计算机网基础教案.pdf

课 程 基 本 信 息课程类别公共必修课 口公共选修课口专业必修课 口专业选修课学分学时学分3学时69使用教材尚晓航，计算机网络技术基础，北京：高等教育出版社，2008年.参 考书 目(1)吴功宜，计算机网络，北京：清华大学出版社，2007年.(2)杜煜，姚鸿.计算机网络基础，北京:人民邮电出版社，2006年.(3)谢希仁.计算机网络.北京：电子工业出版社2008年.(4)刘冰.计算机网络技术与应用.北京：机械工业出版社，2008年.计算机网络是当今信息技术发展最快的学科门类之一，在人课类活动和社会发展的各个领域，都有着广泛的应用。掌握和运用现代计算机网络技术是计算机网络技术专业人才必备的知识与程技能。计算机网络基础课程是该专业学好各门专业课程和技能的重学要基础，也是未来进一步专业发展和学习网络新知识新技术的起点。目本课程涉及计算机技术和通信技术。要求学生了解计算机网络各逻辑层的功能和工作原理；对应用广泛的局域网技术，重点的掌握以太网技术；要求学生从硬件和软件两方面，全面掌握网络 互 连 的 基 本 原 理 和 技 术；在网络应用上，要求学生掌握及In tern et的各种信息服务，和基本的网络管理与网络安全知识。要通过理论和技能训练课的学习，使学生具备基本的网络基本知识，具有组网的基本技能，掌握各种网络设备的安装、配置、调求试以及进行网络管理、维护的能力，掌握常用网络操作系统之上的各种网络应用的配置等能力，培养学生的网络技术的应用能力。第一章计算机网络概述（2 课时）一、教学目的与要求1、了解计算机网络的形成与发展过程2、掌握计算机网络的定义3、了解计算机网络的功能和典型应用4、掌握计算机网络的分类5、掌握计算机网络的组成结构6、了解计算机网络的基本拓扑结构类型二、教学重点L 计算机网络的定义2、计算机网络的基本拓扑结构类型3、计算机网络的分类4、计算机网络的组成结构5、计算机网络的功能和典型应用三、教学难点I、计算机网络的基本拓扑结构类型2、计算机网络的功能和典型应用四、教学方法与教学手段1.课堂讲授、板书；2 .课堂小组讨论与师生共同讨论；3 .多媒体课件演示；4 .学生作业展示；五、教学过程第一节 计算机网络概述一、计算机网络概述（一）以网络为核心的信息时代：数字化、网络化、信息化（二）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等多种技术。（三）可以将计算机网络的形成与发展进程分为以下4代：1、第1代：面向终端的计算机网络1）第1代计算机网络的发展阶段是从20世纪50年代中期至60年代末期，计算机技术与通信技术初步结合，形成了计算机网络的雏形。2）以单台计算机为中心的远程联机系统。2、第2代：初级计算机网络1）第2代计算机网络也被称为“计算机-计算机”网络。这是以通信子网为中心，用户共享的资源子网则在通信子网的外围。2）ARPAnet3）Internet 的起源3、第3代：开放式的标准化计算机网络1）第3代是指从20世纪70年代初期至90年代中期的发展阶段。在这个阶段中，ISO（国际标准化组织）提出了开放系统互连参考模型，即0SI（开放式系统互连）体系结构。4、第4代：新一代的计综合性、智能化、宽带、无线等高速安全网络1）第4代是指20世纪90年代中期至21世纪初期这个阶段，计算机网络与Internet（即因特网）向着全面互连、高速、智能化发展，并得到了广泛地应用。2）A TM技术、帧中继技术、波分多路复用等技术为基础的宽带综合业务数字化网络为核心建立的网络。（四）计算机网络的定义1、网络的大小和复杂程度完全不同，观察的角度也不相同，从资源共享的角度对“计算机网络”做如下定义：2、为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的网络操作系统和通信协议进行管理的计算机复合系统就是计算机网络。3、计算机网络涉及到以下3个要点1）自主性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。2）通信手段有机连接人们构成计算机网络时需要采用通信的手段，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。3）网络组建的3个目的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。(五)计算机网络的功能和应用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。2、计算机网络的典型应用1)管理信息系统(management information system,MIS)2)办公自动化(office automation,OA)3)信息检索系统(information retrieve system,IRS)4)电子商务系统(electronic commerce system,Ecs)5)(5)数据处理系统(data process system,DPS)6)(6)事务处理系统(transaction process system,TPS)7)分布式控制系统(distributed control system,DCS)8)电子收款机系统(point of sells,POS)第二节计算机网络的分类一、计算机网络的分类对计算机网络进行分类的标准很多。例如：按拓扑结构分类，按网络协议分类，按信道访问方式分类，按数据的传输方式分类等等。本书按网络中各个节点分布距离的长短，可以将计算机网络分为三类，它们的特征参数见参表1 T。网 络 分 类 缩“分4 曾，雨 大 妁 M络中的物理设缶化偷逑率范IW域IM L.N IO tn 为。可-1O；h/Nl/N K ideM 、.、!/s 2 C；b/s()局 域 网(local area network,LAN)局域网就是局部区域内通过高速线路互连而成的莪小区域内的计算机网络。在局域网中，所有的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。目前，应 用最多的是“共享式局域网”和“交换式局域网”两种类型。(二)城 域 网(metropolitan area network,MAN)城域网覆盖的地理范围可以从几十公里到几百公里。人们通常使用W A N的技术去构建与M A N目标范围、大小相当的网络。（三）广 域 网（w i d e a r e a n e t w o r k ,W A N）广域网又称“远程网”。广域网覆盖的地理范围可以从几十公里到上千公里，甚至是上万公里，因此，可跨越城市、地区、国家甚至几个大洲。广域网的通信子网可以利用各种公共网络。第 三 节 计 算 机 网 络 结 构一、计算机网络结构我 们 可 以 从“传统计算机网络结构”和“现代计算机网络结构”两个层面去认识计算机网络的结构。（一）传统的计算机网络结构计算机网络技术是计算机处理技术和通信技术的结合。因此，从传统观点看计算机网络的基本结构按照逻辑功能可以划分为数据处理与数据通信两大部分；即 分 为“资源子网”和“通信子网”两部分，如图1 T表示了传统计算机网络结构。1、计算机资源子网1）资源子网的组成如 图 所 示，“资源子网”由拥有资源的主机系统、请求资源与服务的用户终端、终端控制器、通信子网的接口设备、软件资源、硬件共享资源和数据资源等组成。a）主 机（h o st）在计算机网络中的“主机”可以是大型机、中型机、小型机、工作站或者微型机（P C）。b）终 端（t e r m i n a l ）c）网络中的共享设备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。2、计算机通信子网1）通信子网的组成a）通信子网从硬件角度看，通信子网由路由器、通信线路和其他通信设备组成。b）通信控制处理机（c o m m u n i c a t i o n c o n t r o l p r o c e sso r,C C P）c）通信线路d）信号变换设备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。(-)计算机网络的结构早 期 的 计 算 机 网 络 结 构 如 图1T所 示；但 是，随着计算机技术的飞 速 发 展，更 多 的 用 户 是 通 过 局 域 网 接 入 广 域 网，进 而 接 入In te rn e t;而 不 是 通 过 大 型 主 机 接 入 广 域 网，因此，实际的计算 机 网 络 结 构 如 图 2所 示。计 算 机 网 络 的 实 际 结 构，依然由通信 子 网 和 资 源 子 网 组 成。v t o a r n -1-中y，/_ _.-一(三)现 代 计 算 机 网 络 结 构1、随 着 微 型 计 算 机 的 广 泛 应 用，大 量 的 个 人 计 算 机 通 过 局 域网、电话网、电视网、电力网或无 线 网 等 连 入 广 域 网，进而接 入Interent。在Internet中，各 种 网 络 之 间 的 互 联。逐 级 连 接 后，就 形 成 了 如 图1-3所 示 的，由路由器和TCP/IP协议互 联 而 成 的 大 型、层 次 结 构 的Internet网络结构。2、现 代 的 网 络 结 构 主 要 指Internet网络的物理结构。Internet又 称“网络的网络”，它 是 由 各 种 类 型 的 网 络 通 过 路 由 器，以及统一的TCP/IP协 议 互 联 而 成 的 世 界 范 围 内 的 公 用 网 络。3、在 现 代 网 络 的 网 络 结 构 的 支 撑 下，为 了 实 现 全 面 互 联，共享信 息 资 源，近 期 的 目 标 就 是“三网”互 联，又 称“三网合一”。第 四 节 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑的定义()拓扑结构拓 扑 结 构 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 图形关系。(-)计算机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抽象为节点；通信线路抽象为线路，而将节点和线路连接而成的几何图形称为网络的拓扑结构。（三）网络拓扑的用途网络拓扑的设计选型是计算机网络设计的第一步。网络拓扑结构的选择将直接关系到网络的性能、系统可靠性、通讯和投资费用等因素。二、通信子网信道类型和网络拓扑结构的分类（一）通信子网的分类1、广播式的通信子网采用广播式通信子网的常见拓扑构型有：总线型、无线通信型与卫星通信型等。2、点-点式的通信子网（二）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、树型和网状型在实际的网络应用中，网络拓扑结构往往不是单一类型的，而是上述几种基本类型混合而成的。六、作业和思考题1、什么是计算机网络？计算机网络是如何定义的？2、计算机网络的典型应用有哪些？3、画出传统计算机的网路结构示意图以及实际应用中计算机网络的结构示意图。4、常见的网络拓扑结构有哪几种？它们有什么作用？5、为了实现全面互连，共享信息资源，现代网络的近期目标是什么？七、参考文献1、刘有珠，罗少彬。计算机网络技术基础（第2版）.清华大学出版社20072、尚 晓 航.计算机网络技术教程.人民邮电出版社2005.3、陈旗/李立勇实用计算机网络技术电子科技大学出版社2004第 二 章 数 据 通 信 基 础（6课 时）一、教 学 目 的 与 要 求1.了解：数 据 通 信 的 基 础 知 识2.了解：数 据 传 输 方 式 的 类 型 和 特 点3.掌 握：数 据 传 输 的 类 型 及 相 应 的 编 码 方 法4.掌 握：多 路 复 用 技 术 的 分 类 和 适 用 场 合5.了 解：数 据 通 信 中 的 同 步 技 术6.了解：广 域 网 中 的 数 据 交 换 技 术7.掌 握：差 错 控 制 技 术 的 类 型 和 方 法二、教 学 重 点1.多 路 复 用 技 术 的 分 类 和 适 用 场 合2 .数 据 传 输 的 类 型 及 相 应 的 编 码 方 法3 .广 域 网 中 的 数 据 交 换 技 术4 .数 据 通 信 中 的 同 步 技 术5 .差 错 控 制 技 术 的 类 型 和 方 法6 .数 据 传 输 方 式 的 类 型 和 特 点三、教 学 难 点1.数 据%输 的 编 码 方 法2 .广 域 网 中 的 数 据 交 换 技 术3 .数 据 通 信 中 的 同 步 技 术4 .差 错 控 制 技 术 的 方 法四、教 学 方 法 与 教 学 手 段1.课 堂 讲 授、板 书；2 .课 堂 小 组 讨 论 与 师 生 共 同 讨 论；3 .多 媒 体 课 件 演 示；4 .学 生 作 业 展 示；五、教 学 过 程第 一 节 数 据 通 信 的 基 本 概 念一、数据通信的基本概念（一）信息和编码1.信息的载体是文字、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。2 .用二进制代码来表示信息中的每一个字符就是二进制编码。（-）二进制编码标准目前，最 常 用 的 二 进 制 编 码 标 准 为 美 国 标 准 信 息 交 换 码（ASCII）,它已被国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）采纳，并已经发展为国际通用的标准交换代码。（三）数据和信号1.网络中传输的二进制代码被统称为“数据工1）数据：事物的表示形式2）信息：数据的内容与解释2.“信 号（signal）”是数据在传输过程中的电磁波表示形式。从时间域来看，图2-1（a）所 示 的“数字信号”是一种离散信号；而图2-1（b）所 示 的“模拟信号”是一种连续变化的信号。（四）信道及信道的分类1.信道：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1）物理信道：是由信道中的实际传输介质与相关设备组成。2）逻辑信道：是指在同时建立的多条逻辑上的“连接”。3.有线信道和无线信道 根据传输介质是否有形。有线信道：电话线、双绞线、同轴电缆、光缆无线信道：无线电、微波、卫星通信信道与远红外线等4.模拟信道和数字信道按照信道中传输的数据信号的类型来分。调制解调器5.专用信道和公共交换信道按照信道的使用方式来分。“专用信道”又 称“专线”，它是一种连接用户之间设备的固定线路。距离较短、数据量较大、安全性要求较高的场合。“公共交换信道”是一种通过公共网络，为大量用户提供服务的信道。如：公共电话交换网、公共电视网6.数据单元在数据传输时，通常将较大的数据块（如报文）分割成较小的数据单元（如分组），并在每一段数据上附加一些信息。这些数据单元及其附加的信息在一起被称为“数据单元”。第二节通讯系统的主要技术指标一、传输速率s（比特率）传 输 速 率“S”是指是指在信道的有效带宽上，单位时间内所传送的二进制代码的有效位（b it）数。S的单位为：b/s、千比特每秒kb/s（lxl03b/s）等单位来表示。二、波形调制速率B （波特率）IBaud/s就表示每秒钟传送一个码元或一个波形。波特率是数字信号经过调制后，模拟信号的传输速率。三、带宽1.对于模拟信道，带宽是指物理信道的频带宽度，其本来的意思是指信道允许传送信号的最高频率和最低频率之差，单位为：赫 兹（Hz）、千 赫（kHz）、兆 赫（MHz）等。2.对于数字信道，人们说的“带宽”是指在信道上能够传送的数字信号的速率，即数据传输速率S。因此，此时带宽的单位就是比特每秒（b it/s）,表示为：b/s、Kb/s、Mb/s等。四、信道容量信道容量是一个极限参数，一般是指物理信道上能够传输数据的最大能力。在实际应用中，高传输速率的通信设备常常被通信介质的信道容量所限制，而得不到充分利用。五、带宽、数据传输速率和信道容量的关联带宽与数据传输速率这两个术语原来都是用来度量信道实际传输能力的指标。现在，一个物理信道常常既可以作为模拟信道,又可以作为数字信道，所以人们既可以使用“带宽”，也可以使用“速率”来描述网络中信道的传输能力。六、误码率Pe（一）误码率Pe的定义误码率是指二进制码元在数据传输中被传错的概率，也 称“出错 率。Pe的定义式如下：式中：N为 传 输 的 二 进 制 码 元 总数，Ne表示在接收码元中被传错的码元数。（二）误码率的性质、获取与实用意义L性质：可靠性的指标。2.获取：在大量重复测试。3.采用差错控制技术的意义：在使用普通通信信道传输数据时，物理信道本身的平均误码率不满足可靠性指标的要求，因此，必须采用差错控制技术。七、时延（一）时延是信道或网络性能的另一个参数，其数值是指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需要的时间，其单位是秒s、毫 秒（1 0-3秒）m s、微 秒（1 0-6秒）RS等。（二）时延是由：传播时延、发送时延和排队延时等三部分组成的。八、数据通信过程中涉及的主要技术问题网络中任意两台计算机的通信过程需要解决哪些技术问题呢？（-）二进制编码；（-）传输的信号类型；（三）数据传输与通信方式；（四）同步技术；（五）多路复用技术；（六）广域网数据交换技术；（七）差错控制技术。第 三 节 数据传输类型及相应技术一、数据传输类型及相应技术（一）数据通信专指信源（发送信息的一方）和 信 宿（接收数据的一方）中信号的形式均为数字信号的通信方式。因此，可以将“数据通信”定义为：在不同的计算机和数字设备之间传送二 进 制 代 码“0”、“1”对应的比特位信号的过程。（二）在数据通信过程中，传输的数据信号的类型不同，使用的技术就不同。为此，数据传输系统有“基带传输”和“频带传输”两种传输方式。二、基带传输与数字信号的编码（一）基带、基带信号和基带传输1 .数字信号也被称为“数字基带信号”，简 称 为“基带信号”。在线路上直接传输基带信号的方法称为“基带传输”方法。2 .在基带传输中，必须解决两个基本问题，1）基带信号的编码问题；2）收发双方之间的同步问题。3.基带传输的特点如下：1）优点是：抗干扰能力强、成本低。2）缺点是：由于基带信号频带宽，传输时必须占用整个信道，因此通信信道利用率低；占用频带宽，信号易衰减；只能使用有线介质传输，限制了使用的场合。在局域网中经常使用基带传输技术。(二)数字信号的编码1 .在基带传输中，用不同极性的电压、电平值代表数字信号“0”和“1”的过程，称为基带信号的“编码”；其反过程称为“解码”。2 .在发送端，编码器将计算机等信源设备产生的信源信号，变换为用于直接传输的基带信号；3 .在接收端，解码器将接收到的基带信号，恢复为与发送端相同的、计算机可以接收的信号。4 .下面介绍3 种基本的编码方法：1)非 归 零(N o n-R etu r n to Z er o,N R Z)编码 编码规则：N R Z 编码方法的示例如图2-3 (a)所示。用负电压代表数字“0”,正电压代表数字“1”。特 点：N R Z 编码的优点是简单、容易实现；缺点是接收方和发送方无法保持同步。位 同 步：为了保证收、发双方的按位同步，必须在发送N R Z 编码的同时，用另一个信道同时发送同步时钟信号，参见图2-3 (a).应 用：计算机串口与调制解调器之间使用的就是基带传输中的非归零码技术。2)曼彻斯特(M a n c h es ter)编码 编 码 规 则：前半周期为该位值“反码”电平值，后半周期为该位值的“原码”电平值。中间的电平跳变作为双方的同步信号。如图2-3 (b)所示。曼彻斯特编码的同步信号：曼彻斯特编码中的中间电平跳跃，既代表了数字信号的取值，也作为自带的“时钟”信号。特 点：优点是收发信号的双方可以根据自带的“时钟”信号来保持同步；缺点是效率较低。应用：典型的10 BA S E T、10 BA S E 2、和10 BA S E 5低速以太网使用的是曼彻斯特编码技术。3)差分曼彻斯特(D e-m a n c h e s t e r )编码 编 码 规 则:遇“0”跳变，遇“1保持”，“中间跳变”。其示例的波形如图2-3(c)。特 点：差分曼彻斯特编码的优点是自含同步时钟信号、抗干扰性能较好；缺点是实现的技术复杂。同步信号：中间的电平跳变作为“同步时钟”信号。(三)频带传输与模拟信号的调制1.调 制、解调与频带传输1)利用模拟信道实现数字信号传输的方法称为“频带传输”。2)在发送端将数字信号转换成模拟信号的过程称为“调制 (m o d u l a t i o n ),相 应 的 设 备 称 为“调制器”(m o d u l a t o r );在接收端把模拟信号还原为数字信号的过程称为“解调”(d e m o d u l a t i o n),相应的设备称为“解调器(d e m o d u l a t o r);而同时具有调制与解调功能的设备被称为“调制解调器”(m o d e m).M o d e m就是数字信号与模拟信号之间的变换设备。(四)数字数据(信号)的调制1.在调制过程中，运载数字数据的“载波信号”可以表示为：其中，振幅A、角频率3、相位w是载波信号的3个可变电参量；每次变化一个电参数，固定另外两个电参量。2.幅度调制A S KA S K调 制 规 则：幅 度 调 制 又 称 为“振 幅 键 控”(a m p l i t u d e-s h i f t k e y i n g,A S K ),两种载波幅度值的调幅波形如图2-4(a)表示。A S K的特点：幅度调制的技术比较简单，信号容易实现,但抗干扰的能力较差。3.频率调制F S KF S K调 制 规 则：频 率 调 制 又 称 为“移 频 键 控”(f r e qu e n c y-s h i f t k e y i n g,F S K )其调制波形如图2-4(b)所示。F S K的特点：频率调制的电路简单，抗干扰能力强，但频带的利用率低，适用于传输速率较低的数字信号。4.两相相位调制P S KP S K(p h a s e-s h i f t k e y i n g ),相位调制又称为“移相键控”。用初始相位“四=0”表示数字“1”,必=兀表示数字始“绝对调相编码波形如图2-4(c)所示。P S K相对调相：其编码规则为用当前波形的初始相位，相对于“前一个波形”的初始相位的偏移值来表示数字信号 0、1”。两相相对调相的编码波形如图2-4(d)所示。5.多相调相多相调制的也有“相对调相”和“绝对调相”两种。多相调制的状态数n与每次传输的二进制比特位的数目m的关系如下：n =2mm:波形每变化一次传递的二进制数字的比特位数；n:波形的所有不同状态数目。例如：在图2-5所示的四相调相中，每次传递两个（m=2）比特位；共有4种（n =22=4）状态。四相调相、八相调相、16相调相中，各种相位的数据表示。（五）脉冲编码调制方法1.脉冲编码调制概述1）脉冲编码调制（p u l s e c o d e m o d u l a t i o n,P CM）是模拟数据信号数字化采用的主要方法。2）由于数字信号传输失真小、误码率低、数据传输速率高，因此，语音、图像等信息的数字化已经成为必然，但这是些信号必须数字化才能被计算机接收和处理。2.P CM的主要优点抗干扰能力强、失真小、传输特性稳定等特点。3.P CM典型的应用-语音数字化在现代电话交换网中，在发送端，先使用P CM技术将其转换为数字信号，再进行基带传输或信号交换；在接收端，再将数字信号还原为语音信号传递给终端的语音用户。在图2-6所示语音数字化过程中，在发送端通过“P CM编码器”将语音数据变换为数字化的语音信号，通过通信信道传送到接收方；接收方再通过“P CM解码器”还原成模拟语音信号。4.P CM的工作原理脉冲编码调制包括三部分：采样、量化和编码，参见图2-7。1）采样P CM技术，每隔一定的时间间隔，都采集模拟信号的一个瞬时电平值做为样本.满足从采样样本中，重构原始信号的采样定理表达公式如下：F s（=l/T s）N 2F m a x或FSN2 BS2）量化量化是指将取样样本的幅度，按量化级决定采样样本的取值过程。3）编码编码就是是用一定位数的二进制代码表示量化后的采样样本的量级。当有L个量化级时,则二进制的位数为m=l o g 2 Lo如：P CM用于数字化语音系统时，将声音分为1 2 8个量化级；就采用7 位二进制编码表示，再使用1 个比特位进行差错控制；这样，采样速率8 0 0 0 样 本/秒，因此，一路话音的数据传输速率为8 x 8 0 0 0 b/s =6 4 k b/s。第四节数据传输方式一、数据传输方式在进行数据传输时，有“并行传输”和“串行传输”两种方式。（一）并行传输1.“并行传输”是指二进制的数据流以成组的方式，在多个并行信道上同时传输的方式。2 .如图2-7 所示，计算机的并行端口常用于连接打印机，一个字符分为8 位，每次并行传输8 比特信号。并行传输的速率高，但传输线路和设备都需要增加若干倍；因此，一般适用于短距离、传输速度要求高的场合。（-）串行传输1 .串行传输是指通信信号的数据流以串行方式，一位一位地在信道上传输，因此，从发送端到接收端只需一条传输线路。在串行传输方式下，虽然，传输速率只有并行传输的几分之一，如，图2-8 中所示的1/8。因此，可以节省大量的传输介质与设备；为此，串行传输方式，大量用于远程传输的场合2.串行传输又有3种不同的方式：即单工通信、半双工通信和全双工通信.1）单 工 通 信（s i ng le-d u p le x c o mmu ni c a t i o n双线制）在单工通信中，信号在信道中只能从发送端A传送到接收端氏m,理论 上 应 采 用“单线制”，而 实 际 采 用“双线制”；在实际中，需要用两个通信信道，一个用来传送数据，一个传送控制信号，简 称 为“二线制”，如图2-9所示。2）半 双 工 通 信（ha lf-d u p le x c o mmu ni c a t i o n,双线制+开关）在半双工通信中，允许数据信号有条件双向传输，但不能同时双向传输。理论上应采用“单线制-开关”，而实际采用“双线制+开 关。3）全双工通信（f u ll-d u p le x c o mmu ni c a t i o n,四线制）全双工通信中，允许双方同时在两个方向进行数据传输，它相当于将两个方向相反的单工通信方式组合起来。因此，理论上应采用“双线制”，而 实 际 采 用“四线制”，如图2 T 1 所示。全双工通信效率高，控制简单，但造价高，适用于计算机之间的通信。需要设置传通信方式的设备有网卡、声卡。第五节数据传输中的同步技术一、数据传输中的同步技术（一）同步技术需要解决的主要问题如下：1.何时开始发送数据？2.发送过程中双方的数据传输速率是否一致？3.持续时间的长短是多少？4.发送时间间隔的大小是多少？（-）为了避免收端与发端的失步，收端与发端的动作必须采取严格的同步措施。二、实现时钟信号位同步的技术有两种方法（一）外同步-采用单独的数据线传输时钟信号在传输的双方，采用单独同步线的方法就被称为“外同步”。（二）内同步-采用信号编码的方法传输时钟信号当数据传输距离较远时，为了降低投资，除数据传输线外，不再专门铺设专用的时钟传输线路；而采用在传输数据信号时，同时传递位同步信号的方法，这种方法就是“内同步”法。这种方法常用在基带局域网的数据传输中。（三）字符同步在数据通信的过程中，我们将在同步过程中，采用的协调接收端与发送端收发动作的技术措施称为“字符同步”技术。在“异步传输”和“同步传输”技术中，分别采用了“起始位/停止位”和“起始同步字符/终止同步字符”两种字符同步方式。（四）异步传输与同步传输1.异步传输方式1）什么是异步传输方式？如图2T 5所示，异步传输的特点是以一个个的字符为单位进行数据传输的。a）异步传输的工作特点b）异步传输的应用特点c）异步传输的应用场合2）异步传输方式适用于低速通信设备和低速（如10 1500字符/每 秒）通信的场合。2.同步传输方式？1）在同步传输过程中，大的数据块是一起发送的，在数据块的前后使用一些特殊的字符作为成帧信息。2）同步传输的工作特点3）同步传输的应用特点4）同步传输的应用场合5）主要用在计算机与计算机之间的通信，智能终端与主机之间的通信，以及网络通信等高速数据通信的场合。第六节多路复用技术一、多路复用技术概述（一）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。就是指在一条物理线路上，同时建立多条逻辑上的通信信道的技术。（-）多路复用技术的实质和研究目的1 .研究多路复用技术的原因与目的2 .多路复用技术的实质与工作原理多路复用技术的实质就是共享物理信道。（三）多路复用技术的分类1.频分多路复用：fr e q u e n c y divisio n mu l tipl e x in g,FD M。2.时分多路复用（静 态）：time divisio n mu l tipl e x in g,TD M;又 称 为“同步时分多路复用”。3.3 ）波分多路复用：w a ve l e n gth divisio n mu l tipl e x in g,WD M。4.4 ）异 步 时 分 多 路 复 用（动 态）：a sy n c hr o n o u s timedivisio n mu l tipl e x in g,A TD M;又 称 为“统计时分多路多路复用”。5.5）码分多址：c o de divisio n mu l tipl e a c c e ss,C D MA。6.6）空分复用：spa c e divisio n mu l tipl e x in g,SD M。第七节 广域网中的数据交换技术二、广域网中的数据交换技术在计算机的远程网络或广域网中，节点间的数据转接过程，统称为数据交换（sw itc h）,常用的交换技术有3种。（一）线路交换1 .线 路 交 换（c ir c u it sw itc hin g）又 称 电 路 交 换 图2-2 0给出了两台计算机之间通过通信子网，进 行“线路交换”的工作原理。2 .线路交换的工作过程分为：线路建立阶段、数据传输阶段和线路拆除阶段等3个阶段。（1）线路建立（2）数据传输（3）线路拆除3.线路交换技术的应用特点(1)优点传输延迟小。线路一旦接通，不会发生冲突。可靠性和实时响应能力都很好。(2)缺点建立线路所需的时间较长。双方便独占线路，信道利用率低。无法发现并纠正传输过程中的错误。很难适应具有不同类型、规格、速率和编码格式的之间的通信。4.线路交换技术的应用场合线路交换适用于高负荷的持续通信和实时性要求强的场合；不适合传输突发性、间断型数字信号的计算机与计算机、计算机与终端之间的通信。(-)存储转发交换1 .存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别 拟发送的数据与目的地址、源地址、控制信息等一起组成一个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网。作为通信子网交换节点的专用计算机(通信控制处理机)或路由器等，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多个报文(或报文分组)可以共享通信信道，线路的利用率高。网络节点具有路经选择功能，可以平滑通信量，提高信通效率。网络节点具有差错检查和纠错功能。可以进行不同数据格式之间的变换。3 .存储转发交换方式的分类利用存储转发交换原理传送数据时，被传送的数据单元可以分为“报文”和“分组”两类，对应的交换方式可以分为报文交换(m es s ages w it chin g)和分组交换(p acket s w it chin g)两类。无论哪种存储转发式交换，其工作原理：都是接收后，先存储；再寻径；最后，沿选择的路径，转发数据单元(报文或分组)。a)报文交换b)分组交换：分组交换又称为包交换。第八节差错控制技术一、差错控制技术（一）什么是差错？我们把通过通信信道接收到的数据与原来发送的数据不一致的现象称为“传输差错”。（二）差错的分类与差错出现的可能原因1 .热噪声差错“热噪声差错”是指由传输介质的内部因素引起的差错。2 .冲击噪声差错“冲击噪声差错”是指由外部因素引起的差错。（三）无差错传输通常采用的两种控制技术在差错控制技术中，通 常 包 括“差错的检查”和“差错的纠正”两个主要内容。1.检错法 检 错 法 与 检 错 码。常 用 的 检 错 码 有：奇偶校验码、方块码和循环冗余码 校 验（C R C）码等。检错法的特点：通 过“检错码”检错，通 过“重传机制”达到纠正差错的检错法技术被广泛应用于计算机通信网络。2.纠 错 法（又称为正向纠错法）纠 错 法 与 纠 错 码。纠错法的特点：含 有 大 量 的“附加位”（又 称“非信息”位）；因此，传输效率较低。适用场合：没有反向信道，线路传输时间长，要求重发不经济的场合.二、奇偶校验（一）奇校验和偶检验奇偶校验的英文简称为V R C,也 被 称 作“垂直冗余校验”。奇偶校 验 分 为“奇校验”和“偶校验”两种。（二）奇偶校验的工作原理接收方对收到的数据做与发送端一致的“奇检验”或“偶校验”;有错就要求对方重发。（三）奇偶校验的特点与适用场合奇偶校验法常用在低速通信的场合。三、方块校验（-）方块校验1.方块校验的英文简称为L R C,也 被 称 作“水平垂直冗余校验”，其工作原理的实质仍然是奇偶检验。由于L R C对方块的行与列都进行奇偶校验，因此，大大地提高了检错率。2.L R C 校验的工作原理L R C 校验的工作原理与V R C 类似。L R C 方法有较强的检错能力，基本上能发现所有一位、两位或三位的错误，被广泛地用在计算机通信和某些计算机外设的数据传输中。四、循环冗余校验循环冗余校验C R C 是一种较复杂的校验方法，它是一种通过多项式除法检验差错的方法。(一)CRC的工作过程1 .CRC码的工作原理2 .发送方的处理3.发送形成的比特序列4 .接收方的处理(二)CRC的工作示例五、差错控制机制(-)通常采用两种差错控制机制来实现纠错的目的；其中最常用的是自动反馈重发(A u t o m a t ic Re q u e s t f o r Re p e a t e r,A RQ)机制(-)A RQ有两种方式。1 .停止等待A RQ协议停止等待A RQ方式的工作过程如图2-2 4 所示。2 .连续的A RQ协议方式实现连续A RQ协议的方式有2 种：拉回式方式与选择重发方式。(三)连 续 的 A RQ协议方式(1 )拉回方式(Go-b a c k-N A RQ)(2)选择重发方式六、作业和思考题1、什么是计算机网络？计算机网络是如何定义的？2、计算机网络的典型应用有哪些？3、画出传统计算机的网路结构示意图以及实际应用中计算机网络的结构示意图。4、常见的网络拓扑结构有哪几种？它们有什么作用？5、为了实现全面互连，共享信息资源，现代网络的近期目标是什么？七、参考文献1、刘有珠，罗少彬。计算机网络技术基础(第2 版).清华大学出版社20072、尚晓航.计算机网络技术教程.人民邮电出版社，2005.3、陈旗/李立勇实用计算机网络技术电子科技大学出版社20044、陈 鸣 等 译.James F.Kurose Keith W.Ross著.计算机网络：自顶向下方法.北 京：机械工业出版社，2005.八、课后分析1.学习本章需要学生有相应的物理知