第一篇:豫召開(kāi)遠(yuǎn)程醫(yī)療信息化發(fā)展座談會(huì)
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豫召開(kāi)遠(yuǎn)程醫(yī)療信息化發(fā)展座談會(huì)
作者:
來(lái)源:《中國(guó)信息界·e醫(yī)療》2013年第11期
10月19日,由鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院、河南省遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)中心主辦的“2013區(qū)域協(xié)同醫(yī)療發(fā)展高層論壇暨遠(yuǎn)程醫(yī)療信息化發(fā)展座談會(huì)”在鄭州召開(kāi)。河南省衛(wèi)生廳副廳長(zhǎng)曲杰、鄭州大學(xué)副校長(zhǎng)別榮海、國(guó)家衛(wèi)生計(jì)生委統(tǒng)計(jì)信息中心主任孟群出席了論壇。參加會(huì)議的專(zhuān)家和代表超過(guò)400人。
會(huì)議以“區(qū)域協(xié)同醫(yī)療發(fā)展趨勢(shì)、實(shí)踐、探索”為主題,圍繞推動(dòng)區(qū)域衛(wèi)生信息化建設(shè)、打造科學(xué)醫(yī)療服務(wù)體系、建立有序就醫(yī)格局等深化醫(yī)改精神,邀請(qǐng)專(zhuān)家介紹了全國(guó)區(qū)域衛(wèi)生信息化與遠(yuǎn)程醫(yī)療信息系統(tǒng)建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和進(jìn)展,報(bào)告了河南省區(qū)域協(xié)同醫(yī)療和遠(yuǎn)程醫(yī)療信息化建設(shè)在發(fā)揮大型綜合醫(yī)院優(yōu)質(zhì)醫(yī)療資源優(yōu)勢(shì)、帶動(dòng)全省基層醫(yī)院發(fā)展、提高全省醫(yī)療服務(wù)水平等方面的做法、成效及經(jīng)驗(yàn)。
第二篇:遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)參考材料(定稿)
遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)
第一章 緒論
1、遠(yuǎn)程醫(yī)療(Telemedicine):指醫(yī)護(hù)人員利用現(xiàn)代通信技術(shù)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種醫(yī)學(xué)信息的遠(yuǎn)程采集、存儲(chǔ)、處理、傳輸和查詢等,從而跨越時(shí)空障礙,向更廣泛的人群提供醫(yī)療的一項(xiàng)全新的醫(yī)療服務(wù)。
2、遠(yuǎn)程醫(yī)療的意義
1)使廣大邊遠(yuǎn)地區(qū)的患者獲得平等的醫(yī)療,減少因地區(qū)差異和醫(yī)療資源分配不均帶來(lái)的差異,使邊遠(yuǎn)地區(qū)的患者不必長(zhǎng)途跋涉就能得到專(zhuān)家的診治。
2)遠(yuǎn)程醫(yī)療能為患者提供及時(shí)的診治,特別是在發(fā)生意外傷害時(shí)能夠縮短診治時(shí)間。3)通過(guò)遠(yuǎn)程醫(yī)療可以減少醫(yī)生出診和患者就醫(yī)的時(shí)間和費(fèi)用,從而降低醫(yī)療費(fèi)用。
4)遠(yuǎn)程醫(yī)療能對(duì)高發(fā)病人群,如老年人、殘疾人和慢性病患者實(shí)行遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù),因而提高患者的生活獨(dú)立性和生活質(zhì)量。
5)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)可以在患者熟悉的環(huán)境中進(jìn)行,減少患者的心理壓力,提高診治的效果,同時(shí)也利于患者的康復(fù)。
6)通過(guò)遠(yuǎn)程教育可以提高醫(yī)護(hù)人員,特別是邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)護(hù)人員的醫(yī)療水平,也可向普通人群普及醫(yī)學(xué)知識(shí)。
3、遠(yuǎn)程醫(yī)療的目的
1)增加獲得醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)療教育的可能。
2)減少因地區(qū)差異、貧富差別、種族差異等造成的醫(yī)療水平的不平等。3)使患者以負(fù)擔(dān)得起的價(jià)格獲得高水平的醫(yī)療服務(wù)。
4、遠(yuǎn)程醫(yī)療的發(fā)展
5、遠(yuǎn)程醫(yī)療的所提供的服務(wù)
涉及醫(yī)學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域,如診斷、治療、監(jiān)護(hù)、家庭醫(yī)療保健、醫(yī)學(xué)信息和圖像的歸檔、傳輸與處理、醫(yī)學(xué)教育和培訓(xùn)、病歷研討、學(xué)術(shù)交流等等。
6、遠(yuǎn)程醫(yī)療的存在的問(wèn)題
7、醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息的交換標(biāo)準(zhǔn) 主要有兩大標(biāo)準(zhǔn) 1)醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信標(biāo)準(zhǔn),即DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)標(biāo)準(zhǔn):定義了一套標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)格式及通信協(xié)議,主要用于醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)交換。2)美國(guó)衛(wèi)生信息傳輸標(biāo)準(zhǔn),即HL7(Health Level Seven)標(biāo)準(zhǔn):定義了一套標(biāo)準(zhǔn)化的醫(yī)學(xué)文本數(shù)據(jù)格式及通信協(xié)議,主要用于醫(yī)學(xué)文本數(shù)據(jù)交換。1)醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信標(biāo)準(zhǔn)(1)產(chǎn)生背景
由于醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)廠商的不同,造成與各種設(shè)備有關(guān)的醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)格式、傳輸方式千差萬(wàn)別,使得醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息在不同系統(tǒng)、不同應(yīng)用之間的交換受到嚴(yán)重阻礙。
為此,每一種醫(yī)學(xué)影像設(shè)備上都必須有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的接口。如放射科的影像設(shè)備來(lái)自多個(gè)廠家,它們之間數(shù)據(jù)都不兼容。為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備的互聯(lián),醫(yī)院必須專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)或者購(gòu)買(mǎi)相應(yīng)的接口。
美國(guó)放射學(xué)會(huì)(ACR)和全美電子廠商聯(lián)合會(huì)(NEMA)認(rèn)識(shí)到急需建立一種標(biāo)準(zhǔn),以規(guī)范醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息的交換,DICOM標(biāo)準(zhǔn)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。(2)版本
美國(guó)放射學(xué)會(huì)(ACR)和全美電子廠商聯(lián)合會(huì)(NEMA)聯(lián)合組成委員會(huì),在參考了其他相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,聯(lián)合推出了醫(yī)學(xué)數(shù)字成像與通信標(biāo)準(zhǔn),即DICOM標(biāo)準(zhǔn)。? DICOM1.0版本:1985年(ACR-NEMA Standards Publications No.300-1985)。? DICOM2.0版本:1988年(ACR-NEMA Standards Publications NO.300-1988)。
? DICOM3.0版本:1993年發(fā)布。以前版本只能應(yīng)用于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊環(huán)境,而DICOM 3.0支持開(kāi)放系統(tǒng)互連協(xié)議(OSI)和傳輸控制協(xié)議(TCP)和網(wǎng)標(biāo)協(xié)議(IP)。已發(fā)展成為醫(yī)學(xué)影像信息學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)。(3)應(yīng)用
DICOM 3.0的應(yīng)用范圍幾乎包括所有醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域:(4)意義
DICOM標(biāo)準(zhǔn)的推出與實(shí)現(xiàn),大大簡(jiǎn)化了醫(yī)學(xué)影像信息交換的實(shí)現(xiàn),推動(dòng)了遠(yuǎn)程放射學(xué)系統(tǒng)、圖像管理與通信系統(tǒng)(PACS)的研究與發(fā)展,并且由于DICOM的開(kāi)放性與互聯(lián)性,使得與其它醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng),如醫(yī)院信息系統(tǒng)(Hospital Information System,HIS)、放射信息系統(tǒng)(Radiology Information System, RIS)等的集成成為可能。2)美國(guó)衛(wèi)生信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)(HL7)
美國(guó)衛(wèi)生信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)Health Level Seven(簡(jiǎn)稱HL7)是由美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局(ANSI)授權(quán)Health Level Seven Inc.標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)的醫(yī)療衛(wèi)生機(jī)構(gòu)及醫(yī)用儀器、設(shè)備文本數(shù)據(jù)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)。(1)版本(2)意義
采用HL7為標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)院信息系統(tǒng)和醫(yī)療儀器、設(shè)備可以完全做到無(wú)障礙互連和醫(yī)學(xué)文本數(shù)據(jù)的無(wú)障礙交換。這正是醫(yī)療信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和升級(jí)的前提。2)是不同HIS信息交換的標(biāo)準(zhǔn),使國(guó)內(nèi)、外醫(yī)院之間交流病人資料,進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診成為可能。
1)使得醫(yī)院內(nèi)部的醫(yī)療信息(病歷資料、臨床檢驗(yàn)結(jié)果、財(cái)務(wù)信息等)整合、利用、交換、共享的前提,即使HIS成為可能。
2)是不同HIS信息交換的標(biāo)準(zhǔn),使國(guó)內(nèi)、外醫(yī)院之間交流病人資料,進(jìn)行遠(yuǎn)程會(huì)診成為可能。
3)是各種類(lèi)型的醫(yī)療信息系統(tǒng)間的信息交換標(biāo)準(zhǔn),如醫(yī)院、銀行、保險(xiǎn)、管理、行政等。4)是各種醫(yī)療儀器、設(shè)備即插即用的基礎(chǔ),即使各種醫(yī)療儀器設(shè)備之間、醫(yī)療儀器設(shè)備與HIS之間的信息無(wú)障礙交換。
7、遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)的組成(三部分):醫(yī)療服務(wù)的提供者、醫(yī)療服務(wù)的需求者和通信網(wǎng)絡(luò)。
第二章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
第一節(jié) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)總論
1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):利用傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備,用一定的連接方法將多臺(tái)自主計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái)的集合體稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
自主計(jì)算機(jī);連接方法;互聯(lián);傳輸介質(zhì);互聯(lián)設(shè)備 ? 自主:指互聯(lián)的計(jì)算機(jī)之間相互獨(dú)立。
如果互聯(lián)集合體中,一臺(tái)計(jì)算機(jī)可以強(qiáng)制的啟動(dòng)、停止和控制另一臺(tái)計(jì)算機(jī),它們之間的關(guān)系就是主從關(guān)系,將這些計(jì)算機(jī)連接起來(lái)不能稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
? 自主計(jì)算機(jī):由硬件和軟件兩部分構(gòu)成,能獨(dú)立地、完整地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的各種功能。? 連接方法:指網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
? 互聯(lián):2臺(tái)或2臺(tái)以上計(jì)算機(jī)能夠按照一定的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信稱為互聯(lián)。? 互聯(lián)的物理形式:傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備。
? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在物理形式上包括:自主計(jì)算機(jī)、傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備。
2、兩種由多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián),但不能稱之為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng): 1)主從式計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 2)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)
1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中至少擁有兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的自主計(jì)算機(jī)。
2)由傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備把若干臺(tái)自主計(jì)算機(jī)連接,形成網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行信息交換,即通信。3)為了正確地通信,雙方都需要遵守共同的約定(通信協(xié)議)。4)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是所有網(wǎng)絡(luò)功能實(shí)現(xiàn)的管理者。? 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)能方便而有效地共享網(wǎng)絡(luò)資源,為網(wǎng)絡(luò)用戶提供所需的各種服務(wù)的軟件和有關(guān)規(guī)程的集合。? 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與通常的操作系統(tǒng)的區(qū)別
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)除了具有通常操作系統(tǒng)應(yīng)具有的功能外,還應(yīng)具有以下兩大功能:(1)提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力。
(2)提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能:遠(yuǎn)程作業(yè)錄入服務(wù)功能;遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)處理服務(wù)功能;文件傳輸服務(wù)功能;電子郵件服務(wù)功能;遠(yuǎn)程打印服務(wù)功能等等。
4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在邏輯上可以分為進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的資源子網(wǎng)和完成數(shù)據(jù)通信的通信子網(wǎng)兩部分。
1)通信子網(wǎng)
通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能,能完成網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、通信控制和信號(hào)變換等通信處理工作,由傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備組成。(1)傳輸介質(zhì)(有線的或無(wú)線的):在機(jī)器之間傳送比特流。
(2)互聯(lián)設(shè)備:通訊子網(wǎng)中各種數(shù)據(jù)處理設(shè)備、數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備。? 分組裝/卸設(shè)備:PAD(Packet Assembler Disassembler)(1)分組(Packet)
在發(fā)送端,有較長(zhǎng)的不便于傳輸?shù)膱?bào)文需要發(fā)送。將較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部(頭部)構(gòu)成分組。每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組卸設(shè)備(Packet Disassembler):將較長(zhǎng)的報(bào)文拆卸成若干個(gè)固定格式的分組的設(shè)備。發(fā)送端以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元進(jìn)行傳送。接收端用分組裝設(shè)備(Packet Assembler)將收到分組后剝?nèi)ナ撞?,并將各分組還原成報(bào)文。2)資源子網(wǎng)
資源子網(wǎng)為用戶提供了訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的能力,它由主機(jī)、終端系統(tǒng)組成。負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù),向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
第二節(jié) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件
一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi):分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)有傳輸技術(shù)和規(guī)模。
1、按照傳輸技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)分類(lèi):廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)。
1)廣播式網(wǎng)絡(luò):由一條通信信道連接網(wǎng)絡(luò)上的所有機(jī)器,分組可被任何機(jī)器發(fā)送并被其他所有機(jī)器接收。分組的地址字段指明分組應(yīng)被哪臺(tái)機(jī)器接收。一旦收到分組,各機(jī)器檢查分組的地址字段。如果是發(fā)送給它的則處理之,否則將其丟棄。
2)點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò):由一對(duì)對(duì)機(jī)器之間的多條連接構(gòu)成。為了能從源到目的地,分組要被多臺(tái)機(jī)器進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),并且有多條可選路徑,因此點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的路由算法很重要。
2、按規(guī)模分類(lèi):分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。
二、網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì):有線傳輸介質(zhì)和無(wú)線傳輸介質(zhì) ? 有線傳輸介質(zhì):雙絞線、同軸電纜、光纖。? 無(wú)線傳輸介質(zhì):紅外、微波。
1、雙絞線(Twisted Pair Cable)
1)概念:將多對(duì)雙絞線(4對(duì))封裝在一個(gè)絕緣外套中。電纜中的每一對(duì)雙絞線由兩根絕緣銅導(dǎo)線相互螺旋扭繞而成,因此稱為雙絞線。2)特性
(1)銅質(zhì)線芯,直徑大約1mm,傳導(dǎo)性能良好。
(2)由于2條相互扭繞的導(dǎo)線相位相反,信號(hào)傳輸中輻射的電磁波可互相抵消,從而降低信號(hào)的干擾程度。
(3)既可用于傳輸模擬信號(hào)和也可用于傳輸數(shù)字信號(hào):對(duì)于模擬信號(hào),約5--6公里需要一個(gè)放大器;對(duì)于數(shù)字信號(hào),約2--3公里需要一個(gè)中繼器。3)分類(lèi):屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線兩類(lèi)。(1)屏蔽雙絞線(STP,Shielded Twisted Pair)外層由金屬屏蔽層包裹,以減小幅射。抗干擾性好,性能好,成本高。(2)非屏蔽雙絞線(UTP,Unshielded Twisted Pair)雙絞線外沒(méi)有附加金屬屏蔽,只有一層塑料外套??垢蓴_能力差,但價(jià)格便宜。由于具有較好的性價(jià)比,而被廣泛使用。常用的是3類(lèi)線和5類(lèi)線。4)接口
雙絞線連接到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(Hub、Switch)的連接器,是類(lèi)似電話插口的咬接式插頭,稱為RJ-45,俗稱水晶頭。
2、同軸電纜(Coaxial Cable)
1)概念:由同軸的內(nèi)、外兩個(gè)導(dǎo)體、絕緣層和塑料外層組成。內(nèi)導(dǎo)體:是一根金屬線。
外導(dǎo)體:是一根由細(xì)金屬線編織成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的圓柱形的套管,起屏蔽作用。絕緣層:位于內(nèi)、外導(dǎo)體之間,起絕緣作用。塑料外層:最外層,起保護(hù)作用。
2)分類(lèi):同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩類(lèi)。
? 基帶同軸電纜:一條電纜只用于一個(gè)信道,僅用于數(shù)字傳輸,阻抗為50Ω,并使用曼徹斯特編碼,數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10Mbps。
? 寬帶同軸電纜:一條電纜同時(shí)傳輸不同頻率的多路信號(hào)(多路復(fù)用),用于模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的傳輸,阻抗為75Ω。
3、光纖(光導(dǎo)纖維)(Optical Fiber)
1)概念:光纖由石英玻璃制成的玻璃內(nèi)芯、玻璃封套和塑料外套組成,以光波為信號(hào)的載體,利用光纖作為光的傳輸介質(zhì)。
2)光傳輸系統(tǒng):在輸入端電信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下,使光源產(chǎn)生光束(電信號(hào)-光信號(hào)),將光信號(hào)導(dǎo)入光纖,在另一端由光檢測(cè)器接收光纖上傳來(lái)的光信號(hào),并將它轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)。
3)分類(lèi):?jiǎn)文9饫w和多模光纖(1)單模光纖
纖芯做得極細(xì),其直徑為8-10μm,接近光波波長(zhǎng),故僅有一條光通道,單束光線沿直線傳播。
傳輸距離長(zhǎng),性能很好,在幾十公里內(nèi)以幾千兆bps的速率傳輸數(shù)據(jù),但成本較高。(2)多模光纖(MMF)
纖芯比單模的粗,直徑是15-50μm,大致與人的頭發(fā)的粗細(xì)相當(dāng),可有多條光通道,多束光線以不同的反射角傳播。
多模光纖性能比單模光纖差,但成本較低。4)光纖的特點(diǎn)
(1)依靠光波承載信息。
(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高,通信容量大。(3)傳輸損耗小,適合長(zhǎng)距離傳輸。
(4)抗干擾性能極好:不受噪聲或電磁影響。(5)保密性好。(6)輕便。
? 無(wú)線傳輸介質(zhì):微波、紅外線、無(wú)線電。特點(diǎn)
1)使用電磁波攜帶信息。2)無(wú)需物理連接。
3)適用于長(zhǎng)距離或不便布線的場(chǎng)合。
4)容易受到障礙物、天氣和外部環(huán)境的影響。
4、微波通信
頻率在100MHz-10GHz的信號(hào)叫做微波信號(hào)。由于微波是沿直線傳播的,故在地面的傳播距離有限。
5、同步衛(wèi)星:衛(wèi)星繞地球的角速度與地球自轉(zhuǎn)的角速度相等,所以同步衛(wèi)星與地球給定點(diǎn)之間的相對(duì)位置保持不變,也稱為靜止衛(wèi)星。
衛(wèi)星通信是利用地球同步衛(wèi)星作為中繼來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)的一種特殊微波通信形式。
距地面22300英里的高度三個(gè)同步衛(wèi)星可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域。
6、紅外通信:和微波通信一樣,紅外通信有很強(qiáng)的方向性,都是沿直線傳播的。第三節(jié) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件
一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(Network Architecture)
1、概念:為完成計(jì)算機(jī)間的通信合作,將每個(gè)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次,并規(guī)定相鄰層之間的接口服務(wù)以及通信雙方同層次進(jìn)程的通信協(xié)議。將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。
2、層次結(jié)構(gòu)
1)層次結(jié)構(gòu)劃分的原因
為了減少計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從設(shè)計(jì)到實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度,按照結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法,將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照其功能劃分為若干個(gè)層次,使每一層實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。較高層次接受較低層次所提供的服務(wù)來(lái)完成本層功能,并為其更高層次提供必要的服務(wù)。層次結(jié)構(gòu)有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。
2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)劃分的原則
1)每層的功能應(yīng)是明確的,并且是相互獨(dú)立的。
2)當(dāng)某一層的具體實(shí)現(xiàn)方法更新時(shí),只要保持上、下層的接口不變,便不會(huì)對(duì)相鄰層產(chǎn)生
影響。
3)層間接口必須清晰,跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。
4)層數(shù)應(yīng)適中。若層數(shù)太少,則造成每一層的協(xié)議太復(fù)雜;若層數(shù)太多,則體系結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大。
3、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議(Protocol)1)概念:為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換,規(guī)定雙方進(jìn)行通信的規(guī)則標(biāo)準(zhǔn)或約定。2)協(xié)議的三要素
(1)語(yǔ)法:數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
(2)語(yǔ)義:需要發(fā)出何種控制信息,完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。(3)同步:傳輸速率的匹配和事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。3)協(xié)議的內(nèi)容主要
所交換數(shù)據(jù)及控制信息的格式和同步、編碼及信號(hào)電平,通信的速率、傳輸代碼、代碼結(jié)構(gòu)、傳輸控制、差錯(cuò)控制等。
要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù),每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都必須遵守這些事先約定好的協(xié)議。
4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(Network Architecture)1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的3個(gè)主要概念
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3個(gè)主要概念是服務(wù),接口和協(xié)議。
(1)服務(wù):定義第n層做什么,而不管該層如何做,不管上層如何訪問(wèn)這些服務(wù)。
(2)接口:定義第n+1層如何通過(guò)服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(Service Access Point,SAP)訪問(wèn)第n層的服務(wù),不管第n層的服務(wù)是如何實(shí)現(xiàn)的。
(3)協(xié)議:定義層內(nèi)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則,是層的內(nèi)部事務(wù)。但只要該層所提供的服務(wù)不變,改變?cè)搶拥膮f(xié)議對(duì)其它層無(wú)影響。2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)。
(2)第n層的實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí),只能使用第n-1層提供的服務(wù)。
(3)第n層在向第n+1層提供的服務(wù)時(shí),此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能,還包含第n層以下的層次提供的功能。
(4)僅在相鄰層間有接口(服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP),且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。
二、OSI基本參考模型
1、基本概念:開(kāi)放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection, OSI)基本參考模型是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)1981年制定的標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。第7層:應(yīng)用層(Application Layer)第6層:表示層(Presentation Layer)第5層:會(huì)話層(Session Layer)第4層:傳輸層(Transport Layer)第3層:網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)第2層:數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)第1層:物理層(Physical Layer)資源子網(wǎng)的主機(jī):包含所有7層的功能。
通信子網(wǎng)中的互聯(lián)設(shè)備:一般只需要最低3層甚至只要最低2層的功能。
2、OSI參考模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過(guò)程 ? OSI參考模型中數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過(guò)程
(1)發(fā)送進(jìn)程給接收進(jìn)程的數(shù)據(jù),實(shí)際上是經(jīng)過(guò)發(fā)送方各層從上到下傳遞到物理媒體;通
過(guò)物理媒體傳輸?shù)浇邮辗胶?,再?jīng)過(guò)從下到上各層的傳遞,最后到達(dá)接收進(jìn)程。(2)在發(fā)送方從上到下逐層傳遞的過(guò)程中,每層都要加上適當(dāng)?shù)目刂菩畔ⅲ碒7、H6、...、H1,統(tǒng)稱為報(bào)頭。到最底層成為由“0”或“1”組成的數(shù)據(jù)比特流,然后再轉(zhuǎn)換為電信號(hào)在物理媒體上傳輸至接收方。
(3)接收方在向上傳遞時(shí)過(guò)程正好相反,要逐層剝?nèi)グl(fā)送方相應(yīng)層加上的控制信息。因接收方的某一層不會(huì)收到下面各層的控制信息,而高層的控制信息對(duì)于它來(lái)說(shuō)又只是透明的數(shù)據(jù),所以它只閱讀和去除本層的控制信息,并進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)議操作。
(4)發(fā)送方和接收方的對(duì)等實(shí)體看到的信息是相同的,就好像這些信息通過(guò)虛通信直接給了對(duì)方一樣。
3、OSI參考模型中各層功能簡(jiǎn)要介紹 1)物理層(Physical Layer)
物理層位于 OSI參考模型的最低層,它直接面向?qū)嶋H承擔(dān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢砻襟w(信道)。物理層的傳輸單位為比特。物理層在物理媒體之上為數(shù)據(jù)鏈路層提供一個(gè)原始比特流的物理連接。
(1)物理層的主要內(nèi)容
定義了為建立、維護(hù)和釋放物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。在數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)對(duì)物理信道的建立、保持和拆除功能。數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Date Terminal Equipment,DTE):所有的連網(wǎng)設(shè)備或工作站的統(tǒng)稱,它們是通信的信源或信宿,如計(jì)算機(jī)、終端等。數(shù)據(jù)通信設(shè)備(Date Communications Equipment,DCE):為用戶提供接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備統(tǒng)稱,如自動(dòng)呼叫應(yīng)答設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器等。(1)機(jī)械特性
規(guī)定了物理連接時(shí)對(duì)插頭和插座的幾何尺寸、插針或插孔芯數(shù)及排列方式、固定裝置形式等。
DTE機(jī)械特性:DTE連接器的插針形式,幾何尺寸等與DCE連接器相配合,插針芯數(shù)和排列方式與DCE連接器成鏡像對(duì)稱。
物理層接口協(xié)議實(shí)際上是DTE和DCE之間的一組約定,主要解決網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)與物理信道如何連接的問(wèn)題。其主要目的是為了便于不同的制造廠家能夠根據(jù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)制造設(shè)備,使各個(gè)廠家的產(chǎn)品都能夠相互兼容。(2)電氣特性
規(guī)定在物理連接上導(dǎo)線的電氣連接及有關(guān)的電路的特性,一般包括:接收器和發(fā)送器電路特性的說(shuō)明、表示信號(hào)狀態(tài)的電壓/電流的識(shí)別、最大傳輸速率的說(shuō)明、與互連電纜相關(guān)的規(guī)則等。(3)功能特性
規(guī)定接口信號(hào)的來(lái)源、作用以及與其它信號(hào)之間的關(guān)系。(4)規(guī)程特性
規(guī)定使用交換電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的控制步驟,這些控制步驟的應(yīng)用使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿伞?/p>
(2)物理層協(xié)議舉例:EIA RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn) EIA RS-232C是由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA(Electronic Industry Association)在1969年頒布的一種目前使用最廣泛的串行物理接口協(xié)議,提供了一個(gè)利用公用電話網(wǎng)絡(luò)作為傳輸媒體,并通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將遠(yuǎn)程設(shè)備連接起來(lái)的技術(shù)規(guī)定。
與遠(yuǎn)程電話網(wǎng)相連接時(shí),通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將數(shù)字轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào),以使其能與電話網(wǎng)相容;在通信線路的另一端,另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器將模擬信號(hào)逆轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),從而實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)接口控制DTE與DCE之間的通信。(2)數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)數(shù)據(jù)鏈路層是OSI參考模型的第二層。在物理層提供的可能出錯(cuò)的比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上,建立相鄰結(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)鏈路,通過(guò)差錯(cuò)控制和流量控制,向網(wǎng)絡(luò)層提供無(wú)差錯(cuò)的傳輸。? 數(shù)據(jù)鏈路層的主要內(nèi)容
1)組幀:比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議規(guī)定的數(shù)據(jù)單元(幀,frame),并以幀為單位進(jìn)行傳輸,幀中包含地址、控制、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。每幀幾百-幾千字節(jié)。
2)差錯(cuò)控制:通過(guò)校驗(yàn)、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段,將不可靠的物理鏈路改造成對(duì)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)說(shuō)無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。
3)流量控制:數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率,以防止接收方因來(lái)不及處理發(fā)送方來(lái)的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞等問(wèn)題。(3)網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)
網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型的第三層,也是通信子網(wǎng)的最高層。它在數(shù)據(jù)鏈路層提供服務(wù)的基礎(chǔ)上,為傳輸層的數(shù)據(jù)傳輸提供建立、維護(hù)和終止網(wǎng)絡(luò)連接的手段,把上層來(lái)的數(shù)據(jù)組織成分組,將分組設(shè)法從源端經(jīng)過(guò)若干個(gè)中間結(jié)點(diǎn)傳送到目的端,并且負(fù)責(zé)路由控制和擁塞控制。
? 網(wǎng)絡(luò)層的主要內(nèi)容
1)路由選擇:網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)在收到一個(gè)分組后,要確定向下一結(jié)點(diǎn)傳送的路徑,這就是路由選擇。
確定路由選擇的策略稱路由算法。設(shè)計(jì)路由算法時(shí)要考慮諸多因素:路徑的距離;網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)的流量和延遲,傳輸介質(zhì)的傳輸速率等。
(1)靜態(tài)路由選擇策略:按照事先確定的某種固定規(guī)則(路由表)進(jìn)行路由選擇。
(2)動(dòng)態(tài)路由選擇策略:結(jié)點(diǎn)的路由選擇要依靠網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的狀態(tài)信息來(lái)決定的策略。這種策略能較好地適應(yīng)當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化,有利于改善網(wǎng)絡(luò)的性能。但由于算法復(fù)雜,會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。
2)擁塞控制:為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過(guò)多的分組所造成的網(wǎng)絡(luò)阻塞而進(jìn)行路由器之間的流量控制。
3)網(wǎng)際互聯(lián):當(dāng)分組要跨越多個(gè)通信子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí),還要利用網(wǎng)間連接器消除異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的差異(網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,尋址方式,分組長(zhǎng)度,差錯(cuò)控制,路由選擇等)以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)際互聯(lián)。
4)記帳功能:網(wǎng)絡(luò)管理者根據(jù)用戶發(fā)送多少分組或字節(jié)或比特,生成帳單,進(jìn)行收費(fèi)。(4)傳輸層(Transport Layer)
傳輸層是OSI參考模型的第四層,是第一個(gè)端--端(主機(jī)-主機(jī))的層次。傳輸層利用網(wǎng)絡(luò)層提供的服務(wù)向會(huì)話層提供負(fù)責(zé)端到端的、透明的、可靠的傳輸服務(wù)。? 傳輸層的主要內(nèi)容
1)完成資源子網(wǎng)中兩端點(diǎn)間的直接邏輯通信,向會(huì)話層提供端到端的透明數(shù)據(jù)運(yùn)輸服務(wù):使高層用戶不必關(guān)心通信子網(wǎng)的存在,即不受具體網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的影響。用統(tǒng)一的運(yùn)輸原語(yǔ)書(shū)寫(xiě)的高層軟件便可運(yùn)行于任何通信子網(wǎng)上。2)處理端到端的差錯(cuò)控制和流量控制問(wèn)題。3)建立和釋放網(wǎng)絡(luò)連接(包括跨網(wǎng)絡(luò)連接)。
4)端口尋址:2個(gè)主機(jī)之間可能有多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信,即有多條連接,需要確定某個(gè)報(bào)文是屬于哪條連接的。
(5)會(huì)話層(Session Layer)
會(huì)話層是OSI參考模型的第五層,是第一個(gè)進(jìn)程-進(jìn)程的層次。所謂一次會(huì)話,就是兩
個(gè)用戶進(jìn)程之間為完成一次完整的通信而進(jìn)行的過(guò)程,包括建立、維護(hù)和結(jié)束會(huì)話連接。會(huì)話層是利用傳輸層提供的端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),向表示層提供進(jìn)程到進(jìn)程的會(huì)話管理服務(wù)。
? 會(huì)話層的主要內(nèi)容
1)組織和同步不同的主機(jī)上各種進(jìn)程間的通信(即會(huì)話)。會(huì)話層負(fù)責(zé)在兩個(gè)會(huì)話層實(shí)體之間進(jìn)行會(huì)話連接的建立和拆除。
2)在半雙工情況下,會(huì)話層提供一種數(shù)據(jù)權(quán)標(biāo)來(lái)控制某一方何時(shí)有權(quán)發(fā)送數(shù)據(jù)。
3)會(huì)話層還提供在數(shù)據(jù)流中插入同步點(diǎn)的機(jī)制,使得數(shù)據(jù)傳輸因網(wǎng)絡(luò)故障而中斷后,可以不必從頭開(kāi)始而僅重傳最近一個(gè)同步點(diǎn)以后的數(shù)據(jù)。(6)表示層(Presentation Layer)
表示層是OSI參考模型的第六層。表示層以下只關(guān)心可靠地傳輸數(shù)據(jù)流,而表示層關(guān)心的是所傳輸信息的語(yǔ)法和語(yǔ)義。? 表示層的主要內(nèi)容
1)表示層為應(yīng)用層提供各種信息(文字、圖像、聲音)表示方式的服務(wù),如數(shù)據(jù)格式的變換、文本壓縮、加密等。
2)不同信息表示方式的轉(zhuǎn)換:為了讓采用不同編碼方法的計(jì)算機(jī)在通信中能相互理解數(shù)據(jù)的內(nèi)容,表示層采用抽象的標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并采用標(biāo)準(zhǔn)的編碼表示形式。表示層管理這些抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并在計(jì)算機(jī)內(nèi)部表示法和網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)表示法之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。(7)應(yīng)用層(Application Layer)
應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層。它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶間的接口。應(yīng)用層在下六層提供的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)表示等各種服務(wù)的基礎(chǔ)上,為網(wǎng)絡(luò)用戶或應(yīng)用程序提供各種應(yīng)用服務(wù)。
三、TCP/IP參考模型
? TCP/IP參考模型是20世紀(jì)70年代中期,美國(guó)國(guó)防部為其ARPANET廣域網(wǎng)開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),80年代被確定為因特網(wǎng)的參考模型。TCP/IP雖不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),但它是被全世界廣大用戶和廠商接受的網(wǎng)絡(luò)互連的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
1、TCP/IP:TCP/IP是一組協(xié)議的代名詞,由一系列協(xié)議組成的協(xié)議族,其中它本身的兩個(gè)協(xié)議為:傳輸控制協(xié)議(TCP)和互連網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(IP)。
2、TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)
1)開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件,適用于在各種局域網(wǎng)、廣域網(wǎng),互連網(wǎng)。2)開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)。3)使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案,使得在全球范圍內(nèi)每個(gè)使用TCP/IP的設(shè)備都具有唯一的地址。
3、TCP/IP參考模型:分為四個(gè)層次,分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、傳輸層和應(yīng)用層。? TCP/IP參考模型中,只有在資源子網(wǎng)的主機(jī)中才需要包含所有4層的功能,而通信子網(wǎng)中的互聯(lián)設(shè)備只需要最低2層的功能。
4、TCP/IP參考模型與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系
5、TCP/IP參考模型各層的主要內(nèi)容 1)網(wǎng)絡(luò)接口層
(1)定義物理介質(zhì)的各種特性:機(jī)械特性;電子特性;功能特性;規(guī)程特性。
(2)在發(fā)送方,接收網(wǎng)際層的IP分組,并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)發(fā)送之;在接收端,從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀,抽出IP分組,并交給網(wǎng)際層。2)網(wǎng)際層
網(wǎng)際層是TCP/IP參考模型中通信子網(wǎng)的最高層,負(fù)責(zé)相鄰計(jì)算機(jī)之間的通信。其功能
包括:
(1)處理來(lái)自傳輸層的發(fā)送數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)裝入IP分組,填充報(bào)頭,然后將IP分組發(fā)往網(wǎng)絡(luò)接口層。
(2)處理來(lái)著網(wǎng)絡(luò)接口層的接收數(shù)據(jù),首先檢查其合法性,然后去掉報(bào)頭,將剩下部分的數(shù)據(jù)交給傳輸層。
(3)負(fù)責(zé)處理路徑選擇、流量控制和擁塞等問(wèn)題。? 網(wǎng)際層的協(xié)議
(1)IP協(xié)議(Internet Protocol):網(wǎng)際協(xié)議
使用IP地址確定收發(fā)雙方的地址,提供點(diǎn)到點(diǎn)的IP分組的傳遞,是TCP/IP協(xié)議族中的一個(gè)核心協(xié)議。
(2)ICMP協(xié)議(Internet Control Message Protocol):網(wǎng)絡(luò)控制報(bào)文協(xié)議
用于在IP主機(jī)、路由器之間傳遞控制消息??刂葡⑹侵妇W(wǎng)絡(luò)通不通、主機(jī)是否可達(dá)、路由是否可用等網(wǎng)絡(luò)本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數(shù)據(jù),但是對(duì)于用戶數(shù)據(jù)的傳遞起著重要的作用。
(3)ARP協(xié)議(Address Resolution Protocol):正向地址解析協(xié)議
將網(wǎng)際層的IP地址轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)接口層的MAC(Media Access Control)地址,即主機(jī)的硬件地址。
(4)RARP協(xié)議(Reverse Address Resolution Protocol):逆向地址解析協(xié)議)
將網(wǎng)絡(luò)接口層的MAC地址轉(zhuǎn)換為網(wǎng)際層的IP地址。3)傳輸層
TCP/IP的傳輸層也被稱為主機(jī)至主機(jī)層,與OSI的傳輸層類(lèi)似,主要負(fù)責(zé)主機(jī)到主機(jī)之間的端對(duì)端通信,該層使用了兩種協(xié)議來(lái)支持兩種數(shù)據(jù)的傳送方法,即TCP協(xié)議和UDP協(xié)議。
(1)TCP協(xié)議(Transmission Control Protocol):
傳輸控制協(xié)議,是可靠的、面向連接的傳輸層通信協(xié)議。(2)UDP協(xié)議(User Datagram Protocol):
用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,是不可靠的、無(wú)連接的傳輸層通信協(xié)議。? 服務(wù)的類(lèi)型:有面向連接的服務(wù)和無(wú)連接的服務(wù)兩類(lèi)。
面向連接的服務(wù):以電話系統(tǒng)為模式。用戶首先要建立連接、使用連接、然后釋放連接。此服務(wù)適合大量的、持續(xù)的信息傳輸。
無(wú)連接的服務(wù):以郵政系統(tǒng)為模式。每個(gè)分組必須帶有完整的目的地址,并且獨(dú)立于其它分組,通過(guò)路由一個(gè)站點(diǎn)一個(gè)站點(diǎn)地轉(zhuǎn)發(fā)。此服務(wù)適合小量的、突發(fā)性的信息傳輸。? 服務(wù)的質(zhì)量:有可靠的服務(wù)和不可靠服務(wù)的兩類(lèi)。
可靠的服務(wù):由接收方確認(rèn)每一份報(bào)文,使發(fā)送方確信它發(fā)送的報(bào)文已經(jīng)到達(dá)目的地。確認(rèn)增加了額外的開(kāi)銷(xiāo)和延遲。
不可靠服務(wù):接收方對(duì)所收到的分組不向發(fā)送方做回復(fù)確認(rèn)。(4)應(yīng)用層
在TCP/IP參考模型中,應(yīng)用層是最高層,提供各種應(yīng)用程序使用的協(xié)議,用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
第三章 數(shù)據(jù)通信技術(shù)
第一節(jié) 術(shù)語(yǔ)的解釋
1、數(shù)據(jù)(Data):傳遞(攜帶)信息的實(shí)體。
數(shù)據(jù)可分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)是在某區(qū)間內(nèi)連續(xù)變化的值;數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)是在
某區(qū)間內(nèi)離散的值。
2、信息(Information):是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和解釋。
3、信號(hào)(Signal):是數(shù)據(jù)的電子或電磁編碼,數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。
信號(hào)分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是隨時(shí)間連續(xù)變化的電流、電壓或電磁波;數(shù)字信號(hào)是一系列離散的電脈沖。
4、信源:通信過(guò)程中產(chǎn)生和發(fā)送信號(hào)的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。
5、信宿:通信過(guò)程中接收和處理信號(hào)的設(shè)備或計(jì)算機(jī)。
6、信道(channel):信源和信宿之間的通信線路。第二節(jié) 數(shù)據(jù)通信基本概念
1、數(shù)據(jù)的信號(hào)表示
數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù);信號(hào)分為模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)。模擬數(shù)據(jù)既可以用模擬信號(hào)來(lái)表示,也可以用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)既可以用模擬信號(hào)來(lái)表示,也可以用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示。? 信號(hào)在信道上的傳輸
信道分為模擬信道和數(shù)字信道。
模擬信號(hào)要用模擬信道傳輸;數(shù)字信號(hào)要數(shù)字信道來(lái)傳輸。
2、數(shù)據(jù)的信號(hào)表示的4種方式 1)模擬數(shù)據(jù)用模擬信號(hào)來(lái)表示
模擬數(shù)據(jù)是時(shí)間的函數(shù),并占有一定的頻率范圍(頻帶)。這種數(shù)據(jù)可以直接用占有相同頻帶的模擬電信號(hào)來(lái)表示。模擬電話通信是其應(yīng)用模型。2)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用模擬信號(hào)來(lái)表示
在發(fā)送端把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號(hào);在接收端把模擬信號(hào)解調(diào)成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。調(diào)制解調(diào)器(Modem)是其應(yīng)用模型。3)模擬數(shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示
完成模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換功能的設(shè)備是編碼解碼器CODEC。編碼:在線路的一端,將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制流的數(shù)字信號(hào);
解碼:在線路的另一端,將二進(jìn)制流的數(shù)字信號(hào)碼恢復(fù)成原來(lái)的模擬數(shù)據(jù)。數(shù)字電話通信是它的一個(gè)應(yīng)用模型。4)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可直接用二進(jìn)制數(shù)字的電脈沖信號(hào)來(lái)表示,但為了改善其傳播特性,對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字編碼處理。數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)專(zhuān)線網(wǎng)(DDN)通信是其應(yīng)用模型。
4、信號(hào)在信道上的通信:模擬通信與數(shù)字通信 1)模擬通信:用模擬信道傳輸模擬信號(hào)的方法。
模擬信號(hào)在模擬信道上在傳輸了一定的距離之后,就會(huì)發(fā)生衰減。為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸,要使用放大器,使信號(hào)的能量得以增加,但同時(shí)也會(huì)使噪聲分量增加,可引起信號(hào)畸變。2)數(shù)字通信:用數(shù)字信道傳輸數(shù)字信號(hào)的方法。
數(shù)字信號(hào)在數(shù)字信道在傳輸了一定的距離之后,也會(huì)發(fā)生衰減,危及數(shù)據(jù)的完整性。為實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離的傳輸,就要使用中繼器將衰減了的數(shù)字信號(hào)恢復(fù)為1和0的標(biāo)準(zhǔn)電平,然后繼續(xù)傳輸。
5、數(shù)據(jù)通信中的主要技術(shù)指標(biāo)
? 碼元:在數(shù)據(jù)通信中,攜帶數(shù)據(jù)信息的信號(hào)單元叫碼元。? 編碼級(jí)數(shù)N=2:0和1。低電平代表0(0代表0);高電平代表1(1代表1)。這種情況下,一個(gè)碼元就是1個(gè)比特。
? 編碼級(jí)數(shù)N=4:0,1,2,3。兩個(gè)低電平代表0(00代表0);一個(gè)低電平和一個(gè)高電平代表1(01代表1);一個(gè)高電平和一個(gè)低電平代表2(10代表2);兩個(gè)高電平代表3(11代表3)。這種情況下,一個(gè)碼元是2個(gè)比特。
1)碼元傳輸速率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)信道傳輸?shù)拇a元數(shù),單位為波特(Baud)。B=1/T(Baud)T為一個(gè)信號(hào)碼元的寬度,單位為秒。
2)數(shù)據(jù)傳輸速率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)傳輸二進(jìn)制信號(hào)的比特?cái)?shù),單位為比特率(bps)。S=(1/T)*log2N(bps)T為一個(gè)信號(hào)碼元的寬度,單位為秒。
KN為一個(gè)碼元所取的離散值個(gè)數(shù):N=2,K為二進(jìn)制信息的位數(shù)。? 數(shù)據(jù)傳輸速率(S)和碼元傳輸速率(B)的關(guān)系: 編碼級(jí)數(shù)N=2,即兩相調(diào)制:S=B 編碼級(jí)數(shù)N=4,即四相調(diào)制:S=2B 編碼級(jí)數(shù)N=8,即八相調(diào)制:S=3B 依次類(lèi)推。。? 例題
-6采用四相調(diào)制方式,即N=4,且T=833x10秒,-6B=1/T=1/(833x10)=1200(Baud)
-6S=(1/T)*log2N=1/(833x10)*log24=2400(bps)3)信道容量
(1)概念:表示一個(gè)信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率,單位為bps。? 信道容量與數(shù)據(jù)傳輸速率的區(qū)別
前者表示信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率,是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限,而后者是實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸速率。(2)計(jì)算
A、理想信道,奈奎斯特(Nyquist)定理
? 無(wú)噪聲下的碼元傳輸速率極限值B與信道帶寬H的關(guān)系: B=2*H(Baud)H為信道帶寬(信道傳輸上、下限頻率的差值,單位為Hz)。? 無(wú)噪聲下信道容量C與信道帶寬H的關(guān)系: C=2*H*log2N(bps)N為碼元的編碼級(jí)數(shù)。
[例]普通電話線路帶寬約3kHz,則最大碼元傳輸速率 B=2*H=2*3k=6k Baud 若碼元的編碼級(jí)數(shù)N=16,則最大數(shù)據(jù)傳輸速率,即信道容量: C=2*3k*log216=24k bps B、帶噪聲的信道,香農(nóng)(Shannel)定理
帶噪聲下信道容量C與信道帶寬H的關(guān)系: C=H*log2(1+S/N)(bps)式中,S為信號(hào)功率,N為噪聲功率,S/N為信噪比,通常把信噪比表示成10lg(S/N)(分貝dB)。
[例]已知信噪比為30dB,帶寬為3kHz,求信道容量:
30/10
∵ 10lg(S/N)=30 ∴ S/N=10=1000
∴ C=3k*log2(1+1000)≈30k bps 4)誤碼率:是二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時(shí)出錯(cuò)的概率。公式:Pe=Ne/N
Ne為其中出錯(cuò)的位數(shù);N為傳輸?shù)臄?shù)據(jù)總數(shù)。
誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標(biāo)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中,一般-6要求誤碼率低于10,若誤碼率達(dá)不到這個(gè)指標(biāo),可通過(guò)差錯(cuò)控制方法檢錯(cuò)和糾錯(cuò)。5)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延(Delay)
(1)概念:時(shí)延指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。
(2)組成:由三種時(shí)延組成。
(2.1)傳播時(shí)延:是電磁波在信道中傳播所需要的時(shí)間。
(2.2)發(fā)送時(shí)延:是數(shù)據(jù)從設(shè)備發(fā)送到線路上所需要的時(shí)間。
(2.3)排隊(duì)時(shí)延:是數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)的緩存區(qū)中排隊(duì)等候發(fā)送所經(jīng)歷的時(shí)間。
數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是以上三種時(shí)延之和:總時(shí)延=傳播時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延。
6、通信方式:并行通信方式和串行通信方式 1)并行通信方式
? 并行通信方式的原理
并行通信傳輸中有多個(gè)數(shù)據(jù)位,同時(shí)在兩個(gè)設(shè)備之間傳輸。發(fā)送設(shè)備將這些數(shù)據(jù)位通過(guò)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)線傳送給接收設(shè)備,還可附加一位數(shù)據(jù)校驗(yàn)位。接收設(shè)備可同時(shí)接收到這些數(shù)據(jù),不需要做任何變換就可直接使用。? 并行通信方式的特點(diǎn)
(1)不需要對(duì)傳輸代碼進(jìn)行時(shí)序轉(zhuǎn)換。(2)通信線路數(shù)目多。(3)傳輸速率高。
(4)適合于近距離通信。2)串行通信方式
? 串行通信方式的原理
串行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線上傳輸?shù)摹T诎l(fā)送端,先將N位并行數(shù)據(jù)經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換硬件轉(zhuǎn)換成串行方式,再逐位經(jīng)傳輸線到達(dá)接收站的設(shè)備中;在接收端,經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換硬件將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉(zhuǎn)換成并行方式,以供接收方使用。? 串行通信方式的特點(diǎn)
(1)通信線路數(shù)目少,線路利用率高。
(2)發(fā)送端和接收端需要并/串轉(zhuǎn)換和串/并轉(zhuǎn)換,傳輸速度慢。(3)需要實(shí)施同步技術(shù),將不同的比特、字符和報(bào)文區(qū)分開(kāi)來(lái)。(4)適合于遠(yuǎn)距離通信。
7、通信的方向性
根據(jù)數(shù)據(jù)傳送方向不同有三種通信方式。1)單工通信方式(無(wú)線電廣播)
只允許數(shù)據(jù)按照一個(gè)固定的方向傳送,即一方只能作為發(fā)送 站,另一方只能作為接收站。2)半雙工通信方式(對(duì)講機(jī))
數(shù)據(jù)能從A站傳送到B站,也能從B站傳送到A站,但是不能同時(shí)在兩個(gè)方向上傳送,每次只能有一個(gè)站發(fā)送,另一個(gè)站接收。通信雙方可以輪流地進(jìn)行發(fā)送和接收。3)全雙工通信方式(電話)
允許通信雙方同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收。這時(shí),A站在發(fā)送的同時(shí)也可以接收,B站亦同。其原理有二:
1)鏈路具有兩條物理上獨(dú)立的傳輸線路。
2)將帶寬一分為二,分別用于不同方向的信號(hào)傳輸。
8、數(shù)據(jù)的傳輸方式
數(shù)據(jù)的傳輸方式分為基帶傳輸和頻帶傳輸。1)基帶傳輸
對(duì)編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)不進(jìn)行調(diào)制,直接在數(shù)字信道上傳送,這種數(shù)據(jù)傳輸方式稱為基帶傳輸。
基帶傳輸用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。2)頻帶傳輸
將編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)調(diào)制成模擬信號(hào)后在模擬信道上傳送;接收方需要將模擬信號(hào)解調(diào)為原始的數(shù)字脈沖信號(hào),這種數(shù)據(jù)傳輸方式成為頻帶傳輸。
頻帶傳輸用于模擬信號(hào)的傳輸。第三節(jié) 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)和時(shí)鐘同步
1、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)調(diào)制
為了利用現(xiàn)有的公共電話交換網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信,必須將發(fā)送端的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)變換成能夠在公共電話網(wǎng)上傳輸?shù)哪M信號(hào),經(jīng)傳輸后再在接收端將模擬信號(hào)逆變換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)與模擬信號(hào)互換的設(shè)備稱作調(diào)制解調(diào)器。
模擬信號(hào)傳輸?shù)幕A(chǔ)是載波,載波具有三大要素:幅度、頻率和相位,數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以針對(duì)載波的不同要素或它們的組合進(jìn)行調(diào)制。
數(shù)字調(diào)制的三種基本形式:移幅鍵控法ASK、移頻鍵控法FSK、移相鍵控法PSK。1)移幅鍵控法(Amplitude-Shift Keying, ASK)
移幅鍵控法ASK:移幅鍵控法ASK:用數(shù)字信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的振幅,將頻率和相位定為常量,而振幅為變量,每一種振幅值代表一種信息元,這種方法叫做移幅鍵控法。2)移頻鍵控法(Frequency-Shift Keying, FSK)
移頻鍵控法FSK:用數(shù)字信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的頻率,將振幅和相位定為常量,而頻率為變量,每一種頻率值代表一種信息元,這種方法叫做移頻鍵控法。3)移相鍵控法(Phase-Shift Keying, PSK)
移相鍵控法PSK:用數(shù)字信號(hào)控制正弦載波信號(hào)的相位將振幅和頻率定為常量,而相位為變量,每一種相位值代表一種信息元,這種方法叫做移相鍵控法。
2、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼
基帶傳輸就是在線路中直接傳送數(shù)字信號(hào)的電脈沖,需要解決兩個(gè)方面的問(wèn)題: ? 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示問(wèn)題。? 收發(fā)兩端之間的信號(hào)同步問(wèn)題。1)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)表示
對(duì)于傳輸數(shù)字信號(hào)來(lái)說(shuō),最常用的方法是用不同的矩形脈沖電壓來(lái)表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字,表示方式有四種:
(1)單極性不歸零碼(2)雙極性不歸零碼(3)單極性歸零碼(4)雙極性歸零碼(1)單極性不歸零碼
當(dāng)發(fā)“1”碼時(shí),發(fā)送正電平;當(dāng)發(fā)“0”碼時(shí),不發(fā)送電平。判決門(mén)限為半幅電平。(2)雙極性不歸零碼
當(dāng)發(fā)“1”碼時(shí),發(fā)送正電平;當(dāng)發(fā)“0”碼時(shí),發(fā)送負(fù)電平。正電平和負(fù)電平的幅度相等。判決門(mén)限為零電平。(3)單極性歸零碼
當(dāng)發(fā)“1”碼時(shí),發(fā)送正電平,持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度,即發(fā)出一個(gè)正向窄脈沖;當(dāng)發(fā)“0”碼時(shí),不發(fā)送電平。判決門(mén)限為半幅電平。(4)雙極性歸零碼
當(dāng)發(fā)“1”碼時(shí),發(fā)送正電平,持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度,即發(fā)出一個(gè)正向窄脈沖;當(dāng)發(fā)“0”碼時(shí),發(fā)送負(fù)電平,持續(xù)時(shí)間短于一個(gè)碼元的時(shí)間寬度,即發(fā)出一個(gè)負(fù)向窄脈沖。判決門(mén)限為零電平。
2)同步:使接收端與發(fā)送端在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致,稱為同步。同步包括位同步和群同步。(1)位同步:又稱同步傳輸,使接收端對(duì)每一位數(shù)據(jù)都要和發(fā)送端保持同步,稱為位同步。位同步分為外同步法和自同步法。
(1.1)外同步法:發(fā)送端在發(fā)送數(shù)據(jù)之前,先向接收端發(fā)出一串同步時(shí)鐘脈沖,接收端按照這一時(shí)鐘脈沖頻率和時(shí)序鎖定接收端的接收頻率,以便在接收數(shù)據(jù)的過(guò)程中始終與發(fā)送端保持同步。
(1.2)自同步法:某些特殊數(shù)據(jù)編碼信號(hào)中包含了同步信號(hào),接收端從這些數(shù)據(jù)信號(hào)波形中提取同步信號(hào)來(lái)鎖定自己的時(shí)鐘脈沖頻率。
典型例子:著名的曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。? 曼徹斯特編碼(Manchester Encode)(1)在曼徹斯特編碼中,每一位的中間有一跳變,用電壓的這種變化表示1碼和0碼。(2)1碼:將每一位的持續(xù)時(shí)間分為兩半。在發(fā)送1碼時(shí),前一半時(shí)間為高電壓,后一半時(shí)間為低電壓,即電壓從高到低的跳變表示1碼。
(3)0碼:將每一位的持續(xù)時(shí)間分為兩半。在發(fā)送0碼時(shí),前一半時(shí)間為低電壓,而后一半時(shí)間為高電壓,即電壓從低到高的跳變表示0碼。
(4)因?yàn)槊總€(gè)碼元中間都要發(fā)生跳變,接收端可將此變化提取出來(lái)作為同步信號(hào),使接收端的時(shí)鐘與發(fā)送端的時(shí)鐘保持一致。所以位中間的跳變既作同步信號(hào),又作數(shù)據(jù)信號(hào)。? 差分曼徹斯特編碼(Differential Manchester Encode)(1)在差分曼徹斯特編碼中,利用每位開(kāi)始時(shí)有無(wú)電壓的跳表示1碼或0碼。(2)1碼:在發(fā)送1碼時(shí),每一位的開(kāi)始處,無(wú)電壓的跳變。(3)0碼:在發(fā)送0碼時(shí),每一位的開(kāi)始處,有電平的跳變。
(4)在差分曼徹斯特編碼中,每位中間都有電壓的跳變,用每位中間的跳變提供同步信號(hào)。? 自同步法的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn):將同步信號(hào)包含在數(shù)據(jù)信號(hào)中,在傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的同時(shí),同步信號(hào)也一起傳輸?shù)綄?duì)方,無(wú)需外加的同步信號(hào)。
缺點(diǎn):每個(gè)碼元都被調(diào)成兩個(gè)電平,所以需要雙倍的傳輸帶寬。(2)群同步(異步傳輸)(字符傳輸)
(2.1)定義:在數(shù)據(jù)通信中,字符可順序出現(xiàn)在比特流中,字符間的間隔時(shí)間是任意的,字符間的同步采用確定字符邊界的異步定時(shí);字符內(nèi)各個(gè)比特采用固定時(shí)鐘頻率的同步定時(shí),這種方法稱為群同步。(2.2)群同步的字符格式
群同步的字符格式由4部分組成: 1)1位為起始位,以邏輯“0”表示。2)5-8位數(shù)據(jù)位,即要傳輸?shù)淖址麅?nèi)容。3)1位奇偶校驗(yàn)位,用于檢錯(cuò)。
4)1-2位停止位,以邏輯“1”表示。如果沒(méi)有字符可發(fā)送,發(fā)送方持續(xù)發(fā)送“1”,作為空閑位,用作字符間的間隔。(2.3)群同步的主要內(nèi)容
(1)傳輸?shù)男畔⒈环殖扇舾伞叭骸?,一般以字符為單位?/p>
(2)在每個(gè)字符前加上起始位、結(jié)束處加上停止位,從而形成一個(gè)字符序列。(3)群同步靠起始位和停止位來(lái)實(shí)現(xiàn)字符定界,即異步定時(shí)。
(4)起始位指示字符的開(kāi)始,并啟動(dòng)接收端對(duì)字符中比特的位同步,即同步定時(shí)。(5)群同步的特征:字符間是異步定時(shí);字符內(nèi)各個(gè)比特間是同步定時(shí)。(2.4)群同步的優(yōu)缺點(diǎn)
1)優(yōu)點(diǎn):因?yàn)槊總€(gè)字符開(kāi)始時(shí)都會(huì)重新同步,所以頻率的漂移不會(huì)積累。2)缺點(diǎn):因?yàn)樵黾恿溯o助位,降低了編碼效率。
例如,1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)效驗(yàn)位、2個(gè)停止位時(shí),其編碼效率為8/12=67%
3、模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼
方法:脈沖編碼調(diào)制(Pulse Code Modulation,PCM)1)脈沖編碼調(diào)制
以采樣定理為基礎(chǔ),對(duì)連續(xù)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行周期性采樣,利用大于有效信號(hào)最高頻率或其帶寬2倍的采樣頻率,通過(guò)低通濾波器從這些采樣中重新構(gòu)造出原始信號(hào)。2)采樣定理表達(dá)公式:
Fs(=1/Ts)≥2Fmax或Fs≥2Bs 式中 Ts:采樣周期
Fs:采樣頻率
Fmax:原始信號(hào)的最高頻率
Bs(=Fmax-Fmin):原始信號(hào)的帶寬 3)模擬信號(hào)數(shù)字化步驟
(1)采樣:以采樣頻率Fs將模擬信號(hào)的值采出。(2)量化:使連續(xù)模擬信號(hào)變?yōu)闀r(shí)間軸上的離散值。(3)編碼:將離散值變成一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)碼。第四節(jié) 多路復(fù)用技術(shù)
多路復(fù)用技術(shù):把多個(gè)單個(gè)信號(hào)在一個(gè)信道上同時(shí)傳輸?shù)募夹g(shù)。
1、頻分多路復(fù)用FDM(Frequency-Division Multiplexing)
2、時(shí)分多路復(fù)用TDM(Time-division Multiplexing)
3、波分多路復(fù)用WDM(Wave-division Multiplexing)
1、頻分多路復(fù)用 1)舉例
2)頻分多路復(fù)用技術(shù)
在物理信道的可用帶寬超過(guò)單個(gè)原始信號(hào)傳輸所需帶寬情況下,將該物理信道的總帶寬分割成若干個(gè)與傳輸單個(gè)信號(hào)帶寬相同(或略寬)的子信道,每個(gè)子信道傳輸一路信號(hào),這
就是頻分多路復(fù)用。
多路原始信號(hào)在頻分復(fù)用前,先要通過(guò)頻譜搬移技術(shù)將各路信號(hào)的頻譜搬移到物理信道頻譜的不同段上,使各信號(hào)的帶寬不相互重疊。然后用不同的頻率調(diào)制每一個(gè)信號(hào),每個(gè)信號(hào)要在以它的載波頻率為中心的一定帶寬的子信道上傳輸。為了防止各路信號(hào)互相干擾,要使用保護(hù)帶來(lái)隔離每一個(gè)子信道。
頻分多路復(fù)用適用于模擬信號(hào)傳輸。
2、時(shí)分多路復(fù)用技術(shù)
若物理信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率超過(guò)傳輸單個(gè)數(shù)據(jù)所需的數(shù)據(jù)傳輸速率時(shí),將這條物理信道按時(shí)間分成若干個(gè)時(shí)間片(時(shí)隙),輪流地分配給多個(gè)信號(hào)使用。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)占用,這樣,利用每個(gè)信號(hào)在時(shí)間上的交叉,就可以在一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào),這就是時(shí)分多路復(fù)用。時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號(hào)傳輸。
3、波分多路復(fù)用技術(shù)
1)波分多路復(fù)用技術(shù)主要應(yīng)用在光纖信道上,需要將原始的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。
2)在一條光纖信道上,按照光波波長(zhǎng)的不同將光纖信道劃分成為若干個(gè)子信道,每個(gè)子信道傳輸一路光信號(hào),這就是波分多路復(fù)用。
3)波分多路復(fù)用技術(shù)實(shí)質(zhì)上是一種頻分多路復(fù)用技術(shù)。由于在光纖通道上傳輸?shù)氖枪獠ǎ捎诠獠ǖ念l率較高,使用頻率來(lái)表示就不很方便,所以改用波長(zhǎng)來(lái)進(jìn)行表示。
4)在實(shí)際使用中,不同波長(zhǎng)的光從不同方向通過(guò)棱柱或衍射光柵發(fā)射進(jìn)入光纖之中傳輸,在接收端根據(jù)不同波長(zhǎng)的光的折射角度不同,再通過(guò)棱柱或衍射光柵分解成為不同路的光信號(hào)由各個(gè)接收端分別接收。第五節(jié) 數(shù)據(jù)交換技術(shù)
數(shù)據(jù)經(jīng)編碼后在通信線路上傳輸,按傳送技術(shù)不同,把數(shù)據(jù)交換技術(shù)分為: 電路交換技術(shù);報(bào)文交換技術(shù);分組交換技術(shù)。
1、電路交換技術(shù)
1)電路交換技術(shù)的工作原理
(1)電路建立:在傳輸數(shù)據(jù)之前,要先經(jīng)過(guò)呼叫過(guò)程建立一條端到端的電路。若H1站要與H3站連接,H1站向結(jié)點(diǎn)A提出請(qǐng)求,結(jié)點(diǎn)A接受請(qǐng)求后呼叫下一個(gè)結(jié)點(diǎn)B,建立電路AB,結(jié)點(diǎn)B再呼叫結(jié)點(diǎn)C;建立電路BC,最后結(jié)點(diǎn)C完成到H3站的連接,并向H1返回呼叫應(yīng)答。這樣H1與H3之間就有一條專(zhuān)用電路ABC,用于H1站與H3站之間的數(shù)據(jù)傳輸。
(2)數(shù)據(jù)傳輸:電路ABC建立以后,H1的數(shù)據(jù)就可以從H1→A→B→C→H3;H3的數(shù)據(jù)也可經(jīng)H3→C→B→A→H1。在整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中,所建立的電路必須始終保持連接狀態(tài)且專(zhuān)用。(3)電路拆除:數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后,由某一方發(fā)出拆除請(qǐng)求,然后逐節(jié)拆除到對(duì)方結(jié)點(diǎn)的連接。如H3發(fā)出拆除請(qǐng)求后,按照H3→C、C→B、B→A、A→H1逐節(jié)拆除連接,釋放電路。2)電路交換技術(shù)的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)
(1)特點(diǎn):在數(shù)據(jù)傳送開(kāi)始之前必須先設(shè)置一條專(zhuān)用的通路。在線路釋放之前,該通路由一對(duì)用戶獨(dú)占,數(shù)據(jù)傳輸無(wú)需路由。
(2)優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速,數(shù)據(jù)不會(huì)丟失且保持原來(lái)的順序。
(3)缺點(diǎn):對(duì)于猝發(fā)式通信,電路交換效率不高,信道的空閑導(dǎo)致浪費(fèi);對(duì)于短時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,電路建立和拆除所用的時(shí)間得不償失。因此,電路交換技術(shù)適用于長(zhǎng)時(shí)間、高質(zhì)量和大數(shù)據(jù)量的傳輸情況。
2、報(bào)文交換技術(shù) 1)報(bào)文交換技術(shù)原理
報(bào)文交換方式的數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文,報(bào)文就是站點(diǎn)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊,其長(zhǎng)度不限且可變。當(dāng)一個(gè)站要發(fā)送報(bào)文時(shí),它將目的地址附加到報(bào)文上,網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)根據(jù)報(bào)文上的目 的地址,利用路由信息,把報(bào)文發(fā)送到下一個(gè)結(jié)點(diǎn),每個(gè)結(jié)點(diǎn)在收到整個(gè)報(bào)文并檢查無(wú)誤后,就暫存這個(gè)報(bào)文,然后按照同樣的過(guò)程轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn),經(jīng)過(guò)逐個(gè)結(jié)點(diǎn)地存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)直至目的結(jié)點(diǎn)。
2)報(bào)文交換技術(shù)的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)(1)特點(diǎn) A、端與端之間無(wú)需先通過(guò)呼叫建立連接,但需要路由選擇。
B、報(bào)文從源點(diǎn)傳送到目的地采用“存儲(chǔ)--轉(zhuǎn)發(fā)”方式,在傳送報(bào)文時(shí),一個(gè)時(shí)刻僅占用一段通道。(2)優(yōu)點(diǎn)
A、電路利用率高:由于許多報(bào)文可以分時(shí)共享兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的通道,所以對(duì)于同樣的通信量來(lái)說(shuō),對(duì)電路的傳輸能力要求較低。
B、報(bào)文交換系統(tǒng)可以把一個(gè)報(bào)文發(fā)送到多個(gè)目的地(組播)。3)缺點(diǎn)
(1)報(bào)文被存儲(chǔ)在交換結(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)中,需要排隊(duì)等待轉(zhuǎn)發(fā),并且在每個(gè)結(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行路由選擇,加大報(bào)文交換的延遲,所以報(bào)文交換不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。
(2)有時(shí)結(jié)點(diǎn)收到過(guò)多的報(bào)文,在緩沖區(qū)中無(wú)空間存儲(chǔ)或不能及時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí),就不得不丟棄報(bào)文。
(3)發(fā)出的報(bào)文可能不按順序到達(dá)目的地。
(4)由于在報(bào)文中加入附加信息,使得編碼效率下降。
3、分組交換技術(shù)
分組交換是報(bào)文交換的一種改進(jìn),它將報(bào)文分成若干個(gè)分組,每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)上限,有限長(zhǎng)度的分組使得數(shù)據(jù)傳輸對(duì)每個(gè)結(jié)點(diǎn)所需的存儲(chǔ)能力降低,分組可以存儲(chǔ)到內(nèi)存中,提高了交換速度。適用于交互式通信。它是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛的一種交換技術(shù)。分組交換技術(shù)又分為兩種: 虛電路分組交換技術(shù) 數(shù)據(jù)報(bào)分組交換技術(shù) 1)虛電路分組交換技術(shù) A、虛電路分組交換技術(shù)原理
在虛電路分組交換中,網(wǎng)絡(luò)的源結(jié)點(diǎn)和目的結(jié)點(diǎn)之間要先建一條邏輯通路。每個(gè)分組除了包含數(shù)據(jù)之外還包含一個(gè)虛電路標(biāo)識(shí)符。在預(yù)先建好的路徑上的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都知道如何轉(zhuǎn)發(fā)分組,不需要路由選擇。通信結(jié)束后,需要由某一個(gè)站用拆除請(qǐng)求來(lái)釋放這條邏輯通路。之所以是“虛”電路,是因?yàn)檫@條電路不是專(zhuān)用的。B、虛電路分組交換技術(shù)的特點(diǎn)及其優(yōu)缺點(diǎn)
1)特點(diǎn):在數(shù)據(jù)傳送之前所建立的通路不是專(zhuān)用的,其他站點(diǎn)也可使用該通路,因此是虛電路。2)優(yōu)點(diǎn)
(1)由于事先建立通路,所以無(wú)需路由選擇。(2)分組按照原來(lái)的順序到達(dá)目的站點(diǎn)。
(2)由于該技術(shù)將大報(bào)文變成小分組,使得“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的靈活性更強(qiáng)。(3)由于所建立的通路非獨(dú)占的,可提高信道的利用率。
3)缺點(diǎn):由于所建立的通路非獨(dú)占的,分組在每個(gè)結(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)需要排隊(duì)等待發(fā)送。2)數(shù)據(jù)報(bào)分組交換技術(shù) A、數(shù)據(jù)報(bào)分組交換技術(shù)原理
在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中,每個(gè)分組的傳送是被單獨(dú)處理的。每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào),每
個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。一個(gè)結(jié)點(diǎn)收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)后,根據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)中的地址信息和結(jié)點(diǎn)所獲得的路由信息,找出下一個(gè)合適的結(jié)點(diǎn),并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)。按照同樣的過(guò)程,一直逐個(gè)結(jié)點(diǎn)地轉(zhuǎn)發(fā)到目的結(jié)點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):由于該技術(shù)將大報(bào)文變成小分組,使得“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的靈活性更強(qiáng)。缺點(diǎn):不能保證分組按照原來(lái)的順序到達(dá)目的站點(diǎn)。第六節(jié) 差錯(cuò)控制方法
1、差錯(cuò)的產(chǎn)生原因
傳輸中的差錯(cuò)都是由噪聲引起的。
1)信號(hào)在物理信道中傳輸時(shí),線路本身電器特性造成的信號(hào)幅度的衰減、頻率和相位的畸變。
2)信號(hào)在線路上產(chǎn)生反射造成的回音效應(yīng)。3)相鄰線路間的串?dāng)_。
4)各種外界因素(如大氣中的閃電、開(kāi)關(guān)的跳火、外界強(qiáng)電流磁場(chǎng)的變化、大功率電機(jī)的啟動(dòng)和停止等)。
2、噪聲的分類(lèi):熱噪聲和沖擊噪聲。1)熱噪聲
由信道固有的、持續(xù)存在的隨機(jī)熱噪聲引起的差錯(cuò)稱為隨機(jī)差錯(cuò)。
所引起的某位碼元的差錯(cuò)是孤立的,與前后碼元沒(méi)有關(guān)系。它導(dǎo)致的隨機(jī)差錯(cuò)通常較少。2)沖擊噪聲
由外界特定的短暫原因所造成的沖擊噪聲引起的差錯(cuò)稱為突發(fā)差錯(cuò)。
沖擊噪聲幅度可能相當(dāng)大,無(wú)法靠提高信號(hào)的幅度來(lái)避免沖擊噪聲造成的差錯(cuò),它是傳輸中產(chǎn)生差錯(cuò)的主要原因。沖擊噪聲雖然持續(xù)時(shí)間較短,但在一定的數(shù)據(jù)速率條件下,會(huì)影響到一串碼元。
3、差錯(cuò):由于各種噪聲的干擾,在數(shù)據(jù)通信中,將會(huì)使接受端收到的二進(jìn)制比特和發(fā)送端實(shí)際發(fā)送的二進(jìn)制比特不一致,從而造成由“0”變成“1”或由“1”變成“0”的現(xiàn)象稱為差錯(cuò)。
4、差錯(cuò)的控制方法
最常用的差錯(cuò)控制方法是差錯(cuò)控制編碼。1)差錯(cuò)控制編碼的過(guò)程
(1)編碼過(guò)程:發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)之前,先按照某種關(guān)系附加上一定的冗余位,構(gòu)成一個(gè)碼字后再發(fā)送,這個(gè)過(guò)程稱為差錯(cuò)控制的編碼過(guò)程。
(2)檢驗(yàn)過(guò)程:接收端收到該碼字后,通過(guò)檢查信息位和附加的冗余位之間的關(guān)系,來(lái)獲知傳輸過(guò)程中是否有差錯(cuò)發(fā)生,這個(gè)過(guò)程稱為差錯(cuò)控制的檢驗(yàn)過(guò)程。2)差錯(cuò)控制編碼的分類(lèi)
(1)按照功能分類(lèi):檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼。
① 檢錯(cuò)碼:能自動(dòng)發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)的編碼。如循環(huán)冗余碼(CRC)。
② 糾錯(cuò)碼:不僅能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)而且能自動(dòng)糾正差錯(cuò)的編碼。如海明碼。(2)按照糾錯(cuò)方式分類(lèi):自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)和前向糾錯(cuò)。
① 自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā):當(dāng)接收端發(fā)現(xiàn)差錯(cuò)時(shí),就設(shè)法通知發(fā)送端重發(fā),直到收到正確的碼字為止。自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)方式使用檢錯(cuò)碼。
② 前向糾錯(cuò):接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯(cuò),而且能確定二進(jìn)制碼元發(fā)生錯(cuò)誤的位置,從而加以糾正。前向糾錯(cuò)方式使用糾錯(cuò)碼。
5、編碼效率R 概念:編碼碼字中信息位所占總碼字位數(shù)的百分比,是衡量編碼性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。
計(jì)算公式:
R=k/n=k/(k+r)式中 k為碼字中的信息位位數(shù) r為編碼時(shí)外加冗余位位數(shù) n為編碼后的碼字長(zhǎng)度
6、奇偶校驗(yàn)碼
1)概念:奇偶校驗(yàn)碼是一種通過(guò)增加冗余位使得碼字中“1”的個(gè)數(shù)恒為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法,它是一種檢錯(cuò)碼。增加的位稱為奇偶校驗(yàn)位。2)偶校驗(yàn)舉例
協(xié)議:收發(fā)雙方共同約定采用偶校驗(yàn),校驗(yàn)位添加在一個(gè)字節(jié)的最高位。原始數(shù)據(jù)=1100010 發(fā)送方:增加校驗(yàn)位后的數(shù)據(jù)=11100010 接收方:校驗(yàn)接收的數(shù)據(jù)中“1”的個(gè)數(shù)是否是偶數(shù)。
如果是偶數(shù),認(rèn)為沒(méi)有差錯(cuò),將最高位去掉,保留余下比特。如果是奇數(shù),認(rèn)為發(fā)生差錯(cuò),要求發(fā)送方重發(fā)數(shù)據(jù)。3)算法分析
奇偶校驗(yàn)只能檢測(cè)出奇數(shù)個(gè)比特位錯(cuò),對(duì)偶數(shù)個(gè)比特位錯(cuò)則無(wú)能為力。
7、循環(huán)冗余碼(CRC,Cyclic Redundancy Check)
? 基本思想:CRC一種基于多項(xiàng)式除法檢測(cè)差錯(cuò)的方法。在發(fā)送端產(chǎn)生一個(gè)循環(huán)冗余碼,附加在信息位后面一起發(fā)送到接收端,接收端收到的信息按發(fā)送端形成循環(huán)冗余碼同樣的算法進(jìn)行校驗(yàn)。? CRC舉例
8、海明碼
海明碼是一種可以糾正一位差錯(cuò)的編碼。它是利用在信息位為k位,增加r位冗余位,構(gòu)成一個(gè)n=k+r位的碼字,然后用r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式產(chǎn)生的r個(gè)校正因子來(lái)區(qū)分無(wú)錯(cuò)和在碼字中的n個(gè)不同位置的一位錯(cuò)。海明碼必需滿足以下關(guān)系式:
2r>=n+1 或 2r>=k+r+1 海明碼的編碼效率為:R=k/(k+r)式中 k為信息位位數(shù)
r為增加冗余位位數(shù)
第四章 局域網(wǎng)
第一節(jié) 局域網(wǎng)的總論
1、局域網(wǎng)LAN(Local Area Network,LAN):是一種在有限的地理范圍內(nèi)將多臺(tái)計(jì)算機(jī)及各種設(shè)備互聯(lián),以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
2、局域網(wǎng)的特點(diǎn)
(1)地理分布范較小,一般為數(shù)百米至數(shù)公里??筛采w一幢大樓、一所校園或一個(gè)企業(yè)。(2)數(shù)據(jù)傳輸速率高,一般為0.1-100Mbps,目前已出現(xiàn)速率高達(dá)1000Mbps的局域網(wǎng)。
(3)誤碼率低,一般在10-10以下。這是因?yàn)榫钟蚓W(wǎng)通常采用短距離基帶傳輸,使用高質(zhì)量的傳輸媒體,從而提高了數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。(4)一般包含OSI參考模型中最低二層的功能。
(5)協(xié)議簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、周期短、便于管理和擴(kuò)充。
3、局域網(wǎng)涉及的主要內(nèi)容 ? 局域網(wǎng)的參考模型 ? 傳輸介質(zhì) ? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
? 媒體訪問(wèn)控制(Medium Access Control,MAC)
4、局域網(wǎng)的參考模型
局域網(wǎng)是一個(gè)通信網(wǎng),只涉及到相當(dāng)于OSI參考模型中通信子網(wǎng)的功能。由于局域網(wǎng)大多采用共享信道的技術(shù),所以局域網(wǎng)通常不單獨(dú)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)層。局域網(wǎng)的高層功能由具體的局域網(wǎng)操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)是局域網(wǎng)的參考模型。該模型對(duì)應(yīng)OSI參考模型的最低兩層(物理層和數(shù)據(jù)鏈路層)。
OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層,在局域網(wǎng)參考模型中被分成邏輯鏈路控制子層(Logical Link Control,LLC)和媒體訪問(wèn)控制子層(Medium Access Control,MAC)。OSI參考模型的物理層對(duì)應(yīng)局域網(wǎng)參考模型的物理層。IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 局域網(wǎng)參考模型與OSI參考模型、TCP/IP參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系 1)邏輯鏈路控制子層(LLC)
(1)定義幀格式,將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按照幀格式組織成幀。
(2)提供鏈路服務(wù):IEEE 802規(guī)定兩種類(lèi)型的鏈路服務(wù):無(wú)連接LLC 和面向連接LLC。① 無(wú)連接LLC 是一種數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù),信息幀在LLC實(shí)體間交換,無(wú)需在同等層實(shí)體間事先建立邏輯鏈路,對(duì)這種LLC幀既不確認(rèn),也無(wú)任何流量控制或差錯(cuò)控制。支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、多點(diǎn)和廣播式通信。② 面向連接LLC 提供服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)之間的虛電路服務(wù),在任何信息幀交換前,在一對(duì)LLC實(shí)體間必須建立邏輯鏈路,在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中,信息幀依次發(fā)送,并提供流量控制和差錯(cuò)控制功能。2)媒體訪問(wèn)控制子層(MAC)
? 在媒體訪問(wèn)控制子層的主要功能是解決多臺(tái)主機(jī)同時(shí)訪問(wèn)媒體的沖突問(wèn)題,即媒體訪問(wèn)控制功能,并提供多個(gè)可供選擇的媒體訪問(wèn)控制方式。MAC還產(chǎn)生幀檢驗(yàn)序列和完成幀檢驗(yàn)等功能。3)物理層
實(shí)現(xiàn)比特流的傳輸與接收,規(guī)定信號(hào)編碼、傳輸介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和傳輸速率、數(shù)據(jù)的同步控制等
5、局域網(wǎng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn):IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)
IEEE在1980年2月成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(簡(jiǎn)稱IEEE 802 委員會(huì)),專(zhuān)門(mén)從事局域網(wǎng)的協(xié)議制訂,所形成的標(biāo)準(zhǔn)稱為IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)。LAN的類(lèi)型主要有:以太網(wǎng)(Ethernet)、令牌環(huán)(Token Ring)、令牌總線(Token Bus)和作為骨干網(wǎng)的光纖分布數(shù)據(jù)接口(FDDI)。它們所遵循的標(biāo)準(zhǔn)都以802開(kāi)頭。第二節(jié) 局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備按照一定的結(jié)構(gòu)方式進(jìn)行連接,其連接方式稱為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
-11-82、局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)種類(lèi):星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
3、星形拓?fù)?/p>
1)概念:在星型拓?fù)渲?,每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的線路與中心結(jié)點(diǎn)連接,任何結(jié)點(diǎn)的通信都要通過(guò)中心結(jié)點(diǎn)以廣播方式轉(zhuǎn)發(fā)。2)優(yōu)點(diǎn)
(1)網(wǎng)絡(luò)管理由中心結(jié)點(diǎn)完成,控制簡(jiǎn)單,無(wú)需路由,無(wú)需媒體訪問(wèn)控制。(2)結(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充和拆除。
(3)單個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障只影響一個(gè)設(shè)備,不會(huì)影響全網(wǎng)。(4)容易檢測(cè)和隔離故障,便于維護(hù)。3)缺點(diǎn)
1)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都要與中心結(jié)點(diǎn)相連,需要大量電纜,安裝工作量大,建網(wǎng)費(fèi)用較高。2)由于采用集中式網(wǎng)絡(luò)管理,中心結(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重,可能成為通信的瓶頸。3)中心結(jié)點(diǎn)的故障將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。
4、總線拓?fù)?/p>
1)概念:在總線拓?fù)渲校械慕Y(jié)點(diǎn)都連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上,所有結(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù),但一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)。
總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)屬于廣播式網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)利用總線傳輸介質(zhì)以“廣播”方式發(fā)送幀時(shí),其他所有結(jié)點(diǎn)用“收聽(tīng)”方式接收幀。幀的地址字段指明幀應(yīng)被哪臺(tái)機(jī)器接收。一旦收到幀,各機(jī)器檢查幀的地址字段。如果是發(fā)送給它的則處理之,否則將其丟棄。由于總線做為公共傳輸介質(zhì)被所有結(jié)點(diǎn)共享,可能出現(xiàn)有兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)同時(shí)利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)的情況,因此會(huì)出現(xiàn)“沖突”(collision),造成傳輸失敗。解決方法是媒體訪問(wèn)控制。2)優(yōu)點(diǎn)
(1)電纜長(zhǎng)度短,易于布線和維護(hù),建網(wǎng)費(fèi)用低。(2)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)結(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充和拆除。
(4)單個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障只影響一個(gè)設(shè)備,不會(huì)影響全網(wǎng)。3)缺點(diǎn)
(1)由于采用共享信道,故障診斷和隔離困難。
(2)采用分布式網(wǎng)絡(luò)管理,所有結(jié)點(diǎn)必須是智能的,要有媒體訪問(wèn)控制功能,從而增加站點(diǎn)軟件和硬件的開(kāi)銷(xiāo),不能保證信息及時(shí)傳送,實(shí)時(shí)性差。(3)總線的故障將導(dǎo)致全網(wǎng)的癱瘓。
5、環(huán)形拓?fù)?/p>
1)概念:在環(huán)型拓?fù)渲?,各結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)連接線路,構(gòu)成閉合的環(huán)型,環(huán)中數(shù)據(jù)沿著一個(gè)方向繞環(huán)逐站傳輸。2)優(yōu)點(diǎn)
(1)電纜長(zhǎng)度短,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,建網(wǎng)費(fèi)用低。(2)結(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充和拆除。3)缺點(diǎn)
(1)由于是閉合回路,任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障會(huì)引起全網(wǎng)的故障。(2)故障的診斷和隔離困難。
(3)媒體訪問(wèn)協(xié)議用令牌傳遞方式,信道利用率較低。
7、樹(shù)形拓?fù)?/p>
1)概念:像一棵倒置的樹(shù),頂端是樹(shù)根,樹(shù)根以下帶分支,每個(gè)分支還可帶子分支。樹(shù)根接收各結(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù),然后再?gòu)V播式地發(fā)送到全網(wǎng)。2)優(yōu)點(diǎn)
(1)結(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充和拆除。(2)故障診斷和隔離容易。3)缺點(diǎn)
結(jié)點(diǎn)對(duì)根依賴性太大,若根發(fā)生故障,則全網(wǎng)不能正常工作。
8、網(wǎng)形拓?fù)?/p>
1)概念:網(wǎng)絡(luò)中任意兩結(jié)點(diǎn)都有傳輸線相連,形成網(wǎng)絡(luò) 2)優(yōu)點(diǎn)
不受瓶頸問(wèn)題和失效問(wèn)題的影響。3)缺點(diǎn)
1)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也復(fù)雜。2)需要路由。3)建網(wǎng)成本高。
第三節(jié) 媒體訪問(wèn)控制方法
環(huán)形或總線拓?fù)渲?,由于只有一條物理傳輸通道連接所有的設(shè)備,可能出現(xiàn)同時(shí)有兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)利用傳輸通道發(fā)送數(shù)據(jù)的情況,出現(xiàn)“沖突”(collision),因此,連到網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備必須遵循一定的規(guī)則,使同一時(shí)刻只有一個(gè)設(shè)備占用傳輸線路,以確保傳輸媒體的正常訪問(wèn)和使用。常用的媒體訪問(wèn)控制方法有
1、具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection):針對(duì)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。
2、令牌環(huán)(Token Ring):針對(duì)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。
3、時(shí)槽環(huán)(Slotted Ring):針對(duì)環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
一、具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn) CSMA/CD 具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)采用隨機(jī)訪問(wèn)和競(jìng)爭(zhēng)技術(shù),這種技術(shù)適用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。
在總線拓?fù)渲?,每個(gè)站點(diǎn)都要獨(dú)立地決定幀是否發(fā)送幀,若兩個(gè)或多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送幀,就會(huì)產(chǎn)生沖突,導(dǎo)致所發(fā)送的幀都出錯(cuò)。
因此,一個(gè)用戶發(fā)送信息成功與否,在很大程度上取決于監(jiān)測(cè)總線是否空閑的方法,以及當(dāng)兩個(gè)不同結(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送的幀發(fā)生沖突后所使用的中斷傳輸?shù)姆椒???偩€競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)可分為兩大類(lèi):
1、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA。
2、具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD。
1、載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA:先聽(tīng)后說(shuō)LBT(Listen Before Talk)1)概念:要傳輸數(shù)據(jù)的站點(diǎn)首先對(duì)媒體上有無(wú)載波進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),以確定是否有別的站點(diǎn)在傳輸數(shù)據(jù)。如果媒體空閑,該站點(diǎn)便可傳輸數(shù)據(jù);否則,該站點(diǎn)將避讓一段時(shí)間后再做嘗試。
避讓的時(shí)間由退避算法決定,常用的退避算法有:非堅(jiān)持退避算法、1-堅(jiān)持退避算法、P-堅(jiān)持退避算法。
2)非堅(jiān)持退避算法的CSMA ? 算法規(guī)則
(1)監(jiān)聽(tīng)總線,如果媒體是空閑的,則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。
(2)監(jiān)聽(tīng)總線,如果媒體是忙的,則等待一段隨機(jī)時(shí)間后,再重復(fù)步驟(1)。
? 優(yōu)點(diǎn):采用隨機(jī)的等待時(shí)間可以減少?zèng)_突發(fā)生的可能性。? 缺點(diǎn)
(1)幾個(gè)站點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到媒體空閑,則同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),造成沖突。
(2)幾個(gè)站點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到媒體忙,都采用退避算法來(lái)延遲等待。由于在延遲等待過(guò)程中,媒體有可能處于空閑狀態(tài),使信道利用率下降。3)1-堅(jiān)持退避算法的CSMA ? 算法規(guī)則
(1)監(jiān)聽(tīng)總線,如果媒體空閑的,則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。
(2)監(jiān)聽(tīng)總線,如果媒體是忙的,則繼續(xù)監(jiān)聽(tīng),直至檢測(cè)到媒體是空閑,立即發(fā)送。? 優(yōu)點(diǎn):只要媒體空閑,站點(diǎn)就立即可發(fā)送數(shù)據(jù),避免了媒體利用率的損失。
? 缺點(diǎn):假若有兩個(gè)或兩個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)監(jiān)聽(tīng)到媒體是空閑的,則同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù),沖突仍不可避免。
4)P-堅(jiān)持退避算法的CSMA ? 算法規(guī)則
(1)監(jiān)聽(tīng)總線,如果媒體是空閑的,則以P的概率發(fā)送,而以(1-P)的概率延遲一個(gè)時(shí)間單位(一個(gè)時(shí)間單位通常等于最大傳播時(shí)延的2倍)。(2)延遲一個(gè)時(shí)間單位后,再重復(fù)步驟(1)。
(3)如果媒體是忙的,繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)直至媒體空閑并重復(fù)步驟(1)。
? 優(yōu)點(diǎn):P-堅(jiān)持退避算法是一種既能像非堅(jiān)持退避算法那樣減少?zèng)_突,又能像1-堅(jiān)持退避算法那樣減少媒體空閑時(shí)間的折中方案。
? 缺點(diǎn):如果多個(gè)站點(diǎn)同時(shí)都以P概率決定發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),沖突仍然無(wú)法杜絕。5)CSMA的特點(diǎn)
(1)無(wú)論采用哪一種退避算法,CSMA只能使發(fā)生沖突的可能性減小到最低程度,但無(wú)法完全杜絕沖突。
(2)由于CSMA算法沒(méi)有沖突檢測(cè)功能,即使沖突已發(fā)生,站點(diǎn)仍然會(huì)將已破壞的幀發(fā)送完為止,使總線的利用率降低。
2、具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD CSMA/CD是CSMA的一種改進(jìn)方案。該方法已廣泛應(yīng)用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的局域網(wǎng)。1)具有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)原理
(1)讓發(fā)送站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程中仍繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)媒體,以檢測(cè)是否存在沖突。
(2)如果發(fā)生沖突,在信道上可以檢測(cè)到超過(guò)發(fā)送站點(diǎn)本身發(fā)送的載波信號(hào)的幅度,由此判斷出沖突的存在。
(3)一但檢測(cè)到?jīng)_突,就立即停止發(fā)送,并向總線上發(fā)送一串阻塞信號(hào),用以通知總線上其它各有關(guān)站點(diǎn)。這樣,通道容量就不致因白白傳送已受損的幀而浪費(fèi),可以提高總線的利用率。
(4)一旦檢測(cè)到?jīng)_突并發(fā)完阻塞信號(hào)后,為了降低再次沖突的概率,利用二進(jìn)制指數(shù)退避算法等待一個(gè)隨機(jī)時(shí)間,然后再使用CSMA方法發(fā)送數(shù)據(jù)。2)CSMA/CD算法中二進(jìn)制指數(shù)退避算法規(guī)則
(1)對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)幀,當(dāng)?shù)谝淮伟l(fā)生沖突時(shí),設(shè)置一個(gè)參量L=2。
n(2)如果數(shù)據(jù)幀發(fā)生n次沖突,則參量L=2。
(3)退避時(shí)間取1到L個(gè)時(shí)間片中的一個(gè)隨機(jī)數(shù),1個(gè)時(shí)間片等于兩站點(diǎn)之間的最大傳播時(shí)延的2倍。
(4)設(shè)置一個(gè)最大重傳次數(shù),超過(guò)該次數(shù),則不再重傳,并報(bào)告出錯(cuò)。1個(gè)時(shí)間片=兩站點(diǎn)之間的最大傳播時(shí)延的2倍
信號(hào)傳播時(shí)延=兩站點(diǎn)的距離/信號(hào)傳播速度 最大傳播時(shí)延=總線的長(zhǎng)度/信號(hào)傳播速度 最大傳播時(shí)延是信號(hào)傳播時(shí)延的極端情況,在不知發(fā)生沖突的2個(gè)站點(diǎn)的距離時(shí),最壞情況是假定這2個(gè)站點(diǎn)分別位于總線的兩端。
二、令牌環(huán)媒體訪問(wèn)控制
1)概念:令牌環(huán)技術(shù)一種適用于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的媒體訪問(wèn)控制方法。它是按照所有站點(diǎn)共同理解和遵守的規(guī)則,從一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)繞環(huán)傳遞令牌,一個(gè)站點(diǎn)只有當(dāng)它占有令牌時(shí),才能發(fā)送數(shù)據(jù)幀,發(fā)完幀后,把令牌傳遞給下一個(gè)站點(diǎn)。
令牌環(huán)(Token Ring)是由美國(guó)IBM公司于1984年推出的, 后來(lái)由IEEE將其確定為IEEE 802.5國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
IEEE 802.5標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了令牌環(huán)的媒體訪問(wèn)控制子層和物理層所使用的協(xié)議和協(xié)議數(shù)據(jù)單元格式,規(guī)定了相鄰實(shí)體間的服務(wù)及令牌環(huán)物理媒體的連接方法。2)令牌環(huán)的操作過(guò)程
(1)在環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中,只有一個(gè)令牌在環(huán)路上繞行。令牌是一個(gè)特殊的比特模式,其中包含一位令牌標(biāo)志位,標(biāo)志位為“0”表示該令牌為可用的空令牌,標(biāo)志位為“1”表示有站點(diǎn)正占用令牌在發(fā)送數(shù)據(jù)幀。
IEEE802.5的令牌環(huán)的數(shù)據(jù)格式(幀)有兩種:一種是令牌幀,另一種是常規(guī)幀。? 令牌幀:發(fā)送權(quán)的標(biāo)志,占有令牌的站才能發(fā)送。? 常規(guī)幀:用來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)或控制信息。
(2)當(dāng)一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),必須等待并獲得一個(gè)空令牌,將令牌的標(biāo)志位置為“1”,隨后便可發(fā)送數(shù)據(jù)幀,數(shù)據(jù)幀中帶有目的地址。(數(shù)據(jù)字段的最大值為5000字節(jié))
(3)環(huán)路中的每個(gè)站點(diǎn)檢查數(shù)據(jù)幀中的目的地址,若不是本站點(diǎn)的地址,則繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀;若是本站點(diǎn)的地址:
① 利用幀校驗(yàn)進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè),如果無(wú)差錯(cuò),便讀取其中的數(shù)據(jù)字段,并在結(jié)束字段中添加確認(rèn)信息,再將數(shù)據(jù)幀向下一站轉(zhuǎn)發(fā)。
② 如果有差錯(cuò),直接將數(shù)據(jù)幀向下一站轉(zhuǎn)發(fā)。
(4)數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周返回發(fā)送方,發(fā)送站點(diǎn)將數(shù)據(jù)幀從環(huán)路上撤消,同時(shí)根據(jù)結(jié)束字段中返回的確認(rèn)信息得知所傳數(shù)據(jù)是否成功接收。若無(wú)確認(rèn)信息,則重發(fā)該幀。
(5)發(fā)送站點(diǎn)完成數(shù)據(jù)發(fā)送后,重新產(chǎn)生一個(gè)空令牌傳至下一個(gè)站點(diǎn),以使其它站點(diǎn)獲得發(fā)送數(shù)據(jù)幀的許可權(quán)。3)令牌環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)
① 由于環(huán)路中只有一個(gè)令牌,因此任何時(shí)刻至多只有一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),不會(huì)產(chǎn)生沖突。② 由于令牌是單向繞環(huán)傳遞的,令牌環(huán)上各站點(diǎn)均有相同的機(jī)會(huì)公平地獲取令牌。(2)缺點(diǎn)
① 令牌環(huán)網(wǎng)在輕負(fù)荷時(shí),由于存在等待令牌的時(shí)間,故信道利用率較低。
② 需要設(shè)置專(zhuān)門(mén)站點(diǎn)對(duì)令牌進(jìn)行維護(hù):令牌本身就是比特串,繞環(huán)傳遞過(guò)程中可能受干擾而導(dǎo)致出錯(cuò)和丟失,以至造成環(huán)路上無(wú)令牌循環(huán)的情況。
三、時(shí)槽環(huán)
1、時(shí)槽:首先由環(huán)中被稱為監(jiān)控站的特定站點(diǎn)啟動(dòng)環(huán),并產(chǎn)生若干個(gè)固定長(zhǎng)度的比特串,這種比特串稱為時(shí)槽。(40bit)
2、時(shí)槽環(huán):時(shí)槽環(huán)是適用于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的媒體控制訪問(wèn)方法,這種方法是站點(diǎn)預(yù)先安排若干個(gè)特定的時(shí)間段(時(shí)槽),每個(gè)時(shí)槽能攜帶一個(gè)固定大小的數(shù)據(jù)位。每個(gè)站點(diǎn)只能在時(shí)槽內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)。若數(shù)據(jù)較長(zhǎng),可用多個(gè)時(shí)槽來(lái)傳輸。且在繞環(huán)一周時(shí)間內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)只能占
有一個(gè)時(shí)槽。
3、時(shí)槽環(huán)的操作過(guò)程
1)時(shí)槽環(huán)初始化時(shí),由監(jiān)控站產(chǎn)生若干個(gè)時(shí)槽,并將每個(gè)時(shí)槽的“滿/空”位置為空狀態(tài)。2)某個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù):(1)等待一個(gè)空時(shí)槽。
(2)將該時(shí)槽的“滿/空”位置為滿狀態(tài)。(3)將數(shù)據(jù)的內(nèi)容插入時(shí)槽的數(shù)據(jù)字段中(4)填入控制信息:幀的頭部填入目的地地址和源地址;將幀尾部的兩個(gè)響應(yīng)位置為11(不理睬)。
(5)發(fā)送該時(shí)槽,使它繞物理環(huán)從一個(gè)站點(diǎn)至另一個(gè)站點(diǎn)傳送。
3)環(huán)中每個(gè)站對(duì)任何置滿的時(shí)槽頭部的目的地址進(jìn)行檢測(cè),如果檢測(cè)到不是本站的地址,則向下一個(gè)站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā);如果檢測(cè)到是本站的地址:(1)從時(shí)槽中讀取所攜帶的數(shù)據(jù)內(nèi)容。(2)將時(shí)槽尾部的響應(yīng)位置為01(接收)(3)將該時(shí)槽向下一站轉(zhuǎn)發(fā)。
4)當(dāng)數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周后,返回源站點(diǎn)。源站點(diǎn)閱讀時(shí)槽尾部的響應(yīng)位,以確定目的站點(diǎn)是否成功接收。如果未成功接收,則重發(fā)該幀;如果成功接收,源站點(diǎn)便將該時(shí)槽重新標(biāo)記為空狀態(tài),并發(fā)送到環(huán)上,供其它站點(diǎn)使用。4)時(shí)槽環(huán)的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn) ① 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
② 結(jié)點(diǎn)間相互干擾少。③ 可靠性高。(2)缺點(diǎn)
① 需要一個(gè)特定的監(jiān)控站點(diǎn),增加硬件開(kāi)銷(xiāo)。
② 由于繞環(huán)一周時(shí)間內(nèi)每個(gè)站點(diǎn)只能占有一個(gè)時(shí)槽環(huán),若某站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)較長(zhǎng)要占用多個(gè)時(shí)槽,而此時(shí)環(huán)上只有該站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送,則許多時(shí)槽都是空循環(huán),降低信道利用率。③ 40位的時(shí)槽只能攜帶16位的數(shù)據(jù),開(kāi)銷(xiāo)大、效率較低(40%)。第四節(jié) 光纖分布數(shù)據(jù)接口、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)
一、光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI(Fiber Distributed Data Interface)
1、概念:IEEE802.8描述FDDI的體系結(jié)構(gòu)。FDDI網(wǎng)絡(luò)是以光纖作為傳輸媒體,將許多站點(diǎn)連接成環(huán)行拓?fù)涞母咝阅芫钟蚓W(wǎng)。與令牌環(huán)類(lèi)似,也是把信息發(fā)送至環(huán)上,從一個(gè)站到下一個(gè)站依次傳遞,當(dāng)信息經(jīng)過(guò)指定的目的站時(shí)就被接收、復(fù)制,最后由發(fā)送信息的站點(diǎn)再將信息從環(huán)上撤消。
2、FDDI的特點(diǎn)
1)以光纖作為傳輸介質(zhì)的高速主干網(wǎng)。
2)基于令牌控制的共享傳輸介質(zhì),是令牌環(huán)體系結(jié)構(gòu)的拓展。3)采用逆向雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),可增加網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)能力,提高了可靠性。4)高性能:數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps,可支持1000個(gè)物理連接,兩結(jié)點(diǎn)之間距離可超過(guò)20km。5)抗干擾能力強(qiáng):由于傳輸?shù)男盘?hào)為光波,對(duì)電磁和射頻干擾具有較強(qiáng)的抑制能力。6)信息傳輸安全:光纖可防止傳輸過(guò)程中被分接偷聽(tīng),也杜絕了電磁波的竊聽(tīng),因而是最安全的傳輸媒體。
7)采用光纖作為傳輸介質(zhì),建網(wǎng)費(fèi)用昂貴。
3、FDDI的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其功能
1)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):FDDI是環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),為了提高可靠性采用逆向雙環(huán)結(jié)構(gòu)。一個(gè)環(huán)為主環(huán),另一個(gè)環(huán)為次環(huán),雙環(huán)的數(shù)據(jù)流方向相反。
2)正常情況下,僅主環(huán)工作,次環(huán)作為備用環(huán)。當(dāng)主環(huán)上的設(shè)備失效或光纜發(fā)生故障時(shí),通過(guò)從主環(huán)向次環(huán)的切換可繼續(xù)維持FDDI的正常工作。這種結(jié)構(gòu)使FDDI具有較高的故障容錯(cuò)能力。
3、FDDI的幀格式
4、FDDI的工作過(guò)程
5、FDDI的工作原理
1)傳遞令牌:在沒(méi)有數(shù)據(jù)傳送時(shí),令牌一直在環(huán)路中繞行。每個(gè)站點(diǎn)如果沒(méi)有數(shù)據(jù)發(fā)送,就轉(zhuǎn)發(fā)令牌。
2)發(fā)送數(shù)據(jù):如果某站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù),該站點(diǎn)要等待令牌到來(lái)并將其吸收,隨后發(fā)送數(shù)據(jù)幀。當(dāng)數(shù)據(jù)幀發(fā)送完畢,立即釋放令牌。
3)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀:每個(gè)站點(diǎn)監(jiān)聽(tīng)經(jīng)過(guò)的數(shù)據(jù)幀,如果數(shù)據(jù)幀的目的地址與本站點(diǎn)不符,則轉(zhuǎn)發(fā)該幀。
4)接收數(shù)據(jù)幀:如果站點(diǎn)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)幀目的地址與自己的地址一致,就復(fù)制該幀,然后再轉(zhuǎn)發(fā)該幀。
5)清除數(shù)據(jù)幀:數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周回到原發(fā)送站點(diǎn),由發(fā)送站點(diǎn)將其從網(wǎng)上撤銷(xiāo)。
二、城域網(wǎng)MAN(Metropolitan Area Network,MAN)
1)概念:城域網(wǎng)是城市范圍內(nèi)的大型局域網(wǎng),采用與LAN相似的技術(shù)。MAN的標(biāo)準(zhǔn)是分布式隊(duì)列雙總線(Distributed Queue Dual Bus, DQDB),在IEEE802.6中描述該標(biāo)準(zhǔn)。2)分布式隊(duì)列雙總線標(biāo)準(zhǔn)
DQDB采用兩條數(shù)據(jù)流方向相反的單向總線(A和B),這兩條平行的單向總線貫穿于整個(gè)城市,每個(gè)站點(diǎn)都同時(shí)與這兩條總線相連。每個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前必須知道目的站點(diǎn)是位于其左方還是右方。如果目的站點(diǎn)位于它的右方,發(fā)送站點(diǎn)使用總線A,否則使用總線B。
三、廣域網(wǎng)(Wide Area Network,WAN)
1、概念:廣域網(wǎng)又稱遠(yuǎn)程網(wǎng),通常是指覆蓋范圍很廣(遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一個(gè)城市的范圍)的長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò),常利用公用通信網(wǎng)絡(luò)的信道進(jìn)行
2、廣域網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的區(qū)別
1)廣域網(wǎng)是單個(gè)的網(wǎng)絡(luò),即使是覆蓋范圍很廣的互聯(lián)網(wǎng),也不是廣域網(wǎng)。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)最主要的特征是將不同網(wǎng)絡(luò)的“互連”。
2)廣域網(wǎng)使用結(jié)點(diǎn)交換機(jī)連接各主機(jī);而互聯(lián)網(wǎng)是用路由器連接各網(wǎng)絡(luò)。
3)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在單個(gè)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)分組,而路由器在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互聯(lián)網(wǎng)中轉(zhuǎn)發(fā)分組。
3、公用通信網(wǎng)絡(luò)
廣域網(wǎng)的重要組成部分就是其通信子網(wǎng),一般有公用通信網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)通信子網(wǎng):
第五章 網(wǎng)際互聯(lián)與Internet
第一節(jié) 網(wǎng)際互連
1、互聯(lián)網(wǎng)(internet):將各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的集合稱為互聯(lián)網(wǎng)。
2、網(wǎng)際互聯(lián):能夠使各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信的方法就是網(wǎng)際互聯(lián)。
3、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò):當(dāng)今世界上有大量的網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行,有公用網(wǎng)、研究性網(wǎng)絡(luò)、用戶聯(lián)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)等等。各種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史、網(wǎng)絡(luò)管理、所提供的服務(wù)、技術(shù)設(shè)計(jì)和用戶群體等方面都不盡相同。這些差異,使得不同網(wǎng)絡(luò)之間無(wú)法進(jìn)行通信和信息共享。
4、網(wǎng)絡(luò)差異
1)表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)方面
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在體系結(jié)構(gòu)、層次協(xié)議及所提供的服務(wù)等方面存在的差異。2)表現(xiàn)在具體技術(shù)方面
異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在尋址方式、路由選擇算法、分組最大長(zhǎng)度、網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)制、用戶接入控制、超時(shí)控制、差錯(cuò)控制方法、網(wǎng)絡(luò)管理方式等諸方面存在的差異。
5、網(wǎng)絡(luò)差異形成的原因
1)從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史來(lái)看,在網(wǎng)絡(luò)起步的初級(jí)階段,沒(méi)有個(gè)人或機(jī)構(gòu)能夠認(rèn)清網(wǎng)絡(luò)將發(fā)展成為一個(gè)什么樣的定式,網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展實(shí)際上是一個(gè)逐步探索的過(guò)程,造成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)晚于網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)。
2)即使先有標(biāo)準(zhǔn),由于建網(wǎng)的需求不同,對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、造價(jià)、服務(wù)也不同,所以不可能確定出一個(gè)讓全球網(wǎng)絡(luò)都必須遵守的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
3)隨著各種學(xué)科技術(shù)的發(fā)展,各種已有的標(biāo)準(zhǔn)要不斷完善,新的標(biāo)準(zhǔn)將不斷出現(xiàn)。
6、網(wǎng)際互連的目的
兩個(gè)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的差異可以表現(xiàn)在OSI參考模型中的任一層上。要實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián),就必須消除這些差異,使一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的用戶能訪問(wèn)其它異構(gòu)網(wǎng)上的資源,使不同網(wǎng)絡(luò)上的用戶互相通信和交換信息。這不僅有利于更大范圍的資源共享,也可以從整體上提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
7、網(wǎng)際互連的形式 1)局域網(wǎng)一局域網(wǎng) 2)廣域網(wǎng)一廣域網(wǎng) 3)局域網(wǎng)一廣域網(wǎng)
4)局域網(wǎng)一廣域網(wǎng)一局域網(wǎng)
8、中繼(relay)系統(tǒng):將網(wǎng)絡(luò)互相連接起來(lái)要使用一些中間設(shè)備(或中間系統(tǒng)),ISO的術(shù)語(yǔ)稱之為中繼(relay)系統(tǒng)。根據(jù)中繼系統(tǒng)所在的層次,可以有以下的中繼系統(tǒng): 1)物理層:轉(zhuǎn)發(fā)器(Repeater)。2)數(shù)據(jù)鏈路層:網(wǎng)橋(Bridge)。3)網(wǎng)絡(luò)層:路由器(Router)。4)在網(wǎng)絡(luò)層以上:網(wǎng)關(guān)(Gateway)。1)轉(zhuǎn)發(fā)器(Repeater):工作在物理層,在物理層間實(shí)現(xiàn)透明的二進(jìn)制比特復(fù)制,以補(bǔ)償信號(hào)衰減。
2)網(wǎng)橋(Bridge):工作在數(shù)據(jù)鏈路層,提供數(shù)據(jù)鏈路層間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。主要用于在不同局域網(wǎng)之間存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀,并消除差異。
網(wǎng)橋的工作過(guò)程:網(wǎng)橋從物理層接收幀并送到數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換,然后再送到物理層再經(jīng)物理傳輸媒體送到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。
3)路由器(Router):工作在網(wǎng)絡(luò)層,在不同的網(wǎng)絡(luò)之間存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)IP分組,并且提供網(wǎng)絡(luò)層間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。路由器用以實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)間的地址翻譯、協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等功能,一般用于廣域網(wǎng)之間的連接或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的連接。
4)網(wǎng)關(guān)(Gateway):提供運(yùn)輸層及運(yùn)輸層以上各層間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。內(nèi)容包括數(shù)據(jù)格式的重新裝配、長(zhǎng)數(shù)據(jù)的分段、地址格式的轉(zhuǎn)換及操作規(guī)程的適配等。在高層協(xié)議轉(zhuǎn)換的實(shí)際實(shí)現(xiàn)中,并不一定要分層進(jìn)行,從運(yùn)輸層到應(yīng)用層的協(xié)議轉(zhuǎn)換可以一起進(jìn)行。第二節(jié) 因特網(wǎng)(Internet)
因特網(wǎng)(Internet)是一個(gè)建立在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)基礎(chǔ)上的開(kāi)放的全球性網(wǎng)絡(luò)。凡是使用TCP/IP協(xié)議,能與Internet的任意主機(jī)進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī),無(wú)論是何種類(lèi)型、采用何種操作系統(tǒng),均可看成是Internet的一部分。
如果一臺(tái)機(jī)器運(yùn)行TCP/IP協(xié)議族,有一個(gè)IP地址,并且可以向因特網(wǎng)上的所有機(jī)器發(fā)送IP分組,則稱該機(jī)器在因特網(wǎng)上。internet和Internet的區(qū)別 ? internet(互聯(lián)網(wǎng)):泛指有多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。? Internet(因特網(wǎng)):特指當(dāng)前采用TCP/IP協(xié)議的覆蓋全球的因特網(wǎng)。
1、Internet的標(biāo)識(shí)枝術(shù)
1)主機(jī)的IP地址:為了確保通信時(shí)能相互識(shí)別,在Internet上的每臺(tái)主機(jī)都必須有一個(gè)唯一的標(biāo)識(shí),即主機(jī)的IP地址。IP協(xié)議就是根據(jù)IP地址實(shí)現(xiàn)信息傳遞。2)IP地址的兩種表示方法:二進(jìn)制表示法和十進(jìn)制表示法
(1)二進(jìn)制表示法:IP地址由32位(4個(gè)字節(jié))二進(jìn)制數(shù)組成。32位二進(jìn)制數(shù)碼:11001010 0111000 00000000 00100100(2)十進(jìn)制表示法:為書(shū)寫(xiě)方便,將每個(gè)字節(jié)作為一段,并以十進(jìn)制數(shù)來(lái)表示,每段間用“.”分隔。
4個(gè)用圓點(diǎn)隔開(kāi)的十進(jìn)制數(shù):202.112.0.36 3)IP地址的分類(lèi):IP地址分為A、B、C、D和E五大類(lèi)。4)IP地址的組成
由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)(netid)和主機(jī)標(biāo)識(shí)(hostid)兩部分組成。5)五類(lèi)IP地址的格式(1)A類(lèi)IP地址 ? 第1位為“0”,用以標(biāo)識(shí)該IP地址是A類(lèi)。
? 用7位來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)號(hào),全球共有A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)128個(gè)。
24? 24位標(biāo)識(shí)主機(jī)號(hào),每個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)最多可以連接2-2臺(tái)主機(jī)。? A類(lèi)IP地址適用于大型網(wǎng)絡(luò)。(2)B類(lèi)IP地址 ? 前兩位是“10”,用以標(biāo)識(shí)該IP地址是B類(lèi)。
14? 用14位來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)號(hào),全球共有B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)2個(gè)。
16? 16位標(biāo)識(shí)主機(jī)號(hào),每個(gè)B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)最多可以連接2-2臺(tái)主機(jī)。? B類(lèi)IP地址適用于中型網(wǎng)絡(luò)。(3)C類(lèi)IP地址 ? 前三位為“110”,用以標(biāo)識(shí)該IP地址是C類(lèi)。
21? 用21位來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)號(hào),全球共有C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)2個(gè)。
8? 8位標(biāo)識(shí)主機(jī)號(hào),每個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)最多可以連接2-2臺(tái)主機(jī)。? C類(lèi)IP地址適用于小型網(wǎng)絡(luò)。(4)D類(lèi)IP地址 ? 前四位為“l(fā)ll0”,用以標(biāo)識(shí)該IP地址是D類(lèi)。? 后28位用于區(qū)分不同組播的組。? D類(lèi)IP地址用于組播(Multicast)。(5)E類(lèi)IP地址 ? 前五位為“l(fā)lll0”,用以標(biāo)識(shí)該IP地址是E類(lèi)。? E類(lèi)IP地址保留為將來(lái)使用。
2、域名系統(tǒng)
1)問(wèn)題的提出:32位二進(jìn)制數(shù)的IP地址對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)十分有效,但用戶使用和記憶都很不方便。即使使用十進(jìn)制表示法,對(duì)用戶來(lái)說(shuō)依然很不方便。為此,Internet引入字符形式的IP地址,即域名(Domain Name)。2)域名系統(tǒng)(Domain Name System,DNS):是因特網(wǎng)的一項(xiàng)核心服務(wù),它作為可以將域名和IP地址相互映射的一個(gè)分布式數(shù)據(jù)庫(kù),能夠使人更方便的訪問(wèn)互聯(lián)網(wǎng),而不用去記住能夠被機(jī)器直接讀取的IP比特串。同樣,IP地址也可通過(guò)DNS轉(zhuǎn)換成域名。3)域名系統(tǒng)的任務(wù)(1)域名的管理。
(2)域名-IP地址的映射。4)域名系統(tǒng)的命名機(jī)制
(1)采用層次型的樹(shù)狀結(jié)構(gòu)命名機(jī)制。(2)樹(shù)中每層被稱為域。
(3)域中的每一個(gè)結(jié)點(diǎn)都有相應(yīng)的標(biāo)識(shí)符。(4)各域之間用“.”分隔。
(5)域名就是從樹(shù)葉到樹(shù)根路徑上各結(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符的有序序列。(6)右邊的域總是在左邊域的上一層。
(7)在Internet域名系統(tǒng)中,根為空,沒(méi)有名字。(8)除根以外的最高域名被稱為頂層域名。
? Internet的授權(quán)機(jī)構(gòu)定義了兩套完全不同的頂層域名
1、按機(jī)構(gòu)劃分:共有七種
國(guó)際公認(rèn)的有五種:COM EDU NET ORG INT 僅在美國(guó)適用的兩種:GOV MIL ? COM:商業(yè)機(jī)構(gòu)
INT:國(guó)際組織 ? EDU:教育機(jī)構(gòu)
MIL:軍事部門(mén) ? GOV:政府機(jī)構(gòu)
NET:網(wǎng)絡(luò)中心 ? ORG:社會(huì)組織、專(zhuān)業(yè)協(xié)會(huì)
2、按地理劃分的頂層域名 cn 中國(guó)
tw 臺(tái)灣
jp 日本
ca 加拿大 fr 法國(guó)
uk 英國(guó)
ru 俄羅斯
sg 新加坡 au 澳大利亞
hk 香港 5)域名解析:域名-IP地址的映射(1)為什么要進(jìn)行域名解析?
? 用戶希望使用記憶和書(shū)寫(xiě)都方便的域名。
? 主機(jī)之間的通信需要通過(guò)二進(jìn)制IP地址進(jìn)行。? 因此必須通過(guò)一種機(jī)制完成域名與IP地址的映射。6)域名服務(wù)器與域名解析器
(1)域名服務(wù)器:在域名服務(wù)器中保存著它所管轄區(qū)域的域名與IP地址的對(duì)照表。運(yùn)行域名服務(wù)器軟件,可進(jìn)行域名-IP地址的映射。
(2)域名解析器:駐留在客戶端的軟件中,代用戶完成域名解析的程序。在進(jìn)行域名解析時(shí), 由解析器程序向域名服務(wù)器發(fā)出域名解析請(qǐng)求, 并將回答報(bào)告給用戶。7)域名解析過(guò)程
(1)客戶機(jī)提出域名解析請(qǐng)求,并將該請(qǐng)求發(fā)個(gè)本地的域名服務(wù)器。
(2)本地域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后,先查詢本地的緩存,如果有該記錄項(xiàng),則將查詢結(jié)果返回客戶。
(3)如果本地的緩存沒(méi)有該記錄,則本地域名服務(wù)器將請(qǐng)求發(fā)給根域名服務(wù)器。根域名服務(wù)器返回一個(gè)所查詢域(根的子域)的域名服務(wù)器地址。
(4)本地域名服務(wù)器向這個(gè)返回的域名服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求。該域名服務(wù)器接受請(qǐng)求后查詢自己的緩存,如果沒(méi)有該記錄,則返回相關(guān)的下級(jí)域名服務(wù)器地址。(5)重復(fù)步驟(4),直到找到正確記錄。
(6)本地域名服務(wù)器將返回的結(jié)果保存到緩存,以備下次使用,同時(shí)將結(jié)果返回給客戶。
第六章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全
第一節(jié) 總論
1、定義:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全是指計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)資源和信息資源不受自然和人為有害因素的威脅和危害。
2、研究?jī)?nèi)容:凡是涉及到計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上信息的保密性、完整性、可用性和可審查性的相關(guān)技術(shù)和理論都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的研究領(lǐng)域。? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全的研究?jī)?nèi)容
1)數(shù)據(jù)保密性(Confidentiality):數(shù)據(jù)不泄露給非授權(quán)的用戶、實(shí)體、過(guò)程的特性;使信息對(duì)非授權(quán)的用戶、實(shí)體、過(guò)程有不可利用的特性。2)數(shù)據(jù)完整性(Integrity):數(shù)據(jù)未經(jīng)授權(quán)不能進(jìn)行改變的特性,即信息在存儲(chǔ)或傳輸過(guò)程中保持不被修改、破壞和丟失的特性。3)數(shù)據(jù)可用性(Variability):可被授權(quán)實(shí)體訪問(wèn)并按需求使用數(shù)據(jù)的特性,即當(dāng)需要時(shí)能存取所需的信息。
4)數(shù)據(jù)可審查性(Accountability):對(duì)信息的傳播及內(nèi)容具有控制能力。第二節(jié) 防火墻技術(shù)
1、防火墻:防火墻是設(shè)置在被保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間的一道屏障,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全保護(hù),以防止發(fā)生不可預(yù)測(cè)的、潛在破壞性的侵入。防火墻本身具有較強(qiáng)的抗攻擊能力,是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和信息安全的基礎(chǔ)設(shè)施。
2、技術(shù)分類(lèi) 1)包過(guò)濾防火墻 2)代理防火墻
一、包過(guò)濾防火墻
1、包過(guò)濾防火墻工作原理
在Internet中,所有信息都是以IP包的形式傳輸?shù)?。IP包中包含源地址、目標(biāo)地址、協(xié)議等控制信息。包過(guò)濾防火墻的安全性是基于對(duì)IP包的頭信息的分析和校驗(yàn)。
包過(guò)濾防火墻工作在網(wǎng)絡(luò)層,通過(guò)截取流經(jīng)防火墻的IP包,讀取這些IP包的頭信息,并按照預(yù)先設(shè)定的過(guò)濾規(guī)則對(duì)IP包進(jìn)行過(guò)濾。不符合規(guī)則的IP包會(huì)被防火墻濾掉,以保證網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)的安全。
2、包過(guò)濾防火墻的工作步驟
1)包過(guò)濾規(guī)則事先存儲(chǔ)在包過(guò)濾防火墻設(shè)備的端口中。
2)當(dāng)IP包到達(dá)端口時(shí),防火墻對(duì)IP包的頭信息進(jìn)行語(yǔ)法分析,并與包過(guò)濾規(guī)則逐一進(jìn)行匹配。
3)如果一條規(guī)則阻止該IP包傳輸或接收,則阻止該IP包通過(guò)。4)如果一條規(guī)則允許該IP包傳輸或接收,則允許該IP包通過(guò)。5)如果該IP包不能匹配任何一條規(guī)則,則應(yīng)用缺省規(guī)則。
缺省規(guī)則有2種:“沒(méi)有明確允許的,一律禁止”和“沒(méi)有明確禁止的,一律允許”。
3、包過(guò)濾防火墻的工作流程圖
4、包過(guò)濾防火墻的優(yōu)缺點(diǎn) 1)優(yōu)點(diǎn)
(1)具有包過(guò)濾功能的路由器能協(xié)助保護(hù)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)
(2)包過(guò)濾防火墻工作在網(wǎng)絡(luò)層,因此對(duì)用戶是透明的,即無(wú)須用戶干預(yù)。(3)包過(guò)濾防火墻速度快、效率高。2)缺點(diǎn)
(1)由于包過(guò)濾防火墻工作在網(wǎng)絡(luò)層,無(wú)法為網(wǎng)絡(luò)層之上的高層提供安全服務(wù)。
(惡意的Java小程序;電子郵件中附帶的病毒)(2)包過(guò)濾防火墻的安全性比代理防火墻的安全性差。
二、代理防火墻
1、概念:代理防火墻也叫應(yīng)用層網(wǎng)關(guān)防火墻,位于客戶機(jī)與服務(wù)器之間,完全阻擋了兩者間的數(shù)據(jù)交流。網(wǎng)絡(luò)所提供的各種服務(wù)完全由防火墻進(jìn)行代理,可對(duì)每一種服務(wù)分別進(jìn)行安全隔離,使內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)不直接與外部網(wǎng)絡(luò)連接。這種類(lèi)型的防火墻被網(wǎng)絡(luò)安全專(zhuān)家和媒體公認(rèn)為是最安全的防火墻。它的核心技術(shù)就是代理服務(wù)器技術(shù)。
2、代理防火墻的工作原理
代理防火墻工作在應(yīng)用層,只允許有代理的服務(wù)通過(guò),而其它所有服務(wù)都完全被封鎖住,從而保證了系統(tǒng)的安全。
1)當(dāng)客戶程序要訪問(wèn)應(yīng)用服務(wù)器時(shí),它必須先連接到代理防火墻。2)代理防火墻接收客戶請(qǐng)求后會(huì)檢驗(yàn)其請(qǐng)求服務(wù)的合法性。(1)如果不合法,該請(qǐng)求被拒絕。
(2)如果合法,代理防火墻象一臺(tái)客戶機(jī)一樣從應(yīng)用服務(wù)器那里取回所需的信息再轉(zhuǎn)發(fā)給客戶,此時(shí)代理防火墻提供代理服務(wù)。
代理防火墻將內(nèi)部系統(tǒng)與外界隔離開(kāi)來(lái),從外面只能看到代理服務(wù)器而看不到任何內(nèi)部資源。優(yōu)點(diǎn)是安全性好,缺點(diǎn)是速度相對(duì)比較慢。第三節(jié) 密碼技術(shù)
一、密碼學(xué)總論
1、密碼學(xué):密碼學(xué)是一門(mén)秘密書(shū)寫(xiě)(密碼編碼學(xué))、非授權(quán)解密(密碼分析)以及使得非授權(quán)解密更加困難(加密安全性)的規(guī)則的科學(xué)。
2、密碼學(xué)的發(fā)展:歷經(jīng)三個(gè)階段
3、密碼學(xué)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用
在Internet上傳輸信息的一個(gè)潛在的危險(xiǎn)是信息的非法或未授權(quán)的接收。正常的發(fā)送方、接收方和非法截獲信息的第三方。最糟糕的是正常發(fā)送方和接收方都不能意識(shí)到未授權(quán)接收者的存在。所以,如果想通過(guò)某站點(diǎn)發(fā)送敏感信息,需要利用加密技術(shù)以使得未授權(quán)接收者即使截獲信息也不可讀。
4、密碼系統(tǒng)的組成
1)明文(Plaintext):原信息稱為明文(P)。
2)密文(Ciphertext):加密后的信息稱為密文(C)。3)加密(Encryption):將明文變成密文的過(guò)程稱為加密。4)解密(Decryption):將密文還原成明文的過(guò)程稱為解密。
5)加密密鑰:控制加密所使用的一組密碼信息(K)。6)解密密鑰:控制解密所使用的一組密碼信息(K’)。
7)加密算法:利用加密密鑰,對(duì)明文進(jìn)行加密所采用的一組規(guī)則稱為加密算法(EK)。8)解密算法:利用解密密鑰,對(duì)密文進(jìn)行解密所采用的一組規(guī)則稱為解密算法(DK’)。
5、加密和解密的過(guò)程
1)加密過(guò)程:發(fā)送方使用加密算法和加密密鑰將明文(P)加密成密文(C)。用符號(hào)表示為:C=Ek(P),其中,E為加密算法,K為加密密鑰。未授權(quán)者獲得C,它的不可讀形式使得它毫無(wú)用處。
2)解密過(guò)程:接收方收到C,使用解密算法和解密密鑰將密文(C)解密成明文(P)。用符號(hào)表示為:P=DK’(C),其中,D為解密算法,K’為解秘密鑰。3)加密和解密全過(guò)程用符號(hào)表示為:P=DK’(EK(P))。
6、密碼分析
1)概念:在不知密鑰的情況下,根據(jù)已知信息利用各種方法推測(cè)出明文或者密鑰的過(guò)程稱為密碼分析 2)方法
(1)窮舉攻擊(蠻力攻擊):密碼分析者用遍歷所有密鑰的方法來(lái)破譯密碼。
(2)統(tǒng)計(jì)分析攻擊:密碼分析者通過(guò)分析密文和明文之間的統(tǒng)計(jì)規(guī)律來(lái)破譯密碼。
(3)數(shù)學(xué)分析攻擊:密碼分析者針對(duì)加密算法的數(shù)學(xué)依據(jù),通過(guò)數(shù)學(xué)求解的方法來(lái)破譯密碼。
7、防止密碼破譯的措施
(1)強(qiáng)壯的加密(解密)算法
加密算法和解密算法是互逆的。
加密算法和解密算法是公開(kāi)的。(2)密鑰的長(zhǎng)度:決定加密強(qiáng)度。
(3)密鑰的安全性(配制,保管,傳送)。
8、密碼體制
1)一個(gè)加密系統(tǒng)實(shí)際上是某種加密算法在密鑰控制下實(shí)現(xiàn)的從明文到密文的映射。2)現(xiàn)代密碼系統(tǒng)一般由5部分組成:(1)明文空間P:可能的明文的有限集。(2)密文空間C:可能的密文的有限集。
(3)密鑰空間K:一切可能的密鑰構(gòu)成的有限集。(4)加密算法E(5)解密算法D 五元組(P,C,K,E,D)稱為一個(gè)密鑰體制。
3)密碼體制分為對(duì)稱密鑰密碼體制和非對(duì)稱密鑰密碼體制。
9、密碼體制的安全性
由一種密碼體制所加密的密文,密碼分析者為了破譯密碼,窮盡其時(shí)間、耗盡其資源仍不可得出明文;或者是破譯所耗成本超出因破譯出明文而獲得的收益,稱該密碼體制是安全的。
10、密碼學(xué)的作用
(1)保密:加密信息,防止非授權(quán)者獲得信息內(nèi)容。
(2)認(rèn)證:信息的接受者應(yīng)該能夠確認(rèn)信息的來(lái)源,使得非授權(quán)者不可能偽裝他人發(fā)送信息。
(3)完整性:消息的接受者應(yīng)該能夠驗(yàn)證在傳送過(guò)程中消息有沒(méi)有被修改,使得非授權(quán)者
不可能用假消息代替合法消息。
(4)抗抵賴:發(fā)送方事后不可能否認(rèn)他發(fā)送的消息;接收方不可能否認(rèn)他所接受的信息。
二、對(duì)稱密鑰密碼體制
1、概念:對(duì)稱密鑰密碼體制又稱單鑰密碼體制,對(duì)稱密鑰也稱為私有密鑰,秘密密鑰或單鑰,即同一密鑰既用于加密算法又用于解密算法(K=K’)。
2、分類(lèi)
1)序列密碼:每次加密一個(gè)比特或一個(gè)字節(jié)。
2)分組密碼:把明文分成若干等長(zhǎng)的分組,一次加密一個(gè)分組。
3、數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(Data Encryption Standard, DES)。(1)對(duì)稱密鑰加密體制中,著名的是IBM發(fā)明的DES。(2)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)屬于分組密碼,分組長(zhǎng)度為64比特。
56(3)密鑰長(zhǎng)度是56比特,DES的加密強(qiáng)度為2。
(4)加密算法利用密鑰經(jīng)過(guò)一系列步驟把64比特的明文變換成64比特的密文。(5)解密過(guò)程使用同樣的步驟和同樣的密鑰,但過(guò)程相反。
4、DES加密算法步驟
DES加密算法大致可以分成四個(gè)部分:(1)子密鑰生成(2)初始置換(3)循環(huán)過(guò)程(4)逆置換
5、簡(jiǎn)化的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程
6、幾個(gè)典型的對(duì)稱密鑰密碼體制簡(jiǎn)介
7、對(duì)稱密鑰密碼體制的優(yōu)缺點(diǎn)(1)優(yōu)點(diǎn)
? 具有加解密速度快、適用于大量數(shù)據(jù)的加密。
? 可用于保護(hù)機(jī)密信息、認(rèn)證發(fā)信方身法、確保信息完整性。(2)缺點(diǎn)
? 密鑰分配困難。
? 密鑰量大,難于管理,n個(gè)用戶有n*(n-1)/2個(gè)密鑰。? 不能解決簽名驗(yàn)證和抗抵賴問(wèn)題。
三、非對(duì)稱密鑰密碼體制
1、概念
非對(duì)稱密鑰密碼體制又稱公開(kāi)密鑰密碼體制。
(1)加密密鑰(公開(kāi)密鑰)和解密密鑰(秘密密鑰)不同。(2)要求每個(gè)使用者擁有兩個(gè)密鑰:公開(kāi)密鑰K和秘密密鑰K’。
(3)發(fā)送方用接收方的公開(kāi)密鑰加密自己的敏感信息,并將密文發(fā)送給接收方。(4)接收方用自己的秘密密鑰將密文變成明文。
(5)其理論基礎(chǔ)是解密密鑰不能從加密密鑰中推導(dǎo)出來(lái)。
2、非對(duì)稱密鑰密碼體制的加解密過(guò)程
1)甲生成自己的公開(kāi)密鑰e1,任何人都可知道;甲根據(jù)公開(kāi)密鑰e1按照一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生秘密密鑰d1,只有自己知道。
2)乙生成自己的公開(kāi)密鑰e2,任何人都可知道;乙根據(jù)公開(kāi)密鑰e2按照一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系產(chǎn)生秘密密鑰d2,只有自己知道。
3)甲-乙進(jìn)行通信:甲用乙的公開(kāi)密鑰e2來(lái)加密自己要發(fā)送的敏感信息,C=Ee2(P),然后將
C發(fā)送給乙,乙用只有自己知道的d2來(lái)解密,P=Dd2(C)。
乙用甲的公開(kāi)密鑰e1來(lái)加密自己要發(fā)送的敏感信息,C=Ee1(P),然后發(fā)送給甲,甲用只有自己知道的d1來(lái)解密,P=Dd1(C)。
4)非對(duì)稱密鑰密碼體制的理論基礎(chǔ):丙想要用通過(guò)公開(kāi)密鑰ei來(lái)推導(dǎo)出秘密密鑰di是極度困難的。
3、RSA算法
在非對(duì)稱密鑰密碼體制中,最著名的是MIT的一個(gè)研究小組提出的著名的RSA算法。算法的名字以發(fā)明者的名字命名:Rivest、Shamir和Adleman。? RSA算法過(guò)程
1)密鑰配制過(guò)程。2)加密過(guò)程。3)解密過(guò)程。
1)密鑰配制過(guò)程:生成自己的公開(kāi)密鑰e和私有密鑰d。(1)隨機(jī)選取兩個(gè)大素?cái)?shù)p、q。計(jì)算:n=p*q,z=(p-1)×(q-1)其中,n成為算法的模數(shù)。(2)產(chǎn)生公開(kāi)密鑰e 要求e與z互素(最大公因子=1),且1 (3)產(chǎn)生秘密密鑰d:通過(guò)模逆求解由公開(kāi)密鑰e產(chǎn)生秘密密鑰d。d滿足:(e*d)mod z=1(4)密鑰配制的結(jié)果 ? 公開(kāi)密鑰是e和n(13,77),可以讓任何人知道。? 秘密密鑰是d和n(37,77),只能自己知道。? 兩個(gè)素?cái)?shù)p、q不再需要,應(yīng)及時(shí)銷(xiāo)毀不可泄露。2)加密算法 eC=EK(P)=P mod n 3)解密算法 dP=Dk’(C)=C mod n 4、RSA算法的安全性 1)對(duì)于一個(gè)大數(shù)的素?cái)?shù)因子分解是幾百年數(shù)學(xué)界的難題,但卻成為RSA算法的理論基礎(chǔ)。2)第三方可知的信息:(e,n) d? 解密:P=Dk’(C)=C mod n,即必須知道私有密鑰。? 私有密鑰的產(chǎn)生:(e*d)mod z=1,必須知道z。 ? z的由來(lái):z=(p-1)×(q-1),必須知道p和q(已經(jīng)銷(xiāo)毀)。? 唯一的希望:通過(guò)n=p*q,分解出p和q(數(shù)學(xué)難題)。 3)RSA實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為,就目前的計(jì)算機(jī)水平,512比特的n已不夠安全,應(yīng)停止使用。用1024比特(約340位十進(jìn)制數(shù))的n是安全的,極其重要的場(chǎng)合應(yīng)該用2048比特的大數(shù)。 5、RSA算法的優(yōu)缺點(diǎn) 1、優(yōu)點(diǎn):用戶可將公開(kāi)密鑰分發(fā)給任何人,避免了對(duì)稱密鑰加密體制中的密鑰分配問(wèn)題,極大地簡(jiǎn)化了密鑰管理。 2、缺點(diǎn) 1)RSA算法面對(duì)的是幾百上千位的十進(jìn)制大數(shù),而且算法中涉及大量的大數(shù)的模運(yùn)算和指數(shù)運(yùn)算,為減少算法的時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度,需要運(yùn)用數(shù)學(xué)上的技巧。2)計(jì)算機(jī)只能處理0-65535或-32767-32768之內(nèi)的運(yùn)算,對(duì)于大數(shù)的運(yùn)算計(jì)算機(jī)無(wú)法處理。在RSA算法的實(shí)現(xiàn)中,是將大數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)組處理的,極度增加了運(yùn)算時(shí)間,這也是RSA算法速度慢的原因。 ? DES和RSA算法的比較 1、DES算法速度快,適合大量數(shù)據(jù)的加密。但無(wú)法解決密鑰分配問(wèn)題。 2、RSA算法速度慢,適合少量數(shù)據(jù)的加密。但巧妙解決了密鑰分配問(wèn)題。 四、密鑰分配的方法 1、對(duì)稱與非對(duì)稱密鑰密碼體制相結(jié)合的思路 用非對(duì)稱密鑰密碼體制在通信雙方之間傳送對(duì)稱密鑰密碼體制的密鑰,而用對(duì)稱密鑰密碼體制的密鑰來(lái)對(duì)實(shí)際傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加解密。 2、DES與RSA相結(jié)合的加解密過(guò)程 假設(shè)甲有敏感信息傳送給乙。 (1)甲為了使用DES加密數(shù)據(jù),要產(chǎn)生DES的密鑰K。 (2)為了讓乙獲得密鑰K,甲采用RSA算法加密K,即甲用乙的公開(kāi)密鑰e2來(lái)加密K,然后發(fā)送給乙。 (3)乙用只有自己知道的秘密密鑰d2來(lái)解密而獲得K,至此解決了DES密鑰分配問(wèn)題。(4)甲利用DES加密數(shù)據(jù):C=EK(P),并將密文C發(fā)送給乙。(5)獲得K的乙利用DES解密數(shù)據(jù):P=DK(C),最終獲得明文。? Diffie-Hellman密鑰交換算法: 甲方和乙方需交換密鑰。 任何人都可知道的2個(gè)公開(kāi)的大質(zhì)數(shù)n,g,且(n-1)/2和(g-1)/2也是質(zhì)數(shù)。如n=47, g=3。甲選擇秘密大數(shù)為x=8,乙選擇秘密大數(shù)為y=10。 x8x甲:計(jì)算g mod n=3 mod 47=6561 mod 47=28,然后將(n, g, g mod n),即(47, 3, 28)發(fā)送給乙。 y10y乙:計(jì)算g mod n=3 mod 47=59049 mod 47=17,然后將(g mod n),即(17)發(fā)送給甲。 yxxy8甲:計(jì)算(g mod n)=g mod n=17 mod 47=4 xyxy10乙:計(jì)算(g mod n)= g mod n=28 mod 47=4 此時(shí)甲乙雙方的密鑰為4,即完成密鑰分配。甲乙雙方可用密鑰4進(jìn)行對(duì)稱密鑰密碼體制的加解密。 xy丙:知道n, g, 并截獲g mod n=28或g mod n=17,基于計(jì)算對(duì)數(shù)對(duì)大質(zhì)數(shù)取模的難度性,無(wú)法反求x。同理無(wú)法反求y。該算法的有效性依賴于計(jì)算對(duì)數(shù)對(duì)大質(zhì)數(shù)取模的難度。 五、網(wǎng)絡(luò)安全的鑒別應(yīng)用:身份確認(rèn) 目前比較流行的方法有2種: 1、基于密鑰分發(fā)中心的鑒別 1)密鑰分發(fā)中心(Key Distribution Center, KDC):是一個(gè)公認(rèn)的負(fù)責(zé)密鑰分配的可信賴機(jī)構(gòu)。 2)基于密鑰分發(fā)中心的鑒別過(guò)程 假如有企業(yè)家A和銀行家B,需要相互鑒別。 (1)企業(yè)家A和銀行家B要向密鑰分發(fā)中心(KDC)注冊(cè),以獲得企業(yè)家A與KDC之間的共享密鑰Ka;銀行家B與KDC之間的共享密鑰Kb。 (2)企業(yè)家A選擇會(huì)話密鑰Kab,想以此密鑰與銀行家B進(jìn)行鑒別。 (3)企業(yè)家A把信息[A,Ka(B, Kab)]發(fā)送給KDC。告訴KDC:我是A,我想用Kab與B建立會(huì)話。 (4)KDC利用Ka解密此信息后,將信息[Kb(A, Kab)]發(fā)送給銀行家B。告訴B:有A想用密鑰Kab和你進(jìn)行鑒別。 (5)銀行家B利用Kb解密此信息后,得知A想用Kab與我建立會(huì)話。 (1)-(5)是著名的大嘴蛙協(xié)議(Wide-mouth Frog) (6)A把信息[A]發(fā)送給B。告訴B:我是A。(7)B選擇一個(gè)查問(wèn)(大數(shù)Rb),并將此信息[Rb]發(fā)送給A。 (8)A利用Kab,將Rb加密,并將信息[Kab(Rb)]發(fā)送給B作為應(yīng)答,B利用Kab將此信息解密,發(fā)現(xiàn)是自己產(chǎn)生的Rb,B認(rèn)可A。(9)A選擇一個(gè)查問(wèn)(大數(shù)Ra),并將此信息[Ra]發(fā)送給B。 (10)B利用Kab,將Ra加密,并將信息[Kab(Ra)]發(fā)送給A作為應(yīng)答,A利用Kab將此信息解密,發(fā)現(xiàn)是自己產(chǎn)生的Ra,A認(rèn)可B。 (6)-(10)是查問(wèn)-應(yīng)答協(xié)議(Challenge-Response)。 2、數(shù)字簽名 1)數(shù)字簽名的目的 (1)接收方B能夠驗(yàn)證發(fā)送方A在報(bào)文中所宣稱的身份,即鑒別功能。(2)發(fā)送方A以后不能否認(rèn)此報(bào)文是他發(fā)送的,即反拒認(rèn)功能。(3)接收方B不能偽造此報(bào)文,即數(shù)據(jù)完整性。 2、數(shù)字簽名的過(guò)程 A(公開(kāi)密鑰Ea,秘密密鑰Da)B(公開(kāi)密鑰Eb,秘密密鑰Db); 1)A利用自己秘密密鑰Da加密報(bào)文P,再利用B的公開(kāi)密鑰Eb再次加密,得到C=(Eb(Da(P)))。并將C發(fā)送給B。 2)B利用自己秘密密鑰Db解密C,得到Da(P),再利用A的公開(kāi)密鑰Ea再次解密,得到報(bào)文P=(Ea(Db(C)))。 3)因?yàn)锽能用Ea解密,而擁有與Ea相對(duì)應(yīng)Da的只能是A,故B確認(rèn)發(fā)送方是A,完成鑒別功能。此時(shí)B擁有P和Da(P)。 4)如果A以后不承認(rèn)此報(bào)文P是他發(fā)送的: ? B可向法庭出示P和Da(P)。 ? 法官只要使用任何人都有的公開(kāi)密鑰Ea去解密Da(P),即可得待確認(rèn)的P。? 如果待確認(rèn)的P=P,說(shuō)明: 能夠用Ea解密的明文,必是由Da加密的,擁有Da者必是A,A無(wú)法抵賴,完成反拒認(rèn)功能。 5)如果B偽造報(bào)文(P→P1): ? B無(wú)法向法庭出示P1和Da(P1),因?yàn)锽沒(méi)有Da。? B只能向法庭出示P1和Da(P)。 ? 法官只要使用任何人都有的公開(kāi)密鑰Ea去解密Da(P),即可得待確認(rèn)的P。? 如果發(fā)現(xiàn)待確認(rèn)的P≠P1,而是待確認(rèn)的P=P(P可由A提供),說(shuō)明: A的報(bào)文為P,而不是P1。B偽造報(bào)文,無(wú)法抵賴,從而完成數(shù)據(jù)完整性功能 縣人民醫(yī)院 遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)施方案 為通過(guò)信息技術(shù)得到異地專(zhuān)家的診療指導(dǎo),更好地救治患者,提高我院醫(yī)療服務(wù)水平,貫徹落實(shí)省遠(yuǎn)程醫(yī)療政策試點(diǎn)工作推進(jìn)會(huì)的精神,根據(jù)《貴州省醫(yī)療機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程醫(yī)療服務(wù)實(shí)施管理辦法(試行)》要求,結(jié)合我院實(shí)際,制定此方案。 一、目標(biāo) 建設(shè)以省衛(wèi)計(jì)委指定的三級(jí)醫(yī)院為中心,連接我院的遠(yuǎn)程會(huì)診系統(tǒng),逐步擴(kuò)大覆蓋面,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程會(huì)診、監(jiān)護(hù)、預(yù)約、手術(shù)指導(dǎo)、教育等遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)活動(dòng),提高我院醫(yī)療服務(wù)能力和水平。 二、實(shí)施內(nèi)容與具體措施 1、建立領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu) 加強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo),成立組織機(jī)構(gòu),制定措施,抓好落實(shí)。成立以院長(zhǎng)為組長(zhǎng),副院長(zhǎng)為副組長(zhǎng)、醫(yī)務(wù)科、信息科、各臨床、醫(yī)技科室負(fù)責(zé)人為成員的領(lǐng)導(dǎo)小組,院長(zhǎng)為一把手,親自抓此項(xiàng)工作。明確各成員職責(zé),各司其職,積極做好遠(yuǎn)程醫(yī)療工作。成立技術(shù)指導(dǎo)小組,負(fù)責(zé)對(duì)此工作的指導(dǎo)和業(yè)務(wù)培訓(xùn)。成立遠(yuǎn)程醫(yī)療中心,負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程醫(yī)療具體工作的實(shí)施。 2.制定遠(yuǎn)程醫(yī)療的工作制度 制定出有利于遠(yuǎn)程醫(yī)療工作開(kāi)展實(shí)施的制度和流程。有關(guān)規(guī)章制度應(yīng)包括:遠(yuǎn)程醫(yī)療信息保密制度、遠(yuǎn)程醫(yī)療病案安全管理制度、遠(yuǎn)程醫(yī)療質(zhì)量管理制度、遠(yuǎn)程醫(yī)療損害風(fēng)險(xiǎn)和責(zé)任分擔(dān)制度、遠(yuǎn)程醫(yī)療獎(jiǎng)懲制度等。 3.制定符合本院實(shí)際的遠(yuǎn)程會(huì)診流程。 遠(yuǎn)程會(huì)診流程 患者知情同意:主管醫(yī)生征得患者、近親屬或者監(jiān)護(hù)人同意,并簽定“遠(yuǎn)程會(huì)診知情同意書(shū)” 申請(qǐng):管床醫(yī)生申請(qǐng),科主任同意,醫(yī)務(wù)科批準(zhǔn)后,向遠(yuǎn)程會(huì)診中心提出申請(qǐng) 預(yù)審:院遠(yuǎn)程會(huì)診中心對(duì)資料進(jìn)行預(yù)審后提出增補(bǔ)資料意見(jiàn),并將患者病史,檢查數(shù)據(jù)、心電圖、醫(yī)學(xué)圖像資料通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送給選定的專(zhuān)家,專(zhuān)家對(duì)病例資料進(jìn)行預(yù)先的了解,確定會(huì)診時(shí)間,通知申請(qǐng)醫(yī)生 網(wǎng)絡(luò)連接演示:在確定的會(huì)診時(shí)間前,雙方操作人員將網(wǎng)絡(luò)接通,調(diào)節(jié)好音頻、視頻至最佳效果 意見(jiàn)反饋:專(zhuān)家以文字形式填寫(xiě)會(huì)診意見(jiàn)并傳輸給我院遠(yuǎn)程會(huì)診中心,并由遠(yuǎn)程會(huì)診中心轉(zhuǎn)交給各申請(qǐng)醫(yī)生 實(shí)施會(huì)診:申請(qǐng)醫(yī)生與會(huì)診專(zhuān)家利用已開(kāi)通的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行面對(duì)面的討論與交流,并做好記錄 4.建立遠(yuǎn)程醫(yī)療專(zhuān)家?guī)?/p> 建立遠(yuǎn)程醫(yī)療專(zhuān)家?guī)?,成員均具有副主任醫(yī)師及以上專(zhuān)業(yè)技術(shù)職稱,也是我院各領(lǐng)域帶頭人,業(yè)務(wù)精湛的資深專(zhuān)家,專(zhuān)業(yè)涵蓋了內(nèi)科、普外科、骨科、婦產(chǎn)科及兒科。 5.遠(yuǎn)程會(huì)診室建設(shè) 設(shè)置遠(yuǎn)程會(huì)診室,完善硬件建設(shè)和軟件建設(shè),確保遠(yuǎn)程醫(yī)療工作順利實(shí)施。硬件指房屋、設(shè)備和人員等,軟件指制度規(guī)范和遠(yuǎn)程醫(yī)療操作系統(tǒng)等。 三、工作要求 醫(yī)院必須建立健全遠(yuǎn)程醫(yī)療的各項(xiàng)管理制度,嚴(yán)格遵守遠(yuǎn)程醫(yī)療的規(guī)定,規(guī)范醫(yī)院遠(yuǎn)程醫(yī)療管理,推行遠(yuǎn)程醫(yī)療業(yè)務(wù),以此減輕群眾負(fù)擔(dān),惠及患者,全面提高我院醫(yī)療服務(wù)質(zhì)量。 第十二期 2012年3月26日 關(guān)于各鄉(xiāng)鎮(zhèn)獸醫(yī)防疫員要求享受鄉(xiāng)村醫(yī)生 待遇的情況通報(bào) 近期,各鄉(xiāng)鎮(zhèn)從事農(nóng)村畜牧防疫的鄉(xiāng)村獸醫(yī)多次來(lái)市上訪,要求享受鄉(xiāng)村醫(yī)生的相關(guān)待遇。 鄉(xiāng)村獸醫(yī)代表反映,1960年左右,他們?cè)谵r(nóng)村條件極差,醫(yī)療器械緊缺、中西草藥貧乏的情況下,與鄉(xiāng)村醫(yī)生一樣,為集體的牲畜、農(nóng)戶的家畜家禽治病防病;在防非典、防禽流感、防口蹄疫等危害人畜健康的惡性傳染病工作中做出了貢獻(xiàn),為廣大農(nóng)村提供基本醫(yī)療和公共衛(wèi)生服務(wù)做了大量的工作?,F(xiàn)鄉(xiāng)村醫(yī)生行醫(yī)十年以上,具有行醫(yī)資格證、年滿60周歲就可享受每月300元的養(yǎng)老保險(xiǎn)待遇。他們認(rèn)為,自己也應(yīng)享受與鄉(xiāng)村人醫(yī)同等待遇。 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)獸醫(yī)防疫員要求享受鄉(xiāng)村醫(yī)生同等待遇問(wèn)題,國(guó)家尚無(wú)政策。目前,這類(lèi)人員已成為了我市不安定因素,要求各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、辦事處,相關(guān)職能部門(mén)做好穩(wěn)控工作,嚴(yán)防集訪事件的發(fā)生。 報(bào):黃真?zhèn)?、孫鴻俊、孫長(zhǎng)嶺、崔世嶺、程若光等市委 市政府領(lǐng)導(dǎo) 發(fā):畜牧局各鄉(xiāng)鎮(zhèn)、辦事處 (共印30份) 遠(yuǎn)程教育工作座談會(huì)發(fā)言材料 尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各兄弟鄉(xiāng)鎮(zhèn)、街道: 今天能和市、區(qū)等領(lǐng)導(dǎo)在一起座談,我感到很榮幸。首先感謝組織上為我們提供了這次學(xué)習(xí)和交流的機(jī)會(huì),前面聽(tīng)了幾位兄弟單位的發(fā)言,我深受啟發(fā),在此我對(duì)文匯街道黨工委近幾年的遠(yuǎn)程教育工作情況做如下簡(jiǎn)要匯報(bào): 幾年來(lái),街道黨工委始終把遠(yuǎn)程教育作為組織工作的重中之重來(lái)抓,以創(chuàng)建群眾滿意工程為目標(biāo),堅(jiān)持“讓黨員干部經(jīng)常受教育,使農(nóng)民群眾長(zhǎng)期得實(shí)惠”的原則,認(rèn)真貫徹落實(shí)上級(jí)工作精神,結(jié)合本街道實(shí)際,積極探索,大膽實(shí)踐,務(wù)求實(shí)效,不斷創(chuàng)新,使遠(yuǎn)程教育工作不斷邁上新臺(tái)階。我們主要開(kāi)展了以下四方面的工作: 一、明確工作重點(diǎn),著力搞好“五星級(jí)”站點(diǎn)創(chuàng)建。 “五星級(jí)”站點(diǎn)創(chuàng)建重點(diǎn)是通過(guò)推進(jìn)遠(yuǎn)程教育站點(diǎn)的規(guī)范化管理,提升站點(diǎn)服務(wù)功能和綜合效能,推進(jìn)站點(diǎn)學(xué)用工作。在創(chuàng)建過(guò)程中,街道黨工委深入學(xué)習(xí)研究市委組織部下發(fā)的《關(guān)于在全市開(kāi)展黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育“五星級(jí)站點(diǎn)”創(chuàng)建活動(dòng)的實(shí)施方案》和區(qū)委組織部出臺(tái)的《關(guān)于開(kāi)展黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育“四規(guī)范一爭(zhēng)創(chuàng)”活動(dòng)的實(shí)施意見(jiàn)》,多措并舉,努力在以下四個(gè)方面下功夫:一是提高硬件設(shè)施條件。根據(jù)“五星級(jí)”站點(diǎn)場(chǎng)所設(shè)施配套要求及站點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)情況進(jìn)行一次全面清查,對(duì)不達(dá)標(biāo)的場(chǎng)所設(shè)施及時(shí)進(jìn)行改進(jìn),對(duì)設(shè)備及互聯(lián)網(wǎng)情況進(jìn)行檢修,保證各個(gè)站點(diǎn)場(chǎng)所達(dá)標(biāo)、設(shè)備運(yùn)行正常。二是強(qiáng)化站點(diǎn)管理員隊(duì)伍建設(shè)。加強(qiáng)對(duì)管理員的教育培訓(xùn),不斷提高實(shí)際操作能力和綜合素質(zhì),使其能夠 1 熟練掌握遠(yuǎn)程教育基本知識(shí)和相關(guān)設(shè)備操作技能。三是提升教學(xué)組織管理水平。嚴(yán)格按照要求組織好播放收看活動(dòng),嚴(yán)格落實(shí)每月三次的集中收看和每月最少一次的行業(yè)群眾協(xié)會(huì)收看制度,實(shí)施遠(yuǎn)程教育“三步教學(xué)法”等行之有效的教學(xué)模式,開(kāi)展形式多樣的學(xué)用活動(dòng),提高站點(diǎn)利用率和學(xué)用效果。四是完善規(guī)章制度建設(shè)。加強(qiáng)設(shè)備管理維護(hù)、節(jié)目播放授課、信息反饋及設(shè)備運(yùn)行管理維護(hù)等制度建設(shè),及時(shí)把“三簿一冊(cè)”內(nèi)容記錄齊全完整。建立健全督促檢查制度,采取實(shí)地檢查、定期調(diào)閱等形式,對(duì)基層開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行督促檢查,確保集中收看制度真正落到實(shí)處。 二、深入開(kāi)展“三聯(lián)三幫”活動(dòng),創(chuàng)新遠(yuǎn)教活動(dòng)載體?!叭?lián)三幫”活動(dòng)是我街道基層黨建工作的創(chuàng)新之舉,即“領(lǐng)導(dǎo)干部聯(lián)系基層黨組織并幫扶困難群眾、機(jī)關(guān)在職黨員聯(lián)系幫扶困難群眾、村(社區(qū))黨員聯(lián)合幫扶困難群眾;幫思想、幫生活、幫增收”為主要內(nèi)容的惠民活動(dòng)。為確保此項(xiàng)活動(dòng)真正落到實(shí)處,街道成立了“三聯(lián)三幫”活動(dòng)領(lǐng)導(dǎo)小組,并出臺(tái)了《關(guān)于在街道領(lǐng)導(dǎo)班子和共產(chǎn)黨員中開(kāi)展“三聯(lián)三幫”活動(dòng)的意見(jiàn)》,制定了黨員干部聯(lián)系困難群眾制度,建立了“兩冊(cè)一簿”管理等級(jí)制度及季通報(bào)制度。 自開(kāi)展“三聯(lián)三幫”活動(dòng)以來(lái),廣大黨員干部堅(jiān)持走出機(jī)關(guān),深入基層,深入細(xì)致的了解幫扶戶在生活中遇到的困難,切切實(shí)實(shí)幫助群眾做好事、辦實(shí)事,贏得了社會(huì)各界的廣泛認(rèn)可和廣大群眾的普遍歡迎,街道上下形成了互幫互助、困難幫扶的良好風(fēng)尚。截至目前,共走訪困難戶1100余人次,救助7000余元,為困難戶協(xié)調(diào)資金2800元,并為 其送去價(jià)值約8萬(wàn)元的生活用品和學(xué)習(xí)用品,共幫扶3人實(shí)現(xiàn)就業(yè),街道領(lǐng)導(dǎo)班子成員、黨員干部幫助群眾解決實(shí)際困難和問(wèn)題170個(gè)。 三、完善配套措施,建立健全終端站點(diǎn)設(shè)備集中排查維護(hù)長(zhǎng)效機(jī)制。 一是從人入手,加強(qiáng)站點(diǎn)管理。把站點(diǎn)技術(shù)管理人員、實(shí)際操作人員的管理納入日常工作管理范圍,加大管理力度,明確目標(biāo)責(zé)任,客觀評(píng)定工作成績(jī)。對(duì)站點(diǎn)管理員加強(qiáng)培訓(xùn),提高操作人員的水平,進(jìn)一步健全和完善遠(yuǎn)程教育管理員管理激勵(lì)機(jī)制,充分調(diào)動(dòng)管理員的工作積極性,著力打造一支業(yè)務(wù)素質(zhì)過(guò)硬、服務(wù)優(yōu)良、成績(jī)顯著的管理員隊(duì)伍。二是定期對(duì)轄區(qū)全部站點(diǎn)的設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行摸排,對(duì)存在問(wèn)題的站點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行維修,相關(guān)軟件進(jìn)行更新,保障設(shè)備正常運(yùn)行。近期,街道對(duì)12個(gè)基層終端站點(diǎn)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行了全面排查檢修,針對(duì)存在的突出問(wèn)題,協(xié)調(diào)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員,加大檢修力度,解決網(wǎng)絡(luò)傳輸故障30個(gè),保證了站點(diǎn)設(shè)備在“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)中正常運(yùn)行。 四、發(fā)揮遠(yuǎn)教網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì),助推“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)深入開(kāi)展。 一是充分發(fā)揮黨員干部現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育資源優(yōu)勢(shì),精心 制定學(xué)習(xí)計(jì)劃,豐富學(xué)習(xí)內(nèi)容,要把遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為黨員干部身邊的“網(wǎng)絡(luò)黨校”,積極為“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)營(yíng)造良好氛圍。通過(guò)全街道12個(gè)遠(yuǎn)程教育終端接收站點(diǎn),大力宣傳開(kāi)展“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)的重大意義、總體要求、主要內(nèi)容、活動(dòng)載體、推進(jìn)方式等,促使廣大黨員干部了解、關(guān) 注、參與“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)。同時(shí),大力宣傳“創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)”活動(dòng)中涌現(xiàn)的先進(jìn)黨組織和優(yōu)秀共產(chǎn)黨員,突出介紹先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)、典型做法和取得的成效,確?;顒?dòng)內(nèi)容??闯P?。二是充分發(fā)揮現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育終端站點(diǎn)的教育培訓(xùn)主陣地作用, 使遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)真正成為農(nóng)民群眾門(mén)口的“免費(fèi)課堂”。堅(jiān)持把理論政策學(xué)習(xí)與農(nóng)村實(shí)用技術(shù)的學(xué)習(xí)相結(jié)合,在培訓(xùn)內(nèi)容選擇上,突出實(shí)用性和針對(duì)性,收集《蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)》、《禽肉標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)技術(shù)》等系列課件,組織群眾學(xué)習(xí),指導(dǎo)生產(chǎn),使廣大農(nóng)村黨員轉(zhuǎn)變思想、更新觀念,提升黨員的“爭(zhēng)優(yōu)”能力和致富本領(lǐng)。街道所轄北王屋村從湖北引進(jìn)“鄂蓮二號(hào)”蓮藕新品種,充分利用遠(yuǎn)程教育網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì),學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖技術(shù),積極發(fā)展蓮藕規(guī)模種植,帶動(dòng)全村30多戶居民群眾發(fā)展蓮藕種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖,走上了致富路。 在充分肯定成績(jī)的同時(shí),我們也清醒地認(rèn)識(shí)到工作中的不足和問(wèn)題,制度建設(shè)亟待完善,遠(yuǎn)程教育教學(xué)資源還比較匱乏,活動(dòng)形式不夠多元化,在今后的工作中我們一定會(huì)明確目標(biāo)、突出特色,精心組織、狠抓落實(shí),認(rèn)真貫徹落實(shí)上級(jí)部門(mén)遠(yuǎn)程教育工作部署,積極學(xué)習(xí)借鑒兄弟單位先進(jìn)工作經(jīng)驗(yàn),努力推動(dòng)我市遠(yuǎn)程教育工作在創(chuàng)先爭(zhēng)優(yōu)大局中實(shí)現(xiàn)新跨越!第三篇:遠(yuǎn)程醫(yī)療實(shí)施方案
第四篇:召開(kāi)信訪工作座談會(huì)
第五篇:遠(yuǎn)程教育工作座談會(huì)發(fā)言材料