ch1-計算機網(wǎng)絡體系結構(閱讀)課件

第一章計算機網(wǎng)絡

體系結構第一章計算機網(wǎng)絡

體系結構1.1計算機網(wǎng)絡概述1.1.1計算機網(wǎng)絡的定義

計算機網(wǎng)絡是利用通信設備和傳輸介質(zhì)，將分布在不同地理位置上的具有獨立功能的計算機相互聯(lián)接，在網(wǎng)絡協(xié)議控制下進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)資源共享。1.1計算機網(wǎng)絡概述1.1.1計算機網(wǎng)絡的定義1.1計算機網(wǎng)絡概述核心是具有“獨立功能的計算機互聯(lián)”。計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術相結合的產(chǎn)物計算機網(wǎng)絡包括了網(wǎng)絡硬件設備之間的互聯(lián)，以及系統(tǒng)軟件之間的互聯(lián)。計算機網(wǎng)絡的目的在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享。計算機網(wǎng)絡是一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。1.1計算機網(wǎng)絡概述核心是具有“獨立功能的計算機互聯(lián)”1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡從形成、發(fā)展到廣泛應用經(jīng)歷了近50年的歷史，大致可以分為以下階段。1）面向終端的計算機通信網(wǎng)絡

早期的計算機網(wǎng)絡

產(chǎn)生于20世紀50年代

初。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡從形成1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展2）分組交換網(wǎng)

現(xiàn)代意義的計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生于20世紀60年代中期，網(wǎng)絡基本結構如圖所示。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展2）分組交換網(wǎng)1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展3）體系結構標準化的計算機網(wǎng)絡

國際標準化組織（ISO）在1984年公布了OSI/RM（開放式系統(tǒng)互連參考模型）國際標準化網(wǎng)絡體系結構，我們將這個時期的計算機網(wǎng)絡稱為第三代計算機網(wǎng)絡。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展3）體系結構標準化的計1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展4）Internet時代

目前，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展處于第4階段，這個時期計算機網(wǎng)絡的特點是：互連、高速和商業(yè)化應用。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展4）Internet時1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能計算機網(wǎng)絡一般包括計算機系統(tǒng)、通信線路和通信設備、網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡軟件四個部分。計算機網(wǎng)絡提供的各種功能稱為服務，最常見的服務有Web網(wǎng)頁服務、FTP文件傳輸服務、E-mail服務、文件共享服務等。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能計算機網(wǎng)絡一般1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能

1．計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成從網(wǎng)絡邏輯功能的角度，可將計算機網(wǎng)絡分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能1．計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能

2．計算機網(wǎng)絡的功能

資源共享信息通信分布式處理。未來通信的目標是實現(xiàn)5W的個人通信。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能2．計算機網(wǎng)絡的功1.1.4計算機網(wǎng)絡的類型計算機網(wǎng)絡有多種不同的分類方法，最常用的分類方法是IEEE根據(jù)計算機網(wǎng)絡地理范圍的大小，將網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。1.1.4計算機網(wǎng)絡的類型計算機網(wǎng)絡有多種不同的分1.2計算機網(wǎng)絡體系結構

計算機網(wǎng)絡體系結構從整體角度抽象地定義了計算機網(wǎng)絡的構成，說明了各個網(wǎng)絡部件之間的邏輯關系和功能，規(guī)定了計算機網(wǎng)絡協(xié)調(diào)工作的方法和必須遵守的規(guī)則。1.2計算機網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡體系結構從整體1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡協(xié)議在計算機網(wǎng)絡中，用于規(guī)定信息的格式，以及如何發(fā)送和接收信息的一系列規(guī)則或約定稱為網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議的三個組成要素是語法、語義和時序。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡協(xié)議

打電話的人工協(xié)議與網(wǎng)絡協(xié)議的對比

打電話的人工協(xié)議與網(wǎng)絡協(xié)議的對比1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝計算機網(wǎng)絡進行通信時，數(shù)據(jù)必須進行封裝（俗稱為打包）。數(shù)據(jù)封裝就是將用戶原始數(shù)據(jù)進行分段，分段的大小由網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定，然后在分段的用戶數(shù)據(jù)前面加上網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定的頭部和尾部，這種數(shù)據(jù)分段稱為“數(shù)據(jù)包”。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝計算機網(wǎng)絡進行通信時，數(shù)據(jù)必須進行封裝（俗稱為打包）。數(shù)據(jù)封裝就是將用戶原始數(shù)據(jù)進行分段，分段的大小由網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定，然后在分段的用戶數(shù)據(jù)前面加上網(wǎng)

絡協(xié)議規(guī)定的頭部和尾部，

這種數(shù)據(jù)分段稱為“數(shù)據(jù)包”。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡協(xié)議的分層為了減少網(wǎng)絡協(xié)議的復雜性，專家們把網(wǎng)絡通信問題劃分為許多小問題，然后為每一個問題設計一個通信協(xié)議。這樣使得每一個協(xié)議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。協(xié)議分層就是按照信息的傳輸過程，將網(wǎng)絡的整體功能劃分為多個不同的功能層，每一層都向它的上一層提供一定的服務。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡協(xié)議的分層1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)采用層次化結構有以下優(yōu)點。各層之間相互獨立，高層不必關心低層的實現(xiàn)細節(jié)，可以做到各司其職。某個網(wǎng)絡層次的變化不會對其他層次產(chǎn)生影響，因此每個網(wǎng)絡層次的軟件或設備可單獨升級或改造，利于網(wǎng)絡的維護和管理。分層結構提供了標準接口，使軟件開發(fā)商和設備生產(chǎn)商易于提供網(wǎng)絡軟件和網(wǎng)絡設備。分層結構的適應性強，只要服務和接口不變，層內(nèi)實現(xiàn)方法可任意改變。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)采用層次化結構有1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構4．分層原則網(wǎng)絡協(xié)議層次的數(shù)量不能過多，真正需要時才能劃分一個層次。網(wǎng)絡協(xié)議層次的數(shù)量也不能過少，層次的數(shù)量應保證能夠從邏輯上將功能分開，不同的功能不要放在同一層。功能類似的服務應當放在同一層。在技術經(jīng)常變化的地方可以適當增加層次。層次邊界的選擇要合理，用于信號控制的額外信息流量要盡量少。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構4．分層原則1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構5．網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡層次模型和各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡體系結構。常見的計算機網(wǎng)絡體系結構有OSI/RM（開放系統(tǒng)互連參考模型）、TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）等。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構5．網(wǎng)絡體系結構1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

ISO提出的OSI/RM將計算機網(wǎng)絡體系結構劃分為7個層次。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構ISO提出的O1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

1．物理層物理層處于OSI/RM的最低層，主要功能是為網(wǎng)絡提供物理連接。該層將信息按比特（bit）一位一位地從一臺主機經(jīng)傳輸介質(zhì)送往另一臺主機，實現(xiàn)主機之間的比特流傳送。物理層包括了傳輸介質(zhì)和部分網(wǎng)絡設備，以及信號從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備的規(guī)則。物理層的網(wǎng)絡設備接口具有4個重要特性，即機械、電氣、功能和規(guī)程特性。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構1．物理層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

2．數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是保證兩個相鄰節(jié)點之間數(shù)據(jù)以“幀”為單位的無差錯傳輸。幀是一段字符組成的信息塊，它包括用戶數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息（幀頭）、差錯校驗（幀尾）等。數(shù)據(jù)鏈路層接收來自上層的數(shù)據(jù)，并且負責把幀轉(zhuǎn)發(fā)到物理層，同時處理接收端的應答，重傳出錯和丟失的幀，保證按發(fā)送次序把幀正確地傳送給對方。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)鏈路層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

3．網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層的主要功能是為網(wǎng)絡內(nèi)任意兩個設備之間的數(shù)據(jù)交換提供服務，并進行路由選擇和流量控制。網(wǎng)絡層傳輸?shù)男畔⒁詧笪姆纸M為單位，分組是將較長的報文按固定長度分成若干段，且每個段按規(guī)定格式加上相關信息，如路由控制信息和差錯控制信息等。網(wǎng)絡層接收來自源主機的報文，并把它轉(zhuǎn)換為分組，然后按路由選擇算法，確定送到指定目標主機的路由，當分組到達目標主機后，再還原成報文。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

4．傳輸層傳輸層也稱為運輸層或傳送層，它的主要功能是提供端到端的傳輸服務。在兩個用戶之間，網(wǎng)絡連接可能是一條點對點的直接線路，也可能需要經(jīng)過多種類型的通信節(jié)點，傳輸層的目的是屏蔽不同網(wǎng)絡節(jié)點之間的差異，使源主機與目標主機之間的通信就像點對點連接一樣。傳輸層信息傳送單位是報文，它的工作是接收會話層送來的數(shù)據(jù)（報文），報文太長時，先把它分割成多個分組，再交給網(wǎng)絡層，實現(xiàn)傳輸層數(shù)據(jù)的傳送。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構4．傳輸層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

5．會話層會話層也稱為對話層，它的任務是為不同網(wǎng)絡中的兩個用戶進程建立會話連接，并管理它們在該連接上的對話，使它們之間按順序正確地完成數(shù)據(jù)交換。會話層要為用戶提供可靠的會話連接。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構5．會話層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

6．表示層表示層主要解決用戶數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)表示的問題。由于各種類型的計算機都有它們自己的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，因此需要某種轉(zhuǎn)換機制來確保它們之間的相互轉(zhuǎn)換。表示層的主要任務是把源主機內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式，表示為適用于網(wǎng)絡傳輸?shù)母袷?；并且將接收到的?shù)據(jù)譯碼為應用層所理解的內(nèi)容。此外，該層還完成數(shù)據(jù)壓縮與恢復、數(shù)據(jù)加密與解密等功能。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構6．表示層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

7．應用層應用層的任務是負責兩個應用程序進程之間的通信，即為網(wǎng)絡用戶之間的通信提供專用的應用程序，如網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫存取等。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構7．應用層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）由一系列網(wǎng)絡協(xié)議組成，它廣泛應用于Internet，也是目前惟一能進行不同網(wǎng)絡互聯(lián)的協(xié)議族。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構TCP/IP（傳1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

1．網(wǎng)絡接口層

網(wǎng)絡接口層是TCP/IP實現(xiàn)的物理基礎，但是TCP/IP協(xié)議并沒有詳細定義網(wǎng)絡接口層的具體內(nèi)容。也正因為如此，它為多種不同的通信網(wǎng)絡互聯(lián)提供了良好的基礎。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡接口層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

2．網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層也稱為“網(wǎng)際層”，它由IP（網(wǎng)際協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）、ICMP（因特網(wǎng)報文控制協(xié)議）等協(xié)議組成，IP是其中最重要的協(xié)議。IP協(xié)議的主要功能是接收傳輸層送來的數(shù)據(jù)，并將它們封裝成IP數(shù)據(jù)包，然后把它們轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡接口層；同時接收網(wǎng)絡接口層送來的數(shù)據(jù)，去掉IP包頭后，重新創(chuàng)建原來的數(shù)據(jù)，然后將它們發(fā)送到目的主機上。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構2．網(wǎng)絡層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

3．傳輸層

傳輸層由TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）兩個協(xié)議組成，TCP提供可靠傳輸服務，但傳輸性能較低；UDP提供不可靠傳輸服務，但傳輸性能較高。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構3．傳輸層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

4．應用層

應用層規(guī)定主機應用程序進程在通信時應當遵循的協(xié)議。由于TCP/IP提供的網(wǎng)絡服務繁多，因此這層的網(wǎng)絡協(xié)議也很多，常用的應用層協(xié)議有：DNS（域名服務）協(xié)議；HTTP（超文本傳輸協(xié)議）；SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）；FTP（文件傳輸協(xié)議）；Telnet（遠程登錄）等。應用層的許多協(xié)議都是工作在客戶機/服務器模式下?？蛻艉头掌髦妇W(wǎng)絡通信中所涉及的兩個應用程序進程，客戶指網(wǎng)絡服務的請求方，服務器指網(wǎng)絡服務提供方。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構4．應用層1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（1）OSI/RM網(wǎng)絡體系結構分為7層，自下而上為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層；而TCP/IP網(wǎng)絡體系結構分為4層，自下而上為：網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（2）OSI/RM主要考慮用一種開放的公用網(wǎng)絡標準將各種不同的網(wǎng)絡互聯(lián)在一起；而TCP/IP一開始就考慮到多種異構網(wǎng)絡的互聯(lián)問題。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（3）OSI/RM層次之間存在嚴格的調(diào)用關系，兩個（N）層之間的通信必須通過下一層（N-1），不能越級調(diào)用；而TCP/IP可以越過緊鄰的下一層，直接使用更低層次所提供的服務，因而減少了一些不必要的開銷，提高了協(xié)議的效率。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（4）OSI/RM早期偏重于面向連接的服務，后來才開始制定無連接的服務標準；而TCP/IP一開始就考慮了面向連接和無連接的服務。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（5）OSI/RM與TCP/IP對可靠性的強調(diào)也不相同。OSI/RM在數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層都要檢測和處理傳輸錯誤。而TCP/IP認為，網(wǎng)絡可靠性是端到端的問題，應由傳輸層來解決，因此它允許單個鏈路或節(jié)點出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)出錯現(xiàn)象，網(wǎng)絡本身不進行錯誤恢復，丟失或出錯數(shù)據(jù)的恢復在源主機和目的主機之間進行，由傳輸層完成這些工作。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（6）OSI/RM在網(wǎng)絡層提供面向連接的服務，將尋路、流量控制、順序控制、確認、可靠性等帶智能化問題，都納入到網(wǎng)絡層處理，留給末端主機的工作不多。相反，TCP/IP則要求末端主機參與幾乎所有的網(wǎng)絡服務，對入網(wǎng)主機要求較高。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

2．五層網(wǎng)絡體系結構教學模型1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.3網(wǎng)絡的基本拓撲結構在計算機網(wǎng)絡中，如果將各種網(wǎng)絡設備或子網(wǎng)抽象成為節(jié)點，將網(wǎng)絡通信鏈路抽象成為線，這些點與線互連的結果就是網(wǎng)絡拓撲結構。簡單地說，網(wǎng)絡拓撲結構就是網(wǎng)絡設備與鏈路的互連。網(wǎng)絡的拓撲結構有很多型式，每種拓撲結構都有優(yōu)點與缺點。1.3網(wǎng)絡的基本拓撲結構在計算機網(wǎng)絡中，如果將各種網(wǎng)1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡點對點（PeertoPeer）網(wǎng)絡是將網(wǎng)絡中的主機（如計算機、路由器等）以兩兩相連的方式連接起來，網(wǎng)絡中的主機通過單獨的鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個端點之間可能會有多條單獨的鏈路

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡

點對點網(wǎng)絡拓撲結構有：點對點連接、線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀型網(wǎng)等。1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡點對點網(wǎng)絡拓撲1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡在廣播型網(wǎng)絡中，信號從發(fā)送主機向共享電纜的兩端傳播，連接在共享電纜上的所有主機都可以接收到網(wǎng)絡中的信號。廣播型網(wǎng)絡一般采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）原理工作。

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡廣播型網(wǎng)絡有三種信號傳輸方式：單播、多播和組播

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡廣播型網(wǎng)絡拓撲結構有：總線網(wǎng)、星型網(wǎng)、蜂窩型網(wǎng)等。

局域網(wǎng)大多采用廣播傳輸方式，城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通常采用點對點傳輸方式。

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構由兩個或多個節(jié)點串聯(lián)在一條線路上，當只有兩個節(jié)點互連時，這種網(wǎng)絡就是點對點網(wǎng)絡，因此點對點可以看作是線型網(wǎng)的一種特殊情況。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下優(yōu)點：設備無關性獨立性安全性非中心化1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構設備1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下缺點：網(wǎng)絡可靠性不好

時延較長

1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)絡1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構在環(huán)型拓撲結構網(wǎng)絡（以下簡稱環(huán)網(wǎng)）中，各個節(jié)點通過環(huán)網(wǎng)接口，連接在一條首尾相接的閉合環(huán)型線路中。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構

環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下優(yōu)點：信號在網(wǎng)絡中沿環(huán)單向傳輸，傳輸時延固定，便于保證網(wǎng)絡的QoS（服務質(zhì)量）。相對于星型拓撲結構而言，環(huán)網(wǎng)所需的光纜較少，適宜于主干網(wǎng)絡的長距離傳輸。環(huán)網(wǎng)中各個節(jié)點的負載較為均衡，不會出現(xiàn)樹型網(wǎng)絡結構中根節(jié)點負載過大的問題。雙環(huán)或多環(huán)網(wǎng)絡具有自愈功能。環(huán)網(wǎng)的路由選擇非常簡單，不容易發(fā)生網(wǎng)絡地址沖突等問題。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構

環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下缺點：不適于多用戶接入的網(wǎng)絡（如局域網(wǎng)），主要適用于城域傳輸網(wǎng)和國家骨干網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)中增加新節(jié)點時，會導致路由跳數(shù)增加，使網(wǎng)絡響應時間變長，加大傳輸時延。難以進行故障診斷，需要對每個節(jié)點進行檢測后才能找到故障點。環(huán)網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變化時，需要重新配置整個網(wǎng)絡。環(huán)網(wǎng)的投資成本較高等。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構采用點對點連接方式，它分為半網(wǎng)狀型拓撲結構和全網(wǎng)狀型拓撲結構。在全網(wǎng)狀拓撲結構中，網(wǎng)絡中任何兩個節(jié)點之間都有直達鏈路連接，在通信建立過程中，不需要任何形式的信號轉(zhuǎn)接。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構的優(yōu)點如下：節(jié)點之間有直達鏈路，信號傳輸速度快。通信節(jié)點不需要交換功能，交換開銷低，可改善鏈路流量分配，提高網(wǎng)絡性能。由于存在冗余鏈路，因此網(wǎng)絡可靠性高，其中任何一條鏈路發(fā)生故障時，可以通過其它鏈路保證通信暢通。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構的缺點如下：線路多，總長度長，基本建設和維護費用都很大。在網(wǎng)絡工程設計中往往采用半網(wǎng)狀型拓撲結構，全網(wǎng)狀型拓撲結構一般只用于網(wǎng)絡核心層，而且節(jié)點一般不大于4個。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型拓撲結構采用一條通信鏈路作為公共傳輸信道（總線），網(wǎng)絡上所有節(jié)點都通過相應的接口直接連接在總線上。

1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型結構網(wǎng)絡具有以下優(yōu)點：總線型拓撲結構網(wǎng)絡不需要其它互連設備（如Hub、交換機），所有主機都通過一條總線進行連接，因此組網(wǎng)費用極低。網(wǎng)絡擴展靈活，擴展網(wǎng)絡用戶時，只需要添加一個網(wǎng)絡接頭即可。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型結構網(wǎng)絡也具有以下缺點：網(wǎng)絡上所有主機共享同一總線帶寬，因此主機的增多會引起網(wǎng)絡性能下降，一般一個網(wǎng)段不能超過30臺主機?？偩€型拓撲結構網(wǎng)絡可靠性較差，總線一但斷開，整個網(wǎng)絡或相應網(wǎng)段就會中斷。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構的每個節(jié)點都有一條單獨的鏈路與中心節(jié)點（如Hub、交換機）相連，所有數(shù)據(jù)都要通過中心節(jié)點進行交換，因此中心節(jié)點是星型網(wǎng)絡的核心。

1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構是目前局域網(wǎng)中應用最為普遍的一種結構，它具有以下優(yōu)點：網(wǎng)絡結構簡單，一般采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，建設和維護費用較低。通信節(jié)點一般采用交換機，這樣集中了網(wǎng)絡信號流量，提高了鏈路利用率。網(wǎng)絡性能較高，目前單鏈路網(wǎng)絡傳輸速率達到了10Gbit/s。網(wǎng)絡擴展性好，節(jié)點擴展時，只需從交換機等設備中插入一條雙絞線即可。移動一個節(jié)點時，只需把相應節(jié)點設備移到新節(jié)點即可。維護容易，一個節(jié)點出現(xiàn)故障不會影響其它節(jié)點的連接，可任意拆走故障節(jié)點。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構的網(wǎng)絡也存在以下缺點：網(wǎng)絡可靠性低。若交換機節(jié)點發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡系統(tǒng)將癱瘓。中心節(jié)點負載較重。由于所有信號都需要經(jīng)過交換機，在網(wǎng)絡負荷重時會導致中心節(jié)點成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。使用線纜較多。由于每個節(jié)點都需要一條單獨的線路連接到交換機，因此需要線纜較多，導致布線成本較高，管理復雜。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構由圓形或六邊形（為了表示方便）區(qū)域

組成，每個區(qū)域中

心都有一個獨立的

節(jié)點。蜂窩型拓撲

結構主要用于無線

通信網(wǎng)絡。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構使用頻率復用的方法，同樣的頻率在分散的區(qū)域內(nèi)可以被多次復用，以使有限的帶寬容納大量的用戶。如圖1-21（a）所示，一共有7個頻率的蜂窩小區(qū)，每個蜂窩采用一段不同的通信頻率（A～G），它們之間的通信就不會產(chǎn)生干擾，這7個頻率之外的蜂窩又可以重復這7個頻率。因此，需要對這些蜂窩小區(qū)以智能的方式分配信道，以避免同頻干擾和鄰頻干擾。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構的優(yōu)點是用戶使用網(wǎng)絡方便，網(wǎng)絡建設時間短，網(wǎng)絡易于擴展。蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構的缺點是信號在一個蜂窩內(nèi)無處不在，因此信號很容易受到環(huán)境或人為造成的干擾；由于地理和距離上的限制，使得有時信號接收非常困難；蜂窩結構的傳輸速率較低，投資成本較高。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構4．混合型網(wǎng)絡拓撲結構混合型拓撲結構可以是各種拓撲結構的組合，這種復雜的結構主要出現(xiàn)在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。局域網(wǎng)中的混合拓撲結構主要是由交換機層次連接而構成的樹型拓撲結構（星型+星型），以及由交換機與路由器連接構成的樹型拓撲結構（星型+點對點）?；旌闲屯負浣Y構的頂層節(jié)點負荷較重，屬于核心層，但如果網(wǎng)絡設計合理，可以將一部分負載分配給下一層節(jié)點。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構4．混合型網(wǎng)絡拓撲結構一個典型的大學校園網(wǎng)結構圖

一個典型的大學校園網(wǎng)結構圖1.4網(wǎng)絡設計標準與規(guī)范標準是一組規(guī)定的規(guī)則、條件或要求。標準往往以公開的文檔進行表述。對于成功的標準和行業(yè)規(guī)范來說，最重要的因素在于是否能夠滿足用戶的實際需求，沒有實際用途的標準是沒有生存空間的。1.4網(wǎng)絡設計標準與規(guī)范標準是一組規(guī)定的規(guī)則、條件或1.4.1網(wǎng)絡標準的制定1．標準制定的目的原因之一是目前網(wǎng)絡工程所使用的硬件、軟件種類繁多，如果沒有標準，可能會導致一種硬件不能與另一種硬件兼容，或者一個應用程序不能與另一個應用程序進行數(shù)據(jù)交換。原因之二是通過標準或規(guī)范，不同的生產(chǎn)廠商可以確保產(chǎn)品、生產(chǎn)過程以及服務達到公認的規(guī)定品質(zhì)。原因之三是為了保護標準制定組織的利益。原因之四是降低系統(tǒng)集成商的開發(fā)成本，同時也降低了用戶維護系統(tǒng)和擴展系統(tǒng)的成本。

1.4.1網(wǎng)絡標準的制定1．標準制定的目的1.4.1網(wǎng)絡標準的制定2．標準制定過程中的利益群體標準的制定往往源于利益集團的需求，不同的利益集團往往會推出不同的標準。最典型的標準組織是ITU（國際電信聯(lián)盟）和IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會），ITU為聯(lián)合國官方組織，它制定的標準更多地反映了各國電信運營商的利益；IEEE是世界上最大的民間工程師組織，它制定的標準大部分反映了各個設備制造廠商的利益。1.4.1網(wǎng)絡標準的制定2．標準制定過程中的利益群體1.4.2ITU-T通信網(wǎng)絡標準ITU-T制定了許多通信和網(wǎng)絡方面的標準，這些標準稱為“建議”，標準分為很多系列，這些標準系列往往以英文字母A～Z開頭作為分類。

標準系列標準內(nèi)容E系列建議網(wǎng)絡運營、電話業(yè)務、業(yè)務運營。如E.750個人通信G系列建議傳輸系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)。如G.703定義的E1接口標準H系列建議視頻、音頻和多媒體系統(tǒng)。如H.323定義的IP電話標準M系列建議電信管理網(wǎng)絡。如M.3

010電信管理網(wǎng)的原則T系列建議多媒體通信規(guī)范。如T.120多媒體數(shù)據(jù)會議系統(tǒng)V系列建議電話通信、調(diào)制解調(diào)器、模擬數(shù)據(jù)通信等。如V.34串行通信標準X系列建議通過公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。如X.25分組交換網(wǎng)，X.61定義的7號信令標準Y系列建議IP網(wǎng)絡規(guī)范。如Y.1231定義的IP接入網(wǎng)體系結構1.4.2ITU-T通信網(wǎng)絡標準ITU-T制定了許多1.4.3IEEE802計算機網(wǎng)絡標準IEEE802系列標準是由IEEE制定的關于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)的標準，IEEE802標準已被接納為ISO標準，并命名為ISO8802。

1.4.3IEEE802計算機網(wǎng)絡標準IEEE81.4.4IETF因特網(wǎng)標準

因特網(wǎng)技術標準主要由IETF（國際因特網(wǎng)工程小組）研究和開發(fā)。絕大部分因特網(wǎng)標準的制定都是以RFC文檔形式開始，經(jīng)過大量的論證和修改過程，最后由IETF發(fā)布。RFC文檔包含了關于因特網(wǎng)的所有重要標準，但RFC所收錄的文檔并不都是正在使用或為大家所公認的標準，也有很大一部分只在某個局部領域使用，或并沒有被工程實踐所采用。1.4.4IETF因特網(wǎng)標準因特網(wǎng)技術標準主要由I1.5因特網(wǎng)的發(fā)展1.5.1國外因特網(wǎng)的發(fā)展因特網(wǎng)經(jīng)歷了3個階段的發(fā)展，這3個階段在時間上并非截然分開，而有部分重疊。1969年美國國防部創(chuàng)建了ARPANET（阿帕網(wǎng)）。1983年，TCP/IP成為ARPANET的標準通信協(xié)議。在1983年～1984年之間，形成了因特網(wǎng)的雛型。1989年NSFNET主干網(wǎng)的傳輸速率提高到了1.544Mbit/s。這時，ARPANET發(fā)展成為了一個大型的互聯(lián)網(wǎng)絡。1991年美國政府決定將因特網(wǎng)的經(jīng)營權轉(zhuǎn)交給商業(yè)公司，商業(yè)公司開始對接入因特網(wǎng)的企業(yè)收費。1.5因特網(wǎng)的發(fā)展1.5.1國外因特網(wǎng)的發(fā)展1.5因特網(wǎng)的發(fā)展1.5.1國外因特網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)在因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長速度最快的計算機網(wǎng)絡，沒有人能夠準確說出因特網(wǎng)上究竟連接了多少臺計算機。由于因特網(wǎng)用戶數(shù)量的猛增，使得現(xiàn)有的因特網(wǎng)不堪重負。1996年美國一些研究機構和34所大學提出研制和建造新一代因特網(wǎng)的設想，并計劃實施“下一代因特網(wǎng)計劃”（NGI計劃）。1.5因特網(wǎng)的發(fā)展1.5.1國外因特網(wǎng)的發(fā)展1.5.2中國因特網(wǎng)的發(fā)展中國早期因特網(wǎng)的建設是國際合作項目的成功典范。

通過1983年到1986年多年努力，于1986年9月14日發(fā)出了第一封國際電子郵件。1988年3月底，中國計算機科技網(wǎng)（CANET）在北京建立。1995年5月中國和美國建立了直接的互聯(lián)網(wǎng)連接后，.CN域名服務器落戶回到中國。1.5.2中國因特網(wǎng)的發(fā)展中國早期因特網(wǎng)的建設是國際合作1.5.3中國主要互聯(lián)網(wǎng)目前中國計算機互聯(lián)網(wǎng)已形成骨干網(wǎng)、大區(qū)網(wǎng)和省市網(wǎng)的三級結構。骨干網(wǎng)由政府有關部門批準成立、擁有獨立國際信道、在全國擁有一級網(wǎng)絡的“互聯(lián)網(wǎng)服務商”建立。任何政府部門、企業(yè)、ISP（因特網(wǎng)服務提供商）、個人計算機用戶等，如果希望進行網(wǎng)絡遠程互連或接入因特網(wǎng)，都必須通過骨干網(wǎng)運營商。我國國家批準的大型骨干網(wǎng)有9個。1.5.3中國主要互聯(lián)網(wǎng)目前中國計算機互聯(lián)網(wǎng)已形成骨1.5.3中國主要互聯(lián)網(wǎng)1．ChinaNet（中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)）2．CNCNet（中國網(wǎng)通寬帶網(wǎng)）3．CERNet（中國教育和科研計算機網(wǎng)）4．CSTNet（中國科技信息網(wǎng)）5．UNINet（中國聯(lián)通計算機互聯(lián)網(wǎng)）6．CMNet（中國移動互聯(lián)網(wǎng)）7．CSNet（中國衛(wèi)星集團互聯(lián)網(wǎng)）8．CGWNet（中國長城網(wǎng)）9．CIETNet（中國國際經(jīng)濟貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)）1.5.3中國主要互聯(lián)網(wǎng)1．ChinaNet（中國公用計我國大型互聯(lián)骨干網(wǎng)國際出口帶寬

骨干網(wǎng)名稱中文名稱國際出口帶寬說明ChinaNet中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)198Gbit/s商業(yè)網(wǎng)，信息產(chǎn)業(yè)部主管CNCNet中國網(wǎng)絡通信集團138Gbit/s商業(yè)網(wǎng)，信息產(chǎn)業(yè)部主管CERNet中國教育和科研計算機網(wǎng)9Gbit/s公益網(wǎng)，教育部主管CSTNet中國科技網(wǎng)8.8Gbit/s公益網(wǎng)，科技部主管UNINet中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)4.3Gbit/s商業(yè)網(wǎng)，信息產(chǎn)業(yè)部主管CMNet中國移動互聯(lián)網(wǎng)8.2Gbit/s商業(yè)網(wǎng)，信息產(chǎn)業(yè)部主管CIETNet中國國際經(jīng)濟貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)2Mbit/s公益網(wǎng)，商務部主管CRNET中國鐵通互聯(lián)網(wǎng)1.2Gbit/s信息產(chǎn)業(yè)部主管CSNet中國衛(wèi)星集團互聯(lián)網(wǎng)建設中信息產(chǎn)業(yè)部主管我國大型互聯(lián)骨干網(wǎng)國際出口帶寬骨干網(wǎng)名稱中文名稱國際出口帶1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet21．CERNet基本情況CERNet（中國教育和科研網(wǎng)）是我國教育信息化的基礎設施，也是國際上最大的國家級學術互聯(lián)網(wǎng)。CERNet自1994年底開始建設，截止到2004年12月，CERNet骨干網(wǎng)絡已連通全國36個省會城市和單列市，包括一個國家網(wǎng)絡中心、8個地區(qū)網(wǎng)絡中心和28個地區(qū)網(wǎng)絡主節(jié)點，通達全國200多個城市。CERNet與國內(nèi)其他網(wǎng)絡保持高速互連，同時與美國、英國、日本等國均保持高速互連。1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet21．CERNet1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet22．CERNet2第2代中國教育科研網(wǎng)

CERNet2是1998年開始進行的中國下一代互聯(lián)網(wǎng)（CNGI）研究項目，項目由中國工程院負責，由清華大學等25所大學聯(lián)合承擔設計建設工作。2003年10月，連接北京、上海和廣州三個核心節(jié)點的CERNet2試驗網(wǎng)開通，并投入試運行。1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet22．CERNet1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet22．CERNet2第2代中國教育科研網(wǎng)

CERNet2是目前世界上最大規(guī)模的IPv6網(wǎng)絡，骨干網(wǎng)盡可能地采用了國產(chǎn)IPv6設備。并進行了以下應用研究：中國教育科研網(wǎng)格（ChinaGrid）、高清晰度視頻傳輸、無線移動技術、大規(guī)模點到點的多媒體通信系統(tǒng)等。1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet22．CERNet1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet23．CERNet2總體結構

CERNet2分為骨干網(wǎng)和用戶網(wǎng)。CERNet2骨干網(wǎng)由網(wǎng)絡中心和分布在全國20個城市的核心節(jié)點組成，用戶網(wǎng)包括高校、科研以及其他單位，CERNet2全國網(wǎng)絡中心位于清華大學內(nèi)。1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet23．CERNetCERNet2網(wǎng)絡拓撲結構

CERNet2網(wǎng)絡拓撲結構1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet24．CERNet2網(wǎng)絡用戶接入

CERNet2骨干網(wǎng)采用純IPv6協(xié)議，傳輸鏈路采用DWDM（密集波分復用）技術，支持IPv4和IPv6的用戶網(wǎng)接入。1.5.4中國第二代互聯(lián)網(wǎng)CERNet24．CERNet本章結束本章結束第一章計算機網(wǎng)絡

體系結構第一章計算機網(wǎng)絡

體系結構1.1計算機網(wǎng)絡概述1.1.1計算機網(wǎng)絡的定義

計算機網(wǎng)絡是利用通信設備和傳輸介質(zhì)，將分布在不同地理位置上的具有獨立功能的計算機相互聯(lián)接，在網(wǎng)絡協(xié)議控制下進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)資源共享。1.1計算機網(wǎng)絡概述1.1.1計算機網(wǎng)絡的定義1.1計算機網(wǎng)絡概述核心是具有“獨立功能的計算機互聯(lián)”。計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術相結合的產(chǎn)物計算機網(wǎng)絡包括了網(wǎng)絡硬件設備之間的互聯(lián)，以及系統(tǒng)軟件之間的互聯(lián)。計算機網(wǎng)絡的目的在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享。計算機網(wǎng)絡是一種數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。1.1計算機網(wǎng)絡概述核心是具有“獨立功能的計算機互聯(lián)”1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡從形成、發(fā)展到廣泛應用經(jīng)歷了近50年的歷史，大致可以分為以下階段。1）面向終端的計算機通信網(wǎng)絡

早期的計算機網(wǎng)絡

產(chǎn)生于20世紀50年代

初。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡從形成1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展2）分組交換網(wǎng)

現(xiàn)代意義的計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生于20世紀60年代中期，網(wǎng)絡基本結構如圖所示。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展2）分組交換網(wǎng)1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展3）體系結構標準化的計算機網(wǎng)絡

國際標準化組織（ISO）在1984年公布了OSI/RM（開放式系統(tǒng)互連參考模型）國際標準化網(wǎng)絡體系結構，我們將這個時期的計算機網(wǎng)絡稱為第三代計算機網(wǎng)絡。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展3）體系結構標準化的計1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展4）Internet時代

目前，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展處于第4階段，這個時期計算機網(wǎng)絡的特點是：互連、高速和商業(yè)化應用。1.1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展4）Internet時1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能計算機網(wǎng)絡一般包括計算機系統(tǒng)、通信線路和通信設備、網(wǎng)絡協(xié)議和網(wǎng)絡軟件四個部分。計算機網(wǎng)絡提供的各種功能稱為服務，最常見的服務有Web網(wǎng)頁服務、FTP文件傳輸服務、E-mail服務、文件共享服務等。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能計算機網(wǎng)絡一般1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能

1．計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成從網(wǎng)絡邏輯功能的角度，可將計算機網(wǎng)絡分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能1．計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能

2．計算機網(wǎng)絡的功能

資源共享信息通信分布式處理。未來通信的目標是實現(xiàn)5W的個人通信。1.1.3計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成和功能2．計算機網(wǎng)絡的功1.1.4計算機網(wǎng)絡的類型計算機網(wǎng)絡有多種不同的分類方法，最常用的分類方法是IEEE根據(jù)計算機網(wǎng)絡地理范圍的大小，將網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。1.1.4計算機網(wǎng)絡的類型計算機網(wǎng)絡有多種不同的分1.2計算機網(wǎng)絡體系結構

計算機網(wǎng)絡體系結構從整體角度抽象地定義了計算機網(wǎng)絡的構成，說明了各個網(wǎng)絡部件之間的邏輯關系和功能，規(guī)定了計算機網(wǎng)絡協(xié)調(diào)工作的方法和必須遵守的規(guī)則。1.2計算機網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡體系結構從整體1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡協(xié)議在計算機網(wǎng)絡中，用于規(guī)定信息的格式，以及如何發(fā)送和接收信息的一系列規(guī)則或約定稱為網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議的三個組成要素是語法、語義和時序。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡協(xié)議

打電話的人工協(xié)議與網(wǎng)絡協(xié)議的對比

打電話的人工協(xié)議與網(wǎng)絡協(xié)議的對比1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝計算機網(wǎng)絡進行通信時，數(shù)據(jù)必須進行封裝（俗稱為打包）。數(shù)據(jù)封裝就是將用戶原始數(shù)據(jù)進行分段，分段的大小由網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定，然后在分段的用戶數(shù)據(jù)前面加上網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定的頭部和尾部，這種數(shù)據(jù)分段稱為“數(shù)據(jù)包”。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝計算機網(wǎng)絡進行通信時，數(shù)據(jù)必須進行封裝（俗稱為打包）。數(shù)據(jù)封裝就是將用戶原始數(shù)據(jù)進行分段，分段的大小由網(wǎng)絡協(xié)議規(guī)定，然后在分段的用戶數(shù)據(jù)前面加上網(wǎng)

絡協(xié)議規(guī)定的頭部和尾部，

這種數(shù)據(jù)分段稱為“數(shù)據(jù)包”。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)封裝1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡協(xié)議的分層為了減少網(wǎng)絡協(xié)議的復雜性，專家們把網(wǎng)絡通信問題劃分為許多小問題，然后為每一個問題設計一個通信協(xié)議。這樣使得每一個協(xié)議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。協(xié)議分層就是按照信息的傳輸過程，將網(wǎng)絡的整體功能劃分為多個不同的功能層，每一層都向它的上一層提供一定的服務。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡協(xié)議的分層1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)采用層次化結構有以下優(yōu)點。各層之間相互獨立，高層不必關心低層的實現(xiàn)細節(jié)，可以做到各司其職。某個網(wǎng)絡層次的變化不會對其他層次產(chǎn)生影響，因此每個網(wǎng)絡層次的軟件或設備可單獨升級或改造，利于網(wǎng)絡的維護和管理。分層結構提供了標準接口，使軟件開發(fā)商和設備生產(chǎn)商易于提供網(wǎng)絡軟件和網(wǎng)絡設備。分層結構的適應性強，只要服務和接口不變，層內(nèi)實現(xiàn)方法可任意改變。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構網(wǎng)絡系統(tǒng)采用層次化結構有1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構4．分層原則網(wǎng)絡協(xié)議層次的數(shù)量不能過多，真正需要時才能劃分一個層次。網(wǎng)絡協(xié)議層次的數(shù)量也不能過少，層次的數(shù)量應保證能夠從邏輯上將功能分開，不同的功能不要放在同一層。功能類似的服務應當放在同一層。在技術經(jīng)常變化的地方可以適當增加層次。層次邊界的選擇要合理，用于信號控制的額外信息流量要盡量少。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構4．分層原則1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構5．網(wǎng)絡體系結構計算機網(wǎng)絡層次模型和各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡體系結構。常見的計算機網(wǎng)絡體系結構有OSI/RM（開放系統(tǒng)互連參考模型）、TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）等。1.2.1網(wǎng)絡協(xié)議與網(wǎng)絡體系結構5．網(wǎng)絡體系結構1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

ISO提出的OSI/RM將計算機網(wǎng)絡體系結構劃分為7個層次。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構ISO提出的O1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

1．物理層物理層處于OSI/RM的最低層，主要功能是為網(wǎng)絡提供物理連接。該層將信息按比特（bit）一位一位地從一臺主機經(jīng)傳輸介質(zhì)送往另一臺主機，實現(xiàn)主機之間的比特流傳送。物理層包括了傳輸介質(zhì)和部分網(wǎng)絡設備，以及信號從一個設備傳輸?shù)搅硪粋€設備的規(guī)則。物理層的網(wǎng)絡設備接口具有4個重要特性，即機械、電氣、功能和規(guī)程特性。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構1．物理層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

2．數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是保證兩個相鄰節(jié)點之間數(shù)據(jù)以“幀”為單位的無差錯傳輸。幀是一段字符組成的信息塊，它包括用戶數(shù)據(jù)和一些必要的控制信息（幀頭）、差錯校驗（幀尾）等。數(shù)據(jù)鏈路層接收來自上層的數(shù)據(jù)，并且負責把幀轉(zhuǎn)發(fā)到物理層，同時處理接收端的應答，重傳出錯和丟失的幀，保證按發(fā)送次序把幀正確地傳送給對方。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構2．數(shù)據(jù)鏈路層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

3．網(wǎng)絡層網(wǎng)絡層的主要功能是為網(wǎng)絡內(nèi)任意兩個設備之間的數(shù)據(jù)交換提供服務，并進行路由選擇和流量控制。網(wǎng)絡層傳輸?shù)男畔⒁詧笪姆纸M為單位，分組是將較長的報文按固定長度分成若干段，且每個段按規(guī)定格式加上相關信息，如路由控制信息和差錯控制信息等。網(wǎng)絡層接收來自源主機的報文，并把它轉(zhuǎn)換為分組，然后按路由選擇算法，確定送到指定目標主機的路由，當分組到達目標主機后，再還原成報文。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構3．網(wǎng)絡層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

4．傳輸層傳輸層也稱為運輸層或傳送層，它的主要功能是提供端到端的傳輸服務。在兩個用戶之間，網(wǎng)絡連接可能是一條點對點的直接線路，也可能需要經(jīng)過多種類型的通信節(jié)點，傳輸層的目的是屏蔽不同網(wǎng)絡節(jié)點之間的差異，使源主機與目標主機之間的通信就像點對點連接一樣。傳輸層信息傳送單位是報文，它的工作是接收會話層送來的數(shù)據(jù)（報文），報文太長時，先把它分割成多個分組，再交給網(wǎng)絡層，實現(xiàn)傳輸層數(shù)據(jù)的傳送。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構4．傳輸層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

5．會話層會話層也稱為對話層，它的任務是為不同網(wǎng)絡中的兩個用戶進程建立會話連接，并管理它們在該連接上的對話，使它們之間按順序正確地完成數(shù)據(jù)交換。會話層要為用戶提供可靠的會話連接。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構5．會話層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

6．表示層表示層主要解決用戶數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)表示的問題。由于各種類型的計算機都有它們自己的內(nèi)部數(shù)據(jù)格式，因此需要某種轉(zhuǎn)換機制來確保它們之間的相互轉(zhuǎn)換。表示層的主要任務是把源主機內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式，表示為適用于網(wǎng)絡傳輸?shù)母袷?；并且將接收到的?shù)據(jù)譯碼為應用層所理解的內(nèi)容。此外，該層還完成數(shù)據(jù)壓縮與恢復、數(shù)據(jù)加密與解密等功能。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構6．表示層1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構

7．應用層應用層的任務是負責兩個應用程序進程之間的通信，即為網(wǎng)絡用戶之間的通信提供專用的應用程序，如網(wǎng)頁瀏覽、電子郵件、文件傳輸、數(shù)據(jù)庫存取等。1.2.2OSI/RM網(wǎng)絡體系結構7．應用層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）由一系列網(wǎng)絡協(xié)議組成，它廣泛應用于Internet，也是目前惟一能進行不同網(wǎng)絡互聯(lián)的協(xié)議族。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構TCP/IP（傳1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

1．網(wǎng)絡接口層

網(wǎng)絡接口層是TCP/IP實現(xiàn)的物理基礎，但是TCP/IP協(xié)議并沒有詳細定義網(wǎng)絡接口層的具體內(nèi)容。也正因為如此，它為多種不同的通信網(wǎng)絡互聯(lián)提供了良好的基礎。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構1．網(wǎng)絡接口層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

2．網(wǎng)絡層

網(wǎng)絡層也稱為“網(wǎng)際層”，它由IP（網(wǎng)際協(xié)議）、ARP（地址解析協(xié)議）、ICMP（因特網(wǎng)報文控制協(xié)議）等協(xié)議組成，IP是其中最重要的協(xié)議。IP協(xié)議的主要功能是接收傳輸層送來的數(shù)據(jù)，并將它們封裝成IP數(shù)據(jù)包，然后把它們轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡接口層；同時接收網(wǎng)絡接口層送來的數(shù)據(jù)，去掉IP包頭后，重新創(chuàng)建原來的數(shù)據(jù)，然后將它們發(fā)送到目的主機上。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構2．網(wǎng)絡層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

3．傳輸層

傳輸層由TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）兩個協(xié)議組成，TCP提供可靠傳輸服務，但傳輸性能較低；UDP提供不可靠傳輸服務，但傳輸性能較高。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構3．傳輸層1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構

4．應用層

應用層規(guī)定主機應用程序進程在通信時應當遵循的協(xié)議。由于TCP/IP提供的網(wǎng)絡服務繁多，因此這層的網(wǎng)絡協(xié)議也很多，常用的應用層協(xié)議有：DNS（域名服務）協(xié)議；HTTP（超文本傳輸協(xié)議）；SMTP（簡單郵件傳送協(xié)議）；FTP（文件傳輸協(xié)議）；Telnet（遠程登錄）等。應用層的許多協(xié)議都是工作在客戶機/服務器模式下?？蛻艉头掌髦妇W(wǎng)絡通信中所涉及的兩個應用程序進程，客戶指網(wǎng)絡服務的請求方，服務器指網(wǎng)絡服務提供方。1.2.3TCP/IP網(wǎng)絡體系結構4．應用層1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（1）OSI/RM網(wǎng)絡體系結構分為7層，自下而上為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層；而TCP/IP網(wǎng)絡體系結構分為4層，自下而上為：網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（2）OSI/RM主要考慮用一種開放的公用網(wǎng)絡標準將各種不同的網(wǎng)絡互聯(lián)在一起；而TCP/IP一開始就考慮到多種異構網(wǎng)絡的互聯(lián)問題。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（3）OSI/RM層次之間存在嚴格的調(diào)用關系，兩個（N）層之間的通信必須通過下一層（N-1），不能越級調(diào)用；而TCP/IP可以越過緊鄰的下一層，直接使用更低層次所提供的服務，因而減少了一些不必要的開銷，提高了協(xié)議的效率。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（4）OSI/RM早期偏重于面向連接的服務，后來才開始制定無連接的服務標準；而TCP/IP一開始就考慮了面向連接和無連接的服務。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（5）OSI/RM與TCP/IP對可靠性的強調(diào)也不相同。OSI/RM在數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層和傳輸層都要檢測和處理傳輸錯誤。而TCP/IP認為，網(wǎng)絡可靠性是端到端的問題，應由傳輸層來解決，因此它允許單個鏈路或節(jié)點出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)出錯現(xiàn)象，網(wǎng)絡本身不進行錯誤恢復，丟失或出錯數(shù)據(jù)的恢復在源主機和目的主機之間進行，由傳輸層完成這些工作。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

1．OSI/RM與TCP/IP網(wǎng)絡體系結構的比較（6）OSI/RM在網(wǎng)絡層提供面向連接的服務，將尋路、流量控制、順序控制、確認、可靠性等帶智能化問題，都納入到網(wǎng)絡層處理，留給末端主機的工作不多。相反，TCP/IP則要求末端主機參與幾乎所有的網(wǎng)絡服務，對入網(wǎng)主機要求較高。1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構的比較

2．五層網(wǎng)絡體系結構教學模型1.2.4OSI/RM與TCP/IP

網(wǎng)絡體系結構1.3網(wǎng)絡的基本拓撲結構在計算機網(wǎng)絡中，如果將各種網(wǎng)絡設備或子網(wǎng)抽象成為節(jié)點，將網(wǎng)絡通信鏈路抽象成為線，這些點與線互連的結果就是網(wǎng)絡拓撲結構。簡單地說，網(wǎng)絡拓撲結構就是網(wǎng)絡設備與鏈路的互連。網(wǎng)絡的拓撲結構有很多型式，每種拓撲結構都有優(yōu)點與缺點。1.3網(wǎng)絡的基本拓撲結構在計算機網(wǎng)絡中，如果將各種網(wǎng)1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡點對點（PeertoPeer）網(wǎng)絡是將網(wǎng)絡中的主機（如計算機、路由器等）以兩兩相連的方式連接起來，網(wǎng)絡中的主機通過單獨的鏈路進行數(shù)據(jù)傳輸，并且兩個端點之間可能會有多條單獨的鏈路

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡

點對點網(wǎng)絡拓撲結構有：點對點連接、線型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀型網(wǎng)等。1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型1．點對點網(wǎng)絡點對點網(wǎng)絡拓撲1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡在廣播型網(wǎng)絡中，信號從發(fā)送主機向共享電纜的兩端傳播，連接在共享電纜上的所有主機都可以接收到網(wǎng)絡中的信號。廣播型網(wǎng)絡一般采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）原理工作。

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡廣播型網(wǎng)絡有三種信號傳輸方式：單播、多播和組播

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡廣播型網(wǎng)絡拓撲結構有：總線網(wǎng)、星型網(wǎng)、蜂窩型網(wǎng)等。

局域網(wǎng)大多采用廣播傳輸方式，城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通常采用點對點傳輸方式。

1.3.1網(wǎng)絡拓撲結構的類型2．廣播型網(wǎng)絡1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構由兩個或多個節(jié)點串聯(lián)在一條線路上，當只有兩個節(jié)點互連時，這種網(wǎng)絡就是點對點網(wǎng)絡，因此點對點可以看作是線型網(wǎng)的一種特殊情況。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下優(yōu)點：設備無關性獨立性安全性非中心化1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構設備1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

1．線型網(wǎng)絡拓撲結構線型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下缺點：網(wǎng)絡可靠性不好

時延較長

1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構1．線型網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)絡1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構在環(huán)型拓撲結構網(wǎng)絡（以下簡稱環(huán)網(wǎng)）中，各個節(jié)點通過環(huán)網(wǎng)接口，連接在一條首尾相接的閉合環(huán)型線路中。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構

環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下優(yōu)點：信號在網(wǎng)絡中沿環(huán)單向傳輸，傳輸時延固定，便于保證網(wǎng)絡的QoS（服務質(zhì)量）。相對于星型拓撲結構而言，環(huán)網(wǎng)所需的光纜較少，適宜于主干網(wǎng)絡的長距離傳輸。環(huán)網(wǎng)中各個節(jié)點的負載較為均衡，不會出現(xiàn)樹型網(wǎng)絡結構中根節(jié)點負載過大的問題。雙環(huán)或多環(huán)網(wǎng)絡具有自愈功能。環(huán)網(wǎng)的路由選擇非常簡單，不容易發(fā)生網(wǎng)絡地址沖突等問題。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構

環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構具有以下缺點：不適于多用戶接入的網(wǎng)絡（如局域網(wǎng)），主要適用于城域傳輸網(wǎng)和國家骨干網(wǎng)。環(huán)網(wǎng)中增加新節(jié)點時，會導致路由跳數(shù)增加，使網(wǎng)絡響應時間變長，加大傳輸時延。難以進行故障診斷，需要對每個節(jié)點進行檢測后才能找到故障點。環(huán)網(wǎng)拓撲結構發(fā)生變化時，需要重新配置整個網(wǎng)絡。環(huán)網(wǎng)的投資成本較高等。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構2．環(huán)型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構采用點對點連接方式，它分為半網(wǎng)狀型拓撲結構和全網(wǎng)狀型拓撲結構。在全網(wǎng)狀拓撲結構中，網(wǎng)絡中任何兩個節(jié)點之間都有直達鏈路連接，在通信建立過程中，不需要任何形式的信號轉(zhuǎn)接。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構的優(yōu)點如下：節(jié)點之間有直達鏈路，信號傳輸速度快。通信節(jié)點不需要交換功能，交換開銷低，可改善鏈路流量分配，提高網(wǎng)絡性能。由于存在冗余鏈路，因此網(wǎng)絡可靠性高，其中任何一條鏈路發(fā)生故障時，可以通過其它鏈路保證通信暢通。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構

3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構

網(wǎng)狀型拓撲結構的缺點如下：線路多，總長度長，基本建設和維護費用都很大。在網(wǎng)絡工程設計中往往采用半網(wǎng)狀型拓撲結構，全網(wǎng)狀型拓撲結構一般只用于網(wǎng)絡核心層，而且節(jié)點一般不大于4個。1.3.2點對點型網(wǎng)絡拓撲結構3．網(wǎng)狀型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型拓撲結構采用一條通信鏈路作為公共傳輸信道（總線），網(wǎng)絡上所有節(jié)點都通過相應的接口直接連接在總線上。

1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型結構網(wǎng)絡具有以下優(yōu)點：總線型拓撲結構網(wǎng)絡不需要其它互連設備（如Hub、交換機），所有主機都通過一條總線進行連接，因此組網(wǎng)費用極低。網(wǎng)絡擴展靈活，擴展網(wǎng)絡用戶時，只需要添加一個網(wǎng)絡接頭即可。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構總線型結構網(wǎng)絡也具有以下缺點：網(wǎng)絡上所有主機共享同一總線帶寬，因此主機的增多會引起網(wǎng)絡性能下降，一般一個網(wǎng)段不能超過30臺主機?？偩€型拓撲結構網(wǎng)絡可靠性較差，總線一但斷開，整個網(wǎng)絡或相應網(wǎng)段就會中斷。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構1．總線型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構的每個節(jié)點都有一條單獨的鏈路與中心節(jié)點（如Hub、交換機）相連，所有數(shù)據(jù)都要通過中心節(jié)點進行交換，因此中心節(jié)點是星型網(wǎng)絡的核心。

1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構是目前局域網(wǎng)中應用最為普遍的一種結構，它具有以下優(yōu)點：網(wǎng)絡結構簡單，一般采用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，建設和維護費用較低。通信節(jié)點一般采用交換機，這樣集中了網(wǎng)絡信號流量，提高了鏈路利用率。網(wǎng)絡性能較高，目前單鏈路網(wǎng)絡傳輸速率達到了10Gbit/s。網(wǎng)絡擴展性好，節(jié)點擴展時，只需從交換機等設備中插入一條雙絞線即可。移動一個節(jié)點時，只需把相應節(jié)點設備移到新節(jié)點即可。維護容易，一個節(jié)點出現(xiàn)故障不會影響其它節(jié)點的連接，可任意拆走故障節(jié)點。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構星型拓撲結構的網(wǎng)絡也存在以下缺點：網(wǎng)絡可靠性低。若交換機節(jié)點發(fā)生故障，整個網(wǎng)絡系統(tǒng)將癱瘓。中心節(jié)點負載較重。由于所有信號都需要經(jīng)過交換機，在網(wǎng)絡負荷重時會導致中心節(jié)點成為數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i。使用線纜較多。由于每個節(jié)點都需要一條單獨的線路連接到交換機，因此需要線纜較多，導致布線成本較高，管理復雜。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構2．星型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構由圓形或六邊形（為了表示方便）區(qū)域

組成，每個區(qū)域中

心都有一個獨立的

節(jié)點。蜂窩型拓撲

結構主要用于無線

通信網(wǎng)絡。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構使用頻率復用的方法，同樣的頻率在分散的區(qū)域內(nèi)可以被多次復用，以使有限的帶寬容納大量的用戶。如圖1-21（a）所示，一共有7個頻率的蜂窩小區(qū)，每個蜂窩采用一段不同的通信頻率（A～G），它們之間的通信就不會產(chǎn)生干擾，這7個頻率之外的蜂窩又可以重復這7個頻率。因此，需要對這些蜂窩小區(qū)以智能的方式分配信道，以避免同頻干擾和鄰頻干擾。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構蜂窩型拓撲結構的優(yōu)點是用戶使用網(wǎng)絡方便，網(wǎng)絡建設時間短，網(wǎng)絡易于擴展。蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構的缺點是信號在一個蜂窩內(nèi)無處不在，因此信號很容易受到環(huán)境或人為造成的干擾；由于地理和距離上的限制，使得有時信號接收非常困難；蜂窩結構的傳輸速率較低，投資成本較高。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構3．蜂窩型網(wǎng)絡拓撲結構1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構4．混合型網(wǎng)絡拓撲結構混合型拓撲結構可以是各種拓撲結構的組合，這種復雜的結構主要出現(xiàn)在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中。局域網(wǎng)中的混合拓撲結構主要是由交換機層次連接而構成的樹型拓撲結構（星型+星型），以及由交換機與路由器連接構成的樹型拓撲結構（星型+點對點）?；旌闲屯負浣Y構的頂層節(jié)點負荷較重，屬于核心層，但如果網(wǎng)絡設計合理，可以將一部分負載分配給下一層節(jié)點。1.3.3廣播型網(wǎng)絡拓撲結構4．混合型網(wǎng)絡拓撲結構一個典型的大學校園網(wǎng)結構圖

一個典型的大學校園網(wǎng)結構圖1.4網(wǎng)絡設計標準與規(guī)范標準是一組規(guī)定的規(guī)則、條件或要求。標準往往以公開的文檔進行表述。對于成功的標準和行業(yè)規(guī)范來說，最重要的因素在于是否能夠滿足用戶的實際需求，沒有實際用途的標準是沒有生存空間的。1.4網(wǎng)絡設計標準與規(guī)范標準是一組規(guī)定的規(guī)則、條件或1.4.1網(wǎng)絡標準的制定1．標準制定的目的原因之一是目前網(wǎng)絡工程所使用的硬件、軟件種類繁多，如果沒有標準，可能會導致一種硬件不能與另一種硬件兼容，或者一個應用程序不能與另一個應用程序進行數(shù)據(jù)交換。原因之二是通過標準或規(guī)范，不同的生產(chǎn)廠商可以確保產(chǎn)品、生產(chǎn)過程以及服務達到公認的規(guī)定品質(zhì)。原因之三是為了保護標準制定組織的利益。原因之四是降低系統(tǒng)集成商的開發(fā)成本，同時也降低了用戶維護系統(tǒng)和擴展系統(tǒng)的成本。

1.4.1網(wǎng)絡標準的制定1．標準制定的目的1.4.1網(wǎng)絡標準的制定2．標準制定過程中的利益群體標準的制定往往源于利益集團的需求，不同的利益集團往往會推出不同的標準。最典型的標準組織是ITU（國際電信聯(lián)盟）和IEEE（電氣與電子工程師協(xié)會），ITU為聯(lián)合國官方組織，它制定的標準更多地反映了各國電信運營商的利益；IEEE是世界上最大的民間工程師組織，它制定的標準大部分反映了各個設備制造廠商的利益。1.4.1網(wǎng)絡標準的制定2．標準制定過程中的利益群體1.4.2ITU-T通信網(wǎng)絡標準ITU-T制定了許多通信和網(wǎng)絡方面的標準，這些標準稱為“建議”，標準分為很多系列，這些標準系列往往以英文字母A～Z開頭作為分類。

標準系列標準內(nèi)容E系列建議網(wǎng)絡運營、電話業(yè)務、業(yè)務運營。如E.750個人通信G系列建議傳輸系統(tǒng)、數(shù)字系統(tǒng)、網(wǎng)絡系統(tǒng)。如G.703定義的E1接口標準H系列建議視頻、音頻和多媒體系統(tǒng)。如H.323定義的IP電話標準M系列建議電信管理網(wǎng)絡。如M.3

010電信管理網(wǎng)的原則T系列建議多媒體通信規(guī)范。如T.120多媒體數(shù)據(jù)會議系統(tǒng)V系列建議電話通信、調(diào)制解調(diào)器、模擬數(shù)據(jù)通信等。如V.34串行通信標準X系列建議通過公網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸。如X.25分組交換網(wǎng)，X.61定義的7號信令標準Y系列建議IP網(wǎng)絡規(guī)范。如Y.1231定義的IP接入網(wǎng)體系結構1.4.2ITU-T通信網(wǎng)絡標準I