[2]数通基础(应用)_v1.0rc

基础概念
同步与异步（ 同步与异步（续）
同步通信 同步传输是以数据块为传输单位。每个数据块的头 部和尾部都要附加一个特殊的字符或比特序列，标 记一个数据块的开始和结束，一般还要附加一个校 验序列(如CRC校验码)，以便对数据块进行差错控 制 所谓同步传输是指数据块与数据块之间的时间间隔 是固定的，必须严格地规定它们的时间关系
基础概念
多址复用技术（ 多址复用技术（续）
举例说明： TDMA－ TDMA－课堂上学生举手发言，每个人发言时，在 时间轴上是错开的 FDMA－ FDMA－音乐会上不同的乐器同时演奏，虽然时间 轴上重合，但音域上不同，听众可以同时听到多种 声音 CDMA－ CDMA－体育赛场上，不同国家的运动员和教练同 时使用自己的母语交流 讨论：大家能否举个实际的例子出来？

基础概念
网络拓扑结构（ 网络拓扑结构（续）
总线形 所有入网设备共用一条物理传输线路，所有的数据 发往同一条线路，并能够由附接在线路上的所有设 备感知。入网设备通过专用的分接头接入线路。总 线网拓扑是局域网的一种组成形式。 多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；但 同一时刻只能有两台主机进行通信 安装方便，网络建设成本较低 某个结点的故障不影响网络的工作，但总线故障会 导致全网瘫痪，可靠性较低 网络管理监控不便
基础概念
基带与频带（ 基带与频带（续）
频带信号 在通信中，由于基带信号具有频率很低的频谱分量， 出于抗干扰和提高传输率考虑，一般不宜直接传输， 需要把基带信号变换成其频带适合在信道中传输的 信号，变换后的信号就是频带信号 高频信号衰减小、抗干扰能力强，所以适合远距离 传输


基础概念
网络拓扑结构（ 网络拓扑结构（续）
环形 入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两 个相邻的转发器有直接的物理线路。环形网的数据 传输具有单向性，一个转发器发出的数据只能被另 一个转发器接收并转发。所有的转发器及其物理线 路构成了一个环状的网络系统。 每个结点只与相邻两个结点有物理链路； 环路上任意两点之间存在两条通路，可以互为备份， 可靠性较高，但控制较复杂 网络的建设和监控较为简单； 单个环网的结点数有限，且扩容困难
基础概念
调制与解调
调制 将各种基带信号转换成适于信道传输的调制信号(已 调信号或频带信号) 解调 在接收端将收到的频带信号还原成基带信号 载波 承载信息的电磁波。通常载波就是一个频率或频点， 即一个较高频率的正弦波信号

基础概念
同步与异步
根据信号传输方式的不同，可以分为同步通信和异 步通信： 异步通信 异步传输是以字符为传输单位，每个字符都要附加 1 位起始位和 1 位停止位，以标记一个字符的开始 和结束，并以此实现数据传输同步 所谓异步传输是指字符与字符之间的时间间隔是可 变的，并不需要严格地限制它们的时间关系 起始位位、停止位、数据位、奇偶校验、流控 起始位位、停止位、数据位、奇偶校验、流控…

基础概念
模拟与数字（ 模拟与数字（续）
数字通信 用数字信号作为载体来传输信息，它是一种离散 的、脉冲有无的组合形式；通常用0、1二进制数 来表示信息 典型案例：Internet互联网
Y(t)
t

基础概念
模拟与数字（ 模拟与数字（续）
数字通信与模拟通信相比具有明显的优点： 抗干扰能力强 远距离传输仍能保证质量 适应各种通信业务要求

基础概念
常见网络设备（ 常见网络设备（续） 交换机Switch 交换机Switch 以太网交换机，是一种端口带宽独享的设备，工作于 OSI的数据链路层。可以理解为传统HUB的改进型设 备。 它具备两项基本功能： 1、端口自动学习所连设备的 MAC地址；2、转发数据帧时，根据其目标MAC地 址来进行寻径，即端口选择。所以说交换机。 优点 由于是带宽独享的设备，大大提高了数据交换效率， 从而是大型网络的组建成为可能；同时交换机的功能 也比较丰富
星形 以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络， 其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理 链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机 器服务，所有的数据必须经过中心处理机。 网络结构简单，便于管理（集中式）； 每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用 率低； 处理机负载重（需处理所有的服务），任何两台入 网机之间交换信息，都必须通过中心处理机； 入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处 理机的故障将导致网络的瘫痪
并行通信 是指数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行 传输 串行通信 是指数据以串行方式在一条信道上传输

基础概念
串行与并行（ 串行与并行（续）
并行通信的速度快，但发送端与接收端存在多条物 理通路，建设费用较高，仅适合近距离高速率的场 合；同时，多条线路之间的时钟同步更加难以实现 串行通信的则只需要一条物理通路，易于实现，成 本低，通信速率相对较低。 随着调制解调技术的发展，串行通信越来越得到广 泛应用

基础概念
同步与异步（ 同步与异步（续）
异步相对于同步通信方式 优点： 简单可靠，适用于面向字符的、低速的通信场合 缺点： 通信开销大，每个字符都要额外附加2~3位，效率 低下 注：异步通信中，也需要有时钟信号的，但要求没 有同步通信的那么高


基础概念
基带与频带
根据信源信号传输频率的不同，可分为基带通信和 频带通信两种： 基带信号 信源发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换） 的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零 频附近开始，具有低通形式。基带信号可分为数字 基带信号和模拟基带信号，其由信源决定

基础概念
时钟同步
通常通信的收与发两个方向都有各自同步时钟信号， 这里介绍的“时钟”种类仅针对发送Tx而言 内时钟 采用设备内部自有的时钟晶振 外时钟/线路时钟 顾名思义，从通讯接口上提取同步时钟信号，保证 本端与对端的时钟同步 详情请参阅本文后续章节

基础概念
串行与并行

基础概念
常见网络设备（ 常见网络设备（续）
讨论 如图，PC1与PC2通信，请画出相关的报文流向
RT SW HUB
PC1
PC2

基础概念
网络拓扑结构
星形 环形 总线型 组合型

基础概念
网络拓扑结构（ 网络拓扑结构（续）

基础概念
多址复用技术
TDMA－ TDMA－通过分割频率形成若干传播信道，每个用 户信道都占有各自的持续时间 FDMA －按时间分割为多个信道。每个用户分配有 一段使用公共传输信道的时间并轮流传送 CDMA －但CDMA通过对每个用户进行特征编码， 据此实现多址技术


基础概念
交换方式（ 交换方式（续）
报文交换 报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有 目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转 发的传输方式 优点 无链路建立时延，可随时转发报文、采用“存储转 发”方式传输数据、通信线路的利用率高 缺点 采用存储转发，因而时延较大、只适合于数字通 信、由于报文长度没有限制，一个长报文可能会导 致很多其他报文等待，所以设备需要有大缓冲 案例 典型的案例是以太网等

基础概念
常见网络设备（ 常见网络设备（续）
防火墙Firewall 防火墙Firewall 防火墙是指设置在不同网络（如可信任的企业内部网 和不可信的公共网）或网络安全域之间的一系列部件 的组合。 它可通过监测、限制、更改跨越防火墙的 数据流，尽可能地对外部屏蔽网络内部的信息、结构 和运行状况， 以此来实现网络的安全保护。 可以说HUB、SW、RT都是为了互联而产生的，也就 是说要让通信的主机都能互联！而防火墙恰恰相反， 它是为了“不通”，当然这是有策略的选择的。
基础概念
常见网络设备（ 常见网络设备（续）
集线器HUB 集线器HUB 集线器，俗称Hub，在OSI模型中属于物理层。是一 种共享型 共享型设备，不能识别传输数据的目标地址信息， 共享型 只能以广播的形式来发送数据，导致了在繁重的网络 中，效率变得十分低下 优点 是试用简单，价格便宜 缺点 功能简单，而且由于“广播”而效率低下，只能作为 小型网络的互联

基础概念
交换方式（ 交换方式（续）
应用小结 若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫 时间，则采用电路交换较为合适 当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组 交换传送数据较为合适 从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分 组交换优于电路交换；分组交换比报文交换的时延 小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信

基础概念
按照网络规模分类 局域网LAN 城域网MAN 广域网WAN …

基础概念
常见网络设备
HUB
集线器HUB 桥/交换机Bridge/Switch 路由器Router 防火墙Firewall
SW
RT
FW


基础概念
单工与双工
根据通讯设备的工作方式不同，可分为单工、半 双工以及全双工等 单工 A只能发信号给B，B只能接收信号 半双工 A、B可以互发信号给对方，但信道只有一个，意 味着收发不能同时进行 全双工 A、B之间有两条信道，所以A、B可以同时给对方 发送信号


基础概念
交换方式（ 交换方式（续）
分组交换 分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报 文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组 （携带源、目的地址和编号信息）逐个发送出去 优点 具有报文交换的而所有优点、对设备缓冲要求小、 简化了存储管理、更加适合采用优先级策略 缺点 要求设备具有更强的处理能力、通信的实现和控 制更复杂，时延较大、可能会出现失序、丢失、重 复分组等问题 案例 典型的案例是x.25/FR网络

基础概念
常见网络设备（ 常见网络设备（续）
路由器Router 路由器Router 路由，是指把三层数据包从一个地方传送到另一个地 方的动作；而路由器，正是执行这种动作的设备。 路由器的主要功能为： 网络互连：路由器支持各种局域网和广域网接口，用 网络互连 于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信； 数据处理：提供包括分组过滤、分组转发、优先级、 数据处理 复用、加密、压缩和防火墙等功能 路由器的核心功能是根据路由表进行数据转发。