山东计算机网络技术(高教王协瑞)第二章 数据通信基础
职业中专《计算机网络技术》教案-王协瑞
2014—2015学年度第一学期《计算机网络技术》教案备课时间2014年8月27日课型多媒体教学+新授课课题第一章计算机网络概述第一节计算机网络的定义和发展历史教学目标知识目标了解计算机网络的定义和发展能力目标培养学生的认识世界的能力德育目标爱科学教育教学方法教师讲解、演示、提问教学重点网络的定义教学难点网络发展的特点教学过程教学内容一、复习提问二、新授教学（多媒体幻灯片演示或板书）（从四个方面掌握计算机网络的概念）三、巩固练习四、课堂小结五、布置作业导入：由现在的网络通讯、网络游戏引导学生思考、回答并相互补充。
生活中的网络使用很多，教师总结归纳网络的结构特点和发展，进入教学课题。
一、计算机网络的定义1、概念：计算机网络是将分布在不同一地理位置、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，用通信设备和通信线路连接起来，在网络操作系统和通信协议入网络管理软件的管理协调下，实现资源共享、信息传递的系统。
计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。
所谓互连是指相互连接在一起，所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的，可以独立工作。
2、由定义可知：(1) 计算机网络是“ 通信技术” 和“ 计算机技术” 的结合产物(2) 数据交换是基础，资源共享为目的3、网络资源所谓的网络资源包括硬件资源（如大容量磁盘、打印机等）、软件资源（如工具软件、使用软件等）和数据资源（如数据库文件和数据库等）。
二、计算机网络的发展历史1、第一阶段（60年代初期到60年代中期）：计算机通信网络，特征是计算机和终端互连，实现远程访问。
第一代计算机网络是由主机--通信线路--终端组成，只可算是计算机网络的“雏形”（1）．具有远程通信功能的单机系统解决了多个用户共享主机资源的问题存在问题：主机负担重，通信费用高（2）、具有远程通信功能的多机系统解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。
终端－计算机网络模型主机T T TTHHTTARPA 网络结构图HHIMPIMPIMP IMPIMPH主要问题：多个用户只能共享一台主机资源2、第二阶段（60 年代中期到70年代中期）：计算机通信系统，特征是计算机和计算机互连。
《计算机网络技术基础》课件第2章
C = 2W lbn 其中，W为信道的带宽(以Hz为单位)，n为一个脉冲信 号代表的有效状态数。
奈氏准则描述的是有限带宽、无噪声信道的最大数据 传输速率与信道带宽之间的关系。如考虑信道噪声问题， 可用香农(Shannon)定律来表述，它描述了有限带宽、有随 机热噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽、信号噪声 功率比之间的关系。信道的最大信息传输速率为C：
模拟数据反映的是连续消息，如话音和图像等。话音 的声压是时间的连续函数。数字数据反映的是离散消息， 就是用一系列符号代表的消息，而每个符号只可以取有限 个值。数字数据在传送时，一段时间内传送一个符号，因 此在瞬间内数据是离散的。因此，用来反映取值上离散的 文字或符号的数据是数字数据。
信号(Signal)是数据的电编码或电磁编码。它分为两种： 模拟信号和数字信号。模拟信号是一种连续变化的电信号， 它用电信号模拟原有消息。
在数据通信系统中，传输信息的通路称为“信道”。 信道一般都是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。在 计算机网络中，有物理信道和逻辑信道之分。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。如 果按照信道中传输的数据信号的类型来分，物理信道又可 以分为模拟信道和数字信道。模拟信道传输的是模拟信号， 而数字信道直接传输二进制数字脉冲信号。
图2-5 异步方式字符结构
(2) 同步方式。如图2-6所示。发送前，发送端和接收端 应先约定同步字符的个数及每个同步字符的代码，以便实 现接收与发送的同步。
图2-6 同步传输
4．数据传输类型 1) 基带传输 由计算机或数字终端产生的信号是一连串的脉冲信号，它 包含有直流、低频和高频等组成分量。
模拟信道的容量指信道传输信号的可接收频率范围， 其带宽为传输信号的最高频率和最低频率的差值。如话音 电路接收的语音频率为300～3400 Hz，则其带宽为3400 300 = 3100 Hz(一般话音电路带宽取4 kHz)。
计算机网络(王协瑞)教案
《计算机网络技术》（第二版）教案主讲人：刘喜慧教学类型：理论课教学课题：1．1计算机网络的定义和发展教学目标：1．了解本课程的教学目标，了解学习本课程的重要性。
２．了解计算机网络的定义和发展教学重点、难点：计算机网络的定义教学方法：教师讲解、演示、提问；教学工具：多媒体幻灯片演示教学内容与过程导入：由现在的网络通讯、游戏引导学生思考、回答并相互补充。
教师总结归纳网络的结构特点和发展，进入教学课题。
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）第一章计算机网络概述1.1 计算机网络的定义和发展历史1.1.1 计算机网络的定义计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，是在地理上分散的通过通信线路连接起来的计算机集合，这些计算机遵守共同的协议，依据协议的规定进行相互通信，实现网络各种资源的共享。
网络资源：所谓的网络资源包括硬件资源（如大容量磁盘、打印机等）、软件资源（如工具软件、应用软件等）和数据资源（如数据库文件和数据库等）。
计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。
所谓互连是指相互连接在一起，所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的，可以独立工作。
1.1.2计算机网络的发展历史课后小结：１．计算机网络的定义．２．网络资源的分类．课后作业：预习Ｐ２－Ｐ８．教学类型：理论课教学课题：1．２～１．３教学目标：１．了解计算机网络的功能和应用；２. 了解计算机网络的系统组成教学重点、难点：计算机网络的功能和应用；网络的系统组成教学方法：教师讲解、演示、提问；教学工具：多媒体幻灯片演示1.2 计算机网络的功能和应用1. 计算机网络的功能（1）实现计算机系统的资源共享（2）实现数据信息的快速传递（3）提高可靠性（4）提供负载均衡与分布式处理能力（5）集中管理（6）综合信息服务2.计算机网络的应用计算机网络由于其强大的功能，已成为现代信息业的重要支柱，被广泛地应用于现代生活的各个领域，主要有：（1）办公自动化（2）管理信息系统（3）过程控制（4）互联网应用（如电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频与视频应用）1.3计算机网络的系统组成1.3.1 网络节点和通信链路从拓扑结构看，计算机网络就是由若干网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成的。
计算机网络技术_第三版_王协瑞_第一章到第八章课后习题答案
第一章计算机网络概述1、什么是计算机网络？它有哪些功能？计算机网络是将分布在不同地理位置上的计算机通过有线的或无线的通信链路链接起来，不仅能使网络中的各个计算机之间的互相通信，而且还能通过服务器节点为网络中其他节点提供共享资源服务。
功能应用：1.实现计算机系统的资源共享2.实现信息的快速传递3.提高可靠性4.提供负载均衡与分布式处理能力5.集中管理6.综合信息服务计算机网络应用：1.办公室自动化2.管理信息系统3.过程控制4.Internet应用2、试举几个计算机网络应用的实例。
办公自动化管理信息系统过程控制Internet应用：电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频、视频应用。
3、论述通信子网和用户资源子网的关系？从逻辑功能上计算机网络则是由资源子网和通信子网组成的。
具体答案请参照课本P6。
资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机系统，终端控制器，和终端组成，主机系统负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或大型数据库，向网络用户提供各种软硬件资源和网络服务，终端控制器把一组终端连入通信子网，并负责终端控制及终端信息的接收和发送，中断控制器。
通过资源子网，用户可以方便的使用本地计算机或远程计算机的资源，由于他将通信网的工作对用户屏蔽起来，是的用户使用远程计算机资源就如同使用本地资源一样方便。
通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分，，主要完成数据的传输，交换以及通信控制。
4.典型的计算机网络拓扑结构包括哪几种？各自特点是什么？试画图说明。
答：1、星状拓扑、2、环状拓扑3、总线型拓扑4、树状拓扑5、网状拓扑1．星状拓扑星状拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节点的各个站点组成。
星形拓扑结构具有以下优点：（1）控制简单。
（2）故障诊断和隔离容易。
（3）方便服务。
星形拓扑结构的缺点：（1）电缆长度和安装工作量可观。
（2）中央节点的负担较重，形成瓶颈。
（3）各站点的分布处理能力较低。
2、总线拓扑2. 总线拓扑总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。
第二章数据通信基础课件
• 在实现远距离通信时，经常借助于电话线路，
此时就需要利用频带传输方式。利用频带传 输，不仅解决了利用电话系统传输数字信号 的问题，以提高传输信道的利用率。
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频带传输 远距离通信信道多为模拟信道，例如，传统的电话（电 话信道）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、又集中在底频段 的计算机产生的数字基带信号。
• 并行通信的优点是速度快，但发端与收端之间有若 干条线路，导致费用高，仅适合于近距离和高速率 的通信。
8个比特同时发送
0
1
1
0
发端
0 1
0
1
需要8条线 收端
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数据的串行传输和并行传输
串行通信
• 数据流以串行方式在一条信道上传输，由于计算机内部都采用 并行通信，因此，数据在发送之前，要将计算机中的字符进行 并/串变换，在接收端再通过串/并变换，还原成计算机的字符 结构，才能实现串行通信。
4
数据通信系统基本结构
数据通信系统的基本通信模型：产生和发送信息的一 端叫信源，接收信息的一端叫信宿。信源与信宿通过 通信线路(信道)进行通信；大部分信源和信宿都是计 算机或者数据终端设备（DTE） 。
在数据通信系统中，传输模拟信号的系统称为模拟通 信系统，而传输数字信号的系统称为数字通信系统。
• 由于在近距离范围内，基带信号的功率衰减不大，从而信道容量 不会发生变化，因此，在局域网中通常使用基带传输技术。
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信号的传输方式 ——频带传输
频带传输又叫模拟传输
• 所谓频带传输是指利用模拟通信信道，传输
计算机网络技术第三版王协瑞到课后习题答案
第一章计算机网络概述1、什么是计算机网络？它有哪些功能？计算机网络是将分布在不一样地理位置上旳计算机通过有线旳或无线旳通信链路链接起来，不仅能使网络中旳各个计算机之间旳互相通信，并且还能通过服务器节点为网络中其他节点提供共享资源服务。
功能应用：1.实现计算机系统旳资源共享2.实现信息旳迅速传递3.提高可靠性4.提供负载均衡与分布式处理能力5.集中管理6.综合信息服务计算机网络应用：1.办公室自动化2.管理信息系统3.过程控制4.Internet应用2、试举几种计算机网络应用旳实例。
办公自动化管理信息系统过程控制Internet应用：电子邮件、信息公布、电子商务、远程音频、视频应用。
3、论述通信子网和顾客资源子网旳关系？从逻辑功能上计算机网络则是由资源子网和通信子网构成旳。
详细答案请参照书本P6。
资源子网提供访问网络和处理数据旳能力，由主机系统，终端控制器，和终端构成，主机系统负责当地或全网旳数据处理，运行多种应用程序或大型数据库，向网络顾客提供多种软硬件资源和网络服务，终端控制器把一组终端连入通信子网，并负责终端控制及终端信息旳接受和发送，中断控制器。
通过资源子网，顾客可以以便旳使用当地计算机或远程计算机旳资源，由于他将通信网旳工作对顾客屏蔽起来，是旳顾客使用远程计算机资源就如同使用当地资源同样以便。
通信子网是计算机网络中负责数据通信旳部分，，重要完毕数据旳传播，互换以及通信控制。
4.经典旳计算机网络拓扑构造包括哪几种？各自特点是什么？试画图阐明。
答：1、星状拓扑、2、环状拓扑3、总线型拓扑4、树状拓扑5、网状拓扑1．星状拓扑星状拓扑是由中央节点和通过点到到通信链路接到中央节点旳各个站点构成。
星形拓扑构造具有如下长处：（1）控制简朴。
（2）故障诊断和隔离轻易。
（3）以便服务。
星形拓扑构造旳缺陷：（1）电缆长度和安装工作量可观。
（2）中央节点旳承担较重，形成瓶颈。
（3）各站点旳分布处理能力较低。
2、总线拓扑2. 总线拓扑总线拓扑构造采用一种信道作为传播媒体，所有站点都通过对应旳硬件接口直接连到这一公共传播媒体上，该公共传播媒体即称为总线。
计算机网络技术课件(第2章)数据通信基础
第二章 数据通信基础
模拟数据也可以用数字信号来表示。对于声音数据来
说，完成模拟数据和数字信号转换功能的设备是编码译 码器CODEC（Coder/Decoder）。 如网络电话。
第二章 数据通信基础
§2.2 数据通信的基本概念
2.2.1 数据和信号
信道是指传输信息的通路。在计算机网络中有物理信道
和逻辑信道之分。物理信道是指用来传送信号或数据的 物理通路，网络中两个结点之间的物理通路称为通信链 路；逻辑信道也是一种通路，它是在物理信道的基础上， 由结点内部建立的逻辑上的联接。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信
同步通信：在同步通信方式下，接收端接收的每一位数 据都要和发送端准确地保持同步，中间无间断时间。
在外同步法中，接收端的同步信号事先由发送端传来， 而不是自己产生也不是从信号中提取出来的。即在发 送数据之前，发送端先向接收端发出一串同步时钟脉 冲，接收端按照这个时钟脉冲频率和时序锁定接收频 率，以便在接收数据的过程中始终与发送端保持同步。 然后向发送端发送准备接收的确认信息，发送端接收 到确认信息后，开始发送数据。
第二章 数据通信基础
§2.3 通信方式
2.3.2 同步通信和异步通信 【图例】
异步通信：一次只传输一个字符（由5～8位比特组成）。 每个字符用一位起始位引导，一位终止位结束。起始 位为“0”，占一位时间，终止位为“1”，占1～2位的 持续时间，如采用奇偶校验时，在终止位前加一位校 验码。在没有数据发送时，发送方可发送连续的终止 位（称空闲位）。接收方根据“1”至“0”的跳变来判 别一个新字符的开始，然后接收字符中的所有位。
计算机网络技术(王协瑞版)
• 管理信息系统:企业内的计划统计、劳动人事、
生产管理、财务管理等
计算机网络的应用
• 过程控制:工厂各生产车间的生产过程和
自动化控制
• Internet应用 电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频 视频应用
计算机网络的特点
• ① 可靠性：某子系统出现故障时，可由网 内其他子系统代为处理 • ② 独立性：网络系统中各相连的计算机系 统各自既相互联系又相互独立 • ③ 可扩充性：可以很灵活地在网络中接入 新的计算机系统
作业：
• 1、网络资源包括_____________、 ______________和________________。 • 2、什么是计算机网络？（2008高考题） • 3、计算机网络的发展分为哪四个阶段？ • 计算机网络的主要功能是什么？
计算机网络的应用
• 办公自动化:同一单位的微机、数字复印机、数
通信线路包括 通信媒体、通 信设备关系。
计算机网络是指将地理位置不同 且功能相对独立的多个计算机系统 通过通信线路相互连在一起、由专 门的网络操作系统进行管理，以实 现资源共享的系统。
网络操作系统（单 机OS功能+网络通 信协议+网络资源 管理+网络服务） 网络的根本目的是为了 实现资源共享，资源包 括硬件与软件，如程序 、数据库、存储设备、 打印机等。
标准、开放的计算机网络
呼唤网络体系结构的标准化与兼容性： ISO 的OSI RM（开放系统互连参考模型） -1977/1983 TCP/IP协议的推广 推动了计算机网络的高速发展： 以太网(ETHERNET) 与因特网(Internet)。
高速智能的第四代计算机网络
始于80年代末
高速： 主干带宽的增加达到 10Gbps 或更高，接入带宽 可以高达1000Mbps。 互连： Intranet、Extranet、 Internet Internet Ⅱ 智能： 服务质量(QoS)、网络管理
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第二章数据通信基础
一、教学目标：
1. 了解数据通信的基本概念
2. 了解数据传输方式
3. 理解数据交换技术
4. 理解差错检验与校正技术
二、教学重点、难点
数据通信的数据传输方式、数据交换技术、差错检验与校正技术
三、教学方法
教师讲解、演示、提问；
四、教具使用
计算机一台、多媒体幻灯片演示
五、教学内容与过程
导入：由现在的网络通讯中的一些普通关键词引入新课
讲授新课：（多媒体幻灯片演示或板书）
第二章数据通信基础
2．1 数据通信的基本概念
2.1.1 信息和数据
1．信息
信息是对客观事物的反映,可以是对物质的形态、大小、结构、性能等全部或部分特性的描述，也可表示物质与外部的联系。
信息有各种存在形式。
2．数据
信息可以用数字的形式来表示，数字化的信息称为数据。
数据可以分成两类：模拟数据和数字数据。
2.1.2 信道和信道容量
1．信道
信道是传送信号的一条通道，可以分为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，由传输及其附属设备组成。
逻辑信道也是指传输信息的一条通路，但在信号的收、发节点之间并不一定存在与之对应的物理传输介质，而是在物理信道基础上，由节点设备内
部的连接来实现。
2．信道的分类
信道按使用权限可分为专业信道和共用信道。
信道按传输介质可分为有线信道、无线信道和卫星信道。
信道按传输信号的种类可分为模拟信道和数字信道。
3．信道容量
信道容量是指信道传输信息的最大能力，通常用数据传输率来表示。
即单位时间内传送的比特数越大，则信息的传输能力也就越大，表示信道容量
大。
2.1.3 码元和码字
在数字传输中，有时把一个数字脉冲称为一个码元，是构成信息编码的最小单位。
计算机网络传送中的每一位二进制数字称为“码元”或“码位”，例如
二进制数字10000001是由7个码元组成的序列，通常称为“码字”。
2.1.4 数据通信系统主要技术指标
1．比特率：比特率是一种数字信号的传输速率，它表示单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，单位用比特每秒（bps）或千比特每秒（Kbps）表示。
2．波特率：波特率是一种调制速率，也称波形速率。
在数据传输过程中，线路上每秒钟传送的波形个数就是波特率，其单位为波特（baud）。
3．误码率：误码率指信息传输的错误率，也称误码率，是数据通信系统在正常工作情况下，衡量传输可靠性的指标。
4．吞吐量：吞吐量是单位时间内整个网络能够处理的信息总量，单位是字节/秒或位/秒。
在单信道总线型网络中，吞吐量=信道容量×传输效率。
5．通道的传播延迟：信号在信道中传播，从信源端到达信宿端需要一定的时间，这个时间叫做传播延迟（或时延）。
2.1.5 带宽与数据传输率
1.信道带宽
信道带宽是指信道所能传送的信号频率宽度，它的值为信道上可传送信号的最高频率减去最低频率之差。
带宽越大，所能达到的传输速率就越大，所以通道的带宽是衡量传输系统的一个重要指标。
2.数据传输率
数据传输率是指单位时间信道内传输的信息量，即比特率，单位为比特/秒。
一般来说，数据传输率的高低由传输每一位数据所占时间决定，如果每一位所占时间越小，则速率越高。
2.2 数据传输方式
2.2.1 数据通信系统模型
2.2.2 数据线路的通信方式
根据数据信息在传输线上的传送方向，数据通信方式有：
单工通信
半双工通信
双工通信
2.2.3 数据传输方式
数据传输方式依其数据在传输线原样不变地传输还是调制变样后再传输，可分为基带传输、频带传输和宽带传输等方式。
1.基带传输
2.频带传输
3.宽带传输
2.3 数据交换技术
通常使用四种交换技术：
电路交换
报文交换
分组交换
信元交换。
2.3.1 电路交换
电路交换（也称线路交换）
在电路交换方式中，通过网络节点（交换设备）在工作站之间建立专用的通信通道，即在两个工作站之间建立实际的物理连接。
一旦通信线路建立，这对端点就独占该条物理通道，直至通信线路被取消。
电路交换的主要优点是实时性好，由于信道专用，通信速率较高；缺点是线路利用率低，不能连接不同类型的线路组成链路，通信的双方必须同时工作。
电路交换必定是面向连接的，电话系统就是这种方式。
电路交换的三个阶段：
电路建立阶段
数据传输阶段
拆除电路阶段
2.3.2 报文交换
报文是一个带有目的端信息和控制信息的数据包。
报文交换采取的是“存储—转发”（Store-and-Forward）方式，不需要在通信的两个节点之间建立专用的物理线路。
报文交换的主要缺点是网络的延时较长且变化比较大，因而不宜用于实时通信或交互式的应用场合。
在20 世纪40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。
报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。
现在，报文交换已经很少有人使用了。
2.3.3 分组交换
分组交换也称包交换，它是报文交换的一种改进，也属于存储-转发交换方式，但它不是以报文为单位，而是以长度受到限制的报文分组（Packet）为单位进行传输交换的。
分组也叫做信息包，分组交换有时也称为包交换。
分组在网络中传输，还可以分为两种不同的方式：数据报和虚电路。
分组交换的优点
高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。
灵活以分组为传送单位和查找路由。
迅速必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽
可靠完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性2.3.4 信元交换技术
（A TM，Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）
ATM是一种面向连接的交换技术，它采用小的固定长度的信息交换单元（一个53Byte的信元），话音、视频和数据都可由信元的信息域传输。
它综合吸取了分组交换高效率和电路交换高速率的优点，针对分组交换速率低的弱点，利用电路交换完全与协议处理几乎无关的特点，通过高性能的硬件设备来提高处理速度，以实现高速化。
ATM是一种广域网主干线的较好选择。
2.4 差错检验与校正
数据传输中出现差错有多种原因，一般分成内部因素和外部因素。
内部因素有噪音脉冲、脉动噪音、衰减、延迟失真等。
外部因素有电磁干扰、太阳噪音、工业噪音等。
为了确保无差错地传输，必须具有检错和纠错的功能。
常用的校验方式有奇偶校验和循环冗余码校验。
2.4.1 奇偶校验
采用奇偶校验时，若其中两位同时发生错误，则会发生没有检测出错误的情况。
2.4.2 循环冗余码校验。
这种编码对随机差错和突发差错均能以较低的冗余充进行严格的检查。
小结：
1. 数据通信的的一些基本知识
2. 三种交换方式的基本工作原理
3. 两种差错校验方法：奇偶校验和循环冗余校验
作业：
本章课后选择题
1. 什么是信息、数据？试举例说明它们之间的关系。
2. 什么是信道？常用的信道分类有几种？
3. 什么是比特率？什么是波特率？请举例说明两者之间的联系和区别。
4. 什么是带宽、数据传输率与信道容量？有何异同？
5. 何谓单工、半双工和全双工通信？请举例说明它们的应用场合。
6. 在数据通信系统中，常用数据传输方式有哪几种？简述它们的基本原理。
7. 在计算机网络中，数据交换的方式有哪几种？各有什么优缺点？
8. 何谓虚电路？何谓数据报？
9. 在数据通信系统中，如何进行差错控制？。