网络通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输信息的通道(信道),但是, 由于通信的信源与信宿之间的不确定性和多元性,信道也不容易固定,这就需要向用户 提供公用的交换和传输设备。出于技术上和经济上的考虑,通常不可能把所有用户都连 接到一个交换中心,而是要连接到若干个交换中心,交换中心之间用传输线路(中继线) 和传输设备(例如复用设备等)把它们连接起来,这就构成了一个通信网(通信系统)。 不管通信网如何分类、实现什么业务、服务什么范围,其网络的基本结构形式是一致的。 按网络的结构,可以将网络组成基本分为传输、转接和接入三类系统。但是只有这 些设备还不能形成一个完善的通信网,还必须包括信令、协议和标准。从某种意义上说, 信令是网络节点之间的相互联络的依据,协议和标准是构成网络的准则。它们共同作用 可以使用户之间,用户和网络资源之间以及各交换设备之间互联,使设备进网、成网。 通信网在物理组成上可以分成两个部分:负责信息处理的计算机设备和负责数据通 信的通信线路及通信设备。与此对应,通信网在逻辑上可以作为两个子网:资源子网和 通信子网。网络硬件系统和网络软件系统是计算机网络系统赖以存在的基础。 网络硬件是构成通信网的物质基础。构造一个通信网,首先要将需要通信的终端连 接起来。构成计算机网络资源子网的硬件设备是各种计算机设备,包括服务器、客户计 算机和各种附属硬件设备,主要用于信息处理、信息共享和信息存储服务。构成计算机 网络通信子网的硬件设施除了各种数据传输线路外,主要有用以实现网络连接和数据通 信的各种数据通信设备,它们主要有集线器(Hub)、冈络交换机( Switch)、网桥( Bridge) 路由器( Router)和网关( Gatway)等。 为了保障系统的正常运转和服务,计算机网络系统需要通过专门软件,对网络中的 各种资源进行全面的管理、调度和分配,并保障系统的安全。网络软件是实现网络功能 必不可或缺的支撑环境。网络软件通常指以下五种类型的软件:网络协议和协议软件、 网络通信软件,网络操作系统软件、网络管理软件及网络应用软件。 上面讲通信网基本元素分为传输、转接和接入三类系统,每一类系统都至少包含了 硬件平台、操作系统、功能软件三个方面或三个层次,它们之间具有如图17所示的相 互关系
13 网络通信的基本形式是在信源与信宿之间建立一个传输信息的通道（信道），但是， 由于通信的信源与信宿之间的不确定性和多元性，信道也不容易固定，这就需要向用户 提供公用的交换和传输设备。出于技术上和经济上的考虑，通常不可能把所有用户都连 接到一个交换中心，而是要连接到若干个交换中心，交换中心之间用传输线路（中继线） 和传输设备（例如复用设备等）把它们连接起来，这就构成了一个通信网（通信系统）。 不管通信网如何分类、实现什么业务、服务什么范围，其网络的基本结构形式是一致的。 按网络的结构，可以将网络组成基本分为传输、转接和接入三类系统。但是只有这 些设备还不能形成一个完善的通信网，还必须包括信令、协议和标准。从某种意义上说， 信令是网络节点之间的相互联络的依据，协议和标准是构成网络的准则。它们共同作用 可以使用户之间，用户和网络资源之间以及各交换设备之间互联，使设备进网、成网。 通信网在物理组成上可以分成两个部分：负责信息处理的计算机设备和负责数据通 信的通信线路及通信设备。与此对应，通信网在逻辑上可以作为两个子网：资源子网和 通信子网。网络硬件系统和网络软件系统是计算机网络系统赖以存在的基础。 网络硬件是构成通信网的物质基础。构造一个通信网，首先要将需要通信的终端连 接起来。构成计算机网络资源子网的硬件设备是各种计算机设备，包括服务器、客户计 算机和各种附属硬件设备，主要用于信息处理、信息共享和信息存储服务。构成计算机 网络通信子网的硬件设施除了各种数据传输线路外，主要有用以实现网络连接和数据通 信的各种数据通信设备，它们主要有集线器（Hub）、网络交换机（Switch）、网桥（Bridge）、 路由器（Router）和网关（Gatway）等。 为了保障系统的正常运转和服务，计算机网络系统需要通过专门软件，对网络中的 各种资源进行全面的管理、调度和分配，并保障系统的安全。网络软件是实现网络功能 必不可或缺的支撑环境。网络软件通常指以下五种类型的软件：网络协议和协议软件、 网络通信软件，网络操作系统软件、网络管理软件及网络应用软件。 上面讲通信网基本元素分为传输、转接和接入三类系统，每一类系统都至少包含了 硬件平台、操作系统、功能软件三个方面或三个层次，它们之间具有如图 1.7 所示的相 互关系
用户需求 交互接口界面 功能软件 操作系统 硬件平台 图17网络元素的基本结构 所有的网络元素都具有三个层次,与计算机系统组成是完全一致的。每一层次都是 由在其内的层次支持的。这里所指的硬件平台具有处理信号的基本能力,在早期的通信 网络中就是利用硬件平台的这种能力实现最基本的信号处理、传输和还原,实现了最早 的话音通信,建立了话音通信网络。自从1946年第一台电子计算机出现后,计算机理 论和技术得到了快速发展,从而也支持了网络技术的高速发展和应用,特别是近年来网 络领域在充分利用计算机和软件领域成果基础上,得到了前所未有的发展,故这里所指 的操作系统的概念与计算机理论中的概念是完全一致的,它不但实施对硬件平台的管理 和资源的调度,也包含对通信进程(如网络通信协议的实现等)和信息的管理,这些管 理可能是本地(集中)的,也可能是异地(分布)的。 该结构的每个层次之间都存在一个交互接口。这种接口可以用软件实现,从而使得 网络具有很好的开放性,网络之间的互连变得非常容易,但同时也使目前网络之间的互 连变得异常复杂,过多不同厂家的网络互连常常降低网络的性能,增加网络的管理难度 和维护成本。因此接口同样存在标准化问题。 该结构是一个开放式结构,与计算机系统的开放式结构是完全一致的,并具有相同 的功能。也就是说网络能够在一个标准化的网络平台上通过软件系统(包括功能软件和 操作系统)可以配置出或开发出不同的网络应用功能,满足不同的网络需求,即只要用 户购买或自行开发出不同的应用功能的软件和操作系统,就像今天的个人计算机具有不 同的功能一样,让网络得到不同的功能和性能。 个通信系统除了有传输、接入、转接三类基本系统之外,人们对网络的需求也有 多种多样的要求,因此,通信系统还包括操作系统、存储系统、业务提供系统、安全系 统、管理系统等
14 图 1.7 网络元素的基本结构 所有的网络元素都具有三个层次，与计算机系统组成是完全一致的。每一层次都是 由在其内的层次支持的。这里所指的硬件平台具有处理信号的基本能力，在早期的通信 网络中就是利用硬件平台的这种能力实现最基本的信号处理、传输和还原，实现了最早 的话音通信，建立了话音通信网络。自从 1946 年第一台电子计算机出现后，计算机理 论和技术得到了快速发展，从而也支持了网络技术的高速发展和应用，特别是近年来网 络领域在充分利用计算机和软件领域成果基础上，得到了前所未有的发展，故这里所指 的操作系统的概念与计算机理论中的概念是完全一致的，它不但实施对硬件平台的管理 和资源的调度，也包含对通信进程（如网络通信协议的实现等）和信息的管理，这些管 理可能是本地（集中）的，也可能是异地（分布）的。 该结构的每个层次之间都存在一个交互接口。这种接口可以用软件实现，从而使得 网络具有很好的开放性，网络之间的互连变得非常容易，但同时也使目前网络之间的互 连变得异常复杂，过多不同厂家的网络互连常常降低网络的性能，增加网络的管理难度 和维护成本。因此接口同样存在标准化问题。 该结构是一个开放式结构，与计算机系统的开放式结构是完全一致的，并具有相同 的功能。也就是说网络能够在一个标准化的网络平台上通过软件系统（包括功能软件和 操作系统）可以配置出或开发出不同的网络应用功能，满足不同的网络需求，即只要用 户购买或自行开发出不同的应用功能的软件和操作系统，就像今天的个人计算机具有不 同的功能一样，让网络得到不同的功能和性能。 一个通信系统除了有传输、接入、转接三类基本系统之外，人们对网络的需求也有 多种多样的要求，因此，通信系统还包括操作系统、存储系统、业务提供系统、安全系 统、管理系统等
2、网络节点和终端节点 网络的节点分为两类,网络转接节点(筒称网络节点)和网络终端节点(简称终端 节点)。网络转接节点主要实现信息的转接以及与转接相关的处理和控制,一般不对输 入或输出节点的信息进行形式上的加工,即不将信息从一种形式转换成另一种形式,如 自然信息转换成数字信息的类似过程;终端节点是任何进出网络信息的节点,是网络信 息传递的处理界面或应用界面,只有通过终端才能实现各种形式的有效信息传递,从话 音到图像,从文本传递到计算实现等。计算机显示终端伴随主机时代的集中处理模式而 产生,并随着计算技术的发展而不断发展。网络终端是指网络为通信平台与服务器(主 机)进行通信的终端,它是显示终端的延伸与扩展,是计算机显示终端族的新成员,是 为适应计算机网络的发展而开发的新的网络产品。现在的网络环境多为IP网,网络终 端又被称之为IP终端,它根据终端协议和连接服务器的不同又可分为 Windows终端 Unⅸx终端、浏览器终端等多种类型。 在这种新的网络计算模式下,所有的应用软件和数据部在服务器上运行和存储,网 络终端几乎不做任何计算,因此可以没有硬盘、光驱、软驱等设备,也不必有强大的 它可以简化到只有显示器、键盘、鼠标,多的可有密码键盘,IC卡读卡机和其它 的身份验证设备,在某些应用中甚至可接软盘驱动器作为辅助输入手段。 网络终端就是实现传送的信息和信道上传送的信号之间互相转换的设备系统。通常 在网络系统中体现为一个节点,故从整个网络的角度而言,它与网络实现了互连,称之 为网络终端节点,简称终端节点或终端系统。 终端节点的主要功能是实现信息和信号之间互相转换;接受信息和将信号恢复成能 被利用的信息;处理信号以使之能与信道匹配;产生和识别与网络节点及其它终端节点 有效联系的约定规程信号,如寻址信号、控制信号以及联系信号等。 图18中传感器就是数字、数据输入和输出设备。前者把消息转换成电信号,实现 其相逆过程。其类型由待传送的信源和接受消息的信宿而定。最常用的输入设备是键盘, 通过人的操作而产生各种双值电平的信号,例如ASCI码的形式,当信源是存在磁盘或 计算机内存中的数据时,则用接口设备来提取并转换成电信号。至于输出设备可以是受 话器,也可以是显示屏幕或打印机等输出可视图形或文字
15 2、网络节点和终端节点 网络的节点分为两类，网络转接节点（简称网络节点）和网络终端节点（简称终端 节点）。网络转接节点主要实现信息的转接以及与转接相关的处理和控制，一般不对输 入或输出节点的信息进行形式上的加工，即不将信息从一种形式转换成另一种形式，如 自然信息转换成数字信息的类似过程；终端节点是任何进出网络信息的节点，是网络信 息传递的处理界面或应用界面，只有通过终端才能实现各种形式的有效信息传递，从话 音到图像，从文本传递到计算实现等。计算机显示终端伴随主机时代的集中处理模式而 产生，并随着计算技术的发展而不断发展。网络终端是指网络为通信平台与服务器（主 机）进行通信的终端，它是显示终端的延伸与扩展，是计算机显示终端族的新成员，是 为适应计算机网络的发展而开发的新的网络产品。现在的网络环境多为 IP 网，网络终 端又被称之为 IP 终端，它根据终端协议和连接服务器的不同又可分为 Windows 终端、 Unix 终端、浏览器终端等多种类型。 在这种新的网络计算模式下，所有的应用软件和数据部在服务器上运行和存储，网 络终端几乎不做任何计算，因此可以没有硬盘、光驱、软驱等设备，也不必有强大的 CPU，它可以简化到只有显示器、键盘、鼠标，多的可有密码键盘，IC 卡读卡机和其它 的身份验证设备，在某些应用中甚至可接软盘驱动器作为辅助输入手段。 网络终端就是实现传送的信息和信道上传送的信号之间互相转换的设备系统。通常 在网络系统中体现为一个节点，故从整个网络的角度而言，它与网络实现了互连，称之 为网络终端节点，简称终端节点或终端系统。 终端节点的主要功能是实现信息和信号之间互相转换；接受信息和将信号恢复成能 被利用的信息；处理信号以使之能与信道匹配；产生和识别与网络节点及其它终端节点 有效联系的约定规程信号，如寻址信号、控制信号以及联系信号等。 图 1.8 中传感器就是数字、数据输入和输出设备。前者把消息转换成电信号，实现 其相逆过程。其类型由待传送的信源和接受消息的信宿而定。最常用的输入设备是键盘， 通过人的操作而产生各种双值电平的信号，例如 ASCII 码的形式，当信源是存在磁盘或 计算机内存中的数据时，则用接口设备来提取并转换成电信号。至于输出设备可以是受 话器，也可以是显示屏幕或打印机等输出可视图形或文字
直接产生 /O 输入设备 数字 输入 输出 控制 信息 输控制器 制解调器 信道 AD转换 输出设备 传感器 互通控 产生约实现与 制信息 定及规信道的 程信号匹配 图18终端节点的功能与结构 调制解调器是完成与信道匹配功能的部件。当信道具有带通特性时,数字基带信号 常须通过调制器转换成某一频带的信号。用了调制器后,接收端就必须由解调器把信号 转换成数字供信宿使用。调制器和解调器常装在一起,合称为调制解调器,所以图18 中的调制解调器就可在双向传输时与信道配合。有时信道也能送基带信号,但直流通路 往往是为了输送电源电流或作为控制信号使用,此时也须用调制解调器。当信道工作于 半双工方式时,收发信号在同一线路上,一般采用分时方式,即发送时不接收,接收时 不发送,就须有一个控制机构。在线路上传送的通常呈串行数据信号,要与并行输出的 计算机接口时就需串并转换设备 输出输入控制器的主要作用是在输出输入设备和传的控制电路之间互通控制信息。 当输入设备中有信息要传送时,先给控制器一个信号。当控制器中的存储器有空或线路 可以发送时,就给输入设备一个应答信号,输入设备就把信息送入。反之,当从信道上 收下来的信息要向输出设备输出时,先发一个信号指明要送哪一个输出设备,使后者做 好准备并应答,然后输出设备就把信息转换、打印或显示出来。同样,输出输入控制器 可向传输控制电路要求送出信息,经确认后就可输出,当然它也可完成输出和输入功能 的切换,即发送完信息后转入接收状态,准备接收线路上送来的信息。实质上,该控制 器是监视设备的输入输出等状态,并完成内部规程和控制信号的产生和识别,以使信息 的输入输出有效地进行 传输控制电路是通过调制解调器与信道或传输线路接口的。它将解决传输规程和控 制信号的产生和识别问题。以分组交换中的分组为例,其信息分组是在这里形成的,分 组头也是在这里附加上去的,还包括一些纠错信息也是在此处产生的
16 图 1.8 终端节点的功能与结构 调制解调器是完成与信道匹配功能的部件。当信道具有带通特性时，数字基带信号 常须通过调制器转换成某一频带的信号。用了调制器后，接收端就必须由解调器把信号 转换成数字供信宿使用。调制器和解调器常装在一起，合称为调制解调器，所以图 1.8 中的调制解调器就可在双向传输时与信道配合。有时信道也能送基带信号，但直流通路 往往是为了输送电源电流或作为控制信号使用，此时也须用调制解调器。当信道工作于 半双工方式时，收发信号在同一线路上，一般采用分时方式，即发送时不接收，接收时 不发送，就须有一个控制机构。在线路上传送的通常呈串行数据信号，要与并行输出的 计算机接口时就需串并转换设备。 输出输入控制器的主要作用是在输出输入设备和传的控制电路之间互通控制信息。 当输入设备中有信息要传送时，先给控制器一个信号。当控制器中的存储器有空或线路 可以发送时，就给输入设备一个应答信号，输入设备就把信息送入。反之，当从信道上 收下来的信息要向输出设备输出时，先发一个信号指明要送哪一个输出设备，使后者做 好准备并应答，然后输出设备就把信息转换、打印或显示出来。同样，输出输入控制器 可向传输控制电路要求送出信息，经确认后就可输出，当然它也可完成输出和输入功能 的切换，即发送完信息后转入接收状态，准备接收线路上送来的信息。实质上，该控制 器是监视设备的输入输出等状态，并完成内部规程和控制信号的产生和识别，以使信息 的输入输出有效地进行。 传输控制电路是通过调制解调器与信道或传输线路接口的。它将解决传输规程和控 制信号的产生和识别问题。以分组交换中的分组为例，其信息分组是在这里形成的，分 组头也是在这里附加上去的，还包括一些纠错信息也是在此处产生的
网络终端节点可以由很多种不同的终端设备或系统来实现。除了传感功能是由所传 送的信息的性质来决定外,其他的功能的实现在不同的终端系统中实现的差别是很大的, 而这些功能与网络本身的关联程度高,对网络的影响是很大的。从理论上讲终端的统 或者说综合化,对网络的应用、运行、效益和管理都是非常有利的。计算机技术和软件 技术的进步为终端的综合化提供了极好的基础和条件。 按与网络的连接方式可以分为有线终端和无线终端。有线终端通过有线的连接方式 与网络进行连接,可以是点到点的连接,也可以是通过接入系统(接入网)进行连接, 这种方式有电缆接入、光缆接入等;无线终端是指用无线信道方式接入网络的终端,如 移动电话、车载电话等。 按信息的处理形式可以分为模拟终端和数字终端。模拟终端对感受的信息和控制信 号采用模拟电路方式进行处理和控制,如早期的电话机、电报机等,目前这类终端已经 非常少见了;数字终端采用数字电路对信息和控制进行计算和处理,所有信号全是数字 信号,如数字话机、传真机等。随着技术的进步,数字终端中引入微处理芯片和软件编 程,实现了一定的程序控制,为数字终端的进一步发展打下基础,如图1.9所示为数字 终端机结构。从结构中可以看出,它具备了一个计算机的基本结构且各部件都在微处理 器控制之下,其功能完全可以用计算机来实现,因为计算机的软件和硬件是等价的。 DTE 用户线 网络接口电路 适配器 线路控制 用户线接口 编码器 微处理器 专用电路 扬声器 键盘 存储器 送受信器 图19数字终端结构 从操作方式来分可以有人工终端、可编程终端以及智能终端。人工终端就是用户通
17 网络终端节点可以由很多种不同的终端设备或系统来实现。除了传感功能是由所传 送的信息的性质来决定外，其他的功能的实现在不同的终端系统中实现的差别是很大的， 而这些功能与网络本身的关联程度高，对网络的影响是很大的。从理论上讲终端的统一 或者说综合化，对网络的应用、运行、效益和管理都是非常有利的。计算机技术和软件 技术的进步为终端的综合化提供了极好的基础和条件。 按与网络的连接方式可以分为有线终端和无线终端。有线终端通过有线的连接方式 与网络进行连接，可以是点到点的连接，也可以是通过接入系统（接入网）进行连接， 这种方式有电缆接入、光缆接入等；无线终端是指用无线信道方式接入网络的终端，如 移动电话、车载电话等。 按信息的处理形式可以分为模拟终端和数字终端。模拟终端对感受的信息和控制信 号采用模拟电路方式进行处理和控制，如早期的电话机、电报机等，目前这类终端已经 非常少见了；数字终端采用数字电路对信息和控制进行计算和处理，所有信号全是数字 信号，如数字话机、传真机等。随着技术的进步，数字终端中引入微处理芯片和软件编 程，实现了一定的程序控制，为数字终端的进一步发展打下基础，如图 1.9 所示为数字 终端机结构。从结构中可以看出，它具备了一个计算机的基本结构且各部件都在微处理 器控制之下，其功能完全可以用计算机来实现，因为计算机的软件和硬件是等价的。 图 1.9 数字终端结构 从操作方式来分可以有人工终端、可编程终端以及智能终端。人工终端就是用户通