計算機網(wǎng)絡(luò)課件

電腦網(wǎng)絡(luò)技術(shù)*第一章電腦網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.1.網(wǎng)路的形成與發(fā)展電腦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段1)20世紀(jì)50年代——理論基礎(chǔ)2)20世紀(jì)60年代——APPANET與分組交換技術(shù)3)20世紀(jì)70年代——ISO推進標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)4)90年代開始——其他技術(shù)的興起：internet與ATM*電腦網(wǎng)絡(luò)的形成；三個階段：面向終端的電腦網(wǎng)絡(luò)電腦—電腦網(wǎng)絡(luò)開放標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)路(ISO)*電腦網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史

電腦網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和演變過程經(jīng)歷了從簡單到複雜、從低級到高級、從單機系統(tǒng)到多機系統(tǒng)的發(fā)展過程，其演變過程可概括為三個階段：具有遠程通信功能的單機系統(tǒng)為第一階段，這一階段已具備了電腦網(wǎng)絡(luò)的雛形；具有遠程通信功能的多機系統(tǒng)為第二階段，以資源共用為目的的電腦-電腦網(wǎng)絡(luò)為第三階段，這一階段的電腦網(wǎng)絡(luò)才是今天意義上的電腦網(wǎng)絡(luò)。*1．具有遠程通信功能的單機系統(tǒng)終端通信設(shè)備主機Data主機系統(tǒng)圖1.1具有遠程通信功能的單機系統(tǒng)*具有遠程通信功能的單機系統(tǒng)

這種系統(tǒng)的主機具有通信功能,將遠端用戶的I/O設(shè)備同主機相連,這樣用戶就可以在遠端錄入程式和數(shù)據(jù)了,然後提交給主機進行處理,然後再將結(jié)果回饋到客戶端.又稱為終端-電腦網(wǎng)絡(luò),是早期電腦網(wǎng)絡(luò)的主要形式.*2．具有遠程通信功能的多機系統(tǒng)

圖1-2具有遠程通信功能的多機系統(tǒng)*具有遠程通信功能的多機系統(tǒng)這種系統(tǒng)是對以前系統(tǒng)的改良,增加了FEP(FrontEndProcessor),專門負(fù)責(zé)與終端的通信工作,且功能也增強,協(xié)助主機對資訊進行預(yù)處理,提高了主機的數(shù)據(jù)處理效率.同時在用戶增加了Concentrator.提高了線路的利用率.*3．具有統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)、國際化標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的電腦網(wǎng)絡(luò)

圖1-3電腦-電腦網(wǎng)絡(luò)具有統(tǒng)一體系結(jié)構(gòu)、國際化標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的電腦網(wǎng)絡(luò)1.跨地域2.資源共用3.不同系統(tǒng)間的互聯(lián)4.拒絕壟斷*1.2.1電腦網(wǎng)絡(luò)的定義

電腦網(wǎng)絡(luò)：用通訊線路將分散在不同地點的具有獨立自主的電腦系統(tǒng)相互連接,並按網(wǎng)路協(xié)議進行數(shù)據(jù)通訊和實現(xiàn)資源共用的電腦集合,稱為電腦網(wǎng)絡(luò)。*1.3.1網(wǎng)路功能硬體資源共用軟體資源共用用戶間資訊交換*1.3.2電腦網(wǎng)絡(luò)的分類

根據(jù)網(wǎng)路的傳輸技術(shù)進行分類根據(jù)網(wǎng)路的覆蓋範(fàn)圍進行分類按網(wǎng)路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類按傳輸介質(zhì)分類按網(wǎng)路使用的目的分類按服務(wù)方式分類按網(wǎng)路的使用範(fàn)圍分類*根據(jù)網(wǎng)路的傳輸技術(shù)進行分類1．廣播式網(wǎng)路在廣播式網(wǎng)路中，所有聯(lián)網(wǎng)電腦都共用一個公共通信道。數(shù)據(jù)在共用介質(zhì)中傳輸。無線網(wǎng)和匯流排型網(wǎng)路屬於這種類型2．點到點式網(wǎng)路與廣播式網(wǎng)路相反，在點到點式網(wǎng)路中，每條物理線路連接一對電腦。數(shù)據(jù)以點到點的方式在電腦或通信設(shè)備中傳輸。星型網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)採用這種傳輸方式。*根據(jù)網(wǎng)路的覆蓋範(fàn)圍進行分類

1．局域網(wǎng)LAN(LocationAreaNetwork)局域網(wǎng)用於將有限範(fàn)圍內(nèi)（如一個實驗室、一幢大樓、一個校園）的各種電腦、終端與外部設(shè)備互連成網(wǎng)，小於10km的範(fàn)圍，通常採用有線的方式連接起來

2．城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetworks)城市地區(qū)網(wǎng)路常簡稱為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)是介於廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)路，10～100km的區(qū)域

*廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)廣域網(wǎng)也稱為遠程網(wǎng)。它所覆蓋的地理範(fàn)圍從幾十公里到幾千公里，網(wǎng)路跨越國界、洲界，甚至全球範(fàn)圍目前局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)是網(wǎng)路的熱點。局域網(wǎng)是組成其他兩種類型網(wǎng)路的基礎(chǔ)，城域網(wǎng)一般都加入了廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)的典型代表是Internet網(wǎng)。

*按網(wǎng)路的使用範(fàn)圍（1）公用網(wǎng):一般是國家的電信部門建造的網(wǎng)路。公用網(wǎng)也可稱為公眾網(wǎng)。

例：中國公用電腦互聯(lián)網(wǎng)(CHINANET)、中國金橋資訊網(wǎng)(CHINAGBN)。（2）專用網(wǎng):是某個部門為本系統(tǒng)的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)路。

例：中國科技網(wǎng)(CSTNET)、中國教育和科研電腦網(wǎng)(CERNET)。

分為：公用網(wǎng)、專用網(wǎng)。*按傳輸介質(zhì)分類有線網(wǎng)採用同軸電纜和雙絞線來連接的電腦網(wǎng)絡(luò)。同軸電纜網(wǎng)是常見的一種連網(wǎng)方式。它比較經(jīng)濟，安裝較為便利，傳輸率和抗干擾能力一般，傳輸距離較短。雙絞線網(wǎng)是目前最常見的連網(wǎng)方式。它價格便宜，安裝方便，但易受干擾，傳輸率較低，傳輸距離比同軸電纜要短。*光纖網(wǎng)光纖網(wǎng)也是有線網(wǎng)的一種，但由於其特殊性而單獨列出，光纖網(wǎng)採用光導(dǎo)纖維作傳輸介質(zhì)。光纖傳輸距離長，傳輸率高，可達數(shù)千兆bps，抗干擾性強，不會受到電子監(jiān)聽設(shè)備的監(jiān)聽，是高安全性網(wǎng)路的理想選擇。*無線網(wǎng)採用空氣作傳輸介質(zhì)，用電磁波作為載體來傳輸數(shù)據(jù)，目前無線網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)費用較高，還不太普及。但由於聯(lián)網(wǎng)方式靈活方便，是一種很有前途的連網(wǎng)方式。局域網(wǎng)通常採用單一的傳輸介質(zhì)，而城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)採用多種傳輸介質(zhì)。*按網(wǎng)路使用的目的分類

共用資源網(wǎng)：使用者可共用網(wǎng)路中的各種資源，如檔、掃描器、繪圖儀、印表機以及各種服務(wù)。Internet網(wǎng)是典型的共用資源網(wǎng)。數(shù)據(jù)處理網(wǎng)：用於處理數(shù)據(jù)的網(wǎng)路，例如科學(xué)計算網(wǎng)路、企業(yè)經(jīng)營管理用網(wǎng)路。數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)：用來收集、交換、傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)路，如情報檢索網(wǎng)路等。目前網(wǎng)路使用目的都不是唯一的。*按服務(wù)方式分類

客戶機/伺服器網(wǎng)路（C/S）

伺服器是指專門提供服務(wù)的高性能電腦或?qū)Ｓ迷O(shè)備，客戶機是用戶電腦。這是客戶機向伺服器發(fā)出請求並獲得服務(wù)的一種網(wǎng)路形式，多臺客戶機可以共用伺服器提供的各種資源。這是最常用、最重要的一種網(wǎng)路類型。不僅適合於同類電腦聯(lián)網(wǎng)，也適合於不同類型的電腦聯(lián)網(wǎng)，如PC機、Mac機的混合聯(lián)網(wǎng)。這種網(wǎng)路安全性容易得到保證，電腦的許可權(quán)、優(yōu)先順序易於控制，監(jiān)控容易實現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)管理能夠規(guī)範(fàn)化。網(wǎng)路性能在很大程度上取決於伺服器的性能和客戶機的數(shù)量。目前針對這類網(wǎng)路有很多優(yōu)化性能的伺服器稱為專用伺服器。銀行、證券公司都採用這種類型的網(wǎng)路。*對等網(wǎng)（Peer-Peer）對等網(wǎng)不要求檔伺服器，每臺客戶機都可以與其他每臺客戶機對話，共用彼此的資訊資源和硬體資源，組網(wǎng)的電腦一般類型相同。這種網(wǎng)路方式靈活方便，但是較難實現(xiàn)集中管理與監(jiān)控，安全性也低，較適合於部門內(nèi)部協(xié)同工作的小型網(wǎng)路。*1.4電腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

在電腦網(wǎng)絡(luò)中拋開網(wǎng)路中的具體設(shè)備，把象工作站、伺服器、交換機等網(wǎng)路單元抽象為“點”，把網(wǎng)路中的電纜等通信介質(zhì)抽象為“線”，然後從拓?fù)鋵W(xué)的觀點看電腦和網(wǎng)路系統(tǒng)，就形成了點和線組成的幾何圖形，從而抽象出了網(wǎng)路系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。我們稱這種採用拓?fù)鋵W(xué)方法抽象的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)為電腦網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。電腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)係表示網(wǎng)路結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)路中各實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)係。拓?fù)湓O(shè)計是建設(shè)電腦網(wǎng)絡(luò)的首步，電腦網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。*網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類物理拓?fù)浞诸?匯流排型環(huán)型星型擴展星型樹型網(wǎng)狀型*網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類匯流排型獨立的主幹網(wǎng)路所有的主機直接連接到主幹匯流排兩端要有終結(jié)器環(huán)形沒有主幹每一臺主機直接連接鄰居星形所有的網(wǎng)路設(shè)備連接到一個中心點星形的中心一般用HUB或者Switch*網(wǎng)路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類擴展星形把多個星形拓?fù)溥B接在一起星形的中間是HUB或者Switch擴展了網(wǎng)路的長度和大小樹形類似於擴展星形網(wǎng)狀形每一個主機到網(wǎng)路中的其他主機都有直接連接*1.4.3電腦網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換方式電路交換CS——CircuitSwitching類似電話系統(tǒng)：通道利用率低，但即時性、保密性好報文交換MS——MessageSwitching其數(shù)據(jù)單元是要發(fā)送的一個完整報文，報文長度無限制，採用存儲——轉(zhuǎn)發(fā)原理。不要建立專用通道，通道利用率高，傳輸率高，但即時性差。分組交換PS——PacketSwitching即包交換。*1.5.1我國電腦網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

1．我國公用網(wǎng)的初步建立2．大型國有企業(yè)、機關(guān)專用電腦網(wǎng)絡(luò)的建立3．中小型企業(yè)、機關(guān)局域網(wǎng)的建立4．我國“三金”工程的建成5．我國Internet的建立*我國公用網(wǎng)的初步建立1.1989年11月我國第一個公用分組交換網(wǎng)CNPAC(後為CHINAPAC)通過試運行和驗收.達到了開通業(yè)務(wù)的條件,1993年,端口數(shù)量達13萬個,通信速率達64kbps.CHINAPAC是為適應(yīng)電腦通信而建立的,以CCITTX.25協(xié)議為基礎(chǔ),可以滿足不同的需要,實現(xiàn)資源共用.2.在90年代,建成了CHINADDN(中國數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)),它是利用光纖數(shù)字電路傳輸和數(shù)字交叉複用節(jié)點組成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸網(wǎng).它有較高的傳輸品質(zhì),延遲小,可用帶寬較大,傳輸品質(zhì)高,可靠性高.*大型國有企業(yè)、機關(guān)專用電腦網(wǎng)絡(luò)的建立我國較早在鐵道部建立了自己的專用電腦網(wǎng)絡(luò),在80年代後期,還有一些國民經(jīng)濟的重要部門,如銀行,民航,海關(guān),證券,衛(wèi)生等部門也建立了自己的電腦網(wǎng)絡(luò).*我國“三金”工程的建成“三金”工程是“金橋”,“金卡”,“金關(guān)”工程“金橋”就是建設(shè)我國社會經(jīng)濟資訊平臺,即建設(shè)國家公用經(jīng)濟資訊網(wǎng).以光纖,衛(wèi)星,微波,程式控制,無線移動等多種方式,與郵電部系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)互為備用,它是三金工程的基礎(chǔ).“金卡”是指電子貨幣工程,是銀行信用卡支付系統(tǒng)工程.它是金融電子化和商業(yè)流通現(xiàn)代化的重要組成部分.“金關(guān)”是指國家對外經(jīng)濟貿(mào)易資訊網(wǎng)工程,當(dāng)前主要推廣電子數(shù)據(jù)交換(EDI),實現(xiàn)無紙貿(mào)易.*我國Internet的建立20世紀(jì)90年代,我國的互聯(lián)網(wǎng)快速的發(fā)展.主要的幾大網(wǎng)絡(luò)是:中國公用電腦互聯(lián)網(wǎng)CHINAnet,中國電信電腦網(wǎng)CERnet,中國教育科研網(wǎng)CSTnet,中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CHINAGBN,中國金橋資訊網(wǎng)UNInet,中國聯(lián)通電腦互聯(lián)網(wǎng)*CHINAnet始建於1995年,該網(wǎng)是Internet網(wǎng)在中國的延伸,是中國Internet骨幹網(wǎng),由中國電信運營,CHINAnet由核心層,用戶層和網(wǎng)管中心三個層次構(gòu)成,全國各地的用戶可通過電話網(wǎng)(PSTN),分組網(wǎng)(CHINAPAC),數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)(CHINADDN),等方式入網(wǎng),其主幹網(wǎng)由各直轄市和各省會城市的網(wǎng)路節(jié)點構(gòu)成.目前主幹網(wǎng)路速率達到2.5Gbps,*CERnet始建於1994年,其目的是將各研究所和有關(guān)大學(xué)通過CERnet網(wǎng)連接起來,為科研人員提供電子郵件工具,WWW以及各種資訊檢索等服務(wù).它是一個包括主幹網(wǎng),地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)組成的三級結(jié)構(gòu)網(wǎng)路,CERnet網(wǎng)路中心設(shè)在清華大學(xué).*CSTnet是中國科學(xué)院負(fù)責(zé)建設(shè)和管理的網(wǎng)路,它是我國最早與因特網(wǎng)相連的互聯(lián)網(wǎng),目前,CSTnet已從94年北京中關(guān)村教育科研示範(fàn)網(wǎng)延伸到全國100多年中科院系統(tǒng)的科研院所.*CHINAGBN是為國民經(jīng)濟住處化服務(wù)的網(wǎng)路工程,即金橋工程.由吉通通信有限責(zé)任公司負(fù)責(zé),是一個利用衛(wèi)星網(wǎng)和光纖網(wǎng)構(gòu)成的網(wǎng)路。*UNInet是成立於1994年7月的中國聯(lián)通數(shù)據(jù)網(wǎng),它採用ATM+IP組網(wǎng)模式,以ATM信元交換為核心,是一個具有電信級安全可靠保證的運營網(wǎng)路.*1.6電腦網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)電腦網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大主要任務(wù)，在結(jié)構(gòu)上分成兩個部分：負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的主機與終端負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)通信的通信控制處理機（CCP）與通信線路從邏輯功能上分為：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)*1.6.1資源子網(wǎng)由電腦系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟體資源與資訊資源組成負(fù)責(zé)處理全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)路用戶提供各種網(wǎng)路資源與網(wǎng)路服務(wù)。*1.6.2通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)是電腦網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的部分，傳輸介質(zhì)可以是架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖等有線通信線路，也可以是微波、通信衛(wèi)星等無線通信線路。硬體設(shè)備有路由器，交換機，傻交換設(shè)備等。*1.7網(wǎng)路介質(zhì)

網(wǎng)路的介質(zhì)是一種數(shù)據(jù)從中傳輸?shù)牟牧希峭ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)中發(fā)送方和接收方之間的物理通路。常用介質(zhì)如下:雙絞線

同軸電纜光纖無線電短波通信地面微波接力通信紅外線和鐳射衛(wèi)星通信VSAT衛(wèi)星通信*雙絞線雙絞線由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導(dǎo)線組成。把兩條導(dǎo)線按一定密度對扭在一起可以減少相互間的電磁干擾。雙絞線和雙絞線電纜

雙絞線芯一般是銅質(zhì)的，能提供良好的傳導(dǎo)率。雙絞線一般分為非遮罩雙絞線（UTP）和遮罩雙絞線（STP）兩種。

(1)非遮罩雙絞線（UTP）將一對或多對雙絞線線對放入一個絕緣套管。*國際電器工業(yè)協(xié)會(EIA)為雙絞線定義了1到5類不同的品質(zhì)級別。電腦網(wǎng)絡(luò)中常用的是3類和5類：

3類

適用速率小於16Mbps的電腦網(wǎng)絡(luò)，例如，10Mbps以太網(wǎng)

5類

支持快速以太網(wǎng)（100Mbps）

超5類支持千兆以太網(wǎng)（1000Mbps）

(2)遮罩雙絞線（STP）在一對或多對雙絞線線對的外面加上一個用金屬絲編織成的遮罩層，然後再放入一個絕緣套管。按遮罩層設(shè)置的不同又分為外層遮罩雙絞線和全遮罩雙絞線*雙絞線

表1-3是UTP電纜的常見類型，10BaseT局域網(wǎng)中主要使用3類和5類線，它們的有效傳輸距離一般在100m左右。另外還有超5類雙絞線電纜，通過對其“通道”性能測試結(jié)果表明，與普通5類雙絞線電纜比較，它的近端串?dāng)_、衰減和結(jié)構(gòu)回波等主要性能指標(biāo)都有很大提高。*UTP電纜常見類型雙絞線的54321規(guī)則同軸電纜典型的同軸電纜（CoaxialCable）由一根內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線外加絕緣層、密集網(wǎng)狀編織導(dǎo)電金屬遮罩層以及外包裝保護塑橡材料組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-7所示。*表1-4是在網(wǎng)路工程施工中常常用到的一些IEEE802.310BaseT系列網(wǎng)路拓?fù)浣?jīng)驗，僅供參考。*光纖*光纖光導(dǎo)纖維是一種細小柔軟並能傳導(dǎo)光線的介質(zhì)光導(dǎo)纖維是通過內(nèi)部的全反射來傳輸信號光損耗低、頻帶寬、傳輸速度快、抗電磁干擾性強，但價格偏貴*光纖光纖分類單模光纖光纖在介質(zhì)內(nèi)部無反射，沿直線傳播，傳播距離更遠。多模光纖光纖在介質(zhì)內(nèi)部以不同的反射角度傳播。*光纖的連接光纖的連接有兩種方式：人工摩接機器熔接*無線電短波通信

在一些電纜光纖難於通過或施工困難的場合，例如，高山、湖泊或島嶼等，即使在城市中挖開馬路敷設(shè)電纜有時也很不劃算，特別是通信距離很遠，對通信安全性要求不高，敷設(shè)電纜或光纖既昂貴又費時，若利用無線電波等無線傳輸介質(zhì)在自由空間傳播，就會有較大的機動靈活性，可以輕鬆實現(xiàn)多種通信，抗自然災(zāi)害能力和可靠性也較高。*地面微波接力通信

無線電數(shù)字微波通信系統(tǒng)在長途大容量的數(shù)據(jù)通信中佔有及其重要的地位，其頻率範(fàn)圍為300MHz～300GHz。微波通信主要有兩種方式：地面微波接力通信和衛(wèi)星通信。微波在空間主要是直線傳播，並且能穿透電離層進入宇宙空間，它不像短波那樣經(jīng)電離層反射傳播到地面上其他很遠的地方，由於地球表面是個曲面，因此其傳播距離受到限制且與天線的高度有關(guān)，一般只有50km左右，長途通信時必須建立多個中繼站，中繼站把前一站發(fā)來的信號經(jīng)過放大後再發(fā)往下一站，類似於“接力”，如果中繼站採用100m高的天線塔，則接力距離可增大到100km。*紅外線和鐳射

紅外線通信和鐳射通信就是把要傳輸?shù)男盘柗謩e轉(zhuǎn)換成紅外光信號和鐳射信號直接在自由空間沿直線進行傳播，它比微波通信具有更強的方向性，難以竊聽、插入數(shù)據(jù)和進行干擾，但紅外線和鐳射對雨霧等環(huán)境干擾特別敏感。

*衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信就是利用位於3萬6千公里高空的人造地球同步衛(wèi)星作為太空無人值守的微波中繼站的一種特殊形式的微波接力通信。衛(wèi)星通信可以克服地面微波通信的距離限制，其最大特點就是通信距離遠，且通信費用與通信距離無關(guān)。

衛(wèi)星通信的優(yōu)點是:衛(wèi)星通信的頻帶比微波接力通信更寬，通信容量更大，信號所受到的干擾也較小，誤碼率也較小，通信比較穩(wěn)定可靠。

衛(wèi)星通信的缺點是：傳播時延較長。

*VSAT衛(wèi)星通信

VSAT（VerySmallApertureTerminal，甚小口徑地球終端）是20世紀(jì)80年代末發(fā)展起來並於90年代得到廣泛應(yīng)用的新一代數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)。VSAT網(wǎng)通常由一個衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器、一個大型主站和大量的VSAT小站組成，能單雙向傳輸數(shù)據(jù)、語音、圖像、視頻等多媒體綜合業(yè)務(wù)。VSAT具有很多優(yōu)點，如：設(shè)備簡單、體積小、耗電少、組網(wǎng)靈活、安裝維護簡便、通信效率高等，尤其適用於大量分散的業(yè)務(wù)量較小的用戶共用主站，所以許多部門和企業(yè)多使用VSAT網(wǎng)來建設(shè)內(nèi)部專用網(wǎng)。*圖1-11VSAT網(wǎng)路組成1.7電腦網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1974年，美國IBM公司首先公佈了世界上第一個電腦網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（SNA，SystemNetworkArchitecture），凡是遵循SNA的網(wǎng)路設(shè)備都可以很方便地進行互連。1977年3月，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的技術(shù)委員會TC97成立了一個新的技術(shù)分委會SC16專門研究“開放系統(tǒng)互連”，並於1984年提出了開放系統(tǒng)互連參考模型，即著名的ISO7498國際標(biāo)準(zhǔn)（我國相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB9387），記為OSI/RM。*1..7.1網(wǎng)路術(shù)語網(wǎng)路協(xié)議（Protocol）“protocols”(協(xié)議)指的是所有網(wǎng)路為了互相交流而共同採用的規(guī)則。不同的協(xié)議描述了不同的技術(shù)規(guī)範(fàn)，它們使得電腦之間能夠進行資訊的交換，而不管電腦的種類以及連接它們所採用的技術(shù)是否相同。軟體和硬體供應(yīng)商都希望自己的產(chǎn)品能夠應(yīng)用於Internet,因此他們將確保這些產(chǎn)品能理解Internet協(xié)議，並在其下正常工作。*協(xié)議Protocols：演算法編寫出的規(guī)則，按最優(yōu)方式表述數(shù)據(jù)傳輸物理網(wǎng)路是怎樣建立的電腦怎樣被連接到網(wǎng)路傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的格式是怎樣的數(shù)據(jù)是怎樣被傳輸?shù)母鞣N錯誤是怎樣被處理的*協(xié)議三要素語法：是用戶數(shù)據(jù)與控制資訊的結(jié)構(gòu)與格式語義：是需要發(fā)出何種控制資訊，以及要完成的動作與應(yīng)做出的回應(yīng)時序：是對事件實現(xiàn)順序控制的時間*分層次是用於處理複雜問題而設(shè)置的結(jié)構(gòu)和處理的方法，是根據(jù)功能進行劃分的特點：高層使用低層提供的服務(wù)，但並不需要知道低層服務(wù)的具體方法，低層為上層提供服務(wù)*介面(interface)是同一個結(jié)點或結(jié)點內(nèi)相鄰層之間交換資訊的連接點*體系結(jié)構(gòu)（Architecture）把網(wǎng)路層次結(jié)構(gòu)模型與各層次協(xié)議的集合定義為電腦網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，簡稱體系結(jié)構(gòu)。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是具體的，它是能夠運行的一些硬體和軟體*提出網(wǎng)路體系結(jié)構(gòu)的好處各層之間相互獨立靈活性好各層都可採用最合適的技術(shù)來實現(xiàn)易於實現(xiàn)設(shè)計與維護有利於促進標(biāo)準(zhǔn)化*OSI/RM參考模型OSI（OpenSystemInterconnection）參考模型：由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出，目的是實現(xiàn)異種機互連?！伴_放”：表示任何兩個遵守OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)可以互連

“系統(tǒng)”：指電腦、終端或外部設(shè)備等*OSI模型應(yīng)用層：與用戶最接近的一層表示層：通用的數(shù)據(jù)格式，語法會話層：控制會話傳輸層：流控、保證可靠性網(wǎng)路層：路徑選擇、路由及邏輯選路資料鏈路層：幀、介質(zhì)訪問控制物理層：規(guī)定信號和介質(zhì)*表1-1OSI/RM七層協(xié)議模型OSI/RM各層的功能(1)物理層

物理層是OSI參考模型的最低層，它利用傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接。為此，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關(guān)的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。包括信號線的功能、“0”和“1”信號的電平表示、數(shù)據(jù)傳輸速率、物理連接器規(guī)格及其相關(guān)的屬性等。物理層的作用是通過傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收二進位比特流。*資料鏈路層

資料鏈路層是為網(wǎng)路層提供服務(wù)的，解決兩個相鄰結(jié)點之間的通信問題，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)幀。數(shù)據(jù)幀中包含物理地址（又稱MAC地址）、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗碼等資訊。該層的主要作用是通過校驗、確認(rèn)和回饋重發(fā)等手段，將不可靠的物理鏈路轉(zhuǎn)換成對網(wǎng)路層來說無差錯的資料鏈路。此外，資料鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩衝器溢出及線路阻塞。*網(wǎng)路層

網(wǎng)路層是為傳輸層提供服務(wù)的，傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為數(shù)據(jù)包或分組。該層的主要作用是解決如何使數(shù)據(jù)包通過各結(jié)點傳送的問題，即通過路徑選擇演算法（路由）將數(shù)據(jù)包送到目的地。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的數(shù)據(jù)包而造成網(wǎng)路阻塞，需要對流入的數(shù)據(jù)包數(shù)量進行控制（擁塞控制）。當(dāng)數(shù)據(jù)包要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時，還要解決網(wǎng)際互連的問題*傳輸層

傳輸層的作用是為上層協(xié)議提供端到端的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括處理差錯控制和流量控制等問題。該層向高層遮罩了下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)，使高層用戶看到的只是在兩個傳輸實體間的一條主機到主機的、可由用戶控制和設(shè)定的、可靠的數(shù)據(jù)通路。傳輸層傳送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元稱為段或報文*會話層

會話層主要功能是管理和協(xié)調(diào)不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負(fù)責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程式之間的會話。會話層得名的原因是它很類似於兩個實體間的會話概念。例如，一個交互的用戶會話以登錄到電腦開始，以註銷結(jié)束*表示層

表示層處理流經(jīng)結(jié)點的數(shù)據(jù)編碼的表示方式問題，以保證一個系統(tǒng)應(yīng)用層發(fā)出的資訊可被另一系統(tǒng)的應(yīng)用層讀出。如果必要，該層可提供一種標(biāo)準(zhǔn)表示形式，用於將電腦內(nèi)部的多種數(shù)據(jù)表示格式轉(zhuǎn)換成網(wǎng)路通信中採用的標(biāo)準(zhǔn)表示形式。數(shù)據(jù)壓縮和加密也是表示層可提供的轉(zhuǎn)換功能之一。*應(yīng)用層

應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，是用戶與網(wǎng)路的介面。該層通過應(yīng)用程式來完成網(wǎng)路用戶的應(yīng)用需求，如檔傳輸、收發(fā)電子郵件等*OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸過程在OSI參考模型中，不同主機對等層之間按相應(yīng)協(xié)議進行通信，同一主機不同層之間通過介面進行通信。除了最低層的物理層是通過傳輸介質(zhì)進行物理數(shù)據(jù)傳輸外，其他對等層之間的通信均為邏輯通信。在這個模型中，每一層將上層傳遞過來的通信數(shù)據(jù)加上若干控制位後再傳遞給下一層，最終由物理層傳遞到對方物理層，再逐級上傳，從而實現(xiàn)對等層之間的邏輯通信*1.8.2協(xié)議和服務(wù)的區(qū)別及相互關(guān)係在開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM中採用了七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)，除最高層和最低層以外的任何一層，均可記為（N），表示“第N層”。在OSI/RM模型中，協(xié)議和服務(wù)是兩個非常重要的不同概念?？刂苾蓚€（N）層對等實體進行通信的規(guī)則的集合稱為（N）協(xié)議；兩個（N）層實體間的通信在（N）協(xié)議的控制下，能夠使（N）層向上一層提供服務(wù)，這種服務(wù)就稱為（N）服務(wù)，接受（N）服務(wù)的（N）層服務(wù)用戶是（N＋1）層實體。上述關(guān)於協(xié)議和服務(wù)的基本概念及相互關(guān)係如圖1-1所示。*圖1-1協(xié)議與服務(wù)的概念

服務(wù)訪問點服務(wù)訪問點（SAP，ServiceAccessPoint）是指同一系統(tǒng)中相鄰兩層實體之間進行交換資訊之處，即（N）層實體和（N＋1）層實體之間的邏輯介面，也稱為插口（Socket）或端口（Port）。一個（N）層服務(wù)是由一個（N）層實體作用在一個（N）層SAP上來完成的，雖然兩層之間可以允許有多個SAP，但一個（N）層SAP只能被一個（N）層實體所使用，並且也只能為一個（N＋1）層實體所使用；但一個（N）層實體卻可以向多個（N）層SAP提供服務(wù)，這稱為連接複用；一個（N＋1）層實體也可以使用多個（N）層SAP，這稱為連接分裂。*1.8.3數(shù)據(jù)封裝

源的某一層進行的工作在目的地的對應(yīng)層上作相反的工作。我們稱源的工作叫做封裝，目的地所作的工作叫做解封裝應(yīng)用層：應(yīng)用層控制報頭+數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)1表示層：表示層控制報頭+數(shù)據(jù)1

數(shù)據(jù)2會話層：會話層控制報頭+數(shù)據(jù)2

數(shù)據(jù)3傳輸層：數(shù)據(jù)3進行分段

data1+data2+……傳輸層控制報頭+data分段：形成報文網(wǎng)路層：網(wǎng)路層控制報頭+報文數(shù)據(jù)

分組：形成數(shù)據(jù)報（Pocket）資料鏈路層：鏈路層控制報頭+數(shù)據(jù)報

分幀：形成數(shù)據(jù)幀（Frame）*封裝過程數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)路層鏈路層物理層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分段分組分幀Bit流數(shù)據(jù)在各層之間的傳遞過程主機A主機B應(yīng)用進程A應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層資料鏈路層物理層應(yīng)用進程B應(yīng)用層運輸層網(wǎng)際層資料鏈路層物理層物理傳輸媒體01100010…比特流…10011100數(shù)據(jù)部分首部尾部

數(shù)據(jù)部分首部

數(shù)據(jù)部分首部

數(shù)據(jù)部分首部應(yīng)用程式數(shù)據(jù)1.9TCP/IP模型什麼是TCP/IP模型？TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是國際互聯(lián)網(wǎng)路事實上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，ARPANET最初設(shè)計的TCP稱為網(wǎng)路控制程式NCP，在上面?zhèn)魉偷臄?shù)據(jù)單位是報文（Message），實際上就是現(xiàn)在的TPDU。隨著ARPANET逐漸變成了Internet，子網(wǎng)的可靠性也就下降了，於是NCP就演變成了今天的TCP。與TCP配合使用的網(wǎng)路層協(xié)議是IP。特點：可路由性、一系列協(xié)議目前異種網(wǎng)路通信使用的唯一協(xié)議體系TCP/IP協(xié)議在硬體基礎(chǔ)上分為4個層次*TCP/IP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層表示層會話層運輸層網(wǎng)路層資料鏈路層物理層運輸層網(wǎng)際層應(yīng)用層（各種應(yīng)用層協(xié)議如FTP,TELNET,SMTP等）網(wǎng)路介面層(a)OSI體系結(jié)構(gòu)(b)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP協(xié)議族是Internet的事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)*圖1-3TCP/IP與相應(yīng)OSI/RM層次對比應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層網(wǎng)路介面層對應(yīng)於OSI第4層的協(xié)議有3個，如下：（1）運輸控制協(xié)議TCP：這是最主要的一個面向連接的協(xié)議。（2）用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP，UserDatagramProtocol）：這是主機和主機之間的無連接數(shù)據(jù)報協(xié)議，UDP使用IP提供的數(shù)據(jù)報服務(wù)，但對IP進行了擴充，如增加了端口編號等。（3）網(wǎng)路話音協(xié)議（NVP，NetworkVoiceProtocol）：即分組話音通信協(xié)議。在軍事通信領(lǐng)域中比較有用。*對應(yīng)於OSI/RM第5～7層的高層協(xié)議有：（1）遠程登錄協(xié)議TELNET。（2）檔傳輸協(xié)議（FTP，F(xiàn)ileTransferProtocol）。（3）簡單電子郵件傳送協(xié)議（SMTP，SimpleMailTransferProtocol）。（4）功能變數(shù)名稱服務(wù)（DNS，DomainNameService）。（5）簡單網(wǎng)路管理協(xié)議（SNMP，SimpleNetworkManagementProtocol）。*1.9.2TCP報文段格式

（1）源端口（SourcePort）字段和目的端口（Destination）字段（2）序列號（SequenceNumber）字段（4）數(shù)據(jù)偏移字段（5）檢驗和字段*圖3-12是TCP的TPDU首部的格式，其首部的最小長度為5個32bit，即20個位元組。下麵介紹各字段的意義。圖3-12TCP報文段格式端口：每個TCP段都包含源端和目的端的端口號，用於尋找發(fā)端和收端應(yīng)用進程。這兩個值加上IP首部中的源端IP地址和目的端IP地址唯一確定一個TCP連接。有時，一個IP地址和一個端口號也稱為一個插口（socket）。）(包含客戶IP地址、客戶端口號、伺服器IP地址和服務(wù)器端口號的四元組)可唯一確定互聯(lián)網(wǎng)路中每個TCP連接的雙方。*序列號：序號用來標(biāo)識從TCP發(fā)端向TCP收端發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)流，它表示在這個報文段中的的第一個數(shù)據(jù)位元組。確認(rèn)號：確認(rèn)序號包含發(fā)送確認(rèn)的一端所期望收到的下一個序號。因此，確認(rèn)序號應(yīng)當(dāng)是上次已成功收到數(shù)據(jù)字節(jié)序號加1。只有ACK標(biāo)誌為1時確認(rèn)序號字段才有效。*URG緊急指針（urgentpointer）有效ACK確認(rèn)序號有效。PSH接收方應(yīng)該儘快將這個報文段交給應(yīng)用層。RST重建連接。SYN同步序號用來發(fā)起一個連接。FIN發(fā)端完成發(fā)送任務(wù)*滑動窗口：TCP的流量控制由連接的每一端通過聲明的窗口大小來提供。窗口大小為位元組數(shù)，起始於確認(rèn)序號字段指明的值，這個值是接收端正期望接收的位元組。窗口大小是一個16bit字段，因而窗口大小最大為65535位元組校驗和：檢驗和覆蓋了整個的TCP報文段：TCP首部和TCP數(shù)據(jù)。這是一個強制性的字段，一定是由發(fā)端計算和存儲，並由收端進行驗證。TCP檢驗和的計算和UDP檢驗和的計算相似。*緊急指針：只有當(dāng)URG標(biāo)誌置1時緊急指針才有效,TC