計算機網(wǎng)絡教程講解課件

1、計算機網(wǎng)絡教程講解計算機網(wǎng)絡教程講解目 錄第1章 概 述第2章 計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)第3章 物 理 層第4章 數(shù)據(jù)鏈路層第5章 局 域 網(wǎng)第6章 廣 域 網(wǎng)第7章 網(wǎng)絡互連第8章 運 輸 層第9章 應 用 層第10章 計算機網(wǎng)絡的安全第11章 結(jié) 束 語退出目 錄第1章 概 述退出第1章 概 述1.1 計算機網(wǎng)絡在信息時代的作用1.2 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程1.3 計算機網(wǎng)絡的分類1.4 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標返回第1章 概 述1.1 計算機網(wǎng)絡在信息時代的作用返1.1 計算機網(wǎng)絡在信息時代的作用我們已經(jīng)進入了21世紀。21世紀的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡為核

2、心的信息時代。知識經(jīng)濟中的兩個重要特點就是信息化和全球化。返回1.1 計算機網(wǎng)絡在信息時代的作用我們已經(jīng)進入了21世這里所說的網(wǎng)絡是指電信網(wǎng)絡(主要的業(yè)務是電話，但也有其他業(yè)務，如傳真、數(shù)據(jù)等)、有線電視網(wǎng)絡(即單向電視節(jié)目的傳送網(wǎng)絡，但現(xiàn)已開始逐漸向雙向傳輸網(wǎng)絡改造)和計算機網(wǎng)絡。這三種網(wǎng)絡通常簡稱為“三網(wǎng)”。進入20世紀90年代以來，以因特網(wǎng)(Internet)為代表的計算機網(wǎng)絡的發(fā)展速度十分迅猛，已從最初的教育科研網(wǎng)絡逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡，并已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡。返回這里所說的網(wǎng)絡是指電信網(wǎng)絡(主要的業(yè)務是電話，但也有其他1.2 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程1.2.1 計算機網(wǎng)

3、絡的產(chǎn)生 一百多年來，電話交換機雖然經(jīng)過多次更新?lián)Q代，但交換的方式一直都是電路交換。返回1.2 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展過程1.2.1 計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生返回返回當電話機的數(shù)量增多時，就要使用很多彼此連接起來的交換機來完成全網(wǎng)的交換任務。用這樣的方法，就構(gòu)成了覆蓋全世界的電信網(wǎng)。這種必須經(jīng)過“建立連接通信釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方式稱為面向連接的(connection-oriented)。這里我們要指出，電路交換必定是面向連接的。但面向連接的卻不一定是電路交換，因為分組交換也可以使用面向連接的方式(如廣域網(wǎng)的X.25網(wǎng)絡和ATM網(wǎng)絡)。返回當電話機的數(shù)量增多時，就要使用很多彼此連接起來的交換機來圖1-2

4、為電路交換的示意圖。在通話的全部時間內(nèi)，通話的兩個用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬。當使用電路交換來傳送計算機數(shù)據(jù)時，其線路的傳輸效率往往很低。返回圖1-2為電路交換的示意圖。在通話的全部時間內(nèi)，通話的兩返回返回分組交換則采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。分組的概念如圖1-3所示。通常我們將欲發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文(message)。在每一個數(shù)據(jù)段前面，加上一些必要的控制信息組成的首部(header)后，就構(gòu)成了一個分組(packet)。分組又稱為“包”，而分組的首部也可稱為“包頭”。分組交換的特征是基于標記(label-based)。不先建立連接而隨時可發(fā)送數(shù)據(jù)的連網(wǎng)方式，稱為無連接的(connecti

5、onless)。返回分組交換則采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。分組的概念如圖1-3所示。通返回返回分組交換網(wǎng)由若干個結(jié)點交換機(node switch)和連接這些交換機的鏈路組成，如圖1-4(a)所示。圖1-4(b)和圖1-4(a)的表示方法是一樣的，但強調(diào)了結(jié)點交換機具有多個端口的概念。圖中H1 H6都是可進行通信的計算機，但在計算機網(wǎng)絡中常稱它們?yōu)橹鳈C(host)。在ARPANET建網(wǎng)初期，分組交換網(wǎng)中的結(jié)點交換機曾被稱為接口報文處理機IMP (Interface Message Processor)。返回分組交換網(wǎng)由若干個結(jié)點交換機(node switch)和返回返回結(jié)點交換機處理分組的過程是：將收到

6、的分組先放入緩存，再查找轉(zhuǎn)發(fā)表(轉(zhuǎn)發(fā)表中寫有到何目的地址應從何端口轉(zhuǎn)發(fā)的信息)，然后由交換機構(gòu)從緩存中將該分組取出，傳遞給適當?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。分組交換網(wǎng)的主要優(yōu)點可歸納如表1-1所示。返回結(jié)點交換機處理分組的過程是：將收到的分組先放入緩存，再查返回返回分組交換也帶來一些新的問題。例如，分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。當網(wǎng)絡通信量過大時，這種時延可能會很大。此外，各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定的開銷(overhead)。圖1-5表示電路交換、報文交換和分組交換的主要區(qū)別。返回分組交換也帶來一些新的問題。例如，分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時返回返回圖1-6(a)所示的是早期的面

7、向終端的計算機網(wǎng)絡，它是以單個主機為中心的星形網(wǎng)，各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機的硬件和軟件資源。而分組交換網(wǎng)是以網(wǎng)絡為中心，主機和終端都處在網(wǎng)絡的外圍，如圖1-6(b)所示。用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。返回圖1-6(a)所示的是早期的面向終端的計算機網(wǎng)絡，它是以返回返回1.2.2 因特網(wǎng)時代美國國家科學基金會NSF認識到計算機網(wǎng)絡對科學研究的重要性，因此從1985年起，美國國家科學基金會就圍繞其六個大型計算機中心建設計算機網(wǎng)絡。1986年，NSF建立了國家科學基金網(wǎng)NSFNET。NSFNET后來接管了ARPANET，并將網(wǎng)絡改名為Internet

8、，即因特網(wǎng)。返回1.2.2 因特網(wǎng)時代返回1992年因特網(wǎng)上的主機超過100萬臺。1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45 Mbit/s (T3速率)。到1996年速率為155 Mbit/s的主干網(wǎng)vBNS (very high-speed Backbone Service)建成。1998年又開始建造更快的主干網(wǎng)Abilene，數(shù)據(jù)率最高達2.5 Gbit/s。1999年MCI和Worldcom公司開始將美國的因特網(wǎng)主干網(wǎng)速率提高到2.5 Gbit/s。到1999年底，因特網(wǎng)上注冊的主機已超過1000萬臺。表1-2是因特網(wǎng)上的網(wǎng)絡數(shù)、主機數(shù)、用戶數(shù)和管理機構(gòu)數(shù)的簡單概括COME00。返回1992

9、年因特網(wǎng)上的主機超過100萬臺。1993年因特網(wǎng)返回返回1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標準化工作1992年，因特網(wǎng)不再歸美國政府管轄，因此成立了一個國際性組織叫做因特網(wǎng)協(xié)會ISOC (Internet Society)，以便對因特網(wǎng)進行全面管理以及在世界范圍內(nèi)促進其發(fā)展和使用。ISOC下面有一個技術(shù)組織叫做因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會IAB (Internet Architecture Board)，負責管理因特網(wǎng)有關(guān)協(xié)議的開發(fā)。IAB下面又設有兩個工程部。 因特網(wǎng)工程部IETF (Internet Engineering Task Force) 因特網(wǎng)研究部IRTF (Internet Researc

10、h Task Force)返回1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標準化工作返回返回返回從一個普通文檔上升到因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過四個階段。（1）因特網(wǎng)草案(Internet Draft)。（2）建議標準(Proposed Standard)。（3）草案標準(Draft Standard)。（4）因特網(wǎng)標準(Internet Standard)。返回從一個普通文檔上升到因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過四個階段。返回還有三種RFC，即歷史的、實驗的和提供信息的。圖1-8所示的是各種RFC之間的關(guān)系。返回還有三種RFC，即歷史的、實驗的和提供信息的。圖1-8所返回返回1.2.4 計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展1989年11月，

11、我國第一個公用分組交換網(wǎng)CNPAC建成運行，在此基礎(chǔ)上，1993年9月建成新的中國公用分組交換網(wǎng)。在20世紀80年代后期，公安、銀行、軍隊以及其他一些部門也相繼建立了各自的專用計算機廣域網(wǎng)。自20世紀90年代起，我國陸續(xù)建造了基于因特網(wǎng)技術(shù)的、可以和因特網(wǎng)互連的9個全國范圍的公用計算機網(wǎng)絡。返回1.2.4 計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展返回表1-3是中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心公布的我國最近幾年來因特網(wǎng)的發(fā)展情況。返回表1-3是中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心公布的我國最近幾年來因特網(wǎng)返回返回1.3 計算機網(wǎng)絡的分類1.3.1 計算機網(wǎng)絡的不同定義計算機網(wǎng)絡的精確定義并未統(tǒng)一。關(guān)于計算機網(wǎng)絡的最簡單的定義是TANE96：

12、一些互相連接的、自治的計算機的集合。返回1.3 計算機網(wǎng)絡的分類1.3.1 計算機網(wǎng)絡的不同定義最簡單的計算機網(wǎng)絡就只有兩臺計算機和連接它們的一條鏈路。最復雜的計算機網(wǎng)絡就是因特網(wǎng)。它由非常多的計算機網(wǎng)絡通過許多路由器互連而成。因此因特網(wǎng)也稱為“網(wǎng)絡的網(wǎng)絡”(network of networks)。計算機網(wǎng)絡與分布式計算機系統(tǒng)雖然有相同之處，但二者并不等同。分布式系統(tǒng)的最主要特點是整個系統(tǒng)中的各計算機對用戶都是透明的。返回最簡單的計算機網(wǎng)絡就只有兩臺計算機和連接它們的一條鏈路。1.3.2 計算機網(wǎng)絡的幾種不同分類方法1從網(wǎng)絡的交換功能進行分類電路交換；報文交換；分組交換；混合交換。2從網(wǎng)絡的

13、拓撲結(jié)構(gòu)進行分類網(wǎng)絡的管理者非常關(guān)心網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。按網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)劃分，可以分為：集中式網(wǎng)絡；分散式網(wǎng)絡；分布式網(wǎng)絡。返回1.3.2 計算機網(wǎng)絡的幾種不同分類方法返回返回返回3從網(wǎng)絡的作用范圍進行分類廣域網(wǎng)WAN (Wide Area Network) 局域網(wǎng)LAN (Local Area Network)城域網(wǎng)MAN (Metropolitan Area Network)多個處理機互連的系統(tǒng)按其大小的分類如表1-4所示。返回3從網(wǎng)絡的作用范圍進行分類返回返回返回4從網(wǎng)絡的使用范圍進行分類從網(wǎng)絡的使用范圍可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)兩種。公用網(wǎng)(public network)專用網(wǎng)(private

14、network)返回4從網(wǎng)絡的使用范圍進行分類返回1.4 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標1.4.1 帶寬“帶寬”本來的意思是指某個信號具有的頻帶寬度。帶寬的單位是赫茲(Hz)、千赫(kHz)、兆赫(MHz)等。對于數(shù)字信道，“帶寬”是指在信道上(或一段鏈路上)能夠傳送的數(shù)字信號的速率，即數(shù)據(jù)率或比特率。比特(bit)是計算機中的數(shù)據(jù)的最小單元，它也是信息量的度量單位。帶寬的單位就是比特每秒(bit/s)。帶寬有時也稱為吞吐量。返回1.4 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標1.4.1 帶寬返回如果我們在網(wǎng)絡中某一個點上觀察數(shù)字信號流隨時間的變化，那么信號在時間軸上的寬度就隨著帶寬的增大而變窄。圖1-10是這一概

15、念的示意圖。返回如果我們在網(wǎng)絡中某一個點上觀察數(shù)字信號流隨時間的變化，那返回返回1.4.2 時延時延(delay或latency)是指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是由以下幾個不同的部分組成的。（1）傳播時延傳播時延是電磁波在信道中傳播所需要的時間。傳播時延的計算公式是：傳播時延 = 信道長度 電磁波在信道上的傳播速率返回1.4.2 時延返回（2）發(fā)送時延發(fā)送時延是發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時間。發(fā)送時延的計算公式是：發(fā)送時延 = 數(shù)據(jù)塊長度 信道帶寬（3）排隊時延這是數(shù)據(jù)在交換結(jié)點等候發(fā)送在緩存的隊列中排隊所經(jīng)歷的時延。數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是以上三種時延之和：總

16、時延 = 傳播時延 + 發(fā)送時延 + 排隊時延圖1-11畫出了三種時延所產(chǎn)生的地方返回（2）發(fā)送時延返回返回返回1.4.3 時延帶寬積和往返時延網(wǎng)絡性能的兩個度量傳播時延和帶寬相乘，就得到另一個很有用的度量：傳播時延帶寬積，即(傳播時延)(帶寬)。圖1-12的示意圖表示時延帶寬積。鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。在計算機網(wǎng)絡中，往返時延RTT (Round-Trip Time)也是一個重要的性能指標，它表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到來自接收端的確認，總共經(jīng)歷的時延。返回1.4.3 時延帶寬積和往返時延返回返回返回第2章 計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1 計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

17、的形成2.2 協(xié)議與劃分層次2.3 計算機網(wǎng)絡的原理體系結(jié)構(gòu)2.4 OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較2.5 客戶服務器方式返回第2章 計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)2.1 計算機網(wǎng)絡體系2.1 計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的形成1974年，美國的IBM公司宣布了它研制的系統(tǒng)網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)SNA (System Network Architecture)?，F(xiàn)在它是世界上使用得相當廣泛的一種網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡都能互連，國際標準化組織ISO于1977年成立了專門機構(gòu)研究該問題。不久，他們就提出一個試圖使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標準框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM

18、 (Open Systems Interconnection Reference Model)，簡稱為OSI。返回2.1 計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的形成1974年，美國的IB2.2 協(xié)議與劃分層次為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定即稱為網(wǎng)絡協(xié)議。一個網(wǎng)絡協(xié)議主要由以下三個要素組成：（1）語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式；（2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應；（3）同步，即事件實現(xiàn)順序的詳細說明。兩個計算機可將文件傳送模塊作為最高的一層(如圖2-1所示)。返回2.2 協(xié)議與劃分層次為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)返回返回分層可以帶來如下好處：（1）各層之間是獨

19、立的。（2）靈活性好。（3）結(jié)構(gòu)上可分割開。（4）易于實現(xiàn)和維護。（5）能促進標準化工作。返回分層可以帶來如下好處：返回計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)(architecture)，也就是說，計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)就是這個計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成的功能的精確定義。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。返回計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)(arc2.3 計算機網(wǎng)絡的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1 從OSI體系結(jié)構(gòu)到原理體系結(jié)構(gòu)OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)既復雜又不實用，但其概念清楚，體系價格低廉，理論較完整。TCP/IP的協(xié)議現(xiàn)在得到了全世界的承

20、認，但它實際上并沒有一個完整的體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡接口層。返回2.3 計算機網(wǎng)絡的原理體系結(jié)構(gòu)2.3.1 從OSI體系但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應用層、運輸層和網(wǎng)際層，因為最下面的網(wǎng)絡接口層并沒有什么具體內(nèi)容。因此在學習計算機網(wǎng)絡的原理時往往采取折衷的辦法，也就是綜合OSI和TCP/IP的優(yōu)點，采用一種原理體系結(jié)構(gòu)，它只有五層(如圖2-2所示)，這樣既簡潔又能將概念闡述清楚TANE96。返回但從實質(zhì)上講，TCP/IP只有三層，即應用層、運輸層和網(wǎng)返回返回1應用層(application layer)應用層是原理體系結(jié)構(gòu)中的最

21、高層。應用層確定進程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要(這反映在用戶所產(chǎn)生的服務請求)。2運輸層(transport layer)運輸層的任務就是負責主機中兩個進程之間的通信，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪亩?segment)。運輸層具有復用(multiplexing)和分用(demultiplexing)的功能。因特網(wǎng)的運輸層可使用兩種不同協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP (Transmission Control Protocol)，和無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP (User Datagram Protocol)。返回1應用層(application layer)返回3網(wǎng)絡層(network la

22、yer)網(wǎng)絡層負責為分組交換網(wǎng)上的不同主機提供通信。在網(wǎng)絡層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包。在TCP/IP體系中，分組也叫作IP數(shù)據(jù)報，或簡稱為數(shù)據(jù)報。返回3網(wǎng)絡層(network layer)返回4數(shù)據(jù)鏈路層（data link layer）數(shù)據(jù)鏈路層的任務是在兩個相鄰結(jié)點間的線路上無差錯地傳送以幀(frame)為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括數(shù)據(jù)和必要的控制信息。數(shù)據(jù)鏈路層有時也常簡稱為鏈路層。數(shù)據(jù)鏈路層就把一條有可能出差錯的實際鏈路，轉(zhuǎn)變成為讓網(wǎng)絡層向下看去好像是一條不出差錯的鏈路。返回4數(shù)據(jù)鏈路層（data link layer）返回5物理層（physical layer）物理層的任務就是透明地傳

23、送比特流?！巴该鳌笔且粋€很重要的術(shù)語。它表示：某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。圖2-3說明的是應用進程的數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程中所經(jīng)歷的變化。這里為簡單起見，假定兩個主機是直接相連的。返回5物理層（physical layer）返回返回返回不要誤認為“從計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)部分或尾部，而最后傳送首部。”在OSI參考模型中，在對等層次上傳送的數(shù)據(jù)，其單位都稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU (Protocol Data Unit)。在文獻中也還可以見到術(shù)語“協(xié)議棧”(protocol stack)。這是因為幾個層次畫在一起很像一個棧(stack)。返回不要誤認為“從

24、計算機1向計算機2傳送數(shù)據(jù)時，是先傳送數(shù)據(jù)2.3.2 實體、協(xié)議、服務和服務訪問點實體(entity)這一名詞表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進程。協(xié)議是控制兩個對等實體進行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個對等實體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務。要實現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務。返回2.3.2 實體、協(xié)議、服務和服務訪問點返回一定要弄清楚，協(xié)議和服務在概念上是很不一樣的。首先，協(xié)議的實現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務。本層的服務用戶只能看見服務而無法看見下面的協(xié)議。下面的協(xié)議對上面的服務用戶是透明的。其次，協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對等實體之間通信的規(guī)則。但服務是

25、“垂直的”，即服務是由下層向上層通過層間接口提供的。上層使用下層所提供的服務必須通過與下層交換一些命令，這些命令在OSI中稱為服務原語。返回一定要弄清楚，協(xié)議和服務在概念上是很不一樣的。返回在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地方，通常稱為服務訪問點SAP (Service Access Point)。OSI將層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務數(shù)據(jù)單元SDU (Service Data Unit)在任何相鄰兩層之間的關(guān)系可概括為圖2-4所示的那樣。在服務提供者的上一層的實體，也就是“服務用戶”，它使用服務提供者所提供的服務。返回在同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進行交互(即交換信息)的地

26、方，返回返回2.3.3 面向連接服務與無連接服務從通信的角度看，各層所提供的服務可分為兩大類，即面向連接的(connection-oriented)與無連接的(connectionless)。1面向連接服務所謂連接，就是兩個對等實體為進行數(shù)據(jù)通信而進行的一種結(jié)合。面向連接服務是在數(shù)據(jù)交換之前，必須先建立連接。當數(shù)據(jù)交換結(jié)束后，則應終止這個連接。面向連接服務具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放這三個階段。面向連接服務在網(wǎng)絡層中又稱為虛電路服務。返回2.3.3 面向連接服務與無連接服務返回2無連接服務在無連接服務的情況下，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進行預定

27、保留。這些資源將在數(shù)據(jù)傳輸時動態(tài)地進行分配。無連接服務的另一特征就是它不需要通信的兩個實體同時是活躍的(即處于激活態(tài))。（1）數(shù)據(jù)報(datagram)。（2）證實交付(confirmed delivery)。（3）請求回答(request-reply)。返回2無連接服務返回2.4 OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較OSI參考模型中采用了七個層次的體系結(jié)構(gòu)，將原理體系結(jié)構(gòu)中的應用層再劃分為應用層、表示層和會話層。圖2-5畫出了TCP/IP與OSI這兩種體系結(jié)構(gòu)的對比。返回2.4 OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較OSI參考模返回返回在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。（1）T

28、CP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互連問題。（2）TCP/IP一開始就對面向連接服務和無連接服務并重。（3）TCP/IP有較好的網(wǎng)絡管理功能。在討論兩個主機通過兩個網(wǎng)絡互連在一起時，可以使用如圖2-6所示的層次關(guān)系。返回在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI是很不相同的。返返回返回 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP/IP協(xié)議族，如圖2-7所示。返回 還有一種方法，就是用按層次高低的一些協(xié)議來表示TCP返回返回2.5 客戶服務器方式在TCP/IP的進程之間的通信經(jīng)常使用客戶服務器方式。應用層協(xié)議并不是解決用戶各種具體應用的協(xié)議，而是為最終用戶提供服務。為了解決具體的應用問

29、題而彼此通信的進程就稱為“應用進程”。而應用層的具體內(nèi)容就是規(guī)定應用進程在通信時所遵循的協(xié)議?？蛻?client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。返回2.5 客戶服務器方式在TCP/IP的進程之間的通信客戶軟件和服務器軟件通常還具有以下一些主要特點。1客戶軟件（1）在進行通信時臨時成為客戶，但它也可在本地進行其他的計算。（2）被用戶調(diào)用，在用戶的計算機上運行，在打算通信時主動向遠地服務器發(fā)起通信。（3）可與多個服務器進行通信。（4）不需要特殊的硬件和很復雜的操作系統(tǒng)。返回客戶軟件和服務器軟件通常還具有以下一些主要特點。返回2服務器軟件（1）是一種專門用來提供某種服務的

30、程序，可同時處理多個遠地客戶的請求。（2）在共享計算機上運行。當系統(tǒng)啟動時即自動調(diào)用，且不斷地運行著。（3）被動地等待并接受來自多個客戶的通信請求。（4）一般需要強大的硬件和高級的操作系統(tǒng)支持。客戶與服務器的通信關(guān)系一旦建立，通信就可是雙向的，客戶和服務器都可發(fā)送和接收信息。大多數(shù)的應用進程都是使用TCP/IP協(xié)議進行通信。圖2-8畫出了這種情況。返回2服務器軟件返回返回返回功能較強的計算機可同時運行多個服務器進程(如圖2-9中的計算機3)。由于運行服務器進程的機器往往有許多特殊的要求(不同于普通的PC機)，因此經(jīng)常將主要運行服務器進程的機器(硬件)不嚴格地稱為服務器。返回功能較強的計算機可同

31、時運行多個服務器進程(如圖2-9中的返回返回第3章 物 理 層3.1 物理層的基本概念3.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識3.3 物理層下面的傳輸媒體3.4 模擬傳輸與數(shù)字傳輸3.5 信道復用技術(shù)3.6 同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH3.7 EIA-232-E接口標準返回第3章 物 理 層3.1 物理層的基本概念返回3.1 物理層的基本概念用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程(procedure)。可以將物理層的主要任務描述為確定與傳輸媒體的接口的一些特性，即：（1）機械特性。（2）電氣特性。（3）功能特性。（4）規(guī)程特性。返回3.1 物理層的基本概念用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層在物理連接上的

32、傳輸方式一般都是串行傳輸，即一個比特一個比特地按照時間順序傳輸。但是，有時也可以采用多個比特的并行傳輸方式。返回在物理連接上的傳輸方式一般都是串行傳輸，即一個比特一個比3.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識3.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型兩個PC機經(jīng)過普通電話機的連線，再經(jīng)過公用電話網(wǎng)進行通信。如圖3-1所示，一個數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)可劃分為三大部分，即源系統(tǒng)(或發(fā)送端)、傳輸系統(tǒng)(或傳輸網(wǎng)絡)和目的系統(tǒng)(或接收端)。返回3.2 數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識3.2.1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型返回返回源系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：（1）源站。（2）發(fā)送器。目的系統(tǒng)一般包括以下兩個部分：（1）接收器。（2）目的站。返回源系統(tǒng)一般包括以

33、下兩個部分：返回數(shù)據(jù)(data)是運送信息的實體，而信號(signal)則是數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。無論數(shù)據(jù)或信號，都可以是模擬的或數(shù)字的。所謂“模擬的”就是連續(xù)變化的，而“數(shù)字的”就表示取值是離散的。因此，數(shù)字數(shù)據(jù)(digital data)就是用不連續(xù)形式表示的數(shù)據(jù)。將數(shù)字數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程叫作調(diào)制。返回數(shù)據(jù)(data)是運送信息的實體，而信號(signal)一般說來，模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(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。（2）模擬數(shù)據(jù)、數(shù)字信號。（3）數(shù)字數(shù)據(jù)、模擬信號。（4）數(shù)字數(shù)據(jù)、數(shù)字信號。圖3-2給出了模擬的和數(shù)字的數(shù)據(jù)、信號

34、的示意圖。返回一般說來，模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字數(shù)據(jù)都可以轉(zhuǎn)換為模擬信號或數(shù)字信返回返回3.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念從通信的雙方信息交互的方式來看，可以有以下三種基本方式。（1）單向通信：又稱為單工通信，即只能有一個方向的通信而沒有反方向的交互。無線電廣播或有線電廣播以及電視廣播就屬于這種類型。（2）雙向交替通信：又稱為半雙工通信，即通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時發(fā)送(當然也就不能同時接收)。這種通信方式是一方發(fā)送另一方接收，過一段時間后再反過來。返回3.2.2 有關(guān)信道的幾個基本概念返回（3）雙向同時通信：又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同時發(fā)送和接收信息。有時也常用“單工”這個名詞

35、表示“雙向交替通信”。信道可以分成傳送模擬信號的模擬信道和傳送數(shù)字信號的數(shù)字信道兩大類。但應注意，數(shù)字信號在經(jīng)過數(shù)模變換后就可以在模擬信道上傳送，模擬信號在經(jīng)過模數(shù)變換后也可在數(shù)字信道上傳送。信道上傳送的信號還有基帶(baseband)信號和寬帶(broadband)信號之分。返回（3）雙向同時通信：又稱為全雙工通信，即通信的雙方可以同3.2.3 信道上的最高碼元傳輸速率圖3-3給出了一個數(shù)字信號通過實際的信道和質(zhì)量很差的信道時的輸出波形。返回3.2.3 信道上的最高碼元傳輸速率返回返回返回奈奎斯特(Nyquist)推導出在理想低通信道下的最高碼元傳輸速率的公式：理想低通信道的最高碼元傳輸速率

36、 = 2W Baud (3-1)這里W是理想低通信道的帶寬，單位為赫(Hz)；Baud是波特，是碼元傳輸速率的單位，1波特為每秒傳送1個碼元。式(3-1)就是著名的奈氏準則。奈氏準則的另一種表達方法是：每赫帶寬的理想低通信道的最高碼元傳輸速率是每秒2個碼元。返回奈奎斯特(Nyquist)推導出在理想低通信道下的最高碼對于具有理想帶通矩形特性的信道(帶寬為W)，奈氏準則就變?yōu)椋豪硐霂ㄐ诺赖淖罡叽a元傳輸速率 = W Baud (3-2)即每赫帶寬的帶通信道的最高碼元傳輸速率為每秒1個碼元。強調(diào)以下兩點：（1）一個實際的信道所能傳輸?shù)淖罡叽a元速率，要明顯地低于奈氏準則給出的這個上限數(shù)值。（2）波特

37、是碼元傳輸?shù)乃俾蕟挝?，它說明每秒傳多少個碼元。碼元傳輸速率也稱為調(diào)制速率、波形速率或符號速率。比特是信息量的單位，與碼元的傳輸速率“波特”是兩個完全不同的概念。返回對于具有理想帶通矩形特性的信道(帶寬為W)，奈氏準則就3.2.4 信道的極限信息傳輸速率信道的極限信息傳輸速率C可表達為C = W log2(1+S/N) bit/s (3-3)其中：W為信道的帶寬(以Hz為單位)；S為信道內(nèi)所傳信號的平均功率；N為信道內(nèi)部的高斯噪聲功率。式(3-3)就是著名的香農(nóng)公式。香農(nóng)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。返回3.2.4 信道的極限信息傳輸速率返回由于碼元的傳輸

38、速率受奈氏準則的制約，所以要提高信息的傳輸速率，就必須設法使每一個碼元能攜帶更多個比特的信息量。這就需要采用多元制(又稱為多進制)的調(diào)制方法。圖3-4說明了奈氏準則和香農(nóng)公式在數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的作用范圍。返回由于碼元的傳輸速率受奈氏準則的制約，所以要提高信息的傳輸返回返回3.3 物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，它就是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。傳輸媒體可分為兩大類，即導向傳輸媒體和非導向傳輸媒體。在導向傳輸媒體中，電磁波被導向沿著固體媒體(銅線或光纖)傳播，而非導向傳輸媒體就是指自由空間，在非導向傳輸媒體中電磁波的傳輸常稱為無線傳輸。圖3-5是電信領(lǐng)域使用

39、的電磁波的頻譜。返回3.3 物理層下面的傳輸媒體傳輸媒體也稱為傳輸介質(zhì)或傳返回返回3.3.1 導向傳輸媒體1雙絞線把兩根互相絕緣的銅導線并排放在一起，然后用規(guī)則的方法絞合(twist)起來就構(gòu)成了雙絞線。從用戶電話機到交換機的這段線稱為用戶線或用戶環(huán)路(subscriber loop)。圖3-6是無屏蔽雙絞線和屏蔽雙絞線的示意圖。返回3.3.1 導向傳輸媒體返回返回返回2同軸電纜同軸電纜由內(nèi)導體銅質(zhì)芯線(單股實心線或多股絞合線)、絕緣層、網(wǎng)狀編織的外導體屏蔽層(也可以是單股的)以及保護塑料外層所組成(圖3-7)。返回2同軸電纜返回返回返回通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將同軸電纜分為兩類：（1）50

40、 同軸電纜50 同軸電纜又稱為基帶同軸電纜。在傳輸基帶數(shù)字信號時，可以有多種不同的編碼方法。圖3-8畫的是未經(jīng)編碼的原基帶數(shù)字信號和在計算機網(wǎng)絡中常用的兩種編碼方法，即：曼徹斯特(Manchester)編碼和差分曼徹斯特編碼。返回通常按特性阻抗數(shù)值的不同，將同軸電纜分為兩類：返回返回返回（2）75 同軸電纜75 同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜。 在計算機通信中，“寬帶系統(tǒng)”是指采用了頻分復用和模擬傳輸技術(shù)的同軸電纜網(wǎng)絡。雙電纜系統(tǒng)的示意圖如圖3-9(a)所示。頭端(headend)的作用是將各計算機從發(fā)送電纜發(fā)過來的信息轉(zhuǎn)換到接收電纜，使得各計算機能從接收電纜上收到發(fā)送給它們的信息。圖3-9(b)

41、為單電纜系統(tǒng)。返回（2）75 同軸電纜返回返回返回3光纜光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細，其直徑只有8 100 m。正是這個纖芯用來傳導光波。包層較纖芯有較低的折射率。當光線從高折射率的媒體射向低折射率的媒體時，其折射角將大于入射角(如圖3-10所示)。返回3光纜返回返回返回圖3-11畫出了光波在纖芯中傳播的示意圖。返回圖3-11畫出了光波在纖芯中傳播的示意圖。返回只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某一個臨界角度，就可產(chǎn)生全反射。因此，可以存在許多條不同角度入射的光線在一條光纖中傳輸。這種光纖就稱為多模光纖(如圖3-12(a)所示)。若

42、光纖的直徑減小到只有一個光的波長，則光纖就像一根波導那樣，它可使光線一直向前傳播，而不會產(chǎn)生多次反射。這樣的光纖就稱為單模光纖(圖3-12(b)。返回只要從纖芯中射到纖芯表面的光線的入射角大于某一個臨界角度返回返回圖3-13為四芯光纜剖面的示意圖。返回圖3-13為四芯光纜剖面的示意圖。返回計算機網(wǎng)絡教程講解光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點，而且還具有其他的一些特點：（1）傳輸損耗小，中繼距離長，對遠距離傳輸特別經(jīng)濟。（2）抗雷電和電磁干擾性能好。這在有大電流脈沖干擾的環(huán)境下尤為重要。（3）無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。（4）體積小，重量輕。返回光纖不僅具有通信容量非常大的優(yōu)點，

43、而且還具有其他的一些特當采用光纖連網(wǎng)時，常常將一段段點到點的鏈路串接起來構(gòu)成一個環(huán)路，通過T形接頭連接到計算機。T形接頭有兩種：無源的和有源的。無源的T形接頭由于完全是無源的，因此非?？煽?。有源的T形接頭實際上就是一個有源轉(zhuǎn)發(fā)器(如圖3-14所示)。返回當采用光纖連網(wǎng)時，常常將一段段點到點的鏈路串接起來構(gòu)成一返回返回3.3.2 非導向傳輸媒體1無線傳輸2地面微波接力通信其主要特點是：微波波段頻率很高，其頻段范圍也很寬，因此其通信信道的容量很大；因為工業(yè)干擾和天電干擾的主要頻譜成分比微波頻率低得多，對微波通信的危害比對短波和米波通信小得多，因而微波傳輸質(zhì)量較高；與相同容量和長度的電纜載波通信比較

44、，微波接力通信建設投資少，見效快。返回3.3.2 非導向傳輸媒體返回微波接力通信缺點：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有時一個天線發(fā)射出的信號也會分成幾條略有差別的路徑到達接收天線，因而造成失真；微波的傳播有時也會受到惡劣氣候的影響；與電纜通信系統(tǒng)比較，微波通信的隱蔽性和保密性較差； 對大量中繼站的使用和維護要耗費一定的人力和物力。返回微波接力通信缺點：相鄰站之間必須直視，不能有障礙物，有3衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信的最大特點是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關(guān)。衛(wèi)星通信的另一特點就是具有較大的傳播時延。返回3衛(wèi)星通信返回3.4 模擬傳輸與數(shù)字傳輸3.4.1 模擬傳輸系統(tǒng)3.4.2 調(diào)制解調(diào)器1調(diào)制

45、解調(diào)器的作用圖3-15表示了出現(xiàn)一個誤碼的示意圖。返回3.4 模擬傳輸與數(shù)字傳輸3.4.1 模擬傳輸系統(tǒng)返回返回返回若所傳送的碼元速率越高，信號的失真就越嚴重。調(diào)制解調(diào)器(modem)就是由調(diào)制器(MOdulator)和解調(diào)器(DEModulator)這兩個字各取其字頭合并而成的。調(diào)制器的主要作用就是個波形變換器，解調(diào)器的作用就是個波形識別器。返回若所傳送的碼元速率越高，信號的失真就越嚴重。返回2幾種最基本的調(diào)制方法所謂調(diào)制就是進行波形變換。或者更嚴格些，是進行頻譜變換，將基帶數(shù)字信號的頻譜變換成為適合于在模擬信道中傳輸?shù)念l譜。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種(如圖3-16所示)：（1）調(diào)幅(

46、AM（2）調(diào)頻(FM)（3）調(diào)相(PM)返回2幾種最基本的調(diào)制方法返回返回返回上述的對數(shù)字信號的調(diào)頻和調(diào)相，分別稱為移頻鍵控FSK (Frequency Shift Keying)和移相鍵控PSK (Phase Shift Keying)。而對移相鍵控還可再分為絕對移相鍵控和相對移相鍵控(DPSK)。圖3-17畫的是一種正交調(diào)制QAM (Quadrature Amplitude Modulation)的星座圖。若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多(即在星座圖中的點數(shù)越多)，則在接收端進行解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。返回上述的對數(shù)字信號的調(diào)頻和調(diào)相，分別稱為移頻鍵控FSK (返回返回3關(guān)于調(diào)制

47、解調(diào)器的速率圖3-18(a)表示兩個計算機用戶A和B通過V.34調(diào)制解調(diào)器(33.6 kbit/s)進行通信。由于大部分的ISP都使用租用數(shù)字專線接入到電話交換機，因此用戶與ISP之間的通信信道是圖3-18(b)所示的那樣。經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后到用戶環(huán)路，只有在模擬信號到達用戶的調(diào)制解調(diào)器后才進行數(shù)模轉(zhuǎn)換，這時才產(chǎn)生量化噪聲。返回3關(guān)于調(diào)制解調(diào)器的速率返回返回返回4調(diào)制解調(diào)器使用異步通信方式數(shù)據(jù)通信可分為同步通信和異步通信兩大類。同步通信就是要求接收端的時鐘頻率和發(fā)送端的時鐘頻率相等(這常稱為收發(fā)雙方的時鐘是同步的)，以便使接收端對收到的比特流的采樣判決的時間是準確的。當接收端的判決點移動的時間超過碼

48、元寬度的一半時(本來判決點應當處于每一個碼元的中間)，就要產(chǎn)生差錯(比特重讀或漏讀)，這就是所謂的滑動(slip)。返回4調(diào)制解調(diào)器使用異步通信方式返回準同步方式是各有關(guān)信號使用一些獨立的、具有相同的頻率標稱值的時鐘源，但這些頻率的實際數(shù)值允許有微小的誤差(在容許范圍之內(nèi))。異步通信則采用另一種方法。這就是在發(fā)送端將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)以字節(jié)(8個比特)為單位進行逐個字節(jié)的封裝。異步通信是通過增加通信開銷(每發(fā)送10個比特就有兩個比特的額外開銷，因而數(shù)據(jù)的有效傳輸速率就降低了)使接收端能夠使用廉價的、具有一般精度的時鐘來進行數(shù)據(jù)通信。返回準同步方式是各有關(guān)信號使用一些獨立的、具有相同的頻率標稱3.4.

49、3 數(shù)字傳輸系統(tǒng)為了將模擬電話信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，必須先對電話信號進行采樣。根據(jù)采樣定理，只要采樣頻率不低于電話信號最高頻率的2倍，就可以從采樣脈沖信號無失真地恢復出原來的電話信號。標準的電話信號的最高頻率為3.4 kHz，為方便起見，采樣頻率就定為8 kHz，相當于采樣周期為125 s。圖3-19表示了上述的概念。返回3.4.3 數(shù)字傳輸系統(tǒng)返回返回返回圖3-20在2.048 Mbit/s的傳輸線路兩端同步旋轉(zhuǎn)的開關(guān)(這只是為闡述原理用的示意圖)，表示32個時隙中的比特的發(fā)送和接收必須和時隙的編號相對應，不能弄亂。返回圖3-20在2.048 Mbit/s的傳輸線路兩端同步旋返回返回 表3-1

50、給出了歐洲和北美系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)據(jù)率。返回 表3-1給出了歐洲和北美系統(tǒng)的高次群的話路數(shù)和數(shù)返回返回3.5 信道復用技術(shù)3.5.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計時分復用頻分復用和時分復用的特點分別如圖3-21(a)和(b)所示。頻分復用的所有用戶在同樣的時間占用不同的帶寬資源(請注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率)。時分復用的所有用戶是在不同的時間占用同樣的頻帶寬度。返回3.5 信道復用技術(shù)3.5.1 頻分復用、時分復用和統(tǒng)計返回返回在進行通信時，復用器(multiplexer)總是和分用器(demultiplexer)成對地使用。當使用時分復用系統(tǒng)傳送計算機數(shù)據(jù)時，由于計

51、算機數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，一個用戶對已經(jīng)分配到的子信道的利用率一般是不高的。當用戶在某一段時間暫時無數(shù)據(jù)傳輸時(例如用戶正在鍵盤上輸入數(shù)據(jù)或正在瀏覽屏幕上的信息)，那就只能讓已經(jīng)分配到手的子信道空閑著，而其他用戶也無法使用這個暫時空閑的線路資源。圖3-22說明了這一概念。返回在進行通信時，復用器(multiplexer)總是和分用返回返回統(tǒng)計時分復用STDM (Statistic TDM)是一種改進的時分復用，它能明顯地提高信道的利用率。集中器(concentrator)常使用這種統(tǒng)計時分復用。圖3-23是統(tǒng)計時分復用的原理圖。統(tǒng)計復用又稱為異步時分復用，而普通的時分復用稱為同步時分復用。從平均的角

52、度來看，這兩者是平衡的。返回統(tǒng)計時分復用STDM (Statistic TDM)是一返回返回3.5.2 波分復用圖3-24表示8路傳輸速率均為2.5 Gbit/s的光載波(其波長均為1310 nm)，經(jīng)光的調(diào)制后，分別將波長變換到1550 1557 nm，每個光載波相隔1 nm (這里只是為了說明問題的方便，實際上光載波的間隔一般是0.8或1.6 nm)。返回3.5.2 波分復用返回返回返回3.5.3 碼分復用碼分復用CDM (Code Division Multiplexing)是另一種共享信道的方法。實際上，人們更常用的名詞是碼分多址CDMA (Code Division Multiple

53、 Access)每一個用戶可以在同樣的時間使用同樣的頻帶進行通信。由于各用戶使用經(jīng)過特殊挑選的不同碼型，因此不會造成干擾。碼分復用最初是用于軍事通信，因為這種系統(tǒng)發(fā)送的信號有很強的抗干擾能力，其頻譜類似于白噪聲，不易被敵人發(fā)現(xiàn)。在CDMA中，每一個比特時間再劃分為m個短的間隔，稱為碼片(chip)。返回3.5.3 碼分復用返回3.6 同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH數(shù)字傳輸系統(tǒng)存在著許多缺點。其中最主要的是以下兩個。（1）速率標準不統(tǒng)一（2）不是同步傳輸為了解決上述問題，美國首先在1988年推出了一個數(shù)字傳輸標準，叫做同步光纖網(wǎng)SONET (Synchronous Optical Ne

54、twork)。表3-2為SONET和SDH的比較。返回3.6 同步光纖網(wǎng)SONET和同步數(shù)字系列SDH數(shù)字傳返回返回SONET標準定義了四個光接口層。SONET的層次自下而上如圖3-25所示。 光子層(Photonic Layer) 數(shù)字段層(Section Layer) 線路層(Line Layer) 路徑層(Path Layer)返回SONET標準定義了四個光接口層。SONET的層次自下而返回返回3.7 EIA-232-E接口標準EIA-232-E是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制定的著名物理層標準。EIA-232是DTE與DCE之間的接口標準。DTE (Data Terminal Equipme

55、nt)是數(shù)據(jù)終端設備。數(shù)據(jù)電路端接設備DCE (Data Circuit-terminating Equipment)。DCE的作用就是在DTE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能，并且負責建立、保持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接。DTE通過DCE與通信傳輸線路相連，如圖3-26所示。返回3.7 EIA-232-E接口標準EIA-232-E是返回返回 圖3-27畫的是最常用的10根引腳的作用，括弧中的數(shù)目為引腳的編號。返回 圖3-27畫的是最常用的10根引腳的作用，括弧中的數(shù)返回返回返回返回 所謂虛調(diào)制解調(diào)器就是一段電纜，具體的連接方法如圖3-29所示。返回 所謂虛調(diào)制解調(diào)器就是一段電纜，具體的連接方

56、法如圖3返回返回EIA-232接口標準有兩個較大的弱點，即：數(shù)據(jù)的傳輸速率最高為20 kbit/s；連接電纜的最大長度不超過15 m。RS-449由3個標準組成。即：（1）RS-449 規(guī)定接口的機械特性、功能特性和過程特性。RS-449采用37根引腳的插頭座。（2）RS-423-A 規(guī)定在采用非平衡傳輸時(即所有的電路共用一個公共地)的電氣特性。（3）RS-422-A 規(guī)定在采用平衡傳輸時(即所有的電路沒有公共地)的電氣特性。它可將傳輸速率提高到2 Mbit/s，而連接電纜長度可超過60 m。返回EIA-232接口標準有兩個較大的弱點，即：數(shù)據(jù)的傳輸速第4章 數(shù)據(jù)鏈路層4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基

57、本概念4.2 停止等待協(xié)議4.3 連續(xù)ARQ協(xié)議4.4 選擇重傳ARQ協(xié)議4.5 面向比特的鏈路控制規(guī)程HDLC4.6 因特網(wǎng)的點對點協(xié)議PPP返回第4章 數(shù)據(jù)鏈路層4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念返回4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念鏈路(link)就是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。數(shù)據(jù)鏈路(data link)則是另一個概念。這是因為當需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時，除了必須有一條物理線路外，還必須有一些必要通信協(xié)議來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸(這將在后面討論)。也有人采用另外的術(shù)語。這就是將鏈路分為物理鏈路和邏輯鏈路。物理鏈路就是上面所說的鏈路，而邏輯鏈路就是上面的數(shù)據(jù)鏈路，是物理

58、鏈路加上必要的通信協(xié)議。返回4.1 數(shù)據(jù)鏈路層的基本概念鏈路(link)就是一條無數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能歸納如下：（1）鏈路管理 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放就叫做鏈路管理。（2）幀同步（3）流量控制(flow control)（4）差錯控制（5）將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開（6）透明傳輸（7）尋址返回數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能歸納如下：返回4.2 停止等待協(xié)議停止等待(stop-and-wait)協(xié)議是最簡單但也是最基本的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。4.2.1 不需要數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸圖4-1所示的簡化模型對于一個計算機網(wǎng)絡中任意一條鏈路上的數(shù)據(jù)傳輸情況都是適用的。返回4.2 停止等待協(xié)議停止等待(stop-an

59、d-wai返回返回4.2.2 具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議由接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流，乃是計算機網(wǎng)絡中流量控制的一個基本方法。返回4.2.2 具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議返回假定：鏈路是理想的傳輸信道，即所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差錯也不會丟失。在發(fā)送結(jié)點：（1）從主機取一個數(shù)據(jù)幀；（2）將數(shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送緩存；（3）將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去；（4）等待；（5）若收到由接收結(jié)點發(fā)過來的信息(此信息的格式與內(nèi)容可由雙方事先商定好)，則從主機取一個新的數(shù)據(jù)幀，然后轉(zhuǎn)到（2）。返回假定：鏈路是理想的傳輸信道，即所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差在接收結(jié)點：（1）等待；（2）若收到由發(fā)

60、送結(jié)點發(fā)過來的數(shù)據(jù)幀，則將其放入數(shù)據(jù)鏈路層的接收緩存；（3）將接收緩存中的數(shù)據(jù)幀上交主機；（4）向發(fā)送結(jié)點發(fā)一信息，表示數(shù)據(jù)幀已經(jīng)上交給主機；（5）轉(zhuǎn)到(1)。圖4-2是前面所述的兩種情況的對比。返回在接收結(jié)點：返回返回返回4.2.3 實用的停止等待協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)的信道不能保證使所傳的數(shù)據(jù)不產(chǎn)生差錯，并且還需要對數(shù)據(jù)的發(fā)送端進行流量控制。圖4-3(a)畫的是數(shù)據(jù)在傳輸過程中不出差錯的情況。當發(fā)現(xiàn)差錯時，結(jié)點B就向主機A發(fā)送一個否認幀NAK，以表示主機A應當重傳出現(xiàn)差錯的那個數(shù)據(jù)幀。圖4-3(b)畫出了主機A重傳數(shù)據(jù)幀。返回4.2.3 實用的停止等待協(xié)議返回有時鏈路上的干擾很嚴重，或由于其他一些原