信息化导论 第5讲 通信与计算机网络A

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1、 第第5 5讲讲 通信与计算机网络通信与计算机网络5.1 5.1 常用通信工具常用通信工具人类文明源于人们之间的信息交流。在交流中，信人类文明源于人们之间的信息交流。在交流中，信 息不断聚变、繁衍，知识不断增长、沉淀，社会不息不断聚变、繁衍，知识不断增长、沉淀，社会不 断繁荣、发展。与此同时，人类也为了追求时空限断繁荣、发展。与此同时，人类也为了追求时空限 制的突破，进行更快捷的交流，不断研发新的通信制的突破，进行更快捷的交流，不断研发新的通信 技术。通信就是信息的传输、处理与交换过程。通技术。通信就是信息的传输、处理与交换过程。通 信工具的发展和演变，反映了人类文明和社会进步信工具的发展和演

2、变，反映了人类文明和社会进步 的历程。的历程。5.1.1 5.1.1 自然方式通信自然方式通信5.1.1 5.1.1 自然方式通信自然方式通信西安钟楼巴黎圣母院：维克多.雨果：漂亮的 吉普赛女人埃斯米莲达和在巴黎圣母 院里驼背的敲钟人卡西莫多苏州寒山寺5.1.1 5.1.1 自然方式通信自然方式通信n n信号弹信号弹烽火台又称烽燧，俗称烽堠、烟墩鸡鸣驿 它是一个始建于元朝的驿站 ，中国古代的“邮政”事业、来往商人都 要依赖的休憩之地。它是成吉思汗西 征路上的“站赤”，为大汗的战绩 立下了 汗马功劳。几百年过去，在1913年， 北洋政府“裁汰驿站，开办邮 政”的命令 把它淘汰出历史舞台。如今，它

3、是国 内现存最大、功能最齐全，保存最完 好的古代驿站。跨越时间的通信跨越时间的通信广西西南左江流域的宁明 、龙洲等壮族聚居地区， 已发现有多处花山崖 壁画，据有关专家统计所 有花山崖壁画的图案超过 个，其中人像就 有多个，已有 多年的历史。 跨越时间的通信跨越时间的通信楔形文字的指公元前 年左右，由苏美尔创 造的一种文字。这种文字 多刻写在石头和泥版上。 笔划呈楔状，颇像钉头或 箭头。古代西亚的阿卡得 人、巴比伦人、亚述人、 波斯人等，都曾使用过这 种文字。距今5000多年前，古 埃及出现了象形文字， 后来被欧洲人称作 Hirpglyphe这是 希腊语“神圣”与“铭刻” 组成的复合词，即“神

4、的文字”。古埃及人认 为他们的文字是月神、 计算与学问之神图特（ Thoth）造的，和中国 人“仓颉造字”的传说很 相似。n n甲骨文字甲骨文字n n在长期的自然方式通信中，人们渴望的通信方式在长期的自然方式通信中，人们渴望的通信方式 ：n n跨越时空跨越时空n n可控可控n n远距离远距离n n一对多、多对多一对多、多对多n n安全保密安全保密n n随着科学与技术的进步，人们的这些愿望逐渐得随着科学与技术的进步，人们的这些愿望逐渐得 以实现以实现n n1919世纪中叶以后，随着电报、电话的发有，世纪中叶以后，随着电报、电话的发有， 电磁波的发现，人类通信领域产生了根本电磁波的发现，人类通信领

5、域产生了根本 性的巨大变革，实现了利用金属导线来传性的巨大变革，实现了利用金属导线来传 递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信递信息，甚至通过电磁波来进行无线通信 ，使神话中的，使神话中的“ “顺风耳顺风耳” ”、“ “千里眼千里眼” ”变成了现变成了现 实。从此，人类的信息传递可以脱离常规实。从此，人类的信息传递可以脱离常规 的视听觉方式，用电信号作为新的载体，的视听觉方式，用电信号作为新的载体， 同此带来了一系列铁技术革新，开始了人同此带来了一系列铁技术革新，开始了人 类通信的新时代。类通信的新时代。n n18641864年，英国物理学家麦年，英国物理学家麦 克斯韦（克斯韦（J.c.Maxw

6、elJ.c.Maxwel）建立）建立 了一套电磁理论，预言了了一套电磁理论，预言了 电磁波的存在，说明了电电磁波的存在，说明了电 磁波与光具有相同的性质磁波与光具有相同的性质 ，两者都是以光速传播的，两者都是以光速传播的 。5.1.2 5.1.2 电电 报报n n18881888年，德国青年物理学家年，德国青年物理学家 海因里斯海因里斯. .赫兹（赫兹（H.R.HertzH.R.Hertz ）用电波环进行了一系列实）用电波环进行了一系列实 验，发现了电磁波的存在，验，发现了电磁波的存在， 他用实验证明了麦克斯韦的他用实验证明了麦克斯韦的 电磁理论。这个实验轰动了电磁理论。这个实验轰动了 整个科

7、学界，成为近代科学整个科学界，成为近代科学 技术史上的一个重要里程碑技术史上的一个重要里程碑 ，导致了无线电的诞生和电，导致了无线电的诞生和电 子技术的发展。子技术的发展。n n电磁波的发现产生了巨大影响。不到电磁波的发现产生了巨大影响。不到6 6年的时间，俄国的波年的时间，俄国的波 波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息波夫、意大利的马可尼分别发明了无线电报，实现了信息 的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出的无线电传播，其他的无线电技术也如雨后春笋般涌现出 来。来。n n19011901年年1212月，意大利发明家马可尼（月，意大利发明家马可尼（1874.4,251

8、874.4,25 1937.7.201937.7.20日）成功地用莫尔斯电码传输无线日）成功地用莫尔斯电码传输无线 电信号，首次跨越了大西洋，距离远达电信号，首次跨越了大西洋，距离远达32003200公公 里。此事一经传开即引起轰动，马可尼一夜之里。此事一经传开即引起轰动，马可尼一夜之 间成为世界名人。间成为世界名人。一九三三年，马可尼在中国n n18371837年，美国人塞缪乐年，美国人塞缪乐. .莫尔斯（莫尔斯（ Samuel MorseSamuel Morse）成功地研制出世界）成功地研制出世界 上第一台电磁式电报机。他利用上第一台电磁式电报机。他利用 自己设计的电码，可将信息转换自己设

9、计的电码，可将信息转换 成一串或长或短的电脉冲传向目成一串或长或短的电脉冲传向目 的地，再转换为原来的信息。的地，再转换为原来的信息。 18441844年年5 5月月2424日，莫乐斯在国会大日，莫乐斯在国会大 厦联邦最高法院会议厅进行了厦联邦最高法院会议厅进行了“ “用用 莫尔斯电码莫尔斯电码” ”发出了人类历史上的发出了人类历史上的 第一份电报，从而实现了长途电第一份电报，从而实现了长途电 报通信。报通信。n n电报如何传输信息呢？电报如何传输信息呢？n n莫尔斯在莫尔斯在笔记本笔记本上记下了新的设计方案：上记下了新的设计方案：“ “有火花有火花 出现可以看成是一种符号，没有火花出现是另一

10、出现可以看成是一种符号，没有火花出现是另一 种符号，没有火花的时间长度又是一种符号。这种符号，没有火花的时间长度又是一种符号。这 三种符号组合起来可代表字母和数字，就可以通三种符号组合起来可代表字母和数字，就可以通 过导线来传递文字了。过导线来传递文字了。” ”于是，一种点、划和空白于是，一种点、划和空白 的组合来表示字母诞生了的组合来表示字母诞生了著名的著名的“ “莫尔斯电报莫尔斯电报 码码” ”终于在终于在19371937年诞生了。这是电信史上最早的编年诞生了。这是电信史上最早的编 码码 5.1.3 5.1.3 电话电话1. 1. 电话的发明电话的发明n n16841684年年, ,英国科

11、学家胡克就提出了远距离传送话音英国科学家胡克就提出了远距离传送话音 的建议。的建议。n n1919世纪世纪5050年代，一批科学家受电报发明的启发，年代，一批科学家受电报发明的启发， 开始了用电传送声音的研究。开始了用电传送声音的研究。 n n17961796年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的年，休斯提出了用话筒接力传送语音信息的 办法。虽然这种想法不太切合实际，但他给这种办法。虽然这种想法不太切合实际，但他给这种 通信方式起了一个一直沿用至今的名字通信方式起了一个一直沿用至今的名字 telephonetelephone（中国人曾经将之直译为（中国人曾经将之直译为“ “德律凤德律凤” ”，

12、后来，后来 使用了意译使用了意译“ “电话电话” ”）。）。 n n18541854年，法国人鲍萨尔按照电报机的原理设想了年，法国人鲍萨尔按照电报机的原理设想了 电话原理：将两块薄金属片用电线相连，一方发电话原理：将两块薄金属片用电线相连，一方发 出声音时，金属片振动，变成电，传给对方。但出声音时，金属片振动，变成电，传给对方。但 是，这仅仅是一种设想是，这仅仅是一种设想 有关电话发明的有关电话发明的4 4个人个人n n美籍苏格兰人美籍苏格兰人亚历山大亚历山大 格雷厄姆格雷厄姆 贝尔贝尔 (Alexander Graham Bell(Alexander Graham Bell，18471847

13、19221922）n n美国人艾利沙美国人艾利沙 格雷（格雷（Elisha GreyElisha Grey，August 2, August 2, 1835.8.2 1835.8.2 1901.1.21 1901.1.21）n n托马斯托马斯 阿尔瓦阿尔瓦 爱迪生（爱迪生（Thomas Alva EdisonThomas Alva Edison ，1847184719311931）n n美籍意大利人安东尼奥美籍意大利人安东尼奥 梅乌奇（梅乌奇（Antonio Antonio MeucciMeucci，1808188918081889） n n贝尔设想：如果人对着一块铁片说话，贝尔设想：如果人对

14、着一块铁片说话， 声音将引起铁片振动；若在铁片后面放声音将引起铁片振动；若在铁片后面放 上一块电磁铁的话，铁片的振动势必在上一块电磁铁的话，铁片的振动势必在 电磁铁线圈中产生电磁铁线圈中产生 时大时小的电流。这时大时小的电流。这 个波动电流沿电线传向远处，远处的类个波动电流沿电线传向远处，远处的类 似装置上不就会发生同样的振动，发出似装置上不就会发生同样的振动，发出 同样的声音。这个试验在同样的声音。这个试验在18751875年年6 6月月2 2日日 取得成功。取得成功。18761876年年2 2月月1414日贝尔到美国专日贝尔到美国专 利局申请了电话专利权。然而，就在他利局申请了电话专利权。

15、然而，就在他 提出申请两小时之后，另一位美国发明提出申请两小时之后，另一位美国发明 家艾利沙家艾利沙 格雷也申请了电话专利权。格雷也申请了电话专利权。n n格雷的设计原理与贝尔有所不同，是利用格雷的设计原理与贝尔有所不同，是利用 送话器内部液体的电阻变化，而受话器则送话器内部液体的电阻变化，而受话器则 与贝尔的完全相同。但由于在具体时间上与贝尔的完全相同。但由于在具体时间上 比贝尔晚一点（只晚了比贝尔晚一点（只晚了2 2个小时左右），最个小时左右），最 终败诉。终败诉。18761876年年3 3月月7 7日，贝尔获得发明电话日，贝尔获得发明电话 专利，专利证号码专利，专利证号码NO:17465

16、5NO:174655。 n n18771877年，爱迪生取得了发明碳粒送话器的专利。年，爱迪生取得了发明碳粒送话器的专利。 同时，还有很多人对电话的工作方式进行了各种同时，还有很多人对电话的工作方式进行了各种 各样的改进。专利之争错综复杂，直到各样的改进。专利之争错综复杂，直到18921892年才年才 算告一段落。造成这种局面的一个原因是，当时算告一段落。造成这种局面的一个原因是，当时 美国最大的西部联合电报公司买下了格雷和爱迪美国最大的西部联合电报公司买下了格雷和爱迪 生的专利权，与贝尔电话公司对抗。长时期专利生的专利权，与贝尔电话公司对抗。长时期专利 之争的结果是双方达成一项协议，西部联合电报之争的结果是双方达成一项协议，西部联合电报 公司完全承认贝尔的专利权，从此不再染指电话公司完全承认贝尔的专利权，从此不再染指电话 业，交换条件是业，交换条件是1717年之内分享贝尔电话公司收入年之内分享贝