计算机网络课件

3.1计算机网络的通信子网

通信子网(CommunicationS〃加e£)概述

1.通信子网的定义：

-通信子网是由用作信息交换节点计算

机和通信线路组成的独立的通信系统

-即由网络经营者拥有的路由器和通信

线路的集合。

一、通信子网概述

2.子网与网络的区别

-子网通常在广域网中才有意义，而网络是

一个普遍概念。

-在广域网中，子网是路由器和通信线路的

集合，而网络是子网和主机（筋包,端点系

统）的总称。

5

一、通信子网概述

3.通信子网与高层应用的分离原则

-简化网络的设计；

-通信部分与高层应用相互独立。

•在OSI模型中，通信子网为1〜3层

高层为4〜6层，应用为第7层。

因特网体系结构不意图

应用层

运输层/

网络层-

通信子网层

AIP协议给各种不同的通信子网或局域

网提供一个统一的互连平台。

ATCP协议用来为应用程序提供端到端

的通信和控制功能。

7

一、通信子网概述

5.子网与网络的体系结构

-在OSI中，子网相当于最下面的第1〜3

层。

-在五层TCP/IP模型中，子网相当于最

下两层及第3层的一部分。又称四层结

构，即通信子网层、网络层、运输层、

应用层。

数据通信技术内容（表一）

数据通信信息、数据、信号

基本概念数据通信系统基本结构

类型

数字数据异步串行RS・232.C码

信号编码曼彻斯特编码一

数超信号

差分曼彻斯特编码

乂y刀、工I

类型

模拟数据振幅键控ASK

信号编码移频键控FSK

移相键控PSK

数据通信技术内容（表二）

数据通信I基带传输技术一

类型豪丽传输技术一

~串行通信、并行通信

慧黑单工通信、半双工通信、全双工通信

,工电通信、同步通信一

传输介质类型与特点

传输介质----------------------------------

多路复用技术

10

数据通信技术内容（表三）

I电路交换

储

数据交换存

发

方式转

交

换报文分组存储转发数据报方式

交换虚电路方式

主要数据数据传输速率

通信指标误码率

数据通信技术内容（表四）

3.1计算机网络的通信子网

二、数据通信的基本知识

1.信道带宽：指信号的发送和接收两端改变

比特信号的最高速率，用HZ（赫兹）表示。

•信道指由发送设备、传输介质及接收设备

三部分组成，每部分都有其各自的速率；

•这三个速率中速率最低的那个为整个信道

的最高速率；

•以目前的技术，传输介质的最大速率大于

发送设备及接收设备的最大速率。

1.信道带宽

三个速率的举例：

•电信号以30万km/s速度在传输媒体中传输，如

果作为数字信号的脉冲波宽度为1mm,即每位

比特为1mm,则传输速率为：

30x104km/s・10-6km/b

=300x109b/s=300Gbps

•信道信息源和接收端设备的响应速度比较慢，

以光电管为例约为1ns,即它对脉冲信号的处理速

率约为IGbps,这限制了整个信道的速率。

14

二、数据通信的基本知识

2.信道容量：单位时间内信道上所能传输的

实际最大比特数，用bps表示。

•信噪比：信号功率与噪声功率之比，

单位为分贝，^10log10(S/N)

•香农定理C=WZog2(1+S/N)(bps)

(C-信道容量W-带宽S-信号

功率N-噪声功率)

15

信道容量

•信道容量与信道带宽有一定关系，在理想情

况下（无噪声），信道最大容量等于两倍带

宽。

A奈奎斯特公式：有限带宽无噪音信道的

最大数据传输速率：D=2Wlog2k（bps）

（。-信道最大速率W-带宽

b逻辑数，对于计算机为二值逻辑0和1,

故k=2）1

•依据香农定理，现实中的对策：L

A近距离：信号未经调制，直接传输;

A远距离：提高信噪比（可用编码及

调制技术）；

A信道容量一定时，采用信道复用。

带宽、速率及信道容量的关系

•带宽指信道内可传输频率的范围，单位为

HZ;速率指每秒传输的比特数，单位为

bps;信道容量的单位与速率单位一致，但

反映的是单位时间内的传输的最大比特数;

•带宽、速率与信道容量的关系密切，带宽

越宽，信息量越大，信息容量就越大，但

信道容量最大等于带宽的两倍（无噪声情

况下）。

波特率与比特率

•波特(baud)率和比特率

-在远程通信中使用一种波特(baud)单

位，即每秒钟内离散信号时间的个数。

-当在每个信号事件仅代表一个2进位的情

况下，波特率才相当于比特率(每秒比

特数)，在其他情况下波特率并不直接

等于比特率。

二、数据通信的基本知识

3.信道复用：

»信道复用种类：频分多路复用

(FDMA)、时分多路复用(TDMA)、

波分多路复用(WDMA)、码分多路复

用(CDMA)o

A信道复用原则：不同信息源产生信息的

速率之和应小于主信道容量。

Q20

时分多路复用（TDMA）

■时分多路复用（TDMA）:按传输信号的

时间进行分割，使不同的信号在不同时间

内传送，即将整个传输时间分为许多时间

间隔（slottime）称为时隙、时间片等）,

每个时间片被一路信号占用。

ATDMA广泛应用于包括计算机网络在内

的数字通信系统，而模拟信号的传输一般

采用频分多路复用。

21

时分多路复用(TDMA)

ATDMA分两类：同步时分复用、异步时分

复用。

♦:♦同步时分复用(synchronoustime

divisionmultiplexingySTDM):采用固

定时间片分配方式；

。异步时分复用(asynchronoustime

divisionmultiplexingyATDM):动态地

按需分配时隙，避免每个时间段中出

现空闲时隙。R22

3.1计算机网络的通信子网

三、数据通信的几个常用硬件

1.调制解调器(MODEM):PC机连网中，

所用的调制解调器是拨号MODEM。

A原理：在发送端，将数据转换成调

制信号，在接收端，数据从调制信

号中被检出，即数据重建。

A拨号MODEM一端与计算机串口相

连，另一端与电话线相连。

23

三、数据通信的几个常用硬件

2.中继器：

•中继器是网络物理层上的一种介质连接

设备。

•中继器的功能是将一端的比特流经再生

放大后传输到另一端。

•中继器适用于局域网上扩大连接距离。

•对软件而言，用中继器连接起来的一系列

电缆段同单根电缆无区别。

24

2.中继器

•中继器没有过滤作用，也无路由选择问

题；只涉及接收端与输出端；

A网段：一个中继器连接的两根以

太网电缆；

A以太网电缆：因为在以太网中用

得最多，故起名为以太网电缆。

10Base-2

以百米计的最大段的

数晨片一万

双绞线

10Mbps以太网中常用5种电缆一览表

IEEE802.310Mbps物理，

10BASE510BASE2

10BASE-10BASE-

粗同轴电细同轴电10BROAD36

TFP

缆缆

同

轴

轴

同

蔽

非

屏

传输

电

缆

电

缆同轴电缆850mm

双

线

媒体

绞

Q（75。）光纤对

50

基带基带基带曼彻斯

编码宽带

（曼彻（曼彻（曼彻特码

技术(DPSK)

斯特码）斯特码）斯特码）(on/off)

拓扑总线总线星型总线/树型星型

10Mbps以太网中常用5种电缆一览表

IEEE802.310Mbps物理媒体规范(二)

10BASE510BASE2

10BROAD10BASE

粗同轴电细同轴电10BASE-T

36-FP

缆缆

最大段

5001851001800500

长度(m)

每段上

的结点10030——33

数

线缆

62.5/125

1050.4〜0.60.4〜1.0

直径gm

(mm)

______22_______

三、数据通信的几个常用硬件

3.交换机：

•为什么要使用交换机？

A接入网上的计算机越来越多，计算机的处理

速度越来越快，这就出现所有网络的根源问题：

带宽不足。

»在拿不出巨资从物理性能上增加网络带宽时，

可使用某些设备来改进网络性能。

A交换机与路由器、集线器和网桥相比，具有整

体速度快、传送方法智能化以及端口数多的优

点。

*用交换机来改进网络性能是明智的选择。

28

交换机的原理示意图

连

接

各

网

段

29

交换机

♦工作原理的主要特点：

A实现局部的分段通信；

»确保通信经过尽可能少的分段数;

A减少从一个分段到另一个分段不

必要的信息流。

30

交换机分类

•交换机的分类

»静态交换和动态交换：当网络拥塞时，能跨越分

段，分割通信来减轻拥塞的交换叫做动态交换。若

不能则称为静态交换。

＞分段交换和端口交换

。分段交换能在每个端口处理来自整个网络分段

的通信，一个端口对应分段的所有设备。

。端口交换是每个设备对应一个专用通路，此时

原提供足够多的端口。.

交换机分类

»直接交换和存储转发交换----

♦:♦直接交换是指交换机刚能决定目的地址

就将帧发送出去。

。存储转发交换是指收到整个帧，先存并

阅读其物理地址，然后再发送出去。

32

交换的技术

»交换技术：电路交换、报文交换、分组交

换、高速交换技术

♦:♦电路交换是一种直接的交换方式，它为

一对需要进行通信的装置（站）之间提供

一条临时的专用通道。该技术多用于较为

连续的数据流（如话音）。

口该通道可为物理通道或逻辑通道

（使用时分或频分复用技术时）。

口该通道是一条由多个节点和多条节

点间传输路径组成的链路。33

交换的技术

♦:♦报文交换是一种广泛应用于数字数据通信

中。节点接收一个报文后，报文暂时存放在

节点的存储设备中，等输出电路空闲时，再

根据报文中所指的目的地址转发到下一个合

适的节点，如此往复，直到报文到达目标数

据终端。

口报文交换也称存储转发；

口报文交换网中，节点通常为一台专用

计算机。

34

报文交换的特征

1.源站和目标站在通信时不需要建立一条专

用的通路；1—

2.与电路交换相比，报文交换没有建立电路

和拆除电路所需的等待和时延；

3.电路利用率高，节点间可根据电路情况选

择不同的速度传输，能高效地传输数据；

4.要求节点具备足够的报文数据存放能力，

一般节点由微机或小型机担当；

5.数据传输的可靠性高，每个节点在存储转

发中，都进行差错控制，即检错、纠错。35

报文交换的缺点

报文交换的缺点:F

1.由于采用了对完整报文的存储/转发，节点

存储/转发的时延较大，不适用交互式通信

如电话通信；

2.由于每个节点都要把报文完整地接收、存

储、检错、纠错、转发，产生了节点延迟，

并且报文交换对报文长度无限制，报文可

能很长，这样就有可能使报文长时间占用

某两节点之间的链路，不利于实时交互通

信。36

交换的技术

♦:♦分组交换即是包交换。它是针对报文交换的

缺点而提出的一种改进方式。

口分组交换也属于“存储/转发”交换方

式；

口分组交换是以更短的、标准的“报文分

组”(packet)为单位进行交换传输。

口交换网分两种方式：数据报传输分组交

换和虚电路传输分组交换。故分组经过通

信网络到达终点的方法:虚电路和数据报。

分组交换

数据报传输分组交痍----------------

口交换网把进网的任一分组都当作单独的

“小报文”来处理的方式。作为基本传输

单位的“小报文”称为“数据报”

(datagram)

♦:♦虚电路传输分组交换

口虚电路(virtualcircuit):两个用户的终

端设备在开始发送和接收数据之前需要通

过通信网络建立逻辑上的连接，用户不3需

各种交换过程的时间时序示意图

呼叫请求信号

传

播

延

时

据

干线干线

*-----4*-—►!*——►

ABCDABCDABC39D

电路交换报文交换分组交换

高速交换的技术

»传统的交换技术不能满足多媒体业务应用；

»目前提高交换速度的方案有帧中继和ATM等。

□ATM（异步传输模式）是电路交换与分

组交换技术的结合，能最大限度地发挥电

路交换与分组交换地优点，具有从实时的

话音信号到高清晰度电视图象等各种高速

综合业务传输能力。

40

3.1计算机网络的通信子网

四、传输介质的常用标准

1.机械特性标准——有关数据终端设备

(dataterminalequipment,DTE)和数据

电路终接设备(datacircuit-terminating,

DCE)之间连接器形式的规定。

2.电气特性标准——有关DTE和DCE间

接口电路上信号发生器与接收器电气方

面的规则。

四、传输介质的常用标准

3.功能特性标准——有关DTE和DCE间数据

传送、控制、定时等几类引线的功能的规定.

4.规程特性标准——有关DTE和DCE之间接

口电路所使用的规程，即信号时序的应答关

系和操作过程的规则。

42

3.2局域网

一、局域网的基本概念

•局域网（LAN）是覆盖范围限制在

几公里以内的小规模网络；

•亘扑结构:总线型、环型、双环型

星型、树型等；

•局域网标准：IEEE802标准。

43

3.2局域网

二、局域网的特点

•已成为应用最广的计算机网络形式;

有1〜1000Mbps的数据传输速率;

•地域范围为10m〜10km左右；

・可连接几百个独立设备，各设备平

等访问网络资源；

44

二、局域网的特点

•能进行广播和组播；

•能有效使用网上各种资源；

•高负载下的稳定性、可靠性;

•易安装，配置和维护简单，造价低。

45

局域网的拓扑结构示意图

(E)树形(F)网格形

46

3.2局域网

三、局域网的参考模型

OSI参考模型LAN参考模型

47

3.2局域网

四、局域网的标准系列

•IEEE802.1:对802整个做了介绍并且

定义了接口原语；

•:描述了数据链路层的上部,

使用了逻辑链路控制层LLC(logical

linkcontrol)协议；

48

四、局域网的标准系列

•802.3〜802.5分别描述了3个局域网标准,分

别是CSMA/CD、令牌总线、令牌环标准。

>IEEE8023:定义CSMA/CD总线网的介

质访问控制和物理层规范；

>IEEE802.4:定义令牌总线网的介质访问

控制和物理层规范；

AIEEE802.5:定义令牌环形网的介质访问

控制和物理层规范。_

49

IEEE802.2标准及LLC

•LJLC(logicallink逻辑链路控制：

由IEEE802.2定义，是一个可运行于所有802

LAN和MAN协议之上的数据链路层协议。

»隐藏各种802网络之间的差别，向网络层

提供了一个统一的格式和接口，这些格式、

接口和协议完全基于OSI;

ALLC构成了数据链路层的上半部，MAC

构成数据链路层的下半部。

50

LLC与MAC关系小意图

网络层

数据LLC

链路＜---------

层MACMACLLC分组MAC

物理层网络

协议格式

LLC的位置51

IEEE802.3标准及以太网

•802.3标准适用于1-持续CSMA/CD局域网；

工作原理：

A当站点希望传送时，它就侦听电缆；

A如果线路正忙，它就等到线路空闲为止,

否则就立即传输；

A如果两个或多个站点同时在空闲的电缆

上开始传输，它们就会冲突。于是所有冲

突站点终止传送，等待一个随机的时间后,

再重复上述过程。52

IEEE802.3标准及以太网

•以太网是802.3的某个特定产品，即以太网

是总线网802.3的一个实例。

1.主要技术标准：

•包含单独的一根以太同轴电缆，多台计算

机连接其上；

•以太总线若采用粗同轴电缆,长度上限为

500m;

53

以太网的主要技术特点及帧的格式

■每一对相邻连接之间最少相隔3m;

•以太硬件运行在10Mbps上，快速以太

运行在100Mbps上o

2.帧的格式：

B:866246〜15004

前同步|目的地址|源地址帧类型|帧内数据CRC

为了区别有效帧和残余帧，802.3规定有最高位为1表示

效帧最短长度为46字节，如果少于46字节示广播地址，

,将使用填充字段以达到要求。

802.3的电缆

名称rH4火优点

10Base5粗同轴电缆用于主干很好

10Base2细同轴电缆最便宜的系统

10Base-T双绞线易于维护

lOBase-F最适合在楼间使用

55

3种802.3接线

控

制■

器

收发器+双绞线

控制器

卤

10Base510Base2连接头集线器

56

IEEE802.3标准及以太网

4.CSMA/CD机制:

•若多台主机向总线发送帧，将造成数据紊

乱，应避免。

•主机欲发送帧，先发载波试探，若无冲突,

说明总线空闲，立即发送帧；若有冲突，

等待一个随机延时之后再试，此即载波侦

听多路访问（CSMA:carriersensemultiple

access）。58

4.CSMA/CD机制

•为避免在帧传输中发生冲突，在帧传输时也

要时刻对总线进行检测，若发现另有帧在发

送，立即停止并废弃不完整的帧，此即冲突

检测(CDicollisiondetection)。

•CSMA中的随机延时多采用二进制退避算法

来确定，即第n次冲突后的延时为0〜2n之

间的一个随机数(D——时间常量)，这个算

法将有效地处理多个主机对共享媒体的竞争。

59

二进制退避算法

•二进制退避算法(BinaryExponential

Backoff)的实质是按后进先出的次序控

制的。

A即：未发生冲突或很少发生冲突的

帧，具有优先发送的概率，而发生过

多次冲突的帧，发送成功的概率反而

小。

60

CSMA/CD状态示意图

传输争用।空闲

周期周期时间.周期

CSMA/CD有三种状态：竞争、传输或空闲

61

IEEE802.5标准及令牌环网

前言：

•环网应用于广域网和局域网。

­环并不是真正的广播介质，而是单个

的点到点连接的集合形成一个圆环。

•802.5标准适用于令牌环形局域网，因

IBM公司发展了令牌网技术，并广为流

行，故令牌环网也称IBM令牌环网。

62

IEEE802.5标准及令牌环网

1.令牌（初履〃）:

•令牌是一种不同于帧的特殊的短报文；

•一个环网上只有一个令牌在传输，从一台

计算机转发到邻近的另一台计算机是由令

牌环硬件来执行；

・计算机收到了令牌即获得了发送一个数据

帧的许可，并立即发送帧；若无数据可发

送则仅仅是无延迟地传送令牌；63

1.令牌

•当环网上的计算机都没有数据可发送

时，令牌将以高速在环上循环传输。

・802.3与802.5采用机制的区别：

CSMA/CD是一种竞争机制，而令牌

是一种顺序轮流机制，使每台计算

机都有使用网络的等量机会。

64

IEEE802.5标准及令牌环网

2.帧的传输：

•计算机要发送帧务必首先等待令牌的到

来；

•一旦收到令牌，计算机就可以向共享介

质发送一个数据帧；

•帧在环网中沿着同令牌相同的方向传输;

65

2.令牌环网之帧的传输

•收到帧的计算机，都要将帧转发出去，如

果是目的计算机，在转发前要复制一个副

本；

•帧传输一周回到发送计算机并被接收，用

以同原来的帧比较，判定在传输中是否有

错，若有错重发一次；若无错向下一台计

算机传输令牌。

66

令牌环网示意图

双环网实例一FDDI

L设计双环的由来：

・令牌环网主要缺点：容易失效。当连接两

台计算机的电缆整个被切断，整个网络瘫

痪。

•双环网即利用了环网的优点及技术，又设

计了自身恢复的功能，从而避免令牌环网

易失效的缺点。

68

光纤分布数据接DFDDI

,FDDI(FiberDistributedDataInterface)

是双环网的一个实例，是个高性能的光纤

令牌环LAN。

1.主要技术标准：

AFDDI采用双光纤来代替铜缆连网。

»其速率较IBM令牌环快八倍，比以太网快

十倍，是一种高速局域网。

69

1.FDDI的主要技术标准

AFDDI电缆由两个光纤环组成，一个顺时

针发送，另一个逆时针发送。两根光纤处

于同一根光缆中，可以一次性同时安装。

A当一台计算机失效时，FDDI具有自恢复

功能，网络不会失效，这是它较IBM令牌

的主要优越性。

70

光纤分布数据接DFDDI

2.FDDI的自恢复过程：

A正常情况下，内环不用，只使用外环传送

数据，此时数据只沿一个方向传输。

A当某站点失效，相邻两站点检测到这一故

障，并重新配置网络，构成新的闭合环网，

这个过程叫自恢复。

A自恢复之后，内环也被启用来传输数据，

但传输方向与外环相反，故称为反向旋转环

3.3城域网

一、MAN简介

1.MAN基本上是一种大型的LAN,

常使用与LAN相似的技术。

2.MAN被列为单独一类的原因在

于它有了一个标准IEEE802.6并被

实施。

73

3.3城域网

二、IEEE802.6标准：分布队列双总线

1.分布队列双总线(DQDB:distributed

queuedualbus)的结构

总线A的流向

头端o-

计算机

或网络

总线B的流向◊头端

74

二、IEEE802.6标准：DQDB

2.DQDB的主要特征

♦双总线中信息流向单一且两总线互为反向。

♦每总线有一“头端”，这是启动传输活动的设

备。

♦目的计算机若在发送者右方则使用上方（A）

总线，反之则使用下方（B）总线。

♦欲发送数据的站点以队列方式（即先进先出）

等候发送75

3.3城域网

三、城域网的实例

♦CATV网络——有线电视网。

♦ISDN网络——综合业务数字网。

＞窄带ISDN:数据主要集中在64kbps

信道。

＞宽带ISDN

76

3.3城域网

四、城域网实例：综合业务数字网ISDN

1.ISDN(IntegratedServicesDigital

Network):综合业务数字网

・ITU:国际电信联盟

AITU-R:无线通信部门；

AITU・T:电信标准部门；

AITU・D:开发部门。

77

三、城域网实例:ISDN

2.ISDN的基本特征

A数字网。各种原始信号都在终端设备

上转换成数字信号才能送入ISDN。

A点到点连接。由发送终端，经过数字

信道的传输，确保将信号传送到通信的

另一方终端设备。

78

2.ISDN的基本特征

A业务综合。支持包括话音、文字、

图像、数据在内的各种业务的端到

端连接。

»标准入网接口。对各种不同业务

和终端可经过同一个接口接入网络。

79

三、城域网实例：ISDN

3.ISDN的服务

♦最初目标：综合话音和非话音服务

即窄带ISDN。（1984年）

•话音服务（主要业务）的特点:

»有多个按钮的电话机与世界各地的

电话瞬间建立通话;

rA当电话铃峋时？可!即没有呼

建立时间

示呼叫方的电话号码cs

80

3.ISDN的月员务

非话音的服务

A远程用电量的读取；

A在线医疗，可自动呼叫医院；

A防盗和烟火警报，且自动呼叫警署、

消防部门，提供出事地点。

三、城域网实例：ISDN

4.ISDN的体系结构

♦中心思想:数字比特管道(digital

bitpipe)

»比特流不管来源，双向在管道

上流动;

»利用时分复用支持独立的信道。

82

4.ISDN的体系结构

4个参考点：R,S,THU

<-----------------------------1—►

「■!电信公司

U:电信公司ISDN交换机和网络终端设备NT1

的连接；

T:NT1上连接器提供给客户的连接点；

S:ISDNPBX(用户交换机，即NT2)和

ISDN终端间的接口；

R:终端适配器(TA)和非ISDN终端间(TE2)的

连接。83

大型商务应用的带PBX的ISDN的示意图

电

二y至

T公

ISDN电话信

的

幅M司

部

TA内

F司

非,缈LAN网关

终端

TE2

84

三、城域网实例:ISDN

5.ISDN的接口

♦支持由时分多路复用分隔的多个标准化信道：

A——4KHz模拟电话

B——64Kbps数字信道，用于话音或数字

C——8Kbps或16Kbps数字信道

D——16Kbps数字信道，用于带外信令

E——64Kbps数字信道，用于内部信令

H——384Kbps,1563Kbps或192Kbps数字信道

5.ISDN的接口

♦3种标准化组合

☆基本速率：2B+1D(Bl-B2)

☆主速率：23B+1D(B1〜B23)

或30B+ID(B1〜B30)

☆混合：1A+1C

三、城域网实例:ISDN

6.B-ISDN:宽带ISDN

A窄带ISDN不能满足当代用户的速率要求，其速率

比视频点播所需速率低两个数量级。

A宽带(Broadband)ISDN基本上是以155Mbps的

速率将分组从源端传到目的端。

>B-ISDN以ATM技术为基础，ATM以53B的信元

为传输单元，不是电路交换，而是分组交换，这是

交换技术的质的飞跃。

3.4广域网

一、WAN与LAN的区别

•WAN:是覆盖范围广阔，可以分布

一个国家，甚至跨国的数据通信网;

•WAN与LAN的根本区别在于规模。

WAN能连接任意多地点的任意多的

计算机，而LAN则不能。

88

3.4广域网

二、WAN的参考模型

•组成：主机+子网

A主机，又名端系统——应用部分;

A子网，又名通信子网——通信部

分（常用公用网）；

89

二、WAN的参考模型

子网技术和OSI下三层关系

X.25PLP

LAPB帧中继HDLCPPPSDLC

EIA/TIA-232EIA/TIA-449

V.24V35

HSSIG.703ELA-530

WAN子网技术

90

3.4广域网

三、WAN中的路由

•分组交换机

AWAN常采用分组交换机实现大规模扩展；

A直接与计算机相连的交换机叫外部交换机;

不连接计算机的交换机叫内部交换机；

»实质上交换机相当于一个小计算机，有处

理器、存储器和收发分组的DO设备

A交换机有一张路由表以便转发分组

三、WAN中的路由

•路由表

A路由表应具有完备性，即具有通

往所有目的地的下一站信息

A路由表应具有优化性，即所指路

径是最短路径

92

路由表举例

(A)子网结构

(B)各交换机路由表

交货机1________交［机2________交货机3________交［机4

目的地「下一站目的地|下一站目的地|下一站目的地|下一站

-

3D1((◎

/13\

2(|

\,7(3,2)2(412)

/13\

3(|

V1,733-30

/3\

4(!

\,/4(2,4)4(3,4)4-

路由表举例

(C)带缺省路由的路由表

交换机1交换机2交换机3交换机4

目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站

121(3,1)2(4,2)

*(1,3)4(2,4)2(3,2)4

*(2,3)3*(4,3)

4(3,4)

注：*表示缺省路由

94

三、WAN中的路由

•路由表的计算方法

A静态路由：交换机启动时由程序计算、设置

此后路由不改变。该方法简单，开销小，缺

乏灵活性。

»动态路由：交换机启动时由程序计算、设置

初始路由，网络改变时能随之更新，这是常

用方法。

»对路由算法的要求：正确性、简单性、强健

性、稳定性、公平性和最优性。95

3.4广域网

四、广域网之数据通信服务实例：X.25

•X.25简介

AX.25是一个以数据通信为目标的公

共数据网（PDN）,因为它以国际组

织ITU-T制定的X.25规程定义用户设

备和网络设备的接口标准，故习惯称

PDN为X.25。

96

四、X.25

•X.25的特点

»能接入各类用户设备。不分速率、码型和传输

控制规程；

»可靠性高。因为分组层提供面向连接服务，节

点机至少与另两个以上交换机相连

»多路复用。能在单一物理链路上使每个用户设

备能同时与多个用户设备通信

»流量和拥塞控制

A点对点协议，不支持广播97

四、X.25

•X.25协议分层/

AX.25定义了最低三层：物理、链路和网络层

协议

»物理层协议：定义DTE（用户设备）和

DCE（网络设备）之间传输介质的四大特性，

可采用X.21bis建议

»链路层协议：采用LAPB规程为DTE〜DCE

链路上定义了帧格式

»网络（分组）层协议：常采用PLP规程定义

分组格式98

四、X.25

・X.25网的设备

A分组交换机：支持路由选择、流量控制、

多种协议互联和网络业务。

A用户接入设备：主要是用户终端。

A传输线路：包括数字和模拟两种形式。

99

3.4广域网

五、广域网之数据通信服务实例：帧中继

•帧中继(framerelay):用于以合

理的速度和低的价格，按面向连接

方式从A向B传输比特。

100

帧中继

•帧中继存在的环境：

»早期：网络使用电话线，通信慢、模拟

信号不可靠、计算机慢且贵——复杂的协

议被用来屏蔽错误；

A目前：租用的电话线路快、数字化信息

可靠、计算机快且便宜——使用简单协议

让用户的计算机而不是让网络完成大多数

帧中继

•帧中继可被认为是虚拟的租用线路：

A实际的租用线路：用户可整天以最高速

度发送信息；

»虚拟的租用线路：数据突发可能以全速

发送，但长期的平均速率必须低于预先确

定的水平—好处：省钱。

102

帧中继

•帧中继(framerelay)与X.25的比较

帧中继也是公用数据交换网，其协议与

X.25具有基本相同之处，但也有明显差异:

AX.25强调可靠性，而帧中继着重于速

率，较前者提高十倍；

A帧中继对X.25协议作了简化，省略了

其网络层，帧中继不再是分组交换网。

103

五、帧中继

■帧中继网的组成三要素

A帧中继接入设备：用户主机、桥接器/

路由器和分组交换机等。

A帧中继交换设备：专用帧中继交换设

备和分组交换机等。

»公用帧中继业务：通过帧中继网络提

供业务，以上两种设备可通过标准帧中

继接口接入公用帧中继网。

104

五、帧中继

・帧中继网的业务应用

ALAN互连：这是帧中继的典型业务。

LAN往往会产生大量突发数据来争用网

络带宽资源，帧中继可通过动态表分配

技术允许某些用户利用其它用户的空闲

带宽。而当拥塞时能确保未超过承诺信

息速率（CIR）的用户帧可靠传输。帧

中继很适用LAN互连。

帧中继的业务应用

A图像传送：这类传送要占用很大带宽。若

用分组交换传送，时延过长，若用电路交换,

费用太高。

A虚拟专用网：即将帧中继网中若干节点划

分为一个区，设置相对独立的管理机制，在

分区内对网络资源进行管理和共享，此即虚

拟专用网。

106

3.4广域网

六、广域网之数据通信服务实例：数字数

据网DDN(dig4datanetwork)

LDDN是一种新兴网络，它利用数字信道提

供永久性电路，以传输数据信号为主，为用

户提供专用数字数据传输通道。

2.DDN的组成：数字传输电路，交叉连接复

用设备和网络管理系统。

107

六、数字数据网

3.DDN的特点

»是传输网络，不具备交换能力。

A传输速率高，时延小。

»传输质量高。全程数字传输，不必进行模/

数转换

A提供灵活连接方式。

»支持多种传输速率，在45.5bps〜1984Kbps

之间用户可灵活设置

»支持点对点、点对多、多对多方式下的话

音、传真、数据等多种业务。…

3.4广域网

七、广域网之数据通信服务矗ATM

技术

1.ATM概述

•ATM是B-ISDN的技术基础，而B-ISDN

是为统一电信网络而设计的网络传输技

术；

109

1.ATM的概述

•ATM的基本思想是把数据分割成长度

只有53B的信元（Cell）来传输，这样可

以用硬件实现信元的快速转发；

•ATM网络采用星形拓扑结构，中心机

是ATM交换机，交换机之间以光纤连接

•信元从端系统发出，经多个ATM交换

机转发，最终到达目的地

110

1.ATM的概述

•标准规定每个端系统接口基本发送速率

为155Mbps;

•ATM提供面向连接服务，采用虚线路

复用模式，在一条物理链路上可存在多

条虚连接，来共享链路带宽；

•ATM能以不同的带宽要求提供一对一，

一对多和多对多通信等多种网络服务。

111

七、ATM技术

2.虚通道（VC）和虚通路（VP）

>VC是指一条单向ATM信元传输信道，

有唯一标志符VCI

AVP是包含多条VC的信元路径，有唯一

标志符VPI

A一条物理链路有多条VP,其中的一条

VP由VPI和VCI共同确定

112

虚通道与虚通路示意图

VPI1

一物理链路

PI3

VCI2

VCI2

物理链路、VP和VC关系图

♦将虚连接分为VC和VP两个层次有益于简化网络

管理和网络数据的保密。

♦VCI和VPI都在信元头部，表示该信元所属的虚

通路

♦VC和VP可以是点到点；也可以是点到多连接，

这种方式是为视频会议等应用而设计的。113

七、ATM技术

3.ATM的连接分类

♦ATM连接分为永久虚连接和交换虚连接两类

♦永久虚连接是事先建立好的连接，相当于租用

线路

♦交换虚连接是每次使用时建立的连接（类似于

使用电话），连接的建立和拆除要使用多条消息相

互配合

♦连接的建立或拆除包括在交换机中设置或释放

为此而保留的资源，例如缓冲区、VPLVCI和带

宽值等。

114

七、ATM技术

4.ATM的拥塞控制

•ATM能提供固定速率和可变速率的业

务，在可变速率中又有实时可变和非实

时可变的速率业务，所以拥塞问题在所

难免

•拥塞是指交换机处理能力小于当前要

求转发的数据量，拥塞将造成数据传输

延迟。

115

4.ATM的拥塞控制

•ATM采用接纳控制、资源预约、数据整

形和流量监控等方法来控制拥塞。

A接纳控制，即申请一条新连接时必

须向网络提交其数据流的特征和所期

望的服务。从源端到目的端路径上的

所有ATM交换机尽力寻找能满足要求

的路由，若找到则接纳该连接请求，

否则将拒绝。该方案可防患于未然。

116

各种网络之间的服务差别

特点X.25帧中继ATM

面向连接的是日日

正常速度(Mbps)0.0641.5155

交换的日不是日

固定传送大小不是不是日

最大容量1281600可变

日日

永久VC(虚电路)是

多点播送不是不是日

117

3.5网际互连技术

一、集线器(Hub)

L概述

・Hub是局域网组中的常用设备，可

用作传输介质间的中央节点。

•Hub是一种接收单个信号再将其广

播到多个端口的电子设备。

118

1.集线器概述

•最简单的集线器能把“总线型”的连

线方式改造为“星型”方式，增强连

线的可靠性。

例如，通过把逻辑Ethernet网络连接

成物理上的星型拓扑而增加了网络的

连通性。

119

1.集线器概述

•集线器可以说是一种特殊的中继器。

•连接介质的类型：lOBase-2,lOBase-

5;10Base-T,lOOBase-T;lOBase-F,

lOOBase-F;10Broad-36o

•Hub分被动、主动和智能三大类。

120

一、集线器

2.各类Hub的性能

•被动集线器，又称共享式Hub,其

功能只简单地将收到的分组再生放

大，然后经所有端口重新广播

121

被动集线器

被动集线器的例子

•堆叠共享式集线器：可通过特殊接

□集连在有一起，等效于一个大的

Hubo而管理工作则由其中一个集

线器承担。

例如：

5个8口的Hub集连一起=1个40口的Hub

122

2.各类Hub的性能

・主动集线器，又称交换式Hub,除

具有共享Hub的功能外，还增加了

监视正在传输的数据，在发送前要

过滤每一个包，能修复某些“损坏”

的分组，对其它分组的发送重新定

时。

123

2.各类Hub的性能

・智能集线器，除具有交换式Hub的

功能外，还具有管理网络和选择网

络传输线路的能力，对与之连接的

设备的故障能查明、分析和解决

124

3.5网际互连技术

二、网桥(Bridge)

1.网桥概述

•网桥是工作在链路层上的设备,

可用于或局域网的互

连；

125

1.网桥概述

•网桥能有选择地将带有地址的信

号（帧）从一个传输介质传送到

另一个特定的介质，并能限制无

关紧要甚至有害的通信

・网桥分透明网桥和源路由网桥两

种

126

透明网桥

•透明网桥自己决定路由，常用于以

太网及令牌总线的互连

•设计思想：关心的是对用户透明，

用户只需将连接插头插入网桥，就

万事大吉。无需改动硬件和软件、

无需设置地址开关、无需装入路由

表或参数。

127