1.2 通信网络数据交换技术
1.2.1 数据交换技术概述
最简单的网络连接：两站点
直接用线路连接。
一般通信网络，则根据网络
结构的不同可以分为交换通 信网络和广播通信网络。 是广播式，所有网络节点共 享通信媒介，不需要中间节 点的介入。LAN一般为广播 通信网络。 络节点按照某一拓扑结构相 互连接而成的。数据的传送 从源节点开始，需经过若干 中间节点转发（交换），才 能最终到达目的节点。限于 经济性或连接的非永久性， WAN一般为交换通信网络。
将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接 到本地网或Internet上。普通客户一般通过Modem（调 制解调器）和租用的公用电话线路实现远程连接。
1.1.4 通信网与计算机网络
通信网由用户终 端设备、交换设 备和传输线路组 成。 交换设备间的传 输线路称为“中 继线 ”，用户 终端设备与交换 设备间的传输线 路称为“用户 线”。
报文交换
分组交换
两种分组交换方式
分组交换的方法有两种：
数据报(datagram)
分割后的各个数据包（带有目 的地址）通过网络单独发送到 目的站再装配复原——“无连 接”方法。
虚电路（virtual
circuit） 传送方式类似电路交换（建立 连接—数据传送—取消连接）， 但连接是“虚拟”的，数据包 在每个节点处仍需存储转发， 并不独占线路，所以可进行多 路通信。——“面向连接”方 法。
d．计算机网络的组成
网络=资源子网+通信子网
资源子网
通信子网
资源子网
硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责 全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务
通信子网
传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承 担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作
数据报分组交换
数据交换技术之一：
电路交换（circuit switching）
通信时需在两站间通过交换结点（交换机） 先建立一条独享的通信“线路”, 即所谓 “通信通道”。 通信过程——三次握手（handshake）： 建立连接（hello） — 电路建立 源端向网络系统发送一个带目标端地址的 请求联接信号（呼叫），中间结点按一定 路由算法分配一条可能达到目标的信道， 在这个请求呼叫的联接过程中，各中间结 点“记住”了联接中的输入输出对应关系， 相当于在源端和目标端间临时分配了一条 直达通路，直至取消（例：打电话前先摘 机拨号）。 数据传送（talk） 数字或模拟数据 一般为全双工(即可同时 在两个方向传输数据)(ACK，确认） 取消连接（bye） —电路释放(电路拆除）
b、计算机网络的基本组成
一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成： • 信息（message） 文字、数值、图形、声音、图像等 • 发送设备 各种信息处理设备（计算机等） 主机(host) • 接收设备 各种信息处理设备（计算机等） • 通信设备 负责主机间的通信控制和通信处理 • 传输媒介 各种电缆、光缆、无线电波等 • 通信协议 通信规则（无协议的两台设备可以连接但无法 通信，如同讲不同语言的两人无法对讲）
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第一章
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5
计算机网络概述
本章主要内容
计算机网络基本知识 通信网络数据交换技术 外网接入技术 网络的四种基本系统结构 常用网络操作系统
1.1 计算机网络基本知识
1.1.1 什么是计算机网络(Network)
电路交换：源于电话通讯技术
电路交换是由传统的电话通讯方式发展起来的一种交换方式。
特点： ①通信通道利用率很低（连接期间专用该通道，空闲照样付费） 数据通信时真正占用线路的时间一般不超过10%甚至只有1%（语音通信最高可 达80%）。而且建立电路和电路释放时间较长，小数据量传送不经济。 ②实时性好（连接期间无延迟） ③带宽固定（不适合猝发性大通信流量），整个线路要求单一速率，无差错控制 功能 ④只能一对一通信 ⑤交换设备简单（纯硬件），收发速度快
c、计算机网络的定义(参考)
计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结 合的产物。 所谓“计算机网络”，通俗地讲，就是将地理位 臵不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连 接起来，以功能完善的网络软件（“在协议控制 下”）实现网络中资源共享和数据交换的系统。 未来通信和网络的目标——5W： ◆任何人（whoever） ◆任何时间（whenever） ◆任何地方（wherever） ◆和任何人（whomever） ◆任何信息（whatever）
数据交换技术之二：
报文交换(message switching)
采用存储转发（store-andforward）技术实现数据传输， 即A站发出的数据被整个地作为 一个“报文”（对报文大小没 有限制），而且传送在每个中 间节点处都要先存储一下再转 发给下一节点。它是由传统的 邮递通讯方式发展起来的一种 交换方式，这种方式直接以一 次传送的信息包（报文）为单 位组织通信，如一封信、一个 文件或一个电子邮件等，信息 包的长度不定，自带目标用户 地址。它没有连接和取消连接 的过程，每个信息包在传输过 程中只是一段一段地占用信道， 而不是占用整个链路。
a．计算机网络的基本要求
未连网前的计算机系统——“信息孤岛”。 ☆传输要求：必须将信息送到正确的目标设备。 信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。 ☆精度要求：必须保证信息传输的准确性。 在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 ☆时间要求：必须保证信息传输的时间性。 迟到的信息是无用的信息。 对于视频、音频之类实时传输，还要求保证信息传输的顺 序。
数据交换技术之三：
分组交换（packet switching）
类似于报文交换技术，但所传输的 数据被分割成一个个不等长的“分 组”（packet，包）进行传送。由 于每个分组数据包很小（一般为几 千个二进制位），传送设备只需将 它们保存在主存中再转发，而无需 存储在物理存储设备中，所以速度、 效率和实时性均优于报文交换。
数据报交换
虚电路交换
分组交换技术：数据报与虚电路比较
数据报(datagram)
无需呼叫建立连接阶段,所 以传输少量数据时比虚电路 快。分组可绕过故障节点到 达目的地，但不保证分组能 按序到达，数据丢失也不知 晓。
虚电路（virtual
数据报交换
circuit） 传输前需先建立连接，所以 适用于两端之间大数据量交 换。能保证每个分组按序正 确到达。但构成虚电路的某 个节点或链路出故障时，虚 电路完全失效。
报文交换：适合在公用电报网中使用
特点： ①通道可复用（连接期间无需独占通
道，多个报文可分时共享同一通 道） ②带宽可调变（对猝发性通信流量 十分适合） ③实时性差（存储转发过程引起通 信延迟），不适用于语音和视频 之类实时或交互式的通信要求。 ④可实现一对多通信 ⑤交换设备（节点）需用大容量存 储器的电脑设备 在实际应用中报文交换主要用于 传输报文较短、实时性要求较低 的通信业务，如公用电报网。
虚电路交换
三种交换技术比较
电路交换 数据传输之前必须先通过呼叫设臵一 条完整通路。在线路拆除(释放)之前该 通路由一对用户完全占用。效率不高， 适合于较轻和间接式负载使用租用的线 路进行通信。LAN中广泛使用。 报文交换 报文从源点传送到目的地采用存储转 发的方式，报文需要排队。因此报文交 换不适合于交互式通信，不能满足实时 通信的要求。通常用于公用电报网。 分组交换 分组交换方式和报文交换方式类似， 但报文被分成分组传送，并规定了最大 长度。在数据报分组交换中，目的地需 要重新组装报文。在虚电路分组交换中， 数据报传送之前必须通过虚呼叫设臵一 条虚电路。分组交换技术是在计算机数 据通信网中最广泛使用的交换技术，适 用于交换中等或大量数据情况。
1.1.2 计算机网络的功能和应用
资源共享 从成本上看 软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包……） 数据交换 从效率上看 即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产 管理／订票系统／电子邮件……） 网络＝桥梁 使世界变小 可靠性和安全性 如:通过网络备份存放提高信息可靠性 使用网络访问权限控制提高信息安全性
广播通信网络中的通信方式
广播通信网络
交换通信网络是由若干个网
交换通信网络
【名词】站 节点(结点)
1.2.2 数据交换：基本要求与常用技术
一般来说，对数据交换有下面五个基本要求： 要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求 在交换的连接过程中的速度要快 高的传输准确性 适应用户的实时性要求，网络时延要小 能满足用户各种数据通信业务的需要 常用数据交换技术有: 电路交换 报文交换 分组交换 虚电路分组交换 信元交换
广域网（WAN, Wide Area Network）
城域网（MAN，Metropolitan Area Network）
2．按网络规模分(续) 介于局域网和广域网之间的网络（CAN,统称“区域网”） ① 内部网（Intranet） ② 园区网/校园网（Campus networks） 最大特点：大量使用外部信息资源（特别是Internet上的资源)。 〃服务基于Internet 技术：通常提供WWW、E-mail、FTP、BBS、 虚拟网等服务或功能，良好安全性，可连接Internet 。 〃组网基于LAN技术：主机/服务器为中心，交换机为主要通信 设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路。 〃本身可由若干个LAN组成或是一个大型的LAN。 〃高带宽。
本课程中，将这类网络以下统称“区域网”，而将单个部门或单 个建筑物内的网络称为“局域网”。
2．按网络规模分(续) 互连网络（internet）