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第第6章章 计算机网络计算机网络任务任务1：了解计算机通信基础知识：了解计算机通信基础知识 任务任务2：认识计算机网络：认识计算机网络 任务任务3：掌握网络协议和：掌握网络协议和IP地址的分类方法地址的分类方法 任务任务4：了解局域网的组成原理：了解局域网的组成原理 任务任务5：了解因特网的接入技术：了解因特网的接入技术 任务任务6：掌握因特网的应用技术：掌握因特网的应用技术本章学习任务：本章学习任务：1、了解计算机通信基础知识、了解计算机通信基础知识2、认识计算机网络、认识计算机网络3、掌握网络协议和、掌握网络协议和IP地址的分类方法地址的分类方法4、了解局域网的组成原理、了解局域网的组成原理5、了解因特网接入技术、了解因特网接入技术6、掌握因特网的应用技术、掌握因特网的应用技术任务任务1 了解计算机通信基础知识了解计算机通信基础知识 6.1.1 数字传输原理数字传输原理 6.1.2 信息、数据、信号信息、数据、信号 6.1.3 数据通信方式数据通信方式6.1.4 网络的传输介质网络的传输介质计算机通信基础知识计算机通信基础知识 信息的传递都称之为通信信息的传递都称之为通信利用光和电技术的通信，我们称之为电信利用光和电技术的通信，我们称之为电信电报（电报（telegraph）是通信业务的一种，）是通信业务的一种，也是最早使用电进行通信的方法。也是最早使用电进行通信的方法。通信的发展历史：通信的发展历史：电电报报电电话话无线广无线广播播黑白电黑白电视视彩色电彩色电视视计算机网计算机网络络 1836 1876 20世纪初世纪初 1918 1938 1940s 1960s越洋无越洋无线电报线电报数字传输原理数字传输原理 通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。通信系统是用以完成信息传输过程的技术系统的总称。数字通信用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信数字通信用数字信号作为载体来传输消息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。基本通信系统一般由信源（发送者）、信宿（收信者）、基本通信系统一般由信源（发送者）、信宿（收信者）、和传输媒介等组成，我们称之为通信的三要素，其中传和传输媒介等组成，我们称之为通信的三要素，其中传输媒介又称之为输媒介又称之为“信道信道”。通信系统的模型通信系统的模型通信的三要素：通信的三要素：信信 道道信源信源(宿宿)信宿信宿(源源)信信号号信信号号举例举例:信道的任务是迅速、可靠而信道的任务是迅速、可靠而准确地将信号从信源传输到准确地将信号从信源传输到信宿信宿被传输的信息都必须以被传输的信息都必须以某种电某种电(或光或光)信号的形信号的形式才能进行传输式才能进行传输发送信息发送信息的设备的设备接收信息接收信息的设备的设备有线电话有线电话移动电话移动电话计算机通信计算机通信信源信源/信宿信宿电话座机电话座机手机手机计算机计算机信号形式信号形式话音经电话话音经电话机转换成为机转换成为变化的电流变化的电流信号信号话音经电话机转换话音经电话机转换成为压缩编码后的成为压缩编码后的数字信号数字信号编码并打包后的数编码并打包后的数字信号字信号信道构成信道构成电话线和中电话线和中继器等传输继器等传输设备设备无线电波、基站等无线电波、基站等双绞线、集线器、双绞线、集线器、路由器、光纤等路由器、光纤等信息、数据、信号信息、数据、信号 信息是事物的运动状态和过程以及关于这信息是事物的运动状态和过程以及关于这种状态和过程的知识。种状态和过程的知识。在计算机系统中，各种字母和数字符号的在计算机系统中，各种字母和数字符号的组合、语音、图形、图像等统称为数据，组合、语音、图形、图像等统称为数据，数据经过加工后就成为信息。数据经过加工后就成为信息。信号（也称为讯号）是运载消息的工具，信号（也称为讯号）是运载消息的工具，是消息的载体。它包含光信号、声信号和是消息的载体。它包含光信号、声信号和电信号等。根据信号的取值特性还可以分电信号等。根据信号的取值特性还可以分为模拟信号和数字信号。为模拟信号和数字信号。模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号 模拟信号指幅度的取值是连续的信号。模拟信号指幅度的取值是连续的信号。数字信号指幅度的取值是离散的信号。数字信号指幅度的取值是离散的信号。l二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于数字电路进行处理，所以得到的影响小，易于数字电路进行处理，所以得到了广泛的应用。了广泛的应用。模拟信号模拟信号信号信号强度强度tt数字信号数字信号信号信号强度强度模拟通信模拟通信 模拟通信的优点是直观且容易实现，但也模拟通信的优点是直观且容易实现，但也存在两个缺点。存在两个缺点。l（1）保密性差）保密性差模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很模拟通信，尤其是微波通信和有线明线通信，很容易被窃听。只要收到模拟信号，就可以得到通容易被窃听。只要收到模拟信号，就可以得到通信内容。信内容。l（2）抗干扰能力弱）抗干扰能力弱电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通电信号在沿线路的传输过程中会受到外界的和通信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后信系统内部的各种噪声干扰，噪声和信号混合后难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，难以分开，从而使得通信质量下降。线路越长，噪声的积累也就越多，受到的影响也越大。噪声的积累也就越多，受到的影响也越大。调制解调器调制解调器 调制解调器的英文是调制解调器的英文是MODEM，它是模拟信号和数字信号的，它是模拟信号和数字信号的“翻译员翻译员”。由于电子信号分两种，一种是由于电子信号分两种，一种是“模拟信号模拟信号”，一种是，一种是“数字信号数字信号”。如我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而计算机之间传输的如我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而计算机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑接入是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑接入Internet时，就必须使用调制解调器来时，就必须使用调制解调器来“翻译翻译”两种不同的信两种不同的信号。号。l连入连入Internet后，当后，当PC机向机向Internet发送信息时，由于电话线发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译翻译”成模拟信号，才能传送到成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做上，这个过程叫做“调制调制”。l当当PC机从机从Internet获取信息时，由于通过电话线从获取信息时，由于通过电话线从Internet传传来的信息都是模拟信号，所以来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制机想要看懂它们，还必须借助调制解调器这个解调器这个“翻译翻译”，这个过程叫做，这个过程叫做“解调解调”。总的来说就称为。总的来说就称为“调制解调调制解调”。数字信号的三种调制方法数字信号的三种调制方法(ASKASK)幅移键控幅移键控(FSKFSK)频移键控频移键控0 00 01 11 10 01 10 00 00 01 10 0 调制信号调制信号 (两个状态两个状态)(PSKPSK)相移键控相移键控载波信号载波信号(高频正弦波高频正弦波)调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号解调器解调器载波信号载波信号调制后的调制后的载波信号载波信号传输传输信号信号调制器调制器载波信号载波信号实现信号调制与解调的设备分别称为实现信号调制与解调的设备分别称为“调制器调制器”和和“解调器解调器”：数据通信方式数据通信方式 计算机网络中传输的信息都是数字数据计算机网络中传输的信息都是数字数据计算机之间的通信就是数据通信方式计算机之间的通信就是数据通信方式数据通信是计算机和通信线路结合的通信数据通信是计算机和通信线路结合的通信方式方式并行通信与串行通信并行通信与串行通信 在数据通信中，按每次传送的数据位数，通信方在数据通信中，按每次传送的数据位数，通信方式可分为：串行通信和并行通信。式可分为：串行通信和并行通信。串行通信一次只传送一位二进制的数据，从发送串行通信一次只传送一位二进制的数据，从发送端到接收端只需要一根传输线。端到接收端只需要一根传输线。l串行方式虽然传输率低，但适合于远距离传输，串行方式虽然传输率低，但适合于远距离传输，l在网络中（如公用电话系统）普遍采用串行通信方式。在网络中（如公用电话系统）普遍采用串行通信方式。并行通信是一次同时传送多位二进制数据，从发并行通信是一次同时传送多位二进制数据，从发送端到接收端需要多根传输线。送端到接收端需要多根传输线。l并行方式主要用于近距离通信，如在计算机内部的数并行方式主要用于近距离通信，如在计算机内部的数据通信通常以并行方式进行。据通信通常以并行方式进行。l这种方式的优点是传输速度快，处理简单。这种方式的优点是传输速度快，处理简单。单工、半双工与全双工通信单工、半双工与全双工通信 按照数据在线路上的传输方向，通信方式可分为：单工通按照数据在线路上的传输方向，通信方式可分为：单工通信、半双工通信与全双工通信。信、半双工通信与全双工通信。单工通信只支持数据在一个方向上传输，又称为单向通信。单工通信只支持数据在一个方向上传输，又称为单向通信。l如无线电广播和电视广播都是单工通信。如无线电广播和电视广播都是单工通信。半双工通信允许数据在两个方向上传输，但在同一时刻，半双工通信允许数据在两个方向上传输，但在同一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种可切换方只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种可切换方向的单工通信。即通信双方都可以发送信息，但不能双方向的单工通信。即通信双方都可以发送信息，但不能双方同时发送，（当然也不能同时接受）。这种方式一般用于同时发送，（当然也不能同时接受）。这种方式一般用于计算机网络的非主干线路中。计算机网络的非主干线路中。全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向全双工通信允许数据同时在两个方向上传输，又称为双向同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。如现同时通信，即通信的双方可以同时发送和接收数据。如现代电话通信提供了全双工传送。这种通信方式主要用于计代电话通信提供了全双工传送。这种通信方式主要用于计算机与计算机之间的通信。算机与计算机之间的通信。网络的传输介质网络的传输介质 数据通信根据传输介质的不同分为数据通信根据传输介质的不同分为:l有线传输有线传输l无线传输无线传输有线通信根据传输介质的不同分为有线通信根据传输介质的不同分为:l金属导体金属导体(双绞线和同轴电缆双绞线和同轴电缆)金属导体通过电信号传输信息金属导体通过电信号传输信息l非金属导体非金属导体(光纤传输光纤传输)光导纤维通过光波传输信息。光导纤维通过光波传输信息。传输介质的类型与特点传输介质的类型与特点介质类型介质类型特点特点应用应用有有线线通通信信双绞线双绞线成本低，易受外部高频电磁波成本低，易受外部高频电磁波干扰，误码率较高；传输距离干扰，误码率较高；传输距离有限有限固定电话本地回路、固定电话本地回路、计算机局域网计算机局域网同轴电缆同轴电缆传输特性和屏蔽特性良好，可传输特性和屏蔽特性良好，可作为传输干线长距离传输载波作为传输干线长距离传输载波信号，但成本较高信号，但成本较高固定电话中继线路、固定电话中继线路、有线电视接入有线电视接入光缆光缆传传输输损损耗耗小小，通通讯讯距距离离长长，容容量量大大，屏屏蔽蔽特特性性好好，不不易易被被窃窃听听，重重量量轻轻，便便于于铺铺设设。缺缺点点是是强强度度稍稍差差，精精确确连连接接两两根根光光纤比较困难纤比较困难电话、电视等通信电话、电视等通信系统的远程干线，系统的远程干线，计算机网络的干线计算机网络的干线无无线线通通信信自由空间自由空间使用微波、红外线、激光等，使用微波、红外线、激光等，建设费用低，抗灾能力强，容建设费用低，抗灾能力强，容量大，无线接入使得通信更加量大，无线接入使得通信更加方便方便.但易被窃听、易受干扰但易被窃听、易受干扰广播，电视，移动广播，电视，移动通信系统，计算机通信系统，计算机无线局域网无线局域网双绞线双绞线 双绞线是最为常见的金属传输介质，它有四对八根绝缘的金双绞线是最为常见的金属传输介质，它有四对八根绝缘的金属导线两两拧合而成，外层有护套保护。属导线两两拧合而成，外层有护套保护。双绞线分别为双绞线分别为:l屏蔽双绞线屏蔽双绞线夹有有铜质网状物，可以更好的屏蔽外界电磁的干扰。夹有有铜质网状物，可以更好的屏蔽外界电磁的干扰。非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线成本低，易受外界电磁干扰，误码率高，传输距离有限是双成本低，易受外界电磁干扰，误码率高，传输距离有限是双绞线传输信号的特点绞线传输信号的特点 同轴电缆同轴电缆 同轴电缆是网络中最常见的传输介质，一般同同轴电缆是网络中最常见的传输介质，一般同轴电缆有四层组成轴电缆有四层组成l最内层是铜质导体最内层是铜质导体l依次向外为绝缘层依次向外为绝缘层l屏蔽层屏蔽层:屏蔽层为铜质精细网状物，用于屏蔽外界的屏蔽层为铜质精细网状物，用于屏蔽外界的电磁干扰电磁干扰l保护套。保护套。同轴电缆的特点是成本低、易于安装方便扩展，同轴电缆的特点是成本低、易于安装方便扩展，传输特性和屏蔽特性较好。可作为中长距离传传输特性和屏蔽特性较好。可作为中长距离传输信号的载体输信号的载体 光导纤维光导纤维 光导纤维俗称光缆，由折射率较高的纤芯和折射率较低的包光导纤维俗称光缆，由折射率较高的纤芯和折射率较低的包层组成，包层用于为光纤提供物理保护，屏蔽外界光源干扰。层组成，包层用于为光纤提供物理保护，屏蔽外界光源干扰。光纤使用光信号而不用电信号传输数据，因此传输速度更快，光纤使用光信号而不用电信号传输数据，因此传输速度更快，带宽更大。带宽更大。光纤分成两种，分别是单模和多模光纤，其中单模光纤中心光纤分成两种，分别是单模和多模光纤，其中单模光纤中心玻璃芯很细玻璃芯很细(芯径一般为芯径一般为9或或10m)，只能传一种模式的光。，只能传一种模式的光。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。因此，其模间色散很小，适用于远程通讯。光纤通信的特点光纤通信的特点 传输信号的频带宽，通信容量大。传输信号的频带宽，通信容量大。传输过程中损耗小，距离长。由于光纤传输过程中损耗小，距离长。由于光纤具有较低的衰减，可以长距离传输信号，具有较低的衰减，可以长距离传输信号，传输距离可达传输距离可达5km以上。以上。误码率低，传输可靠性高。误码率低，传输可靠性高。抗干扰性强。由于采用非金属材质制作，抗干扰性强。由于采用非金属材质制作，所以光纤通信不受电磁波的干扰。所以光纤通信不受电磁波的干扰。保密性好，体积小，重量轻，抗化学腐保密性好，体积小，重量轻，抗化学腐蚀能力强，都是光纤通信所独特的优点。蚀能力强，都是光纤通信所独特的优点。无线通信无线通信 无线通信是通过电磁波实现信息传播的方无线通信是通过电磁波实现信息传播的方式，指在两个通信设备之间，不使用任何式，指在两个通信设备之间，不使用任何物理连接器，通过空气进行信号传输的过物理连接器，通过空气进行信号传输的过程。程。无线传输分为无线传输分为:l广播通信广播通信l地面微波通信地面微波通信l卫星通信卫星通信l红外通信红外通信无线通信无线通信广播通信主要用于广播通信广播通信主要用于广播通信地面微波通信在早期的电视通信中广为应地面微波通信在早期的电视通信中广为应用用卫星通信是利用地球同步卫星作为中继站卫星通信是利用地球同步卫星作为中继站的通信系统的通信系统l卫星通信的特点是通信容量大，传输距离远，卫星通信的特点是通信容量大，传输距离远，覆盖范围广，适应于各种环境的信息传输。覆盖范围广，适应于各种环境的信息传输。手机就是使用最为广泛的无线通信应用手机就是使用最为广泛的无线通信应用 电磁波段电磁波段 波段名亚毫米波Sub mm毫米波厘米波分米波超短波Metricwave短波SW中波MW长波LW甚长波特长波微波（Microwave）射频波段波长0.11mm110mm110cm10100cm110m10100m1001000m110km10100km1001000km频率3000300GHz30030GHz303GHz3000300MHz30030MHz303MHz3000300kHz30030kkHz303kHz3000300Hz移动通信移动通信 通信双方有一方或两方处于运动中的通信通信双方有一方或两方处于运动中的通信称之为移动通信。包括陆、海、空移动通称之为移动通信。包括陆、海、空移动通信。信。移动通信系统由移动台、基台、移动交换移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。局组成。移动通信系统从移动通信系统从20世纪世纪80年代诞生以来，年代诞生以来，到到2020年将大体经过年将大体经过5代的发展历程，代的发展历程，而且到而且到2010年，将从第年，将从第3代过渡到第代过渡到第4代代(4G)。个人移动通信个人移动通信移动对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等移动对象相互间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等基站基站移动台移动台（手机）（手机）移动电移动电话交换话交换中心中心公用电话网公用电话网第二代第二代移动通信移动通信（2G）使使用用频频段段：900MHz/1800MHz，传传输输的的是是数数字字化化的的语语音音/文文字字信号信号我国使用的我国使用的2种标准（制式）：种标准（制式）：lGSM（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统（欧洲移动通信系统，也称全球通、全数字系统)中国移动、中国联通经营的中国移动、中国联通经营的GSM网已基本覆盖县级市网已基本覆盖县级市移动的接入号段有：移动的接入号段有：134139、150152、158、159联通的接入号段有：联通的接入号段有：130-132、155-156lCDMA(码分多址接入，码分多址接入，Code Division Multiple Access)抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，抗干扰能力强，系统容量大，接通率高，噪声小，中国电信中国电信,接入号为接入号为133、153不足：不足：（1）数据传输速率过低（）数据传输速率过低（9.6kb/s或或57kb/s），仅适合传输），仅适合传输语音和文字语音和文字（2）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求）容量有限，不能满足发达地区手机用户高度密集的要求第三代第三代移动通信系统移动通信系统（3G）使用的频段：使用的频段：1885 MHz 2025MHz，2110MHz2200MHz 传输速率：传输速率：室内：室内：13Mb/s，步行：，步行：384kb/s，快速移动：，快速移动：114kb/s我国采用的我国采用的3种技术标准：种技术标准：中国移动中国移动TD-SCDMA(G3),自主知识产权（自主知识产权（157、187、188、147）中国电信中国电信CDMA2000(天翼天翼),（180、189）中国联通中国联通W-CDMA(沃沃-WO)（185、186）3G的优点：的优点：（1）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信）提供高质量的语音通信、数据通信和高分辨率图像通信（2）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务）提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务不足：不足：发展慢、比例低发展慢、比例低(4.6%)，按流量收费费用高，按流量收费费用高4G移动通信：室内移动通信：室内:1Gbps，高速移動时，高速移動时:100Mbps 我国沿海我国沿海7个城市正在建设试验网（个城市正在建设试验网（TD-LTE）移动通信的特点移动通信的特点(1)移动性。移动性。(2)电波传播条件复杂电波传播条件复杂(3)噪声和干扰严重。噪声和干扰严重。(4)系统和网络结构复杂。系统和网络结构复杂。(5)要求频带利用率高、设备性能好。要求频带利用率高、设备性能好。红外通讯红外通讯 红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。红外通讯，顾名思义，就是通过红外线传输数据。红外线波长范围为红外线波长范围为0.70m1mm。红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高红外通信技术适合于低成本、跨平台、点对点高速数据连接，尤其是嵌入式系统，设备互联后就速数据连接，尤其是嵌入式系统，设备互联后就可完成不同设备内文件与信息的交换。可完成不同设备内文件与信息的交换。红外数据通信技术的缺点：红外数据通信技术的缺点：l(1)受视距影响其传输距离短；受视距影响其传输距离短；l(2)要求通信设备的位置固定；要求通信设备的位置固定；l(3)其点对点的传输连接，无法灵活地组成网络等。其点对点的传输连接，无法灵活地组成网络等。在计算机、手机无线数据传输中，红外通信有被在计算机、手机无线数据传输中，红外通信有被蓝牙技术逐步取代的趋势。蓝牙技术逐步取代的趋势。