計算機網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)講義

計算機網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)講義3.1通信子網(wǎng)概述1、位置

主機B資源子網(wǎng)R1R2R3R4R5R6主機A計算機網(wǎng)絡(luò)=通信子網(wǎng)+資源子網(wǎng)負責(zé)純粹通信部分傳輸線交換單元各種網(wǎng)絡(luò)資源（主機、打印機、軟件等）2、作用：子網(wǎng)的功能：把信息從一臺主機傳到另一臺主機。任務(wù)：承擔(dān)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)接、加工和交換等通信處理工作。3、因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的核心——TCP/IP協(xié)議四層結(jié)構(gòu)：通信子網(wǎng)層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層和應(yīng)用層。（見P61圖3-1）協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)層的IP協(xié)議負責(zé)給各種不同的通信子網(wǎng)層或局域網(wǎng)提供一個統(tǒng)一的互連平臺。TCP協(xié)議負責(zé)位應(yīng)用程序提供端對端的通信和控制功能。一、帶寬與容量信道——通信中傳遞信息的通道。包括發(fā)送設(shè)備、接收設(shè)備和連接的傳輸介質(zhì)。有信息使用信道的情況分：共相信道和獨占信道。信道帶寬——信道兩端的發(fā)送和接收設(shè)備能夠改變比特信號的最大速率。也就是信道可以傳輸?shù)男畔㈩l率的范圍。（單位：Hz）（教材P29曾經(jīng)講過）

3.2數(shù)據(jù)通信基本知識信道容量——是指單位時間內(nèi)信道上所能傳輸?shù)淖畲蟊忍財?shù)。（稱為比特率，單位：bps）注意區(qū)別：波特率（band）——是指傳輸數(shù)據(jù)的信號的波長每秒鐘改變的次數(shù)。在模擬信號的傳輸中，比特率≠波特率；在數(shù)字信號的傳輸中，比特率＝波特率。信道帶寬與信道容量的關(guān)系：

例如：一條帶寬3000Hz，信噪比為30dB（分貝）的信道。（這是模擬系統(tǒng)的典型參數(shù)）這條信道的最大傳輸容量為：W=3000Hz，S/N=30dB，利用香農(nóng)定理得：說明：1、提高信噪比可增加容量，遠距離傳輸，必須提高信噪比。2、N→0時，C→∞，即無干擾信道，容量為∞，有帶寬（有限）決定。有限帶寬無噪音信道的最大傳輸速率為：奈奎斯特定理：（bps）k——傳輸系統(tǒng)中所用的邏輯值數(shù)。例如：一個傳輸二進制信號的無噪聲信道帶寬為3kHz，其最大傳輸速率是多少？因為：傳輸二進制信號時k=2，W=3000Hz所以：3、容量一定時，W與S/N可互換。若信號頻率過低，會造成信道浪費，應(yīng)使用信道復(fù)用技術(shù)。二、信道復(fù)用兩類：頻分多路復(fù)用（FDM）和時分多路復(fù)用（TDM）頻分多路復(fù)用大多針對模擬信號的通信信道。計算機網(wǎng)絡(luò)多使用時分多路復(fù)用技術(shù)。還有的將波分多路復(fù)用（WDM）從頻分多路復(fù)用中分出來，應(yīng)用于光纖信道上。在無線移動通信中，由一種碼分多路復(fù)用技術(shù)（CDMA）。它們的特點：FDM：以頻率的不同來區(qū)分地址，每個信號占據(jù)一個頻段，獨占頻道，共享時間。如電視信號分不同的頻道，同時傳播。TDM：以時隙（在周期內(nèi)劃分的一個很小的時間段，用于分開不同的信號）的不同來區(qū)分地址，每個信號獨占時隙，共享頻率。如同一頻率的電臺在不同的時間段播放不同的節(jié)目，中間用以小段廣告時間間隔（時隙）。CDMA：每個用戶分配一個地址碼（互不重復(fù)，如移動號碼）。共享頻率和時間。計算機網(wǎng)絡(luò)中的三種信道連接方式：1、點到點連接——雙方處于信道兩端。2、共相信道——多臺機器連于同一信道。3、信道復(fù)用——在同一共享信道上實現(xiàn)多個互相獨立的點到點連接。三、異步通信與基帶傳輸異步通信——發(fā)送方與接收方之間不需要嚴(yán)格定時限制的通信。（如C/S模式中客戶機向服務(wù)器發(fā)出請求。）同步通信——要求發(fā)送方和接收方在時間上互相制約。（如C/S模式中服務(wù)器回應(yīng)客戶的請求，并發(fā)送數(shù)據(jù)。）計算機網(wǎng)絡(luò)中的通信既有異步通信，也有同步通信。在信息傳輸時，信號必須經(jīng)過編碼之后才能進行傳輸。+15V-15V0計算機網(wǎng)絡(luò)中常用的三種編碼：1、RS-232異步串行ASCII碼用0表示高電平，用1表示低電平。用起始比特和結(jié)束比特區(qū)分不同的信息。（如P71圖3-7）例如：傳輸字符“”信息。11終止比特起始比特001002、曼徹斯特編碼將一個比特分成兩段，前段高電平后段低電平的信號用1表示，前段低電平后段高電平的信號用0表示。（如P71圖3-8）+15V-15V01110000上一個比特的后半個比特是低電平3、差分曼徹斯特編碼是曼徹斯特編碼的一個變種。比特信號為1時，前半個比特的電平與上一個比特信號的后半個比特的電平相同；比特信號為0時，前半個比特的電平與上一個比特信號的后半個比特的電平相反。（如P71圖3-9）+15V-15V01110000上一個比特的后半個比特是低電平上一個比特的后半個比特是高電平上一個比特的后半個比特是高電平基帶傳輸——是指一種未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號（基帶信號，頻帶從直流到低頻信號）的傳輸。適用于距離較近的計算機網(wǎng)絡(luò)（如不分局域網(wǎng)）。當(dāng)信號要傳輸較遠的地方時，就必須將經(jīng)編碼后的數(shù)字信號由高頻載波調(diào)制后才進行傳輸，以減少衰減和干擾。四、載波傳輸與調(diào)制解調(diào)教材P29已經(jīng)講過，簡單復(fù)習(xí)一下。調(diào)制的分類：調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相。調(diào)制解調(diào)工作原理：P71倒數(shù)第1段。了解撥號Modem。五、中繼器（Repeater）與交換機（Switch）1、中繼器是工作于物理層的連接設(shè)備。作用：擴展網(wǎng)絡(luò)段；增加結(jié)點主機的數(shù)目，不受一條電纜段的限制；放大信號，并調(diào)整信號時間。一般在網(wǎng)絡(luò)分段設(shè)計中，要使得一段中的主機結(jié)點盡可能少。例如：具有40臺主機的網(wǎng)絡(luò)，能創(chuàng)建成4個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段有10個結(jié)點。就不應(yīng)建2個網(wǎng)段（一段12個結(jié)點，一段28個結(jié)點）。這樣可以減少受影響計算機的數(shù)目。缺點：它不能檢測幀，放大信號有可能是不正確的信號，這樣會使錯誤信號傳到另一段。2、交換機使用交換技術(shù)的原因：⑴由于機器的處理能力和存儲能力增強，速度更快了，因此，要求通信的能力也要增強。⑵網(wǎng)絡(luò)的增長，但是帶寬不足，產(chǎn)生性能的下降，響應(yīng)速度慢。需要選擇以太網(wǎng)交換技術(shù)。

使用交換技術(shù)后網(wǎng)絡(luò)的改進：⑴以太網(wǎng)交換機能夠把較大的、通信密集的網(wǎng)絡(luò)分解為較小的、易于控制的子網(wǎng)，交換機利用其MAC（介質(zhì)存取控制，MediaAccessControl）地址表，確定所傳送的幀只能在源和目的的主機所在的兩個分段上進行，而其他分段不傳輸，從而確保通信經(jīng)過盡可能少的分段數(shù)，以減少從一個分段到另一個分段的不必要的網(wǎng)絡(luò)信息流。⑵交換機對提高網(wǎng)絡(luò)帶寬有極大的幫助。

例如：一個沒有交換能力的集線器連接8個10Mbps的網(wǎng)段，由于集線器一次只能向一個網(wǎng)段重新傳送數(shù)據(jù)，所以集線器的容量也就從不超過10Mbps。但若使用以太網(wǎng)交換機代替集線器，由于交換機可以幾乎同時向每個網(wǎng)段重新傳送數(shù)據(jù)，所以，網(wǎng)絡(luò)的整個容量就會增加7倍，即80Mbps（8×10Mbps）。交換機的分類：⑴從控制數(shù)據(jù)傳送方面分：靜態(tài)交換和動態(tài)交換。⑵從交換機端口連接工作站和分段的方式分：分段交換（每個端口處理整個分段）和端口交換（每個端口連接單個設(shè)備）。⑶從交換方式分：直接交換——交換機在接收完整一個分組前，若已讀取到目的地址，則馬上轉(zhuǎn)發(fā)部分分組。從而提高傳輸速度。存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換——交換機在接收了整個分組后，才將它轉(zhuǎn)發(fā)出去。以此提高傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

一、基本概念1、定義：局域網(wǎng)（LacalAreaNetwork），簡稱LAN。是一個在一定地理區(qū)域（同一建筑、同一園區(qū)）內(nèi)，可使多個相互獨立的設(shè)備在同一共享介質(zhì)上以一定速率通信的通信系統(tǒng)。2、特點：（教材P79-80⒈～⒏）3.3局域網(wǎng)技術(shù)3、拓撲結(jié)構(gòu)：可分為六種：星型、環(huán)型、雙環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)格型。但常用的是三種：星型、環(huán)型（如令牌環(huán)，IEEE802.5，4Mbps或16Mbps）和總線型（如以太網(wǎng)，IEEE802.3，速度為10Mbps或100Mbps，現(xiàn)已在發(fā)展1000Mbps）。總線型星型環(huán)型二、參考模型局域網(wǎng)的參考模型：IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了三層體系結(jié)構(gòu)，即物理層（PHY）、介質(zhì)訪問控制層（MAC）和邏輯鏈路控制層（LLC）。如P83圖3-18，是局域網(wǎng)與OSI模型的比較。IEEE802又分為11個委員會（見P82-83和圖3-19）三、局域網(wǎng)的特性1、信道的共享性每一個局域網(wǎng)包括一種共享介質(zhì)（通常是電纜）。共享信道網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點：降低費用。為什么共享網(wǎng)絡(luò)只被用于局域網(wǎng)通信？⑴共享網(wǎng)絡(luò)需要通信協(xié)調(diào)網(wǎng)上的計算機，通信所需的時間由距離決定，距離越長，延遲越大，但共享網(wǎng)絡(luò)不能延遲大。⑵由于共享介質(zhì)需要花時間協(xié)調(diào)使用，留給數(shù)據(jù)傳送的時間就少了，因此長距離傳輸?shù)臅r間不足。⑶提供長距離高帶寬的傳輸與同樣帶寬的短距離傳輸要更為昂貴。2、訪問的局部性這是局域網(wǎng)發(fā)展的主要原因之一。訪問的局部性主要包括：⑴在時間上，臨時訪問的局部性——若一對計算機曾建立過一次通信，那么這對計算機有可能在不久會再通信。⑵在地理上，物理訪問的局部性——某臺計算機與近距離計算機通信的可能性比與遠距離的計算機通信的可能性大。四、局域網(wǎng)實例㈠Ethernet——以太網(wǎng)Ethernet是一種使用廣泛，應(yīng)用總線拓撲的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。多臺計算機共享單一的傳輸電纜（以太）。一般使用粗纜（10Base5）的以太網(wǎng)限定長度上限為500m以內(nèi)，并要求每一對連接之間相隔3m。一般以太網(wǎng)傳輸速度為10Mbps；快速以太網(wǎng)的傳輸速度為100Mbps；吉位（千兆）以太網(wǎng)的傳輸速度為1000Mbps（1Gbps）。以太網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)是：IEEE802.3以太網(wǎng)共享電纜，因此，當(dāng)一臺計算機向另一臺計算機發(fā)送幀（以太網(wǎng)幀的格式見教材P85圖3-20（a））時，所有其它計算機必須等待。以太網(wǎng)控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄊ牵篒EEE802.3的CSMA/CD協(xié)議。CSMA/CD協(xié)議（CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect）（載波偵聽多路訪問/碰撞檢測）。其工作過程如下：⑴發(fā)送站發(fā)送之前，首先偵聽載波（載波檢測，閑/忙）——“講前先聽”；⑵如果網(wǎng)絡(luò)（總線）空閑，發(fā)送站開始發(fā)送它的幀；⑶如果網(wǎng)絡(luò)（總線）被占用（忙），發(fā)送站則繼續(xù)偵聽載波并推遲發(fā)送直到網(wǎng)絡(luò)空閑；——“只顧自己，沖突不可避免”⑷發(fā)送站在發(fā)送過程中偵聽沖突（沖突檢測，邊發(fā)送邊檢測）——“邊聽邊講”；⑸如果檢測無沖突，則該次發(fā)送幀成功。如果檢測到?jīng)_突，說明發(fā)送失?。ā耙淮沃荒芤蝗酥v”）。發(fā)出一串阻塞信號，通知發(fā)送站立即停止發(fā)送，這意味著所有卷入沖突的站都停止發(fā)送；⑹每個卷入沖突的站都進入退避周期，即按一定的退避算法（如：二進制指數(shù)退避算法）等待一段隨機時間后進行重發(fā)，亦即重復(fù)上述⑴～⑹步驟，直到發(fā)送成功。二進制指數(shù)退避算法⑴第1次沖突發(fā)生后，每個站點的等待0或1個單元時間后重發(fā)；⑵再次（第2次）發(fā)生沖突后，等待單元時間從0、1、2、3中隨機選一個；⑶第3次發(fā)生沖突后，等待單元時間從0到23-1之間隨機選一個；⑷檢測i次沖突后，等待單元時間從0到2i-1之間隨機選一個；⑸檢測10次沖突后，等待單元時間就固定為1023；⑹檢測16次沖突后，控制器不再動作，并宣告發(fā)送失敗。㈡tokenringnetwork——令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是：IEEE802.5，該網(wǎng)絡(luò)控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ㄊ鞘褂谩傲钆啤保╰oken）。“令牌”是一種特殊的短的保留報文。由于它很小，所以它可以在網(wǎng)上迅速地傳輸（如傳送1圈1μs），是用于協(xié)調(diào)計算機發(fā)送數(shù)據(jù)的。當(dāng)一臺計算機要發(fā)送數(shù)據(jù)時，必須等待拿到許可的令牌。一旦得到許可的令牌，計算機發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。同時，由于其它計算機未得到令牌，因此，不可能同時發(fā)送。若有多臺計算機同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，令牌環(huán)硬件會按順序傳輸令牌。令牌環(huán)網(wǎng)的傳輸速度一般為16Mbps。令牌環(huán)網(wǎng)優(yōu)于以太網(wǎng)之處：防止廣播風(fēng)暴（在許多計算機同時發(fā)送幀或堅持重發(fā)時產(chǎn)生），位置之間的干擾非常少。主要缺點：網(wǎng)絡(luò)容易失效（若有一臺計算機失效，會使整個網(wǎng)絡(luò)失效，系統(tǒng)崩潰），不能自恢復(fù)。目前已經(jīng)比較少用。㈢FDDI——光纖分布數(shù)據(jù)接口是一種傳輸速度為100Mbps的令牌環(huán)技術(shù)，雙環(huán)結(jié)構(gòu)。通常被用作連接局域網(wǎng)和計算機的主干。由主環(huán)和次環(huán)組成，次環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸方向與主環(huán)的數(shù)據(jù)傳輸方向相反，稱為反向旋轉(zhuǎn)環(huán)。正常工作時只使用一個主環(huán)。當(dāng)某臺計算機發(fā)生故障而失效時，系統(tǒng)會在另一個環(huán)上實施反向傳輸，這樣，可以自動又形成一個環(huán)，起到自恢復(fù)作用。（見P89圖3-22）㈣VLAN——虛擬局域網(wǎng)目前，對VLAN還沒有一個準(zhǔn)確的定義。一般大多數(shù)人認為VLAN基本上可以看作是一個廣播域。具體來講，一個VLAN可以看作是一組客戶工作站的集合，這些工作站不必處于同一個物理網(wǎng)絡(luò)上，它們可以不受地理位置的限制而像處于同一個局域網(wǎng)上那樣進行通信和信息交換?？梢哉J為一個VLAN實際上是邏輯上的鏈路。VLAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：IEEE802.1QVLAN的集中劃分方式：（P91）⑴基于端口的VLAN⑵基于MAC地址的VLAN⑶基于第3層的VLAN⑷基于策略的VLAN目前，VLAN已得到廣泛應(yīng)用，稱為局域網(wǎng)的一項關(guān)鍵技術(shù)。其優(yōu)點有：⑴借助網(wǎng)絡(luò)管理軟件實現(xiàn)動態(tài)管理，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，減少管理開銷；⑵VLAN自動形成廣播域，通過VLAN的劃分，減少廣播風(fēng)暴；⑶可以基于多種安全策略來劃分VLAN，提高網(wǎng)絡(luò)的安全性；⑷可以限制用戶的數(shù)量，相應(yīng)減少服務(wù)方面的開銷；⑸可以實現(xiàn)有效管理和監(jiān)控自動化。MAN是一種比LAN在距離上進一步擴展，一般擁有中型通信設(shè)備，在一個城市地域范圍內(nèi)。一、MAN的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為：IEEE802.6，稱為：分布式隊列雙總線（DQDB）3.4城域計算機網(wǎng)絡(luò)基本原理：兩條平行的單向總線穿繞于整個城市，站點同時連接于兩條總線上。每條總線都有頭端（head-end），它會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的53字節(jié)的信元流，用于啟動傳輸。信元從頭端沿著總線往下傳，當(dāng)它到達終點時，就從總線中消失。每個信元帶有44字節(jié)的有效載荷，用于裝載要傳遞的信息。目的計算機位于發(fā)送站點的右方，使用上方總線A，反之，用下方總線B。站點按照準(zhǔn)備好發(fā)送的順序進行排隊，并按先進先出的原則進行發(fā)送。系統(tǒng)工作范圍：160km，速度：44.736(T3)-155Mbps(ATM)二、實現(xiàn)模式㈠CATV網(wǎng)——有線電視網(wǎng)用多個Modem把帶寬為300MHz的電視電纜分割成多個子頻帶，可單獨傳輸信息。用戶使用CATVModem（“機頂盒”）接受信息。（見P94圖3-24）江門視訊寬帶網(wǎng)９５年以來，特別是近兩年來，江門市大力加強廣播電視基礎(chǔ)設(shè)施，特別是有線電視網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。先后投入3.8億元，建設(shè)光纖與電纜混合結(jié)構(gòu)（ＨＦＣ）綜合信息傳輸網(wǎng)絡(luò)。目前,建成了上與廣東省和全國連接，下通五邑各市、鎮(zhèn)、行政村的光纖網(wǎng)絡(luò)。市區(qū)已建成一個750MHzHFC雙向環(huán)形ATM寬帶綜合接入網(wǎng)，分配網(wǎng)共設(shè)３００個光節(jié)點，每個光節(jié)點覆蓋５００個用戶。㈡ISDN——綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)1、定義：P95第一段歷史：20世紀(jì)80年代由CCITT（國際與電報顧問委員會）引入，用于提供語音、數(shù)據(jù)、圖形和視頻數(shù)字服務(wù)。在1984年和1988年由ITU-T對N-ISDN（窄帶ISDN）進行標(biāo)準(zhǔn)化。我國在1999年才正式開始“一線通”業(yè)務(wù)。2、特征：P953、體系結(jié)構(gòu)：中心思想：數(shù)字比特管道，各種信息通過時分多路復(fù)用方式在管道中雙向流動。幾種設(shè)備：NT1——網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備。置于客戶機房與電信公司的ISDN交換機連接。NT2——網(wǎng)絡(luò)第2終端，相當(dāng)于用戶交換機（PBX）和局域網(wǎng)等終端控制設(shè)備。TE1——專用的ISDN終端設(shè)備。TE2——非ISDN終端設(shè)備。TA——ISDN適配器，用于將非ISDN設(shè)備適配后接入ISDN網(wǎng)。4個參考點：定義各種設(shè)備之間的接口點。U——是電信公司ISDN交換機和NT1之間的連接。T——是NT1上連接器提供給客戶的連接點。S——是NT2（如ISDNPBX）與ISDN終端之間的接口。R——是終端適配器（TA）和非ISDN終端之間的連接。7種標(biāo)準(zhǔn)化信道：A、B、C、D、E、H和組合信道。（P97）3種標(biāo)準(zhǔn)化信道組合：2B+1D、23B+1D或30B+1D、1A+1C（P97）4、寬帶ISDN和ATM從將來的發(fā)展來看，N-ISDN不會是主流，它的前途是有限的。由于網(wǎng)上視頻點播（VOD）等的發(fā)展，N-ISDN顯得不足。未來基于ATM技術(shù)為起點的B-ISDN將會是發(fā)展的方向。B-ISDN的概念：P98。一、廣域網(wǎng)的定義是覆蓋地理范圍相對較廣的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。它常利用公共網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)提供的便利條件進行傳輸，可以分布在一個城市、一個國家，甚至跨過許多國家分布到全球。廣域網(wǎng)一般由主機和通信子網(wǎng)組成（見P99圖3-27）。子網(wǎng)用于在主機之間傳遞信息。3.5廣域計算機網(wǎng)二、廣域網(wǎng)工作特點在許多廣域網(wǎng)中，一般由公共網(wǎng)絡(luò)充當(dāng)通信子網(wǎng)，它包括兩個組成部分：傳輸線和交換節(jié)點。傳輸線用來在計算機之間傳送比特流；交換節(jié)點有時也叫做分組交換節(jié)點、中間系統(tǒng)或數(shù)據(jù)交換設(shè)備，用于連接兩個或多個傳輸線。數(shù)據(jù)沿輸入線到達交換節(jié)點后，交換節(jié)點必須為其選擇輸出線并將其輸出。由于廣域網(wǎng)會不斷地有計算機或物理網(wǎng)絡(luò)接入，因此，網(wǎng)絡(luò)必須可擴展，一般擴展的方式有兩種：1、小規(guī)模擴展：增加少量計算機，可用增加交換機的I/O端口硬件或更換快速的CPU。在廣域網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)單元稱為分組(packet)。在廣域網(wǎng)的交換節(jié)點，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，即當(dāng)分組到達交換節(jié)點(或稱交換機)時，交換機將其放入一個隊列，直到交換機可以發(fā)送它們?nèi)ツ康牡?。這項技術(shù)使得交換機可以緩沖同時到達的小批量的突發(fā)性的分組。2、大規(guī)模擴展：需增加新的分組交換機。分組交換機就是一個小計算機，有處理器、存儲器和用于收發(fā)分組的I/O設(shè)備。在現(xiàn)代的高速廣域網(wǎng)中，分組交換機中由專門的硬件處理分組交換。分組交換機就是廣域網(wǎng)的基本組件之一。分組交換機互相連接起來，傳遞分組，構(gòu)成廣域網(wǎng)。通過增加分組交換機可以擴展廣域網(wǎng)，覆蓋更多的地點，連接更多的計算機。在路由中轉(zhuǎn)發(fā)分組的功能是由一張路由表實現(xiàn)的，它包括通往目的地址的所有信息和最短路徑。舉例分析路由選擇的過程：見P101-102交換機1

交換機2

交換機3

交換機4

目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1--2--1[3，1]2[4，2]2[1，3]4[2，4]2[3，2]4--3[1，3]1[2，3]3--1[4，3]4[1，3]3[2，3]4[3，4]3[4，3]在多個目的地的下一站相同時，一般使用缺省路由交換機1

交換機2

交換機3

交換機4

目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1--2--1[3，1]2[4，2]*[1，3]4[2，4]2[3，2]4--*[2，3]3--*[4，3]4[3，4]路由選擇的一個例子：如下圖表，假設(shè)路由器B要轉(zhuǎn)發(fā)一個目的地址為的數(shù)據(jù)包，路由表如何找出下一站？網(wǎng)絡(luò)1路由器A網(wǎng)絡(luò)2網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)4路由器B路由器C圖a一個小型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)表b路由器B的路由選擇表目的地掩碼下一站deliverdirect（直接傳送）deliverdirect（直接傳送）假設(shè)路由軟件順序搜索路由表的每一行：第一行：，匹配失敗。第二、三行：同理，也匹配失敗。第四行：，與目的地址匹配，因此，下一站將數(shù)據(jù)包傳送到。路由算法一般有兩種：靜態(tài)路由：分組交換機啟動時由程序計算而后設(shè)置路由，此后路由不再改變。這種方法的主要優(yōu)點是簡單，開銷??；缺點是缺乏靈活性，路由不易改變。動態(tài)路由：分組交換機啟動時由程序設(shè)置初始路由，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)變化時隨時更新。三、廣域網(wǎng)的實現(xiàn)模式目前一般有交換網(wǎng)(PSTN)、分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(又稱X.25網(wǎng))、幀中繼網(wǎng)(FrameRelay)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)等。㈠分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)(X.25網(wǎng))1、X.25的主要特點：⑴能接入不同類型用戶設(shè)備，可實現(xiàn)多方通信。⑵可靠性高，X.25是以虛電路服務(wù)為基礎(chǔ)的。⑶多路復(fù)用，大大提高線路利用率。⑷流量控制和擁塞控制，信息傳遞安全。⑸點對點協(xié)議，不支持廣播，傳輸率高。⑹提供速率從2400b/s至64kb/s。2、X.25是一個對公用分組交換網(wǎng)接口的規(guī)格說明。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部由各個網(wǎng)絡(luò)自己決定?！癤.25網(wǎng)”僅說明該網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)外部數(shù)據(jù)終端設(shè)備的接口應(yīng)遵循X.25標(biāo)準(zhǔn)。X.25接口分為3個層次：最下層的物理層接口標(biāo)準(zhǔn)采用X.21建議書，使用最多的就是RS-232標(biāo)準(zhǔn)。第二層是數(shù)據(jù)鏈路層采用的接口標(biāo)準(zhǔn)，是平衡型鏈路接入LAPB，它是HDLC的1個子集。第三層是分組層，DTE（數(shù)據(jù)終端設(shè)備）與DCE（數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備）之間可以建立多條邏輯信道（0-4095），1個DTE可以在網(wǎng)上同時建立多個虛電路進行通信。㈡幀中繼網(wǎng)(FrameRelay)是一種用于連接計算機系統(tǒng)的面向分組的通信方法。它主要用在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)上的局域網(wǎng)互聯(lián)以及廣域網(wǎng)連接。大多數(shù)公共電信局都提供幀中繼服務(wù)，把它作為建立高性能的虛擬廣域連接的一種途徑。幀中繼是進入帶寬范圍從56Kbps到1.544Mbps的廣域分組交換網(wǎng)的用戶接口。是從X.25交換網(wǎng)中發(fā)展起來的。幀中繼可以看作X.25的簡化形式，它同樣采用虛電路的通信方式，但是省去了流量控制、鏈路糾錯等功能。在目前傳輸介質(zhì)帶寬越來越高、穩(wěn)定性越來越好的情況下，不需要那么復(fù)雜的檢錯技術(shù)也能實現(xiàn)較好的數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。優(yōu)點是傳輸時延小、速率高、組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)處理簡單、一個端口可實現(xiàn)多個的連接、能和入網(wǎng)速率不同的用戶通信、傳輸帶寬能按需動態(tài)分配，特別適合為LAN提供互連。幀中繼技術(shù)歸納為以下幾點：1)幀中繼技術(shù)主要用于傳遞數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，它使用一組規(guī)程將數(shù)據(jù)信息以幀的形式(簡稱幀中繼協(xié)議)有效地進行傳送。它是廣域網(wǎng)通信的一種方式。2)幀中繼所使用的是邏輯連接，而不是物理連接，在一個物理連接上可復(fù)用多個邏輯連接（即可建立多條邏輯信道），可實現(xiàn)帶寬的復(fù)用和動態(tài)分配。幀中繼的虛電路有永久型虛電路（PVC）和交換型虛電路（SVC）。3)幀中繼協(xié)議是對X.25協(xié)議的簡化，因此處理效率很高，網(wǎng)絡(luò)吞吐量高，通信時延低，幀中繼用戶的接入速率在64kb/s至2Mb/s，甚至可達到34Mb/s。4)幀中繼的幀信息長度遠比X.25分組長度要長，最大幀長度可達1600字節(jié)/幀，適合于封裝局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)單元，適合傳送突發(fā)業(yè)務(wù)(如壓縮視頻業(yè)務(wù)、WWW業(yè)務(wù)等)。幀中繼通信示意圖㈢SLIP和PPP是串行線上最常用的兩個鏈路層通信協(xié)議。常用于對等網(wǎng)組網(wǎng)。SLIP是早期的協(xié)議，現(xiàn)在基本上被PPP所代替。PPP的優(yōu)點：P108。PPP協(xié)議包含：鏈路控制協(xié)議（LCP）、IP控制協(xié)議（IPCP）和口令授權(quán)協(xié)議（PAP）。

PPP幀格式：一個家庭PC機撥號連接因特網(wǎng)㈣數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(DDN)它是利用光纖（數(shù)字微波和衛(wèi)星）數(shù)字傳輸通道和數(shù)字交叉復(fù)用節(jié)點組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，可以為用戶提供各種速率的高質(zhì)量數(shù)字專用電路和其它新業(yè)務(wù)，以滿足用戶多媒體通信和組建中高速計算機通信網(wǎng)的需要。區(qū)別于傳統(tǒng)模擬專線的顯著特點是數(shù)字電路傳輸質(zhì)量高，時延小，通信速率可根據(jù)需要選擇；電路可以自動迂回，可靠性高；一線可以多用，即可以通話、、傳送數(shù)據(jù)，還可以組建會議電視系統(tǒng)，開放幀中繼業(yè)務(wù)，做多媒體服務(wù)，或組建自己的虛擬專網(wǎng)，設(shè)立網(wǎng)管中心，自己管理自己的網(wǎng)絡(luò)?？蛇x速率：2400b/s～2048kb/sDDN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖㈤異步移動模式（ATM）技術(shù)的基本概念及技術(shù)特點，包括：ATM網(wǎng)絡(luò)的基本思路：就是把數(shù)據(jù)分割成固定長度的信元(Cell)來傳輸。每個信元有5個字節(jié)的信頭和48字節(jié)的凈荷(Payload)。信元的長度固定，信頭又非常簡單，這些使得ATM網(wǎng)絡(luò)可以用硬件來實現(xiàn)信元的快速轉(zhuǎn)發(fā)。ATM網(wǎng)絡(luò)采用星形拓撲結(jié)構(gòu)。每一個ATM端系統(tǒng)通過專用的線路連接到ATM交換機，ATM交換機之間又用高速的通信線路(一般為光纖)連接起來。信元從端系統(tǒng)發(fā)出后，通過多個ATM交換機的轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達目的地。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每個ATM端系統(tǒng)接口基本的發(fā)送速率為155Mbps。ATM網(wǎng)絡(luò)提供面向連接的服務(wù)。在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，進行通信的端站點之間必須存在連接。該連接可以是永久性的，也可以是動態(tài)建立的。在一條物理鏈路上可以存在多條虛連接，這些連接共享網(wǎng)絡(luò)鏈路的帶寬，根據(jù)各自的需要發(fā)送信息。這種虛線路復(fù)用模式，提高了鏈路的總的利用率。ATM的連接方式：分永久虛連接（PVC）和交換虛連接（SVC）兩種形式。SVC是在進行數(shù)據(jù)傳輸之前通過信令協(xié)議自動建立的，數(shù)據(jù)傳輸之后便被拆除；PVC是由網(wǎng)絡(luò)管理等外部機制建立的虛擬連接，該連接在網(wǎng)絡(luò)中一直存在。ATM的入網(wǎng)方式如下圖：ATM網(wǎng)絡(luò)，在數(shù)據(jù)能夠在兩節(jié)點之間傳輸之前，它們之間建立了一條虛擬路徑。很像網(wǎng)上轉(zhuǎn)換之間的管道。每一管道包含了一個或多個虛擬信道，每一信道僅單向的傳輸一獨立的數(shù)據(jù)流。ATM交換分兩級：虛通道（VC）交換和虛通路（VP）交換。不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對服務(wù)質(zhì)量的要求是不一樣的。ATM可以適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對帶寬的要求，提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。ATM標(biāo)準(zhǔn)中對子網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量制訂了詳細的規(guī)范，并提供了一系列機制保證各種不同應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量。傳統(tǒng)以太網(wǎng)等局域網(wǎng)和ATM網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別：1、以太網(wǎng)等是無連接的，而ATM網(wǎng)提供有連接服。2、以太網(wǎng)采取廣播媒質(zhì)，而ATM網(wǎng)本質(zhì)上是一種點對點服務(wù)。3、以太網(wǎng)上的MAC地址與網(wǎng)絡(luò)拓撲無關(guān)，而ATM地址由網(wǎng)絡(luò)分配確定。主要掌握有關(guān)的互連設(shè)備的作用，工作在網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型的哪一個層次。集線器(Hub)1、功能：是工作于物理層的一種設(shè)備，用于簡單的網(wǎng)絡(luò)擴展，是接收單個信號再將其廣播到多個端口的電子設(shè)備。具有對傳輸信號進行再生和放大，從而擴展介質(zhì)的長度。3.6網(wǎng)際互連技術(shù)(IP)

2、集線器類型包括：⑴被動集線器只是簡單地接收重新廣播。價格最低。⑵主動集線器具有被動Hub功能，還能監(jiān)視傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采取存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，改善網(wǎng)絡(luò)功能。價格相對較貴。⑶智能集線器。目前新的發(fā)展方向。3、應(yīng)用：一般用于做星型拓撲以太網(wǎng)中開始點的入口級設(shè)備。網(wǎng)橋(Bridge)

1、功能：網(wǎng)橋是工作于鏈路層的一種設(shè)備，它的作用是擴展局域網(wǎng)絡(luò)和通信手段，在各種傳輸介質(zhì)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)信號，擴展網(wǎng)絡(luò)的距離，同時又有選擇地將帶有地址的信號從一個傳輸介質(zhì)發(fā)送到另一個轉(zhuǎn)輸介質(zhì)，并能有效地限制兩個介質(zhì)系統(tǒng)中無關(guān)緊要的通信。2、網(wǎng)橋的類型：從連接范圍分：⑴本地網(wǎng)橋：在傳輸介質(zhì)允許范圍之內(nèi)分為：①內(nèi)橋：通過文件服務(wù)器的不同網(wǎng)卡連接。②外橋：安裝于工作站上。⑵遠程網(wǎng)橋：將局域網(wǎng)連成MAN、WAN。從連接網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分：⑴透明網(wǎng)橋：常用于以太網(wǎng)分段互聯(lián)。⑵源路由網(wǎng)橋：常用于令牌環(huán)分段互聯(lián)。3、網(wǎng)橋與中繼器、路由器的比較：⑴與中繼器比較：①網(wǎng)橋能處理一個完整的幀，并使用和計算機相同的接口設(shè)備。②能檢查故障，將故障控制在一個網(wǎng)段中而不會影響另一個網(wǎng)段。（接收一個不正確的幀時，會丟棄。）⑵與路由器比較：①不必了解幀的高層協(xié)議。②比路由器難控制，因為它用硬件地址尋址。路由器（Router）

1、功能：路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層。路由器是用于連接多個邏輯上分開的網(wǎng)絡(luò)（所謂邏輯網(wǎng)是指一個單獨的網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)），路由器具有判斷網(wǎng)絡(luò)地址和選擇路徑的功能，它能在多網(wǎng)絡(luò)互連環(huán)境中建立靈活的連接，可用完全不同的數(shù)據(jù)分組和介質(zhì)訪問方法連接各種子網(wǎng)。一般說來，異種網(wǎng)絡(luò)互連或多個子網(wǎng)互連都應(yīng)采用路由器。其主要工作是為經(jīng)過路由器的每個數(shù)據(jù)幀尋找一條最佳傳輸路徑，并有效地傳送到目的站點。2、與網(wǎng)橋比較：⑴更高層的概念。路由器可以連接具有不同數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。（網(wǎng)橋不能）⑵網(wǎng)橋?qū)ζ渌W(wǎng)絡(luò)結(jié)點來說是透明的。（路由器不同）⑶在網(wǎng)絡(luò)流量控制、連接大型網(wǎng)絡(luò)時，路由器更有效。