信号 。
1.11.3 时分多路复用 (TDM)
TDM的工作原理：首先, 将各路传输信号按时
间进行分割, 即将每个单位传输时间划分为许多时
间片 (时隙 )；其次, 每路信号使用其中之一进行传输,
我们将多个时隙组成的帧称为, 时分复用帧, 。 这
样, 就可以使多路输入信号在不同的时隙内轮流,
交替地使用物理信道进行传输 。
1.11.4 波分多路复用技术 (WDM)
1.12 广域网中的数据交换技术
1.12.1 线路交换 (circuit switching)
在线路交换和转接过程中, 通信的双方首
先必须通过网络节点建立起专用的通信信道,
也就是在两个网络节点之间建立起实际的物理
线路连接, 然后, 双方使用这条端到端的线路
进行数据传输 。 电话通信系统就是这种工作方
式 。 其通信过程可以分为：电路建立阶段, 数
据传输阶段和拆除电路连接 3个阶段 。
1.12.2 存储转发交换 (Store-and-Forward
Exchanging)
1,存储转发交换方式与线路交换方式的两个主要区别
① 拟发送的数据与目的地址, 源地址, 控制信息等
一起, 按照一定的格式组成一个数据单元 (报文或报
文分组 )进入通信子网 。
② 作为通信子网节点的通信控制处理机 CCP,负责
完成数据单元的接收, 存储, 差错校验, 路径选择和
转发工作 。
2,存储转发交换方式的应用特点
3,存储转发交换方式的分类
(1) 报文交换 (message switching)
在报文交换 (message switching)方式中, 两个节点之间
无需建立专用通道 。 当发送方有数据块要发送时, 它把数据
块 (无论尺寸的大小 )加上目的地址, 源地址与控制信息作为
一个整体, 按一定格式打包组成为报文 (message),交给交
换设备 IMP(接口信息处理机 )。 交换设备便根据报文的目的
地址, 选择一条合适的空闲输出线, 将报文传送出去 。 在这
个过程中, 交换设备的输入线与输出线之间不必建立物理连
接 。 与线路交换一样, 报文在传输过程中, 也可能经过若干
交换设备 。 在每一个交换设备处, 报文首先被存储起来, 并
且在待发报文登记表中进行登记, 等待报文前往的目的地址
的路径空闲时再转发出去 。 所以报文交换技术是一种存储转
发 (store-and-forward)技术 。
(2) 分组交换 (packet switching)
分组交换 (packet switching)技术可以解决上述
问题, 它将用户的大报文分成若干个报文分组 (包 )，
并以报文分组为单位在网络中传输 。 每一个报文分
组均含有数据和目的地址, 同一个报文的不同分组
可以在不同的路径中传输, 到达终点以后, 再将它
们重新组装成完整的报文 。
1.13 差错控制技术
1,差错的分类与差错出现的可能原因
① 热噪声差错
② 冲击噪声差错
2,无差错传输通常采用的两种控制技术
(1)检错法
(2) 纠错法 (又称为正向纠错法 )
1.13.1 奇偶校验 (也称垂直冗余校验 VRC)
奇偶校验是以字符为单位的校验方法。一个
字符由 8位组成，低 7位是信息字符的 ASCII代码，
最高位 (附加位 )为“奇偶校验码”位，接收方使用
这个附加位来检验传输的正确性。
1.13.2 方块校验 (也称水平垂直冗余校验 LRC)
1.13.3 循环冗余校验 CRC
最精确和最常用的差错控制技术是循环冗余
校验 (CRC)，这是一种较复杂的校验方法,CRC
的基本思想是先建立实际发送数据的二进制之间
的数量关系。