作者：邢彦辰范立红主编
出版社：高等教育出版分社
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计算机网络与通信(第2版)试读：
第2版前言
随着电子技术、计算机技术和通信技术的迅速发展和相互融合，计算机网络技术成为当今最重要的技术之一。在21世纪，计算机网络，尤其是因特网改变了人们的生活、学习和工作方式，并对科技、政治、经济乃至整个社会产生巨大的影响。因此，国内外几乎所有的高等院校都将计算机网络技术列为电子信息类专业本科生、专科生的必修课程。
本书主要是针对高职高专院校计算机网络与通信等课程而编写的，是继2008年出版后的第2版。第1版教材多次印刷，受到使用院校师生的认可，并有授课教师新加入到教材编写工作中。本次修订在保持原书基本框架和特色的基础上，调整了教材结构并更新了内容，注重结合高职高专院校的特点，做到基础理论适当，相应拓宽知识范围，突出技能培养，引导学生自主学习和创新，让学生喜欢这门课程，使这门课程对学生今后的就业和创业有较大帮助。
全书内容安排如下：第1章介绍通信技术和计算机网络的发展，网络拓扑结构等内容；第2章介绍信号编码和数据传输技术、数据交换技术以及差错控制技术等内容；第3章介绍计算机网络体系结构；第4章介绍以太网和交换式以太网，虚拟局域网和无线局域网；第5章介绍通信网和广域网的基本构成，以及原理、结构、功能和业务应用；第6章介绍TCP/IP和PInternet的基本概念和Internet提供的服务及应用等内容；第7章介绍网络互连和接入技术；第8章介绍有关网络操作系统和网络管理的基本知识；第9章介绍计算机网络安全方面的内容；第10章提供了包括服务器建立与管理等10个实训项目。
本书由邢彦辰、范立红任主编，叶海蓉、冯筠、郝国良、车翼飞任副主编，慕亚茹、周明明参编。邢彦辰编写了第1章和第7章，范立红编写了第3章，叶海蓉编写了第2章，冯筠编写了第4章，郝国良编写了第9～10章，车翼飞编写了第5章，慕亚茹编写了第6章，周明明编写了第8章。全书由邢彦辰、范立红统稿。
在本书编写过程中得到了许多院、系领导大力支持；同时，在编写过程中参考了大量优秀教材，被引用书籍的作者对本书的完成也起到了重要作用，在此，本书所有参编人员对他们一并表示诚挚的感谢。
鉴于计算机网络和通信技术发展迅速，编者的水平有限，书中难免有不妥之处，敬请读者多提宝贵意见。
编者联系方式：xingyanchen@126.com编者2012年7月第1章绪论【本章内容简介】计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域。本章主要介绍通信技术的发展，计算机网络的定义、产生和发展，计算机网络的组成和分类，计算机网络的功能以及拓扑结构等。【本章重点难点】重点掌握计算机网络的概念、组成和分类，总线型、环型和星型网络拓扑结构的特点。1.1 通信技术发展概述1.1.1 通信的基本概念
通信技术由来已久，自古以来人们都在用自己的智慧来解决远距离通信快速通信等问题，而衡量人类历史进步的尺度之一是人与人之间传递信息的能力，尤其是远距离传递信息的能力。随着社会生产力的发展和现代科学技术的进步，人们对通信的要求也越来越高，电子通信、数字通信、光通信等通信方式迅速发展，并获得广泛的应用。
一般来说，通信是指由一地向另一地进行消息的有效传递。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之为电信，这种通信具有迅速、准确、可靠等特点，而且几乎不受时间、地点、空间、距离的限制，因而得到了飞速的发展和广泛应用。如今在自然科学中，“通信”和“电信”几乎是同义词了，通信从本质上讲就是实现信息传递功能的一门科学技术，它要将大量有用的信息无失真、高效率地进行传输，同时还要在传输过程中将无用信息和有害信息抑制掉。1.1.2 通信技术发展
电子技术、计算机技术、通信技术和计算机网络等技术是交叉融合、互相支持、相互促进的。自1837年莫尔斯发明了电报，1876年贝尔发明了电话，通信服务经历了一个多世纪的发展，已走进千家万户，成为人们交流信息不可缺少的重要工具。通信技术的发展非常迅猛，如传输媒体从有线电缆、无线短波、微波、卫星到光纤。通信网络由单一的业务网向综合方向发展。综观通信技术发展的过程，可分为三次技术革命。
第1次通信技术革命是电话的问世。现代通信的起源可以说是从电话开始的，最早的电话通信形式只是二部电话中间用导线连接起来进行通话，现在已发展为数字程控交换电话网。
第2次通信技术革命是电视和有线电视网的出现。电视的出现改变了电话网只能传输语音的缺点，特别是有线电视网的出现，使视频信号的传输质量和带宽得到了很大的改善，也使得基于广播电视的通信技术进入快速发展阶段。
第3次通信技术革命是因特网的迅速崛起所引发的IP通信技术。IP通信技术现已成为通信舞台上的主角，并与语音通信、视频通信形成新的产业汇聚。从技术上看，新的变革实际上就是从基于电路交换技术转变为分组交换技术；从模式上看，IP通信是一种全新模式，数据正迅速取代语音成为主要的网络流量类型；从业务上看，传统的电信业务就是电话业务，但现在一批因特网服务商迅速崛起，其服务范围越来越广，这其中包括多媒体数据业务的实现，如IP语音、IP图像、IP电视会议等。1.1.3 现代通信技术的特征
通信技术的数字化是融入计算机技术和数字信号处理技术的基础，通信数字化的优越性明显，如抗干扰性能强、失真和噪声不积累、兼容多种信息类型、易于集成存储、便于交换、处理和加密等。由于大量采用计算机技术和信号处理技术，并有大规模集成电路等技术的支撑，在通信领域取得了许多突破性的进展，为信息化社会提供了物理技术基础。
1960年第一台脉冲编码调制PCM数字电话在市话网中应用，标志着数字制进入应用领域，通信技术融入计算机技术和数字信号处理技术后发生了革命性的变化，它和计算机技术、数字信号处理技术相结合是现代通信技术的标志。
现在通信中传递的信息基本上都是数字化的，如数字程控交换机、数字传输设备、数字光纤通信、数字卫星通信、综合业务数字网、数字电视系统、数字光盘以及获得广泛应用的通信技术与设备等，信息技术与信息产品无不在前面加上“数字”二字。现代通信技术的基本特征即为数字化，即在通信中采用了数字技术。简单地讲，数字技术就是数字信号的采集、加工、处理、运算、传递、交换、存储等所采用的技术的总称。数字通信技术具有以下特点。
1.抗干扰性强，抗噪声性能好
由于信号在通信中传输一段距离后，信号能量会有损失，噪声的干扰会使波形失真，需要及时对“变形”的信号进行处理。在数字通信系统中，信号的取值只有两个（“1”和“0”）这样发送端传输与接收端需要接收和判决的电平也只有两个值。在接收端恢复信号时，首先对其进行抽样判决，才能确定是“1”码还是“0”码，并再生“1”、“0”码的波形，因此，只要不影响判决的正确性，即使波形有失真也不会影响再生后的信号波形。而模拟信号叠加上噪声后，即使噪声很小，也很难消除。
2.数字信号便于存储、处理、交换和传输
数字通信传输质量高、时延小，通信速率还可以根据用户需要任意选择。还可利用数据压缩技术，大大减少传输流量，节省存储空间。计算机与电话交换技术结合，出现了数字程控交换技术，光电器件的采用，数字信号较容易转变为脉冲信号，便于传输。
3.数字通信设备便于集成化和微型化
由于数字通信设备中大部分电路都是采用数字逻辑电路，因此可用大规模和超大规模集成电路实现。现在芯片的集成度可包含几十亿甚至上百亿个元器件，这使得通信设备和产品便于集成化和微型化，功耗也较低。
4.差错可控
数字信号在传输过程中出现的差错，可通过纠错编码技术来控制。
5.便于组成数字网
采用数字传输方式可以实现传输和交换的综合，电话业务和非电话业务都可以实现数字化，以便组成综合业务数字网（ISDN）、计算机网络及因特网等，还可支持数据、图像、话音等多媒体业务，用户可根据需要选择不同的业务。
6.占用信道频带宽
例如，一路数字话音数码率是64kbit/s，而一个模拟话路所占频带宽度是它的1/16。虽然占用信道频带宽是数字通信的一个缺点，但采用编码技术和频带压缩技术，可以减少数字信号带宽；另一方面，随着大容量卫星和光缆信道的利用，数字信道占用频带较宽的矛盾会逐步缩小。1.2 计算机网络概述1.2.1 计算机网络的定义
计算机网络是电子计算机及其应用技术与通信技术逐步发展、日益密切结合的产物，随着计算机网络技术的不断发展，很难给计算机网络下一个精确定义，现在一般认为，计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统连接起来，在相应软件（网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等）的支持下，以实现数据通信和资源共享为目标的系统。
相关知识：自主计算机排除了计算机网络系统中主从关系的可能性，如果一台计算机可以强制地启动、停止或控制另一台计算机，那么这台计算机就不是自主的了。
从定义我们可以看出，现代计算机网络有以下特点。（1）资源共享是计算机网络的主要目的，计算机资源包括计算机硬件、软件和数据。（2）被连接的自主计算机应自成一个完整的系统，包括各种类型和档次的计算机都必须有自己的CPU、存储器、显示器，以及完善的系统软件等，能单独进行信息加工处理。（3）一般的外部设备不能直接挂在网上，只有直接受一台计算机控制的外部设备，通过该台计算机的联网才能成为网上资源。（4）计算机之间的互连通过通信设备及通信线路来实现，其通信方式多种多样，通信线路包括有线介质和无线介质。（5）计算机网络要有功能完善的网络软件支持。（6）联网计算机之间的信息交换必须遵循统一的通信协议。1.2.2 计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成与发展经历了从简单到复杂，由单机系统到多机系统的过程，现已成为社会重要的信息基础设施，其演变过程可分为4个阶段。
1.联机系统的数据通信阶段
20世纪50年代，由于军事上的需要，美国在建成的半自动地面防空系统上进行了计算机技术与通信技术相结合的尝试，对防空信息进行处理与控制。在这项研究的基础上，20世纪60年代建成了单个计算机为中心的面向终端的计算机网络系统。人们通过利用通信线路将计算机与远方的终端连接起来，在通信软件的控制下，各个用户在自己的终端上分时轮流使用中央计算机系统的资源对数据进行处理，然后，再将处理结果直接送回终端，这就形成了具有通信功能的终端——计算机网络系统，如图1-1所示。这是计算机网络发展的初期阶段，也称为面向终端的计算机网络，是计算机网络的雏形。图1-1 面向终端的联机系统
随着连接终端数目的增多，为减轻承担数据处理的中心计算机的负载，在通信线路和中心计算机之间设置了一个前端处理机（Front End Processor，FEP）或通信控制机（Communication Control Processor，CCP），专门负责与终端之间的通信控制，出现了数据处理和通信控制的分工，更好地发挥了中心计算机的数据处理能力。另外，在终端较集中的地区，设置集中器和多路复用器，它首先通过低速线路将附近群集的终端连至集中器或复用器，然后通过高速通信线路实施数字数据和模拟信号之间转换的调制解调器（Modem）与远程中心计算机的前端机相连，构成如图1-2所示的远程联机系统，提高了通信线路的利用率。图1-2 单计算机为中心的远程联机系统
2.多主机互连的初期网络阶段
20世纪60年代后期，出现了将多台主计算机通过通信线路互连构成的计算机网络，如图1-3所示。这一阶段计算机网络的典型代表是美国国防部高级研究计划局（Advanced Research Project Agency）的ARPANET。20世纪60年代后期，美国国防部高级研究计划局为促进对新型计算机网络的研究，提供经费资助美国的许多大学和公司，于1969年建成了一个具有4个节点的实验性网络投入运行和使用。随后几年，ARPANET的物理节点由最初的4个迅速增加到50多个，主机已超过100台，连接区域范围由美国本土通过卫星、海底电缆扩展到欧洲。图1-3 多主机互连阶段
ARPANET 是计算机网络技术发展的一个里程碑，人们称之为第二代计算机网络，它的重要贡献是奠定了计算机网络技术的基础，也是当今因特网的先驱者。在它的基础上，20世纪70年代到80年代计算机网络发展十分迅速。它对发展计算机网络技术的主要贡献表现在以下几个方面。（1）完成了对计算机网络的定义、分类与子课题研究内容的描述。（2）提出了资源子网、通信子网的两级网络结构的概念。（3）研究了报文分组交换的数据交换方法。（4）采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系。（5）促进了TCP/IP的发展。
3.开放式标准化计算机网络阶段
随着计算机网络技术的不断发展和各种网络产品的不断涌现，亟需解决不同系统互连的问题。但是，第二代计算机网络没有统一的网络体系结构，从而造成了不同制造厂家生产的计算机及网络互连起来十分困难。针对这种情况，1977年国际标准化组织（International Standardization Organization，ISO）以“开放系统互连”为目标，专门研究网络体系结构、互连标准等。1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”（Open System Interconnection Basic Reference Model）的国际标准ISO7498，简称 OSI 参考模型或 OSI/RM。OSI/RM 共有七层，因此也称为OSI七层模型，如图1-4所示。OSI/RM的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。图1-4 开放系统互连参考模型
OSI 标准不仅确保了各厂商生产的计算机间的互连，同时也促进了企业的竞争。厂商只有执行这些标准才能有利于产品的销路，用户也可以从不同制造厂商获得兼容的开放的产品，从而大大加速了计算机网络的发展。特别要指出的是，ARPANET中使用的传输控制协议与互联网协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）尽管不是OSI标准协议，但至今仍被广泛采纳，成为事实上的工业标准。自1983年TCP/IP成为ARPANET上唯一的正式协议后，ARPANET上连接的网络和计算机迅速增长，逐渐形成了以ARPANET为主干、TCP/IP为核心的Internet原型。
在计算机网络发展的进程中，另一个重要的里程碑就是出现了局域网络。由于局域网的距离范围有限、联网的拓扑结构规范、协议简单，使得局域网联网容易，传输速率高，使用方便，价格低廉，很受广大用户的青睐。因此，局域网在20世纪80年代得到了很大的发展，尤其是1980年2月份美国电气和电子工程师学会组织颁布的IEEE802系列的标准，对局域网的发展和普及起到了巨大的推动作用。
4.网络互连与高速网络阶段
进入20世纪90年代后，网络进一步向着开放、高速、高性能方向发展。自OSI参考模型推出，计算机网络一直沿着标准化的方向在发展，而网络标准化的最大体现是Internet的飞速发展。Internet是计算机网络最辉煌的成就，它已成为世界上最大的国际性计算机互联网，并已影响着人们生活的各个方面。由于Internet也使用分层次的体系结构，即TCP/IP网络体系结构，使得凡遵循TCP/IP的各种计算机网络都能相互通信。
由于Internet还存在着技术和功能上的不足，加上用户数量猛增，使得现有的Internet不堪重负。1993年美国政府提出了“NGII（Next Generation Internet Initiative）行动计划”，该计划的目标是：开发规模更大、速度更快的下一代网络结构，使之端到端的数据传输速率超过 100Mbit/s甚至达到 10Gbit/s；提供更为先进、实时性更高的网络应用服务，如远程教育、远程医疗、高性能的全球通信、环境监测和预报等，NGII计划将使用超高速全光网络，能实现更快速的交换和路径选择，保证网络信息的可靠性和安全性。
21世纪计算机网络将得到更大发展，如更快的速度，更多的网络多媒体应用，功能强大的移动式掌上电脑，电话网、电视网、无线网和计算机网合一。计算机网络渗入到各行各业，向综合化、智能化、高速化方向发展。1.2.3 计算机网络的功能
1.数据通信
数据通信是计算机网络最基本的功能，主要完成计算机网络中各节点之间的数据传输。例如，用户可以在网上收发电子邮件，发布新闻消息，网上电话、远程教育等。
2.资源共享
资源共享是指网络用户可以在权限范围内共享网中各计算机所提供的共享资源，包括软件、硬件、数据等。这种共享不受实际地理位置的限制。资源共享使得网络中分散的资源能够互通有无，大大提高了资源的利用率，在信息时代，资源共享具有重大的意义。（1）硬件共享。硬件资源包括各种大型的处理器、存储设备、输入/输出设备等。在同一网络中，用户可以共享主机设备，也可以共享外部设备，如绘图仪、扫描仪、激光打印机等，从而避免了贵重硬件设备的重复投资，提高了计算机硬件的利用率。（2）软件共享。软件资源包括操作系统、应用软件、驱动程序等。用户可以将远程主机的软件调入到本地计算机中执行，也可以将数据送至对方主机，运行并返回结果，从而避免了软件的重复开发与购置。（3）数据共享。数据包括用户文件、配置文件、数据文件等。用户可以使用其他主机和用户的数据。例如，在计算机网络中，某些地区或单位的数据库（如酒店的客房和餐饮、交通信息等）可供全网使用。
3.负荷均衡
在计算机网络中，如果某台计算机的处理任务过重，可通过网络将部分工作转交给较“空闲”的计算机来完成，均衡使用网络资源。
4.分布处理
网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。对于较大型综合性问题的进行分布处理，能提高处理速度，有效地利用设备，使解决大型复杂问题的费用大大降低。
5.数据信息的综合处理
计算机网络技术的发展和应用，已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。通过计算机网络可将分散在各地的数据信息进行集中或分级管理，如金融系统数据的收集和处理系统等。
6.提高安全可靠性
一旦网络中某台计算机出现故障，故障计算机的任务就可以由其他计算机来完成，不会出现由于单机故障使整个系统瘫痪的现象，增加了系统的安全可靠性。
计算机网络使人类处理信息的能力发展到了一个空前的高度，并且还将继续发展下去。有无全国性的高速安全的计算机网络，已经成为衡量一个国家科学技术和综合国力的重要标志之一。1.3 计算机网络的组成和分类1.3.1 计算机网络系统的逻辑组成
计算机网络从结构上可以分为两个部分：负责数据处理的计算机和终端，负责数据通信的通信控制处理机和通信线路。从计算机网络组成角度来分，典型的计算机网络在逻辑上可分为两个子网，如图1-5所示。从图中可见，一个计算机网络是由资源子网（虚框外部）和通信子网（虚框内部）构成的，资源子网负责信息处理，通信子网负责全网中的信息传递。图1-5 计算机网络构成示意图
1.资源子网
资源子网由主机、用户终端、终端控制器、联网外部设备、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。它们的任务是利用其自身的硬件资源和软件资源为用户进行数据处理和科学计算，并将结果以相应形式送给用户或存档。（1）主机是资源子网中的主要组成单元，可以是各种类型的计算机，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机连接。在主机中除了装有本地操作系统外，还应配有网络操作系统和各种应用软件，配置网络数据库和各种工具软件。（2）用户终端可以是简单的输入/输出设备，也可以是具有存储和信息处理能力的智能终端，通常通过用户主机连入网络。终端（Terminal）是用户与网络之间的接口，用户可以通过终端得到网络服务。（3）网络操作系统是建立在各主机操作系统之上的一个操作系统，用于实现在不同主机系统之间的用户通信以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，以方便用户使用网络。（4）网络数据库系统是建立在网络操作系统之上的一个数据库系统。它可以集中地驻留在一台主机上，也可以分布在多台主机上。它向网络用户提供存、取、修改网络数据库中数据的服务，以实现网络数据库的共享。
2.通信子网
通信子网由专用的通信控制处理机（CCP）、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输任务。（1）通信控制处理机被称为网络节点，往往指交换机、路由器等设备，通常起到中转站的角色，主要负责接收、存储、校验和转发网络中的数据包。（2）通信线路可采用电话线、双绞线、同轴电缆、光纤等有线通信线路，也可采用微波与卫星等无线信道。（3）其他通信设备主要指信号变换设备，利用信号变换设备对信号进行变换，以适应不同传输媒体的要求，如将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号所用的调制解调器就是一种信号变换设备。1.3.2 计算机网络的软件组成
网络软件则是挖掘网络潜力的工具。为了协调网络系统资源，系统需要通过软件工具对网络资源进行全面管理、调度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止用户对数据和信息的不合理访问，避免数据和信息被破坏和丢失。网络软件重要的特征是研究的重点不是网络中互连的各个独立的计算机本身的功能，而是如何实现网络特有的功能。网络软件通常包括以下几种。
1.网络协议和通信软件
网络协议和通信软件主要是通过协议程序实现网络协议功能，如TCP/IP等。
2.网络操作系统
网络操作系统用以实现资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序，它是最主要的网络软件，如Windows NT/2000 Server/2003 Server、UNIX等。
3.网络管理及网络应用软件
网络管理软件是用来对网络资源进行监控管理和对网络进行维护的软件；网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件，如简单网络管理协议（SNMP）等。1.3.3 计算机网络的硬件
网络硬件对网络的选择起着决定性作用，是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统，首先要将计算机及其附属硬件设备与网络中的其他计算机系统连接起来。随着计算机技术和网络技术的发展，网络硬件也日渐多样化，功能更加强大。计算机通信网硬件组成主要包括主体设备、连接设备、预处理设备及信道这4部分内容。但某些设备之间的分工并不十分清晰，有时也有功能兼备的情况。
1.主体设备
主体设备（又称主机，Host Computer，HOST），一般又可分为工作站（客户机）和中心站（服务器）两类。工作站一般指标参数和配置要求不是很高，多采用PC及携带相应的外部设备。中心站则要选择高档次的机型，工作速度、硬盘、内存容量和携带的外部设备也相对要求较高。
2.连接设备
网络连接设备有多种，不同类型的网与不同规模范围的网之间的连接设备也不同。用于网络的连接设备主要有网络适配器、集线器、集中器、复用器、中继器、网桥、路由器、网关等。
3.预处理设备
预处理设备是接在主机和信道之间的某些有预处理功能的设备，实现通信任务和处理任务之间的接口功能，或者是预处理设备能实现资源子网与通信子网之间的预接口功能或实现各终端设备与信道之间的接口功能。预处理设备如通信控制机（CCU）、通信控制处理机（CCP）、前端处理机（FEP）等，主要负责通信处理工作。
4.信道
计算机网络使用的信道，可分为有线信道和无线信道。1.3.4 计算机网络的分类
严格地说，计算机网络就是专指实现计算机（而不是别的机器）作为端系统相互通信和共享资源的一类网络，它本身不必再有类型可分。通常人们所说的网络，其实是针对计算机网络的支撑系统—通信网的分类。
一般来讲，对任何事物进行分类必须首先确定分类的依据是什么。从不同的角度看一个事物可能会得出不同的结构。实际中，分类依据的确定与分类的目的有关，并使得以此目的而表现出来的特性方面有较大的区别。（1）按网络的交换功能划分，主要的交换方法有电路交换、报文交换、分组交换、信元交换等，它们分别用于不同的交换网络。（2）按网络的覆盖范围划分，可分为局域网、城域网和广域网。
① 局域网（Local Area Network，LAN）一般限定在较小的区域内，通常地理范围在10km以内。
② 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是地域性宽带网络的简称，一般在10～100km的区域内构建的一个高速的计算机网络。
③ 广域网（Wide Area Network，WAN）的地理范围从数百千米至数千千米，甚至上万千米，可以是一个地区或一个国家，甚至达到全球范围。（3）按物理信道媒体划分，可分为有线网（如双绞线网、同轴电缆网、光纤网）、无线网、卫星网等。（4）按网络的拓扑结构划分，可分为总线型网络、环型网络、星型网络等。（5）按使用范围划分，可分为公用网和专用网两大类。公用网都是由国家的电信部门建造和控制管理的；专用网是某个单位或部门为本系统的特定业务需要而建造的，不对单位或部门以外的人员开放。
此外，还有一些其他的分类方式。例如，按照网络内信息传输速度的不同，可划分为低速网、中速网和高速网；按照网络内数据组织方式的不同，可划分为分布式数据网和集中式数据网；按照网络内信息共享方式的不同，可划分为对等网和非对等网；按照传输介质形态的不同，可划分为有线网和无线网。
现代网络设备和软件的发展使得计算机网络的分类越来越模糊，看待网络的另一种方式是从系统和用户的多样性出发。连接着一个组织内部或多个组织之间各种各样的用户，并为这些用户提供了大量的资源的网络称为企业网。大型的局域网可以是企业网，但是一个企业网更有可能是由多个局域网组成的，形成广域网。1.4 计算机网络的拓扑结构
拓扑（Topology）是从图论演变而来的，是一种研究与大小形状无关的点、线、面特点的方法。计算机网络拓扑结构是指一个网络中各个节点之间互连的几何构形，它可以表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。选择哪种拓扑结构与具体网络的实际要求相关，网络的拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、费用、设备类型、管理模式等有着重要的影响。
计算机网络常用的几种拓扑结构如图1-6所示。
1.总线型拓扑结构
采用一种传输媒体作为公用信道，所有节点都通过相应的硬件接口直接连接到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。用一条称为总线的主电缆将工作站连接起来的布局方式称为总线型拓扑结构，如图1-6（a）所示。总线上各节点计算机地位相等，无中心节点，采用分布式控制方式。图1-6 计算机网络拓扑结构
在总线型拓扑结构中，任何一个节点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能被总线中任何一个节点所接收，总线信道是一种广播式信道。总线上传输信息通常以基带形式串行传递，每个节点上的网络接口板硬件均具有收、发功能。接收器负责接收总线上的串行信息并将其转换成并行信息送到微机工作站；发送器负责将并行信息转换成串行信息广播并发送到总线上。当总线上发送信息的目的地址与某节点的接口地址相符合时，该节点的接收器便接收信息。
总线型拓扑结构的网络具有结构简单、便于扩充、无源工作、可靠性高、需要设备和电缆数量少、价格低廉、大多数硬件都比较成熟等特点。但总线的传输距离有限，连接的站点数量有限，一次仅能由一个用户发送数据，其他用户必须等待，直到获得发送权，这对实时性要求较高的场合不太适用。
总线型拓扑结构是最常用的局域网拓扑结构之一，典型的总线型网络是以太网（Ethernet）。
2.环型拓扑结构
环型拓扑结构是由节点和连接节点的通信线路组成的一个闭合环，如图1-6（b）所示。各节点的接口设备是有源的，任何节点均可以请求发送信息，请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。
环型网络中信息是按一定方向从一个节点传输到下一个节点，形成一个闭合环流，环型信道也是一种广播式信道，可采用令牌控制方式控制各个节点发送和接收信息。
环型网络也是计算机局域网络的常用拓扑结构之一，该类型网络相邻的两个节点间仅有唯一的通路，简化了路径选择的控制。由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，会影响传输效率，使网络响应时间变长，但当网络确定时，其延时固定，实时性强。节点故障会引起全网故障，故障检测困难，扩充不方便。
3.星型拓扑结构
星型拓扑是以中央节点为中心与其他各节点连接组成的，各节点与中央节点通过点到点的方式连接，如图1-6（c）所示。中心节点采用集中式通信控制策略，任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点转发。
根据星型中心节点性质和作用不同，星型结构还可以分为两类。一类是中心节点是一个配置较高的计算机，具有数据处理和转接的双重功能，它与各自连接到该中心节点的计算机或终端组成一个星型网络。由于中心节点与多机连接，为便于集中连线。另一类是中心节点由交换机或集线器来担任，交换机或集线器主要起到一个信号的再生转发功能，它们通常有8个以上的连接端口，每个端口之间在电路上相互独立，某一端口发生故障不会影响到其他端口的状态。
星型网络具有结构简单、便于管理、集中控制、故障诊断和隔离容易等特点，但共享能力较差，通信线路利用率不高，中心节点一旦出现故障会造成整个网络的瘫痪。
4.树型拓扑结构
树型拓扑结构也称为多级星型结构，它的形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带分支，如图1-6（d）所示。各节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量较少。树型网是一种分层网，一般一个分支和节点的故障不影响另一分支和节点的工作，任何一个节点送出的信息都可以传遍整个网络站点，是一种广播式网络。一般树型网上的链路相对具有一定的专用性，无须对原网做任何改动就可以扩充工作站。
树型拓扑结构具有易于扩展、故障隔离容易等特点，如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。但是，各个节点对根节点的依赖性大，如果根节点发生故障，则全网不能正常工作。
5.网状型拓扑结构
网状型拓扑结构也称为分布式结构，可分为部分网格状和全网格状结构，如图1-6（e）、（f）所示。在这种结构中，网络上的每个节点至少与其他节点有两条以上的直接线路连接，网中无中心节点，网络是容错能力最强的网络拓扑结构。
网状型网络具有可靠性高、网内节点共享资源容易、可改善线路的信息流量分配和选择最佳路径、传输延时小等特点。但该类型的网络控制复杂，线路费用高，不易扩充。
通常，网状型网络只用于大型网络系统和公共通信骨干网。
6.混合型结构
将总线型、星型、环型、树型等拓扑结构混合起来，取其优点构成的拓扑结构称为混合型拓扑结构，如将星型拓扑和环型拓扑混合成的“星—环”拓扑，将星型拓扑和总线型拓扑混合成的“星—总”拓扑等。1.5 标准化组织
随着通信网的规模越来越大，以及移动通信、国际互联网业务的发展，使得国际间的通信越来越普及，这需要相应的标准化机构对全球网络的设计和运营进行统一的协调和规划，以保证不同运营商、不同国家间网络业务可以互连互通。此外，由于计算机网络的开放性，通信网络软硬件开发厂商的不同，为了推进各厂商不同软硬件的兼容性和互操作性，必须建立共同遵循的特定规章和准则，如定义硬件接口、网络协议、网络体系结构等。一般来讲，标准的制定有利于技术的发展，将激励大批量生产和降低产品成本。但有时因各方意见不一致的争执，也会给新技术的推广和应用产生牵制作用。制定标准的组织有国际性的、地区性和国家标准化组织，相关标准机构如下。
1.国际标准化组织
国际标准化组织（International Standard Organization，ISO）是一个综合性的非官方机构，具有相当的权威性，它由各参与国的国家标准化组织所选派的代表组成。
2.国际电信联盟
国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）是联合国下设的电信专门机构，是一个政府间的组织。1956，原先的国际电报咨询委员会（CCIT）和国际电话咨询委员会（CCIF）合并成立国际电报电话咨询委员会（Consultative Committee Telegraph and Telephone，CCITT），主要涉及电报和电话两项基本业务。随着通信业务种类不断增加，CCITT仍一直沿用这个名称。至1993年，ITU重组设立了3个主要部门，分别是无线通信部门（ITU-R）、电信标准部门（ITU-T）和开发部门（ITU-D）。
3.欧洲计算机制造商协会
欧洲计算机制造商协会（European Computer Manufacturers Association，ECMA）是一个由在欧洲销售计算机的厂商所组成的标准化和技术评议机构，致力于计算机和通信技术标准的协调和开发。
4.欧洲电信标准机构
欧洲电信标准机构（European Telecommunication Standard Institute，ETSI）是由从事电信的厂家和研究所参加的一个从研究开发到标准制定的机构。
5.美国国家标准学会
美国国家标准学会（American National Standard Institute，ANSI）是美国全国性的技术情报交换中心，协调在美国实现标准化的工作。
6.电子工业协会
电子工业协会（Electronic Industries Association，EIA）是美国电子工业界的协会，制定了OSI/RM中物理层有关的标准等。TIA是电信行业协会，现常与EIA共同颁布标准。
7.电气与电子工程师学会（Institute of Electrical and Electronic Engineering，IEEE）
电气与电子工程师学会是美国ANSI的成员之一，制定了IEEE802系列标准等。
8.因特网体系结构委员会
因特网体系结构委员会（Internet Architecture Board，IAB）是原美国国防部创建的信息委员会更名而设立的，随着因特网的不断发展，1989年IAB重组，设立了因特网工程任务组（Internet Engineering Task Force，IETF）和因特网研究任务组（Internet Research Task Force，IRTF）。IETF负责现有因特网上待解决的课题，而IRTF则侧重因特网长远的研究规划。
9.中国国家标准化管理委员会（中华人民共和国国家标准化管理局）
中华人民共和国国家标准化管理局制定并颁布我国的国家标准，其标准代号均为GB****—**，每个*表示1位十进制数字，前4位是标准号，后2位（或4位）表示颁布的年份。如GB2312—80是1980年颁布的信息交换用汉字编码字符集的基本集（中文简体标准），每个汉字由两个字节来表示。小结
有一位计算机网络的开创人曾这样说：“计算机与通信的结合，开创了信息时代的新纪元”。随着各种由计算机与通信系统构成的信息网络普及使用并逐步渗透到社会的各个领域，显示出这种结合已经在创造信息时代的奇迹。
通信技术的发展非常迅速，其发展的过程可分为三次技术革命。第一次通信技术革命是电话的问世，第二次通信技术革命是电视和有线电视网的出现，第三次通信技术革命是因特网的迅速崛起所引发的IP通信技术。
计算机网络是电子计算机及其应用技术与通信技术逐步发展、日益密切结合的产物，其发展过程可分“面向终端”的数据通信阶段、“面向通信”的分组交换阶段、“面向应用”的计算机网络阶段和进一步发展与广泛应用阶段。
从计算机网络组成角度来分，典型的计算机网络在逻辑上可分资源子网和通信子网，每个子网都由相应的硬件和软件组成。
网络拓扑指网络构型，即网络中的节点与链路相互连接的不同物理形态。如果单从网络拓扑形式上区分，可归纳为5类网络构型：总线型、星型、环型、树型和网状型。
具有代表性和权威性的标准化组织有ISO、ITU、EIA、IEEE、ANSI、ECMA、ETSI、IETF、IRTF等，我国的标准代号为GB。习题
一、填空题
1．综观通信技术发展历程，其发展过程的三次革命为：第一次是______的问世，第二次是电视和有线电视网的出现，第三次是______的迅速崛起所引发的IP通信技术。
2．计算机网络结合了______和______两方面的技术。
3．在以单个计算机为中心的远程联机系统中，为了使承担数据处理的主机减轻负担，在通信线路和中心计算机之间设置了一个______或______。
4．计算机网络是现代 技术与______技术密切结合的产物。
5．ISO是__________的英文缩写。
6．OSI/RM是__________的英文缩写。
7．ITU是__________的英文缩写。
8．TIA是__________的英文缩写。
9．EIA是__________的英文缩写。
10．IEEE是__________的英文缩写。
11．IETF是__________的英文缩写。
12．______网的重要贡献是奠定了计算机网络技术的基础，也是当今因特网的先驱。
13．从计算机网络组成角度来分，典型的计算机网络在逻辑上可以分为两个子网：______子网和______子网。
14．按交换方式，计算机网络可分为______网络（Circuit Switching）、______网络（Message Switching）和______网络（Packet Switching）。
15．计算机网络的主要拓扑结构有______、______ 、______和______。
二、选择题
1．计算机网络现已成为社会重要的信息基础设施，其演变过程可分为（ ）个阶段。
A．2 B．3 C．4 D．5
2．计算机网络是现代计算机技术与通信技术密切结合的产物，其目标是要实现（ ）。
A．资源共享 B．信息传播 C．数据处理 D．资源共享和信息传播
3．计算机网络的资源是指（ ）。
A．操作系统与数据库 B．服务器、工作站和软件
C．软件、硬件和数据 D．资源子网与通信子网
4．在计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为（ ）。
A．通信子网 B．交换网 C．资源子网 D．工作站
5．一旦中心结点出现故障则整个网络瘫痪的局域网的拓扑结构是（ ）。
A．总线型结构 B．星型结构 C．环型结构 D．树型结构
6．局域网的英文缩写是（ ）。
A．MAN B．LAN C．WAN D．SAN
三、名词解释
1．计算机网络
2．资源子网
3．通信子网
4．拓扑结构
四、判断题
1．计算机网络中的每台计算机都具有自己的软、硬件系统，能够独立运行，不存在谁控制谁的问题。
2．从拓扑结构上看，计算机网络是由节点和连接节点的通信链路构成的。
3．计算机网络主要是由计算机所构成的网络，再进行分类没有什么实际意义。
五、简答题
1．数字通信具有哪些特点？
2．什么是计算机网络？现代计算机网络具有哪些特点？
3．计算机网络的发展可以划分为几个阶段？每个阶段各有什么特点？
4．ARPANET对计算机网的发展的主要贡献是什么？
5．计算机网络的逻辑组成包括哪几个部分？各个部分由哪些设备组成？
6．计算机网络主要功能有哪些？
7．网络软件通常包括哪些部分？其中最主要的网络软件是什么软件？
8．网络硬件通常包括哪些部分？
9．计算机网络是如何分类的？
10．计算机网络主要有哪些拓扑结构？各有什么特点？
11．计算机网络的未来发展如何？谈谈你的观点。第2章数据通信技术基础【本章内容简介】数据通信技术是计算机网络技术发展的基础。本章从数据通信系统模型入手，介绍信号编码和数据传输技术、数据交换技术以及差错控制技术等内容。【本章重点难点】数据传输通信方式和传输速率，数据复用技术和交换技术，模拟、数字数据和信号之间的转换，差错控制编码。2.1 数据通信系统2.1.1 概念与模型
数据通信是依照一定的通信协议，在两点或多点之间通过某种传输媒介以数字二进制信息单元形式交流信息的过程。数据通信是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之间的信息交互而产生的一种通信技术。
1.通信系统模型
有效而可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。实际应用中存在各种类型的通信系统，它们在具体的功能和结构上各不相同，点与点之间建立的通信系统是通信的最基本形式，其模型如图2-1所示。这一模型包括信源、变换器、信道、噪声源、反变换器和信宿6个部分。图2-1 点对点通信系统模型（1）信源是指发出信息的信息源，是指通信过程中产生和发送信息的设备或计算机等。（2）变换器的功能是把信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号，一般分几步完成：首先把非电信号变成电信号，然后对电信号进行变换和处理，使它适合信道传输。在现代通信系统中，为满足不同的需求，需要进行不同的变换和处理，如调制、数/模转换、加密、纠错等。（3）反变换器的功能是变换器的逆变换。由于变换器要把不同形式的信息变换成适合信道传输的信号，通常这种信号不能为信息接收者直接接收，需要用反变换器把从信道上接收的信号变换为接收者可以接收的信息。（4）信宿是信息传送的终点，是通信过程中接收和处理信息的设备或计算机等。（5）信道是信号传输媒介的总称，是信源和信宿之间的通信线路。不同的信源形式对应的变换处理方式不同，与之对应的信道形式也不同。从大的类别来分，传输信道的类型有两种，一种是电磁信号在空间中传输，这种信道叫做无线信道；另一种是使电磁信号被约束在某种传输线上传输，这种信道叫做有线信道。（6）噪声不是人为实现的实体，在实际的通信系统中客观存在，在模型中将它集中表示。实际上，干扰噪声可能在信源处就混入了，也可能从构成变换器的电子设备中引入。传输信道中的电磁感应以及接收端的各种设备中也都可能引入干扰。
2.数据、信号和信息（1）数据
在某种意义上来说，计算机网络中传送的东西都是数据。数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述，如二进制数、字符等。
数据的概念包括两个方面：一是数据内容是事物特性的反映或描述；二是数据以某种媒体作为载体，即数据是存储在媒体上的。（2）信号
信号是数据的具体物理表现，具有确定的物理描述，如电压、磁场强度等。信号可分为模拟信号和数字信号，模拟信号和数字信号可通过参量（幅度）表示，模拟信号的参量是随时间连续的，数字信号的参量是离散取值的。模拟信号和数字信号的表示如图2-2所示。（3）信息
信息在不同的领域有各种不同的定义，一般认为信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、图像以及动画等，这些表示媒体归根到底都是数据的一种形式，是数据的内容和解释。图2-2 模拟信号和数字信号的表示
3.模拟与数字通信
根据信道中传送信号的类型，通常分为模拟通信系统和数字通信系统两类。前者在信道中传送模拟信号，而后者在信道中传送数字信号。
对于数字通信，根据信源发出的携带消息的信号类型大致可以分成数字信号和模拟信号数字化传输两大类，第一类如计算机内CPU和内存之间的通信，第二类如数字电话之间的通信，通常把这两种通信统称为“数字通信”。
模拟信号在传输一定距离后都会衰减，克服的办法是用放大器来增强信号的能量，但噪音分量也会增强，以至会引起信号畸变。数字信号长距离传输也会衰减，克服的办法是使用中继器，把数字信号恢复为“0”、“1”的标准电平后再继续传输。2.1.2 数据通信方式
通信方式是指数据在信道上传输所采取的方式，通常可分为串行通信和并行通信。串行和并行的概念是指组成一个字符或码组的各码元是依顺序逐位传输还是并行地传输。
1.并行通信方式
并行通信方式是指将数据以成组方式在两条以上的并行信道上同时传输，还可附加一位数据校检位。如图2-3所示为二进制代码0110如何以并行方式从位置A传输到位置B，每位都有自己的传输线路，因此，所有的4位均可同时在一个时钟脉冲周期（T）内传输。并行通信方式的特点是不需要外加措施就可实现通信双方的码组或字符同步，传输速度快，但是需要的传输信道多、设备复杂、成本高，所以一般适用于近距离的数据传输，计算机内部总线结构就是并行通信的例子。
2.串行通信方式
串行通信方式是指按时间先后将数据依次在一条信道一位一位地传送。图2-4所示为二进制代码0110如何以串行方式从位置A传输到位置B，它需要在4个时钟脉冲周期（4T）来传送。串行通信的特点是通信线路简单，成本低，但是传输速度慢，常用于远距离通信。图2-3 并行通信方式图2-4 串行通信方式
串行通信和并行通信的方式可以进行转换，如计算机在和一些要求串行数据传送的外部设备（如串行打印机）交换信息时，要进行并/串转换（由CPU向外发送信息）或串/并转换（CPU 由外部接收信息）。
3.串行通信的方向性结构（1）单工
这种方式只允许数据按一个固定的方向传送，像无线电广播就是单工通信的例子。如图 2-5（a）所示，A方只能发送叫发送器，B方只能接收叫接收器，使用这种方式要附加一条控制线，以实现确认。（2）半双工方式
这种方式可在两个方向上非同时双向传送，如图2-5（b）所示。像民用波段电台是半双工通信的例子。一个电台A发送，另一个电台B接收；接收后在应答时，改换方向，电台B发送，电台A接收。（3）全双工方式
这种方式通信双方可同时收、发信息，如图2-5（c）所示。这时发送站与接收站具有双向信息。双向信道在概念上相当于方向相反的两条单向信道。它的容量比半双工信道大，且不需要换向时间，像电话通信就是全双工传输的例子。图2-5 串行通信的方向性结构2.1.3 信道与传输速率
1.信道
信道是通信双方之间以传输介质为基础传递信号的通路，由传输介质及其两端的信道设备共同组成。任何信道都具有有限带宽，所以从抽象的角度看，信道实质上是指定的一段频带，它允许信号通过，但又给信号限制和损害。
模拟信道的质量用信号在传输过程中的失真及输出信噪比来衡量，数字信道的特性则是用误码率及差错序列的统计特性来描述。
误码率是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标，表示二进制数据位传输时出错的概率。由于数据信息都是由离散的二进制信号序列来表示，因此在传输过程中不论它经历了何种变换、产生了什么样的失真，只要信号到达接收端后，接收端能正确地恢复数据源发出的二进制数字信号序列，就达到了传输的目的。但如果有的二进制位或数由于失真而得不到恢复就产生了差错，它将影响−6数据传输的质量。在计算机网络中，一般要求误码率低于10，误码率公式为ee
P=(N/N)×100% （2-1）e
式中，N为其中出错的位数，N为传输的数据总位数。
2.数据传输速率。
为了衡量数据在传输时的速度高低，实际中采用了两个不同的单位来度量，这就是比特率和波特率。（1）比特率
比特率是指数字信号的传输速率，又称为信息速率，它反映一个数据通信系统每秒传输二进制信息的位数，单位为位/秒，记作bit/s。一个波形所携带的信息量等效于该波形所代表的二进制码元数，比特率S可按下式计算：2
S=1/T×logN （2-2）
式中，T为一个数字脉冲信号的宽度或重复周期（归零码），单位为秒（s）；N为一个波形代表的有效状态数，是2的整数倍，如二进制的一个波形可以表示为0和1两种状态，故N=2。K2
通常N=2，K为一个波形表示的二进制信息位数，K=logN，当N=2 时，S=1/T，表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率。（2）波特率
波特率是指在信道上传输信号的波形速率（又称“码元速率”、“信号速率”或“调制速率），反映单位时间内通过信道传输的码元数，单位为波特，记作Baud。在传输中，往往用一种信号波形来代表一个或几个码元。不同特征的信号波形可以代表不同的码元值或码元组合值，波形的持续时间与它所代表的码元或码元组合的时间长度一一对应。显然，一个波形的持续时间越短，在单位时间内传输的波形数就越多，数据的传输速度越高，波特率 B 可按下式计算：
B=1/T (Baud) （2-3）
式中，T为信号码元的宽度，单位为s。
由式（2-2）和式（2-3）可以得出2
S=B×logN （2-4）2
B=S/logN (Baud) （2-5）
需要注意比特率和波特率是在两种不同概念上定义的速度单位，两者容易混淆，尤其是在采用二元波形时，比特率和波特率在数值上是相等的，但它们所代表的意义却不同，要反映真实的信息传输速度，必须使用比特率。−4【例2-1】采用四相调制方式，即N=4，且T=8.33×10s，求该信道的比特率和波特率。−422
解：S=1/T×logN=/(8.33×10)×log8=2 400(bit/s)−4
B=1/T=1/(8.33×10)=1 200(Baud)
3.信道容量
在实际的数据通信中，没有任何信道能毫无损耗地通过信号的所有频率分量，这是由于支持信道的物理实体（传输介质）都存在固有的传输特性，即对信号的不同频率分量存在着不同程度的衰减。也就是说，信道也具有一定的振幅频率特性，因而导致传输信号发生畸变。
信道容量表示一个信道的最大数据传输速率，单位为位/秒（bit/s）。信道容量是信道传输数据能力的极限，而数据传输速率是实际的数据传输速率。就像公路上的最大限速与汽车的实际速度的关系一样。（1）信道截止频率与带宽
通常把信号在信道传输过程中某个分量的振幅衰减到原来的 0.707（即输出信号的功率降低了一半）时所对应的那个频率称为信c道的截止频率，如图2-6（a）所示。频率在0～f范围内的谐波在信道传输过程中不发生衰减，而在之上的所有谐波在传输过程中衰减都很大。
截止频率反映了信道固有的物理特性，在数据传输中，人们还经常提到信道的带宽。所谓“信道带宽”，是指信道中能够传送信号的最大频率范围，如图 2-6（b）所示。如果信号的带宽小于信道的带宽，则输入信号的全部频率分量都能通过信道，由此得到的输出信号将不会失真。如果信号的带宽大于信道的带宽，则输入信号的部分频率分量将不能通过信道，从而造成输出的信号发生畸变或失真。为了保证数据传输的正确性，在确定的信道带宽下，必须限制信号的带宽。由此可见，信道的带宽不仅影响着信号传输的质量，而且也限定了信号的传输速率。即使对于理想信道，有限的带宽也限制了数据的传输速率。图2-6 信道截止频率与带宽（2）离散信道的容量
早在1924年，奈奎斯特（Nyquist）就认识到了这些限制的存在，并推导出无噪声有限带宽信道的最大数据传输速率公式，奈奎斯特无噪声下的码元速率极限值B与信道带宽H的关系如下：
B=2×H(Baud) （2-6）
离散无噪信道的容量计算公式（奈奎斯特公式）为
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