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1、 PACSPACS系统的基本概念系统的基本概念 PACS PACS 的基本组成及亚系统结构的基本组成及亚系统结构 PACS PACS 相关的其它亚系统、功能结构及概念相关的其它亚系统、功能结构及概念 PACS (Picture Archiving and Communication PACS (Picture Archiving and Communication Systems)Systems)，即影像归档存储和通信系统。是一个，即影像归档存储和通信系统。是一个 专业化的医学信息管理系统，专业化的医学信息管理系统， (Medical Image (Medical Image Informat

2、ion Management SystemInformation Management System，MIIMS)MIIMS)。主。主 要由影像采集、传输、存储、显示以及网络等部要由影像采集、传输、存储、显示以及网络等部 分构成。是数字化影像科的基础，是医院信息系分构成。是数字化影像科的基础，是医院信息系 统的重要组成成分。统的重要组成成分。 主要的任务是把的各种医学影像通过各种接口主要的任务是把的各种医学影像通过各种接口 （模拟，（模拟，DICOMDICOM，网络）以数字化的方式海量保存，网络）以数字化的方式海量保存 起来，当需要的时候在一定的授权下能够很快的起来，当需要的时候在一定的授权下

3、能够很快的 调回使用，同时具有辅助诊断和管理功能。调回使用，同时具有辅助诊断和管理功能。 其关键技术是标准化。其关键技术是标准化。 1. 降低成本降低成本：图像采用数字化存储，节省了胶片，：图像采用数字化存储，节省了胶片， 存片库。存片库。 2. 提高效率提高效率：图像随处可得，医师、病人等待时间：图像随处可得，医师、病人等待时间 缩短，单位时间内可处理更多病人。缩短，单位时间内可处理更多病人。 3. 提高医疗水平提高医疗水平：更多的图像细节，更方便的病史：更多的图像细节，更方便的病史 查阅，远程会诊。查阅，远程会诊。 4. 资源积累更有效资源积累更有效：图像资料保存查阅更容易，无：图像资料保

4、存查阅更容易，无 失真、老化。失真、老化。 5. 资源共享资源共享：通过远程医疗，可以促进医院之间的：通过远程医疗，可以促进医院之间的 技术交流，同时互补互惠互利，促进双方发展。技术交流，同时互补互惠互利，促进双方发展。 概念 按照规模按照规模 影像中心影像中心PACSPACS 全院全院PACSPACS 院际院际PACSPACS 放射科放射科 超声科超声科 核医学核医学 病理科病理科 内镜科内镜科 Mini PACS Mass PACSMini PACS Mass PACS 概念 概念 概念 概念 概念 a.a.影像采集亚系统影像采集亚系统 (Modalities (Modalities 或或

5、Image acquisition sub-system)Image acquisition sub-system) b. b. 影像存储管理亚系统影像存储管理亚系统 (Archiving & management sub-system)(Archiving & management sub-system) c.c.影像工作站亚系统影像工作站亚系统 (Image workstations sub-system)(Image workstations sub-system) d.d.DICOM DICOM 标准标准 (Digital Imaging Communication in Medici

6、ne)(Digital Imaging Communication in Medicine) e.e.影像硬拷贝输出亚系统影像硬拷贝输出亚系统 (Hardcopy outputting sub-system)(Hardcopy outputting sub-system) f. f. 网络基础结构网络基础结构 (Network infrastructure)(Network infrastructure) 主要指影像采集设备与主要指影像采集设备与PACS PACS 系统连接系统连接 的通讯模块和应用软件，是各类医学影像的通讯模块和应用软件，是各类医学影像 在完成采集过程后，进入在完成采集过程后

7、，进入PACS PACS 系统的入口系统的入口 数字化成像设备数字化成像设备 模模-数影像转换设备数影像转换设备 影像采集设备与影像采集设备与PACS PACS 的通讯和数据交换必的通讯和数据交换必 须遵从须遵从DICOM DICOM 通讯标通讯标 准准 亦称亦称PACS PACS 数据管理服务器或影像管理服数据管理服务器或影像管理服 务器务器 是对是对PACS PACS 系统的网络通讯、影像数据的系统的网络通讯、影像数据的 归档存储和影像通讯的工作流实施管理的归档存储和影像通讯的工作流实施管理的 核心单元核心单元 影像存储通讯：安全可靠的接收图像影像存储通讯：安全可靠的接收图像 影像的归档存

8、储：影像信息的数据库更新影像的归档存储：影像信息的数据库更新 影像数据文件的存储管理和操作影像数据文件的存储管理和操作 为系统提供影像的软拷贝为系统提供影像的软拷贝 为应用过程提供支持为应用过程提供支持 工作流管理工作流管理 ArchivingArchiving = =影像管理服务器执行长期存储和备份管理影像管理服务器执行长期存储和备份管理 的过程，常代表具有的过程，常代表具有DICOM ServerDICOM Server功能的节点功能的节点 接收存储送出 存储 2、PACS 服务器的 影像存储通讯过程 影像从影像采集设备经网络传送到PACS 服 务器的过程，称为影像存储通讯(Storage

9、) 关键：确保每一台影像采集设备建立与 PACS 服务器的有效连接，确认采集到的每 帧图均已成功传至服务器 存储 Storage是存储通讯过程，可以发生在设备和 PACS服务器之间，也可以发生在影像工作站之 间或影像工作站与PACS服务器之间 注意：Achiving storage区别 3、PACS 服务器的 影像归档存储过程 1. 将影像文件按一定的组织和结构，物理的 存储到设定的存储媒质空间 2. 将DICOM 影像文件头(Image header)内包 含的信息写入PACS 数据库 存储 患者信息 检查信息 影像文件的物理存储位置 操作参数 存储的类型： 短期、长期 在线、近线、离线 4

10、、影像数据工作流管理 概念： 借助某些自动执行的软件，使特定的影像 根据用户预设的参数，被提前迁移和传送 至指定的影像诊断或操作的位置 不同存储单元间的影像数据的自动维护和 迁移 存储 4、影像数据工作流管理 方式：方式： 自动路由自动路由(Auto-routing)(Auto-routing)：S S送到送到C C 影像预载影像预载(Pre-loading)(Pre-loading)：C C到到S S中取中取 影像预取影像预取(Pre-fetching)(Pre-fetching)：C C将数据预取到将数据预取到 能快速反应的部位（如近线能快速反应的部位（如近线在线）在线） 存储 PACS

11、PACS 系统的应用前端，人机交互界面系统的应用前端，人机交互界面 系统装备数量较大，对分辨率和应用构系统装备数量较大，对分辨率和应用构 型存在特殊要型存在特殊要求求 （1 1）诊断工作站：）诊断工作站： 其最关键性的要求是影像工作站的显示分辨率其最关键性的要求是影像工作站的显示分辨率 大矩阵：大矩阵：2048 x 2048 2048 x 2048 像素矩阵像素矩阵(2.5LP/mm (2.5LP/mm 空间空间 分辨率分辨率) )，影像显示分辨率深度应，影像显示分辨率深度应 10bits 10bits (1024 (1024 灰阶分辨层次灰阶分辨层次) )。显示。显示CRCR、DR DR 以

12、及胶片以及胶片 数字化仪等影像设备产生的影像数字化仪等影像设备产生的影像 小矩阵：小矩阵：512 x 512 x 8 bits (256 512 x 512 x 8 bits (256 灰阶灰阶) )，显，显 示示CTCT、MRMR、RFRF、DSADSA、超声及核医学影像、超声及核医学影像 影像 （2 2）浏览工作站：）浏览工作站：应用于非诊断性过程的医应用于非诊断性过程的医 学影像浏览目的工作站，普通的学影像浏览目的工作站，普通的PC PC 显示器显示器 即可满足需求。即可满足需求。 （3 3）后处理工作站）后处理工作站：往往是作为影像检查设：往往是作为影像检查设 备如备如CT CT 或或

13、MR MR 配套的影像设备，为这类影配套的影像设备，为这类影 像提供进一步操作和影像后处理能力。像提供进一步操作和影像后处理能力。 影像 2 2、影像工作站基本配置需求、影像工作站基本配置需求 硬件：硬件： 医学影像工作站：医学影像工作站： 灰阶显示器灰阶显示器 深度深度(depth)(depth)分辨率分辨率 1024(10 bits)1024(10 bits)， 空间分辨可空间分辨可 204820482560(2K2560(2K2.5K) 2.5K) 普通普通PC PC 影像工作站：彩色显示器影像工作站：彩色显示器 深度分辨深度分辨256 (8 bits) 256 (8 bits) ， 空

14、间分辨率空间分辨率 1600160012001200 影像 2 2、影像工作、影像工作站基本配置需求站基本配置需求 软件软件 诊断工作站：应该具有下列功能：诊断工作站：应该具有下列功能： 影像操作和处理功能影像操作和处理功能 影像测量和标注功能影像测量和标注功能 影像导入影像导入/ /导出及转换功能导出及转换功能 DICOM DICOM 通讯功能通讯功能： Storage SCU Storage SCP Print Management SCU Query/Retrieve SCU 放大/缩小 对比度/灰度调节 直方图显示 灰度曲线显示 空间变换（旋转、倒像、负片、镜面映射） 阈值设定 几十种

15、滤波器 计数、标识 伪彩色、颜色自动分离。 常规图像分析和处理功能：常规图像分析和处理功能： 高级图像分析和处理功能： 动态图像实时播放 选区分析与处理 数字减影 一维或二维空间的手动/自动校准和定量分 析（点、线、面积、角度、形态等） 光密度的手动/自动校准和定量分析 目标的手动/自动分割与识别 三维重构与分析等 2、影像工作站基本配置需求 影像浏览工作站：可调窗宽/位调节、基本 测量，支持IE或DICOM浏览软件，efilm, Xiphoid 影像后处理工作站：影像减影、3D 重建、 仿真内窥镜显示、骨密度测定、影像融合、 3D 手术模拟、3D 手术计划显示等 问题：什么是软拷贝？多拷贝？

16、什么是空间 分辨率，表达方法，什么是深度分辨率？ 概念： DICOM标准委员会1993 年正式颁布的，涉 及大量的术语、信息结构、数据编码、网 络通讯规范以及医学影像数据通讯的标准 方法等领域的详细而严格的定义和规范。 遵从DICOM的价值： 不必担忧影像设备的多源性和多样性而导 致系统实现障碍，以及系统将来扩展和升 级换代的困难； 不必依赖于特定的PACS 系统提供商； 确保投资的可靠性和持续有效性，不至于 会因为影像设备和系统的淘汰、改变或升 级过程而失效 激光胶片打印机/常规激光打印机（胶片或 纸拷贝输出）/打印服务器 网络打印机，服务端为具备网络通讯能力 和DICOM 通讯能力的激光胶

17、片打印机，客 户端主要包括各类医学数字化成像设备、 影像工作站等，客户端通过执行DICOM 通 讯将影像直接传送至服务端实现影像的打 印输出任务。 打印服务器 内置电子病历诊疗报告书写器 报告模板可自定义，方便报告书写编辑和 打印 可输出图文一体化报告 提供DICOM影像打印功能 可通过DICOM相机输出胶片 提供DICOM光盘浏览、刻录功能 通常为局域网 通讯量大，带宽要求高， 网络拓扑结构为星形(Star)或星形总线 (Star-Bus)结构的快速以太网(Fast Ethernet)和千兆以太网(GB Ethernet)， 网络协议：TCP/IP协议 分析网络拓扑和带宽 二、二、PACS

18、PACS 相关的其它亚系统、功能 结构及概念 远程放射 Teleradiology PACS 系统接口模块与集成模式（HIS/RIS 的集成） 指服务于诊断和/或会诊目的的异地传输数 字医学影像的过程 涉及的主要技术： 影像获取技术 影像操作及处理技术 广域传输网络(WAN)技术 影像获取技术： 数字化成像设备，如CT、MR、DSA、CR、DR 等。可提供无衰减的、12 bits 以上 (4096 灰阶)的原始医学影像数据 DICOM图像格式 影像操作及处理技术 影像压缩：DICOM 标准定义的JPEG 或 Wavelets压缩方式。 无损压缩(Lossless compression)：压缩

19、 率通常为1.5:1-3:1； 有损压缩(Lossy compression)，文献中报 道可达到20:1 的倍率而无肉眼可分辨的诊 断信息的明显丢失 网络传输技术 静态图像为主，不必一定宽带 一定的交互能力：电话、IP电话、视频 PACS 仅为HIS的一部分，必须与HIS集成 集成（接口和通讯）过程发生在各层面 影像采集设备 影像诊断工作站 PACS 服务器 在影像采集设备、诊断环节： RIS 或HIS 患者的ID 信息： 姓名年龄/性别等 检查安排相关信息：请求执行的检查类型 检查部位等 影像采集设备 影像诊断工作站 1. 交换患者检查相关信息：患者信息和检查相关信 息的匹配、校验，或某些

20、PACS 流程执行过程(如 自动路由、影像预取)的数据支持。 2. 交换影像归档存储过程状态信息：应用于RIS 工 作流程中为医师及时启动影像诊断报告过程提供 影像在线信息支持，这类集成环节可能会涉及HL7 通讯或DICOM 通讯 RIS服务器PACS 服务器 在PACS 服务器环节 通过本章的学习学生可以达到： 1. 根据影像科的需求，结合网络不同拓扑结 构、网络组件和传输介质特点组建网络 2. 通过对TCP/IP协议的基本理解，配置IP地 址 3. 了解网络常见故障的排查原则 1. OSI参考模型以及TCP/IP协议 2. 网络类型和拓扑结构 3. 网络传输媒质及连接设备简介 4. IP地

21、址分类及IP寻址 5. 子网掩码与子网规划 6. TCP/IP网络维护和网络故障排错基础 1. OSI (Open System Interconnection，开 放性系统互连)模型 2. 由国际标准化组织ISO (International Organization of Standardization)在 1984年提出的网络参考模型/网络概念性 框架 3. 网络间通信所应用的主要结构模型 传输层传输层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 会话层会话层 表示层表示层 应用层应用层 传输层传输层 数据链路层数据链路层 网络层网络层 物理层物理层 会话层会话层 表示层表示层 应

22、用层应用层 例子例子 EIA/TIA-232 V.35 物理层物理层 设备间接收或发送比特流设备间接收或发送比特流 说明电压、线速和线缆等说明电压、线速和线缆等 定义经网络设备发送数据的物理方式 定义光学、电气或机械相关特性 是网络介质和设备间的接口。 主要功能：完成相邻结点之间原始比特(bits) 流的传输 解决用何种物理信号来表示比特数值“ 1”和 “ 0”、每一比特位持续的时间长短 例子例子 802.3 / 802.2 HDLC 数据链路层数据链路层 将比特组合成字节进而组合成帧将比特组合成字节进而组合成帧 用用MAC地址访问介质地址访问介质 错误发现但不能纠正错误发现但不能纠正 负责定

23、义操作通信连接的程序 将来自上层的数据包转换成物理层传输的 比特流，并封装在称为“帧”的数据单元 中传递给物理层处理。 监测和纠正数据包传输错误的操作，保证 数据信息能够被传送到正确的设备。 提供差错控制处理能力；检测到数据帧的 丢失，并提请再次传送已丢失的数据帧。 包含两个亚层 媒质访问控制层：控制多个设备共享同一 媒质信道的方式，如对网络适配器的共享 访问。 逻辑链路控制：管理网络通信设备间数据 链路的建立和维护。 例子例子 IP IPX 网络层网络层 提供路由器用来决定路径的逻辑寻址提供路由器用来决定路径的逻辑寻址 定义网络设备间传输数据的方式，基于网 络设备地址路由数据包，以及提供流控

24、制 和子网拥塞控制以避免网络资源的损耗 主要解决网络中主机间的报文传输。 也要解决不同子网或异构网络互连的问题 。 单一局域网中，网络层是冗余的。 关键问题：使用数据链路层的服务将每个报文从源 端传输到目的端，在广域网中，这包括产生从源端 到目的端的路由。 当子网中同时出现过多的报文，子网可能形成拥 塞，必须加以避免； 当报文不得不跨越2个或多个网络时，还会产生 很多新问题，如子网寻址、协议转换等 例子例子 TCP UDP SPX 传输层传输层 可靠或不可靠的数据传输可靠或不可靠的数据传输 数据重传前的错误纠正数据重传前的错误纠正 负责管理网络中端到端的信息传送，并通过错误 校正和流控制机制提

25、供可靠且有序的数据包传送 提供面向无连接的数据包的传送 主要任务是建立网络中不同主机上用户进程间可 靠的数据通信 连接的识别信息也是放在传输层的报文头中 管理跨网连接的建立和拆除、提供调节信息流传 送的机制 由传输层决定对会话层用户，以及最终对网络用户 提供何种服务。 最好的传输连接应该是一条无差错的、按顺序传送 数据的管道，即传输层连接是真正端到端的。也就 是说，由源端机上的某进程利用报文头和控制报文 ，与目标机上的对等进程进行对话。 绝大多数主机支持多用户操作，主机上存在多个进 程，多条连接将进出这些主机，需要区别报文属于 哪条连接。 例子例子 保证不同应用间的数据区分保证不同应用间的数据

26、区分 Operating System/ Application Access Scheduling 会话层会话层 管理用户会话和对话、控制用户间逻辑连 接的建立和挂断 报告上一层发生的错误 提供同步服务，即在数据中插入同步点， 当网络出现故障时，可以仅重传最后一个 同步点以后的数据 会话层应用于为不同机器上的用户之间建立会话 关系 允许进行类似传输层的普通数据的传送 其提供的服务之一是对话控制的管理，如对话信 息同时双向传输或单向传输的控制 例子例子 ASCII EBCDIC JPEG 数据表示数据表示 加密等特殊处理过程加密等特殊处理过程 表示层表示层 应用于屏蔽不同系统间的数据格式的差异

27、性 并确定独立结构的数据传输格式、数据的编码和 解码、加密和解密、压缩和解压缩等处理。 表示层以下各层关心从源端机到目标机可靠地传 送比特，而表示层关心的是所传送的信息的语法 和语义。 例子例子 Telnet SMTP HTTP FTP 用户接口用户接口应用层应用层 定义在网络中进行通信和数据传输的接口和用户 程序 提供标准服务如虚拟终端、文件以及任务的传输 和处理等 作为网络通讯的上层，包含了大量用户直接操作 和执行数据通讯传输任务所需的协议。 不包含任何用户应用。只在那些应用和网络服务 间提供接口。 OSI中的层 功能 TCP/IP协议族 应用层 文件传输，电子邮件， 文件服务，虚拟终端

28、TFTP，HTTP，SNMP， FTP，SMTP，DNS， Telnet 表示层 数据格式化，代码转 换，数据加密 没有协议 会话层 解除或建立与别的接 点的联系 没有协议 传输层提供端对端的接口 TCP，UDP 网络层 为数据包选择路由 IP，ICMP，RIP，OSPF， BGP，IGMP 数据链路层 传输有地址的帧以及 错误检测功能 SLIP，CSLIP，PPP，ARP， RARP，MTU 物理层 以二进制数据形式在 物理媒体上传输数据 ISO2110，IEEE802。 IEEE802.2 数据流向对等通信和数据封装示意图 数据流向对等通信和数据封装示意图 层 layer：描述了所有需求的

29、有效的通讯过程， 并把这些过程逻辑上的组叫做层 分层的优点： 各层间相互独立，把网络操作分成低复杂性单元 灵活性好。某一层变化不会影响到别层，设计者 可专心设计和开发模块功能。 促进标准化工作 定义了用于即插即用兼容性的标准接口，使网络 易于维护和实现 TCP 协议 (Transmission Control Protocol，传输控制协议) IP 协议 (Internet Protocol，因特网协议) 几乎包括常见网络应用协议和服务 IP 是一种无连接的数据报协议 为TCP/IP协议集中的其他所有协议提供“包传输 ”功能 负责网络间寻址及路由包的无连接传输操作 无连接交换数据前不建立对话过

30、程，接收侧在 接收数据后也不需要进行确认。 IP 协议仅能确认IP 协议包头的完整性，即仅对 数据包头信息执行差错控制。 IP协议包不能保证都能到达目的地 接收方也不能保证按顺序收到IP协议包 在协议包丢失或次序紊乱时也不被告知 IP 协议在网络层工作，其主要的功能包括： 基于逻辑网络地址执行寻址； 应用分组交换方法进行数据交换； 执行动态路由选择； 在连接服务中提供数据包头信息的差错检 查。 TCP 协议是面向连接的协议。在IP 协议之上提供 一个可靠的“连接”操作，是IP协议的上层协议 。 “面向连接”对话在主机交换数据之前即被 确定。在进行TCP 连接时，首先需要有客户机发 出连接请求，

31、等服务器端确认后才能成功连接。 能保证数据包的准确传输及正确的传输顺序，并 且可以确认包头和包内数据的准确性。如果在传 输期间出现丢包或错包的情况，TCP 协议则负责 重新传输出错的包。 TCP 协议在传输层工作，为上层协议提供可靠、 全双工和面向连接的数据包传输服务。 可靠性通过将一个顺序号赋予每个传递的字节来 实现，接收主机必须在字节接收的特定周期内返 回一个确认字符ACK(Acknowledge Character)， 以确认数据已被接收，如果ACK 未被接收到，数 据将被重新传递。TCP 为每一个连接进程分配一 个连接ID，即端口数，以端口数作为终点建立通 讯。 发送发送 SYN (s

32、eq=100 ctl=SYN) 接收接收 SYN Host AHost B 1 发送发送 SYN (seq=100 ctl=SYN) 接收接收 SYN 发送发送 SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack) Host AHost B 接收接收 SYN 1 2 发送发送 SYN (seq=100 ctl=SYN) 接收接收 SYN 发送发送 SYN, ACK (seq=300 ack=101 ctl=syn,ack 建立会话建立会话 (seq=101 ack=301 ctl=ack) Host AHost B 1 2 3 接收接收 SYN 滑动窗口 = 1 发送方

33、发送方 接收方接收方 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送发送 1 接收接收 1 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送发送 1 接收接收 1 接收接收 ACK 2 发送发送 ACK 2 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送发送 1 接收接收 1 接收接收 ACK 2 发送发送 ACK 2 发送发送 2 接收接收 2 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送发送 1 接收接收 1 接收接收 ACK 2 发送发送 ACK 2 发送发送 2 接收接收 2 接收接收 ACK 3 发送发送 ACK 3 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送

34、发送 1 接收接收 1 接收接收 ACK 2 发送发送 ACK 2 发送发送 2 接收接收 2 接收接收 ACK 3 发送发送 ACK 3 发送发送 3 接收接收 3 滑动窗口 = 1 发送方发送方 接收方接收方 发送发送 1 接收接收 1 接收接收 ACK 2 发送发送 ACK 2 发送发送 2 接收接收 2 接收接收 ACK 3 发送发送 ACK 3 发送发送 3 接收接收 3 接收接收 ACK 4 发送发送 ACK 4 源端口源端口目标端口目标端口顺序号顺序号 # 确认号确认号 # Source Dest. Seq.Ack. 102823101 我发送我发送 #10. 我已收到我已收到

35、#10, 现在我需要现在我需要 #11. 源端口源端口目标端口目标端口 顺序号顺序号 # 确认号确认号 # 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 我发送我发送 #10. 源端口源端口目标端口目标端口 顺序号顺序号 # 确认号确认号 # 102823 Source Dest. Seq. 2 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 我已收到我已收到 #10, 现在我需要现在我需要 #11. 我发送我发送 #10.

36、 源端口源端口目标端口目标端口 顺序号顺序号 # 确认号确认号 # 102823 Source Dest. Seq. 2 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 1 Ack. 102823 Source Dest. Seq. 2 Ack. 我已收到我已收到 #11, 现在我需要现在我需要 #12. 我发送我发送 #11 发送方发送方接收方接收方 Window size = 3 Send 2 发送方发送方接收方接收方 Window size = 3 Send 1 Window size = 3 Send 3 Wi

37、ndow size = 3 Send 2 发送方发送方 Window size = 3 Send 1 Window size = 3 Send 3 ACK 3 Window size = 2 数据数据 3 被丢弃被丢弃 接收方接收方 Window size = 3 Send 2 发送方发送方 Window size = 3 Send 1 Window size = 3 Send 3 ACK 3 Window size = 2 数据数据 3 被丢弃被丢弃 Window size = 3 Send 4 Window size = 3 Send 3 接收方接收方 Window size = 3 Se

38、nd 2 发送方发送方 Window size = 3 Send 1 Window size = 3 Send 3 ACK 3 Window size = 2 数据数据 3 被丢弃被丢弃 Window size = 3 Send 4 Window size = 3 Send 3 ACK 5 Window size = 2 接收方接收方 网络网络 2台以上的计算机通过网络连接设备(如 交换机)和连接媒质(如双绞线)连接，使数 据信息和其它资源能够有效地在计算机间 实现移动、共享，这种架构或资源共享的 概念即称为网络(Network)。 类型类型 局域网(Local Area Network, L

39、AN) 广域网(Wide Area Network，WAN) 对等网（peer） 服务器/客户机网络(Server/Client) 局域网局域网(Local Area Network, LAN)(Local Area Network, LAN)：在一 个特定的局部范围内的网络，如一个公司 内、一栋建筑物内或一个校园内的网络。 广域网广域网(Wide Area Network(Wide Area Network，WAN)WAN)：通过 特定的连接媒质，如电话交换线路、卫星 通讯链路、分组无线网或微波收发器等连 接的多个位于不同环境和地域的局域网。 对等网络：对等网络：整个网络缺乏中央控制管理单

40、元，即不存在服务器单元，每一台网络计 算机与连网的其他计算机间是对等（peer ）的关系，它们没有层次的划分。 主机间只能简单地共享磁盘空间或其它资 源，每一台主机可以同时扮演客户机或服 务器角色，网络中的所有设备可相互直接 访问被共享的数据、软件和其它网络资源 。 服务器服务器/ /客户机客户机(Server/Client)(Server/Client)网络：网络：又 叫服务器网络，在基于服务器的网络中， 计算机划分为服务器和客户机的角色，客 户机负责请求服务，服务器负责提供服务 。 基于服务器的网络引进了层次结构，以便 适应网络规模增大所需的各类功能和支持 能力 优点：优点： 组网成本低，

41、不需要服务器的软、硬件、专职网组网成本低，不需要服务器的软、硬件、专职网 络管理员。络管理员。 构建、设置和维护管理简单，扩展方便构建、设置和维护管理简单，扩展方便 用户可独立地对资源共享进行控制。用户可独立地对资源共享进行控制。 缺点：缺点： 数据安全性较低；数据安全性较低； 网络连接数量和能力较低网络连接数量和能力较低 数据信息共享的有效性和可靠性降低数据信息共享的有效性和可靠性降低 优点优点 集中管理，共享方便集中管理，共享方便 安全，方便备份安全，方便备份 服务器将关键软、硬件资源集中在一起使用，可服务器将关键软、硬件资源集中在一起使用，可 降低总体投资费用。降低总体投资费用。 缺点缺

42、点 投资高，需要较昂贵的专用硬件、昂贵的网络操投资高，需要较昂贵的专用硬件、昂贵的网络操 作系统及客户机连接许可。作系统及客户机连接许可。 需要专职的网络管理员。需要专职的网络管理员。 网络拓扑结构网络拓扑结构(Topology)(Topology)：在网络中计算机 结点的互连模式，代表网络的物理布局， 即计算机分布的位置和链接的模式。网络 拓扑定义了网中资源的连接方式。 总线型拓扑结构 星形拓扑结构 环形拓扑结构 总线型拓扑结构总线型拓扑结构(Bus topology)(Bus topology)采用单根 电缆作为传输介质，所有的站点都通过相 应的硬件接口直接直接连接到传输介质或称总 线上

43、优点: 需要电缆数量少，成本低，易于布线维护 ；结构简单 缺点：带宽低、检修困难 应用：用于构建小型网络 所有计算机均通过点对点链路连接到作为 中央结点的集线设备如集线器或交换机， 网络中所有计算机都需要与中央结点设备 通信，由其将计算机发送的报文信息转发 给其它网络节点。 优点：扩展容易，配置方便，检修容易， 便于监控，支持多种介质 缺点：需要大量电缆，成本高 是由连接成封闭回路的网络结点组成，每 一个结点与它左右相邻的结点连接。 优点：布置简单，不需要终结措施，不会 有信号减弱和消失 缺点：任何设备障碍都会使网络中断 双绞线 同轴电缆 光纤 双绞线（双绞线（Twisted PairTwis

44、ted Pair）由一对或多对相 互缠绕的绝缘铜芯导线组成。这种两条绝 缘导线扭绞在一起，可以减少对邻近线对 的电气干扰，同时亦保护其不受外界噪音 的干扰 有无屏蔽 屏蔽(Shielded Tw i s t e d -Pa i r，S T P ) 非屏蔽（Unshielded Tw i s t e d -Pa i r，U T P ） 三类50对非屏蔽双绞线 六类双屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 分为5类 I类/II类：4兆，用于电话 III类：16兆 IV类：20兆， V类：100兆 超V类：千兆网 六类： 千兆网 最大传输距离不能超过100米 ISDN综合业务数据网络 10BASE-T以太网(IEE

45、E802.3) 100BASE-T高速以太网(IEEE802.3) 155MbpsATM网络 100Vg-AnyLAN(IEEE802.12) TP-PMD(ANSI X3T9.5) 16Mbps Token Ring 令牌网(IEEE802.5) 1000BASE-T千兆以太网(IEEE802.3ab) 超V类双绞线 ISDN综合业务数据网络 10BASE-T以太网(IEEE802.3) 100BASE-T高速以太网(IEEE802.3) 155MbpsATM网络 100Vg-AnyLAN(IEEE802.12) TP-PMD(ANSI X3T9.5) 16Mbps Token Ring 令

46、牌网 (IEEE802.5) 1000BASE-T千兆以太网 (IEEE802.3ab) VI类双屏蔽 双绞线 的制作 EIA/TIA 568B标准 1 2 3 4 5 6 7 8 橙白-橙-绿白-蓝-蓝白-绿-棕白-棕 直连 1 3 、2 6 交叉 绿白- 绿-橙白-蓝-蓝白-橙-棕白-棕 EIA/TIA 568A标准 缆(Coaxial Cable) 两种导体共享一中心轴，外导体是一个由 金属丝编织而成的圆形空管，内导体是圆 形的金属芯线。内外导体之间填充着绝缘 介质 缆(Coaxial Cable) 宽带同轴电缆: 阻抗7 5欧姆，传模拟信号， 频带高达900 MHz；可传输100公里

47、基带同轴电缆: 阻抗5 0欧姆，传数字信号， 带宽10MHz， 1km的电缆可以达到 1Gb/s2Gb/s的数据传输速率 粗同轴电缆5 0 m 细同轴电缆1 2 . 5 m 宽带： 4kHz带宽，传模拟信号 由包在玻璃管子中的一根或者多根玻璃或 者塑料光纤芯线构成，外面的玻璃管子叫 做包层。 描述光纤尺寸的参数：芯线直径/包层直 径（微米） 常用尺寸 5 0 / 1 2 5 ( um ) 6 2 . 5 / 1 2 5 ( um ) 1 0 0 / 1 4 0 ( um ) 光传输系统组成：光缆+光源+检测器。 光源通常为发光二极管（Light Emitting Diode ，LED）或激光二

48、极管，这两种二极管在通电时都 发出光脉冲。 检测器是光电二极管，遇光时，它产生一个电脉 冲。 优点：光源发出的光束在玻璃纤维内传输，防磁防 电，传输稳定，质量高，适于高速网络。 多模光纤（Multi-mode Fiber）：光缆的 纤芯直径较粗，光束在光纤中可有多种 沿不同途径同时传播的模式 单模光纤（Single-mode Fiber）：光纤 纤芯直径等于光波波长，光在传播中没 有反射，仅沿直线传播 什么是损耗？什么是色散？ 集线器（hub） 交换机（switch） 路由器（router） 广域网广域网 “云云” 访问访问 服务器服务器 ISDN 交换机交换机 数据服务单元数据服务单元/ 通

49、道服务单元通道服务单元 Web服务器服务器 桥桥 交换机交换机 路由器路由器 以太网以太网串行线串行线快速以太网快速以太网 DSU/CSU 文件服务器文件服务器个人电脑个人电脑调制解调器调制解调器 虚拟局域网虚拟局域网 (颜色可能不同颜色可能不同) 集线器集线器网络云或广播域网络云或广播域 电路交换线电路交换线 多层多层 交换机交换机 网络网络 交换机交换机 是一个共享设备或信号放大和中转的设备 ，不具备自动寻址能力和交换作用，所有 传到HUB的数据均被广播到与之相连的各个 端口，容易形成数据堵塞。 主要用于共享网络的组建，是解决从服务 器直接到桌面的最经济的方案，集线器通 常应用于对传输介质

50、及布线的要求均不高 于10M的网络 ABCD 物理层物理层 所有设备在同一冲突域所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的带宽所有设备共享相同的带宽 冲突 （collision）：在以太网中，当两个节 点同时传输数据时，从两个设备发出的帧 将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据 都会被破坏 冲突域（collision domain）一个支持共享 介质的网段 广播域 (broadcast domain)：广播帧传输的 网络范围，一般是路由器来设定边界（因 为router不转发广播）。 接入设备越多冲突机率越大接入设备越多冲突机率越大 用用CSMA/CD技术技