计算机网络技术

目录第1章计算机网络概论1.1计算机网络发展概述1.2计算机网络的组成与功能1.3计算机网络的拓扑结构1.4计算机网络的分类和应用实训习题第2章数据通信基础2.1数据通信系统2.2数据传输技术2.3传输介质2.4数字基带传输2.5载波数字调制2.6多路复用技术2.7数据交换技术2.8差错控制原理实训习题第3章计算机网络体系结构与协议3.1网络体系结构的基本概念3.2OSI参考模型3.3物理层的功能和特性3.4数据链路层3.5网络层协议3.6传输层协议3.7会话层、表示层和应用层实训习题第4章局域网4.1局域网概述4.2IEEE802标准4.3以太网4.4局域网组网技术4.5虚拟局域网实训习题第5章网络互联5.1网络互联概述5.2网络互联设备5.3路由器工作原理与路由协议5.4TCP/IP协议实训习题第6章广域网6.1广域网概述6.2拥塞控制6.3公用交换电话网（PSTN）6.4X.25公用分组交换数据网6.5数字数据网（DDN）6.6综合业务数字网（ISDN）6.7异步传输模式（ATM）6.8帧中继6.9宽带接入技术6.10Internet服务和应用实训习题第7章网络操作系统配置与管理7.1网络操作系统概述7.2WindowsServer20037.3活动目录与用户7.4访问控制与权限实训习题第8章WindowsServer2003应用服务器配置8.1Web服务器配置8.2FTP服务器配置8.3DNS服务器配置8.4DHCP服务器配置8.5电子邮件服务器配置实训习题第9章网络管理9.1网络管理概述9.2网络管理协议9.3典型的网络管理系统9.4网络故障的诊断与排除实训习题第10章网络安全10.1网络安全概述10.2数据加密技术10.3数字认证技术10.4防火墙技术10.5反病毒技术10.6其他网络安全技术实训习题第11章网络设计与案例分析11.1网络规划与设计11.2VLAN配置案例11.3小型网络案例11.4大、中型网络案例第1章计算机网络概论1.1计算机网络发展概述1.1.1早期的计算机网络1.1.2计算机网络的发展1．面向终端的计算机网络2．计算机通信网络3．计算机互联网络4．高速互联网络1.1.3计算机网络发展趋势1．三网合一2．光通信技术3．IPv6协议4．宽带接入技术5．移动通信系统技术1.2.1计算机网络的组成

1．计算机系统2．通信线路和通信设备3．网络协议4．网络软件（1）网络系统软件（2）网络应用软件1.2计算机网络的组成与功能1.2.2计算机网络的功能2．资源共享1．数据通信3．分布处理4．提高兼容性和安全性1.3计算机网络的拓扑结构总线型结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的结点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。例如，在一根电缆上连接了组成网络的计算机或其他共享设备（如打印机等），如图1-6所示。由于单根电缆仅支持一种信道，因此连接在电缆上的计算机和其他共享设备共享电缆的所有带宽。连接在总线上的设备越多，网络发送和接收数据就越慢。1.3.1总线型结构总线型拓扑结构具有如下特点：（1）结构简单、灵活，易于扩展；共享能力强，便于广播式传输。（2）网络响应速度快，但负荷重时性能迅速下降；局部站点故障不影响整体，可靠性较高。但是，总线出现故障，则将影响整个网络。（3）易于安装，费用低。1.3.2环型结构

环型结构是各个网络节点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中，如图1-7所示。每个节点设备只能与它相邻的一个或两个节点设备直接通信。如果要与网络中的其他节点通信，数据需要依次经过两个通信结点之间的每个设备。环型网络既可以是单向的也可以是双向的。环型拓扑结构具有如下特点：（1）在环型网络中，各工作站间无主从关系，结构简单；信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好。（2）两个节点之间仅有唯一的路径，简化了路径选择，但可扩充性差。（3）可靠性差，任何线路或节点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难。星型结构的每个节点都由一条点对点链路与中心节点（公用中心交换设备，如交换机、集线器等）相连，如图1-8所示。星型网络中的一个节点如果向另一个节点发送数据，首先将数据发送到中央设备，然后由中央设备将数据转发到目标结点。信息的传输是通过中心节点的存储转发技术实现的，并且只能通过中心节点与其他节点通信。星型网络是局域网中最常用的拓扑结构。1.3.3星型结构星型拓扑结构具有如下特点：（1）结构简单，便于管理和维护；易实现结构化布线；结构易扩充，易升级。（2）通信线路专用，电缆成本高。（3）星型结构的网络由中心节点控制与管理，中心结点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠性。（4）中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈，且中心结点一旦出现故障，会导致全网瘫痪。树型结构（也称星型总线拓扑结构）是从总线型和星型结构演变来的。网络中的结点设备都连接到一个中央设备（如集线器）上，但并不是所有的节点都直接连接到中央设备，大多数的节点首先连接到一个次级设备，次级设备再与中央设备连接。图1-9所示的是一个星型总线网络。1.3.4树型结构网状结构是指将各网络节点与通信线路连接成不规则的形状，每个节点至少与其他两个节点相连，或者说每个节点至少有两条链路与其他节点相连，如图1-11所示。大型互联网一般都采用这种结构，如我国的教育科研网CERNET（图1-12）、Internet的主干网都采用网状结构。1.3.5网状结构与混合型结构网状拓扑结构有以下主要特点：（1）可靠性高；结构复杂，不易管理和维护；线路成本高；适用于大型广域网。（2）因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性能，但路径选择比较复杂。混合型结构是由以上几种拓扑结构混合而成的，如环星型结构，它是令牌环网和FDDI网常用的结构。再如总线型和星型的混合结构等。1.4计算机网络的分类和应用1.4.1计算机网络的分类1.4.2计算机网络的应用1．办公自动化2．电子数据交换3．远程教育4．电子银行5．证券和期货交易6．娱乐和在线游戏习题一、名词解释计算机网络：网络拓扑结构：二、填空题1．计算机网络是()与()结合的产物。2．网络”主要包含()、()()和()四个方面。3．计算机网络最主要的功能是资源共享和通信，除此之外还有()、()和提高系统安全与可靠性能等功能。4．计算机网络的产生与发展可分为()、()、()和()四个阶段。5．计算机通信网络在逻辑上可分为()和()两大部分。6．计算机网络的基本组成主要包括()、()()和()四部分。7．最常用的网络拓扑结构有()、()()、()、()和()。8．按照网络覆盖的地理范围的大小，可以将网络分为()、()和()。9．根据所使用的传输技术，可以将网络分为()和()。10．通信线路分为()和()两大类，对应于()传输与()传输。11．有线传输的介质有()、()和()。12．无线传输的主要方式包括()、()、()、()和激光通信等。三、问答题1．列举计算机网络连接的主要对象。2．计算机网络是如何进行负荷均衡与分布处理的？3．举例说明计算机网络在商业上的应用。4．计算机网络互联是如何产生的？5．简述什么是“通信子网”？什么是“资源子网”？第2章数据通信基础2.1数据通信系统通信的目的就是传递信息。不同领域对信息有着不同的定义。普遍的观点认为，信息是人对现实世界事物存在方式和运行状态的某种认识，是客观事物属性和相互联系特性的表现，反映了客观事物的存在形式和运动状态。2.1.1通信系统的基本概念2.1.2数据通信系统的组成数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的通信，以实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由信息源、发送设备、信道、接收设备、接收器这五部分组成，如图2-3所示。1．发送端2．接收端3．传输系统2.1.3通信系统的分类1．有线信道与无线信道2．模拟信道与数字信道3．专用信道和公用信道2.1.4数据通信系统的性能指标1．信息传输速率信息一词在概念上与消息的意义相似，但是它的含义更普遍化和抽象化。信息可被理解为消息中包含有意义的内容。信息传输速率简称传信率，又称为信息速率或比特率，单位为比特/秒，记为b/s或bps。例如，每秒传送1600个位，则它的比特率为1600bps。1948年，香农（Shannon）用信息论的理论推导出带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道极限信息传输速率。当用此速率进行传输时，可以做到不产生差错。如用公式表示，则信道的极限信息传输速率C可表达为：

C=Wlog2（1+S/N）bps（2-1）式中：W——信道的带宽（以Hz为单位）；S——信道内所传信号的平均功率；N——信道内部的高斯噪声功率。公式（2-1）就是著名的香农公式。公式表明，信道的带宽或信道中的信噪比越大，则信息的极限传输速率就越高。2．码元传输速率为了提高信号传输效率，我们总是希望在一定的时间内能够传输尽可能多的码元。但任何实际的信道都不是理想的，在传输信号时会产生各种失真及带来多种干扰。图2-6给出了数字信号通过实际的信道会引起输出波形失真的示意图。可以看出，当失真不严重时（图2-6（a）），在输出端还可根据已失真的输出波形还原出发送码元来。但当失真严重时（图2-6（b）），在输出端就很难判断这个信号在什么时候是1，在什么时候是0。码元传输的速率越高，或信号传输的距离越远，在信道的输出端的波形失真就越严重。3．误码率和误比特率误码率又称码元差错率的比例，即误码率是衡量系统可靠性指标。如公式（2-3）。误码率=传输中发生差错的码元数/传输总码元数（2-3）在二进制传输中，误码率也称误比特率。如公式（2-4）。误比特率=传输出错的比特数/传输的总比特数（2-4）4．信道带宽与信道容量信道带宽是指信道中传输的信号在不失真情况下所占用的频率范围，单位用赫兹（Hz）表示。信道带宽是由信道的物理特性所决定的，例如，电话线路的频率范围是300～3400Hz，则它的带宽范围也是300～3400Hz。信道容量是衡量一个信道传输数字信号的重要参数，信道容量是指单位时间内信道上所能传输的最大比特数，用比特每秒（bit/s）表示。当传输速率超过信道的最大信号速率时会产生失真。2.2数据传输技术数据通信按照所使用的信道数，可以分为两种：串行通信和并行通信。在计算机中，通常是用8位二进制代码来表示一个字符。数据通信中，人们可以按图2-7（a）所示的方式。传送每个字符的二进制代码按由低位到高位顺序依次发送的方式称为串行通信。如图2-7（b）所示，可以利用多条并行通信线路。将表示一个字符的8位二进制代码同时通过8条对应通信信道发送出去，每次发送一个字符代码，这种工作方式称为并行通信。2.2.1串行通信与并行通信2.2.2单工、半双工与全双工通信1．单工通信2．半双工通信3．全双工通信2.2.3数据传输的同步技术

同步是数字通信中必须解决的一个问题。所谓同步，就是要求通信收发双方在时间基准上保持一致。为保证发送端发送的信号能够被接收端正确的接收，接收端不但要知道发送端发出的一组二进制位的开始与结束，还需知道每一位所持续的时间，这样才能做到用合适的采样频率采样所接收到的数据。1．位同步（bitsynchronous）2．字符同步（charactersynchronous）2.3传输介质网络的结构是由大量铜线电缆和光纤电缆以及无线连接组成的。随着对更快速的数据传输需要不断增长，通信电缆电路和无线网络极大扩展了。在这些不同介质上传输数据的方法也得到了发展。在当今两项最伟大的改进中，数据在双绞线上的传输速度已经达到100Mbps，而且光纤电缆还可以走入桌面，使工作站中要求高的应用程序（如多媒体）通信速度可超过100Mbps。目前有四种基本的介质类型：同轴电缆、双绞线、光纤电缆和无线技术。各种介质都有各自的特点，适用于某特定类型的网络。最常用的是双绞线；同轴电缆也很常用，但更主要应用在原来的LAN中；光纤电缆通常用于连接要求高速存取的计算机，及在不同楼层和建筑物间连接网络；无线技术则用于使用电缆连接困难或昂贵的环境下。选择最佳介质时，要充分考虑各种类型的介质能力和局限性，其包含的因素如下：（1）数据传输速度。（2）距离要求。（3）在某网络拓扑结构中的使用。（4）要求的其他网络设备。（5）安装的灵活性和方便性。（6）可防止外界干扰。（7）电缆和电缆组件的成本。（8）升级选择。2.3.1有线传输介质1．同轴电缆（1）粗同轴电缆（2）细同轴电缆2．双绞线（1）屏蔽双绞线（2）非屏蔽双绞线3．光纤电缆4．不同传输介质的比较有线传输不仅需要铺设传输线路，而且连接到网络上的设备也不能随意移动。而采用无线传输媒体，则不需要铺设传输线，允许终端设备在一定范围内移动，非常适合边远山区、湖泊滩地等难于铺设传输线的地方。同时也为大量便携式终端设备入网提供了条件，这里简单介绍一些最常用的无线介质：微波、红外线、激光。2.3.2无线传输介质2.4数字基带传输虽然数字化已成为当今的趋势，但这并不等于说使用数字数据和数字信号就一定是先进的，而使用模拟数据和模拟信号就一定是落后的。数据应当数字的还是模拟的，由所产生数据性质决定的。例如，我们说话时，声音大小是连续变化的，因此运送话音信息的声波就是模拟数据，但数据必须转换成为信号才能在媒体上传输。可是有的传输媒体只适合于传送模拟信号，因此即使数据是数字形式的，有时我们仍要将数字数据转换为模拟信号方能在这种媒体上传输。将数字数据转换为模拟信号的过程叫做调制。如果网络的传输信道都是合适于传送数字信号，那么PC机输出的数字比特流就没有必要再转换为模拟信号了。现在因为要使用一段电话用户线，所以必须使用调制解调器将PC机输出的数字信号转换为模拟信号。在公用电话网中，在交换机之间的中继线路大都已经数字化了。因此模拟信号还必须转换为数字信号才能在数字信道上传输。等信号要进入接收端的用户线时，数字信号再转换为模拟信号。最后经过调制解调器转换为数字信号进入接收端的计算机（叫做解调），经计算机处理，恢复成正文。一般说来，模拟数据和数字数据都可以转换为模拟信号或数字信号。因此我们有以下四种情况：（1）模拟数据、模拟信号，最早的电话系统就是这样的。（2）模拟数据、数字信号，采用脉冲编码调制PCM技术，将模拟数据转化成数字形式后，就可以使用先进的数字传输和交换设备。（3）数字数据、模拟信号，因为有些传输媒体只适合于传播模拟信号，譬如光纤和无线信道。使用这样的信道时，必须将数字数据经载波数字调制技术变换为模拟信号后才能传输。（4）数字数据、数字信号，采用数字基带信号编码技术把数字数据编码成数字信号的设备比起从数字到模拟的调制设备更简单，更廉价。图2-20给出了模拟的和数字的数据、信号的示意图。2.4.1数字基带信号编码

对于传输数字信号来说，最常用的方法是用不同电平来表示两个二进制数字，即数字信号由随机脉冲组成。对于不同基带传输系统，由于信道特性及指标不同采用不同的脉冲波形，其中最常用的数字信号波形是矩形脉冲波形。1．不归零编码NRZ（Non-Return-Zero）2．曼彻斯特编码（ManchesterEncoding）3．差分曼彻斯特编码（DifferentialManchesterEncoding）如果要用数字通信系统传输模拟信号，则应该包括以下三个步骤：（1）在信号发送端将模拟信号转换为数字信号，即模—数转换；（2）用数字通信系统传输转换后的数字信号；（3）在接收端将接收到的数字信号还原为模拟信号，即数—模转换。1．脉冲编码调制PCM2.4.2模拟信号数字化2．模拟信号数字化过程2.5载波数字调制基带传输距离一般不超过2km，因此不适合长距离传输。实际通信中不少信道都不能直接传输基带信号，必须首先用数字基带信号对载波进行调制，才能在信道中传输。所谓调制，是指用数字基带信号去控制载波波形某个参量，使这个参量随基带信号的变化而变化。常见的调制方法有振幅调制（Amplitude-ShiftKeying，ASK）、频率调制（Frequency-ShiftKeying，FSK）和相位调制（Phase-ShiftKeying，PSK）。

在将数字信号变换成模拟信号的调制过程中，选择某频率的正弦信号S（t）作为载波，用它运载要传送的数字信号，该载波信号可表示为公式（2-5）：

S(t)=Asin(ωt+φ)（2-5）其中，A表示振幅，ω表示角频率，φ表示相位。2.5.1振幅调制（ASK）振幅调制保持载波S（t）的角频率ω和相位φ不变，通过改变载波信号的幅度来表示信号“1”和“0”。数字信号可以是二进制也可以是多进制的。当数字基带信号为二进制时，则为二进制振幅调制。通常用载波的最大幅度表示信号“1”，载波的幅度为0时表示信号“0”，见公式（2-6）。幅度调制的波形如图2-27所示。S(t)=Asin(ωt+φ),信号“1”S(t)=0,信号“0”（2-6）2.5.2频率调制（FSK）频率调制保持载波S（t）的振幅A和相位φ不变，通过改变载波信号的角频率ω来表示信号“1”和“0”。传送信号“1”时，载波的角频率为ω1，传送信号“0”时，载波的角频率为ω2。即公式（2-7）。

S(t)=Asin(ω1t+φ)，信号“1”S(t)=Asin(ω2t+φ)，信号“0”（2-7）

频率调制的波形如图2-28所示。相位调制是保持载波S（t）的振幅A和频率ω不变，用载波信号的相位值φ表示信号“1”和“0”。例如，使载波的相位相差180°。传输的信号为“1”时，载波的相位为0°；传输的信号为“0”时，载波的相位为180°，如公式2-8。即相位调制的波形如图2-29所示。

S(t)=Asin(ωt+0°)，信号“1”S(t)=Asin(ωt+180°)，信号“0”（2-8）2.5.3相位调制（PSK）当信号状态数大于2时称为多进制信号。一个多进制的符号可以代表log2（码元）个二进制符号。例如，四进制中有4个码元，每个码元可以代表2个二进制符号，即每个码元可以表示为00、01、10、11。采用多进制调制可以在相同的码元速率下提高信息传输速率，常用的多进制相位调制还有四相调制、八相调制等。当数据为010010时，以调幅、调频、调相三种不同的调制技术产生的波形如图2-30所示。2.6多路复用技术频分复用（FrequencyDivisionMultiplexing，FDM）是指载波带宽被划分为多种不同频带的子信道，每个子信道可以并行传送一路信号的技术。FDM常用于模拟传输的宽带网络中。频分多路复用原理如下，如图2-32所示。2.6.1频分多路复用时分多路复用以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。因此，时分多路复用更适合于数字数据信号的传输。FDM与TDM的特性比较见表2-2。2.6.2时分多路复用时分多路复用TDM将信道用于传输的时间划分为若干个时间片，每个用户分得一个时间片，在其占有的时间片内，用户使用通信信道的全部带宽，如图2-33所示。现在的数字传输系统都是采用脉码调制PCM（PulseCodeModulation）体制。PCM有两个互不兼容的国际标准，即北美的24路PCM，简称为T1和欧洲的30路PCM，简称为E1。我国采用的是欧洲的E1标准，E1的一个时分复用帧共划分32个相等的时隙，因此整个32个时隙共用256bit，每秒传送8000个帧，PCM一次群的数据率就是2.048Mbps。时分多路子复用又可分为以下两类：同步时分多路复用和异步时分多路复用。光波分复用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）指在一根光纤上使用不同的波长同时传送多路光波信号的一种技术，应用于光纤信道。实际上波分复用也是频分多路复用的方法。波分多路复用的工作原理如图2-36所示。2.6.3波分多路复用在图2-36所尔波分多路复用系统中，从光纤1进入的光波将传送到光纤3，从光纤2进入的光波将传送到光纤4。这种波分复用系统是固定的，因此从光纤1进入的光波就不能传送到光纤4。交换式的波分复用系统中，可以有多条输入与输出光纤。典型的交换式波分复用系统中，所有的输入光纤与输出光纤都连接到无源的星型的中心福合器。每条输入光纤的光波能量通过中心福合器分送别n个输出光纤中。这样，一个星型结构的交换式波分复用系统就可以支持数百条光纤信道的多路复用。在未来的高速光纤网络中，将会有广泛的应用前景。码分多路复用又称为码分多址（CodingDivisionMultiplexingAccess，CDMA），它也是一种共享信道的方法。每个用户可在同一时间使用同样频带进行通信，但使用的是基于码型的分割信道的方法，即每个用户分配一个地址码，各个码型互不重叠，通信各方之间不会相互干扰，且抗干扰能力强。CDMA技术主要用于无线通信系统，特别是移动通信系统。它不仅能提高通信的话音质量和数据传输的可靠性以及减少干扰对通信影响，而且增大了通信系统的容量。2.6.4码分多路复用2.7数据交换技术电路交换（CircuitSwitching）方式与电话方式的工作过程很类似。两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先在通信子网中建立一个实际的物理线路连接，典型的线路交换过程如图2-37所示。2.7.1电路交换2．数据传输阶段3．线路释放阶段电路交换方式的通信过程分三个阶段：1．线路建立阶段存储转发方式（StoreandForwardSwitching）与线路交换方式的主要区别表现在以下两个方面：（1）是否是报文分组进入通信子网。（2）通信子网中的节点是通信控制处理机，具有存储、路选和转发功能。2.7.2存储转发交换存储转发交换方式可以分为以下两类：报文交换（MessageSwitching）和报文分组交换（PackedSwitching）。相应的，利用存储转发交换原理传送数据时，被传送的数据单元分为两类：报文（Message）和报文分组（Packed）。如果在发送数据时，不管发送数据是多少，都把它当做一个逻辑单元，就可以在发送的数据上加上目的地址、源地址与控制信息，按一定的格式打包后组成一个报文（message）。而另一种方法是限制数据的最大长度（典型的最大长度是1000或几千比特）。在发送站将一个长报文分成多个报文分组（packet），在接收站再将多个报文分组按顺序重新组织成一个长报文。报文分组通常也被称为分组。报文与报文分组结构的区别如图2-38所示。由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少，这就有利于提高存储转发节点的存储空间利用率与传输效率。因此成为当今公用数据交换网中主要的交换技术，这一类通信子网被称为分组交换网。1．数据报交换方式数据报方式分组交换过程为，如图2-39所示。2．虚电路交换方式虚电路交换方式将数据报方式与电路交换方式结合起来，发挥两种方法的优点，达到最佳的数据交换效果。虚电路交换方式的工作过程如图2-40所示。2.7.3数据交换技术简单比较为了便于理解与区别，首先从大的分类上进行比较，那就是“电路交换”与“存储交换”的比较。1．“存储交换”方式与“电路交换”方式的主要区别在存储交换方式中发送的数据与目的地址、源地址和控制信息按照一定格式组成一个数据单元进入通信子网。通信子网中的节点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能，在电路交换方式中以上功能均不具备。②由于通信子网中的通信控制处理机可以存储报文（或报文分组），因此多个报文（或报文分组）可以共享通信信道，线路利用率高；存储转发方式的优点主要有以下几点：①通信子网中通信控制处理机具有路选功能，可以动态选择报文（或报文分组）通过通信子网的最佳路径，同时可以平滑通信量，提高系统效率；③通过通信控制处理机，可以对不同通信速率的线路进行速率转换。也可以对不同的数据代码格式进行变换；

④报文（或报文分组）在通过通信子网中的每个通信控制处理机时检查与纠错处理，可以减少传输错误，提高系统可靠性。2．电路交换与分组交换的比较（1）从分配通信资源方式上看电路交换方式静态地事先分配线路，造成线路资源的浪费，并导致接续时的困难。而分组交换方式可动态地分配线路，提高了线路的利用率，由于使用内存来暂存分组，会出现因为内存资源耗尽，而中间节点不得不丢弃接到的分组的现象。（2）从用户的灵活性方面看电路交换的信息传输是全透明的。用户可以自行定义传输信息的内容、速率、体积和格式等，可以同时传输语音、数据和图像等。分组交换的信息传输则是半透明的，用户必须按照分组设备的要求使用基本的参数。（3）从收费方面看电路交换网络的收费仅限于通信的距离和使用的时间。分组交换网络的收费则考虑传输的字节数和连接的时间。以上三种数据交换技术总结如下：电路交换：在数据传送之前需建立一条物理通路，在线路被释放之前该通路将一直被一对用户完全占有。报文交换：报文从发送方传送到接收方采用存储转发的方式。分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。它们之间的交换原理综合比较如图2-41所示。2.8差错控制原理2.8.1差错产生及类型2.8.2差错控制编码差错控制是指数据通信过程中发现、检测差错，对差错进行纠正，从而把差错限制在数据传输所允许的尽可能小的范围内的技术和方法。在数据传输中，没有差错控制的传输信道是不可靠的。

差错控制编码是用来实现差错控制的编码。检错码是能自动发现错误的编码。纠错码是既能发现错误，又能自动纠正错误的编码。纠错码也称抗干扰编码，方法是在所要传送的数据序列中按一定的规则加入一些新的码元，使这些多余码元与信息码之间有一定的关系，符合一定的规律，从而使码元之间产生某种相关性。2.8.3差错控制方法(1)前向纠错(2)反馈重发纠错(3)混合纠错

习题一．填空题1．()是数据在传输过程中的表现形式。2．数据通信系统由()、()、()、()、()等几部分组成。3．按照所传输信号类型的不同，数据通信系统分为()和()两种类型。4．信号传输方式分为()、()、()等3种类型。5．通信双方交换数据需要在高度协同的动作下进行，彼此间传输数据的速率、每个比特的持续时间和间隔都必须相同，这是靠()实现的。6．发送端将数字数据信号变换成模拟数据信号过程称为()；接收端将模拟数据信号还原成数字数据信号的过程称为()。7．多路复用技术分为()、()、()等几种类刑。8．数据交换技术分为()、()、()等几种类型。二．选择题1．在（）方式中，同一报文中的分组可以由不同的传输路径通过通信子网。A．电路交换B．虚电路C．数据报D．报文2．（）是指在一条通信线路中可以双向传输数据的方法。A．单工通信B．半双工通信C．全双工通信D．同步通信3．频移键控法通过改变载波信号的（）表示数据信号1、0。A．振幅B．频率C．相位D．波长4．以下几种编码方式中，（）包含时钟信息。A．不归零编B．曼彻斯特编码C．脉冲编码D．二进制编码5．现代网络系统是建立在（）技术基础上的计算机网络系统。A．分组交换B．报文交换C．电路交换D．帧中继三．简答题1．数据通信系统由哪些功能部件组成，说明各功能部件的作用。2．简述信息、数据和信号的含义及它们之间的关系。3．简述波特和比特这两单位所表示的是什么量以及它们之间的关系。4．数字信号与模拟信号有哪些区别?5．画出比特流为1011010的不归零编码和曼彻斯特编码。6．对于带宽为6kHz的信道，信噪比为20dB的信道，当其用于发送二进制信号时，它的最大数据传输率是多少？7．已知CRC生成多项式为P（X）=X4+X2+1，设要传送的二进制序列为1011011，请计算校验码。

8．某通信系统采用CRC校验，生成多项式为P（X）=X4+X3+1，目的节点收到的二进制序列为110101001。请判断传输过程中是否出现差错?9．常用的复用技术有哪些?10．数字通信有哪些同步方式？11．何谓单工通信、半双工通信、全双工通信?12．数据交换技术如何分类?说明它们各自的技术特点。13．报文交换技术与分组交换比较；虚拟线路传输与数据报传输比较。14．常用的传输介质都有哪些?简述各自的特征。选择传输介质时应考虑哪些因素?第3章计算机网络体系结构与协议3.1网络体系结构的基本概念3.1.1网络协议

体系结构是研究系统各部分组成及相互关系的技术科学。计算机网络体系结构采用分层配对结构，定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合。遵循这组规范可以方便地实现计算机设备之间的通信。所谓网络体系就是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务，将这些同层进程通信的协议以及相邻层的接口统称为网络体系结构。1．协议2．实体3．接口3.1.3网络体系结构我们将计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构（Architecture）。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。协议层次化不同于程序设计中模块化的概念。在程序设计中，各模块可以相互独立、任意拼装或者并行。而层次则一定有上下之分，它是依数据流的流动而产生的。组成不同计算机同等层的实体称为对等进程。对等进程功能必须完全一致，且采用相同的协议。3.2OSI参考模型3.2.1OSI参考模型的制定

1．OSI参考模型的提出2．OSI参考模型的结构OSI/RM中的基本概念1．实体、协议、服务和服务访问点2．ISO/OSI的工作过程3．面向连接服务与无连接服务4．服务原语3.2.3OSI与TCP/IP体系结构的比较

1．TCP/IP体系结构与OSI/RM层次之间的对应关系TCP/IP体系结构由一系列协议构成，其中传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）和因特网协议（InternetProtocol，IP）是最重要的两个协议，因此就把该体系结构称为TCP/IP体系结构。TCP/IP体系结构分为网络接口层、网际层、运输层和应用层4层，它同样遵循关于体系结构的原理。TCP/IP体系结构与OSI/RM层次之间的对应关系如图3-8所示。TCP/IP模型和ISO/OSI模型有许多相似之处，两种模型中都包含能提供可靠的进程之间端到端传输服务的传输层，而在传输层之上是面向用户应用的传输服务。2．TCP/IP协议集TCP是由一系列协议组成的，它是一套分层的通信协议模型及协议集内部的依赖关系如图3-9所示。3.3物理层的功能和特性在建立网络标准以确保通信和网络设备有统一的标准方面，美国和许多国际组织发挥了重要的作用。这些组织包括：※美国国家标准化协会（ANSI）。※国际通信联盟（ITU）。※电气电子工程师协会（IEEE）。※国际标准化组织（ISO）。※电子工业联合会（EIA）和相关的通信工业联合会（TIA）。※Internet协会（ISOC）和相关的Internet工程任务组（IETF）。1．物理层定义物理层是OSI分层结构体系中最重要最基础的一层。它是建立在通信媒体基础上实现设备之间的物理接口。要指出的是，物理层并不是指连接计算机的具体物理设备或具体的传输媒体，而是指在物理媒体之上的为上一层提供一个传输原始比特流的物理连接。3.3.1物理层功能2．物理层向数据链路层提供的服务物理层是为高层实现位流传输的物理通道，通道的组成包括连接两个物理实体之间的传输介质、传输位流（或码元）所必需的设施、物理层中的中继设备、互连数据电路等。物理层向数据链路层提供下列服务：（1）物理建立、连接与释放（2）物理服务数据单元（3）通报故障与差错3．物理层要解决的主要问题（1）数据信号传输（2）接口设计（3）实现位操作（4）信号传输规程3.3.2物理层特性物理层协议（面向通信的协议通常也称为通信规程）与具体的物理设备、传输媒体和通信手段有关。物理层许多协议是在OSI模型公布之前制定的，并为众多厂商接受和采纳，这些物理层协议与OSI的严格要求相比有一定的差距。因为它们既没有按照OSI那样严格的分层来制定，也没有像OSI那样将服务定义和协议规范区分开来，因此对物理层协议就不便利用OSI术语加以阐述，只能将物理层实现的主要功能描述为与传输媒体接口有关的一些持性，物理层就是通过这4个特性作用，在数据终端设备DTE（DataTerminalEquipment）和数据电路终接设备DCE（DataCircuit-terminatingEquipment）之间实现物理通路连接。2．电气特性3．功能特性4．规程特性标准化的DTE/DCE接口包括以下4个方面的特性。1．机械特性3.3.3常用物理层标准

1．EIARS-232-C和EIARS-232-D2．RS-449、RS-422-A和RS-423-A3．CCITTX.21数字接口3.4数据链路层3.4.1数据链路层的基本概念前面已多次使用过“链路”和“数据链路”这两个术语。“链路”和“数据链路”并不是一回事。链路（1ink）就是一条无源的点到点的物理线路段。中问没有任何其他的交换结点。在进行数据通信时，两个计算机之间的通路往往是由许多的链路串接而成，可见一条链路只是一条通路的一个组成部分。数据链路（datalink）则是另一个概念，这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外还必须有一些必要的通信协议来控制这些数据的传输。数据链路层的主要功能如下：（1）帧定界（2）链路管理（3）流量控制（4）差错控制（5）透明传输（6）区分数据和控制信息（7）寻址3.4.2停止等待协议1．完全理想化的数据传输当两个主机进行通信时，应用进程要将数据从应用层逐层往下传，经物理层到达通信线路。通信线路将数据传到远端主机的物理层后再逐层向上传。最后由应用层交给远程的应用进程。但现在为了把主要精力放在数据链路层的协议上，可以采用一个简化的模型，如图3-13）。即把数据链路层以上的各层用一个主机来代替，而物理层和通信线路则等效成一条简单的数据链路。在发方和收方数据链路层分别有一个发送缓存和接收缓存，若进行全双工通信，则在每一方都要同时设有发送缓存和接收缓存。缓存就是一个存储空间，它是必不可少的。这是因为在通信线路上数据是以比特流形式串行传输的，但在计算机内部数据传输则是以字节（或若干个字节）为单位并行传输的。2．具有最简单流量控制的数据链路层协议3．实用停止等待协议这就是说传输数据的信道不能保证使所传的数据不产生差错，并且还需要对数据的发送端进行流量控制。3.4.3连续ARQ协议的工作原理

用图3-16所示的简单例子来讨论连续ARQ协议的工作原理，它的要点就是在发送完一个数据帧后，不是停下来等待确认帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。如果这时收到了接收端发来的确认帧，那么还可以接着发送数据帧，由于减少了等待时间，整个通信的吞吐量就提高了。如图3-16所示，结点A向结点B发送数据帧，当结点A发完0号帧后，不是停止等待，而是继续发送后续的1号帧、2号帧等，A每发送完一帧就要为该帧设置超时计时器。由于连续发送了许多帧，所以确认帧必须要指明是对哪一帧进行确认。图3-16中，ACKn表示对第（n-1）号帧的确认，这表示对发送方说，“我已正确收到了第（n-1）号帧，下一次我期望收到第n号帧”。1．HDLC协议概述计算机通信的早期人们就发现，对于经常产生误码的实际链路，只要加上合适的控制规程，就可以使通信变为比较可靠。那时ARPANET和IBM公司分别使用了各自的控制规程，它们分别是IMP-IMP协议和BSC规程。这些规程都是数据链路层的协议。3.4.4面向比特的链路控制规程HDLC2．HDLC的帧结构数据链路层的数据传送是以帧为单位。一个帧的结构具有固定的格式，见图3-17。从网络层交下来的分组变成为数据链路层的数据。这就是图3-17中的信息字段，信息字段的长度没有具体规定，数据链路层在信息字段的头尾各加上24bit的控制信息，这样就构成了一个完整的帧。3.4.5点对点协议PPP

PPP主要由以下几部分组成。封装。网络控制协议（NCP）。1．PPP的组成链路控制协议。2．PPP的帧格式3.5网络层协议3.5.1网络层概述数据链路层研究和解决的问题是两个相邻的节点之间的通信问题。实现的任务是在两个相邻节点间透明的无差错的帧级信息的传送，数据链路层不能解决由多条链路组成的道路的数据传输问题。网络层的主要功能就是实现整个网络系统内连接。为运输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。网络层所研究和解决的问题如下。（1）为上一层提供服务。（2）路径选择又称路由选择。（3）流量控制。数据链路层的流量控制是针对数据链路相邻节点进行的，网络层的流量控制是对整个通信子网内的流量进行控制，是对进入分组交换网的通信量进行控制。（4）连接的建立、保持和终止问题。3.5.2网络层所提供的服务

网络层所提供的服务有两个大类：面向连接的网络服务和无连接的网络服务。

所谓连接是两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结合。面向连接的网络服务在数据交换之前必须先建立连接，当数据交换结束后断开连接。无连接服务是两个实体之间的通信，不需要先建立好一个连接，通信所需的资源无需事先预定保留，所需的资源是在数据传输时动态地进行分配的。3.5.3路径选择

1．路由算法的设计考虑2．静态路由算法3．动态路由算法3.5.4流量控制与死锁网络层中的流量是指计算机网络中的通信量。即计算机网络中的报文流或分组流。网络层流量控制的作用就是保证通信子网提供能使信息在节点之间畅通无阻，顺利流通的通路。它的主要功能就是：（1）避免死锁。（2）防止网络过载而引起的网络数据吞吐量下降和时延增加。（3）公平地在用户之间分配资源。1．死锁的产生及解决方法2．流量控制的实现①运输级流量控制。②进网级流量控制。③入口出口级流量控制。④段级流量控制。3.5.5网络层协议实现网络全网范围内交换方式为线路交换和存储转发交换两种。针对这两种交换方式，CCITT制定了X.25建议和X.21建议。这两个建议是为实现网络层的适用于线路交换方式协议和适用于存储转发方式协议制订的。X.21建议在物理层介绍过，这里不再重复。X.25建议是在公用数据网络上，终端以分组形式进行操作的数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间接口标准。以此接口构成的网络被称为公用报文分组交换网。X.25建议包括：①DTE和网络节点上链路控制级实体的同等协议。②DTE和DCE中的物理级实体之间的同等协议。③DTE和网络节点上分组交换分组级实体之间的同等协议。X.25于1976年被CCITT采纳成为国际标准。X.25建议在公用数据网上提供的网络服务有：①数据报；②永久虚电路；③转接虚拟电路（也称为虚呼叫）。3.6传输层协议从通信和信息处理角度看，运输层向它上面的应用层提供通信服务，属于面向通信部分的最高层，同时也是用户功能中的最低层。在通信子网中没有运输层，运输层只存在于通信子网以外的主机中。严格地讲两个主机进行通信实际上就是两个主机中的应用进程互相通信。IP协议虽能把分组送到目的主机，但是这个分组还停留在主机的网络层而没有交付给主机的应用进程。3.6.1传输层概述1．传输层的功能（1）弥补了各个通信子网提供服务的差异和不足。（2）复用是指当通信子网提供的服务不能满足高层要求时运输层能把一个运输连接复用到多个网络连接上传送，即向下多路复用（分流）。（3）提高服务质量。（4）网络层所传送的分组的大小是有限的。2．运输层与上下层的关系OSI使用了简洁的象方法将运输层与其上下层之间的关系归纳如图3-23所示。3．端口的概念UDP和TCP都使用了与应用层接口处的端口（port）与上层的应用进程进行通信。应用层各种进程是通过相应的端口与运输实体进行交互。因此，在运输协议数据单元首部中都要写入源端口号和目的端口号。当运输层收到IP层交上来的数据就要根据其目的端口号来决定应当通过哪一个端口上交给目的应用进程。用户数据报协议UDP，只在IP的数据报服务之上增加了很少一点功能。这就是端口的功能（有了端口，运输层就能进行复用和分用）和差错检测的功能。虽然UDP用户数据报只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的优点。例如：(1)发送数据之前不需要建立连接，因此减少了开销和发送数据之前的时延。(2)UDP用户数据报只有8个字节的首部开销，比TCP的20个字节的首部要短。3.6.2用户数据报协议UDP(3)UDP不使用拥塞控制也不保证可靠交付，因此主机不需要维持具有许多参数的、复杂的连接状态表。

(4)由于UDP没有拥塞控制。因此网络出现拥塞不会使源主机的发送速率降低，这对某些实时应用是很重要的。很多的实时应用（如IP电话、实时视频会议等）要求源主机以恒定速率发送数据，并且允许在网络发生拥塞时丢失一些数据，但却不允许数据有太大的时延，UDP正好适合这种要求。3.6.3传输控制协议TCP

1．TCP概述TCP是TCP/IP体系中面向连接的运输层协议，它提供全双工和可靠交付的服务。TCP与UDP最大的区别就是：TCP是面向连接的，而UDP是无连接的。图3-26是TCP发送报文段的过程示意图，为了突出示意图的要点，只画出了一个方向的数据流，实际上，只要建立了TCP连接，就能支持同时双向通信的数据流。2．TCP报文段的首部一个TCP报文段分为首部和数据两部分，如图3-27。TCP的全部功能都体现在它首部中各字段的作用，因此只有弄清TCP首部各字段的作用才能掌握TCP的工作原理。TCP报文段首部的前20个字节是固定的，后面有4N字节是根据需要而增加的选项（N必须是整数），因此TCP首部的最小长度是20字节。3.7会话层、表示层和应用层会话层是建立在运输层之上的。其基本功能就是向表示层提供建立和使用连接的方法。1．基本概念会话层服务就如同两个人进行对话，考察两个人之间的对话包括如下几个方面：（1）会话协调：通过会话双方的表情、手势、语调等进行发言权交替等协调工作，使会话能够顺利进行。（2）会话方式：一般两个人面对面的交谈采用的是一人讲另一个人听的方式进行，这叫半双工交互。3.7.1会话层（3）会话隔离：说话方要让听话方能分清所说不同内容的界限，这就是会话隔离。（4）会话同步：会话双方进展必须是一致的，如果一方说的话另一方没有听懂，或没有听清楚，听话一方需要说话方重说一遍，这就是会话同步，否则会话就会出现混乱。2．会话层的特点（2）会话连接的释放（3）会话层管理（1）会话连接到传输连接的映射3．会话层服务（1）交互管理。（2）隔离服务。（3）会话连接同步。（4）异常报告。3.7.2表示层

1．表示层为应用层提供的服务（1）语法转换。（2）语法选择。（3）连接管理。2．抽象语法和传送语法3．表示层的功能（1）表示连接的建立与释放。（2）数据传送。（3）语法变换。（4）语法协商。3.7.3应用层1．应用层的作用2．应用层的客户一服务器方式

习题一．填空题1．体系结构是研究()及()的技术科学。2．协议是用来描述()之间()的一个术语。3．一般来说，协议由()、()和()3部分组成。4．整个网络的功能划分成七个层次，它们分别是()、()、()、()、()、()和()。5．物理层的特性包括()、()、()、()。二．选择题1．在开放系统互连环境中，两个N层实体进行通信，它们可能用到的服务是（）。A．N-1层提供的服务B．N层提供的服务C．N+1层提供的服务D．以上都不对2．在同一系统中相邻两层实体交换信息的地方称为（）。A．端口B．服务原语C．服务访问点D．进程3．路由选择主要是（）的任务。A．数据链路层B．网络层C．运输层D．应用层4．在OSI/RM七层结构中，与通信无关的最低一层是（）。A．数据链路层B．网络层C．运输层D．会话层5．对数据进行压缩是（）的功能。A．运输层B．会话层C．表示层D．应用层三．简答题1．计算机网络体系结构确定要考虑哪几个方面的因素?2．怎样理解分层的体系结构?试举例说明。3．ISO参考模型分哪七层，它们的功能和作用是怎样的?4．就你的理解，说一说信息在ISO参考模型流动过程?5．物理层的主要功能是什么，物理层协议包括哪四个方面的内容?6．数据链路层功能特性有哪些，其内容是什么?7．什么是报文分组?试说明报文分组的交换原理。8．何谓同步协议和异步协议?9．什么是路由选择，算法有哪几种?比较它们的优缺点。10．流量控制是什么?简单说明几种流量控制的方法。11．差错控制是什么?有几种差错控制的方法?12．何谓死锁?产生死锁的原因有哪些?13．就你的理解，试说明传输层的地位和作用。第4章局域网4.1局域网概述4.1.1局域网的含义与作用

1．局域网的定义IEEE标准委员会定义：“局域网中的通信被限制在中等规模地理范围内，例如一幢办公楼、一座工厂或一所学校，能够使用具有中等或较高数据传输速率的物理信道，且具有较低的误码率；局域网是专属的，由单一的组织机构所使用。”图4-1所示为局域网的基本组成结构。2．局域网的特点（1）覆盖范围小。（2）成本低。（3）传输速率高。（5）易于更新扩展。（6）介质适应性强。（7）使用灵活，易于操作，便于维护维修。（8）结构简单，易于实现。（4）误码率低。4.1.2局域网的分类

1．按网络资源共享方式的不同划分（1）对等局域网（2）非对等局域网2．按照网络通信方式的不同划分（1）共享介质局域网（2）交换局域网3．按照传输技术的不同划分（2）宽带局域网（1）基带局域网4．按拓扑结构不同4.1.3局域网的组成设备

1．网络服务器（1）文件服务。（2）打印服务。（3）通信服务。（4）电子邮件服务。（5）WWW服务。2．网络工作站（1）商用台式PC（含笔记本）。（2）无盘工作站（DisklessWorkstation）。（3）网络计算机（networkcomputer）。（4）移动网络终端（mobilenetworkterminal）。3．网络适配器网络适配器（NetworkAdapter）是主机系统与计算机网络之间的硬件接口。因此，网络适配器又被称为网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），简称网卡。集线器可看做是一个多端口的中继器。由于其汇接多台主机，因此被形象地称为HUB。集线器是一个共享设备，主要功能是对接收到的信号进行再生、放大，以扩大网络的传输距离。4．集线器5．交换机

交换机（Switch）是由网桥发展而来的，它相当于一个多端口的网桥。交换机最初的用途是连接局域网，使局域网的网络规模得以扩展。由于交换机是基于网络交换技术的产品，具有低价、简单、高性能和高端口密集的特点，体现出桥接技术中的复杂交换技术。路由器是比交换机功能更丰富的互联设备。路由器之所以功能更强，原因在于路由器的互联功能工作在OSI参考模型的第三层（网络层），因此，路由器可以检查第三层协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU）头部中的源地址、目的地址、优先级以及生存时间等信息，并据此对PDU实施相应的处理。而局域网交换机工作在OSI参考模型的第二层（数据链路层），不具有上述功能。6．路由器4.2IEEE802标准4.2.1IEEE802标准的结构

由于局域网的特点，局域网通信子网的分层标准与广域网略有不同，主要是网络层和链路层的差异比较大。由于局域网的信道是共享的，所以作为网络层重要功能的分组存储转发和路由选择等技术都不需要，因此网络层可以做得很薄。由于局域网引入了数据链路层功能的不同介质访问控制方式，所以制定一个比较统一的链路层标准是很困难的。IEEE802标准只制定了局域网的物理层和数据链路层标准，如果不考虑网络互联，就可以不需要网络层，而把部分网络层的功能合并到数据链路层中，高层协议遵从OSI标准。链路层分为两个子层，即逻辑链路控制（LogicalLinkControl，LLC）子层和媒体访问控制（MediumAccessControl，MAC）子层，如图4-14所示。1．物理层2．LLC子层3．MAC子层4.802标准系列1．CSMA/CD协议（1）CSMA协议（2）CSMA/CD（3）CSMA/CD中使用的退避算法（4）CSMA/CD存在的问题4.2.2IEEE802.3总线局域网

2．组网方式（1）10Base5（2）10Base2（3）10Base-T（4）10Base-F4.2.3IEEE802.5令牌环网与FDDI网络1．令牌环基本原理（1）环的比特长度（2）环形网络2．星型环网3．令牌环网中的监控站4．令牌环的性能特点5．IEEE802.5标准6．FDDI网络4.2.4IEEE802.4令牌总线网

在物理上令牌总线是一根线型或树型拓扑结构的电缆，电缆上连接着各个站点，但是在逻辑上，这些站点构成了一个环型结构，如图4-27所示。每个站点都知道自己前面的一个站点和后面的一个站点的地址。逻辑环初始化后，站号最大的站点可以第一个发送帧。此后，该站点向紧接其后的邻居站点通过发送称为令牌的特殊控制帧，把发送权交给该邻居站点。令牌绕逻辑环传送，只有令牌的持有者才能发送帧。因为任一时刻令牌只能被一个站点所拥有，所以不会产生任何冲突。1．令牌总线网2．IEEE802.4标准IEEE802.4标准在物理上使用总线形态，但以令牌传递的形式来传递信息。和令牌环一样，只有得到令牌的结点才能够发送信息，一旦获得接收结点的确认帧，就把令牌交给下一个节点。在网络里有一套机制来跟踪下一个得到令牌的节点，如果令牌丢失或者令牌出了问题，网络中的主管站点就会通知全网上的用户，宣布取消旧令牌再重新发放一个新令牌。4.2.6CSMA/CD与tokenbus、tokenring的比较4.3以太网4.3.1以太网概述1．以太网的发展2．传统以太网

在成功研制出以太网后Xerox与DEC和Intel联合起来进一步开发以太网产品，并为10Mbps以太网制订了一个标准——DIX80标准，随后又修改为DIX82标准，该标准后来成为IEEE802.3的基础。但正式发布的IEEE802.3标准和以太网标准并不完全相同，因此把“以太网”同“CSMA/CD局域网”或“IEEE802.3局域网”等同起来就不太严格了。表4-2为以太网和802.3的主要差别，不过在不涉及网络协议细节时，很多人愿意把IEEE802.3局域网简称为以太网。4.3.2100Mbps以太网

为了提高传统以太网系统的带宽，IEEE委员会在1995年采纳了802委员会的建议，接受IEEE802.3u标准作为对IEEE802.3标准的追加。符合IEEE802.3u标准的以太网产品被称为快速以太网（FastEthernet）。图4-29所示为快速以太网物理层标准。1．快速以太网物理层标准（1）100Base-TX（5类非屏蔽双绞线）（2）100Base-FX（光纤）（3）100Base-T4（3类非屏蔽双绞线）（4）100Base-T2（3类非屏蔽双绞线）2．10/100Mbps自适应技术（1）自动协商功能（2）10/100Mbps自适应4.3.3交换型以太网与全双工以太网1．交换型以太网2．以太网交换机的工作原理3．以太网交换机的结构4．以太网交换机的交换方式5．全双工以太网4.3.51000Mbps以太网1．物理层标准2．1000Mbps以太网帧突发4.3.610Gbps以太网（1）介质类型。（2）编码方案。（3）波长数。4.3.7第三层交换技术1．第三层交换技术的引入2．第三层交换机与路由器的比较3．以太网中使用的典型的第三层交换技术目前已提出的第三层交换技术一般分为两大类：一类基于核心模型，另一类基于边缘多层混合交换模型。4.4局域网组网技术4.4.1局域网设计1．局域网组网原则（1）实用性（2）先进性（3）开放性（4）可扩展性（5）安全性和可靠性2．局域网组网的步骤（1）构思阶段（2）准备阶段（3）设计阶段（4）部件准备阶段（5）安装调试阶段（6）测试验收阶段（7）用户培训阶段（8）维护阶段3．选择局域网技术4．网络拓扑结构的选择（1）星型拓扑（2）总线型拓扑（3）环型拓扑（4）树型拓扑（5）混合型拓扑4.4.2对等网

1．对等网的优点对等网络有4个主要的优点：①对等网相对比较容易实现和操作。②建设对等网的花费较少。③对等网仅需要用户熟悉的操作系统来建立，例如Windows98、Windows2000和WindowsXP等。④对等网由于没有层次依赖，因此，比基于服务器的网络有更大的容错性。2．对等网的缺点对等网也有许多弱点，在安全性、性能和管理方面存在很大的局限性：①用户必须保留多个口令，以便进入需要访问的网络计算机。②与网络资源一样，安全性也是平均分配的，对等网中的安全性通常只通过用户ID和口令验证用户身份，验证对特定资源的访问权组成。③由于缺少集中的共享资源管理中心，增加了用户查找信息的负担。④对等网的安全性取决于网络中安全性最弱的计算机设备。4.5虚拟局域网4.5.1虚拟局域网的基本概念虚拟局域网（VirtualLAN，VLAN）是一项20世纪90年代中期新兴并迅速发展起来的网络技术。这项技术的核心思想是通过交换机在网络的物理拓扑结构基础上建立一个逻辑网络，这个逻辑网络中的工作站和服务器可以不受地理位置的限制，但同样具有物理局域网的功能和特点。一般认为，VLAN等价于一个第二层广播域或者等价于一个第三层网络。4.5.1虚拟局域网的基本概念

4.5.2虚拟局域网的实现技术1．VLAN的交换技术（1）端口交换（2）帧交换（3）信元交换2．VLAN的划分（1）按交换端口号划分VLAN（2）按MAC地址划分VLAN（3）按第三层协议划分VLAN4.5.3虚拟局域网的优点（1）增强了网络的安全性。（2）隔离网络广播风暴。（3）简化网络管理和维护。（4）提高网络性能。一．填空题1．局域网中的通信被限制在()的地理范围内，例如一幢办公楼、一座工厂或一所学校，能够使用具有()或()数据速率的()信道，且具有较低()；局域网是()，由()所使用。2．局域网由()、()、()、()、()、()等设备组成。3．局域网参考模型将数据链路层又划分了()和()两个子层。4．CSMA协议中有()、()和()三种坚持。5．快速以太网只能采用()、()和()三种传输介质，其中最常用的是()。6．交换机有()、()、()和()四种结构，()结构的交换机基本已不再使用。7．局域网组网要坚持()、()、()、()、()和()六个组网原则。7．对等网是最简单的一种网络模式，网络中的计算机彼此是()，即互为客服关系，没有专用的()。对等网的()，()，()和()工作较容易，它是()模式的基础。8．VLAN是通过()在网络的()结构基础上建立一个逻辑网络，这个逻辑网络中的工作站和服务器可以不受()的限制，但同样具有物理局域网的功能和特点。二．选择题1．IEEE802系列中，（）协议定义了令牌环网。A．IEEE802.1 B．IEEE802.C．IEEE802.3 D．IEEE802.42．关于三层交换机和路由器，（）是正确的。A．三层交换机使用硬件实现，路由器通过软件实现B．三层交换机采用“路由多次，交换一次”C．三层交换机使用软件实现，路由器通过硬件实现D．三层交换机的交换速度低于路由器3．以太网中采用的编码技术是（）。A．曼彻斯特编码 B．NRZ C．4B/5B D．海明码4．集线器可看成是一个（）A．多端口的中继器 B．单端口中继器C．多端口网桥 D．单端口网桥5．交换机可看成是一个（）A．多端口的中继器 B．单端口中继器C．多端口网桥 D．单端口网桥6．CSMA（载波监听多路访问）控制策略中有三种坚持算法，其中一种是：“一旦介质空闲就发送数据，假如介质是忙的，继续监听，直到介质空闲后立即发送数据；如果有冲突则等待一段随即时间，然后再重新尝试”，这种算法成为（）算法。A．1－坚持CSMA B．非坚持CSMAC．P－坚持CSMA D．0坚持CSMA三．简答题1．什么是局域网？局域网的特点有哪些？2．若要买一块网卡，要注意哪些方面？3．集线器和交换机有何异同？4．共享传输介质中，冲突是如何产生的？采用哪些方法能够避免冲突？5．IEEE802.5与FDDI有什么不同？6．以太网帧和802.3帧的区别在哪里？在数据传输中，如何区分这两种数据帧？7．百兆、千兆、万兆以太网的共同点有哪些？不同点又有哪些？8．交换以太网和全双工以太网的关系是什么？9．三层交换机与路由器的区别在哪里？10．什么是VLAN，VLAN如何划分？第5章网络互联5.1网络互联概述5.1.1网络互联的概念及功能

1．网络互联的概念2．网络互联的提出（1）各种不同的网络（及协议）将长期共存（2）网络不断扩大和延伸3．网络互联的要求4．网络互联的优点（1）扩大资源共享的范围。（2）提高网络的性能。（3）降低联网的成本。（4）提高网络的安全性。（5）提高网络的稳定性。5.1.2网络互联的类型与层次

1．网络互联的类型（1）局域网与局域网的互联（LAN-LAN）（2）局域网与广域网的互联（LAN-WAN）（3）局域网、广域网、局域网的互联（LAN-WAN-LAN）（4）广域网、广域网之间的互联（WAN-WAN）2．网络互联的层次（1）物理层（2）数据链路层（3）网络层（4）高层3．网络互联方式（1）面向连接的互联方式（2）面向无连接的互联方式单播：是指发送方只向网络中的某一个设备发送数据，是网络中一种最常见的数据传输方式。广播：是指发送方发出的数据会被网络中所有的计算机接收，是网络中另一种应用广泛的数据传输方式。多播：是指发送方向网络中的某一个组发送信息。冲突域：是指连接到同一热处理介质上的一组设备，如果有两台设备同时使用同一介质（发送数据和接收数据），结果就会造成冲突。5.1.3网络互联中与通信相关的概念广播域：是指彼此可以接受广播信息的一组设备。广播风暴：是一种在网上广播的消息导致大量响应，每个响应又导致大量响应的状态，网络长时间被大量的广播数据报所占用，使正常的通信无法正常进行。严重的广播风暴有可能封锁所有网络通信量，表现为网络