計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

第1章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

本章要點(diǎn)： ◆

了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和開展過程◆

了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法◆掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信子網(wǎng)類型和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)◆

掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、分層原理和標(biāo)準(zhǔn)化組織◆初步掌握OSI/RM、TCP/IP和IEEE802三種模型Lizq98@1第1章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

目錄

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)化組織1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)Lizq98@21.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和演變

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義把分布在不同地理位置計(jì)算機(jī)、終端，通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等〕，實(shí)現(xiàn)互相通信及網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)。IEEE高級(jí)委員會(huì)坦尼鮑姆博士給它的定義是“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一組自治計(jì)算機(jī)互聯(lián)的集合〞。人的身體內(nèi)部也有網(wǎng)絡(luò)喲，如神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。生活中就存在許多網(wǎng)絡(luò)，例如網(wǎng)、鐵路網(wǎng)等。沒有嚴(yán)格的定義，內(nèi)涵也不斷變化。

Lizq98@31.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述◆

具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)◆

局域網(wǎng)◆計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)◆

面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和演變1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變Lizq98@41.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和演變1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變3.網(wǎng)絡(luò)開展的里程碑建立的ARPA網(wǎng)196970年代80年代19931993出現(xiàn)局域網(wǎng)，特別是以太網(wǎng)(Ethernet)CCITT建立了傳輸聲音數(shù)據(jù)的國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO制定了OSI/RM。克林頓政府提出了NIIIETF成立了Ipng(IPv6)工作組19891995IPng工作組完成IPv6的協(xié)議文本Lizq98@51.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和演變1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變3.網(wǎng)絡(luò)開展的里程碑4.我國的網(wǎng)絡(luò)開展◆1989年11月CNPAC建成運(yùn)行。1993年建成CHINAPAC。1993年下半年開始規(guī)劃實(shí)施“金橋〞、“金卡〞和“金關(guān)〞的三金工程。Lizq98@61.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類、組成和網(wǎng)絡(luò)性能

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

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按覆蓋范圍分為：WAN、LAN、MAN◆按通信速率分為：低速網(wǎng)、中速網(wǎng)、高速網(wǎng)◆按帶寬分為：基帶網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)◆其它分類方法:

……◆按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類◆按網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類

……Lizq98@71.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類、組成和網(wǎng)絡(luò)性能2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成◆

通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，能完成網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、通信控制和信號(hào)變換等通信處理工作，由通信控制處理機(jī)CCP、通信線路和其它通信設(shè)備組成的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)?！糍Y源子網(wǎng)資源子網(wǎng)為用戶提供了訪問網(wǎng)絡(luò)的能力，它由主機(jī)系統(tǒng)、終端控制器、請求效勞的用戶終端、通信子網(wǎng)的接口設(shè)備、提供共享的軟件資源和數(shù)據(jù)資源(如數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序)構(gòu)成?！璍izq98@81.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類、組成和網(wǎng)絡(luò)性能3.網(wǎng)絡(luò)性能◆

帶寬〔Bandwidth〕是指網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)在一定時(shí)刻內(nèi)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)饺我夤?jié)點(diǎn)的信息量?？梢杂面溌访棵腌娔軅鬏?shù)谋忍財(cái)?shù)表示，如以太網(wǎng)的帶寬有10Mbps、100Mbps和10GMbps等。也可以用傳輸每個(gè)比特所花的時(shí)間長短來衡量，如一個(gè)10Mbps的網(wǎng)絡(luò)上，傳輸每個(gè)比特所花的時(shí)間為0.1μs?！粞舆t〔Delay〕是指將一個(gè)比特從網(wǎng)絡(luò)的一端傳輸?shù)搅硪欢怂ㄙM(fèi)的時(shí)間。造成延遲的原因有三種：第一個(gè)因素是傳輸介質(zhì)的傳播延遲；第二個(gè)因素是發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)單元花費(fèi)的時(shí)間，它和網(wǎng)絡(luò)的帶寬和數(shù)據(jù)分組的大小密切相關(guān)；第三個(gè)因素是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的排除延遲，因?yàn)榻粨Q機(jī)在將分組轉(zhuǎn)發(fā)出去之前一般要將它存儲(chǔ)一段時(shí)間。另外，由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的速率不匹配或中間節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生擁塞可能會(huì)導(dǎo)致更大的延遲或數(shù)據(jù)的喪失。Lizq98@91.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.1網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍?.2.2通信子網(wǎng)的信道類型◆點(diǎn)到點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)〔Point-to-PointNetworks〕每條物理線路只連接一對設(shè)備〔計(jì)算機(jī)或節(jié)點(diǎn)交換機(jī)〕，發(fā)送的數(shù)據(jù)在信道另一端只有惟一的一個(gè)設(shè)備接收。沒有信道競爭，幾乎不存在訪問控制問題，但點(diǎn)到點(diǎn)信道浪費(fèi)一些帶寬。◆播送式網(wǎng)絡(luò)〔BroadNetworks也稱多點(diǎn)共享所有節(jié)點(diǎn)共享一個(gè)通信信道，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送報(bào)文信息時(shí)，所有其它節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到該信息。會(huì)引起爭用信道而產(chǎn)生的介質(zhì)訪問沖突的問題。Lizq98@101.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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總線型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉、安裝使用方便。缺點(diǎn)：故障診斷和隔離比較困難。Lizq98@111.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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環(huán)型結(jié)構(gòu)

優(yōu)點(diǎn)：簡化了路徑選擇控制，傳輸延遲固定。實(shí)時(shí)性強(qiáng)?？煽啃暂^高。缺點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，影響傳輸效率。環(huán)某處斷開會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效，節(jié)點(diǎn)的參加和撤出過程復(fù)雜。Lizq98@121.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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星型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：單點(diǎn)故障不影響全網(wǎng)，結(jié)構(gòu)簡單。增刪節(jié)點(diǎn)及維護(hù)管理容易；故障隔離和檢測容易，延遲時(shí)間較短。缺點(diǎn)：本錢較高，通信資源利用率低；網(wǎng)絡(luò)性能過于依賴中心節(jié)點(diǎn)。Lizq98@131.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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樹型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡單，本錢低。擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)方便靈活。缺點(diǎn)：對根的依賴性大。Lizq98@141.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：具有較高的可靠性。某一線路或節(jié)點(diǎn)有故障時(shí)，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的工作。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要路由選擇和流控制功能，網(wǎng)絡(luò)控制軟件復(fù)雜，硬件本錢較高，不易管理和維護(hù)。Lizq98@151.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

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衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中，通信衛(wèi)星就是一個(gè)中心交換站，它通過和分布在地球不同地理位置的地面站將各個(gè)地區(qū)網(wǎng)絡(luò)相互連接。

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混合型拓?fù)鋵?shí)際組建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常是幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的組合。在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)考慮可靠性、費(fèi)用、靈活性、響應(yīng)時(shí)間和吞吐量等因素。Lizq98@161.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)化組織1.3.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是指網(wǎng)絡(luò)中計(jì)算機(jī)、設(shè)備之間相互通信和進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)那么〔標(biāo)準(zhǔn)或約定〕?！粽Z法如何講◆語義講什么◆時(shí)序講話次序Lizq98@171.3網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)化組織Lizq98@181.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)◆分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)◆分層原那么◆常見的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.OSI/RM2.TCP/IP3.IEEE802Lizq98@191.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.2OSI七層參考模型1.OSI七層參考模型Lizq98@201.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.2OSI七層參考模型2.OSI/RM各層功能簡介

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物理層(PhysicalLayer，PH)

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數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer，DL)

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網(wǎng)絡(luò)層(NetworkLayer，N)

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傳輸層(TransportLayer，T)

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會(huì)話層(SessionLayer，S)

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表示層(PresentationLayer，P)

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應(yīng)用層(ApplicationLayer，A)Lizq98@211.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.2OSI七層參考模型3.OSI/RM數(shù)據(jù)封裝過程

Lizq98@221.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.3TCP/IP參考模型

1.TCP/IP概述

2.TCP/IP體系結(jié)構(gòu)

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網(wǎng)絡(luò)接口層

Ethernet、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring

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網(wǎng)際層

IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP

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傳輸層

TCP、UDP

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應(yīng)用層

HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping…Lizq98@231.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議也采用對等層通信的模式，封裝和解除封裝也在各層進(jìn)行。發(fā)送方在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)用程序?qū)⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)加上應(yīng)用層頭部交給傳輸層，TCP或UDP再將數(shù)據(jù)分成大小一定的數(shù)據(jù)段，然后加上本層的報(bào)文頭。TCP/IP的數(shù)據(jù)封裝過程如下圖。4.TCP/IP和OSI/RM的比較1.4.3TCP/IP參考模型3.TCP/IP的數(shù)據(jù)封裝Lizq98@24應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層Physical應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCP頭部數(shù)據(jù)IP頭部應(yīng)用數(shù)據(jù)幀頭部IP數(shù)據(jù)包物理層◆OSI/RMTCP/IP1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)傳輸過程.Lizq98@251.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.4IEEE802標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE802局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)2.IEEE802局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)◆物理層主要完成編碼、解碼、時(shí)鐘同步、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)、載波檢測及提供與數(shù)據(jù)鏈路層的接口。◆數(shù)據(jù)鏈路層：分為LLC子層和MAC子層l邏輯鏈路控制〔LLC〕子層：不是針對特定的傳輸介質(zhì)，和介質(zhì)訪問控制方法無關(guān)，對高層提供統(tǒng)一的界面。l介質(zhì)訪問控制(MAC)子層：對不同類型的局域網(wǎng)是不同的。主要完成介質(zhì)訪問控制功能，解決共享傳輸介質(zhì)而引起的爭用介質(zhì)問題。Lizq98@26Lizq98@27第2章數(shù)據(jù)通信根底Lizq98@28第2章數(shù)據(jù)通信根底Lizq98@292.1數(shù)據(jù)通信的根本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信根本概念1.數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種。2.信息以某種格式組織起來的數(shù)據(jù)。3.信號(hào)是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)。分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)兩種，如下圖。Lizq98@302.1數(shù)據(jù)通信的根本概念2.1.1數(shù)據(jù)通信根本概念4.信道傳輸信息時(shí)信號(hào)沿發(fā)送端到接收端的通路。5.通信和數(shù)據(jù)通信通信是信息的傳輸與交換。數(shù)據(jù)通信是以傳送數(shù)據(jù)為業(yè)務(wù)的通信。6.數(shù)據(jù)通信網(wǎng)是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)形式。7.碼元和碼字碼元是一個(gè)信號(hào)編碼單元。碼字由假設(shè)干碼元組成的字符串序列。8.數(shù)據(jù)分組把較大的數(shù)據(jù)塊分成較小的數(shù)據(jù)段。不同的網(wǎng)絡(luò)或?qū)又?，分組名稱也不同，如幀(frame)、信元(cell)、IP數(shù)據(jù)報(bào)等。通常數(shù)據(jù)分組也稱為數(shù)據(jù)包。Lizq98@312.1數(shù)據(jù)通信的根本概念1.比特(bit)率S指單位時(shí)間內(nèi)所傳送的二進(jìn)位序列的位〔bit〕數(shù)，是度量通信系統(tǒng)每秒傳送的信息量。用每秒比特?cái)?shù)〔bit/s或bps〕表示。常用的單位換算關(guān)系式如下：1Kbps=1024bps；1Mbps=1024Kbps；1Gbps=1024Mbps2.波特(Baud)率B指數(shù)字信號(hào)經(jīng)過調(diào)制后的傳輸速率，或者是說每秒傳輸?shù)拿}沖〔波形〕信號(hào)個(gè)數(shù)〔通過信道傳輸?shù)拇a元數(shù)〕。B=1/T；其中，T為每個(gè)脈沖〔波形〕信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，單位為秒?！舯忍芈屎筒ㄌ芈实年P(guān)系：S=B*log2n3.誤碼率Pe指數(shù)據(jù)位被傳錯(cuò)的概率，也稱出錯(cuò)率。Pe=Ne/N；N為傳輸?shù)拇a元總數(shù)，Ne為接收碼元中被傳錯(cuò)的碼元數(shù)。Lizq98@322.1數(shù)據(jù)通信的根本概念4.信道容量指物理信道能到達(dá)的最大傳輸能力，用比特率S表示。。5.帶寬〔Bandwidth〕指信道所能傳送的信號(hào)的頻率寬度，也就是可傳送信號(hào)的最高頻率與最低頻率之差，單位是Hz〔赫〕、kHz〔千赫〕、MHz〔兆赫〕。6.帶寬、數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量的區(qū)別7.延遲、抖動(dòng)、呑吐量和丟包率。Lizq98@332.1數(shù)據(jù)通信的根本概念2.1.3數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)1.數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)根本模型2.模擬通信系統(tǒng)和數(shù)字通信系統(tǒng)數(shù)字通信系統(tǒng)是比模擬通信系統(tǒng)費(fèi)用低，抗干擾能力強(qiáng)，不易失真；但數(shù)字信號(hào)比模擬信號(hào)易衰減；模擬信號(hào)比數(shù)字信號(hào)傳輸距離要遠(yuǎn)。3.信號(hào)衰減的克服數(shù)字信號(hào)衰減的克服方法是使用中繼器，把數(shù)字信號(hào)“0〞、“1〞整形恢復(fù)為標(biāo)準(zhǔn)電平后繼續(xù)傳輸。Lizq98@342.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

2．雙極性不歸零碼(BNRZ)

用正電平和負(fù)電平分別表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的1和0，正和負(fù)的幅值相等。

1.單極性不歸零編碼(NRZ)

單極性不歸零編碼只使用一個(gè)電壓值，用高電平表示1，沒電壓表示0。Lizq98@352.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼3．雙極性歸零編碼〔BRZ〕使用了正、負(fù)和零三個(gè)電平，信號(hào)本身攜帶同步信息，解決了同步問題。缺點(diǎn)是編碼一個(gè)比特，需要兩次信號(hào)變化，增加了占用帶寬，且線路上的平均電壓值還不為零。Lizq98@362.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.1數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼

4.雙相位編碼(biphaseencoding)信號(hào)在每個(gè)比特內(nèi)部的中間發(fā)生改變，但不歸零而是將電壓變?yōu)橄喾??！袈鼜厮固鼐幋a〔Manchesterencoding〕◆差分曼徹斯特編碼〔differentialManchesterencoding〕Lizq98@372.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.2模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號(hào)編碼1.脈沖振幅調(diào)制〔PAM〕對原始的模擬信號(hào)每間隔一個(gè)相等的時(shí)間進(jìn)行采樣一次2.脈碼調(diào)制〔PCM〕將PAM所產(chǎn)生的采樣結(jié)果修改成完全數(shù)字化的信號(hào)。2400011000-1510001111125011111013800100110-8011010000110011011104800110000-501011001090010110103900100111520011011088010110002600011010127011111117701001101

3.采樣頻率

是原始的有效信號(hào)中最高頻率分量或其帶寬的２倍。Lizq98@382.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.3數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬調(diào)制1.幅移鍵控法〔ASK〕2.頻移鍵控法〔FSK〕

3.相移健控法〔PSK〕4.正交調(diào)幅〔QAM〕(a)3振幅，12相位(b)4振幅，8相位(c)2振幅，8相位

Lizq98@392.2數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制2.2.4模擬數(shù)據(jù)的模擬調(diào)制

1.調(diào)幅

2.調(diào)頻

3.調(diào)相

Lizq98@402.3數(shù)據(jù)傳輸方式2.3.1并行傳輸l概念并行傳輸是指數(shù)據(jù)以成組方式在多個(gè)并行的信道上同時(shí)傳輸，相應(yīng)地需要假設(shè)干根傳輸線。一般用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部或近距離設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，如計(jì)算機(jī)和打印機(jī)之間的通信，一次傳送一個(gè)字節(jié)的信號(hào)，所以傳輸信道需要８根數(shù)據(jù)線，同時(shí)還需要其它的控制信號(hào)線。

l優(yōu)缺點(diǎn)并行傳輸優(yōu)點(diǎn)是速度快，缺點(diǎn)是費(fèi)用高。因?yàn)椴⑿袀鬏斝枰唤M傳輸線，所以并行傳輸一般用在短距離范圍且傳輸速度要求高的場合。Lizq98@412.3數(shù)據(jù)傳輸方式2.3.2串行傳輸串行傳輸是指數(shù)據(jù)在信道上一位一位的逐個(gè)傳輸，從發(fā)送端到接收端只需一根傳輸線，本錢少，易于實(shí)現(xiàn)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的傳輸方式。數(shù)據(jù)通信采用串行傳輸方式時(shí)，發(fā)送端需要通過并/串轉(zhuǎn)換裝置將并行數(shù)據(jù)位流變?yōu)榇袛?shù)據(jù)位流，然后送到信道上傳輸，在接收端再通過串/并轉(zhuǎn)換，復(fù)原成８位并行數(shù)據(jù)流。PC機(jī)和外界進(jìn)行串行通信是通過串行端口〔COM〕完成的。

◆

串行傳輸可以用兩種方式進(jìn)行：l同步傳輸l異步傳輸〔下一節(jié)介紹〕Lizq98@422.3數(shù)據(jù)傳輸方式2.3.2串行傳輸串行信號(hào)在傳輸線上的傳送方向有以下三種方式：1.單工通信〔雙線制〕單工〔simplex〕通信只允許傳送的信息始終向一個(gè)方向流動(dòng)。實(shí)際應(yīng)用中，單工通信的信道采用雙線制。例如，播送、電視系統(tǒng)；BP機(jī)；道路交通單行道。2.半雙工通信〔雙線制＋開關(guān)〕半雙工〔halfduplex〕通信允許信息流向兩個(gè)方向的都可傳輸，但同一時(shí)刻只能朝一個(gè)方向傳輸。例如，無線電對講機(jī)就是半雙工通信。3.全雙工通信〔四線制〕全雙工〔fullduplex〕通信是指在同一時(shí)刻，能同時(shí)進(jìn)行雙向通信。例如，常用的系統(tǒng)就是全雙工通信。Lizq98@432.4同步傳輸和異步傳輸2.4.1同步傳輸

同步傳輸方式傳輸時(shí)是將一個(gè)大的數(shù)據(jù)塊一起發(fā)送。傳輸時(shí)，需要在數(shù)據(jù)塊前放上兩個(gè)或以上的同步信號(hào)字符SYN，在數(shù)據(jù)塊結(jié)束加上后同步信號(hào)。同步傳輸線路利用率高，多用于字符信息塊的高速傳送。但這種方式收發(fā)雙方控制復(fù)雜。2.4.2異步傳輸

異步傳輸也叫做起止式傳輸，它以字符為單位，在每個(gè)字符前增加一個(gè)起始位，字符代碼后增加１、1.5、２位停止位。它允許碼字之間存在不確定的空閑時(shí)間。

異步傳輸設(shè)備簡單，費(fèi)用不高，但速率較低。Lizq98@44FDM把信道的頻譜分割成假設(shè)干個(gè)互不重疊的子信道，各相鄰子信道間留有保護(hù)帶，每個(gè)子信道傳送一路信號(hào)2.5.2時(shí)分多路復(fù)用〔TDM〕

TDM將物理信道按時(shí)間分成許多等長的時(shí)間片，輪流、交替地分配給多路信源。分為同步和異步TDM兩種。

Lizq98@452.5.3波分多路復(fù)用(WDM)

WDM的原理同F(xiàn)DM相似，用于光纖通信。光信號(hào)用波長而不是頻率來表示所使用的光載波。WDM和FDM不同之處是光波頻率很高。

密集波分多路復(fù)用DWDM可在一根光纖上復(fù)用80路以上的光信號(hào)。Lizq98@462.6傳輸介質(zhì)2.6.1有線傳輸媒體1.雙絞線(TP)

分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩種。1類線

1對線，用于模擬電話線和低速數(shù)字傳輸

2類線

4對雙絞線，用于數(shù)字電話、ISDN和T1線路等。

3類線

4對雙絞線，用于電話線、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)等。4類線

4對雙絞線，用于語音、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)等。

5類線

4對雙絞線，用于令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)、ATM等。

超5類線

是5類線更高級(jí)別的版本。目前使用最多。

6類線

4對雙絞線，目前還很少使用于網(wǎng)絡(luò)中。

STP用于、令牌環(huán)網(wǎng)、以太網(wǎng)及全息圖像傳輸?shù)取?/p>

Lizq98@472.6傳輸介質(zhì)2.6.1有線傳輸媒體

3.光纖

光纖通信是利用光纖傳遞光脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。

1.雙絞線(TP)

2.同軸電纜

同軸電纜具有較高的抗干擾能。以太網(wǎng)使用二種規(guī)格：一種是粗纜構(gòu)建的10Base-5

，稱為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)。另一種是細(xì)纜構(gòu)建的10Base-5，稱為廉價(jià)以太網(wǎng)。

室外非金屬光纜

室外金屬光纜

室內(nèi)單芯單模光纜

室內(nèi)多芯多模光纜Lizq98@482.6傳輸介質(zhì)2.6.2無線傳輸

1.無線電波段分配

2.微波通信

3.衛(wèi)星通信

4.紅外通信和激光通信Lizq98@49

Lizq98@50第3章

OSI/RM各層功能

Lizq98@51第3章

OSI/RM各層功能

目錄

3.1物理層3.2數(shù)據(jù)鏈路層3.3網(wǎng)絡(luò)層3.4傳輸層3.5高層協(xié)議Lizq98@523.1物理層3.1.1物理層的作用和特性

1.物理層提供的功能

l

保證數(shù)據(jù)按位傳送的正確性，同時(shí)提供通信接口定義、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)傳輸速率、接口信號(hào)電平等；l

物理層管理；l

建立、維持和釋放物理連接。物理層的作用是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的物理媒體上提供線路的建立、維持和釋放，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制位流的透明傳輸，并進(jìn)行過失檢查等。物理層是對DTE和DCE之間通信接口的描述和規(guī)定,如下圖。Lizq98@533.1物理層3.1.1物理層的作用和特性

1.物理層提供的功能

2.物理層的特性l

機(jī)械特性機(jī)械特性詳細(xì)說明了接插式連接器的大小、形狀、尺寸、引腳的排列方式鎖定裝置以及相應(yīng)通信介質(zhì)的參數(shù)和特性等。l

電氣特性

電氣特性規(guī)定了信號(hào)及有關(guān)電路的特性。l

功能特性功能特性規(guī)定了接口信號(hào)的來源、作用以及其它信號(hào)之間的關(guān)系。l

規(guī)程特性規(guī)程特性就是協(xié)議，定義了DTE和DCE接口進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸前的控制步驟，包括各信號(hào)線的工作規(guī)程和時(shí)序。Lizq98@543.1物理層3.1.2

物理層協(xié)議〔接口標(biāo)準(zhǔn)〕舉例1.EIA-RS-232C接口標(biāo)準(zhǔn)l

EIA-RS-232C的機(jī)械特性DB25針式〔凸插座〕和DB25引式〔凹插座〕結(jié)構(gòu)。另有一個(gè)9芯標(biāo)準(zhǔn)連接器簡化標(biāo)準(zhǔn)。l

EIA-RS-232C的電氣特性邏輯“1〞的電平范圍是﹣5～﹣15V；邏輯“0〞的電平范圍是+5～+15V。l

EIA-RS-232C的功能特性20根信號(hào)線〔其中2根地線、4根數(shù)據(jù)線、11根控制線、3根定時(shí)信號(hào)線〕，剩下的5根線〔9、10、11、18、25〕做備用或末定義。l

DTE和DTE間近距離連接交叉跳接信號(hào)線接線方法2.EIA的RS-449、RS-422和RS-423接口標(biāo)準(zhǔn)3.數(shù)據(jù)傳輸?shù)腄TE/DCE接口標(biāo)準(zhǔn)X.21Lizq98@553.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.1成幀和幀同步l

成幀

成幀的目的是為了一旦在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)出錯(cuò)，只重傳或糾正有錯(cuò)的幀，而不必重發(fā)全部數(shù)據(jù)，從而提高效率。l

幀同步

為了能在收到的比特流中明確區(qū)分出一幀，發(fā)送方必須建立和識(shí)別幀的邊界，一般是在幀的開始和結(jié)束位置增加一些特殊的位組合來實(shí)現(xiàn)，這就是幀同步問題。

數(shù)據(jù)鏈路層的作用是利用物理層提供的位串傳輸功能，將物理層傳輸原始比特流時(shí)可能出錯(cuò)的物理連接，改造成為邏輯上無過失的數(shù)據(jù)鏈路，在相鄰節(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)透明的高可靠性傳輸，同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)層提供有效的效勞。l

常用的幀同步方法有下面幾種：

1.字節(jié)計(jì)數(shù)法2.使用字符填充的首尾定界符法3.使用比特填充的首尾定界符法4.違法編碼法Lizq98@563.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.2過失控制過失產(chǎn)生的原因主要是由于線路本身電氣特性所產(chǎn)生的隨機(jī)噪聲〔熱噪聲〕、信號(hào)振幅、頻率和相位的衰減或畸變、電信號(hào)在傳輸介質(zhì)上的反射回音效應(yīng)、相鄰線路的串?dāng)_、外界的電磁干擾和設(shè)備故障等因素造成的。Lizq98@573.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.2過失控制

2.檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼

3.奇偶校驗(yàn)碼奇偶校驗(yàn)〔Parity〕碼地通過在信息位的后面附加一個(gè)檢驗(yàn)位，使得碼字中“1〞的個(gè)數(shù)保持為奇數(shù)或偶數(shù)的編碼方法。Lizq98@583.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.2過失控制1.過失類型2.檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼3.奇偶校驗(yàn)碼4.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼循環(huán)冗余校驗(yàn)碼〔CRC〕是一種最常用的檢錯(cuò)碼。CRC是通過在信息位的后面附加一串冗余比特實(shí)現(xiàn)的。方法是將要發(fā)送的二進(jìn)制比特序列當(dāng)作一個(gè)多項(xiàng)式F(x)的系數(shù)，在發(fā)送端，用雙方預(yù)先約定的G(x)生成多項(xiàng)式對應(yīng)的比特序列去除，〔F(x)對應(yīng)的比特序列后要加上n個(gè)0，n是一個(gè)比G(x)生成多項(xiàng)式對應(yīng)的比特序列的位數(shù)減1的數(shù)〕，求得一個(gè)余數(shù)多項(xiàng)式，它就是循環(huán)冗余校驗(yàn)碼，然后將它附加在放在信息位的后面組成CRC碼進(jìn)行傳輸。在接收端，用同樣的G(x)去除接收到的比特序列，假設(shè)能被其整除，表示傳輸正確，否那么表示有錯(cuò)。例如：Lizq98@593.2數(shù)據(jù)鏈路層【例3.1】〔7,3〕碼中，信息碼有3位，可分別表示十進(jìn)制數(shù)據(jù)1～7，設(shè)G(x)為x4+x3+x2+1，對應(yīng)的生成多項(xiàng)式比特序列為11101，有5位組成，因此冗余校驗(yàn)碼應(yīng)是4位，通過計(jì)算，得表3.3。000000000010010011100010011101101101001101001001111101101001011011101011111101003.2.2過失控制1.過失類型2.檢錯(cuò)碼和糾錯(cuò)碼3.奇偶校驗(yàn)碼4.循環(huán)冗余校驗(yàn)碼Lizq98@603.2數(shù)據(jù)鏈路層l

本來7位二進(jìn)制碼可以有27(128)個(gè)碼字，表中所得的8個(gè)CRC碼是從這128個(gè)碼字中，按照一致校驗(yàn)方程組挑選出來的，它有如下特性：1)封閉性。表中任兩個(gè)CRC碼的對應(yīng)位進(jìn)行模2相加后得到的結(jié)果，仍然是表3.3中8個(gè)碼字中的一個(gè)。2)循環(huán)性。表中任意一個(gè)〔7,3〕CRC碼字循環(huán)右移一位或多位后，仍是表中8個(gè)〔7,3〕CRC碼字中的一個(gè)?！纠?.1】〔7,3〕碼中，信息碼有3位，可分別表示十進(jìn)制數(shù)據(jù)1～7，設(shè)G(x)為x4+x3+x2+1，對應(yīng)的生成多項(xiàng)式比特序列為11101，有5位組成，因此冗余校驗(yàn)碼應(yīng)是4位，通過計(jì)算，得表3.3。00000000001001001110001001110110110100110100100111110110100101101110101111110100Lizq98@613.2數(shù)據(jù)鏈路層l

本來7位二進(jìn)制碼可以有27(128)個(gè)碼字，表中所得的8個(gè)CRC碼是從這128個(gè)碼字中，按照一致校驗(yàn)方程組挑選出來的，它有如下特性：1)封閉性。表中任兩個(gè)CRC碼的對應(yīng)位進(jìn)行模2相加后得到的結(jié)果，仍然是表3.3中8個(gè)碼字中的一個(gè)。2)循環(huán)性。表中任意一個(gè)〔7,3〕CRC碼字循環(huán)右移一位或多位后，仍是表中8個(gè)〔7,3〕CRC碼字中的一個(gè)。◆

目前廣泛使用的生成多項(xiàng)式主要有四種：

CRC12＝x12+x11+x3+x2+1CRC16＝x16+x15+x2+1〔IBM公司〕CRC16＝x16+x12+x5+1〔CCITT〕CRC32＝x32+x26+x23+x22+x16+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2+x+1l

循環(huán)冗余碼的產(chǎn)生和校驗(yàn)均有集成電路產(chǎn)品，發(fā)送端能夠自動(dòng)生成CRC碼，接收端自動(dòng)校驗(yàn)。Ethernet采用的是32位CRC碼，它由專用的以太網(wǎng)系列器件來實(shí)現(xiàn)。

Lizq98@623.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.2過失控制5.海明碼設(shè)信息位為k位，冗余位r位，構(gòu)成n=k+r位碼字。假設(shè)希望用r個(gè)監(jiān)督關(guān)系式產(chǎn)生r個(gè)校正因子來判斷碼字在傳輸后是否出錯(cuò)，并確定n個(gè)不同的錯(cuò)誤位置，那么要求滿足以下關(guān)系式：2r≥n+1或2r≥k+r+1例如，當(dāng)k=4時(shí)，為了滿足上述不等式，那么需要r≥3?，F(xiàn)取r=3，那么n=k+r=7。也就是說，在4位信息位a6a5a4a3后面加上3為冗余位a2a1a0,構(gòu)成7位碼字a6a5a4a3a2a1a0。其中a2、a1和a0分別可通過4位信息位中某幾位按半加方法得到。在校驗(yàn)時(shí)，a2、a1和a0就分別和這些位構(gòu)成三個(gè)不同的監(jiān)督關(guān)系式。如果傳輸后沒有錯(cuò)誤，這三個(gè)監(jiān)督關(guān)系式的值s2、s1和s0應(yīng)該全為“0〞。a6a5a4a3a2a1a0中某一位過失與S2S1S0的其對應(yīng)關(guān)系可規(guī)定如表3.4所示〔當(dāng)然也可以規(guī)定成另外的對應(yīng)關(guān)系〕。

Lizq98@633.2數(shù)據(jù)鏈路層S2S1S0值

000001010011100101110111出錯(cuò)碼無錯(cuò)a0a1

a2a3a4a5a6

a2、a4、a6中有一個(gè)傳輸出錯(cuò)都應(yīng)使S2=1，即：

S2=a2⊕a4⊕a5⊕a6同理，可以得到監(jiān)督關(guān)系式：S2=a2⊕a4⊕a5⊕a6

S1=a1⊕a3⊕a5⊕a6(3.1)S0=a0⊕a3⊕a4⊕a6

3.2.2過失控制5.海明碼Lizq98@643.2數(shù)據(jù)鏈路層將〔3.1〕式中的S2、S1和S0取值為零，那么：a2⊕a4⊕a5⊕a6=0a1⊕a3⊕a5⊕a6=0(3.2)a0⊕a3⊕a4⊕a6=0

由此可得:

a2=a4⊕a5⊕a6

a1=a3⊕a5⊕a6(3.3)

a0=a3⊕a4⊕a63.2.2過失控制5.海明碼Lizq98@653.2數(shù)據(jù)鏈路層3.2.1成幀和幀同步3.2.2過失控制3.2.3流量控制3.2.4鏈路管理鏈路管理用于面向連接的效勞，它包括鏈路的建立，維持和釋放，它可以為網(wǎng)絡(luò)層提供幾種不同質(zhì)量的鏈路效勞。流量控制是限制發(fā)送方的數(shù)據(jù)發(fā)送流量，使其發(fā)送速率不致超過接收方所能處理的能力，而導(dǎo)致幀的“淹沒〞。3.2.5數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議l

異步協(xié)議：以字符作為信息傳輸單位，在每個(gè)字符的起始處同步，但字符之間的間隔時(shí)間是不固定的(即字符之間是異步的)l

同步協(xié)議：以許多字符或許多比特組織成的數(shù)據(jù)塊為傳輸單位，在幀的起始處同步。同步協(xié)議又分為面向字符〔字節(jié)〕的協(xié)議和面向比特的協(xié)議兩類。Lizq98@663.3網(wǎng)絡(luò)層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層考慮節(jié)點(diǎn)間直接相連的情形〔LAN內(nèi)〕，而網(wǎng)絡(luò)層那么考慮源和目的節(jié)點(diǎn)存在許多中間節(jié)點(diǎn)的情形〔WAN內(nèi)〕，如以下圖所示。網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，主要任務(wù)是提供路由，以及數(shù)據(jù)的交換方式、流量控制、阻塞與死鎖處理和網(wǎng)際互聯(lián)等問題。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)單元稱為分組或者叫包〔Packet〕。Lizq98@673.3網(wǎng)絡(luò)層◆網(wǎng)絡(luò)層的主要作用l

建立網(wǎng)絡(luò)連接，提供網(wǎng)絡(luò)地址，提供尋址l

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)單元〔包〕的傳送l

路由選擇l

擁塞控制l

過失控制l

消除通信子網(wǎng)的質(zhì)量差異l

確定網(wǎng)絡(luò)層效勞質(zhì)量參數(shù)，如網(wǎng)絡(luò)吞吐量、網(wǎng)絡(luò)延遲等物理層和數(shù)據(jù)鏈路層考慮節(jié)點(diǎn)間直接相連的情形〔LAN內(nèi)〕，而網(wǎng)絡(luò)層那么考慮源和目的節(jié)點(diǎn)存在許多中間節(jié)點(diǎn)的情形〔WAN內(nèi)〕，如以下圖所示。網(wǎng)絡(luò)層是通信子網(wǎng)的最高層，主要任務(wù)是提供路由，以及數(shù)據(jù)的交換方式、流量控制、阻塞與死鎖處理和網(wǎng)際互聯(lián)等問題。網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)單元稱為分組或者叫包〔Packet〕。Lizq98@683.3網(wǎng)絡(luò)層Lizq98@693.3網(wǎng)絡(luò)層1.電路交換電路交換的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)以固定速度傳輸，傳送快，延遲小，適用于實(shí)時(shí)傳輸、遠(yuǎn)程成批處理、發(fā)送大量數(shù)據(jù)和持續(xù)通信要求高的場合。缺點(diǎn)是整個(gè)連接過程的信道容量完全被通信雙方占用，線路利用率不高。而且電路交換系統(tǒng)不具備過失控制能力，交換機(jī)也不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。2.存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換也稱報(bào)文交換，源于電報(bào)傳輸方式。它不需要通過呼叫建立物理通路，而是以接力方式，報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間逐段傳送直到目的地。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換時(shí)，傳輸前先將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)分割成一定大小的塊〔報(bào)文〕，一個(gè)報(bào)文被存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)上并不立即發(fā)送，而是等到信道或路由中的下一節(jié)點(diǎn)的緩沖器空閑時(shí)再發(fā)送出去。傳輸?shù)穆窂娇梢允枪潭ǖ?，也可?dòng)態(tài)建立，這就充分利用了信道和轉(zhuǎn)接設(shè)備的容量。Lizq98@703.3網(wǎng)絡(luò)層3.3.1數(shù)據(jù)交換方式3.包交換包交換〔Packetswitching〕也稱分組交換。在包交換網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)單元〔包或分組〕是大小可變的數(shù)據(jù)塊，包的長度由網(wǎng)絡(luò)確定。l

數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個(gè)包在傳輸時(shí)都是一個(gè)獨(dú)立的傳輸單元，傳輸時(shí)自己選擇傳輸路徑，即使假設(shè)干個(gè)包可能屬于同一個(gè)報(bào)文時(shí)也是如此。Lizq98@713.3網(wǎng)絡(luò)層3.3.1數(shù)據(jù)交換方式3.包交換包交換〔Packetswitching〕也稱分組交換。在包交換網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)單元〔包或分組〕是大小可變的數(shù)據(jù)塊，包的長度由網(wǎng)絡(luò)確定。l

數(shù)據(jù)報(bào)方式l

虛電路方式虛電路傳輸過程時(shí)，屬于同一個(gè)報(bào)文的所有包之間的先后順序被保存了下來，源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間路徑在會(huì)話開始的時(shí)候先被選中，即先建立一條邏輯通路。Lizq98@723.3網(wǎng)絡(luò)層3.3.1數(shù)據(jù)交換方式3.3.2網(wǎng)絡(luò)層提供的效勞1.面向連接的效勞面向連接的效勞主要是虛電路效勞〔型效勞〕。這種方式在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，需要經(jīng)過連接的建立、維持〔數(shù)據(jù)傳輸〕和連接的撤除三個(gè)階段。連接建立好后，所有的包沿著虛電路有序、無過失的傳輸，面向連接的效勞往往是有確認(rèn)的效勞，適用于可靠性要求高和有大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域，典型的提供面向連接的效勞是X.25協(xié)議。2.面向無連接的效勞面向無連接的效勞主要是數(shù)據(jù)報(bào)效勞〔電報(bào)型效勞〕。數(shù)據(jù)傳輸不需建立連接和撤除過程，各個(gè)數(shù)據(jù)包都有自己的控制信息，它將過失控制、流量控制和包的排序等均交給傳輸層處理。因此.面向無連接的效勞是不可靠的網(wǎng)絡(luò)效勞，但這種方式因無信道的連接和撤除過程，開銷小，在信息不太長時(shí)非常適用。典型的面向無連接的效勞是IP協(xié)議。Lizq98@733.3網(wǎng)絡(luò)層3.3.1數(shù)據(jù)交換方式3.3.2網(wǎng)絡(luò)層提供的效勞3.3.3路由選擇

廣域網(wǎng)中源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間一般有多條傳輸路徑供選擇，網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)中間節(jié)點(diǎn)在收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，都要確定向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳送的路徑，這就是路由選擇。完成路由選擇的設(shè)備是路由器，路由算法有以下幾種：

1.靜態(tài)路由選擇策略l

擴(kuò)散法l

固定路由選擇l

隨機(jī)路由選擇

2.動(dòng)態(tài)路由選擇策略l

獨(dú)立路由選擇l

集中路由選擇l

分布路由選擇Lizq98@743.3網(wǎng)絡(luò)層3.3.1數(shù)據(jù)交換方式3.3.2網(wǎng)絡(luò)層提供的效勞3.3.3路由選擇3.3.4擁塞控制擁塞也稱阻塞，是指源和目的節(jié)點(diǎn)之間中某一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)緩存中的包數(shù)量過多，使得該局部網(wǎng)絡(luò)來不及處理，而后續(xù)的數(shù)據(jù)包還不斷傳送過來，導(dǎo)致緩存中的數(shù)據(jù)包“淹沒〞，以致這局部乃至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降〔甚會(huì)至死鎖〕。擁塞現(xiàn)象如同交通擁擠一樣，在某個(gè)瓶頸路段，各種走向的車流相互干擾，使每輛車到達(dá)目的地的時(shí)間都相對增加(延遲增加)，甚至有時(shí)在某段公路上車輛因堵塞而無法開動(dòng)(局部死鎖)。網(wǎng)絡(luò)層最典型的協(xié)議是IP協(xié)議、X.25、幀中繼〔FrameRelay〕和ATM。Lizq98@753.4傳輸層3.4.1傳輸層的功能傳輸層是OSI/RM的核心，它提供的效勞類似于數(shù)據(jù)鏈路層。區(qū)別是數(shù)據(jù)鏈路層控制局域網(wǎng)中單條鏈路上“點(diǎn)到點(diǎn)〞傳輸?shù)那樾?，而“端到端〞是指從源端到目的端，中間可以有一個(gè)或多個(gè)交換節(jié)點(diǎn)。。傳輸層功能有下面幾個(gè)：l

端到端的傳遞l

尋址l

可靠傳遞l

流量控制l

復(fù)用l

分段和重組傳輸層處于通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)之間，起著承上啟下的作用，它能在源和目的計(jì)算機(jī)之間提供可靠經(jīng)濟(jì)的數(shù)據(jù)傳輸效勞，而且獨(dú)立于所使用的網(wǎng)絡(luò)〔屏蔽各種通信子網(wǎng)的差異〕，同時(shí)向高層提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)及完善的效勞界面。Lizq98@763.4傳輸層端到端的傳遞也采用面向連接和面向無連接兩種方式。面向連接的協(xié)議通過互聯(lián)網(wǎng)在源端和目的端之間建立一條虛電路或路徑，然后，屬于同一個(gè)的報(bào)文的所有數(shù)據(jù)包都在這一路徑上傳遞。面向連接有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接終止三個(gè)階段。面向無連接的傳輸效勞只為上層提供一種類型的效勞，它為所有傳輸提供單個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)單元。每個(gè)單元包含傳輸所需要的所有協(xié)議控制信息，但是不提供順序和流量控制。TCP/IP協(xié)議中的TCP和UDP是傳輸層協(xié)議。其中，傳輸控制協(xié)議TCP協(xié)議是面向連接的協(xié)議，用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP是面向無連接的協(xié)議。3.4.1傳輸層的功能3.4.2面向連接和面向無連接

Lizq98@773.5高層協(xié)議3.5.2表示層l

翻譯l

數(shù)據(jù)加密l

認(rèn)證l

數(shù)據(jù)壓縮3.5.1會(huì)話層會(huì)話層功能有限，它們提供的效勞主要有：l

數(shù)據(jù)交換l

隔離效勞l

與會(huì)話管理有關(guān)的效勞l

會(huì)話層與傳輸層的交互l

同步點(diǎn)3.5.3應(yīng)用層3.5.4小結(jié)Lizq98@78

Lizq98@79Lizq98@80目錄 4.1局域網(wǎng)概述4.2以太網(wǎng)4.3快速以太網(wǎng)〔FastEthernet〕4.4交換式以太網(wǎng)4.5千兆位以太網(wǎng)〔GigabitEthernet〕4.6令牌環(huán)網(wǎng)4.7令牌總線4.8光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDILizq98@814.1局域網(wǎng)概述

局域網(wǎng)只涉及通信子網(wǎng)的功能，它是同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信問題，它不涉及網(wǎng)絡(luò)層。數(shù)據(jù)鏈路層分為成媒體訪問控制MAC和邏輯鏈路控制LLC兩個(gè)子層，LLC子層與所使用的傳輸介質(zhì)無關(guān)，僅讓MAC子層根據(jù)物理介質(zhì)處理介質(zhì)訪問控制方法。4.1.1局域網(wǎng)的特點(diǎn)1.局域網(wǎng)(LAN)具有以下特點(diǎn)：l

地理分布范圍較小l

數(shù)據(jù)傳輸速率高l

誤碼率低l

局域網(wǎng)的歸屬較為單一l

一般采用分布式控制和播送式通信l

協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)本錢低、周期短、便于管理和擴(kuò)充3.局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)Lizq98@824.1局域網(wǎng)概述4.1.1局域網(wǎng)的特點(diǎn)4.1.2局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法1.具有沖突檢測的載波偵聽多路訪問〔CSMA/CD〕－“爭用型〞l

采用隨機(jī)訪問和競爭機(jī)制〔“爭用型〞〕。站點(diǎn)以幀的形式發(fā)送數(shù)據(jù)，所有連接在信道上的設(shè)備都能檢測到該幀。當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)檢測到目的地址和本站地址相符時(shí)，就接收該幀，并給源節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)響應(yīng)。l

“沖突〔collision〕〞是指二個(gè)以上的站點(diǎn)同時(shí)發(fā)送幀，造成不同信號(hào)的疊加互相破壞而變成無意義的噪聲，因此要進(jìn)行沖突檢測。l

“載波偵聽〞并不能完全消除沖突，如下圖。l

同一個(gè)沖突域中檢測一個(gè)沖突的時(shí)間為兩個(gè)站點(diǎn)之間傳播時(shí)延〔載波信號(hào)從一端發(fā)送到另一端接收所需時(shí)間間隔〕的兩倍，如下圖。Lizq98@834.1局域網(wǎng)概述4.1.1局域網(wǎng)的特點(diǎn)4.1.2局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法

令牌訪問介質(zhì)方式的優(yōu)點(diǎn)是：l

不存在競爭，因此不會(huì)出現(xiàn)沖突，常用于高負(fù)荷通信量較大的網(wǎng)絡(luò)。l

令牌繞環(huán)一周的時(shí)間固定，實(shí)時(shí)性好，適用于控制型或?qū)崟r(shí)性要求較高的場合。l

令牌單向流動(dòng)，因此可使用帶寬高的光纖作為傳輸介質(zhì)。l

可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)，適用于集中管理。l

負(fù)荷較高時(shí)，有較好的響應(yīng)方式。

Lizq98@844.1局域網(wǎng)概述4.1.1局域網(wǎng)的特點(diǎn)4.1.2局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制方法4.1.3網(wǎng)絡(luò)適配器

1.網(wǎng)絡(luò)適配器功能完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，實(shí)現(xiàn)并行數(shù)據(jù)和串行信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)幀的裝配與拆裝、介質(zhì)訪問控制和數(shù)據(jù)緩沖等

2.網(wǎng)卡的種類

l

按傳輸速率分為10Mbps、100Mbps、10/100Mbp和1000Mbps網(wǎng)卡

l

按傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的位數(shù)可分為8位、16位和32位網(wǎng)卡

l

按接口分為AUI接口網(wǎng)卡、BNC接口網(wǎng)卡、RJ-45接口網(wǎng)卡、ST、SC插頭網(wǎng)卡和無線網(wǎng)卡等

l

按總線插槽接口可分為ISA、EISA、VESA、PCI和PCMCIA帶RJ-45和BNC接口的網(wǎng)卡USB接口網(wǎng)卡

3.Ethernet網(wǎng)卡

4.NIC地址Ethernet網(wǎng)卡已將CSMA/CD功能集成到網(wǎng)卡中，并負(fù)責(zé)執(zhí)行IEEE802.3所規(guī)定的規(guī)程，如構(gòu)成幀，計(jì)算幀檢驗(yàn)序列、執(zhí)行曼徹斯特編碼譯碼轉(zhuǎn)換等。

Lizq98@854.2以太網(wǎng)之所以稱為以太網(wǎng)，源于“電磁輻射是可以通過發(fā)光的以太來傳播〞這一想法。后來由Xerox、DEC和Intel三家公司聯(lián)合，開發(fā)局域網(wǎng)組網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。4.2.1以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和分類IEEE802.3定義的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分為10兆以太網(wǎng)、快速〔百兆〕以太網(wǎng)、(FastEthernet)、千兆位以太網(wǎng)(GigabitEthernet)等。4.2.2以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

1.以太網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)

2.協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU

3.MAC幀格式

Lizq98@864.2以太網(wǎng)4.2.1以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和分類4.2.2以太網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)4.2.3以太網(wǎng)特點(diǎn)Lizq98@874.2以太網(wǎng)4.2.410兆以太網(wǎng)1.10Base5

2.10Base2

3.10Base-T

4.10Base-F

5.10Broad366.10兆以太網(wǎng)的中繼規(guī)那么10兆以太網(wǎng)的中繼規(guī)那么〔也稱黃金規(guī)那么〕為5-4-3-2-1規(guī)那么。l

從任一個(gè)發(fā)送端到接收端之間只能有5個(gè)網(wǎng)段l

從任一個(gè)發(fā)送端到接收端之間只能經(jīng)過4個(gè)中繼器l

其中的3個(gè)網(wǎng)段可增加站點(diǎn)l

另2個(gè)網(wǎng)段只能作為中繼鏈路，不能連接站點(diǎn)l

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)組成了1個(gè)沖突域?qū)嶋H組建以太網(wǎng)時(shí)可將幾種標(biāo)準(zhǔn)混合使用，如下圖。Lizq98@884.3快速以太網(wǎng)〔FastEthernet〕4.3.1沖突直徑的計(jì)算10兆以太網(wǎng)的沖突域直徑為2500m，一個(gè)站點(diǎn)應(yīng)在整個(gè)幀傳送完畢前能檢測到是否有沖突?？焖僖蕴W(wǎng)速度提高了10倍，因此傳輸一個(gè)最小幀〔512位〕，時(shí)間會(huì)降低10倍，即需要花費(fèi)5.12ms，如下圖。為了不改變幀的最小長度，應(yīng)該讓沖突域降低10倍，即從2500m降到250m，這樣如果發(fā)生沖突，能使發(fā)送方檢測到。Lizq98@894.3快速以太網(wǎng)〔FastEthernet〕4.3.1沖突直徑的計(jì)算4.3.210兆以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的區(qū)別

1.10兆以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的相同點(diǎn)

2.10兆以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的不同點(diǎn)

3.4B/5B編碼

4.100Base-T的應(yīng)用Lizq98@904.3快速以太網(wǎng)〔FastEthernet〕4.3.1沖突直徑的計(jì)算4.3.210兆以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)的區(qū)別4.3.3快速以太網(wǎng)的物理層1.100Base-TX2.100Base-FX3.100Base-T4

4.100Base-T2Lizq98@914.4交換式以太網(wǎng)4.4.1交換的提出4.4.2交換式以太網(wǎng)交換機(jī)是一種特殊的網(wǎng)橋，它的一個(gè)端口是一個(gè)沖突域。交換機(jī)能夠識(shí)別出幀的目的地址，并把幀只發(fā)送到目標(biāo)站點(diǎn)連接的相應(yīng)端口，而不是像共享式以太網(wǎng)中將幀發(fā)送到全網(wǎng)中的所有站點(diǎn)。交換機(jī)工作原理如下圖。

ABCMN

OPQ

X

Lizq98@924.4交換式以太網(wǎng)4.4.1交換的提出4.4.2交換式以太網(wǎng)4.4.3共享式以太網(wǎng)和交換式以太網(wǎng)的區(qū)別l

信道類型不同

l

帶寬的區(qū)別l

通信方式的區(qū)別

l

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同4.4.4全雙工以太網(wǎng)共享式以太網(wǎng)因?yàn)楣蚕韨鬏斀橘|(zhì)，因此都是以半雙工方式工作的。采用雙絞線和交換機(jī)為全雙工操作提供了可能，雙絞線可以為一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)提供單獨(dú)的線路，而同軸電纜卻不能做到這一點(diǎn)。

全雙工以太網(wǎng)一定是交換式以太網(wǎng)，而交換式以太網(wǎng)不一定是全雙工以太網(wǎng)。Lizq98@934.5千兆位以太網(wǎng)〔GigabitEthernet〕4.5.1千兆位以太網(wǎng)的MAC幀Lizq98@944.5千兆位以太網(wǎng)〔GigabitEthernet〕4.5.1千兆位以太網(wǎng)的MAC幀4.5.2千兆位以太網(wǎng)的物理層l

1000Base-SX

l

1000Base-LX

l

1000Base-CXl

1000Base-TLizq98@954.5千兆位以太網(wǎng)〔GigabitEthernet〕4.5.1千兆位以太網(wǎng)的MAC幀4.5.2千兆位以太網(wǎng)的物理層4.5.3千兆位以太網(wǎng)的特點(diǎn)Lizq98@964.6令牌環(huán)網(wǎng)4.6.1令牌環(huán)工作原理

令牌環(huán)網(wǎng)在物理上由一系列環(huán)接口和這些接口間的點(diǎn)—點(diǎn)鏈路構(gòu)成的閉合環(huán)路，各站點(diǎn)通過環(huán)接口連接到網(wǎng)絡(luò)上，令牌和數(shù)據(jù)幀沿環(huán)單向流動(dòng)。取得令牌的站點(diǎn)，通過環(huán)接口將數(shù)據(jù)幀串行發(fā)送到環(huán)上，環(huán)上的其它各站點(diǎn)檢測并轉(zhuǎn)發(fā)環(huán)上的數(shù)據(jù)幀，當(dāng)目的地址與自身站點(diǎn)地址相符時(shí)，復(fù)制該幀并該幀轉(zhuǎn)發(fā)出去，使數(shù)據(jù)幀在環(huán)上從一個(gè)站點(diǎn)傳至下一個(gè)站。數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周返回到發(fā)送站點(diǎn)，由發(fā)送站點(diǎn)將其刪除，并生成一個(gè)新的令牌發(fā)送到環(huán)上。

Lizq98@974.6令牌環(huán)網(wǎng)4.6.2令牌環(huán)幀格式令牌環(huán)MAC幀有令牌幀、異常中止幀和數(shù)據(jù)/命令幀三種類型，如下圖。Lizq98@984.6令牌環(huán)網(wǎng)4.6.3令牌環(huán)的操作過程網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)，令牌在環(huán)中單向繞行。站點(diǎn)要發(fā)送數(shù)據(jù)，必須等待獲得令牌

環(huán)中各站點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀，并檢查數(shù)據(jù)幀目的地址，如與本站點(diǎn)地址相符，讀取數(shù)據(jù)，并復(fù)制該幀并轉(zhuǎn)發(fā)出去

數(shù)據(jù)幀繞環(huán)一周返回到發(fā)送站點(diǎn)，發(fā)送站將該數(shù)據(jù)幀從環(huán)路上撤消。

發(fā)送站點(diǎn)完成數(shù)據(jù)發(fā)送后，重新產(chǎn)生一個(gè)令牌4.6.4令牌環(huán)的維護(hù)4.6.5令牌環(huán)的特點(diǎn)Lizq98@994.7令牌總線4.7.1令牌總線工作原理4.7.2令牌總線和令牌環(huán)網(wǎng)的區(qū)別l

令牌總線采用總線方式連接，是播送式網(wǎng)絡(luò)。而令牌環(huán)網(wǎng)是點(diǎn)到點(diǎn)連接。l

令牌總線不采用集中控制，而令牌環(huán)網(wǎng)是通過一個(gè)集中的監(jiān)控站處理如令牌喪失等工作，較為方便容易。l

令牌總線的主要缺點(diǎn)是它的復(fù)雜性〔如站點(diǎn)插入和退出邏輯環(huán)算法等〕。而令牌環(huán)網(wǎng)的缺點(diǎn)是集中式監(jiān)控站的使用，盡管可以將失效的監(jiān)控站替換掉。Lizq98@1004.8光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI4.8.1FDDI的工作原理4.8.2FDDI的尋址和數(shù)據(jù)編碼

FDDI的尋址是使用一個(gè)6字節(jié)的地址，地址在NIC上，和以太網(wǎng)的地址類似。

FDII采用了二級(jí)編碼的方法。先按4B/5B編碼，然后再利用非歸零反相編碼NRZ-I進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼。

Lizq98@1014.8光纖分布數(shù)據(jù)接口FDDI4.8.1FDDI的工作原理4.8.2FDDI的尋址和數(shù)據(jù)編碼4.8.2FDDI的特點(diǎn)l

FDDI采用光纖作為傳輸媒體，運(yùn)行效率高。l

使用基于IEEE802.5令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)的令牌傳遞協(xié)議。l

采用雙環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)的可靠性大大增加，確保網(wǎng)絡(luò)具有容錯(cuò)能力。l

FDDI具有較大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍l

具有動(dòng)態(tài)分配帶寬的能力，能同時(shí)支持同步和異步數(shù)據(jù)效勞。Lizq98@102

Lizq98@103第5章

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和多層交換

本章要點(diǎn)： ◆

了解網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的根本概念及各層網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備◆

掌握中繼器和集線器的性能、作用和分類◆

掌握網(wǎng)橋和交換機(jī)的特點(diǎn)、工作原理和性能參數(shù)◆

掌握路由器的結(jié)構(gòu)、分類和工作原理◆

初步了解路由選擇、路由表和等根本概念◆

掌握網(wǎng)關(guān)的分類和作用◆

掌握三層交換和多層交換的概念Lizq98@104第5章

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備和多層交換目錄

5.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述5.2物理層互聯(lián)設(shè)備－中繼器

5.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)橋

5.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備－路由器

5.5高層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)關(guān)

5.6三層交換和高層交換Lizq98@1055.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型(1)局域網(wǎng)之間的互聯(lián)〔LAN-LAN〕l同構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)l異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)(2)局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的互聯(lián)〔LAN-MAN〕(3)局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)〔LAN-WAN〕(4)多個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)利用公用網(wǎng)互聯(lián)〔LAN-WAN-LAN〕(5)廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)〔WAN-WAN〕l互連〔Internet-connection〕指僅是物理上連接在一起，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)距離上的延伸。例如使用中繼器連接擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)距離〔連接的是同構(gòu)網(wǎng)〕。l互聯(lián)〔Internet-working〕指不僅在物理上連接在一起，而且在邏輯上也連接在一起。包括協(xié)議組的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)包的封裝等?；ヂ?lián)的網(wǎng)絡(luò)可以是同構(gòu)的，也可以是異構(gòu)的。Lizq98@1065.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)類型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層次OSI/RM共有7個(gè)層次，不同功能層次的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)，所選擇網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備也不同。它們和OSI/RM的對應(yīng)關(guān)系如下圖。l網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)主要是將不同網(wǎng)段、網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)之間通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接起來。l網(wǎng)絡(luò)之間互聯(lián)主要有中繼器和網(wǎng)橋〔用于局域網(wǎng)〕。網(wǎng)際之間互聯(lián)主要有路由器和網(wǎng)關(guān)〔用于廣域網(wǎng)〕。Lizq98@1075.2物理層互聯(lián)設(shè)備－中繼器5.2.1中繼器中繼器也稱轉(zhuǎn)發(fā)器或收發(fā)器，Hub也是一種中繼器。物理層互聯(lián)設(shè)備可以將傳送過來的二進(jìn)制位信號(hào)進(jìn)行復(fù)制、整形、再生和轉(zhuǎn)發(fā)。主要用于局域網(wǎng)傳輸距離的延伸，增加節(jié)點(diǎn)數(shù)，以及連接采用不同傳輸介質(zhì)和接口的同構(gòu)網(wǎng)〔如以太網(wǎng)〕。

l中繼器的功能僅僅是將信號(hào)整形、再生數(shù)字信號(hào)，以維持通過局域網(wǎng)的電平，擴(kuò)大局域網(wǎng)的傳輸距離。中繼器是一個(gè)再生器而不是一個(gè)放大器，一個(gè)中繼器可以連接兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)段，通常用于局域網(wǎng)之間的互聯(lián)。

l局域網(wǎng)對中繼器的使用有一定限制，這就是在4.2節(jié)中介紹的5-4-3-2-1中繼規(guī)那么。利用中繼器連接的網(wǎng)絡(luò)雖然在物理上可以是兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)，但在邏輯上是將它們合并為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，屬于同一個(gè)沖突域。由于受沖突直徑的限制，構(gòu)建時(shí)一定要遵守中繼規(guī)那么。如果需要連接的網(wǎng)絡(luò)希望是各自獨(dú)立，那么需要選用后面介紹的互聯(lián)設(shè)備。Lizq98@1085.2物理層互聯(lián)設(shè)備－中繼器l集線器〔Hub〕作用和中繼器類似，執(zhí)行相同的功能，遵循相同的中繼規(guī)那么。Hub是一種多端口的中繼器，每個(gè)端口都具有發(fā)送與接收數(shù)據(jù)的能力。當(dāng)某個(gè)端口收到連接該端口上的主機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)時(shí)，就轉(zhuǎn)發(fā)至其它端口。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)之前，每個(gè)端口都對它進(jìn)行再生、整形，并重新定時(shí)。用Hub連接以太網(wǎng)時(shí)，雖然物理上是星型結(jié)構(gòu)，但邏輯上仍是一個(gè)總線型結(jié)構(gòu)。

2.集線器的特點(diǎn)

l優(yōu)點(diǎn)：l缺點(diǎn)：3.播送風(fēng)暴l所謂播送風(fēng)暴是一種在網(wǎng)上播送的消息導(dǎo)致大量響應(yīng)、每個(gè)響應(yīng)又導(dǎo)致大量響應(yīng)的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)長時(shí)間被大量的播送數(shù)據(jù)包所占用，使正常的通信無法正常進(jìn)行。

1.集線器的分類l獨(dú)立型集線器

l

堆疊式集線器

l

模塊化集線器

5.2.1中繼器5.2.2集線器Lizq98@1095.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)橋5.3.1網(wǎng)橋

網(wǎng)橋作用于物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，用于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的物理地址過濾、網(wǎng)絡(luò)分段以及跨網(wǎng)段數(shù)據(jù)幀的轉(zhuǎn)發(fā)。它既可以延伸局域網(wǎng)的距離，擴(kuò)充節(jié)點(diǎn)數(shù)，還可以將負(fù)荷過重的網(wǎng)絡(luò)劃分為較小的網(wǎng)絡(luò)，縮小沖突域?！艟W(wǎng)橋的作用網(wǎng)橋〔Bridge〕可以根據(jù)物理地址對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行過濾和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分段。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)幀通過網(wǎng)橋時(shí)，網(wǎng)橋檢查數(shù)據(jù)幀的源和目的物理地址，如果這兩個(gè)地址屬于不同的網(wǎng)段，那么網(wǎng)橋?qū)⒃摂?shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)網(wǎng)段，否那么不轉(zhuǎn)發(fā)。所以，網(wǎng)橋能起到隔離網(wǎng)段的作用，網(wǎng)絡(luò)的隔離意味著縮小了沖突域，提高了網(wǎng)絡(luò)的有效帶寬。網(wǎng)橋連接如下圖。

◆網(wǎng)橋的作用有兩個(gè)方面：l將一個(gè)負(fù)載過重的網(wǎng)絡(luò)分割成假設(shè)干小段，每個(gè)網(wǎng)段各自享用自己獨(dú)立的帶寬，以提高網(wǎng)絡(luò)的效率，從而減少網(wǎng)絡(luò)的信息流量。l延伸網(wǎng)絡(luò)的距離，因?yàn)槭褂弥欣^器受網(wǎng)絡(luò)直徑和中繼規(guī)那么的限制，通過網(wǎng)橋可進(jìn)一步延伸網(wǎng)絡(luò)的距離。Lizq98@1105.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)橋5.3.1網(wǎng)橋

◆網(wǎng)橋的作用◆網(wǎng)橋的分類

l按網(wǎng)橋所處的位置可分為內(nèi)橋和外橋兩種。

l按網(wǎng)橋分布的地理范圍可分為本地網(wǎng)橋和遠(yuǎn)程網(wǎng)橋。

◆網(wǎng)橋的學(xué)習(xí)功能網(wǎng)橋接收到一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，它檢查數(shù)據(jù)幀的源地址〔物理地址〕，并將該地址與網(wǎng)橋中的路徑表中各項(xiàng)進(jìn)行比照，如果在路徑中沒找到，那么將新的源地址參加路徑表中，這就是網(wǎng)橋?qū)W(wǎng)絡(luò)地址的學(xué)習(xí)功能?！艟W(wǎng)橋的特點(diǎn)延伸網(wǎng)絡(luò)的距離、隔離網(wǎng)段，但不能隔離播送、也不能控制播送風(fēng)暴、網(wǎng)橋沒有路由功能。Lizq98@1115.3數(shù)據(jù)鏈路層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)橋5.3.2交換機(jī)

1.交換機(jī)的工作原理交換機(jī)也按存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的原理工作，具有數(shù)據(jù)幀的過濾和地址學(xué)習(xí)功能。地址學(xué)習(xí)功能是：首先檢查端口傳送來的數(shù)據(jù)幀物理地址，與交換機(jī)內(nèi)部的動(dòng)態(tài)路徑表進(jìn)行比較，假設(shè)不在路徑表中，那么參加路徑表中，假設(shè)在路徑表中，那么將數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)到對應(yīng)的目標(biāo)端口，而且只向目標(biāo)端口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。

4.交換機(jī)的類型

獨(dú)立式、模塊式和堆疊式三種2.交換機(jī)的帶寬由一個(gè)16口100Mbps交換機(jī)組成的交換式以太網(wǎng)，可以為每個(gè)端口都提供100Mbps的專用帶寬，那么該交換機(jī)的最大數(shù)據(jù)流通量為16×100Mbps。3.交換機(jī)的性能參數(shù)端口、業(yè)務(wù)接口、主板〔背板〕、主處理器、FLASH、MAC地址的數(shù)量。Lizq98@1125.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備－路由器5.4.1路由器的根本概念網(wǎng)橋根據(jù)第二層地址〔MAC地址〕轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀。而路由器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時(shí)，通過第三層地址〔如IP地址〕，以決定一個(gè)數(shù)據(jù)包如何重新包裝及送到哪里。當(dāng)它接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，負(fù)責(zé)尋址，選擇轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的最正確路徑。它是Internet、Intranet和Extranet中必不可少的設(shè)備之一。◆路由器路由器〔router〕用于互聯(lián)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相同或不同的協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層使用路由協(xié)議、而傳輸層以上使用的協(xié)議必須是相同或兼容的網(wǎng)絡(luò)。路由器丟棄所有的播送幀，所以可以抑制播送風(fēng)暴。

Lizq98@1135.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備－路由器5.4.1路由器的根本概念

◆路由器◆路由表l靜態(tài)〔static〕路由表：事先設(shè)置固定不變的路徑表。l動(dòng)態(tài)〔dynamic〕路由表：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、?fù)載的改變等情況自動(dòng)調(diào)整的路徑表。

◆最小費(fèi)用路由

最小費(fèi)用路由是指網(wǎng)絡(luò)中一條路徑是最短的或是最經(jīng)濟(jì)的。

l路徑最短可以用跳步數(shù)計(jì)數(shù)，每經(jīng)過一個(gè)路由為一跳，而不管這條路徑的實(shí)際長度為多少，都被認(rèn)為是等長的。

l另一種方法是將一個(gè)權(quán)值賦予某條鏈路，權(quán)值也稱為鏈路的符號(hào)長度。Lizq98@1145.4網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)設(shè)備－路由器路由器改進(jìn)了網(wǎng)橋的功能，它將數(shù)據(jù)幀“封裝〞到含有路由和傳送信息的數(shù)據(jù)包中，在公共數(shù)據(jù)網(wǎng)中傳送。當(dāng)路由器收到一個(gè)數(shù)據(jù)包后，讀出其中的源和目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址，然后根據(jù)路由表中的信息，利用復(fù)雜的路由算法，為數(shù)據(jù)包選擇適宜的路由并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)前的路由器后，分解為數(shù)據(jù)鏈路層所認(rèn)識(shí)的數(shù)據(jù)幀，并把它傳送到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。5.4.2路由器的工作原理5.4.3路由器的結(jié)構(gòu)、分類和作用1.路由器的結(jié)構(gòu)

主要有CPU、RAM、FLASH、NVRAM、ROM、接口等硬件組成。2.路由器的分類l近程路由器和遠(yuǎn)程路由器l

靜態(tài)路由器和動(dòng)態(tài)路由器l單協(xié)議路由器和多協(xié)議路由器3.路由器的作用

延伸網(wǎng)絡(luò)距離、局域網(wǎng)接入Internet、多個(gè)局域網(wǎng)之間的遠(yuǎn)程連接。Lizq98@1155.5高層互聯(lián)設(shè)備－網(wǎng)關(guān)◆按可轉(zhuǎn)換的協(xié)議數(shù)分類：雙邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)和多邊協(xié)議網(wǎng)關(guān)〔綜合網(wǎng)關(guān)〕◆按網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用類型分類l電子郵件網(wǎng)關(guān)l局域網(wǎng)協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)lInternet網(wǎng)關(guān)l支付網(wǎng)關(guān)lIBM主機(jī)網(wǎng)關(guān)l公用網(wǎng)關(guān)接口CGIlVOIP(VoiceoverIP)語音網(wǎng)關(guān)l平安網(wǎng)關(guān)l綜合網(wǎng)關(guān)Lizq98@1165.6三層交換和高層交換5.6.1三層交換的概念

2.三層交換機(jī)交換機(jī)和路由器相比，轉(zhuǎn)發(fā)能力更強(qiáng)。但路由器又擁有交換機(jī)所沒有的路由功能。因此，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商推出了一個(gè)綜合路由器和交換機(jī)功能的產(chǎn)品，即三層交換機(jī)，也稱交換路由器或路由交換機(jī)。三層交換機(jī)可以將第二層的交換〔高性能和強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)流量轉(zhuǎn)發(fā)能力〕和第三層的的路由功能〔具有網(wǎng)絡(luò)可伸縮性〕結(jié)合起來，再集成一些特殊的效勞面形成的。Lizq98@1175.6三層交換和高層交換5.6.1三層交換的概念

3.三層交換的優(yōu)點(diǎn)

l多伸縮性

l流量管理