計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

目錄第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與功能1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類和應(yīng)用實(shí)訓(xùn)習(xí)題第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)2.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)2.3傳輸介質(zhì)2.4數(shù)字基帶傳輸2.5載波數(shù)字調(diào)制2.6多路復(fù)用技術(shù)2.7數(shù)據(jù)交換技術(shù)2.8差錯(cuò)控制原理實(shí)訓(xùn)習(xí)題第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念3.2OSI參考模型3.3物理層的功能和特性3.4數(shù)據(jù)鏈路層3.5網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.6傳輸層協(xié)議3.7會話層、表示層和應(yīng)用層實(shí)訓(xùn)習(xí)題第4章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)概述4.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)4.3以太網(wǎng)4.4局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)4.5虛擬局域網(wǎng)實(shí)訓(xùn)習(xí)題第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述5.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備5.3路由器工作原理與路由協(xié)議5.4TCP/IP協(xié)議實(shí)訓(xùn)習(xí)題第6章廣域網(wǎng)6.1廣域網(wǎng)概述6.2擁塞控制6.3公用交換電話網(wǎng)（PSTN）6.4X.25公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)6.5數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）6.6綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）6.7異步傳輸模式（ATM）6.8幀中繼6.9寬帶接入技術(shù)6.10Internet服務(wù)和應(yīng)用實(shí)訓(xùn)習(xí)題第7章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)配置與管理7.1網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)概述7.2WindowsServer20037.3活動目錄與用戶7.4訪問控制與權(quán)限實(shí)訓(xùn)習(xí)題第8章WindowsServer2003應(yīng)用服務(wù)器配置8.1Web服務(wù)器配置8.2FTP服務(wù)器配置8.3DNS服務(wù)器配置8.4DHCP服務(wù)器配置8.5電子郵件服務(wù)器配置實(shí)訓(xùn)習(xí)題第9章網(wǎng)絡(luò)管理9.1網(wǎng)絡(luò)管理概述9.2網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議9.3典型的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)9.4網(wǎng)絡(luò)故障的診斷與排除實(shí)訓(xùn)習(xí)題第10章網(wǎng)絡(luò)安全10.1網(wǎng)絡(luò)安全概述10.2數(shù)據(jù)加密技術(shù)10.3數(shù)字認(rèn)證技術(shù)10.4防火墻技術(shù)10.5反病毒技術(shù)10.6其他網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實(shí)訓(xùn)習(xí)題第11章網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與案例分析11.1網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)11.2VLAN配置案例11.3小型網(wǎng)絡(luò)案例11.4大、中型網(wǎng)絡(luò)案例第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述1.1.1早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1．面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2．計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)3．計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)4．高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢1．三網(wǎng)合一2．光通信技術(shù)3．IPv6協(xié)議4．寬帶接入技術(shù)5．移動通信系統(tǒng)技術(shù)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

1．計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2．通信線路和通信設(shè)備3．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議4．網(wǎng)絡(luò)軟件（1）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件（2）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與功能1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能2．資源共享1．?dāng)?shù)據(jù)通信3．分布處理4．提高兼容性和安全性1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)采用一條單根的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的結(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如，在一根電纜上連接了組成網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)或其他共享設(shè)備（如打印機(jī)等），如圖1-6所示。由于單根電纜僅支持一種信道，因此連接在電纜上的計(jì)算機(jī)和其他共享設(shè)備共享電纜的所有帶寬。連接在總線上的設(shè)備越多，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)就越慢。1.3.1總線型結(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單、靈活，易于擴(kuò)展；共享能力強(qiáng)，便于廣播式傳輸。（2）網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快，但負(fù)荷重時(shí)性能迅速下降；局部站點(diǎn)故障不影響整體，可靠性較高。但是，總線出現(xiàn)故障，則將影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。（3）易于安裝，費(fèi)用低。1.3.2環(huán)型結(jié)構(gòu)

環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如圖1-7所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備只能與它相鄰的一個(gè)或兩個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備直接通信。如果要與網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)通信，數(shù)據(jù)需要依次經(jīng)過兩個(gè)通信結(jié)點(diǎn)之間的每個(gè)設(shè)備。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)既可以是單向的也可以是雙向的。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：（1）在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單；信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實(shí)時(shí)性較好。（2）兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的路徑，簡化了路徑選擇，但可擴(kuò)充性差。（3）可靠性差，任何線路或節(jié)點(diǎn)的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測困難。星型結(jié)構(gòu)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)對點(diǎn)鏈路與中心節(jié)點(diǎn)（公用中心交換設(shè)備，如交換機(jī)、集線器等）相連，如圖1-8所示。星型網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)如果向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到中央設(shè)備，然后由中央設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到目標(biāo)結(jié)點(diǎn)。信息的傳輸是通過中心節(jié)點(diǎn)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，并且只能通過中心節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)通信。星型網(wǎng)絡(luò)是局域網(wǎng)中最常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.3.3星型結(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)簡單，便于管理和維護(hù)；易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線；結(jié)構(gòu)易擴(kuò)充，易升級。（2）通信線路專用，電纜成本高。（3）星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點(diǎn)控制與管理，中心結(jié)點(diǎn)的可靠性基本上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性。（4）中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i，且中心結(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。樹型結(jié)構(gòu)（也稱星型總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)）是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來的。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)設(shè)備都連接到一個(gè)中央設(shè)備（如集線器）上，但并不是所有的節(jié)點(diǎn)都直接連接到中央設(shè)備，大多數(shù)的節(jié)點(diǎn)首先連接到一個(gè)次級設(shè)備，次級設(shè)備再與中央設(shè)備連接。圖1-9所示的是一個(gè)星型總線網(wǎng)絡(luò)。1.3.4樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是指將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與通信線路連接成不規(guī)則的形狀，每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，或者說每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路與其他節(jié)點(diǎn)相連，如圖1-11所示。大型互聯(lián)網(wǎng)一般都采用這種結(jié)構(gòu)，如我國的教育科研網(wǎng)CERNET（圖1-12）、Internet的主干網(wǎng)都采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1.3.5網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與混合型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有以下主要特點(diǎn)：（1）可靠性高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易管理和維護(hù)；線路成本高；適用于大型廣域網(wǎng)。（2）因?yàn)橛卸鄺l路徑，所以可以選擇最佳路徑，減少時(shí)延，改善流量分配，提高網(wǎng)絡(luò)性能，但路徑選擇比較復(fù)雜。混合型結(jié)構(gòu)是由以上幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合而成的，如環(huán)星型結(jié)構(gòu)，它是令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI網(wǎng)常用的結(jié)構(gòu)。再如總線型和星型的混合結(jié)構(gòu)等。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類和應(yīng)用1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用1．辦公自動化2．電子數(shù)據(jù)交換3．遠(yuǎn)程教育4．電子銀行5．證券和期貨交易6．娛樂和在線游戲習(xí)題一、名詞解釋計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：二、填空題1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是()與()結(jié)合的產(chǎn)物。2．網(wǎng)絡(luò)”主要包含()、()()和()四個(gè)方面。3．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最主要的功能是資源共享和通信，除此之外還有()、()和提高系統(tǒng)安全與可靠性能等功能。4．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展可分為()、()、()和()四個(gè)階段。5．計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)在邏輯上可分為()和()兩大部分。6．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成主要包括()、()()和()四部分。7．最常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有()、()()、()、()和()。8．按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍的大小，可以將網(wǎng)絡(luò)分為()、()和()。9．根據(jù)所使用的傳輸技術(shù)，可以將網(wǎng)絡(luò)分為()和()。10．通信線路分為()和()兩大類，對應(yīng)于()傳輸與()傳輸。11．有線傳輸?shù)慕橘|(zhì)有()、()和()。12．無線傳輸?shù)闹饕绞桨?)、()、()、()和激光通信等。三、問答題1．列舉計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的主要對象。2．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是如何進(jìn)行負(fù)荷均衡與分布處理的？3．舉例說明計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在商業(yè)上的應(yīng)用。4．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是如何產(chǎn)生的？5．簡述什么是“通信子網(wǎng)”？什么是“資源子網(wǎng)”？第2章數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通信的目的就是傳遞信息。不同領(lǐng)域?qū)π畔⒂兄煌亩x。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為，信息是人對現(xiàn)實(shí)世界事物存在方式和運(yùn)行狀態(tài)的某種認(rèn)識，是客觀事物屬性和相互聯(lián)系特性的表現(xiàn)，反映了客觀事物的存在形式和運(yùn)動狀態(tài)。2.1.1通信系統(tǒng)的基本概念2.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的通信，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲和處理的系統(tǒng)。比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由信息源、發(fā)送設(shè)備、信道、接收設(shè)備、接收器這五部分組成，如圖2-3所示。1．發(fā)送端2．接收端3．傳輸系統(tǒng)2.1.3通信系統(tǒng)的分類1．有線信道與無線信道2．模擬信道與數(shù)字信道3．專用信道和公用信道2.1.4數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標(biāo)1．信息傳輸速率信息一詞在概念上與消息的意義相似，但是它的含義更普遍化和抽象化。信息可被理解為消息中包含有意義的內(nèi)容。信息傳輸速率簡稱傳信率，又稱為信息速率或比特率，單位為比特/秒，記為b/s或bps。例如，每秒傳送1600個(gè)位，則它的比特率為1600bps。1948年，香農(nóng)（Shannon）用信息論的理論推導(dǎo)出帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道極限信息傳輸速率。當(dāng)用此速率進(jìn)行傳輸時(shí)，可以做到不產(chǎn)生差錯(cuò)。如用公式表示，則信道的極限信息傳輸速率C可表達(dá)為：

C=Wlog2（1+S/N）bps（2-1）式中：W——信道的帶寬（以Hz為單位）；S——信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N——信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。公式（2-1）就是著名的香農(nóng)公式。公式表明，信道的帶寬或信道中的信噪比越大，則信息的極限傳輸速率就越高。2．碼元傳輸速率為了提高信號傳輸效率，我們總是希望在一定的時(shí)間內(nèi)能夠傳輸盡可能多的碼元。但任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號時(shí)會產(chǎn)生各種失真及帶來多種干擾。圖2-6給出了數(shù)字信號通過實(shí)際的信道會引起輸出波形失真的示意圖?？梢钥闯?，當(dāng)失真不嚴(yán)重時(shí)（圖2-6（a）），在輸出端還可根據(jù)已失真的輸出波形還原出發(fā)送碼元來。但當(dāng)失真嚴(yán)重時(shí)（圖2-6（b）），在輸出端就很難判斷這個(gè)信號在什么時(shí)候是1，在什么時(shí)候是0。碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信號傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，在信道的輸出端的波形失真就越嚴(yán)重。3．誤碼率和誤比特率誤碼率又稱碼元差錯(cuò)率的比例，即誤碼率是衡量系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。如公式（2-3）。誤碼率=傳輸中發(fā)生差錯(cuò)的碼元數(shù)/傳輸總碼元數(shù)（2-3）在二進(jìn)制傳輸中，誤碼率也稱誤比特率。如公式（2-4）。誤比特率=傳輸出錯(cuò)的比特?cái)?shù)/傳輸?shù)目偙忍財(cái)?shù)（2-4）4．信道帶寬與信道容量信道帶寬是指信道中傳輸?shù)男盘栐诓皇д媲闆r下所占用的頻率范圍，單位用赫茲（Hz）表示。信道帶寬是由信道的物理特性所決定的，例如，電話線路的頻率范圍是300～3400Hz，則它的帶寬范圍也是300～3400Hz。信道容量是衡量一個(gè)信道傳輸數(shù)字信號的重要參數(shù)，信道容量是指單位時(shí)間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財(cái)?shù)，用比特每秒（bit/s）表示。當(dāng)傳輸速率超過信道的最大信號速率時(shí)會產(chǎn)生失真。2.2數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)通信按照所使用的信道數(shù)，可以分為兩種：串行通信和并行通信。在計(jì)算機(jī)中，通常是用8位二進(jìn)制代碼來表示一個(gè)字符。數(shù)據(jù)通信中，人們可以按圖2-7（a）所示的方式。傳送每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按由低位到高位順序依次發(fā)送的方式稱為串行通信。如圖2-7（b）所示，可以利用多條并行通信線路。將表示一個(gè)字符的8位二進(jìn)制代碼同時(shí)通過8條對應(yīng)通信信道發(fā)送出去，每次發(fā)送一個(gè)字符代碼，這種工作方式稱為并行通信。2.2.1串行通信與并行通信2.2.2單工、半雙工與全雙工通信1．單工通信2．半雙工通信3．全雙工通信2.2.3數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐郊夹g(shù)

同步是數(shù)字通信中必須解決的一個(gè)問題。所謂同步，就是要求通信收發(fā)雙方在時(shí)間基準(zhǔn)上保持一致。為保證發(fā)送端發(fā)送的信號能夠被接收端正確的接收，接收端不但要知道發(fā)送端發(fā)出的一組二進(jìn)制位的開始與結(jié)束，還需知道每一位所持續(xù)的時(shí)間，這樣才能做到用合適的采樣頻率采樣所接收到的數(shù)據(jù)。1．位同步（bitsynchronous）2．字符同步（charactersynchronous）2.3傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是由大量銅線電纜和光纖電纜以及無線連接組成的。隨著對更快速的數(shù)據(jù)傳輸需要不斷增長，通信電纜電路和無線網(wǎng)絡(luò)極大擴(kuò)展了。在這些不同介質(zhì)上傳輸數(shù)據(jù)的方法也得到了發(fā)展。在當(dāng)今兩項(xiàng)最偉大的改進(jìn)中，數(shù)據(jù)在雙絞線上的傳輸速度已經(jīng)達(dá)到100Mbps，而且光纖電纜還可以走入桌面，使工作站中要求高的應(yīng)用程序（如多媒體）通信速度可超過100Mbps。目前有四種基本的介質(zhì)類型：同軸電纜、雙絞線、光纖電纜和無線技術(shù)。各種介質(zhì)都有各自的特點(diǎn)，適用于某特定類型的網(wǎng)絡(luò)。最常用的是雙絞線；同軸電纜也很常用，但更主要應(yīng)用在原來的LAN中；光纖電纜通常用于連接要求高速存取的計(jì)算機(jī)，及在不同樓層和建筑物間連接網(wǎng)絡(luò)；無線技術(shù)則用于使用電纜連接困難或昂貴的環(huán)境下。選擇最佳介質(zhì)時(shí)，要充分考慮各種類型的介質(zhì)能力和局限性，其包含的因素如下：（1）數(shù)據(jù)傳輸速度。（2）距離要求。（3）在某網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的使用。（4）要求的其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。（5）安裝的靈活性和方便性。（6）可防止外界干擾。（7）電纜和電纜組件的成本。（8）升級選擇。2.3.1有線傳輸介質(zhì)1．同軸電纜（1）粗同軸電纜（2）細(xì)同軸電纜2．雙絞線（1）屏蔽雙絞線（2）非屏蔽雙絞線3．光纖電纜4．不同傳輸介質(zhì)的比較有線傳輸不僅需要鋪設(shè)傳輸線路，而且連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備也不能隨意移動。而采用無線傳輸媒體，則不需要鋪設(shè)傳輸線，允許終端設(shè)備在一定范圍內(nèi)移動，非常適合邊遠(yuǎn)山區(qū)、湖泊灘地等難于鋪設(shè)傳輸線的地方。同時(shí)也為大量便攜式終端設(shè)備入網(wǎng)提供了條件，這里簡單介紹一些最常用的無線介質(zhì)：微波、紅外線、激光。2.3.2無線傳輸介質(zhì)2.4數(shù)字基帶傳輸雖然數(shù)字化已成為當(dāng)今的趨勢，但這并不等于說使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和數(shù)字信號就一定是先進(jìn)的，而使用模擬數(shù)據(jù)和模擬信號就一定是落后的。數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)數(shù)字的還是模擬的，由所產(chǎn)生數(shù)據(jù)性質(zhì)決定的。例如，我們說話時(shí)，聲音大小是連續(xù)變化的，因此運(yùn)送話音信息的聲波就是模擬數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)必須轉(zhuǎn)換成為信號才能在媒體上傳輸。可是有的傳輸媒體只適合于傳送模擬信號，因此即使數(shù)據(jù)是數(shù)字形式的，有時(shí)我們?nèi)砸獙?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號方能在這種媒體上傳輸。將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程叫做調(diào)制。如果網(wǎng)絡(luò)的傳輸信道都是合適于傳送數(shù)字信號，那么PC機(jī)輸出的數(shù)字比特流就沒有必要再轉(zhuǎn)換為模擬信號了?，F(xiàn)在因?yàn)橐褂靡欢坞娫捰脩艟€，所以必須使用調(diào)制解調(diào)器將PC機(jī)輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。在公用電話網(wǎng)中，在交換機(jī)之間的中繼線路大都已經(jīng)數(shù)字化了。因此模擬信號還必須轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號才能在數(shù)字信道上傳輸。等信號要進(jìn)入接收端的用戶線時(shí)，數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換為模擬信號。最后經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號進(jìn)入接收端的計(jì)算機(jī)（叫做解調(diào)），經(jīng)計(jì)算機(jī)處理，恢復(fù)成正文。一般說來，模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換為模擬信號或數(shù)字信號。因此我們有以下四種情況：（1）模擬數(shù)據(jù)、模擬信號，最早的電話系統(tǒng)就是這樣的。（2）模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號，采用脈沖編碼調(diào)制PCM技術(shù)，將模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成數(shù)字形式后，就可以使用先進(jìn)的數(shù)字傳輸和交換設(shè)備。（3）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、模擬信號，因?yàn)橛行﹤鬏斆襟w只適合于傳播模擬信號，譬如光纖和無線信道。使用這樣的信道時(shí)，必須將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)變換為模擬信號后才能傳輸。（4）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)、數(shù)字信號，采用數(shù)字基帶信號編碼技術(shù)把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼成數(shù)字信號的設(shè)備比起從數(shù)字到模擬的調(diào)制設(shè)備更簡單，更廉價(jià)。圖2-20給出了模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號的示意圖。2.4.1數(shù)字基帶信號編碼

對于傳輸數(shù)字信號來說，最常用的方法是用不同電平來表示兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)字，即數(shù)字信號由隨機(jī)脈沖組成。對于不同基帶傳輸系統(tǒng)，由于信道特性及指標(biāo)不同采用不同的脈沖波形，其中最常用的數(shù)字信號波形是矩形脈沖波形。1．不歸零編碼NRZ（Non-Return-Zero）2．曼徹斯特編碼（ManchesterEncoding）3．差分曼徹斯特編碼（DifferentialManchesterEncoding）如果要用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸模擬信號，則應(yīng)該包括以下三個(gè)步驟：（1）在信號發(fā)送端將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，即?！獢?shù)轉(zhuǎn)換；（2）用數(shù)字通信系統(tǒng)傳輸轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號；（3）在接收端將接收到的數(shù)字信號還原為模擬信號，即數(shù)—模轉(zhuǎn)換。1．脈沖編碼調(diào)制PCM2.4.2模擬信號數(shù)字化2．模擬信號數(shù)字化過程2.5載波數(shù)字調(diào)制基帶傳輸距離一般不超過2km，因此不適合長距離傳輸。實(shí)際通信中不少信道都不能直接傳輸基帶信號，必須首先用數(shù)字基帶信號對載波進(jìn)行調(diào)制，才能在信道中傳輸。所謂調(diào)制，是指用數(shù)字基帶信號去控制載波波形某個(gè)參量，使這個(gè)參量隨基帶信號的變化而變化。常見的調(diào)制方法有振幅調(diào)制（Amplitude-ShiftKeying，ASK）、頻率調(diào)制（Frequency-ShiftKeying，F(xiàn)SK）和相位調(diào)制（Phase-ShiftKeying，PSK）。

在將數(shù)字信號變換成模擬信號的調(diào)制過程中，選擇某頻率的正弦信號S（t）作為載波，用它運(yùn)載要傳送的數(shù)字信號，該載波信號可表示為公式（2-5）：

S(t)=Asin(ωt+φ)（2-5）其中，A表示振幅，ω表示角頻率，φ表示相位。2.5.1振幅調(diào)制（ASK）振幅調(diào)制保持載波S（t）的角頻率ω和相位φ不變，通過改變載波信號的幅度來表示信號“1”和“0”。數(shù)字信號可以是二進(jìn)制也可以是多進(jìn)制的。當(dāng)數(shù)字基帶信號為二進(jìn)制時(shí)，則為二進(jìn)制振幅調(diào)制。通常用載波的最大幅度表示信號“1”，載波的幅度為0時(shí)表示信號“0”，見公式（2-6）。幅度調(diào)制的波形如圖2-27所示。S(t)=Asin(ωt+φ),信號“1”S(t)=0,信號“0”（2-6）2.5.2頻率調(diào)制（FSK）頻率調(diào)制保持載波S（t）的振幅A和相位φ不變，通過改變載波信號的角頻率ω來表示信號“1”和“0”。傳送信號“1”時(shí)，載波的角頻率為ω1，傳送信號“0”時(shí)，載波的角頻率為ω2。即公式（2-7）。

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

頻率調(diào)制的波形如圖2-28所示。相位調(diào)制是保持載波S（t）的振幅A和頻率ω不變，用載波信號的相位值φ表示信號“1”和“0”。例如，使載波的相位相差180°。傳輸?shù)男盘枮椤?”時(shí)，載波的相位為0°；傳輸?shù)男盘枮椤?”時(shí)，載波的相位為180°，如公式2-8。即相位調(diào)制的波形如圖2-29所示。

S(t)=Asin(ωt+0°)，信號“1”S(t)=Asin(ωt+180°)，信號“0”（2-8）2.5.3相位調(diào)制（PSK）當(dāng)信號狀態(tài)數(shù)大于2時(shí)稱為多進(jìn)制信號。一個(gè)多進(jìn)制的符號可以代表log2（碼元）個(gè)二進(jìn)制符號。例如，四進(jìn)制中有4個(gè)碼元，每個(gè)碼元可以代表2個(gè)二進(jìn)制符號，即每個(gè)碼元可以表示為00、01、10、11。采用多進(jìn)制調(diào)制可以在相同的碼元速率下提高信息傳輸速率，常用的多進(jìn)制相位調(diào)制還有四相調(diào)制、八相調(diào)制等。當(dāng)數(shù)據(jù)為010010時(shí)，以調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相三種不同的調(diào)制技術(shù)產(chǎn)生的波形如圖2-30所示。2.6多路復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）是指載波帶寬被劃分為多種不同頻帶的子信道，每個(gè)子信道可以并行傳送一路信號的技術(shù)。FDM常用于模擬傳輸?shù)膶拵ЬW(wǎng)絡(luò)中。頻分多路復(fù)用原理如下，如圖2-32所示。2.6.1頻分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用以信道傳輸時(shí)間作為分割對象，通過為多個(gè)信道分配互不重疊的時(shí)間片的方法來實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用。因此，時(shí)分多路復(fù)用更適合于數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的傳輸。FDM與TDM的特性比較見表2-2。2.6.2時(shí)分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用TDM將信道用于傳輸?shù)臅r(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)間片，每個(gè)用戶分得一個(gè)時(shí)間片，在其占有的時(shí)間片內(nèi)，用戶使用通信信道的全部帶寬，如圖2-33所示?，F(xiàn)在的數(shù)字傳輸系統(tǒng)都是采用脈碼調(diào)制PCM（PulseCodeModulation）體制。PCM有兩個(gè)互不兼容的國際標(biāo)準(zhǔn)，即北美的24路PCM，簡稱為T1和歐洲的30路PCM，簡稱為E1。我國采用的是歐洲的E1標(biāo)準(zhǔn)，E1的一個(gè)時(shí)分復(fù)用幀共劃分32個(gè)相等的時(shí)隙，因此整個(gè)32個(gè)時(shí)隙共用256bit，每秒傳送8000個(gè)幀，PCM一次群的數(shù)據(jù)率就是2.048Mbps。時(shí)分多路子復(fù)用又可分為以下兩類：同步時(shí)分多路復(fù)用和異步時(shí)分多路復(fù)用。光波分復(fù)用（WavelengthDivisionMultiplexing，WDM）指在一根光纖上使用不同的波長同時(shí)傳送多路光波信號的一種技術(shù)，應(yīng)用于光纖信道。實(shí)際上波分復(fù)用也是頻分多路復(fù)用的方法。波分多路復(fù)用的工作原理如圖2-36所示。2.6.3波分多路復(fù)用在圖2-36所爾波分多路復(fù)用系統(tǒng)中，從光纖1進(jìn)入的光波將傳送到光纖3，從光纖2進(jìn)入的光波將傳送到光纖4。這種波分復(fù)用系統(tǒng)是固定的，因此從光纖1進(jìn)入的光波就不能傳送到光纖4。交換式的波分復(fù)用系統(tǒng)中，可以有多條輸入與輸出光纖。典型的交換式波分復(fù)用系統(tǒng)中，所有的輸入光纖與輸出光纖都連接到無源的星型的中心福合器。每條輸入光纖的光波能量通過中心福合器分送別n個(gè)輸出光纖中。這樣，一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的交換式波分復(fù)用系統(tǒng)就可以支持?jǐn)?shù)百條光纖信道的多路復(fù)用。在未來的高速光纖網(wǎng)絡(luò)中，將會有廣泛的應(yīng)用前景。碼分多路復(fù)用又稱為碼分多址（CodingDivisionMultiplexingAccess，CDMA），它也是一種共享信道的方法。每個(gè)用戶可在同一時(shí)間使用同樣頻帶進(jìn)行通信，但使用的是基于碼型的分割信道的方法，即每個(gè)用戶分配一個(gè)地址碼，各個(gè)碼型互不重疊，通信各方之間不會相互干擾，且抗干擾能力強(qiáng)。CDMA技術(shù)主要用于無線通信系統(tǒng)，特別是移動通信系統(tǒng)。它不僅能提高通信的話音質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃砸约皽p少干擾對通信影響，而且增大了通信系統(tǒng)的容量。2.6.4碼分多路復(fù)用2.7數(shù)據(jù)交換技術(shù)電路交換（CircuitSwitching）方式與電話方式的工作過程很類似。兩臺計(jì)算機(jī)通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先在通信子網(wǎng)中建立一個(gè)實(shí)際的物理線路連接，典型的線路交換過程如圖2-37所示。2.7.1電路交換2．?dāng)?shù)據(jù)傳輸階段3．線路釋放階段電路交換方式的通信過程分三個(gè)階段：1．線路建立階段存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式（StoreandForwardSwitching）與線路交換方式的主要區(qū)別表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）是否是報(bào)文分組進(jìn)入通信子網(wǎng)。（2）通信子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，具有存儲、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能。2.7.2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換方式可以分為以下兩類：報(bào)文交換（MessageSwitching）和報(bào)文分組交換（PackedSwitching）。相應(yīng)的，利用存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換原理傳送數(shù)據(jù)時(shí)，被傳送的數(shù)據(jù)單元分為兩類：報(bào)文（Message）和報(bào)文分組（Packed）。如果在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不管發(fā)送數(shù)據(jù)是多少，都把它當(dāng)做一個(gè)邏輯單元，就可以在發(fā)送的數(shù)據(jù)上加上目的地址、源地址與控制信息，按一定的格式打包后組成一個(gè)報(bào)文（message）。而另一種方法是限制數(shù)據(jù)的最大長度（典型的最大長度是1000或幾千比特）。在發(fā)送站將一個(gè)長報(bào)文分成多個(gè)報(bào)文分組（packet），在接收站再將多個(gè)報(bào)文分組按順序重新組織成一個(gè)長報(bào)文。報(bào)文分組通常也被稱為分組。報(bào)文與報(bào)文分組結(jié)構(gòu)的區(qū)別如圖2-38所示。由于分組長度較短，在傳輸出錯(cuò)時(shí)，檢錯(cuò)容易并且重發(fā)花費(fèi)的時(shí)間較少，這就有利于提高存儲轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的存儲空間利用率與傳輸效率。因此成為當(dāng)今公用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)中主要的交換技術(shù)，這一類通信子網(wǎng)被稱為分組交換網(wǎng)。1．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)交換方式數(shù)據(jù)報(bào)方式分組交換過程為，如圖2-39所示。2．虛電路交換方式虛電路交換方式將數(shù)據(jù)報(bào)方式與電路交換方式結(jié)合起來，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。虛電路交換方式的工作過程如圖2-40所示。2.7.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)簡單比較為了便于理解與區(qū)別，首先從大的分類上進(jìn)行比較，那就是“電路交換”與“存儲交換”的比較。1．“存儲交換”方式與“電路交換”方式的主要區(qū)別在存儲交換方式中發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址和控制信息按照一定格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元進(jìn)入通信子網(wǎng)。通信子網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，它負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯(cuò)校驗(yàn)、存儲、路選和轉(zhuǎn)發(fā)功能，在電路交換方式中以上功能均不具備。②由于通信子網(wǎng)中的通信控制處理機(jī)可以存儲報(bào)文（或報(bào)文分組），因此多個(gè)報(bào)文（或報(bào)文分組）可以共享通信信道，線路利用率高；存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：①通信子網(wǎng)中通信控制處理機(jī)具有路選功能，可以動態(tài)選擇報(bào)文（或報(bào)文分組）通過通信子網(wǎng)的最佳路徑，同時(shí)可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率；③通過通信控制處理機(jī)，可以對不同通信速率的線路進(jìn)行速率轉(zhuǎn)換。也可以對不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行變換；

④報(bào)文（或報(bào)文分組）在通過通信子網(wǎng)中的每個(gè)通信控制處理機(jī)時(shí)檢查與糾錯(cuò)處理，可以減少傳輸錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)可靠性。2．電路交換與分組交換的比較（1）從分配通信資源方式上看電路交換方式靜態(tài)地事先分配線路，造成線路資源的浪費(fèi)，并導(dǎo)致接續(xù)時(shí)的困難。而分組交換方式可動態(tài)地分配線路，提高了線路的利用率，由于使用內(nèi)存來暫存分組，會出現(xiàn)因?yàn)閮?nèi)存資源耗盡，而中間節(jié)點(diǎn)不得不丟棄接到的分組的現(xiàn)象。（2）從用戶的靈活性方面看電路交換的信息傳輸是全透明的。用戶可以自行定義傳輸信息的內(nèi)容、速率、體積和格式等，可以同時(shí)傳輸語音、數(shù)據(jù)和圖像等。分組交換的信息傳輸則是半透明的，用戶必須按照分組設(shè)備的要求使用基本的參數(shù)。（3）從收費(fèi)方面看電路交換網(wǎng)絡(luò)的收費(fèi)僅限于通信的距離和使用的時(shí)間。分組交換網(wǎng)絡(luò)的收費(fèi)則考慮傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)和連接的時(shí)間。以上三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)總結(jié)如下：電路交換：在數(shù)據(jù)傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前該通路將一直被一對用戶完全占有。報(bào)文交換：報(bào)文從發(fā)送方傳送到接收方采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的方式。分組交換：此方式與報(bào)文交換類似，但報(bào)文被分成組傳送，并規(guī)定了分組的最大長度，到達(dá)目的地后需重新將分組組裝成報(bào)文。它們之間的交換原理綜合比較如圖2-41所示。2.8差錯(cuò)控制原理2.8.1差錯(cuò)產(chǎn)生及類型2.8.2差錯(cuò)控制編碼差錯(cuò)控制是指數(shù)據(jù)通信過程中發(fā)現(xiàn)、檢測差錯(cuò)，對差錯(cuò)進(jìn)行糾正，從而把差錯(cuò)限制在數(shù)據(jù)傳輸所允許的盡可能小的范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。在數(shù)據(jù)傳輸中，沒有差錯(cuò)控制的傳輸信道是不可靠的。

差錯(cuò)控制編碼是用來實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制的編碼。檢錯(cuò)碼是能自動發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的編碼。糾錯(cuò)碼是既能發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，又能自動糾正錯(cuò)誤的編碼。糾錯(cuò)碼也稱抗干擾編碼，方法是在所要傳送的數(shù)據(jù)序列中按一定的規(guī)則加入一些新的碼元，使這些多余碼元與信息碼之間有一定的關(guān)系，符合一定的規(guī)律，從而使碼元之間產(chǎn)生某種相關(guān)性。2.8.3差錯(cuò)控制方法(1)前向糾錯(cuò)(2)反饋重發(fā)糾錯(cuò)(3)混合糾錯(cuò)

習(xí)題一．填空題1．()是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的表現(xiàn)形式。2．?dāng)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)由()、()、()、()、()等幾部分組成。3．按照所傳輸信號類型的不同，數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)分為()和()兩種類型。4．信號傳輸方式分為()、()、()等3種類型。5．通信雙方交換數(shù)據(jù)需要在高度協(xié)同的動作下進(jìn)行，彼此間傳輸數(shù)據(jù)的速率、每個(gè)比特的持續(xù)時(shí)間和間隔都必須相同，這是靠()實(shí)現(xiàn)的。6．發(fā)送端將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號變換成模擬數(shù)據(jù)信號過程稱為()；接收端將模擬數(shù)據(jù)信號還原成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號的過程稱為()。7．多路復(fù)用技術(shù)分為()、()、()等幾種類刑。8．?dāng)?shù)據(jù)交換技術(shù)分為()、()、()等幾種類型。二．選擇題1．在（）方式中，同一報(bào)文中的分組可以由不同的傳輸路徑通過通信子網(wǎng)。A．電路交換B．虛電路C．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)D．報(bào)文2．（）是指在一條通信線路中可以雙向傳輸數(shù)據(jù)的方法。A．單工通信B．半雙工通信C．全雙工通信D．同步通信3．頻移鍵控法通過改變載波信號的（）表示數(shù)據(jù)信號1、0。A．振幅B．頻率C．相位D．波長4．以下幾種編碼方式中，（）包含時(shí)鐘信息。A．不歸零編B．曼徹斯特編碼C．脈沖編碼D．二進(jìn)制編碼5．現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是建立在（）技術(shù)基礎(chǔ)上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。A．分組交換B．報(bào)文交換C．電路交換D．幀中繼三．簡答題1．?dāng)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)由哪些功能部件組成，說明各功能部件的作用。2．簡述信息、數(shù)據(jù)和信號的含義及它們之間的關(guān)系。3．簡述波特和比特這兩單位所表示的是什么量以及它們之間的關(guān)系。4．?dāng)?shù)字信號與模擬信號有哪些區(qū)別?5．畫出比特流為1011010的不歸零編碼和曼徹斯特編碼。6．對于帶寬為6kHz的信道，信噪比為20dB的信道，當(dāng)其用于發(fā)送二進(jìn)制信號時(shí)，它的最大數(shù)據(jù)傳輸率是多少？7．已知CRC生成多項(xiàng)式為P（X）=X4+X2+1，設(shè)要傳送的二進(jìn)制序列為1011011，請計(jì)算校驗(yàn)碼。

8．某通信系統(tǒng)采用CRC校驗(yàn)，生成多項(xiàng)式為P（X）=X4+X3+1，目的節(jié)點(diǎn)收到的二進(jìn)制序列為110101001。請判斷傳輸過程中是否出現(xiàn)差錯(cuò)?9．常用的復(fù)用技術(shù)有哪些?10．?dāng)?shù)字通信有哪些同步方式？11．何謂單工通信、半雙工通信、全雙工通信?12．?dāng)?shù)據(jù)交換技術(shù)如何分類?說明它們各自的技術(shù)特點(diǎn)。13．報(bào)文交換技術(shù)與分組交換比較；虛擬線路傳輸與數(shù)據(jù)報(bào)傳輸比較。14．常用的傳輸介質(zhì)都有哪些?簡述各自的特征。選擇傳輸介質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮哪些因素?第3章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議3.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念3.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

體系結(jié)構(gòu)是研究系統(tǒng)各部分組成及相互關(guān)系的技術(shù)科學(xué)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層配對結(jié)構(gòu)，定義和描述了一組用于計(jì)算機(jī)及其通信設(shè)施之間互連的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的集合。遵循這組規(guī)范可以方便地實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)設(shè)備之間的通信。所謂網(wǎng)絡(luò)體系就是為了完成計(jì)算機(jī)間的通信合作，把每臺計(jì)算機(jī)互連的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口及服務(wù)，將這些同層進(jìn)程通信的協(xié)議以及相鄰層的接口統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。1．協(xié)議2．實(shí)體3．接口3.1.3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（Architecture）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。協(xié)議層次化不同于程序設(shè)計(jì)中模塊化的概念。在程序設(shè)計(jì)中，各模塊可以相互獨(dú)立、任意拼裝或者并行。而層次則一定有上下之分，它是依數(shù)據(jù)流的流動而產(chǎn)生的。組成不同計(jì)算機(jī)同等層的實(shí)體稱為對等進(jìn)程。對等進(jìn)程功能必須完全一致，且采用相同的協(xié)議。3.2OSI參考模型3.2.1OSI參考模型的制定

1．OSI參考模型的提出2．OSI參考模型的結(jié)構(gòu)OSI/RM中的基本概念1．實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)2．ISO/OSI的工作過程3．面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)4．服務(wù)原語3.2.3OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

1．TCP/IP體系結(jié)構(gòu)與OSI/RM層次之間的對應(yīng)關(guān)系TCP/IP體系結(jié)構(gòu)由一系列協(xié)議構(gòu)成，其中傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol，TCP）和因特網(wǎng)協(xié)議（InternetProtocol，IP）是最重要的兩個(gè)協(xié)議，因此就把該體系結(jié)構(gòu)稱為TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)際層、運(yùn)輸層和應(yīng)用層4層，它同樣遵循關(guān)于體系結(jié)構(gòu)的原理。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)與OSI/RM層次之間的對應(yīng)關(guān)系如圖3-8所示。TCP/IP模型和ISO/OSI模型有許多相似之處，兩種模型中都包含能提供可靠的進(jìn)程之間端到端傳輸服務(wù)的傳輸層，而在傳輸層之上是面向用戶應(yīng)用的傳輸服務(wù)。2．TCP/IP協(xié)議集TCP是由一系列協(xié)議組成的，它是一套分層的通信協(xié)議模型及協(xié)議集內(nèi)部的依賴關(guān)系如圖3-9所示。3.3物理層的功能和特性在建立網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)以確保通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方面，美國和許多國際組織發(fā)揮了重要的作用。這些組織包括：※美國國家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（ANSI）?！鶉H通信聯(lián)盟（ITU）?！姎怆娮庸こ處焻f(xié)會（IEEE）?！鶉H標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）?！娮庸I(yè)聯(lián)合會（EIA）和相關(guān)的通信工業(yè)聯(lián)合會（TIA）。※Internet協(xié)會（ISOC）和相關(guān)的Internet工程任務(wù)組（IETF）。1．物理層定義物理層是OSI分層結(jié)構(gòu)體系中最重要最基礎(chǔ)的一層。它是建立在通信媒體基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的物理接口。要指出的是，物理層并不是指連接計(jì)算機(jī)的具體物理設(shè)備或具體的傳輸媒體，而是指在物理媒體之上的為上一層提供一個(gè)傳輸原始比特流的物理連接。3.3.1物理層功能2．物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)物理層是為高層實(shí)現(xiàn)位流傳輸?shù)奈锢硗ǖ溃ǖ赖慕M成包括連接兩個(gè)物理實(shí)體之間的傳輸介質(zhì)、傳輸位流（或碼元）所必需的設(shè)施、物理層中的中繼設(shè)備、互連數(shù)據(jù)電路等。物理層向數(shù)據(jù)鏈路層提供下列服務(wù)：（1）物理建立、連接與釋放（2）物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（3）通報(bào)故障與差錯(cuò)3．物理層要解決的主要問題（1）數(shù)據(jù)信號傳輸（2）接口設(shè)計(jì)（3）實(shí)現(xiàn)位操作（4）信號傳輸規(guī)程3.3.2物理層特性物理層協(xié)議（面向通信的協(xié)議通常也稱為通信規(guī)程）與具體的物理設(shè)備、傳輸媒體和通信手段有關(guān)。物理層許多協(xié)議是在OSI模型公布之前制定的，并為眾多廠商接受和采納，這些物理層協(xié)議與OSI的嚴(yán)格要求相比有一定的差距。因?yàn)樗鼈兗葲]有按照OSI那樣嚴(yán)格的分層來制定，也沒有像OSI那樣將服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范區(qū)分開來，因此對物理層協(xié)議就不便利用OSI術(shù)語加以闡述，只能將物理層實(shí)現(xiàn)的主要功能描述為與傳輸媒體接口有關(guān)的一些持性，物理層就是通過這4個(gè)特性作用，在數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE（DataCircuit-terminatingEquipment）之間實(shí)現(xiàn)物理通路連接。2．電氣特性3．功能特性4．規(guī)程特性標(biāo)準(zhǔn)化的DTE/DCE接口包括以下4個(gè)方面的特性。1．機(jī)械特性3.3.3常用物理層標(biāo)準(zhǔn)

1．EIARS-232-C和EIARS-232-D2．RS-449、RS-422-A和RS-423-A3．CCITTX.21數(shù)字接口3.4數(shù)據(jù)鏈路層3.4.1數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念前面已多次使用過“鏈路”和“數(shù)據(jù)鏈路”這兩個(gè)術(shù)語?！版溌贰焙汀皵?shù)據(jù)鏈路”并不是一回事。鏈路（1ink）就是一條無源的點(diǎn)到點(diǎn)的物理線路段。中問沒有任何其他的交換結(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)，兩個(gè)計(jì)算機(jī)之間的通路往往是由許多的鏈路串接而成，可見一條鏈路只是一條通路的一個(gè)組成部分。數(shù)據(jù)鏈路（datalink）則是另一個(gè)概念，這是因?yàn)楫?dāng)需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時(shí)，除了必須有一條物理線路外還必須有一些必要的通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能如下：（1）幀定界（2）鏈路管理（3）流量控制（4）差錯(cuò)控制（5）透明傳輸（6）區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)和控制信息（7）尋址3.4.2停止等待協(xié)議1．完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸當(dāng)兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信時(shí)，應(yīng)用進(jìn)程要將數(shù)據(jù)從應(yīng)用層逐層往下傳，經(jīng)物理層到達(dá)通信線路。通信線路將數(shù)據(jù)傳到遠(yuǎn)端主機(jī)的物理層后再逐層向上傳。最后由應(yīng)用層交給遠(yuǎn)程的應(yīng)用進(jìn)程。但現(xiàn)在為了把主要精力放在數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議上，可以采用一個(gè)簡化的模型，如圖3-13）。即把數(shù)據(jù)鏈路層以上的各層用一個(gè)主機(jī)來代替，而物理層和通信線路則等效成一條簡單的數(shù)據(jù)鏈路。在發(fā)方和收方數(shù)據(jù)鏈路層分別有一個(gè)發(fā)送緩存和接收緩存，若進(jìn)行全雙工通信，則在每一方都要同時(shí)設(shè)有發(fā)送緩存和接收緩存。緩存就是一個(gè)存儲空間，它是必不可少的。這是因?yàn)樵谕ㄐ啪€路上數(shù)據(jù)是以比特流形式串行傳輸?shù)模谟?jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)傳輸則是以字節(jié)（或若干個(gè)字節(jié)）為單位并行傳輸?shù)摹?．具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議3．實(shí)用停止等待協(xié)議這就是說傳輸數(shù)據(jù)的信道不能保證使所傳的數(shù)據(jù)不產(chǎn)生差錯(cuò)，并且還需要對數(shù)據(jù)的發(fā)送端進(jìn)行流量控制。3.4.3連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理

用圖3-16所示的簡單例子來討論連續(xù)ARQ協(xié)議的工作原理，它的要點(diǎn)就是在發(fā)送完一個(gè)數(shù)據(jù)幀后，不是停下來等待確認(rèn)幀，而是可以連續(xù)再發(fā)送若干個(gè)數(shù)據(jù)幀。如果這時(shí)收到了接收端發(fā)來的確認(rèn)幀，那么還可以接著發(fā)送數(shù)據(jù)幀，由于減少了等待時(shí)間，整個(gè)通信的吞吐量就提高了。如圖3-16所示，結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)幀，當(dāng)結(jié)點(diǎn)A發(fā)完0號幀后，不是停止等待，而是繼續(xù)發(fā)送后續(xù)的1號幀、2號幀等，A每發(fā)送完一幀就要為該幀設(shè)置超時(shí)計(jì)時(shí)器。由于連續(xù)發(fā)送了許多幀，所以確認(rèn)幀必須要指明是對哪一幀進(jìn)行確認(rèn)。圖3-16中，ACKn表示對第（n-1）號幀的確認(rèn)，這表示對發(fā)送方說，“我已正確收到了第（n-1）號幀，下一次我期望收到第n號幀”。1．HDLC協(xié)議概述計(jì)算機(jī)通信的早期人們就發(fā)現(xiàn)，對于經(jīng)常產(chǎn)生誤碼的實(shí)際鏈路，只要加上合適的控制規(guī)程，就可以使通信變?yōu)楸容^可靠。那時(shí)ARPANET和IBM公司分別使用了各自的控制規(guī)程，它們分別是IMP-IMP協(xié)議和BSC規(guī)程。這些規(guī)程都是數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。3.4.4面向比特的鏈路控制規(guī)程HDLC2．HDLC的幀結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)傳送是以幀為單位。一個(gè)幀的結(jié)構(gòu)具有固定的格式，見圖3-17。從網(wǎng)絡(luò)層交下來的分組變成為數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)。這就是圖3-17中的信息字段，信息字段的長度沒有具體規(guī)定，數(shù)據(jù)鏈路層在信息字段的頭尾各加上24bit的控制信息，這樣就構(gòu)成了一個(gè)完整的幀。3.4.5點(diǎn)對點(diǎn)協(xié)議PPP

PPP主要由以下幾部分組成。封裝。網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）。1．PPP的組成鏈路控制協(xié)議。2．PPP的幀格式3.5網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議3.5.1網(wǎng)絡(luò)層概述數(shù)據(jù)鏈路層研究和解決的問題是兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)之間的通信問題。實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)間透明的無差錯(cuò)的幀級信息的傳送，數(shù)據(jù)鏈路層不能解決由多條鏈路組成的道路的數(shù)據(jù)傳輸問題。網(wǎng)絡(luò)層的主要功能就是實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)連接。為運(yùn)輸層提供整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)兩個(gè)終端用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。網(wǎng)絡(luò)層所研究和解決的問題如下。（1）為上一層提供服務(wù)。（2）路徑選擇又稱路由選擇。（3）流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層的流量控制是針對數(shù)據(jù)鏈路相鄰節(jié)點(diǎn)進(jìn)行的，網(wǎng)絡(luò)層的流量控制是對整個(gè)通信子網(wǎng)內(nèi)的流量進(jìn)行控制，是對進(jìn)入分組交換網(wǎng)的通信量進(jìn)行控制。（4）連接的建立、保持和終止問題。3.5.2網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)層所提供的服務(wù)有兩個(gè)大類：面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

所謂連接是兩個(gè)對等實(shí)體為進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而進(jìn)行的一種結(jié)合。面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在數(shù)據(jù)交換之前必須先建立連接，當(dāng)數(shù)據(jù)交換結(jié)束后斷開連接。無連接服務(wù)是兩個(gè)實(shí)體之間的通信，不需要先建立好一個(gè)連接，通信所需的資源無需事先預(yù)定保留，所需的資源是在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)動態(tài)地進(jìn)行分配的。3.5.3路徑選擇

1．路由算法的設(shè)計(jì)考慮2．靜態(tài)路由算法3．動態(tài)路由算法3.5.4流量控制與死鎖網(wǎng)絡(luò)層中的流量是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的通信量。即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的報(bào)文流或分組流。網(wǎng)絡(luò)層流量控制的作用就是保證通信子網(wǎng)提供能使信息在節(jié)點(diǎn)之間暢通無阻，順利流通的通路。它的主要功能就是：（1）避免死鎖。（2）防止網(wǎng)絡(luò)過載而引起的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量下降和時(shí)延增加。（3）公平地在用戶之間分配資源。1．死鎖的產(chǎn)生及解決方法2．流量控制的實(shí)現(xiàn)①運(yùn)輸級流量控制。②進(jìn)網(wǎng)級流量控制。③入口出口級流量控制。④段級流量控制。3.5.5網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)全網(wǎng)范圍內(nèi)交換方式為線路交換和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換兩種。針對這兩種交換方式，CCITT制定了X.25建議和X.21建議。這兩個(gè)建議是為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的適用于線路交換方式協(xié)議和適用于存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式協(xié)議制訂的。X.21建議在物理層介紹過，這里不再重復(fù)。X.25建議是在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上，終端以分組形式進(jìn)行操作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）之間接口標(biāo)準(zhǔn)。以此接口構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)被稱為公用報(bào)文分組交換網(wǎng)。X.25建議包括：①DTE和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上鏈路控制級實(shí)體的同等協(xié)議。②DTE和DCE中的物理級實(shí)體之間的同等協(xié)議。③DTE和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上分組交換分組級實(shí)體之間的同等協(xié)議。X.25于1976年被CCITT采納成為國際標(biāo)準(zhǔn)。X.25建議在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)有：①數(shù)據(jù)報(bào)；②永久虛電路；③轉(zhuǎn)接虛擬電路（也稱為虛呼叫）。3.6傳輸層協(xié)議從通信和信息處理角度看，運(yùn)輸層向它上面的應(yīng)用層提供通信服務(wù)，屬于面向通信部分的最高層，同時(shí)也是用戶功能中的最低層。在通信子網(wǎng)中沒有運(yùn)輸層，運(yùn)輸層只存在于通信子網(wǎng)以外的主機(jī)中。嚴(yán)格地講兩個(gè)主機(jī)進(jìn)行通信實(shí)際上就是兩個(gè)主機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)程互相通信。IP協(xié)議雖能把分組送到目的主機(jī)，但是這個(gè)分組還停留在主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)層而沒有交付給主機(jī)的應(yīng)用進(jìn)程。3.6.1傳輸層概述1．傳輸層的功能（1）彌補(bǔ)了各個(gè)通信子網(wǎng)提供服務(wù)的差異和不足。（2）復(fù)用是指當(dāng)通信子網(wǎng)提供的服務(wù)不能滿足高層要求時(shí)運(yùn)輸層能把一個(gè)運(yùn)輸連接復(fù)用到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接上傳送，即向下多路復(fù)用（分流）。（3）提高服務(wù)質(zhì)量。（4）網(wǎng)絡(luò)層所傳送的分組的大小是有限的。2．運(yùn)輸層與上下層的關(guān)系OSI使用了簡潔的象方法將運(yùn)輸層與其上下層之間的關(guān)系歸納如圖3-23所示。3．端口的概念UDP和TCP都使用了與應(yīng)用層接口處的端口（port）與上層的應(yīng)用進(jìn)程進(jìn)行通信。應(yīng)用層各種進(jìn)程是通過相應(yīng)的端口與運(yùn)輸實(shí)體進(jìn)行交互。因此，在運(yùn)輸協(xié)議數(shù)據(jù)單元首部中都要寫入源端口號和目的端口號。當(dāng)運(yùn)輸層收到IP層交上來的數(shù)據(jù)就要根據(jù)其目的端口號來決定應(yīng)當(dāng)通過哪一個(gè)端口上交給目的應(yīng)用進(jìn)程。用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP，只在IP的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)之上增加了很少一點(diǎn)功能。這就是端口的功能（有了端口，運(yùn)輸層就能進(jìn)行復(fù)用和分用）和差錯(cuò)檢測的功能。雖然UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只能提供不可靠的交付，但UDP在某些方面有其特殊的優(yōu)點(diǎn)。例如：(1)發(fā)送數(shù)據(jù)之前不需要建立連接，因此減少了開銷和發(fā)送數(shù)據(jù)之前的時(shí)延。(2)UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)只有8個(gè)字節(jié)的首部開銷，比TCP的20個(gè)字節(jié)的首部要短。3.6.2用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP(3)UDP不使用擁塞控制也不保證可靠交付，因此主機(jī)不需要維持具有許多參數(shù)的、復(fù)雜的連接狀態(tài)表。

(4)由于UDP沒有擁塞控制。因此網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞不會使源主機(jī)的發(fā)送速率降低，這對某些實(shí)時(shí)應(yīng)用是很重要的。很多的實(shí)時(shí)應(yīng)用（如IP電話、實(shí)時(shí)視頻會議等）要求源主機(jī)以恒定速率發(fā)送數(shù)據(jù)，并且允許在網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)丟失一些數(shù)據(jù)，但卻不允許數(shù)據(jù)有太大的時(shí)延，UDP正好適合這種要求。3.6.3傳輸控制協(xié)議TCP

1．TCP概述TCP是TCP/IP體系中面向連接的運(yùn)輸層協(xié)議，它提供全雙工和可靠交付的服務(wù)。TCP與UDP最大的區(qū)別就是：TCP是面向連接的，而UDP是無連接的。圖3-26是TCP發(fā)送報(bào)文段的過程示意圖，為了突出示意圖的要點(diǎn)，只畫出了一個(gè)方向的數(shù)據(jù)流，實(shí)際上，只要建立了TCP連接，就能支持同時(shí)雙向通信的數(shù)據(jù)流。2．TCP報(bào)文段的首部一個(gè)TCP報(bào)文段分為首部和數(shù)據(jù)兩部分，如圖3-27。TCP的全部功能都體現(xiàn)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報(bào)文段首部的前20個(gè)字節(jié)是固定的，后面有4N字節(jié)是根據(jù)需要而增加的選項(xiàng)（N必須是整數(shù)），因此TCP首部的最小長度是20字節(jié)。3.7會話層、表示層和應(yīng)用層會話層是建立在運(yùn)輸層之上的。其基本功能就是向表示層提供建立和使用連接的方法。1．基本概念會話層服務(wù)就如同兩個(gè)人進(jìn)行對話，考察兩個(gè)人之間的對話包括如下幾個(gè)方面：（1）會話協(xié)調(diào)：通過會話雙方的表情、手勢、語調(diào)等進(jìn)行發(fā)言權(quán)交替等協(xié)調(diào)工作，使會話能夠順利進(jìn)行。（2）會話方式：一般兩個(gè)人面對面的交談采用的是一人講另一個(gè)人聽的方式進(jìn)行，這叫半雙工交互。3.7.1會話層（3）會話隔離：說話方要讓聽話方能分清所說不同內(nèi)容的界限，這就是會話隔離。（4）會話同步：會話雙方進(jìn)展必須是一致的，如果一方說的話另一方?jīng)]有聽懂，或沒有聽清楚，聽話一方需要說話方重說一遍，這就是會話同步，否則會話就會出現(xiàn)混亂。2．會話層的特點(diǎn)（2）會話連接的釋放（3）會話層管理（1）會話連接到傳輸連接的映射3．會話層服務(wù)（1）交互管理。（2）隔離服務(wù)。（3）會話連接同步。（4）異常報(bào)告。3.7.2表示層

1．表示層為應(yīng)用層提供的服務(wù)（1）語法轉(zhuǎn)換。（2）語法選擇。（3）連接管理。2．抽象語法和傳送語法3．表示層的功能（1）表示連接的建立與釋放。（2）數(shù)據(jù)傳送。（3）語法變換。（4）語法協(xié)商。3.7.3應(yīng)用層1．應(yīng)用層的作用2．應(yīng)用層的客戶一服務(wù)器方式

習(xí)題一．填空題1．體系結(jié)構(gòu)是研究()及()的技術(shù)科學(xué)。2．協(xié)議是用來描述()之間()的一個(gè)術(shù)語。3．一般來說，協(xié)議由()、()和()3部分組成。4．整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的功能劃分成七個(gè)層次，它們分別是()、()、()、()、()、()和()。5．物理層的特性包括()、()、()、()。二．選擇題1．在開放系統(tǒng)互連環(huán)境中，兩個(gè)N層實(shí)體進(jìn)行通信，它們可能用到的服務(wù)是（）。A．N-1層提供的服務(wù)B．N層提供的服務(wù)C．N+1層提供的服務(wù)D．以上都不對2．在同一系統(tǒng)中相鄰兩層實(shí)體交換信息的地方稱為（）。A．端口B．服務(wù)原語C．服務(wù)訪問點(diǎn)D．進(jìn)程3．路由選擇主要是（）的任務(wù)。A．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層B．網(wǎng)絡(luò)層C．運(yùn)輸層D．應(yīng)用層4．在OSI/RM七層結(jié)構(gòu)中，與通信無關(guān)的最低一層是（）。A．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層B．網(wǎng)絡(luò)層C．運(yùn)輸層D．會話層5．對數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮是（）的功能。A．運(yùn)輸層B．會話層C．表示層D．應(yīng)用層三．簡答題1．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)確定要考慮哪幾個(gè)方面的因素?2．怎樣理解分層的體系結(jié)構(gòu)?試舉例說明。3．ISO參考模型分哪七層，它們的功能和作用是怎樣的?4．就你的理解，說一說信息在ISO參考模型流動過程?5．物理層的主要功能是什么，物理層協(xié)議包括哪四個(gè)方面的內(nèi)容?6．?dāng)?shù)據(jù)鏈路層功能特性有哪些，其內(nèi)容是什么?7．什么是報(bào)文分組?試說明報(bào)文分組的交換原理。8．何謂同步協(xié)議和異步協(xié)議?9．什么是路由選擇，算法有哪幾種?比較它們的優(yōu)缺點(diǎn)。10．流量控制是什么?簡單說明幾種流量控制的方法。11．差錯(cuò)控制是什么?有幾種差錯(cuò)控制的方法?12．何謂死鎖?產(chǎn)生死鎖的原因有哪些?13．就你的理解，試說明傳輸層的地位和作用。第4章局域網(wǎng)4.1局域網(wǎng)概述4.1.1局域網(wǎng)的含義與作用

1．局域網(wǎng)的定義IEEE標(biāo)準(zhǔn)委員會定義：“局域網(wǎng)中的通信被限制在中等規(guī)模地理范圍內(nèi)，例如一幢辦公樓、一座工廠或一所學(xué)校，能夠使用具有中等或較高數(shù)據(jù)傳輸速率的物理信道，且具有較低的誤碼率；局域網(wǎng)是專屬的，由單一的組織機(jī)構(gòu)所使用?！眻D4-1所示為局域網(wǎng)的基本組成結(jié)構(gòu)。2．局域網(wǎng)的特點(diǎn)（1）覆蓋范圍小。（2）成本低。（3）傳輸速率高。（5）易于更新擴(kuò)展。（6）介質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)。（7）使用靈活，易于操作，便于維護(hù)維修。（8）結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。（4）誤碼率低。4.1.2局域網(wǎng)的分類

1．按網(wǎng)絡(luò)資源共享方式的不同劃分（1）對等局域網(wǎng)（2）非對等局域網(wǎng)2．按照網(wǎng)絡(luò)通信方式的不同劃分（1）共享介質(zhì)局域網(wǎng)（2）交換局域網(wǎng)3．按照傳輸技術(shù)的不同劃分（2）寬帶局域網(wǎng)（1）基帶局域網(wǎng)4．按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同4.1.3局域網(wǎng)的組成設(shè)備

1．網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器（1）文件服務(wù)。（2）打印服務(wù)。（3）通信服務(wù)。（4）電子郵件服務(wù)。（5）WWW服務(wù)。2．網(wǎng)絡(luò)工作站（1）商用臺式PC（含筆記本）。（2）無盤工作站（DisklessWorkstation）。（3）網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)（networkcomputer）。（4）移動網(wǎng)絡(luò)終端（mobilenetworkterminal）。3．網(wǎng)絡(luò)適配器網(wǎng)絡(luò)適配器（NetworkAdapter）是主機(jī)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的硬件接口。因此，網(wǎng)絡(luò)適配器又被稱為網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），簡稱網(wǎng)卡。集線器可看做是一個(gè)多端口的中繼器。由于其匯接多臺主機(jī)，因此被形象地稱為HUB。集線器是一個(gè)共享設(shè)備，主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再生、放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。4．集線器5．交換機(jī)

交換機(jī)（Switch）是由網(wǎng)橋發(fā)展而來的，它相當(dāng)于一個(gè)多端口的網(wǎng)橋。交換機(jī)最初的用途是連接局域網(wǎng)，使局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模得以擴(kuò)展。由于交換機(jī)是基于網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)的產(chǎn)品，具有低價(jià)、簡單、高性能和高端口密集的特點(diǎn)，體現(xiàn)出橋接技術(shù)中的復(fù)雜交換技術(shù)。路由器是比交換機(jī)功能更豐富的互聯(lián)設(shè)備。路由器之所以功能更強(qiáng)，原因在于路由器的互聯(lián)功能工作在OSI參考模型的第三層（網(wǎng)絡(luò)層），因此，路由器可以檢查第三層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（ProtocolDataUnit，PDU）頭部中的源地址、目的地址、優(yōu)先級以及生存時(shí)間等信息，并據(jù)此對PDU實(shí)施相應(yīng)的處理。而局域網(wǎng)交換機(jī)工作在OSI參考模型的第二層（數(shù)據(jù)鏈路層），不具有上述功能。6．路由器4.2IEEE802標(biāo)準(zhǔn)4.2.1IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)

由于局域網(wǎng)的特點(diǎn)，局域網(wǎng)通信子網(wǎng)的分層標(biāo)準(zhǔn)與廣域網(wǎng)略有不同，主要是網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層的差異比較大。由于局域網(wǎng)的信道是共享的，所以作為網(wǎng)絡(luò)層重要功能的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇等技術(shù)都不需要，因此網(wǎng)絡(luò)層可以做得很薄。由于局域網(wǎng)引入了數(shù)據(jù)鏈路層功能的不同介質(zhì)訪問控制方式，所以制定一個(gè)比較統(tǒng)一的鏈路層標(biāo)準(zhǔn)是很困難的。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)只制定了局域網(wǎng)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)，如果不考慮網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，就可以不需要網(wǎng)絡(luò)層，而把部分網(wǎng)絡(luò)層的功能合并到數(shù)據(jù)鏈路層中，高層協(xié)議遵從OSI標(biāo)準(zhǔn)。鏈路層分為兩個(gè)子層，即邏輯鏈路控制（LogicalLinkControl，LLC）子層和媒體訪問控制（MediumAccessControl，MAC）子層，如圖4-14所示。1．物理層2．LLC子層3．MAC子層4.802標(biāo)準(zhǔn)系列1．CSMA/CD協(xié)議（1）CSMA協(xié)議（2）CSMA/CD（3）CSMA/CD中使用的退避算法（4）CSMA/CD存在的問題4.2.2IEEE802.3總線局域網(wǎng)

2．組網(wǎng)方式（1）10Base5（2）10Base2（3）10Base-T（4）10Base-F4.2.3IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)與FDDI網(wǎng)絡(luò)1．令牌環(huán)基本原理（1）環(huán)的比特長度（2）環(huán)形網(wǎng)絡(luò)2．星型環(huán)網(wǎng)3．令牌環(huán)網(wǎng)中的監(jiān)控站4．令牌環(huán)的性能特點(diǎn)5．IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)6．FDDI網(wǎng)絡(luò)4.2.4IEEE802.4令牌總線網(wǎng)

在物理上令牌總線是一根線型或樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的電纜，電纜上連接著各個(gè)站點(diǎn)，但是在邏輯上，這些站點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)環(huán)型結(jié)構(gòu)，如圖4-27所示。每個(gè)站點(diǎn)都知道自己前面的一個(gè)站點(diǎn)和后面的一個(gè)站點(diǎn)的地址。邏輯環(huán)初始化后，站號最大的站點(diǎn)可以第一個(gè)發(fā)送幀。此后，該站點(diǎn)向緊接其后的鄰居站點(diǎn)通過發(fā)送稱為令牌的特殊控制幀，把發(fā)送權(quán)交給該鄰居站點(diǎn)。令牌繞邏輯環(huán)傳送，只有令牌的持有者才能發(fā)送幀。因?yàn)槿我粫r(shí)刻令牌只能被一個(gè)站點(diǎn)所擁有，所以不會產(chǎn)生任何沖突。1．令牌總線網(wǎng)2．IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4標(biāo)準(zhǔn)在物理上使用總線形態(tài)，但以令牌傳遞的形式來傳遞信息。和令牌環(huán)一樣，只有得到令牌的結(jié)點(diǎn)才能夠發(fā)送信息，一旦獲得接收結(jié)點(diǎn)的確認(rèn)幀，就把令牌交給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。在網(wǎng)絡(luò)里有一套機(jī)制來跟蹤下一個(gè)得到令牌的節(jié)點(diǎn)，如果令牌丟失或者令牌出了問題，網(wǎng)絡(luò)中的主管站點(diǎn)就會通知全網(wǎng)上的用戶，宣布取消舊令牌再重新發(fā)放一個(gè)新令牌。4.2.6CSMA/CD與tokenbus、tokenring的比較4.3以太網(wǎng)4.3.1以太網(wǎng)概述1．以太網(wǎng)的發(fā)展2．傳統(tǒng)以太網(wǎng)

在成功研制出以太網(wǎng)后Xerox與DEC和Intel聯(lián)合起來進(jìn)一步開發(fā)以太網(wǎng)產(chǎn)品，并為10Mbps以太網(wǎng)制訂了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)——DIX80標(biāo)準(zhǔn)，隨后又修改為DIX82標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)后來成為IEEE802.3的基礎(chǔ)。但正式發(fā)布的IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)和以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)并不完全相同，因此把“以太網(wǎng)”同“CSMA/CD局域網(wǎng)”或“IEEE802.3局域網(wǎng)”等同起來就不太嚴(yán)格了。表4-2為以太網(wǎng)和802.3的主要差別，不過在不涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議細(xì)節(jié)時(shí)，很多人愿意把IEEE802.3局域網(wǎng)簡稱為以太網(wǎng)。4.3.2100Mbps以太網(wǎng)

為了提高傳統(tǒng)以太網(wǎng)系統(tǒng)的帶寬，IEEE委員會在1995年采納了802委員會的建議，接受IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)作為對IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的追加。符合IEEE802.3u標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)產(chǎn)品被稱為快速以太網(wǎng)（FastEthernet）。圖4-29所示為快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)。1．快速以太網(wǎng)物理層標(biāo)準(zhǔn)（1）100Base-TX（5類非屏蔽雙絞線）（2）100Base-FX（光纖）（3）100Base-T4（3類非屏蔽雙絞線）（4）100Base-T2（3類非屏蔽雙絞線）2．10/100Mbps自適應(yīng)技術(shù)（1）自動協(xié)商功能（2）10/100Mbps自適應(yīng)4.3.3交換型以太網(wǎng)與全雙工以太網(wǎng)1．交換型以太網(wǎng)2．以太網(wǎng)交換機(jī)的工作原理3．以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)4．以太網(wǎng)交換機(jī)的交換方式5．全雙工以太網(wǎng)4.3.51000Mbps以太網(wǎng)1．物理層標(biāo)準(zhǔn)2．1000Mbps以太網(wǎng)幀突發(fā)4.3.610Gbps以太網(wǎng)（1）介質(zhì)類型。（2）編碼方案。（3）波長數(shù)。4.3.7第三層交換技術(shù)1．第三層交換技術(shù)的引入2．第三層交換機(jī)與路由器的比較3．以太網(wǎng)中使用的典型的第三層交換技術(shù)目前已提出的第三層交換技術(shù)一般分為兩大類：一類基于核心模型，另一類基于邊緣多層混合交換模型。4.4局域網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)4.4.1局域網(wǎng)設(shè)計(jì)1．局域網(wǎng)組網(wǎng)原則（1）實(shí)用性（2）先進(jìn)性（3）開放性（4）可擴(kuò)展性（5）安全性和可靠性2．局域網(wǎng)組網(wǎng)的步驟（1）構(gòu)思階段（2）準(zhǔn)備階段（3）設(shè)計(jì)階段（4）部件準(zhǔn)備階段（5）安裝調(diào)試階段（6）測試驗(yàn)收階段（7）用戶培訓(xùn)階段（8）維護(hù)階段3．選擇局域網(wǎng)技術(shù)4．網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇（1）星型拓?fù)洌?）總線型拓?fù)洌?）環(huán)型拓?fù)洌?）樹型拓?fù)洌?）混合型拓?fù)?.4.2對等網(wǎng)

1．對等網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)對等網(wǎng)絡(luò)有4個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)：①對等網(wǎng)相對比較容易實(shí)現(xiàn)和操作。②建設(shè)對等網(wǎng)的花費(fèi)較少。③對等網(wǎng)僅需要用戶熟悉的操作系統(tǒng)來建立，例如Windows98、Windows2000和WindowsXP等。④對等網(wǎng)由于沒有層次依賴，因此，比基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)有更大的容錯(cuò)性。2．對等網(wǎng)的缺點(diǎn)對等網(wǎng)也有許多弱點(diǎn)，在安全性、性能和管理方面存在很大的局限性：①用戶必須保留多個(gè)口令，以便進(jìn)入需要訪問的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)。②與網(wǎng)絡(luò)資源一樣，安全性也是平均分配的，對等網(wǎng)中的安全性通常只通過用戶ID和口令驗(yàn)證用戶身份，驗(yàn)證對特定資源的訪問權(quán)組成。③由于缺少集中的共享資源管理中心，增加了用戶查找信息的負(fù)擔(dān)。④對等網(wǎng)的安全性取決于網(wǎng)絡(luò)中安全性最弱的計(jì)算機(jī)設(shè)備。4.5虛擬局域網(wǎng)4.5.1虛擬局域網(wǎng)的基本概念虛擬局域網(wǎng)（VirtualLAN，VLAN）是一項(xiàng)20世紀(jì)90年代中期新興并迅速發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的核心思想是通過交換機(jī)在網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)中的工作站和服務(wù)器可以不受地理位置的限制，但同樣具有物理局域網(wǎng)的功能和特點(diǎn)。一般認(rèn)為，VLAN等價(jià)于一個(gè)第二層廣播域或者等價(jià)于一個(gè)第三層網(wǎng)絡(luò)。4.5.1虛擬局域網(wǎng)的基本概念

4.5.2虛擬局域網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1．VLAN的交換技術(shù)（1）端口交換（2）幀交換（3）信元交換2．VLAN的劃分（1）按交換端口號劃分VLAN（2）按MAC地址劃分VLAN（3）按第三層協(xié)議劃分VLAN4.5.3虛擬局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)（1）增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。（2）隔離網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴。（3）簡化網(wǎng)絡(luò)管理和維護(hù)。（4）提高網(wǎng)絡(luò)性能。一．填空題1．局域網(wǎng)中的通信被限制在()的地理范圍內(nèi)，例如一幢辦公樓、一座工廠或一所學(xué)校，能夠使用具有()或()數(shù)據(jù)速率的()信道，且具有較低()；局域網(wǎng)是()，由()所使用。2．局域網(wǎng)由()、()、()、()、()、()等設(shè)備組成。3．局域網(wǎng)參考模型將數(shù)據(jù)鏈路層又劃分了()和()兩個(gè)子層。4．CSMA協(xié)議中有()、()和()三種堅(jiān)持。5．快速以太網(wǎng)只能采用()、()和()三種傳輸介質(zhì)，其中最常用的是()。6．交換機(jī)有()、()、()和()四種結(jié)構(gòu)，()結(jié)構(gòu)的交換機(jī)基本已不再使用。7．局域網(wǎng)組網(wǎng)要堅(jiān)持()、()、()、()、()和()六個(gè)組網(wǎng)原則。7．對等網(wǎng)是最簡單的一種網(wǎng)絡(luò)模式，網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)彼此是()，即互為客服關(guān)系，沒有專用的()。對等網(wǎng)的()，()，()和()工作較容易，它是()模式的基礎(chǔ)。8．VLAN是通過()在網(wǎng)絡(luò)的()結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上建立一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)中的工作站和服務(wù)器可以不受()的限制，但同樣具有物理局域網(wǎng)的功能和特點(diǎn)。二．選擇題1．IEEE802系列中，（）協(xié)議定義了令牌環(huán)網(wǎng)。A．IEEE802.1 B．IEEE802.C．IEEE802.3 D．IEEE802.42．關(guān)于三層交換機(jī)和路由器，（）是正確的。A．三層交換機(jī)使用硬件實(shí)現(xiàn)，路由器通過軟件實(shí)現(xiàn)B．三層交換機(jī)采用“路由多次，交換一次”C．三層交換機(jī)使用軟件實(shí)現(xiàn)，路由器通過硬件實(shí)現(xiàn)D．三層交換機(jī)的交換速度低于路由器3．以太網(wǎng)中采用的編碼技術(shù)是（）。A．曼徹斯特編碼 B．NRZ C．4B/5B D．海明碼4．集線器可看成是一個(gè)（）A．多端口的中繼器 B．單端口中繼器C．多端口網(wǎng)橋 D．單端口網(wǎng)橋5．交換機(jī)可看成是一個(gè)（）A．多端口的中繼器 B．單端口中繼器C．多端口網(wǎng)橋 D．單端口網(wǎng)橋6．CSMA（載波監(jiān)聽多路訪問）控制策略中有三種堅(jiān)持算法，其中一種是：“一旦介質(zhì)空閑就發(fā)送數(shù)據(jù)，假如介質(zhì)是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到介質(zhì)空閑后立即發(fā)送數(shù)據(jù)；如果有沖突則等待一段隨即時(shí)間，然后再重新嘗試”，這種算法成為（）算法。A．1－堅(jiān)持CSMA B．非堅(jiān)持CSMAC．P－堅(jiān)持CSMA D．0堅(jiān)持CSMA三．簡答題1．什么是局域網(wǎng)？局域網(wǎng)的特點(diǎn)有哪些？2．若要買一塊網(wǎng)卡，要注意哪些方面？3．集線器和交換機(jī)有何異同？4．共享傳輸介質(zhì)中，沖突是如何產(chǎn)生的？采用哪些方法能夠避免沖突？5．IEEE802.5與FDDI有什么不同？6．以太網(wǎng)幀和802.3幀的區(qū)別在哪里？在數(shù)據(jù)傳輸中，如何區(qū)分這兩種數(shù)據(jù)幀？7．百兆、千兆、萬兆以太網(wǎng)的共同點(diǎn)有哪些？不同點(diǎn)又有哪些？8．交換以太網(wǎng)和全雙工以太網(wǎng)的關(guān)系是什么？9．三層交換機(jī)與路由器的區(qū)別在哪里？10．什么是VLAN，VLAN如何劃分？第5章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)5.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述5.1.1網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念及功能

1．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念2．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的提出（1）各種不同的網(wǎng)絡(luò)（及協(xié)議）將長期共存（2）網(wǎng)絡(luò)不斷擴(kuò)大和延伸3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的要求4．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)（1）擴(kuò)大資源共享的范圍。（2）提高網(wǎng)絡(luò)的性能。（3）降低聯(lián)網(wǎng)的成本。（4）提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。（5）提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。5.1.2網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型與層次

1．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型（1）局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)（LAN-LAN）（2）局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)（LAN-WAN）（3）局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)的互聯(lián)（LAN-WAN-LAN）（4）廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)之間的互聯(lián)（WAN-WAN）2．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次（1）物理層（2）數(shù)據(jù)鏈路層（3）網(wǎng)絡(luò)層（4）高層3．網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方式（1）面向連接的互聯(lián)方式（2）面向無連接的互聯(lián)方式單播：是指發(fā)送方只向網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，是網(wǎng)絡(luò)中一種最常見的數(shù)據(jù)傳輸方式。廣播：是指發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)會被網(wǎng)絡(luò)中所有的計(jì)算機(jī)接收，是網(wǎng)絡(luò)中另一種應(yīng)用廣泛的數(shù)據(jù)傳輸方式。多播：是指發(fā)送方向網(wǎng)絡(luò)中的某一個(gè)組發(fā)送信息。沖突域：是指連接到同一熱處理介質(zhì)上的一組設(shè)備，如果有兩臺設(shè)備同時(shí)使用同一介質(zhì)（發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)），結(jié)果就會造成沖突。5.1.3網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)中與通信相關(guān)的概念廣播域：是指彼此可以接受廣播信息的一組設(shè)備。廣播風(fēng)暴：是一種在網(wǎng)上廣播的消息導(dǎo)致大量響應(yīng)，每個(gè)響應(yīng)又導(dǎo)致大量響應(yīng)的狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)長時(shí)間被大量的廣播數(shù)據(jù)報(bào)所占用，使正常的通信無法正常進(jìn)行。嚴(yán)重的廣播風(fēng)暴有可能封鎖所有網(wǎng)絡(luò)通信量，表現(xiàn)為網(wǎng)絡(luò)