浙江省计算机等级考试三级网络技术复习资料.pdf

1 浙江省高校计算机等级考试 计算机网络应用技术复习资料 浙江省高校计算机等级考试 计算机网络应用技术复习资料 一 计算机网络基础 1 算机网络基本概念 计算机网络的产生 发展 定义和分类 计算机网络的主要功能及应用 计算机网络形成与发展形成与发展大致分为如下 4 个阶段 1 第一个阶段可以追述到 2 0 世纪 5 0 年代 2 第二个阶段以 2 0 世纪 6 0 年代 1 第一个阶段可以追述到 2 0 世纪 5 0 年代 2 第二个阶段以 2 0 世纪 6 0 年代美国的 A P P A N E T 与分组交换技术为重要标志 3 第三个阶段从 2 0 世纪 7 0 年代中期开始 3 第三个阶段从 2 0 世纪 7 0 年代中期开始 2 0 世纪 7 0 年代中期国际上各种广域网 局域网与公用分组交换网发展 十分迅速 各个计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统 但随之而来的是网络体系结构与网络协议的国际标 准化问题 4 第四个阶段是 2 0 世纪 9 0 年代开始 4 第四个阶段是 2 0 世纪 9 0 年代开始 2 0 世纪 9 0 年代网络技术最富有挑战性的话题是 I n t e r n e t 与异步传输模式 A T M A s y n c h r o n o u s T r a n s f e r M o d e 技术 计算机网络发展经历 3 个阶段3 个阶段 面向终端的单级计算机网络面向终端的单级计算机网络 计算机网络对计算机网络计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络开放式标准化计算机网络 计算机网络定义计算机网络定义 资源共享观点将计算机网络定义为 以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合 1 资源共享观点的定义符合目前计算机网络的基本特征 这主要表现在 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享 计算机资源主要指计算机硬件 软件与数据 网络用 户可以使用本地计算机资源 可以通过网络访问联网的远程计算机资源 也可以调用网中几台不同的计算机 共同完成某项任务 2 互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的 自治计算机 a u t o n o m o u s c o m p u t e r 它们之 间可以没有明确的主从关系 每台计算机可以联网工作 也可以脱网独立工作 连网计算机可以为本地用户 提供服务 也可以为远程网络用户提供服务 3 联网计算机必须遵循全网统一的网络协议 资源共享的信息系统 按传输技术分为 按传输技术分为 1 广播式网络 2 点 点式网络 采用分组存储转发与路由选择是点 点式网络与广播网络的重要区别之一 按规模分类 按规模分类 按拓扑结构可分 星型网 总线网 环型网 树型网 混合网等 按拓扑结构可分 星型网 总线网 环型网 树型网 混合网等 总线型 结构是用一条共用的网线 一般采用细缆线 来连接所有的计算机 它的优点是成本低廉 布线 简单 但有一个致命的缺点便是整个网络任何一个节点发生故障 整个网络将瘫痪 这种拓扑结 构逐渐被淘汰 1 0 台以下计算机比较适合总线型组网 1 0 台以上便维护麻烦 且易出故障 星型网 是所有计算机都接到一个集线器 或是交换机 路由器等 通过集线器在各计算机之间传递信 号 它的优点便是网络局部线路故障只会影响局部区域 不会导致整个网络瘫痪 维护方便 缺 点便是成本较高 相对而言 从上述内容大家可以看出 总线型不用集线器 而星形则至少要有 一个集线器 才能使网络运转 从而增加了这部分的开支 星型组网比较流行 它适合任意台计 算机组网 环型网 结构只有 I B M 公司采用 目前用的比较少 笔者认为也不是将来的趋势 树型网 星型拓扑的扩展 节点按层次进行链接 信息交换主要在上 下节点之间进行 相邻及同层节点 之间一般不进行数据交换或数据交换量小 它适用于汇集信息的应用要求 混合网 各种拓扑结构的综合应用 现在用得最广 最有效的一种方式 按使用范围分 公用网 专用网 按使用范围分 公用网 专用网 公用网 在国内用得最多的 1 6 3 1 6 9 1 6 9 均属公用网 专用网 军网 校园网 按覆盖面积分 局域网 l a n 城域网 m a n 和广域网 w a n 不过现在这种概念越来越淡化 按覆盖面积分 局域网 l a n 城域网 m a n 和广域网 w a n 不过现在这种概念越来越淡化 局域网 用于将有限范围内的各种计算机 终端或者外部设备互连成网 局域网是城域网和广域的基础 2 城域网 实际上就是一个城市地区的网络 它是介于广域网与局域网之间的一种高速网络 可以实现大量 用户之间的数据 语音 图形和与视频等多种信息的传输功能 我们现在用的宽带 以太接入方 式 便属城域网 广域网 覆盖范围从几十公里到几千公里 跨洲 国 地区 形成国际性的远程网 现在用的 i n t e r n e t 便 属于广域网 按操作系统分 按操作系统分 N o v e l l N T U N I X L I N U X 按传输介质分 按传输介质分 同轴网 双绞线网 光纤网 有线网 无线网等 网络的主要功能 网络的主要功能 数据传输 是网络的最基本功能 也是当初建网的目的 资源共享 指计算机硬件 软件与数据共享 网络用户可以使用本地资源 同时也可通过网络访问远程资 源 分布计算 网络上的计算机协作完成各种大型任务 在黑客攻击和进行大型数据处理中用得比较广泛 提供可靠性 可用性 网络上的设备相互备用 均衡负载 2 计算机网络的组成 网络体系结构与协议 O S I R M 通信子网与资源子网 拓扑结构 传输介质 网络体系结构与协议 O S I R M 网络体系结构与协议 O S I R M 该体系结构标准定义了网络互连的七层框架 既 I S O 开放系统互连参考模型 在这一框架中进一步详 细规定了每一层的功能 以实现开放系统环境中的互连性 互操作性与应用的可移植性 O S I 标准制定过程中采用的方法是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题 这就是分层的 体系结构办法 在 O S I 中 采用了三级抽象 既体系结构 服务定义 协议规格说明 O S I 七层 1 物理层 主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接 以便透明的传递比特流 2 数据链路层 在通信实体之间建立数据链路连接 传送以帧为单位的数据 采用差错控制 流量控制方法 3 网络层 通过路由算法 为分组通过通信子网选择最适当的路径 4 传输层 是向用户提供可靠的端到端服务 透明的传送报文 5 会话层 组织两个会话进程之间的通信 并管理数据的交换 6 表示层 处理在两个通信系统中交换信息的表示方式 7 应用层 应用层是 O S I 参考模型中的最高层 确定进程之间通信的性质 以满足用户的需要 T C P I P 参考模型可以分为 应用层 传输层 互连层 主机 网络层 N S F N E T 采用的是一种层次结构 可以分为主干网 地区网与校园网 通信子网 通信子网 包括交换部分的结点交换机和传输部分的高速通信线路 提供网络通信功能 资源子网 资源子网 包括拥有资源的用户主机 请求资源的用户终端 通信子网的接口设备和软件 提供访问网络和处理数 据的能力 计算机网络的拓扑计算机网络的拓扑主要是通信子网的拓扑构型 网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为 点 点线路通信子网的拓扑 星型 环型 树型 网状型 广播式通信子网的拓扑 总线型 树型 环型 无线通信与卫星通信型 常用的传输介质为 常用的传输介质为 双绞线 同轴电缆 光纤电缆和无线通信与卫星通信信道 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路 也是通信中实际传送信息的载体 3 数据通信基本概念 数据 信息和信号 数据通信的主要技术指标 数据 数据 在计算机系统中 各种字母 数字符号的组合 语音 图形 图像等统称为数据 数据经过加工后就成为信 息 信息 信息 信息是事物运动的状态和状态变化的方式 如果引入必要的约束条件 则可形成信息的概念体系 信息有许 多独特的性质与功能 也可以进行测度 信号 信号 信号是信息的载体 数据通信的主要技术指标 1 数据传输速率 数据通信的主要技术指标 1 数据传输速率 1 数据传输速率 每秒传输二进制信息的位数 单位为位 秒 记作 b p s 或 b s 3 计算公式 S 1 T l o g 2 N b p s 式中 T 为一个数字脉冲信号的宽度 全宽码 或重复周期 归零码 单位为秒 N 为一个码元所取的离散值个数 通常 N 2 K K 为二进制信息的位数 K l o g 2 N N 2 时 S 1 T 表示数据传输速率等于码元脉冲的重复频率 2 信号传输速率 单位时间内通过信道传输的码元数 单位为波特 记作 B a u d 计算公式 B 1 T B a u d 式中 T 为信号码元的宽度 单位为秒 信号传输速率 也称码元速率 调制速率或波特率 由 式得 S B l o g 2 N b p s 或 B S l o g 2 N B a u d 2 信道容量2 信道容量 1 信道容量表示一个信道的最大数据传输速率 单位 位 秒 b p s 信道容量与数据传输速率的区别是 前者表示信道的最大数据传输速率 是信道传输数据能力的极限 而后者是实际的数据传输速率 像公路上的最大限速与汽车实际速度的关系一样 2 离散的信道容量 奈奎斯特 N y q u i s t 无噪声下的码元速率极限值 B 与信道带宽 H 的关系 B 2 H B a u d 奈奎斯特公式 无噪信道传输能力公式 C 2 H l o g 2 N b p s 式中 H 为信道的带宽 即信道传输上 下限频率的差值 单位为 H z N 为一个码元所取的离散值个数 3 连续的信道容量 香农公式 带噪信道容量公式 C H l o g 2 1 S N b p s 式中 S 为信号功率 N 为噪声功率 S N 为信噪比 通常把信噪比表示成 1 0 l g S N 分贝 d B 3 误码率3 误码率 二进制数据位传输时出错的概率 它是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标 在计算机网络中 一般要求误码率低 于 1 0 6 若误码率达不到这个指标 可通过差错控制方法检错和纠错 误码率公式 P e N e N 式中 N e 为其中出错的位数 N 为传输的数据总数 4 网络操作系统 网络操作系统的概念 网络操作系统的功能 常见网络操作系统 网络操作系统 网络操作系统 计算机网络操作系统是向网络计算机提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统 它除了具有一般桌 面操作系统的全面功能外 还应该满足用户使用网络的需要 尤其要提供数据在网上的安全传输 管理网络 中的共享资源 实现用户通信以及方便用户使用网络 由于网络操作系统是运行在服务器之上的 所以有时 也把它称之为服务器操作系统 根据共享资源的方式不同 网络操作系统可以有两种不同的分类 如果网络操作系统的软件相等地分 布在网络上的所有节点 这种情况下称其为对等式网络操作系统 而如果只是网络操作系统的主要部分驻留 在中心节点 则称其为集中式网络操作系统 即平常所说的服务器 客户端模式 并把这种分类下的中心 节点称为服务器 使用由中心节点所管理资源的应用称为客户机 此外 网络操作系统应具备的特性包括 支持多种文件系统 3 2 6 4 位操作系统 高可靠性 高安 全性 高容错性以及可移植性等 网络操作系统的基本功能网络操作系统的基本功能 4 1 局域网的基本构成 M i c r o s o f t 公司的 W i n d o w s N T S e r v e r 操作系统 N o v e l l 公司的 N e t w a r e 操作系统 I B M 公司的 L A N S e r v e r 操作系统 U N I X 操作系统 L i n u x 操作系统 2 网络操作系统的基本功能 2 网络操作系统的基本功能 尽管不同的网络操作系统具有不同的特点 但它们提供的网络服务功能有很多相同点 一般来说 网络操作 系统的基本功能都有以下几种 文件服务 F i l e S e r v i c e 打印服务 P r i n t S e r v i c e 数据库服务 D a t a b a s e S e r v i c e 通信服务 C o m m u n i c a t i o n S e r v i c e 信息服务 M e s s a g e S e r v i c e 分布式服务 D i s t r i b u t e d S e r v i c e 网络管理服务 N e t w o r k M a n a g e m e n t S e r v i c e I n t e r n e t I n t r a n e t 服务 I n t e r n e t I n t r a n e t S e r v i c e 二 网络操作系统分类二 网络操作系统分类 网络操作系统是为了让共享数据资源 软件应用以及共享打印机等网络特性服务达到最佳为目的 它主要有以下两种分类 1 W i n d o w s 类 1 W i n d o w s 类 这类网络操作系统为微软公司 M i c r o s o f t 开发 微软借助其开发的个人操作系统在计算机用户群里的高 普及率 使其网络操作系统同样具有最大的适用性 最成功的例子莫过于其 W i n d o w s N T 4 0 W i n d o w s 9 5 的无盘网络时代 W i n d o w s N T 4 0 成为当时无盘网络的 国际标准 网络操作系统 虽然它比后来的 W i n d o w s 2 0 0 0 2 0 0 3 S e r v e r 来说在功能上要逊色不少 但由于它对服务器的硬件配置要求低的特点 使其风靡 一时 微软后来推出的网络操作系统 一般只用在中低档服务器中 依据版本的高低及面市时间 微软的网络 操作系统依次为 W i n d o w s N T 4 0 S e r v e W i n d o w s 2 0 0 0 S e r v e r A d v a n c e S e r v e r 以及最新的 W i n d o w s 2 0 0 3 S e r v e r A d v a n c e S e r v e r 等 2 L i n u x 类 2 L i n u x 类 目前它主要应用于中 高档服务器中 这是一种新型的网络操作系统 由国外软 件爱好者开发而成 它的最大特点就是开放源代码 可以免费得到许多应用程序以及自由修改操作系统内核 程序 中文版的 L i n u x 如 R e d H a t 红帽子 红旗 L i n u x 等在国内使用较多 得到了用户充分的肯定 另外 安全性和稳定性方面 也是它的一大特色 3 U n i x 类3 U n i x 类 典型的有 S C O S o l a r i s F r e e B S D 等系统 4 N e t W a r e 类 4 N e t W a r e 类 N e t W a r e操作系统对网络硬件的要求较低 受到一些设备比较落后的中 小型企业 特别是学校的青睐 兼容 D O S 命令 其应用环境与 D O S 相似常用的版本有 3 1 1 3 1 2 4 1 0 V 4 1 1 和 V 5 0 等中英文版本 一 局域网及应用 1 局域网的基本概念 局域网的定义 特点 局域网的分类 局域网的标准 I E E E 8 0 2 局域网局域网 L A N L o c a l A r e a N e t w o r k 是将分散在有限地理范围内 如一栋大楼 一个部门 的多台计算机通过传 输媒体连接起来的通信网络 通过功能完善的网络软件 实现计算机之间的相互通信和共享资源 局域网的特点 局域网的特点 网络覆盖范围小 2 5 公里以内 选用较高特性的传输媒体 高的传输速率和低的传输误码率 硬软件设施及协议方面有所简化 媒体访问控制方法相对简单 采用广播方式传输数据信号 一个结点发出的信号可被网上所有的结点接收 不考虑路由选择的问 题 甚至可以忽略 O S I 网络层的存在 局域网的拓扑结构 局域网的拓扑结构 总线型 环型 星型 树型等 主要使用的拓扑结构是总线型 星型和环型 2 局域网介质访问控制方法 载波侦听多路访问 冲突检测 令牌总线 令牌环 以太网工作原理 以太网工作原理 以太网是一种采用了带有冲突检测的载波侦听多路访问控制方法 C S M A C D 且具有总线型拓扑 结构的局域网 其具体的工作方法为 每个要发送信息数据的节点先接收总线上的信号 如果总线上有信号 则说明有别的节点在发送数据 总线忙 要等别的节点发送完毕后 本节点才能开始发送数据 如果总线 5 上没有信号 则要发送数据的节点先发出一串信号 在发送的同时也接收总线上的信号 如果接收的信号与 发送的信号完全一致 说明没有和其它站点发生冲突 可以继续发送信号 如果接收的信号和发送信号不一 致 说明总线上信号产生了 叠加 表明此时其它节点也开始发送信号 产生了冲突 则暂时停止一段时 间 这段时间是随机的 再进行下一次试探 令牌总线网的工作原理令牌总线网的工作原理 令牌总线网是一种采用了令牌介质访问控制方法 T o k e n 且具有总线型拓扑结构的局域 网 它的工作原理为 具有发送信息要求的节点必须持有令牌 令牌是一个特殊结构的帧 当令牌传到 某一个节点后 如果该节点没有要发送的信息 就把令牌按顺序传到下一个节点 如果该节点需要发送信息 可以在令牌持有的最大时间内发送自己的一个帧或多个数据帧 信息发送完毕或者到达持有令牌最大时间时 节点都必须交出令牌 把令牌传送到下一个节点 令牌总线网在物理拓扑上是总线型的 在令牌传递上是环 型的 在令牌总线网中 每个节点都要有本节点的地址 T S 以便接收其它站点传来的令牌 同时 每个 节点必须知道它的上一个节点 P S 和下一个节点的地址 N S 以便令牌的传递能够形成一个逻辑环型 令牌环网 令牌环网 令牌环网在拓扑结构上是环型的 在令牌传递逻辑上也是环型的 在网络正常工作时 令牌按某一方向 沿着环路经过环路中的各个节点单方向传递 握有令牌的站点具有发送数据的权力 当它发送完所有数据或 者持有令牌到达最大时间时 就要交就令牌 3 局域网组网技术 局域网的常用设备 局域网的组建 局域网组网所需的传输介质局域网组网所需的传输介质 组成一个局域网的传输介质可以是同轴电缆 双绞线 光纤 微波或无线电波 局域网组网时所需的设备包括 局域网组网时所需的设备包括 网卡 集线器 中继器 局域网交换机等 局域网的组建 局域网的组建 1 同轴电缆的组网方法之一 1 0 B a s e 5 标准 该标准使用波阻抗为 5 0 的宽带同轴电缆组成标准的 以太网 其中 1 0 表示数据传输速度 B a s e 表示基带传输 5 表示一个网段的最大长度为 5 0 0 米 如果要扩大 网络规模 则可以使用中继器 但中继器的个数不能超过四个 因此 1 0 B a s e 5 的最大传输距离应为 2 5 k m 粗缆所用的连接器是 A U I 接口 2 同轴电缆的组网方法之二 1 0 B a s e 2 标准 该标准使用波阻抗为 5 0 的细同轴电缆组成标准的以 太网 其中 1 0 表示数据传输速度 B a s e 表示基带传输 2 表示一个网段的最大长度为 1 8 5 米 细缆所用的连 接器为 B N C 接口 3 双绞线组网方法 符合 I E E E 8 0 2 3 1 0 M B s 基带双绞线的标准局域网称为 1 0 B A S E T T 表示传输介质 类型为双绞线 在这种联网方式中 最大的特点是以集线器为连接核心 计算机通过安装具有 R J 4 5 插座的以 太网卡与集线器连接 联网的双绞线长度 计算机到集线器 集线器到集线器 不能大于 1 0 0 米 4 交换式局域网组网 与集线器方法基本类似 但网络连接中心是交换机而不再是集线器 局域网的体系结构 I E E E 8 0 2 参考模型局域网的体系结构 I E E E 8 0 2 参考模型 自 1 9 8 0 年以来 许多国家和国际标准化机构都在积极进行局域网的标准化工作 其中最有影响力的 是 I E E E 制定的局域网的 8 0 2 标准 包括 C S M A C D 令牌总线和令牌环等 它被 A N S I 接受为美国国家标准 被 I S O 作为国际标准 称为 I S O 8 8 0 2 标准 这些标准在物理层和 M A C 子层上有所不同 但在数据链路层 上是兼容的 I E E E 8 0 2 的 L A N 标准遵循 O S I 参考模型的分层原则 描述最低两层 物理层和数据链路层的功能以及 与网络层的接口服务 其中数据链路层又分成两个子层 介质访问控制子层 M A C 和逻辑链路控制子 层 L L C 6 I E E E 8 0 2 1 标准规定局域网的低三层的功能如下 I E E E 8 0 2 1 标准规定局域网的低三层的功能如下 物理层 与 O S I R M 的物理层相对应 但所采用的具体协议标准的内容直接与传输介质有关 介质访问控制 M A C 层 具体管理通信实体接入信道而建立数据链路的控制过程 逻辑链路控制 L L C 层 提供一个或多个服务访问点 以复用的形式建立多点 多点之间的数据通信连接 并包括寻址 差错控制 顺序控制和流量控制等功能 这些功能基本上与 H D L C 规程一致 此外 在 L L C 层还提供本属于 O S I R M 中网络层提供的两项服务 即无连接的数据报服务和面向连接的虚电路服务 由图可见 M A C 子层和 L L C 子层合并在一起 近似等效于 O S I 参考模型中的数据链路层 L L C 子层协议 与局域网的拓扑形式和传输介质的类型无关 它对各种不同类型的局域网都是适用的 然而 M A C 子层 协议却与网络的拓扑形式及传输介质的类型直接相关 其主要作用是介质访问控制和对信道资源的分配 例如 总线型局域网主要采用竞争式的随机访问控制协议 最典型的是 C S M A C D 还有令牌总线 令牌环 等标准 目前 I E E E 已经制定局域网标准有 1 0 多个 主要的标准如下 目前 I E E E 已经制定局域网标准有 1 0 多个 主要的标准如下 I E E E 8 0 2 1 A 局域网体系结构 并定义接口原语 I E E E 8 0 2 1 B 寻址 网间互连和网络管理 I E E E 8 0 2 2 描述逻辑链路控制 L L C 协议 提供 O S I 数据链路层的上部子层功能 以及介质 接入控制 M A C 子层与 L L C 子层协议间的一致接口 I E E E 8 0 2 3 描述 C S M A C D 介质接入控制方法和物理层技术规范 I E E E 8 0 2 4 描述令牌总线网标准 I E E E 8 0 2 5 描述令牌环网标准 I E E E 8 0 2 6 描述城域网 D Q D B 标准 I E E E 8 0 2 7 描述宽带局域网技术 I E E E 8 0 2 8 描述光纤局域网技术 I E E E 8 0 2 9 描述综合话音 数据局域网 I V D L A N 标准 I E E E 8 0 2 1 0 描述可互操作局域网安全标准 S I L S 定义提供局域网互连的安全机制 I E E E 8 0 2 1 1 描述无线局域网标准 I E E E 8 0 2 1 2 描述交换式局域网标准 定义 1 0 0 M b s 高速以太网按需优先的介质接入控制 协议 1 0 0 V G A N Y L A N I E E E 8 0 2 1 4 描述交互式电视网 包括 c a b l e m o d e m 标准之间的相互关系如图所示 标准之间的相互关系如图所示 目前 I S O 的国际标准 I S O 8 8 0 2 1 至 8 8 0 2 6 承认 I E E E 8 0 2 1 至 I E E E 8 0 2 6 4 高速局域网基本分类 光纤分布数字接口 F D D I 快速以太网 千兆以太网 交换式局域网 虚拟局域网 V L A N 光纤分布数字接口 F D D I 光纤分布数字接口 F D D I F D D I 的研究起始于 1 9 8 2 年 1 0 月 经过近 1 0 年的努力 标准化工作取得成果 1 9 9 3 年 F D D I 的系列标 准被 I S O 采纳 对应的国际标准号为 I S O 9 3 1 4 F D D I 采用了 I E E E 8 0 2 5 令牌环技术 F D D I 的特点 F D D I 的特点 1 F D D I 的拓扑结构1 F D D I 的拓扑结构 7 F D D I 采用环形结构 类似令牌环网 利用光纤将多个结点环接起来 环上的结点依次获得对环路的访 问权利 为了提高可靠性和获得较高的数据传输速率 F D D I 采用了双环结构 两个环路可同时工作 互为备 份 逆向传输信息 即一个顺时针方向 一个逆时针方向 实用中 常对两个环路进行不同的分工 例如 利用一个环路支持正常工作时的数据传输任务 称为主环 另一个环路作为一种冗余设施 称为副环 保证在主环故障或者结点故障时可以形成新的环路支持正常地工作 2 多帧传输2 多帧传输 F D D I 起源于令牌环 但又不完全等同于令牌环 在令牌环方式中 获得令牌的结点发送数据帧 仅在所 发帧返回源结点之后 该结点释放令牌 即 任一时刻 环中只有一个数据帧被传输 F D D I 则采用不同的控 制方法 获得令牌的结点 在发完数据帧之后 立即释放令牌 因此在所发帧尚未返回源结点时 相邻的结 点可能掌握令牌 发送数据 即 任一时刻 环中允许有多个数据帧被传输 多帧传输 可以提高网络带宽 的利用率 3 传输编码3 传输编码 F D D I 采用 4 b 5 b 编码和交替不归 0 编码 可以以 1 2 5 M H z 的时钟频率获得 1 0 0 M b p s 的数据带宽 既降低 成本 又提高速率 4 长距离通信4 长距离通信 F D D I 使用的主要传输媒体为光纤 光源为发光二极管 由于光纤特有的低损耗特性 使得线路的不间断 距离增大 多模光纤可达 2 k m 单模光纤可达 1 0 0 k m 整个网环可达 2 0 0 k m 因此 F D D I 的覆盖范围远远超过 传统局域网定义的范围 5 高可靠性5 高可靠性 在网络构造方面 F D D I 除采用双环结构外 还采用双归宿冗余设计 即每个设备可以挂接到两个环路结 点上 提高网络的可靠性 光纤本身无辐射 增加数据传输的保密性 端设备不直接接触电源 降低电源 对设备的影响 提高了恶劣环境下 例如 强电系统 设备的安全性 快速以太网快速以太网 标准 I E E E 8 0 2 3 u 其特点是继承了 8 0 2 3 的 M A C 访问控制技术 C S M A C D 帧格式 接口以及退避算 法 仅是将传输速度从 1 0 M b p s 提高到 1 0 0 M b p s 并减少了等待 A C K 帧的时间 它可以直接利用原有的线缆设 施 从而支持 1 0 M b p s 至 1 0 0 M b p s 的无缝连接和自然过渡 快速以太网 8 类型 1 0 0 B A S E T X 传输编码采用 4 b 5 b 使用 2 对 5 类 U T P 双绞线 最大传输距离 1 0 0 m 1 0 0 B A S E F X 传输编码采用 4 b 5 b 使用单模 多模光纤 最大传输距离分别是 1 0 2 k m 1 0 0 B A S E T 4 使用 4 对 3 类以上 U T P 双绞线 千兆以太网 千兆以太网 千兆以太网 在 1 9 9 8 年 2 月 I E E E 8 0 2 委员会正式批准了 G i g a b i t E t h e r n e t 标准 I E E E 8 0 2 3 z G i g a b i t E t h e r n e t 的传输速率比 F a s t E t h e r n e t 快 1 0 倍 数据传输速率达到 1 0 0 0 M b p s G i g a b i t E t h e r n e t 保留着传统的 1 0 M b p s 速率 E t h e r n e t 的所有特征 相同的数据帧格式 相同的介质访问控制方法 相同的 组网方法 只是将传统 E t h e r n e t 每个比特的发送时间由 1 0 0 n s 降低到 1 n s I E E E 8 0 2 3 z 标准在 L L C 子层使用 I E E E 8 0 2 2 标准 在 M A C 子层使用 C S M A C D 方法 只是在物理层作了一些必 要的调整 它定义了新的物理层标准 1 0 0 0 B A S E T 1 0 0 0 B A S E T 标准定义了千兆介质专用接口 G M I I G i g a b i t M e d i a I n d e p e n d e n t I n t e r f a c e 它将 M A C 子层与物理层分隔开来 这样 物理层在实现 1 0 0 0 M b p s 速率时所使用的传输介质和信号编码方式的变化不会影响 M A C 子层 1 0 0 0 B A S E T 标准可以支持多种传输介质 目前 1 0 0 0 B A S E T 有以下几种有关传输介质的标准 1 1 0 0 0 B A S E T 1 0 0 0 B A S E T 标准使用的是 5 类非屏蔽双绞线 双绞线长度可以达到 1 0 0 m 2 1 0 0 0 B A S E C X 1 0 0 0 B A S E C X 标准使用的是屏蔽双绞线 双绞线长度可以达到 2 5 m 3 1 0 0 0 B A S E L X 1 0 0 0 B A S E L X 标准使用的是波长为 1 3 0 0 n m 的单模光纤 光纤长度可以达到 3 0 0 0 m 4 1 0 0 0 B A S E S X 1 0 0 0 B A S E S X 标准使用的是波长为 8 5 0 n m 的多模光纤 光纤长度可以达到 3 0 0 m 5 5 0 m 交换式局域网 交换式局域网 1 交换式局域网的基本结构 交换式局域网的核心部件是它的局域网交换机 为了保护用户已有的投资 局域网交换机一般是针对某一类局域网 如 8 0 2 3 标准的E t h e r n e t 或8 0 2 5 标准的 T o k e n R i n g 而设计的 典型的交换式局域网为交换式以太网 S w i t c h e d E t h e r n e t 它的核心部件是以太网交换机 E t h e r n e t S w i t c h E t h e r n e t S w i t c h可以有多个端口 每个端 口可以单独与一个结点连接 也可以与一个共享式 E t h e r n e t 的集线器 H U B 连接 如果一个端口只连接一个结点 那么这个结点就可以独占 1 0 M b p s的带宽 这类端口通常被称为 专用 1 0 M b p s的端口 如果一个端口连接一个 1 0 M b p s 的 E t h e r n e t 那么这个端口将被一个 E t h e r n e t 网的多个结点所共享 这类端口就被称为 共享 1 0 M b p s 的 端口 对于传统的共享介质 E t h e r n e t 来说 当连接在 H U B 中的一个结点发送数据 它将用广播方式将数据传送到 H U B 的 每一个端口 因此 共享介质 E t h e r n e t的每一个时间片内只允许有一个结点占用公用通信信道 交换式局域网则 从根本上改变了 共享介质 的工作方式 它可以通过 E t h e r n e t S w i t c h 支持交换机端口结点之间的多个并发连接 实现多结点之间数据的并发传输 因此可以增加局域网带宽 改善局域网的性能与服务质量 2 局域网交换机工作原理 根据交换机的帧转发方式 交换机可以分为以下 3 类 直接交换方式 存储转发交换方式 改进直接交换方式 3 局域网交换机的特性 局域网交换机的特性主要有以下几点 9 低交换传输延迟 交换式局域网的主要特性之一是它的低交换传输延迟 从传输延迟时间的量级来看 局域网交 换机为几十 s 网桥为几百 s 而路由器为几千 s 高传输带宽 对于 1 0 M b p s 的端口 半双工端口带宽为 1 0 M b p s 而全双工端口带宽为 2 0 M b p s 对于 1 0 0 M b p s 的端 口 半双工端口带宽为 1 0 0 M b p s 而全双工端口带宽为 2 0 0 M b p s 允许 1 0 M b p s 1 0 0 M b p s 共存 典型的局域网交换 机E t h e r n t S w i t c h 允许一部分端口支持1 0 B A S E T 速率为1 0 M b p s 另一部分端口支持1 0 0 B A S E T 速率为1 0 0 M b p s 交换机可以完成不同端口速率之间的转换 使 1 0 M b p s 1 0 0 M b p s两种网卡共存在同一网络中 在采用了 1 0 M b p s 1 0 0 M b p s 自动侦测 A u t o s e n s e 技术时 交换机的端口支持 1 0 M b p s 1 0 0 M b p s 两种速率 全双工 半双工两 种工作方式 端口能自动测试出所连接的网卡的速率是 1 0 M b p s是 1 0 0 M b p s 工作方式是全双工还是半双工 端口 能自动识别并做相应的调整 从而大大地减轻了网络管理的负担 局域网交换机可以支持虚拟局域网服务 6 虚拟局域网 1 虚拟网络的基本概念 虚拟网络是建立在局域网交换机或 A T M 交换机之上的 它以软件方式来实现逻辑工作组的划分与管理 逻辑工作组 的结点组成不受物理位置的限制 同一逻辑工作组的成员不一定要连接在同一个物理网段上 它们可以连接在同一 个局域网交换机上 也可以连接在不同的局域网交换机上 只要这些交换机是互连的 当一个结点从一个逻辑工作 组转移到另一个逻辑工作组时 只需要通过软件设定 而不需要改变它在网络中的物理位置 同一个逻辑工作组的 结点可以分布在不同的特理网段上 但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一样 2 虚拟局域网实现技术 交换技术本身就涉及网络的多个层次 因此虚拟网络也可以在网络的不同层次上实现 不同虚拟局域网组网方法的 区别 主要表现在对虚拟局域网成员的定义方法上 通常有以下 4 种 用交换机端口号定义虚拟局域网 用 M A C 地址定义虚拟局域网 用网络层地址定义虚拟局域网 I P 广播组虚拟局域网 四 局域网的物理设备 三 互连网基础及应用 1 I n t e r n e t 基础 I n t e r n e t 的组成 T C P I P 协议 I P 地址 子网掩码和域名 常用的 I n t e r n e t 接入技术 与路由 I n t e r n e t 基本服务 电子邮件服务 远程登录服务 文件传输服务 W W W 服务 其它服务 超 文本 超媒体的概念 W e b 浏览器 搜索引擎基本原理 I n t e r N e t 基础I n t e r N e t 基础 I n t e r N e t 的体系结构 II n t e r N e t 的体系结构 I n t e r N e t 由四个层次组成 由下向上分别为网络接口层 无连接分组传送层 可靠的 传送服务层和应用服务层 I n t e r N e t 的结构模式 I n t e r N e t 的结构模式 I n t e r N e t 采用一种层次结构 它由 I n t e r N e t 主干网 国家或地区主干网 地区网或局域 网以及主机组成 I n t e r N e t 具体的组成部分 I n t e r N e t 具体的组成部分 客户机 服务器 信息资源 通信线路 局域网或区域网 路由器等 I n t e r N e t 的服务包括 I n t e r N e t 的服务包括 电子邮件服务 W W W 服务 远程登录服务 文件传送服务 电子公告牌 网络新闻 组 检索和信息服务 电子邮件服务电子邮件服务采用客户机 服务器工作模式 用户发送和接收邮件需要借助于安装在客户机中的电子邮件应用程序来完成 电子邮件应用程序应具有如下两个最为基本的功能 1 创建和发送电子邮件 2 接收 阅读 管理邮件 电子邮件应用程序在向邮件服务器传送邮件时使用简单邮件传输协议 S M T P 从邮件服务器读取时候可以使用 P O P 3 协议或 I M A P 协议 当使用电子邮件应用程序访问I M A P 服务器时 用户可以决定是或将邮件拷贝到客户机中 以及是或在I M A P 服务器中 保 留邮件副本 用户可以直接在服务器中阅读和管理邮件 电子邮件由两部分组成 邮件头和邮件体 实际传送的内容 远程终端协议 既 T e l n e t 协议 T e l n e t 协议是 T C P I P 协议的一部分 它精确的定义了本地客户机与远程服务器之间 交互过程 因特网提供的远程登陆服务远程登陆服务可以实现 1 本地用户与远程计算机上运行程序相互交互 2 用户登陆到远程计算机时 可以执行远程计算机上的任何应用程序 并且能屏蔽不同 3 型号计算机之间的差 异 4 用户可以利用个人计算机去完成许多只有大型机才能完成的任务 10 网络虚拟终端 提供了一种标准的键盘定义 用来屏蔽不同计算机系统对键盘输入的差异性 因特网用户使用的 F T P 客户端应用程序通常有三种类型 既传统的 F T P 命令行 浏览器和 F T P 下载工具 这种在文本中包含与其他文本的连接特征 形成了超文本的最大特点 无序性 选择热字的过程 实际上就是选择某种信息链接线索的过程 超文本传输协议 H T T P 是 W W W 客户机与 W W W 服务器之间的应用层传输协议 H T T P 会话过程包括以下 4 个步凑 1 连接 2 请求 3 应答 4 关闭 U R L 由三部分组成 协议类型 主机名与路径及文件名 W W W 服务器所存储的页面是一种结构化的文档 采用超文本标记语言 H T M L 书写而成 H T M L 主要特点是可以包含指向其他文档的链接项 既其他页面的 U R L 另一个特点是可以将声音 图象 视频等多媒体信息集合在一起 对于机构来说 主页通常是 W W W 服务器的缺省页 既用户在输入 U R L 时只需要给出 W W W 服务器的主机名 而不必指定 具体的路径和文件名 W W W 服务器会自动将其缺省页返回给用户 I n t e r N e t 的地址结构 I n t e r N e t 的地址结构 I n t e r N e t 地址也称 I P 地址I P 地址 它由两部分构成 即网络标识 N e t I D 和主机标识 H o s t I D 网络标识确定了该台主机所在的物理网络 主机地址标识确定了在某一物理网络上的一台主机 I P 地址编址方案 I P 地址编址方案将 I P 地址空间划分为 A B C D E 五类 其中 A B C 是基本类 D E 类作为多播和保留使用 地址掩码和子网 地址掩码和子网 地址掩码的作用是将 I P 地址划分为网络标识和主机标识两大部分 掩码是与 I P 地址相对 应的 3 2位数字 一般将前几位设置为 1 掩码与 I P地址按位进行与运算 得出的结果即是网络标识 换句话说 与掩码 1 相对应的 I P 地址是网络地址 其余是主机地址 域名系统 域名系统 域名系统是一个分布的数据库 由它来提供 I P 地址和主机名之间的映射信息 它的作用是使 I P 地址和主机名形成一一对应的关系 域名的格式 域名的格式 主机名 机构名 网络名 最高层域名 T C P 协议T C P 协议 T C P 协议是传输控制协议 它是一个面向连接的可靠的传输协议 这个协议基于 I P 协议 基于 T C P 协议的软件在每一个站点上把要发送的 T C P 消息封装在 I P 数据报中进行发送 T C P I P 的设计目的 是独立于机器所在的某个网络 提供机器之间的通用互连 T C P I P 的分层 T C P I P 共分为四 层 它们是网络接口层 网际层 传输层和应用层 其中网络接口层 I n t e r N e t 的接入方法 I n t e r N e t 的接入方法 通过局域网连接 通过局域网间接连接 通过电话拨号连接以及使用 D D N I S D N X D S L 等方式 I P 协议 I P 协议 定义了在 T C P I P 互联网上数据传送的基本单元 规定了互联网上传送的数据格式 完成路由选择 选择数据传送的路径 包含一组不可靠的分组传送机制 指明了分组处理 差错信息发生以及分组 丢弃等机制 I P 协议的任务是通过互联网传递数据报 各个 I P 数据报之间是相互独立的 I P 数据报格 式 I P 数据报是 I P 的基本处理单元 传送层的数据交给 I P 后 I P 要在数据的前面加上一个 I P 数据报 头 也就是说 I P 数据报是由所头和数据两部分构成的 I P 数据报头包括了 2 0 个字节的固定部分和 变长的选项部分 超文本与超媒体超文本与超媒体 1 超文本 超文本方式对普通的菜单方式作了重大的改进 它将菜单集成于文本信息之中 因此可以把它看成是一种集 成化的菜单系统 用户直接看到的是文本信息本身 在浏览文本信息的同时 随时可以选中其中的 热字 热字往往是与上下文关联的单词 通过选择热字可以跳转到其他的文本信息 这种在文本中包含与其他文本 的链接特征 形成了超文本的最大特点 无序性 2 超媒体 超媒体进一步扩展了超文本所链接的信息类型 用户不仅能从一个文本跳转到另一个文本 而且可以激活一 段声音 显示一个图形 甚至可以播放一段动画 在目前市场上 流行的多媒体电子书籍大都采用这种方式 来组织信息 例如在一本多媒体儿童读物中 当读者选中屏幕上显示的老虎图片 文字时 也能看到一段关 于老虎的动画 同时可以播放一段老虎吼叫的声音 超媒体可以通过这种集成化的方式 将多种媒体的信息 联系在一起 W W W 浏览器的基本功能W W W 浏览器的基本功能 目前广泛使用的浏览器软件的功能都很强大 它们通常具备以下的基本功能 1 查找 启动与终止链接 11 2 通过按钮与菜单项来链接 3 历史 H i s t o r y 与书签 B o o k m a r k 的使用 4 自由设定屏幕窗口 5 选择起始页 6 改变式样 字体与色彩 7 查看内嵌图像与外部图像 8 保存与打印主页 搜索引擎的作用 搜索引擎的作用 搜索引擎是因特网上的一个 W W W 服务器 它的主要任务是在因特网中主动搜索其他 W W W 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