第二章信息系统的技术基础(计算机网络通讯)

第二章信息系统的技术基础（计算机网络通讯）数据(data)——数据可分为模拟数据和数字数据。模拟数据是在某区间内连续变化的值；数字数据是离散的值。（运送信息的实体）信号(signal)——数据的电气的或电磁的表现。信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号则是一系列离散的电脉冲。“模拟的”(analogous)——连续变化的。“数字的”(digital)——取值是离散数值。调制——把数字信号转换为模拟信号的过程。解调——把模拟信号转换为数字信号的过程。2.1数据通信的基础知识一、几个术语的解释传输系统输入信息输入数据发送的信号接收的信号输出数据源点终点发送器接收器调制解调器PC机公用电话网调制解调器数字比特流数字比特流模拟信号模拟信号正文正文数据通信系统源系统目的系统传输系统输出信息PC机模拟数据通信和数字数据通信二、数据通信系统的模型2.1数据通信的基础知识模拟数据模拟信号放大器调制器模拟数据数字信号PCM编码器数字数据模拟信号调制器数字数据数字信号数字发送器三、模拟的和数字的数据、信号2.1数据通信的基础知识并行通信传输中有多个数据位，同时在两个设备之间传输。发送设备将这些数据位通过对应的数据线传送给接收设备，接收设备可同时接收到这些数据，不需要做任何变换就可直接使用。并行方式主要用于近距离通信。串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由具有几位总线的计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式，以供接收方使用。四、并行通信和串行通信2.1数据通信的基础知识串行数据通信的方向性结构有三种，即单工、半双工和全双工。单工、半双工、全双工单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；半双工数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在某一时刻，只允许数据在一个方向上传输，它实际上是一种切换方向的单工通信；全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。2.1数据通信的基础知识五、串行通信的方向性结构计算机网络的概念局域网技术Internet技术多媒体网络OSI参考模型2.2计算机网络一、计算机网络的概念2.2计算机网络X.25,DDN,PSTN等Internet远程工作站家庭用户上网ISP局域网计算机网络：就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。计算机网络的概念网络介质：数据传输的物理通道，双绞线、同轴电缆、光纤、微波、卫星信道等。协议：网络设备间进行通讯的一组约定。网络协议具体规定了设备间通讯的电气性能、数据组织方式等。结点：网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点。链路：是指两个结点之间的通讯线路。2.2计算机网络二、计算机网络的几个概念1、计算机网络硬件网络服务器工作站传输介质网络连接设备2、计算机网络软件网络操作系统网络协议网络管理软件其他工具软件等2.2计算机网络计算网络由硬件和软件组成。三、计算机网络的组成为用户提供分时共享方式共享CPU资源、并具有强大的数据存储和信息处理的能力，目前厂商主要有IBM（如ES9000，S/390等）、SGI（如CrayJ系列和CrayT系列）和富士通等。一、网络服务器2.2.1计算机网络硬件大型主机服务器大型主机服务器高端服务器高端服务器大型主机服务器适应于企业级网络，目前，生产小型机的厂商比较著名的有SGI（如Origin系列和Onyx2系列等）、SUN（如UltraEnterprise系列等）、IBM（如AS/400，RS6000等）、HP和DEC等。生产UNIX工作站服务器的著名厂商有Sun(如Ultra系列)、SGI（如OCTANE、和等）。小型机服务器高端服务器小型机服务器2.2.1计算机网络硬件随着性能迅速提高，如IntelCPU处理器不断提高和采用多处理器技术，其功能可与RISC服务器相匹配，而价格要低得多。目前，提供PC服务器知名度较高厂商主要有IBM（如Netfinity3500、7000等）、Compag(如ProLiant1200、1600、2500、3000、5500、6000、7000等)、HP和DEC等。PC服务器网络服务器的角色MailServerDatabaseServerDatabaseWebServer视频ServerDirectoryServicesServerClientComputer视频ServerDatabaseServerMailServerWebServerMailServerDatabaseServerDatabaseWebServer视频Server同轴电缆同轴电缆传送语音、视频和数据；使用其他较为廉价的网络电缆无法实现更远距离的数据传送；技术成熟，并具有良好的数据安全性。二、传输介质(线缆)铜线铜线聚氯乙烯套层聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层绝缘层无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP双绞线电缆铜缆或铜线连接到以太网的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头2.2.1计算机网络硬件传输介质:光缆在光缆中，光导纤维以调制的光脉冲形式传送数字数据信号。光缆上没有电信号，因此这种传送数据的方式比较安全。由于信号纯净，衰减小，所以光缆是实现高速、大容量数据传输的好方法。光缆传输不受电信号的干扰，而且传输速率可以达到100Mbps，理论上速率可以达到1Gbps。光纤传送信号（光脉冲）的距离可以很远。折射角入射角包层（低折射率的媒体）包层（低折射率的媒体）纤芯（高折射率的媒体）包层纤芯光线在光纤中的折射高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光纤的工作原理输入脉冲输出脉冲单模光纤输入脉冲输出脉冲多模光纤2.2.1计算机网络硬件多模光纤与单模光纤非导向传输媒体无线网络传输无线传输所使用的频段很广。短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。微波在空间主要是直线传播。地面微波接力通信卫星通信无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波调幅无线电调频无线电海事无线电光纤电视(Hz)f(Hz)fLFMFHFVHFUHFSHFEHFTHF波段104105106107108109101010111012101310141015101610010210410610810101012101410161018102010221024移动无线电电信领域使用的电磁波的频谱2.2.1计算机网络硬件S3026核心层汇聚层接入层QuidwayS8500/8000/6500QuidwayS5000QuidwayS3000QuidwayS2000QuidwayS3000VQuidwayNetEngine80/5000QuidwayR3600/2600/170010G/2.3G/RPRMPLSVPNQuidwayNetEngine40/20QuidwayA8010ExpertQuidwayWA1000QuidwayMA5200QuidwayNetEngine16E/08E/05QuidwayMA5200MDNTMiTELLINOpenDSETM/CAMSTMiManagerTMN2000/QuidviewTM媒体分发网络业务平台网络管理平台ViewpointTM视频平台QuidwayEudemon100/200/10002.2.1计算机网络硬件三、网络连接设备复旦大学校园网物理拓扑图622MATM155MATM100MFE10MEther5500SW2820SW1924SW学生活动中心复旦二附中复旦附中HUB三网合一Quidway®A8010GW……总部网络中心小型办事机构分部生产中心小型办事机构MPLS域PBX/VOIP视讯语音数据视讯语音数据VLAN1VLAN2VLAN3VLAN1VLAN2VLAN3Viewpoint®8620GKViewPoint®8620MCUPBXE1业务系统不同业务VLAN隔离；支持802.1P/Q；终结VLAN；根据端口地址进行分类（TOS），支持Diffsvr；根据TOS重新划分VLAN；支持802.1P/Q;组成不同业务的VPN；支持各种QOS保证方法；完成VLAN到MPLS标签的映射；作为MPLS的PE；ROUTER视讯VPN语音VPN数据VPNPBX/VOIP2.2.1计算机网络硬件国电北京数据网组网案例水规院北供POSSTM1国家电力数据网西单六铺炕成套设备局安华桥电力出版社华能总公司华电总公司华北院白广路三建委三建委高培华北网调电科院华北电力大学三峡办NE80NE08ES8016GEFEN×E1图例：NE05华能国际电建所2.2.1计算机网络硬件网卡（通信适配器）提供了电缆和计算机之间的接口。网卡通常叫做NIC，安装在每台计算机或者服务器的扩展槽内。安装网卡后，网线要接到网卡的端口，从而实现计算机和网络其他部件的物理连接。网络连接设备－－网卡2.2.1计算机网络硬件2.2.1计算机网络硬件网络连接设备－－网卡网络连接设备－－无线网卡2.2.1计算机网络硬件接受数据信号并将其转换成电信号接受电信号并将其转换成数据信号进行串行/并行转换对数据进行缓存实现以太网协议控制计算机和布线系统之间的数据流；具有MAC地址，决定是否处理收到的数据。网卡的作用2.2.1计算机网络硬件网络连接设备－集线器(hub)2.2.1计算机网络硬件HubTransmitsdatatoallconnectedcomputersinastartopologyHub网络连接设备－交换机2.2.1计算机网络硬件网络连接设备－交换机2.2.1计算机网络硬件网络连接设备－交换机2.2.1计算机网络硬件Switch2.2.1计算机网络硬件中低端路由器2.2.1计算机网络硬件网络连接设备－路由器定位于骨干网边缘、企业网中心17槽、双总线4G、双主控、12个通用板位/24IO槽3电源（2＋1备份）整机性能2.2.2Mpps高端路由器2.2.1计算机网络硬件定位于骨干网边缘、企业网中心11槽、2G总线、双主控、6个通用板位/12IO槽。2电源（1＋1备份）整机性能1.2Mpps高端路由器2.2.1计算机网络硬件RouterRouterRouterRouter2.2.1计算机网络硬件RepeaterTransmitsdatatoallconnectedcomputersRepeater中继器2.2.1计算机网络硬件Bridge网桥2.2.1计算机网络硬件EthernetTokenRingGateway网关2.2.1计算机网络硬件2.2.1计算机网络硬件调制解调器调制解调器(modem)包括：调制器(Modulator)：把要发送的数字信号转换为频率范围在300~3400Hz之间的模拟信号，以便在电话用户线上传送。解调器(DEModulator)：把电话用户线上传送来的模拟信号转换为数字信号。调制解调器的作用2.2.1计算机网络硬件2.2.2计算机网络软件一、网络操作系统网络操作系统是网络用户实现数据传输和安全保证的计算机环境。它管理、调度和控制计算机系统及网络上的多种资源，是网络运行的基础。网络操作系统可以理解为网络用户与计算机网络之间的接口，是专门为网络用户提供操作接口的软件平台。网络操作系统的基本功能任务调度管理硬件和软件资源维护系统安全多用户资源共享处理中断主流网络操作系统