計算機網絡與通信要點

1、第一章1計算機網絡的形成與發(fā)展面向終端的網絡（由一臺計算機與若干遠程終端通過通信線路按點到點方式直接相連，進行 遠程數據通信）缺點：（1）通信資源主要來源于租用現有的電話、電報網的線路，在傳輸質量和速率等方面不能滿 足數據通信的要求；傳統電話網的線路交換和電報網的報文交換方式不能在通信線路的利用率和傳輸遲延兩方面獲得很好的折中；（3）沒有統一的數據通信體制和網絡體系結構，各家網絡的發(fā)展各行其是，而且往往在同一 地區(qū)搞重復建設，但又互不兼容，網絡之間無法互通面向通信的網絡優(yōu)點：用 通信子網”的概念來研究網絡結構中的通信支持；更加強調通信資源的共享；第一次出現了 計算機通信網”的術語，從而開辟了專

2、門研究計算機網絡通信體系的 新技術領域。面向應用的網絡（資源共享”網絡體系結構模型”）計算機網絡與通信的現狀（信息高速公路,因特網（Internet）2計算機網絡的定義；一個互連的自主的計算機集合（互連是指計算機之間實現相互通信，并且相互之間能夠交換信息。自主是指計算機之間沒有主從關系，所有計算機都是平等 獨立的，自主計算機由硬件和軟件兩部分組成，完整地實現計算機的各種功能）3按傳輸技術將網絡分為廣播網（三種地址：單點地址、廣播地址、組播地址）和點-點網按規(guī)模分為局域網（相距十幾米至幾千米典型特點：距離短、通信時延小、數據速率高和誤碼率低；常采用同軸電纜作為傳輸媒質，按照總線形或環(huán)形來組織網絡

3、。高速局域網（HSLN）:用于主機與主機及主機與高速外圍設備之間的連網，采用分布式控制方法）城域網（相距幾十千米覆蓋鄰近的一群辦公室或一個城市；城域網的使用標準是分布式隊列雙總線（DQDB）；典型的城域網是由一些互連的DQDB子網組成的）廣域網（相距100千米以上廣域網地理范圍較大，常常是一個國家或一個洲，由兩個部分組成：末端系統：指運行用戶程序的計算機集合。通信子網：負責在用戶計算機之間傳輸數據。大多數通信子網也由兩部分組成：傳輸線路交換單元 ）按交換技術分為線路交換網、分組交換網和信元交換網；按帶寬分為窄帶網和寬帶網。3計算機網絡的功能；（1）擴大共享資源的地域范圍（2）提高可靠性(3)

4、促進分布式數據處理和分布式數據庫的發(fā)展(4) 提供各種通信服務(5) 提高可擴充性4通信系統模型輸入數據孑 或信號必)發(fā)送信號曲)接收信號心輸出數據川 或信號d信號是消息的表現形式，有兩種基本形式：模擬信號：信號的波形可以表示為時間的連續(xù)函數。數字信號：幅度不隨時間作連續(xù)的變化，只能取有限個離散值?；鶐盘枺何凑{制的信號直接在信道上傳輸(注意信號的帶寬)數字通信與模擬通信的比較；優(yōu)點：抗干擾性強，保密性好，設備易于集成，并且便于使用計算機技術對其進行 處理等。缺點：所有的信道頻帶比模擬通信寬得多，因而降低了信道的利用率。數據通信是指由信息源產生的數據管通過模擬傳輸還是數字傳輸的信道，按丄 一定

5、通信協址形成數據流傳送到受信者的過程。它包括數據傳輸和數據交換，以及在傳輸前后的數據處理過程。網絡協議與協議體系結構兩個概念：協議。計算機通信體系結構或協議體系結構。協議的三個要素：語法：包括諸如數據格式和信號級別等內容。語義：包括協調和差錯處置等控制內容。計時：包括速率匹配和時序等內容在網絡訪問層中，看不見”傳輸頭部，因為網絡訪問層不涉及傳輸PDU的內容。TCP/IP協議和OSI參考模型這兩個協議體系結構已經成為網絡互連通信標準的重 要基礎。TCP/IP協議是當今使用最廣泛的互連網絡體系結構，而OSI參考模型成為對通信功能進行分類的標準模型。TCP/IP協議體系結構：物理層、網絡訪問層、 網

6、際互連層、 傳輸層、應用層。OSI(開放系統互連)參考模型由ISO(國際標準化組織)開發(fā)作為計算機通信體系結構 模型和作為開發(fā)協議標準的框架。OSI參考模型由7個層次構成，每層執(zhí)行的功能簡單定義如下：(1)物理層涉及在物理媒質上非結構化比特流的傳輸，處置訪問物理媒質的機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。(2) 數據鏈路層 使經過物理鏈路的信息可靠傳輸，用必要的同步信號、差錯控制 和流量控制發(fā)送數據(幀)。(3) 網絡層為上面的各個層次提供對數據傳輸和用于連接系統的交換技術的獨立 性，負責建立、管理和終止連接。(4) 傳輸層 在端點之間提供可靠、透明的數據傳輸，提供端點的差錯恢復和流量控制。

7、(5) 會話層為應用程序之間的通信提供了控制結構，建立、管理和終止應用程序之間的連接(會話)。(6) 表示層為各個應用進程提供在數據表示差異上的獨立性。(7) 應用層 提供對應用OSI環(huán)境的訪問，還提供各種分布式的信息服務。協議體系結構模型TCP/IP |OSlX/ J應用足1應用層(傳輸層) t主機至主機會話層網麻互連展慎輸層網絡訪問層網絡層數據鏈路層物理層-硬件軟件f周件用戶空側操作系統圖中示出了 TCP/IP協議巢和OSI體系結構的各個層次， 并簡要說明了兩者之間功能上的對應關系.圖中也給出了 實現各個層次的常用手段或方式。標準化優(yōu)點：確保符合標準的設備與部件有巨大的市場，這將降低生產成

8、本，提高質量，使用戶受益。允許不同廠商生產的產品相互通用，使用戶對設備的選擇有更大的自由度。同時也應看到標準的應用帶來的問題：采用標準傾向于將技術狀況凍結起來。對同一領域或設備，存在多個標準。第2章數據通信技術基礎數據通信研究的內容劃分為以下三個基本方面：數據傳輸數據編碼數據交換單工(simplex):信號只沿單方向傳輸；一端是發(fā)射機，另一端是接收機。半雙工(half-duplex):傳輸的兩端都可以發(fā)射，但是每次只允許一端發(fā)射。全雙工(full-duplex):兩端可以同時發(fā)射。基帶傳輸：將基帶信號進行傳輸的方式。(基帶是指未經調制變換的信號所占的頻帶)頻帶傳輸：將基帶信號通過某種頻率變換(

9、例如調制，不局限于頻率 )后利用模擬信道進行傳輸的方式。信號是數據的表達形式。數據傳輸的優(yōu)點：數字技術的優(yōu)勢數據完整性帶寬的有效利用安全性與保密性統一性衰減向傳輸工程師提出了如下三個需要考慮的問題：接收到的信號必須有足夠的強度；信號的電平必須保持足夠高以便超出噪聲，保證信號可以被正確地接收； 衰減是頻率的遞增函數。三個需要考慮問題的解決方法第一個問題和第二個問題可以通過加強信號強度和使用放大器或轉發(fā)器來加以解 決。第三個問題對于模擬信號尤其值得注意。因為衰減量是頻率的函數，它隨頻率的變化而變化，所以接收到的信號會產生畸變，從而減少了信號的可理解性。為了解決這個問題，可采用不同的技術使經過某頻帶

10、的衰減保持均衡。信道容量的概念在給定條件下，通過指定的通信路徑或信道所能夠獲得的最大數據傳輸速率稱為信道容量(C)。與信號容量相關的 4個概念：數據傳輸速率：這是數據通信能夠達到的速率，其單位是b/s(比特/秒)。信道帶寬：這是由發(fā)射機和傳輸媒質的特性所限定的傳輸信號的帶寬，通常以Hz或周/秒為單位 。噪聲：通信路徑上噪聲的平均電平 。差錯率：錯誤發(fā)生的比率。當發(fā)射 0接收到1或者發(fā)射1接收到0時，便算產生 了一個差錯。奈奎斯特公式理想信道的最高信號傳輸速率在無噪聲信道中，數據傳輸速率的制約因素是信號帶寬奈奎斯特公式成立：理想帶通信道的最高波形傳輸速率C = 2WlbM (Baud)式中，W是

11、信號帶寬，M是離散信號或電平的數目香農公式 信道的極限信息傳輸速率信號平均功率(S/N) =10log噪聲平均功率C = Wlb (1 + S/N)(b/s)式中，C是以b/s為單位的信道容量， W是以Hz為單位的信道帶寬，S/N是平 均信號噪聲功率比。數字信號的編碼形式OiOi(0IIII I li T偽三辿制碼曼徹斯特編碼； ! |!|II；IIII1II1!IItI I I w t /|/ I O I L> U I j I / I會JTWHJTLfirLTLLrTLb數字數據轉換為模擬信號的基本調制技術比較簡單，有三種：幅移鍵控(ASK) 載波的振幅隨基帶數字信號而變化。例如，“0

12、対應于無載波輸出，而“ 1對應于有載波輸出。頻移鍵控(FSK)載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，“ 0對應于頻率fl，而“ 1対應于頻率f2。相移鍵控(PSK)載波的頻率隨基帶數字信號而變化。例如，“ 0對應于頻率fl，而“ 1対應于頻率f2。模擬數據的數字信號編碼：編碼過程中使用到的兩個主要技術：脈碼調制(PCM) PCM的基礎是取樣原理(1最大主頻率兩倍的速率進行取樣 2 要生成PCM數據，PAM樣本必須被量化。就是說，每個 PAM脈沖用一個n比特 整數近似。比如n = 3時，要近似PAM脈沖可以用8 = 23個電平值來實現， 量化后 的脈沖和編碼后的比特流)增量調制(DM ) 用于提

13、高PCM的性能或降低其復雜性的技術有多種，其中使用最廣的一種PCM的替代方案是增量調制(DM)?；灸M數據的調制技術有：調幅(AM)、調頻(FM)和調相(PM)。擴頻基本思想是將攜帶信息的信號擴散到較寬的帶寬中，用以加大干擾及竊聽的難 度 電路交換的基本原理是在源端和目的端間實時地建立起電路連接，構成一條信息通 道，專供兩端用戶通信。分組交換：在分組交換中，數據以短分組的形式傳輸，分組長度一般為1000字節(jié)。如果發(fā)送端有更長的報文需要發(fā)送，那么這個報文被分割成一個分組序列。每個分 組由控制信息和用戶數據兩部分組成。分組交換相對于電路交換來說有 以下幾個優(yōu)點線路的效率較高分組交換網絡能夠完成數

14、據率之間的轉換。當電路交換網絡中的通信量變得非常擁擠時，某些呼叫會被阻塞，直到網絡負荷有 所減輕。在分組交換網絡中，分組仍然能夠被接收，只是傳遞的時延增長。能夠使用優(yōu)先級別三種時延：傳播時延：信號從一個節(jié)點傳播到下一個節(jié)點所需的時間。傳播時間：發(fā)送器向外發(fā)送一塊數據所需的時間。 節(jié)點時延：節(jié)點在交換數據時完成必要的過程所需 的時間。通信交換技術對比電路左換7數據報分組立換虛電路分組交換專用的傳輸通路沒有專用通路沒有專用通路#號數據連接傻輸分組棲輸分組樓輸足夠快.可交互足夠快*可交互足夠快，可交互報文丟保存分組在傳遞出去之前可能要保分組在傳遞出去之前 妙尿 存.* -在整個會話過程建立鬱為袖爪分

15、組建盒路由為整個會話過程建立蟹呼叫建立時延傳輸時延可忽 略分組傳輪時延呼叫建立時延；分組繇時延如果披叫方忙，則蠱回忙倍號如果分組沒有交ft可能會通 知發(fā)送方向發(fā)送方通知連接被否決趙負荷可能會阻塞呼叫的建 立t對于已建龍的呼叫沒有時 延超負荷合增加分組時延超員荷可能會阻塞呼叫的建 立；增加分組時延機電式或計算機式交換節(jié)點用 戶負責對報文丟失的保護小型交換節(jié)點網貉可能會對單 個分組負責小型交換節(jié)點網絡可能會對 單個分組負責通常沒有速率或編碼的轉換有速率和編碼轉換有速率和編碼轉換固定帶寬傳輸動恚使用帶寬動態(tài)使用帶寬 j在呼叫建立后就沒有額外的開 銷出特每亍分組中都有額外的開銷比 特每個分組中都有額外

16、的百£1ATM是異步傳輸模式，ATM信元(cell)是固定長度的分組， 共有53字節(jié)，前面的5 字節(jié)為信頭，主要完成尋址的功能；后面的48字節(jié)為信息段，用來裝載來自不同用戶、不同業(yè)務的信息。ATM不是基于HDLC的。相反，ATM基于一種稱為信元的全新的幀格式，它使用的處理開銷最少。什么編碼是自身帶有時鐘信號：曼切斯特編碼第三章數據鏈路控制數據鏈路控制要求和目標幀同步：數據以數據塊的形式發(fā)送，這些數據塊簡稱為幀。每個幀的開始和結束 必須可以辨別。流量控制：發(fā)送站點發(fā)送幀的速度不得超出接收站點接納這些幀的速度。差錯控制：由傳輸系統引起的比特差錯必須被校正。停止等待流量控制：源 給定報文

17、M =1010001101(10 bit)模式 P = 110101(6 bit)FCS R =由計算得出(5 bit)(2) 報文 M 乘以 25，得到 101000110100000ItOIOIOlID T戶十 1101 們)101000110100000<-2u/W101I I 10111 I 01011II0ID)11110丨iOLOl101100I I：OOIOunim得到的數值除以 P：譏匸12nM加上余數(R = 01110)之后得到了傳輸用的T = 101000110101110。(5)如果沒有差錯，接收方接收到E(X)就是發(fā)送方T(X)原封未動。這個接收到的幀除以P后得

18、到：I IO IOIO 1 I O/j | o | o | y o | 00() 1 I (> 1 O M I (>L 1 1 <) II I “ g I1 1 1OlOI I I I 1 UI g 1 " II 01 I 1 1I t O I O IIkQlUl1 g 1 " 1 OOOOO差錯控制：差錯檢測肯定確認。超時后重傳。否認與重傳。自動重發(fā)請求(ARQ)。ARQ所起的作用就是使不可靠的數據鏈路變得可靠。有三種ARQ已經形成標準。停止等待(stop-and-wait)ARQ。停止等待 ARQ的主要優(yōu)點是簡單易行。它的主要缺點在于停止等待本身是一種

19、低效率的機制。如果采用滑動窗口技術，則能夠提供更高的線路利用率。在這種情況下，有時它被 稱為連續(xù)ARQ。返回 N 幀(go-back-N)ARQ。選擇拒絕(selective repeat)ARQ。可能出現兩種類型的差錯：第一種差錯是到達目的站點的幀可能已經被損壞。第二種差錯是確認幀損壞。高級數據鏈路控制(HDLC)HDLC定義了三種類型的幀：信息幀(I幀)攜帶的是向用戶傳輸的數據。監(jiān)控幀(S幀)在未使用捎帶技術時提供了ARQ機制。無編號幀(U幀)提供了增補的鏈路控制功能。HDLC的操作涉及了三個階段：首先，雙方中有一方要初始化數據鏈路，使得幀能夠以有序的方式進行交換。在這 個階段中，雙方需要

20、就各種選項的使用達成一致。其次，在初始化之后，雙方交換用戶數據和控制信息，并且實施流量和差錯控制。 最后，雙方中有一方要發(fā)出信號來中止操作。解釋數據傳遞過程或給出一段文字畫出相應的圖第四章 多路復用與信道共享技術多路復用技術：頻分多路復用 (FDM) 時分多路復用(TDM)波分復用(WDM)碼分復用(CDM)空分復用(SDM)記住字母簡稱多路復用是一種將若干彼此無關的信號合并成一路復合信號并在一條公用信道上 傳輸，到達接收端后再進行分離的方法。多路復用技術包含信號復合、傳輸和分離三個方面的內容。頻分多路復用是按照頻率參量的差別來分割信號的。把信道的可用頻帶分割為若干 條較窄的子頻帶，每條子頻帶

21、都可以作為一個獨立的傳輸信道用來傳輸一路信號。為了防止各路信號之間的相互干擾，相鄰兩個子頻帶之間需要留有一定的保護頻帶。話音信號頻分多路復用系統需妥善處理好兩個問題：防止串話、減少互調噪聲。頻分多路復用(FDM)優(yōu)缺點主要優(yōu)點在于實現相對簡單，技術成熟，能較充分地利用信道頻帶，因而系統效率 較咼。主要缺點：保護頻帶的存在大大地降低了FDM技術的效率；信道的非線性失真改變了它的實際頻帶特性，易造成串音和互調噪聲干擾；所需設備量隨輸入路數增加而增多，且不易小型化；頻分多路復用本身不提供差錯控制技術，不便于性能監(jiān)測。因此，在實際應用中， FDM正在被時分多路復用所替代。時分多路復用通信是指各路信號在

22、同一信道上占有不同時間間隙進行通信。目前常用的TDM有兩種：同步時分多路復用(比特交錯TDM比特交錯TDM、字符交錯TDM用于異步終端系統。)和統計時分多路復用。統計時分多路復用(STDM) STDM兩種子幀的格式：每幀一源的格式：幀末尾標志與總幀末尾標志相同。每幀多源的格式：在一幀中包含多個數據源的數據，此時除了需要指明數據源的 地址外，還要給出數據字長。STDM存在的一些潛在的技術缺陷：時延問題。STDM常用的三種緩沖控制技術:同信道信號傳輸異信道信號傳輸降低時鐘，減緩數據吞吐量。波分復用就是光的頻分復用。碼分復用(CDM)，更常稱為碼分多址(CDMA)。CDMA系統發(fā)送的信號有很強的抗干

23、擾能力，其頻譜類似于白噪聲。CDMA系統的一個重要特點就是各站的碼片序列不僅必須各不相同，而且還必須互相正交每個比特時間再劃分為 m個短的間隔，稱為碼片(chip)。通常m的值是64或128。CDMA的每個站被指派一個唯一的m bit碼片序列。要發(fā)送比特1，則發(fā)送它自己的m bit碼片序列；要發(fā)送比特 0,則發(fā)送該碼片序列的二進制反碼。例如，指派給 S站的8 bit碼片序列是00011011。當S站發(fā)送比特1時，就 發(fā)送序列00011011，而當發(fā)送比特 0時，就發(fā)送序列 11100100。習慣上，S站的碼片序列記為(-1-1-1+1+1-1+1+1) S站發(fā)送數據110，碼片序列為(-1-1

24、-1+1+1-1+1+1)T站發(fā)送數據110,碼片序列為(-1-1+1-1+1+1+1-1)PT站躱送的信號叭 -tFH|fILi_TULTLn_'1I 91 1 1i1 pH 一1 LI ! *LFL i -妨站的碼片序列*s站炭送的伯號昆U LI廠_ =H，規(guī)格化內積掙込Ii i 口 ： 一 rWfCSMA/CD的全稱是帶沖突檢測的載波偵聽式多址接入方式”，它是1-堅持型CSMA方式的一種改進形式第1步：新幀進入緩沖器，等待發(fā)送；第2步：監(jiān)測信道。若信道空閑，啟動發(fā)送幀，發(fā)完返回第1步；否則，若信道忙碌，繼續(xù)；第3步：轉至第2步。選擇題： CSMA/CD控制規(guī)則相對于 1-堅持型C

25、SMA增加了如下三點：(1) 邊說邊聽”(LWT。(2) 強化干擾 ” (jamming)(3) 基本等待時間”(BWT)第1點保證盡快確知碰撞發(fā)生和盡早關閉碰撞發(fā)生后的無用發(fā)送，這有利于大 大提高信道利用率；第2點可以提高網絡上所有工作站對于碰撞檢測的可信度，保證了分布控制的一致性；第3點能大大提高對一個發(fā)送幀的確認概率。令牌”(Tokenj也稱為 通行證”或 標記”，它是用于分配和調度共享信道資源的一 種控制碼型，是一個網絡工作站接入并占用媒質資源的權力象征。令牌的忙或閑狀態(tài)代表信道是否空閑以供節(jié)點站接入使用。環(huán)接I1RI主嬰包括兩個部件；環(huán)蹄連接器 和壞接I I控制器。II比 一*削魚

26、I第五章局域網局域網的體系結構由 OSI參考模型中的低三層（物理層、數據鏈路層、網絡層）組成。 決定局域網特性的三個主要技術是：傳輸媒質、拓撲結構和媒質訪問控制方法，最重要的是最為重要的是媒質訪問控制方法。局域網的典型特性是高數據傳輸率、短距離以及低誤碼率媒質訪問控制方法：是指將傳輸媒質的頻帶有效地分配給網絡上各站點的方法。常用的局域網媒質訪問控制技術有：載波監(jiān)聽多路訪問-沖突檢測（CSMA/CD）技術；令牌控制技術；令牌總線控制技術；光纖分布數據接口 （FDDI）技術。局域網常用的網絡拓撲結構有：總線形拓撲；環(huán)形拓撲；星形拓撲。邏輯鏈路控制（LLC）子層LLC層的功能主要是完成在網絡的兩個節(jié)

27、點之間一條點-點或多點鏈路上的數據幀傳輸控制。LLC層還包括以下兩項功能：（1）差錯控制；（2）流量控制。LLC層中還提供本應在 OSI參考模型第三層提供的兩項附加功能：（1）數據報服務（無連接服務）；（2）虛線路服務（面向連接的服務）。物理地址或 MAC地址，就是通常所說的計算機的硬件地址（hardware address）。局域網中包括三種幀：單播幀，即收到的幀的 MAC地址與本站的硬件地址相同。廣播幀，即發(fā)送給所有站點的幀（全1地址）。多播幀，即發(fā)送給一部分站點的幀以太網中使用交換式集線器，又稱為交換機，可明顯地提高網絡的性能。交換式集線器的主要特點是：所有端口平時都不連通。當工作站需要

28、通信時，交 換式集線器能同時連通許多對的端口，使每一對相互通信的工作站都能像獨占通信 媒質那樣無沖突地傳輸數據。通信完成后，就斷開連接。利用交換式集線器可以很方便地實現虛擬局域網(VLAN)VLAN的優(yōu)勢：可以控制廣播風暴的產生。提高了網絡的整體性能和安全性。網絡管理簡單、直觀。劃分VLAN的考慮：廣播控制是基于網絡性能的考慮。安全性是基于數據安全的考慮。靈活性和可擴展性是基于組織結構的考慮MAC幀結構IEEE802.5令牌環(huán)網使用了兩種幀結構：令牌幀結構和數據幀結構。學節(jié).M6SD AC r：l 適溺定界箝起一軸控制INFOfa息空比一訪伸控制一目妁地址FC 幀較榦詰束生界蒂$隹一源地址FS

29、-fcUfc也光纖分布式數字接口 (FDDI)是一種以光纖作為傳輸媒質的高速令牌環(huán)網。FDDI可以用于高速局域網或城域網中，它的拓撲結構采用雙環(huán)連接(一個主環(huán)， 一個副環(huán))，環(huán)的周長可達100 km，環(huán)上最多可容納 500個節(jié)點。FDDI的站共有4種：單向連接站(SAS)、雙向連接站(DAS)、單向連接集中器(SAC) 和雙向連接集中器(DAC)。SAS只能通過集中器連接到主環(huán)上，當SAS與主環(huán)的連接中斷或掉電后，對環(huán)路沒有任何影響 萬兆以太網特征：(1) 萬兆以太網結構簡單、管理方便、價格低廉。(2) 采用萬兆鏈路互連，甚至4個萬兆鏈路捆綁互連可達到40 GHz的寬帶。采用萬兆以太網，網絡管

30、理者可以用實時方式，也可以用歷史累積方式輕松地看到第二層到第七層的網絡流量。(4)以太網的可平滑升級保護了用戶的投資可實現無縫的升級。萬兆以太網與傳統以太網的不同之處在于：(1) 萬兆以太網在數據鏈路和物理層上包括了專供城域網和廣域網使用的新接口。(2) 萬兆以太網只以全雙工模式運行，而其他類型的以太網都允許半雙工運行模式。(3) 萬兆以太網不支持自動協商。自動協商功能的目的是方便用戶，但在實際中卻證明是造成連接性障礙的主要原因。第6章城域網局域網的缺點：首先，連接局域網的三個主要連網設備(網橋、路由器和網關 )的速率卻仍停留在很低的速率，使之成為傳輸的瓶頸所在。其次，連網設備必須具有從高速到

31、低速，再由低速到高速的轉換功能，造成設備 的軟硬件十分復雜，不僅效率低，而且價格昂貴。此外，新的調整數據通信業(yè)務不斷出現，諸如大企事業(yè)單位的計算機輔助設計和 制造系統 (CAD/CAM) 、信息系統的分布式處理、 大容量文件傳輸以及圖像信號， 特 別是多媒體信號的傳輸等都需要一個高速綜合網絡的支持 與局域網相比，城域網有兩個基本特點： 首先，信息傳輸距離從局域網的幾千米擴展到城域網的50 km。其次，局域網通常只限于傳輸計算機數據，而城域網必須傳輸很寬范圍的業(yè)務，不 僅有數據，而且有語音和圖像。兩者也不是截然不同的，特別是隨著高速局域網 (HSLAN) 的出現，兩者間的界限 變得越來越模糊。I

32、EEE802.6 DQDB 城域網的主要特點是：(1) 面向公用網應用和多用戶環(huán)境。(2) 以公用接入寬帶媒質為基礎，寬帶傳輸媒質(光纜 )可以采用多種拓撲方式 。(3) 服務范圍主要覆蓋一個城市及其郊區(qū)。(4) 為了擴展服務范圍，可以通過公用轉接網來互連相距較遠的不同 MAN 。(5) MAN 的初期業(yè)務主要是數據業(yè)務，其長期目標是支持綜合的寬窄帶業(yè)務，包括 數據、圖像和語音。(6) MAN 的主要用戶是企事業(yè)用戶，特別是大型企事業(yè)用戶。 從業(yè)務供給的角度來看， MAN 可以提供下述三種承載業(yè)務來支持各種寬窄帶業(yè)務：(1) 無連接業(yè)務。(2) 面向連接的等時業(yè)務。(3) 面向連接的非等時業(yè)務

33、。 下一代 MAN 必須具備以下特點 ：可擴展性費用低。支持各種下一代業(yè)務。 支持傳統話音業(yè)務。強大易用的網管。健壯性。與 AON 相比， PON 具有以下優(yōu)勢： 體積小，設備簡單，安裝維護費用低，投資相對也較小。 組網靈活，拓撲結構可支持樹形、星形、總線形，以及混合型、冗余型等網絡 拓撲結構。安裝方便，它有室內型和室外型。 其室外型可直接掛在墻上， 或放置于“ H桿上, 無須租用或建造機房。而有源系統需進行光電、電光轉換，設備制造費用高，要使 用專門的場地和機房，遠端供電問題不好解決，日常維護工作量大。適用于點對多點通信，僅利用無源分光器就可實現光功率的分配。 純媒質網絡，徹底避免了電磁干擾

34、和雷電影響，極適合在自然條件惡劣的地區(qū) 使用。從技術發(fā)展角度看，無源光網絡擴容比較簡單，不涉及設備改造，只需設備軟 件升級，硬件設備一次購買，長期使用，為光纖入戶奠定了基礎，使用戶投資得到保證。在PON上實現基于 ATM信元的傳輸，即 ATM-PON(簡稱APONAPON系統中的測距過程分為三個子過程：靜態(tài)粗測距、靜態(tài)精測距和動態(tài)精測距PS-PON和 WDM-PON 的一些特性進行比較帶寬(2) 功率預算(3) 靈活性(4) 安全性基于以太網的無源光網絡，簡稱EPON，是一種新的PON技術，EPON是一種采用點到多點網絡結構、無源光纖傳輸方式GPON最新一代寬帶無源光綜合接入標準，具有高帶寬、

35、高效率、大覆蓋范圍、用 戶接口豐富等眾多優(yōu)點下一代PON的主要技術特征包括：(1) 10 Gb/s及以上的傳輸速率。(2) 更高的分路比。(3) 更強的組網能力。(4) 對EPON、GPON的兼容性。下一代的 PON技術主要包括 IEEE推動的10G-EPON 和FSAN推動的NG-PON。 目前相關基于FPGA的10G-EPON芯片和設備已經出現。FSAN也于2006年開始開展下一代 PON(FSAN 稱為NG-PON)的研究。業(yè)界普遍的看法是，整體上 10G-EPON在成熟度上走在 NG-PON前面。第七章廣域網局域網使用的協議主要在數據鏈路層(還有少量物理層的內容 )，而廣域網使用的協議

36、在網絡層。在廣域網中的一個重要問題就是路由選擇。相距較遠的局域網通過路由器與廣域網相連，組成了一個覆蓋范圍很廣的互連網。 廣域網所提供的兩類服務：無連接的網絡服務(數據報服務)和面向連接的網絡服 務(虛電路服務)。無連接的網絡服務中主機可隨時發(fā)送數據，分組獨立地選擇路由，網絡服務是不可 靠的，不能保證服務質量。面向連接的網絡服務中在服務前發(fā)出虛呼叫，建立一條虛電路，所有分組都必須 沿著這條虛電路傳送，完成后虛電路保證服務質量。項目虛電路數據報連接的建立必煩有不建立目的站地址僅在連接階段便用每個分組都有地址路由選擇在虛電路建立時進行每個分組獨M選擇路 由路由器故障所有通過故障路由器的虛 電路都不

37、陡工作只影響部分分組分組順序按絶序到達不能按嶼序到達端到端的豊惜班理由通信子網負責由主機負責端到端的流量處理由通信子網負責由主機負責為了提高數據傳送的效率，許多廣域網都采用層次編址方案最簡單的層次地址方案就是把一個地址分成前后兩部分。前一部分表示分組交換機，后一部分表示連接在分組交換機上的計算機II. II11.111:勺站|下站11.11空換機1【的1X113. 31P. II蚊磁機P.2la計炸機也廣域網中的地圳和變拱機中的許堀蹄山屈T-#1交換機132(H)>|席機在r璋網中曲世址和龍抉機中的的憂爲曲衣L悩|曲呻由表Iff A 2的跡|鼻目的站 F姑目胡規(guī)下一站目的站下一皚o 1-

38、13| 15Q2322 22 23Jaj13J4J44444O圖7百團7占中每入節(jié)點的路宙表節(jié)點1的卑曲4Wjiii的朋也袤卄點的幽由衣節(jié)慮的離山盍M的站 F站II的站F站冃的站下一站怦的姑下一甘111 1-r343+42234 44*3圖7.7對圖"5便用了款認路由的簡化路由農路由選擇算法的要求是：(1) 正確性和完整性，即能正確而迅速地將分組從源節(jié)點傳送到目標節(jié)點；(2) 簡單性，算法在計算上應簡單，實現方便，相應的軟件開銷少；(3) 健壯性，算法應能適應網絡拓撲的變化(如某節(jié)點損壞)和通信量的變化，并選擇新的路由；(4) 穩(wěn)定性，算法應是可靠的，即不管運行多久，保持正確性而不發(fā)

39、生振蕩；(5) 公平性和最優(yōu)化，既要保證每個節(jié)點都有機會傳送信息，又要保證路由選擇 最佳。路由選擇可分為兩大類：非自適應路由選擇(1 .擴散式和選擇擴散式 2.隨機式3 固定路由法)與自適應路由選擇( 1分布式路由選擇策略 2集中式路由選擇 策略3混合式路由選擇策略)。非自適應路由選擇也稱為靜態(tài)路由選擇，它根據網絡的一般運行規(guī)律，預先計算好路由表。自適應路由選擇也稱為動態(tài)路由選擇，它總是根據網絡當前流量和拓撲來選擇最佳路由。如何制作這樣的路由表常用的方法是將網絡內任何兩個節(jié)點之間的最短通路事先計算好，然后根據這些最 短通路制成路由表，存放在各個節(jié)點中。每個分組都可在所到達的節(jié)點中查找到下 一步

40、應轉發(fā)到哪一個節(jié)點 (即下一站節(jié)點或后繼節(jié)點 )。可見，這種路由選擇策略的 關鍵就是要算出給定網絡中任何兩個節(jié)點之間的最短通路0(2)-0(4).4妙&ug!-【L. 4右4Cd 2-血4. ”a虹4-畀1. 1- 4,號:h4-1. 2. 3. J.勺”空hIf4-5-1. 乳 4.4.2-J-1*最后就得岀以節(jié)點1為根的最短通路樹 和節(jié)點1的內存中的路山表。目的節(jié)”點肩堆節(jié)點2234445464暈短通路數(b)節(jié)點I貉由衷分布式路由選擇策略每個節(jié)點周期性地從相鄰的節(jié)點獲得網絡狀態(tài)信息，同時也 將本節(jié)點做出的決定周期性地通知周圍的各節(jié)點，以使這些節(jié)點不斷地根據網絡新 的狀態(tài)更新其路由

41、選擇決定。整個網絡的路由選擇經常處于一種動態(tài)變化的狀態(tài)策略特點：各個節(jié)點的路由表相互作用。兩中基本算法：(1)距離向量算法；(2)鏈路狀態(tài)算法。一個分布式的路由選擇算法包括以下三個要素，即(1) 對于網絡的某種特性的測量過程；(2) 關于如何傳播上述特性的測量結果的協議；(3) 如何計算出所確定的路由。集中式路由選擇策略的核心是網控中心(NCC) ，NCC負責全網狀態(tài)信息的收集、路由計算及路由選擇的實現。集中式路由選擇策略的最大好處是：各個節(jié)點不需要進行路由選擇計算，較容易 得到更精確的路由最優(yōu)化，同時還消除了路由不斷變來變去的振蕩”現象集中式路由選擇策略存在著兩個較嚴重的缺點：一個缺點是在離

42、NCC較近的地方通信量的開銷較大。另一個更嚴重的缺點是可靠性問題。擁塞(congestion):對資源的需求可用資源。網絡擁塞往往是由許多因素引起的。擁塞控制與流量控制的關系密切，它們之間也存在著一些差別。擁塞控制是一個全局性的過程，涉及到所有的主機、所有的路由器，以及與降低網 絡傳輸性能有關的所有因素。流量控制往往指在給定的發(fā)送端和接收端之間的點對點通信量。進行擁塞控制需要付出代價。擁塞控制可以分為開環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方法。 開環(huán)控制方法就是在設計網絡時事先將有關發(fā)生擁塞的因素考慮周到，力求網絡 在工作時不產生擁塞。閉環(huán)控制是基于反饋環(huán)路的概念。屬于閉環(huán)控制的措施有以下幾種：(1) 監(jiān)測網

43、絡系統以便檢測到擁塞在何時、何處發(fā)生；(2) 將擁塞發(fā)生的信息傳送到可采取行動的地方；(3) 調整網絡系統的運行以解決出現的問題。 防止網絡擁塞的方法 ：(1) 緩沖區(qū)預分配法(2) 許可證法(3) 分組丟棄法 第 八章 網絡互連 網絡互連：將分布在世界上不同地理位置的同構或異構網絡連接起來，構成更大規(guī) 模的互連網絡，以實現信息交換、資源共享。網絡互連的目標提供一個無縫的通信系統 網絡互連主要有以下幾種類型：LAN-LANLAN-WANLAN-WAN-LANWAN-W AN 實現將上述網絡互相連接起來的設備稱為網絡互連設備，包括： 中繼器 (repeater) ：一種物理層設備，僅用來放大或再

44、生較弱的信號。網橋(bridge):工作在數據鏈路層上實現同構型網絡互連的設備 路由器 (router) ：是在網絡層上實現網絡互連的設備。網關(gateway):也稱為網間連接器、信關或聯網機。如果高層協議不相同的兩個網 絡要互相連接，就需要使用網關。集線器(hub):常見的網絡連接設備，常用于構建LAN或LAN中的一個網段 。網際協議(IP)是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一，也是最重要的因特網標準協 議之一。與IP協議配套使用的還有4個協議：地址解析協議(ARP)、逆地址解析協議(RARP) 、因特網控制報文協議 (ICMP 允許主機或路由器報告差錯情況和異常情況。)和因特網組管理

45、協議(IGMP用來進行多播(multicast)的 )。IP 地址的編址方法共經過了如下三個歷史階段(1) 分類的 IP 地址。 (2) 子網的劃分。 (3) 構成超網IP地址由網絡號(net-id)和主機號(host-id)兩級組成。網絡號標志一個網絡，由 Internet 網絡信息中心 (NIC) 負責分配。主機號標志某網絡中的一個主機。IP地址：=網絡號 , 主機號 符號“：=”表示定義為32 bis5類IP地址A類、B類和C類地址的網絡號字段分別為1字節(jié)、2字節(jié)和3字節(jié)，相應的主機號字段分別為3字節(jié)、2字節(jié)和1字節(jié)。A類地址：可標志最大網絡數為126個，第一字節(jié)的選值范圍是1126,如

46、80.120.106.26，每個網絡中的最大主機數為16777214。B類地址：可標志最大網絡數為16382個，第一字節(jié)的選值范圍是128佃1,如202.114.88.10，每個網絡中的最大主機數為65534。C類地址：可標志最大網絡數為2097150，第一字節(jié)的選值范圍是192223,如194.123.45.7,每個網絡中的最大主機數為254。IP地址有時可用來指明一個網絡的地址，此時其主機號字段置全零。如20.0.0.0和201.123.58.0都是指某網絡的地址。IP地址的重要特點：(1) 每個IP地址都由網絡號和主機號兩部分組成。(2) 實際上IP地址是標志一個主機(或路由器)和一條鏈路的接口(3) 用轉發(fā)器或網橋連接一起來的若干個局域網仍為一個網絡，因為這些局域網都具有同樣的網絡號。具有不同網絡號的局域網必須使用路由器進行互連。(4) 在IP地址中，所有分配到網絡號的網絡(不管是范圍很小的局域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網)都是平等的。劃分子網的基本思路如下：(1) 一個擁有許多物理網絡的單