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計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 2018 01 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 ChapterOne 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)知與應(yīng)用體驗 網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用無處不在 以至于我們已經(jīng)將其視為我們社會生活的一個不可缺少的部分 問題 什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同且功能相對獨立的多個計算機(jī)系統(tǒng)通過通信線路相互連在一起 由專門的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)進(jìn)行管理 以實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)通常都處于不同的地理位置 相互連接的計算機(jī)之間不存在互為依賴的關(guān)系 通信線路包括通信媒體 通信設(shè)備關(guān)系 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 單機(jī)OS功能 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)資源管理 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 網(wǎng)絡(luò)的根本目的是為了實現(xiàn)資源共享 資源包括硬件與軟件 如程序 數(shù)據(jù)庫 存儲設(shè)備 打印機(jī)等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以簡單地定義為 一個互連的 自主的計算機(jī)集合 所謂互連是指相互連接在一起 所謂自主是指網(wǎng)絡(luò)中的每臺計算機(jī)都是相對獨立的 可以獨立工作 2 由定義可知 1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是 通信技術(shù) 與 計算機(jī)技術(shù) 的結(jié)合產(chǎn)物 2 數(shù)據(jù)交換是基礎(chǔ) 資源共享為目的 所謂的網(wǎng)絡(luò)資源包括硬件資源 如大容量磁盤 打印機(jī)等 軟件資源 如工具軟件 應(yīng)用軟件等 和數(shù)據(jù)資源 如數(shù)據(jù)庫文件和數(shù)據(jù)庫等 3 網(wǎng)絡(luò)資源 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問世至今已經(jīng)有半個世紀(jì)的時間 其間經(jīng)歷了四個發(fā)展階段 初級階段計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段標(biāo)準(zhǔn)或開放的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息高速公路時代 初級階段 遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng) 60年代初期到60年代中期 20CEN 50 60年代 終端 通信線路 計算機(jī) 的模式嚴(yán)格意義上講 不屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)范疇 遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展 60年代中期到70年代中期 典型案例 美國半自動地面防空系統(tǒng)SAGE Computer T T T PSTN 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段 多計算機(jī)互連 20世紀(jì)60年代 以ARPAnet為典型 以實現(xiàn) 資源共享 為目的多計算機(jī)互連形態(tài) 重要貢獻(xiàn) 將應(yīng)用與通信功能從邏輯上分離 應(yīng)產(chǎn)生了通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)的概念 第三階段 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連階段 特征是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化 在計算機(jī)通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上 重視網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究 建立全網(wǎng)統(tǒng)一的通信規(guī)則 用通信協(xié)議軟件來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的通信 通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理 極大的簡化了用戶的使用 使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對用戶提供透明服務(wù) 標(biāo)準(zhǔn) 開放的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 70年代中期 80年代末期 標(biāo)準(zhǔn) 開放的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1 局域網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)突破性進(jìn)展 該階段始于70年代末 這是按照ISO提出的OSI參考模型為指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第三代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的 成熟 階段 2 第三代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化建立全網(wǎng)統(tǒng)一的通信規(guī)則使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)對用戶提供透明服務(wù) 標(biāo)準(zhǔn) 開放的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 呼喚網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性 ISO的OSIRM 開放系統(tǒng)互連參考模型 1977 1983TCP IP協(xié)議的推廣推動了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高速發(fā)展 以太網(wǎng) ETHERNET 與因特網(wǎng) Internet 高速智能的第四代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)始于80年代末 高速 主干帶寬的增加達(dá)到10Gbps或更高 接入帶寬可以高達(dá)1000Mbps 互連 Intranet Extranet InternetInternet 智能 服務(wù)質(zhì)量 QoS 網(wǎng)絡(luò)管理 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為4個階段 分析40多年來計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程和過程中所表現(xiàn)出的特點 可以把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為4個階段 第一代 面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二代 計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)第三代 計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)第四代 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) 信息高速公路 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 一 實現(xiàn)計算機(jī)系統(tǒng)的資源共享計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最基本功能之一 用戶一旦接入網(wǎng)絡(luò)就可以使用網(wǎng)絡(luò)中的其他資源來處理自己提交的大型復(fù)雜問題 硬件資源 網(wǎng)絡(luò)打印機(jī) 云盤 軟件資源 工具軟件 應(yīng)用軟件 數(shù)據(jù)資源 數(shù)據(jù)文件 數(shù)據(jù)資源 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 二 實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的快速傳遞分布在不同地域的計算機(jī)系統(tǒng)可以及時 快速地傳遞各種信息 如 股票交易 電子郵件 網(wǎng)上購物等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 三 提高可靠性在一個系統(tǒng)內(nèi)計算機(jī)出現(xiàn)暫時失效是可能的 因此只能通過改換資源的辦法實現(xiàn)維持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行 建立網(wǎng)絡(luò)后 可以實現(xiàn)在多個地點互做備份 多點備份 四 提供負(fù)載均衡與分布式處理能力大型ICP 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容提供商 在全世界多個地方放置了內(nèi)容相同的WWW服務(wù)器 通過一定的技術(shù)使不同地域的用戶看到放置在離他最近的服務(wù)器上的相同頁面 分布式處理是把任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計算機(jī)上并行處理 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 五 集中管理對地理位置上分散的組織可通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)集中管理 例如 飛機(jī) 火車訂票系統(tǒng) 銀行業(yè)務(wù) 軍事指揮決策系統(tǒng)等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 六 綜合信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)的一大發(fā)展趨勢是多維化 即在一套系統(tǒng)上提供集成的信息服務(wù) 包括來自政治 經(jīng)濟(jì) 生活等各方面的資源 同時提供多媒體信息 例如圖像 語音 動畫等 作業(yè) 1 網(wǎng)絡(luò)資源包括 和 2 什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 2008高考題 3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展分為哪四個階段 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能是什么 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 辦公自動化 同一單位的微機(jī) 數(shù)字復(fù)印機(jī) 數(shù)字打印機(jī)等連成網(wǎng)絡(luò) 管理信息系統(tǒng) 企業(yè)內(nèi)的計劃統(tǒng)計 勞動人事 生產(chǎn)管理 財務(wù)管理等 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用 過程控制 工廠各生產(chǎn)車間的生產(chǎn)過程和自動化控制Internet應(yīng)用電子郵件 信息發(fā)布 電子商務(wù) 遠(yuǎn)程音頻視頻應(yīng)用 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點 可靠性 某子系統(tǒng)出現(xiàn)故障時 可由網(wǎng)內(nèi)其他子系統(tǒng)代為處理 獨立性 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各相連的計算機(jī)系統(tǒng)各自既相互聯(lián)系又相互獨立 可擴(kuò)充性 可以很靈活地在網(wǎng)絡(luò)中接入新的計算機(jī)系統(tǒng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點 高效性 網(wǎng)絡(luò)信息傳遞迅速 系統(tǒng)實時性強(qiáng) 采用分布式操作 廉價性 避免系統(tǒng)中的重復(fù)建設(shè)和重復(fù)投資 達(dá)到節(jié)省投資和降低成本 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點 透明性 如何利用網(wǎng)絡(luò)高效而可靠地完成自己的任務(wù) 透明 一次在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域領(lǐng)域通常是指存在但不干預(yù)即 計算機(jī)中存在的 但對于某些人員而言又不需要了解的東西 這就是計算機(jī)所指的透明性 簡單的說就是 計算機(jī)中存在 但你不需要了解的 易操作性 大多數(shù)用戶感到使用方便 操作簡單 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)組成 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)構(gòu)成的 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上看 由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和通信鏈路構(gòu)成從邏輯功能上看 由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構(gòu)成 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 訪問節(jié)點端節(jié)點 主要起信源和信宿的作用 如用戶主機(jī)和終端等 信源 信息的來源 信宿 是相對信源而言 通信過程中接收和處理信息的設(shè)備或計算機(jī) 轉(zhuǎn)接節(jié)點中間節(jié)點 數(shù)據(jù)交換和轉(zhuǎn)接 具有通信功能 如 集線器 交換機(jī) 路由器 混合節(jié)點全功能節(jié)點 通信鏈路 指兩個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間傳輸信息和數(shù)據(jù)的線路 鏈路可用各種傳輸介質(zhì)實現(xiàn) 如雙絞線 同軸電纜 光纜 衛(wèi)星 微波等 通信鏈路用于傳輸信息的物理信道以及為達(dá)到有效 可靠的傳輸質(zhì)量所必需的信道設(shè)備的總稱 物理鏈路 點到點的物理線路 沒有任何交換節(jié)點 邏輯鏈路 在邏輯上起作用的物理鏈路 具有傳輸控制能力 在物理鏈路上加上用于數(shù)據(jù)傳輸控制的硬件和軟件 就構(gòu)成了邏輯鏈路 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 為了有利于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn) 我們更多的是從功能角度去看待計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 并從功能上將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分 資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng) 資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù) 并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 主要由主機(jī) 終端以及相應(yīng)的I O設(shè)備 各種軟件資源和數(shù)據(jù)資源構(gòu)成 通信子網(wǎng)為資源子網(wǎng)提供傳輸 交換數(shù)據(jù)信息的能力 主要由通信控制處理機(jī) 通信鏈路及其他設(shè)備如調(diào)制解調(diào)器等組成 資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)結(jié)構(gòu) CCP 通信控制處理機(jī) 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng) CCP 主機(jī) 主機(jī) 主機(jī) 主機(jī) CCP CCP CCP CCP CCP 通信子網(wǎng)有兩種類型 公用型一般是國家的郵電部門建造的網(wǎng)絡(luò) 公用 的意思就是從所有愿意按郵電部門規(guī)定交納費用的人都可以使用 因此 公用網(wǎng)也可以稱為公眾網(wǎng) 專用型是某個部門為本單位的特殊工作的需要而建立的網(wǎng)絡(luò)這種網(wǎng)絡(luò)不向本單位以外的人提供服務(wù) 例如 軍隊 鐵路 電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用網(wǎng) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)組成 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬設(shè)備 包括各種計算機(jī)系統(tǒng) 終端及通信設(shè)備 常見的網(wǎng)絡(luò)硬件有 主機(jī)系統(tǒng) 服務(wù)器和工作站 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 服務(wù)器 局域網(wǎng)中 一種運(yùn)行管理軟件以控制對網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)資源 磁盤驅(qū)動器 打印機(jī)等 進(jìn)行訪問的計算機(jī) 并能夠為在網(wǎng)絡(luò)上的計算機(jī)提供資源使其猶如工作站那樣地進(jìn)行操作 服務(wù)器服務(wù)器是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的高性能計算機(jī) 它偵聽網(wǎng)絡(luò)上的其他計算機(jī) 客戶機(jī) 提交的服務(wù)請求 并提供相應(yīng)的服務(wù) 相對于普通PC來說 服務(wù)器在穩(wěn)定性 安全性 性能等方面都要求更高 因此CPU 芯片組 內(nèi)存 磁盤系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)等硬件和普通PC有所不同 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 工作站 是一種高檔的微型計算機(jī) 通常配有高分辨率的大屏幕顯示器及容量很大的內(nèi)存儲器和外部存儲器 并且具有較強(qiáng)的信息處理功能和高性能的圖形 圖像處理功能以及聯(lián)網(wǎng)功能 終端 用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作 實現(xiàn)人機(jī)對話的工具傳輸介質(zhì) 傳輸數(shù)據(jù)信號的物理通道 將網(wǎng)絡(luò)中各種備連接起來 常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類 網(wǎng)卡 網(wǎng)絡(luò)適配器 是計算機(jī)和傳輸介質(zhì)之間的物理接口 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 集線器 HUB 接收信號再生并傳輸 還可為網(wǎng)絡(luò)布線和集中管理帶來方便交換機(jī) Switch 分為第二層交換機(jī)和第三層交換機(jī) 二層交換機(jī)同時具有集線器和網(wǎng)橋的功能 路由器 router 具有格式轉(zhuǎn)換功能 可以連接不通類型的網(wǎng)絡(luò) 路由器能夠識別數(shù)據(jù)的目的地址所在網(wǎng)絡(luò) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng) 主要包括通信協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng) 服務(wù)器操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的功能 處理器管理 文件管理 存儲器管理 設(shè)備管理 進(jìn)程管理 網(wǎng)絡(luò)用戶管理 網(wǎng)絡(luò)資源管理 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況統(tǒng)計 網(wǎng)絡(luò)安全性的建立 網(wǎng)絡(luò)通信等常見的有 Novell公司的NetWare 微軟公司的WindowsNTServer及Unix系列 工作站操作系統(tǒng)多為一般的操作系統(tǒng) 但具有更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能 如支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等winxpwin7win10工作站通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換規(guī)則和功能的軟件 在通信時 雙方必須遵守相同的通信協(xié)議才能實現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三要素 語法 語義 交換規(guī)則 同步 定時 網(wǎng)間包交換協(xié)議 IPX 傳輸控制協(xié)議 網(wǎng)際協(xié)議 TCP IP 以太網(wǎng)協(xié)議 設(shè)備驅(qū)動程序操作系統(tǒng)與外部設(shè)備的接口 網(wǎng)絡(luò)管理軟件對網(wǎng)絡(luò)管理軟件進(jìn)行信息統(tǒng)計 報告 警告 監(jiān)控的軟件系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)安全軟件保密性 完整性 可用性 抵御威脅與攻擊網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件Internet QQ 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種分類標(biāo)準(zhǔn) 如按傳輸技術(shù) 通信介質(zhì) 數(shù)據(jù)交換方式 通信速率 使用對象和地理范圍等 按通信所使用的介質(zhì) 分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò) 按使用網(wǎng)絡(luò)的對象 分為公眾網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò) 按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù) 分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點到點式網(wǎng)絡(luò) 按照網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的高低 分為低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò) 按地理覆蓋范圍 最為典型與常用的劃分方式 分為廣域網(wǎng) 城域網(wǎng)和局域網(wǎng) 局域網(wǎng) Localareanetworks LANs 覆蓋范圍一般在幾公里以內(nèi) 如一幢大樓內(nèi)或一個校園內(nèi)組網(wǎng)方便 靈活 傳輸速率高 廣域網(wǎng) Wideareanetworks WANs 覆蓋范圍一般是幾十公里到幾千公里以上 覆蓋一個國家或地區(qū) 甚至可以橫跨幾個洲 形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò) 城域網(wǎng) Metropolitanareanetworks MANs 覆蓋范圍大約是幾公里到幾十公里 它主要是滿足城市 郊區(qū)的聯(lián)網(wǎng)需求 如連接溫州大學(xué)各大校區(qū)的溫州大學(xué)校園網(wǎng) 連接溫州各中小學(xué)的溫州教育城域網(wǎng)等 城域網(wǎng)技術(shù)與局域網(wǎng)技術(shù) 城域網(wǎng)技術(shù)與廣域網(wǎng)技術(shù)之間的邊界正在日益模糊 拓樸結(jié)構(gòu) 拓樸 的概念來自離散數(shù)學(xué)中的圖論 拓?fù)鋵W(xué)方法 把實體抽象成與其大小 形狀無關(guān)的 點 而把連接實體的線路抽象成 線 進(jìn)而以圖的形式來表示這些點與線之間關(guān)系的方法 其目的在于研究這些點 線之間的相連關(guān)系 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與幾何結(jié)構(gòu)屬于兩不同的數(shù)學(xué)概念 在幾何結(jié)構(gòu)中 我們要考察的是點 線之間的位置關(guān)系 或者說幾何結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)的是點與線所構(gòu)成的形狀及大小 拓?fù)鋵W(xué)關(guān)注的是點與線之間的關(guān)系 不同的幾何結(jié)構(gòu)可以具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu) 將通信子網(wǎng)中的通信處理機(jī) 計算機(jī)等設(shè)備抽象成點 把連接這些設(shè)備的通信線路抽象成線 并將由這些點和線所構(gòu)成的拓?fù)浞Q為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 為什么研究網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而不是幾何結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)關(guān)系 對于網(wǎng)絡(luò)的性能 可靠性以及建設(shè)管理成本等都有著重要的影響 在整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中占有十分重要的地位 是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時首先要考慮的因素之一 常見的網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu) 總線型 星型 樹型 環(huán)型 網(wǎng)狀型 線性總線 Ethernet 所有節(jié)點直接連到一條物理鏈路上 除此之外節(jié)點間不存在任何其他連接 每一個節(jié)點可以收到來自其他任何節(jié)點所發(fā)送的信息優(yōu)點 簡單 易于實現(xiàn)缺點 可靠性和靈活性差 傳輸延時不確定 環(huán)型結(jié)構(gòu) Token Ring 節(jié)點與鏈路構(gòu)成了一個閉合環(huán) 每個節(jié)點只與相鄰的兩個節(jié)點相連 每個節(jié)點必須將信息轉(zhuǎn)發(fā)給下一個相鄰的節(jié)點 優(yōu)點 簡單 易于實現(xiàn) 傳輸延時確定 缺點 維護(hù)與管理復(fù)雜 雙環(huán) FDDI 兩個非相連的獨立同心環(huán)主環(huán) 備用環(huán) 同一時刻只有一個環(huán)在使用 優(yōu)點 在單環(huán)之上增加了高度的可靠性 缺點 維護(hù)與管理復(fù)雜 投資大 星型 Ethernet 網(wǎng)絡(luò)由各節(jié)點以中央節(jié)點為中心相連接 各節(jié)點與中央節(jié)點以點對點方式連接 節(jié)點之間的數(shù)據(jù)通信要通過中央節(jié)點優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單 管理方便 可擴(kuò)充性強(qiáng) 組網(wǎng)容易 缺點 中心節(jié)點成為全網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵 擴(kuò)展星型 campus based 星型結(jié)構(gòu)的重復(fù) 中央星型拓樸上的節(jié)點是另一個星型拓樸的中心節(jié)點 減少了鏈路與設(shè)備的投資優(yōu)點 在星型的優(yōu)點之外 更富于層次 從而可隔離某些網(wǎng)絡(luò)流量 層次結(jié)構(gòu) LAN WAN 又稱樹型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)流具有明顯的層次性 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 廣域網(wǎng) 又稱無規(guī)則型 結(jié)點間的連接是任意的 不存在規(guī)律 數(shù)據(jù)的傳輸有賴于所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備優(yōu)點 多條鏈路提供了冗余連接缺點 結(jié)構(gòu)復(fù)雜 完全網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 每一個節(jié)點均與其他每一個節(jié)點直接相連 數(shù)據(jù)的傳輸有賴于所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備優(yōu)點 多條鏈路提供了冗余連接缺點 鏈路隨著節(jié)點數(shù)目的增加呈指數(shù)增長 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 三 按網(wǎng)絡(luò)的所有權(quán)劃分1 公用網(wǎng)由電信部門組建 由政府和電信部門管理和控制的網(wǎng)絡(luò) 2 專用網(wǎng)也稱私用網(wǎng) 一般為某一單位或某一系統(tǒng)組建 該網(wǎng)一般不允許系統(tǒng)外的用戶使用 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 四 按照網(wǎng)絡(luò)中計算機(jī)所處的地位劃分 1 對等局域網(wǎng) 2 基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò) 也稱為客戶機(jī) 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò) 主要技術(shù)術(shù)語 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng) 城域網(wǎng) 廣域網(wǎng)通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)資源共享網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)總線型環(huán)型星型樹型網(wǎng)狀型 第二章數(shù)據(jù)通信 基礎(chǔ) 2 1數(shù)據(jù)通信的基本概念 1 信息信息泛指那些通過各種方式傳播的 可被感受的聲音 文字 圖像 符號等所表征的某一特定事物的消息 情報或知識 2 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是對客觀事物的符號表示 在計算機(jī)科學(xué)中是指所有輸入到計算機(jī)中并被計算機(jī)程序處理的符號的總稱 數(shù)據(jù)分為模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)兩種 模擬數(shù)據(jù) 在時間和幅值取值上都是連續(xù)變化的 例如聲音 語音 視頻和動畫片等 模擬數(shù)據(jù)通常用傳感器收集 數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù) 在時間上是離散的 在幅值上是經(jīng)過量話的 它一般是由0 1構(gòu)成的二進(jìn)制代碼組成的數(shù)字序列 2 1 1信息 數(shù)據(jù)與信號 3 信號信號是數(shù)據(jù)的具體物理表現(xiàn)形式 它具有確定的物理描述 如電信號 光信號或磁場強(qiáng)度等 信號分為數(shù)字信號和模擬信號兩種 圖2 2模擬信號與數(shù)字信號波形 模擬信號 是一種連續(xù)變化的電脈沖序列 例如電話語音信號 電視信號等 它是隨時間變化的函數(shù)曲線 如圖2 2 a 所示 2 1 1信息 數(shù)據(jù)與信號 數(shù)字信號 是離散的不連續(xù)的電信號 通常用 高 和 低 電平脈沖序列組成的編碼來表示數(shù)據(jù) 如圖2 2 b 所示 信道 信道是傳送信號的通道 可以分為物理信道和邏輯信道 物理信道是指用來傳送信號或數(shù)據(jù)的物理通路 由傳輸介質(zhì)及其附屬設(shè)備組成 邏輯信道也是指傳輸信息的一條通路 但在信號的收發(fā)節(jié)點之間不一定存在與之對應(yīng)的物理傳輸介質(zhì) 而是在物理信道基礎(chǔ)上 由節(jié)點設(shè)備內(nèi)部的連接來實現(xiàn) 舉例 物理信道 高速公路邏輯信道 各種運(yùn)輸車隊 可以按時分在高速公路上跑 就是A車隊跑一趟 然后換B車隊跑一趟 也可以按頻分跑 就是高速公路有4車道 那就可以跑4個車隊 物理信道是真實存在的 傳送實際信息的 不管上層跑什么車隊 邏輯信道是人為定義的 但最終都要在物理信道上傳送 使用權(quán)限 專業(yè)信道和共用信道傳輸介質(zhì) 有線信道和無線信道傳輸信號種類 模擬信道和數(shù)字信道 信道容量 信道的傳輸能力是有限制的 某個信道傳輸數(shù)據(jù)的速率有一個上限 信道的最大傳輸速率是與信道帶寬有直接聯(lián)系的 可通過奈奎斯特定理和香農(nóng)定理進(jìn)行分析 信道容量用來表征一個信道傳輸數(shù)字信號的能力 它以數(shù)據(jù)傳輸速率作為指標(biāo) 即信道所能支持的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 香農(nóng)公式 帶噪信道容量公式 C B log2 1 S N bps B為信道帶寬 Hz S為信號功率N為噪聲功率 S N為信噪比 通常把信噪比表示成 10lg S N 單位分貝 dB 例題 已知信噪比為30dB 帶寬為3kHz 求信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 10lg S N 30 S N 1030 10 1000 C 3klog2 1 1000 30kbps 信源 信息的發(fā)送方信宿 信息的接受方 發(fā)送設(shè)備 將信源和信道相匹配 即將信源產(chǎn)生的信號變換為便于傳送的信號形式 送往信道 接收設(shè)備 發(fā)送設(shè)備的反變換 進(jìn)行解調(diào) 譯碼 解密等 從帶有干擾的信號中正確恢復(fù)出原始信息 噪聲 干擾信道的無用信號 1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)任何一個通信系統(tǒng)都可以看作是由發(fā)送設(shè)備 傳輸信道和接收設(shè)備三大部分組成 我們把產(chǎn)生和發(fā)送信息的一端稱為信源 把接收信息的一端稱為信宿 把信源傳送到信宿的通信線路稱為信道 在實際通信系統(tǒng)中 難免受到外界電磁波等噪音源的干擾影響 因此 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖2 3所示 碼元碼字 所謂 碼元 或稱為 碼位 是對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送的二進(jìn)制數(shù)字中的每一位的通稱 是構(gòu)成信息編碼的最小單位 而由若干個碼元序列表示的數(shù)據(jù)單元代碼通常稱為 碼字 例如 二進(jìn)制數(shù)字1000001是由7個碼元組成的序列 可以視為一個碼字 在7位ASCII碼中 這個碼字表示字母A 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 比特率是一種數(shù)字信號的傳輸速率 是指每秒傳送的二進(jìn)制代碼的有效位數(shù) 比特數(shù) bit 單位為bps BitPerSecond 比特率越高 傳送數(shù)據(jù)速度越快 波特率是一種調(diào)制速率 也稱波形速率 在數(shù)據(jù)傳輸過程中 線路上每秒載波調(diào)制狀態(tài)改變的次數(shù)就是波特率 其單位是波特 Baud 比特率是測量每秒可傳輸數(shù)據(jù)比特位 0和1 數(shù)量的單位 例如 每秒2 400位的比特率是指每一秒鐘傳輸了2 400個1和0 波特率表示每秒鐘一個信號 從0變?yōu)?或從1變?yōu)? 或符號 連接的電壓 頻率或相位 在信道中改變狀態(tài)或發(fā)生變化的次數(shù) 例如 2 400波特率是指該通道每秒鐘最多改變狀態(tài)2 400次 在這個例子中 波特率和比特率是相同的數(shù)值 2 400bps 1比特率等于1波特率 誤碼率指信息傳輸?shù)腻e誤率 也稱錯誤率 是衡量數(shù)據(jù)在規(guī)定時間內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸精確性的指標(biāo) 誤碼率 傳輸中的誤碼 所傳輸?shù)目偞a數(shù) 100 Pe Ne N 吞吐量單位時間內(nèi)整個網(wǎng)絡(luò)能夠處理的信息總量 單位是字節(jié) 秒或位 秒 在單信道總線型網(wǎng)絡(luò)中 吞吐量 信道容量 傳輸效率 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 信道的傳播延遲信號在信道中傳播 從信源端到達(dá)信宿端需要一定的時間 這個時間稱為傳播延遲 或時延 這個時間與信源端和信宿端的距離有關(guān) 也與具體信道中的信號傳播速度有關(guān) 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo) 信道帶寬 是指信道所能傳送的信號頻率寬度 它的值為信道上可傳送信號的最高頻率與最低頻率之差 帶寬越大 所能達(dá)到的傳輸速率就越大 數(shù)據(jù)傳輸率 是指單位時間內(nèi)信道內(nèi)傳輸?shù)男畔⒘?其定義是 通信線路 或系統(tǒng) 單位時間 每秒 內(nèi)傳輸?shù)淖址麄€數(shù) 或者單位時間 每秒 內(nèi)傳輸?shù)拇a組 字塊 數(shù)或比特數(shù) 其單位是字符 秒 或者碼組 秒 比特 秒 可見 當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸率用 bit s 作單位時 即等于比特率 一般來說 數(shù)據(jù)傳輸率的高低由傳輸每1位數(shù)據(jù)所占時間決定 傳輸每1位數(shù)據(jù)所占的時間越小 則速率越高 數(shù)據(jù)傳輸方式 一 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型1 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)模型 它是由數(shù)據(jù)終端設(shè)備 DTE 數(shù)據(jù)線路端接設(shè)備 DCE 和通信線路等組成 2 通信系統(tǒng)模型通信系統(tǒng)組成三要素 信源 信宿和信道 數(shù)據(jù)線路的通信方式 根據(jù)數(shù)據(jù)信息在傳輸線上的傳送方向 數(shù)據(jù)通信方式有 單工通信 半雙工通信 雙工通信 發(fā)送端 接收端 發(fā)送端 接收端 一 單工 在通信線路上 數(shù)據(jù)只可按一個固定的方向傳送而不能進(jìn)行相反方向傳送的通信方式 稱為單工通信 數(shù)據(jù)信道 發(fā)送端 發(fā)送端 接收端 接收端 信道 半雙工通信方式 數(shù)據(jù)可以雙向傳輸 但不能同時進(jìn)行 采用分時間段傳輸 在任一時刻只允許在一個方向上傳輸主信息 這種通信方式稱為半雙工通信 數(shù)據(jù) 發(fā)送端接收端 發(fā)送端接收端 發(fā)送端 接收端 接收端 發(fā)送端 發(fā)送端 發(fā)送端 全雙工通信方式 可同時雙向傳輸數(shù)據(jù)的通信方式稱為全雙工通信 數(shù)據(jù) 接收端 接收端 數(shù)據(jù) 理解數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)傳輸方式 傳輸?shù)男盘?數(shù)據(jù)的編碼常見的信號形式有模擬信號和數(shù)字信號 如圖所示 其中 模擬信號 AnalogSignal 的電平是連續(xù)變化的 數(shù)字信號 DigitalSignal 是用兩種不同電平表示0 1比特序列的電壓脈沖信號 本任務(wù)將學(xué)習(xí)基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 信源編碼技術(shù)和多路復(fù)用技術(shù)等 數(shù)據(jù)傳輸方式 數(shù)據(jù)傳輸方式依其數(shù)據(jù)在傳輸線原樣不變地傳輸還是調(diào)制變樣后再傳輸 可分為基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸?shù)确绞?2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 1 基帶傳輸基帶 Baseband 是指調(diào)制前原始電信號占用的頻帶 是原始電信號固有的基本頻帶 基帶信號是未經(jīng)載波調(diào)制的信號 由 0 和 1 組成的數(shù)字信號又稱為 數(shù)字基帶信號 基帶傳輸在信道中直接傳輸基帶信號時 稱為基帶傳輸 基帶傳輸?shù)男盘柤瓤梢允悄M信號 也可以是數(shù)字信號 具體類型由信源決定 1 基帶傳輸基帶傳輸是一種最基本的數(shù)據(jù)傳輸方式 一般用在較近距離的數(shù)據(jù)通信中 在計算機(jī)局域網(wǎng)中 主要就是采用這種傳輸方式 例如計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的信號就是基帶傳輸?shù)?基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 2 頻帶傳輸利用模擬信道實現(xiàn)數(shù)字信號傳輸?shù)姆椒?稱為 頻帶傳輸 將數(shù)字信號調(diào)制成模擬信號后在發(fā)送和傳輸 到達(dá)接收端時 再把模擬信號解調(diào)為原來的數(shù)字信號 調(diào)制解調(diào)器 調(diào)制解調(diào)器是一種計算機(jī)硬件 它能把計算機(jī)的數(shù)字信號翻譯成可沿普通電話線傳送的模擬信號 而這些模擬信號又可被線路另一端的另一個調(diào)制解調(diào)器接收 并譯成計算機(jī)可懂的語言 這一簡單過程完成了兩臺計算機(jī)間的通信 我們現(xiàn)有的電話 模擬電視信號等 都是屬于頻帶傳輸 2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 3 頻帶傳輸與基帶傳輸不同 基帶傳輸中 基帶信號占有信道的全部帶寬 頻帶傳輸中 模擬信號通常由某個頻率或某幾個頻率組成 占用一個固有頻帶 高頻 即整個頻道的一部分 采用多路復(fù)用技術(shù) 提高了信道利用率 頻帶傳輸?shù)牟ㄐ伪容^單一 因為在頻帶傳輸中只需要用不同幅度或不同頻率表示0 1兩個電平 2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 4 寬帶傳輸寬帶是指帶寬比聲頻更寬的頻帶 利用寬帶進(jìn)行的傳輸稱為寬帶傳輸 寬帶傳輸可以在傳輸介質(zhì)上使用頻分多路復(fù)用技術(shù) 由于數(shù)字信號的頻帶很寬 不便于在寬帶網(wǎng)中直接傳輸 通常將其轉(zhuǎn)化成模擬信號后再在寬帶網(wǎng)中傳輸 寬帶傳輸信道容量大 傳輸距離遠(yuǎn) 基帶傳輸速率快 距離近 2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 4 寬帶傳輸計算機(jī)局域網(wǎng)中采用的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)有基帶傳輸和寬帶傳輸兩種方式 它們的主要區(qū)別在于傳輸速率不同 一個寬帶信道能被劃分為許多個邏輯信道 從而可以將各種聲音 圖像和數(shù)據(jù)信息傳輸綜合在同一個物理信道上進(jìn)行 2 3 1基帶傳輸 頻帶傳輸和寬帶傳輸 4 寬帶傳輸 一般說 寬帶傳輸與基帶傳輸相比有以下優(yōu)點 能在一個信道中傳輸聲音 圖像和數(shù)據(jù)信息 使系統(tǒng)具有多種用途 一條寬帶信道能劃分為多條邏輯基帶信道 實現(xiàn)多路復(fù)用 因此信道的容量大大增加 寬帶傳輸?shù)木嚯x比基帶遠(yuǎn) 因為基帶傳輸直接傳送數(shù)字信號 傳輸?shù)乃俾试礁?能夠傳輸?shù)木嚯x越短 復(fù)習(xí) 1 數(shù)據(jù)線路的通信方式有 2 數(shù)據(jù)傳輸方式可分為 等 2 3理解數(shù)據(jù)交換技術(shù) Question 為什么要采用數(shù)據(jù)交換技術(shù)一個擁有眾多用戶的通信網(wǎng)不可能采用兩兩之間連接的全互聯(lián)方式 必須采用交換設(shè)備為降低通信線路造價 大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 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(zhuǎn)接 中間節(jié)點要在它所連接幾條線路中選擇一條進(jìn)行接續(xù) 交換網(wǎng)絡(luò)有多條信道供多個終端共用 網(wǎng)絡(luò)的交換設(shè)備能夠按照終端的需要分配信道并將它們連接起來 本任務(wù)主要學(xué)習(xí)電路交換 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換和高速交換技術(shù) 2 4 1電路交換 電路交換一般定義 交換機(jī)負(fù)責(zé)在兩個通信站點之間建立一條物理的固定傳輸通路 直到通信完畢后再拆除 通信的三個階段 建立連接 通信 釋放連接特點 數(shù)據(jù)傳輸前需要先建立一條臨時的端到端的通道 通信雙方在通信過程中自始自終占用該條鏈路 應(yīng)用 服務(wù)質(zhì)量要求較高 電話網(wǎng) 實時數(shù)據(jù) 音頻 視頻 1 電路交換把 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 電路交換必定是面向連接的 例 兩部電話機(jī)通信只需要用一對電線就能夠互相連接起來 2 4 1電路交換 1 電路交換通信三個階段 電路建立階段數(shù)據(jù)傳輸階段電路釋放階段 2 4 1電路交換 1 電路交換 2 4 1電路交換 2 4 3數(shù)據(jù)交換技術(shù) 1 電路交換的優(yōu)點 信息傳輸時延短信息傳輸效率高對用戶提供 透明 傳輸通路適合傳輸信息量大 通信對象比較確定的用戶 2 4 1電路交換 2 電路交換的缺點 當(dāng)傳輸短信息時 鏈路建立和釋放時間造成通信效率低 一旦鏈路建立 在連接時間內(nèi)是專用的 電路資源的利用率較低 電路交換機(jī)不具備編碼變換 速率調(diào)制的功能 不同類型的終端不能互相通信 當(dāng)出現(xiàn)對方用戶終端忙或交換網(wǎng)負(fù)載過重時可能產(chǎn)生呼叫不通的情況 2 4 1電路交換 2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換在交換過程中 交換設(shè)備將接收到的報文先存儲 待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去 一級一級中轉(zhuǎn) 直到目的地 這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲 轉(zhuǎn)發(fā) 過程 信息從數(shù)據(jù)源到目的地一般要經(jīng)過多級轉(zhuǎn)發(fā) 中間經(jīng)過的每個交換機(jī) 路由器 都有一個緩沖區(qū) 在交換機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)時 先把信息存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 等到線路空閑時 將信息傳輸出去 特點 可靠性高 不需要一條專用的通路 提高了信道的利用率 方式 報文交換和分組交換 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 1 報文交換以報文為單位發(fā)送信息 整個報文作為一個整體一起發(fā)送 報文就是計算機(jī)一次性要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊 其長度不限且可變 報文包括三部分內(nèi)容 報頭 報文正文和報尾 報頭由源地址 目的地址及控制信息組成 報尾一般是校驗信息 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 1 報文交換報文交換的過程 發(fā)送端 接受端 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 1 報文交換A B C D表示交換設(shè)備 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 1 報文交換優(yōu)點 線路利用率與電路交換相比較高缺點 1 報文大小不一 造成緩沖區(qū)管理復(fù)雜 2 大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長 3 出錯后整個報文全部重發(fā) 現(xiàn)在已經(jīng)很少使用 更好的技術(shù)取代 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 分組交換過程a 在發(fā)送端 先把較長的報文劃分成較短的 固定長度的數(shù)據(jù)段 每個部分稱為一個分組 b 每個分組的前面加一個分組頭 由交換機(jī)根據(jù)目的地址轉(zhuǎn)發(fā)至目的地 這個過程稱為分組交換 c 接收端收到所有分組后 還原得到報文分組交換也稱為包交換進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)絡(luò)稱為分組交換網(wǎng) 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 分組交換發(fā)送端 添加首部構(gòu)成分組 首部 首部 首部 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù) 2 分組交換接收端 收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文 數(shù)據(jù) 首部 數(shù)據(jù) 首部 數(shù)據(jù) 首部 收到的數(shù)據(jù) 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 分組交換特點 1 存儲量要求較小 可以用內(nèi)存來緩沖分組 速度快 2 轉(zhuǎn)發(fā)延時小 適用于交互式通信 3 某個分組出錯僅重發(fā)該分組 效率高 4 分組可通過數(shù)據(jù)報方式或虛電路方式交換 5 有強(qiáng)大的糾錯機(jī)制 流量控制和路由選擇功能 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 分組交換兩種方式 數(shù)據(jù)報方式虛電路方式數(shù)據(jù)報方式 每個分組包含源地址和目的地址 各個分組根據(jù)目的地址獨立到達(dá)目的地 同一個報文的不同分組可能沿著不同路徑到達(dá)目的地 每個分組又稱為數(shù)據(jù)報 數(shù)據(jù)報會出現(xiàn)亂序 丟失 重復(fù)問題 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 2 分組交換虛電路方式 虛電路就是通信雙方在開始互相發(fā)送和接收數(shù)據(jù)之前 需要在網(wǎng)絡(luò)上先建立一條邏輯鏈路 用戶數(shù)據(jù)按照順序沿邏輯鏈路到達(dá)目的地 過程 包括虛電路建立 數(shù)據(jù)傳輸和虛電路拆除三個階段 報文分組不必帶目的地址 源地址等輔助信息 只需攜帶虛電路標(biāo)識號 同一條物理線路上可以建立多條虛電路 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 ABCD 報文交換 電路交換 虛電路 分組交換 2 4 2存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換 目前 廣域網(wǎng)大都采用分組交換方式 同時 提供數(shù)據(jù)報和虛電路兩種服務(wù)由用戶選擇 并按交換的分組數(shù)收費 分組交換主要有以下特點 1 將需要傳送的信息分成若干個分組 每個分組加上控制信息后分發(fā)出去 采用存儲 轉(zhuǎn)發(fā)方式 有差錯控制措施 2 基于統(tǒng)計時分復(fù)用方式 可以不建立連接 也可建立連接 連接為邏輯連接 虛連接 3 共享信道 資源利用率高 4 有時延 實時性差 不能保證通信質(zhì)量 5 一般用于數(shù)據(jù)交換 也可用于分組話音業(yè)務(wù) 6 當(dāng)節(jié)點使用分組交換技術(shù) 可構(gòu)成分組交換網(wǎng) 3 分組交換與報文交換的比較 1 分組交換比報文交換減少了時間延時 2 分組交換把數(shù)據(jù)的最大長度限制在較小的范圍內(nèi) 每個節(jié)點所需要的存儲量減少 有利于提高節(jié)點存儲資源的利用率 3 分組交換易于重新開始新的傳輸 可讓緊急報文迅速發(fā)送出去 不會遭到傳輸優(yōu)先級較低的報文的堵塞 信元交換技術(shù) 信元交換技術(shù)信元交換是一種高速分組交換方式 在信元交換中 信元為基本單位 信元是一種極短的固定長度的數(shù)據(jù)分組 每個信元長為53字節(jié) 分為信頭和信息兩部分 信頭占5個字節(jié) 包括信元標(biāo)識等信息 信息域占48個字節(jié) 承載用戶的數(shù)據(jù) 信元交換的報文包括信令和一個或多個信元 信令是控制命令 用于建立和釋放邏輯連接 信元的標(biāo)識用來識別信息傳輸路徑 由此可見 信元交換方式融合了電路交換和分組交換的特點 在信元交換過程中 各路的信元存儲在緩沖區(qū)中 列隊等候待發(fā) 待空信元到來時 則將信元插入到空信元中發(fā)送出去 信元交換技術(shù) 信元方式是將信息以信元為單位進(jìn)行傳送的一種技術(shù) 采用信元方式 網(wǎng)絡(luò)不對信元中的用戶數(shù)據(jù) 載體 進(jìn)行檢查 信元方式也是一種快速分組技術(shù) 它將話音 數(shù)據(jù) 圖像等數(shù)字信息進(jìn)行切割 封裝成統(tǒng)一格式的信元在網(wǎng)中傳遞 并在接收端恢復(fù)成所需格式 通常 傳遞信元的網(wǎng)絡(luò)稱為信元中繼網(wǎng)絡(luò) 它適用于各種類型信息的傳輸 是提供綜合業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 信元交換技術(shù) ATM 異步傳輸方式 是信元交換的實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn) 它是當(dāng)前發(fā)展最快的網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 傳輸介質(zhì)使用光纜或雙絞線 其傳輸速率已達(dá)到155Mbps和622Mbps 并向2Gbps進(jìn)軍 ATM采用的是面向連接的高速交換和多路復(fù)用技術(shù) 能保證網(wǎng)絡(luò)帶寬不隨用戶數(shù)增加而下降 而且每個用戶可享用專用帶寬并可根據(jù)用戶的需求變化來調(diào)節(jié)用戶的帶寬 ATM有3層結(jié)構(gòu) 物理層 ATM層和ATM自適應(yīng)層 信元交換技術(shù) ATM的特點是支持復(fù)雜的多媒體應(yīng)用 相對傳統(tǒng)LAN擁有可靠的服務(wù)質(zhì)量 良好的伸縮性 提高生產(chǎn)率 改進(jìn)現(xiàn)有應(yīng)用的性能 為用戶網(wǎng)絡(luò)提供帶寬 保護(hù)用戶投資 高頻寬 低延時 節(jié)省費用 ATM是一種廣域網(wǎng)主干線的較好選擇 4種交換技術(shù)的比較 1 對于交互式通信來說 報文交換是不合適的 2 對于較輕的間歇式負(fù)載來說 電路交換是合適的 因為可以通過電話撥號線路來使用公用電話系統(tǒng) 3 對于兩個站之間很重的和持續(xù)的負(fù)載來說 使用租用的電路交換線是最合適的 4 當(dāng)有一批中等數(shù)量數(shù)據(jù)必須交換到大量的數(shù)據(jù)設(shè)備時 寧可用分組交換方法 這種技術(shù)的線路利用率是最高的 4種交換技術(shù)的比較 5 數(shù)據(jù)報分組交換適用于短報文和具有靈活性的報文 6 虛電路分組交換適用于大批量數(shù)據(jù)交換和減輕各站的處理負(fù)擔(dān) 7 信元交換適用于對帶寬要求高和對服務(wù)質(zhì)量要求高的應(yīng)用 四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點 電路交換 優(yōu)點 實時性好 通信效率高 缺點 線路利用率低 不能連接不同類型線路組成的鏈路 通信雙方要同時工作 報文交換 優(yōu)點 線路利用率高 雙方無須同時工作 可同時向多個目的地發(fā)送同一報文 可在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)報文差錯控制和糾錯處理 能進(jìn)行速度和代碼的轉(zhuǎn)換 缺點 網(wǎng)絡(luò)延時較長 不適宜實時通信和交互式場合 四種交換技術(shù)的優(yōu)缺點 數(shù)據(jù)報 優(yōu)點 對于短報文數(shù)據(jù) 通信傳輸率較高 對網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)能力強(qiáng)缺點 傳輸延時較大 時延離散度大虛電路 優(yōu)點 對于數(shù)據(jù)量較大的通信傳輸率高 分組傳輸延時短 且不易產(chǎn)生數(shù)據(jù)分組丟失 缺點 對網(wǎng)絡(luò)的依賴性較大 練習(xí)題 一 選擇題1 電子郵件采用的交換方式是 A 電路交換B 報文交換C 數(shù)據(jù)報D 虛電路2 報文交換不適合于 A 電子郵件B 間隙性負(fù)載C 交互式通信D 少量數(shù)據(jù)3 以下交換技術(shù)中 不屬于存儲交換技術(shù)的是 A 電路交換B 數(shù)據(jù)報C 虛電路D 報文交換4 下列交換方式中 的傳輸延時最小A 報文交換B 電路交換C 虛電路D 數(shù)據(jù)報交換二 填空題1 如果按照數(shù)據(jù)交換方式進(jìn)行分類 電話系統(tǒng)的信息交換方式屬于 2 一般來講 存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式包括報文交換和 3 在數(shù)據(jù)傳輸中 一般要建立連接的是 交換方式 B C A B 電路交換 分組交換 電路 2 4 3知識拓展 高速交換技術(shù) 2 異步傳輸模式ATM是一種比幀中繼傳輸速率更高的快速分組交換方式 ATM的傳輸單位為信元 Cell 又稱信元交換 信元是一種較短的數(shù)據(jù)分組 其長度固定為53個字節(jié) 采用時分多路復(fù)用技術(shù) 不必在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯控制和流量控制 第十章差錯控制 為什么要進(jìn)行差錯控制差錯控制的基本方法差錯控制編碼的基本概念常用的簡單編碼常用的線性分組碼 1 差錯產(chǎn)生的原因 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本任務(wù)是高效率而無差錯地傳送數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)信號在通信線路中傳輸時 難免受到來自信道內(nèi)部和外部的干擾 從而引起信號的失真 導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸錯誤 傳輸出錯的原因 一是信道的加性噪聲 二是由于傳輸總特性 包括收 發(fā)濾波器和信道的特性 不理想引起的碼間串?dāng)_ 噪聲是影響數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量的主要因素 根據(jù)產(chǎn)生的原因可以將噪聲分為四類 熱噪聲 交調(diào)噪聲 串音和脈沖噪聲四類 2 噪聲的類型 熱噪聲是由帶電粒子在導(dǎo)電介質(zhì)中的布朗運(yùn)動引起的 它存在于任何工作在絕對零度以上的電路或系統(tǒng)中 熱噪聲屬于高斯白噪聲 其概率密度函數(shù)滿足正態(tài)分布統(tǒng)計特性 同時它的功率譜密度函數(shù)是均勻分布的 常數(shù) 熱噪聲的特點是 時刻存在 不可排除 幅度較小 強(qiáng)度與頻率無關(guān) 但頻譜很寬 是一類隨機(jī)的噪聲 噪聲的類型 交調(diào)噪聲是一種附加的頻率干擾 由于通信系統(tǒng)的非線性 將導(dǎo)致進(jìn)入通信系統(tǒng)的不同頻率的信號在系統(tǒng)的輸出端產(chǎn)生這些頻率之間的差頻信號或倍頻信號及其組合 這就是交調(diào)噪聲 對于交調(diào)噪聲可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)制技術(shù) 人為地校正系統(tǒng)的非線性部分得到補(bǔ)償 噪聲的類型 串音是一個通路的信號在相鄰的另一個通路引起的干擾現(xiàn)象 這是由于信號線路之間的電磁感應(yīng)引起的有害耦合 為了消除線路之間的有害耦合 可以將每一對線擰成一定扭絞節(jié)距的線纜 噪聲的類型 脈沖噪聲是由于電火花或其他原因造成的突發(fā)振幅很大 持續(xù)時間比間隔時間短得多的離散脈沖耦合到信號通路中的干擾 脈沖噪聲也稱為沖擊噪聲 它將引起一連串的數(shù)據(jù)比特出錯 它是數(shù)據(jù)傳輸差錯的主要根源 脈沖噪聲產(chǎn)生的干擾很難消除 只能采用差錯控制的方法來實現(xiàn)可靠傳輸 3 差錯的類型 隨機(jī)差錯指數(shù)據(jù)單元中的單比特差錯 它通常由傳輸信道的熱噪聲引起 突發(fā)差錯指數(shù)據(jù)單元中的兩個或兩個以上的比特發(fā)生成串密集性的差錯 第一個錯誤比特到最后一個錯誤比特之間的位數(shù)稱為突發(fā)長度 沖擊噪聲持續(xù)的時間通常大于數(shù)據(jù)傳輸中每比特的發(fā)送時間 因而會引起相鄰的多個數(shù)據(jù)位出錯 從而導(dǎo)致突發(fā)差錯 有差錯的信道類型 按照噪聲或干擾的變化規(guī)律 可把信道分為三類 隨機(jī)信道 恒參高斯白噪聲信道是典型的隨機(jī)信道 其中差錯的出現(xiàn)是隨機(jī)的 而且錯誤之間是統(tǒng)計獨立的 突發(fā)信道 具有脈沖干擾的信道 是典型的突發(fā)信道 錯誤是成串成群出現(xiàn)的 即在短時間內(nèi)出現(xiàn)大量錯誤 混合信道 短波信道和對流層散射信道是混合信道的典型例子 隨機(jī)差錯和成串的突發(fā)差錯都占有相當(dāng)比例 4 如何解決傳輸差錯問題 提高物理信道的質(zhì)量 盡量避免和減少差錯 采用電纜屏蔽措施和適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)方法設(shè)置中繼設(shè)備對信號進(jìn)行整理再生和放大加大發(fā)射功率 降低接收設(shè)備本身的噪聲 以提高信噪比提高數(shù)據(jù)的健壯性 有效地進(jìn)行檢錯和糾錯 采用信道編碼技術(shù) 為數(shù)據(jù)信息增加冗余編碼 形成抗干擾編碼 使接收方能進(jìn)行檢錯或糾錯配合適當(dāng)?shù)牟铄e控制方法進(jìn)行檢錯或糾錯 1 奇偶校驗碼 編碼規(guī)則在發(fā)送的數(shù)據(jù)塊后附加一位校驗位 該位的取值由原數(shù)據(jù)塊中 l 的個數(shù)之和決定 偶校驗 把數(shù)據(jù)信息中的 1 的個數(shù)湊成偶數(shù) 奇校驗 把數(shù)據(jù)信息中的 1 的個數(shù)湊成奇數(shù) 例如 傳輸?shù)臄?shù)據(jù) 1011000 偶校驗時 校驗位l 碼字是 10110001 奇校驗時 校驗位0 變?yōu)?10110000 缺點 校驗?zāi)芰艿?它只能檢出 l 有奇數(shù)個錯誤 不能確定是幾個奇數(shù)錯誤 優(yōu)點 其設(shè)備簡單 容易實現(xiàn) 已知字符T的ASCII碼值的十進(jìn)制數(shù)表示為84 如果將最高為設(shè)置為奇數(shù)校驗 則字符M的ASCII碼值設(shè)置奇校驗位 他的二進(jìn)制表示為 A A11001101B10101100C10110011D10001101 循環(huán)冗余檢查 循環(huán)冗余檢查 CRC 是一種數(shù)據(jù)傳輸檢錯功能 對數(shù)據(jù)進(jìn)行多項式計算 并將得到的結(jié)果附在幀的后面 接收設(shè)備也執(zhí)行類似的算法 以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 是指計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)的連接形式 即網(wǎng)絡(luò)的硬件布局 通信線路和節(jié)點間的幾何圖形 通常用不同的拓?fù)鋪砻枋鰧ξ锢碓O(shè)備進(jìn)行布線的不同方案 它只考慮物體間的位置關(guān)系而不考慮它們的形狀和大小 在拓?fù)鋵W(xué)里 重要的拓?fù)湫再|(zhì)包括連通性與緊致性 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 總線型 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單根數(shù)據(jù)傳輸線作為通信介質(zhì) 所有的站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連接到一根中央主電纜 大多是同軸電纜 以基帶信號形式串行傳送 上 任何一個節(jié)點的信息都可以沿著總線向兩個方向傳輸擴(kuò)散 并且能夠被總線任何一個節(jié)點所接受 其傳輸方式類似于廣播電臺 因而總線網(wǎng)絡(luò)也稱為廣播式網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)簡單 便于擴(kuò)充 雙向傳輸 可靠性較差 終接器 終接器 1 總線結(jié)構(gòu)所需的電纜數(shù)量少 易于維護(hù)和布線 2 總線結(jié)構(gòu)簡單 是無源工作 有較高可靠性 3 易于擴(kuò)充 增加或減少用戶比較方便 4 費用開支少 便于廣播式工作 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點 1 總線的傳輸距離有限 通信范圍受到限制 2 故障診斷和隔離較困難 3 實時性不強(qiáng) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 是以中央節(jié)點 集線器或者交換機(jī) 為中心與各節(jié)點連接組成的 各節(jié)點與中央節(jié)點通過點到點的方式連接 主要采用電路交換和報文交換 尤其是電路交換 結(jié)構(gòu)簡單 建網(wǎng)容易 便于控制和管理 中心節(jié)點負(fù)擔(dān)較重 通常采用集線器和交換機(jī) 傳輸介質(zhì)一般采用Ethernet雙絞線 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點 1 結(jié)構(gòu)簡單 連接方便 管理和維護(hù)都相對容易 而且擴(kuò)展性強(qiáng) 2 網(wǎng)絡(luò)延遲時間較小 傳輸誤差低 3 在同一網(wǎng)段內(nèi)支持多種傳輸介質(zhì) 除非中心結(jié)點故障 否則網(wǎng)絡(luò)不會輕易癱瘓 因此 星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是目前應(yīng)用最廣泛的一種局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4 故障診斷和隔離容易 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點 1 安裝和維護(hù)的費用較高 2 共享資源的能力較差 3 通信線路利用率不高 4 對中心結(jié)點要求相當(dāng)高 一旦中心結(jié)點出現(xiàn)故障 則整個網(wǎng)絡(luò)將癱瘓 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 是由一些中繼器和連接到中繼器的點到點鏈路組成的一個閉合環(huán) 在環(huán)型網(wǎng)中 所有的通信共享一條物理通道 即連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的點到點鏈路 首尾相連的閉合環(huán)形 節(jié)點不宜過多 不利于擴(kuò)充 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 環(huán)形拓?fù)涞膬?yōu)點 1 電纜長度短 環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)所需的電纜長度和總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)相似 但比星形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)要短得多 2 網(wǎng)絡(luò)實時性好 3 可使用光纖 光纖的傳輸速率很高 十分適合于環(huán)形拓?fù)涞膯畏较騻?環(huán)形拓?fù)涞娜秉c 1 節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障 這是因為環(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上的每一個節(jié)點 一旦環(huán)中某一節(jié)點發(fā)生故障就會引起全網(wǎng)的故障 2 故障檢測困難 這與總線拓?fù)湎嗨?因為不是集中控制 故障檢測需在網(wǎng)上各個節(jié)點進(jìn)行 因此就不很容易 3 環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的媒體訪問控制協(xié)議都采用令牌傳遞的方式 在負(fù)載很輕時 信道利用率相對來說就比較低 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中 由于節(jié)點之間有許多條路徑相連 可以為數(shù)據(jù)流的傳輸選擇最佳路由 從而避開有故障的部件或過忙的節(jié)點 但是 這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 成本也比較高 提供上述功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也較復(fù)雜 這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般在可靠性要求高 不計較成本的場合下使用 例如 軍用網(wǎng) 其故障排除比較復(fù)雜 不適宜常用布線方案 網(wǎng)狀拓?fù)涞膬?yōu)點 1 網(wǎng)絡(luò)可靠性高 一般通信子網(wǎng)中任意兩個節(jié)點交換機(jī)之間 存在著兩條或兩條以上的通信路徑 這樣 當(dāng)一條路徑發(fā)生故障時 還可以通過另一條路徑把信息送至節(jié)點交換機(jī) 2 網(wǎng)絡(luò)可組建成各種形狀 采用多種通信信道 多種傳輸速率 3 網(wǎng)內(nèi)節(jié)點共享資源容易 4 可改善線路的信息流量分配 5 可選擇最佳路徑 傳輸延遲小 網(wǎng)狀拓?fù)涞娜秉c 1 控制復(fù)雜 軟件復(fù)雜 2 線路費用高 不易擴(kuò)充 3 在以太網(wǎng)中 如果設(shè)置不當(dāng) 會造成廣播風(fēng)暴 嚴(yán)重時可以使網(wǎng)絡(luò)完全癱瘓 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般用于Internet骨干網(wǎng)上 使用路由算法來計算發(fā)送數(shù)據(jù)的最佳路徑 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 樹型拓?fù)?一種類似于總線拓?fù)涞木钟蚓W(wǎng)拓?fù)?在總線型網(wǎng)絡(luò)上加分支形成的 每個分支還可以延伸出子分支 每個分支又可包含多個結(jié)點 它適用于分級管理和控制系統(tǒng) 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 樹型拓?fù)涞膬?yōu)缺點與星型拓?fù)漕愃?若根節(jié)點出現(xiàn)故障 也會引起全網(wǎng)不能正常工作 樹型拓?fù)鋬?yōu)點 1 易于擴(kuò)展 可以延伸出很多分支和子分支 因而容易在網(wǎng)絡(luò)中加入新的分支或新的節(jié)點 2 易于隔離故障 如果某一線路或某一分支節(jié)點出現(xiàn)故障 它主要影響局部區(qū)域 因而能比較容易地將故障部位跟整個系統(tǒng)隔離開 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 星狀環(huán)狀 星形環(huán)拓?fù)涫菍⑿切瓮負(fù)浜铜h(huán)形拓?fù)浠旌掀饋淼囊环N拓?fù)?試圖取這兩種拓?fù)涞膬?yōu)點于一個系統(tǒng)中 克服了典型的星形和典型的環(huán)形兩個拓?fù)涞牟蛔愫腿毕?這種拓?fù)涞呐渲檬怯梢慌釉诃h(huán)上的連接集中器 實際上是指安裝在樓內(nèi)各層的配線架 組成 從每個集中器按星形結(jié)構(gòu)接至每個用戶站上 星形環(huán)拓?fù)涞膬?yōu)點是 故障診斷和隔離 易于擴(kuò)展 安裝電纜方便 星形環(huán)拓?fù)涞娜秉c是 需要智能的集中器 電纜安裝電纜長 安裝不方便等 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是局域網(wǎng)的3種基本結(jié)構(gòu) 在實際應(yīng)用中 往往并不采用單純的某一種結(jié)構(gòu) 而是在3種基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展而形成混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 常見的混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有樹型結(jié)構(gòu) 星型總線結(jié)構(gòu) 星環(huán)型結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)等 組建混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)有利于發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點 克服相應(yīng)的局限 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 作業(yè) 2014年春季高考試題 案例分析題小明要組建一個小型局域網(wǎng) 他畫出了如下圖所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 請問該圖屬于哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 有什么優(yōu)缺點 拓?fù)涞倪x擇拓?fù)涞倪x擇往往和傳輸介質(zhì)的選擇以及介質(zhì)訪問控制方法的確定緊密相關(guān) 選擇拓?fù)鋾r 應(yīng)該考慮的主要因素有以下幾點 1 經(jīng)濟(jì)性網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪x擇直接決定了網(wǎng)絡(luò)安裝和維護(hù)的費用 不管選用什么樣的傳輸介質(zhì) 都需要進(jìn)行安裝 例如 安裝電線溝 安裝電線管道等 最理想的情況是建樓以前先進(jìn)行安裝 并考慮今后擴(kuò)建的要求 安裝費用的高低與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇以及傳輸介質(zhì)的選擇 傳輸距離的確定有關(guān) 2 靈活性靈活性以及可擴(kuò)充性也是選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時應(yīng)充分重視的問題 任何一個網(wǎng)絡(luò) 隨著用戶數(shù)的增加 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的深入和擴(kuò)大 網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)的不斷涌現(xiàn) 特別是應(yīng)用方式和要求的改變 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常需要加以調(diào)整 網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)整性與靈活性以及可擴(kuò)充性都與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲苯酉嚓P(guān) 一般說來 總線形拓?fù)浜铜h(huán)形拓?fù)湟刃切瓮負(fù)涞目蓴U(kuò)充性好得多 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 3 可靠性網(wǎng)絡(luò)的可靠性是任何一個網(wǎng)絡(luò)的生命 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錄Q定了網(wǎng)絡(luò)故障檢測和故障隔離的方便性 總之 選擇局域網(wǎng)拓?fù)鋾r 需要考慮的因素很多 這些因素同時影響網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行速度和網(wǎng)絡(luò)軟硬件接口的復(fù)雜程度等 第三章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ) 習(xí)題 1 某高校網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示 邊界路由器充當(dāng)校園網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 校園網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為 2012年 A 樹型B 總線型C 星型D 環(huán)型2 所有節(jié)點直接連接到一個中心節(jié)點的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是 2009年 A 樹型B 總線型C 星型D 環(huán)型6 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵敢韵履牟糠值耐負(fù)錁?gòu)型 A 資源子網(wǎng)B IP子網(wǎng)C 通信子網(wǎng)D 覆蓋網(wǎng)絡(luò) 1 種物理拓?fù)鋵⒐ぷ髡具B接到一臺中央設(shè)備 A 總線B 環(huán)形C 星形D 樹形2 下列屬于星形拓?fù)涞膬?yōu)點的是 A 易于擴(kuò)展B 電纜長度短C 不需接線盒D 簡單的訪問協(xié)議3 若網(wǎng)絡(luò)形狀是由站點和連接站點的鏈路組成的一個閉合環(huán) 則稱這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為 A 星形拓?fù)銪 總線拓?fù)銫 環(huán)形拓?fù)銬 樹形拓?fù)? 在星型局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)中 連接文件服務(wù)器與工作站的設(shè)備是 A 調(diào)制解調(diào)器B 交換器C 路由器D 集線器5 星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于 A 廣域網(wǎng)B 互聯(lián)網(wǎng)C 局域網(wǎng)D Internet6 中心節(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的瓶頸 一旦出現(xiàn)故障則全網(wǎng)癱瘓的是 A 星形拓?fù)銪 總線拓?fù)銫 環(huán)形拓?fù)銬 樹形拓?fù)? 集線器創(chuàng)建的拓?fù)淇梢苑Q為 A 星形拓?fù)銪 總線拓?fù)銫 環(huán)形拓?fù)銬 樹形拓?fù)?ISO RM參考模型 1 分層模型 Page167 31 什么是協(xié)議 什么是協(xié)議 為了使數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)上從源傳遞到目的地 網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備需要 講 相同的 語言 描述網(wǎng)絡(luò)通信中 語言 規(guī)范的一組規(guī)則就是協(xié)議例如 兩個人交談 必須使用相同的語言 如果你說漢語 他說阿拉伯語 數(shù)據(jù)通信協(xié)議的定義決定數(shù)據(jù)的格式和傳輸?shù)囊唤M規(guī)則或者一組慣例 Page168 31 協(xié)議分層2 1 網(wǎng)絡(luò)通信的過程很復(fù)雜數(shù)據(jù)以電子信號的形式穿越介質(zhì)到達(dá)正確的計算機(jī) 然后轉(zhuǎn)換成最初的形式 以便接收者能夠閱讀為了降低網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復(fù)雜性 將協(xié)議進(jìn)行了分層設(shè)計 Page169 31 協(xié)議分層2 2 分層設(shè)計的意義用戶服務(wù)層的模塊設(shè)計可相對獨立于具體的通信線路和通信硬件接口的差別而通信服務(wù)層的模塊設(shè)計又可相對獨立于具體用戶應(yīng)用要求的不同 例如 文件傳輸或電子郵件服務(wù)模塊的設(shè)計 不必關(guān)心底層通信線路是光纖還是雙絞線 Page170 31 郵局實例2 2 運(yùn)輸部門 甲地 乙地 3 1 1通信系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 為了便于理解 我們以郵政通信系統(tǒng)為例 以此引出計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念 這一概念對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中電子郵件的發(fā)送和接收有著重要的參考意義 3 1 2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) 通信規(guī)則約定從以上郵政通信過程與網(wǎng)絡(luò)通信過程分析可知 在一定意義上 它們兩者的信息傳遞過程有很多相似之處 1 郵政通信與網(wǎng)絡(luò)通信兩個系統(tǒng)都是層次結(jié)構(gòu) 可等價成4層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng) 2 不同的層次有不同的功能任務(wù) 但相鄰層的功能動作密切相關(guān) 3 在郵政通信系統(tǒng)中 寫信人要根據(jù)對方熟悉的語言 確定用哪種語言 在書寫信封時 國家不同規(guī)定也不同 4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中 必須規(guī)定雙方之間通信的數(shù)據(jù)格式 編碼 信號形式 要對發(fā)送請求 執(zhí)行動作及返回應(yīng)答予以解釋 事件處理順序和排序 3 1 2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的