XX手機(jī)--數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

1、 中興通訊南京研究所用服部ATM科數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)目 錄第一章 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)41.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成41.1.1數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）41.1.2數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）51.1.3數(shù)據(jù)電路和數(shù)據(jù)鏈路51.1.4傳輸傳輸信道傳輸方式多路復(fù)用71.1.5接口71.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)81.2.1信息傳輸速率（Rb）81.2.2碼元傳輸速率（RB）81.2.3頻帶利用率81.2.4差錯(cuò)率9第二章 OSI參考模型102.1通信協(xié)議的概念與層次結(jié)構(gòu)102.2OSI參考模型及各層功能112.2.1OSI參考模型112.2.2各層功能物理

2、層（PH）數(shù)據(jù)鏈路層（DL）網(wǎng)絡(luò)層（N）運(yùn)輸層（T）會(huì)話層表示層應(yīng)用層132.3OSI有關(guān)術(shù)語132.3.1數(shù)據(jù)單元132.3.2服務(wù)訪問點(diǎn)142.3.3服務(wù)原語142.3.4面向連接和無連接15第三章 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)163.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類163.1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)163.1.2分類按服務(wù)范圍分按交換方式分類173.2局域網(wǎng)183.2.1概述特點(diǎn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)傳輸媒體183.2.2體系結(jié)構(gòu)193.2

3、.2.1 IEEE 802參考模型 IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)213.2.3幾種常見的局域網(wǎng) 802.3總線局域網(wǎng) 802.5令牌環(huán)網(wǎng)233.2.4局域網(wǎng)的組成硬件組成軟件組成243.3分組交換網(wǎng)243.3.1 X.25協(xié)議的應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)253.3.2物理層263.3.3數(shù)據(jù)鏈路層2 X.25鏈路層功能2數(shù)據(jù)鏈路層263.3.4分組層273.4幀中繼283.4.1幀中繼與X.25的比較293.4.2 LAPF幀格式293.4.3幀中繼的虛電路313.4.4幀中繼應(yīng)用32

4、3.5數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN333.5.1 DDN概述3 DDN定義3 DDN優(yōu)點(diǎn)3節(jié)點(diǎn)類型3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)353.5.2網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類別及用戶入網(wǎng)速率3網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類別3用戶入網(wǎng)速率363.5.3用戶入網(wǎng)方式36第一章 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的通信。它傳送數(shù)據(jù)的目的不僅是為了交換數(shù)據(jù)，更主要是為了利用計(jì)算機(jī)來處理數(shù)據(jù)?？梢哉f它是將快速傳輸數(shù)據(jù)的通信技術(shù)和數(shù)據(jù)處理、加工及存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，從而給用戶提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。1.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通

5、過數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成，如圖1-1所示。圖1-1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成1.1.1數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（簡(jiǎn)稱DTE）。DTE可能是大、中、小型計(jì)算機(jī)、PC機(jī)，也可能是一臺(tái)只接收數(shù)據(jù)的打印機(jī)，所以說DTE屬于用戶范疇，其種類繁多，功能差別較大。從計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，終端是輸入輸出的工具；從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來看，計(jì)算機(jī)和終端都稱為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡(jiǎn)稱終端。在圖1的數(shù)據(jù)終端組成中，輸

6、入/輸出設(shè)備很好理解，值得一提的是通信控制器。由于數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端間的通信，為了有效而可靠地進(jìn)行通信，通信雙方必須按一定的規(guī)程進(jìn)行，如收發(fā)雙方的同步、差錯(cuò)控制、傳輸鏈路的建立、維待和拆除及數(shù)據(jù)流量控制等，所以必須設(shè)置通信控制器來完成這些功能，對(duì)應(yīng)于軟件部分就是通信協(xié)議，這也是數(shù)據(jù)通信與傳統(tǒng)電話通信的主要區(qū)別。另外數(shù)據(jù)終端的類型有很多種，有簡(jiǎn)單終端和智能終端、同步終端和異步終端、本地終端和遠(yuǎn)程終端等，需要解釋的是同步終端和異步終端。同步終端是以幀同步方式（如X.25、HDLC等）和字符同步方式(如BSC)工作的終端；異步終端是起止式終端，在每個(gè)字符的首尾加“起”和“止”比特

7、，以實(shí)現(xiàn)收發(fā)雙方的同步，字符和字符之間的間隙時(shí)間可以任意長(zhǎng)，因此稱為異步。1.1.2數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）用來連接DTE與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE），可見該設(shè)備為用戶設(shè)備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。DCE的功能就是完成數(shù)據(jù)信號(hào)的變換。因?yàn)閭鬏斝诺揽赡苁悄M的，也可能是數(shù)字的，DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)不適合信道傳輸，所以要把數(shù)據(jù)信號(hào)變成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。利用模擬信道傳輸，要進(jìn)行“數(shù)字模擬”變換，方法就是調(diào)制，而接收端要進(jìn)行反變換，即“模擬數(shù)字”變換，這就是解調(diào)，實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)的設(shè)備稱為調(diào)制解調(diào)器（MODEM）。因此調(diào)制解調(diào)器就是模擬信道的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備。利用數(shù)字信道傳輸信號(hào)時(shí)不需

8、調(diào)制解調(diào)器，但DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)也要經(jīng)過某些變換才能有效而可靠地傳輸，對(duì)應(yīng)的DCE即數(shù)據(jù)服務(wù)單元（DSU），其功能是碼型和電平的變換，信道特性的均衡，同步時(shí)鐘信號(hào)的形成，控制接續(xù)的建立、保持和拆斷（指交換連接情況），維護(hù)測(cè)試等。1.1.3數(shù)據(jù)電路和數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)電路指的是在線路或信道上加信號(hào)變換設(shè)備之后形成的二進(jìn)制比特流通路，它由傳輸信道及其兩端的數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）組成。數(shù)據(jù)鏈路是在數(shù)據(jù)電路已建立的基礎(chǔ)上，通過發(fā)送方和接收方之間交換“握手”信號(hào)，使雙方確認(rèn)后方可開始傳輸數(shù)據(jù)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線路的組合體。所謂“握手”信號(hào)是指通信雙方建立同步聯(lián)系、使雙方設(shè)備處于正確收發(fā)狀態(tài)

9、、通信雙方相互核對(duì)地址等。如圖1所示，加了通信控制器以后的數(shù)據(jù)電路稱為數(shù)據(jù)鏈路。可見數(shù)據(jù)鏈路包括物理鏈路和實(shí)現(xiàn)鏈路協(xié)議的硬件和軟件。只有建立了數(shù)據(jù)鏈路之后，雙方DTE才可真正有效的進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。特別注意，在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中，它僅僅操作于相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，因此從一個(gè)DTE到另一個(gè)DTE之間的連接可以操作多段數(shù)據(jù)鏈路。1.1.4傳輸傳輸信道傳輸信道是通信系統(tǒng)必不可少的組成部分，目前數(shù)據(jù)通信中所使用的多為有線信道，主要有：直接利用傳輸媒體的實(shí)線信道（如局域網(wǎng)中）；經(jīng)調(diào)制解調(diào)器的頻分信道（如部分地區(qū)用戶線路中）；時(shí)分信道。由于光纖通信技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在絕大部分的數(shù)據(jù)傳輸在時(shí)分信道上，以同步數(shù)

10、字體系SDH方式傳輸。傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸按信息傳送的方向與時(shí)間可以分為：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工三種傳輸方式，如圖1-2所示。圖2-4 單工、半雙工、全雙工示意圖單工數(shù)據(jù)傳輸指的是兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間只能沿一個(gè)指定的方向進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在圖2-4 (a)中，數(shù)據(jù)由A站傳到B站，而B站至A站只傳送聯(lián)絡(luò)信號(hào)。前者稱正向信道，后者稱反向信道。一般正向信道傳輸速率較高，反向信道傳輸速率較低，其速率不超過75b/s。此種方式適用于數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)，如氣象數(shù)據(jù)的收集、電話費(fèi)的集中計(jì)算等。因?yàn)樵谶@種數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)中，大量數(shù)據(jù)只需要從一端到另一端，另外需要少量聯(lián)絡(luò)信號(hào)通過反向信道傳輸。半雙工數(shù)據(jù)傳輸是兩個(gè)數(shù)據(jù)之間可

11、以在兩個(gè)方向上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但不能同時(shí)進(jìn)行。該方式要求A站、B站兩端都有發(fā)送裝置和接收裝置，如圖2-4（b）所示。若想改變信息的傳輸方向，需要由開關(guān)Kl和K2進(jìn)行切換。問訊、檢索、科學(xué)計(jì)算等數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)運(yùn)用半雙工數(shù)據(jù)傳輸。全雙工數(shù)據(jù)傳輸是在兩個(gè)數(shù)據(jù)站之間，可以兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。全雙工通信效率高，但組成系統(tǒng)的造價(jià)高，適用于計(jì)算機(jī)之間高速數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。通常四線線路實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)傳輸，二線線路實(shí)現(xiàn)單工或半雙工數(shù)據(jù)傳輸。在采用頻分法、時(shí)間壓縮法、回波抵消技術(shù)時(shí)，二線線路也可實(shí)現(xiàn)全雙工數(shù)據(jù)傳輸。多路復(fù)用為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個(gè)低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道

12、，這種方法稱為多路復(fù)用，常用的復(fù)用技術(shù)有頻分復(fù)用和時(shí)分復(fù)用。頻分復(fù)用是將物理信道上的總帶寬分成若干個(gè)獨(dú)立的信道（即子信道），分別分配給用戶傳輸數(shù)據(jù)信息，各子信道間還略留一個(gè)寬度（稱為保護(hù)帶）。在頻分復(fù)用中，如果分配了子信道的用戶沒有數(shù)據(jù)傳輸，那么該子信道保持空閑狀態(tài)，別的用戶不能使用。頻分復(fù)用適用于傳輸模擬信號(hào)的頻分制信道，主要用于電話和有線電視（CATV）系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中應(yīng)和調(diào)制解調(diào)技術(shù)結(jié)合使用，且只在地區(qū)用戶線上用到，長(zhǎng)途干線上主要采用時(shí)分復(fù)用。 時(shí)分復(fù)用是將一條物理信道按時(shí)間分成若干時(shí)間片（即時(shí)隙）輪流地分配給每個(gè)用戶，每個(gè)時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)用戶占用，而不像FDM那樣，同一時(shí)間同時(shí)

13、發(fā)送多路信號(hào)。數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用可分為同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。同步時(shí)分復(fù)用是指復(fù)用器把時(shí)隙固定地分配給各個(gè)數(shù)據(jù)終端，通過時(shí)隙交織形成多路復(fù)用信號(hào)，從而把各低速數(shù)據(jù)終端信號(hào)復(fù)用成較高速率的數(shù)據(jù)信號(hào)。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用也稱異步時(shí)分復(fù)用。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，把時(shí)隙動(dòng)態(tài)地分配給各個(gè)終端，即當(dāng)終端的數(shù)據(jù)要傳送時(shí)，才會(huì)分配到時(shí)隙，因此每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)傳輸速率可以高于平均傳輸速率，最高可以達(dá)到線路總的傳輸能力。例如；線路傳輸速率為9600bit/s，4個(gè)用戶的平均速率為2400bit/s，當(dāng)用同步時(shí)分復(fù)用時(shí)，每個(gè)用戶的最高速率為2400bit/s，而在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用方式下，每個(gè)用戶最高速率可達(dá)9600bit/s。同步時(shí)分復(fù)

14、用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中均有使用，如DDN網(wǎng)采用同步時(shí)分復(fù)用，X.25、ATM采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。1.1.5接口數(shù)據(jù)通信是在各種類型的用戶終端和計(jì)算機(jī)之間，或者同一型號(hào)或不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行的，因此計(jì)算機(jī)、終端和數(shù)據(jù)通信設(shè)備之間的連接需要標(biāo)準(zhǔn)的接口，即在插接方式、引線分配、電氣特性及應(yīng)答關(guān)系上均應(yīng)符合統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。DTE和DCE之間有很多個(gè)同類型的接口，目前最通用的類刑有：l 美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA的RS-232C接口；l ITU-T的V系列接口和X系列接口；l 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO和ISO 211O 、ISO 1177等。EIA RS-232接口是美國EIA聯(lián)合貝爾公司、數(shù)據(jù)通信

15、設(shè)備制造廠和計(jì)算機(jī)制造廠開發(fā)的一個(gè)使用串行二進(jìn)制方式進(jìn)行交換的DTE和DCE間的接口標(biāo)準(zhǔn)，此標(biāo)準(zhǔn)共A、B、C、D四個(gè)版本，其中RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用很廣泛。后來EIA又發(fā)表了RS-422A、RS-423A、RS-449接口標(biāo)準(zhǔn)，想取代RS-232C，但似乎做不到。ITU-T采納了RS-232C，并作了較小改動(dòng)，制定了V系列（V.24和V.28）接口標(biāo)準(zhǔn)。高速數(shù)據(jù)傳輸接口有V.35。1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo) 不同的通信系統(tǒng)有不同的性能指標(biāo)，就數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)而言，其性能指標(biāo)主要有傳輸速率、頻帶利用率、差錯(cuò)率等。1.2.1信息傳輸速率（Rb）信息傳輸速率簡(jiǎn)稱傳信率，又稱信息速率、比特率，它表示單位

16、時(shí)間（每秒）內(nèi)傳輸實(shí)際信息的比特?cái)?shù)，單位為比特秒，記為bit/s、b/s、bps。比特在信息論中作為信息量的度量單位。一般在數(shù)據(jù)通信中，如使用“1”和“0”的概率是相同的，則每個(gè)“1”和“0”就是一個(gè)比特的信息量。如果一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，每秒內(nèi)傳輸9600bit，則它的傳信率為Rb9600bit/s。1.2.2碼元傳輸速率（RB）碼元傳輸速率簡(jiǎn)稱傳碼率，又稱符號(hào)速率、碼元速率、波特率、調(diào)制速率。它表示單位時(shí)間內(nèi)（每秒）信道上實(shí)際傳輸碼元的個(gè)數(shù)，單位是波特（Baud），常用符號(hào)“B來表示。值得注意的是碼元速率僅僅表征單位時(shí)間內(nèi)傳送的碼元數(shù)目而沒有限定這時(shí)的碼元應(yīng)是何種進(jìn)制的碼元。但對(duì)于傳信率，則必

17、須折合為相應(yīng)的二進(jìn)制碼元來計(jì)算。例如，某系統(tǒng)每秒傳送9600個(gè)碼元，則該系統(tǒng)的傳碼率為9600B，如果系統(tǒng)是二進(jìn)制的，它的傳信率9600b/s；如果系統(tǒng)是四進(jìn)制的，它的傳信率是19.2kbit/s；如果系統(tǒng)是八進(jìn)制的，它的傳信率是28.8kbit/s。由此可見，傳信率與傳碼率之間的關(guān)系為： Rb = RBlog2N式中，N為碼元的進(jìn)制數(shù)。1.2.3頻帶利用率在比較不同的通信系統(tǒng)的效率時(shí)，只看它們的傳輸速率是不夠的，還要看傳輸這樣的信息所占用的頻帶。通信系統(tǒng)占用的頻帶愈寬，傳輸信息的能力應(yīng)該愈大。在通常情況下,可以認(rèn)為二者成比例。所以真正用來衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)信息傳輸效率的指標(biāo)應(yīng)該是單位頻帶內(nèi)的傳

18、輸速率，記為：傳輸速率 占用頻帶 = 單位：比特秒·赫（bs·Hz）、波特赫（BHz）。 例如某數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，其傳信率為9600bit/s，占用頻帶為6kHz，則其頻帶利用率為1.6bit/(s·Hz)。1.2.4差錯(cuò)率由于數(shù)據(jù)信息都由離散的二進(jìn)制數(shù)字序列來表示，因此在傳輸過程中，不論它經(jīng)歷了何種變換，產(chǎn)生了什么樣的失真，只要在到達(dá)接收端時(shí)能正確地恢復(fù)出原始發(fā)送的二進(jìn)制數(shù)字序列，就是達(dá)到了傳輸?shù)哪康?。所以衡量?shù)據(jù)通信系統(tǒng)可靠性的主要指標(biāo)是差錯(cuò)率。表示差錯(cuò)率的方法常用以下三種：誤碼率、誤字率、誤組率。我們通常用誤碼率。錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)誤碼率又稱碼元差錯(cuò)率，是指在傳輸

19、的碼元總數(shù)中錯(cuò)誤接收的碼元數(shù)所占的比例，用字母Pe來表示，即所傳輸?shù)目偞a元數(shù) Pe = 誤碼率指某一段時(shí)間的平均誤碼率，對(duì)于同一條數(shù)據(jù)電路由于測(cè)量的時(shí)間長(zhǎng)短不同，誤碼率就不一樣。在日常維護(hù)中，ITU-T規(guī)定測(cè)試時(shí)間。數(shù)據(jù)傳輸誤碼率一般都低于10-10。第二章 OSI參考模型2.1通信協(xié)議的概念與層次結(jié)構(gòu)從通信的硬件設(shè)備來看，有了終端、信道和交換設(shè)備就能接通兩個(gè)用戶了，但是要順利地進(jìn)行信息交換，或者說通信網(wǎng)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)那是不夠的。尤其是自動(dòng)化程度越高，人的參與越少，就更顯得如此。為了保證通信要正常進(jìn)行，必須事先作一些規(guī)定，而且通信雙方要正確執(zhí)行這些規(guī)定。例如，電話網(wǎng)中有規(guī)定的信令方式，數(shù)據(jù)通信中要

20、有傳輸控制規(guī)程等。我們把這種通信雙方必須遵守的規(guī)則和約定稱為協(xié)議或規(guī)程。 協(xié)議的要素包括語法、語義和定時(shí)。語法規(guī)定通信雙方“如何講”。即確定數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)碼型、信號(hào)電平等；語義規(guī)定通信雙方“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出什么控制信息、執(zhí)行什么動(dòng)作和返回什么應(yīng)答等；定時(shí)關(guān)系則規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定鏈路通信過程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系等。 可見協(xié)議能協(xié)調(diào)網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使之達(dá)到互通、互控和互換的目的。那么如何來制定協(xié)議呢？由于協(xié)議十分復(fù)雜，涉及面很廣，因此在制定協(xié)議時(shí)經(jīng)常采用的方法是分層法。分層法最核心的思路是上一層的功能是建立在下一層的功能基礎(chǔ)上，并且在每一層內(nèi)

21、均要遵守一定的規(guī)則。層次和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有足夠的信息，以允許軟件設(shè)計(jì)人員給每層編寫實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議的有關(guān)程序，即通信軟件。許多計(jì)算機(jī)制造商都開發(fā)了自己的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如IBM公司從60年代后期開始開發(fā)了它的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SNA），并于1974年宣布了SNA及其產(chǎn)品；數(shù)字設(shè)備公司（DEC）也發(fā)展了自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DNA）。各種通信體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展增強(qiáng)了系統(tǒng)成員之間的通信能力，但是同時(shí)也產(chǎn)生了不同廠家之間的通信障礙，因此迫切需要制定全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。負(fù)責(zé)制定國際標(biāo)準(zhǔn)的ISO吸取了IBM的SNA和其它計(jì)算機(jī)廠商的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提出了開放系統(tǒng)互連（Open

22、 System Interconnection）參考模型（簡(jiǎn)稱OSI-RM），按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以互相連接。2.2OSI參考模型及各層功能2.2.1OSI參考模型OSI參考模型如圖2-1所示。它采用分層結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能分為7層。由低層至高層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。每一層都有特定的功能，并且上一層利用下一層的功能所提供的服務(wù)， 在OSI參考模型中，各層的數(shù)據(jù)并不是從一端的第N層直接送到另一端的，第N層的數(shù)據(jù)在垂直的層次中自上而下地逐層傳遞直至物理層，在物理層的兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行物理通信，我們把這種通信稱為實(shí)通信。而對(duì)等

23、層由于通信并不是直接進(jìn)行，因而稱為虛擬通信。 應(yīng)該指出，OSI-RM只是提供了一個(gè)抽象的體系結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)它研究各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并在這些標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)。開放系統(tǒng)的外部特性必須符合OSI參考模型，而各個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部功能是不受限制的。2.2.2各層功能物理層（PH）物理層主要討論在通信線路上比特流的傳輸問題。這一層協(xié)議描述傳輸媒質(zhì)的電氣、機(jī)械、功能和過程的特性。其典型的設(shè)計(jì)問題有：信號(hào)的發(fā)送電平、碼元寬度、線路碼型、物理連接器插腳的數(shù)量、插腳的功能、物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、物理連接的建立和終止、傳輸方式等。數(shù)據(jù)鏈路層（DL） 數(shù)據(jù)路層主要討論在數(shù)據(jù)鏈路上幀流的傳輸問題。這一層協(xié)議的

24、內(nèi)容包括：幀的格式，幀的類型，比特填充技術(shù)，數(shù)據(jù)鏈路的建立和終止信息流量控制，差錯(cuò)控制，向物理層報(bào)告一個(gè)不可恢復(fù)的錯(cuò)誤等。這一層協(xié)議的目的是保障在相鄰的站與節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間正確地、有次序、有節(jié)奏地傳輸數(shù)據(jù)幀。常見的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議有兩類：一是面向字符的傳輸控制規(guī)程，如基本型傳輸控制規(guī)程（BSC）；另一類是面向比特的傳輸控制規(guī)程，如高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程（HDLC）。主要是后一類。網(wǎng)絡(luò)層（N）網(wǎng)絡(luò)層主要處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。這一層協(xié)議的功能是：路由選擇、數(shù)據(jù)交換，網(wǎng)絡(luò)連接的建立和終止一個(gè)給定的數(shù)據(jù)鏈路上網(wǎng)絡(luò)連接的復(fù)用，根據(jù)從數(shù)據(jù)鏈路層來的錯(cuò)誤報(bào)告而進(jìn)行的錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)，分組的排序，

25、信息流的控制等。網(wǎng)絡(luò)層的典型例子是ITU-T的X. 25建議的第三層標(biāo)準(zhǔn)。運(yùn)輸層（T）運(yùn)輸層是第一個(gè)端到端的層次，也就是計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)的層次。OSI的前三層可組成公共網(wǎng)絡(luò)，它可被很多設(shè)備共享，并且計(jì)算機(jī)-節(jié)點(diǎn)機(jī)、節(jié)點(diǎn)機(jī)-節(jié)點(diǎn)機(jī)是按照“接力”方式傳送的，為了防止傳送途中報(bào)文的丟失，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間可實(shí)現(xiàn)端到端控制。這一層的功能是：把運(yùn)輸層的地址變換為網(wǎng)絡(luò)層的地址，運(yùn)輸連接的建立和終止，在網(wǎng)絡(luò)連接上對(duì)運(yùn)輸連接進(jìn)行多路復(fù)用，端-端的次序控制，信息流控制，錯(cuò)誤的檢測(cè)和恢復(fù)等。上面介紹的四層功能可以用郵政通信來類比。運(yùn)輸層相當(dāng)于用戶部門的收發(fā)室，它們負(fù)責(zé)本單位各辦公室信件的登記和收發(fā)工作，然

26、后交郵局投送，而網(wǎng)絡(luò)層以下各層的功能相當(dāng)于郵局，盡管郵局之間有一套規(guī)章制度來確保信件正確、安全地投送，但難免在個(gè)別情況下會(huì)出錯(cuò)，所以收發(fā)用戶之間可經(jīng)常核對(duì)流水號(hào)，如發(fā)現(xiàn)信件丟失就向郵局查詢。會(huì)話層會(huì)話層是指用戶與用戶的連接，它通過在兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間建立、管理和終止通信來完成對(duì)話。會(huì)話層的主要功能：在建立會(huì)活時(shí)核實(shí)雙方身份是否有權(quán)參加會(huì)活；確定何方支付通信費(fèi)用；雙方在各種選擇功能方面（如全雙工還是半雙工通信）取得一致；在會(huì)話建立以后，需要對(duì)進(jìn)程間的對(duì)話進(jìn)行管理與控制，例如對(duì)話過程中某個(gè)環(huán)節(jié)出了故障，會(huì)話層在可能條件下必須存這個(gè)對(duì)話的數(shù)據(jù)，使不丟失數(shù)據(jù)，如不能保留，那么終止這個(gè)對(duì)話，并重

27、新開始。表示層表示層主要處理應(yīng)用實(shí)體間交換數(shù)據(jù)的語法，其目的是解決格式和數(shù)據(jù)表示的差別，從而為應(yīng)用層提供一個(gè)一致的數(shù)據(jù)格式，如文本壓縮、數(shù)據(jù)加密、字符編碼的轉(zhuǎn)換，從而使字符、格式等有差異的設(shè)備之間相互通信。應(yīng)用層應(yīng)用層與提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)相關(guān)，這些服務(wù)包括文件傳送、打印服務(wù)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)、電子郵件等。應(yīng)用層提供了一個(gè)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)通信的接口，從七層的功能可見，13主要是完成數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸，稱之為網(wǎng)絡(luò)低層，即通信子網(wǎng)；57層主要是完成信息處理服務(wù)的功能，稱之為網(wǎng)絡(luò)高層；低層與高層之間由第4層銜接。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)只有物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層，我們主要研究這三層。2.3 OSI有關(guān)術(shù)

28、語OSI參考模型中的每一層真正功能是為其上一層提供服務(wù)。例如，N層的實(shí)體為（Nl）層的實(shí)體提供服務(wù)，N層的服務(wù)則需使用（N-1）層及其更低層提供的功能服務(wù)，這其間有些術(shù)語要說明清楚。2.3.1數(shù)據(jù)單元在層的實(shí)體之間傳送的比特組稱為數(shù)據(jù)單元。在對(duì)等層之間傳送數(shù)據(jù)單元是按照本層協(xié)議進(jìn)行的，因此這時(shí)的數(shù)據(jù)單元稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元。圖2-2示出了層間數(shù)據(jù)單元的傳送過程。圖中PDU是協(xié)議數(shù)據(jù)單元，SDU是服務(wù)數(shù)據(jù)單元，PCI是協(xié)議控制信息。（Nl）PDU在越過N1和N層的邊界之后，變換為N-SDUN層把(Nl)-PDU看成為N-SDU。N層在N-SDU上加上N-PCI，則成為N-PDU。在N-PDU和(Nl

29、)-PDU之間并非是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。如果N層認(rèn)為有必要，可以把(Nl)-PDU拆成幾個(gè)單位，加上PCI后成為多個(gè)N-PDU，或者可以把多個(gè)(N1)-PDU連接起來，形成一個(gè)N-PDU。到達(dá)目的站的N-PDU，在送往（Nl）層之前要把N-PCI去掉。在層間通信中PCI相當(dāng)于報(bào)頭。在源點(diǎn)逐層增加新的PCI，到達(dá)目的地之后則逐層去掉，使得信息原來的結(jié)構(gòu)得以恢復(fù)。值得指出的是，PDU在不同層往往有不同的叫法，如在物理層稱為位流或比特流，數(shù)據(jù)鏈路層稱為幀，網(wǎng)絡(luò)層中稱為分組或包，傳輸層中稱為數(shù)據(jù)段或報(bào)文段，應(yīng)用層中稱為報(bào)文等。2.3.2服務(wù)訪問點(diǎn)相鄰層間的服務(wù)是通過其接口面上的服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（Servi

30、ce Access Point）進(jìn)行的，N層SAP就是（N+1）層可以訪問N層的地方。每個(gè)SAP都有一個(gè)唯一地址號(hào)碼。2.3.3服務(wù)原語第N層向（N+1）層提供服務(wù)，或第（N+1）層請(qǐng)求N層提供服務(wù)，都是用一組原語（Primitive）描述的。OSI參考模型的原語有4類：l 請(qǐng)求（Request） 用戶實(shí)體請(qǐng)求服務(wù)做某種工作l 指示（Indication） 用戶實(shí)體被告知某件事發(fā)生l 響應(yīng)（Response） 用戶實(shí)體表示對(duì)某件事的響應(yīng)l 確認(rèn)（Confirm） 用戶實(shí)體收到關(guān)于它的請(qǐng)求的答復(fù)這四類原語的圖解形式如圖2-3所示。在通信過程的三個(gè)階段中，每個(gè)階段都可能用到一些或全部原語。 圖2-

31、3說明系統(tǒng)A中N+1層用戶和系統(tǒng)B中N+1層用戶之間建立通信聯(lián)系時(shí)四種類型原語的應(yīng)用。首先，系統(tǒng)A中N+1用戶發(fā)出請(qǐng)求原語，調(diào)用本系統(tǒng)N服務(wù)提供者的一些程序，于是N服務(wù)提供者向?qū)Ψ桨l(fā)送一個(gè)或一組N-PDU。當(dāng)系統(tǒng)B的N服務(wù)提供者收到N-PDU之后，向本系統(tǒng)的N+1用戶發(fā)出指示原語，說明本系統(tǒng)的N+1用戶需要調(diào)用一些程序，或者N服務(wù)提供者已經(jīng)在同級(jí)服務(wù)訪問點(diǎn)調(diào)用了一個(gè)程序。響應(yīng)原語是由系統(tǒng)B的N+1用戶發(fā)出的，這個(gè)響應(yīng)原語是對(duì)N層協(xié)議的一個(gè)指令，以完成原來由指示原語調(diào)用的程序。N層協(xié)議產(chǎn)生一個(gè)PDU，傳送至系統(tǒng)A的N層。系統(tǒng)A的N服務(wù)提供者發(fā)出證實(shí)原語，表示在服務(wù)訪問點(diǎn)已經(jīng)完成了由請(qǐng)求原語調(diào)用的

32、程序。證實(shí)和響應(yīng)可以是確認(rèn)也可以是否認(rèn)，這取決于具體情況。2.3.4面向連接和無連接下層向上層提供服務(wù)有兩種形式：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)。面向連接的服務(wù)以電話系統(tǒng)最為典型，要和某人通話，先拿起電話，撥號(hào)碼，談話，掛斷。網(wǎng)絡(luò)中的面向連接服務(wù)類似大電話過程。某一方欲傳誦數(shù)據(jù)，首先給出對(duì)方的全稱地址，并請(qǐng)求建立連接，當(dāng)雙方同意后，雙方之間的通信鏈路就建立起來。第二步是傳送數(shù)據(jù)，通常以幀為單位，按序傳送，不再標(biāo)稱地址，只標(biāo)稱所建立的鏈路號(hào)，并由收方對(duì)收到的幀予以確認(rèn)，為可靠傳送方式。也有用不著確認(rèn)的場(chǎng)合，為不可靠方式。第三步當(dāng)數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后，拆除鏈路。面向連接的服務(wù)，又稱為虛電路服務(wù)。無連接服務(wù)

33、沒有建立和拆除鏈路的過程，像普通的電子郵件，其用戶并不希望為發(fā)一條消息而去建立和拆除連接的麻煩。無連接服務(wù)又稱為數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)，它要求每一幀信息帶有全稱地址，獨(dú)立選擇路徑，其到達(dá)目的地的順序也是不定的，到達(dá)目的地后，還要重新對(duì)幀進(jìn)行排序。第三章 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)包括內(nèi)層的通信子網(wǎng)和外層的資源子網(wǎng)兩部分，其中通信子網(wǎng)就是數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。本章首先介紹數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和分類，然后簡(jiǎn)要介紹幾種常見的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，如局域網(wǎng)(LAN)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)、幀中繼(FR)、異步傳送模式ATM。3.1數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和分類3.1.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)可以連成多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，典型的拓?fù)浣Y(jié)

34、構(gòu)有6種，如圖3-1所示。從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來看，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的主機(jī)、終端、交換機(jī)都可以稱為節(jié)點(diǎn)。服務(wù)器工作站工作站工作站(a)總線結(jié)構(gòu)(b)環(huán)型結(jié)構(gòu)(c)星形結(jié)構(gòu)(e)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(d)樹型結(jié)構(gòu)(f)全連通網(wǎng) 圖3-1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)通常采用廣播式信道，即網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)(主機(jī))發(fā)信時(shí)，其它節(jié)點(diǎn)均能接收總線上的信息，如圖3-1(a)所示。環(huán)型結(jié)構(gòu)采用點(diǎn)到點(diǎn)通信，即一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)將信號(hào)沿一定方向傳送到下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在環(huán)內(nèi)依次高速傳輸，如圖3-1(b)所示。為了可靠運(yùn)行，也常使用雙環(huán)結(jié)構(gòu)。如圖3-1(c)所示，星型結(jié)構(gòu)中有一中心節(jié)點(diǎn)(集線器HUB)，執(zhí)行數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)控制功能。這種結(jié)構(gòu)易于實(shí)現(xiàn)故障隔離和定位，但

35、它存在瓶頸問題，一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)失效。一次為了增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)可靠性，應(yīng)采用容錯(cuò)系統(tǒng)，設(shè)立熱備用中心節(jié)點(diǎn)。樹型結(jié)構(gòu)的連接方法象樹一樣從頂部開始向下逐步分層分叉，有時(shí)也稱其為層型結(jié)構(gòu)，如圖3-1(d)所示。這種結(jié)構(gòu)中執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)控制功能的節(jié)點(diǎn)常處于樹的頂點(diǎn)，在樹枝上很容易增加節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)，但同樣存在瓶頸問題。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)的用戶數(shù)據(jù)可以選擇多條路由通過網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的可靠性高，但網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議復(fù)雜，如圖3-1(e)所示。目前大多數(shù)復(fù)雜交換網(wǎng)都采用這種結(jié)構(gòu)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)為交換中心時(shí)，常將交換中心互連成全連通網(wǎng)，如圖3-1(f)所示。3.1.2分類可以從不同的角度對(duì)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進(jìn)行分類。3.1.

36、2.1按服務(wù)范圍分l 廣域網(wǎng)WAN（Wide Area Network）廣域網(wǎng)的服務(wù)范圍通常為幾十到幾千公里，有時(shí)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。l 局域網(wǎng)LAN（Local Area Network）局域網(wǎng)通常限定在一個(gè)較小的區(qū)域之內(nèi)，一般局限于一幢大樓或建筑群，一個(gè)企業(yè)或一所學(xué)校，局域網(wǎng)的直徑通常不超過數(shù)千米。對(duì)LAN來說，一幢樓內(nèi)傳輸媒介可選雙絞線、同軸電纜，建筑群之間可選光纖。l 城域網(wǎng)MAN（Metropolitan Area Network）城域網(wǎng)的地理范圍比局域網(wǎng)大，可跨越幾個(gè)街區(qū)，甚至整個(gè)城市，有時(shí)又稱都市網(wǎng)。MAN可以為幾個(gè)單位所擁有，也可以是一種公用設(shè)施，用來將多個(gè)LAN互連。對(duì)MAN來說，

37、光纖是最好的傳輸媒介，可以滿足MAN高速率、長(zhǎng)距離的要求。按交換方式分類按交換方式分類，可以有電路交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、分組交換網(wǎng)（又稱X.25網(wǎng)）、幀中繼網(wǎng)、異步傳送模式ATM等。還有多分類方法，如按使用對(duì)象可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)等。3.2局域網(wǎng)3.2.1概述特點(diǎn)局域網(wǎng)通常為一個(gè)單位所有，其地理范圍和站點(diǎn)數(shù)目均有限，典型的覆蓋范圍只有幾公里，一般局限于一幢大樓或建筑群內(nèi)，通信線路要專門敷設(shè)。局域網(wǎng)一般采用數(shù)據(jù)信號(hào)的基帶傳輸方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，誤碼率低，數(shù)據(jù)傳輸速率高，時(shí)延小，能進(jìn)行廣播或多播。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有四種：總線網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、樹型網(wǎng)。

38、這四種結(jié)構(gòu)在圖3-1中已作了簡(jiǎn)要介紹，這里就局域網(wǎng)范疇作一些補(bǔ)充?？偩€網(wǎng)中，各站直接連在總線上，一般可以使用兩種協(xié)議，一種是以太網(wǎng)使用的CSMA/CD，另一種是令牌傳遞總線協(xié)議。環(huán)型網(wǎng)中最典型的是令牌環(huán)。星型網(wǎng)采用的是集中控制，由于集線器（HUB）和雙絞線大量應(yīng)用于局域網(wǎng)，使得星型網(wǎng)以及多級(jí)星型網(wǎng)絡(luò)獲得了廣泛使用。樹型網(wǎng)只是總線網(wǎng)的變形，可以說是總線網(wǎng)的一種擴(kuò)展。傳輸媒體局域網(wǎng)可使用多種傳輸媒體，包括雙絞線、同軸電纜、光纖。l 雙絞線雙絞線是最古老又是最常用的傳輸媒體。把兩根互相絕緣的銅導(dǎo)線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合起來就構(gòu)成了雙絞線。它有非屏蔽雙絞線（Unshielde

39、d Twisted Pair，簡(jiǎn)稱UTP）和屏蔽雙絞線（Foiled Twisted Pair，簡(jiǎn)稱FTP）之分。1991年，美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA和電信工業(yè)協(xié)會(huì)TIA發(fā)布了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)EIA/TIA-568，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了用于室內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的標(biāo)準(zhǔn)。隨著局域網(wǎng)上數(shù)據(jù)傳輸速率的不斷提高，EIA/TIA在1995年將布線標(biāo)準(zhǔn)更新為EIA/TIA-568-A，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了5個(gè)種類的UTP（從1類線到5類線），后來又發(fā)展了超5類線。對(duì)傳送數(shù)據(jù)來說，最常用的UTP是5類線和超5類線，以后還會(huì)不斷更新。l 同軸電纜同軸電纜是由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線(單股實(shí)心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外

40、導(dǎo)體屏蔽層以及塑料保護(hù)外層組成的。由于外導(dǎo)體的屏蔽作用，同軸電纜具有很好的抗干擾性，所以被廣泛應(yīng)用于較高速率的數(shù)據(jù)傳輸中。同軸電纜按特性阻抗數(shù)值的不同，可分為兩類：Ø 50同軸電纜這是為數(shù)據(jù)通信所用的，用于傳送基帶數(shù)字信號(hào)，所以50同軸電纜又稱基帶同軸電纜，它可用到10 Mb/s。這種電纜按直徑又可分為細(xì)同軸電纜（直徑為0.5mm，簡(jiǎn)稱細(xì)纜）、粗同軸電纜（直徑為10mm，簡(jiǎn)稱粗纜）。在傳送基帶數(shù)字信號(hào)時(shí)，可以采用不同的編碼方法，在計(jì)算機(jī)通信中常用曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼。Ø 75同軸電纜這種同軸電纜用于模擬傳輸系統(tǒng)，可在寬帶局域網(wǎng)中用到50 Mb/s，它是有線電視系統(tǒng)

41、CATV中的標(biāo)準(zhǔn)傳輸電纜。在這種電纜上傳送的信號(hào)采用頻分復(fù)用的寬帶信號(hào)，所以75同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。l 光纖光纖具有很好的抗電磁干擾特性和很寬的頻帶，主要用于環(huán)型網(wǎng)中，但由于技術(shù)發(fā)展快，很多點(diǎn)到點(diǎn)線路也使用光纖，其速率可達(dá)100 Mb/s、1000 Mb/s。3.2.2體系結(jié)構(gòu)在20世紀(jì)80年代初期，美國電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE 802委員會(huì)首先制訂出局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)，即著名的IEEE 802參考模型，許多IEEE 802標(biāo)準(zhǔn)已成為ISO國際標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 802參考模型由于局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是總線型、環(huán)型、星型、樹型，故路由選擇可以大大簡(jiǎn)化，其高層盡可能與OSI參

42、考模型符合，802標(biāo)準(zhǔn)中只有最低的兩個(gè)層次，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。然而局域網(wǎng)的種類繁多，其媒體接入控制的方法也各不相同，這樣其數(shù)據(jù)鏈路層就比廣域網(wǎng)復(fù)雜。為了使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層不致過復(fù)雜，就將其數(shù)據(jù)鏈路層劃分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制子層（簡(jiǎn)稱LLC子層）和媒體訪問控制子層（簡(jiǎn)稱MAC子層）。在802參考模型中還包括對(duì)傳輸媒體和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的說明，這部分內(nèi)容對(duì)于局域網(wǎng)來說特別重要，但按OSI的觀點(diǎn)，這部分內(nèi)容不在OSI的環(huán)境中。圖3-2是局域網(wǎng)的802體系結(jié)構(gòu)與OSI參考模型的對(duì)比。下面簡(jiǎn)要介紹IEEE 802各層的功能。l 物理層物理層的主要功能包括：信號(hào)的編碼和譯碼；為進(jìn)行同步用的前同步碼的產(chǎn)

43、生和去除；比特的傳輸和接收等。l MAC子層局域網(wǎng)中與接入各種傳輸媒體有關(guān)的問題都放在MAC子層，而且MAC子層還負(fù)責(zé)在物理層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)無差錯(cuò)的通信。具體說，MAC子層的主要功能是：MAC幀的封裝與拆卸；實(shí)現(xiàn)和維護(hù)各種MAC協(xié)議；比特差錯(cuò)檢測(cè)；尋址等。l LLC子層數(shù)據(jù)鏈路層中與媒體接入無關(guān)的部分都集中在LLC子層，其主要功能是：數(shù)據(jù)鏈路的建立和釋放；LLC幀的封裝和拆卸；差錯(cuò)控制；提供與高層的接口，即服務(wù)訪問點(diǎn)SAP等。從局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)可以看出，局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層有兩種不同的數(shù)據(jù)單元：LLC幀和MAC幀。通常提到“幀”時(shí)是指MAC幀，而不是LLC幀。圖3-3為L(zhǎng)LC幀和MAC幀的關(guān)系示意圖

44、。圖3-3 LLC幀和MAC幀的關(guān)系其中LLC幀的幀結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，和HDLC幀非常像。由于它還要封裝在MAC幀中，所以LLC幀中無標(biāo)志字段和幀校驗(yàn)序列字段，只有四個(gè)字段，即目的服務(wù)訪問點(diǎn)（DSAP）、源服務(wù)訪問點(diǎn)（SSAP）、控制字段和信息字段。服務(wù)訪問點(diǎn)SAP實(shí)際上是LLC子層的邏輯地址，簡(jiǎn)稱SAP地址。一個(gè)主機(jī)的LLC子層上設(shè)有多個(gè)SAP，以便向多個(gè)進(jìn)程提供服務(wù)，比如主機(jī)A到主機(jī)B方向現(xiàn)在同時(shí)有兩個(gè)進(jìn)程，這兩個(gè)進(jìn)程分別通過主機(jī)A的LLC子層的兩個(gè)SAP和主機(jī)B的LLC子層的兩個(gè)SAP建立連接，因此這兩個(gè)進(jìn)程可以同時(shí)進(jìn)行。由于IEEE 802規(guī)定了不同MAC子層協(xié)議，其MAC幀的幀格式

45、各不相同，但不管哪一種MAC協(xié)議，都具有MAC地址，即每個(gè)站的物理地址。隨著局域網(wǎng)的互連，在各地的局域網(wǎng)中的站必須具有互不相同的物理地址，同時(shí)為了使用戶買到網(wǎng)卡就能把機(jī)器連到局域網(wǎng)上工作，802標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將MAC地址固化在網(wǎng)卡中，采用48bit（6字節(jié)）的地址字段，其中前三字節(jié)（高24位）由IEEE統(tǒng)一分配，世界上凡是生產(chǎn)網(wǎng)卡的廠家都必須向IEEE購買這三個(gè)字節(jié)構(gòu)成的一個(gè)號(hào)，又稱“地址塊”，地址字段的后三字節(jié)（低24位）由廠家自行分配?？梢娫诰钟蚓W(wǎng)中，MAC地址的作用就是用來找到我們所要進(jìn)行通信的計(jì)算機(jī)，網(wǎng)卡從網(wǎng)上每收到一個(gè)MAC幀，首先檢查其MAC地址，如果是發(fā)往本站的幀就收下，然后進(jìn)行其它處

46、理。這里包括以下三種幀：?jiǎn)尾盏降膸腗AC地址與本站的MAC地址相同；廣播幀發(fā)送給所有站的幀（全“1”地址）；多播幀發(fā)送給一部分站點(diǎn)的幀。 IEEE 802系列標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802委員會(huì)現(xiàn)已制定了如下13個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：802.1概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測(cè)量；802.2邏輯鏈路控制。這是高層協(xié)議與任何一種局域網(wǎng)MAC子層的接口；802.3CSMA/CD。定義CSMA/CD總線網(wǎng)的MAC子層和物理層的規(guī)約；802.4令牌總線網(wǎng)。定義令牌總線網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)約；802.5令牌環(huán)型網(wǎng)。定義令牌環(huán)型網(wǎng)的MAC子層和物理層規(guī)約；802.6城域網(wǎng)WAN。定義WAN的M

47、AC子層和物理層規(guī)約；802.7寬帶技術(shù)；802.8光纖技術(shù)；802.9綜合話音數(shù)據(jù)局域網(wǎng)；802.10可互操作的局域網(wǎng)的安全；802.11無線局域網(wǎng)；802.12優(yōu)先級(jí)高速局域網(wǎng)（100Mb/s）；802.14電纜電視（Cable-TV）。3.2.3幾種常見的局域網(wǎng)常見的局域網(wǎng)主要有：總線網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)兩種，在我國使用最廣泛的是總線網(wǎng)。 802.3總線局域網(wǎng)802.3是一種基帶總線局域網(wǎng)，通常稱為以太網(wǎng)（Ethernet），它的介質(zhì)訪問控制方法是CSMA/CD（載波偵聽多路訪問/沖突檢測(cè)）。簡(jiǎn)單地說，這是一種廣播式的網(wǎng)絡(luò)，站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)采用監(jiān)聽的方式，即發(fā)送前先監(jiān)聽網(wǎng)上有無其它站點(diǎn)

48、在發(fā)送數(shù)據(jù)，若介質(zhì)是空閑的，則該站可以發(fā)送數(shù)據(jù)；若介質(zhì)是忙的，則該站以某種方法延遲一段時(shí)間以后再傳輸。在此過程中要檢測(cè)有無沖突，如果檢測(cè)到?jīng)_突，該站立刻停止發(fā)送，并發(fā)出一個(gè)短暫的阻塞信號(hào)，按規(guī)定等待一段時(shí)間再啟動(dòng)監(jiān)聽過程。在以太網(wǎng)的發(fā)展過程，曾出現(xiàn)10BASE5、10BASE2、10BASE-T、100BASE-T、100BASE-F等類型，下面簡(jiǎn)要介紹。l 10BASE5網(wǎng)卡通過DB-15型連接器與收發(fā)器電纜（又稱AUI電纜）相連，然后再連接到收發(fā)器上，收發(fā)器再和粗纜連接。這里“10”表示信號(hào)在電纜上的傳輸速率為10Mb/s，“BASE”表示電纜上的信號(hào)是基帶信號(hào)，“5”表示每一段電纜的最大

49、長(zhǎng)度為500m。由于采用的傳輸媒體是特性阻抗為50、直徑為10mm的同軸電纜，所以這種以太網(wǎng)通常稱為粗纜以太網(wǎng)。l 10BASE2用BNC T型連接器（它有三個(gè)頭，外觀像“T”，簡(jiǎn)稱T型頭），其兩個(gè)反向頭連接兩段電纜，中間的一個(gè)頭連接到網(wǎng)卡外露的BNC插座上。它采用50、直徑為5mm的細(xì)同軸電纜，通常稱為細(xì)纜以太網(wǎng)?！?”表示每個(gè)網(wǎng)段長(zhǎng)度約為200m，準(zhǔn)確的為185m。0BASE-T0BASE-Tl 10BASE-T“T”表示雙絞線星型網(wǎng)，使用RJ-45連接器連接。10BASE-T的出現(xiàn)是局域網(wǎng)發(fā)展史上的一個(gè)非常重要的里程碑，它為以太網(wǎng)在局域網(wǎng)中的統(tǒng)治地位奠定了基礎(chǔ)。l 100BASE-T10

50、0BASE-T是在雙絞線上傳送100Mb/s基帶信號(hào)的星型快速以太網(wǎng)。用戶只要更換一張100Mb/s的網(wǎng)卡，配上100Mb/s的集線器，就可方便地由10BASE-T升級(jí)到100Mb/s，所有在10BASE-T上的應(yīng)用軟件和網(wǎng)絡(luò)軟件都可以保持不變。100BASE-TX大多使用2對(duì)5類非屏蔽雙絞線（UTP 5），一對(duì)用于發(fā)，一對(duì)用于收。l 100BASE-F100BASE-F采用光纖作為傳輸媒體，其中100BASE-FX使用2對(duì)光纖，一對(duì)發(fā)，一對(duì)收。100BASE-TX和100BASE-FX合在一起稱為100BASE-X。l 1000BASE-T1000BASE-T使用4對(duì)5類線UTP，傳輸距離位

51、25100m。l 1000BASE-SX1000BASE-SX用多模光纖和850nm激光器，距離為300550m。l 1000BASE-LX1000BASE-LX用單模光纖（距離為3km）或多模光纖（距離為300550m）和1300mm激光器。 802.5令牌環(huán)網(wǎng)在令牌環(huán)網(wǎng)中，所有的站點(diǎn)通過連接器連成一個(gè)環(huán)型，它的介質(zhì)訪問控制方法是在環(huán)上專門有一個(gè)唯一的特殊的幀稱為令牌幀，長(zhǎng)度為3字節(jié)，其中有相應(yīng)的比特指示該幀是空令牌還是忙令牌。令牌幀不停地在環(huán)上運(yùn)行，當(dāng)環(huán)網(wǎng)上某個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須截獲空令牌，將數(shù)據(jù)放在其后，此時(shí)令牌變成忙令牌將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，其它所有站點(diǎn)只能處于收聽方式而不能

52、發(fā)送數(shù)據(jù)。環(huán)上的每一個(gè)站將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(gè)站，只有目的站將數(shù)據(jù)幀復(fù)制下來，數(shù)據(jù)幀在環(huán)上轉(zhuǎn)了一圈后，最后又回到源站，源站通過對(duì)返回的數(shù)據(jù)幀進(jìn)行檢查，就知道本次的發(fā)送是否成功。當(dāng)該站發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，就釋放空令牌，以便讓其它的站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。這種環(huán)型網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生沖突，但是效率不夠高，在我國很少使用。其它幾種局域網(wǎng)如令牌總線、時(shí)隙環(huán)等在我國更少見，國際上使用也不多。這里就介紹了。3.2.4局域網(wǎng)的組成硬件組成局域網(wǎng)通常由用戶工作站、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)適配器（又稱網(wǎng)卡）、傳輸介質(zhì)及附屬設(shè)備部分組成。軟件組成局域網(wǎng)的系統(tǒng)軟件包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件、通信軟件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。協(xié)議軟件主要用

53、于實(shí)現(xiàn)物理層及數(shù)據(jù)鏈路層的某些功能，如在網(wǎng)卡中實(shí)現(xiàn)的軟件。通信軟件用于管理各個(gè)工作站之間的信息傳輸，如實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸層及網(wǎng)絡(luò)層功能的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序等。局域網(wǎng)操作系統(tǒng)是指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境上的基于單機(jī)操作系統(tǒng)的資源管理程序，主要包括文件服務(wù)程序和網(wǎng)絡(luò)接口程序。文件服務(wù)程序用于管理共享資源，網(wǎng)絡(luò)接口程序用于管理工作站的應(yīng)用程序?qū)Σ煌Y源的訪問。局域網(wǎng)的操作系統(tǒng)主要有：UNIX操作系統(tǒng)、NOVELL網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、Microsoft操作系統(tǒng)等。其中較流行的產(chǎn)品有：NOVELL公司的NetWare，微軟的Windows NT等。3.3分組交換網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展的重要里程碑是采用分組交換方式，構(gòu)成分組交換網(wǎng)。和電路交換網(wǎng)相比

54、，分組交換網(wǎng)的兩個(gè)站之間通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不存在一條物理電路供其專用，因此不會(huì)像電路交換那樣，所有的數(shù)據(jù)傳輸控制僅僅涉及到兩個(gè)站之間的通信協(xié)議。在分組交換網(wǎng)中，一個(gè)分組從發(fā)送站傳送到接收站的整個(gè)傳輸控制，不僅涉及到該分組在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所經(jīng)過的每個(gè)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間的通信協(xié)議，還涉及到發(fā)送站、接收站與所連接的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)之間的通信協(xié)議。國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)部門ITU-T為分組交換網(wǎng)制定了一系列通信協(xié)議，世界上絕大多數(shù)分組交換網(wǎng)都用這些標(biāo)準(zhǔn)。其中最著名的標(biāo)準(zhǔn)是X.25協(xié)議，它在推動(dòng)分組交換網(wǎng)的發(fā)展中做出了很大的貢獻(xiàn)。有人把分組交換網(wǎng)簡(jiǎn)稱X.25網(wǎng)。3.3.1 X.25協(xié)議的應(yīng)用環(huán)境和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)X.25建議是作為公用

55、數(shù)據(jù)網(wǎng)的用戶-網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議提出的，它的全稱是“公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中通過專用電路連接的分組式數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）之間的接口”。這里的DTE是用戶設(shè)備，即分組型數(shù)據(jù)終端設(shè)備（執(zhí)行X.25通信規(guī)程的終端），具體的可以是一臺(tái)按照分組操作的智能終端、主計(jì)算機(jī)或前端處理機(jī)； DCE實(shí)際是指DTE所連接的網(wǎng)絡(luò)分組交換機(jī)（PS），如果DTE與交換機(jī)之間的傳輸線路是模擬線路，那么DCE也包括用戶連接到交換機(jī)的調(diào)制解調(diào)器（這種情況在地區(qū)用戶線上存在的）。圖3-4所示為X.25協(xié)議的應(yīng)用環(huán)境。 需要指出，有的計(jì)算機(jī)或終端不能支持X.25建議，是非分組型終端即字符型終端，這樣的終端要進(jìn)入分組網(wǎng)

56、必須在它和分組網(wǎng)之間加分組裝拆設(shè)備PAD（Packet Assembler/Disassembler）?？梢奝AD設(shè)備實(shí)際上是一個(gè)規(guī)程轉(zhuǎn)換器，它是向各種不同的終端或計(jì)算機(jī)提供服務(wù)，幫助它們進(jìn)入分組交換網(wǎng)。ITU-T制定了關(guān)于PAD的三個(gè)協(xié)議書，即X.3、X.28和X.29，有時(shí)稱為“三個(gè)X”。X.25建議將數(shù)據(jù)網(wǎng)的通信功能劃分為三個(gè)相互獨(dú)立的層次，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層。其中每一層的通信實(shí)體只利用下一層所提供的服務(wù)，而不管下一層如何實(shí)現(xiàn)。每一層接收到上一層的信息后，加上控制信息（如分組頭、幀頭），最后形成在物理媒體上傳送的比特流，如圖3-5所示。 3.3.2物理層X.25協(xié)議的物理層規(guī)定采用X.21建議。X.21建議規(guī)定如下：Ø 機(jī)械特性：采用ISO 4903規(guī)定的15針連接器和引線分配，通常使用8線；Ø 電氣特性：平衡型電氣特性；Ø 同步串行傳輸；Ø 點(diǎn)到點(diǎn)全雙工；Ø 適用于交換電路和租用電路。由于X.21是為數(shù)字電路上使用而設(shè)計(jì)的，如果是模擬線路（如地區(qū)用戶線路），X.25建議還提供了另一種物理接口標(biāo)準(zhǔn)X.21bis，它與