1、中興通訊合作伙伴中興通訊合作伙伴銷售工程師技能認(rèn)證教材銷售工程師技能認(rèn)證教材（第一版）（第一版）課程目標(biāo)：課程目標(biāo)： 課程目標(biāo) 1 了解數(shù)據(jù)通訊基礎(chǔ)知識(shí) 課程目標(biāo) 2 了解局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)概念及常用線纜 課程目標(biāo) 3 了解 TCP/IP 與 OSI 協(xié)議棧結(jié)構(gòu) 課程目標(biāo) 4 熟悉 TCP/IP 各層功能 課程目標(biāo) 5 了解 IPV4 編址 課程目標(biāo) 6 掌握常用通訊設(shè)備種類及作用 課程目標(biāo) 7 掌握 ZXR10 系列以太網(wǎng)交換機(jī)的系統(tǒng)特點(diǎn) 課程目標(biāo) 8 掌握 ZXR10 系列路由器的系統(tǒng)特點(diǎn) 課程目標(biāo) 9 了解競爭對(duì)手產(chǎn)品及對(duì)應(yīng)產(chǎn)品分析信息安全聲明信息安全聲明本教材僅適用于市場客戶經(jīng)理、代理商和

2、技術(shù)經(jīng)理（包括策劃推廣）技能認(rèn)證使用。本教材中的所有信息均為中興通訊股份有限公司涉密信息，務(wù)請(qǐng)妥善保管，未經(jīng)公司明確做出的書面許可，不得為任何目的、以任何形式或手段（包括電子、機(jī)械、復(fù)印、錄音或其它形式）對(duì)本書的任何部分進(jìn)行復(fù)制、存儲(chǔ)、引入檢索系統(tǒng)或者傳播。目目 錄錄第一章第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)通訊技術(shù)基礎(chǔ)11.1 數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展歷史.11.2 數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成、交換方式及其適用范圍.21.2.1 數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成.21.2.2 數(shù)據(jù)通信的交換方式.31.2.3 各種交換方式的適用范圍.41.3 數(shù)據(jù)通信方式分類及特點(diǎn).41.3.1 有線數(shù)據(jù)通信.41.3.2 無線數(shù)據(jù)通信.61.4 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)常

3、用傳輸介質(zhì)種類和特性.61.4.1 雙絞線.61.4.2 同軸電纜.71.4.3 光纖.81.4.4 無線傳輸媒體.91.4.5 傳輸媒體的選擇.91.5 數(shù)據(jù)通訊基本傳輸方式.101.6 數(shù)據(jù)通信基本概念及常用術(shù)語，縮略語.10第二章第二章 OSI 和和 TCP/IP 協(xié)議棧及協(xié)議棧及 IPV4 編址編址132.1 OSI 參考模型.132.1.1 OSI模型概述.132.1.2 應(yīng)用層.152.1.3 表示層.152.1.4 會(huì)話層.152.1.5 運(yùn)輸層.152.1.6 網(wǎng)絡(luò)層.162.1.7 數(shù)據(jù)鏈路層.162.1.8 物理層.172.2 TCP/IP 協(xié)議棧簡介.172.2.1 TC

4、P/IP與OSI參考模型比較.172.2.2 OSI-TCP/IP模型對(duì)比及各協(xié)議所處層次.172.2.3 TCP/IP協(xié)議族層次結(jié)構(gòu).182.2.4 應(yīng)用層常用協(xié)議.192.3 IPV4 地址.192.3.1 IPv4地址分類.192.3.2 二進(jìn)制十進(jìn)制轉(zhuǎn)換.212.3.3 保留的IP地址.212.3.4 主機(jī)地址.222.3.5 廣播地址.222.3.6 可用主機(jī)地址數(shù)量計(jì)算.222.3.7 沒有子網(wǎng)的編址.232.3.8 帶子網(wǎng)劃分的編址.232.3.9 子網(wǎng)劃分.232.3.10 子網(wǎng)掩碼.242.3.11 地址計(jì)算方法.242.3.12 變長子網(wǎng)掩碼VLSM .25第三章第三章 交

5、換技術(shù)與交換網(wǎng)絡(luò)交換技術(shù)與交換網(wǎng)絡(luò)273.1 交換技術(shù)原理.273.1.1 中繼器.273.1.2 集線器.273.1.3 網(wǎng)橋.283.1.4 交換機(jī).283.1.5 路由器.283.2 VLAN 技術(shù).283.2.1 VLAN 概述.283.2.2 VLAN成員劃分的方式.293.2.3 VLAN 的運(yùn)作.293.2.4 鏈路類型.303.2.5 IEEE 802.1Q.303.3 QINQ 技術(shù).313.3.1 QinQ概述.313.3.2 中興通訊以太網(wǎng)設(shè)備支持QinQ技術(shù)介紹.323.3.3 QinQ技術(shù)應(yīng)用方案介紹.323.4 STP 原理及其作用.343.3.1交換網(wǎng)絡(luò)概述.34

6、3.4.2 生成樹的原理.383.5 LACP 原理及其作用 .40第四章第四章 路由技術(shù)與路由網(wǎng)絡(luò)路由技術(shù)與路由網(wǎng)絡(luò)414.1 路由器的定義.414.2 路由器的作用.414.3 路由的基本概念.424.3.1被路由協(xié)議與路由協(xié)議.424.3.2路由表.424.3.3路由分類.434.3.4直連路由.434.3.5靜態(tài)路由.444.3.6缺省路由.444.3.7動(dòng)態(tài)路由.444.3.8最長匹配原則.454.4 路由器的硬件構(gòu)成.454.5 路由器的工作原理.474.5.1路由功能.474.5.2交換/轉(zhuǎn)發(fā)功能.474.5.3路由器工作過程總結(jié).484.6 常見路由選擇協(xié)議種類和基本特點(diǎn).48

7、4.6.1分類一.484.6.2分類二.504.6.3分類三.504.7 VRRP 及其工作機(jī)制.514.7.1 VRRP產(chǎn)生背景.514.7.2 VRRP的工作原理.544.8 組播技術(shù).634.8.1組播概念.634.8.2組播的實(shí)現(xiàn)技術(shù).644.8.3組播的應(yīng)用.674.8.4 IGMP/IGMP Snooping.684.8.5和協(xié)議無關(guān)組播路由協(xié)議.69第五章第五章 ZXR10 以太網(wǎng)交換機(jī)系列以太網(wǎng)交換機(jī)系列71第六章第六章 ZXR10 路由器產(chǎn)品系列路由器產(chǎn)品系列72 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)-1-第一章第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)通訊技術(shù)基礎(chǔ) 課程目標(biāo) 了解數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展歷史 掌握數(shù)據(jù)通信

8、的構(gòu)成原理 掌握數(shù)據(jù)通信方式分類及特點(diǎn)1.1 數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)通訊的發(fā)展歷史數(shù)據(jù)通訊發(fā)展大致分為以下 3 個(gè)階段：1 第一階段：具有通信功能的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)單終端系統(tǒng)與具有通信功能的分時(shí)系統(tǒng)多終端系統(tǒng)。早期的計(jì)算機(jī)由于功能不強(qiáng)，體積龐大，是單機(jī)運(yùn)行的，需要用戶到機(jī)房上機(jī)。為解決不便，人們?cè)谶h(yuǎn)離計(jì)算機(jī)的地方設(shè)置遠(yuǎn)程終端，并在計(jì)算機(jī)上增加通信控制功能，經(jīng)線路連接輸送數(shù)據(jù)進(jìn)行成批處理這就產(chǎn)生了具有通信功能的單終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。1952 年，美國半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)（CAGE）的科研人員首次研究把遠(yuǎn)程雷達(dá)或其它測(cè)量設(shè)備的信息，通過通信線路匯接到一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，進(jìn)行集中處理和控制。60 年代初，美國航空公司與

9、IBM 聯(lián)手研究并首先建成了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)遍布全美 2000 多個(gè)終端組成的美國航空訂票（SABRE-1） 。在該系統(tǒng)中，各終端采用多條線路與中央計(jì)算機(jī)連接。SABRE-1 系統(tǒng)的特點(diǎn)是出現(xiàn)了通信控制器和前端處理機(jī)，采用了實(shí)時(shí)、分時(shí)與分批處理的方式，提高了線路的利用率，使通信系統(tǒng)發(fā)生了根本變革。嚴(yán)格意義上講，第一階段遠(yuǎn)程終端與分時(shí)系統(tǒng)的主機(jī)相連的形式并不能算作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2 第二階段：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)多機(jī)系統(tǒng)。1969 年 9 月，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃所和十幾個(gè)計(jì)算機(jī)中心一起，研制出了 ARPA 網(wǎng)，該網(wǎng)的目的是將若干大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和公司的多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)資源共享。ARPAnet 是第一個(gè)較

10、為完善地實(shí)現(xiàn)了分布式資源共享的網(wǎng)絡(luò)。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -2 2- -70 年代后期，在全世界已經(jīng)出現(xiàn)了為數(shù)眾多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且各個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均為封閉狀態(tài)。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織在 1977 年開始著手研究網(wǎng)絡(luò)互連問題，并在不久以后，提出了一個(gè)能使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)進(jìn)行互連的標(biāo)準(zhǔn)框架，也就是開放系統(tǒng)互連參考模型。3 第三階段：互聯(lián)網(wǎng)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)是全球范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。它屬于網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，在全球已有幾萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史可以追溯到 70 年代末，由于 APRA 網(wǎng)的發(fā)展，并成功地采用了 TCP/IP 協(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)可以在 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)上進(jìn)行互連。

11、1983 年，伯克利加州大學(xué)開始推行 TCP/IP 協(xié)議，并以APRAnet 為主干網(wǎng)絡(luò)建立了早期的互聯(lián)網(wǎng)。進(jìn)入 90 年代，互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了高速發(fā)展時(shí)期，到了 21 世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用越來越普及?；ヂ?lián)網(wǎng)已進(jìn)入我們的生活的方方面面。1.2 數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成、交換方式及其適用范圍數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成、交換方式及其適用范圍1.2.1 數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信的構(gòu)成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)電路將分布在遠(yuǎn)地的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、交換、存儲(chǔ)和處理的系統(tǒng)。比較典型的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)三部分組成，如圖 1.2-1 圖 1.2-1 所示。接口 接口 數(shù)據(jù)電路終接設(shè)

12、備 數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備 傳輸信道 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 數(shù)據(jù)輸入輸出設(shè)備 通信控制器 通信控制器 中央處理機(jī) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 圖 1.2-1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（簡稱 DTE） 。DTE 可能是大、中、小型計(jì)算機(jī)、PC 機(jī)，也可能是一臺(tái)只接收數(shù)據(jù)的打印機(jī)， 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -3 3- -所以說 DTE 屬于用戶范疇，其種類繁多，功能差別較大。從計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的觀點(diǎn)來看，終端是輸入輸出的工具；從數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來看，計(jì)算機(jī)和終端都稱為網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)終端設(shè)備，簡稱終端。用來連接 DTE 與數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備稱為數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE） ，可

13、見該設(shè)備為用戶設(shè)備提供入網(wǎng)的連接點(diǎn)。DCE 的功能就是完成數(shù)據(jù)信號(hào)的變換。因?yàn)閭鬏斝诺揽赡苁悄M的，也可能是數(shù)字的，DTE 發(fā)出的數(shù)據(jù)信號(hào)不適合信道傳輸，所以要把數(shù)據(jù)信號(hào)變成適合信道傳輸?shù)男盘?hào)。數(shù)據(jù)電路由傳輸信道和數(shù)據(jù)電路終端設(shè)備（DCE）組成，如果傳輸信道為模擬信道，DCE 通常就是調(diào)制解調(diào)器（MODEM） ，它的作用是進(jìn)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換；如果傳輸信道為數(shù)字信道，DCE 的作用是實(shí)現(xiàn)信號(hào)碼型與電平的轉(zhuǎn)換，以及線路接續(xù)控制等。傳輸信道除有模擬和數(shù)字的區(qū)分外，還有有線信道與無線信道、專用線路與交換網(wǎng)線路之分。數(shù)據(jù)鏈路是在數(shù)據(jù)電路已建立的基礎(chǔ)上，通過發(fā)送方和接收方之間交換“握手”信號(hào)，使

14、雙方確認(rèn)后方可開始傳輸數(shù)據(jù)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的終端裝置與互連線路的組合體。1.2.2 數(shù)據(jù)通信的交換方式數(shù)據(jù)通信的交換方式通常數(shù)據(jù)通信有三種交換方式： 1 電路交換電路交換是指兩臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端在相互通信時(shí)，使用同一條實(shí)際的物理鏈路，通信中自始至終使用該鏈路進(jìn)行信息傳輸，且不允許其它計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)共亨該電路。2 報(bào)文交換報(bào)文交換是將用戶的報(bào)文存儲(chǔ)在交換機(jī)的存儲(chǔ)器中（內(nèi)存或外存） ，當(dāng)所需輸出電路空閑時(shí)，再將該報(bào)文發(fā)往需接收的交換機(jī)或終端。這種存儲(chǔ)_轉(zhuǎn)發(fā)的方式可以提高中繼線和電路的利用率。3 分組交換分組交換是將用戶發(fā)來的整份報(bào)文分割成若于個(gè)定長的數(shù)據(jù)塊（稱為分組或打包） ，將這些分組以存儲(chǔ)_轉(zhuǎn)發(fā)

15、的方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸。第一個(gè)分組信息都連有接收地址和發(fā)送地址的標(biāo)識(shí)。在分組交換網(wǎng)中，不同用戶的分組數(shù)據(jù)均采用動(dòng)態(tài)復(fù)用的技術(shù)傳送，即網(wǎng)絡(luò)具有路由選擇，同一條路由可以有不同用戶的分組在傳送，所以線路利用率較高。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -4 4- -1.2.3 各種交換方式的適用范圍各種交換方式的適用范圍1 電路交換方式通常應(yīng)用于公用電話網(wǎng)、公用電報(bào)網(wǎng)及電路交換的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（CSPDN）等通信網(wǎng)絡(luò)中。前兩種電路交換方式系傳統(tǒng)方式；后一種方式與公用電話網(wǎng)基本相似，但它是用四線或二線方式連接用戶，適用于較高速率的數(shù)據(jù)交換。正由于它是專用的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)，其接通率、工作速率、用戶線距離、線路均衡條件等均優(yōu)于公用

16、電話網(wǎng)。其優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性強(qiáng)、延遲很小、交換成本較低；其缺點(diǎn)是線路利用率低。電路交換適用于一次接續(xù)后，長報(bào)文的通信。2 報(bào)文交換方式適用于實(shí)現(xiàn)不同速率、不同協(xié)議、不同代碼終端的終端間或以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的報(bào)文為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)通信。由于這種方式，網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延大，并且占用了大量的內(nèi)存與外存空間，因而不適用于要求系統(tǒng)安全性高、網(wǎng)絡(luò)時(shí)延較小的數(shù)據(jù)通信。3 分組交換是在存儲(chǔ)_轉(zhuǎn)發(fā)方式的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但它兼有電路交換及報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。它適用于對(duì)話式的計(jì)算機(jī)通信，如數(shù)據(jù)庫檢索、圖文信息存取、電子郵件傳遞和計(jì)算機(jī)間通信等各方面，傳輸質(zhì)量高、成本較低，并可在不同速率終端間通信。其缺點(diǎn)是不適宜于實(shí)時(shí)性要求高、信息

17、量很大的業(yè)務(wù)使用。1.3 數(shù)據(jù)通信方式分類及特點(diǎn)數(shù)據(jù)通信方式分類及特點(diǎn)1.3.1 有線數(shù)據(jù)通信1 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)由用戶環(huán)路、DDN 節(jié)點(diǎn)、數(shù)字信道和網(wǎng)絡(luò)控制管理中心組成。DDN 是利用光纖或數(shù)字微波、衛(wèi)星等數(shù)字信道和數(shù)字交叉復(fù)用設(shè)備組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)。也可以說 DDN 是把數(shù)據(jù)通信技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)、光遷通信技術(shù)以及數(shù)字交叉連接技術(shù)結(jié)合在一起的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。數(shù)字信道應(yīng)包括用戶到網(wǎng)絡(luò)的連接線路，即用戶環(huán)路的傳輸也應(yīng)該是數(shù)字的，但實(shí)際上也有普通電纜和雙絞線，但傳輸質(zhì)量不如前。DDN 的主要特點(diǎn)是：傳輸質(zhì)量高、誤碼率低：傳輸信道的誤碼率要求小。信道利用率高。要求全網(wǎng)的時(shí)鐘系統(tǒng)保持同

18、步，才能保證 DDN 電路的傳輸質(zhì)量。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -5 5- -DDN 的租用專線業(yè)務(wù)的速率可分為 2.4-19.2kbit/s， N64kbit/s（N=132） ；用戶入網(wǎng)速率最高不超過 2Mbit/s。DDN 時(shí)延較小。2 分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng)（PSPDN）是以 CCITT X.25 建議為基礎(chǔ)的，所以又稱為 X.25網(wǎng)。它是采用存儲(chǔ)_轉(zhuǎn)發(fā)方式，將用戶送來的報(bào)文分成具用一定長度的數(shù)據(jù)段，并在每個(gè)數(shù)據(jù)段上加上控制信息，構(gòu)成一個(gè)帶有地址的分組組合群體，在網(wǎng)上傳輸。分組交換網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是在一條電路上同時(shí)可開放多條虛通路，為多個(gè)用戶同時(shí)使用，網(wǎng)絡(luò)具有動(dòng)態(tài)路由選擇功能和先進(jìn)的誤碼檢

19、錯(cuò)功能，但網(wǎng)絡(luò)性能較差。3 幀中繼網(wǎng)幀中繼網(wǎng)絡(luò)通常由幀中繼存取設(shè)備、幀中繼交換設(shè)備和公共幀中繼服務(wù)網(wǎng)3 部分組成。幀中繼網(wǎng)是從分組交換技術(shù)發(fā)展起來的。幀中繼技術(shù)是把不同長度的用戶數(shù)據(jù)組均包封在較大的幀中繼幀內(nèi)，加上尋址和控制信息后在網(wǎng)上傳輸。其功能特點(diǎn)為：使用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，按需分配帶寬，向用戶提供共享的的網(wǎng)絡(luò)資源，每一條線路和網(wǎng)絡(luò)端口都可由多個(gè)終點(diǎn)按信息流共享，大大提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。采用虛電路技術(shù)，只有當(dāng)用戶準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)時(shí)，才把所需的帶寬分配給指定的虛電路，而且?guī)捲诰W(wǎng)絡(luò)里是按照分組動(dòng)態(tài)分配，因而適合于突發(fā)性業(yè)務(wù)的使用。幀中繼只使用了物理層和鏈路層的一部分來執(zhí)行其交換功能，利用用戶信息和控

20、制信息分離的 D 信道連接來實(shí)施以幀為單位的信息傳送，簡化了中間節(jié)點(diǎn)的處理。幀中繼采用了可靠的 ISDN D 信道的鏈路層（LAPD）協(xié)議，將流量控制、糾錯(cuò)等功能留給智能終端去完成，從而大大簡化了處理過程，提高了效率。當(dāng)然，幀中繼傳輸線路質(zhì)量要求很高，其誤碼率應(yīng)小于 10 的負(fù) 8 次方。幀中繼通常的幀長度比分組交換長，達(dá)到 10244096 字節(jié)/幀，因而其吞吐量非常高，其所提供的速率為 2.048Mbit/s。用戶速率一般為9.6、4.4、19.2、N64kbist/s（N=131） ，以及 2Mbit/s。幀中繼沒有采用存儲(chǔ)_轉(zhuǎn)發(fā)功能，因而具有與快速分組交換相同的一些優(yōu)點(diǎn)。其時(shí)延小于 1

21、5ms。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -6 6- -1.3.2 無線數(shù)據(jù)通信無線數(shù)據(jù)通信無線數(shù)據(jù)通信也稱移動(dòng)數(shù)據(jù)通信，它是在有線數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。有線數(shù)據(jù)通信依賴于有線傳輸，因此只適合于固定終端與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)之間的通信。而移動(dòng)數(shù)據(jù)通信是通過無線電波的傳播來傳送數(shù)據(jù)的，因而有可能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)狀態(tài)下的移動(dòng)通信。狹義地說，移動(dòng)數(shù)據(jù)通信就是計(jì)算機(jī)間或計(jì)算機(jī)與人之間的無線通信。它通過與有線數(shù)據(jù)網(wǎng)互聯(lián)，把有線數(shù)據(jù)網(wǎng)路的應(yīng)用擴(kuò)展到移動(dòng)和便攜用戶。1.4 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)種類和特性數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)常用傳輸介質(zhì)種類和特性傳輸媒體是通信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用的傳輸媒體可分為有

22、線和無線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體；無線電通信、微波通信、紅外通信以及激光通信的信息載體都屬于無線傳輸媒體。傳輸媒體的特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信質(zhì)量有很大影響，這些特性是：物理特性。說明傳輸媒體的特征。傳輸特性。包括信號(hào)形式、調(diào)制技術(shù)、傳輸速率及頻帶寬度等內(nèi)容。連通性。采用點(diǎn)到點(diǎn)連接還是多點(diǎn)連接。 地理范圍。網(wǎng)上各點(diǎn)間的最大距離?？垢蓴_性。防止噪音、電磁干擾對(duì)數(shù)據(jù)傳輸影響的能力。相對(duì)價(jià)格。以元件、安裝和維護(hù)的價(jià)格為基礎(chǔ)。下面分別介紹幾種常用的傳輸媒體的特性。1.4.1 雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成，線對(duì)扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的

23、傳輸媒體，早就用于電話通信中的模擬信號(hào)傳輸，也可用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。物理特性。雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。傳輸特性。雙絞線既可以用于傳輸模擬信號(hào)，也可以用于傳輸數(shù)字信號(hào)。雙絞線上也可直接傳送數(shù)字信號(hào)，使用 T1 線路的總數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)1.544Mbps，達(dá)到更高數(shù)據(jù)傳輸率也是可能的，但與距離有關(guān)。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -7 7- -雙絞線也可用于局域網(wǎng)，如 10BASE-T 和 100BASE-T 總線，可分別提供10Mbps 和 100Mbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率。通常將多對(duì)雙絞線封裝于一個(gè)絕緣套里組成雙絞線電纜，局域網(wǎng)中常用的 3 類雙絞線和 5 類雙絞線電纜均由4 對(duì)雙絞

24、線組成，其中 3 類雙絞線通常用于 10BASE-T 總線局域網(wǎng)，5 類雙絞線通常用于 100BASE-T 總線局域網(wǎng)。連通性。雙絞線普遍用于點(diǎn)到點(diǎn)的連接，也可以用于多點(diǎn)的連接。作為多點(diǎn)媒體使用時(shí)，雙絞線比同軸電纜的價(jià)格低，但性能較差，而且只能支持很少幾個(gè)站。地理范圍。雙絞線可以很容易地在 15 公里或更大范圍內(nèi)提供數(shù)據(jù)傳輸。局域網(wǎng)的雙絞線主要用于一個(gè)建筑物內(nèi)或幾個(gè)建筑物間的通信。但10Mbps 和 100Mbps 傳輸速率的 10BASE-T 和 100BASE-T 總線傳輸距離均不超過 100 米。抗干擾性。在低頻傳輸時(shí)，雙絞線的抗干擾性相當(dāng)于或高于同軸電纜，但在超過 10100ldfZ

25、時(shí)，同軸電纜就比雙絞線明顯優(yōu)越。1.4.2 同軸電纜同軸電纜同軸電纜也像雙絞線一樣由一對(duì)導(dǎo)體組成，但它們是按“同軸”形式構(gòu)成線對(duì)。最里層是內(nèi)芯，向外依次為絕緣層、屏蔽層，最外則是起保護(hù)作用的塑料外套，內(nèi)芯和屏蔽層構(gòu)成一對(duì)導(dǎo)體。同軸電纜分為基帶同軸電纜（阻抗 500）和寬帶同軸電纜（阻抗 750） ?；鶐S電纜又可分為粗纜和細(xì)纜兩種，都用于直接傳輸數(shù)字信號(hào)；寬帶同軸電纜用于頻分多路復(fù)用的模擬信號(hào)傳輸，也可用于不使用頻分多路復(fù)用的高速數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)傳輸。閉路電視所使用的 CATV 電纜就是寬帶同軸電纜。物理特性。單根同軸電纜的直徑約為 1.022.54cm，可在較寬的頻率范圍內(nèi)工作。傳輸特性

26、。基帶同軸電纜僅用于數(shù)字傳輸，并使用曼徹斯特編碼，數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá) 10Mbps。一般，在 CATV 電纜上，每個(gè)電視通道分配6M 帶寬，每個(gè)廣播通道需要的帶寬要窄得多，因此在同軸電纜上使用頻分多路復(fù)用技術(shù)可以支持大量的視、音頻通道。連通性。同軸電纜適用于點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)連接。基帶 500 電纜每段可支持幾百臺(tái)設(shè)備，在大系統(tǒng)中還可以用轉(zhuǎn)接器將各段連接起來；寬帶 750 電纜可以支持?jǐn)?shù)千臺(tái)設(shè)備，但在高數(shù)據(jù)傳輸率下使用寬帶電纜時(shí)，設(shè)備數(shù)目限制在 2030 臺(tái)。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -8 8- -地理范圍。傳輸距離取決于傳輸?shù)男盘?hào)形式和傳輸?shù)乃俾?，典型基帶電纜的最大距離限制在幾公里，在同樣數(shù)據(jù)速

27、率條件下，粗纜的傳輸距離較細(xì)纜的長。寬帶電纜的傳輸距離可達(dá)幾十公里?？垢蓴_性。同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線強(qiáng)。1.4.3 光纖光纖光纖是光導(dǎo)纖維的簡稱，它由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維外加保護(hù)層構(gòu)成。相對(duì)于金屬導(dǎo)線來說具有重量輕、線徑細(xì)的特點(diǎn)。用光纖傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接收端又要由光檢測(cè)器還原成電信號(hào)。物理特性。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中均采用兩根光纖（一來一去）組成傳輸系統(tǒng)。按波長范圍（近紅外范圍內(nèi)）可分為三種：0.85IAIn 波長區(qū)（0.80.91im） 、1.3lim 波長區(qū)（1.251.351Am）和 1.551im 波長區(qū)（1.531.5811m） 。不同的波長范圍光纖

28、損耗特性也不同，其中 0.85IAIn 波長區(qū)為多模光纖通信方式，1.551im 波長區(qū)為單模光纖通信方式，1.31im 波長區(qū)有多模和單模兩種方式。傳輸特性。光纖通過內(nèi)部的全反射來傳輸一束經(jīng)過編碼的光信號(hào)，內(nèi)部的全反射可以在任何折射指數(shù)高于包層媒體折射指數(shù)的透明媒體中進(jìn)行。實(shí)際上光纖的頻率范圍覆蓋了可見光譜和部分紅外光譜。光纖的數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá) Gbps 級(jí)，傳輸距離達(dá)數(shù)十公里。連通性。光纖普遍用于點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)性多點(diǎn)系統(tǒng)已經(jīng)建成，但是價(jià)格還太貴。原則上講，由于光纖功率損失小、衰減少的特性以及有較大的帶寬潛力，因此一段光纖能夠支持的分接頭數(shù)比雙絞線或同軸電纜多得多。地理范圍。

29、從目前的技術(shù)來看，可以在 68 公里的距離內(nèi)不用中繼器傳輸，因此光纖適合于在幾個(gè)建筑物之間通過點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路連接局域網(wǎng)絡(luò)?？垢蓴_性。光纖具有不受電磁干擾或噪聲影響的獨(dú)有特征，適宜在長距離內(nèi)保持高數(shù)據(jù)傳輸率，而且能夠提供很好的安全性。由于光纖通信具有損耗低、頻帶寬、數(shù)據(jù)傳輸率高、抗電磁干擾強(qiáng)等特點(diǎn)，對(duì)高速率、距離較遠(yuǎn)的局域網(wǎng)也是很適用的。目前采用一種波分技術(shù)，可以在一條光纖上復(fù)用多路傳輸，每路使用不同的波長，這種波分復(fù)用技術(shù)WDM（Wavelength Division Multiplexing）是一種新的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -9 9- -1.4.4 無線傳輸媒體無線傳輸媒體無

30、線傳輸媒體通過空間傳輸，不需要架設(shè)或鋪埋電纜或光纖，目前常用的技術(shù)有：無線電波、微波、紅外線和激光。便攜式計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，以及在軍事、野外等特殊場合下移動(dòng)式通信聯(lián)網(wǎng)的需要，促進(jìn)了數(shù)字化無線移動(dòng)通信的發(fā)展，現(xiàn)在已開始出現(xiàn)無線局域網(wǎng)產(chǎn)品。微波通信的載波頻率為 2GHz40GHz 范圍。因?yàn)轭l率很高，可同時(shí)傳送大量信息，如一個(gè)帶寬為 2MHz 的頻段可容納 500 條話音線路，用來傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，速率可達(dá)數(shù) Mbps。微波通信的工作頻率很高，與通常的無線電波不一樣，是沿直線傳播的。由于地球表面是曲面，微波在地面的傳播距離有限。直接傳播的距離與天線的高度有關(guān)，天線越高傳播距離越遠(yuǎn)，超過一定距離后就要用中繼

31、站來接力。紅外通信和激光通信也像微波通信一樣，有很強(qiáng)的方向性，都是沿直線傳播的。這三種技術(shù)都需要在發(fā)送方和接收方之間有一條視線（Lineof Sight）通路，故它們統(tǒng)稱為視線媒體。所不同的是，紅外通信和激光通信把要傳輸?shù)男盘?hào)分別轉(zhuǎn)換為紅外光信號(hào)和激光信號(hào)直接在空間傳播。這三種視線媒體由于都不需要鋪設(shè)電纜，對(duì)于連接不同建筑物內(nèi)的局域網(wǎng)特別有用。這三種技術(shù)對(duì)環(huán)境氣候較為敏感，例如雨、霧和雷電。相對(duì)來說，微波對(duì)一般雨和霧的敏感度較低。衛(wèi)星通信是微波通信中的特殊形式，衛(wèi)星通信利用地球同步衛(wèi)星做中繼來轉(zhuǎn)發(fā)微波信號(hào)。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信距離的限制，一個(gè)同步衛(wèi)星可以覆蓋地球的 1/3 以上表面，三

32、個(gè)這樣的衛(wèi)星就可以覆蓋地球上全部通信區(qū)域，這樣，地球上的各個(gè)地面站之間都可互相通信。由于衛(wèi)星信道頻帶寬，也可采用頻分多路復(fù)用技術(shù)分為若干子信道，有些用于由地面站向衛(wèi)星發(fā)送（稱為上行信道） ，有些用于由衛(wèi)星向地面轉(zhuǎn)發(fā)（稱為下行信道） 。衛(wèi)星通信的優(yōu)點(diǎn)是容量大，傳輸距離遠(yuǎn)；缺點(diǎn)是傳播延遲時(shí)間長，對(duì)于數(shù)萬公里高度的衛(wèi)星來說，以 200m/s 或5s/Km 的信號(hào)傳播速度來計(jì)算，從發(fā)送站通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)到接收站的傳播延遲時(shí)間約要花數(shù)百毫秒，這相對(duì)于地面電纜的傳播延遲時(shí)間來說，兩者要相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)。1.4.5 傳輸媒體的選擇傳輸媒體的選擇傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、實(shí)際需要的通信容量、可

33、靠性要求、能承受的價(jià)格范圍。雙絞線的顯著特點(diǎn)是價(jià)格便宜，但與同軸電纜相比，其帶寬受到限制。對(duì)于單個(gè)建筑物內(nèi)的低通信容量局域網(wǎng)來說，雙絞線的性能價(jià)格比可能是最好的。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -1010- -同軸電纜的價(jià)格要比雙絞線貴一些，對(duì)于大多數(shù)的局域網(wǎng)來說，需要連接較多設(shè)備而且通信容量相當(dāng)大時(shí)可以選擇同軸電纜。光纖作為傳輸媒體，與同軸電纜和雙絞線相比具有一系列優(yōu)點(diǎn)：頻帶寬、速率高、體積小、重量輕、衰減小、能電磁隔離、誤碼率低等，因此，在國際和國內(nèi)長話傳輸中的地位日益提高，并已廣泛用于高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，光纖作為局域網(wǎng)的傳輸媒體也得到了普遍采用，光纖分布數(shù)據(jù)接口

34、 FDDI 就是一例。目前，便攜式計(jì)算機(jī)已經(jīng)有了很大的發(fā)展和普及，由于可隨身攜帶，對(duì)可移動(dòng)的無線網(wǎng)的需求將日益增加，人們隨時(shí)隨地可將計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。移動(dòng)無線數(shù)字網(wǎng)的發(fā)展前景將是十分美好的。1.5 數(shù)據(jù)通訊基本傳輸方式數(shù)據(jù)通訊基本傳輸方式數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸方式有以下兩種：基帶傳輸：不需調(diào)制，編碼后的數(shù)字脈沖信號(hào)直接在信道上傳送。例如：以太網(wǎng)。寬帶傳輸：數(shù)字信號(hào)需調(diào)制成頻帶模擬信號(hào)后再傳送，接收方需要解調(diào)。例如：通過電話模擬信道傳輸。例如：閉路電視的信號(hào)傳輸。1.6 數(shù)據(jù)通信基本概念及常用術(shù)語，縮略語數(shù)據(jù)通信基本概念及常用術(shù)語，縮略語數(shù)據(jù)（Data）：傳遞（攜帶）信息的實(shí)體。信息（In

35、formation）：是數(shù)據(jù)的內(nèi)容或解釋。信號(hào)（Signal）：數(shù)據(jù)的物理量編碼（通常為電編碼） ，數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳播。模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)模擬信號(hào)：時(shí)間上連續(xù)，包含無窮多個(gè)信號(hào)值。數(shù)字信號(hào)：時(shí)間上離散，僅包含有限數(shù)目的信號(hào)值。周期信號(hào)和非周期信號(hào)周期信號(hào)：信號(hào)由不斷重復(fù)的固定模式組成（如正弦波） 。 非周期信號(hào)：信號(hào)沒有固定的模式和波形循環(huán)（如語音的音波信號(hào)） ?；鶐В˙ase band）與寬帶（Broad band） 。 第一章 通訊技術(shù)基礎(chǔ)- -1111- -信道（Channel）：傳送信息的線路（或通路）數(shù)字信道：以數(shù)字脈沖形式（離散信號(hào)）傳輸數(shù)據(jù)的信道。模擬信道：以連續(xù)模擬信號(hào)形式傳

36、輸數(shù)據(jù)的信道。比特（bit）：信息量的單位。比特率為每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制位個(gè)數(shù)。碼元（Code Cell）：時(shí)間軸上的一個(gè)信號(hào)編碼單元。同步脈沖：用于碼元的同步定時(shí)，識(shí)別碼元的開始。同步脈沖也可位于碼元的中部，一個(gè)碼元也可有多個(gè)同步脈沖相對(duì)應(yīng)。波特（Baud）：碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝弧２ㄌ芈蕿槊棵雮魉偷拇a元數(shù)（即信號(hào)傳送速率） 。1 Baud = log2M （bit/s）其中 M 是信號(hào)的編碼級(jí)數(shù)。也可以寫成：Rbit = Rbaud log2M上式中：Rbit 為比特率，Rbaud 為波特率。一個(gè)信號(hào)往往可以攜帶多個(gè)二進(jìn)制位，所以在固定的信息傳輸速率下，比特率往往大于波特率。換句話說，一個(gè)碼元中可

37、以傳送多個(gè)比特。例如，M=16，波特率為 9600 時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸率為 38.4kbit/s。誤碼率：信道傳輸可靠性指標(biāo)，是概率值。信息編碼：將信息用二進(jìn)制數(shù)表示的方法。數(shù)據(jù)編碼：將數(shù)據(jù)用物理量表示的方法。例如：字符A的 ASCII 編碼（是信息編碼的一種）為 01000001帶寬：帶寬是通信信道的寬度，是信道頻率上界與下界之間之差，是介質(zhì)傳輸能力的度量，在傳統(tǒng)的通信工程中通常以赫茲（Hz）為單位計(jì)量。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，一般使用每秒位數(shù)（b/s 或 bps）作為帶寬的計(jì)量單位。主要單位：Kb/s，Mb/s，Gb/s，一個(gè)以太局域網(wǎng)理論上每秒可以傳輸 1 千萬比特，它的帶寬相應(yīng)為 10Mb/s。時(shí)延

38、信息從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。 第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址 -13-第二章第二章 OSI 和和 TCP/IP 協(xié)議棧及協(xié)議棧及 IPV4 編址編址 課程目標(biāo) 了解 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及各層功能 掌握 IPV4 編址方法2.1 OSI 參考模型參考模型2.1.1 OSI 模型概述模型概述從通信的硬件設(shè)備來看，有了終端、信道和交換設(shè)備就能接通兩個(gè)用戶了，但是要順利地進(jìn)行信息交換，或者說通信網(wǎng)要正常運(yùn)轉(zhuǎn)那是不夠的。尤其是自動(dòng)化程度越高，人的參與越少，就更顯得如此。為了保證通信要正常進(jìn)行，必須事先作一些規(guī)定，而且通信雙方要正確執(zhí)行這些規(guī)定。例如，

39、電話網(wǎng)中有規(guī)定的信令方式，數(shù)據(jù)通信中要有傳輸控制規(guī)程等。我們把這種通信雙方必須遵守的規(guī)則和約定稱為協(xié)議或規(guī)程。協(xié)議的要素包括語法、語義和定時(shí)。語法規(guī)定通信雙方“如何講” ，即確定數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)碼型、信號(hào)電平等；語義規(guī)定通信雙方“講什么” ，即確定協(xié)議元素的類型，如規(guī)定通信雙方要發(fā)出什么控制信息、執(zhí)行什么動(dòng)作和返回什么應(yīng)答等；定時(shí)關(guān)系則規(guī)定事件執(zhí)行的順序，即確定鏈路通信過程中通信狀態(tài)的變化，如規(guī)定正確的應(yīng)答關(guān)系等?？梢妳f(xié)議能協(xié)調(diào)網(wǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使之達(dá)到互通、互控和互換的目的。那么如何來制定協(xié)議呢？由于協(xié)議十分復(fù)雜，涉及面很廣，因此在制定協(xié)議時(shí)經(jīng)常采用的方法是分層法。分層法最核心的思路是上一層的功能是建

40、立在下一層的功能基礎(chǔ)上，并且在每一層內(nèi)均要遵守一定的規(guī)則。層次和協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有足夠的信息，以允許軟件設(shè)計(jì)人員給每層編寫實(shí)現(xiàn)該層協(xié)議的有關(guān)程序，即通信軟件。許多計(jì)算機(jī)制造商都開發(fā)了自己的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，例如 IBM 公司從 60 年代后期開始開發(fā)了它的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SNA） ，并于 1974 年宣布了 SNA 及其產(chǎn)品；數(shù)字設(shè)備公司（DEC）也發(fā)展了自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（DNA） 。各種通信體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展增強(qiáng)了系統(tǒng)成員之間的通信能力，但是同時(shí)也產(chǎn)生了不同廠家之間的通信障礙，因此迫切需要制定全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。負(fù)責(zé)制定國際標(biāo)準(zhǔn)的 ISO 吸取了 IBM 的

41、 SNA 和其它計(jì)算機(jī)廠商的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，提出了開放系統(tǒng)互連第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -1414- -（Open System Interconnection）參考模型（簡稱 OSI-RM） ，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都可以互相連接。OSI 參考模型如圖 2.1-1 所示。它采用分層結(jié)構(gòu)化技術(shù)，將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信功能分為 7 層。由低層至高層分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、會(huì)話層、表示層、應(yīng)用層。每一層都有特定的功能，并且上一層利用下一層的功能所提供的服務(wù)， 應(yīng)用層 應(yīng)用層 表示層 表示層 會(huì)話層 會(huì)話層 運(yùn)輸層 通信子網(wǎng) 運(yùn)輸層 網(wǎng)

42、絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 物理層 物理層 物 理 媒 質(zhì) 圖2-1 OSI參考模型 圖 2.1-1 OSI 參考模型在 OSI 參考模型中，各層的數(shù)據(jù)并不是從一端的第 N 層直接送到另一端的，第N 層的數(shù)據(jù)在垂直的層次中自上而下地逐層傳遞直至物理層，在物理層的兩個(gè)端點(diǎn)進(jìn)行物理通信，我們把這種通信稱為實(shí)通信。而對(duì)等層由于通信并不是直接進(jìn)行，因而稱為虛擬通信。應(yīng)該指出，OSI-RM 只是提供了一個(gè)抽象的體系結(jié)構(gòu)，從而根據(jù)它研究各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，并在這些標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)系統(tǒng)。開放系統(tǒng)的外部特性必須符合 OSI 參考模型，而各個(gè)系統(tǒng)的內(nèi)部功能是不受限制的。ISO/IEC

43、 是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織和國際電工委員會(huì)的英文縮寫，它是致力于國際標(biāo)準(zhǔn)的、自愿和非贏利的專門機(jī)構(gòu)。OSI 模型就是基于 ISO 的建議，作為各種網(wǎng)絡(luò)層上使用的協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化。這一模型被稱為 ISO OSI 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱 OSI 模型。OSI 模型有 7 層，其分層原則為根據(jù)不同層次的抽象的分層，每層都可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)明確的功能，每層功能的制定都有利于明確網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的國際標(biāo)準(zhǔn)，層次明確避免各層的功能混亂。分層的好處是利用層次結(jié)構(gòu)可以把開放系統(tǒng)的信息交換問題分解到一系列交易控制的軟硬件模塊層中，而各層可以根據(jù)需要獨(dú)立進(jìn)行修改或擴(kuò)充功能，同時(shí)，有利于個(gè)不同制造廠家的設(shè)備互連，也有利于我們學(xué)習(xí)、理解

44、數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)。第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -1515- -OSI 參考模型中不同層完成不同的功能，各層相互配合通過標(biāo)準(zhǔn)的接口進(jìn)行通信。應(yīng)用層、表示層和會(huì)話層合在一起常稱為高層或應(yīng)用層，其功能通常是由應(yīng)用程序軟件實(shí)現(xiàn)的；物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層合在一起常稱為數(shù)據(jù)流層，其功能大部分是通過軟硬件結(jié)合共同實(shí)現(xiàn)的。2.1.2 應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層是 OSI 體系結(jié)構(gòu)中的最高層，是直接面向用戶以滿足不同需求的，是利用網(wǎng)絡(luò)資源，唯一向應(yīng)用程序直接提供服務(wù)的層。應(yīng)用層主要由用戶終端的應(yīng)用軟件構(gòu)成，如我們常見的 telnet、FTP、SNMP 等協(xié)議都屬于應(yīng)用層的協(xié)議。

45、注意：這里面我們討論的是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用進(jìn)程而不是通常主機(jī)上常用的應(yīng)用程序如word、powerpoint 等。2.1.3 表示層表示層表示層主要解決用戶信息的語法表示問題，它向上對(duì)應(yīng)用層提供服務(wù)。表示層的功能是對(duì)信息格式和編碼起轉(zhuǎn)換作用，例如將 ASCII 碼轉(zhuǎn)換成為 EBCDIC 碼等；此外，對(duì)傳送的信息進(jìn)行加密與解密也是表示層的任務(wù)之一。 2.1.4 會(huì)話層會(huì)話層會(huì)話層的任務(wù)就是提供一種有效的方法，以組織并協(xié)商兩個(gè)表示層進(jìn)程之間的會(huì)話，并管理他們之間的數(shù)據(jù)交換。會(huì)話層的主要功能是按照在應(yīng)用進(jìn)程之間的原則，按照正確的順序發(fā)/收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種形態(tài)的對(duì)話，其中包括對(duì)對(duì)方是否有權(quán)參加會(huì)話的身份核實(shí)，并且

46、在選擇功能方面取得一致，如選全雙工還是選半雙工通信。2.1.5 運(yùn)輸層運(yùn)輸層運(yùn)輸層可以為主機(jī)應(yīng)用程序提供端到端的可靠或不可靠的通訊服務(wù)。運(yùn)輸層對(duì)上層屏蔽下層網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)，保證通信的質(zhì)量，消除通信過程中產(chǎn)生的錯(cuò)誤，進(jìn)行流量控制，以及對(duì)分散到達(dá)的包順序進(jìn)行重新排序等。運(yùn)輸層的功能包括：分割上層應(yīng)用程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -1616- -在應(yīng)用主機(jī)程序之間建立端到端的連接進(jìn)行流控控制提供可靠或不可靠的服務(wù)提供面向連接與面向非連接的服務(wù)2.1.6 網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是 OSI 參考模型中的第三層，介于運(yùn)輸層與數(shù)據(jù)鏈路層之間，在數(shù)據(jù)鏈路層提供的兩個(gè)相鄰節(jié)

47、點(diǎn)間的數(shù)據(jù)幀傳送功能上，進(jìn)一步管理網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通訊，將數(shù)據(jù)設(shè)法從源端經(jīng)過若干中間節(jié)點(diǎn)傳送到目的端，從而向運(yùn)輸層提供最基本的端到端的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)是路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層功能包括定義邏輯源地址和邏輯目的地址，提供尋址的方法，連接不同的數(shù)據(jù)鏈路層等。常見的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括 IP 協(xié)議，IPX 協(xié)議與 APPLETALK 協(xié)議等。2.1.7 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是 OSI 參考模型的第二層，它以物理層為基礎(chǔ)，向網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的建立維持和拆除，并在兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的線路上，將網(wǎng)絡(luò)層送下來的信息包組成幀傳送，每一幀包括數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息。這樣，鏈路層

48、就把一條有可能出錯(cuò)的實(shí)際鏈路，轉(zhuǎn)變成讓網(wǎng)絡(luò)層看起來好像是一條不出差錯(cuò)的鏈路，實(shí)現(xiàn)了在不可靠的實(shí)際鏈路上進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。?shù)據(jù)鏈路層的作用包括：定義物理源地址和物理目的地址。在實(shí)際的通訊過程中依靠數(shù)據(jù)鏈路層地址在設(shè)備間進(jìn)行尋址。數(shù)據(jù)鏈路層的地址在局域網(wǎng)中是MAC（媒體訪問控制）地址，在不同的廣域網(wǎng)鏈路層協(xié)議中采用不同的地址，如在 FRAME RELAY 中的數(shù)據(jù)鏈路層地址為 DLCI（數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符） 。服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）與上層協(xié)議關(guān)聯(lián)。在幀結(jié)構(gòu)中一般包括 SAP 域來標(biāo)識(shí)其承載的上層協(xié)議類型。定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓樸結(jié)構(gòu)是由數(shù)據(jù)鏈路層定義的，如以太網(wǎng)的總線拓樸結(jié)構(gòu)，交換式以太

49、網(wǎng)的星型拓樸結(jié)構(gòu)，令牌環(huán)的環(huán)型拓樸結(jié)構(gòu)，F(xiàn)DDI 的雙環(huán)拓樸結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)鏈路層通常還定義幀的順序控制，流量控制，面向連接或面向非連接的通訊類型。第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -1717- -2.1.8 物理層物理層物理層是 OSI 參考模型的第一層，也是最低層。在這一層中規(guī)定的既不是物理媒介，也不是物理設(shè)備，而是物理設(shè)備和物理媒介相連接時(shí)一些描述的方法和規(guī)定。物理層功能是提供比特流傳輸。物理層提供用于建立、保持和斷開物理接口的條件，以保證比特流的透明傳輸。物理層協(xié)議主要規(guī)定了計(jì)算機(jī)或終端（DTE）與通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，包含接口的機(jī)械、電氣、功能與規(guī)

50、程四個(gè)方面的特性。物理層定義了媒介類型、連接頭類型和信號(hào)類型。其中 RS232 和 V.35 是同步串口的標(biāo)準(zhǔn)。802.3 是基于 CSMA/CD 的局域網(wǎng)的接入方法。ETHERNET 是 CSMA/CD 應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例。2.2 TCP/IP 協(xié)議棧簡介協(xié)議棧簡介2.2.1 TCP/IP 與與 OSI 參考模型比較參考模型比較早在 TCP/IP 協(xié)議出現(xiàn)之前，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）就提出了開放系統(tǒng)互連（OSI）網(wǎng)絡(luò)模型，為網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、開發(fā)、編程、維護(hù)提供了便利的分而治之的思想，其先進(jìn)性、科學(xué)性、實(shí)用性是不言而喻的。TCP/IP 協(xié)議不是單純的兩個(gè)協(xié)議，是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合，常稱為

51、 TCP/IP 協(xié)議簇或者互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議簇，為實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)提供指導(dǎo)，其層次組合已很難用 OSI 的七層模型來套用，它是 OSI 模型的濃縮，將原來的七層模型合并為四層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，自頂向下分別是應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層，沒有 OSI 參考模型的會(huì)話層和表示層，一般認(rèn)為 TCP/IP 的會(huì)話和表示功能是在傳輸層或應(yīng)用層上完成的。2.2.2 OSI-TCP/IP 模型對(duì)比及各協(xié)議所處層次模型對(duì)比及各協(xié)議所處層次1 鏈路層：有時(shí)也稱作數(shù)據(jù)鏈路層或網(wǎng)絡(luò)接口層，通常包括操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口卡。它們一起處理與電纜（或其他任何傳輸媒介）的物理接口細(xì)節(jié)。在 TCP/IP

52、協(xié)議簇中，鏈路層的協(xié)議比較多，它決定了網(wǎng)絡(luò)形態(tài)，但很多都不是專門為 TCP/IP 設(shè)計(jì)的。常用的鏈路層協(xié)議包括：以太網(wǎng)協(xié)議、PPP 協(xié)議、幀中繼協(xié)議、ATM 等。2 網(wǎng)絡(luò)層：IP 層有時(shí)也稱作互連網(wǎng)層，處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的活動(dòng)，在底層通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，完成路由、尋徑功能，提供主機(jī)到主機(jī)的連接。IP是盡力傳送的、不可靠的協(xié)議。在 TCP/IP 協(xié)議簇中，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議包括 IP協(xié)議（網(wǎng)際協(xié)議） ，ICMP 協(xié)議（Internet 互連網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議） ，第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -1818- -ARP/RARP（地址解析/反向地址解析協(xié)議） ，以及 IGMP 協(xié)議（

53、Internet 組管理協(xié)議） 。3 傳輸層：主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供端到端的通信。在 TCP/IP 協(xié)議簇中，有兩個(gè)不同的傳輸協(xié)議：TCP（傳輸控制協(xié)議）和 UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議） ，它們分別承載不同的應(yīng)用。TCP 協(xié)議提供可靠的服務(wù)，UDP 協(xié)議提供不可靠但是高效的服務(wù)。4 應(yīng)用層：這一層負(fù)責(zé)具體的應(yīng)用，比如 HTTP 訪問、FTP 文件傳輸、SMTP/POP3 郵件處理等等。幾乎各種不同的 TCP/IP 實(shí)現(xiàn)都會(huì)提供下面這些通用的應(yīng)用程序：Telnet 遠(yuǎn)程登錄FTP 文件傳輸協(xié)議SMTP 用于電子郵件的簡單郵件傳輸協(xié)議嚴(yán)格來講，分層模型的動(dòng)機(jī)就是將各層的功能盡量獨(dú)立，每層的功能

54、對(duì)另一層來說是透明的，只對(duì)通信的另一端負(fù)責(zé)，為編程和診斷提供良好的層次隔離，然而實(shí)際情況并非如此，首先軟件編程上完全按照分層模型來做編程效率會(huì)降低，與其分層，不如按功能實(shí)現(xiàn)來模塊化。其次，對(duì)于許多功能實(shí)現(xiàn)來說，必須實(shí)現(xiàn)兩層子間的交互，這又違背了當(dāng)初的出發(fā)點(diǎn)，比如鏈路層在成幀時(shí)需要接收端的物理地址，該地址必須由網(wǎng)絡(luò)層處理 ARP 地址解析才行，簡單地將 ARP 放在那一層都有些牽強(qiáng)。所以說，分層模型對(duì)于理解網(wǎng)絡(luò)的抽象性是有益處的，它有助于指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)入門，但并不是網(wǎng)絡(luò)的精髓，只有結(jié)合具體的系統(tǒng)分析才有實(shí)際意義。2.2.3 TCP/IP 協(xié)議族層次結(jié)構(gòu)協(xié)議族層次結(jié)構(gòu)TCP/IP 是一組不同層次上的多個(gè)

55、協(xié)議的組合，圖 2.2-1 給出了不同層次協(xié)議之間的關(guān)系。中興通訊學(xué)院cncn中興通訊學(xué)院cncnTELNETELNESMTPSMTPDNSDNSFTPFTPTFTPTFTPTCPTCPUDPUDPICMPICMPIPIPARPARPRARPRARP網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP協(xié)議族圖 2.2-1 TCP/IP 協(xié)議族2.2.4 應(yīng)用層常用協(xié)議應(yīng)用層常用協(xié)議如圖 2.2-2 所示在應(yīng)用層包含了不同類型的應(yīng)用進(jìn)程，如：Telnet 遠(yuǎn)程登錄（為遠(yuǎn)程客戶提供登錄到服務(wù)器主機(jī)上的服務(wù)） 、FTP 文件傳輸協(xié)議、SMTP 簡單郵件傳輸協(xié)議等。第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編

56、址- -1919- -中興通訊學(xué)院cncn中興通訊學(xué)院cncn*被路由器使用應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)接口層文文件件傳傳輸輸- TFTP *- FTP *- NFSE-Mail- SMTP遠(yuǎn)遠(yuǎn)程程登登錄錄- Telnet *- rlogin *網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管管理理- SNMP *名名稱稱管管理理- DNS*文文件件傳傳輸輸- TFTP *- FTP *- NFSE-Mail- SMTP遠(yuǎn)遠(yuǎn)程程登登錄錄- Telnet *- rlogin *網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管管理理- SNMP *名名稱稱管管理理- DNS*應(yīng)用層圖 2.2-2 應(yīng)用層常用協(xié)議2.3 IPV4 地址地址網(wǎng)際協(xié)議（IP）的規(guī)范是在 1982 年由

57、 RFC791 建立的。這些規(guī)范的部分內(nèi)容規(guī)定了 IP 地址的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)為每個(gè)主機(jī)和路由器接口提供了 32 位 2 進(jìn)制邏輯地址。其中包括網(wǎng)絡(luò)部分與主機(jī)部分。為方便書寫及記憶，一個(gè) IP 地址通常采用用 0255 之內(nèi)的 4 個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示，數(shù)之間用句點(diǎn)分開。這些十進(jìn)制數(shù)中的每一個(gè)都代表 32 位地址的其中 8 位，即所謂的八位位組，稱為點(diǎn)分表示法。2.3.1 IPv4 地址分類地址分類按照原來的定義，IP 尋址標(biāo)準(zhǔn)并沒有提供地址類，為了便于管理后來加入了地址類的定義。地址類的實(shí)現(xiàn)將地址空間分解為數(shù)量有限的特大型網(wǎng)絡(luò)（A 類） ，數(shù)量較多的中等網(wǎng)絡(luò)（B 類）和數(shù)量非常多的小型網(wǎng)絡(luò)（C 類）

58、 。另外，還定義了特殊的地址類，包括 D 類（用于多點(diǎn)傳送）和 E 類，通常指試驗(yàn)或研究類。IP 地址的類別可以通過查看地址中的前 8 位位組（最重要的）而確定。最高位的數(shù)值決定了地址類。位格式也定義了和每個(gè)地址類相關(guān)的 8 位位組的十進(jìn)制的范圍。1 A 類：A 類地址，8 位分配給網(wǎng)絡(luò)地址，24 位分配給主機(jī)地址。如果第 1 個(gè) 8 位位組中的最高位是 0，則地址是 A 類地址。第二章 OSI 和 TCP/IP 協(xié)議棧及 IPV4 編址- -2020- -這對(duì)應(yīng)于 0 127 的可能的八位位組。在這些地址中，0 和 127 具有保留功能，所以實(shí)際的范圍是 1 126。A 類中僅僅有 126

59、個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以使用。因?yàn)閮H僅為網(wǎng)絡(luò)地址保留了 8 位，第 1 位必須是 0。然而，主機(jī)數(shù)字可以有 24位，所以每個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以有 16，777，214 個(gè)主機(jī)。2 B 類：B 類地址中，為網(wǎng)絡(luò)地址分配了 16 位，為主機(jī)地址分配了 16 位，一個(gè)B 類地址可以用第 1 個(gè) 8 位位組的頭兩位為 10 來識(shí)別。這對(duì)應(yīng)的值從128191。既然頭兩位已經(jīng)預(yù)先定義，則實(shí)際上為網(wǎng)絡(luò)地址留下了 14 位，所以可能的組合產(chǎn)生了 16，384 個(gè)網(wǎng)絡(luò)，而每個(gè)網(wǎng)絡(luò)包含 65，534 個(gè)主機(jī)。3 C 類：C 類為網(wǎng)絡(luò)地址分了 24 位，為主機(jī)地址留下了 8 位。C 類地址的前 8 位位組的頭 3 位為 110，這對(duì)應(yīng)的十

60、進(jìn)制數(shù)從 192 223。在 C 類地址中，僅僅最后的 8 位位組用于主機(jī)地址，這限制了每個(gè)網(wǎng)絡(luò)最多僅僅能有 254個(gè)主機(jī)。既然網(wǎng)絡(luò)編號(hào)有 21 位可以使用（3 位已經(jīng)預(yù)先設(shè)置為 110） ，則共有 2，097，152 個(gè)可能的網(wǎng)絡(luò)。4 D 類：D 類地址以 1110 開始。這代表的八位位組從 224239。這些地址并不用于標(biāo)準(zhǔn)的 IP 地址。相反，D 類地址指一組主機(jī)，它們作為多點(diǎn)傳送小組的成員而注冊(cè)。多點(diǎn)傳送小組和電子郵件分配列表類似。正如你可以使用分配列表名單來將一個(gè)消息發(fā)布給一群人一樣，你可以通過多點(diǎn)傳送地址將數(shù)據(jù)發(fā)送給一些主機(jī)。多點(diǎn)傳送需要特殊的路由配置，在默認(rèn)情況下，它不會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)。5