1、第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由硬件和軟件組成的，其中硬件包括傳輸介質(zhì)、計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及接口等。本章主要討論計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、路由技術(shù)、常用網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成12.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 設(shè)備連接配置 網(wǎng)絡(luò)整體布局和構(gòu)成第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)通信：計(jì)算機(jī)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，使分散的信息得到統(tǒng)一、集中的控制和管理。共享資源：用戶可使用網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)資

2、源，避免貴重硬件設(shè)備的重復(fù)購(gòu)置，避免軟件的重復(fù)開(kāi)發(fā)，避免大型數(shù)據(jù)庫(kù)的重復(fù)建設(shè)。分布式處理及可靠性：網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)分別承擔(dān)、共同協(xié)作完成一項(xiàng)復(fù)雜任務(wù)中的某些部分。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型總線型樹(shù)型網(wǎng)狀混合型蜂窩第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)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，所有結(jié)點(diǎn)都通過(guò)相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過(guò)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單靈活，易于安裝與擴(kuò)展采用分布控制方式，各結(jié)點(diǎn)平等爭(zhēng)用總線，并通過(guò)總線直接通信采用廣播式傳輸，響應(yīng)速度快，共享能力強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)效率和帶寬利用率低，負(fù)載過(guò)重時(shí)，性能會(huì)大幅下降

3、總線出現(xiàn)故障，則影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)總線網(wǎng)絡(luò)故障隔離較困難第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)環(huán)型結(jié)構(gòu)：各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過(guò)環(huán)接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路上，并通過(guò)該環(huán)形線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)特點(diǎn)：在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無(wú)主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)性較好兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間僅有唯一的路徑，簡(jiǎn)化了路徑選擇可靠性差，任何線路或結(jié)點(diǎn)的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測(cè)困難可擴(kuò)充性差第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)星型結(jié)構(gòu)：每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與中心結(jié)點(diǎn)相連。信息傳輸是通過(guò)中心結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且只能通過(guò)中心站點(diǎn)與其它站點(diǎn)通信。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

4、基礎(chǔ)特點(diǎn)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和維護(hù)易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線星型結(jié)構(gòu)易擴(kuò)充，易升級(jí)通信線路專用，電纜成本高星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心結(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)的可靠性中心結(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i，且一旦故障，就會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)樹(shù)型結(jié)構(gòu)：從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來(lái)的，所以它有兩種類型。（總線型派生出的樹(shù)型結(jié)構(gòu)） （星型派生出的樹(shù)型結(jié)構(gòu)）第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)特點(diǎn)樹(shù)型結(jié)構(gòu)是天然的分級(jí)結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展易于故障隔離，可靠性高電纜成本高根結(jié)點(diǎn)的依賴性大，一旦根結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致全網(wǎng)不能正常工作第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：指將各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)與通信線路互連成不規(guī)

5、則的形狀。每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少與其它兩個(gè)結(jié)點(diǎn)相連，或者說(shuō)每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路與其它結(jié)點(diǎn)相連。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)特點(diǎn)每個(gè)結(jié)點(diǎn)都有冗余鏈路，可靠性高因?yàn)橛卸鄺l路徑，所以可以選擇最佳路徑，以便減少時(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)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易管理和維護(hù)適用于大型廣域網(wǎng)線路成本高第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)混合型結(jié)構(gòu)：是由以上幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合連接構(gòu)成的。這也是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通常采用的方法，即將幾個(gè)采用不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的子網(wǎng)在一個(gè)更大的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中結(jié)合在一起。 星型與樹(shù)型混合 星型、環(huán)型和樹(shù)型混合第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)蜂窩狀結(jié)構(gòu)：一個(gè)個(gè)正六邊形小區(qū)構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)類似蜂窩。它以無(wú)線的方式完成通信設(shè)備間

6、信息的傳輸。例如GSM和CDMA移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)都采用該拓?fù)鋪?lái)構(gòu)成通信網(wǎng)絡(luò)，用戶通過(guò)設(shè)在小區(qū)內(nèi)的基站實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音或數(shù)據(jù)通信。 蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 蜂窩狀網(wǎng)絡(luò)通信示意圖第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2 局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以從不同的角度進(jìn)行分類，把網(wǎng)絡(luò)分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)三種類型。局域網(wǎng)（LAN- Local Area Network）是將較小地理區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備連接在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的發(fā)展：1972年，Bell公司提出了兩種環(huán)型局域網(wǎng)技術(shù)1973年，Bob Metcalfe 和David Boggs發(fā)明了以太網(wǎng)1979年，Bob Metcalfe開(kāi)始了以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化的研究工作1

7、980年DEC、Intel 和Xerox共同制定了10M以太網(wǎng)的物理層和鏈路層標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，即Ethernet V1.0以太網(wǎng)規(guī)范。1985年在IBM公司著名的令牌環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，IEEE802委員會(huì)又制定了令牌環(huán)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.5。1990年，為提高以太網(wǎng)的傳輸速率，在10M以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了快速以太網(wǎng)技術(shù)1995年6月通過(guò)了100Base-T快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.3u，帶寬提高了10倍。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2 局域網(wǎng)局域網(wǎng)特點(diǎn)：傳輸距離有限，覆蓋的地理區(qū)域比較小傳輸速率高，可以達(dá)到10Mbps-1Gbps，甚至更高傳輸延時(shí)小，誤碼率低拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：

8、總線型、星型、環(huán)型和樹(shù)型局域網(wǎng)通常歸屬單一的組織管理第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2 局域網(wǎng)12.2.1以太網(wǎng) 以太網(wǎng)（Ethernet）是廣播式網(wǎng)絡(luò)。在已有的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)中，它是最成功的局域網(wǎng)技術(shù)，也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種局域網(wǎng)。從它的應(yīng)用領(lǐng)域來(lái)看，以太網(wǎng)不僅是局域網(wǎng)的主流技術(shù)，而且采用以太網(wǎng)技術(shù)組建城域網(wǎng)也已成熟。以太網(wǎng)的技術(shù)特性：以太網(wǎng)通常采用基帶傳輸技術(shù)。以太網(wǎng)的組網(wǎng)技術(shù)：根據(jù)其連接介質(zhì)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)技術(shù)的不同可以分為10Base5、10Base2、10BaseT、100BaseT和100BaseVG等類型。千兆以太網(wǎng)：千兆以太網(wǎng)信號(hào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)是光纖信道，提供1000Mbps數(shù)據(jù)傳輸速

9、率的以太網(wǎng)技術(shù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)：隨著10M/100M以太網(wǎng)在桌面系統(tǒng)上的普及，1Gbps的帶寬對(duì)于匯聚層來(lái)說(shuō)就顯得不夠了，對(duì)于主干網(wǎng)更是產(chǎn)生了巨大的壓力，就需要更高帶寬和傳輸距離的技術(shù)來(lái)適應(yīng)匯聚層和骨干網(wǎng)的需求。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2 局域網(wǎng)12.2.2 虛擬局域網(wǎng)（VLAN)：是一種發(fā)展很快的局域網(wǎng)技術(shù)。其核心思想是通過(guò)路由和交換設(shè)備，在網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立邏輯網(wǎng)絡(luò)，采用網(wǎng)絡(luò)管理軟件構(gòu)建可跨越不同網(wǎng)段甚至不同網(wǎng)絡(luò)的端到端的邏輯網(wǎng)絡(luò)。VLAN的幾種常用劃分方式：按端口劃分VLAN按MAC地址劃分VLAN基于協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層劃分VLAN基于IP廣播組劃分VLAN基于規(guī)則的VLAN第12章

10、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) VLAN劃分方式的優(yōu)缺點(diǎn)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)VLAN的優(yōu)點(diǎn)控制廣播風(fēng)暴增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的安全性優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)管理VALN具有高速、靈活、管理簡(jiǎn)便和擴(kuò)展容易的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于局域網(wǎng)建設(shè)。目前VLAN的典型應(yīng)用主要有通過(guò)VLAN組建部門局域網(wǎng)、用VLAN組建校園網(wǎng)和利用VLAN設(shè)置共享資源等第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2 局域網(wǎng)12.2.3 局域網(wǎng)仿真局域網(wǎng)仿真（LANE-LAN Emulation）是在ATM網(wǎng)上模擬傳統(tǒng)局域網(wǎng)的一種方法，其主要作用就是起到局域網(wǎng)與ATM的橋接作用。12.2.4 無(wú)線局域網(wǎng)利用射頻(Radio Frequency, RF)技術(shù)構(gòu)成的局域網(wǎng)。作為傳統(tǒng)局域網(wǎng)

11、的擴(kuò)充，無(wú)線局域網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)一些采用有線連接不方便的場(chǎng)合的網(wǎng)絡(luò)接入，如建筑物之間的互連，用戶的漫游訪問(wèn)等特殊情況。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)無(wú)線局域網(wǎng)必須實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)要求：可靠性：無(wú)線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應(yīng)該低于10-5，誤碼率應(yīng)該低于10-8。兼容性：對(duì)于室內(nèi)使用的無(wú)線局域網(wǎng)，應(yīng)盡可能使其跟現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件上相互兼容。數(shù)據(jù)速率：為了滿足局域網(wǎng)業(yè)務(wù)量的需要，無(wú)線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)該在1Mbps以上。通信保密：由于數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線介質(zhì)在空中傳播，無(wú)線局域網(wǎng)必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密性能和數(shù)據(jù)安全性能。 移動(dòng)性：支持全移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或半移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。節(jié)能管理：當(dāng)無(wú)數(shù)據(jù)收發(fā)

12、時(shí)能使站點(diǎn)處于休眠狀態(tài)，當(dāng)有數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)再激活，從而達(dá)到節(jié)省電力消耗和降低鄰結(jié)點(diǎn)干擾的目的。小型化、低價(jià)格：這是無(wú)線局域網(wǎng)得以普及的關(guān)鍵。 電磁環(huán)境：無(wú)線局域網(wǎng)還應(yīng)該考慮電磁對(duì)人體和周邊環(huán)境的影響。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 較大規(guī)模的無(wú)線局域網(wǎng)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)無(wú)線局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)可以概括為：靈活性和移動(dòng)性安裝便捷易于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和調(diào)整故障定位容易易于擴(kuò)展無(wú)線局域網(wǎng)的缺陷：無(wú)線局域網(wǎng)依靠無(wú)線電磁波進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這些電磁波通過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置進(jìn)行發(fā)射，而建筑物、車輛、樹(shù)木和其它障礙物都有可能阻礙電磁波的傳輸，所以會(huì)影響網(wǎng)絡(luò)的性能。無(wú)線信道的傳輸速率與有線信道相比要低得多，往往只適合于個(gè)人終端和小規(guī)模

13、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用本質(zhì)上無(wú)線電波不要求建立物理的連接通道，無(wú)線信號(hào)是發(fā)散的。所以從理論上講，無(wú)線電波廣播范圍內(nèi)的任何信號(hào)都很容易被監(jiān)聽(tīng)到，造成通信信息泄漏第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.2.5 城域網(wǎng)城域網(wǎng)（MAN-Metroplitan Area Network）可以說(shuō)是一種大型的局域網(wǎng)，它的覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般為幾公里到幾十公里。12.3 廣域網(wǎng)12.3.1 廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)（Wide Area Network, WAN）是在一個(gè)廣闊的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖象信息傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.3 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)的主要特點(diǎn)可以總結(jié)：覆蓋的地理區(qū)域大廣域網(wǎng)連接常借用公用網(wǎng)

14、絡(luò)(電話、衛(wèi)星、微波等)傳輸速率比較低，一般在64kbps-2Mbps，最高可達(dá)到45Mbps。組成網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備種類繁多，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，建網(wǎng)周期較長(zhǎng)，成本高12.3.2 InternetInternet從結(jié)構(gòu)上由主干網(wǎng)、骨干網(wǎng)及國(guó)際出口、用戶接入層三個(gè)層次構(gòu)成。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4 數(shù)據(jù)交換技術(shù)從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。目前常用的交換技術(shù)主要有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、軟交換和光交換等。12.4.1 電路交換電路交換是一種直接的交換方式。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.1 電路交換電路交換的過(guò)程包括建立線路、占用線路并進(jìn)行數(shù)

15、據(jù)傳輸和釋放線路三個(gè)階段。電路建立的具體過(guò)程:發(fā)起方向目的終端站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，該請(qǐng)求通過(guò)中間節(jié)點(diǎn)傳輸至終點(diǎn).如果中間節(jié)點(diǎn)有空閑的物理線路可以使用，接受請(qǐng)求，分配線路，并將請(qǐng)求傳輸給下一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，直至終點(diǎn).線路一旦被分配，在未釋放之前，其它站點(diǎn)將無(wú)法使用。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.1 電路交換電路交換又分為時(shí)分交換（Time Division Switching，TDS）和空分交換（Space Division Switching，SDS）兩種方式。時(shí)分交換是把時(shí)間劃分為若干互不重疊的時(shí)隙，由不同的時(shí)隙建立不同的子信道，通過(guò)時(shí)隙交換網(wǎng)絡(luò)完成話音的時(shí)隙搬移，從而實(shí)現(xiàn)入

16、線和出線間話音交換的一種交換方式?？辗纸粨Q是指交換過(guò)程中的入線通過(guò)在空間的位置來(lái)選擇出線，并建立連接。通信結(jié)束后，隨即拆除。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.2 報(bào)文交換這種方式不要求在兩個(gè)通信結(jié)點(diǎn)之間建立專用通路。節(jié)點(diǎn)把要發(fā)送的信息組織成一個(gè)數(shù)據(jù)包報(bào)文，該報(bào)文中含有目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的地址，報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中一站一站地向前傳送。每一個(gè)結(jié)點(diǎn)接收整個(gè)報(bào)文，檢查目標(biāo)結(jié)點(diǎn)地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的交通情況在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.2 報(bào)文交換報(bào)文交換具有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式的優(yōu)點(diǎn):多個(gè)分組可以共享通信信道，線路利用率高結(jié)合具有路由功能的通信控制處理機(jī)，可以動(dòng)態(tài)選擇報(bào)文分組通過(guò)通信子網(wǎng)的最佳

17、路徑可以平滑通信量，提高系統(tǒng)效率分組在通過(guò)通信子網(wǎng)中的每個(gè)通信控制處理機(jī)時(shí)，均要進(jìn)行差錯(cuò)檢查與糾錯(cuò)處理，因此可以減少傳輸錯(cuò)誤，提高系統(tǒng)可靠性通過(guò)通信控制處理機(jī)可以對(duì)不同通信速率的線路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換報(bào)文交換的缺點(diǎn)主要是由于采用了對(duì)完整報(bào)文的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的時(shí)延較大，不適合用于像電話通信這樣的交互式通信。而實(shí)時(shí)性不強(qiáng)的電子郵件系統(tǒng)比較適合采用報(bào)文交換方式。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.3 分組交換分組交換也稱包交換，將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成多個(gè)小的等長(zhǎng)部分，再在每個(gè)數(shù)據(jù)段的前面加上一些必要的控制信息組成的頭部，就構(gòu)成了一個(gè)分組。頭部用以指明該分組發(fā)往哪個(gè)地址

18、，然后由交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，將它們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過(guò)程稱為分組交換.分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的.分組交換根據(jù)傳輸業(yè)務(wù)流的不同又分為虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種發(fā)送方式，所以它兼有電路交換和報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。虛電路方式:試圖將報(bào)文方式與電路交換方式結(jié)合起來(lái)，充分發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點(diǎn),分組發(fā)送之前，需要在發(fā)送方和接收方建立起一條邏輯連接的虛電路。數(shù)據(jù)報(bào)方式:在數(shù)據(jù)報(bào)分組交換中，每個(gè)分組的傳送是單獨(dú)處理的，每個(gè)分組稱為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身攜帶足夠的地址信息。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4.3 分組交換虛電路交換過(guò)程示意圖 數(shù)據(jù)報(bào)交換過(guò)程示意圖第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.4

19、.4 軟交換為了提高網(wǎng)絡(luò)綜合運(yùn)營(yíng)效益，使網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展更加趨于合理、開(kāi)放，更好的服務(wù)于用戶。業(yè)界提出了一種將傳統(tǒng)的交換設(shè)備部件化，分為呼叫控制與媒體處理，二者之間采用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議（MGCP、H248）且主要使用純軟件進(jìn)行處理的思想.12.4.5 光交換隨著Internet業(yè)務(wù)和多媒體應(yīng)用的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量正在以指數(shù)級(jí)的速度迅速膨脹，這就要求網(wǎng)絡(luò)必須具有高比特率數(shù)據(jù)傳輸能力和大吞吐量的交叉能力。在這一背景下，光技術(shù)開(kāi)始滲透于整個(gè)通信網(wǎng)，光纖通信有向全光網(wǎng)推進(jìn)的趨勢(shì)，光交換技術(shù)的地位顯得越來(lái)越重要。12.4.6 交換技術(shù)的演進(jìn)交換技術(shù)正朝著智能化的方向演進(jìn)，從最初的第2層交換發(fā)展到第3層交換，目前已

20、經(jīng)演進(jìn)到網(wǎng)絡(luò)第7層應(yīng)用層的交換。其根本目的就是在降低成本的前提下，保證網(wǎng)絡(luò)的高可靠性、高性能、易維護(hù)、易擴(kuò)展，最終達(dá)到網(wǎng)絡(luò)的智能化管理。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.5 路由技術(shù)路由技術(shù)集中體現(xiàn)在路由器這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，而路由器是實(shí)現(xiàn)Internet網(wǎng)絡(luò)互連的關(guān)鍵部件，可以說(shuō)Internet是通過(guò)路由器連接起來(lái)的多個(gè)網(wǎng)絡(luò)的集合。12.5.1 路由選擇的基本概念路由軟件技術(shù)路由表自治系統(tǒng)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)路由軟件技術(shù)路由器技術(shù)中最核心的是軟件技術(shù),路由器軟件一般實(shí)現(xiàn)路由協(xié)議功能、查表轉(zhuǎn)發(fā)功能和管理維護(hù)等功能。路由表路由表在數(shù)據(jù)庫(kù)中維持著有關(guān)結(jié)點(diǎn)地址和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的信息。路由表數(shù)據(jù)庫(kù)中包含著其它路

21、由器和每個(gè)端結(jié)點(diǎn)的地址。路由器之間有規(guī)律地交換有關(guān)網(wǎng)絡(luò)流量、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)鏈接狀態(tài)等信息，并將這些信息存儲(chǔ)于自己的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)中路由表中包含有目的地址和下一跳路由器地址等多種路由信息。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)路由表結(jié)構(gòu)例如路由器要轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)目的地址為16.16.16.16的數(shù)據(jù)包，從表中的第一條路由開(kāi)始比較，結(jié)果如下：16.16.16.16&255.0.0.0=16.0.0.0，不等于119.0.0.0，結(jié)果不匹配16.16.16.16&255.0.0.0=16.0.0.0，結(jié)果匹配16.16.16.16&255. 255. 255.0=16.16.16.0，結(jié)果匹配16.16.16.16

22、&0.0.0.0=0.0.0.0，結(jié)果匹配第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)可以看出，同時(shí)有三條路由都滿足轉(zhuǎn)發(fā)的條件，這時(shí)就存在選擇哪一條更合適的問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用中在查找路由表時(shí)，要求使用最佳匹配原則。即如果有多條成功匹配的路由項(xiàng)，則選擇子網(wǎng)掩碼最長(zhǎng)的項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的路由，所以選擇第三條路由，將該數(shù)據(jù)包從S3端口發(fā)送到下一跳地址58.25.58.5。自治系統(tǒng)為了進(jìn)行路由而實(shí)行單一控制的一組網(wǎng)絡(luò)和路由器稱為一個(gè)自治系統(tǒng)（AS)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.5 路由技術(shù)12.5.2 路由協(xié)議路由協(xié)議是實(shí)現(xiàn)路由選擇算法的協(xié)議，有動(dòng)態(tài)路由協(xié)議和靜態(tài)路由協(xié)議之分.靜態(tài)路由協(xié)議:靜態(tài)路由協(xié)議的路由選擇算法也叫做非自適應(yīng)路

23、由選擇算法.動(dòng)態(tài)路由協(xié)議:動(dòng)態(tài)路由協(xié)議使用的路由選擇算法根據(jù)實(shí)測(cè)或估計(jì)的距離，時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等度量自動(dòng)計(jì)算最佳路徑和建立路由表，而且能自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地更新路由表。內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議:主要有路由信息協(xié)議(RIP）和開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先協(xié)議（OSPF).外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議:邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議（BGP）是典型的外部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，它的主要功能是在各個(gè)自治系統(tǒng)之間交換網(wǎng)絡(luò)可達(dá)信息，包括自治系統(tǒng)路徑的列表等。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6 網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備網(wǎng)絡(luò)互連是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換器及相應(yīng)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)相互連通，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信和資源共享。12.6.1 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器是連

24、接在局域網(wǎng)上的一類計(jì)算機(jī)。它們的功能是為網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和共享資源，并協(xié)調(diào)用戶對(duì)資源的訪問(wèn)。12.6.2 網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)工作站是指用戶能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中工作，訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)共享資源的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常又被稱為客戶機(jī)（Client）。它的主要作用是為網(wǎng)絡(luò)用戶提供一個(gè)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、共享網(wǎng)絡(luò)資源以及與其它用戶交流信息的操作臺(tái)和前端窗口，使用戶能夠在網(wǎng)上工作。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.3 網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)接口卡（Network Interface Card, NIC）又稱網(wǎng)絡(luò)適配器(Network Interface Adapter, NIA)，簡(jiǎn)稱網(wǎng)卡?？梢允咕W(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接到某個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，用于實(shí)現(xiàn)

25、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)電纜之間的物理連接，為計(jì)算機(jī)之間相互通信提供物理通道。在局域網(wǎng)中，每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)都需要安裝一塊或多塊網(wǎng)卡，通過(guò)介質(zhì)連接器將計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)。12.6.4 調(diào)制解調(diào)器由CPU、調(diào)制解調(diào)芯片、存儲(chǔ)器、接口和電源組成。它能把計(jì)算機(jī)的數(shù)字信號(hào)翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號(hào)，而這些模擬信號(hào)又可被線路另一端的另一個(gè)調(diào)制解調(diào)器接收，并譯成計(jì)算機(jī)可懂的數(shù)字信號(hào)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.5 中繼器用于連接兩個(gè)或多個(gè)電纜段并將進(jìn)入的所有信號(hào)重新傳輸?shù)狡渌紊?，中繼器執(zhí)行放大輸入的信號(hào)、調(diào)整信號(hào)時(shí)間以及在所有路線上重新產(chǎn)生信號(hào)的功能。 使用中繼器的局域網(wǎng)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.6

26、 集線器 集線器(HUB)也可以指集中器，它具有同時(shí)活動(dòng)的多個(gè)輸入和輸出端口。集線器是以星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)（如工作站、服務(wù)器等）的一種中樞網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其功能是向網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)中央單元，來(lái)連接多個(gè)結(jié)點(diǎn)，如圖所示。這樣就允許大量的計(jì)算機(jī)可以連接在一個(gè)或多個(gè)LAN上。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.7 網(wǎng)橋網(wǎng)橋(Bridge)是將一個(gè)LAN段與另一LAN段連接起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)橋在OSI數(shù)據(jù)鏈路層的MAC子層上工作，可以截取所有的網(wǎng)絡(luò)信息流并讀取每一幀上的目標(biāo)地址，以確定幀是否可以轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.7 交換機(jī)交換機(jī)是一種由多個(gè)在端到端基礎(chǔ)上連接LAN段或各種獨(dú)立

27、設(shè)備的高速端口組成的設(shè)備。交換機(jī)主要完成OSI參考模型中物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能，主要功能包括物理編址、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、錯(cuò)誤校驗(yàn)、幀序列同步以及流量控制。交換機(jī)可以同時(shí)接收多個(gè)端口信息，并可以同時(shí)將這些信息發(fā)向多個(gè)目標(biāo)地址對(duì)應(yīng)的端口。交換機(jī)還可以將從一個(gè)端口接收的信息發(fā)向多個(gè)端口。同時(shí)，由于每個(gè)端口都有其專用的轉(zhuǎn)發(fā)通道，從而避免了共享式集線器中因共享傳輸通道所造成沖突。交換機(jī)基本結(jié)構(gòu)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)交換機(jī)中，信息幀的轉(zhuǎn)發(fā)方式有存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式、直通交換式和改進(jìn)直通交換式。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式：存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式將發(fā)來(lái)的幀在發(fā)送到一個(gè)端口之前先全部存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中。直通交換式：直通交換式只查看信息幀的目的地址，

28、然后立即進(jìn)行信息幀的轉(zhuǎn)發(fā)，從而使得幀的延遲大為降低。改進(jìn)直通交換式：改進(jìn)直通交換式綜合了以上兩種方式的優(yōu)點(diǎn)。從類別上來(lái)看，交換機(jī)有多種分類方法從廣義上可分為：廣域網(wǎng)交換機(jī)和局域網(wǎng)交換機(jī)支持的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)上可分為：以太網(wǎng)交換機(jī)、令牌環(huán)交換機(jī)、快速以太網(wǎng)交換機(jī)、FDDI交換機(jī)和ATM交換機(jī)等外觀形態(tài)和功能上可分為：模塊式交換機(jī)和固定端口交換機(jī)從應(yīng)用規(guī)模上可分為：企業(yè)級(jí)交換機(jī)、部門級(jí)交換機(jī)和工作組級(jí)交換機(jī)等從實(shí)用的角度可分為：低端固定交換機(jī)、低端可變端口交換機(jī)、中型交換機(jī)和高端交換機(jī)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.6.8 路由器路由器(Router)用于連接多個(gè)邏輯上分開(kāi)的網(wǎng)絡(luò)。路由器負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源端

29、主機(jī)經(jīng)最佳路徑傳送到目的端主機(jī)。路由器與網(wǎng)橋類似，如學(xué)習(xí)、過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)等，但是與網(wǎng)橋不同的是，路由器工作在OSI的第三層，可以指導(dǎo)數(shù)據(jù)包流向特定的網(wǎng)絡(luò)，還可以分析網(wǎng)絡(luò)流量并快速適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化。路由器互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)與使用網(wǎng)橋互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)有著本質(zhì)的區(qū)別。用網(wǎng)橋互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)單一的邏輯網(wǎng)絡(luò)，而用路由器互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)是多個(gè)不同的邏輯子網(wǎng)。網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，由于傳統(tǒng)局域網(wǎng)采取的是廣播方式，因此容易產(chǎn)生“廣播風(fēng)暴”，而路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，可以有效地將多個(gè)局域網(wǎng)的廣播通信相互隔離開(kāi)來(lái)，使得互聯(lián)的每一個(gè)局域網(wǎng)都是獨(dú)立的子網(wǎng)。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 路由器的數(shù)據(jù)交換第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)路由器的性能指標(biāo)背板能力，

30、通常指路由器背板容量或者總線能力吞吐量，指路由器包轉(zhuǎn)發(fā)能力丟包率，指路由器在穩(wěn)定的持續(xù)負(fù)荷下由于缺少資源在應(yīng)該轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包中不能轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包所占的比例轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延，指需要轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包最后一比特進(jìn)入路由器端口到該數(shù)據(jù)包第一比特出現(xiàn)在端口鏈路上的時(shí)間間隔路由表容量，指路由器運(yùn)行中可以容納的路由數(shù)量。 第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)路由器的發(fā)展方向速度更快基于IP技術(shù)的高質(zhì)量服務(wù)管理智能化第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.7 網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件是指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，用于支持?jǐn)?shù)據(jù)通信和各種網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)的軟件。網(wǎng)絡(luò)軟件包括：通信支撐平臺(tái)軟件網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支撐平臺(tái)軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐平臺(tái)軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)特殊網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)的軟件

31、第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型不難看出，通信軟件和各層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件是這些網(wǎng)絡(luò)軟件的基礎(chǔ)和主體。從分類的角度出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)軟件可大致分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件：控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源分配與共享功能的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供了訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和操作網(wǎng)絡(luò)的友好界面。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件：指為某一個(gè)應(yīng)用目的而開(kāi)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供一些實(shí)際的應(yīng)用。第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件未來(lái)的發(fā)展方向有：全網(wǎng)界面一致的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)同類型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的互連，其中包括遠(yuǎn)程網(wǎng)與遠(yuǎn)程網(wǎng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)與局域網(wǎng)、局域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互聯(lián)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化及其實(shí)現(xiàn)，包括協(xié)議形式描述、一致性測(cè)試、自動(dòng)生

32、成等以及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用支撐技術(shù)研究等方面第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)12.8 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全是指網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不因偶然的或者惡意的原因而遭受到破壞、更改和泄露。網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)問(wèn)題：Internet安全隱患的主要體現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要形式網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的主要特征網(wǎng)絡(luò)安全體系網(wǎng)絡(luò)安全措施Internet 防火墻加密技術(shù)認(rèn)證技術(shù)第12章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)Internet安全隱患的主要體現(xiàn)黑客（Hacker）經(jīng)常會(huì)侵入網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使系統(tǒng)功能得不到充分發(fā)揮直至癱瘓。Internet的數(shù)據(jù)傳輸是基于TCP/IP通信協(xié)議進(jìn)行的，這些協(xié)議缺乏使傳輸過(guò)程中的信息不被竊取的安全措施。信息的來(lái)源和去向是否真實(shí)，內(nèi)容是否被改動(dòng)，以及是否泄露等，在應(yīng)用層支持的服務(wù)協(xié)議中是憑著君子協(xié)定來(lái)維系的。計(jì)算機(jī)病毒通過(guò)Internet的傳播給上網(wǎng)用戶帶來(lái)極大的危害，病毒可以使計(jì)算機(jī)和計(jì)算