网络与通信

大学IT（第五版）中国石油大学出版社第5章网络与通信本章内容通信基础网络世界网络技术Internet通信与网络应用大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.1通信基础5.1.1通信发展历程5.1.2通信原理5.1.3通信技术5.1.4通信系统大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.1.1通信发展过程1837年：摩尔斯研制出世界上第一台电磁式电报机；1875年：贝尔（A.G.Bell）发明了世界上第一台电话机；1896年：波波夫、马可尼分别发明了无线电报；1906年：美国物理学家费森登成功地研究出无线电广播；1920年：美国建立了世界上第一家商业无线电广播电台；1935年：美国纽约帝国大厦设立了第一座电视台；1925年：美国无线电公司研制出第一部实用的传真机；1946年：美国研制出世界上第一台电子计算机ENIAC；1969年：计算机网络出现，后来Internet在全球普及；21世纪：出现了第三代移动通信技术（3G）。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.1.2通信原理通通信系统的基本组成模型信是将消息从一地（信源）传送到另一地（信宿）的过程。一个完整的通信系统由信源、信道、信宿、发送设备和接受设备五部分组成.发送设备把要传送的文字、声音、图像等原始信息转换为适宜于传送的信号形式并发送出去。接收设备从来自信道的各种微弱传输信号和噪声中选择所需要的信号，并把它还原为原始信息。在信号传送的过程中，还会受到信道和通信系统中的各种干扰，其中主要是来自信道的干扰，将噪声抽象为从信道引入的，并将噪声的产生源称为噪声源。信源发送设备信道接收设备信宿噪声源模拟通信系统和数字通信系统系统传送的信号有模拟信号与数字信号之分。模拟信号：是一种连续变化的物理信号，如语音信号。数字信号：是一种离散的物理信号。模拟通信系统：直接传送模拟信号的通信系统（例如早期的电话系统）。数字通信系统：用数字信号作为载体传送消息的通信系统。5.1.2通信原理tt5.1.3通信技术1.数字传输技术1)数字信号的最佳接收：研究相同信噪比下，如何使接机最佳地完成接收信号的任务，误码最少。2)数字通信系统的同步：收发双方不在一地，要使双方步调一致工作，必须要有同步系统来保证。同步是进行信息传输的前提。3)信道编码和差错控制：由于存在误码，可采用信道编码（差错控制编码），如检错重发技术。5.1.3通信技术2.扩频通信技术扩频通信是20世纪40年代提出来的，目的在于增加信道容量。它的基本理论依据是信道容量与信道的带宽和信噪比的关系C=B×log2(1+S/N)C—信息的传输速率；B—频带宽度；S—有用信号功率（发射信号的功率）；N—噪声功率。5.1.3通信技术3.蜂窝技术为了能在有限的频带内、实现大地理范围内大量用户通信，可以把需要覆盖的区域分成一个个小块地理区域（小区），每个数字代表一组频率。每个小区有一个基站，控制处在该小单元内的移动电话，并将移动电话接入移动电话网。各基站通过移动交换中心（MSC）相连接，各移动交换中心通过中继线相连接或连接到公用交换电话网（PSTN）。基站和移动台之间的通信接口称为空中接口，具有传递信息和进行信道控制的功能。5.1.3通信技术4.交换技术1)线路交换(CircuitSwitching)：交换系统按照用户的要求，在终端之间建立暂时的物理接续通路，类似于铁路的轨道叉接，直到该业务结束拆除线路连接后，该通路才能改作他用。2）报文交换(MessageSwitching)：交换系统在需要通信的终端之间并不建立专用的通路，而是把需要传输的消息加上包含收发地址标记等辅助信息后，送入传输信息的“队列”，在存储器中暂存起来，然后根据网络路由（即网络“交通”）情况，选取适当的通路把消息送到目的地。3）分组交换(PacketSwitching)：交换系统把长的报文分成若干个较短的分组，然后将分组编号，各组报文可按不同的路径进行传输，当各组报文都到达终端后，终端按分组编号重组报文。数据报虚电路5.1.4通信系统1.通信网的基本结构网型：传输链路多，经济性差，冗余度大，但连接质量和定性好。星形：经济，节省链路，但要设置转接中心，其不足影响整网性能。复环形和总线型：在计算机通信中常用，要求各节点具有较强的信息识别和处理能力。合型：由网形和星形复合成，小区域或子网络是星形，而区域或子网间是网形，既经济又具一定的可靠性。网形星形复合型环形总线型5.1.4通信系统2.短波与超短波通信系统短波:波长100-10m的电磁波。短波通信也称高频无线通信。有时把中波的高频段（1.5-3MHZ）归入短波波段。主要用来传递语言、文字、图像等信息。主要靠电离层反射（天波）方式传播。超短波：波长10-1m的电磁波。可进行电视、雷达和移动台通信。超短波更易受地形、建筑和环境干扰的影响。主要为直线视距传播。信号质量好，信道带宽大，更有利于传输综合业务信息（语音、数据、图像等）。5.1.4通信系统3.微波通信系统波长为1m～1mm（频率为300MHz～300GHz）的电磁波称为微波。长距离的微波通信又称为微波中继通信。微波中继通信与卫星通信、光纤通信是当今三大传输手段。4.卫星通信系统卫星通信指的是利用人造地球卫星中的通信卫星转发信号，在地球站之间传输信息的无线通信。卫星通信系统由通信卫星、跟踪遥测指令站、地球站以及地面传输线路组成，地面传输线路由电缆、光缆或微波接力组成。5.光纤通信系统光纤通信是以光波作为信息载体，以光导纤维（简称光纤）为传输媒介的通信方式。优点：如通信容量大、传输损耗低、中继距离长、抗电磁干扰、轻便好用、保密性好、使用寿命长、成本低等，它也是世界上各个国家正在优先发展的通信系统。5.1.4通信系统6.移动通信系统移动通信指的是通信双方至少有一方在移动中（或者临时停留在某一个非预定的位置）进行通信。目前广泛使用的有公用蜂窝移动通信系统、无绳电话、集群移动通信系统、移动卫星通信系统和主要应用于矿井下的泄漏电缆通信系统。7.综合业务数字网（ISDN）综合业务数字网是由电话综合数字网（IDN）发展演变而成的，它提供了端到端的数字连接，为用户进网提供了一组标准的多用途网络接口，其业务范围涵盖了现有通信网的全部业务和多种多样的新型业务，并继续向宽带化、高速化方向发展。8.数据通信、计算机通信与信息网络几乎目前所有的通信系统都是以数据通信系统为基础建立起来的。随着通信技术和计算机网络技术的飞速发展，现在不仅可以享用传统的电信业务，如电话、传真等，而且可以享用多种信息服务，如电子邮件、网上浏览、信息搜索、电子商务、网上娱乐等等。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.2网络世界5.2.1走进网络5.2.2计算机网络基础大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.2.1走进网络1.即全球信息网，简称，也称为Web、3W，翻译成万维网。它是Internet上一个可访问的信息系统，以超文本方式提供各种多媒体信息服务，是Internet、超文本与超媒体技术结合的产物。常用的浏览器软件：InternetExplorer、Firefox等。使用浏览器软件浏览的一般过程：1）在浏览器地址栏中输入要浏览的主页地址（域名或IP地址）。主页地址的格式是主机域名。2）浏览器向服务器发送请求，经过处理，服务器向浏览器发送回所需的信息。3）在计算机屏幕上显示出这些信息，如此便可以利用漫游网络世界。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.2.1走进网络2.信息搜索搜狐、新浪、雅虎和人民网等都提供了搜索引擎。百度网站是目前著名的专业搜索引擎（网站）之一。有两种搜索方式：按关键字搜索和按内容分类搜索。按关键字搜索时，可以使用下面一些符号对检索的关键字进行限制：“”（双引号）：用来查询完全匹配关键字串的网站，例如“杀毒软件”；+（加号）：用来限制该关键字必须出现在检索结果中；-（减号）：用来限制该关键字不能出现在检索结果中。5.2.1走进网络3.网站信息的组织首先将信息分类，就像图书馆里对书进行分类放置在不同的书架上一样。分类后建立数据库，不同的信息对应不同的数据库文件；最后，在网页设计时建立超链接。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.2.2计算机网络基础1.计算机网络的发展计算机网络的发展几乎是和计算机的发展同时起步的。是计算机技术与通信技术相结合的产物。因特网始于1957年。57年美国成立国防部高级研究计划署ARPA。60年代末建成具4个中心节点的ARPAnet，并于70年在美秋季计算机会议上公布，从此“计算机网络”开始广泛应用。71年拥用15个节点，进入实用阶段。80年代以来，全世界越来越多的计算机采用各种方法连接起来，组成一个超级网络，即今天的Internet。97年全国科学技术名词委员会推荐使用中文译名“因特网”。现在覆盖170多个国家和地区。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.2.2计算机网络基础2.计算机网络的分类按照计算机网络覆盖的地理范围可分为局域网、城域网、广域网和接入网。1）局域网LAN：局域网的地理覆盖范围相对较小，一般最大距离不超过10公里；通信频带较宽，数据传输速率较高；传输距离较短，因而失真小，误码率也很小，可靠性较高；能支持多种传输介质；支持简单的点对点和多点通信。2）城域网MAN：城域网的地理覆盖范围比局域网大，通常可覆盖一个城市，所以又称为都市网。覆盖范围一般不超过十至几十公里，通信线路通常采用光纤或微波。3）广域网WAN：广域网是指实现计算机远距离连接的网络，通常是指跨城市、跨地区甚至跨国家的计算机网络。由于广域网分布距离很远，所以传输速率比局域网低，构成网状结构。4）接入网AN：是近年来由于用户对高速上网需求的增加而出现的一种网络。接入网是局域网（或校园网）和城域网之间的桥接区。5.2.2计算机网络基础3.计算机网络的功能1）资源共享2）信息快速传输和集中处理功能3）均衡负载及分布处理4）综合信息服务功能大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.3网络技术5.3.1计算机网络的基本组成5.3.2网络拓扑结构5.3.3网络协议5.3.4网络操作系统大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.3.1计算机网络的基本组成服务器膝上型计算机计算机网卡网卡通信介质通信介质网络通信计算机网络一般由网络服务器、工作站、网络适配器（网卡）、通信介质和网络软件五部分组成。1.服务器网络的核心，提供网络共享资源并对其进行管理。OS就运行在服务器上，它决定了网络性能。一般由具有高档微机（大内存）或专用服务器（具有大硬盘）担任。网络常用的服务器有文件服务器、打印服务器、通信服务器等。一个局域网至少有一个服务器，或在一台计算机上运行多个服务器程序。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.3.1计算机网络的基本组成2.工作站指连接到网络中并通过应用程序执行任务的个人计算机，是用户与网络设备的接口。通常由PC机来充当，分为有盘工作站、无盘工作站（引导程序装在网卡的EPROM上，称为开机ROM），可防止服务器从工作站传入病毒。3.网络适配器连接网络所必需的部件，将服务器或工作站连入网络，实现网络资源的共享和相互通信。基本功能是实现网络的物理连接和电信号匹配；接收和执行工作站和服务器送来的各种控制命令；实现网络的存取控制、信息帧的发送和接收、差错校验和串并代码的转换等；提供收发数据的缓冲能力；实现无盘工作站的引导和连接到服务器。4.通信介质传输信息的媒体，决定了网络的传输速度、每段网络的最大长度、可靠性。常用的有双绞线、同轴电缆和光纤等。大学IT（第五版）中国石油大学出版社5.3.1计算机网络的基本组成5.网络软件1）网络操作系统（NOS）：运行在服务器上，由连网的用户（客户）共享，它对网络资源进行管理和控制，是用户与网络资源之间的接口。NOVELL的NetWare，Microsoft的WindowsNT系列以及UNIX等。2）网络通信软件：管理计算机间的信息传输，如网络驱动程序。3）网络协议软件：实