《計算機網絡技術與應用》

1、計算機網絡技術與應用,第1章,計算機網絡 技術與應用,本課程知識結構,第2章,第3章,第5章,第6章,第7章,第9章,第4章,第8章,第1章 計算機網絡概述,1.1 計算機網絡的定義與組成,1.1.1 計算機網絡的定義,將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的多臺計算機、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來，由網絡操作系統(tǒng)管理，能相互通信和資源共享的系統(tǒng)。,第1章 計算機網絡概述,1.1.2 計算機網絡的組成,1.計算機網絡的邏輯功能 計算機網絡具有網絡通信和資源共享兩種功能，從而可將計算機網絡看成一個兩級網絡，即內層的通信子網和外層的資源子網，如圖所示。,第1章 計算機網絡概述,1

2、.1.2 計算機網絡的組成,1）資源子網 資源子網主要由聯(lián)網的主機、終端、外部設備、網絡協(xié)議及網絡軟件等組成，主要任務是為用戶提供網絡訪問和資源共享等服務。 2）通信子網 通信子網主要由通信線路（即傳輸介質）、網絡連接設備（如分組交換設備PSE、分組裝配/拆卸設備PAD）、網絡協(xié)議和通信軟件等組成，主要的任務是連接網絡中的各個計算機和外部設備，實現(xiàn)網絡通信功能，包括數(shù)據(jù)的加工、變換、傳輸和交換等通信處理工作，即將一臺主機的信息傳送給另一臺主機。,第1章 計算機網絡概述,1.1.2 計算機網絡的組成,2.計算機網絡的資源結構組成 計算機網絡系統(tǒng)是由通信子網和資源子網組成的，而網絡硬件系統(tǒng)和網絡軟

3、件系統(tǒng)是網絡系統(tǒng)賴以存在的基礎。網絡類型對網絡硬件的選擇起決定性作用，而網絡軟件則是挖掘網絡潛力的工具。 1）網絡硬件 網絡硬件是計算機網絡系統(tǒng)的物質基礎。要構成一個計算機網絡系統(tǒng)，首先要將計算機及其外部設備與網絡中的其他計算機連接起來。 2）網絡軟件 由于網絡中的每個用戶都可以共享系統(tǒng)中的各種資源，所以網絡需要對用戶進行控制，否則會造成系統(tǒng)混亂、信息破壞或丟失。為了協(xié)調網絡資源，系統(tǒng)需要對網絡資源進行統(tǒng)一的管理、調度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止用戶非法訪問，以防數(shù)據(jù)和信息的破壞或丟失。,第1章 計算機網絡概述,1.2 計算機網絡的功能和應用,1.2.1 計算機網絡的功能,1.資源

4、共享 2.數(shù)據(jù)傳輸 3.集中管理 4.分布處理 5.負載平衡 6.提高安全與可靠性,第1章 計算機網絡概述,1.2.2 計算機網絡的應用,1.網絡在科研和教育中的應用 2.網絡在企事業(yè)單位中的應用 3.網絡在商業(yè)領域的應用 4.網絡在家庭生活中的應用,第1章 計算機網絡概述,1.3.1 按網絡的工作方式分類,1.3 計算機網絡的分類,1.集中式網絡 集中式網絡的處理控制功能高度集中在一個或少數(shù)幾個結點上，所有的信息流都必須經過這些結點。這種網絡常用在小型局域網或內部專用網，如Novell網絡。 2.分布式網絡 分布式網絡中的任一結點都至少和另外兩個結點相連接，信息從一個結點到達另一結點可能有多

5、條路徑，如Internet就是全球最大的分布式計算機網絡。,第1章 計算機網絡概述,1.3.2 按網絡的覆蓋范圍分類,1.廣域網 廣域網（wide area network，WAN）也稱遠程網，它所覆蓋的地理范圍從幾十千米到幾千千米，可以跨越遼闊的地理區(qū)域進行長距離的信息傳輸，所覆蓋的地理范圍可以是一個城市、一個國家，甚至是全球。 2.城域網 城域網（metropolitan area network，MAN）的覆蓋范圍介于廣域網和局域網之間，是一個城市或地區(qū)組建的網絡，作用范圍一般為幾十千米。 3.局域網 局域網（local area network，LAN）是由單位或部門組建的小型網絡，一

6、般局限在一座建筑物或一片園區(qū)內，其覆蓋范圍通常為幾十米至幾千米。,第1章 計算機網絡概述,1.3.3 按網絡的傳輸技術分類,1.廣播式網絡 所謂廣播式網絡（broadcast network）是指網絡中的所有計算機共享一條通信信道。廣播式網絡在通信時具備兩個特點：一是任何一臺計算機發(fā)出的消息都能夠被其他連接到這條總線上的計算機收到，二是任何時間內只允許一個結點使用信道。 2.點到點網絡 點到點網絡（pointtopoint network）是由一對對計算機之間的多條連接所構成的。為了能使信息從源地到達目的地，這種網絡上的分組可能通過一臺或多臺中間設備，通常是多條路徑，并且可能長度不一樣。簡單地

7、說，點對點網絡就是通過中間設備將信息直接發(fā)送到需要接收的計算機，其他計算機卻收不到這個消息。,第1章 計算機網絡概述,1.3.4 按網絡的拓撲結構分類,1.總線型拓撲結構 總線型拓撲結構是將網絡中的所有設備都通過一根公共總線連接，通信時信息沿總線進行廣播式傳送，如圖所示。,第1章 計算機網絡概述,1.3.4 按網絡的拓撲結構分類,2.環(huán)型拓撲結構 在環(huán)型拓撲結構中，所有設備連接成環(huán)，信息是沿著環(huán)采用廣播方式傳送的，如圖所示。在環(huán)型拓撲結構中每一臺設備只能和相鄰結點直接通信。與其他結點通信時，信息必須依次經過兩者間的每一個結點。,第1章 計算機網絡概述,1.3.4 按網絡的拓撲結構分類,3.星型

8、拓撲結構 星型拓撲結構是由一個中央結點和若干從結點組成，如圖所示。中央結點可以與從結點直接通信，而從結點之間的通信必須經過中央結點轉發(fā)。,第1章 計算機網絡概述,1.3.4 按網絡的拓撲結構分類,4.網狀拓撲結構 網狀拓撲結構分為一般網狀拓撲結構（如下左圖所示）和全連接網狀拓撲結構（如下右圖所示）兩種。一般網狀拓撲結構中每個結點至少與其他兩個結點直接相連。全連接網狀拓撲結構中的每個結點都與其他所有結點由通信線路連接。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,2.1 數(shù)據(jù)通信基礎知識,1.數(shù)據(jù)通信中的常用專業(yè)術語 （1）信息（information）：信息是對客觀事物的屬性和相互聯(lián)系

9、特性的表現(xiàn)，它反映了客觀事物的存在形式或運動狀態(tài)。 （2）數(shù)據(jù)（data）：數(shù)據(jù)是一組有意義的實體，它是信息的載體，是信息的表現(xiàn)形式。 （3）信號（signal）：信號是數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電磁編碼），數(shù)據(jù)以電磁信號的形式在通信介質上傳播。 （4）信源（information source）：通信過程中產生和發(fā)送信息的設備。 （5）信宿（information sink）：通信過程中接收和處理信息的設備。 （6）信道（channel）：信源和信宿之間的通信線路。 （7）碼元（code cell）：在數(shù)據(jù)通信中常常用時間間隔相同的符號來表示一位二進制數(shù)字，這樣的時間間隔內的信號稱為二進制碼元

10、，而這個間隔被稱為碼元長度。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,2.信號的類型及表示方式 1）模擬信號和數(shù)字信號 按編碼機制的不同，信號可以分為模擬信號和數(shù)字信號。 （1）模擬信號（analog signal）：模擬信號是連續(xù)變化的電磁波，其取值可以有無限多個，是某種物理量的測量結果，這種信號可以以不同頻率在各種通信介質上傳輸。 （2）數(shù)字信號（digital signal）：數(shù)字信號是一系列離散的電磁脈沖，可以使用恒定的正負電壓值表示二進制數(shù)1和0，這種電磁脈沖可以按不同的數(shù)據(jù)傳輸速率（b/s）在通信介質上傳輸。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,2）模擬

11、信號和數(shù)字信號的表示 模擬信號和數(shù)字信號可通過參量（幅度）來表示，如圖2所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,3.數(shù)據(jù)的類型及表示方式 數(shù)據(jù)可以分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)兩種。 1）模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù) （1）模擬數(shù)據(jù)：指在某個區(qū)間內連續(xù)變化的數(shù)據(jù)，如聲音、溫度和壓力都是模擬數(shù)據(jù)。 （2）數(shù)字數(shù)據(jù)：指離散的數(shù)據(jù)。它使用一系列符號表示信息，而每個符號只能取有限的特定值，如文本和整數(shù)。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.1 數(shù)據(jù)通信基本概念,2）模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)的表示 模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以用模擬信號或數(shù)字信號來表示，因而無論信源產生的是模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)字數(shù)據(jù)，在傳輸過程中都可以使用

12、適合于其信道傳輸?shù)哪撤N信號形式進行傳輸，如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路設備（DCE）將遠端的數(shù)據(jù)終端設備（DTE）與計算機系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設備、數(shù)據(jù)電路設備、計算機系統(tǒng)三部分組成，如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.2 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型,一個理想的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型要具備三要素，即信源、信道和信宿，如下（a）圖所示。而一個現(xiàn)實的通信系統(tǒng)通常由信源、信道、信宿以及噪聲組成，如下（b）圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標,1.傳輸速率

13、 傳輸速率是指在單位時間內傳輸?shù)男畔⒘?。傳輸速率分為兩種：數(shù)據(jù)傳輸速率和碼元傳輸速率。 1）數(shù)據(jù)傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率（Rb）簡稱傳輸率，又稱數(shù)據(jù)速率、比特率，它表示單位時間（每秒）內傳輸實際信息的比特數(shù)，單位為比特秒，記為bit/s、b/s、bps。比特在信息理論中作為信息量的度量單位。一般在數(shù)據(jù)通信中，如果使用1和0的概率是相同的，則每個1和0就是一個比特的信息量。如果一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)每秒傳輸9 600 bit，則它的傳輸率Rb9 600 b/s。 2）碼元傳輸速率 碼元傳輸速率（RB）簡稱傳碼率，又稱符號速率、碼元速率、波特率、調制速率，它表示單位時間內（每秒）信道上實際傳輸碼元的個數(shù)，

14、單位是波特（Baud），常用符號B來表示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標,3）碼元傳輸速率與數(shù)據(jù)傳輸速率之間的關系 碼元傳輸速率僅僅表示單位時間內傳送的碼元數(shù)目，碼元傳輸速率沒有限定這段時間內的碼元應具有的信號狀態(tài)數(shù)。而碼元信號狀態(tài)數(shù)決定了一個碼元所攜帶的二進制數(shù)據(jù)量，如碼元狀態(tài)數(shù)為2，則它攜帶1位二進制數(shù)據(jù)；碼元狀態(tài)數(shù)為4，則它攜帶2位二進制數(shù)據(jù)。所以計算數(shù)據(jù)傳輸速率時，必須要考慮一個碼元所攜帶的二進制信息量。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標,2.信道帶寬 帶寬（band width）通常指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д娴那闆r下所占用的頻帶寬度

15、，通常稱為信道的通頻帶。對于模擬信號而言，帶寬又稱為頻寬。帶寬的單位是赫茲（Hz）。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍為3003 400 Hz，則它的帶寬為3003 400 Hz。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標,3.信噪比 信號在傳輸過程中不可避免地要受到噪聲的影響，信噪比是用來描述在此過程中信號受噪聲影響程度的量，它是衡量傳輸系統(tǒng)性能的重要指標之一。信噪比通常是指某一點上的信號功率與噪聲功率之比，可用下面的公式表示信噪比。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.3 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標,誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)在正常工作情況下的傳輸可靠性的指標

16、，它定義為二進制數(shù)據(jù)傳輸時出錯的概率。假設傳輸?shù)亩M制數(shù)據(jù)總數(shù)為N位，其中出錯的位數(shù)為Ne，則誤碼率表示為,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式,1.并行通信方式 并行通信傳輸中有多個數(shù)據(jù)位，同時在兩個設備之間傳輸。發(fā)送設備將這些數(shù)據(jù)位通過對應的數(shù)據(jù)線傳送給接收設備，還可附加一位數(shù)據(jù)校驗位。接收設備可同時接收到這些數(shù)據(jù)，不需要做任何變換就可直接使用。并行通信方式的示意圖如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式,2.串行通信方式 采用串行通信方式傳輸數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)是一位一位地在通信線路上傳輸?shù)?，先由具有幾位總線的計算機內的發(fā)送設備，將幾位并行數(shù)據(jù)經并串轉換設備轉換成串行

17、方式，再逐位經傳輸線路到達接收站的設備中，并在接收端將數(shù)據(jù)從串行方式重新轉換成并行方式，以供接收方使用。串行通信方式的示意圖如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.1.4 數(shù)據(jù)傳輸方式,3.串行通信的方向性結構 串行數(shù)據(jù)通信的方向性結構有3種，即單工（simplex mode）、半雙工（halfduplex mode）和全雙工（fullduplex mode），如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.1 電路交換,2.2 數(shù)據(jù)交換技術,1.電路交換的3個過程,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.1 電路交換,2.電路交換技術的優(yōu)缺點 1）優(yōu)點 電路交換技術的優(yōu)點是：數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速，數(shù)據(jù)不會丟失且

18、保持原來的序列。 2）缺點 電路交換技術的缺點是：在數(shù)據(jù)傳送之前必須先建立一條專用通道，在通道拆除之前，一直由一對用戶完全占用；對于猝發(fā)式的通信，交換效率不高。因此，該技術適用于系統(tǒng)間要求高質量傳輸大量數(shù)據(jù)的情況。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.2 報文交換,每個結點在收到整個報文并檢查無誤后，就暫存該報文，然后利用路由信息找出下一個結點的地址，再把整個報文傳送給下一個結點。因此，端與端之間無須預先通過呼叫建立連接。 一個報文在每個結點的延遲時間等于接收報文所需的時間與向下一個結點轉發(fā)所需的排隊延遲時間之和。報文交換時序圖如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.2 報文交換,2.報文交換的優(yōu)

19、點 （1）報文交換不需要為通信雙方預先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立延時，用戶可隨時發(fā)送報文。 （2）由于報文交換技術采用“存儲轉發(fā)”的傳輸方式，在報文交換中便于設置代碼檢驗和數(shù)據(jù)重發(fā)設施，加之交換結點還具有路徑選擇功能，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃裕辉诖鎯D發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)，這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間進行通信；提供多目標服務，即一個報文可以同時發(fā)送到多個目的地址，這在電路交換中是很難實現(xiàn)的；允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報文優(yōu)先交換。 （3）通信雙方不是固定占

20、有一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.2 報文交換,3.報文交換的缺點 （1）數(shù)據(jù)進入交換結點后要經歷“存儲轉發(fā)”這一過程，從而引起轉發(fā)延時（包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發(fā)送時間等），而且網絡的通信量越大，造成的延時就越大，因此，報文交換的實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務的數(shù)據(jù)。 （2）報文交換只適用于數(shù)字信號。 （3）由于報文長度沒有限制，而每個中間結點都要完整地接收傳來的整個報文，當輸出線路不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉發(fā)，要求網絡中每個結點有較大的緩沖區(qū)。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2

21、.2.3 分組交換,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.3 分組交換,1.虛電路分組交換 在虛電路分組交換（virtual circuit packet switching）中，為了進行數(shù)據(jù)傳輸，網絡的源結點和目的結點之間要先建一條邏輯通路。每個分組除了包含數(shù)據(jù)外，還包含一個虛電路標識符，用于標識這個虛電路。 在虛電路分組交換方式中，數(shù)據(jù)傳輸過程與電路交換方式類似，也是分成3個階段：建立連接、數(shù)據(jù)傳輸和拆除連接。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.3 分組交換,2.數(shù)據(jù)報分組交換 數(shù)據(jù)報分組交換與報文交換類似，只不過是把報文分成若干組，分組的長度由網絡決定。在數(shù)據(jù)報分組交換中，每個分組的傳送是單獨進行處

22、理的。每個分組稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的地址信息。一個結點收到一個數(shù)據(jù)報后，根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和結點所儲存的路由信息，找出一個合適的路由，把數(shù)據(jù)報直接發(fā)送到下一結點。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.4 三種交換技術的比較,不同的交換技術應用于不同的場合，總結如下： （1）數(shù)據(jù)報分組交換適用于短報文交換，虛電路分組交換適用于長報文交換。 （2）兩結點間的負載較重且持續(xù)時間較長時，租用線路、采取線路交換的方式是很合算的。 （3）在交互性要求較高的場合下，報文交換是不合適的。 （4）分組交換技術在局域網和公用數(shù)據(jù)網中都有很多應用。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.4 三種交換技術的比

23、較,三種數(shù)據(jù)交換技術總結如下： （1）電路交換：在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有。 （2）報文交換：報文從發(fā)送方傳送到接收方采用存儲轉發(fā)的方式。在傳送報文時，只占用一段通路（在交換結點中需要緩沖存儲，報文需要排隊），因此，這種方式不滿足實時通信的要求。 （3）分組交換：此方式與報文交換類似，但報文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長度，到達目的地后需重新將分組組裝成報文。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.2.4 三種交換技術的比較,三種交換方式的比較如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.1 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼,2.3 數(shù)據(jù)編碼與同步,為了利用廉

24、價的公共電話交換網實現(xiàn)計算機之間的遠程通信，必須將發(fā)送端的數(shù)字信號轉換成能夠在公共電話網上傳輸?shù)囊纛l信號，經傳輸后再在接收端將音頻信號逆轉換成對應的數(shù)字信號。實現(xiàn)數(shù)字信號與模擬信號相互轉換的設備稱做調制解調器（modem）。調制解調器在遠程通信系統(tǒng)中的應用如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.1 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼,1.數(shù)字調制的基本形式 數(shù)字調制的3種基本形式為移幅鍵控法（ASK）、移頻鍵控法（FSK）、移相鍵控法（PSK）。采用這3種方法對二進制數(shù)串10110010調制的波形時序圖如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.1 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼,2.公共電話交換網中使用調制解調

25、器的必要性 公共電話交換網是一種頻帶模擬信道，音頻信號頻帶為3003 400 Hz，而數(shù)字信號帶寬為零至幾千兆赫茲。若不加任何措施，利用模擬信道來傳輸數(shù)字信號，必定出現(xiàn)極大的失真和差錯。所以要想在公共電話網上傳輸數(shù)字數(shù)據(jù)，必須將數(shù)字信號頻帶變換成電話網所允許的音頻頻帶范圍3003 400 Hz。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.2 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,1.不歸零碼 不歸零（nonreturn to zero，NRZ）碼的特點是在一個碼元周期內電平保持不變，電脈沖之間無間隔。不歸零碼可分為單極性不歸零碼和雙極性不歸零碼兩種。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.2 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,2.歸零碼

26、 歸零（return to zero，RZ）碼的特點是只在碼元周期內持續(xù)一段時間的高低電平，其余時間則為零電平，相鄰脈沖之間必定留有零電平的間隔。歸零碼可分為單極性歸零碼和雙極性歸零碼兩種。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.2 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,3.曼徹斯特編碼 曼徹斯特（manchester）編碼是一種自同步編碼方法，自同步法是指能從數(shù)據(jù)信號波形中提取同步信號的方法。曼徹斯特編碼常用于以太網（Ethernet）傳輸，另外還有差分曼徹斯特（differential manchester）編碼，常用在FDDI中。 （1）曼徹斯特編碼：每一位的中間都有一次跳變，該跳變既作為時鐘信號，又作為數(shù)據(jù)

27、信號；從高到低跳變表示1，從低到高跳變表示0。 （2）差分曼徹斯特編碼：每一位中間的跳變僅提供時鐘定時，而用每位開始時，有跳變?yōu)?，無跳變?yōu)?。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.2 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼的時序圖如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,1.脈碼調制 脈碼調制是以采樣定理為基礎，對連續(xù)變化的模擬信號進行周期性采樣，利用大于等于有效信號最高頻率或其帶寬兩倍的采樣頻率，通過低通濾波器從這些采樣中重新構造出原始信號。采樣定理的公式為,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼,2.模擬信號數(shù)字化的步驟 PCM對模

28、擬信號的數(shù)字化分為3個步驟，如圖所示。 （1）采樣：以采樣頻率Fs把模擬信號的值采出，把模擬信號變換成時間上離散的抽樣信號，即用一系列在時間上等間隔出現(xiàn)的脈沖調幅信號來代替原來的模擬信號。 （2）量化：使連續(xù)模擬信號變?yōu)闀r間軸上的離散值，量化就是將采樣點處測得的信號幅值分級取整的過程。 （3）編碼：將量化后的整數(shù)值用二進制數(shù)表示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.4 多路復用技術,1.頻分多路復用 在物理信道的可用帶寬超過單個原始信號所需帶寬的情況下，可將該物理信道的總帶寬分割成若干個與傳輸單個信號帶寬相同（或略寬）的子信道，每個子信道傳輸一路信號，這就是頻分多路復用（frequency div

29、ision multiplexing，F(xiàn)DM）。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.4 多路復用技術,2.時分多路復用 時分多路復用不僅僅能傳輸數(shù)字信號，還可以同時交叉?zhèn)鬏斈M信號。時分多路復用的原理如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.4 多路復用技術,3.波分多路復用 波分多路復用（wavelength division multiplexing，WDM）實際上是頻分多路復用的一個變種。它除了復用和解復用以及采用光纖作為傳輸介質以外，在概念上與頻分多路復用相同，但它比頻分多路復用更有效。在波分多路復用中，兩根光纖連接到一個棱柱或光柵上，每根光纖的能量處于不同的波段。兩束光信號通過棱柱或光柵

30、，合成到一根共享光纖上，傳送到遠方的目的地，然后再將它們分解開來。波分多路復用的原理如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.5 同步和異步通信,1.異步傳輸 異步傳輸?shù)墓ぷ髟硎牵好總魉?個字符（7位或8位）都要在這個字符碼前加1位起始位“0”，以表示字符代碼的開始；在字符代碼和校驗碼后面加1位、1.5位或2位停止位“1”，表示字符結束。接收方根據(jù)1至0的跳變來判斷一個新字符的開始，從而起到通信雙方同步的作用。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.5 同步和異步通信,異步方式的實現(xiàn)比較容易，但每傳輸一個字符都需要多使用23位冗余位，所以適合于低速通信。下圖是采用異步傳輸方式發(fā)送數(shù)據(jù)00110110

31、的示意圖。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.5 同步和異步通信,2.同步傳輸 同步傳輸方式的信息格式是一組字符或一個二進制位組成的數(shù)據(jù)塊（幀）。對于這些數(shù)據(jù)，不需要附加起始位和停止位，而是在發(fā)送一組字符或數(shù)據(jù)塊之前先發(fā)送一個同步字符SYN（以00010110表示）或一個同步字節(jié)（以01111110表示），用于接收方進行同步檢測，從而使收發(fā)雙方進入同步狀態(tài)。在同步字符或字節(jié)之后，可以連續(xù)發(fā)送任意多個字符或數(shù)據(jù)塊，發(fā)送數(shù)據(jù)完畢后，再使用同步字符或字節(jié)來標識整個發(fā)送過程的結束。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.5 同步和異步通信,在同步傳輸時，由于發(fā)送方和接收方將整個字符組作為一個單位傳送，且附加位又非

32、常少，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男实玫教岣?。所以這種方法一般用在高速傳輸數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，如計算機之間的數(shù)據(jù)通信。同步傳輸方式的原理如圖所示。,第2章 數(shù)據(jù)通信基礎,2.3.5 同步和異步通信,1）同步傳輸中的位同步 同步傳輸方式要求收發(fā)雙方之間的時鐘嚴格同步，而使用同步字符或同步字節(jié)，只能同步接收數(shù)據(jù)幀。只有保證接收端接收的每一比特都與發(fā)送端發(fā)送的每一比特保持一致，接收方才能正確接收數(shù)據(jù)，這就要使用位同步的方法。 2）同步通信的特點 由于每次只傳輸一個數(shù)據(jù)幀，用于同步的通信開銷小，所以傳輸效率高。 由于既要保證收發(fā)雙方之間的時鐘同步，又要保證數(shù)據(jù)的正確傳輸，所以同步通信對傳輸設備的要求高。,第3章 計算機網絡

33、體系結構,3.1.1 網絡體系結構的概念,3.1 網絡體系結構概述,計算機網絡體系結構采用分層模型的優(yōu)點如下。 （1）高層不需要知道低層是如何實現(xiàn)的，只需要知道低層所提供的服務，以及本層向上層提供的服務，各層獨立性強。 （2）當任何一層發(fā)生變化時，只要層間接口不發(fā)生變化，那么這種變化就不會影響到其他層，適應性強。 （3）整個系統(tǒng)已被分解為若干易于處理的部分，這種結構使得一個龐大而又復雜的系統(tǒng)實現(xiàn)和維護起來更容易。 （4）每層的功能與所提供的服務都有精確的定義和說明，有利于促進標準化。,第3章 計算機網絡體系結構,3.1.1 網絡體系結構的概念,網絡體系結構的定義如下： 網絡體系結構=分層，協(xié)議

34、，接口 網絡體系結構說明了計算機網絡層次結構應如何設置，以及應該如何對各層的功能進行精確的定義。它是抽象的，而不是具體的，其目的是在統(tǒng)一的原則下設計、建造和發(fā)展計算機網絡。網絡體系結構僅給出一般性指導標準和概念性框架，至于用何種硬件和軟件來實現(xiàn)定義的功能，則不屬于網絡體系結構的范疇。,第3章 計算機網絡體系結構,3.1.2 網絡協(xié)議與分層體系結構,1.網絡協(xié)議 在計算機網絡中，為了使網絡設備之間能成功地發(fā)送和接收信息，必須制定相互能接受并遵守的語言和規(guī)則，這些規(guī)則的集合就稱為網絡通信協(xié)議（protocol），如TCP/IP、SPX/IPX、NetBEUI協(xié)議。網絡通信協(xié)議通常包括所傳輸數(shù)據(jù)的格

35、式、差錯控制方式以及在計時與時序上的有關約定。網絡協(xié)議主要由以下3個要素組成。 （1）語法（syntax）：定義數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式，即做什么（What to do?）。 （2）語義（semantics）：定義需要發(fā)出何種控制信息、完成何種協(xié)議以及作出何種應答，即怎么做（How to do?）。 （3）同步（timing）：規(guī)定事件實現(xiàn)順序的詳細說明，確定通信狀態(tài)的變化和過程，如通信雙方的應答關系，即何時做（When to do?）。,第3章 計算機網絡體系結構,3.1.2 網絡協(xié)議與分層體系結構,2.分層網絡體系結構 計算機網絡是一個十分復雜的系統(tǒng)，將其分解為若干個容易處理的層次（la

36、yer），然后“分而治之”，這種結構化設計方法是工程設計中常見的手段。分層次是人們對復雜問題處理的基本方法，將總體要實現(xiàn)的很多功能分配在不同的層次中，每個層次要完成的服務及服務實現(xiàn)的過程都有明確規(guī)定，不同的系統(tǒng)具有相同的層次，不同系統(tǒng)的同等層具有相同的功能，高層使用低層提供的服務時，并不需要知道低層服務的具體實現(xiàn)方法。,第3章 計算機網絡體系結構,3.1.3 層次結構的要點與劃分原則,1.層次結構的要點 計算機網絡都采用層次化的體系結構，由于計算機網絡涉及多個實體間的通信，其層次結構一般以如圖所示的垂直分層模型來表示。 （1）除了在物理介質上進行的是實通信外，其余各對等實體間進行的都是虛通信

37、（2）對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。 （3）N層和N-1層的虛通信是由N-1層提供的服務來實現(xiàn)的。,第3章 計算機網絡體系結構,3.1.3 層次結構的要點與劃分原則,2.層次結構的劃分原則 層次結構的劃分，一般要遵循以下原則： （1）每層的功能應是明確的，并且是相互獨立的。當某一層的具體實現(xiàn)方法改變時，只要保持上下層的接口不變，便不會對相鄰層產生影響。 （2）層間接口必須清晰，接口包含的信息量應盡可能少，以利于標準化。 （3）層的數(shù)量應適中。若層次太少，則多種功能混雜在一層中，造成每一層的協(xié)議太復雜；若層次太多，則體系結構過于復雜，使描述和實現(xiàn)各層功能變得困難。,第3章 計算機網絡體系結構

38、,3.2.1 OSI參考模型概述,3.2 OSI參考模型,OSI參考模型共有7層，從下到上依次為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層，如圖所示。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.1 OSI參考模型概述,1.協(xié)議和服務的區(qū)別和相互關系 在OSI參考模型中，協(xié)議（protocol）和服務（service）是兩個非常重要的概念?？刂苾蓚€N層對等實體進行通信的規(guī)則的集合稱為N協(xié)議。兩個N層實體間的通信在N協(xié)議的控制下，能夠使N層向上一層提供服務，這種服務就稱為N服務，接受N服務的用戶是N+1層實體。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.1 OSI參考模型概述,2.服務訪問點

39、服務訪問點（service access point，SAP）是指同一系統(tǒng)中相鄰兩層實體之間進行交換信息之處，即N層實體和N+1層實體之間的邏輯接口，也稱為端口。一個N層服務是由一個N層實體作用在一個N層SAP上完成的，雖然兩層之間可以允許有多個SAP，但一個N層SAP只能被一個N層實體所使用，并且也只能為一個N+1層實體所使用；而一個N層實體卻可以向多個N層SAP提供服務，這稱為連接復用，一個N+1層實體也可以使用多個N層SAP，這稱為連接分裂。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.1 OSI參考模型概述,3.數(shù)據(jù)單元 在OSI參考模型中，數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)傳送的單位，可分為3種：服務數(shù)據(jù)單元、

40、協(xié)議數(shù)據(jù)單元和接口數(shù)據(jù)單元。 （1）服務數(shù)據(jù)單元（service data unit，SDU）是N層實體為完成用戶請求的N服務向接口提供的用戶數(shù)據(jù)。 （2）協(xié)議數(shù)據(jù)單元（protocol data unit，PDU）是由上層的服務數(shù)據(jù)單元SDU或其分段和協(xié)議控制信息（protocol control information，PCI）組成的提交給對等實體的數(shù)據(jù)。 （3）接口數(shù)據(jù)單元（interface data unit，IDU）是由上層的服務數(shù)據(jù)單元SDU和接口控制信息（interface control information，ICI）組成的，它通過SAP進行層間信息傳送。,第3章 計算機網

41、絡體系結構,3.2.1 OSI參考模型概述,4.OSI參考模型中的數(shù)據(jù)流動過程 在OSI參考模型中，當一臺主機需要傳送用戶的數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)首先通過應用層的接口進入應用層。在應用層，用戶的數(shù)據(jù)被加上應用層的報頭（application header，AH），形成應用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元，然后被遞交到下一層表示層。表示層并不“關心”上層（應用層）的數(shù)據(jù)格式，而是把整個應用層遞交的數(shù)據(jù)包看成是一個整體進行“封裝”，即加上表示層的報頭（presentation header，PH），然后遞交到下層會話層。同樣，會話層、傳輸層、網絡層、數(shù)據(jù)鏈路層也都要分別給上層遞交下來的數(shù)據(jù)加上自己的報頭，分別是會話層報頭（s

42、ession header，SH）、傳輸層報頭（transport header，TH）、網絡層報頭（network header，NH）和數(shù)據(jù)鏈路層報頭（data link header，DH）。其中，數(shù)據(jù)鏈路層還要給網絡層遞交的數(shù)據(jù)加上數(shù)據(jù)鏈路層報尾（data link termination，DT），形成最終的一幀數(shù)據(jù)。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.1 OSI參考模型概述,同樣，網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層也要做類似的工作。最終，原始數(shù)據(jù)被遞交到目標主機的具體應用程序中。OSI參考模型中的數(shù)據(jù)流動過程如圖所示。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,1.物理層

43、接口與協(xié)議 1）機械特性 機械特性有時也稱物理特性，它規(guī)定了數(shù)據(jù)終端設備DTE（data terminal equipment）和DCE數(shù)據(jù)電路終端設備（data circuitterminating equipment）之間連接器的幾何參數(shù)，包括形狀、幾何尺寸、引線數(shù)目和排列方式等，下圖是DB-9接口的機械特性。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,2）電氣特性 DTE與DCE接口的各根導線（也稱電路）的電氣連接方式有單端驅動單端接收、單端驅動差分接收和雙端驅動差分接收3種方式，可分別稱為非平衡型、半平衡型和平衡型連接，如圖所示。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,

44、3）功能特性 功能特性對接口各信號線的含義、功能及各信號之間的對應關系給出了確切的定義，說明了某些連線上出現(xiàn)的某一電平的電壓所表示的意義。 按功能區(qū)分，接口信號線有地線、數(shù)據(jù)線、控制線和定時線4種類型，有時還有備用信號線（次信道或輔信道線）。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,4）規(guī)程特性 規(guī)程特性規(guī)定了DTE和DCE之間各接口信號線實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸時的控制過程，即在物理連接的建立、維持和拆除時，各信號線的動作規(guī)則和步驟等。物理層協(xié)議的主要任務是實現(xiàn)DTE與DCE之間數(shù)據(jù)比特的透明傳輸。物理層協(xié)議很多，也比較成熟，如ISO、ITUT、EIA等機構制定的協(xié)議。ITUT制定的DTE與DC

45、E之間的物理層接口標準（協(xié)議）有V系列、X系列和I系列等建議。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,2.物理層協(xié)議舉例 1）RS-232C機械特性 RS-232C機械特性采用ISO 2110標準的25針連接器，并對該連接器的尺寸及針腳排列位置等都做了確切的規(guī)定，在DTE一側采用孔式結構插頭，在DCE一側采用針式結構插座。 2）RS-232C電氣特性 RS-232C電氣特性使用非平衡型電路，其邏輯1電平為155 V，邏輯0電平為+5+15 V，5+5 V為過渡區(qū)。規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸速率最高為19.2 kb/s，兩連接器間最長連線為15 m。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,

46、3）RS-232C功能特性 若一臺DTE設備和一臺DCE設備互聯(lián)（如計算機和modem），使用RS-232C接口的連接方式如圖所示。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,若兩臺DTE設備直接互聯(lián)（如兩臺計算機在近距離直接連接），則可采用如圖所示的零調制解調連接方式。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,4）RS-232C規(guī)程特性 RS-232C規(guī)程特性定義了DTE和DCE通過RS-232C接口連接時，各信號線在建立、維持和拆除物理連接及傳輸比特信號時的控制時序。RS-232C的工作過程是在各條控制信號線有序的ON和OFF狀態(tài)的配合下進行的?，F(xiàn)以發(fā)送數(shù)據(jù)為例，說明RS-2

47、32C接口的工作過程。 （1）建立階段。 （2）數(shù)據(jù)傳輸階段。 （3）拆除階段。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.2 物理層,5）DB-25接口與DB-9接口 在實際使用中，由于并非要用到RS-232C標準的全集（即所有信號線的功能），所以也可采用引腳較少的標準連接器，如ISO 4902規(guī)定的9針連接器（DB-9接口）。DB-9接口引腳的排列順序類似于DB-25接口（ISO 2110），這兩種接口的引腳也有一定的對應關系。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,1.數(shù)據(jù)鏈路層功能 1）幀同步功能 幀是數(shù)據(jù)鏈路層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位。每個幀包括幀頭、幀尾、幀檢驗碼和幀序號。幀頭和幀尾

48、用來表示幀的開始和結束，接收方要能夠明確地從物理層收到的比特流中區(qū)分出幀頭和幀尾，以便進行幀同步。實現(xiàn)幀同步的方法有字節(jié)計數(shù)法、字符填充法、比特填充法和違法編碼法。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2）差錯控制功能 實用的差錯控制方法，既要數(shù)據(jù)傳送可靠性高，又要信道利用率高。為此可使發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀附加一定的冗余檢錯碼一并發(fā)送，接收方則根據(jù)檢錯碼對數(shù)據(jù)幀進行差錯檢測，若發(fā)現(xiàn)錯誤，就返回請求重發(fā)的應答，發(fā)送方收到請求重發(fā)的應答后，便重新傳送該數(shù)據(jù)幀。 ARQ（自動請求重傳）法僅需返回少量控制信息，便可有效地確認所發(fā)數(shù)據(jù)幀是否被正確接收。ARQ法有幾種實現(xiàn)方案，其中，空閑

49、重發(fā)請求（Idle RQ）和連續(xù)重發(fā)請求（continuous RQ）是最基本的兩種方案。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,3）流量控制功能 流量控制是指采用一定措施使通信網絡中部分或全部鏈路和結點上的信息流量不超過某一限制值，從而保證信息流動順利通暢。數(shù)據(jù)鏈路層采用簡單的流量控制方式，它控制的是相鄰兩結點間數(shù)據(jù)鏈路上的信息流量。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,4）鏈路管理功能 鏈路管理功能主要用于面向連接的服務。在鏈路兩端的結點要進行通信前，必須先確認對方已處于就緒狀態(tài)，并交換一些必要的信息以對幀序

50、號初始化，然后才能建立連接。在傳輸過程中則要維持該連接。如果出現(xiàn)差錯，則需要重新初始化，重新自動建立連接。傳輸完畢后則要釋放連接。數(shù)據(jù)鏈路層連接的建立、維持和釋放就稱做鏈路管理。在多個站點共享同一物理信道的情況下（如在局域網中），如何在要求通信的站點間分配和管理信道也屬于數(shù)據(jù)鏈路層鏈路管理的范疇。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2.數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議舉例 1）HDLC協(xié)議中的站 HDLC協(xié)議涉及3種類型的站，即主站、從站和復合站。 （1）主站（primary station）：主要功能是發(fā)送命令（包括數(shù)據(jù)信息）幀，接收響應幀，并對整個鏈路的控制系統(tǒng)的啟動、流程的控制、差錯檢

51、測或恢復等負責。 （2）從站（secondary station）：主要功能是接收由主站發(fā)來的命令幀，向主站發(fā)送響應幀，并且配合主站參與差錯恢復等鏈路控制。 （3）復合站（combined station）：同時具有主、從站功能，既發(fā)送、接收命令和響應幀，也負責整個鏈路的控制。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,2）HDLC協(xié)議鏈路配置 在HDLC協(xié)議中，對主站、從站和復合站定義了兩種類型的鏈路配置：非平衡配置和平衡配置。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,3）HDLC協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸方式 根據(jù)通信雙方的鏈路結構和傳輸響應類型，HDLC協(xié)議提供了3種數(shù)據(jù)傳輸方式

52、：正常響應方式、異步響應方式和異步平衡方式。 （1）正常響應方式（NRM）：適用于非平衡鏈路，即用于點對點和點對多點的鏈路中，特別是點對多點鏈路。在這種方式中，由主站控制整個鏈路的操作，負責控制鏈路的初始化、數(shù)據(jù)流和鏈路復位等。從站的功能很簡單，它只有在收到主站的明確允許后，才能發(fā)出響應。 （2）異步響應方式（ARM）：也適用于非平衡鏈路，它與NRM不同的是，從站不必得到主站的允許就可以開始數(shù)據(jù)傳輸，顯然它的傳輸效率比NRM有所提高。 （3）異步平衡方式（ABM）：適用于平衡鏈路。鏈路兩端的復合站具有同等的能力，不管哪個復合站均可在任意時間發(fā)送命令幀，并且不需要收到對方復合站發(fā)出的命令幀就可以

53、發(fā)送響應幀。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,4）HDLC幀結構 HDLC幀結構如圖所示，它由6個字段組成，這6個字段可以分為5種類型，即標志字段（F）、地址字段（A）、控制字段（C）、信息字段（I）和幀校驗序列字段（FCS）。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,5）HDLC幀類型 控制字段是HDLC的關鍵字段，許多重要的功能都靠它來實現(xiàn)?？刂谱侄我?guī)定了幀的類型，即信息幀（I幀）、監(jiān)控幀（S幀）、無編號幀（U幀）。 （1）信息幀：信息幀用于傳送有效信息或數(shù)據(jù)，通常簡稱I幀。I幀以控制字段第1位用0來標志。 （2）監(jiān)控幀：監(jiān)控幀用于差錯控制和流量控制，通常簡

54、稱S幀。S幀以控制字段第1位和第2位為1、0來標志。 （3）無編號幀：無編號幀因其控制字段中不包含編號N（S）和N（R）而得名，簡稱U幀。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層,6）HDLC協(xié)議通信過程 HDLC協(xié)議中規(guī)定，兩站間的通信過程分為鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸、鏈路釋放3個階段。這3個階段分別使用不同的幀，下圖是HDLC協(xié)議通信過程的例子。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.4 網絡層,1.網絡層控制方式和服務 1）網絡層控制方式 （1）虛電路控制方式：為了進行數(shù)據(jù)傳輸，網絡的源結點到目的結點之間要先建立一條邏輯通路，因為這條邏輯通路不是物理的，所以稱為“虛電路”。每個結點到

55、其他任一結點之間可能有若干條虛電路支持特定的兩個端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，兩個端系統(tǒng)之間也可以有多條虛電路為不同的進程服務，這些虛電路的實際路徑可能相同也可能不同 （2）數(shù)據(jù)報控制方式：每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，若干數(shù)據(jù)報構成一次要傳送的報文或數(shù)據(jù)塊。每個數(shù)據(jù)報自身攜帶足夠的信息，它的傳送是被單獨處理的。一個結點接收到一個數(shù)據(jù)報后，便根據(jù)數(shù)據(jù)報中的地址信息和結點所存儲的路由信息，找出一個合適的路由，把數(shù)據(jù)報直接發(fā)送到下一個結點。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.4 網絡層,2）網絡層服務 （1）虛電路服務：它是網絡層向傳輸層提供的一種使所有分組按順序到達目的端系統(tǒng)的可靠數(shù)據(jù)傳送方式。進行數(shù)據(jù)交

56、換的兩個端系統(tǒng)之間存在一條為它們服務的虛電路。 （2）數(shù)據(jù)報服務：一般僅由數(shù)據(jù)報交換網來提供。端系統(tǒng)的網絡層和網絡結點的網絡層之間，按照數(shù)據(jù)報控制方式交換數(shù)據(jù)。當端系統(tǒng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時，網絡層給該數(shù)據(jù)附加地址、序號等信息，然后作為數(shù)據(jù)報發(fā)送給網絡結點；目的端系統(tǒng)收到的數(shù)據(jù)報可能不是按序到達的，也可能有數(shù)據(jù)報丟失。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.4 網絡層,2.網絡層路由選擇 1）靜態(tài)路由選擇策略 靜態(tài)路由選擇策略是基于一定的網絡性能要求、拓撲結構和信息分布情況，按固定規(guī)劃設計好路由選擇方案的算法。此算法一旦確定，可保持一段時間不變，不再對網絡的流量和拓撲結構變化作出反應，故也叫非自適應路由算

57、法。 （1）最短路由算法：這是一種簡單且使用較多的算法，該算法在每個網絡結點中都存儲一張表，表中記錄著對應的某個目的結點的下一結點和鏈路。 （2）擴散式算法：當某結點接到分組并要轉發(fā)時，就將其多個拷貝轉發(fā)到除該分組的來源鏈路外與該結點相連的其他所有鏈路上。 （3）基于流量的路由算法：該算法是既考慮拓撲結構又考慮網絡負載的算法。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.4 網絡層,2）動態(tài)路由選擇策略 該類算法主要是根據(jù)網絡狀態(tài)（拓撲結構和流量等）的變化來決定各結點的路由選擇。網絡狀態(tài)變化，算法也隨之變化，以適應網絡流量及各種參數(shù)的變化，因此，又叫自適應路由算法。 （1）孤立式路由算法：該算法主要依

58、據(jù)結點本身當前的狀態(tài)信息，而不考慮其他結點的情況而進行的選擇。 （2）集中式路由算法：在網絡中設定一個結點為路由控制中心（routing control center，RCC），各結點定期地將其有關狀態(tài)信息報告給RCC，RCC即可使用某種算法確定一條源端和目的端之間的最佳路徑，并將信息告知各結點。 （3）分布式路由算法：這是一種各結點與相鄰結點定期交換網絡狀態(tài)信息，并據(jù)此生成新路由表的算法。在該算法中，結點存放一張延時表和一張路由表。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.4 網絡層,3.網絡層擁塞控制 擁塞現(xiàn)象是指到達通信子網中某一部分的分組數(shù)量過多，使得該部分網絡來不及處理，以致引起這部分乃

59、至整個網絡性能下降的現(xiàn)象，嚴重時甚至會導致網絡通信業(yè)務陷入停頓，即出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。 常用的擁塞控制方法有以下4種。 1）滑動窗口法 2）預約緩沖區(qū)法 3）許可證法 4）丟棄分組法,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.5 傳輸層,1.傳輸服務 傳輸層的服務包括的內容有服務類型、服務等級、數(shù)據(jù)傳輸、用戶接口、連接管理、安全保密等。 2.服務質量 服務質量（quality of service，QoS）是指在傳輸兩結點之間看到的某些傳輸連接的特征，是傳輸層性能的度量，反映了傳輸質量及服務的可用性。,第3章 計算機網絡體系結構,3.2.5 傳輸層,3.傳輸層協(xié)議等級 傳輸層的功能按級別劃分，OSI參考模型定義了5種協(xié)議級別，即級別0（簡單級）、級別1（基本差錯恢復級）、級別2（多路復用級）、級別3（差錯恢復和多路復用級）和級別4（差錯檢測和恢復級）。服務質量劃分較高的網絡，僅需要較低的協(xié)議級別；反之，服務質量劃分較低的網絡，則需要較高的協(xié)議級別。 4.傳輸服務原語 服務在形式上是用一組原語（primitive）來描述的。原語被用來通知服務提供者采取某些行動，或報告同層某實體已經采取的行動。在OSI參考模型