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數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng)-資料下載頁

2025-09-30 15:51本頁面
  

【正文】 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 從概念上講 , 上述計算機網(wǎng)絡(luò)的定義更側(cè)重于廣域網(wǎng) , 所以 , 一般而言 , 通信子網(wǎng)是廣域網(wǎng)的一個重要組成部分 。 而對于局域網(wǎng)來說 , 它僅由網(wǎng)卡 、 傳輸信道 ( 或傳輸介質(zhì) ) 和主機組成 , 資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的劃分并不明顯 , 這是由于局域網(wǎng)覆蓋的距離范圍有限 , 拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)范 , 不存在網(wǎng)絡(luò)路徑的選擇和網(wǎng)絡(luò)擁塞等控制問題 , 因此 , 數(shù)據(jù)通信的處理和控制由網(wǎng)卡和局域網(wǎng)的協(xié)議就可完成 ( 有關(guān)內(nèi)容在計算機網(wǎng)絡(luò)課程中有介紹 ) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 由于計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)通信有著密不可分的關(guān)系 ,因此了解一下計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程對我們來說是大有裨益的 。 從 20世紀 30年代開始 , 電子技術(shù)的發(fā)展 ,不僅推動了通信技術(shù)的進步 , 也加速了計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展 , 與此同時 , 計算機技術(shù)與通信技術(shù)開始緊密結(jié)合 、 相互促進 、 共同發(fā)展 , 最終產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡(luò) 。 它的發(fā)展過程大致經(jīng)歷了四個階段 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 發(fā)展的第一階段 ( 20世紀 60年代 ) 。 以單個主機為中心的面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。 為方便輸入 /輸出 , 最先出現(xiàn)了計算機 ( 或主機 ) 與終端 ( 如收發(fā)器 、電傳打字機等 ) 的互連 。 由于當初計算機是為成批處理信息而設(shè)計的 , 因此 , 當計算機與遠程終端相連時 ,必須設(shè)置相應(yīng)的接口 , 即線路控制器 , 它的主要功能是實現(xiàn)串 /并數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換和簡單的差錯控制 。 為了充分利用計算機資源 , 又出現(xiàn)了多重線路控制器 , 可使一個計算機連接多個遠程終端 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 然而計算機與終端之間傳遞的是數(shù)字信號 , 實現(xiàn)遠距離信息傳輸?shù)碾娫捑W(wǎng)絡(luò)則使用的是模擬信號 , 于是又出現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器 (Modem), 它的功能是實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號的相互轉(zhuǎn)換 。 隨著計算機用戶數(shù)量的不斷增長 , 線路控制器的劇增 , 不僅對主機造成了相當大的額外開銷 , 而且也給系統(tǒng)的維護和管理帶來了不便 。為此 , 產(chǎn)生了具有智能通信功能的通信處理器 ——前端處理器 , 它的主要功能是承擔系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信任務(wù) ,包括數(shù)據(jù)信號的檢測 、 數(shù)據(jù)信號的收發(fā)以及串并數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換等功能 ( 目前局域網(wǎng)中使用的網(wǎng)卡在工作原理上與早期前端處理器的功能相當 ) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 為了節(jié)省通信費用 , 在遠程終端密集的地方增設(shè)了集中器 , 它的一端連接著與終端相連的若干條低速線路 ,而另一端連接著與計算機相連的高速線路 , 使得多個終端共享一條高速通信線路與主機進行信息交換 , 大大提高了通信線路的利用率 。 顯然 , 這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的缺點是:如果計算機的負荷較重 , 會導致系統(tǒng)響應(yīng)時間過長;單機系統(tǒng)的可靠性一般較低 , 一旦計算機發(fā)生故障 , 將導致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 發(fā)展的第二階段 ( 20世紀 70年代 ) 。 以分組交換網(wǎng)為中心的多主機互連的計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 。 為了克服第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的缺點 , 提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性 , 人們開始研究將多臺計算機相互連接的方法 。 如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連 , 人們首先借鑒了電信部門的電路交換的思想 。 所謂 “ 交換 ” , 從通信資源的分配角度來看 , 就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路資源 。 電話交換機采用的交換技術(shù)是電路交換 ( 或線路交換 ) ,它的主要特點是 , 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 其一 , 在通話的全部時間內(nèi)用戶獨占分配的傳輸線路或信道帶寬 , 即采用的是靜態(tài)分配策略;其二 ,通信雙方建立的通路中任何一點出現(xiàn)了故障 , 就會中斷通話 , 必須重新?lián)芴柦⑦B接方可繼續(xù) , 這對十分緊急而重要的通信是不利的 。 顯然 , 這種交換技術(shù)不適應(yīng)計算機或終端的數(shù)據(jù)傳輸 。 這是因為 , 計算機數(shù)據(jù)的產(chǎn)生往往是 “ 突發(fā)式 ” 的 , 比如當用戶用鍵盤輸入數(shù)據(jù)和編輯文件時 , 或計算機正在進行處理而未得出結(jié)果時 , 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 通信線路資源實際上是空閑的 , 從而造成通信線路資源的極大浪費 。 據(jù)統(tǒng)計 , 在計算機間的數(shù)據(jù)通信中 , 用來傳送數(shù)據(jù)的時間往往不到 10%甚至 1%。 另外 ,由于不同的計算機和各種終端設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸速率各不相同 , 采用電路交換就很難相互通信 。 為此 , 必須尋找出一種新的適應(yīng)計算機通信的交換技術(shù) 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 1964年由巴蘭( Baran)在美國蘭德( Rand)公司 “ 論分布式通信 ” 的研究報告中提出了存儲 轉(zhuǎn)發(fā)( storeandforward)的概念。 1962~ 1965年,美國國防部的高級研究計劃署( ARPA, Advanced Research Projects Agency)和英國的國家物理實驗室( NPL,National Physics Laboratory)都在對新型的計算機通信技術(shù)進行研究。英國 NPL的戴維德( David)于 1966年首次提出了“分組”( Packet)概念。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 1969年 12月,美國的分組交換網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中傳送的信息被劃分為分組( Packet),稱為分組交換網(wǎng)ARPANET(當時僅有 4個交換點)投入運行。ARPANET的成功,標志著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進入了一個新紀元?,F(xiàn)在大家都公認 ARPANET為分組交換網(wǎng)之父,并將分組交換網(wǎng)的出現(xiàn)作為現(xiàn)代電信時代的開始。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 分組交換網(wǎng)是由若干節(jié)點交換機和連接這些交換機的鏈路組成 , 每一節(jié)點就是一個小型計算機 。 它的工作機理是:首先將待發(fā)的數(shù)據(jù)報文劃分成若干個長短有限的數(shù)據(jù)塊 , 在每個數(shù)據(jù)塊前面加上一些控制信息 ( 即首部 ) , 包括諸如數(shù)據(jù)收發(fā)的目的地址 、 源地址 , 數(shù)據(jù)塊的序號等 , 形成一個個分組 , 然后分組流在交換網(wǎng)內(nèi)采用 “ 存儲 轉(zhuǎn)發(fā) ” 機制將數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 由于節(jié)點交換機暫時存儲的是一個個短的分組 ,而不是整個的長報文 , 且每一分組都暫存在交換機的內(nèi)存中并可進行相應(yīng)的處理 , 這就使得分組的轉(zhuǎn)發(fā)速度非???。 值得一提的是 , 數(shù)據(jù)通信之所以具有這些優(yōu)勢 , 都是由于數(shù)字信號的可存儲性 、 離散性等特點所決定的 。 由此可見 , 通信與計算機的相互結(jié)合 , 不僅為計算機之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的手段 ,而且也大大提高了通信網(wǎng)絡(luò)的各種性能 。 表 9― 2列出了分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點 。 由此可見 ,采用存儲 轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換技術(shù) , 實質(zhì)上是采用了在數(shù)據(jù)通信的過程中動態(tài)分配傳輸線路或信道帶寬的策略 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 表 9―2 分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 發(fā)展的第三階段 (20世紀 80年代 ),具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),遵循國際標準化協(xié)議的計算機網(wǎng)絡(luò),局域網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)日漸成熟。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用推廣,越來越多的計算機都希望連網(wǎng)。然而不同系列、不同品牌的計算機要互連,顯然并不是一件容易的事情。因為相互通信的計算機必須高度協(xié)調(diào)工作,而這種協(xié)調(diào)是相當復雜的。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復雜性,早在當初設(shè)計ARPANET時,就有專家提出了層次模型。分層設(shè)計的基本思想就是將龐大而復雜的問題轉(zhuǎn)換為若干個較小的子問題進行分析和研究。 隨著 ARPANET的建立,各個國家甚至大公司都建立了自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),如 IBM公司研制的分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) (SNA, System Network Architecture) ,DEC公司開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) (DNA,Digital Network Architecture)。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的出現(xiàn) , 使得一個公司生產(chǎn)的各種類型的計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以非常方便地進行互連 。 但是 , 由于各個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)都不相同 , 協(xié)議和所采用的標準也不一致 , 使得不同系列 、 不同公司的計算機網(wǎng)絡(luò)難以實現(xiàn)互連 。 這為全球網(wǎng)絡(luò)的互連 、 互通帶來了困難 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 20世紀 80年代開始,人們著手尋找統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的途徑。國際標準化組織 ISO于 1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題,并于 1984年正式頒布了開放系統(tǒng)互連基本參考模型 OSI/RM( OSI/RM,Open Systems Interconnection Reference Model)。所謂開放意指,只要遵循 OSI標準模型的任何系統(tǒng),不論位于何地何處都可以進行互連、互通。這一點非常像世界范圍的電話和郵政系統(tǒng)。這里的 “ 開放系統(tǒng) ” 是指在實際網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中與互連有關(guān)的各個部分。它也是對當時各個封閉的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)而言的。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的進程中 , 另一個重要的里程碑就是出現(xiàn)了局域網(wǎng)絡(luò) 。 局域網(wǎng)可使一個單位或一個校園的微型計算機互連在一起 , 互相交換信息和共享資源 。 由于局域網(wǎng)的距離范圍有限 , 連網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)規(guī)范 , 通信協(xié)議簡單 , 使得局域網(wǎng)連網(wǎng)具有簡單 、 傳輸速率高 、 使用方便 、 價格便宜等特點 , 所以很受廣大用戶的青睞 。 因此 , 局域網(wǎng)在 20世紀 80年代得到了很大的發(fā)展 , 尤其是自 1980年 2月份美國電氣和電子工程師學會組織頒布了 IEEE802系列標準后 , 對局域網(wǎng)的發(fā)展和普及起到了巨大的推動作用 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 第四階段 ( 20世紀 90年代 ) 。 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò) 。 自 OSI參考模型推出后 , 計算機網(wǎng)絡(luò)一直沿著標準化的方向在發(fā)展 , 而網(wǎng)絡(luò)標準化的最大體現(xiàn)是 Inter的飛速發(fā)展 。 Inter是計算機網(wǎng)絡(luò)最輝煌的成就 , 它已成為世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng) , 并已影響著人們生活的各個方面 。 由于 Inter也使用分層次的體系結(jié)構(gòu) ( 通常稱為 TCP/IP協(xié)議族 ) , 使得凡遵循TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的各種計算機網(wǎng)絡(luò)都能相互通信 。 進入 20世紀 90年代后 , 網(wǎng)絡(luò)進一步向著開放 、 高速 、 高性能的方向發(fā)展 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 由于 Inter還存在著技術(shù)上和功能上的不足,加上用戶數(shù)量猛增,使得現(xiàn)有的 Inter不堪重負。 1993年美國政府提出了 “ NGI( Next Generation Inter Initiative)行動計劃 ” ,該計劃的目標是:開發(fā)規(guī)模更大、速度更快的下一代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使之端到端的數(shù)據(jù)傳輸速率超過100Mb/s至 10Gb/s;提供更為先進、實時性更高的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù),如遠程教育、遠程醫(yī)療、高性能的全球通信、環(huán)境監(jiān)測和預報等, NGI計劃將使用超高速全光網(wǎng)絡(luò),能實現(xiàn)更快速的交換和路徑選擇;保證網(wǎng)絡(luò)信息的可靠性和安全性。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 20世紀 90年代后期 , 美國已著手研究第二代的Inter, 建立了實驗性網(wǎng)絡(luò) , 預計本世紀初新一代的Inter將走向?qū)嵱?。 我國在 20世紀 80年代初期已經(jīng)有一部分高校和企業(yè)建立了局域網(wǎng) , 并引入了國外的局域網(wǎng)產(chǎn)品 。 1989年我國第一個公用分組交換網(wǎng) CNPAC正式運行 , 1993年該網(wǎng)擴充成層次結(jié)構(gòu)的全國網(wǎng) CHINAPAC。 1993年我國又開始啟動 “ 三金 ” 工程 ( 金橋 、 金卡 、 金關(guān) ) ,使我國網(wǎng)絡(luò)發(fā)展進入了一個新的時期 。 第 9章 數(shù)據(jù)通信與通信網(wǎng) 未來計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要特征是:高速的計算機網(wǎng)絡(luò) 、 通信與計算聚合 、 高速信息網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 、骨干網(wǎng)協(xié)議的統(tǒng)一和綜合智能的網(wǎng)絡(luò)管理 。
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