信息网络技术

1、信息网络技术信息网络涵盖的范围很广，包括以话音通信为主的传统电信网络，以数 据传输为主的计算机网络和传播电视图像的电视网络。计算机网络是信息网 络的主体，本专题主要讨论其关键技术及其应用。一、信息网络主要技术计算机网络是把分散在不同地点上的具有独立功能的多个计算机系统通 过通信线路和设备互相连接起来；由功能完善的网络软件，按照网络协议进 行信息通信，实现资源共享的系统。（一）网络连接技术1、网络结构形式所有的计算机网络都是建立在点到点和多点连接基础上的，我们把传输 媒介的物理连接形式叫做物理拓扑结构，经常采用的结构有如下四种。（1）总线拓扑总线拓扑结构通常使用一条长电缆，这条电缆叫主干。总线上

2、传送的信 息，通常以基带形式串行传送，它的传送方向总是从发送信息的节点开始向 两端扩散。使用总线型拓扑结构的网络有：Ethernet、ARC - net等。总线网络结构简单，易于安装且价格低廉，是最常用的局域网拓扑结构 之一。总线网络的主要缺点有：如果总线断开，网络就不可用；如果发生故 障，则需要检测总线在各个计算机处的连接，不易管理；由于总线网络受到 信号损耗的影响，总线的长度受限制。（2）环型拓扑点到点的封闭环，每台设备都直接连到环上。信号通常是顺着一个方向 从一台设备传到另一台设备。在环型网络中，一般通过令牌来传输数据。令 牌环网、光纤分布式数据接口（FDDI）可以管理环型网络。环型拓扑

3、适用于广域网，局域网中一般不采用。环型网络中信息流控制 比较简单。所有的计算机都有平等的访问机会，用户多时也有较好的性能。 缺点是环路中一台计算机发生故障会影响到整个网络，重新配置网络时会干 扰正常的工作。（3）星型拓扑星型拓扑使用一个中心设备，每一个网络设备通过点到点的链路连接 到中心设备上。这个中心设备叫做集线器（Hub）。使用星型拓扑结构的网络 有：ARCnet、Token Ring 和 10BASE-T。星型拓扑网络便于管理、结构简单、扩展网络容易。但如果集线器出现 故障，则整个网络瘫痪。（4）网络拓扑容错能力最强的网络拓扑是网状拓扑。在这种网络中，网络上的每个计 算机（或某些计算机）

4、与其他计算机有3条以上的直接线路连接。通常，用 于一个混合性广域网中的最大的或最重要的站点之间的互连。在网状网络 中，如果一个计算机或一段线缆发生故障，网络的其他部分依然可以运行。 网状拓扑建网费用高、布线困难。2、网络入网方式因特网的接入服务是由因特网服务商ISP提供的，接入方式主要有：（1）拨号接入通过Modem和电话线路与你的Internet服务商相连，花费低、方便、实 用。目前，Modem的最高效率为：56Kbps。通信管理协议为串行线（SLIP） 和点到点协议（PPP）。（2）综合业务数据网（ISDN）接入ISDN采用原有的双绞线，可在一对双绞线上提供两个B通道（每个64K） 和一个

5、D通道用于传输信令，B通道则用于传输话音、数据等。（3）非对称数字用户环路（ADSL）接入ADSL使用一条双绞线，非对称双工传输，上行方向（用户至网络方向） 速率可达128K640K,下行方向（网络至用户方向）速率可达2M8M。 距离约3-5公里。用于家庭高速联网和数字视频传输。专线上网，可以同时 使用电话。（4）千兆以太网接入千兆以太网主要面向办公、企业环境和居民小区，提供较高速率的接入。 一般以以太网交换机为核心，通过大楼内的综合布线系统，连接室内的计算 机和服务器。为了接入局域网，计算机和服务器上应配有以太网的网卡。局 域网通过接入路由器与广域网连接。（5）无线接入移动环境，需要无线连接

6、。无线数据传输比电话连接费用高，而且最高 的传输率也要比电话线路低。通过无线应用协议（WAP）,将手机连接到互联 网，可以收发电子邮件，进行WWW游览，目前尚只有文字信息。（6）电缆调制解调器（Cable Modem）接入利用有线电视网络，通过电缆调制解调器（Cable Modem）使个人计算机 （PC ）接入Interne。具有高带宽（512K-8M）、低费用的特点，已有部分电 视网络成功改造。3、网络连接设备（1）调制解调器（Modem）计算机的通信是一种数字信号的传输，长距离传送时要用调制解调器把 数字信号转换为模拟信号进行传输，在接收段再把模拟信号转换为数字信号。 这种将数字信号和模拟

7、信号相互转换的装置就是调制解调器。（2）网卡又称网络接口卡NIC （ Network Interface Card），网卡是网上计算机到网 络传输介质（媒体）的通信枢纽，是完成网络数据传输的关键部件。分类：1、按通信协议，如3Com网卡有ATM网卡、以太网网卡2、按总线类型，有16位ISA网卡、32位EISA或PCI网卡等3、按数据传输宽度，如以太网网卡有10M、10/100M、1000M（3）中继器（Repeater）使用中继器可以最大限度地扩充媒介的有效长度。主要类型：信号放大 中继器和信号再生中继器。（4）集线器（Hub）集线器是将多个计算机组成一个局域网的关键设备。主要类型：独立式 集

8、线器、叠加式集线器和智能模块化集线器。（5）网桥（Bridge）网桥将各个网络段进行连接，从而扩展了网络的距离。网桥经常用来将 一个负担过重的网络分成多个网络段。（6）路由器（Router）连接多个逻辑上分开的网络。路径选择能力强。路由器之间是按照内部 的网间连接协议来互相交换路由信息的，协议决定信息传输的最佳路径。（二）网络服务技术1、万维网（WWW）服务万维网服务是我们使用因特网最常用的服务，实际上它就是我们通过因 特网进行网页浏览时所享受到的服务。WWW是World Wide Wed的缩写，有 时也缩写为Wed原意是世界范围的网络，寰球网，中文称为“万维网”它 是因特网上增长最为迅速的一

9、项服务。使用：同Internet联网，启动一个WWW客房机程序。微软公司的Internet Explore（简称 IE）。WWW服务器互相指引而形成的巨大的信息网络。WWW以客房机/服务 器（Client/Server）的模式进行工作。客房机请求，服务器查询，服务器将数 据送回该客户机，客户机程序将数据转换成相应的形式显示。2、电子邮件（E- mail）服务电子邮件服务是传统邮件系统的电子化。它主要有以下三大特点：（1）传递速度快：从中国向美国发送一个电子邮件正常情况下只需要几 秒钟的时间。传递准确：不论发送者接收者是一对一或一对多的关系，均能到达， 且如果不能传给接收者，邮件系统会返回给发送

10、者，并注明原因。不论接收者是否在线，邮件都会被接受。电子邮件的传输是通过简单邮件传输协议SMTP( Simple Mail Transrer Protocol)这一系统软件来实施的。一般使用Microsoft OutLook Express写、 并发送电子邮件。该程序是Windows98操作系统中附带的软件。3、文件传输服务(FTP)无论两台加入Internet网的计算机在地理位置上相距多远，只要都支持 FTP ( File Transmission Protocol)协议，网上的用户就能将一台计算机上的 文件传输到另一台上。可传送的文件类型：文本文件、二进制可执行文件、 图象文件、声音文件和

11、数据压缩文件等。为方便因特网用户对公用信息的存 取提供了匿名文件传输服务。4、多媒体服务我们知道，多媒体是用计算机把图、文、声、像等多种信息媒体集成并 控制起来的系统。网络多媒体服务是综合利用网络的基本服务，提供更加贴 近我们生活和军事需要的服务。多媒体会议通过多媒体终端和网络，使身处异处的与会者同时参与某一议题的讨论。 相互之间不仅可以听到声音，还可以看到与会者的图象，同时还可以交流其 它信息，如图表、图片、文字等等。利用网络所提供的多媒体会议服务，就 可以使军事指挥员不仅可以听到声音而且还可以看到实际的战场景况。多媒体终端的组成：微机、麦克风、音箱、视频摄像头。要求微机具有 音频、视频采集

12、功能，并具有动态视频的实时播放功能。远程教学利用计算机网络来完成教学任务。远程教学系统由多个教学中心和远程 “电子教室”组成，用于远程授课、学习讨论。这些教室都有电子黑板、摄 象机、扫描仪等设备。学生可以不受地理位置的限制，经过网络接受指导。 远程教学系统不仅有语言、文字、符号，还有图形、图象、动画和视频信息。视频点播(VoD)视频点播是将用户选择的节目，通过网络传送到用户端。用户可以通过 遥控板、机顶盒和电脑或电视收看自己点播的节目(电影、歌曲或新闻。)自 90年代初期以来，VOD系统已经发展成了 一大类交互式信息服务的总称。网络协议技术开发者用来开发计算机网络产品所依赖的通讯规则称为协议。

13、协议是由 网络标准化组织和厂商来制定的。软件商在自己的各种产品上实现这些协议。主要计算机网络协议有开放系统互联模型OSI）、TCP/IP协议NetWare IEEE/ISO802.X、串行线IP和点到点协议PPP、光纤分布式数据接口 FDDI、 X.25、帧中继、综合业务数字网和宽带综合业务数字网、异步传输模式、同 步光纤网络/同步数字分层等。下面讲最为重要的开放系统互联模型OSI）、 TCP/IP协议技术和异步传输模式（ATM）。1、开放系统互联（OSI）模型为了简化协议的设计和实现，网络通信问题常常按照不同的层次划分为 不同的子问题。开放系统互联（OSI）模型：一种广为流行的网络分层模型，

14、 是国际标准化组织（ISO）为使网络协议系统的设计实现标准化而建立的。OSI参考模型由以下七层组成：应用层、表示层、会话层、传输层、网 络层、数据链路层、物理层。从物理作为第一层，开始对各层进行编号，每 一层完成一组特定的任务。每一层的执行过程都要与另一台计算机上对等层 进行通信。每一层使用下一层的服务，并向上一层提供报务。当你在网络上向另一台计算机传送报文时，数据从你的计算机的顶层开 始，穿过所有的层到达模型的底层，传送到其它计算机。数据到达别的计算 机后，从地层开始，通过模型的所有层向上，在顶层进行应用操作。2、TCP/IP使用最广的计算机网络协议，当属TCP/IP。世界上最著名的因特网就

15、是 基于TCP/IP协议的。（1）TCP/IP分层模型1、应用层应用层处在分层模型的最高层，用户调用应用程序来访问TCP/IP互联 网，以享受网络上提供的各种服务。2、传输层传输层的基本任务是提供应用程序这间的通信服务。传输岐既要系统地 管理信息的流动，还要提供可靠的传输服务，以确保数据无差错的、无乱序 的到达目的地。3、Internet 层Internet Protocol层，又称IP层。主要处理机器之间的通信问题。 Internet层对下的传送对象是IP数据报。路由选择是其主要任务之一。（2）TCP/IP协议概念TCP/IP是传输控制协议/互联网协议。事实上，TCP/IP是个协议系统， 是

16、由一系列支持网络通信的协议组成的集合。整个集也常被称为TCP/IP。 TCP/IP协议形成了一套完整的系统，详细地定义了如何在支持TCP/IP协议 的网络上处理、发送和接收数据。网络通信的具体实现，是由称为TCP/IP协议软件来实现的。（3）TCP/IP主要协议应用层：FTP （文件传输协议）、TELNET （终端仿真协议）、SMTP （电 子邮件传输协议）是TCP/IP的应用层协议，用来为用户提供应用服务。传输层：TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）是主机到主 机的协议。TCP在要进行通信的两台计算机主机之间接收或发送数据。Internet层：IP（网间协议）和ICMP（网间控制

17、报协议），利用IP地址 将IP数据报在网络上传送。Internet协议集与OSI模型的数据链路层以上的功能相对应。TCP/IP低 层协议是有意开放的，以允许各种数据链路和物理技术一起协调工作，这是 Internet成功的关键。ATMATM技术是为了实现语音、数据、视频图象等多种业务综合传递而开发 的一种宽带交换技术。在ATM网中，需要传递的数据被分成一个一个小块， 这种小块称为信元。每个信元的长度为53个字节，是固定不变的。ATM协议包含物理层、信元层和适配层三个层次。物理层定义了与各种 传输信道的接口特性，信元层主要完成信元的交换，适配层是将各类用户业 务转换成信元格式。atm交换机仅提供A

18、TM信元层处理，而ATM接入设备既 要提供ATM信元层处理，还要提供ATM适配处理。ATM网主要由ATM接入设备和ATM交换机组成。二、信息网络技术的应用信息网络技术是信息网络建设和维护的基础和关键，随着信息网络的不 断扩张，信息网络技术的应用范围越来越广。（一）指挥控制现代高技术局部战争是陆、海、空、天、电多维一体化的战争，需要高 度地协调一致。运用信息网络技术建立的各种信息网络，将战场的各个部分 有机的连接在一起，成为高效指挥控制的纽带。下面以一种信息网络为例说 明其指挥控制的运用。1、美军联合战术信息分发系统（JTIDS）JTIDSJ是美国三军联合研制的一种数字信息分发系统，具有综合通信

19、、 相对导航和网内识别功能，可满足各军兵种之间的和各军兵种内部互相作业 的要求。系统共有四类终端：1、1类终端为指挥和控制终端，2、11类终端 为战术终端，3、111类终端为小型终端，4、IV类终端为自适应地面和海上接 口终端。系统采用TDMA时分多址编码，利用无线传输，提供监视、战斗控制、 信息管理、武器协同、电子战/情报战、精密定位和识别、平台状况、网络管 理等功能，可满足陆军、海军、空军及海军陆战队的信息分发需要。在海湾 战争中多国部队为了保障陆海空三军协同作战，E-3A、E-8A及空中指挥中心 EC-130E 等都装备了 JTIDS。我军“三军联合信息分发系统”三军联合信息分发系统是我

20、军重大项目“区域电子综合信息系统”的子 项目之一，技术上仿制JTIDS,目前已经研究出实验室中的样机。计划在“十 五”末期之前，尽快生产出可以供部队使用的装备。在东南沿海建立一个以 预警机为空中平台，利用它将前方和后方战术单位所有的情报收集起来，加 上其本身功能很强的情报系统，对情报信息经过融合和处理，形成整个战场 的态势，再利用三军联合信息颁发系统进行信息颁发，为所有其它战术单位 使用。（二）战场空间各种网络的互联，形成了覆盖战场前方和后方的网络空间。在网络空间 上展开的保障网络及时、可靠地进行信息传递，和破坏网络的较量，成为战 争胜败的关键因素。继陆、海、空、天、电之后，信息网络已成为新的

21、重要 战场。在美国，国五角大楼在10年前就成立了电脑战中心。以前的主要任务是 保护军方电脑系统，对付黑客闯进捣乱。海湾战争时该中心首次执行作战任 务，破坏伊拉克国防电脑系统。例如，美国曾在阿曼机场对伊拉克秘密进口 的法国打印机实施“掉包计”，换上了病毒芯片，并在空袭发起前夕通过无线 电发射指令将其激活，导致伊军防空指挥系统瘫痪。最近两年这个中心正式 扩展成为美军全球信息战的秘密机构。在台湾,1999年8月中旬，台湾军方召开了 一次关于电脑网络资讯战（信 息战）的专门会议。会议的中心设计师是企图利用台湾强大的计算机硬件和 软件优势，对大陆开辟信息战战场。这次会议制定的议案内容大致包括以下 几个方

22、面：1、在电脑配件中“下毒”；2、电脑病毒软硬结合；3、实施病毒注射。（三）网络攻防随着信息网络技术的迅猛发展以及在军事领域的广泛应用，在信息网络 系统已渗透于战争机器所赖以运转的各个领域。网络战将成为一种最突然、 最难对付、破坏性最大的主要作战手段。通过计算机网络战。可使敌国先进 的作战思想不能有效贯彻，武器系统难以发挥效能，战争法力受到极大削弱， 从而影响对方战争机器灵活运转，甚至成为决定战争胜负的重要因素。按照作战特点，可以将网络战分为网络进攻作战和网络防御作战1、网络进攻作战网络进攻作战相关手段：病毒战-使用蠕虫程序、特洛伊木马战等计算机病毒，瘫痪其计算机 系统。黑客战-采用黑客攻击，

23、获取敌方情报，破坏其信息系统。利用软件武器攻击-使用逻辑炸弹，陷阱门等软件手段，修改数据和 软件。利用生物武器攻击-芯片细菌，破坏集成电路、电路印刷板。利用硬件武器攻击-纳米机器人，电磁脉冲炸弹，实施硬件摧毁。美军认为，在未来网络进攻战中，黑客战将是其基本战法之一。黑客利 用计算机网络系统的弱点，网络攻击的手段多种多样，最常见网络攻击手段 有如下几种：电子邮件炸弹、“PINC”炸弹、套取密码法、攻破防火墙、分 布式拒绝服务法（DDS）。2、网络防御作战网络防御作战相关手段：采取安全措施：加密，解密，密钥算法及体制，防火墙，登入口令， 身份认证，系统资源安全监视等；采取设备检测：军事信息设备硬件

24、检测和软件检测；采取攻击检测：有效的攻击与闯入检测；采取病毒防治：病毒产生和防御，杀病毒；确保系统安全：专用安全操作系统和安全通信协议。（四）网络训练沙盘作业、图上推演、综合演练是传统的作战训练方式，信息网络技术 的发展出现了网上作战仿真，为作战训练提供了新的手段。网络作战仿真采 用协调一致的标准通信接口，标准和协议来规范异构的仿真系统间的信息交 换，通过计算机网络将位于不同地理位置上的仿真系统连接起来，构成一个 可以参与交互作用的时空一致的综合作战仿真环境。网络作战仿真具有两大 特点：便于协同训练和资源共享。美军仿真网络SUMNET（Simulation Network） SIMNET是一个

25、典型的、 成功的运用信息网络进行军事训练的例子。通过SIMNET,位于德国的仿真 器可以和位于美国的仿真一样运行在同一个虚拟世界，参于同一场作战演习通信指挥学院仿真中心（野战通信指挥作战实验室）从85年起就积极开 展作战模拟的研究，先后开发了多个网上模拟训练系统。去年参加“砺剑2000” 全军首长机关网上演习。演示内容：三维可视化作战信息-联合登岛战役信 息战仿真演练系统精确作战的部分内容。目前，网上训练已经在全军成为一 个新的研究、应用热点。三、信息网络技术的发展趋势（一）网络连接向便于、无缝隙方向发展1993年9月，美国正式宣布了 “国家信息基础设施（NII）：行动计划”， 揭开了美国兴建

26、“信息高速公路”的序幕，并引发了便于建设“信息高速公 路”的浪潮。信息基础设施建设统一标准，互相开放，互联互通和互操作。目前，我国已成为世界上信息网络发展最快的国家，网络规模和用户总 数已跃居世界第二。目前中国通信网已拥有光纤、数字微波、卫星、程控交 换、移动通信、互联网等多种技术手段，长途传输、电话交换、移动通信都 实现了数字化。五年来，全国通信投资总额累积为000亿元，光缆总长度达 125万公里，固定和移动电话用户总数达890万台，互联网用户数已达2250 万。主要互联网的联通骨干网有：中国电信的中国公用计算机互联网 （CHINAnet）、中国联通的联通公用计算机互联网（CNUninet）

27、、中国网通的全 光纤互联网（CNCnet）、中国吉通的金桥信息网（ChinaGBN）、中科院下属 的教育科研网（CSTNet）、教育部属下的教育科研网（CERNet）、外经贸部下 属的中国国际电子商务网（CIETnet）等。军事上，数字化部队和数字化战场的建设使网络向武器系统直至单兵延 伸。（二）网络服务向优质、便捷方向发展在众多通信手段相竞争的今天，能不能提供优质，便捷的服务将决定企 业的命运。美国铱星（Iridium）网络由于存在：铱星手机个头笨重、价格昂 贵，通话费高，铱星系统投入运营初期通话质量差以及铱星手机不能在室内 和车内使用等等情况，致使公司倒闭。基于分组交换技术的TCP/IP协

28、议不能保证网络用户获得所需的网络服 务质量。这对于原先的Internet网络应用无关紧要。新的网络应用象IP电话、 视频会议等，希望获得固定的网络带宽，提供更优质的服务。美国政府方面 启动的“下一代Internet（NGI”和几十所大学共同启动的Internet?9等一系 列先进网络计划，都将服务质量（QOS）作为主要目标。（三）网络协议将向简洁的三层结构发展未来计算机信息网络为适应真正分布式的特点，其网络协议将会向三层 结构发展：比特路层（Bitways）、服务层（Setvices）和应用层（Applications）. 比特路层是把二进制位流从一个位置传送到网络上的另一个位置；服务层是 提

29、供一组通用或支撑特性；应用层提供给用户的一组有价值的功能。未来三 层结构的体系，将会使网络设计更加简洁、明了，便于使用。（四）电信网、计算机网、电视网将向“三网合一”的方向发展电信基干网经历了 PSTN（模拟电话网）、IDN （综合数字网）、ISDN（综 合业务数字网）和B-ISDN（宽带综合业务数字网）等网络形态，正沿着数 字化、综合化、宽带化和智能化继续发展。数据网经历TPSP- DN（分组交 换公用数据网）和现代PSDN （公用交换数据网）等网络形态，正在朝着综 合化和全球化方向发展。电视网经历了有线电视、有线电视信息服务等网络 形态，正在朝着数字化和综合化方向发展。数字化导致电信、计算机网和有 线电视网的功能、传输业务出现交叉，三网汇聚、融合。在中华人民共和 国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要中第六章专门论述了 “加速发 展信息产业，大力推进信息化”，并指出“促进电信、电视、计算机三风融合：四、我军未来信息网络建设我军未来信息网络应朝着建设