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1、第3章 计算机网络的通信子网 本章介绍计算机网络组成结构中的通信子网部分，涉及物理网络、通信技术、网络互连技术和端对端通信等。通过本章的学习要了解不同计算机网络的特点、各种局域网技术，掌握计算机网络的连接设备，了解网络连接的IP地址、可靠性等概念，掌握数字通信的基础知识。3.1 通信子网概述通信子网概述 1、位置、位置 通信子网通信子网路由器路由器主机主机B资源子网资源子网R1R2R3R4R5R6主机主机A计算机网络计算机网络=通信子网通信子网+资源子网资源子网负责纯粹负责纯粹通信部分通信部分传输线传输线交换单元交换单元各种网络各种网络资源资源（主（主机、打印机机、打印机、软件等）、软件等）2
2、、作用：子网的功能：把信息从一台主机传到另一台主机。任务：承担全网的数据传输、转接、加工和交换等通信处理工作。3、因特网体系结构的核心TCP/IP协议四层结构：通信子网层、网络层、运输层和应用层。（见P61图3-1）协议中，网络层的IP协议负责给各种不同的通信子网层或局域网提供一个统一的互连平台。TCP协议负责位应用程序提供端对端的通信和控制功能。一、带宽与容量一、带宽与容量信信道道通信中传递信息的通道。包括发送设备、接收设备和连接的传输介质。有信息使用信道的情况分：共相信道和独占信道。信信道道带带宽宽信道两端的发送和接收设备能够改变比特信号的最大速率。也就是信道可以传输的信息频率的范围。（单
3、位：Hz）（教材P29曾经讲过）3.2 数据通信基本知识数据通信基本知识 信信道道容容量量是指单位时间内信道上所能传输的最大比特数。（称为比特率，单位：bps）注注意意区区别别：波特率（band）是指传输数据的信号的波长每秒钟改变的次数。在模拟信号的传输中，比特率波特率；在数字信号的传输中，比特率波特率。信道带宽与信道容量的关系：例例如如：一条带宽3000Hz，信噪比为30dB（分贝）的信道。（这是模拟电话系统的典型参数）这条信道的最大传输容量为：W=3000Hz，S/N=30dB，利用香农定理得：说明说明：1、提高信噪比可增加容量，远距离传输，必须提高信噪比。2、N0时，C，即无干扰信道，容
4、量为，有带宽（有限）决定。有限带宽无噪音信道的最大传输速率为：奈奎斯特定理：（bps）k传输系统中所用的逻辑值数。例例如如：一个传输二进制信号的无噪声信道带宽为3kHz，其最大传输速率是多少？因为：传输二进制信号时k=2，W=3000Hz所以：3、容量一定时，W与S/N可互换。若信号频率过低，会造成信道浪费，应使用信道复用技术。二、二、信道复用信道复用两类：频分多路复用（FDM）和时分多路复用（TDM）频分多路复用大多针对模拟信号的通信信道。计算机网络多使用时分多路复用技术。还有的将波分多路复用（WDM）从频分多路复用中分出来，应用于光纤信道上。在无线移动通信中，由一种码分多路复用技术（CDM
5、A）。它们的特点：它们的特点：FDM：以频率的不同来区分地址，每个信号占据一个频段，独占频道，共享时间。如电视信号分不同的频道，同时传播。TDM：以时隙（在周期内划分的一个很小的时间段，用于分开不同的信号）的不同来区分地址，每个信号独占时隙，共享频率。如同一频率的电台在不同的时间段播放不同的节目，中间用以小段广告时间间隔（时隙）。CDMA：每个用户分配一个地址码（互不重复，如移动电话号码）。共享频率和时间。计算机网络中的三种信道连接方式：计算机网络中的三种信道连接方式：1、点到点连接双方处于信道两端。2、共相信道多台机器连于同一信道。3、信道复用在同一共享信道上实现多个互相独立的点到点连接。三
6、、异步通信与基带传输三、异步通信与基带传输异异步步通通信信发送方与接收方之间不需要严格定时限制的通信。（如C/S模式中客户机向服务器发出请求。）同同步步通通信信要求发送方和接收方在时间上互相制约。（如C/S模式中服务器回应客户的请求，并发送数据。）计算机网络中的通信既有异步通信，也有同步通信。在信息传输时，信号必须经过编码之后才能进行传输。+15V-15V0计算机网络中常用的三种编码：1、RS-232异步串行ASCII码用0表示高电平，用1表示低电平。用起始比特和结束比特区分不同的信息。（如P71图3-7）例如：例如：传输字符“1100100”信息。1 1终止比特终止比特起始比特起始比特0 0
7、 10 02、曼彻斯特编码将一个比特分成两段，前段高电平后段低电平的信号用1表示，前段低电平后段高电平的信号用0表示。（如P71图3-8）+15V-15V01 110 00 0上一个比特的后半个比特是低电平3、差分曼彻斯特编码是曼彻斯特编码的一个变种。比特信号为1时，前半个比特的电平与上一个比特信号的后半个比特的电平相同；比特信号为0时，前半个比特的电平与上一个比特信号的后半个比特的电平相反。（如P71图3-9）+15V-15V01 110 00 0上一个比特的后半个比特是低电平上一个比特的后半个比特是高电平上一个比特的后半个比特是高电平基基带带传传输输是指一种未经调制的电脉冲信号（基带信号，
8、频带从直流到低频信号）的传输。适用于距离较近的计算机网络（如不分局域网）。当信号要传输较远的地方时，就必须将经编码后的数字信号由高频载波调制后才进行传输，以减少衰减和干扰。四、载波传输与调制解调四、载波传输与调制解调教材P29已经讲过，简单复习一下。调制的分类：调幅、调频和调相。调制解调工作原理：P71倒数第1段。了解电话拨号Modem。五、中继器（五、中继器（RepeaterRepeater）与交换机（）与交换机（SwitchSwitch）1 1、中继器、中继器是工作于物理层的连接设备。作用：扩展网络段；增加结点主机的数目，不受一条电缆段的限制；放大信号，并调整信号时间。一般在网络分段设计中
9、，要使得一段中的主机结点尽可能少。例例如如：具有40台主机的网络，能创建成4个网段，每个网段有10个结点。就不应建2个网段（一段12个结点，一段28个结点）。这样可以减少受影响计算机的数目。缺缺点点：它不能检测帧，放大信号有可能是不正确的信号，这样会使错误信号传到另一段。2 2、交换机、交换机 使用交换技术的原因：使用交换技术的原因：由于机器的处理能力和存储能力增强，速度更快了，因此，要求通信的能力也要增强。网络的增长，但是带宽不足，产生性能的下降，响应速度慢。需要选择以太网交换技术。使用交换技术后网络的改进：使用交换技术后网络的改进：以太网交换机能够把较大的、通信密集的网络分解为较小的、易于
10、控制的子网，交换机利用其MAC（介质存取控制，Media Media Access Access ControlControl）地址表，确定所传送的帧只能在源和目的的主机所在的两个分段上进行，而其他分段不传输，从而确保通信经过尽可能少的分段数，以减少从一个分段到另一个分段的不必要的网络信息流。交换机对提高网络带宽有极大的帮助。例例如如：一个没有交换能力的集线器连接8个10Mbps的网段，由于集线器一次只能向一个网段重新传送数据，所以集线器的容量也就从不超过10Mbps。但若使用以太网交换机代替集线器，由于交换机可以几乎同时向每个网段重新传送数据，所以，网络的整个容量就会增加7倍，即80Mbps
11、（810Mbps）。交换机的分类：交换机的分类：从控制数据传送方面分：从控制数据传送方面分：静态交换和动态交换。从交换机端口连接工作站和分段的方式分：从交换机端口连接工作站和分段的方式分：分段交换（每个端口处理整个分段）和端口交换（每个端口连接单个设备）。从交换方式分：从交换方式分：直接交换交换机在接收完整一个分组前，若已读取到目的地址，则马上转发部分分组。从而提高传输速度。存储转发交换交换机在接收了整个分组后，才将它转发出去。以此提高传输的可靠性。一、基本概念一、基本概念 1、定义：局域网（Lacal Area Network），简称LAN。是一个在一定地理区域（同一建筑、同一园区）内，可使
12、多个相互独立的设备在同一共享介质上以一定速率通信的通信系统。2、特点：（教材P79-80）3.3 局域网技术局域网技术 3、拓扑结构：可分为六种：星型、环型、双环型、总线型、树型和网格型。但常用的是三种：星型、环型（如令牌环，IEEE802.5，4Mbps或16Mbps）和总线型（如以 太 网，IEEE802.3，速 度 为 10Mbps或100Mbps，现已在发展1000Mbps）。总线型星型环型二、参考模型二、参考模型局域网的参考模型：IEEE 802标准。该标准定义了三层体系结构，即物理层（PHY）、介质访问控制层（MAC）和逻辑链路控制层（LLC）。如P83图3-18，是局域网与OSI
13、模型的比较。IEEE 802又分为11个委员会（见P82-83和图3-19）三、局域网的特性三、局域网的特性1、信道的共享性每一个局域网包括一种共享介质（通常是电缆）。共享信道网络的优点：降低费用。为什么共享网络只被用于局域网通信？共享网络需要通信协调网上的计算机，通信所需的时间由距离决定，距离越长，延迟越大，但共享网络不能延迟大。由于共享介质需要花时间协调使用，留给数据传送的时间就少了，因此长距离传输的时间不足。提供长距离高带宽的传输与同样带宽的短距离传输要更为昂贵。2、访问的局部性这是局域网发展的主要原因之一。访问的局部性主要包括：在时间上，临时访问的局部性若一对计算机曾建立过一次通信，那
14、么这对计算机有可能在不久会再通信。在地理上，物理访问的局部性某台计算机与近距离计算机通信的可能性比与远距离的计算机通信的可能性大。四、局域网实例四、局域网实例 Ethernet以太网Ethernet是一种使用广泛，应用总线拓扑的网络技术。多台计算机共享单一的传输电缆（以太）。一般使用粗缆（10Base5）的以太网限定长度上限为500m以内，并要求每一对连接之间相隔3m。一般以太网传输速度为10Mbps；快速以太网的传输速度为100Mbps；吉 位（千 兆）以 太 网 的 传 输 速 度 为1000Mbps（1Gbps）。以太网的标准是：IEEE 802.3 以太网共享电缆，因此，当一台计算机向
15、另一台计算机发送帧（以太网帧的格式见教材P85图3-20（a）时，所有其它计算机必须等待。以太网控制数据传输的方法是：IEEE802.3的CSMA/CD协议。CSMA/CD协议协议（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect）（载波侦听多路访问/碰撞检测）。其工作过程如下：其工作过程如下：发送站发送之前，首先侦听载波（载波检测，闲/忙）“讲前先听讲前先听”；如果网络（总线）空闲，发送站开始发送它的帧；如果网络（总线）被占用（忙），发送站则继续侦听载波并推迟发送直到网络空闲；“只只顾顾自自己己，冲冲突突不不可避免可避免”发送站在发送过程中侦听冲突
16、（冲突检测，边发送边检测）“边听边讲边听边讲”；如果检测无冲突，则该次发送帧成功。如果检测到冲突，说明发送失败（“一一次次只只能能一一人人讲讲”）。发出一串阻塞信号，通知发送站立即停止发送，这意味着所有卷入冲突的站都停止发送；每个卷入冲突的站都进入退避周期，即按一定的退退避避算算法法（如：二进制指数退避算法）等待一段随机时间后进行重发，亦即重复上述步骤，直到发送成功。二进制指数退避算法二进制指数退避算法 第1次冲突发生后，每个站点的等待0或1个单元时间后重发；再次（第2次）发生冲突后，等待单元时间从0、1、2、3中随机选一个；第3次发生冲突后，等待单元时间从0到23-1之间随机选一个；检测i次
17、冲突后，等待单元时间从0到2i-1之间随机选一个；检测10次冲突后，等待单元时间就固定为1023；检测16次冲突后，控制器不再动作，并宣告发送失败。token ring network令牌环网协议标准是：IEEE 802.5，该网络控制数据传输的方法是使用“令牌”（token）。“令牌”是一种特殊的短的保留报文。由于它很小，所以它可以在网上迅速地传输（如传送1圈1s），是用于协调计算机发送数据的。当一台计算机要发送数据时，必须等待拿到许可的令牌。一旦得到许可的令牌，计算机发送一帧数据。同时，由于其它计算机未得到令牌，因此，不可能同时发送。若有多台计算机同时需要发送数据时，令牌环硬件会按顺序传输
18、令牌。令牌环网的传输速度一般为16Mbps。令牌环网优于以太网之处：防止广播风暴（在许多计算机同时发送帧或坚持重发时产生），位置之间的干扰非常少。主要缺点：网络容易失效（若有一台计算机失效，会使整个网络失效，系统崩溃），不能自恢复。目前已经比较少用。FDDI光纤分布数据接口是一种传输速度为100Mbps的令牌环技术，双环结构。通常被用作连接局域网和计算机的主干。由主环和次环组成，次环的数据传输方向与主环的数据传输方向相反，称为反向旋转环。正常工作时只使用一个主环。当某台计算机发生故障而失效时，系统会在另一个环上实施反向传输，这样，可以自动又形成一个环，起到自恢复作用。（见P89图3-22）VL
19、AN虚拟局域网目前，对VLAN还没有一个准确的定义。一般大多数人认为VLAN基本上可以看作是一个广播域。具体来讲，一个VLAN可以看作是一组客户工作站的集合，这些工作站不必处于同一个物理网络上，它们可以不受地理位置的限制而像处于同一个局域网上那样进行通信和信息交换。可以认为一个VLAN实际上是逻辑上的链路。VLAN的协议标准：IEEE 802.1Q VLAN的集中划分方式：（P91）基于端口的VLAN 基于MAC地址的VLAN 基于第3层的VLAN 基于策略的VLAN目前，VLAN已得到广泛应用，称为局域网的一项关键技术。其优点有：借助网络管理软件实现动态管理，降低网络建设成本，减少管理开销；
20、VLAN自动形成广播域，通过VLAN的划分，减少广播风暴；可以基于多种安全策略来划分VLAN，提高网络的安全性；可以限制用户的数量，相应减少服务方面的开销；可以实现有效管理和监控自动化。MAN是一种比LAN在距离上进一步扩展，一般拥有中型通信设备，在一个城市地域范围内。一、一、MAN的协议标准为：的协议标准为：IEEE 802.6，称为：分布式队列双总线（DQDB）3.4 城域计算机网络城域计算机网络 基本原理：基本原理：两条平行的单向总线穿绕于整个城市，站点同时连接于两条总线上。每条总线都有头端（head-end），它会产生一个稳定的53字节的信元流，用于启动传输。信元从头端沿着总线往下传，
21、当它到达终点时，就从总线中消失。每个信元带有44字节的有效载荷，用于装载要传递的信息。目的计算机位于发送站点的右方，使用上方总线A，反之，用下方总线B。站点按照准备好发送的顺序进行排队，并按先进先出的原则进行发送。系系 统统 工工 作作 范范 围围：160km，速 度：44.736(T3)-155Mbps(ATM)二、实现模式二、实现模式 CATV CATV网网有线电视网有线电视网用多个Modem把带宽为300MHz的电视电缆分割成多个子频带，可单独传输信息。用户使用CATV Modem（“机顶盒”）接受信息。（见P94图3-24）q江门视讯宽带网江门视讯宽带网 年以来，特别是近两年来，江门市
22、大力加强广播电视基础设施，特别是有线电视网络的建设。先后投入3.8亿元，建设光纤与电缆混合结构（）综合信息传输网络。目前,建成了上与广东省和全国连接，下通五邑各市、镇、行政村的光纤网络。市区已建成一个750MHz HFC双向环形ATM宽带综合接入网，分配网共设个光节点，每个光节点覆盖个用户。ISDN ISDN综合业务数据网综合业务数据网1、定义：定义：P95第一段历史：20世纪80年代由CCITT（国际电话与电报顾问委员会）引入，用于提供语音、数据、图形和视频数字服务。在1984年和1988年由ITU-T对N-ISDN（窄带ISDN）进行标准化。我国在1999年才正式开始“一线通”业务。2、特
23、征：特征：P953、体系结构：体系结构：v中心思想：数字比特管道，各种信息通过时分多路复用方式在管道中双向流动。v几种设备：NT1网络终端设备。置于客户机房与电信公司的ISDN交换机连接。NT2网络第2终端，相当于用户交换机（PBX）和局域网等终端控制设备。TE1专用的ISDN终端设备。TE2非ISDN终端设备。TA ISDN适配器，用于将非ISDN设备适配后接入ISDN网。v4个参考点：定义各种设备之间的接口点。U是电信公司ISDN交换机和NT1之间的连接。T是NT1上连接器提供给客户的连接点。S是NT2（如ISDN PBX）与ISDN终端之间的接口。R是终端适配器（TA）和非ISDN终端之
24、间的连接。v7种标准化信道：A、B、C、D、E、H和组合信道。（P97）v3种标准化信道组合：2B+1D、23B+1D或30B+1D、1A+1C （P97）4、宽带宽带ISDNISDN和和ATM ATM 从将来的发展来看，N-ISDN不会是主流，它的前途是有限的。由于网上视频点播（VOD）等的发展，N-ISDN显得不足。未来基于ATM技术为起点的B-ISDN将会是发展的方向。B-ISDN的概念：P98。一、广域网的定义一、广域网的定义是覆盖地理范围相对较广的数据通信网络。它常利用公共网络系统提供的便利条件进行传输，可以分布在一个城市、一个国家，甚至跨过许多国家分布到全球。广域网一般由主机和通信
25、子网组成（见P99 图3-27）。子网用于在主机之间传递信息。3.5 广域计算机网广域计算机网 二、广域网工作特点二、广域网工作特点在许多广域网中，一般由公共网络充当通信子网，它包括两个组成部分：传输线和交换节点。传输线用来在计算机之间传送比特流；交换节点有时也叫做分组交换节点、中间系统或数据交换设备，用于连接两个或多个传输线。数据沿输入线到达交换节点后，交换节点必须为其选择输出线并将其输出。由于广域网会不断地有计算机或物理网络接入，因此，网络必须可扩展，一般扩展的方式有两种：1 1、小小规规模模扩扩展展：增加少量计算机，可用增加交换机的I/O端口硬件或更换快速的CPU。在广域网中传送的数据单
26、元称为分组(packet)。在广域网的交换节点，采用存储转发技术，即当分组到达交换节点(或称交换机)时，交换机将其放入一个队列，直到交换机可以发送它们去目的地。这项技术使得交换机可以缓冲同时到达的小批量的突发性的分组。2 2、大规模扩展：、大规模扩展：需增加新的分组交换机。分组交换机就是一个小计算机，有处理器、存储器和用于收发分组的I/O设备。在现代的高速广域网中，分组交换机中由专门的硬件处理分组交换。分组交换机就是广域网的基本组件之一。分组交换机互相连接起来，传递分组，构成广域网。通过增加分组交换机可以扩展广域网，覆盖更多的地点，连接更多的计算机。在路由中转发分组的功能是由一张路由表实现的，
27、它包括通往目的地址的所有信息和最短路径。举例分析路由选择的过程：见P101-102 交换机交换机1 交换机交换机2 交换机交换机3 交换机交换机4 目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1-2-13，124，221，342，423，24-31，312，33-14，341，332，343，434，3在多个目的地的下一站相同时，一般使用缺省路由缺省路由交换机交换机1 交换机交换机2 交换机交换机3 交换机交换机4 目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1-2-13，124，2*1，342，423，24-*2，33-*4，343，4路由选择的一个例子：路由选择的一个例子：如下图表
28、，假设路由器B要转发一个目的地址为192.4.10.3的数据包，路由表如何找出下一站？网络网络1路由器路由器A网络网络2网络网络3网络网络4路由器路由器B路由器路由器C图图a 一个小型互联网络一个小型互联网络表表b 路由器路由器B的路由选择表的路由选择表目的地目的地掩掩 码码下一站下一站30.0.0.0255.0.0.040.0.0.740.0.0.0255.0.0.0deliver direct（直接传送）128.1.0.0255.255.0.0deliver direct（直接传送）192.4.10.0255.255.255.0128.1.0.9假设路由软件顺序搜索路由表的每一行：第一行：
29、255.0.0.0&192.4.10.3 30.0.0.0，匹配失败。第二、三行：同理，也匹配失败。第四行：255.255.255.0&192.4.10.3=192.4.10.0，与目的地址匹配，因此，下一站将数据包传送到128.1.0.9。路由算法一般有两种：v静静态态路路由由：分组交换机启动时由程序计算而后设置路由，此后路由不再改变。这种方法的主要优点是简单，开销小；缺点是缺乏灵活性，路由不易改变。v动动态态路路由由：分组交换机启动时由程序设置初始路由，当网络变化时随时更新。三、广域网的实现模式三、广域网的实现模式目前一般有电话交换网(PSTN)、分组交换数据网(又称X.25网)、帧中继网
30、(Frame Relay)、数字数据网(DDN)等。分组交换数据网分组交换数据网(X.25网网)1、X.25的主要特点：能接入不同类型用户设备，可实现多方通信。可靠性高，X.25是以虚电路服务为基础的。多路复用，大大提高线路利用率。流量控制和拥塞控制，信息传递安全。点对点协议，不支持广播，传输率高。提供速率从2400b/s至64kb/s。2、X.25是一个对公用分组交换网接口的规格说明。网络内部由各个网络自己决定。“X.25网”仅说明该网络与网络外部数据终端设备的接口应遵循X.25标准。X.25接口分为3个层次：最下层的物理层接口标准采用X.21建议书，使用最多的就是RS-232标准。第二层是
31、数据链路层采用的接口标准，是平衡型链路接入LAPB，它是HDLC的1个子集。第三层是分组层，DTE（数据终端设备）与DCE（数据电路端接设备）之间可以建立多条逻辑信道（0-4095），1个DTE可以在网上同时建立多个虚电路进行通信。帧中继网帧中继网(Frame Relay)是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1.544Mbps的广域分组交换网的用户接口。是从X.25交换网中发展起来的。帧中继可以看作X.25的简化形式，它
32、同样采用虚电路的通信方式，但是省去了流量控制、链路纠错等功能。在目前传输介质带宽越来越高、稳定性越来越好的情况下，不需要那么复杂的检错技术也能实现较好的数据传输质量。优点是传输时延小、速率高、组网和网络处理简单、一个端口可实现多个的连接、能和入网速率不同的用户通信、传输带宽能按需动态分配，特别适合为LAN提供互连。帧中继技术归纳为以下几点：1)帧中继技术主要用于传递数据业务，它使用一组规程将数据信息以帧的形式(简称帧中继协议)有效地进行传送。它是广域网通信的一种方式。2)帧中继所使用的是逻辑连接，而不是物理连接，在一个物理连接上可复用多个逻辑连接（即可建立多条逻辑信道），可实现带宽的复用和动态
33、分配。帧中继的虚电路有永久型虚电路（PVC）和交换型虚电路（SVC）。3)帧中继协议是对X.25协议的简化，因此处理效率很高，网络吞吐量高，通信时延低，帧中继用户的接入速率在64kb/s至2Mb/s，甚至可达到34Mb/s。4)帧中继的帧信息长度远比X.25分组长度要长，最大帧长度可达1600字节/帧，适合于封装局域网的数据单元，适合传送突发业务(如压缩视频业务、WWW业务等)。帧中继通信示意图 SLIP和和PPP 是串行线上最常用的两个链路层通信协议。常用于对等网组网。SLIP是早期的协议，现在基本上被PPP所代替。PPP的优点：P108。PPP协议包含：链路控制协议（LCP）、IP控制协议
34、（IPCP）和口令授权协议（PAP）。PPP帧格式：一个家庭PC机拨号连接因特网 数字数据网数字数据网(DDN)它是利用光纤（数字微波和卫星）数字传输通道和数字交叉复用节点组成的数字数据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其它新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。区别于传统模拟电话专线的显著特点是数字电路传输质量高，时延小，通信速率可根据需要选择；电路可以自动迂回，可靠性高；一线可以多用，即可以通话、传真、传送数据，还可以组建会议电视系统，开放帧中继业务，做多媒体服务，或组建自己的虚拟专网，设立网管中心，自己管理自己的网络。可选速率：2400b/s2048
35、kb/s DDN网络结构示意图 异步移动模式异步移动模式（ATM）技术的基本概念及技术特点，包括：vATM网网络络的的基基本本思思路路：就是把数据分割成固定长度的信元(Cell)来传输。每个信元有5个字节的信头和48字节的净荷(Payload)。信元的长度固定，信头又非常简单，这些使得ATM网络可以用硬件来实现信元的快速转发。vATM网网络络采采用用星星形形拓拓扑扑结结构构。每一个ATM端系统通过专用的线路连接到ATM交换机，ATM交换机之间又用高速的通信线路(一般为光纤)连接起来。信元从端系统发出后，通过多个ATM交换机的转发，最终到达目的地。标准规定每个ATM端系统接口基本的发送速率为15
36、5Mbps。vATM网网络络提提供供面面向向连连接接的的服服务务。在发送数据之前，进行通信的端站点之间必须存在连接。该连接可以是永久性的，也可以是动态建立的。在一条物理链路上可以存在多条虚连接，这些连接共享网络链路的带宽，根据各自的需要发送信息。这种虚线路复用模式，提高了链路的总的利用率。vATM的连接方式：的连接方式：分永永久久虚虚连连接接（PVC）和交交换换虚虚连连接接（SVC）两种形式。SVC是在进行数据传输之前通过信令协议自动建立的，数据传输之后便被拆除；PVC是由网络管理等外部机制建立的虚拟连接，该连接在网络中一直存在。ATM的入网方式如下图：ATM网络，在数据能够在两节点之间传输之
37、前，它们之间建立了一条虚拟路径。很像网上转换之间的管道。每一管道包含了一个或多个虚拟信道，每一信道仅单向的传输一独立的数据流。ATM交换分两级：虚通道（VC）交换和虚通路（VP）交换。v不不同同的的网网络络应应用用对对服服务务质质量量的的要要求求是是不不一一样样的的。ATM可以适应不同的网络应用对带宽的要求，提供多种网络服务。ATM标准中对子网络服务质量制订了详细的规范，并提供了一系列机制保证各种不同应用的服务质量。v传统以太网等局域网和传统以太网等局域网和ATM网络的区别：网络的区别：1、以太网等是无连接的，而ATM网提供有连接服。2、以太网采取广播媒质，而ATM网本质上是一种点对点服务。3
38、、以太网上的MAC地址与网络拓扑无关，而ATM地址由网络分配确定。主要掌握有关的互连设备的作用，工作在网络体系结构模型的哪一个层次。集线器集线器(Hub)1、功能：是工作于物物理理层层的一种设备，用于简单的网络扩展，是接收单个信号再将其广播到多个端口的电子设备。具有对传输信号进行再生和放大，从而扩展介质的长度。3.6 网际互连技术网际互连技术(IP)2、集线器类型包括：被动集线器只是简单地接收重新广播。价格最低。主动集线器具有被动Hub功能，还能监视传输的数据，采取存储转发技术，改善网络功能。价格相对较贵。智能集线器。目前新的发展方向。3、应用：一般用于做星型拓扑以太网中开始点的入口级设备。网
39、桥网桥(Bridge)1、功能：网桥是工作于链链路路层层的一种设备，它的作用是扩展局域网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将带有地址的信号从一个传输介质发送到另一个转输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。2、网桥的类型：从连接范围分：本地网桥：本地网桥：在传输介质允许范围之内分为：内桥：通过文件服务器的不同网卡连接。外桥：安装于工作站上。远程网桥：远程网桥：将局域网连成MAN、WAN。从连接网络结构分：透明网桥：常用于以太网分段互联。源路由网桥：常用于令牌环分段互联。3、网桥与中继器、路由器的比较：与中继器比较：与中继器比较：网桥能处理一个
40、完整的帧，并使用和计算机相同的接口设备。能检查故障，将故障控制在一个网段中而不会影响另一个网段。（接收一个不正确的帧时，会丢弃。）与路由器比较：与路由器比较：不必了解帧的高层协议。比路由器难控制，因为它用硬件地址寻址。路由器路由器（Router）1、功能：路由器工作在网网络络层层。路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网是指一个单独的网络或子网），路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互连环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网。一般说来，异种网络互连或多个子网互连都应采用路由器。其主要工作是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并有
41、效地传送到目的站点。2、与网桥比较：与网桥比较：更高层的概念。路由器可以连接具有不同数据链路协议的网络。（网桥不能）网桥对其他网络结点来说是透明的。（路由器不同）在网络流量控制、连接大型网络时，路由器更有效。3、IP寻址寻址IP协议中，IP地地址址由：“网络地址+主机地址”构成。子子网网掩掩码码：用于找出IP地址中网络及结点地址部分。规则是其中所有1表示IP地址中的网络地址，所有0表示IP地址中的主机地址。将子网掩码和IP地址进行“与”运算，由得到的结果可以判断该IP地址是本域的IP地址还是远程IP地址。例例1 1：子网掩码为255.255.240.0的IP地址每个子网中能表示的主机数量是多少
42、？【解解】因为，该IP地址为B类（240）1010=（11110000）2 20的位数为4+8=12位。故能表示主机的位数为12位。所以，该IP地址每个子网上最多有212台主机，其中可用的为：212-2台。例例2 2：若要将一个C类IP地址分成12个子网，每个子网至少能容纳5台主机，计算其子网掩码。利用该子网掩码后，最多可用的子网数与每个最多可用的主机数分别是多少？【解】因为：2 23 31221224 4，所以，子网至少用4位二进制表示；又因为：2 22 252523 3，所以，主机至少用3位二进制表示。一个C C类的子网掩码为：255.255.255.X255.255.255.X，故子网位
43、数+主机位数=8 8所以，X用二进制表示为：1111100011111000或1111000011110000，故子网掩码为：或。利用子网掩码，最多可用的子网数为：2 25 5-2=30-2=30个；每个子网最多可用的主机数为：2 23 3-2=6-2=6台。利用子网掩码，最多可用的子网数为：2 24 4-2=14-2=14个；每个子网最多可用的主机数为：2 24 4-2=14-2=14台。子网掩码可将网络划分为若干网段。子网掩码可将网络划分为若干网段。4、路由表路由表两种：静态路由表（P129），由管理员创建。“U”活跃，“G”外部网关，“H”主机。动态路由表（P130），由路由协议自动添加
44、或删除。分两种：内部协议：路由信息协议（RIP），采取距离向量算法，选择到目的具有最小跳数的路由。外部协议：外部网关协议（EGP）和边界网关协议（BGP）。网关网关(Gateway)1、功能：网关工作在应应用用层层。在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时则要选用网关设备。网关的功能体现在OSI模型的高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。2、分类：协议网关：用于在使用不同协议的网络之间进行协议转换。包括：通道、专用网关和第二层协议网关等。应用网关：用于翻译数据，使不同格式的两个系统软件互相认识。安全网关：用于防火墙技术，有：分组过滤
45、器、电路网关和应用网关等。新的新的IP标准标准IPv6 IPv6采用了长度为128位的IP地址，IPv6的地址格式与IPv4不同。主要掌握 TCP、UDP提供的服务各自的特点。两种服务：两种服务：面向连接的服务和无连接的服务的比较：3.7 端端端的通信端的通信 传输控制协议传输控制协议TCP TCP协议属于运输层的协议，它提供面向连接的、可靠的、全双工的流传输服务。在传输数据过程中就进行了对方数据的确认。检查校验和，若相等，则发送认可信息；否则，要求重发。主要特征：主要特征：（P145）面向连接；点对点通信；完全可靠性；全双共通信；流接口；可靠的连接建立；完美的连接终止。用户数据协议用户数据协议UDPUDP是传输层的一个重要协议，它提供的是无连接、不可靠、无流量控制、不排序的服务。它比TCP简单得多，可以简单地与IP或其他协议连接，只充当数据报的发送者和接收者。一般用于传输数据较少的交互式业务，例如，数据库查询，可靠性由高层协议（应用程序）提供。本章重点习题本章重点习题教材教材 P148自测题自测题练习题（作业）练习题（作业）：1、2、3、9、12、14、15、18See you next chapter!