计算机的网络应用基础.ppt

计算机网络基础 第一部分 数据传输 主要内容 传输介质 本地异步通信 远距离通信 1. 传输介质 双绞线: 由一对缠绕在一起的铜导线组成，缠绕在一起是为了减少干扰。 双绞线最早用于电话系统中，目前是桌面计算机连网使用的主要传输介质。 3类双绞线 5类双绞线 传输介质（续） 同轴电缆: 由一根电缆及包围电缆的一层金属屏蔽罩组成，金属屏蔽罩用于屏蔽电磁辐射。 基带同轴电缆目前已逐渐退出局域网布线，宽带同轴电缆目前仍广泛用于有线电视网中。 传输介质（续） 光纤： 由折射系数不同的两种玻璃纤维组成，一种做纤芯，另一种做包层。 当光线入射到两种玻璃纤维的边界时发生全发射，光线在光纤中全发射地向前传输。 光纤传输系统由光源、光纤和光电转换器组成。 光纤的优点：抗电磁干扰，传输距离远，容量大。 光纤的缺点：设备昂贵，易断裂且修复困难。 传输介质（续） 无线电： 全方向通信，与卫星结合可提供远距离通信。 微波： 方向性强（因而安全性好），通信容量大，发送器和接收器之间必须存在视线通路。 红外线： 传输距离短，不需要天线，廉价，不同房间内的红外网络互不干扰。 激光： 方向性好，传输距离远；但必须存在视线通路，且受天气影响大，因而使用限制较大。 2. 本地异步通信 同步通信与异步通信 同步通信：收发双方在通信前需要进行时钟同步，然后发送端发送连续的比特流。 异步通信：通信前不需要进行时钟同步，发送端发完一个字节后可经过任意长时间再发送下一个字节。 本地通信常涉及低速外设与主机的通信，常见的通信方式是异步通信。 异步通信的标准是EIA RS-232-C，它规定了异步串行通信的物理连接细节以及电气细节。 定义了25针连接器 定义了电压范围和字符帧格式 定义了速率等级。 RS-232的字符帧格式 硬件带宽与传输速率 实际的硬件是不完美的：电流沿电缆传输时能量会损失，电压的上升和下降需要时间。 由于实际硬件不能立即改变电压，所以每个传输系统都有有限的带宽，即硬件能够实现的信号变化最大速率。 带宽用每秒钟信号变化的周期数（单位赫兹）来度量。 根据奈奎斯特采样定理可以推知，在带宽为B的传输系统上，信号的最大传输速率为2B波特。 如果传输系统使用K个可能的电压值，则每秒钟可以传输的最大数据速率为：D = 2B log2K。 实际线路中电压的变化 噪声对通信的影响 噪声的存在使得传输系统可以使用的信号状态数K是有限的，即数据速率不可能无限大。 根据Shannon定理，带宽为B、信噪比为S/N的信道上能达到的最大数据传输速率（即信道容量）为： C = B log2(1+S/N) 信噪比通常不采用直接表示法，而是用10log10S/N来表示，单位为分贝。 定理对数据网络的意义 奈奎斯特定理： 提供了开发更复杂信号比特编码方式的动机，因为精巧的编码方法可以在单位时间内传输更多比特。 Shannon定理： 提出了从物理学原理导出的数据速率的绝对上限，即无论采用怎样精巧的编码方法，也无法超越物理学原理对实际通信系统的数据传输能力的基本限制，更快的传输速率只能在信噪比提高以后才有可能。 3. 远距离通信 由于电流在传播时产生能量损耗，所以电流不能在铜缆上传播任意长的距离。 由于持续的、振荡的信号比其它信号传得更远，因此远距离通信系统中传输的通常是正弦波信号，称为载波。 用于传输数据的载波是经过调制的，即利用要发送的数据对载波进行轻微的修改；接收端通过检测载波的变化来重建原来的数据，这称为解调。 载波与调制 载波 数字信号 幅度调制 调制技术 基本的调制技术有三种： 调幅：根据要发送的信息改变发送信号的强度 调频：根据要发送的信息改变载波的频率 调相：根据要发送的信息改变载波的相位 计算机网络常使用一次变化能发送更多比特的调制技术，如有多种相位偏移量的相位调制技术，或将调幅与调相结合起来使用。 三种基本的调制技术 一次变化发送多个比特 QPSK QAM-16 QAM-64 调制解调器（modem） 支持调制和解调的硬件称为调制解调器，在远距离通信中必须成对使用。 租用线路调制解调器： 利用租用的4条线路发送数据，租用线路不通过电话交换系统，线路两端各安装一个调制解调器，支持全双工通信。 利用无线电频率（RF）的调制解调器： 利用一对无线电频率发送数据。 光调制解调器： 利用光通过一对光纤发送数据。 拨号调制解调器： 连接一根普通的电话线，利用电话交换系统传输数据。 包含能模仿电话的电路，使用音频载波。 使用调制解调器连接计算机 租用线路调制解调器 拨号调制解调器 多路复用 多路复用：在单一的介质中同时进行多个独立的通信，目的是提高吞吐量。 频分多路复用FDM： 利用多个不相互干扰的载波频率，使多个独立信号通过一种介质进行传输，可应用于电缆、无线电频率或光纤等介质