计算机网络与数据通信基础

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1、第1章计算机网络与数据通信基础21世纪是信息社会和知识经济时代。计算技术多年的发展经历表明，信息社会的基础设施就是计算机、通信业和网络。现在，计算机网络技术的迅速发展和Internet的普及，使人们更深刻地体会到计算机网络已渗透到人们的工作的各个方面，并且对人们的日常生活甚至思想产生了较大的影响。下面我们就来学习计算机网络的基础知识以及网络通信知识。本章学习要点：Ø计算机网络的形成与发展Ø计算机网络的组成与结构Ø计算机网络的分类与应用Ø计算机网络的发展趋势Ø数据通信服务Ø信道及其主要特性Ø数据编码Ø多路复用技术Ø数据交换技术1.1计算机网络的形成与发展计算机网

2、络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化，在当今社会经济中起着非常重要的作用，它对人类社会的进步做出了巨大贡献。下面我们来学习计算机网络的产生、发展和未来计算机网络的发展趋势。1.1.1计算机网络的产生自从有了计算机，计算机技术和通信技术就开始结合。早在1951年，美国麻省理工学院林肯实验室就开始为美国空军设计称为SAGE的自动化地面防空系统，该系统最终于1963年建成，被认为是计算机和通信技术结合的先驱。在20世纪50年代初，美国航空公司与IBM公司开始联合研究计算机通信技术应用于民用系统方面的技术，并于60年代初投入使

3、用飞机订票系统SABRE-I。后来，1968年美国通用电气公司投入运行了最大的商用数据处理网络信息服务系统，该系统具有交互处理和批处理能力，由于地理范围大，因此可以利用时差充分利用资源。早期的计算机通信网络中，为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，已经使用了多点通信线路、终端集中器以及前端处理机等技术。这些技术对以后计算机网络的发展有着深刻的影响。例如，以多点线路连接的终端和主机间的通信建立过程，可以用主机对各终端轮询或者是由各终端连接成雏菊链的形式实现。1966年12月，罗伯茨开始全面负责ARPA网的筹建。经过近一年的研究，罗伯茨选择了一种名为IMP（接

4、口信号处理机，路由器的前身）的技术，来解决网络间计算机的兼容问题，并首次使用了“分组交换”（PacketSwitching）作为网间数据传输的标准。这两项关键技术的结合为ARPA网奠定了重要的技术基础，创造了一种更高效、更安全的数据传递模式。1968年，一套完整的设计方案正式启用。同年，首套ARPA网的硬件设备问世。1969年10月，罗伯茨完成了首个数据包通过ARPA网由UCLA（加州大学洛杉矶分校）出发，经过漫长的海岸线，完整无误地抵达斯坦福大学的实验。在这之后，罗伯茨还不断地完善ARPA网技术，从网络协议、操作系统再到电子邮件。1969年12月，Inter

5、net的前身——美国的ARPA网投入运行，它标志着计算机网络的兴起。该计算机网络系统是一种分组交换网。分组交换技术使计算机网络的概念、结构和网络设计方面都发生了根本性的变化，并为后来的计算机网络打下了坚实的基础。20世纪80年代初，随着个人计算机的推广，各种基于个人计算机的局域网纷纷出台。这个时期计算机局域网系统的典型结构是在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构，即为所有联网个人计算机设置一台专用的可共享的网络文件服务器。每台个人计算机用户的主要任务仍在自己的计算机上运行，仅在需要访问共享磁盘文件时才通过网络访问文件服务器，实现了计算机网络中各计算机之间的

6、协同工作。由于使用了较PSTN速率高得多的同轴电缆、光纤等高速传输介质，使个人计算机网上访问共享资源的速率和效率大大提高。这种基于文件服务器的计算机网络对网内计算机进行了分工：个人计算机面向用户，计算机服务器专用于提供共享文件资源，这就形成了客户机/服务器模式。计算机网络系统是非常复杂的系统，计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题，为实现计算机网络通信，计算机网络采用的是分层解决网络技术问题的方法。但是，由于存在不同的分层网络系统体系结构，它们的产品之间很难实现互联。为此，在20世纪80年代早期，国际标准化组织ISO正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”O

7、SI国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化。进入20世纪90年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII后，全世界许多国家纷纷制定和建立本国的NII，从而极大地推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入了一个崭新的阶段。目前，全球以美国为核心的高速计算机互联网络即Internet已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。1.1.2计算机网络的发展世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanc

8、edResearchProjectsA