計算機網路第7版電子書

⑴ 計算機網路基礎知識（一）

參考：計算機網路 謝希仁 第7版

一、現在最主要的三種網路
 電信網路(電話網)
 有線電視網路
 計算機網路 (發展最快，信息時代的核心技術)
二、internet 和 Internet
 internet 是普通名詞
泛指一般的互連網(互聯網)
 Internet 是專有名詞,標准翻譯是「網際網路」 世界范圍的互連網(互聯網)
使用 TCP/IP 協議族
前身是美國的阿帕網 ARPANET
三、計算機網路的帶寬
計算機網路的帶寬是指網路可通過的最高數據率，即每秒多少比特。 描述帶寬也常常把「比特/秒」省略。
例如，帶寬是 10 M，實際上是 10 Mb/s。注意:這里的 M 是 106。
四、對寬頻傳輸的錯誤概念
在網路中有兩種不同的速率:
 信號(即電磁波)在傳輸媒體上的傳播速率(米/秒，或公里/秒)
 計算機向網路發送比特的速率(比特/秒),也叫傳輸速率。 這兩種速率的意義和單位完全不同。
寬頻傳輸:計算機向網路發送比特的速率較高。 寬頻線路:每秒有更多比特從計算機注入到線路。 寬頻線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。
早期的計算機網路採用電路交換，新型的計算機網路採用分組交換的、基於存儲轉發的方式。 分組交換:
 在發送端把要發送的報文分隔為較短的數據塊
 每個塊增加帶有控制信息的首部構成分組(包)
 依次把各分組發送到接收端
 接收端剝去首部，抽出數據部分，還原成報文
IP 網路的重要特點
 每一個分組獨立選擇路由。
 發往同一個目的地的分組，後發送的有可能先收到(即可能不按順序接收)。  當網路中的通信量過大時，路由器就來不及處理分組，於是要丟棄一些分組。  因此， IP 網路不保證分組的可靠地交付。
 IP 網路提供的服務被稱為:
盡最大努力服務(best effort service) 五、最重要的兩個協議:IP 和 TCP
TCP 協議保證了應用程序之間的可靠通信,IP 協議控制分組在網際網路的傳輸,但網際網路不保證可靠交付.
在 TCP/IP 的應用層協議使用的是客戶伺服器方式。
 客戶(client)和伺服器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。
 客戶伺服器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。
 當 A 進程需要 B 進程的服務時就主動呼叫 B 進程，在這種情況下，A 是客戶而 B 是伺服器。
 可能在下一次通信中，B 需要 A 的服務，此時，B 是客戶而 A 是伺服器。
注意:
 使用計算機的人是「用戶」(user)而不是「客戶」(client)。
 客戶和伺服器都指的是進程，即計算機軟體。
 由於運行伺服器進程的機器往往有許多特殊的要求，因此人們經常將主要運行伺服器進程的
機器(硬體)不嚴格地稱為伺服器。
 例如，「這台機器是伺服器。」 意思是:「這台機器(硬體)主要是用來運行伺服器進程(軟體)。」  因此，伺服器(server)一詞有時指的是軟體，但也有時指的是硬體。
六、總結
 網際網路(Internet)是世界范圍的、互連起來的計算機網路，它使用 TCP/IP 協議族，並且它的前身是美 國阿帕網 ARPANET。
 計算機網路的帶寬是網路可通過的最高數據率。
 網際網路使用基於存儲轉發的分組交換，並使用 IP 協議傳送 IP 分組。
 路由器把許多網路互連起來，構成了互連網。路由器收到分組後，根據路由表查找出下一跳路由器的
地址，然後轉發分組。
 路由器根據與其他路由器交換的路由信息構造出自己的路由表。
 IP 網路提供盡最大努力服務，不保證可靠交付。
 TCP 協議保證計算機程序之間的、端到端的可靠交付。
 在 TCP/IP 的應用層協議使用的是客戶伺服器方式。
 客戶和伺服器都是進程(即軟體)。客戶是服務請求方，伺服器是服務提供方。
 伺服器有時也指「運行伺服器軟體」的機器。

一、IP 網路是虛擬網路
 IP 網路是虛擬的。在 IP 網路上傳送的是 IP 數據報(IP 分組)。
 實際上在網路鏈路上傳送的是「幀」，使用的是幀的硬體地址(MAC 地址)。
 地址解析協議 ARP 用來把 IP 地址(虛擬地址)轉換為硬體地址(物理地址)。
二、IP 地址的表示方法
IP 地址的表示方法有兩種:二進制和點分十進制。
IP 地址是 32 位二進制數字，為方便閱讀和從鍵盤上輸入，可把每 8 位二進制數字轉換成一個十進制數字，並 用小數點隔開，這就是點分十進制。
三、網際網路的域名
網際網路的域名分為:  頂級域名  二級域名  三級域名

 四級域名
四、域名伺服器 DNS (Domain Name Server)
網際網路中設有很多的域名伺服器 DNS，用來把域名轉換為 IP 地址。
五、電子郵件
發送郵件使用的協議——簡單郵件傳送協議 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 接收郵件使用的協議——郵局協議版本 3 POP3 (Post Office Protocol version 3) 注:郵件的傳送仍然要使用 IP 和 TCP 協議
六、統一資源定位符 URL (Uniform Resource Locator)
 URL 用來標識萬維網上的各種文檔。
 網際網路上的每一個文檔，在整個網際網路的范圍內具有惟一的標識符 URL。  URL 實際上就是文檔在網際網路中的地址。
七、超文本傳送協議 HTTP (HyperText Transfer Protocol) 萬維網客戶程序與伺服器程序之間的交互遵守超文本傳送協議 HTTP。
八、結束語
 IP 地址是 32 位二進制數字。為便於閱讀和鍵入，也常使用點分十進制記法。  個人用戶上網可向本地 ISP 租用臨時的 IP 地址。
 域名伺服器 DNS 把計算機域名轉換為計算機使用的 32 位二進制 IP 地址。  發送電子郵件使用 SMTP 協議，接收電子郵件使用 POP3 協議。
 統一資源定位符 URL 惟一地確定了萬維網上文檔的地址。
 超文本傳送協議 HTTP 用於萬維網瀏覽器程序和伺服器程序的信息交互。
 超文本標記語言 HTML 使萬維網文檔有了統一的格式。
 IP 電話不使用 TCP 協議。利用 IP 電話網關使得在普通電話之間可以打 IP 電話。

一、網際網路服務提供者 ISP (Internet Service Provider) 根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數目的不同，ISP 也分成為不同的層次。
二、兩種通信方式
在網路邊緣的端系統中運行的程序之間的通信方式通常可劃分為兩大類:C/S 方式 和 P2P 方式
(Peer-to-Peer，對等方式)。
三、網際網路的核心部分
網路核心部分是網際網路中最復雜的部分。
網路中的核心部分要向網路邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其 他主機通信(即傳送或接收各種形式的數據)。
網際網路的核心部分是由許多網路和把它們互連起來的路由器組成，而主機處在網際網路的邊緣部分。
在網際網路核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網路邊緣的主機接入到核心部分則通 常以相對較低速率的鏈路相連接。

主機的用途是為用戶進行信息處理的，並且可以和其他主機通過網路交換信息。路由器的用途則是用 來轉發分組的，即進行分組交換的。
在網路核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網路核心部分
最重要的功能。
四、電路交換
電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段:建立連接、通信、釋放連接。
五、網路的分類
 不同作用范圍的網路
 廣域網 WAN (Wide Area Network)
 區域網 LAN (Local Area Network)
 城域網 MAN (Metropolitan Area Network)
 個人區域網 PAN (Personal Area Network)
 從網路的使用者進行分類
 公用網 (public network)
 專用網 (private network)
 用來把用戶接入到網際網路的網路
 接入網 AN (Access Network)，它又稱為本地接入網或居民接入網。
注:由 ISP 提供的接入網只是起到讓用戶能夠與網際網路連接的「橋梁」作用。
六、計算機網路的性能指標
 速率
 帶寬
 吞吐量
 時延(delay 或 latency)
 傳輸時延(發送時延) —— 從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最後一個比特發送完 畢所需的時間。
 傳播時延 —— 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。 注:信號傳輸速率(即發送速率)和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。
 處理時延 —— 交換結點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。
 排隊時延 —— 結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延。 總時延 = 發送時延+傳播時延+處理時延+處理時延
 時延帶寬積
 利用率 —— 分為信道利用率和網路利用率。

 信道利用率——某信道有百分之幾的時間是被利用的(有數據通過)。  網路利用率——全網路的信道利用率的加權平均值。 注:信道利用率並非越高越好。
七、網路協議(network protocol) 簡稱為協議，是為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。其組成要素有以下三點:
 語法  語義  同步
數據與控制信息的結構或格式 。
需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 事件實現順序的詳細說明。
八、實體、協議、服務和服務訪問點
實體(entity)——表示任何可發送或接收信息的硬體或軟體進程。 協議——是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。
 在協議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。  要實現本層協議，還需要使用下層所提供的服務。
 本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協議。
 下面的協議對上面的服務用戶是透明的。
 協議是「水平的」，即協議是控制對等實體之間通信的規則。
 服務是「垂直的」，即服務是由下層向上層通過層間介面提供的。 同一系統相鄰兩層的實體進行交互的地方，稱為服務訪問點 SAP (Service Access Point)。
九、TCP/IP 的體系結構
路由器在轉發分組時最高只用到網路層，而沒有使用運輸層和應用層。

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書名：計算機網路第5版
作者名：謝希仁
豆瓣評分：7.9
出版社：電子工業出版社
出版年份：2008-1
頁數：402
內容介紹：
《計算機網路(第5版)》自1989年首次出版以來，於1994年、1999年和2003年分別出了修訂版。2006年8月本教材通過了教育部的評審，被納入普通高等教育「十一五」國家級規劃教材。《計算機網路》的第5版，在內容和結構方面都有了很大的修改。
作者介紹：
謝希仁，解放軍理工大學指揮自動化學院，教授，博士生導師。主要學術成果有：1986年完成總參通信部區域網辦公系統項目；1987年在《電子學報》發表「分組話音通信新進展」；為國內首次介紹分組數據通信；1991年完成國家自然科學基金項目「分組交換的話音數據通信系統」項目。1999年完成第一個軍用衛星通信系統網管中心的研製任務及「金橋網網管技術」項目等。上述科研項目分別獲得國家、軍隊和部級獎項。著有：《計算機網路》第1至第7版（「十一五國家級規劃教材」），曾兩次獲得國家級優秀教材獎，成為高校最受讀者歡迎的本國計算機網路教材。

⑶ 計算機網路自頂向下方法多久看完

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計算機網路自頂向下方法 【第一章 計算機網路及網際網路】 原創
2021-12-08 14:43:31
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目錄
1.1 什麼是網際網路
1.1.1 具體構成描述
1.1.2 服務描述
1.1.3 網路協議
1.2 網路邊緣
1.2.1 接入網
1.3 網路核心
1.3.1分組交換
1.3.2 電路交換
1.3.3 報文交換
1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
1.5 協議層次及其服務模型
1.1 什麼是網際網路
我們可以用兩種方式描述網際網路

1.1.1 具體構成描述
端系統(主機)：與網際網路相連的設備
端系統通過通信鏈路和分組交換機連接到一起
通信鏈路由不同的物理媒體組成，傳播速度用bit/s來計算
分組：當一台端系統要向另一台端系統發送數據時，發送端系統將數據分段，並為每段加上頭部位元組，由此形成的信息包叫分組
分組通過網路發送到接收端系統，在那裡被裝配成初始數據
分組交換機從它的一條入通信鏈路接收到達的消息，並從它的一條出通信鏈路轉發該條消息
最著名的分組交換機：路由器和鏈路層交換機
路由器通常用作網路核心
鏈路層交換機常用在接入網
一個分組所經歷的一系列的通信鏈路和分組交換機稱為通過網路的路徑
端系統通過**網際網路服務供應商(ISP)**接入網際網路中
每個ISP本身就是一個由多台分組交換機和通信鏈路組成的網路，各ISP為端系統提供了不同類型的網路接入
端系統，分組交換機和其他網路部件都需要運行一系列的協議
網際網路最重要的協議TCP/IP
IP協議定義了路由器和端系統之間交換的分組格式
在這里插入圖片描述

1.1.2 服務描述
分布式應用程序： 應用程序涉及在多個相互交換數據的端系統，故稱他們分布式應用程序。
與網際網路相連的端系統都有一個套接字介面，該介面規定了運行在端系統上的程序請求在網際網路基礎設施向另一個端系統上特定的目的程序交付數據的方式
網際網路套接字介面是一個發送程序必須遵守的規則合集
1.1.3 網路協議
在網際網路中，任何兩個以上的遠程通訊實體的所有活動都受協議的制約

協議定義了在兩個通訊實體之間交換的報文的格式和順序，以及報文的發送或接收一條報文或其他時間所採取的動作
1.2 網路邊緣
位於網路邊緣的主機又分為兩類：客戶和伺服器
客戶通常是桌面PC，智能手機等
伺服器是更強大的機器，用於存儲和發布Web頁面，郵件等
1.2.1 接入網
接入網：是將端系統物理連接到其邊緣路由器的網路
邊緣路由器 是端系統到任何其他遠程端系統的路徑上的第一台路由器
家庭接入有兩種最流行的類型：數字用戶線(DSL)和電纜
1.3 網路核心
網路核心： 又端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路
1.3.1分組交換
端系統之間彼此交換報文，報文可以執行一種控制功能，也可以包含數據
為了從源端系統向目的端系統發送一個報文，源將上報文劃分為較小的數據塊，稱為分組
分組以鏈路的最大傳輸速率的速度通過通信鏈路
多數分組交換機在鏈路的輸入端使用存儲轉發傳輸，是指在交換機開始向輸出鏈路傳輸該分組的第一個比特之前，必須接受到整個分組
每台分組交換機和多個鏈路連接，對於每條相連的鏈路，該分組交換機具有一個輸出緩存，它用於存儲路由器准備發往那條鏈路的分組
如果該鏈路正在傳輸其他分組，那麼該分組必須在輸出緩存等待，這叫排隊時延
一個到達的分組可能發現輸出緩存已經滿了的情況，此時將出現分組丟包的情況
每個端系統都有一個IP地址。當源主機向目的主機發送一個分組時，源在該分組的首部包含了目的主機的IP地址
1.3.2 電路交換
電路交換：在這個發送者可以發送信息之前，電話網路必修要先在發送者和接受者之間建立一條連接。這是條真正的連接，在發送者和接受者之間的交換機都是維持著的。
當網路把這個電路建立好之後，在這個網路中的鏈路的傳輸速率也是維持好的。所以發送者可以以穩定的速率傳輸數據給接收者
鏈路中的電路是通過頻分復用FDM和時分復用TDM來實現的
對於FDM，鏈路的頻譜由跨越鏈路創建的所有連接共享。在連接期間鏈路為每條連結專用一個頻率。
在電話網路中，這個頻寬通常是4kHz，該頻段的寬度稱為帶寬
對於TDM，時間被劃分為固定的幀，每個幀又被劃分為固定數量的時隙
電路交換和分組交換的區別：
電路交換的三個步驟：
建立連接（分配通信資源）
通話（一直佔用通信資源）
釋放連接（歸還通信資源）
1.3.3 報文交換
報文交換
一個應用發送信息的整體就是一個報文。
在數據交換過程中，要以整個信息作為一個整體，一次性轉發到下一個鄰接路由器上，路由器再把整個報文接收到，再決定這個報文怎麼轉發，從哪個介面轉發出去，直至目的主機。
在這里插入圖片描述

1.4 交換網中的時延，丟包和吞吐量
我們希望網際網路服務在任意兩個端系統之間隨心所欲的瞬間移動數據而沒有任何數據損失，但那時不可能的，

所以計算機網路要限制在端系統之間的吞吐量：每秒能夠傳送的數據量

當一個分組從一個節點到另一個節點，該分組在沿途的每個節點經受了不同的時延：節點處理時延，排隊時延，傳輸時延，傳播時延，這些時延累加就是節點總時延
節點處理時延： 檢查分組首部和決定將該分組導向何處需要的時間
排隊時延： 在隊列中，當分組在鏈路上等待傳輸時，經受排隊時延
傳輸時延： 路由器推出整個分組需要的時間
傳播時延： 將分組傳播到另一個節點需要的時間
在這里插入圖片描述

到達分組時發現隊列滿了。由於沒有地方存儲這個分組，路由器將丟棄該分組，形成丟包

一個節點的性能不止可以從時延看出來，也可以從丟包率看出來
吞吐量

吞吐量表示在單位時間內通過某個網路（或信道、介面）的數據量
吞吐量被常用於對現實世界中的網路的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網路；吞吐量受網路帶寬或額定速率的限制。
時延帶寬積

時延帶寬積 = 傳播時延 × 帶寬
若發送端連續發送數據，則在所發送的第一個bit即將到達終點時，發送端就已經發送了時延帶寬積個bit；
鏈路的時延帶寬積又稱為以bit為單位的鏈路長度。
往返時間RRT

在許多情況下，網際網路上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互；
我們有時候很需要知道雙向交互一次所需的時間。
利用率

信道利用率： 用來表示某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）
網路利用率： 全網路的信道利用率的加權平均；
利用率並非越高越好，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也會迅速增加，如下圖所示；
在這里插入圖片描述

丟包率
丟包率即分組丟失率，是指在一定的時間范圍內，傳輸過程中丟失的分組數量與總分組數量的比率；
分組丟失的兩個主要原因：分組誤碼，結點交換機緩存隊列滿（網路擁塞）。
1.5 協議層次及其服務模型
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⑷ 考研計算機408要用什麼資料

《考研計算機408》網路網盤資源下載鏈接:

提取碼: huc8

408的考試內容應該就是包括：數據結構，計算機操組成原理，操作系統，計算機網路。
考試參考用書：

《數據結構C語言》嚴蔚敏 清華大學出版社
《計算機組成原理》第2版 唐朔飛 高等教育出版社
《計算機操作系統(修訂版)》第4版 湯子瀛 西安電子科技大學出版社
《計算機網路(第五版)》第7版 謝希仁 電子工業出版社

⑸ 【山外筆記-計算機網路·第7版】第02章：物理層

[學習筆記]第02章_物理層-列印版.pdf

本章最重要的內容是：

（1）物理層的任務。

（2）幾種常用的信道復用技術。

（3）幾種常用的寬頻接入技術，主要是ADSL和FTTx。

1、物理層簡介

（1）物理層在連接各種計算機的傳輸媒體上傳輸數據比特流，而不是指具體的傳輸媒體。

（2）物理層的作用是盡可能地屏蔽掉傳輸媒體和通信手段的差異。

（3）用於物理層的協議常稱為物理層規程（procere），其實物理層規程就是物理層協議。

2、物理層的主要任務 ：確定與傳輸媒體的介面有關的一些特性。

（1）機械特性：指明介面所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等。

（2）電氣特性：指明在介面電纜的各條線上出現的電壓的范圍。

（3）功能特性：指明某條線上出現的某一電平的電壓的意義。

（4）過程特性：指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序。

3、物理層要完成傳輸方式的轉換。

（1）數據在計算機內部多採用並行傳輸方式。

（2）數據在通信線路（傳輸媒體）上的傳輸方式一般都是串列傳輸，即逐個比特按照時間順序傳輸。

（3）物理連接的方式：點對點、多點連接或廣播連接。

（4）傳輸媒體的種類：架空明線、雙絞線、對稱電纜、同軸電纜、光纜，以及各種波段的無線信道等。

1、數據通信系統的組成

一個數據通信系統可劃分為源系統（或發送端、發送方）、傳輸系統（或傳輸網路）和目的系統（或接收端、接收方）三大部分。

（1）源系統：一般包括以下兩個部分：

（2）目的系統：一般也包括以下兩個部分：

（3）傳輸系統：可以是簡單的傳輸線，也可以是連接在源系統和目的系統之間的復雜網路系統。

2、通信常用術語

（1）通信的目的是傳送消息（message），數據（data）是運送消息的實體。

（2）數據是使用特定方式表示的信息，通常是有意義的符號序列。

（3）信息的表示可用計算機或其他機器（或人）處理或產生。

（4）信號（signal）則是數據的電氣或電磁的表現。

3、信號的分類 ：根據信號中代表消息的參數的取值方式不同

（1）模擬信號/連續信號：代表消息的參數的取值是連續的。

（2）數字信號/離散信號：代表消息的參數的取值是離散的。

1、信道

（1）信道一般都是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。

（2）一條通信電路往往包含一條發送信道和一條接收信道。

（3）單向通信只需要一條信道，而雙向交替通信或雙向同時通信則都需要兩條信道（每個方向各一條）。

2、通信的基本方式 ：

（1）單向通信又稱為單工通信，只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。如無線電廣播、有線電廣播、電視廣播。

（2）雙向交替通信又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發送信息，但不能雙方同時發送/接收。

（3）雙向同時通信又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發送和接收信息。

3、調制 （molation）

（1）基帶信號：來自信源的信號，即基本頻帶信號。許多信道不能傳輸基帶信號，必須對其進行調制。

（2）調制的分類

4、基帶調制常用的編碼方式 （如圖2-2）

（1）不歸零制：正電平代表1，負電平代表0。

（2）歸零制：正脈沖代表1，負脈沖代表0。

（3）曼徹斯特：編碼位周期中心的向上跳變代表0，位周期中心的向下跳變代表1。也可反過來定義。

（4）差分曼徹斯特：編碼在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。

5、帶通調制的基本方法

（1）調幅（AM）即載波的振幅隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於無載波或有載波輸出。

（2）調頻（FM）即載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於頻率f1或f2。

（3）調相（PM）即載波的初始相位隨基帶數字信號而變化。例如，0或1分別對應於相位0度或180度。

（4）多元制的振幅相位混合調制方法：正交振幅調制QAM（Quadrature Amplitude Molation）。

1、信號失真

（1）信號在信道上傳輸時會不可避免地產生失真，但在接收端只要從失真的波形中能夠識別並恢復出原來的碼元信號，那麼這種失真對通信質量就沒有影響。

（2）碼元傳輸的速率越高，或信號傳輸的距離越遠，或雜訊干擾越大，或傳輸媒體質量越差，在接收端的波形的失真就越嚴重。

2、限制碼元在信道上的傳輸速率的因素

（1）信道能夠通過的頻率范圍

（2）信噪比

3、香農公式 （Shannon）

（1）香農公式（Shannon）：C = W*log2(1+S/N) (bit/s)

（2）香農公式表明：信道的帶寬或信道中的信噪比越大，信息的極限傳輸速率就越高。

（3）香農公式指出了信息傳輸速率的上限。

（4）香農公式的意義：只要信息傳輸速率低於信道的極限信息傳輸速率，就一定存在某種辦法來實現無差錯的傳輸。

（5）在實際信道上能夠達到的信息傳輸速率要比香農的極限傳輸速率低不少,是因為香農公式的推導過程中並未考慮如各種脈沖干擾和在傳輸中產生的失真等信號損傷。

1、傳輸媒體

傳輸媒體也稱為傳輸介質或傳輸媒介，是數據傳輸系統中在發送器和接收器之間的物理通路。

2、傳輸媒體的分類

（1）導引型傳輸媒體：電磁波被導引沿著固體媒體（雙絞線、同軸電纜或光纖）傳播。

（2）非導引型傳輸媒體：是指自由空間，電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。

1、雙絞線

（1）雙絞線也稱為雙扭線， 即把兩根互相絕緣的銅導線並排放在一起，然後用規則的方法絞合（twist）起來。絞合可減少對相鄰導線的電磁干擾。

（2）電纜：通常由一定數量的雙絞線捆成，在其外麵包上護套。

（3）屏蔽雙絞線STP（Shielded Twisted Pair）：在雙絞線的外面再加上一層用金屬絲編織成的屏蔽層，提高了雙絞線抗電磁干擾的能力。價格比無屏蔽雙絞線UTP（Unshielded Twisted Pair）要貴一些。

（4）模擬傳輸和數字傳輸都可以使用雙絞線，其通信距離一般為幾到十幾公里。

（5）雙絞線布線標准

（6）雙絞線的使用

2、同軸電纜

（1）同軸電纜由內導體銅質芯線（單股實心線或多股絞合線）、絕緣層、網狀編織的外導體屏蔽層（也可以是單股的）以及保護塑料外層所組成。

（2）由於外導體屏蔽層的作用，同軸電纜具有很好的抗干擾特性，被廣泛用於傳輸較高速率的數據。

（3）同軸電纜主要用在有線電視網的居民小區中。

（4）同軸電纜的帶寬取決於電纜的質量。目前高質量的同軸電纜的帶寬已接近1GHz。

3、光纜

（1）光纖通信就是利用光導纖維（簡稱光纖）傳遞光脈沖來進行通信。有光脈沖為1，沒有光脈沖為0。

（2）光纖是光纖通信的傳輸媒體。

（3）多模光纖：可以存在多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。光脈沖在多模光纖中傳輸時會逐漸展寬，造成失真，多模光纖只適合於近距離傳輸。

（4）單模光纖：若光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，可使光線一直向前傳播，而不會產生多次反射。單模光纖的纖芯很細，其直徑只有幾個微米，製造起來成本較高。

（5）光纖通信中常用的三個波段中心：850nm，1300nm和1550nm。

（6）光纜：一根光纜少則只有一根光纖，多則可包括數十至數百根光纖，再加上加強芯和填充物，必要時還可放入遠供電源線，最後加上包帶層和外護套。

（7）光纖的優點

1、無線傳輸

（1）無線傳輸是利用無線信道進行信息的傳輸，可使用的頻段很廣。

（2）LF，MF和HF分別是低頻（30kHz-300kHz）、中頻（300kHz-3MH z）和高頻（3MHz-30MHz）。

（3）V，U，S和E分別是甚高頻（30MHz-300MHz）、特高頻（300MHz-3GHz）、超高頻（3GHz-30GHz）和極高頻（30GHz-300GHz），最高的一個頻段中的T是Tremendously。

2、短波通信： 即高頻通信，主要是靠電離層的反射傳播到地面上很遠的地方，通信質量較差。

3、無線電微波通信

（1）微波的頻率范圍為300M Hz-300GHz（波長1m-1mm），但主要使用2~40GHz的頻率范圍。

（2）微波在空間中直線傳播，會穿透電離層而進入宇宙空間，傳播距離受到限制，一般只有50km左右。

（3）傳統的微波通信主要有兩種方式，即地面微波接力通信和衛星通信。

（4）微波接力通信：在一條微波通信信道的兩個終端之間建立若干個中繼站，中繼站把前一站送來的信號經過放大後再發送到下一站，故稱為「接力」，可傳輸電話、電報、圖像、數據等信息。

（5）衛星通信：利用高空的人造同步地球衛星作為中繼器的一種微波接力通信。

（6）無線區域網使用ISM無線電頻段中的2.4GHz和5.8GHz頻段。

（7）紅外通信、激光通信也使用非導引型媒體，可用於近距離的筆記本電腦相互傳送數據。

1、復用（multiplexing）技術原理

（1）在發送端使用一個復用器，就可以使用一個共享信道進行通信。

（2）在接收端再使用分用器，把合起來傳輸的信息分別送到相應的終點。

（3）復用器和分用器總是成對使用，在復用器和分用器之間是用戶共享的高速信道。

（4）分用器（demultiplexer）的作用：把高速信道傳送過來的數據進行分用，分別送交到相應的用戶。

2、最基本的復用

（1）頻分復用FDM（Frequency Division Multiplexing）

（2）時分復用TDM（Time Division Multiplexing）：

3、統計時分復用STDM （Statistic TDM）

（1）統計時分復用STDM是一種改進的時分復用，能明顯地提高信道的利用率。

（2）集中器（concentrator）：將多個用戶的數據集中起來通過高速線路發送到一個遠地計算機。

（3）統計時分復用使用STDM幀來傳送數據，每一個STDM幀中的時隙數小於連接在集中器上的用戶數。

（4）STDM幀不是固定分配時隙，而是按需動態地分配時隙，提高了線路的利用率。

（5）統計復用又稱為非同步時分復用，而普通的時分復用稱為同步時分復用。

（6）STDM幀中每個時隙必須有用戶的地址信息，這是統計時分復用必須要有的和不可避免的一些開銷。

（7）TDM幀和STDM幀都是在物理層傳送的比特流中所劃分的幀。和數據鏈路層的幀是完全不同的概念。

（8）使用統計時分復用的集中器也叫做智能復用器，能提供對整個報文的存儲轉發能力，通過排隊方式使各用戶更合理地共享信道。此外，許多集中器還可能具有路由選擇、數據壓縮、前向糾錯等功能。

1、波分復用WDM （Wavelength Division Multiplexing）

波分復用WDM是光的頻分復用，在一根光纖上用波長來復用兩路光載波信號。

2、密集波分復用DWDM （Dense Wavelength Division Multiplexing）

密集波分復用DWDM是在一根光纖上復用幾十路或更多路數的光載波信號。

1、碼分復用CDM （Code Division Multiplexing）

（1）每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。

（2）各用戶使用經過特殊挑選的不同碼型，因此各用戶之間不會造成干擾。

（3）碼分復用最初用於軍事通信，現已廣泛用於民用的移動通信中，特別是在無線區域網中。

2、碼分多址CDMA （Code Division Multiple Access）。

（1）在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片（chip）。通常m的值是64或128。

（2）使用CDMA的每一個站被指派一個唯一的m bit碼片序列（chip sequence）。

（3）一個站如果發送比特1，則發送m bit碼片序列。如果發送比特0，則發送該碼片序列的二進制反碼。

（4）發送信息的每一個比特要轉換成m個比特的碼片，這種通信方式是擴頻通信中的直接序列擴頻DSSS。

（5）CDMA系統給每一個站分配的碼片序列必須各不相同，並且還互相正交（orthogonal）。

（6）CDMA的工作原理：現假定有一個X站要接收S站發送的數據。

（7）擴頻通信（spread spectrum）分為直接序列擴頻DSSS（Direct Sequence Spread Spectrum）和跳頻擴頻FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）兩大類。

早起電話機用戶使用雙絞線電纜。長途干線採用的是頻分復用FDM的模擬傳輸方式，現在大都採用時分復用PCM的數字傳輸方式。現代電信網，在數字化的同時，光纖開始成為長途干線最主要的傳輸媒體。

1、早期的數字傳輸系統最主要的缺點：

（1）速率標准不統一。互不兼容的國際標准使國際范圍的基於光纖的高速數據傳輸就很難實現。

（2）不是同步傳輸。為了節約經費，各國的數字網主要採用准同步方式。

2、數字傳輸標准

（1）同步光纖網SONET（Synchronous Optical Network）

（2）同步數字系列SDH（Synchronous Digital Hierarchy）

（3）SDH/SONET定義了標准光信號，規定了波長為1310nm和1550nm的激光源。在物理層定義了幀結構。

（4）SDH/SONET標準的制定，使北美、日本和歐洲三種不同的數字傳輸體制在STM-1等級上獲得了統一，第一次真正實現了數字傳輸體制上的世界性標准。

互聯網的發展初期，用戶利用電話的用戶線通過數據機連接到ISP，速率最高只能達到56kbit/s。

從寬頻接入的媒體來看，寬頻接入技術可以分為有線寬頻接入和無線寬頻接入兩大類。

1、非對稱數字用戶線ADSL （Asymmetric Digital Subscriber Line）

（1）ADSL技術是用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造，使它能夠承載寬頻數字業務。

（2）ADSL技術把0-4kHz低端頻譜留給傳統電話使用，把原來沒有被利用的高端頻譜留給用戶上網使用。

（3）ADSL的ITU的標準是G.992.1（或稱G.dmt，表示它使用DMT技術）。

（4）「非對稱」是指ADSL的下行（從ISP到用戶）帶寬都遠遠大於上行（從用戶到ISP）帶寬。

（5）ADSL的傳輸距離取決於數據率和用戶線的線徑（用戶線越細，信號傳輸時的衰減就越大）。

（6）ADSL所能得到的最高數據傳輸速率還與實際的用戶線上的信噪比密切相關。

2、ADSL數據機的實現方案 ：離散多音調DMT（Discrete Multi-Tone）調制技術

（1）ADSL在用戶線（銅線）的兩端各安裝一個ADSL數據機。

（2）「多音調」就是「多載波」或「多子信道」的意思。

（3）DMT調制技術採用頻分復用的方法，把40kHz-1.1MHz的高端頻譜劃分為許多子信道。

（4）當ADSL啟動時，用戶線兩端的ADSL數據機就測試可用的頻率、各子信道受到的干擾情況，以及在每一個頻率上測試信號的傳輸質量。

（5）ADSL能夠選擇合適的調制方案以獲得盡可能高的數據率，但不能保證固定的數據率。

3、數字用戶線接入復用器DSLAM （DSL Access Multiplexer）

（1）數字用戶線接入復用器包括許多ADSL數據機。

（2）ADSL數據機又稱為接入端接單元ATU（Access Termination Unit）。

（3）ADSL數據機必須成對使用，因此把在電話端局記為ATU-C，用戶家中記為ATU-R。

（4）ADSL最大的好處就是可以利用現有電話網中的用戶線（銅線），而不需要重新布線。

（5）ADSL數據機有兩個插口：

（6）一個DSLAM可支持多達500-1000個用戶。

4、第二代ADSL

（1）ITU-T已頒布了G系列標准，被稱為第二代ADSL，ADSL2。

（1）第二代ADSL通過提高調制效率得到了更高的數據率。

（2）第二代ADSL採用了無縫速率自適應技術SRA（Seamless Rate Adaptation），可在運營中不中斷通信和不產生誤碼的情況下，根據線路的實時狀況，自適應地調整數據率。

（3）第二代ADSL改善了線路質量評測和故障定位功能。

5、ADSL技術的變型 ：xDSL

ADSL並不適合於企業，為了滿足企業的需要，產生了ADSL技術的變型：xDSL。

（1）對稱DSL（Symmetric DSL，SDSL）：把帶寬平均分配到下行和上行兩個方向，每個方向的速度分別為384kbit/s或1.5Mbit/s，距離分別為5.5km或3km。

（2）HDSL（High speed DSL）：使用一對線或兩對線的對稱DSL，是用來取代T1線路的高速數字用戶線，數據速率可達768KBit/s或1.5Mbit/s，距離為2.7-3.6km。

（3）VDSL（Very high speed DSL）：比ADSL更快的、用於短距離傳送（300-1800m），即甚高速數字用戶線，是ADSL的快速版本。

1、光纖同軸混合網HFC （Hybrid Fiber Coax）

（1）光纖同軸混合網HFC是在有線電視網的基礎上改造開發的一種居民寬頻接入網。

（2）光纖同軸混合網HFC可傳送電視節目，能提供電話、數據和其他寬頻交互型業務。

（3）有線電視網最早是樹形拓撲結構的同軸電纜網路，採用模擬技術的頻分復用進行單向廣播傳輸。

2、光纖同軸混合網HFC的主要特點：

（1）HFC網把原有線電視網中的同軸電纜主幹部分改換為光纖，光纖從頭端連接到光纖結點（fiber node）。

（2）在光纖結點光信號被轉換為電信號，然後通過同軸電纜傳送到每個用戶家庭。

（3）HFC網具有雙向傳輸功能，而且擴展了傳輸頻帶。

（4）連接到一個光纖結點的典型用戶數是500左右，但不超過2000。

3、電纜數據機 （cable modem）

（1）模擬電視機接收數字電視信號需要把機頂盒（set-top box）的設備連接在同軸電纜和電視機之間。

（2）電纜數據機：用於用戶接入互聯網，以及在上行信道中傳送交互數字電視所需的一些信息。

（3）電纜數據機可以做成一個單獨的設備，也可以做成內置式的，安裝在電視機的機頂盒裡面。

（4）電纜數據機不需要成對使用，而只需安裝在用戶端。

（5）電纜數據機必須解決共享信道中可能出現的沖突問題，比ADSL數據機復雜得多。

信號在陸地上長距離的傳輸，已經基本實現了光纖化。遠距離的傳輸媒體使用光纜。只是到了臨近用戶家庭的地方，才轉為銅纜（電話的用戶線和同軸電纜）。

1、多種寬頻光纖接入方式FTTx

（1）多種寬頻光纖接入方式FTTx，x可代表不同的光纖接入地點，即光電轉換的地方。

（2）光纖到戶FTTH（Fiber To The Home）：把光纖一直鋪設到用戶家庭，在光纖進入用戶後，把光信號轉換為電信號，可以使用戶獲得最高的上網速率。

（3）光纖到路邊FTTC（C表示Curb）

（4）光纖到小區FTTZ（Z表示Zone）

（5）光纖到大樓FTTB（B表示Building）

（6）光纖到樓層FTTF（F表示Floor）

（7）光纖到辦公室FTTO（O表示Office）

（8）光纖到桌面FTTD（D表示Desk）

2、無源光網路PON （Passive Optical Network）

（1）光配線網ODN（Optical Distribution Network）：在光纖干線和廣大用戶之間，鋪設的轉換裝置，使得數十個家庭用戶能夠共享一根光纖干線。

（2）無源光網路PON（Passive Optical Network），即無源的光配線網。

（3） 無源：表明在光配線網中無須配備電源，因此基本上不用維護，其長期運營成本和管理成本都很低。

（4）光配線網採用波分復用，上行和下行分別使用不同的波長。

（5）光線路終端OLT（ Optical Line Terminal）是連接到光纖干線的終端設備。

（6）無源光網路PON下行數據傳輸

（7）無源光網路PON上行數據傳輸

當ONU發送上行數據時，先把電信號轉換為光信號，光分路器把各ONU發來的上行數據匯總後，以TDMA方式發往OLT，而發送時間和長度都由OLT集中控制，以便有序地共享光纖主幹。

（8）從ONU到用戶的個人電腦一般使用乙太網連接，使用5類線作為傳輸媒體。

（9）從總的趨勢來看，光網路單元ONU越來越靠近用戶的家庭，即「光進銅退」。

3、無源光網路PON的種類

（1）乙太網無源光網路EPON（Ethernet PON）

（2）吉比特無源光網路GPON（Gigabit PON）

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書名：計算機網路（第7版）

作者：謝希仁

豆瓣評分：8.8

出版社：電子工業出版社

出版年份：2017-1

頁數：464

內容簡介：

本書自1989年首次出版以來，曾於1994年、1999年、2003年、2008年和2013年分別出了修訂版。在2006年本書通過了教育部的評審，被納入普通高等教育「十一五」國家級規劃教材；2008年出版的第5版獲得了教育部2009年精品教材稱號。2013年出版的第6版是「十二五」普通高等教育本科國家級規劃教材。

目前2017年發行的第7版又在第6版的基礎上進行了一些修訂。 全書分為9章，比較全面系統地介紹了計算機網路的發展和原理體系結構、物理層、數據鏈路層（包括區域網）、網路層、運輸層、應用層、網路安全、互聯網上的音頻/視頻服務，以及無線網路和移動網路等內容。各章均附有習題（附錄A給出了部分習題的答案和提示）。

本書的特點是概念准確、論述嚴謹、內容新穎、圖文並茂，突出基本原理和基本概念的闡述，同時力圖反映計算機網路的一些最新發展。本書可供電氣信息類和計算機類專業的大學本科生和研究生使用，對從事計算機網路工作的工程技術人員也有參考價值。

作者簡介：

謝希仁，解放軍理工大學指揮自動化學院，教授，博士生導師。主要學術成果有：1986年完成總參通信部區域網辦公系統項目；1987年在《電子學報》發表「分組話音通信新進展」；為國內首次介紹分組數據通信；1991年完成國家自然科學基金項目「分組交換的話音數據通信系統」項目。1999年完成第一個軍用衛星通信系統網管中心的研製任務及「金橋網網管技術」項目等。上述科研項目分別獲得國家、軍隊和部級獎項。著有：《計算機網路》第1至第7版（「十一五國家級規劃教材」），曾兩次獲得國家級優秀教材獎，成為高校最受讀者歡迎的本國計算機網路教材。