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1、計算機應(yīng)用專業(yè)系列教材計算機網(wǎng)絡(luò)第三章 計算機網(wǎng)絡(luò)的通信子網(wǎng)1.掌握信道帶寬與傳輸速率之間的關(guān)系。2.掌握通信子網(wǎng)的組成。3.掌握中繼與交換、調(diào)制與解調(diào)制、編碼與解碼的概念。4.掌握TCP/IP規(guī)程的主要內(nèi)容。5.掌握IEEE802.3協(xié)議。6.掌握網(wǎng)絡(luò)互連的基本技術(shù)和設(shè)備：集線器、網(wǎng)橋、路由器和網(wǎng)關(guān)。7.理解通信子網(wǎng)和高層應(yīng)用分離的原則。8.理解主要物理通信信道的種類及性能。9.理解幾種重要的信道復(fù)用技術(shù)。10.理解波特率和比特率的概念。11.了解虛擬網(wǎng)絡(luò)的概念。12.了解新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向。 3.1 通信子網(wǎng)概述掌握通信子網(wǎng)的概念通信子網(wǎng)(communication subn

2、et，或簡稱子網(wǎng))是由用作信息交換的節(jié)點計算機NC和通信線路組成的獨立的通信系統(tǒng)，它承擔(dān)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和交換等通信處理工作。3.1 通信子網(wǎng)概述子網(wǎng)：通常在談到廣域網(wǎng)時才有意義，它指由網(wǎng)絡(luò)經(jīng)營者擁有的路由器和通信線路的集合。子網(wǎng)的功能是把信息從一臺主機傳到另一臺主機。在大多數(shù)廣域網(wǎng)中，子網(wǎng)由兩個不同的部件組成，即傳輸線和交換單元。傳輸線也稱線路、信道和干線?？梢越柚鷤鬏斁€在接點之間傳送比特流。交換單元是一種特殊的計算機，用于連接兩條或更多傳輸線，實際應(yīng)用中被稱為分組交換節(jié)點、中介系統(tǒng)、數(shù)據(jù)交換等。3.1 通信子網(wǎng)概述當通過中間路由器把分組數(shù)據(jù)從一個路由器發(fā)往另一個路由器時，分組數(shù)據(jù)

3、會完整地被每個中間路由器接收并存放起來。當需要的輸出線路空閑時，該分組數(shù)據(jù)就被轉(zhuǎn)發(fā)出去。使用這種原理的子網(wǎng)被稱作點到點、存儲轉(zhuǎn)發(fā)或分組交換子網(wǎng)。幾乎所有的廣域網(wǎng)（除了使用衛(wèi)星的以外）都使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)子網(wǎng)。3.1 通信子網(wǎng)概述主機：有時也稱作端點系統(tǒng)(end system)，不是子網(wǎng)的一部分。子網(wǎng)和主機構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)?；ヂ?lián)網(wǎng)：由各種網(wǎng)絡(luò)的連接形成。3.1 通信子網(wǎng)概述TCP/IP協(xié)議其中IP協(xié)議用來給各種不同的通信子網(wǎng)層或局域網(wǎng)提供一個統(tǒng)一的互連平臺，TCP協(xié)議則用來為應(yīng)用程序提供端到端的通信和控制功能。3.2 數(shù)據(jù)通信基本知識掌握波特、波特率、比特率的概念與區(qū)別波特是用來表示模擬信號每秒鐘變化次數(shù)的度

4、量單位。一個b波特的線路傳輸信號的速率不一定是每秒b比特，發(fā)送信號所需的時間T取決于編碼方法和信號頻率(每秒鐘信號值改變的次數(shù))，即為每個信號可以運載幾比特(bit)。如果信號值為電壓，并且電壓值的范圍是0-7的自然數(shù)(共8種不同狀態(tài))，那么每個信號值可以代表3比特(3位二進制數(shù))，因而比特率（Bit rate）是波特率（Baud rate）的3倍。當信號值僅為1和0時(通常在計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字傳送中)，故比特率=波特率。在計算機網(wǎng)絡(luò)中通指的“b”是比特，即一個二進制位。3.2.1 信道帶寬與傳輸延遲信道是通信中傳遞信息的通道，它由相應(yīng)的發(fā)送信息與接收信息（有時還包括轉(zhuǎn)發(fā)信息）的設(shè)備以及與這些發(fā)

5、送和接收信息的相關(guān)設(shè)備連接在一起的傳輸介質(zhì)組成。如果有多個信息源以及多個接收端經(jīng)過傳輸介質(zhì)連接在一起進行信息通信與共享，稱該信道為共享信道，反之稱為獨占信道。全雙工信道、單工信道、半雙工信道：P63在理想狀態(tài)下，即發(fā)送端所發(fā)送的信號都能到達接收端，我們把信道兩端的發(fā)送接收設(shè)備能夠改變比特信號的最大速率稱為帶寬，用Hz（赫茲）表示。3.2.2 信道容量與信道復(fù)用信道容量指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)，用bps（比特/秒）表示。香農(nóng)定理（Claude Shannon，1948）：C=Wlog2(1+S/N) (bps)C為信道容量，W為信道帶寬，S為信號功率，N為噪聲功率香農(nóng)定理指出：1.

6、提高信號與噪聲之間的功率比能夠增加信道容量。2.當噪聲功率N 0時，信道容量 ，即無干擾信道的容量為 ，信道傳輸信息的多少完全由帶寬決定，此時每秒所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)D=2W（奈奎斯特）3.信道容量一定時，帶寬W與信噪比S/N之間可以互換，即提高信噪比與提高帶寬具有等價意義。3.2.2 信道容量與信道復(fù)用根據(jù)香農(nóng)定理，我們在實際中可采用的對策：1.在近距離傳輸時，通常噪聲較小，信號功率損耗低，可采用未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號直接傳輸。此時所傳輸?shù)男畔⒘恐慌c信號帶寬有關(guān)。如果遠距離傳輸，必須提高信噪比。很重要的一點是增加信號的功率。當信道容量一定時，如果信號頻率過低，則造成信道浪費。此時可以讓不同的信

7、息源共享信道，即信道復(fù)用。3.2.2 信道容量與信道復(fù)用頻分多路復(fù)用：本質(zhì)上就是在頻率上并列地把要傳輸?shù)膸讉€信息合在一起，形成一個合成的信號后進行傳輸。主要針對模擬信號。時分多路復(fù)用：被廣泛應(yīng)用于包括計算機網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的數(shù)字通信系統(tǒng)。主要特點是按信道內(nèi)傳送信號的最大周期Ts為間隔，在Ts內(nèi)按信道帶寬劃分相應(yīng)的時隙，并利用這些時隙來傳遞各路信號。3.2.2 信道容量與信道復(fù)用波分多路復(fù)用（WDM）：在光纖信道上使用的是頻分多路復(fù)用的一個變種，即波分多路復(fù)用。為了在同一時刻能進行多路傳送，需將光纖可工作的有效波長劃分為多個波段。波分復(fù)用技術(shù)主要用于全光纖網(wǎng)組成的通信系統(tǒng)，將是計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)今后的主要通

8、信傳輸復(fù)用技術(shù)之一。碼分多路復(fù)用（ CDMA ）：是一種用于移動通信系統(tǒng)的新技術(shù)，筆記本電腦或PDA以及HPC等移動性計算機的連網(wǎng)通信將會大量用到碼分復(fù)用技術(shù)。計算機網(wǎng)絡(luò)中三種信道連接方式1點到點連接，即通信雙方處于信道兩端，其它通信設(shè)備不與其發(fā)生信息共享與交互。2共享信道，即多臺計算機連接到同一信道的不同分支點上，任何用戶都可以向此信道發(fā)送數(shù)據(jù)，在信道上所傳播的數(shù)據(jù)，根據(jù)情況，可被全體用戶接收(這稱為廣播，Broadcast)，也可以只被指定的若干個用戶接收(這稱為組播，Multicast)。3信道復(fù)用。即在同一共享信道上實現(xiàn)多個互相獨立的點到點連接。數(shù)據(jù)傳輸涉及以下兩個問題 :傳輸模式數(shù)據(jù)

9、在信道上傳輸所采取的方式: 計算機與計算機之間,計算機內(nèi)部各部件之間,計算機與外部設(shè)備之間同步技術(shù):保證數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中,通信系統(tǒng)的接收/發(fā)送端工作的協(xié)調(diào)一致性收發(fā)兩端的時鐘同步,收發(fā)兩端定時信號頻率相同收發(fā)兩端定時信號間相位保持固定接收端按發(fā)送端發(fā)送的每個碼元的重復(fù)頻率和其止時間來接收數(shù)據(jù),并同時不斷的校準時間和頻率載波同步位(位元)同步群(組,幀)同步異步傳輸和同步傳輸數(shù)據(jù)傳輸有并行和串行兩種方式。字符同步: 在串行傳輸時,接收為從串行數(shù)據(jù)碼流中正確的劃分出發(fā)送的一個個字符所采取的措施并行傳輸：主要用于局域網(wǎng)等距離比較近的情況，至少有八位數(shù)據(jù)同時傳輸。串行傳輸：用于距離較遠的情況，每次只傳輸

10、一位數(shù)據(jù)。根據(jù)實現(xiàn)字符同步方式的不同做的劃分數(shù)據(jù)傳輸方式并行傳輸 b0 b1 b2 b3 b4 b5 b7 b6 串行傳輸 3.2.3 異步通信與基帶傳輸1異步通信（群同步）。即指發(fā)送方和接收方之間不需要嚴格的定時關(guān)系。也就是說，發(fā)送者可以在任何時候發(fā)送數(shù)據(jù)，只要被發(fā)送的數(shù)據(jù)已經(jīng)是可以發(fā)送的狀態(tài)的話。接收者則只要數(shù)據(jù)到達，就可以接受數(shù)據(jù)。2同步通信（位同步）。則要求發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的雙方需要嚴格的定時關(guān)系。3.2.3 異步通信與基帶傳輸3 基帶傳輸。未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號呈現(xiàn)方波形式，所占據(jù)的頻帶通常從直流和低頻開始，因而稱為基帶信號。由于在近距離范圍內(nèi)，基本信號的功率衰減不大，從而信號容量不會發(fā)

11、生變化。因此，在傳輸距離較近時，計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都采用基帶傳輸方式。4 寬帶傳輸。在遠程傳輸中，特別是通過無線信道或光信道進行的數(shù)據(jù)傳輸過程中，那些由編碼表示的數(shù)字基帶信號必須經(jīng)過高頻調(diào)制后才能在信道中進行傳輸，我們把這種傳輸稱為數(shù)字基帶信號的載波傳輸或?qū)拵鬏敗?.2.4 遠距離通信與載波傳輸為了將數(shù)字信號傳輸?shù)捷^遠的地方，必須對數(shù)字信號進行載波傳輸。否則，信號功率衰減或干擾使得信號變?nèi)醵沟媒邮辗綗o法接收。與傳輸模擬信號時相同，數(shù)字信號的調(diào)制也是采用調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等三種不同的調(diào)制方法與調(diào)幅傳輸相比，調(diào)頻與調(diào)相傳輸具有抗干擾能力強等優(yōu)點。但是，調(diào)頻與調(diào)相方式實現(xiàn)起來成本相對較高。所以，在數(shù)字

12、通信系統(tǒng)中大多以載波調(diào)幅傳輸方式為主。3.2.5 調(diào)制解調(diào)器接收一串數(shù)據(jù)位，并根據(jù)這些比特流調(diào)制載波的硬件線路稱為調(diào)制器接收載波，并重建調(diào)制在載波上的數(shù)據(jù)的硬件線路稱為解調(diào)器絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)允許數(shù)據(jù)雙向流動，為支持這一全雙工通信，第一站點都需要一個調(diào)制器用于發(fā)送數(shù)據(jù)和一個解調(diào)器用于接收數(shù)據(jù)。為降低成本以及更易于安裝和操作，制造商將兩個線路組合在單個設(shè)備中，稱其為Modem。3.2.6 中繼器中繼器是網(wǎng)絡(luò)物理層的一種介質(zhì)連接設(shè)備。由于信號在網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)中有衰減和噪音，使有用的數(shù)據(jù)信號變得越來越弱，為了保證有用數(shù)據(jù)的完整性，并在一定范圍內(nèi)傳送，要用中繼器把所接收到的弱信號提出，再放大以保持與原數(shù)據(jù)相同

13、。中繼器是當前以太網(wǎng)標準的一部分，如果任何一對工作站之間的中繼器超過四個，網(wǎng)絡(luò)便不能正常運行。使用中繼器存在的問題 P743.2.7 交換機一、為什么要用交換技術(shù)？1.隨著存儲器和處理能力大大增加，計算機、工作站和服務(wù)器配置更強大，處理速率更快和功能更強，這就使機器對通信的需求增加，包括要求系統(tǒng)可持續(xù)通過網(wǎng)絡(luò)訪問遠程文件進行傳輸，漫游因特網(wǎng)使用共享設(shè)備等2.整個網(wǎng)絡(luò)的增長，同時也在考驗網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)備。此時應(yīng)首選采用以太網(wǎng)交換。3.2.7 交換機二、用交換改進網(wǎng)絡(luò)交換機區(qū)別同類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的三個重要因素：1.整體速度（交換機快得多）；發(fā)送方法或電子邏輯（更智能）；更多的端口數(shù)。3.2.7 交換機三、

14、靜態(tài)交換和動態(tài)交換使用動態(tài)交換機的優(yōu)點：把動態(tài)交換機裝入網(wǎng)絡(luò)很長時間以后，它仍會節(jié)省大量的時間和能源。因為每次設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)廣播時交換機就更新其發(fā)送表，避免一個端口一個端口的重新來安排網(wǎng)絡(luò)、交換站，使之按最適合的方式配置。當然，表是自動更新的。3.2.7 交換機四、分段交換與端口交換如果經(jīng)費充足就選端口交換。否則，就選分段交換。分段交換能在每個端口處理來自整個網(wǎng)絡(luò)分段的通信，使你能用更少的交換機/物理端口連接更多的工作站和分段。它們還能在每個端口處理單個工作站。端口交換為適應(yīng)每個物理端口上的單個設(shè)備設(shè)計，這是一個網(wǎng)絡(luò)管理者的夢想。3.2.7 交換機五、直接交換允許更早地發(fā)送分組，從而加速網(wǎng)絡(luò)通信

15、。在全部接收完分組前，或交換機剛能決定目的地址時便將幀發(fā)往目的來實現(xiàn)。這通常會減少網(wǎng)絡(luò)延時，但常造成許多壞分組用盡可用帶寬六、存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備速度較慢，但更可靠。它一直等到交換機接收了整個分組，然后才將其發(fā)往目的地。3.2.7 交換機七、交換機的相互連接將以太網(wǎng)交換機作為你網(wǎng)絡(luò)的一部分，會使得網(wǎng)絡(luò)性能明顯提高，包括時延縮短，文件傳輸更快，沖突和其它傳輸錯誤更少，以及對較大的網(wǎng)絡(luò)的管理明顯的變得更容易。網(wǎng)上用戶會更滿意，因為交換機向你提供了更友好的用戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，你用它將網(wǎng)絡(luò)連成一體且使用最少的錢，冒最少的風(fēng)險。以太網(wǎng)交換技術(shù)交換機轉(zhuǎn)發(fā)信息的方式有三種直通方式:無碎片直通轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式以

16、太網(wǎng)交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式直通方式:不需要接收整個幀,只需收到該轉(zhuǎn)發(fā)幀最前面的源、目的地址根據(jù)源、目的地址找到相應(yīng)的交換機端口，然后直接將該幀引導(dǎo)到該端口優(yōu)點：速度快延時一致性好缺點：轉(zhuǎn)發(fā)時無錯誤校驗，浪費帶寬不能對不同速率的端口進行轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式無碎片直通方式:不需要接收整個幀,只需收到該轉(zhuǎn)發(fā)幀最前面的源、目的地址及前64個幀若收不夠64字節(jié)，則該幀不予轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)源、目的地址找到相應(yīng)的交換機端口，然后直接將該幀引導(dǎo)到該端口優(yōu)點：速度快延時一致性好降低錯誤幀轉(zhuǎn)發(fā)的概率缺點：不能對不同速率的端口進行轉(zhuǎn)發(fā)以太網(wǎng)交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式:將整個信息幀讀入內(nèi)部緩沖區(qū)進行錯誤校驗若錯，則立即通知

17、源發(fā)送站重新發(fā)送該幀優(yōu)點：有錯誤校驗可定義過濾算法來控制通過該交換機的信息流量允許不同速率的端口之間進行轉(zhuǎn)發(fā)操作缺點：內(nèi)部緩沖區(qū)有限，負載過重，會造成幀的丟失使用“背壓技術(shù)：發(fā)送擁塞信號，使發(fā)送站停止發(fā)送傳輸延時大以太網(wǎng)交換機的轉(zhuǎn)發(fā)方式實際中，有交換機采用了直通方式和存儲交換方式自動切換的方法網(wǎng)絡(luò)出錯率低時：直通方式網(wǎng)絡(luò)出錯率高時：存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式3.2.8 有關(guān)傳輸介質(zhì)的幾種常用標準有關(guān)機械特性的標準：4種有關(guān)電氣特性的標準：4種有關(guān)功能特性的標準：2種有關(guān)規(guī)程特性的標準：8種P78-793.3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)的定義：即在一定的地理區(qū)域(同一建筑、同一大學(xué)或方圓幾公里遠地域)內(nèi)，可使多個相互獨

18、立的設(shè)備在同一共享的介質(zhì)上以一定的速率進行通信的計算機網(wǎng)絡(luò)。3.3 局域網(wǎng)技術(shù)了解局域網(wǎng)的特點。即：* 11000Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率；* 地域范圍為10m10km左右；* 可連接幾百個相互獨立的設(shè)備，各設(shè)備平等訪問網(wǎng)絡(luò)資源；* 能進行廣播或組播；* 有效使用包括通信媒體在內(nèi)的共享資源；* 高負載情形下的穩(wěn)定性，可靠性好；* 易于安裝，配置和維護簡單，造價低。3.3 局域網(wǎng)技術(shù)LAN按網(wǎng)絡(luò)拓撲的分類：星形、環(huán)形、雙環(huán)形、總線形、樹形、網(wǎng)格形P80 圖3-15網(wǎng)絡(luò)拓撲的主要特點為：網(wǎng)絡(luò)按照它們的一般形狀被分為很多種類。局域網(wǎng)中使用的基本拓撲是星形、環(huán)形和總線形；每種拓撲都有優(yōu)點與缺點。在實際應(yīng)

19、用中，工程師要根據(jù)需要進行組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的綜合設(shè)計選擇。3.3.2 局域網(wǎng)的參考模型* IEEE 802標準按照IEEE 802標準，局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)由物理層、介質(zhì)訪問控制層（MAC）、邏輯鏈路控制層 (LLC)三層協(xié)議構(gòu)成。其中，介質(zhì)訪問控制層和邏輯鏈路控制層這兩層相當于ISO/OSI參考模型的第二層即鏈路層。3.3.2 局域網(wǎng)的參考模型* 了解其他標準的簡要情況802.1 局域網(wǎng)概述、體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連，以及網(wǎng)絡(luò)管理和性能測量；802.2 邏輯鏈路控制，即高層與任何一種局域網(wǎng)MAC層的接口；802.3 CSMA/CD，它定義了CSMA/CD總線網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范； (802.3 1

20、0Mbps以太網(wǎng)、802.3u 100Mbps 快速以太網(wǎng)、803.3z 1Gbps千兆以太網(wǎng))802.4 令牌總線網(wǎng)，它定義了令牌傳遞總線網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范；802.5 令牌環(huán)形網(wǎng)，它定義了令牌傳遞環(huán)形網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范；802.6 城域網(wǎng)，它定義了城域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制和物理層規(guī)范；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)的安全機制；802.11無線局域網(wǎng)；802.12星型拓撲網(wǎng)(任何局域網(wǎng)、ATM網(wǎng))；802.14有線電視網(wǎng)。局域網(wǎng)的重要性與訪問的局部性局域網(wǎng)的重要性可以簡單地歸納為：局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成為計算

21、機網(wǎng)絡(luò)中最流行的形式。局域網(wǎng)現(xiàn)在比其它網(wǎng)絡(luò)類型連接了更多的計算機。訪問的局部性原理講述了在一組計算機中通信不是隨機的，而是按兩種方式進行的。一、如果一對計算機通信一次，那么這對計算機有可能在不久的將來再通信，然后周期性的進行通信。這種方式叫做臨時訪問的局部性。它表示時間上的關(guān)系。二、計算機將與附近的計算機經(jīng)常通信。這種方式叫做物理訪問的局部性。它強調(diào)了地理上的關(guān)系。3.3.5 總線網(wǎng)絡(luò)實例以太網(wǎng)以太網(wǎng)是一種著名的、使用廣泛的、應(yīng)用總線拓撲的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。多臺計算機共享單一的傳輸介質(zhì)。當一臺計算機向另一臺計算機傳輸幀時，所有其它計算機必須等待。以太網(wǎng)硬件運行在10Mbps帶寬上；快速以太網(wǎng)的新版本運

22、行在100Mbps帶寬上?？焖僖蕴W(wǎng)組網(wǎng)方法基本的硬件設(shè)備：100Mbps集線器或100Mbps以太網(wǎng)交換機10Mbps集線器10Mbps以太網(wǎng)卡、100Mbps以太網(wǎng)卡或10/100Mbps以太網(wǎng)卡雙絞線或光纜千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法基本的硬件設(shè)備： 1000Mbps以太網(wǎng)交換機1000Mbps以太網(wǎng)卡100Mbps以太網(wǎng)交換機或100Mbps集線器10Mbps以太網(wǎng)卡、100Mbps以太網(wǎng)卡或10/100Mbps以太網(wǎng)卡雙絞線或光纜典型的千兆以太網(wǎng)組網(wǎng)方法載波偵聽多路訪問沖突檢測(CSMA/CD)從技術(shù)上講，檢測載波叫做載波偵聽，這種用信號的存在性來確定何時傳輸?shù)南敕ń凶龆嗦反嫒≥d波偵聽CSMA

23、。當兩個信號相互干擾時，這個結(jié)果就叫做沖突。當一臺正在發(fā)送的計算機檢測到?jīng)_突時立即停止傳輸。這樣監(jiān)測電纜就是所謂的沖突檢測CD，這種以太網(wǎng)機制就是所謂的帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD。連接在以太網(wǎng)上的計算機使用CSMA/CD技術(shù)，計算機在傳輸幀以前要等待以太網(wǎng)空閑。如果兩臺計算機同時傳輸，沖突就會發(fā)生；此時，計算機將采用指數(shù)退避算法來選擇哪臺計算機進行傳輸。每臺計算機試圖再次傳輸之前要隨機延遲一段時間，并在隨后再次發(fā)生的沖突后，延遲等待時間加倍。3.3.8 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)實例IBM令牌環(huán)使用環(huán)形拓撲的局域網(wǎng)把計算機連接成一個圓環(huán)。大多數(shù)使用環(huán)形拓撲的局域網(wǎng)也使用一種叫做令牌傳送的存取機制

24、，這種網(wǎng)絡(luò)叫做令牌傳送環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，簡單講就是令牌環(huán)。所謂“令牌”是一種特殊的短報文，用來協(xié)調(diào)令牌環(huán)的使用。在任何時候環(huán)上只有一個令牌。為了發(fā)送數(shù)據(jù)，計算機必須等待令牌到來，然后傳輸一幀，再向下一臺計算機傳輸令牌。當沒有計算機要發(fā)送數(shù)據(jù)時，令牌以高速在環(huán)上循環(huán)。3.3.9 環(huán)形網(wǎng)絡(luò)實例FDDIFDDI是當今最成熟、傳輸速率高達100bps的高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。采用FDDI可以組建高速局域網(wǎng)。FDDI使用冗余來克服錯誤。FDDI網(wǎng)中的環(huán)叫做反向旋轉(zhuǎn)環(huán)。FDDI也稱為自恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)。適用于：單位較大，含有較多的部門局域網(wǎng)；部門局域網(wǎng)之間的信息量較大或較頻繁地訪問主服務(wù)器時；此時的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一個兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，各部

25、門的局域網(wǎng)為基礎(chǔ)網(wǎng)，把FDDI作為主干網(wǎng)。優(yōu)點：可提高局域網(wǎng)之間互訪和局域網(wǎng)對連接在FDDI主干網(wǎng)上的服務(wù)器的訪問速度；具有較高的可靠性；能覆蓋較大的地理范圍，最大距離可達100km.缺點：價格昂貴，技術(shù)復(fù)雜，一般單位難于接受。虛擬局域網(wǎng)（VLAN）的概念虛擬局域網(wǎng)實際上是與位置無關(guān)的局域網(wǎng)。從原理上講，虛擬局域網(wǎng)與傳統(tǒng)的由集成器和路由器所構(gòu)成的局域網(wǎng)并沒有本質(zhì)的差異。對于虛擬局域網(wǎng)，由一個站點發(fā)送的廣播信息幀只能發(fā)送到具有相同虛擬網(wǎng)號的其它站點，而其它虛擬局域網(wǎng)的站點則接收不到該廣播信息幀。因此，在同一VLAN內(nèi)，用戶能方便、高效地進行通信。虛擬局域網(wǎng)與普通局域網(wǎng)的差異主要體現(xiàn)在以下幾個方面

26、：* 虛擬局域網(wǎng)的覆蓋范圍不受距離限制。* 虛擬局域網(wǎng)建立在交換網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)之上，交換設(shè)備包括以太網(wǎng)交換機、ATM交換機、寬帶路由器等。* 虛擬局域網(wǎng)屬于OSI參考模型中的第2層(數(shù)據(jù)鏈路層)技術(shù)，能充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，體現(xiàn)交換網(wǎng)絡(luò)高速、靈活、易管理等特性，VLAN是交換網(wǎng)絡(luò)的靈魂。* 虛擬局域網(wǎng)較普通局域網(wǎng)有更好的網(wǎng)絡(luò)安全性。虛擬局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)的技術(shù)特點：1.借助子網(wǎng)絡(luò)管理軟件，網(wǎng)絡(luò)管理能輕松的配置和構(gòu)建邏輯虛擬局域網(wǎng)，避免了構(gòu)建復(fù)雜而昂貴的物理網(wǎng)絡(luò)，大大降低了網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，減少了網(wǎng)絡(luò)管理開銷。2.大大降低網(wǎng)絡(luò)的廣播風(fēng)暴。VLAN能有效的提高網(wǎng)絡(luò)的安全性：1.借助于VLAN，網(wǎng)絡(luò)管理員能限制

27、用戶的數(shù)量，禁止未經(jīng)許可的用戶訪問VLAN中的應(yīng)用2.可基于多種安全策略來劃分VLAN。虛擬局域網(wǎng)的分類基于端口的VLAN：常用。具有簡單、安全和實用等優(yōu)點。但無法解決設(shè)備的移動、變更和增加問題?；贛AC地址的VLAN：可解決設(shè)備移動問題，但不能解決一臺設(shè)備與多個VLAN的連接基于第3層VLAN：指采用路由器的方法來構(gòu)造VLAN，即IP子網(wǎng)、IPX網(wǎng)絡(luò)號等。基于策略的VLAN：非常靈活的VLAN構(gòu)建方法。策略主要包括：基于MAC地址、基于IP地址、基于協(xié)議類型、基于應(yīng)用類型、基于服務(wù)質(zhì)量、基于安全等級等。3.4 城域計算機網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)定義：是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)。它可能

28、覆蓋一組鄰近的公司辦公室和一個城市，可以支持數(shù)據(jù)和聲音，并且可能涉及到當?shù)氐挠芯€電視網(wǎng)(CATV)。CATV網(wǎng)絡(luò)的特點有線電視網(wǎng)早已普及到各個大中小城市的千家萬戶，有300MHz以上的帶寬，終端用戶只需用稱之為“機頂盒”(與電視機相連)的CATV modem就可以上網(wǎng)收發(fā)信息。綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(ISDN) 的特點ISDN是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合數(shù)字網(wǎng)(IDN)演變而成，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)(包括話音及非話音)，它為用戶進網(wǎng)提供一組有限的標準的多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口。從這個定義可以看出，ISDN有三個基本特征：* 端到端的數(shù)字連接。* 綜合的業(yè)務(wù)。由于ISDN實現(xiàn)了端到端的

29、數(shù)字連接，它能夠支持包括話音、數(shù)據(jù)、 文字、圖像在內(nèi)的各種綜合業(yè)務(wù)。從理論上說，任何形式的原始信號，只要能夠轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，都可以利用ISDN進行傳遞和交換，實現(xiàn)用戶之間的通信。* 標準的入網(wǎng)接口。ISDN的第三個基本特征是向用戶提供一組標準的多用途入網(wǎng)接口。所謂“多用途”，是指入網(wǎng)接口對各種各樣的業(yè)務(wù)都是通用的，即不同的業(yè)務(wù)和終端可以經(jīng)過同一個接口接入網(wǎng)絡(luò)。3.5 廣域計算機網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)的定義：是覆蓋地理范圍相對較廣的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。它常利用公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的便利條件進行傳輸，可以分布在一個城市、一個國家，甚至跨過許多國家分布到全球。廣域網(wǎng)一般由主機和通信子網(wǎng)組成，子網(wǎng)用于在主機之間傳遞信息公共

30、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的構(gòu)成：即目前一般有電話交換網(wǎng)(PSTN)、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(又稱X.25網(wǎng))、幀中繼網(wǎng)(Frame Relay)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)等。廣域網(wǎng)工作的特點在許多廣域網(wǎng)中，一般由公共網(wǎng)絡(luò)充當通信子網(wǎng)，它包括兩個組成部分：傳輸線和交換節(jié)點。傳輸線用來在計算機之間傳送比特流；交換節(jié)點有時也叫做分組交換節(jié)點、中間系統(tǒng)或數(shù)據(jù)交換設(shè)備，用于連接兩個或多個傳輸線。數(shù)據(jù)沿輸入線到達交換節(jié)點后，交換節(jié)點必須為其選擇輸出線并將其輸出。在廣域網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)單元稱為分組(packet)。在廣域網(wǎng)的交換節(jié)點，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，即當分組到達交換節(jié)點(或稱交換機)時，交換機將其放入一個隊列，直到交換機可以發(fā)送它們?nèi)?/p>

31、目的地。這項技術(shù)使得交換機可以緩沖同時到達的小批量的突發(fā)性的分組。分組交換機就是一個小計算機，有處理器、存儲器和用于收發(fā)分組的I/O設(shè)備。在現(xiàn)代的高速廣域網(wǎng)中，分組交換機中由專門的硬件處理分組交換。分組交換機就是廣域網(wǎng)的基本組件之一。分組交換機互相連接起來，傳遞分組，構(gòu)成廣域網(wǎng)。通過增加分組交換機可以擴展廣域網(wǎng)，覆蓋更多的地點，連接更多的計算機。路由表中靜態(tài)路由和動態(tài)路由的概念* 靜態(tài)路由：分組交換機啟動時由程序計算而后設(shè)置路由，此后路由不再改變。這種方法的主要優(yōu)點是簡單，開銷小；缺點是缺乏靈活性，路由不易改變。* 動態(tài)路由：分組交換機啟動時由程序設(shè)置初始路由，當網(wǎng)絡(luò)變化時隨時更新。3.5.4

32、 X.25X.25網(wǎng)是一種典型的公用分組交換網(wǎng)，它是CCITT為廣域網(wǎng)制定的一個公用分組交換網(wǎng)；制定X.25標準的基礎(chǔ)是傳輸速率低、誤碼率高的通信線路，為了克服通信線路數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量較差的缺點，X.25標準采用了復(fù)雜的差錯控制、流量控制與擁塞控制機制，協(xié)議復(fù)雜，工作效率不高；X.25網(wǎng)的傳輸速率一般為64Kbps；X.25標準主要是針對大型機與終端連網(wǎng) 。利用X.25分組交換網(wǎng)互聯(lián)優(yōu)點：技術(shù)成熟，地理覆蓋面較廣；有一整套差錯控制設(shè)施；能提供更多的服務(wù)，所以能適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)，包括低質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)。缺點：因為可適應(yīng)低質(zhì)量網(wǎng)絡(luò)，所以其傳輸速率不高，只能以64Kbps的數(shù)據(jù)率運行；X.25分組交換網(wǎng)X.25規(guī)程

33、即：定義了用戶設(shè)備和PDN設(shè)備之間的一種統(tǒng)一的接口標準DTE：如路由器、網(wǎng)橋、主機PDN設(shè)備DCE：如：Modem、交換機節(jié)點共含三層：物理層-“比特”鏈路層-“幀”分組層-“分組”X.25網(wǎng)的特點能接入不同類型的用戶設(shè)備網(wǎng)內(nèi)個節(jié)點都有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能,并向用戶設(shè)備提供了統(tǒng)一接口可靠性高三層協(xié)議中有兩層有可靠性措施PDN內(nèi)的分組交換機PSE至少與另外兩個PSE相連多路復(fù)用能在單一物理通道上同時復(fù)用多條虛電路, 使一個用戶設(shè)備能同時與多個用戶設(shè)備進行通信流量控制與擁塞控制點對點協(xié)議: 不支持廣播可以與其他公用網(wǎng)互聯(lián)支持多種協(xié)議3.5.5 幀中繼幀中繼是一種高性能的WAN協(xié)議,它運行在OSI參考模型的

34、物理層和數(shù)據(jù)鏈路層.它是一種數(shù)據(jù)包交換技術(shù),是X.25的簡化版本.X.25省略了一些強健功能:如窗口技術(shù)和數(shù)據(jù)重發(fā)技術(shù),而是靠高層協(xié)議提供糾錯功能,因為幀中繼工作在更好的WAN設(shè)備上,這些設(shè)備比X.25設(shè)備具有更可靠的連接服務(wù)和更高的可靠性.幀中繼嚴格對應(yīng)OSI 的最低兩層,而x.25提供第三層服務(wù).幀中繼比X.25具有更高的性能和更有效的傳輸速率3.5.5 幀中繼幀中繼廣域網(wǎng)設(shè)備分為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備(DCE),路由器作為DTE設(shè)備.幀中繼技術(shù)提供面向連接的數(shù)據(jù)鏈路層的通信,在每對設(shè)備子間都存在一條定義好的通信鏈路,且該鏈路有一個鏈路標識碼.幀中繼的虛電路有永久型虛電路

35、（PVC）,交換型虛電路(SVC)每個幀中繼虛電路都以數(shù)據(jù)鏈路識別碼(DLCI)標識自己.DLCI值一般由幀中繼服務(wù)提供商指定.幀中繼支持PVC 也支持SVC.優(yōu)點：具有較高的傳輸速率（可達2.048Mbps）。適用于各種具有數(shù)據(jù)突發(fā)業(yè)務(wù)的用戶，允許用戶有效利用預(yù)先約定的帶寬，即約定的信息速率。目前幀中繼只能提供永久性虛電路（PVC）功能，類似于租用專線，但價格比租用專線便宜一半還多。X.25與幀中繼的比較X.25的協(xié)議嚴謹，面向連接，整個傳輸過程中，逐段糾錯與流量控制，是為適應(yīng)過去傳統(tǒng)傳輸線路而設(shè)計的。其最大幀長256字節(jié)，對于IP 協(xié)議效率較低.幀中繼是簡化的x.25，它的最大改進是去掉糾

36、錯，最大幀的長度增加到1600字節(jié)，以適應(yīng)良好的線路環(huán)境，適合IP 報文的傳輸，效率大大增強。幀中繼業(yè)務(wù)應(yīng)用局域網(wǎng)互連圖像傳送虛擬專用網(wǎng)P107-1083.5.7 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）同步數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，不具備交換功能高質(zhì)量、高速度、小時延的特點傳輸安全可靠網(wǎng)絡(luò)運行管理簡便ATM技術(shù)的基本概念及技術(shù)特點* ATM網(wǎng)絡(luò)的基本思路。就是把數(shù)據(jù)分割成固定長度的信元(Cell)來傳輸。每個信元有5個字節(jié)的信頭和48字節(jié)的凈荷(Payload)。信元的長度固定，信頭又非常簡單，這些使得ATM網(wǎng)絡(luò)可以用硬件來實現(xiàn)信元的快速轉(zhuǎn)發(fā)。* ATM網(wǎng)絡(luò)采用星形拓撲結(jié)構(gòu)。每一個ATM端系統(tǒng)通過專用的線路連接到ATM交換機

37、，ATM交換機之間又用高速的通信線路(一般為光纖)連接起來。信元從端系統(tǒng)發(fā)出后，通過多個ATM交換機的轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達目的地。標準規(guī)定每個ATM端系統(tǒng)接口基本的發(fā)送速率為155Mbps。ATM技術(shù)的基本概念及技術(shù)特點* ATM網(wǎng)絡(luò)提供面向連接的服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，進行通信的端站點之間必須存在連接。該連接可以是永久性的，也可以是動態(tài)建立的。在一條物理鏈路上可以存在多條虛連接，這些連接共享網(wǎng)絡(luò)鏈路的帶寬，根據(jù)各自的需要發(fā)送信息。這種虛線路復(fù)用模式，提高了鏈路的總的利用率。* 不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對服務(wù)質(zhì)量的要求是不一樣的。ATM可以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對帶寬的要求，提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。ATM標準中對子網(wǎng)絡(luò)服

38、務(wù)質(zhì)量制訂了詳細的規(guī)范，并提供了一系列機制保證各種不同應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。3.6 網(wǎng)際互連技術(shù)(IP)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層次的結(jié)構(gòu)模型，網(wǎng)絡(luò)互連的層次可以分為：物理層互連物理層互連的設(shè)備是中繼器（Repeater）數(shù)據(jù)鏈路層互連 數(shù)據(jù)鏈路層互連的設(shè)備是網(wǎng)橋（Bridge）； 網(wǎng)絡(luò)層互連 網(wǎng)絡(luò)層互連的設(shè)備是路由器（Router）； 高層互連 傳輸層及以上各層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)之間的互連屬于高層互連，高層互連的設(shè)備是網(wǎng)關(guān)（Gateway）。3.6 網(wǎng)際互連技術(shù)(IP)掌握有關(guān)的互連設(shè)備的作用，工作在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的哪一個層次。即：* 集線器(Hub)：是工作于物理層的一種設(shè)備，用于簡單的網(wǎng)絡(luò)擴展，是接收單個信號再

39、將其廣播到多個端口的電子設(shè)備。使用集線器的優(yōu)點：當網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中某條線路或某節(jié)點出現(xiàn)故障時，不會影響網(wǎng)上其它節(jié)點的正常工作。集線器類型包括：被動集線器、主動集線器、智能集線器。3.6 網(wǎng)際互連技術(shù)(IP)* 網(wǎng)橋(Bridge)：網(wǎng)橋是工作于鏈路層的一種設(shè)備，它的作用是擴展局域網(wǎng)絡(luò)和通信手段，在各種傳輸介質(zhì)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴展網(wǎng)絡(luò)的距離，同時又有選擇地將帶有地址的信號從一個傳輸介質(zhì)發(fā)送到另一個轉(zhuǎn)輸介質(zhì)，并能有效地限制兩個介質(zhì)系統(tǒng)中無關(guān)緊要的通信。網(wǎng)橋的類型：透明網(wǎng)橋（通常用于互聯(lián)以太網(wǎng)分段）、源路由網(wǎng)橋（通常用于互聯(lián)令牌環(huán)分段）。網(wǎng)橋與中繼器網(wǎng)橋和中繼器一樣，是連接兩個網(wǎng)段的設(shè)備。不一樣之處在于，

40、網(wǎng)橋能處理一個完整的幀，并使用和計算機相同的接口設(shè)備。網(wǎng)橋以一種隨機方式偵聽每個網(wǎng)段上的信號，當它從一個網(wǎng)段接收到一個幀時，網(wǎng)橋會檢查并確認該幀是否已完整的到達，然后，如果需要的話就把該幀傳送到其它網(wǎng)段。網(wǎng)橋能檢查出一些故障，所以比中繼器使用廣泛。Router 與 Bridge的比較（1） 路由器與網(wǎng)橋的相同點：可以連接兩個不同的網(wǎng)段兩個網(wǎng)段上的工作站都可以直接訪問對方的資源均具有故障隔離功能均可使網(wǎng)上的碰撞機會減少，提高帶寬利用率Router 與 Bridge的比較（2） 路由器與網(wǎng)橋的不同點：網(wǎng)橋處于“數(shù)據(jù)鏈路層”；路由器處于“網(wǎng)絡(luò)層”網(wǎng)橋與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議無關(guān)；路由器與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議相關(guān)路由器具有路由選擇功能；網(wǎng)橋則無路由器大多支持防火墻功能，網(wǎng)橋一般不支持網(wǎng)際互連技術(shù)(IP)* 路由器：路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。路由器是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)，路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互連環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。一般說來，異種網(wǎng)絡(luò)互連或多個子網(wǎng)互連都應(yīng)采用路由器。主機與網(wǎng)關(guān)主機就是連到一個或多個網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，它可收和