大楼网络与通信系统介绍

主要内容：1、概述2、以太网；3、FDDI；4、ATM；5、开放系统；6、网络规划和实施；1

第一节概述一、计算机网络凡是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件以实现计算机资源共享的系统。网络分局域网和广域网。

2计算机网络组成：至少有两台具有独立操作系统的计算机，且相互间有共享资源的需求。两台（多台）计算机之间要有通信手段将其互连。两台（多台）计算机之间要有相互通信的规则。32、要建设计算机网络系统，应根据建筑群中大厦的用途，对信息需求、信息来源、信息种类、信息流量和今后的发展作出总体规划，这包括对计算机网络系统的组成、拓扑结构、协议体系、结构设计。4563、主干网,将根据需要覆盖智能大厦楼群中的各个大楼和大楼内的各楼层，楼内的中心主机、服务器、各楼层的局域网以及它共享的办公设备(如激光打印机等)，通过主干网互连，构成智能大厦的计算机网络系统。主干网的传输速率要求达到100Mbps。7主干网的要求：高传输速度、一定的覆盖范围、高可靠性，灵活支持多种网络协议，根据需求可以随时扩充配置成新的网络.8

4、楼层局域网。分布在一个或几个楼层内，局域网的类型选择和具体配置要根据实际应用、信息量大小、对服务器访问的频繁程度、工作站点数、网络覆盖范围等因素来进行。9

5、与外界的通信互连网。主要利用邮电部门的公用数据网和公用电话网。10二、计算机网络协议体系结构1、智能大厦计算机网络系统将由高速主干网(100BASE-T,100BASE-F,FDDI,ATM)、楼层局域网(Ethernet,TokenRing等)、对外通信的广域网和多种服务器、工作站或PC机等组成。11

2、它是一种异型网络互连的网络环境，这种网络必须具备开放系统的特性，保证了系统互连、信息互操作和协同工作。它要求具有开放系统互连的网络协议体系结构。124、计算机网络体系结构

指网络的基本设计思想及方案，各个组成部分的功能定义。而层次结构是描述体系的基本方法，其特点是每一层都建立在前一层基础之上，低层为高层提供服务。计算机网络的层次、网络拓朴结构、各层的功能划分以及每层协议与接口总称为计算机网络体系结构。13三、网络的拓扑结构

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集中式网络具有集中器/复用器的集中式网络分布式网络终端交换节点集中器/复用器15

第二节以太网一、以太网1、以太网由美国Xerox公司和Stanford大学联合开发，1975年推出，由Xerox公司和Stanford大学合作于1980年9月第一次公布了以太网的物理层和数据链路层的详细技术规范，成为世界上第一个局域网工业标准。16

2、该网络可以在一种总线拓扑上进行10Mbit/s的传输。传输的载体是一种同轴电缆，阻抗为50。一个以太段最长不能超过500米，但是用中继器可以延长网络。

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终端电阻终端电阻每个网段最多接100个设备500mMAX收发器收发器电缆2.5mxN（10BASE5）18

建立局域网时，以太网可以起到主干线的作用，它可以将用双绞线建立的毛细管状网络相互连接起来。19

3、简便网络该网络以10Mbit/s的速率在一个总线拓扑上运行。传输载体是由称之为细缆的阻抗为50的同轴电缆构成简便网络。

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一个网段的长度不能超过185m，但是如果使用中继器可延长网络。每个185m的网段上只允许有30个连接点，因为工作站之间至少应保持5m的间隔距离，网的总长不应超过5个185m的段长，也就是说不超过925m。21

终端电a阻终端电阻每个网段最多接30个设备185mMAX（10BASE2）22

二、以太——双绞线10Base-T该网络的设计是为了使用原来用于连接电话的双绞线。网络中可以使用Hub将在网络中呈星型的、传输速率10Mbit/s和在一对双绞线上运行的工作站和服务器相互连接起来。23

组合构形的规则及限制：*网络的最大长度：Hub和工作站间有90米不同水平距离的Hub之间的最大长度为100米。*帧不能穿透4个以上的中继器（一个Hub就是一个中继器）*两个工作站之间最大的距离为500米。24

双绞线25

三、以太--光纤光纤中继器和光纤构成网络的光纤核心，由此进行光纤分支。目前，在市场上存在着两种规格的光纤插口：10Base-FL插口；FOIRL插口。这两种规格之间不能兼容。因此在选择时，应当十分注意设备的兼容性。26

四、以太100Base-T特点：基于CSMA/CD（载波监听多路存取和冲突检测）访问控制技术的Ethernet网可以从10Mbps的共享应用直接升级到100Mbps的全双工交换。保留用户现有的电缆设施、模块式集线器、网桥、路由器等。27

100BASE-T技术的两个关键部分是100Mbps的CSMA/CD收发器及介质独立接口，它规定了CSMA/CDMAC层的任何一种介质之间的接口标准。28

以太100Base-T实际是以太网络的汇集总网：——以太100BaseT4——以太100BaseX1、以太100BaseT4这一类网络用一个每对12.50MHz载波,以100Mbit/s速率传输信息.该网络的拓扑呈星型,利用4对线来传递数据。

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2、以太100BaseX以太100BaseX包括：以太100BaseFX和以太100BaseTX。100BaseFX将考虑以太100Mbit/s网络建立在光纤载体之上。100BaseTX是双绞线载体的100Mbit/s以太网络，就象以太10Base-T网络一样在1~2、3~6对线上进行信息传输，但是使用的载波却是31.2MHz。

30五、以太100BaseVG-Anylan

这种网络技术是由HP公司和IBM公司联合倡导的，于1995年正式确定为IEEE802.12标准。采用需求优先权查询、全新介质访问控制协议，故没有冲突和延迟，保证了高带宽，使语音、影视、图像可同步传输。适合于多媒体信息传递的情况。31

六、千兆位以太网

随着技术的发展,网络分布计算、桌面视频会议等应用对带宽提出了新的要求,同时100M位快速以太网,也要求主干网、服务器一级有更高的带宽。人们迫切地需要更高性能的网络,并且这网络应与现有的以太网产品保持最大的兼容性。为此，IEEE提出了千兆位以太网技术。32千兆位以太网支持交换机到交换机、交换机到终端使用的新的全双工操作模式(由802.3x协议定义)及共享式连接(使用中继器和CSMA/CD协议)使用的半双工操作模式。它使用光纤、非屏蔽双绞线(CAT5)或同轴线缆为传输介质。

33要做到千兆位以太网最终能在非屏蔽双绞线上运行,就要在MAC层和PHY层之间加入一接口逻辑,该接口逻辑将MAC层与光纤通道编码部件分离,以加入更容易支持非屏蔽双绞线的编码方案。34

同现有的其它千兆位网络技术(如ATM)相比,千兆位以太网最大的优点在于它对现有以太网的兼容性。同100M位以太网一样,千兆位以太网使用与10M位以太网相同的帧格式和帧大小,以及相同的CSMA/CD协议。千兆位以太网可作为校园或建筑物内的主干网,实现交换机到交换机、交换机到路由器、交换机到服务器和中继器到服务器的连接。35国际标准组织IEEELAN-MAN委员会802.3工作小组于1996年8月建立了一个千兆比以太网布线标准组织802.3z，其早期的任务主要在于研究千兆比网络在光缆及短距离屏幕式跳线上传输的解决方式。361997年春天，新的工作小组802.3ab的建立则主要负责研究长距离铜缆上的千兆比以太网解决方案，即为定义及规范千兆比网络在最长达100m4对UTP系统解决方案的技术要求37千兆比以太网标准组织（GigabitEthernetStandard）还定义了一种千兆比网络专用接口（GMII）以连至以太网媒介接入控制层(MediaAccessControl)及其4种物理层信令系统，即1000Base-SX（850nm波长光缆系统）、1000Base-LX（1300nm波长光纤系统)、1000Base-CX（短距离屏蔽跳线）及1000Base-T（100mUTP系统）38

802.3z和802.3ab千兆位以太网任务组制定的千兆位以太网标准将支持以下特性:在1000Mbps可进行全双工和半双工操作;使用802.3/以太网数据格式;使用CSMA/CD访问方法并能支持每域一个中继器;地址与10Base-T和100Base-T技术向后兼容39

另外,千兆位以太网工作组在连接距离上也制定了三个目标:多模光纤连接最大距离为300-550m;单模光纤连接最大距离为3Km;基于铜介质(如同轴缆)的跳线连接最大距离最少为25m;同时,IEEE也关注使用CAT5UTP、最大距离至少为100m的技术。40目前，100Base-X标准已基本完成，现已进入投票通过阶段;而1000Base-T由于其复杂的信道传输问题,其标准草案虽已于1997年11月成稿,但预计其经投票表决及批准日期要到1998年下半年.41

第三节、FDDI网一、FDDI的基本概念：FDDI标准是：FiberDistributedDataInterface,光纤分布数据接口。42由美国国家标准协会X3T9.5委员会于1982年制订和确定，它是物理层和数据链路层标准。规定了光纤介质、光发送器和接收器、信号传送速率和编码，介质访问控制协议、帧格式、分布式管理协议和可使用的拓扑结构等规范。43二、FDDI标准的协议体系结构1、物理介质标准—该标准确定光纤介质的特性，站点与介质相连的连接器特性，传输波长，发送方的电源要求，以及绕过死站点的方法。例如：物理介质定义为62.5/125微米（核心/外层比）的缓变式增强型多模光纤。442、物理层标准（PHY）—定义时钟频率及时钟策略、数据编码方式以及网络中使用的控制符号。3、介质访问控制标准（MAC）—定义令牌传递、帧格式、定位、错误诊断和恢复以及节点间带宽分配。4、站点管理标准（SMT）—定义有关站点与站点连接的初始化和环维护。45三、FDDI的主要特点1、采用一种使用玻璃或塑料制成的光纤作为传输介质，信息由调制的光束进行传递。多模光纤的信道较宽，光以折线方式传递，信息弱于单模光纤，但由带宽带来的大信道使安装和连接非常方便。462、FDDI可传送更多的数据，其标准传输速度达到100Mbps，远远超过IEEE802.3和IEEE802.5标准所规定的速率，从而可以支持分布处理、图像处理、多媒体处理和其他先进技术。3、FDDI标准规定站点与站点之间的距离最大可达2公里（在特定环境中可达50公里），网络覆盖范围可达100公里，可容纳500个节点。474、光纤不受无线电波频率干扰（RFI）或电磁干扰（EMI），不容易被腐蚀，没有噪声（比同轴电缆高200万倍）以及不易被窃听，故保密性强。5、光纤拥有高吞吐率和低信号衰减的特点，FDDI在正常安装条件下，最坏情况也可使误码率达到10的负9次方。486、FDDI采用MRZI-4B/5B编码方案的双环令牌拓朴结构这种结构提供了更高的可靠性。正常情况下，仅使用其中的一个环来传递数据，该环称为主环。第二个环称为辅环，主环有一个节点出错时，可用于自动恢复。49网络发生错误时，只有出错点两端的站点受影响，这两个站点监听并自动绕过出错点，将数据传输转接到辅环上，辅环网将以与主环网数据传输方面相反的方式传递数据。这样使网络保持一条有效的数据环路，保证数据传输的连续性。507、FDDI标准对应于OSI-RM的物理层和数据链路层，它共有四个组成部分，其中物理子层和物理介质相关层构成了局域网的物理层，而逻辑链路控制（LLC）和介质访问控制（MAC）构成了数据链路层。51SASSMMM单连接点SAS(单连接网卡)SASSSASS双连光纤集中器ABBABA双连接点DAS主环副环52第四节、异步传输模式(ATM)网一、ATM的发展过程：ATM是AsynchroniousTransferMode的缩写：异步传输模式。现代通信的发展是综合化、宽带化、智能化与个人化。53综合业务数字网(ISDN)的概念：即实现终端设备、传输以及交换的综合化，用户使用话音、数据与图像等业务如同在一个网上。54快速分组交换，异步时分交换1989年CCITT第18研究组在综合了已有研究成果的基础上提出了一种新的信息传递方式：异步传输方式——ATM。55二、ATM的基本概念：1、ATM是一种将异步时分交换与统计复用融为一体的新的信息传送方式。2、ATM可实现虚通路(VP)和虚信道(VC)两级交换方式。3、ATM是一种面向连接且分组长度固定的分组交换方式。信元(分组)为53字节，其中信元为5字节，信息场为48字节。

564、ATM有综合多种业务潜在的能力。ATM自适应层(AAL)：将所有业务分门别类经适配后与ATM层衔接。ATM层：实现信元的复用与交换，完成虚呼叫、传送和释放虚连接的过程。物理层：SONET/SDH高效宽光纤通信线路，传输速率达2.4Gbps。5、ATM尚有快速处理和VP/VC带宽自动分配的特性。57三、ATM的特点：①信元短，有利于综合业务传输和高速交换；②能支持不同速率的各种业务；③所有信息在最低层以面向连接的方式传送，实时性好；④介质（光纤）误码率低、容量大，链路层不需要差错控制和流量控制，信元传输快。58四、ATM交换机的模型和分类：ATM交换机由N个输入端口N个输出端口、交换机构、管理与控制处理器组成。591、输入、输出控制器—每个端口都由一个智能控制器进行控制。输入口控制器：缓存、广播信元复制，虚拟信道标示符(VCI)的转换，多个低速设备的多路信息复用，通过交换机构实施路径连接请求与预约。输出口控制器：缓存，VCI转换，多路分配，N/R选择(从N个缓存分组中选取R个分组)。602、交换机构：对输入口到输出的信元的传送进行控制，为输入口与输出口之间建立一条虚路径，提供相应的硬件与软件，提供输入端口服务规则，负责解决信元对链路或内部其它资源的竞争，支持多个输入—输出口的连接。3、管理与控制处理器，缓存技术，广播工作方式，信元处理。61第五节开放系统一、开放系统的概念：1、“开放”：指任何遵守国际标准网络协议体系及其协议的计算机系统均能通过网络实现互连、互操作和协同工作。622、开放系统标准开放系统标准主要是指开放系统开发环境和开放系统运行环境标准，而不是指特定的开放系统所采用的标准。63二、开放系统互连模型1、OSI参考模型国际标准化组织定义了网络通信的7个功能层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。64层号层的名称功能

7应用层做什么6表示层对方看起来象什么5会话层轮到谁讲话，在何处讲4运输层对方在何处3网络层走哪条路可达该处2数据链路层每一步应该怎样走1物理层怎样利用物理层媒体65物理层：通过机械和电气的互连方式把实体连接起来，让数据流通过。数据链路层：进行二进制数据块传送，并进行差错检测和数据流控制。66网络层：通过分组交换和路由选择为传输层实体提供端到端的交换网络数据，传送功能使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输细节，实现数据传输。传输层：提供传送方式进行多路复用，实现端点到端点间的数据交换，为会话层实体提供透明的、可靠的数据传输服务。67会话层：在两个应用进程之间建立和管理不同形式的通信对话。表示层：实现不同格式和编码之间的交换。应用层：提供（OSI）用户服务，如文件传输、电子邮件、网络管理等。682、TCP/IP网络协议

Internet传输控制协议/网际协议TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是1969年随ARPANET网的出现而产生的标准。TCP/IP在许多LAN系统中被采用，ARPANET也发展成为今天的Internet。695~7SMTPDNSNSPFTPTELNET4TCPUDPNVPICMP3IPARPRARP1~2EthernetARPANETPDNOthers70第2层表示TCP/IP的实现基础，Others代表MILNET，IEEE802.3CSMA/CD，IEEE802.4TOKENBUS及IEEE802.5，TokenRING。71第4层传输层中，TCP为传输控制协议（TransmissionControlProtocol），UDP为用户数据报协议（UserDatagramProtocol），NVP为网络数字化语音协议（NetworkVoiceProtocol）。72在第5-7层中，SMTP为简单邮件传送协议（SimpleMailTransferProtocol），DNS为域名服务（DomainNameService），NSP为名字服务协议（NameServiceProtocol），FTP为文件传输协议（FileTransferProtocol），TELNET为通信网络（TelecommunicationNetwork）。73

传输层传输控制协议（TCP）TCP提供一种可靠的数据流服务，它在网络协议组中具有很大的独立性，该协议对下层网络协议只作基本要求，很容易在不同的网络上建设，因而获得众多厂商的青睐，非常流行。74TCP负责从高层接收任意长度的报文，把它分成不超过64KB的段（然后TCP把分成的段交给IP发送，IP有可能进一步分段，但对TCP来说是透明的）。TCP还负责