網絡工程師考試必備

網絡與通信（串講）1-11章第1章引論本章介紹了計算機網絡的發(fā)展歷史和計算機網絡的功能及組成，計算機網絡協(xié)議體系結構的基本概念。本章重點是掌握計算機網絡的分類及數據通訊模型，理解網絡協(xié)議和協(xié)議體系結構的概念。本章的考核要求為“識記”層次。1、 計算機網絡的產生和發(fā)展過程第一代：以單計算機為中心的聯機系統(tǒng)。缺點：主機負荷較重；通信線路的利用率低；網絡結構屬集中控制方式，可靠性低。第二代:計算機——計算機網絡。以遠程大規(guī)?；ヂ摓橹饕攸c，由ARPANET發(fā)展和演化而來。ARPANET的主要特點：資源共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制處理機、分層的網絡協(xié)議。這些特點往往被認為是現代計算機網絡的典型特征。第三代：遵循網絡體系結構標準建成的網絡。依據標準化水平可分為兩個階段：各計算機制造廠商網絡結構標準化、國際網絡體系結構標準■ISO/OSI。2、 計算機網絡的概念計算機網絡是指通過數據通信系統(tǒng)把地理上分散的計算機有機地連起來，以達到數據通信和資源共享的目的的系統(tǒng)。計算機網絡和終端分時系統(tǒng)的區(qū)別：a、終端分時系統(tǒng)的結構是有一臺主機和多個終端組成，各個終端不具備單獨的數據處理能力。而計算機網絡是由多臺主機互聯，共享一個或多個大容量存儲器，可共享這些大容量存儲器上的軟件和數據資源，也可共享其他主機的外圍設備等。b、由于終端數目增加，終端分時系統(tǒng)的計算速度將會顯著降低。計算機網絡增加工作節(jié)點，除增加通信線路外，其速度保持不變。c、終端分時系統(tǒng)中全部資源集中在主機中，各個終端用戶共享中心計算機資源。計算機網絡中每個用戶除占有本身的資源外，并能共享網絡中全部公共資源。d、終端分時系統(tǒng)屬于集中控制，可靠性低。計算機網絡采用分布式控制方式，有較高的可靠性。計算機網絡和分布式系統(tǒng)的區(qū)別：計算機網絡和分布式系統(tǒng)在計算機硬件連接、系統(tǒng)拓撲結構和通信控制等方面基本一樣。兩種系統(tǒng)的差別僅在組成系統(tǒng)的高層軟件上：分布式系統(tǒng)強調多個計算機組成系統(tǒng)的整體性，強調各計算機在分布式計算機操作系統(tǒng)協(xié)調下自治工作，用戶對各計算機的分工和合作是感覺不到的，系統(tǒng)透明性允許用戶按名字請求服務。計算機網絡則以共享資源為主要目的，方便用戶訪問其他計算機所具有的資源，要人為地進行全部網絡管理。耦合度：計算機（或處理機）間互連的緊密程度?？捎锰幚頇C之間的距離及相互連接的信號線數目來說明。局域網為中等耦合度的系統(tǒng)，廣域網為松耦合度的系統(tǒng)，多機系統(tǒng)為緊耦合度的系統(tǒng)。3、 計算機網絡的功能a、數據通信。這是計算機網絡的最基本的功能，也是實現其他功能的基礎。如電子郵件、傳真、遠程數據交換等。b、資源共享。計算機網絡的主要目的是共享資源。共享的資源有：硬件資源、軟件資源、數據資源。其中共享數據資源是計算機網絡最重要的目的。c、提高可靠性。計算機網絡一般都屬分布式控制方式，如果有單個部件或少數計算機失效，網絡可通過不同路由來訪問這些資源。另外，網絡中的工作負荷被均勻地分配給網絡中的各個計算機系統(tǒng)，當某系統(tǒng)的負荷過重時，網絡能自動將該系統(tǒng)中的一部分負荷轉移至其他負荷較輕的系統(tǒng)中去處理。d、促進分布式數據處理和分布式數據庫的發(fā)展。4、 計算機網絡系統(tǒng)的組成以資源共享為主要目的的計算機網絡從邏輯上可分成兩大部分：通信子網和資源子網。通信子網面向通信控制和通信處理，主要包括：通信控制處理機CCP，網絡控制中心NCC，分組組裝/拆卸設備PAD，網關G等。資源子網負責全網的面向應用的數據處理，實現網絡資源的共享。它由各種擁有資源的用戶主機和軟件（網絡操作系統(tǒng)和網絡數據庫等）所組成，主要包括：主機HOST，終端設備T，網絡操作系統(tǒng)，網絡數據庫。5、 計算機網絡分類（領會）按網絡拓撲結構分：a、星形結構。每個節(jié)點都通過一條單獨的通信線路，直接與中心節(jié)點連接，各個從節(jié)點間不能直接通信。優(yōu)點：建網容易，控制簡單。缺點：屬于集中控制，對中心節(jié)點依賴性大，可靠性低。線路利用率低，可擴充性差。b、層次結構或樹形結構。聯網的各計算機按樹形或塔形組成，樹的每個節(jié)點都為計算機。網絡的最高層是中央處理機，愈低其處理能力就愈弱。最低層的節(jié)點命名為0級，次低層為1級，頂層的級最高。優(yōu)點：使為數眾多的計算機能共享一條通信線路，以提高線路利用率。增強網絡的分布處理能力，以改善網絡的可靠性和可擴充性。c、總線形結構。由一條高速公用總線連接若干個節(jié)點所形成的網絡。其中一個節(jié)點是網絡服務器，由它提供網絡通信及資源共享服務，其他節(jié)點是網絡工作站?？偩€形網絡采用廣播通信方式，因此總線的長度及網絡中工作站節(jié)點的個數都是有限制的。特點：網絡結構簡單靈活，可擴充，信道利用率高，傳輸速率高，網絡建造容易。但實時性較差，且總線的任何一點故障都會造成整個網絡癱瘓。d、環(huán)形結構。由通信線路將各節(jié)點連接成一個閉合的環(huán)，數據在環(huán)上單向流動，網絡中用令牌控制來協(xié)調各節(jié)點的發(fā)送，任意兩節(jié)點都可通信。特點：傳輸時延確定，網絡建造容易，但可靠性差，靈活性差。e、點--點部分連接的不規(guī)則形。在廣域網中，互聯的各個節(jié)點不一定直接互聯，以任意拓撲結構連接。f、點--點全連接結構。網絡中每一節(jié)點和網上其他所有節(jié)點都有通信線路連接。這種網絡的復雜性隨處理機數目增加而迅速增長。其他還有按不同角度分類：按距離分為廣域網WAN、局域網LAN、城域網MAN；按通信介質分為有線網和無線網；按傳播方式分為點對點方式和廣播式；按速率分為低、中、高速；按使用范圍分為公用網和專用網；按網絡控制方式分為集中式和分布式。6、 數據通信技術（領會）數據通信技術是計算機網絡的基礎，它將計算機與通信技術相結合，完成編碼數據的傳輸，轉換存儲和處理。信源：產生數據的設備。發(fā)送器：一般由信源設備產生的數據不安其產生的原始形式直接傳輸，而是由發(fā)送器將其進行變換和編碼后再送入某種形式的傳輸系統(tǒng)進行傳輸。傳輸系統(tǒng)：連接信源和信宿的傳輸線路。接收器：從傳輸系統(tǒng)接收信號并將其轉換成信宿設備能夠處理的形式。信宿：從接收器上取得傳入數據的設備。廣域網：覆蓋大片的地理區(qū)域，一次傳輸要經由網絡中一系列內部互聯的交換節(jié)點，在通過選擇好的路由后到達信宿設備。線路交換：是從一點到另一點傳遞信息的最簡單的方式。屬于預分配電路資源系統(tǒng)，即在一次接續(xù)中，電路資源預先分配給一對用戶固定使用，不管在這條電路上實際有無數據傳輸，電路一直被占用，直到雙方通信完畢拆除連接為止。優(yōu)點：信息傳輸時延小。電路是“透明”的。信息傳送的吞吐量大。缺點：所占用的帶寬是固定的，所以網絡資源的利用率較低。用戶在租用數字專線傳遞數據信息時，要承受較高經濟代價。報文分組交換：是一種存儲轉發(fā)的交換方式。它是將需要傳送的信息劃分為一定長度的包，也稱為分組，以分組為單位進行存儲轉發(fā)的。而每個分組信息都載有接收地址和發(fā)送地址的標識，在傳送數據分組之前，必須首先建立虛電路，然后依序傳送。優(yōu)點：傳輸質量好，誤碼率低?？煽啃愿?。缺點：大量的資源消耗在糾錯補償上。由于采用存儲■-轉發(fā)方式工作，因此在傳輸過程中存在一定的延時。信元交換：ATM（AsynchronousTransferMode）異步傳送模式。也是一種快速分組技術，它將信息切割成固定長度（53字節(jié)）的信元，以信元為單位進行傳送。（以上三種交換技術在第四章詳細介紹）7、 計算機網絡協(xié)議和協(xié)議體系結構在計算機網絡中，為使計算機之間或計算機與終端之間能正確的傳輸信息，必須在有關信息傳輸順序、信息格式和信息內容等方面有一組約定或規(guī)則，這組約定或規(guī)則即是網絡協(xié)議。協(xié)議的三要素：語法、語義、規(guī)則。協(xié)議體系結構的思想：用一個構造好的模塊集合來完成不同的通信功能。8、 一個簡化的文件傳輸協(xié)議體系結構協(xié)議數據單元（PDU）：對等實體之間所傳送的數據單元。接口數據單元（IDU）：相鄰兩層實體之間傳送的信息單元。服務存取點（SAP）：在相鄰兩層之間實體實現多對多的關系。連接端點（CEP）：在對等實體間實現多對多的關系。9、 TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議集是以TCP（TransmissionControlProtocol）傳輸控制協(xié)議和IP（InterconnectionProtocol）互連網協(xié)議為代表的協(xié)議集，它已被廣泛地應用于解決計算機網絡的互連問題，成為事實上的工業(yè)標準。TCP/IP網絡體系分為五個獨立的層次。（本節(jié)內容在第九章詳細介紹）10、 OSI/RM模型：（OpenSystemInterconnect/ReferenceModel）開放式系統(tǒng)互聯參考模型。作為計算機通信體系結構的模型由國際標準化組織（ISO）制定的，所又稱為ISO/OSI網絡體系結構。（本節(jié)內容在第五章詳細介紹）OSI層次：□物理層：是ISO/OSI的最低層。提供物理鏈路，實現比特流的透明傳輸?！鯏祿溌穼樱簽榇┰轿锢礞溌返男畔⑻峁┛煽康膫鬏斒侄?，為數據（幀）塊發(fā)送提供必要的同步、差錯控制和流控制。數據傳輸的基本單位是幀。□網絡層：為更高層次提供獨立于數據傳輸和交換技術的系統(tǒng)連接，并負責建立、維持和結束連接。傳輸的基本單位是分組?！踹\輸層：為不同系統(tǒng)的會晤實體建立端--端之間透明、可靠的數據傳輸，并提供端點間的錯誤校正和流控制。傳輸的基本單位是報文。□任務層（會晤層）：為應用程序間的通信提供控制結構，包括建立、管理、終止連接（任務）?！醣硎緦樱禾峁眠M程在數據表示（語法）差異上的獨立性?！鯌脤樱禾峁┙o用戶對OSI環(huán)境的訪問和分布式信息服務。應用層以下各層均通過應用層向應用進程提供服務。11、 計算機網絡與通信標準：一類是所謂既成事實的標準。此類標準事先沒有作過周密規(guī)劃。另一類是正式標準。由權威的國際標準化組織制定的第2章數據通信技術本章介紹了數據通信的一些基本術語和數據傳輸的原理，及計算機網絡中常用的傳輸介質。重點是掌握數據通信的基本原理及傳輸介質，理解數據編碼及其應用場合。本章的考核要求大部分為“識記”層次。1、 數據傳輸的概念及術語直接連接：兩臺設備之間傳輸信道為直接連接的通信形式，在此信道上除了用于增強信號的放大器或中繼器外，沒有其他的中間器件。頻率：單位時間內信號重復的速度。（周/秒或赫茲（Hz））頻譜：信號所包括頻率的范圍。帶寬：信號的大部分能量往往包含在頻率較窄的一段頻帶中，這個頻帶稱為有效帶寬或帶寬。任何數字信號的波形都有無限的帶寬。對任何給定的介質，傳輸帶寬越寬，則成本越高。帶寬越限制，信號失真越大，接收器出錯的概率越高。數據傳輸速率和帶寬的關系：數據信號傳輸速率越高，其有效的帶寬越寬。同樣，傳輸系統(tǒng)的帶寬越寬，該系統(tǒng)能傳送的數據傳輸速率越高。另外，如果信號中心頻率越高，潛在帶寬就越寬且潛在的數據傳輸速率越高。2、 模擬和數字數據傳輸（領會）模擬信號是連續(xù)變化的電磁波，不同的頻譜可通過不同的介質傳播。數字信號是一種電壓脈沖序列，通過有線介質傳輸。模擬數據是時間的函數，且占據有限的頻譜，這種數據能用占據相同頻譜的電磁信號表現。數字數據可用數字信號表現，通過調制解調器，數字信號能用模擬信號表現。用編碼譯碼器對模擬數據編碼產生數字信號，用數字化比特流近似地表示。模擬傳輸：不關心傳送的內容，通過放大器傳播，來提高信號的能量。數字傳輸：關心信號的內容，信號通過中繼器傳播，在每個中繼器從入口處取得信號后，將由1和0構成的比特流再生后產生新的數據信號并將其從出口送出。3、 傳輸損耗衰減的三個問題：a、接收到的信號必須有足夠的強度。b、信號必須比收到的噪聲維持一個更高的電平。c、在模擬信號傳輸中，衰減是頻率的增量函數。解決a.b問題用增加信號強度，設置放大器或中繼器。解決c問題是使用技術手段使在某個頻帶內的頻率衰減趨于相等或使用高頻放大器將高頻放大。延遲變形：由于信號中各種成分延遲使得接收到的信號變形的這種效果。這是有線類傳輸介質獨有的現象。噪聲：傳輸和接收之間的某處插入的不必要的信號。它是通信系統(tǒng)性能（特別是帶寬的使用效率）的主要制約因素。四類噪聲：a、熱噪聲：是溫度的函數。b、內調制雜音：當不同頻率的信號共享同一傳輸介質的時候，可能導致內調制雜音。這些信號的頻率是某兩個頻率和、差或倍數。c、串擾：信號通路之間產生的不必要的耦合。d、脈沖噪聲：是非連續(xù)的，在短時間里具有不規(guī)則的脈沖或噪聲峰值，并且振幅較大。對數字傳輸影響較大。信道容量：對在給定條件，給定通信路徑或信道上的數據傳送速度。信道的最大容量：1）、Nyquist定理：C=2Wlog2M是非理想有限帶寬無噪聲信道的最大數據傳輸的表達式。2）、Shannon定理：C=Wlog2（1+S/N）其中C為信道容量（b/s）,W為信道帶寬（Hz），S/N為信（號）噪（聲）比（dB）。此定理是估計有噪聲信道的最高極限速率的依據。4、 有線傳輸介質（領會）同軸電纜：分為75歐姆寬帶同軸電纜和50歐姆基帶同軸電纜。局域網中常用基帶電纜：數據傳輸率達10Mb/s，均用于總線拓撲結構。分細纜和粗纜：細纜的斷頭要裝基本網絡接頭（BNC）或50歐姆終端匹配器，再接在T型連接器兩端。最大傳輸距離925米，粗纜：必須裝收發(fā)器和收發(fā)器電纜。最大距離可達2500米。雙絞線電纜：主要用于星形拓撲結構。分非屏蔽（UTP）和屏蔽（STP）電纜。傳輸距離限于100米內。內部的多對雙絞線采用了每對電纜的絞矩與所能抵抗電磁輻射干擾成正比，并可降低非平衡型互電容。非屏蔽雙絞線UTP）定義了五種質量類別，計算機網絡中常用的有三種:第3類:傳輸特性最高規(guī)定16MHz，用于語音和數據最高傳輸速率為10Mb/s。第4類：傳輸特性最高規(guī)定20MHz，用于語音和數據最高傳輸速率為16Mb/s。第五類：傳輸特性最高規(guī)定100MHz，用于語音和數據最高傳輸速率為155Mb/s。光纖：由纖芯（光的通路）、包層（多層反射玻璃，將光線反射到纖芯）及保護層組成。常用于點到點的遠距離傳輸。由于光纖在任何時間只能單向傳輸，因此實現雙向通信必須成對出現。用光纖來傳輸電信號時，在發(fā)送端先要將其轉換成光信號，而在接收端要由光檢波器還原成電信號?？煞譃閱文：投嗄煞N傳輸方式：單模提供單條光通路，衰減小，容量大，但價格昂貴；多模光纖發(fā)散為多路光纖。每一路光纖走一條通路。5、 無線傳輸介質大氣和外層空間是提供電磁信號傳播的無線型介質。傳輸和接收是通過天線完成的。無線傳輸有定向和全向兩種方法。1）、地面微波：要求在'可視線”范圍內進行傳輸，通過微波中繼站的串聯使用完成遠距離遠程通信服務。2）、衛(wèi)星微波：通信衛(wèi)星是一個微波轉播臺。衛(wèi)星從一個頻率（上行鏈路5.93-6.42GHz）接收地面?zhèn)鬏攣淼男盘?，將其放大或再生后，再從另一個頻率（下行鏈路3.7-4.2GHz）發(fā)送到地面站。具有廣播性質，但有1/4秒的傳輸延遲。3）、紅外傳輸：使用調制非相干紅外線光的收發(fā)機進行可視線內直接或經淺色表面的反射傳遞信息。6、 數據編碼數字數據的數字信號編碼：用兩個電壓電平來表示兩個二進制數字。編碼方式有：a、不歸零制NRZ：無電壓表是0，負電壓表是1。b、曼徹斯特碼：在每位的中間有一個跳變，既作為時鐘又作為數據，從高到低的跳變表示1，從低到高的跳變表示0。c、差分曼徹斯特碼：取值由每位開始的邊界是否存在跳變而定，一位的開始邊界有跳變代表0，無跳變代表1。數字數據的調制編碼：在模擬信道上傳輸數字信號時，將數字數據調成模擬信號才能傳送。數字數據用模擬信號進行調制的三種形式：a、幅移鍵控法ASK（調幅）：用載波頻率的兩個不同的振幅來表示兩個二進值。b、頻移鍵控法FSK（調頻）：用載波頻率附近的兩個不同的頻率來表示兩個二進值°c、相移鍵控法PSK（調相）：用載波信號的相位移動來表示數據，可以用多于二相的位移。模擬數據的數字信號編碼：將模擬數據轉換成數字數據。常用調制方式：脈沖編碼調制（PCM編碼），將一個模擬信號轉換為二進制數碼脈沖序序列的過程。PCM編碼過程：?采樣：根據采樣定理，每隔一定時間對連續(xù)模擬信號采樣，產生離散的脈沖信號。采樣定理：一個連續(xù)變化的模擬信號，假設有最高頻率或帶寬Fmax，若周期采樣周期為T，則采樣頻率為F=/T，若能滿足F=1/T>=2Fmax，即采樣頻率大于或等于模擬信號最高頻率的兩倍，那么采樣后的離散序列就能無失真地恢復出原始連續(xù)模擬信號。?量化：把采樣所得到的脈沖信號按量級比較，并且“取整”，把脈沖信號轉換成數字信號。這是一個分級過程。編碼：用以表示采樣序列量化后的量化幅度，用一定位數的二進制碼表示。如果有N個量化級，就應當有l(wèi)og2N位二進制數碼。第3章通信接口和數據鏈路控制本章介紹了OIS/RM開放系統(tǒng)互聯參考模型中的最底層物理層、數據鏈路層及部分網絡層所應用的有關協(xié)議和技術。重點掌握數據通信基本過程及數據通信接口。難點是理解數據鏈路控制概念。本章的“數據鏈路控制”考核要求為“領會”層次。1、數據通信接口數據傳輸和交換的基本過程：數據從發(fā)送端出發(fā)到數據被接收端接收的整個過程稱為傳輸過程。每次傳輸包含兩個內容，即通信控制和傳輸數據。通信控制主要執(zhí)行各種輔助操作。數據傳輸常劃分五個階段：a、建立通信線路。b、建立數據傳輸第4章數據交換技術本章介紹網絡中使用的各種數據傳輸技術。重點掌握線路交換及報文交換的基本原理。難點是理解X.25協(xié)議的缺陷及幀中繼和ATM技術在改進報文分組交換技術方面的發(fā)展。本章的“線路交換”、“報文分組交換”考核要求為“領會”層次。幀中繼和ATM在本章介紹了一些基礎內容，在后面有關章節(jié)中考核要求為“簡單應用”層次。1、 線路交換：在兩個終端開始通信前，需建立一條源端到目標端的直通路徑，線路建立時間長。一旦線路建立起來，信息傳輸延遲時間短。適合于語音交流。線路交換的通信過程：a、建立連接。b、數據傳送。c、斷開連接。線路交換網絡結構：a、用戶分機。b、本地回路（用戶回路）：用戶和網絡之間的鏈路°c、交換機：網絡的交換中心°d、主干線：交換機之間的線路。線路交換技術：a、空分交換。交換機的基本構件是可由控制部件通斷的金屬交叉形觸點或半導體門電路，通過它可在各輸入線和輸出線之間構成任意物理通路。b、時分交換。是時分復用（TDM）在交換上的應用，將輸入信號按順序取樣，組織成位流段的循環(huán)幀，每幀的位流段數量等于輸入信號的數量。允許多個低速位流共享一條高速總線，以提高線路的利用率。因此，總線上的數據傳輸速率決定了可同時進行通信的線路數量。2、 報文分組交換：把較長的報文分解成一系列報文分組，以分組為單位采用“存儲-轉發(fā)”交換方式進行通信。優(yōu)點：a、線路利用率高。b、報文分組交換網能實行數據傳輸速率轉換。c、報文分組交換存在一定的延時，網絡中的信息流量越多，時延就越大°d、能使用優(yōu)先級別。對重要的、緊急的報文分組可實行優(yōu)先傳送。數據報：在數據報傳輸方式中，把每個報文分組都作為獨立的信息單位傳送，與前后的分組無關，數據報每經過一個中繼節(jié)點時，都要進行路由選擇。虛擬線路：報文分組發(fā)送前，在源主機與目標主機之間各個中繼節(jié)點建立發(fā)送路由，再進行報文分組的傳輸，所有報文分組都是按發(fā)送順序到達目標主機，路由在邏輯連接期間都是固第5章本章詳細介紹開放系統(tǒng)互聯參考模型(OSI/RM)、OSI各層概述，及其他網絡系統(tǒng)結構。重點掌握OSI/RM模型。本章的“網絡體系結構”考核要求為“領會”層次。1、 網絡體系結構：為了完成計算機間的通信合作，把各個計算機互聯的功能劃分成定義明確的層次，規(guī)定了同層次進程通信的協(xié)議和相鄰層之間的接口服務。這些層、同層進程通信的協(xié)議及相鄰層接口統(tǒng)稱為網絡體系結構。網絡協(xié)議三要素：語義、語法、規(guī)則。2、 開放系統(tǒng)互聯參考模型(OSI/RM)：OSI模型最初是用來作為開發(fā)網絡通信協(xié)議族的一個工業(yè)參考標準。通過嚴格遵守OSI模型，不同的網絡技術之間可以輕易地實現互操作。七層模型(從下至上)：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。在網絡數據通信的過程中，每一層完成一個特定的任務。當傳輸數據的時候，每一層接收到上面層格式化后的數據，對數據進行操作，然后把它傳給下面的層。當接收數據的時候，每一層接收到下面層傳過來的數據，對數據進行解包，然后把它傳給上一層。從而實現對等層之間的邏輯通信。OSI模型的一個關鍵概念是虛電路。OSI模型的網絡中每一部分都不知道其上面層和下面層的行為和細節(jié)；它只是向上和向下傳輸數據。就模型的層次而言，每一層都有一虛電路直接連接目的主機上的對應層。就每一層而言，它的數據在目的層被解包的方式和被打包的方式是完全一樣的。層不知道傳輸數據的實際細節(jié);它們只知道數據是從周圍層中傳過來的。OSI模型的有關術語：SDU服務數據單元(ServiceDataUnit)指的是第n層待傳送和處理的數據單元。PDU協(xié)議數據單元(ProtocolDataUnit)指的是同等層水平方向傳送的數據單元。IDU接口數據單元(InterfaceDataUnit)指的是在相鄰層接口間傳送的數據單元，它是由SDU和一些控制信息組成。SAP服務訪問點(ServiceAccessPoint)：相鄰層間的服務是通過其接口界面上的服務訪問點SAP進行的，n層SAP就是n+1層可以訪問n層的地方。每個SAP都有一個唯一的地址號碼。3、 OSI各層概述：物理層：是OSI的最低層，是網絡物理設備之間的接口，目的是在通信設備DTE/DCE之間提供透明的比特流傳輸。DTE數據終端設備指計算機網絡中用于處理用戶數據的設備，是計算機網絡的數據信源和信宿。DCE數據電路端接設備：它介于DTE與網絡中傳輸介質之間的設備。物理層提供的服務：a、物理連接。b、物理服務數據單元。c、順序化：接收物理實體收到的比特順序，與發(fā)送物理實體所發(fā)送的比特順序相同。d、數據電路標識。數據鏈路層：主要用途是為在相鄰網絡實體之間建立、維持和釋放數據鏈路連接，以及傳輸數據鏈路服務數據單元。數據鏈路層的功能：a、數據鏈路連接的建立與釋放。b、構成數據鏈路數據單元。c、數據鏈路連接的分裂。d、定界與同步。e、順序和流量控制。f、差錯的檢測和恢復。數據鏈路層協(xié)議：面向字符的通信規(guī)程和面向比特的通信規(guī)程。高級數據鏈路控制規(guī)程HDLC是典型的面向比特的通信規(guī)程。網絡層：以數據鏈路層提供的無差錯傳輸為基礎，為實現源DCE和目標DCE之間的通信而建立、維持和終止網絡連接，并通過網絡連接交換網絡服務數據單元。它主要解決數據傳輸單元分組在通信子網中的路由選擇、擁塞控制問題以及多個網絡互聯的問題。網絡層的功能：a、建立和拆除網絡連接。b、路徑選擇和中繼。c、網絡連接多路復用。d、分段和組塊。e、服務選擇。f、傳輸和流量控制。網絡層的服務：數據報服務和虛電路服務。路由選擇算法的要求：正確性，簡單性，健壯性，穩(wěn)定性，公平性和最優(yōu)化。虛電路和數據報的比較項目虛電路數據報目標地址僅建立連接時需要每個分組都需要初始化設置需要不需要分組順序由通信子網負責按序到達不保證差錯控制由通信子網負責由主機負責流量控制通信子網提供網絡層不提供連接的建立和釋放需要不需要傳輸層：是資源子網與通信子網的界面與橋梁，它完成資源子網中兩結點間的邏輯通信，實現通信子網中端到端的透明傳輸。傳輸層的功能：a、映象傳輸地址到網絡地址。b、多路復用與分割。c、傳輸連接的建立與釋放。d、分段與重新組裝。e、組塊與分塊。網絡層服務可分成三類：A類：網絡連接具有可接受的差錯率和可接受的故障通知率，A類服務是可靠的網絡服務，一般指虛電路服務。C類：網絡連接具有不可接受的差錯率，C類的服務質量最差，提供數據報服務或無線電分組交換網均屬此類。B類：網絡連接具有可接受的差錯率和不可接受的故障通知率，B類服務介于前二者之間，廣域網多提供B類服務。根據不同的網絡層服務，傳輸層協(xié)議分為0-4五類。會話層：它利用傳輸層提供的端到端數據傳輸服務，具體實施服務請求者與服務提供者之間的通信，屬于進程間通信范疇。會話層的功能：a、會話連接到傳輸連接的映射°b、數據傳送。c、會話連接的恢復和釋放。d、會話管理。e、令牌管理。f、活動管理。表示層：目的是處理有關被傳送數據的表示問題。對通信雙方的計算機來說，一般有其自已的數據內部表示方式，表示層的任務是把發(fā)送方具有的內部格式結構編碼為適合傳輸的位流，然后在目的端將其解碼為所需的表示。表示層的功能：數據語法轉換、語法表示、表示連接管理、數據加密和數據壓縮。應用層：它是OSI/RM的最高層，是直接面向用戶的一層，是計算機網絡與最終用戶間的界面。目的是作為用戶使用OSI功能的唯一窗口。從功能劃分看，OSI的下面6層協(xié)議解決了支持網絡服務功能所需的通信和表示問題，而應用層則提供完成特定網絡服務功能所需的各種應用協(xié)議。應用進程借助于應用實體（AE）、使用協(xié)議和表示服務來交換信息。應用實體由一個用戶元素UE和一些應用服務元素組成。UE是于用戶有關的一組元素。4、其他網絡系統(tǒng)結構：ARPA網的體系結構：是一個成功的分組交換網，是世界上最早的廣域計算機網絡。由主機、接口信件處理機IMP、終端接口處理機TIP組成。書上第139業(yè)圖5.15中：虛線表示虛擬通信，實線表示實際通信。NetWare網的體系結構：傳輸介質層、互聯網層、傳輸層、應用層。（在NetWare網中要重點注意IPX協(xié)議、SPX協(xié)議。）NT的體系結構：NT網絡的基礎是網絡設備接口規(guī)范NDIS4.0設備驅動程序。NDIS定義了一個數據鏈路層接口，使多網絡層協(xié)議能在同一時間訪問同一網卡。NT中的傳輸協(xié)議：NWlink:是與NetWareIPX/SPX兼容的通信協(xié)議，通過NT中提供的網關程序，能訪問NetWare網絡上的資源。TCP/IP:是目前最完整、最普遍接受的通信協(xié)議標準，它可讓不同硬件結構、不同操作系統(tǒng)的計算機之間通信。NetBEUI:在小型網絡上是最快、最有效的通信協(xié)議，但沒有路由功能，在廣域網上效率較低°DLC：數據鏈路控制協(xié)議，讓NT計算機與大型計算機聯網，或連接網絡打印機、使用遠程啟動服務時必須安裝的協(xié)議。本章介紹計算機局域網體系結構、介質訪問控制方法，并詳細介紹以太網的發(fā)展及各種不同的以太網。最后介紹目前比較成熟運用的一些高速局域網技術。本章的難點是理解介質訪問控制方法?！耙蕴W”考核要求為“綜合應用”層次，其他為“領會”層次。（本章為次重點章節(jié)。）1、局域網概述：LAN,主要特征是短距離工作的網絡，特點：a、范圍有限，用戶個數有限，僅用于辦公室、工廠、學校等內部網絡°b、高傳輸速率和低誤碼率。c、傳輸介質較多，既可用通信線路（如電話線），又可用專門的線路（如同軸電纜，光纖，雙絞線等）。e、局域網側重共享信息的處理，廣域網側重共享位置準確無誤及傳輸的安全性。決定局域網特征的主要技術：連接各種設備的拓撲結構、數據傳輸形式、介質訪問控制方法。IEEE802標準：遵循ISO/OSI參考模型的原則，解決最低兩層：物理層和數據鏈路層的功能及與網絡層的接口服務、網際互聯有關的高層功能，但把數據鏈路層分為邏輯鏈路控制LLC子層、介質訪問控制MAC子層，使數據鏈路功能中與硬件有關的部分和硬件無關的部分分開，降低研制互聯不同類型物理傳輸接口數據設備的費用。IEEE802標準系列：IEEE802.1A概述和系統(tǒng)結構。IEEE802.1B網絡管理和網際互聯。IEEE802.2邏輯鏈路控制。IEEE802.3CSMA/CD總線訪問控制方法及物理層技術規(guī)范。IEEE802.4令牌總線訪問控制方法及物理層技術規(guī)范。IEEE802.5令牌環(huán)網訪問控制方法及物理層規(guī)范。IEEE802.6城域網訪問控制方法及物理層技術規(guī)范。IEEE802.7寬帶技術。IEEE802.8光纖技術。IEEE802.9綜合業(yè)務數字網（ISDN）技術。IEEE802.10局域網安全技術。IEEE802.11無線局域網。2、 介質訪問控制方法：本節(jié)介紹CSMA/CD、令牌總線、令牌環(huán)網三種常用的局域網的介質訪問控制方法。CSMA：即載波監(jiān)聽多路訪問技術。控制方案：先聽后發(fā)，工作站在每次發(fā)送前，先偵聽總線是否空閑，如發(fā)現已被占用，便推遲本次的發(fā)送，僅在總線空閑時，才發(fā)送信息。介質的最大利用率取決于幀的長度和傳播時間，與幀長成正比，與傳播時間成反比。三種退避算法：a、不堅持CSMA，發(fā)送信息前先偵聽總線，如果介質空閑則發(fā)送，介質是忙的，等待一段隨機時間重復上述步驟。b、1-堅持CSMA，如果介質空閑則發(fā)送，介質是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽，直到空閑，立即發(fā)送，如果發(fā)生沖突，則等待一段隨機時間重復上述步驟。c、P-堅持CSMA，是一種折衷的算法，如果介質空閑則以P的概率發(fā)送，而以（1-P）的概率延遲一個時間單位，如果介質是忙的，繼續(xù)監(jiān)聽直到空閑，重復第一步。在此算法中要注意P值的大小為N*P〈1，P值過小，通道利用率會大大降低，過大則沖突不可避免。CSMA/CD載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測:為提高總線的利用率的一種CSMA改進方案。方法：使各站點在發(fā)送信息時繼續(xù)監(jiān)聽介質，一旦檢測到沖突，就立即停止發(fā)送，并向總線發(fā)一串阻塞信號，通知總線上的各站點沖突已發(fā)生。二進制指數退避算法：重發(fā)時間均勻分布在0?TBEB之間，TBEB=2i-1（2a），a為端-端的傳輸延遲，i為重發(fā)次數。該式表明，重發(fā)延遲將隨著重發(fā)次數的增加而按指數規(guī)律迅速地延長。令牌環(huán)：令牌環(huán)網內設置一個令牌在循環(huán)傳送，任何站點僅在令牌通過該站，獲得令牌后，將令牌從空的標志該為滿的標志，接著才能將信息發(fā)到環(huán)路上。故令牌環(huán)在重負載時效率較高。令牌環(huán)采用分布式的優(yōu)先級調度算法來支持站點的優(yōu)先訪問，使用三個二進制位提供八級優(yōu)先級。令牌總線：在物理總線上建立一個邏輯環(huán)，每個站都有一個唯一的標識號，這些標識號都是有序的，每個站除記住自己的標識號外，還知道它的前站和后站的標識號，最后一個站號和第一個站號相連，這樣就形成了一個邏輯環(huán)。和令牌環(huán)一樣，在令牌總線中的站點只有獲得令牌才能發(fā)送信息。3、 以太網：以太網是最早的局域網，也是目前最常見、最具有代表性的局域網。它的核心思想是使用共享的公共傳輸信道，來源于夏威夷大學的ALOHA無線網絡。最早的以太網是由美國施樂公司（Xerox）建立的，其靈感來自“電磁輻射是可以通過發(fā)光的以太來傳播的”，這也是“以太網”的名字的由來。以太網逐步標準化后形成了802.3協(xié)議規(guī)范。（書表6.1以太網標準的發(fā)展，請注意各標準的傳輸速度、網段/長度、拓撲結構、介質）粗纜以太網10BASE-5：含義：10表示信號的傳輸速率為10Mb/s，BASE表示傳輸的是基帶信號。5表示每段電纜的最大長度為500m。網絡組成：網卡、中繼器、收發(fā)器、收發(fā)器電纜、粗纜（50歐姆、0.4英寸的同軸電纜）、N系列陰連接器、N系列桶型連接器、N系列端接器。5-4-3-2-1網絡標準：5-最多有5個網段且干線總長最大為2469m。4-最多連4個中繼器。3-其中3個干線段上連工作站，一個干線最多100個工作站，中繼器相當于一個工作站，干網的每一端均需50歐姆的端界器，其中一個必須接地。2-有兩個網段只用來擴長而不連任何工作站，1-由此組成一個局域網，工作站到收發(fā)器最大距離50m，收發(fā)器最小間距2.5m細纜以太網10BASE-2：與粗纜以太網比，連接站點不需要使用收發(fā)器，但干線的長度只有910m。網絡組成及網絡標準與粗纜以太網略有區(qū)別。細/粗同軸電纜混合網絡：使用的硬件與各自單獨進行網絡連接時所用的網絡硬件相同，只是需要一種細/粗同軸電纜轉換器。網絡最大長度：收發(fā)器為3Com情況下3.28X+Y<1000m，收發(fā)器為其他型號情況下：3.28X+Y<500m。（X為細纜的最大長度，Y為干線電纜的最大長度）雙絞線以太網10BASE-T：IEEE10Mb/s基帶雙絞線標準。網絡組成：網卡、集線器、雙絞線、分線模塊連接電纜。網絡標準：使用非屏蔽雙絞線，使用RJ-45連接器，1、2針用于發(fā)送，3、6針用于接收，從收發(fā)器到集線器的距離最大100m，無需使用網橋在網絡上連接最多1023個工作站。4、 高速網絡技術：交換式以太網：以常規(guī)以太網絡為基礎，為每個節(jié)點提供了專用的以太網連接，在網段上確保10Mb/s的傳輸性能。交換式以太網的優(yōu)點：a、交換式以太網保留現有以太網的基礎設施。b、以太網交換機具有各類廣泛的應用。c、以太網交換技術是基于以太網的，而以太網又早為人們所熟悉。缺點：交換機只能為每個端口提供10Mb/s的最大通信量。100BASE-T:快速以太網，將10Mb/s以太網經過改進后在100Mb/s下運行的一種快速以太網，因此也是一種共享介質技術。網絡標準：3-2-1規(guī)則，即1個高速共享網絡內，最多用2個高速集線器，兩集線器或交換機之間的電纜長度不超過5m，從集線器或交換機到工作站的非屏蔽雙絞線最長為100m。FDDI光纖分布式數據接口：采用光纖作傳輸介質、令牌訪問的方式、反向旋轉的雙環(huán)拓撲結構及100Mb/s的數據傳輸速率。采用多模光纖時，兩個節(jié)點最大距離為2km，支持500個站點，整個環(huán)長200km，若使用雙環(huán)，每個環(huán)最大距離為100km。ATM異步傳輸模式：基于信元的交換或交換訪問，利用固定長度的信元（53字節(jié)）在網絡上傳送信息。ATM技術特點：a、帶寬靈活可變。b、交換機對端點速率可適應性調整。c、固定長信元面向連接。d、無鏈路出錯控制和流控制。e、設備較昂貴，且標準未完全確定。千兆位以太網標準：允許以1000Mb/s的速度進行半雙工和全雙工操作;使用802.3以太網幀格式;使用CSMA/CD訪問方式;使用10BASE-T和100BASE-T技術。5、結構化布線：布線系統(tǒng)指在一個樓或樓群中的通信傳輸網絡,這個網絡連接所有的數字設備，并能連接語音等模擬信號設備。結構化布線是指建筑群內的線路布置標準化、簡單化，它是一套標準的集成化分布式布線系統(tǒng)。結構化布線系統(tǒng)組成：室外子系統(tǒng)、管理區(qū)子系統(tǒng)、垂直子系統(tǒng)、設備子系統(tǒng)、水平子系統(tǒng)及室內子系統(tǒng)六大部分。第7章網絡設備及工作原理本章為重點章節(jié)，考核要求均為“綜合應用”。介紹計算機網網絡中的各種網絡設備的性能和在網絡規(guī)劃時的合理選擇。要求綜合應用各類網絡互聯設備、路由選擇算法。1、網絡接口卡（NIC）：基本功能：與網絡程序（網絡操作系統(tǒng)）配合操作，控制網絡上信息的發(fā)送與接收。以太網卡的結構：發(fā)送和接收部件、發(fā)送和接收控制部件、載波檢測部件、曼徹斯特編碼/譯碼器、LAN管理部件、微處理器（目前大多數網卡上沒有）。在以太網中含有多個網站，每個都有一個6字節(jié)48位的地址，這是任一站區(qū)別于其它站的唯一標識，這種地址是所有網絡設備的物理地址，無論是網卡、交換機、路由器都具有唯一的物理地址。網卡的配置參數：中斷請求IRQ3,I/O地址300H，存儲器基地址（網卡的遠程引導ROM芯片映射到存儲區(qū)的起點）。網卡的接口類型：AUI接口為粗同軸電纜的接口；BNC接口為細同軸電纜；RJ-45接口為無屏蔽雙絞線的接口。網卡的選用：在服務器上使用PCI或EISA總線的智能型網卡，工作站上可用PCI或ISA總線的普通網卡，在筆記本電腦則用PCMCIA總線的網卡或并行接口的便攜式網卡。2、 網絡集線器（HUB）：HUB實質上是一個多口的中繼器，它工作在OSI參考模型的最低層物理層?；谄胀€器的網絡仍然屬于共享介質的局域網絡。集線器上一般有多個RJ-45插座可連接雙絞線，還有一個AUI粗纜接口和一個BNC細纜接口。通過Uplink接口可將HUB連到上一級網絡上。堆疊式集線器是通過一條高速鏈路將多個HUB串接在一起，提供大量的并列端口，以星型拓撲連接多個站點，其缺點是全網共享有限的帶寬。模塊化集線器：各個端口都有專用的帶寬，只在各個網段內共享帶寬，網段之間采用交換技術，從而減少沖突，提高通信效率，因此又稱為端口交換機。3、 以太網交換機：實質上是一個具有流量控制能力的多口的網橋，它工作在OSI參考模型的鏈路層，主要功能是解決共享介質網絡的網段微化，即碰撞域的分割問題。交換機的每個端口都提供專用的帶寬，它把每個端口所連接的網站分割為獨立的LAN，每個LAN成為一個獨立的沖突域。交換機還是一種存儲轉發(fā)設備，通過直通方式、無碎片直通方式、存儲轉發(fā)方式來發(fā)送信息。沖突域是一個確保嚴格遵守CSMA/CD協(xié)議而不能超越的時間概念，這個時間由信號傳輸過程中各種設備的傳輸延遲所組成：（DTE延遲+MAC延遲+中繼器延遲+電纜延遲）。4、 以網絡互聯設備：互聯設備的作用OSI層次互聯設備作用尋址功能物理層中繼器、集線器在電纜段間復制比特，放大電信號，擴展網絡長度。無地址數據鏈路層網橋、交換機在LAN之間對存儲轉發(fā)數據鏈路幀。MAC地址網絡層路由器在異型網絡間存儲轉發(fā)分組。網絡地址傳輸層及以上網關在第四層或第四層以上實現不同網絡體系間互聯接口。網橋：工作在數據鏈路層，在兩個局域網段之間存儲、轉發(fā)數據鏈路幀。它把兩個物理網絡連接成一個邏輯網絡。網橋的功能：實現不同類型的LAN互聯、利用網橋可以實現大范圍局域網的互聯、利用網橋可以隔離錯誤幀、網橋可使各個LAN段內部信息包不會廣播到另一個LAN段，可進一步提高網絡的安全性。內橋（內部橋）：駐留于文件服務器中作為文件服務器的一部分來運行。也可以運行在一臺專用的計算機中。外橋:外部橋）：通過專用硬件和固化軟件來實現橋接功能。優(yōu)點是從一個網絡轉發(fā)到另一個網絡的數據包全由硬件來完成。網橋的路徑選擇方法：a、透明網橋：具有學習、過濾、幀轉發(fā)等功能。當開啟透明網橋的電源時，它根據源地址學習，建立一個地址選擇表，根據目標地址轉發(fā)，并實現過濾，同時為避免發(fā)生環(huán)路問題而采用生成樹算法。過程可簡述為：學習源地址，過濾本網段幀，轉發(fā)異網段幀，廣播未知幀。生成樹算法：目標是提高網絡循環(huán)連接的可用性，同時消除網絡循環(huán)連接帶來的破壞性;理論依據:對于任意一個由節(jié)點和連接節(jié)點對的邊組成的連通圖，就會構成一棵由邊組成的生成樹，生成樹保持了原圖的連通性，但并不增加循環(huán)。（生成樹計算過程可結合書194頁圖7.12和圖7.13理解°）b、源路由網橋：不具備自學習功能，假定所有由源到目標的路由存放在網絡上傳輸的所有LAN與LAN之間的數據幀中。c、源路由透明網橋：組合透明網橋和源路由網橋算法的混合網橋。路由器：工作在網絡層，它把網關、橋接、交換技術集于一體，其最突出的特性是能將不同協(xié)議的網絡視為子網而互聯，更能跨越WAN將遠程LAN互聯成大網。它與網橋的根本區(qū)別是：它是面向協(xié)議的設備，能夠識別網絡層地址，而網橋只能識別鏈路層地址或稱MAC地址。故路由器的功能為：在網絡間截獲發(fā)送到遠地網絡段的網絡層數據報文并轉發(fā)、為不同網絡之間的擁護提供最佳的通信路徑、子網隔離，抑制廣播風暴、生成和維護路由表、可進行數據包格式轉換，實現不同協(xié)議。路由器的路由選擇算法：目的是為網絡層數據報文選擇一條通向目的主機的最佳路徑。（請結合書200頁圖7.17理解基于路由表的靜態(tài)路由選擇算法。）網關：是網絡層以上的互聯設備的總稱，通常由軟件來實現，在網絡層或以上實現不同體系的網絡互聯。網絡互聯設備的選擇：對網絡互聯設備的選擇要視設備的具體特點與網絡的性能而定。如中繼器、集線器主要用于擴展網絡的距離，但受MAC定時特性的限制。網橋用于連接兩個相同體系的網絡。用路由器連接的網絡仍保持各自的網絡地址。網關用于連接不同體系結構的網絡。5、 調制解調器：利用現有的模擬電話線路實現數字數據的傳輸。調制方式有：調幅AM、調頻FM、調相PM三種。數字調制信號被稱為鍵控信號，由此數字調制又形成振幅鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控三種基本方式。調制解調器的功能：a、差錯控制協(xié)議，是為了克服線路傳輸中出現的數據差錯，實現調制解調器至遠端調制解調器的無差錯數據傳送。常用的有V.42協(xié)議和MNP協(xié)議。b、數據壓縮協(xié)議，是為了提高線路傳輸中的數據吞吐率，是數據文件更快地傳送至對方。在實際中的壓縮率與文件類型有關，壓縮率從大到小依次為文本文件、數據庫文件、二進制可執(zhí)行文件，平均壓縮率為2.3:1，只適用于異步數據傳輸。c、流量控制，分為軟流控和硬流控。軟流控使用控制字符XON和XOFF。硬流控是通過DTE/DCE接口控制線CTS或RTS來相互指示暫?；蚶^續(xù)發(fā)送數據。56Kb/s調制解調器技術是一種非對稱的工作方式，即上行（發(fā)送數據）的速率為28.8Kb/s或33.6Kb/s，下行（接收數據）可以實現56Kb/s。要在服務器端的調制解調器和客戶端的MODEM之間建立56Kb/s連接，必須滿足：一是服務器端的MODEM必須與PSTN實現數字干線連接，二是服務器的MODEM和客戶的MODEM均需支持56Kb/s技術。6、 遠程訪問網絡和遠程訪問服務器：遠程訪問網絡可分為客戶端和服務器端?？蛻舳酥饕蒑ODEM和相應的軟件組成，服務器端由MODEMPOOL和遠程訪問服務器及相應的軟件組成。建立遠程訪問有兩種方法：一是使用軟件型的遠程訪問服務器，例如NT的RAS。二是使用硬件型的遠程訪問服務器來建立遠程訪問網絡。前者價格便宜，但性能低，可靠性差；后者正相反，可靠性高，運行穩(wěn)定，但價格較高。第八章網絡互聯及建網技術本章為重點章節(jié)，考核要求均為“簡單應用”。介紹各種不同網絡的互聯技術，以及利用公共數據通信網絡的接入技術。要求重點掌握公共數據通信網絡的接入方案和實現成本。1、 網絡互聯的基本概念及方法：網間互聯的復雜性取決于要互聯的網的幀、分組、報文和協(xié)議的差異程度。一般LAN-LAN互聯由于在傳輸層以下，大多采用中繼器和橋。網橋工作在數據鏈路層，透明網橋用于同種類型的LAN的互聯，改變封裝的網橋有能力改變每種通信協(xié)議所規(guī)定的數據包的封裝。交換式集線器工作在數據鏈路層，它除普通集線器的功能外，還能以高的數據速率實現不同類型的LAN的互聯；而LAN-WAN互聯主要是擴大數據通信網的連通范圍，由于協(xié)議差異很大，一般采用路由器，并且可以利用公共傳輸系統(tǒng)聯網。2、 公共傳輸系統(tǒng)：從用戶角度看，公共傳輸系統(tǒng)主要提供：電路交換服務、分組交換服務、租用線路或專線服務三種通信服務。常見的公共傳輸系統(tǒng)如下：PSTN、ISDN、N-ISDN、B-ISDN、X.25、F.R.、SMDS、SDH、ATM。其中X.25、F.R.、SMDS、B-ISDN屬于包交換網絡。3、 公共電話交換網PSTN：它是以模擬技術為基礎的電路交換網絡，因此兩個站點經PSTN通信時，中間必須經雙方Modem實現數/模信號的轉換，特點：廉價，但帶寬有限，中間沒有存儲轉發(fā)功能，難以實現變速傳輸。常通過a、借用普通撥號電話線，b、租用一條電話線，c、經普通撥號或租用專用電話線方式經PSTN轉接入公共分組交換網三種方式聯網。4、 多兆位數據交換服務SMDS：是基于城域網MAN協(xié)議的包交換公共數據網絡，它和ATM一樣都是同類高速包交換協(xié)議。SMDS設備和用戶設備之間的接口協(xié)議為SIP，SIP是基于IEEE802.6定義的分布式隊列雙總線（DQDB）標準的協(xié)議°MANJ介于WAN和LAN之間，但采用LAN技術。DQDB是MAN的使用標準，即基于DQDB的SIP定義了一種介質訪問控制（MAC）方法。DQDB是雙總線結構，A和B兩條總線分別支持兩個相反方向且獨立操作的通信，使客戶前端設備（CPE）接入雙總線后可實現全雙工通信。5、 綜合業(yè)務數字網ISDN：特點是用戶經由一個標準的用戶網絡接口可享用各種類型的網絡服務。ISDN將網絡分為用戶網絡、接入網絡、核心網絡°ISDN定義了R、S、T、U四個參考點來描述個設備間連接的接口：“參考點T”用于標志用戶設備和ISDN網絡設備之間的接口，在參考點T的一邊為用戶設備，另一邊為ISDN網絡設備。以“T”為標志的接口稱為：數字位管道，ISDN交換系統(tǒng)以時分復用技術經過一個雙向數字管道與用戶互傳比特流信息。ISDN網絡終止于網絡終結設備NT1。ISDN把用戶設備分為兩類：一類是專用的ISDN終端設備，稱為TE1，可經數字管道直接接入ISDN；另一類非ISDN終端設備稱為TE2，需經ISDN適配器TA適配后接入IDSN。ISDN為用戶提供兩類速率的接口：一類為基本速率接口BR1，2B+D，B通道只有物理協(xié)議，用于進行用戶數據的透明傳輸，速率為64Kb/s；D通道用于傳輸信令，具有三層協(xié)議，速率為16Kb/s。另一類為主速率接口PRI，主速借口按國家或地區(qū)不同分為23B+D和30B+D，在PRI中D通道速率為64Kb/s。6、 DDN數字數據網：是一種利用數字信道提供數據信號傳輸的數據傳輸網，也是面向所有專線或專網用戶的基礎電信網。DDN網的特點：傳輸速率高、質量好、距離遠、多協(xié)議支持、安全可靠、費用低廉。DDN提供的業(yè)務有專用電路、幀中繼、壓縮話音/G3傳真業(yè)務、虛擬專用網。DDN接入方式非常豐富，常用的有：二線模擬傳輸方式、二線（四線）頻帶調制解調器傳輸方式、2B+D數據終端單元（DTU）傳輸方式等等。DDN與X.25的比較DDNX.25不具備交換功能。分組交換網。是一個全透明的數據網絡。本生有三層協(xié)議，只對系統(tǒng)高層協(xié)議透明。提供點對點的非交換型的為用戶獨占的永久型虛電路。用呼叫建立臨時虛電路。在用戶速率小于64Kb/s時采用子速率復用技術；在用戶速率大于64Kb/s時采用時分復用技術。具有協(xié)議轉換、速度匹配等功能。按固定月租收費。按通信字節(jié)收費。7、 X.25分組交換網：X.25是在公用數據網上以分組方式工作的數據終端設備DTE和數據電路端接設備DCE之間的接口，DTE和DCE之間通過單個物理鏈路連接，實現點對點的交互方式。在單個物理鏈路上可復用多條邏輯信道（即虛電路），使一個DTE接口接入X.25網后可與一個或多個遠程DTE同時互聯，實現全雙工的信息交換。X.25網的特點：網內個節(jié)點具有存儲轉發(fā)能力，能接入不同類型的用戶設備、可靠性高、多路復用、流量控制和擁塞控制、點對點協(xié)議（不支持廣播）、支持多種協(xié)議，可與其他公用網互聯。X.25接入：a、在大規(guī)模、多協(xié)議網絡中，采用路由器和網關同時連接X.25和本地局域網。b、在中小規(guī)模協(xié)議較少的網絡中，采用一臺PC機做為路由器。c、使用分組裝拆設備PDA。8、 幀中繼的應用：幀中繼是在X.25基礎上，簡化了差錯控制、流量控制和路由選擇功能，著眼于數據的快速傳輸以提高網絡的吞吐量，而形成的一種新型的交換技術。因此幀中繼為原X.25用戶提供性能更高或范圍更廣的業(yè)務，另外，幀中繼也可基于DDN網等平臺上實現。幀中繼和X.25的異同點幀中繼X.25著眼于數據的快速傳輸，最大程度地提高網絡吞吐量。強調網絡內數據傳輸的可靠性。只有物理層和數據鏈路層，省去了X.25的分組層，把分組層的一些功能取消或削弱后合并在數據鏈路層。分為物理層、數據鏈路層、分組層。非確認性型的網絡，只在源端點DTE和終端點DTE之間進行確認和重發(fā)，在網絡接口及網內個節(jié)點間只檢錯，有錯就將其拋棄。確認型的網絡，在分組層對報文進行分組和重組以及節(jié)點間都有確認重發(fā)。沒有提供透明的、對每條虛電路都實行的流量控制機制。在數據鏈路層和分組層都設置流量控制機制。只支持永久虛電路PVC。既支持永久虛電路，也支持呼叫虛電路。都是peer-peer（對等層）式的點對點交換網絡。在DTE與DCE間單一的物理鏈路上復用多條邏輯信道（即虛電路）。第9章因特網與TCP/IP協(xié)議本章為次重點章節(jié)，其中TCP/IP體系結構的網絡接口層協(xié)議、應用層協(xié)議、因特網服務資源考核要求均為“簡單應用”。本章介紹因特網的TCP/IP體系結構、因特網的接入方式、因特網的服務資源等。要求重點掌握TCP/IP協(xié)議族。1、 概述：TCP/IP協(xié)議族是因特網的核心。TCP/IP體系結構是專門用來描述TCP/IP協(xié)議族的，從低到高共有五層：物理層、網絡接口層、網絡互聯層、傳輸層、應用層。?應用層：包含了所有的高層協(xié)議，如FTP、TELNET、DNS、SMTP等。?傳輸層：負責在源主機和目的主機的應用程序之間提供端端的數據傳輸服務，主要有傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數據報協(xié)議UDP。?網絡互聯層：負責將數據報獨立地從信息源送到信宿，主要解決路由選擇、阻塞控制、網絡互聯等問題，主要有互聯網協(xié)議IP。?網絡接口層：負責將IP數據報封裝成適合在物理網絡上傳輸地幀格式并傳輸，或將從物理網絡接收到地幀解封，取出IP數據報交給上層地網絡互聯層。?物理層：只要能傳輸IP數據報，允許任何協(xié)議。2、 網絡接口層協(xié)議：SLIP的全稱是SerialLineIP。它是一種在串行線路上對IP數據報進行封裝的簡單形式。在IP數據報以一個稱作END（0xc0）的特殊字符結束。同時，為了防止數據報到來之前的線路噪聲被當成數據報內容，大多數實現在數據報的開始處也傳一個END字符。如果IP報文中某個字符為END，那么就要連續(xù)傳輸兩個字節(jié)0xdb,0xdc來取代它。0xdb這個特殊字符被稱作SLIP的ESC字符，但是它的值與ASCII碼的ESC字符（0x1b）不同。如果IP報文中某個字符為SLIP的ESC字符，那么就要連續(xù)傳輸兩個字節(jié)0xdb,0xdd來取代它。SLIP是一種簡單的幀封裝方法，還有一些值得一提的缺陷：1.每一端必須知道對方的IP地址。沒有辦法把本端的IP地址通知給另一端。2.數據幀中沒有類型字段（類似于以太網中的類型字段）。如果一條串行線路用于SLIP，那么它不能同時使用其他協(xié)議。3.SLIP沒有在數據幀中加上檢驗和（類似于以太網中的CRC字段）。如果SLIP傳輸的報文被線路噪聲影響而發(fā)生錯誤，只能通過上層協(xié)議來發(fā)現。（另一種方法是，新型的調制解調器可以檢測并糾正錯誤報文。）這樣，上層協(xié)議提供某種形式的CRC就顯得很重要。PPP，點對點通信協(xié)議修改了SLIP協(xié)議中的所有缺陷。PPP包括以下三個部分：1.在串行通信線路上組幀的方法。PPP既支持數據為8位和無奇偶檢驗的異步模式（如大多數計算機上都普遍存在的串行接口），還支持面向比特的同步鏈接。2.建立、配置及測試數據鏈路的鏈路控制協(xié)議（LCP:LinkControlProtocol）。它允許通信雙方進行協(xié)商，以確定不同的選項。3.針對不同網絡層協(xié)議的網絡控制協(xié)議（NCP:NetworkControlProtocol）體系。PPP數據幀的格式看上去很像ISO的HDLC（高層數據鏈路控制）標準。每一幀都以標志字符0x7e開始和結束。緊接著是一個地址字節(jié)，值始終是0xff，然后是一個值為0x03的控制字節(jié)。接下來是協(xié)議字段，類似于以太網中類型字段的功能。當它的值為0x0021時表示信息字段是一個IP數據報，值為0xc021時表示信息字段是鏈路控制數據，值為0x8021時表示信息字段是網絡控制數據。CRC字段（或FCS，幀校驗序列）是一個循環(huán)冗余檢驗碼，以檢測數據幀中的錯誤。由于標志字符的值是0x7e，因此當該字符出現在信息字段中時，PPP需要對它進行轉義。在同步鏈路中，該過程是通過一種稱作比特填充（bitstuffing）的硬件技術來完成的。在異步鏈路中，特殊字符0x7d用作轉義字符。因特網地接入方式：終端方式、SLIP/PPP方式、DDN專線、代理服務器方式、其他通信線路入網。（各種接入方式的比較請參見書上243頁表9.1）3、網絡互聯層協(xié)議：IP協(xié)議：實現的是不可靠無連接的數據報服務，它是TCP/IP協(xié)議族的核心，傳輸層上的數據信息和網絡層上的控制信息都以IP數據報的形式傳輸。在Ipv4中，IP地址由四個八位域（叫作octets）組成。Octets被點號分開代表在0到達55范圍內的十進制數字。用二進制格式時共有32位組成，為了方便記憶，用點號每八位一分割，稱為點分十進制。因為TCP/IP網絡是為大規(guī)模的互連網絡設計的，所以不能用全部的32位來表示網絡上主機的地址。用IP地址的一部分來標識網絡，剩下的部分標識其中的網絡設備。IP地址中用來標識設備所在網絡的部分叫做網絡ID，標識網絡設備的部分叫做主機ID。這些ID包含在同一個IP地址之中。Internet組織定義了5種IP地址類，以容納不同大小的網絡。A類地址用于主機數目非常多的網絡。A類地址的最高位為0，接下來的7位完成網絡ID，剩余的24位二進制位代表主機ID。A類地址允許126個網絡，每個網絡大約一千七百萬臺主機；第一個八位體是1~126。127是一個特殊的網絡ID，是用來檢查，TCP/IP協(xié)議工作狀態(tài)。B類地址用于中型到大型的網絡。B類地址的最高位為10，接下來的14位完成網絡ID，剩余的14位二進制位代表主機IDoB類地址允許16384個網絡，每個網絡大約65000臺主機;第一個八位體是128~191oC類地址用于小型本地網絡。C類地址的最高位為110，接下來的21位完成網絡ID，剩余的8位二進制位代表主機ID。C類地址允許大約二百萬個網絡，每個網絡有254臺主機；第一個八位體是192~223。D類地址用于多重廣播組。一個多重廣播組可能包括1臺或更多主機，或根本沒有。D類地址的最高位為1110;第一個八位體是224~239。剩余的位設計客戶機參加的特定組。在多重廣播操作中沒有網絡或主機位，數據包將傳送到網絡中選定的主機子集中。只有注冊了多重廣播地址的主機才能接收到數據包。Microsoft支持D類地址，用于應用程序將多重廣播數據發(fā)送到網絡間的主機上，包括WINS和MicrosoftNetShow。E類是一個通常不用的實驗性地址：它保留作為以后使用。E類地址的最高四位通常為11110；第一個八位體是240~247。248~254無規(guī)定。子網是一個邏輯概念，子網中的各主機的NetID是相同的。網段是一個物理概念，是指在物理上獨立的一段網絡。子網與網段之間，可以是多對多的關系。劃分子網（subnetworking）的好處：a、混合使用多種技術，如以太網和令牌網。b、克服已有技術的缺陷，如超過每段中最大主機數目。c、通過對交通重定向和減少廣播來減少網絡阻塞。子網掩碼：將IP地址的各位，NetID全改為1，HostID全改為0，則是子網掩碼。與IP地址進行“與”或“and”運算，用來分辯網絡ID和主機IDo標準子網掩碼：A類：B類：C類：IP路由選擇：IP搜索路由表的幾個步驟：1.搜索匹配的主機地址（即網絡標識和主機標識都相同）；2.如果1不成功，搜索匹配的網絡地址；3.如果2不成功，搜索路由表中目的地址為“默認”的表項。地址解析協(xié)議（ARP）：地址解析協(xié)議是一個位于IP協(xié)議中的低層協(xié)議。它把IP地址解析成MAC地址。當一個基于TCP/IP的應用程序需要從一臺主機發(fā)送數據給另一臺主機時，它把信息分割并且封裝成包，附加上目的主機的IP地址。然后尋找IP地址到實際MAC地址的映射。當ARP找到了MAC地址后，它就把這個信息傳給IP，由IP把包發(fā)送出去。ICMP協(xié)議：ICMP經常被認為是IP層的一個組成部分。它傳遞錯誤信息以及其它詢問信息。ICMP報文通常被IP層或更高層協(xié)議（TCP或UDP）使用。一些ICMP報文把差錯信息返回給用戶進程。ICMP信息是在IP數據報內部被傳輸的。當發(fā)送一份ICMP差錯報文時，報文始終包含IP的首部和產生ICMP差錯報文的IP數據報的前8個字節(jié)。這樣，接收ICMP差錯報文的模塊就會把它與某個特定的協(xié)議（根據IP數據報首部中的協(xié)議字段來判斷）和用戶進程（根據包含在IP數據報前8個字節(jié)中的TCP或UDP報文首部中的TCP或UDP端口號來判斷）聯系起來。4、傳輸層協(xié)議：主要有兩個協(xié)議：UDP協(xié)議和TCP協(xié)議。UDP（UserDatagramProtocol）:提供無連接的通信，并不保證數據包被發(fā)送到。典型的即時傳輸少量數據的應用程序使用UDP。UDP是一個簡單的面向數據報的運輸層協(xié)議：進程的每個輸出操作都正好產生一個UDP數據報，并組裝成一份待發(fā)送的IP數據報。這與面向流字符的協(xié)議不同，如TCP，應用程序產生的全體數據與真正發(fā)送的單個IP數據報可能沒有什么聯系。UDP不提供可靠性：它把應用程序傳給IP層的數據發(fā)送出去，但是并不保證它們能到達目的地。端口號表示發(fā)送進程和接收進程。UDP長度字段指的是UDP首部和UDP數據的字節(jié)長度。該字段的最小值為8字節(jié)。（發(fā)送一份0字節(jié)的UDP數據報是OK。）這個UDP長度是有冗余的。IP數據報長度指的是數據報全長，因此UDP數據報長度是全長減去IP首部的長度（該值在首部長度字段中指定）。UDP報頭格式報頭字段名位數說明源端口號16發(fā)送主機的UDP端口目的端口號16目標主機的UDP端口消息長度16UDP消息的長度校驗和16驗證報頭是否損壞TCP（TransmissionControlProtocol）:為典型的傳輸大量數據或需要接收數據許可的應用程序提供連接定向和可靠的通信。由于TCP連接是一個全雙工的數據通道，一個連接的關閉必須由通信雙方共同完成。當通信的一方沒有數據需要發(fā)送給對方時，可以使用FIN段向對方發(fā)送關閉連接請求。這時，它雖然不再發(fā)送數據，但并不排斥在這個連接上繼續(xù)接收數據。只有當通信的對方也遞交了關閉連的請求后，這個TCP連接才會完全關閉。在關閉連接時，既可以由一方發(fā)起而另一方響應，也可以雙方同時發(fā)起。無論怎樣，收到關閉連接請求的一方必須使用ACK段給予確認。實際上，TCP連接的關閉過程也是一個三次握手的過程。滑動窗口：是兩臺主機間傳送數據時的緩沖區(qū)。每臺TCP/IP主機支持兩個滑動窗口：一個用于接收數據，另一個用于發(fā)送數據。窗口尺寸表示計算機可能緩沖的數據量大小。當TCP從應用層中接收數據時，數據們于Send窗口。TCP將一個帶序列號的報頭加入數據包并將其交給IP，由IP將它發(fā)送到目標主機。當每一個數據包傳送時，源主機設置重發(fā)計時器（描述在重新發(fā)送數據包之前將等待ACK的時間）。在Send窗口中有每一個數據包的備份，直到收到ACK。當數據包到達服務器Receive窗口，它們按照序列號放置。當接收到連續(xù)的段時就向源主機發(fā)送一個關于數據的認可（ACK），其中帶有當前窗口尺寸。一旦源主機接收到認可，Send窗口將由已獲得認可的數據滑動到等待發(fā)送的數據。如果有重發(fā)計時器設定的時間內，源主機沒有接收到對現存數據的認可，數據將重新傳送。重發(fā)數據包將加重網絡和源主機的負擔。如果Receive窗口接收數據包的順序錯亂，那么將強制啟動，延遲發(fā)送認可。TCP段頭結構報頭字段名位數說明源端口號16本地通信端口，支持TCP的多路復用機制目的端口號16遠地通信端口，支持TCP的多路復用機制序號（SEQ）32數據段第一個數據字節(jié)的序號（除含有SYN的段外）；SYN段的SYN序號（建立本次連接的初始序號）確認號（ACK）32表示本地希望接收的下一個數據字節(jié)的序號數據偏移32指出該段中數據的超始位置（以32位為單位）控制字段URG1緊急指針字段有效標志，即該段中攜帶緊急數據控制字段ACK1確認號字段有效標志控制字段PUSH1PUSH操作的標志控制字段RST1要求異常終止通信連接的標志控制字段SYN1建立同步連接的標志控制字段FIN1本地數據發(fā)送已結束，終止連接的標志窗口16本地接收窗口尺寸，即本地接收緩沖區(qū)大小校驗和16包括TCP報頭和數據在內的校驗和緊急指針16從段序號開始的正向位移，指向緊急數據的最后一個字節(jié)選項可變提供任選的服務填充可變保證TCP報頭以32位為邊界對齊第10章網絡操作系統(tǒng)和網絡管理本章介紹各種網絡操作系統(tǒng)的分類及各自的特點。本章考核要求為“領會”層次。通過分析WindowsNT，重點掌握網絡操作系統(tǒng)體系結構及實現方法。1、 概述：網絡操作系統(tǒng)是網絡用戶和計算機網絡的接口，它管理計算機的硬件和軟件資源，為用戶提供各種網絡服務。網絡操作系統(tǒng)分集中式、客戶/服務器模式、對等式。網絡操作系統(tǒng)除具有一般操作系統(tǒng)的特征外，還有以下特征：?與硬件無關，可運行于不同的網絡硬件上。?可連接廣域網。?多種客戶端支持。?目錄服務。?以單一邏輯方式訪問可能位于全球范圍內的所有網絡服務和資源。?多用戶支持。?網絡管理。2、 當前流行的網絡操作系統(tǒng)：VINES操作系統(tǒng)：是一種基于UNIXSystemV，支持多用戶多任務，底層支持各種通信協(xié)議的操作系統(tǒng)。系統(tǒng)由工作站和服務器兩個模塊組成。主要特點：安裝簡單，管理容易；采用StreetTalk全局命名服務；聯網能力強，網絡目錄服務功能強大。NFS操作系統(tǒng)：提供了在異種機、異種操作系統(tǒng)的網絡環(huán)境下共享文件的簡單方法。它是基于Client/Server模式的。主要特點：提供透明文件訪問及文件傳送；容易擴充；可靠性高；配置靈活。WindowsNT:是具有搶先式多任務、多線程調度能力并可支持文件、打印、信息傳遞與應用服務的多用途的32位操作系統(tǒng)。主要特點：能實現各種商務解決方案；支持多種服務器平臺；支持SMP對稱多處理；各種安全和先進的容錯功能，保證信息的完整性和有效性。缺點是：文件服務功能不如Netware強大，占用服務器資源多。Nerware:主要特點：具有高性能的文件系統(tǒng)；可靠性高；良好的權限管理，安全保密度高；開放性好；NDS服務為大型應用提供可能。缺點：在其上運行的軟件均需設計為可加載模塊方式NLM，而NLM方式編程較困難；另外,Netware操作系統(tǒng)只能運行在IntelX86的PC服務器上。3、 網絡操作系統(tǒng)的實現實例：常見的系統(tǒng)模型有：整體式、分層式、客戶/服務器結構。所有三種模型都把操作系統(tǒng)任務至少劃分為兩類：用戶模式、內核模式。內核是操作系統(tǒng)最底層的核心部分。以內核模式運行的代碼可以訪問系統(tǒng)硬件和系統(tǒng)數據。為保護操作系統(tǒng)和保存的數據，只有某些代碼才允許以內核模式運行，而所有其他的代碼都以用戶方式運行。在整體式操作系統(tǒng)中，許多過程都被嵌入系統(tǒng)中，每個過程可以調用另外的過程，它們之間相互傳遞消息。而在分層系統(tǒng)中過程之間不能直接進行直接進行傳送，數據的發(fā)送必須通過樹形的層次結構，只能向更低層發(fā)送，不能向上傳遞?？蛻?服務器模式的思想是：把操作系統(tǒng)分成若干進程，其中每個進程實現單個的一套服務。每個服務器運行在用戶態(tài)，執(zhí)行一個循環(huán)，檢查是否有客戶已請求該項服務。當客戶發(fā)送一個消息給服務器來請求一項服務時，運行在核心態(tài)的操作系統(tǒng)內核把消息傳給服務器；該服務器執(zhí)行操作；內核用另一種消息把結果返回給客戶。WindowsNT的結構采用了層次模型和客戶/服務器兩種模型。NT的核心部分采用客戶/服務器模型，只要提供應用程序設計接口API和通常認為是操作系統(tǒng)環(huán)境的一些工具。層次操作系統(tǒng)模型在NT執(zhí)行系統(tǒng)的I/O系統(tǒng)中起作用。為解決二進制兼容性問題，NT使用了環(huán)境子系統(tǒng)的方法。環(huán)境子系統(tǒng)的工作是接管CPU或操作系統(tǒng)的每個二進制代碼請求，將它們轉換為NT能夠成功執(zhí)行的相應指令。環(huán)境子系統(tǒng)實際是一個程序，稱為虛擬機器，讓應用程序感覺好象是運行在自己的機器上。NT的核心態(tài)程序模塊：?對象管理程序：NT使用所謂的“對象”作為基本的操作元素，作為用戶模式和內核模式之間進行交互的單元。?虛擬內存管理程序：NT使用硬盤空間模擬RAM空間供應用程序使用，虛擬內存管理每個進程可能申請的虛擬內存，并防止進程覆蓋磁盤上的其他虛擬內存“頁”。?進程管理程序。?本地過程調用工具：主要任務是為屬于各自進程的兩個線程提供一個通信連接。安全引用監(jiān)控程序：NT中的所有進程都給定一個訪問標志，其中包含一系列的許可權。安全引用監(jiān)控程序和對象管理程序并行工作，以確保對象不被非法用戶訪問。I/O管理程序。?內核：NT的內核屬于“微內核”。內核主要工作是調度和分配線程和進程，處理各種中斷，還同步多個CPU以及在斷電時進行準備并重新啟動系統(tǒng)。?硬件抽象層HAL：NT讓硬件盡可能遠離操作系統(tǒng)。不僅使用設備驅動程序，而且用硬件抽象層替換了負責與硬件交互的操作系統(tǒng)層。4、網絡管理系統(tǒng)：網絡管理系統(tǒng)的主要功能是維護網絡正常高效率的運行，能及時檢測網絡出現的故障并進行處理，能通過監(jiān)測分析運行狀況而估價系統(tǒng)性能，通過網絡的配置協(xié)調更有效地利用網絡資源。常見的有兩種“網絡管理系統(tǒng)”標準：一、ISO推薦的OSI中的“網絡