計算機網絡技術（徐立新）第1章

計算機網絡概述.ppt第2章

數據通信基礎知識.ppt第3章

計算機網絡體系結構.ppt第4章

局域網技術.ppt第5章廣域網技術與Internet.ppt第6章

計算機網絡應用.ppt第7章

無線局域網技術.ppt第8章

IPv6技術.ppt第9章網絡安全.ppt第10章

網絡互聯技術.ppt全套可編輯PPT幻燈片課件（共10章）第1章

計算機網絡概述計算機網絡的拓撲結構學習內容計算機網絡的形成與發(fā)展計算機網絡的基本概念123計算機網絡領域的新技術41.1計算機網絡的形成與發(fā)展計算機網絡是計算機技術和通信技術緊密結合的產物，它的誕生使計算機體系結構發(fā)生了巨大變化，在當今社會經濟中起著非常重要的作用，對人類社會的進步做出了巨大貢獻。本節(jié)主要講述：

1、計算機網絡的形成過程

2、單主機遠程聯機系統(tǒng)

3、多主機互連系統(tǒng)4、標準化計算機網絡5、計算機網絡的發(fā)展

1.1計算機網絡的形成與發(fā)展

1.1.1計算機網絡的形成過程計算機網絡是計算機技術和通信技術相結合的產物。1969年，世界上第1個計算機網絡——ARPAnet誕生，它是當今Internet的雛形。計算機網絡的發(fā)展大體可分為4個階段：

單主機的遠程聯機系統(tǒng)多主機互連系統(tǒng)開放式、標準化計算機網絡高速、智能化的計算機網絡1.1計算機網絡的形成與發(fā)展

1.1.2單主機遠程聯機系統(tǒng)

以單主機為中心，各終端共享主機資源，無自主處理數據的能力，主機同時承擔通信工作和數據處理的任務，負擔重，效率低。

單主機聯機系統(tǒng)示意圖1.1計算機網絡的形成與發(fā)展

為提高通信線路利用率并減輕主機負擔，使用了多點通信線路、集中器和通信控制處理機等技術。

實例：20世紀60年代初美國航空公司的訂票系統(tǒng)。遠程聯機系統(tǒng)示意圖1.1計算機網絡的形成與發(fā)展1.1.3多主機互連系統(tǒng)

各主機間資源共享，是真正意義上的計算機網絡。

多主機互連示意圖1.1計算機網絡的形成與發(fā)展多主機互連系統(tǒng)的出現對計算機網絡技術的主要貢獻：完成了對計算機網絡的定義、分類與子課題研究內容的描述

提出了資源子網、通信子網兩級網絡結構的概念研究了分組交換的數據交換方法，采用了層次結構的網絡體系結構模型與協(xié)議體系。

1.1計算機網絡的形成與發(fā)展1.1.4標準化計算機網絡

計算機網絡發(fā)展的第三階段是加速體系結構與協(xié)議國際標準化的研究與應用。國際標準化組織ISO提出了OSI

RM——開放系統(tǒng)互連參考模型。它成為研究和制定新一代計算機網絡標準的基礎，推動計算機網絡朝著健康的方向發(fā)展。

1.1計算機網絡的形成與發(fā)展1.1.5計算機網絡的發(fā)展

目前計算機網絡的發(fā)展正處于第四階段。這一階段計算機網絡發(fā)展的特點是：互連、高速、智能與更為廣泛的應用。

1.2

計算機網絡的基本概念計算機網絡的定義沒有統(tǒng)一的標準，根據發(fā)展階段和側重點不同有不同的定義，我們從定義、組成等方面了解計算機網絡的基本概念。本節(jié)主要講述：

1、計算機網絡的定義

2、計算機網絡的組成

3、計算機網絡的功能4、計算機網絡的分類

1.2

計算機網絡的基本概念

1.2.1計算機網絡定義

通過通信設備和通信線路，將分布地理位置不同且功能獨立的多個計算機系統(tǒng)相互連接起來，按照相同的協(xié)議，在網絡操作系統(tǒng)的管理和控制下，實現資源共享和高速通信的系統(tǒng)。要素：

1）功能獨立

2）互連：硬件是通信設備和介質軟件是協(xié)議、網絡操作系統(tǒng)等

1.2計算機網絡的基本概念1.2.1.計算機網絡的組成

1）按邏輯功能資源子網：負責數據處理工作通信子網：負責通信處理工作

源子網包括計算機、連網外設和各種軟件資源和信息資源。通信子網主要包括通信處理機、通信線路和通信設備等。

1.2計算機網絡的基本概念

2）按物理組成硬件：計算機、網絡設備和傳輸介質軟件：網絡系統(tǒng)軟件和網絡應用軟件常見網絡設備有：網卡、調制解調器、集線器、中繼器、網橋、交換機、路由器和網關等。網絡系統(tǒng)軟件有：網絡操作系統(tǒng)、網絡通信軟件、網絡管理軟件等集線器交換機路由器網卡1.2

計算機網絡的基本概念1.2

計算機網絡的基本概念細同軸電纜粗同軸電纜1.2

計算機網絡的基本概念雙絞線RJ-45和AUIFC－PC型光尾纖接頭外形圖SC－PC型光尾纖接頭外形圖ST-PC型光尾纖接頭外形圖FC/PC－SC/PC型光尾纖外形圖1.2

計算機網絡的基本概念1.2

計算機網絡的基本概念1.2.3計算機網絡的功能1.計算機網絡的功能

1）數據通信

2）資源共享：共享硬件、軟件和數據資源

3）提高安全和可靠性

4）數據信息的集中和綜合處理2.因特網的主要功能：收發(fā)電子郵件、瀏覽WWW、閱讀網絡新聞、電子公告、遠程登錄、下載資料、信息查詢、實時交談和電子商務等。

1.2

計算機網絡的基本概念1.2.4計算機網絡的分類

1.按網絡的作用范圍劃分（1）局域網（LAN，LocalAreaNetwork）建設單位自主規(guī)劃、設計、建設和管理覆蓋范圍有限，但傳輸速率高主要面向單位內部提供服務1.2

計算機網絡的基本概念（2）城域網（MAN,MetropolitanAreaNetwork）建設城市自主規(guī)劃、設計、建設和管理覆蓋范圍局限在一個城市，傳輸速率較高面向城市或城市某系統(tǒng)內部提供服務（3）廣域網（WAN,WideAreaNetwork）建設涉及國際組織或機構覆蓋范圍無限制，但傳輸速度受限，易出現錯誤管理復雜，建設成本高1.2

計算機網絡的基本概念2.按網絡的傳輸技術方式劃分

（1）點對點傳輸方式（2）廣播式傳輸方式：單播、組播、廣播3.按網絡的通信介質劃分（1）有線網（2）無線網1.2

計算機網絡的基本概念4.按網絡的通信速率劃分（1）低速網（2）中速網（3）高速網5.按網絡的使用范圍劃分（1）公用網（2）專用網1.2

計算機網絡的基本概念6.按網絡控制方式劃分（1）集中式網絡（2）分布式網絡7.按網絡的拓撲結構劃分（1）總線型（2）星型（3）環(huán)型（4）樹型（5）網狀計算機網絡拓撲結構指網絡中各節(jié)點物理上連接的幾何形狀。拓撲設計是建設計算機網絡的第一步，也是實現各種網絡協(xié)議的基礎，它對網絡性能、系統(tǒng)可靠性和通信費用都有重大影響。本節(jié)主要講述：

1、總線型結構

2、星型結構

3、環(huán)型結構4、樹型結構5、網狀型結構

1.3計算機網絡的拓撲結構1.3計算機網絡的拓撲結構1.總線型拓撲結構1）結構將網上的設備均連接在一條總線上，任何兩臺計算機之間不再單獨連接。如圖：總線拓撲結構示意圖2）工作方式網上計算機共享總線，任一時刻只能有一臺計算機發(fā)送信息，其他計算機處于接收狀態(tài)，是廣播式網絡。典型的總線型網絡是早期的同軸電纜以太網。1.3計算機網絡的拓撲結構

3）特點使用電纜少，設備相對簡單結構簡單、易于安裝、易于擴充故障診斷困難，總線故障全網癱瘓站點增加網絡效率降低1.3計算機網絡的拓撲結構2.環(huán)型拓撲結構1）結構將網上計算機連接成一個封閉的環(huán)。如圖：環(huán)型拓撲結構示意圖1.3計算機網絡的拓撲結構2）工作方式：網上計算機共享通信介質，任一時刻只有一個計算機發(fā)送信息，信號沿環(huán)單向傳遞經過每一臺計算機，每臺計算機都接收信號，經再生放大后傳給下一臺計算機。典型網絡是令牌環(huán)網和FDDI網。1.3計算機網絡的拓撲結構3）特點兩臺計算機間由唯一通路，沒有路徑選擇問題傳輸延遲確定增減節(jié)點復雜，不易擴充故障診斷困難單環(huán)傳輸可靠性低1.3計算機網絡的拓撲結構3.星型拓撲結構1）結構將多臺計算機連在一個中心節(jié)點（集線器）上，各計算機之間通信必須通過中心節(jié)點。如圖：星型拓撲結構示意圖1.3計算機網絡的拓撲結構2）特點：結構簡單，易于實現，便于管理，擴展容易容易檢查、隔離故障中心結點是全網的瓶頸，出現故障全網癱瘓1.3計算機網絡的拓撲結構4.樹型拓撲結構1）結構可以看成是星型結構的擴展，適合于分級管理和控制的網絡系統(tǒng)。樹型拓撲結構示意圖1.3計算機網絡的拓撲結構5.網狀拓撲結構1）結構各網絡節(jié)點與通信線路互連成不規(guī)則或規(guī)則的形狀，每個節(jié)點至少和其他兩個節(jié)點相連。如圖：網狀拓撲結構示意圖1.3計算機網絡的拓撲結構2）特點：是一種不規(guī)則的連接，通常一臺計算機與其他計算機有兩條以上的通路。容錯能力強，一條通路故障，可以經其他通路連接目的計算機。費用高、布線困難，管理復雜。一般用于大型網絡系統(tǒng)和骨干網，如幀中繼、ATM等1.4網絡領域的新技術計算機網絡已經對經濟、文化、教育、科學的發(fā)展與人類生活質量的提高產生了重要影響，并且不斷涌現出新的技術和應用。本節(jié)主要講述：

1、虛擬化技術

2、云計算技術

3、物聯網技術

1.4網絡領域的新技術1.4.1虛擬化技術

虛擬化技術是一種資源管理技術，是將計算機的各種實體資源，如服務器、網絡、內存及存儲等，予以抽象、轉換后呈現出來，打破實體結構間不可分割的障礙，使用戶可以比原本的物理組態(tài)更好的方式來應用這些資源。

虛擬化技術可以分為平臺虛擬化、資源虛擬化和應用程序虛擬化三類。

虛擬化將改變目前的傳統(tǒng)IT架構，將互聯網中的所有資源連在一起，形成一個大的計算中心，我們只需要關心提供給我們的服務是否正常即可。1.4網絡領域的新技術1.4.2云計算技術

云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，并進入可配置的計算機資源共享池（資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務），這些資源能夠被快速提供，只需要投入很少的管理工作，或與服務提供商進行很少的交互。

云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務，用戶無需了解也不必擔心應用運行的具體位置。就像使用自來水、電、煤氣那樣計費。1.4網絡領域的新技術1.4.3物聯網技術物聯網就是“物物相連的互聯網”，是將物品的信息通過射頻識別、傳感器等信息采集設備，按約定的通信協(xié)議和互聯網連接起來，進行信息交換和通信，使物品的信息實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。

全面感知、可靠傳遞和智能控制是物聯網的核心能力。

本章小結計算機網絡的形成和發(fā)展計算機網絡的概念計算機網絡的功能計算機網絡系統(tǒng)的組成計算機網絡的分類計算機網絡的拓撲結構網絡領域的新技術ThankYou!ThankYou!第2章數據通信基礎知識常見傳輸介質及特性主要內容：基本概念數據編碼技術數據傳輸技術1234數據交換技術差錯控制與流量控制1562.1基本概念本節(jié)主要講述：

1、信息、數據與信號

2、數據傳輸類型與通信方式

3、數據通信中的主要技術指標2.1基本概念2.1.1.信息、數據與信號

信息：是指事物發(fā)出的消息、指令、數據、符號等所包含的內容。信息的載體可以是數字、文字、語音、圖形、以及圖像，計算機中的信息一般是字母、數字、語音、圖形或圖像的組合。

數據：信息的二進制代碼表示，稱為數據。

信號：是數據在傳輸過程中的電信號表示形式。

模擬信號：時間上連續(xù)，包含無窮多個值。如圖2-1(a)所示。

數字信號：時間上離散，僅包含有限數目的預定值。如圖2-2(b)所示。

t圖2-1(a)模擬信號圖2-1(b)數字信號2.1.2數據傳輸類型與通信方式1.通信方式—按使用的信道數(1)串行通信串行通信是指用一條數據線傳送比特流，一次只傳送一個比特。如圖2-2(a)所示。(2)并行通信并行通信是指同時有多條數據通道，可同時傳送多個比特。如圖2-2(b)所示。圖2-2串行通信和并行通信2.通信方式—按數據流動的方向?單工：數據單向傳輸（無線電廣播）?半雙工：數據可以雙向傳輸，但不能在同一時刻雙向傳輸（對講機）?全雙工：數據可同時雙向傳輸（電話）。如圖2-3所示。

兩個方向的信號共享鏈路帶寬：鏈路具有兩條物理上獨立的傳輸線路，或將帶寬一分為二，分別用于不同方向的信號傳輸圖2-3單工、半雙工、全雙工通信2.1.3數據通信中的主要技術指標1.數據傳輸速率

指每秒能傳送的二進制信息位數，也叫比特率。單位：位/每秒，記作bps或bit/s。2.信號傳輸速率

單位時間里通過信道傳輸的碼元個數，也叫波特率。單位：波特，記作Baud。比特率和波特率的關系：Rbit=RBaudlog2N(其中N是信號的編碼級數)3.信道容量

指1個信道的最大數據傳輸速率。單位：位/每秒。4.誤碼率

指二進制數據位傳輸時出錯的概率，是衡量信道傳輸可靠性的指標。在計算機網絡中，一般要求誤碼率低于10－6

。

P=錯誤的位數/傳輸的總位數2.2數據編碼技術本節(jié)主要講述：

1、數據編碼類型

2、數字數據的模擬信號編碼方法

3、數字數據的數字信號編碼方法4、模擬數據的數字信號編碼方法2.2.1.數據編碼類型1.數字數據的模擬信號編碼技術。2.數字數據的數字信號編碼技術（非歸0編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼）。3.模擬數據的數字信號編碼技術2.2數據編碼技術2.2.2數字數據的模擬信號編碼三種常用的調制技術：

1）振幅鍵控ASK(AmplitudeShiftKeying)，調幅

2）移頻鍵控FSK(FrequencyShiftKeying)，調頻

3）移相鍵控PSK(PhaseShiftKeying)，調相

基本原理：用數字信號對載波的不同參量進行調制。

2.2.3數字數據的數字信號編碼1.非歸零碼(NRZ，Non-ReturntoZero)

二進制數字0、1分別用兩種電平來表示。如：用低電平表示0，高電平表示1。缺點：當0和1個數不相等時，存在直流分量；不具備自同步機制，必須使用外同步。2.曼徹斯特編碼(Manchestercode)

用電壓的變化表示0和1。

規(guī)定在每個碼元的中間發(fā)生跳變：低→高的跳變——0，高→低的跳變——1∵每個碼元中間都要發(fā)生跳變，接收端可將此變化提取出來作為同步信號，使接收端的時鐘與發(fā)送設備的時鐘保持一致。∴曼徹斯特編碼也稱為自同步碼（Self-SynchronizingCode）。它具有自同步機制，無需外同步信號。缺點：需要雙倍的傳輸帶寬（即信號速率是數據速率的2倍）。3.差分曼徹斯特編碼(DifferentialManchestercode)與曼徹斯特編碼相同的是，在每個碼元的中間，信號都會發(fā)生跳變，作同步之用；不同之處在于：用在碼元開始處有無跳變來表示0和1：碼元開始處有跳變——0碼元開始處無跳變——1具體編碼如圖2-4所示。圖2-4數字數據信號的三種編碼波形2.2.4模擬數據的數字信號編碼奈奎斯特定理（采樣定理）：如果連續(xù)變化的模擬信號最高頻率為F，若以2F的采樣頻率對其采樣，則采樣得到的離散信號序列就能完整地恢復出原始信號。語音信號要在數字線路上傳輸，必須將語音信號轉換成數字信號。需要經過三個步驟：

1）采樣——按一定間隔對語音信號進行采樣每隔一定時間從連續(xù)變化的話音模擬信號中取出一個瞬時值，從而得到一系列電平幅度不同的脈沖信號，即脈幅調制(PAM)信號.2）量化——對每個樣本舍入到量化級別上

3）編碼——對每個舍入后的樣本進行編碼2.3數據傳輸技術本節(jié)主要講述：

1、數據傳輸方式

2、同步技術

3、多路復用技術2.3.1傳輸方式1.基帶傳輸

人們把數字數據信號固有的頻帶稱為基帶，相應的矩形脈沖信號稱為基帶信號。

基帶傳輸技術是指在數字信道上，直接傳送基帶信號的方法，它是最基本的數據傳輸方式。大多數局域網都使用基帶傳輸，如以太網。2.頻帶傳輸利用模擬信道傳輸數據信號的方法稱為頻帶傳輸。它需要調制成模擬信號后再傳送，接收方需要解調。帶傳輸中，調制解調器是最典型的通信設備。例如：通過電話模擬信道傳輸

2.3數據傳輸技術3.寬帶傳輸

寬帶指比音頻帶寬更寬的頻帶，指傳輸介質的頻帶寬度較寬的信息傳輸，它可同時傳播多路信號，進行高速數據傳輸。4.調制解調器的基本工作原理

（1）調制解調器的工作原理通過調幅、調頻等技術實現數字信號和模擬信號的轉換。（2）全雙工通信的工作原理使用帶通濾波器將雙方的發(fā)送與接收通道分開，達到全雙工通信的目的。通信原理如圖2-5所示。圖2-5調制解調器實現全雙工通信的工作原理2.3.2同步技術

所謂同步，就是要求通信的接收端要按照發(fā)送端所發(fā)送的每比特的重復頻率以及起止時間來接收數據，即收發(fā)雙方在時間基準上保持一致。

數據通信的同步包括：位同步、字符同步。1.位同步：目的是使接收端接收的每一位信息都與發(fā)送端保持同步（1）外同步法：發(fā)送端發(fā)送數據的同時，另外發(fā)送同步時鐘信號，接收方用它來校準自己的時鐘脈沖頻率。（2）內同步法：通過特殊編碼（如曼徹斯特編碼），這些數據編碼信號本身包含了同步脈沖，接收方提取同步信號來鎖定自己的時鐘脈沖頻率。2.字符同步：保證收發(fā)雙方正確傳輸字符。（1）同步式：由同步控制字符領先，以組為單位連續(xù)傳送。（2）異步式：每個字符獨立傳送，各字符間的時間間隔可以任意。需添加冗余位以確認字符的開始和結束。

2.3.3多路復用技術指在一條物理線路上建立多條通信信道的技術。

發(fā)送方通過復用器將多個用戶的數據匯集，經一條物理線路傳送到接收設備，接收設備再通過分用器將數據分離成單獨的數據，分發(fā)給接收方的多個用戶。如圖2-6所示。圖2-6多路復用的基本原理原理：整個傳輸頻帶被劃分為若干個頻率通道，每個用戶占用一個頻率通道。頻率通道之間留有防護頻帶，適用于模擬信號傳輸。如圖2-7所示。頻分多路復用的特點是：每個用戶終端的數據通過專門分配給它的子信道傳輸，在用戶沒有數據傳輸時，別的用戶也不能使用。1.頻分多路復用(FrequencyDivisionMultiplexing)圖2-7頻分多路復用的基本工作原理

2.波分多路復用(WaveDivisionMultiplexing)原理：整個波長頻帶被劃分為若干個波長范圍，每個用戶占用一個波長范圍進行傳輸。原理如圖2-8所示。3.時分多路復用(TimeDivisionMultiplexing)(1)工作原理：以信道傳輸時間作為分割對象，把時間分割成小的時間片，通過為多個用戶分配不同的時間片的方法來實現多路復用。適合于數字信號的傳輸。

T1載波：復用24路信號，速率1.544Mbps（北美標準）

E1載波：復用30路信號，速率2.048Mbps（歐洲標準）圖2-8波分多路復用的基本原理(2)時分多路復用技術的分類：同步時分多路復用（STDM）

將時間片固定分配給各個信道，不考慮信道是否有數據發(fā)送，這要求收發(fā)雙方必須同步，當某用戶無數據發(fā)送時，其他用戶也不能占用其時間片，將會造成帶寬浪費。統(tǒng)計時分多路復用（ATDM）－也叫異步時分多路復用

根據用戶對時間片的需要來分配時間片，沒有數據傳輸的用戶不分配時間片，同時，對每一個時間片加上用戶標識，以區(qū)別該時間片屬于哪一個用戶。提高了通信線路利用率。如圖2-9所示。該技術為異步傳輸模式ATM的研究奠定了理論基礎。圖2-9時分多路復用的基本工作原理2.4數據交換技術本節(jié)主要講述：

1、電路交換

2、存儲轉發(fā)交換

3、其他高速交換技術2.4數據交換技術

為降低通信線路造價，大型網絡主要采用部分連接的拓撲結構,兩個端節(jié)點之間的通信連接一般都要通過中間節(jié)點的轉接，中間節(jié)點要在它所連接幾條線路中選擇一條進行接續(xù),就像電話交換機為通話雙方接續(xù)線路一樣，這個過程被稱為交換。

實現交換的方法主要有：電路交換、報文交換和分組交換。報文交換和分組交換均采用的是存儲轉發(fā)方式。2.4.1電路交換1）原理：（與電話交換方式類似）如圖2-10所示。交換數據前，先建立實際的物理線路連接。2）通信過程：

線路建立階段－－數據傳輸階段－－線路釋放階段3）特點：建立連接的時間長，建立連接后，傳輸延遲小，連接獨占線路，線路利用率低，無差錯控制能力。2.4數據交換技術圖2-10線路交換方式的工作原理2.4.2存儲轉發(fā)交換1.存儲轉發(fā)交換的概念和特點在交換過程中，交換設備將接收到的數據單元先存儲，待信道空閑時再轉發(fā)出去，一級一級中轉，直到目的地。這種數據傳輸技術稱為存儲-轉發(fā)。由于交換設備有存儲能力，所以，可以實現信道的資源共享，提高線路利用率；有路選功能，可以均衡流量；有差錯控制功能，可以提高系統(tǒng)可靠性；可以實現不同通信速率線路之間的數據傳送。因此，存儲轉發(fā)方式在計算機網絡中得到了廣泛的應用。2.存儲轉發(fā)的分類(1)報文交換將待傳數據作為一個單元，打包后形成報文，不管報文大小作為整體一起發(fā)送。特點：報文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復雜；大報文造成存儲轉發(fā)的延時過長；出錯后整個報文需全部重發(fā)。(2)報文分組交換（分組交換）

發(fā)送方將長報文劃分成多個報文分組進行存儲轉發(fā)，接收方再將各報文分組按順序重組成報文，這就是報文分組交換，常稱為分組交換。

特點：對轉發(fā)設備存儲容量要求較小，可以用內存來緩沖分組——速度快；轉發(fā)延時小——適用于交互式通信；某個分組出錯僅重發(fā)該分組——效率高；各分組可通過不同路徑傳輸——可靠性高。

在實際應用中，分組交換有數據報和虛電路兩種方式。2.4數據交換技術3.數據報的工作原理1）工作原理：數據報是報文分組存儲轉發(fā)的一種形式。在數據報方式中，分組傳送之間不需要預先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”。源主機所發(fā)送的每一個分組都可以獨立地選擇一條傳輸路徑。每個分組在通信子網中可能是通過不同的傳輸路徑到達目的主機。數據報方式的數據交換過程如圖2-11所示.圖2-11數據報工作原理2）數據報特點：

同一報文的各分組獨立進行路由選擇；同一報文的分組到達目的結點時可能出現亂序、丟失等現象；每一個分組都需帶有足夠的地址信息；傳輸延遲較大，不適于長報文、會話式通信。2.4數據交換技術4.虛電路的工作原理1）工作原理：虛電路方式試圖將數據報方式與電路交換方式結合起來，發(fā)揮兩種方法的優(yōu)點，達到最佳的數據交換效果。虛電路交換方式的工作過程如圖2-12所示。在傳輸數據前，先建立一條邏輯連接即虛電路，整個通信過程分為3個階段:

虛電路建立階段－－數據傳輸階段－－虛電路拆除階段當虛電路建立好以后，后續(xù)分組按存儲轉發(fā)方式沿虛電路傳送。2.4數據交換技術圖2-12虛電路交換方式的工作工程2）虛電路特點：

發(fā)送數據前，先建立邏輯連接，有一定時間延遲；各分組沿虛電路傳送，不需做路由選擇，不需帶全地址信息；分組到達目的地不會出現亂序、丟失等現象；每結點可以和任何結點建立多條虛電路連接，可共享帶寬。項目數據報虛電路目標地址每個分組都需要建立連接時需要初始化設置不需要需要分組順序通信子網不負責通信子網負責保證差錯控制由主機負責通信子網負責對主機透明流量控制網絡層不提供通信子網提供連接的建立和釋放不需要需要表2-1數據報和虛電路的對比2.4.3其他高速交換技術1.幀中繼

早期典型分組交換網是X.25網，它著眼于可靠性，每個中間結點都差錯檢測。

幀中繼是在X.25的基礎上簡化了差錯控制、流量控制和路由選擇功能而形成的一種新型交換技術。2.ATM交換ATM是一種高速分組交換技術，采用了以信元為單位的存儲轉發(fā)方式，故又稱為信元交換。

ATM將話音、數據和圖像等數據分解成長度固定的數據塊，并在各數據塊前裝配地址、優(yōu)先級等控制信息構成信元。ATM信元由一個5字節(jié)信元頭（Header）與一個48字節(jié)的用戶數據（UserData），信元長度為53字節(jié)。3.同步數字體系SDH

ITU（國際電信聯盟）以美國標準SONET（同步光纖網）為基礎，制定出國際標準同步數字系列SDH。SDH具有以下主要特點：（1）實現了數字傳輸體制上的國際性標準（2）SDH網還有兼容光纖分布式數據接口FDDI、分布式隊列雙總線DQDB以及ATM信元（3）采用同步復用方式，降低了復用設備的復雜性（4）增強了網絡管理能力（5）標準的開放型光接口可以在基本光纜段上實現不同公司光接口設備的互連，降低了組網成本。2.4數據交換技術本章小結數據通信基本概念、數據通信方式及數據通信中的技術指標。數據編碼類型及特點?；鶐鬏敿夹g、頻帶傳輸技術多路復用技術（頻分、波分、時分多路復用）數據交換技術：電路交換、存儲轉發(fā)交換電路交換：線路建立—數據傳輸—線路釋放存儲轉發(fā)交換：報文交換、報文分組交換（數據報、虛電路）。其他高速交換技術：幀中繼、ATM、SDHThankYou!ThankYou!第3章計算機網絡體系結構OSI參考模型機各層基本功能主要內容網絡標準化組織網絡體系結構基本概念123TCP/IP體系結構及各層協(xié)議43.1計算機網絡的標準化組織

在世界范圍內組建大型互連網絡，通信協(xié)議和接口標準的標準化非常重要，有利于在計算機通信領域內確立行業(yè)規(guī)范，使不同廠家生產的設備能相互兼容。

本節(jié)主要講述：

1、標準化組織與機構

2、FRC文檔和Internet協(xié)議標準

3、Internet管理機構

3.1計算機網絡的標準化組織

3.1.1標準化組織與機構國際標準化組織ISO：OSI參考模型電氣電子工程師協(xié)會IEEE：局域網標準IEEE802.3

國際電信聯盟ITU：V系列建議和X系列建議電子工業(yè)協(xié)會EIA：通信和布線標準美國國家標準協(xié)會ANSI：FDDI標準3.1.2RFC文檔和Internet協(xié)議標準

請求評價（RFC）文檔是用于Internet團體的最初的技術文檔系列。任何人都可以提交，RFC文檔草案是從事Internet技術研究與開發(fā)的技術人員獲得技術發(fā)展狀況與動態(tài)的重要信息來源之一。

3.1.3Internet管理機構

Internet協(xié)會ISOCInternet體系結構委員會IAB：下設IETF和IRTFInternet網絡信息中心InterNICWWW聯盟

3.1計算機網絡的標準化組織3.2網絡體系結構的概述網絡體系結構對計算機網絡應該實現的功能進行了精確的定義，置于這些功能使用什么樣的硬件與軟件去完成是具體的實現問題，體系結構是抽象的。

本節(jié)主要講述：

1、相關基本概念

2、網絡體系結構的分層

3.2.1基本概念1.協(xié)議：通信雙方為實現通信而設計的約定或對話規(guī)則。

網絡協(xié)議主要由語義、語法和時序三個要素組成：（1）語義：指對構成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋，即定義“做什么”。（2）語法：對所表達的內容的數據結構形式的一種規(guī)定，即定義“怎么做”。（3）時序：規(guī)定了事件的執(zhí)行順序，即定義“何時做”。3.2網絡體系結構的概述2.層次：網絡體系結構按層次的方式來組織，每一層都建立在它的下層之上，每一層的目的都是向上一層提供服務。一臺機器上的第n層和另一臺機器上的第n層進行對話，對話的規(guī)則就是第n層的協(xié)議。3.接口：每一對相鄰層之間都有一個接口，同一結點的相鄰層之間通過接口交換信息，低層向高層通過接口提供服務。例如，在郵政系統(tǒng)中，郵箱就是發(fā)信人與郵遞員之間的接口。3.2網絡體系結構的概述4.網絡體系結構：計算機網絡協(xié)議就是按照層次結構模型來組織的。將網絡層次結構模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機網絡體系結構。網絡體系結構對計算機網絡應該實現的功能進行了精確的定義，至于這些功能是用什么樣的硬件與軟件去完成的是具體的實現問題，體系結構是抽象的。3.2網絡體系結構的概述3.2.2網絡體系結構的分層計算機網絡采用層次化的體系結構，層次的劃分按照層內功能內聚，層間耦合松散的原則。將功能相近的模塊放置在同一層，使層次間的信息流動盡量最小。這種層次結構具有以下優(yōu)越性：（1）各層之間相互獨立：只享受服務，不管實現細節(jié)。（2）靈活性好：各層實現技術的改變不影響替他層次。（3）易于實現和維護：化繁為簡，各層功能相對簡單。（4）有利于網絡標準化：各層的功能和所提供的服務有了精確的說明，所以標準化變得較為容易。3.2網絡體系結構的概述3.3ISO/OSI參考模型國際標準化組織制定了開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型，從而形成了網絡體系結構的國際標準。OSI參考模式定義了開發(fā)系統(tǒng)的層次結構、層次之間的相互關系及各層所包括的可能的服務。

本節(jié)主要講述：

1、OSI參考模型概述

2、OSI參考模型中數據的傳輸

3、OSI參考模型中的七個層次

3.3.1OSI參考模型概述

1）OSI參考模型的提出

20世紀70年代，國際標準化組織為適應網絡向標準化發(fā)展的要求，成立了SC16委員會，在研究、吸取了各計算機廠商網絡體系結構標準化經驗的基礎上，制定了開放系統(tǒng)互聯（OpenSystemsInterconnectionOSI）參考模型，從而形成了網絡體系結構的國際標準。

OSI參考模型是一個概念性的框架，并非指一個現實的網絡。3.3ISO/OSI參考模型2）OSI參考模型的結構

OSI參考模型從低到高順序的7層為：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。按照OSI參考模型，網絡中各結點都有相同的層次；不同結點的同等層具有相同的功能；同一結點內相鄰層通過接口進行通信；不同結點的同等層通過協(xié)議實現通信。

3.3ISO/OSI參考模型3）OSI參考模型各層的基本功能（1）物理層利用傳輸介質為通信的網絡結點之間建立、管理和釋放物理連接，實現比特流的傳輸，為數據鏈路層提供數據傳輸服務。（2）數據鏈路層在物理層提供服務的基礎上，在通信實體間建立和維護數據鏈路連接，傳輸以幀為單位的數據，并通過差錯控制、流量控制等實現點到點之間的無差錯的數據傳輸。3.3ISO/OSI參考模型

（3）網絡層實現在通信子網內源結點到目標結點分組的傳送。其基本內容包括路由選擇、擁塞控制和網絡互連等，是網絡體系

結構中核心的一層。（4）傳輸層向用戶提供可靠的端到端的數據傳送。它屏蔽了下層數據傳送的細節(jié)，是網絡體系結構中關鍵的一層。3.3ISO/OSI參考模型

（5）會話層負責建立和維護兩個結點間的會話連接和數據交換。（6）表示層負責有關數據表示的問題，主要包括數據格式的轉換、數據加密和解密、數據壓縮與恢復等功能。（7）應用層為用戶的應用程序提供網絡服務，是用戶使用網絡功能的接口。3.3ISO/OSI參考模型3.3.2OSI環(huán)境中數據的傳輸

1）OSI環(huán)境在研究OSI參考模型時，我們首先要清楚它所描述的范圍，這個范圍就是OSI環(huán)境。一般來說，物理層、數據鏈路層和網絡層的大部分功能可以用硬件來實現，而高層基本上是通過軟件方式來實現的。

2）接口和服務對等層協(xié)議之間交換的信息叫做協(xié)議數據單元（PDU),PDU加上協(xié)議控制信息（PCI）組成服務數據單元（SDU）,相鄰層傳遞的是服務數據單元信息。相鄰層通過服務訪問點（SAP)來提供服務，它是一個邏輯接口。3.3ISO/OSI參考模型

3）數據的封裝與解封當數據需要通過網絡從一個結點傳送到另一個結點時，必須在數據的頭部（和尾部）加入特定的協(xié)議頭（和協(xié)議尾）。這種增加數據頭部（和尾部）的過程叫做數據的封裝。同樣，當數據到達接收方時，接收方要識別和提取協(xié)議信息，這個過程叫做數據的解封，圖3-3顯示了數據的封裝與解封過程。網絡中數據的封裝與解封過程和生活中信件的發(fā)送接收過程十分相似。3.3ISO/OSI參考模型網絡中數據的封裝與解封3.3ISO/OSI參考模型生活中信件的封裝、傳遞與解封3.3ISO/OSI參考模型

4）完整的OSI數據流動過程段分組幀比特3.3ISO/OSI參考模型數據流動過程示意圖3.3.3物理層

1）物理層的基本概念在物理信道實體之間合理的通過中間系統(tǒng)，為比特傳輸所需的物理連接的建立、保持和釋放提供機械的、電氣的、功能特性和規(guī)程特性的手段。物理層為數據鏈路層實現無差錯的數據傳輸創(chuàng)造環(huán)境，但不負責傳輸的檢錯和糾錯任務。物理層協(xié)議規(guī)定了為此目的進行建立、維持和拆除物理信道的有關功能和特性。2）物理層的功能（1）物理連接的建立和拆除（2）物理層數據的傳輸3.3ISO/OSI參考模型

3）物理層的特性（1）機械特性：規(guī)定了接口所用接線器的形狀和尺寸，接口引腳的個數、功能和排列，固定裝置等等。（2）電氣特性：主要規(guī)定了每種信號的電平、信號的脈沖寬度、允許的數據傳輸速率和最大傳輸距離等。（3）功能特性：規(guī)定了接口電路各個引腳的功能和作用。（4）規(guī)程特性：反映了利用接口進行傳輸比特流的全過程及事件發(fā)生的可能順序，它涉及到信號的傳輸方式，主要規(guī)定的是接口電路信號發(fā)出的時序、應答關系和操作過程。

3.3ISO/OSI參考模型

4）物理層的標準

DTE（Dataterminalequipment）數據終端設備：處理用戶數據的設備，它發(fā)出的信號往往不能直接送到傳輸介質上，要借助于DCE設備來實現。典型的DTE設備有計算機。

DCE（Datacircuitterminatingequipment）數據電路端接設備：將DTE設備發(fā)出的信號變?yōu)檫m合在介質上傳輸的形式。典型的DCE設備是調制解調器。我們需要對DTE和DCE接口進行標準化，這種接口的標準就是物理層協(xié)議。（1）EIA-232-E接口標準（2）CCITT的DTE/DCE接口標準3.3ISO/OSI參考模型3.3.4數據鏈路層

1）數據鏈路層的基本概念將實現控制數據傳輸協(xié)議的軟硬件加到物理鏈路上，就構成了數據鏈路。因此，數據鏈路是一個邏輯鏈路。

2）數據鏈路層的功能數據鏈路層的功能就是實現實體間信息的正確傳輸，通過進行必要的同步控制、差錯控制、流量控制，為網絡層提供可靠的、無錯的數據信息。（1）鏈路管理：指的是對數據鏈路層連接的建立、維持和釋放。

3.3ISO/OSI參考模型

（2）幀同步：接收方應當從收到的比特流中準確的區(qū)分出一幀的開始和結束。（3）流量控制:控制發(fā)送方發(fā)送數據的速率,避免超過接收方接受能力。（4）差錯控制：常用的差錯控制方法有前向糾錯、檢錯重發(fā)，并利用計時器等控制技術。（5）透明傳輸：無論傳輸數據是由什么樣的比特組合起來的，都能在數據鏈路上傳送，這就是透明傳輸。（6）尋址：基于幀的目標MAC地址，有別于網絡層基于數據包的目標網絡地址。3.3ISO/OSI參考模型

3）數據鏈路層的協(xié)議面向字符的通信控制規(guī)程：以字符為傳輸信息的基本單位，通過控制字符來控制信息傳輸，控制字符要避免與用戶信息混淆，在早期的通信中應用較廣泛。典型的協(xié)議有IBM公司的BSC協(xié)議。面向比特的通信控制規(guī)程：數據和控制信息獨立，統(tǒng)一以幀為傳輸單位，傳輸效率高，可靠性強。典型的協(xié)議有高級數據鏈路控制（HDLC)協(xié)議。

3.3ISO/OSI參考模型3.3.5網絡層

1）網絡層的功能網絡層是通信子網的最高層，它的主要用途是實現通信子網內源結點和目標結點之間網絡連接的建立、維持和終止，并通過網絡連接傳送分組。可以說，網絡層是體系結構中的核心層次。

2）網絡層提供的服務及典型協(xié)議網絡層提供的服務有兩種類型：面向連接的網絡服務和面向無連接的網絡服務。面向連接的服務和電話系統(tǒng)的工作模式相似，典型的服務是虛電路，采用虛電路服務的典型三層協(xié)議是X.25協(xié)議。面向無連接的服務和郵政系統(tǒng)中信件的投遞過程相似，典型的服務是數據報，采用數據報服務的典型三層協(xié)議是IP協(xié)議。3.3ISO/OSI參考模型

3）路由選擇路由選擇就是根據一定的原則和算法，在傳輸路徑上找出一條通往目的結點的最佳路徑。路由選擇是網絡層最主要的功能，路由選擇協(xié)議的核心是路由選擇算法。路由選擇算法必須滿足如下要求：正確性、簡單性、健壯性、穩(wěn)定性、公平性和最優(yōu)化。路由選擇算法大致上可分為兩類：靜態(tài)路由選擇算法和動態(tài)路由選擇算法。（詳細內容見第7章）

3.3ISO/OSI參考模型3.3.6傳輸層

1）端對端通信的概念和網絡層不同，傳輸層是為網絡環(huán)境中主機的應用層應用進程提供端到端進程通信服務的，由物理層、數據鏈路層和網絡層組成的通信子網則只提供主機之間點對點的通信，如源主機－路由器、路由器－路由器、路由器－目的主機，不會涉及到程序或應用進程的概念。3.3ISO/OSI參考模型端對端通信示意圖3.3ISO/OSI參考模型傳輸層看通信系統(tǒng)示意圖

2）傳輸層的功能傳輸層和網絡層的接口既是層次間的接口，也是通信子網和資源子網的接口，所以，傳輸層是體系結構中的關鍵層次。傳輸層反映并擴展了網絡層的服務功能，屏蔽掉了各類通信子網的差異，向用戶提供一個統(tǒng)一的接口。對傳輸層來說，通信子網提供的服務越完善，傳輸層的協(xié)議就越簡單；反之傳輸層的協(xié)議越復雜。因此，傳輸層的功能就是在網絡層的基礎上，完成端對端數據的可靠性傳輸。

3.3ISO/OSI參考模型

3）傳輸層的協(xié)議在計算機網絡中，服務質量簡稱QoS。它反映了傳輸質量及服務的可用性，它是用于衡量傳輸層性能的。服務質量主要包括：連接建立延遲、連接建立失敗概率、吞吐量、傳輸延遲、殘留差錯率、安全保護。3.3ISO/OSI參考模型3.3.7會話層

1）會話層的概念在OSI環(huán)境中，一次會話就是兩個用戶進程之間為完成一次通信而建立的會話連接。應用進程之間為完成某項處理任務而需進行一系列內容相關的信息交換，會話層就是為有序的、方便地控制這種信息交換提供控制機制。

2）會話層的功能會話層位于傳輸層和表示層之間，其基本功能是在傳輸層提供服務的基礎上再為表示層提供服務。包括會話方式、會話協(xié)調、會話同步等內容。

3.3ISO/OSI參考模型

3）會話層提供的服務會話層提供的服務主要是會話連接的管理和會話數據交換兩個方面。會話連接管理服務使得一個應用層的進程在一個完整的活動中，通過表示層提供的服務，與對等應用進程建立和維持一條暢通的通信信道。數據交換服務為兩個應用進程提供在信道上交換會話單元的手段。會話單元是一次活動中數據的基本交換單位。此外，會話服務還包括會話活動的管理，隔離服務，會話同步管理、故障管理等內容。3.3ISO/OSI參考模型3.3.8表示層

1）表示層的概念表示層是OSI的第6層，它的目的是處理有關被傳送數據的表示問題。

2）表示層的功能（1）數據語法轉換語法轉換涉及代碼轉換和字符集的轉換，數據格式的修改等。（2）數據語法的表示表示層提供在連接初始選擇一種語法，隨后可選擇另一種數據語法的方法。（3）連接管理利用會話層服務建立表示連接，管理在這個連接上的數據傳送和同步控制，以及連接的釋放等。3.3ISO/OSI參考模型

（4）數據壓縮數據壓縮是采用某種編碼技術，在保持數據原意的基礎上減少傳送或存儲的信息量，以滿足通信帶寬的要求。（5）數據加密數據加密可以增加數據的安全性，對于網絡的安全有十分重要的意義。（6）數據編碼不同的機器有不同的代碼來表示字符串、整型數等。交換中使用的數據結構可以用抽象的方式來定義，并且使用標準的編碼方式。表示層管理這些抽象數據結構，并且在計算機內部表示法和網絡的標準表示法之間進行轉換。3.3ISO/OSI參考模型3.3.9應用層

1）應用層的概念應用層是OSI參考模型的最高層，它直接與用戶和應用程序打交道，為用戶使用網絡服務提供了接口。由于應用類型的復雜性和多樣性，目前為止應用層還沒有一套完整的標準，是一個范圍很廣的研究領域。應用層是直接為用戶的應用進程提供服務的。但是需要注意，應用層并不等同于一個應用程序。3.3ISO/OSI參考模型2）應用層的協(xié)議（1）虛擬終端協(xié)議（VTP）：虛擬終端協(xié)議就是在對等實體之間實施的一套通信約定，其目的就是把實際終端的特性變成標準的形式，即網絡虛擬終端的形式。（2）文件傳輸協(xié)議（FTP）和簡單文件傳輸協(xié)議（TFTP）：FTP是用于文件傳輸的Internet標準，它支持文本文件和面向二進制流的文件結構，適合于遠距離、可靠性較差線路上的文件傳輸。TFTP通常用于比較穩(wěn)定、可靠的局域網內部，進行文件傳輸。（3）其他常用應用層協(xié)議：簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、簡單網絡管理協(xié)議SNMP、Telnet、HTTP、WWW、DNS。3.3ISO/OSI參考模型3.4TCP/IP體系結構OSI參考模式的提出在計算機網絡發(fā)展上具有里程碑的意義，但它并沒有成為事實上的標準，事實上的工業(yè)標準是TCP/IP參考模型。

本節(jié)主要講述：

1、TCP/IP體系結構的層次劃分

2、TCP/IP體系結構中各層功能

3、TCP/IP體系結構中的協(xié)議棧3.4TCP/IP體系結構3.4.1TCP/IP體系結構的層次劃分

1）TCP/IP的產生和發(fā)展

TCP/IP協(xié)議不是某一標準化組織提出的正式標準，但已經被公認為事實上的工業(yè)標準。

TCP/IP協(xié)議從發(fā)展到現在，一共出現了6個版本，目前我們使用的主要是版本4，它的網絡層IP協(xié)議一般記作Ipv4。版本5是基于OSI模型提出的，由于層次變化大，代價高，只是處于建議階段，并未形成標準。版本6我們稱為下一代的IP協(xié)議，記作IPv6。

2）TCP/IP的特點（1）開放的協(xié)議標準：可以免費使用，并且獨立與特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)。（2）統(tǒng)一分配網絡地址：使整個TCP/IP設備在網絡中具有唯一的IP地址。（3）適應性強：可同時適用于局域網、廣域網以及互聯網中。（4）標準化的高層協(xié)議：可為用戶提供多種可靠的網絡服務。3.4TCP/IP體系結構

3）TCP/IP參考模型的層次劃分

TCP/IP體系結構將網絡劃分為應用層、傳輸層、互連層、和網絡接口層四層。3.4TCP/IP體系結構TCP/IP體系結構與OSI參考模型的對應關系示意圖3.4TCP/IP體系結構3.4.2TCP/IP體系結構中各層的功能

1）網絡接口層網絡接口層是最低層，它負責通過網絡發(fā)送和接收IP數據報。TCP/IP體系結構并未對網絡接口層使用的協(xié)議做硬性的規(guī)定，它允許主機連入網絡時使用多種現成的與流行的協(xié)議，例如局域網協(xié)議或其他一些協(xié)議。

2）互連層互連層是TCP/IP體系結構的第二層，它實現的功能相當于OSI參考模型網絡層的無連接網絡服務?；ヂ搶迂撠煱言粗鳈C的數據報發(fā)送到目的主機，并可以實現跨網傳輸。3.4TCP/IP體系結構

互連層的主要功能包括：（1）處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求。在收到請求后，將分組裝入IP數據報，填充報頭，選擇路徑，然后將數據報發(fā)送到相應的網絡接口。（2）處理接收的數據報。在收到其他主機發(fā)送的數據報后，檢查目的地址，需要轉發(fā)則選擇路徑轉發(fā)出去；如目的地址為本結點IP地址，則除去報頭送交傳輸層處理。（3）處理互聯網絡中，路徑、流量控制、擁塞控制等問題。3.4TCP/IP體系結構

3）傳輸層傳輸層是TCP/IP參考模型的第三層，在互聯層之上，主要處理應用進程之間的端到端的通信。這和OSI參考模型中的傳輸層的功能是相似的。

4）應用層

TCP/IP參考模型省略了會話層和表示層，應用層位于傳輸層之上，是其最高層，它通過使用傳輸層所提供的服務，直接向用戶（用戶的應用程序）提供服務。它包括了所有的高層協(xié)議，并不斷有新的協(xié)議加入，基于這些協(xié)議，應用層向用戶提供眾多的網絡應用。3.4TCP/IP體系結構3.4.3TCP/IP體系結構中的協(xié)議棧計算機網絡的層次結構使網絡中的各個層次的協(xié)議形成了一種從上到下的依賴關系。在計算機網絡中，從上至下相互依賴的各種協(xié)議就形成了網絡中的協(xié)議棧。3.4TCP/IP體系結構TCP/IP參考模型TCP/IP協(xié)議棧3.4TCP/IP體系結構3.4TCP/IP體系結構OSI和TCP/IP的比較：1.共同點層次化的結構。2.OSI的主要問題定義復雜，實現困難，有些功能在每一層重復出現，效率低下。3.TCP/IP的主要問題網絡接口層并不是實際的一層，各層的功能定義與實現方法沒能區(qū)分開來等。本章小結計算機網絡的標準化組織網絡體系結構概念OSI參考模型的層級結構及各層功能TCP/IP體系結構及各層功能兩種體系結構的異同ThankYou!ThankYou!第4章局域網技術介質訪問控制方法

主要內容局部網技術概述局域網的模型與標準以太網技術1234虛擬局域網54.1局域網概述

局域網技術對計算機信息系統(tǒng)的發(fā)展有很大影響，它不僅廣泛應用于辦公自動化、企業(yè)管理信息處理自動化以及金融、外貿、商業(yè)、教育等部門，而且隨著通信技術的發(fā)展，它在相關領域中所起的作用會越來越大。

本節(jié)主要講述：

1、局域網的特點

2、局域網的關鍵技術

3、局域網的體系結構4、局域網的拓撲結構5、常見局域網技術4.1局域網概述4.1.1局域網的特點

（1）規(guī)劃、建設、管理與維護的自主性強（2）覆蓋的地理范圍?。?）綜合成本低（4）傳輸速率高（5）誤碼率低，可靠性高（6）通常是由微機和中小型服務器構成

4.1.2局域網的關鍵技術

1.局域網的網絡拓撲結構：總線型、環(huán)型和星型

2.局域網的傳輸介質：同軸電纜、雙絞線、光纖與無線通信信道

3.局域網的介質訪問控制方法

IEEE802標準主要定義了3種類型的介質訪問控制方法：（1）帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問方法（2）令牌總線方法（3）令牌環(huán)方法4.1局域網概述

4.1局域網概述4.1.3局域網體系結構

IEEE802委員會制定了具體的局域網模型和標準。應用層物理層數據鏈路層網絡層傳輸層會話層表示層邏輯鏈路控制子層（LLC）介質訪問控制子層（MAC）物理層OSIIEEE802OSI和IEEE802模型層次對比示意圖4.1局域網概述局域網各層功能：（1）物理層物理層負責物理連接管理和在介質上傳輸比特流。其主要任務是描述介質接口的一些特性，如接口的機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性等，與OSI的物理層相同。（2）數據鏈路層數據鏈路層的主要作用是通過一些數據鏈路層協(xié)議，負責幀的傳輸管理和控制，在不太可靠的傳輸信道上實現可靠地數據傳輸。

LAN的數據鏈路層按照是否與介質有關劃分為邏輯鏈路控制（LLC)子層和介質訪問控制（MAC）子層。①LLC子層集中了與介質無關的部分。具有幀傳輸、接收功能，幀的順序控制和流量控制功能，并通過SAP向網絡層提供服務。②MAC子層集中了與介質有關的部分。負責在物理層的基礎上進行通信，維護數據鏈路功能，并向LLC子層提供服務。

4.1局域網概述4.1.4局域網拓撲結構

局域網在網絡拓撲結構上主要分為總線型、環(huán)型和星型3種基本結構。常見的總線型局域網有由同軸電纜做總線的10Base-5和10Base-2等。常見的環(huán)型局域網有FDDI網。常見的星型局域網有基于集線器的共享式以太網和基于各種交換機的交換式以太網。4.1局域網概述4.1.5常見局域網技術

1.FDDI技術FDDI是在網絡與傳輸介質之間的一個接口標準。FDDI采用光纖介質和雙環(huán)型結構，數據傳輸速率為100Mbit/s。

FDDI的介質訪問控制方法和IEEE802.5標準相似，但FDDI中，源節(jié)點把數據幀發(fā)送出去后立即釋放令牌，其他站點可以繼續(xù)捕獲令牌發(fā)送數據，即允許在環(huán)路中同時存在多個數據幀傳輸，以提高信道利用率。

4.1局域網概述FDDI基本結構是由2根光纖同時將網絡上的所有節(jié)點串接成2個封閉的環(huán)路，其中一個稱為主環(huán)，一個稱為輔環(huán)。

4.1局域網概述FDDI主干環(huán)網服務器TokenRing路由器以太網路由器FDDI組網示意圖2.ATM技術ATM是一種高速分組交換技術，采用了以信元為單位的存儲轉發(fā)方式，故又稱為信元交換。

ATM將話音、數據和圖像等數據分解成長度固定的數據塊，并在各數據塊前裝配地址、優(yōu)先級等控制信息構成信元。信元由信元頭部和有效載荷構成：

4.1局域網概述

ATM采用統(tǒng)計復用的方式，可以有效的利用帶寬，實時性好，在多媒體信息的傳輸上具有較大優(yōu)勢。其特點主要表現在：（1）采用了分組交換中的統(tǒng)計復用，動態(tài)按需分配帶寬的技術。（2）采用固定長度信元，可用硬件邏輯完成對信元的接收、識別分類和交換，保證高速通信。（3）省去了差錯控制、流量控制等協(xié)議，提高了網絡效率。（4）可承載多種類型的業(yè)務。（5）是一種面向連接的技術。（6）具有QOS（服務質量）特性。（7）ATM在專網、公網和LAN上都可以使用。

4.1局域網概述3.WLAN技術

無線局域網（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，它以無線多址信道作為傳輸介質，提供傳統(tǒng)有線局域網LAN的功能，能夠使用戶真正實現隨時、隨地、隨意的寬帶網絡接入。

4.1局域網概述4.2局域網的模型與標準20世紀80年代初，美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE802委員會結合局域網自身特點，參考OSI參考模型，提出了局域網的參考模型IEEE802參考模型。

本節(jié)主要講述：

1、IEEE802參考模型

2、IEEE802標準

4.2局域網的模型與標準4.2.1IEEE802參考模型

1980年2月，美國電氣與電子工程師協(xié)會IEEE成立了局域網標準化委員會,專門從事局域網標準化工作。該委員會制定了IEEE802標準。4.2.2IEEE802標準

802.2-邏輯鏈路控制LLC802.3-CSMA/CD（以太網）802.4-TokenBus（令牌總線）802.5-TokenRing（令牌環(huán)）802.6-分布隊列雙總線DQDB--MAN標準802.8–FDDI（光纖分布數據接口）802.11–無線LANIEEE802標準的主要成員：4.2局域網的模型與標準4.3介質訪問控制方法介質訪問控制方法是局域網的關鍵技術之一，不同類型局域網的介質訪問控制方法也不相同。

本節(jié)主要講述：

1、CSMA/CD

2、令牌環(huán)3、令牌總線

4.3介質訪問控制方法4.3.1CSMA/CD介質訪問控制

IEEE802.3標準規(guī)定了CSMA/CD訪問方法和物理層技術規(guī)范，采用IEEE802.3標準協(xié)議的典型局域網是以太網。CSMA/CD是以太網的核心技術。1.CSMA/CD的發(fā)送工作過程

CSMA/CD的工作過程可以概括為4點：發(fā)前先聽，邊發(fā)邊聽，沖突停止，延遲重發(fā)。

CSMA/CD發(fā)送過程流程圖如下頁所示。站點要求發(fā)送有載波？發(fā)送一幀信息有沖突？發(fā)出阻塞信號沖突>16？延時處理放棄發(fā)送另作處理一次發(fā)送結束CSMA/CD發(fā)送過程流程圖YNYNNY4.3介質訪問控制方法2.CSMA/CD的接收工作過程4.3介質訪問控制方法CSMA/CD接收過程流程圖4.3.2令牌環(huán)

IEEE802.5標準協(xié)議規(guī)定了令牌環(huán)訪問方法和物理層技術規(guī)范，采用IEEE802.5標準協(xié)議的網絡稱作令牌環(huán)網。令牌環(huán)網的主要介質訪問控制方法是令牌環(huán)訪問控制方法。令牌環(huán)工作原理：（1）網上所有站點都處于空閑時，令牌沿環(huán)繞行（2）發(fā)送站點必須等待，直到捕獲到空令牌，才能發(fā)送數據幀。數據幀在環(huán)上繞行一周回到出發(fā)點，由發(fā)送節(jié)點校驗無錯后吸收數據幀，并釋放令牌。（3）接收節(jié)點復制數據幀，其它節(jié)點轉發(fā)環(huán)上的數據幀。4.3介質訪問控制方法4.3介質訪問控制方法令牌環(huán)訪問控制流程圖4.3.3令牌總線

IEEE802.4標準協(xié)議規(guī)定了令牌總線訪問方法和物理層技術規(guī)范，采用IEEE802.4標準協(xié)議的網絡稱作令牌總線網。令牌總線網在物理結構上是總線結構，在邏輯結構上是環(huán)型。令牌總線介質訪問控制方法的原理與令牌環(huán)介質訪問控制方法相同。4.3介質訪問控制方法4.3介質訪問控制方法令牌總線訪問控制示意圖4.4以太網技術以太網是目前應用最廣泛的局域網標準。

本節(jié)主要講述：

1、以太網的產生與發(fā)展

2、傳統(tǒng)以太網技術3、快速以太網技術4、吉比特與十吉比特以太網技術5、交換式以太網技術

4.4以太網技術4.4.1以太網的產生與發(fā)展

1975年，由美國DEC、Intel和Xerox三家公司聯合研制成功并公布了以太網的物理層與數據鏈路層規(guī)范。傳統(tǒng)以太網速率只有10M,目前，不僅千兆以太網和萬兆以太網已經進入主流應用，在實驗室中，已經在開發(fā)40Gbit/s的以太網產品。以太網標準及IEEE802.3規(guī)范：傳統(tǒng)以太網主要是10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T標準快速以太網

IEEE802.3u——雙絞線，光纖千兆以太網

IEEE802.3z——屏蔽短雙絞線、光纖

IEEE802.3ab——雙絞線萬兆以太網

IEEE802.3ae——光纖4.4以太網技術4.4.2傳統(tǒng)以太網技術

傳統(tǒng)以太網的典型速率是10Mbit/s，在其物理層，定義了多種傳輸介質和拓撲結構，形成了一個10Mbit/s以太網標準系列，主要包括10BASE-2、10BASE-5、10BASE-T等標準。例：數據率（Mbps）基帶或寬帶Base，Broad段最大長度（百米）或介質類型（T，F，X）10

Base

54.4以太網技術1.10BASE-210BASE-2網絡采用總線型結構，主要使用的網絡硬件有以下幾種：（1）BNC接口的網卡：使計算機作為節(jié)點連入網絡。（2）50?細同軸電纜：這是10BASE-2網絡定義的傳輸介質。（3）T型連接器：用于細纜與網卡的連接。（4）50?終端器：電纜兩端各接一個，用于阻止信號反射。

4.4以太網技術細纜終端器10BASE-2網絡組網示意圖4.4以太網技術2.10BASE-510BASE-5網絡也采用總線型結構，主要使用的網絡硬件有以下幾種：（1）AUI接口的網卡：使計算機作為節(jié)點連入網絡。（2）50?粗同軸電纜：這是10BASE-5網絡定義的傳輸介質。（3）外部收發(fā)器：兩端連粗纜，中間經AUI接口的由收發(fā)器連網卡。（4）收發(fā)器電纜：兩頭帶有AUI接頭，用于外部收發(fā)器和網卡之間的連接。（5）50?終端器：電纜兩端各接一個，用于阻止信號反射。