信息通信网络概论课件：Chapter6-MediumAccessControl-LAN-2

Chapter 3 Switch Technology Fundamentals
Packet Switching: Multiplexing/Demultiplexing
• Data from any conversation can be transmitted at any given time
Example:
L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps transmission delay = 15sec
Chapter 3 Switch Technology Fundamentals
Packet Switching: Message Segmenting
Now break up the message into 5000 packets
Packet-switching: store-and-forward
L
R
R
R
●Takes L/R seconds to transmit (push out) packet of L bits on to link or R bps ● Entire packet must arrive at router before it can be transmitted on next link: store and forward ● delay = 3L/R (assuming zero propagation delay)
Timing in Message Switching
Host 1
Node 1
Node 2
Host 2
DATA DATA DATA
Chapter 3 Switch Technology Fundamentals

❖ 计算机网络按照其分布范围的大小分为局域 网（LAN）、城域网（MAN）和广域网 （WAN）。
❖ 计算机网络按实现互连的通信技术或通信规 程分为数字数据网(DDN)、分组交换网、帧 中继网和ATM宽带网等。
通信网络结构常识
第三章 数字移动通信
.
通信网络结构常识
第三章 数字移动通信
❖ 一.移动通信系统的组成 ❖ 由移动交换中心(MSC)、基站（BS）、移动
第一节 电信网概念
❖ 一.电信网定义 ❖ 1.什么是电信网 ❖ 电信网是由电信终端、节（结）点和传
输链路相互有机连接起来，以实现在两个或 更多的规定电信端点之间提供连接或非连接 传输的通信体系。
通信网络结构常识
电信网从概念上分为装备网、业务网和支 撑网。 （1） 装备网：终端设备、传输设备、交 换设备 （2） 业务网：终端、传输、交换和网路 技术 （3） 支撑网：为保证业务网正常运行， 增强网络功能，提高全网服务质量而形成 的，传递控制监测及信令等信号的网路。 按功能分为信令网、同步网和管理网。
❖ 能实现全球漫游：用户可以在整个系统甚至全球范 围内漫游 ，且可以在不同的速率、不同的运动状态 下获得有服务质量的保证；
❖ 能提供多种业务：提供话音、可变速率的数据、活 动视频，特别是多媒体业务；
❖ 能适应多种环境：可以综合现有的公众电话交换网 （PSTN）、综合业务数字网、无绳系统、地面移 动通信系统、卫星通信系统、提供无缝隙的覆盖；
技术在两个功能单元之间传递数据信息，它 可实现计算机与计算机、计算机与终端以及 终端与终端之间的数据信息传递。 ❖ 它以传送数据信息为主的通信。数据通信传 递数据的目的不仅是为了交换，而主要是为 了利用计算机能够对数据进行处理.
通信网络结构常识

Fig. The philosopher – translator – secretary architecture
Design Issues for the Layers (1)
Addressing
Mechanism for identifying senders and receivers: addressing to specify a party
Network Architecture Models
A reference model that describes the layers of hardware and software necessary to transmit data between two points. Reference models are necessary to increase the likelihood that different components from different manufacturers will converse. There are two standard models that are important: The OSI Model, and the Internet Model.
data link
data ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱink
physical
physical
physical
physical
Network
End Host End Host
TCP/IP Architecture
Host A 4 3 2 1 Application Transport IP Network interface Net 1
The Department of Radio Engineering

传输介质
双绞线、同轴电缆、光纤等。
特性
传输速率、传输距离、传输带宽、抗干扰能力等。
有线通信系统组成与工作原理
系统组成
发送端、传输介质、接收端。
工作原理
信号的调制与解调、信号的编码与解码等。
有线通信技术的应用与发展趋势
应用
固定电话通信、宽带接入、局域网等。
发展趋势
高速化、大容量化、网络化等。
06 现代通信技术前沿
量子通信技术
01
量子通信技术概述
量子通信技术是一种基于量子力学原理的通信方式，具有高度安全性、
可靠性和保密性，是未来通信技术的发展方向之一。
02
量子通信技术应用
量子通信技术的应用前景广阔，包括国家安全、金融、医疗等领域，能
够为重要信息的传输提供更加可靠和安全的保障。
03
量子通信技术发展
目前量子通信技术还处于发展阶段，需要进一步的技术突破和产业化推
通信技术的发展历程
古代通信方式
如烽火、鼓声、信号旗等。
现代通信方式
无线通信技术的飞速发展，如移动通信、卫 星通信等。
近代通信方式
如电报、电话等有线通信技术的发展。
未来通信技术
量子通信、光通信等前沿技术的研究和应用 。
通信技术的应用领域
广播电视行业
广播电视信号传输 和接收。
交通领域
铁路、公路、航空 、航海等方面的通 信。
别表示二进制数中的1和0。
数字通信技术
数字通信技术主要包括脉冲编码 调制（PCM）、增量调制（ΔM ）和脉宽调制（PWM）等，这 些技术将连续的模拟信号转换为
离散的数字信号。
数字通信的特点
数字通信具有抗干扰能力强、信 号失真小、保密性好等优点，但 同时存在占用频带宽通信的比较

根据传输媒介的不同，通信可以分为 有线通信和无线通信；根据传输信号 的性质，通信可以分为模拟通信和数 字通信。
通信系统的基本组成
发送设备
将信息转换为适合传输的信号 ，如调制器、编码器等。
接收设备
将传输中的信号转换为原始信 息，如解调器、解码器等。
信息源
产生需要传输的信息，如声音 、图像、文字等。
信道
07
通信系统安全与保密
通信系统安全威胁
01
窃听
未经授权的第三方通过非法手段获 取通信内容，导致信息泄露。
假冒
未经授权的第三方冒充合法用户进 行通信，导致身份欺诈。
03
02
篡改
未经授权的第三方对通信内容进行 修改，导致信息失真。
拒绝服务
通过大量请求或攻击使通信系统无 法正常工作，导致服务瘫痪。
04
数字通信原理
数字通信是通过离散的电信号传输信息的方式，其信号只有0和1 两种状态，可以表示二进制数位。
数字通信的优点
数字通信的优点在于抗干扰能力强、传输质量稳定、保密性好，适 用于传输数据、文本、图像等离散信号。
数字通信的缺点
数字通信的缺点在于实现复杂、成本高，需要高带宽和高速处理能 力。
模拟信号与数字信号的转换
03
信号与噪声
信号的分类与特性
模拟信号
连续变化的物理量表示的信息。
信号的频率
表示信号中周期性变化的次数。
数字信号
离散的二进制数表示的信息。
信号的振幅
表示信号的强度或幅度。
噪声的来源与特性
自然噪声
如雷电、风暴等自然现象产生的噪声 。
人为噪声
如机械、电气等人为活动产生的噪声 。
噪声的频率分布

Coordination in sharing medium involves using bandwidth
(explicitly or implicitly)
Difficulty of coordination commensurate with delaybandwidth product
& remote campuses of University of Hawaii
Simplest solution: just do it
A station transmits whenever it has one frames are transmitted, they interfere with
downlink f4
Scheduling: Polling
Data
Poll1
Poll2
to M
Data from 1 Data from 2
Scheduling: Token-Passing
Ring networks
token
Data to M
token
Station that holds token transmits into ring
Random access & polling
Selecting a Medium Access Control
Applications
What type of traffic?
Voice streams? Steady traffic, low delay/jitter
Data? Short messages? Web page downloads?
Station B needs to be quiet tprop before and after time when

第1章 绪 论
共享连接
交换机
交换机
(a)
(b)
图1.2 点到点的网络与交换式网络
第1章 绪 论
“交换”概念背后的思想是：让网络根据用户实际的需求为 其分配通信所需的网络资源，即用户有通信需求时，网络为其 分配资源，通信结束后，网络再回收分配给用户的资源，让其 他用户使用，从而达到网络资源共享，降低通信成本的目的。 其中，网络负责管理和分配的最重要资源就是通信线路上的带 宽资源，而网络为此付出的代价是，需要一套复杂的控制机制 来实现这种“按需分配”。因此从资源分配的角度来看，不同 的网络技术之间的差异，主要体现在分配、管理网络资源策略 上的差异，它们直接决定了网络中交换、传输、控制等具体技 术的实现方式。一般来讲，简单的控制策略，通常资源利用率 不高，若要提高资源利用率，则需要以提高网络控制复杂度为 代价。现有的各类交换技术，都根据实际业务的需求，在资源 利用率和控制复杂度之间做了某种程度的折衷。
(3) 信令功能。负责呼叫控制和连接的建立、监视、释放等。
(4) 其他控制功能。路由信息的更新和维护、计费、话务统 计、维护管理等。
第1章 绪 论
用户 接口
交换 功能
中继 接口
控制功能 信令功能
图1.3 交换节点的基本功能结构
第1章 绪 论 3) 业务节点
最常见的业务节点有智能网中的业务控制节点(SCP)、智能 外设、语音信箱系统，以及Internet上的各种信息服务器等。它 们通常由连接到通信网络边缘的计算机系统、数据库系统组成。 其主要功能是：
第1章 绪 论
在交换式网络中，用户终端至交换节点可以使用有线接入 方式，也可以采用无线接入方式；可以采用点到点的接入方式， 也可以采用共享介质的接入方式。传统有线电话网中使用有线、 点到点的接入方式，即每个用户使用一条单独的双绞线接入交 换节点。如果多个用户采用共享介质方式接入交换节点，则需 解决多址接入的问题。目前常用的多址接入方式有：频分多址 接入(FDMA)、时分多址接入(TDMA)、码分多址接入(CDMA)、 随机多址接入等。例如CDMA移动通信网中，就采用了无线、 共享介质、码分多址接入方式；在宽带接入网中，也多采用了 共享介质方式接入。

第31页
4．网卡
网卡又称网络适配器，通信线路通过它与 计算机相连接。网卡负责将用户要传递的 数据转换为网络上其他设备能够识别的公 共格式，通过网络介质传输。
第32页
5．中继器/集线器/交换机
（1）中继器（Repeater）
►用于同一网络中两个相同网络段的连接。对传 输中的数字信号进行再生放大，用以扩展局域 网中连接设备的传输距离。
（1）双绞线
►屏蔽双绞线（STP）
第29页
3．传输介质
（2）同轴电缆
►同轴电缆是指有两个同心导体，而导体和屏蔽 层又共用同一轴心的电缆。它是计算机网络中 使用广泛的另外一种线材。由于它在主线外包 裹绝缘材料，在绝缘材料外面又有一层网状编 织的金属屏蔽网线，所以能很好的阻隔外界的 电磁干扰，提高通讯质量。同轴电缆分为细缆 （RG-58）和粗缆（RG-11）两种。
►是计算机通过网络通讯所使用的语言，是为 网络通信中的数据交换制定的共同遵守的规 则、标准和约定，协议是一组形式化的描述， 是计算机网络软硬件开发的依据。
第20页
四、计算机网络的体系结构
3、OSI/RM（开放系统互联参考模型）
► 1984年，国际标准组织（ISO）公布了一个作 为未来网络体系结构的模型，该模型被称作开 放系统互联参考模型（OSI/RM）。
第14页
总线型结构优缺点
总线拓扑的优点是结构简单，便于扩充结 点，任一结点上的故障不会引起整个网络 的使用；缺点是总线故障诊断和隔离困难， 网络对总线故障较为敏感。
第15页
3、环型结构
环型拓扑是将各相邻站点互相连接，最终 形成闭合环。在环型拓扑结构的网络上， 数据传输方向固定，在站点之间单向传输， 不存在路径选择问题，当信号被传递给相 邻站点时，相邻站点对该信号进行了重新 传输，以此类推，这种方法提供了能够穿 越大型网络的可靠信号。

Data connection
– Set up using Telnet protocol on well-known port 21
– To perform file transfer, obtain lists of files, directories
– FTP commands & replies between protocol interpreters
through the Internet • Hypertext documents: text, graphics, images, hyperlinks • Documents prepared using Hypertext Markup Language
(HTML)
6
HTTP Protocol
serverdoeskeepanyinformationaboutclienthttpoverviewcontinued因特网serverwwwtsinghuaeducn链接到url的超链http使用此tcp连接browserprogramserverprogramhttpclient清华大学院系设置tcpconnectionsetuptcpconnectionreleasehttpresponse响应文档httprequest请求文档httpproxyserverwebusersgeneratelargetrafficvolumestrafficcausescongestioncanimprovedelayperformancereducetrafficmovingcontentserverscloserwebproxyserverscachewebinformationcustomerbrowsersconfiguredfirstaccessispsproxyserversproxyrepliesimmediatelywhenhasrequestedobject10proxyserver

2021/1/15
4
通信网的定义
➢通信网是由一定数量的节点和连接节点的 传输链路组合在一起，以实现两个或多个 规定点之间信息传输的通信体系。
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5
通信网的构成要素
➢ 硬件
终端设备 传输链路
路由、交换设备 ➢ 软件
信令 协议 路由方案 网路结构 编号计划 资费制度 质量标准
支持泛在通信
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50
无线移动通信技术的演进格局
2000 2002
2006
2009 2010
10‘s of kb/s < 2 Mb/s
< 30 Mb/s
< 100 Mb/s
2G
| 3G
|3.5G
|3.9G
GSM
诺基亚 爱立信
WCDMA 诺基亚,爱立信,华为
TD-SCDMA 大唐，西门子等
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GPRS的特点
➢ 从无线部分到有线部分提供端到端的分组数据传输，无线 部分可按需动态分配话音和分组信道，更为有效地利用频 率资源
➢ 向用户提供更高的接入速率115kbit／s 和更短的接入时 间
➢ 可更为有效地提供短消息、WAP等原有数据业务 ➢ 底层基于TCP／IP协议，可与因特网进行无缝连接 ➢ 可提供按时间、流量、内容等更加灵活的计费方式 ➢ 依靠GSM的广阔覆盖，可提供随时随地的数据接入 ➢ 是对原有GSM设备无需进行大的改动。
➢主要标准
W-CDMA、CDMA2000和TD-SCDMA
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W-CDMA
➢ 全名是Wideband CDMA，中文译名为“宽带码 分多工存取”
➢ 标准由3GPP组织制定 ➢ 主要特点

3. 第三代移动通信系统（3G）
即IMT-2000系统(International Mobile Telecommunication-2000)，意即该系统 工作在2000MHz频段，最高业务速率可达2000kbps。3G移动通信技术是一种真正 意义上的宽带移动多媒体通信系统，它能提供高质量的宽带多媒体综合业务，并且 实现了全球无缝覆盖、全球漫游，数据传输速率高达2Mbit/s，其容量是2G技术的 2~5倍。
1992年11月10日，全球首款量产的GSM手机。 GSM的手机与“大砖头” 模拟手机的区别是多了用户识别卡（SIM卡）。
可以存储99个电话 支持90分钟通话 12小时待机 使用镍镉充电电池 手机重达475克
苹果 iPhone 3GS (16GB)
对 左：Nokia 1011 比 右：Nokia 8210
图7 TST交换网络
7. 我国电信网的构成
我国的电话通信网（即电信网）由长途电话网和本地电话网两部分组成，网络规 划为五级的等级结构。其中C1~C4级构成长途电话网，端局C5是本地电话网的交 换中心，本地网中的汇接局主要用于汇接本区域内的本地或长途业务。
一级交换中心C1以大区为中心，我国共有六 个大区中心；二级交换中心C2为省中心，全 国共有30个省中心；三级交换中心C3为地区 中心，我国共有350多个地区中心；四级交 换中心C4为县中心，全国共有2200多个县中 心。
原中国联通的CDMA系统:
• 占用800M频段 • 在我国，联通占用10M带宽，共7个载频 • 1.23MHz为一个载频
MS发，BS接收频 BS发，M段S接收频
段
第2.5代蜂窝移动通信系统（2.5G，2.5st Generation）
• 为适应数据业务的发展需要，GSM系统中增加了GPRS技术，大大提 高了数据传送能力。

DNS协议
域名系统，用于将域名转换为 IP地址。
04
数据传输技术
有线传输技术
光纤传输
利用光信号在光纤中进行传输，具有传输速度快、传输距离远、抗干扰能力强等 优点。
铜线传输
利用铜线作为传输介质，包括双绞线和同轴电缆等，适用于短距离传输。
无线传输技术
无线电波传输
利用无线电波进行数据传输，如微波 和射频技术等，适用于移动通信和远 程通信。
传输层
提供端到端的通信服务，包括TCP和UDP 协议。TCP提供可靠的数据传输，而UDP 提供不可靠的数据传输。
应用层协议
01
02
03
04
HTTP协议
超文本传输协议，用于在 Web浏览器和Web服务器之
间进行通信。
FTP协议
文件传输协议，用于在网络上 传输文件。
SMTP协议
简单邮件传输协议，用于在网 络上传输电子邮件。
数据通信与网络Chapter 06 PPT课件
• 引言 • 数据通信基础 • 网络体系结构与协议 • 数据传输技术 • 网络安全与防护 • 案例分析与实践
01
引言
主题概述
数据通信与网络是现代信息社会的核心技术之一，它涉及到 计算机科学、电子工程等多个领域，是实现信息传输、数据 处理和网络互连的重要手段。
数据通信主要技术指标
数据传输速率
指单位时间内传输的数 据量，通常以比特率 （bit/s）表示。
误码率
频带利用率
信噪比
指在数据传输过程中出 现错误的概率，通常以 比特数/总比特数表示。
指单位频带内传输的数 据量，通常以比特率/赫 兹（bit/s/Hz）表示。
指信号功率与噪声功率 之比，通常以分贝（dB）

2002年4月，美国PoisonBox，Prophet及MIH等黑客组织相继对我国网站发动袭击， 导致40多家网站中断，200多家网站页面被篡改。 4月30日，“中国红客联盟”发出总动员令，宣布向美国网站发动反击，导致美国白 宫网站中断两个多小时。至5月8日，攻破美国网站1600多个，其中主要政府和军方 网站900多个。
黑客与远程攻击——口令、IP欺骗与木马（1）
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口令攻击
攻击原理：字典加穷举攻击。
开机密码
SETUP密码 用DEBUG手工清除 _o 7016 _o 7116 _q 下载Comspwd，/down/Comspwd.zip SYSTEM密码：CMOS放电
内容提要
Page 1
黑客与远程攻击 缓冲区溢出及拒绝服务攻击 计算机病毒
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黑客与远程攻击——黑客（1）
几个概念 黑客“hacker”：指那些酷爱计算机的人。
Page 2
分类：一种是对电脑有强烈兴趣的人；另一种是为了逃避现实而把自己淹 没在虚拟世界的人 道德准则
通往计算机的路不止一条 所有的信息都应当是免费的 打破计算机集权 在计算机上创造艺术和美 计算机将使生活更美好
骇客“cracker”：以个人私利为目的对网站进行恶意侵犯的罪犯。 红客“honker”：具备一定网络技术、编程技巧和遵守红客原则的人士 。
红客原则：
成员不得利用自身技术进行对网络安全不利的活动 不得违反国家关于网络安全的相应法律法规 更不得无端入侵普通用户和合法网站，违者从联盟名单中剔除
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— 光通信系统
1.1.3 通信系统的分类与通信方式
• 1．通信系统分类
• （4）按信号调制方式分类 • 根据信道中传输的信号是否经过调制，可将通信系统分为基带传输系
统和带通（频带或调制）传输系统。基带传输是将未经调制的信号直 接传输，如市内电话、有线广播；带通传输是对各种信号调制后再送 到信道中传输。
1.1.2 通信系统的组成
• （3）信道
• 信道是一种物理介质，是从发送输出端到接收输入端之间传输信息的 通道，一般可以分为无线和有线两种形式。在无线信道中，信道是自 由空间；在有线信道中，信道可以是明线、电缆和光纤。信道为信号 的传输提供了通路，又会对信号产生各种干扰和噪声。信道的固有特 性及引入的干扰与噪声直接关系到通信的质量。
频段（含上限，不含下限） /Hz
3～30
30～300
300～3000
3k～30k
30k～300k 300k～3000k
3M～30M 30M～300M
300M～3000M
3G～30G
30G～300G
300G～3000G 43T～430T
频段名称
极低频（ELF） 超低频（SLF） 特低频（ULF） 甚低频（VLF） 低频（LF） 中频（MF） 高频（HF） 甚高频（VHF） 特高频（UHF） 超高频（EHF） 极高频（EHF） 至高频 红外
作为传输介质完成通信的系统，如市内电话、有线电视、海底电缆通 信等通道系统。 • 无线通信系统是依靠电磁波在自由空间传播达到传递信息的目的的系 统，如短波电离层传播、微波视距传播、卫星中继通信等。
1.1.3 通信系统的分类与通信方式
• 1．通信系统分类
• （2）按信号特征分类 • 按照信道中所传输的信号是模拟的还是数字的，通信系统可分成模拟

8
RSN 协议体系示意图
9
RSN
对网络的认证和加密都做出了严格要求 把网络访问控制的决策和执行分为两部分， 分别称为策略决策点和策略执行点 两个策略决策点分别位于移动站点STA内和 认证服务器AS内 与策略决策点对应的两个策略执行点分别位 于STA和AP(接人点)内，策略执行点负责安 全决策的执行，通信密钥的生成和更新，并 为用户提供安全的通信环境
3
WEP协议的缺憾
依靠一个简单的安全协议，不足以说服每一 个人都去尝试无线局域网 不仅WEP协议本身存在安全漏洞，RC4算法 从根本上存在着重大漏洞，只需15分钟即可 破解WEP密码 WEP缺少对突发性用户增长的验证，在核心 管理能力、扩展性方面也不是很方便。 目前WEP协议已经退出WLAN 市场
19
TKIP
Temporal Key Integrity Protocol 引了4种新算法以提高加密强度
1、扩展的48位初始化向量(IV)和IV顺序规则(IV Sequencing Rules) 2、逐个报文的密钥构建机制(per—packet key construction) 3、Michal消息完整性代码(Message Integrity Code： MIC) 4、密钥重新获取和分发机制
16
密钥生成与管理
总体来说，802.11i最初密钥产生的过程可 以分为三个步骤：
(1)计算并在AP和STA之间绑定PMK (2)在PMK的基础上，通过一个四次握手的 协 商过程，AP和STA获得PTK，并完成单播密钥 的安装 (3)通过组密钥握手过程向STA分发AP产生的多 播／广播密钥
5
WPA协议的缺憾
WPA协议使用了802.11i标准草案中部分已 经能够投放市场的成熟技术。但并没有包含 草案中尚未完全确定的高强度数据保密技术 WPA的用户所进行的认证管理也是在WEP 基础上进行的，所以它只能够缓解那些针对 WEP存在安全不足的指责，而不能够从根本 上消除