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第14章 网络与通信(1)

管理信息系统最大的特点是高度集中,能将组织中的数据和信息集中起来,进行快速处理,统一使用。有一个中心数据库和计算机网络系统是MIS的重要标志。对管理信息系统而言,计算机网络是信息共享的基础,数据库又是信息的战略储备和有效供给的机构,而组织协调则为管理信息系统的有效运行提供了保障。计算机网络、数据库和组织协调是管理信息系统的三大支柱。

计算机网络是计算机及其应用技术与通信技术结合的产物,它也经历了由简单到复杂、由低级到高级的发展历程。通信是发送者将信息传送至一个或多个接受者的一个过程。通信系统由一群兼容的硬件和软件装置组成,互相协调合作通过电子方式使得远距离的两端可以传送信息。计算机网络的设计应基于组织的信息需求与传送距离的远近。

在网络的管理和使用上,组织有数种服务可以选择。增值网出售大范围的网络服务给企业,而企业不用建立与维护自己的私有网络。增值网与因特网是经济且快速的远距离传输方式。

数据是管理活动的基础与核心,但是数据只有被有序地组织起来,才能进行有效的处理和利用,因此数据存储和管理是管理信息系统设计的重要课题。数据库技术是近年来发展迅速的一种数据管理技术。数据库已成为信息社会的重要基础设施,数据库技术已成为实现和优化信息系统的基本技术。数据仓库是在数据库的基础上发展起来的,数据仓库的产生预示着计算应用已由公司低层的事务处理扩大到高层的决策支持,是商业发展和竞争加剧的必然结果。

21世纪的重要特征就是信息化,而要实现信息化就必须依靠完善的网络,因此网络已经成为当今信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。

常见的网络有电信固话网络、有线电视网络和计算机网络,这三种网络向用户提供不同的服务。电信固话网络的用户可得到电话、传真等服务;有线电视网络的用户可以观看各种电视节目;计算机网络用户可以迅速传输数据、查找或查阅资料等。这三种网络在信息化过程中都起到了非常重要的作用,但其中发展最快并起到核心作用的是计算机网络。随着技术的不断发展,电信固话网络和有线电视网络也都开始慢慢融入计算机网络技术,逐渐形成了一个统一的信息通信网络系统,这也就是现在常说的:三网合一。

3.1数据通信基础

1.基本概念

通信(Communication)就是信息的传递,是指由一地向另一地进行信息的传输与交换,其目的是传输消息。然而,随着社会生产力的发展,人们对传递消息的要求也越来越高。在各种各样的通信方式中,利用“电”来传递消息的通信方法称为电信(Telecommunication),这种通信具有迅速、准确、可靠等特点,且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制,因而得到了飞速发展和广泛应用。

计算机生成的信息一般是字母、数字、符号的组合。为了传送这些信息,首先要将每一个字母、数字或符号用二进制代码表示。数据通信是指在不同计算机之间传送表示字母、数字、符号的二进制代码0、1比特序列的过程。

数据是传递信息与携带含义的实体,信息是数据的内在含义或解释。数据可以分为模拟数据和数字数据两大类。

模拟数据:取值是连续变化的(现实生活中的数据大多是连续的,如语音强度、电压的、)。

数字数据:数字数据的取值只有在有限个离散的点上取值(计算机输出的二进制数据只有0、1两种)。

2.通信方式

数据通信按照信号传送方向与时间的关系,可以分为3种通信方式:单工通信、半双工通信、全双工通信。

(1)单工通信方式

在单工通信方式中,信号只能沿着一个方向传输,其中一方只能作为发送端用来发送信号,另一方只能作为接收端用来接收信号,任何时候都不能改变,即发送方不能接收,接收方不能发送,如图31所示。无线电广播及电视广播都是典型的单工通信的例子。

图31单工通信方式示意图

(2)半双工通信方式

在半双工通信方式中,通信的双方都具有发送和接收功能,并具有双向传送信号的能力,但在任意时刻,信息都只能单向传输,如图32所示。通信的双方不能同时发送和接收信号,但可以交替的发送和接收信号,它实际上是一种可切换方向的单工通信。对讲机就是典型的半双工通信的例子

图32半双工通信方式示意图

(3)全双工通信方式

在全双工通信方式中,信号可以同时双向传送。通信的双方必须都具有同时发送信号和接收信号的能力,并且需要两个信道分别用于传送两个方向上的信号,每一端在发送信号的同时也可以在接收信号,如图33所示。我们平时使用的普通电话、手机就是典型的全双工通信的例子。

图33全双工通信方式示意图

3.传输方式

数据传输有并行传输和串行传输两种方式。

并行传输是指数据以成组的形式,在多条并行信道上同时进行传输,如图34所示。

并行传输的优点在于传送速率高,发收双方不存在字符同步的问题;缺点是需要多个并行信,,,

距离的通信。所以,并行传输主要用于计算机内部或同一系统设备间的通信。

87654321图34数据并行传输示意图

串行传输是指所传输的数据以串行的形式在一条信道上进行传输,如图35所示。由于数据流是串行的,必须解决收发双方如何保持码组或字符同步的问题,否则在接收方将无法正确区分每一个码字,这样会使得传输过来的信息变为一串毫无意义的比特流。串行传输一般用于距离较远的通信。

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图35数据串行传输示意图

4.通路连接模式

数据通路的连接模式有线路交换和信息交换两种。

(1)线路交换

又称电路交换,是指在两位通话者之间建立线路连接通道,不管双方是在交换还是在保持沉默,直到挂机时才释放这条线路,如图36所示。

图36线路交换示意图

电路交换的特点如下。

①通话前先拨号建立连接。

●可能只要经过一个交换机(如A到B);

●可能要经过多个交换机(如C到D)。

②通话过程中,通信双方一直占用所建立的连接。

③通话结束后,挂机释放连接。

(2)信息交换

仅在双方传输信息时才接通线路,如果发送者与接受者之间线路不可用,发送者将收到一个忙信号。在信息交换中,如果连接到接收者的线路可用,信息将被立即发送;如果线路不可用,则信息将被存储并当线路可用或接受者申请时再次被发送。

分组交换是一种信息交换方式。

电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。但计算机数据具有很大的突发性,使用电路交换会导致网络资源严重浪费。计算机逐渐增多,连网的需求日益迫切,计算机网络需要使用更加有效的连网技术,这就导致了分组交换的问世。

分组交换也称包交换,它是将用户传送的数据划分成多个更小的等长部分,每个部分称为一个数据段。在每个数据段的前面加上一些必要的控制信息组成的首部,就构成了一个分组。首部用于指明该分组发往何地址,然后由交换机根据每个分组的地址标志,将它们转发至目的地,这一过程称为分组交换,如图37所示。进行分组交换的通信网称为分组交换网。分组交换实质上是在“存储转发”基础上发展起来的,它兼有电路交换和报文交换的优点。

DCBAA2A1

A2A1

C2C1

B3B2B1

C2

C2B3B1

A1

A2

B3A1B1

B2

B2

A2B2C1

C1

C2

B2B3C1B1B3B2B1

C2C1

图37分组交换实现方式

:数据分组;:节点交换机;:数据报文;:简单终端在分组交换方式中,由于能够以分组方式进行数据的暂存交换,经交换机处理后,很容易实现不同速率、不同规程的终端间通信。分组交换的特点主要如下。

①线路利用率高。分组交换以虚电路的形式进行信道的多路复用,实现资源共享,可在一条物理线路上提供多条逻辑信道,极大地提高线路的利用率,使传输费用明显下降。

②不同种类的终端可以相互通信。分组网以X.25协议向用户提供标准接口,数据以分,、

后实现互相通信。

③信息传输可靠性高。在网络中每个分组进行传输时,在节点交换机之间采用差错校验与重发的功能,因而在网中传送的误码率大大降低。而且在网内发生故障时,网络中的路由机制会使分组自动地选择一条新的路由避开故障点,不会造成通信中断。

3.2计算机网络技术概述

1.计算机网络的基本概念

(1)定义

凡将地理位置不同,并具有独立功能的多个计算机系统,通过通信设备和通信线路连接起来,以功能完善的网络软件(包括网络通信协议、数据交换方式及网络操作系统等)实现网络资源共享的系统,称为计算机网络系统。

计算机网络经历了一个从简单到复杂、从低级到高级的发展过程。其发展过程可划分为:具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机系统、计算机通信网络和计算机网络4个阶段。

(2)组成

计算机网络系统由四部分组成:计算机系统、终端设备、通信设备、通信线路。

计算机网络可看成是由通信子网和资源子网组成。

资源子网由主机和终端设备组成,负责数据处理,提供硬件资源、软件资源和数据资源。通信子网由通信设备、通信线路组成,负责整个网络的通信管理与控制,如数据交换、路由选择、差错控制和协议管理等。

网络硬件可分为:网络服务器、网络工作站、网络交换互联设备等外部设备。其中,网络交换互联设备又涵盖了网络适配器、交换机、网桥、路由器、网关、调制解调器等。

网络软件可分为网络协议、网络系统软件和网络应用软件。

2.计算机网络的分类

计算机网络的分类方法有很多,可以根据网络覆盖范围来分,也可以根据传输介质来分,也可以根据网络的使用范围来分,还可以根据传播方式来分。

按网络覆盖的范围可分为局域网(LocalAreaNetwork,LAN)、城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)和广域网(WideAreaNetwork,WAN);按交换方式可分为线路交换、分组交换、综合交换;按网络的拓扑结构分可分为:星型网、总线型网、树型网、环型网和网状型网;按网络的通信介质可分为:有线网(采用同轴电缆、双绞线或光纤等)和无线网(采用微波、红外线或激光等)。

3.计算机网络体系

网络体系(NetworkArchitecture)是指为了完成计算机间的通信合作,把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次,并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。

、。

计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置3个方面来描述。网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络;网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和通信线路来描述计算机网络;网络体系结构是从功能上来描述计算机网络结构。

网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的,名为SNA。

计算机网络体系结构是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合。

层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组容易处理的子问题,各层执行自己所承担的任务。

计算机网络结构采用结构化层次模型,有如下优点。

①各层之间相互独立。即不需要知道低层的结构,只要知道是通过层间接口所提供的服务。

②灵活性好。是指只要接口不变就不会因层的变化(甚至是取消该层)而变化。

③各层采用最合适的技术实现而不影响其他层。

④有利于促进标准化。是因为每层的功能和提供的服务都已经有了。

4.OSI参考模型

1979年国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,ISO)提出了一个“开放系统互连参考模型”的国际标准,即著名的OSI/RM(ReferenceModelofOpenSystemInterconnection)参考模型,泛称为OSI或OSI参考模型,并由此衍生出一系列的OSI标准。

OSI参考模型提供了一个开放系统互连的概念上和功能上的体系结构,规定了开放系统中各层提供的服务和通信时需要遵守的协议。若计算机和信息处理系统符合OSI标准,则无论系统采用何种硬件构架,使用什么样的操作系统,都可互连和交换信息,这样就可以很方便地实现计算机之间的通信。

OSI参考模型将计算机网络体系结构分为7层,即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

(1)物理层

物理层(PhysicalLayer)是OSI的最底层,是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境。

物理层的主要功能如下。

①物理层定义通信设备与传输线路硬件接口的机械、电气、功能性和规程性的特性,并完成物理层的一些管理工作。

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