第06讲-通信、网络和无线技术

第六讲通信、网络和无线技术本章学习目标•识别电信网络和关键网络技术的主要组成部分•描述主要电信传输媒介和网络类型。•解释因特网和因特网技术如何工作？如何支持电子企务？•识别无线网、通信和因特网接入的主要技术和标准。•评估无线电频率识别（RFID业务）和无线传感器网络的价值。•什么是计算机网络？•两台或多台计算机的连接•简单网络的主要组成部件•客户端计算机•服务器计算机•网卡•连接媒介•网络操作系统•集线器或交换机、路由器当今世界中的通信与网络简单网络的构成当今世界中的通信与网络这里说明了简单网络的构成：计算机、专用服务器计算机上安装的网络操作系统、电缆（线路）连接设备、网卡、交换机和路由器。网卡网络操作系统交换机路由器•大公司网络•组件包括：•数百个局域网连接成公司企业网•各种功能强大的服务器•web站点•协同内联网、外联网•后台系统•移动无线局域网（Wi-Fi网络）•视频会议系统•电话网•手机当今世界中的通信与网络企业网络基础设施今天的企业网基础设施是许多不同网络的集合，这些网络包络从公共交换电话网络到因特网、到连接工作组、部门和办公大楼的企业局域网。当今世界中的通信与网络手机电话电话系统电话服务提供商因特网服务提供商企业局域网移动Wi-fi网无限网络服务提供商无线局域网公司web站点内联网和外联网服务器因特网•客户端/服务器计算机•分布式计算模型•由网络服务器通过网络控制客户端•服务器设定网络通信规则，为每个客户端提供一个地址，使网上其他计算机可以访问到该客户•已经在很大程度上取代中央主机电脑•因特网：客户端/服务器计算的最大实现关键数字网络技术（1）•包交换•使用不同方法分割数字消息成包，沿着不同通信线路发送有效包，然后在目的地重新组织包•前面电路交换的网络需要进行完全的点对点线路组合•包交换更有效地使用了网络通信的能力关键数字网络技术（2）包交换网络和包通信数据组成包，通过各种通讯通道传递包，然后在目的地重新组合包数据关键数字网络技术（2）包号、消息号、目的地数据包1重新组合消息•TCP/IP和互联•计算机间通过协议进行互联•协议：管理两点间信息传递的规则•传输控制协议/互联网协议•是全世界通用的标准，是互联网的基础•国防部TCP/IP参考模型•四层•应用层•传输层•网络层•网络接口层关键数字网络技术（3）传输控制协议/互联网协议参考模型这张图说明了用作通信的TCP/IP参考模型四层。当今世界中的通信与网络应用程序传输因特网网络接口应用程序传输因特网网络接口计算机A计算机B•信号：数字与模拟•调试解调器：传输数字信号到模拟信号•网络类型•局域网•客户端/服务器或点对点•(WANs)广域网•(MANs)城域网通信网络调试解调器的功能调试解调器是一个传输数字信号到模拟信号的设备，以致于数字信号可以通过模拟电话线来传递。调试解调器也可以将接收计算机的模拟信号回传为数字信号。通信网络计算机调试解调器类似物调试解调器数字信号计算机数字信号•物理传输媒介•双绞线（调制解调器）•同轴电缆•光纤和光纤网络•无线传输介质和设备•微波•卫星•蜂窝电话•传输速率•赫兹•带宽通信网络BPAmoco公司的卫星传输系统通信卫星帮助BPAmoco公司在石油勘探船与美国研究中心之间传递地震数据。通信网络•因特网是什么？•因特网的连接•因特网服务提供商•服务•数字用户线路、有线、卫星、T线路•因特网地址和架构•IP地址•域名系统•分层结构•顶级域全球因特网域名系统ICANN(InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)CNNIC(ChinaInternetNetworkInformationCenter)域名系统是一个层次系统，有根域、顶级域、第二层域和第三层的主机全球因特网因特网根域顶级域第二级域第三级域主机计算机•因特网架构•干线（骨干网）•区域网络•互联网服务供应商•因特网管理•非正式管理•由专业，政府组织建立的政策•IAB（InternetArchitectureBoard，因特网结构委员会）•互联网名称与数字地址分配机构•W3C（WorldWideWebConsortium）世界万维网协会•将来的因特网•IPv4:100.4.5.6（01100100.00000100.00000101.00000110）•IPv6：FE80:0000:0000:0000:AAAA:0000:00C2:0002全球因特网因特网架构互联网骨干网连接到区域网络，依次提供了接入互联网服务提供商的访问权限，大型企业和政府机构。网络接入点（NAPS）和城市区域交换是集中式的，主干网与区域和地区网相交，主干网所有人可以和其他网络进行连接。全球因特网骨干网客户端IP地址校园网办公网固定电话线域主机•因特网服务•电子邮件•聊天和即时消息•新闻组•远程登录•文件传输协议•万维网•(VoIP)通过IP语音（VoIP）•统一通信•虚拟专网（VPN的专用网络）全球因特网因特网上的客户端/服务器计算运行浏览器和其他软件的客户端计算机通过因特网可以访问一组服务。这些服务可以在单独服务器上或多个指定服务器上运行。全球因特网客户端因特网服务器应用程序服务器数据库服务器后端系统数据库销售产品财务人力Web页面邮件文件Web浏览器其他客户端软件•Web服务•简单邮件传输协议•域名服务•文件传输协议•网络新闻传输协议使用因特网的虚拟专用网络这个虚拟专用网是一个私有计算机网络，通过因特网使用安全通道进行连接。虚拟专用网，通过公共因特网对数据进行编码及在因特网协议中包装，可以保护数据。通过在网络周围增加一个包可以隐藏内容，组织可以创建一个专用连接通过公共因特网来传递数据。全球因特网•万维网•超文本标记语言•在网页上显示的格式化文档•超文本传输协议•传递网页的通信标准•统一资源定位器•网页地址•web服务器•设定和管理网页的软件全球因特网•搜索引擎•20世纪90年代早期开始作为一个相对简单的软件程序，使用关键字索引方案•今天，互联网广告是主要收入来源，通过搜索引擎营销，使用复杂的算法和网页排名技术来定位结果。•赞助商链接与有机搜索结果全球因特网Google如何工作谷歌搜索引擎不断抓取网页、索引每一页的内容、计算其最普遍的资源，并储存网页，以便可以快速响应用户请求，看到一个页面。整个过程大约需要1.5秒。全球因特网1、用户输入查询2、Googleweb服务器接收请求。Google使用大约450，000个PC连接到一块，连接到因特网处理输入请求并产生结果。3、请求被发送给Google索引服务器，索引服务器主要描述网页包含的关键字并进行匹配查询。页面信息存储在文档服务器上。为每个web页面准备小文本总结4、系统使用页面排列软件度量每一页的重要性或普遍性，通过使用5亿个变量和两亿属于来求解方程。这样求解的可能是最好查询结果页面。结果发送到用户，10条一页•Web2.0•第二代交互式因特网服务，能使人们合作、共享信息并创建新的在线服务。•云计算•软件混搭和小部件•博客：按时间排序，使用易使用的博客发布工具创建的非正式网站•聚合内容（真正简单的整合）：集团网站内容是新闻聚合器软件，能在另一个设置中或以后浏览中推出内容•维基：合作网站，游客可以添加，删除或修改网站的内容。全球因特网•Web3.0•目前的努力使得使用web更加富有成效•目前搜索引擎无效率：搜索引擎每天查询3.3亿项，有多少是卓有成效的？•语义Web•协同努力，在web之上增加重要性层，减少搜索和处理web信息的人为投资量。•另一方面，未来网络较为温和的看法•增加云计算，软件作为一种服务•无处不在的移动设备和其他接入设备的连接•更加无缝的体验网络全球因特网•内联网•使用现有的网络基础设施与因特网连接，标准化为web开发的软件•创建基于网络工作的应用程序，可以在多种计算机上运行•由防火墙保护•外联网•允许权威供应商和顾客访问一个内部内联网•用于协作•也受防火墙保护全球因特网•无线设备•掌上电脑、黑莓、智能手机•蜂窝系统•竞争手机服务标准•美国：CDMA•大多数世界其他地区：GSM•第三代（3G）网络•较高的传输速度，适用于宽带互联网的接入无线革命•无线计算机网络和因特网接入•蓝牙（802.15）•在10米范围内可链接到8个设备上，采用低功耗、基于无线电通信•有用的个人网络（蓝牙网）•Wi-Fi(802.11)•标准集:802.11a,802.11b,802.11g,802.11n•用来访问无线局域网和无线因特网•使用接入点：设备与无线电接收器，用于连接无线设备到有线局域网/变送器无线革命蓝牙网蓝牙技术在多种设备上实现，包括手机、掌上电脑、无线键盘和鼠标、电脑，以及打印机，以无线方式在一个小于30英尺（10米）的区域内互相交流。除了可以连接到显示的设备外，蓝牙类似于一个网络设备，例如，将数据从一个PC传递到另一个。一个802.11无线局域网配有无线网卡的移动笔记本电脑通过接入点通信连接到无线局域网。接入点使用无线电波从无线网到客户端适配器传播网络信号。客户端适配器将网络信号转换为移动设备可识别的数据。客户端适配器然后从移动设备上传回到接入点上，接入点继续向前传递数据到无线网。•无线计算机网络和因特网接入•wi-Fi（续）•热点：在公共场所的一个或多个接入点为特定区域提供最大的无线覆盖范围•弱安全性•WiMax(802.16)•无线接入范围为31英里•需要WiMax天线•斯普林特Nextel公司建设的WiMax网络无线革命•无线电频率识别（RFID）•使用带有嵌入式微芯片的小标签，嵌入式微芯片包含关于项目、定位和天线的数据。•标签在短距离传递无线信号到指定的FRID读卡器上，读卡器通过网络将数据传送到计算机来处理•有源FRID:标签有电源，数据能够被复写，范围是成百英尺，比较昂贵•无源FRID：范围比较短、小，比较便宜，通过无线电频率能量提供动力无线革命•无线电频率识别（RFID）•常见用途：•自动收费收集•在供应链中跟踪货物•要求公司有特殊的硬件和软件•降低标签成本，使FRID对许多公司是可行的无线革命FRID如何工作？RFID使用低功率的无线电发射器读取存储在标签中距离从2厘米到30米的数据。读卡器从标签中捕获数据并通过网络发送给主机进行处理。无线革命一个微晶片保存数据，包含一个识别码。标签的剩余部分是一个向reader传送数据的天线。有一个天线可以不间断地传输数据。当感知到tag时，激活，质问tag。解码数据，然后，通过无线电或无线连接将数据传递给主机系统。处理从tag发来经读卡器转换的数据主机RFID•通用RFID是被动–无电池电源–天线吸收无线电波能量，累积至触发–当足够的能量储存，芯片将信息发送给读卡机RFID应用和未来•应用–Exxon/MobilSpeedpass速通卡–防偷盗的车钥匙–图书馆图书跟踪–家畜跟踪–供应链–护照•未来–每件商品（而不是每种）都使用RFID(EPC)•无线传感器网络•数以百计或数以千计的相互连接的无线物理设备网络嵌入形成物理环境，提供了大空间的多点测量•用于监测建筑物的安全，检测空气中的有害物质，监测环境变化、交通、军事活动•设备具有内置处理、储藏、和无线电传感器与天线•需要低功耗，持久的电池和忍受在实地没有维修的能力无线革命无线传感器网络最小的回路表示下级节点，较大回路表示高端节点。下级节点间相互发送数据或者向高端节点发送数据。高端节点以更快的速度传递数据从而加速了网络性能。思考你的家人或朋友在三亚海滩上用手机拍一张照片，传到他的新浪博客上，你用手机在他的博客上看到了这张照片，并把照片下载到你的手机上。思考：这张照片在互联网上经过了哪些过程？物联网：TheInternetofthings物联网就是物物相连的互联网：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器、气体感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。联通物联网宣传片物联网关键技术1、传