通信专业实务-互联网技术(笔记)课件

1、第一章 数据通信基础数据通信与数字通信 数据通信是在信源与信宿之间进行信息交流。 用模拟信道进行的数据通信称为模拟数据通信。（模拟信号） 用数字信道进行的数据通信称为数字数据通信。（数字信号）1.1 数据通信的基本概念1.1.1 数据传输速率 数据传输速率是衡量数据通信系统传输能力的主要指标，通常有三种定义方式：（1）码元速率定义每秒传输的码元数，单位波特（Bd）。（2）数据传信速率定义每秒传输二进制码元的数目，单位比特/秒（bit/s）。（3）数据传送速率定义单位时间内数据传输系统中的相应设备之间实际传送的比特、字符或码组平均数，单位分别是比特/秒、字符/秒或码组/秒1.2 数据传输方式1.

2、2.1 并行传输与串行传输并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输。常用的就是将组成一个字符的几位二进制码，分别在几条并行信道上同时进行传输串行传输指的是数据流以串行方式，在一条信道上传输。1.2.2 异步传输与同步传输异步传输一般以字符为单位，即把各个字符分开传输，字符之间插入同步信息。同步传输一般以数据块（帧）为单位，数据块可能是字符的集合，也可能是一串无结构的位，即同步传输又分为面向字符的同步传输和面向位流的同步传输1.2.3 数据通信方式 （1）单工通信 数据只能沿着一个固定的方向传输。 （2）半双工通信 数据可沿着两个方向传输，但同时只能沿一个方向传输。 （3）全

3、双工通信 数据可同时沿两个方向进行传输。1.2.4 基带传输和频带传输 数据传输时，对线路频带资源的使用方式有两种：基带传输与频带传输。u 基带传输 在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输; 在发送端，基带传输的数据经过编码器变换变为直接传输的基带信号，例如：曼彻斯特编码或差分曼彻斯特编码信号; 在接收端由解码器恢复成与发送端相同的矩形脉冲信号; 基带传输是一种最基本的数据传输方式。1、 基带传输：由计算机或终端产生的未经调制的数字信号所占用的频率范围叫基本带宽，其信号称为基带信号，传送数据时，以原封不动的形式，把基带信号送入传输线路称基带传输。每一个脉冲代表一个信号单元，或称为

4、码元，表示二进制数字信息的码元的形式不同，便产生出不同的编码方案:A:单极性不归零码B:双极性不归零码C:单极性归零码D:双极性归零码E: 曼彻斯特码F:差分曼彻斯特码u 频带传输 利用模拟信道传输数据信号的方法 ，对多路信号采用不同的载波频率进行调制，每一路信号占用一定宽度的频带资源，在同一条通信线路上可同时传送多路信号，这样在远距离通信时有利于节约线路资源。调制解调器（modem）是频带传输中最典型的通信设备。1.3 数据交换方式n 1.3.1 电路交换 电路交换是最早使用的数据交换方式。电路交换的工作过程分为三个阶段：连接（电路、链路）建立、数据传输和连接释放。 1连接建立 2数据传输

5、3连接释放n 1.3.2 报文交换报文是数据传输的单位，即站点一次性要发送的数据块，长度不限且可变。报文交换采用存储-转发的数据传输机制。n 1.3.3 分组交换分组交换也称包交换，它是目前应用最广泛的数据交换技术。分组交换通常有两种方式：数据报方式和虚电路方式。 1.数据报 数据报方式传输数据时无须建立和释放连接，当传输少量数据时非常灵活且效率高。 2.虚电路 虚电路方式传输数据时须建立和释放虚电路，当传输少量数据时不够灵活且效率低。44方式概念优点缺点应用电路交换两台计算机或者终端相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其他计算机或终端同时共享该

6、电路，过程包含呼叫建立、信息传送、连接释放传输延时小、实时性好、交互性好、技术建单，容易实现信道利用率低、有呼损公用电话网、电路交换的公用数据网报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需要接受的交换机或终端，这种存储转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。采用存储转发技术，信道利用率高，不同类型的终端可以通信，无呼损时延大，费用高适用于不同速率、不同协议、不同代码终端的终端间或一点对多点的以报文为单位进行存储转发的数据通信分组交换数据报类似报文交换，只是将每个每组作为一个报文来对待，每个数据都包含目的地址信息，分组交换机为为每一个数据分组独立的寻找路径，

7、因此一份报文包含的多个不同分组可能会沿着不同路径到达目的地，在目的地需要重新排序。可靠性高，传输时延小，信道利用率高，通信环境灵活技术复杂，数据传输时延不等适用于对话时计算机通信，如数据库检索，图文信息存取，电子邮件传递，计算机间通信虚电路类似于电路交换，只是建立的逻辑上的连接，而不是物理连接，由于分组在网络中是顺序传送的，因而不需要在目的地重新排序分组交换：将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块（称为分组或打包），将这些分组以存储转发的方式在网内传输，在分组交换网中，不同的用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较

8、高。1.4 多路复用与多址通信多路复用:将若干彼此独立的信号合并为一个可在同一信道上传输的复用信号方法。分类：n 频分复用（FDM） n 时分复用（TDM）n 空分复用（SDM）n 波分复用（WDM）n “复用”与“多址” “复用”和“多址”是容易混淆的概念，“复用”是两点之间的不同信号通过复用实现的通信；“多址”是不同地点（常称为多址）的信号通过复用实现多点之间的通信。n 多址分类： 频分多址（CDMA） 时分多址（TDMA） 空分多址（SDMA） 码分多址（CDMA） 混合多址（频分多址/时分多址、码分多址/频分多址）n 1.4.1 频分复用 原理：整个传输频带被划分为若干个频率通道，每个

9、用户占用一个 频率通道，频率通道之间留有防护频带。yn 1.4.2 时分复用 原理：把时间分割成小的时间片，每个时间片分为若干个通道（时隙），每个用户占用一个通道传输数据。n 1.4.3 码分多址复用 码分复用：利用自相关函数抑制互相关函数的特性来选取正交信号码组中的所需信号，因此也称为正交复用。n 1.4.4 波分复用波分复用：在同一根光纤信道上传输多路不同波长的光信号，以提高光纤的利用率，波分多路复用用于光信号传输。1.5 差错控制方法n 1.5.1 差错类型 噪声的类型不同，引起的差错类型也不同，一般分为以下两类差错： （1）随机差错。差错是相互独立、互补相关的； （2）突发差错。指成串

10、出现的错码，错码与错码之间有相关性。n 1.5.2 差错控制方式 （1）前向纠错； （2）检错重发； （3）反馈校验； （4）混合纠错。 差错控制的根本措施是采用抗干扰编码，或称为纠错编码。第二章 数据通信网数据通信网n 数据通信网是由数据终端、传输、交换和处理等设备组成的体系，用于数据信息的传输、交换与处理，并尽可能提高网内各种设备的利用率，以获得网内资源（包括通信线路、硬件、软件数据库等）的共享。分组交换网n 分组交换网由分组交换机、传输设备、远程集中器，分组装拆设备、网络管理中心（NMC：Network Management Center）等组成。 分组交换机可分为转接交换机和本地交换机

11、两种 转接交换机容量大、线路端口数多、具有路由选择功能，主要与其他交换机互连 。 本地交换机容量小，只有局部交换功能，不具备路由选择功能。分组交换网的基本业务n 交换虚电路：类似于电话电路，两个终端通信前先用呼叫程序建立虚电路，然后发送数据，通信结束后拆除虚电路。n 永久虚电路：类似于专线，两个终端在合同期内一直保持逻辑虚电路连接，通信时无需呼叫建立和拆除过程。分组交换网协议X.25X.25协议是数据终端设备与数据电路端接设备之间的接口规程X.25规定内容：1、定义了帧和分组结构；2、数据传输通路的建立和释放、数据的传输等过程；3、顺序控制、差错控制、流量控制等机制；4、分组交换提供的基本业务

12、、可选业务；5、X.25属于接口规程，没有定义路由选择算法，这属于分组交换网内部控制功能；n X.25协议分为三层，对应OSI模型的下三层：n 物理层n 数据链路层n 分组层数字数据网DDNDDN的优点：1、 DDN是同步数据传输网，传输质量高，误码率极低2、 传输速率高，网络时延小；3、 DDN为全透明网络；4、 网络运行管理简便。利用数字信道传送数据信号的数据传输网，它的主要传输介质为光纤， DDN（Digital Data Network）是采用数字信道来传输信号的数据传输网。 可以为用户提供全数字、全透明、高质量的网络来连接、传递各种数据业务 ，为用户提供专用的数字数据传输通道。 DD

13、N为用户提供的数据信道是专用的，类似于专线。 DDN的基础是数字传输网，必须以光缆、数字微波、数字卫星电路为基础。DDN的结构DDN由本地传输系统、复用/交叉连接系统、局间传输系统、网同步系统、网络管理系统。DDN由用户环路、DDN节点、网络控制管理中心帧中继 帧中继是在传统分组交换技术和光纤传输的基础上发展起来的高速分组交换技术，沿用X.25的数据链路层帧格式。 简化了分组交换中使用的X.25协议，取消了网内逐段的差错控制和流量控制，而将其移到端系统中进行。 提供交换虚电路和永久虚电路业务，但主要是永久虚电路业务。 帧中继只用到物理层和数据链路层。用户接入帧中继方式 局域网接入方式：通过网桥

14、或路由器接入。 计算机接入方式：通过FRAD设备。 用户帧中继交换机接入方式：通过UNI规程。帧中继业务： 大批量数据通信。 文件传送。 为多个用户提供复用传送。 交互数据。 局域网互联。ATM（异步转移模式）ATM作为ITU-T建议的B-ISDN的传递方式，具有以下特点：1、 ATM是一种统计时分复用技术。2、 ATM利用硬件实现固定长度分组的快速交换，具有延时小，实时性好的特点，能够满足多媒体数据传输的需求。3、 ATM是支持多种业务的传输平台，并提供服务质量保证，ATM通过定义不同的AAL（ATM适配层）来满足不同业务对传输性能的要求。4、 ATM是面向连接的传输技术，在传送用户数据之前

15、必须建立端到端之间的虚连接。 B-ISDN：宽带综合业务数字网，核心技术是ATM。 ATM是一种基于分组的信息复用、交换和传输技术，把信息分成固定长度（53字节）的信元，其中信元头占5字节。 ATM网络中的分组就是信元。 ATM是一种统计复用技术，又叫异步时分复用技术。 ATM是面向连接的分组交换技术，分为交换虚连接（SVC）和永久虚连接（PVC）。ATM协议参考模型：ATM参考模型： 三面。n 用户面：提供用户信息的传送n 控制面：提供呼叫和连接的控制功能n 管理面n 层管理：实现网络资源和协议参数的管理n 面管理：提供网络相关的管理和协调功能 四层n 物理层，ATM层，ATM适配层，高层。

16、B-ISDN协议参考模型的分层功能。 协议参考模型包括四层功能，如下。（1）物理层：完成传输信息（比特/信元）功能。（2）ATM层：负责交换、路由选择和信元复用。（3）AT适配层（AAL）：完成将各种业务的信息适配成ATM信元流。（4）高层：根据不同的业务特点完成高层功能。VPI和VCI是ATM传输的名词，ATM把一条物理电路划分为几个虚拟的逻辑通路，称为VPI；然后在每一个VPI中再划分虚拟的信道（Channel），称为VCI。X.25(分组交换网)DDN（数字数据网）帧中继ATM网络X.25是一个分组交换网，它本身具有三层协议，用户通过呼叫建立虚电路。X.25其数据分组包含3字节头部和12

17、8字节数据部分X.25具有协议转换、速率匹配等功能，适应不同通信规程、不同通信速率的用户之间的通信。X.25只在高层协议上对用户透明。X.25在网络层实现复用和转接，缺点：X.25协议过于复杂，交换机，业务成本较高，复杂的协议影响了传输速率，网络延时大，难实现高速率数据传输。X25，吞吐率的主要部分是用于错误检查开销的，X25接口不可支持高达64Kbps的线路，CCITT在1992年重新制定了这个标准，并将速率提高到2Mbps。DDN不具备交换功能，主要方式是定期或不定期的租用专线，用户申请专线后，连接就已完成。DDN是个全透明的网络。DDN为用户提供的数据信道是专用的，类似于专线。缺点：成本

18、较高，线路利用率低，对突发性业务量的传送不利。DDN由用户环路、DDN节点、网络控制管理中心组成。是在数字光纤通信传输线路代替原来模拟传输线路，用户终端智能化的情况下，由X.25分组交换技术发展起来的一种传输技术。它在用户网络接口之间提供用户信息流的双向传送。帧中继与X.25相似，但以比分组容量大帧为单位（而不是以分组为单位），进行数据传输，且在网络的中间节点对数据不进行误码纠错。帧中继协议简单，不存在纠错及流量控制，帧中继在链路层实现链路的复用和转接，它运行在OSI参考模型的物理层和数据链路层。帧中继是一种宽带分组交换,使用复用技术时,其传输速率可高达44.6Mbps。但是,帧中继不适合于传

19、输诸如话音、电视等实时信息,它仅限于传输数据。ATM是一种传递模式，在这种模式中，信息被分装成信元。ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。ATM非常适合音频和视频数据的传输。第一个预知：信元交换将一个简短的指示器称为虚拟通道标识符，并将其放在TDM时间片的开始。这使得设备能够将它的比特流异步地放在一个ATM通信通道上，使得通信变得能够预知且持续的，这样就为时间敏感的通信提供了一个预QoS，这种方式主要用在视频和音频上。第二个预知：通信可以预知的另一个原因是ATM采用的是固定的信元尺寸。第三章 计算机网络与协议计算机网络功能n 硬件共享n 软件共享n 数据传输计算机网络系统组成n 计算机网络

20、由三部分组成：n 资源子网n 通信子网n 通信协议n 网络按照覆盖范围可以分为：广域网，城域网，局域网。n 网络有两种交换方式：电路交换和分组交换，而分组交换又可以分为虚电路交换和数据报交换两种。计算机网络的体系结构n 网络体系结构由三部分内容组成：n 网络的层次结构n 同层进程通信的协议n 相邻层之间的接口及服务计算机网络的层次模型第N层是第N-1层的用户，又是第N+1层的服务提供者计算机网络的体系结构n 计算机网络的分层原理n 服务访问点SAP：相邻层之间通过SAP进行服务的请求和提供。其中N层实体向N+1层提供服务，而N+1层实体向N层请求服务。n 服务原语：相邻层之间进行服务的请求和提

21、供时通过服务原语来通信。n 协议：对等层之间进行通信的规则和约定。n 协议包括三个要素：n 语义n 语法n 定时计算机网络层次划分原则1、 各层功能明确，即每一层的划分都应该有明确的、与其他层不同的基本功能。2、 层间接口清晰，应尽量减少跨过接口的通信量3、 层数适中4、 网络中各节点都具有相同的层次，不同的节点的同等层具有相同的功能OSI网络参考模型n OSI参考模型由ISO国际标准化组织制定，主要定义了三部分内容：n 系统体系结构n 服务定义n 协议规范OSI网络参考模型TCP/IP参考模型TCP/IP协议：网络通信协议TCP：传输控制协议IP:网际协议n TCP/IP参考模型是针对Int

22、ernet制定的，包括了各种协议的集合。n TCP/IP模型采用四层结构：n 网络接口层：发送和接收IP数据包n 网络层：IP数据包的转发和路由n 传输层：负责两个终端之间的数据传送，并确定数据已被送达并接受。n 应用层：向用户提供一组应用程序OSI网络参考模型与TCP/IP模型的比较n 相同点n 都采用了层次结构的概念n 在传输层中二者定义了相似的功能n 不同点n 层次划分不同n 使用的协议不同论述OSI参考模型和TCP/IP参考模型有什么区别？分别有哪些特点？ OSI参考模型对系统体系结构、服务定义和协议规范3方面进行了描述。它定义了一个由物理层（Physical Layer，PH）、数据

23、链路层（Data Link Layer，DL）、网络层（Network Layer，N）、运输层（Transport Layer，T）、会话层（Session Layer，S）、表示层（Presentation Layer，P）和应用层（Application Layer，A）组成的七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调层层标准的制定；OSI参考模型的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI参考模型各层的协议规范精确地定义了应当发送何种控制信息以及应该通过何种过程对此控制信息进行解释。 TCP/IP体系结构采用了4层结构，每一层都使用它的

24、下一层所提供的服务来完成本层的功能。这4层从下往上依次是网络接口层（Network Interface Layer）、网络层（Internet Layer）、传输层（Transport Layer）和应用层（Application Layer）。 TCP/IP模型和OSI参考模型的目的和实现的功能都一样，本质上来讲它们都采用了分层结构，并在层间定义了标准接口，上层使用下层提供的服务，但下层提供服务的方式对上层来说是透明的；在对等层间采用协议来实现相应的功能。这两种模型在层次划分上也有相似之处。 但这两种模型的提出是相互独立的，出发点也不同，因此在使用上有很大的不同。OSI参考模型理论比较系统、

25、全面，对具体实施有一定的指导意义，但是和具体实施还有很大的差别，要完整地实现OSI参考模型所规定的所有功能是非常困难的；TCP/IP模型则是在实践中逐步发展而来的。TCP/IP和互联网的发展相辅相成，现在不仅在Internet中，在局域网中也开始应用TCP/IP。但是由于TCP/IP由实际应用发展而来，缺乏统一的规划，层次划分并不十分清晰和确定，在今后的发展过程中可能还会有所调整。OSI七层详解：OSI功能及特点应用传送数据一般存在协议应用层包含利用网络服务的应用程序进程以及应用程序接口（API），文件服务、数据库服务、电子邮件等TELNET、FTP、SMTP、SNMP、DNS、HTTP、HT

26、TPS、NTP表示层在网络需要的格式和计算机可处理的格式之间进行数据翻译，表示层执行协议转换、数据翻译、压缩与解密、字符转换以及图形命令的解释功能。压缩与解密，字符转换图形命令会话层进程-进程之间的通信协议，主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间的通信；负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。进行对话连接的建立和拆除传输层通过对数据单元错误、数据单元次序以及流量控制等问题的处理为用户提供了可靠的端到端的服务；传输层还是高低层之间的接口提供可靠的端到端的服务TCP、UDP网络层使用适当的路由选择算法为数据选路，建立逻辑链路进行分组传输，以实现网络的互联。另外为了避免通信子网中出现过多

27、的分组而造成网络阻塞，还要对流入的分组数量进行控制；当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决国际互联的问题。路由选择、拥塞控制X.25分组层协议、IPX/SPX、IP、ICMP、IGMP、RIP、OSPF、BGP数据链路层将物理层提供的比特流组成名为帧的协议数据单元进行传输，帧中不但包含了上层提供的数据信息，还包括一些地址、控制以及校验码信息，两个系统中的数据链路层通过这些控制信息，实现停止等待协议和窗口等流量控制机制和差错处理机制，对物理设备的传输速率进行匹配。差错处理机制、流量控制帧CSMA/CD、HDLC、SLIP、PPP、ARP、RARP物理层1、 机械特性：按口部件的尺寸、

28、规格、插脚数和分布等2、 电气特性：按口部件的信号、阻抗、传输速率3、 功能特性：按口部件信号线（数据线、控制线、定时线）的用途4、 规程特性：按口部件的信号线建立、维持、释放物理连接和传输比特流的时序物理层要实现实体之间的按位传输，保证按位传输的正确性，并向数据链路层提供透明的比特流传输即：物理层提供可靠的比特流传输，并不考虑这些比特之间的联系以及所传输数据的结构比特流RS-232、RS-439、V.35、X.21第四章 局域网和城域网局域网（LAN）的结构主要有三种类型：以太网（Ethernet）、令牌环（Token Ring）、令牌总线(Token Bus)以及作为这三种网的骨干网光纤分

29、布数据接口（FDDI）。它们所遵循的都是IEEE（美国电子电气工程师协会）制定的以802开头的标准,目前共有11个与局域网有关的标准,它们分别是：IEEE 802.1 通用网络概念及体系结构等IEEE 802.2 逻辑链路控制（LLC）等IEEE 802.3载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/.CD）规范IEEE 802.4令牌总线结构及访问方法,物理层规定IEEE 802.5令牌环访问方法及物理层规定等IEEE 802.6 城域网的访问方法及物理层规定IEEE 802.7 宽带局域网IEEE 802.8 光纤网络技术标准(FDDI)IEEE 802.9 ISDN局域网IEEE 802.10

30、 网络的安全IEEE 802.11无线局域网Wi-Fi局域网的协议n 局域网的协议标准由IEEE 802委员会制定，该标准覆盖了OSI模型的第1层、第2层的功能。n 局域网的第2层-数据链路层，又分为两个子层。其划分的意义在于将数据链路层功能中与硬件相关的部分与硬件无关部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。n 逻辑链路控制子层LLC 使用MAC子层提供的服务，且为网络层提供服务。LLC子层为网络层提供三种类型的服务：1、 无确认无连接的服务2、 有确认无连接的服务3、 面向连接的服务LLC将帧分为三类1、 信息帧2、 管理帧3、 无编号帧PDU（协议数据单元）：是指对等层次之间传递的数据单位。

31、DSAP:目的服务访问点SSAP:源服务访问点LLC数据：长度为8的倍数，长度取限于所使用的介质访问控制方法。n 介质访问控制子层MACn 所有的局域网中，LLC子层是一致的，不同的是MAC子层，对应不同的物理媒介接入。局域网将数据链路层分割为哪两个子层？这两个子层分别完成了什么功能？ 局域网将数据链路层分割为两个子层：逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）。这样划分的目的是将数据链路层功能中与硬件相关的部分和与硬件无关的部分进行区分，降低研究和实现的复杂度。其中，MAC子层主要负责实现共享信道的动态分配，控制和管理信道的使用，即保证多个用户人向共享信道发送数据，并能从共享信道中识别并

32、正确接收到发送给自己的数据；而LLC子层则具有差错控制、流量控制等功能，负责实现数据帧的可靠传输。各种不同的LAN标准体现在物理层和MAC子层上，传输介质的区别对LLC来说是透明的。以太网n 以太网是IEEE 802.3标准，采用总线型竞争式介质访问方法。n MAC地址：48位，全球唯一，烧制在网卡中。n 如果MAC地址为全1，则表示广播地址。n CSMA：载波监听多路访问技术。n 非坚持CSMA：信道空闲则立即发送；若信道忙，则等待一个随机长时间。n 1-坚持CSMA：信道空闲则立即发送；若信道忙，则继续监听，检测到信道空闲时立即发送；如果有冲突则等待一个随机长时间。n P-坚持CSMA：信

33、道空闲时以概率p发送；若信道忙，则继续监听，检测到信道空闲时又以概率p发送。CSMA/CDn CSMA/CD：载波监听冲突检测多路访问技术。n 边发送边监听：信道空闲则立即发送；发送过程中继续监听信道，没有冲突则继续发送；如果检测有冲突，则立即停止发送数据，并向总线上发送一串干扰信号，然后等待一个随机长的时间。n 二进制指数退避算法：n CSMACD检测到冲突发生后，要等待的时间=r*基本重发时延，r是一个从0,1,2,2k-1的随机数，k=min(重发次数,10)。n 重发次数达到16次，则不再发送，向LLC报告。其他类型的局域网n 令牌环。n 环形拓扑。n 为了防止信道竞争，使用一种特殊的

34、“令牌”帧，拥有令牌的计算机才能发送数据。n 令牌总线：n 物理的总线型拓扑，但是构成逻辑上的一个环。n 与令牌环一样，只有获得令牌的计算机才能发送数据。n 光纤分布式数据接口FDDIn 采用双环结构，一个顺时针方向，一个逆时针方向发送数据。同时工作，互为备份。FDDI通过光纤将多个节点环接起来，数据传送速率可到100MbpsFDDIn 在FDDI中，在正常情况下，只有一个环路工作，数据在主环上传输，如果一旦主环出现故障，FDDI可以自动重新配置，利用备用环继续传输。从而使整个网络能够继续工作。高速以太网n 快速以太网n 使用5类双绞线，数据传输速率100Mbps。n 吉比特以太网（千兆以太网

35、）n 使用多模光纤，单模光纤，同轴电缆，双绞线。n 同样采用了CSMA/CD协议，并且采用了同样的帧格式，可以进行半双工和全双工的操作n 可以采用单模、多模光纤，同轴电缆，非屏蔽双绞线。n 10吉比特以太网n MAC帧结构与传统的以太网相同。n 只使用光纤介质，只工作在全双工模式。n 省略了CSMA/CD信道竞争机制。n 交换式以太网以太网交换技术是在多端口网桥的基础上发展起来的，实现OSI参考模型的物理层和数据链路层功能。无线局域网n 主要的无线接入标准n IEEE 802.11x系列，用于无线局域网。n 蓝牙技术：短距离大容量的无线通信。n HomeRF：用于家庭网络。n HiperLAN

36、：欧洲定义的无线局域网标准。n 无线局域网的构成方式n 点对点，点对多点，分布式。n 通过无线Hub，无线接入点AP，无线网桥，无线MODEM，无线网卡，来组建无线局域网。n 无线局域网的安全n 用户访问控制n 数据加密n 双频多模WLANn IEEE 802.11a工作在5GHz，而802.11b工作在2.4GHz，因此不兼容。n “双频”即指可以工作在两个频段，“多模”指工作在多个不同标准下。城域网n IP城域网：城域范围的以太网，分为三个层次：n 核心层：高速交换与转发中心n 汇聚层：实现业务的汇聚、管理和分发处理。n 接入层：为用户提供各种接入方式，带宽和流量控制。n 接入方式n 光纤

37、+LAN方式。n xDSL或Cable Modem方式。宽带城域网的关键技术n 宽带IP城域网的关键技术有：n 用户认证与接入n 用户管理n 接入带宽控制n IP地址分配与网络地址转换n 用户信息安全n 网络管理城域网的组建方案n 宽带IP城域网的组建有以下三个方案：n 以高速路由器为核心组建。n 以高速LAN交换机为核心组建。n 以MPLS交换机为核心组建。n 宽带城域网的安全n AAA：认证、授权、计费。n RADIUS：一种用于AAA的协议，采用客户机/服务器结构。n RADIUS：报文的数据部分由一个个的属性三元组成，即：属性编号、整个属性的长度、属性值。n 安全架构的实现方式：PPP

38、oE+RADIUS模式，通常由宽带接入服务器BRAS来实现。第五章 互联网网络互联设备n 网络互联设备的作用是连接不同的网络，主要有：n 中继器：工作于OSI参考模型的物理层。起到扩展传输距离的作用，对高层协议是透明的。n 网桥：工作于OSI参考模型的数据链路层。n 路由器：工作于OSI参考模型的网络层。n 网关：工作在OSI参考模型的上四层。网络互联设备-中继器n 工作在物理层网络互联设备-网桥n 工作在数据链路层网络互联设备-路由器n 工作在网络层网络互联设备-网关n 工作在高层局域网互联n 局域网互联通过网桥或交换机来实现，主要有透明网桥和源路由网桥两种。n 网桥互联时需考虑的问题：环路

39、问题和广播风暴问题。n 环路问题：通过生成树算法来解决。n 广播风暴问题：源路由网桥比透明网桥的效果好，但是不能根本解决。广域网互联n 广域网互联通过路由器来实现，在不同的网络间进行协议转换。n 无连接网络的互联：通过IP路由器。n 面向连接网络的互联：通过子网网关。Internet协议和组网技术n TCP/IP协议集。IP地址n IP 地址是分配给因特网所连接的每一个主机（或路由器）的一个32 bit 的标识符，在全球范围唯一标识某台计算机。n IP地址采用点分十进制标记法。n 例：我校Web服务器的IP地址（3）n IP地址由因特网名字与号码指派公司ICANN分配n

40、 IP地址由网络号与主机号构成IP地址分类n IP地址分为5类。特殊的IP地址一般来说，主机号部分为全“1 ”的IP地址保留用作广播地址； 主机号部分为全“0 ”的IP地址保留用作网络地址。 网络号全0指本网,主机号全1指广播子网掩码n 划分子网的原因？ IP地址资源的严重匮乏及路由表规模的急速增长。子网掩码n 例子：C类网络，假设主机号部分的前三位用于标识子网号，即：n 11000000 00001010 00000001 xxxyyyyyn 分析：网络号占24位，子网号占3位，总共27位。所以子网掩码为：n 11111111 11111111 11111111 1110

41、0000n 即 255 . 255 . 255 . 224n 缺省子网掩码：n A类地址网络：；B类地址网络：；C类地址网络：二进制的1101转化成十进制1101（2）=1*20+0*21+1*22+1*23=1+0+4+8=13转化成十进制要从右到左用二进制的每个数去乘以2的相应次方不过次方要从0开始相反 用十进制的数除以2 每除一下将余数就记在旁边公网地址与内网地址 公网接入方式：上网的计算机得到的IP地址是Internet上的非保留地址，公网的计算机和Internet上的其他计算机可随意互相访问。 在TCP/IP协议中，专

42、门保留了三个IP地址区域作为私有保留地址： /8：55 ； /12：55 ； /16：55 n 内网地址：使用私有保留地址的网络只能在内部进行通信，而不能与外部网络互连。 NAT地址转换n NAT（Network Address Translator）是网络地址转换，它实现内网的IP地址与公网的地址之间的相互转换，将大量的内网IP地址转换为一个或少量的公网IP地址。n 使用NAT转换，可以减少对公网IP地址

43、的占用，另外也是保证网络安全的重要方法之一。n 静态NATn 动态NATn 网络地址及端口转换Internet常用协议n 互联网主要的协议有：n IP协议：也叫互联网协议，定义了网络层无连接的数据报。n TCP：面向连接的传输层协议。n UDP：无连接的传输层协议。n ICMP：网络层的协议，用于传递差错信息，以及其他需要注意的信息。n DNS：分布式的数据库，提供IP地址与域名之间的映射信息。n ARP：地址解析协议，提供IP地址与对应的硬件MAC地址之间的映射。n IPv6协议：下一代的互联网协议，当前是IPv4协议。Internet路由协议n 因特网采用的路由选择协议主要是自适应的、分布

44、式的路由选择协议。n 自治系统（或自治域）AS：具有统一的管理机构、统一路由策略的网络。自治系统AS有权自主地决定在本系统内采用何种路由选择协议。n 因特网可视为多个自治系统的集合 ，路由协议也可分为内部网关协议IGP和外部网关协议EGP。n 路由选择方式有两种，静态路由和动态路由，其中静态路由的优先级最高。n 内部网关协议IGPn RIP：路由信息协议，使用距离矢量选路算法。n OSPF：开放最短路径优先，是一种链路状态路由协议。n 外部网关协议EGPn BGP-4：BGP边界网关协议第4版，用来在自治系统之间传递选路信息，是一种路径矢量协议。虚拟专用网VPNn VPN：利用公共IP网络，为

45、用户提供私有的逻辑网络。n VPN的实现机制n MPLS VPN：利用MPLS网络技术，依靠转发表和标记路径，实现工作在第二层的VPN。n VPDN：利用L2TP隧道协议，工作在第二层的VPN，主要针对远程办公的企业应用。n IPsec VPN：利用IPsec协议，利用封装和加密技术，实现工作在第三层的VPN。Internet典型应用n Internet的典型应用有：n Telnet：基于TCP连接（端口号23）的远程登录。n FTP：利用两个TCP连接（端口号21和20），一个用于控制信息传递，另一个要做数据传递，实现文件的传递。n SMTP：简单邮件传送协议，使用TCP连接（端口号25），

46、用来发送电子邮件。（接收邮件使用POP3协议！）n WWW：Web应用，核心协议是HTTP。第六章 网络操作系统网络操作系统 操作系统（OS）是计算机系统中的核心系统软件，其他软件均建立在操作系统的基础上，并在操作系统的统一管理和支持下运行。它是计算机软件、硬件资源的管理者，是用户使用系统软件、硬件的接口。 网络操作系统（NOS）是使网络上各计算机能够方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务的软件和相关规程的集合。 网络操作系统实质上就是具有网络功能的操作系统网络操作系统的功能n 网络操作系统除了具备单机操作系统的功能，如进程管理，存储管理，设备管理，文件系统，等功能外，还具备以

47、下主要功能：n 网络通信n 共享资源的管理n 网络管理n 网络服务n 互操作n 为用户提供网络服务接口网络操作系统的逻辑构成n 网络操作系统大多数采用客户机-服务器模式，在网络服务器上配置NOS的核心，在客户端配置工作站软件。n 根据NOS的配置，逻辑上可以分为四个部分：n 网络环境软件n 网络管理软件n 工作中网络软件n 网络服务软件网络操作系统的分层结构n 根据NOS和OSI模型的对应关系，从分层角度看，主要有三个部分：n 网络驱动程序n 网络协议软件n 应用程序接口（API）软件常用的网络操作系统n 目前使用的NOS都是多用户多进程任务的操作系统，主要有：n Windows NT系列：微

48、软公司的Windows系统不仅在个人操作系统中占有绝对优势，它在网络操作系统中也具有非常强劲的力量。n NetWare：早期的一种适用于局域网的网络操作系统。n UNIX：目前常用的Unix系统版本主要有：Unix SUR 4.0、HP-UX 11.0，SUN的Solaris 8.0等。n Linux：一种新型的网络操作系统，它的最大的特点是源代码开放，可以免费得到许多应用程序。UNIX操作系统n UNIX操作系统分成三个主要部分：n 内核：UNIX的系统核心。n Shell：是内核与用户之间的接口和交互界面，是UNIX命令的解释器。n 文件系统：对存储的文件进行组织和管理。Linux操作系统

49、n Linux操作系统是在微机上实现的类UNIX操作系统，源代码公开，是一个自由软件并完全免费。Linux开发专注于内核，一些组织或厂家把内核与相应的应用程序、文档等包装在一起，做成供一般用户使用的发行版本，如RedHat第七章 交换技术局域网交换机的数据转发n 局域网交换技术在OSI参考模型的第二层，即数据链路层工作。n 局域网交换机对数据帧的转发是根据MAC地址来实现的，不需要知道IP地址。n 广播风暴：交换机在接受一个不认识的数据帧后，会向其它的交换机接口广播，当局域网规模较大时，极易引起广播风暴。n 一种解决方法是使用VLAN技术。VLANn 虚拟局域网VLAN，跨接不同物理LAN网段

50、的节点连接成逻辑LAN网段，处于不同物理网段的用户通过软件设置处于同一局域网中，形成逻辑的工作组。在同一逻辑工作组中的节点可以互发广播报文。 n VLAN就是指在逻辑上可以通过网络管理来划分逻辑工作组的物理网络。物理用户可以根据自己的需求，而不是根据用户在网络中的物理位置来划分网络。VLAN技术n VLAN是一个在物理网络上，根据应用、工作组等来划分的逻辑局域网，与用户的物理位置没有关系。n VLAN是一个独立的广播域，一个VLAN的成员看不到另一个VLAN的成员，VLAN用户之间通过交换机来通信。n VLAN的主要特点：n 一个VLAN的用户只能收到本VLAN里的广播包，不能收到VLAN外的

51、广播包。n 同一个VLAN的用户使用相同的VLAN ID，通过VLAN交换机来通信时，不需要路由支持。n 不同的VLAN用户之间不能直接通信，需要路由支持才能通信，通常使用三层交换机来实现。VLAN的实现n VLAN交换机的工作过程：n 当一个VLAN交换机接收到用户计算机来的数据包，先提取数据包中的MAC地址，并据此搜索交换机中的VLAN配置数据表（即MAC地址映射表）。n 搜索到目的设备后，如果也是一个VLAN设备，则在数据包中加入对应的VLAN ID，然后转发出去。n 如果不是一个VLAN设备，则不必在数据包中加入VLAN ID，只需直接转发出去。VLAN的配置方法n VLAN的配置方法

52、目前常用的主要有：n 按端口划分。n 按MAC地址划分。n 按IP划分。n 按管理策略划分。VLAN交换机的互联与VTP技术n VLAN交换机之间的互联方式主要有：n 接入链路：将非VLAN设备接入VLAN交换机的一个端口。n 中继链路：连接两个VLAN交换机的链路，使用VTP技术使得两个VLAN交换机之间的多条物理链路可以配置成一条逻辑链路，实现数据流的高速平衡传输。n 混合链路。生成树协议n 局域网中的环路n 生成树协议STP的主要特点：n 使用STP的目的是控制网络中的环路产生，通过计算网络的生成树来实现。n 生成树开始计算的时候，所有的网络设备都停止工作，参与计算。n 网络拓扑结构发生

53、改变，或者收到一个BPDP协议包后，就会进行生成树计算。n 每个VLAN都有自己的生成树。n 生成树中的根桥是逻辑中心，并监视整个网络的通信。VLAN、VTP配置n 思科VLAN配置n Catalyst交换机系列可支持4096个VLAN，其中VLAN号：1,1002-1005是自动生成的，不能删除。n 每个VLAN最多支持128个生成树。n VTP自动学习的范围是VLAN号1-1005；1006-4094范围的VLAN属于扩展，生成时交换机必须配置成VTP透明模式。n 华为VLAN配置n VLAN配置过程：Enable VTP（可选）- Enable Trunk- Create VLANs-

54、Assign VLAN to Portsn VTP缺省是打开的，一般不要操作。网络故障监控n 网络故障排除：n 首先排除物理损坏。n 然后通过观察设备和端口状态来判断问题可能原因。多层交换技术n 传统的交换技术工作在OSI模型的第二层，即数据链路层，多层交换技术利用更高层的协议来实现：n 三层交换技术：又称IP交换技术，把二层的交换和三层的路由技术结合起来，典型代表就是MPLS。bn 四层交换技术：利用第三层和第四层包头中的信息来识别应用会话流，跟踪和维持各个会话，实现“会话交换”。n 七层交换技术：利用内容进行交换，主要应用于在多个服务间的负载均衡。交换机简介n 思科交换机：n 思科Catalyst 6500：背板带宽720Gbps。n 思科Catalyst 4500：第2/3/4层交换机，背板带宽96G