全套課件-計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用

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計算機通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

第1章計算機通信網(wǎng)絡(luò)概論

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本章從整體方面認(rèn)識計算機通信網(wǎng)絡(luò)。通過本章的學(xué)習(xí)，應(yīng)掌握以下內(nèi)容：1.計算機通信網(wǎng)絡(luò)的定義、功能2.計算機通信網(wǎng)絡(luò)的分類3.計算機通信網(wǎng)絡(luò)的組成4.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)【本章目標(biāo)】4【本章要點】1計算機通信網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展2計算機通信網(wǎng)絡(luò)的分類3計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成與主要設(shè)備4計算機通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

51.1計算機通信網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展

1.1.1計算機通信網(wǎng)絡(luò)的定義1.1.2計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展6計算機通信網(wǎng)絡(luò)定義：將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設(shè)備及傳輸媒體互連起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)計算機間的信息傳輸與交換的系統(tǒng)，稱之為計算機通信網(wǎng)絡(luò)。簡單地說，計算機通信網(wǎng)絡(luò)是指實現(xiàn)計算機與計算機之間互連與通信的網(wǎng)絡(luò)。什么叫計算機通信網(wǎng)絡(luò)7

幾個相關(guān)的定義計算機通信定義：（數(shù)字）計算機之間的通信。數(shù)據(jù)通信定義：數(shù)字計算機或其他數(shù)字終端裝置之間的通信。計算機網(wǎng)絡(luò)：是指以共享資源為目的,利用通信手段把地域上相對分散的若干獨立的計算機系統(tǒng)、終端設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備連接起來，并在協(xié)議的控制下進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。8計算機通信網(wǎng)絡(luò)與計算機網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別？將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設(shè)備及傳輸媒體互連起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)計算機間的信息傳輸與交換的系統(tǒng)，稱之為計算機通信網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)是指以共享資源為目的,利用通信手段把地域上相對分散的若干獨立的計算機系統(tǒng)、終端設(shè)備和數(shù)據(jù)設(shè)備連接起來，并在協(xié)議的控制下進行數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)。9計算機通信網(wǎng)絡(luò)的功能（1）實現(xiàn)資源共享（2）突破地域界限（3）增加可靠性（4）提高處理能力（5）進行數(shù)據(jù)通信10計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展11計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展12計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展13計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展14計算機通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢（1）開放性方向發(fā)展（2）一體化方向發(fā)展（3）多媒體網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展（4）高效、安全的網(wǎng)絡(luò)管理方向發(fā)展（5）智能化網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展151.2計算機通信網(wǎng)絡(luò)的分類1.2.1按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1.2.2按地域范圍分類1.2.3按傳輸技術(shù)分類1.2.4按傳輸介質(zhì)分類161.2.1按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類（1）總線拓?fù)洌˙usTopology）結(jié)構(gòu)（2）環(huán)型拓?fù)洌≧ingTopology）結(jié)構(gòu)（3）星型拓?fù)洌⊿tarTopology）結(jié)構(gòu)（4）網(wǎng)狀拓?fù)洌∟etTopology）結(jié)構(gòu)17總線拓?fù)洌˙usTopology）結(jié)構(gòu)18環(huán)型拓?fù)浜托切屯負(fù)?9網(wǎng)狀拓?fù)洌∟etTopology）201.2.2按地域范圍分類局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）21廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關(guān)系城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)……221.2.3按傳輸技術(shù)分類廣播網(wǎng)絡(luò)點到點網(wǎng)絡(luò)231.2.4按傳輸介質(zhì)分類（1）有線網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)指采用同軸電纜、雙絞線、光纖等有線介質(zhì)來連接的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。（2）無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)采用微波、紅外線、無線電等電磁波作為傳輸介質(zhì)。由于無線網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)方式靈活方便，不受地理因素影響，因此是一種很有前途的組網(wǎng)方式。目前無線通信系統(tǒng)主要有：低功率的無繩電話系統(tǒng)、模擬蜂窩系統(tǒng)、數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、移動衛(wèi)星系統(tǒng)、無線LAN和無線WAN等。24

其他分類計算機通信網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用方式等許多方面是多種多樣的，很難對網(wǎng)絡(luò)進行嚴(yán)格的分類。通常從不同的角度進行分類，比如前面的按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、地域范圍、傳輸技術(shù)、傳輸介質(zhì)等，還常從傳輸速率、交換方式、服務(wù)方式、連接類型等對網(wǎng)絡(luò)進行分類，相應(yīng)的有對應(yīng)的某某網(wǎng)絡(luò)。251.3計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

1.3.1計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成1.3.2DTE與DCE1.3.3因特網(wǎng)的組成與工作方式1.3.4計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

261.3.1計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成可分為三個部分,即硬件系統(tǒng),軟件系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)有計算機、通信設(shè)備、連接設(shè)備及輔助設(shè)備組成。271.3.2DTE與DCE

DTE是數(shù)據(jù)終端設(shè)備，DTE提供或接收數(shù)據(jù)，連接到網(wǎng)絡(luò)中的用戶端機器，主要是計算機和終端設(shè)備。與此相對地，在網(wǎng)絡(luò)端的連接設(shè)備稱為DCE(DateCircuit-terminatingEquipment)。DCE是數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如MODEM，是連接DTE設(shè)備的通信設(shè)備。

281.3.3因特網(wǎng)的組成與工作方式

從因特網(wǎng)的功能上看，可以劃分為以下的兩大塊：(1)資源子網(wǎng)，由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。(2)IP通信子網(wǎng)，由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為資源子網(wǎng)提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。

29在端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾嚎蛻舴?wù)器方式（C/S方式）即Client/Server方式和對等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式?？蛻?client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進程。

30客戶服務(wù)器方式所描述的是進程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系?？蛻羰欠?wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。

對等連接(peer-to-peer，簡寫為P2P)是指兩個主機在通信時并不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方。只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。

運行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運行服務(wù)器程序AB①請求服務(wù)②得到服務(wù)客戶服務(wù)器圖1-12客戶服務(wù)器方式311.3.4計算機通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成1．獨立網(wǎng)絡(luò)獨立網(wǎng)絡(luò)不與其他網(wǎng)絡(luò)進行連接，其組成的設(shè)備有：服務(wù)器、工作站、網(wǎng)卡、集線器或交換機等。ARPAnet也是一個獨立網(wǎng)絡(luò)。2．三級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)3.多級結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

321.4計算機通信網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議1.4.1協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)1.4.2OSI模型1.4.3因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)331.4.1協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)1．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Protocol)①語法（Syntax）：包括數(shù)據(jù)格式、編碼及信號電平等。②語義（Semantics）：包括用于協(xié)調(diào)和差錯處理的控制信息。③定時（Timing）：包括速度匹配和排序。2．網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)層次劃分所遵循的原則所謂網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(Architecture)就是計算機通信網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型來表示。34n層是n-1層的用戶，又是n+1層的服務(wù)提供者。n+1層雖然只直接使用了n層提供的服務(wù)，實際上它通過n層還間接地使用了n-1層以及以下所有各層的服務(wù)。層次結(jié)構(gòu)的好處在于使每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能。分層結(jié)構(gòu)還有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。35計算機通信網(wǎng)絡(luò)層次模型36層次結(jié)構(gòu)的特點：①除了在物理媒體上進行的是實通信之外，其余各對等實體間進行的都是虛通信。②對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。③n層的虛通信是通過n/n-1層間接口處n-1層提供的服務(wù)以及n-1層的通信（通常也是虛通信）來實現(xiàn)的。37層次結(jié)構(gòu)劃分的原則①當(dāng)在處理數(shù)據(jù)的過程中需要建立不同的抽象層次時，應(yīng)進行分層；②不能把結(jié)構(gòu)的層分得太多，以免在描述和綜合這些層次時發(fā)生困難；③當(dāng)需要完成顯然不同的處理功能或者需要采用完全不同的技術(shù)時，應(yīng)進行分層；④應(yīng)把相似的功能放在同一層內(nèi)；⑤在建立分層邊界時，應(yīng)使其服務(wù)描述簡單且應(yīng)保證通過邊界往返的次數(shù)最少。⑥在分層時應(yīng)允許各層重新設(shè)計，且允許各層協(xié)議為適應(yīng)結(jié)構(gòu)、軟、硬件方面的新技術(shù)而作某種變化；⑦分層后每一層應(yīng)僅與其相鄰的上下層有接口；⑧根據(jù)不同的通信服務(wù)需要可以在同一層內(nèi)進一步建立若干子層；⑨允許對子層進行旁路。38網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點

①以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)。②第n層的實體在實現(xiàn)自身定義的功能時，只能使用第n-1層提供的服務(wù)。③第n層在向第n+1層提供的服務(wù)時，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。④僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實現(xiàn)細(xì)節(jié)對上一層完全屏蔽。391.4.2OSI模型1．OSI參考模型的描述OSI模型是一種將異構(gòu)系統(tǒng)互連的分層結(jié)構(gòu)。該模型共有七層，由低到高分別是：物理層（PhysicalLayer）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）傳輸層（TransportLayer）會話層（SessionLayer）表示層（PresentationLayer）應(yīng)用層（ApplicationLayer）40412.OSI參考模型的特征（1）提供了控制互連系統(tǒng)交互規(guī)則的標(biāo)準(zhǔn)框架。（2）定義了一種抽象結(jié)構(gòu)，而并非具體實現(xiàn)的描述。（3）不同系統(tǒng)上的相同層的實體稱為同等層實體。（4）同等層實體之間通信由該層的協(xié)議管理。（5）相鄰層間的接口定義了原語操作和低層向上層提供的服務(wù)。（6）所提供的公共服務(wù)是面向連接的或無連接的數(shù)據(jù)服務(wù)。（7）直接的數(shù)據(jù)傳送僅在最低層實現(xiàn)。（8）每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其他層。423.OSI參考模型各層的功能（1）物理層（PhysicalLayer）物理層位于OSI參考模型的最底層，是整個OSI參考模型的基礎(chǔ)。該層規(guī)定了通信設(shè)備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。43（2）數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）

數(shù)據(jù)鏈路層在物理層提供比特流服務(wù)的基礎(chǔ)上，建立相鄰結(jié)點之間的數(shù)據(jù)鏈路，通過差錯控制提供數(shù)據(jù)幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，并進行各電路上的動作系列。該層的作用概括如下：①在網(wǎng)絡(luò)層實體間提供傳送數(shù)據(jù)的功能和過程。②提供數(shù)據(jù)鏈路的流控。③檢測和校正物理鏈路產(chǎn)生的差錯。④保證報文以幀為單位在鏈路上可靠傳送。44（3）網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)鏈路層提供的幀組成數(shù)據(jù)包，包中封裝有網(wǎng)絡(luò)層包頭，其中含有邏輯地址信息——源站點和目的站點地址的網(wǎng)絡(luò)地址。網(wǎng)絡(luò)層的功能概括如下：①控制報文分組傳送系統(tǒng)的操作，即路由選擇、擁擠控制、網(wǎng)絡(luò)互連等功能，它的特性對高層是透明的。②根據(jù)傳輸層的要求來選擇服務(wù)質(zhì)量。③向傳輸層報告未恢復(fù)的差錯。④確定主機和通信子網(wǎng)的接口方式。45（4）傳輸層（TransportLayer）傳輸層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。所謂透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統(tǒng)的具體細(xì)節(jié)。概括如下：①提供建立、維護和拆除傳送連接的功能。②選擇網(wǎng)絡(luò)提供的最合適的服務(wù)。③在系統(tǒng)之間提供可靠的透明的數(shù)據(jù)傳送，提供端到端的錯誤恢復(fù)和流控制。④實現(xiàn)主機－主機間的連接，傳輸單位為報文。46（5）會話層（SessionLayer）會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內(nèi)的建立和維護應(yīng)用之間通信的機制。概括如下：①提供兩個進程之間建立、維護和結(jié)束會話連接的功能。②提供交互會話的管理功能，有三種數(shù)據(jù)流方向的控制模式，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式。47（6）表示層（PresentationLayer）表示層主要解決信息的語法表示問題，它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法，即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務(wù)。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負(fù)責(zé)。48（7）應(yīng)用層（ApplicationLayer）應(yīng)用層為操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口，應(yīng)用層協(xié)議的代表有：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。49OSI

與

TCP/IP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層IP(各種應(yīng)用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)運輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)無連接分組交付服務(wù)運輸服務(wù)(可靠或不可靠)各種應(yīng)用服務(wù)TCP/IP

的三個服務(wù)層次第3章計算機局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及應(yīng)用

51【本章目標(biāo)】計算機局域網(wǎng)是常見的且容易實現(xiàn)的通信網(wǎng)絡(luò)。本章首先介紹局域網(wǎng)的定義和特點，然后介紹局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、常見的介質(zhì)存取控制技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)及其性能分析與應(yīng)用，重點是以太網(wǎng)和高速以太網(wǎng)技術(shù)

52【本章內(nèi)容】1計算機局域網(wǎng)絡(luò)概述：特點，分類，IEEE802局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議2局域網(wǎng)介質(zhì)存取控制技術(shù)：以太網(wǎng)的介質(zhì)存取控制方法，令牌環(huán)訪問原理，令牌總線訪問原理3以太網(wǎng)技術(shù)：以太網(wǎng)的特征，幀格式，以太網(wǎng)卡4高速以太網(wǎng)技術(shù)：快速以太網(wǎng)，交換式以太網(wǎng)，千兆以太網(wǎng)，萬兆以太網(wǎng)5計算機局域網(wǎng)絡(luò)性能分析6計算機局域網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

重點：CSMA/CD533.1計算機局域網(wǎng)絡(luò)概述

3.1.1計算機局域網(wǎng)絡(luò)的特點3.1.2計算機局域網(wǎng)絡(luò)分類3.1.3IEEE802局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議543.1.1計算機局域網(wǎng)絡(luò)的定義局域地區(qū)網(wǎng)絡(luò)（LocalAreaNetworks，簡記為LAN）。在下列方面LAN與其它類型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)不同，通信常被限制在中等規(guī)模的地理區(qū)域內(nèi)，例如一座辦公樓、一個倉庫或一所學(xué)校，能夠依靠具有較高數(shù)據(jù)率的物理信道，并且這種信道具有始終一致的低誤碼率”。553.1.1計算機局域網(wǎng)絡(luò)的特點①由于網(wǎng)絡(luò)的地理范圍不大，通信介質(zhì)費用所占的比重不大。常用的通信物理介質(zhì)有雙絞線、同軸電纜及光纖等；②信道具有較寬的通信頻帶，數(shù)據(jù)傳輸速率較高；③有高度互連的特性和擴充的靈活性；④網(wǎng)絡(luò)中不一定需要中央主機結(jié)點，而只需向用戶提供分散有效的數(shù)據(jù)處理及計算功能即可；⑤信道中電文傳送控制的方法與機構(gòu)比較簡單可靠；⑥當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一站發(fā)生故障時不會影響整個系統(tǒng)的運行；⑦實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的費用不多，通常屬于一個事業(yè)/企業(yè)單位所有，而不屬于公用服務(wù)業(yè)；⑧建網(wǎng)周期短，見效快，成本低，社會效益大。563.1.2計算機局域網(wǎng)絡(luò)分類（1）按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類?？偩€型局域網(wǎng)星型局域網(wǎng)樹型局域網(wǎng)環(huán)型局域網(wǎng)（2）按局域網(wǎng)通信介質(zhì)類型分類。有線局域網(wǎng):雙絞線網(wǎng)、光纖網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)無線局域網(wǎng)：無線局域網(wǎng)、微波網(wǎng)573.1.2計算機局域網(wǎng)絡(luò)分類（3）按介質(zhì)訪問控制方式分類。共享介質(zhì)局域網(wǎng)交換局域網(wǎng)虛擬局域網(wǎng)VLAN（4）按傳輸?shù)男盘柗绞椒诸??；鶐ЬW(wǎng)：基帶網(wǎng)傳送數(shù)字信號，信號占用整個頻道，但傳輸范圍較小。寬帶網(wǎng)：傳輸模擬信號，同一信道上可傳輸多路信號，它的傳輸范圍較大。在局域網(wǎng)中基帶網(wǎng)使用的比較多。583.1.3IEEE802局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議圖2-1IEEE802體系結(jié)構(gòu)與OSI體系結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系59圖2-2IEEE802部分標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系603.2.1介質(zhì)存取控制技術(shù)概述3.2.2以太網(wǎng)的介質(zhì)存取控制方法3.2.3令牌環(huán)訪問原理3.2.4令牌總線訪問原理3.2.5三種介質(zhì)存取控制技術(shù)的比較3.2局域網(wǎng)介質(zhì)存取控制技術(shù)613.2.1介質(zhì)存取控制技術(shù)概述MAC協(xié)議:規(guī)定了MAC子層所提供的介質(zhì)存取控制方法所采用的技術(shù)。局域網(wǎng)的MAC子層采用的是異步控制技術(shù)。在異步控制方式中，工作站可以隨便的接入，網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)工作站的請求分配帶寬，可以分為循環(huán)、預(yù)約、競爭三種方式。621．循環(huán)方式在循環(huán)方式中，每個工作站輪流得到發(fā)送權(quán)限，所有的站點按照一定的順序傳遞發(fā)送權(quán)限。發(fā)送權(quán)限順序的控制可以是集中式的，也可以是分布式的。如輪詢（Polling）是循環(huán)式集中控制方式，令牌總線（TokenBus）是循環(huán)式分布控制方式。循環(huán)方式優(yōu)點在于重負(fù)載時候效率高，而負(fù)載不高的時候效率低。632．預(yù)約方式預(yù)約方式是按信道的時間劃分為若干時間段，若工作站要發(fā)送數(shù)據(jù)，則必須提前預(yù)約所需要占用的時間段。預(yù)約方式適用于那種需要長時間連續(xù)傳輸數(shù)據(jù)的通信方式，如語音通話和長文件的傳輸。643．競爭方式

在競爭方式中，每個工作站通過競爭獲取發(fā)送權(quán)限。這種競爭是無序的，適用于分布式控制?？偩€結(jié)構(gòu)中CSMA/CD協(xié)議就是采用的競爭控制方式。競爭方式的優(yōu)點在于在負(fù)載不高的情況下，效率高；當(dāng)重負(fù)載時，導(dǎo)致沖突機會增大，網(wǎng)絡(luò)性能就會急劇下降。653.2.2以太網(wǎng)的介質(zhì)存取控制方法（1）以太網(wǎng)的典型結(jié)構(gòu)最初的以太網(wǎng)是將許多計算機都連接到一根總線上。當(dāng)初認(rèn)為這樣的連接方法既簡單又可靠，因為總線上沒有有源器件。這種局域網(wǎng)被叫做總線結(jié)構(gòu)局部網(wǎng)絡(luò)66（2）以太網(wǎng)提供的服務(wù)以太網(wǎng)提供的服務(wù)是不可靠的交付，即盡最大努力的交付。當(dāng)目的站收到有差錯的數(shù)據(jù)幀時就丟棄此幀，其他什么也不做。差錯的糾正由高層來決定。如果高層發(fā)現(xiàn)丟失了一些數(shù)據(jù)而進行重傳，但以太網(wǎng)并不知道這是一個重傳的幀，而是當(dāng)作一個新的數(shù)據(jù)幀來發(fā)送。67（3）為了通信的簡便

以太網(wǎng)采取了兩種重要的措施采用較為靈活的無連接的工作方式，即不必先建立連接就可以直接發(fā)送數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)對發(fā)送的數(shù)據(jù)幀不進行編號，也不要求對方發(fā)回確認(rèn)。這樣做的理由是局域網(wǎng)信道的質(zhì)量很好，因信道質(zhì)量產(chǎn)生差錯的概率是很小的。

681.具有沖突檢測的載波偵聽多路存取方法CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。多路存?。骸岸帱c接入”，許多計算機連接在一根總線上，通過該總線進行收發(fā)?！拜d波偵聽”是指每一個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先要檢測一下總線上是否有其他計算機在發(fā)送數(shù)據(jù)，如果有，則暫時不要發(fā)送數(shù)據(jù)，以免發(fā)生沖突。具有“沖突檢測”：如果有沖突發(fā)生，發(fā)送方可以檢測到。69載波偵聽多路存取方法訪問原理：任何一個站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先偵聽一下目前有無另一個站正在發(fā)送，即介質(zhì)上有無信號傳輸。如果偵聽的結(jié)果是總線空閑，則該站可以立即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)；如果偵聽結(jié)果是總線上有數(shù)據(jù)傳送，則就一直偵聽下去，等到發(fā)現(xiàn)總線上無信號傳輸時，該站就立即發(fā)送一幀數(shù)據(jù)。這種方式也叫1-堅持CSMA。70思考題1：同時偵聽到總線空閑時，會發(fā)生什么？思考題2：這個可能發(fā)生的現(xiàn)象由誰來檢測較好？71沖突檢測“沖突檢測”就是計算機邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊檢測信道上的信號電壓大小。當(dāng)幾個站同時在總線上發(fā)送數(shù)據(jù)時，總線上的信號電壓擺動值將會增大（互相疊加）。當(dāng)一個站檢測到的信號電壓擺動值超過一定的門限值時，就認(rèn)為總線上至少有兩個站同時在發(fā)送數(shù)據(jù)，表明產(chǎn)生了碰撞。所謂“沖突”就是發(fā)生了碰撞。因此“沖突檢測”也稱為“碰撞檢測”。72檢測到?jīng)_突后在發(fā)生沖突時，總線上傳輸?shù)男盘柈a(chǎn)生了嚴(yán)重的失真，無法從中恢復(fù)出有用的信息來。每一個正在發(fā)送數(shù)據(jù)的站，一旦發(fā)現(xiàn)總線上出現(xiàn)了沖突，就要立即停止發(fā)送，并且也通知其他站停止接收，免得繼續(xù)浪費網(wǎng)絡(luò)資源，然后等待一段隨機時間后再次發(fā)送。73進行沖突檢測的時間：爭用期最先發(fā)送數(shù)據(jù)幀的站，在發(fā)送數(shù)據(jù)幀后至多經(jīng)過時間2

（端到端往返時延）就可知道發(fā)送的數(shù)據(jù)幀是否遭受了碰撞。以太網(wǎng)的端到端往返時延2

稱為爭用期，或碰撞窗口。經(jīng)過爭用期這段時間還沒有檢測到碰撞，才能肯定這次發(fā)送不會發(fā)生碰撞。74爭用期的長度以太網(wǎng)取51.2

s為爭用期的長度。對于10Mb/s以太網(wǎng)，在爭用期內(nèi)可發(fā)送512bit，即64字節(jié)。以太網(wǎng)在發(fā)送數(shù)據(jù)時，若前64字節(jié)沒有發(fā)生沖突，則后續(xù)的數(shù)據(jù)就不會發(fā)生沖突。75重要特性使用CSMA/CD協(xié)議的以太網(wǎng)不能進行全雙工通信而只能進行雙向交替通信（半雙工通信）。每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)之后的一小段時間內(nèi)，存在著遭遇碰撞的可能性。這種發(fā)送的不確定性使整個以太網(wǎng)的平均通信量遠(yuǎn)小于以太網(wǎng)的最高數(shù)據(jù)率。76最短有效幀長如果發(fā)生沖突，就一定是在發(fā)送的前64字節(jié)之內(nèi)。由于一檢測到?jīng)_突就立即中止發(fā)送，這時已經(jīng)發(fā)送出去的數(shù)據(jù)一定小于64字節(jié)。以太網(wǎng)規(guī)定了最短有效幀長為64字節(jié)，凡長度小于64字節(jié)的幀都是由于沖突而異常中止的無效幀。7778二進制指數(shù)退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)發(fā)生碰撞的站在停止發(fā)送數(shù)據(jù)后，要推遲（退避）一個隨機時間才能再發(fā)送數(shù)據(jù)。二進制指數(shù)退避算法過程如下：1.將沖突發(fā)生后的時間劃分為長度為2

的時隙2.發(fā)生第一次沖突后，各個站點等待0或1個時隙在開始重傳3.發(fā)生第二次沖突后，各個站點隨機地選擇等待0，1，2或3個時隙在開始重傳4.第i次沖突后，在0至2的i次方減一間隨機地選擇一個等待的時隙數(shù)，在開始重傳5.10次沖突后，選擇等待的時隙數(shù)固定在0至1023（2的10次方減一）間6.16次沖突后，發(fā)送失敗，即丟棄該幀，并向高層報告。79CSMA/CD的規(guī)則：1)若媒體空閑，傳輸；否則，轉(zhuǎn)第2步。2)若媒體忙，一直監(jiān)聽直到信道空閑然后立即傳輸。3)若在傳輸中監(jiān)聽到?jīng)_突，發(fā)出一個短小的人為干擾(jamming)信號（32比特）讓所有的站點都知道發(fā)生了沖突并停止傳輸。4)發(fā)完人為干擾信號，等待一段隨機的時間(用二進制指數(shù)類型退避算法確定)，再次試圖傳輸（從第1步開始重復(fù)）。802.各種不同的CSMA技術(shù)

在CSMA技術(shù)中，若載波偵聽后，發(fā)現(xiàn)總線忙，根據(jù)以后處理方法的不同又可分為三種不同的CSMA技術(shù)。②非堅持CSMA（Non-PersistentCSMA）若總線忙，則不再偵聽，隔一定時間間隔后再偵聽。若總線空閑，則立即發(fā)送。隔一定時間間隔再偵聽的這個時間間隔，是依一定的概率分布決定的。③P堅持CSMA（P-PersistentCSMA）若總線忙，繼續(xù)偵聽，但當(dāng)發(fā)現(xiàn)總線空閑時，并不總是發(fā)送數(shù)據(jù)，為減少沖突，以概率P發(fā)送數(shù)據(jù)，以概率（1-P）延遲一個單位時間，再偵聽。①1堅持CSMA（1-PersistentCSMA）若總線忙，繼續(xù)偵聽，直到發(fā)現(xiàn)總線空閑時，立即發(fā)送數(shù)據(jù)；若有沖突，回退一個隨機時間間隔，重新偵聽。CSMA/CD技術(shù)采用的就是1堅持CSMA技術(shù)。81非堅持CSMA延遲較長。P堅持CSMA理論上比較好。1堅持CSMA采用了沖突檢測技術(shù)，沖突浪費的時間并不多；又由于1堅持CSMA采用了二進制指數(shù)退避時間的算法，二個原來沖突的站下次幾乎不可能再沖突。因此，CSMA/CD中采用1堅持CSMA技術(shù)。CSMA/CD稱為總線爭用介質(zhì)控制技術(shù)，是最普通也較為成熟的技術(shù)。為什么CSMA/CD中采用1堅持CSMA技術(shù)？823.2.3令牌環(huán)訪問原理圖2-6令牌環(huán)的基本結(jié)構(gòu)83————令牌無數(shù)據(jù)發(fā)送時84數(shù)據(jù)發(fā)送過程示例假設(shè)環(huán)上有4個站點A、B、C、D，若站點A要發(fā)送數(shù)據(jù)到C85使用一個稱之為“令牌”的控制標(biāo)志，當(dāng)無信息在環(huán)上傳送時，令牌處于“空閑”狀態(tài)，它沿環(huán)從一個工作站到另一個工作站不停地進行傳遞。當(dāng)某一工作站準(zhǔn)備發(fā)送信息時，就必須等待，直到檢測并捕獲到經(jīng)過該站的空閑令牌為止，然后，將令牌的控制標(biāo)志從“空閑”狀態(tài)改變?yōu)椤懊Α睜顟B(tài)，并發(fā)送出一幀信息。其他的工作站隨時檢測經(jīng)過本站的幀，當(dāng)發(fā)送的幀目的地址與本站地址相符時，就接收該幀，待復(fù)制完畢再轉(zhuǎn)發(fā)此幀，直到該幀沿環(huán)一周返回發(fā)送站，并收到接收站指向發(fā)送站的肯定應(yīng)簽信息時，才將發(fā)送的幀信息進行清除，并使令牌標(biāo)志又處于“空閑”狀態(tài)，繼續(xù)插入環(huán)中。當(dāng)另一個新的工作站需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，按前述過程，檢測到令牌，修改狀態(tài)，把信息裝配成幀，進行新一輪的發(fā)送。86令牌環(huán)的特點

①在輕負(fù)載情況下，效率很低；而在重負(fù)載情況下環(huán)路中令牌以循環(huán)方式工作，因而效率高，訪問權(quán)力平均。②空閑令牌的特定模式作控制用，不能出現(xiàn)在用戶數(shù)據(jù)中，用戶數(shù)據(jù)采用如遇到連續(xù)五個“1”就插入“0”的辦法實現(xiàn)透明。③環(huán)路必須是足夠長，以便能夠保存令牌，如果某些工作站被旁路，則它們的延遲需要人為補充。873.2.4令牌總線訪問原理

圖2-8總線結(jié)構(gòu)中的令牌傳送883.2.5三種介質(zhì)存取控制技術(shù)的比較與確定型介質(zhì)訪問控制方法比較，CSMA/CD方法有以下幾個特點：①CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法算法簡單，易于實現(xiàn)。②CSMA/CD是一種用戶訪問總線時間不確定的隨機競爭總線的方法，適用于辦公自動化等對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求不嚴(yán)格的應(yīng)用環(huán)境。③CSMA/CD在網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷較低時表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性。但是，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷增大時，由于沖突增多，網(wǎng)絡(luò)吞吐率下降、傳輸延遲增加。因此，CSMA/CD方法一般用于通信負(fù)荷較輕的應(yīng)用環(huán)境中。89與隨機型介質(zhì)訪問控制方法比較，采用確定型介質(zhì)訪問控制方法令牌總線、令牌環(huán)有以下幾個特點：①令牌總線、令牌環(huán)網(wǎng)中結(jié)點兩次獲得令牌之間的最大時間間隔是確定的，因而適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的環(huán)境。如生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域。②令牌總線、令牌環(huán)在網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷較重時表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因而適用于通信負(fù)荷較重的環(huán)境。③令牌總線、令牌環(huán)的不足之處在于它們需要復(fù)雜的環(huán)維護功能，實現(xiàn)較困難。90相同：采用令牌實現(xiàn)循環(huán)式分布控制介質(zhì)的存取。網(wǎng)中結(jié)點兩次獲得令牌之間的最大時間間隔是確定的，因而適用于對數(shù)據(jù)傳輸實時性要求較高的環(huán)境。如生產(chǎn)過程控制領(lǐng)域。在網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷較重時表現(xiàn)出很好的吞吐率與較低的傳輸延遲，因而適用于通信負(fù)荷較重的環(huán)境。都需要維護令牌，保證只有一個令牌。不同：令牌環(huán)網(wǎng)是基于物理環(huán)路的，物理電路的可靠性影響大。令牌總線是基于邏輯環(huán)路的，環(huán)路的建立和維護更復(fù)雜。令牌總線、令牌環(huán)的相同點與區(qū)別913.3計算機局域網(wǎng)絡(luò)接口3.3.1網(wǎng)絡(luò)接口單元3.3.2常用網(wǎng)卡介紹923.3.1網(wǎng)絡(luò)接口單元網(wǎng)絡(luò)接口單元是指網(wǎng)絡(luò)中的各種設(shè)備怎樣通過接口單元與通信網(wǎng)絡(luò)相連接，即網(wǎng)絡(luò)中各種工作站怎樣和傳輸介質(zhì)相連接。圖2-9網(wǎng)絡(luò)接口單元（NIU）的位置93銅纜或銅線連接到以太網(wǎng)

的示意圖主機箱主機箱主機箱雙絞線集線器BNCT型接頭收發(fā)器電纜網(wǎng)卡插入式分接頭MAUMDI保護外層外導(dǎo)體屏蔽層內(nèi)導(dǎo)體收發(fā)器DB-15連接器BNC連接器插口RJ-45插頭94NIU的功能是①從用戶設(shè)備接收數(shù)據(jù)；②緩沖數(shù)據(jù)，直到能對介質(zhì)進行存??；③用帶有地址信息的包形成發(fā)送數(shù)據(jù)；④對介質(zhì)上的包進行地址識別；⑤把發(fā)送到該地址的包緩沖到NIU內(nèi)部；⑥把數(shù)據(jù)從NIU傳送到入網(wǎng)設(shè)備。95以太網(wǎng)卡的功能數(shù)據(jù)的封裝與解封發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部，成為以太網(wǎng)的幀。接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊浚缓笏徒簧弦粚?。鏈路管理主要是CSMA/CD協(xié)議的實現(xiàn)。編碼與譯碼即曼徹斯特編碼與譯碼。963.3.2常用網(wǎng)卡介紹圖2-10以太網(wǎng)卡外形9798圖2-12IBMtokenring的連接方式99圖2-14ARCnet網(wǎng)卡的基本連接1003.4高速以太網(wǎng)技術(shù)3.4.1快速以太網(wǎng)3.4.2交換式以太網(wǎng)3.4.3千兆以太網(wǎng)3.4.4萬兆以太網(wǎng)1013.4.1快速以太網(wǎng)以太網(wǎng)一般具有以下特征：①共享介質(zhì)。②廣播傳輸。③CSMA/CD。④以太網(wǎng)MAC地址與幀格式。102各字段含義如下：①前導(dǎo)：由7個字節(jié)的“10101010”比特串組成，該字段的曼徹斯特編碼會產(chǎn)生10MHz的方波，使發(fā)送方與接收方同步；②開始標(biāo)志：由1個字節(jié)的“10101011”比特串組成，標(biāo)志著一個幀的開始；③長度：由2個字節(jié)組成，標(biāo)明數(shù)據(jù)字段的字節(jié)數(shù)；④填充字段：IEEE802.3規(guī)定有效幀從目的地址開始，到校驗和字段的最短長度為64字節(jié)。當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長度小于46字節(jié)時，由填充字段填充。數(shù)據(jù)和填充兩個字段長度和是46~1500字節(jié)。⑤校驗和：由4個字節(jié)組成，一般采用循環(huán)冗余校驗（CRC-32）。以太網(wǎng)的幀格式1033.4.2交換式以太網(wǎng)圖2-16100BaseT以太網(wǎng)示例104100Base-T以太網(wǎng)的特點可在全雙工方式下工作而無沖突發(fā)生。因此，不使用CSMA/CD協(xié)議。MAC幀格式仍然是802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。保持最短幀長不變，但將一個網(wǎng)段的最大電纜長度減小到100m。采用自動協(xié)商協(xié)議，兼容10BASE-T。105三種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)100BASE-TX使用2對UTP5類線或屏蔽雙絞線，STP。(4B/5B/NRZ，MLT3)

100BASE-FX使用2對光纖。(4B/5B,NRZI)

100BASE-T4使用4對UTP3類線或5類線。(8B/6T,NRZ)新：100BASE-T2使用2對UTP3類線或5類線。(PAM5)106快速以太網(wǎng)現(xiàn)在用的快速以太網(wǎng)，符合的標(biāo)準(zhǔn)是100BASE-T。100BASE-VG或100VG-Anylan也屬于快速以太網(wǎng)，但沒有得到廣泛應(yīng)用。1073.4.3千兆以太網(wǎng)（吉比特以太網(wǎng)）108

吉比特以太網(wǎng)的特點允許在1Gb/s下全雙工和半雙工兩種方式工作。使用802.3協(xié)議規(guī)定的幀格式。在半雙工方式下使用CSMA/CD協(xié)議，新增“載波延伸”

“分組突發(fā)”。（注：全雙工方式不需要使用CSMA/CD協(xié)議）。與10BASE-T和100BASE-T技術(shù)向后兼容。109吉比特以太網(wǎng)的物理層1000BASE-X基于光纖通道的物理層：1000BASE-SXSX表示短波長。275/550m1000BASE-LXLX表示長波長。275/550/5000m1000BASE-CXCX表示銅線，25m1000BASE-T使用4對5類線UTP,100m1103.4.4萬兆以太網(wǎng)

(10

吉比特以太網(wǎng))10吉比特以太網(wǎng)與10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太網(wǎng)的幀格式完全相同。10吉比特以太網(wǎng)還保留了802.3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的以太網(wǎng)最小和最大幀長，便于升級。10吉比特以太網(wǎng)不再使用銅線而只使用光纖作為傳輸媒體。10吉比特以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，因此沒有爭用問題，也不使用CSMA/CD協(xié)議。1113.4.4萬兆以太網(wǎng)①10GBase-CX4。這是短距離銅纜方案。用于InfiniBand中的4x連接器和CX4電纜，最大長度15m。②10GBase-SR。用于短距離多模光纖，根據(jù)線纜類型能達到26～82m，使用新型2GHz多模光纖時，能超過300m。③10GBase-LX4。使用波分復(fù)用，支持多模光纖。能達到240～300m的傳輸距離，當(dāng)使用單模光纖時，能超過10km。④10GBase-LR和10GBase-ER。通過單模光纖分別支持10km和40km的傳輸距離。⑤10GBase-SW、10GBase-LW和10GBase-EW。用于廣域網(wǎng)、同步光纖網(wǎng)或SDH設(shè)備。物理層分別對應(yīng)10GBase-SR，10GBase-LR和10GBase-ER，因此使用光纖支持距離也一致。⑥10GBase-T。使用非屏蔽雙絞線。112端到端的以太網(wǎng)傳輸10吉比特以太網(wǎng)的出現(xiàn)，以太網(wǎng)的工作范圍已經(jīng)從局域網(wǎng)（校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)）擴大到城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，從而實現(xiàn)了端到端的以太網(wǎng)傳輸。這種工作方式的好處是：成熟的技術(shù)互操作性很好在廣域網(wǎng)中使用以太網(wǎng)時價格便宜。統(tǒng)一的幀格式簡化了操作和管理。

113以太網(wǎng)從10Mb/s到

10Gb/s的演進以太網(wǎng)從10Mb/s到10Gb/s的演進證明了以太網(wǎng)是：可擴展的（從10Mb/s到10Gb/s）。靈活的（多種傳輸媒體、全/半雙工、共享/交換）。易于安裝。穩(wěn)健性好。1143.5計算機局域網(wǎng)絡(luò)性能分析3.5.1基本概念3.5.2以太網(wǎng)性能分析3.5.3令牌環(huán)網(wǎng)和令牌總線網(wǎng)性能分析3.5.4局域網(wǎng)絡(luò)性能的比較115主要性能指標(biāo)

信道吞吐率（S）：描述的是在單位時間內(nèi)被成功傳送的信息量，可以是每秒多少個報文或多少個報文組。信道利用率（）：描述的是信道傳輸信息的有效時間與信道總可利用時間之比。在這里它通常不包括報頭開銷、傳輸沖突等各種形式的開銷。延遲時間（D）：又稱傳輸延遲或時延，描述的是分組從源站開始產(chǎn)生直至最后被成功地傳送到目的站所需要的時間。116圖2-18網(wǎng)絡(luò)延遲時間構(gòu)成它由四個部分構(gòu)成。排隊延遲描述從分組產(chǎn)生，在發(fā)送的隊列中等待，直到到達隊列最前端所需要的時間;分組雖然到達隊列的最前頭，通常并不能立刻服務(wù)，而必須等待信道空閑，這段時間即訪問延遲，一般與訪問信道的協(xié)議有關(guān)；發(fā)送延時用來描述發(fā)送整個分組所需的時間，它與接口的操作速度和數(shù)據(jù)速率大小密切相關(guān)；信號在信道上傳輸，還存在一個傳播延遲，這是因為信號從源站傳到目的站還要一定的傳播時間。117．LAN性能評價方法①測量法:

測量法是對實際計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身進行觀測，收集各種事件的統(tǒng)計資料，再加以分析以評價網(wǎng)絡(luò)性能。②分析法:

將實際系統(tǒng)化為數(shù)學(xué)模型，然后求出分析表達式，并求解用以表示系統(tǒng)性能。作為一種數(shù)學(xué)工具，排隊論起到了重要作用，而且收到了很好的效果。③模擬法:

模擬法最終還是通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)，并得到一些結(jié)果。然后，通過對所得到的結(jié)果來分析網(wǎng)絡(luò)的性能118第4章計算機廣域網(wǎng)及應(yīng)用119【本章目標(biāo)】一般來說，公用的計算機通信網(wǎng)絡(luò)采用的是計算機廣域網(wǎng)技術(shù)。本章首先介紹計算機廣域網(wǎng)的概念，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計以及計算機廣域網(wǎng)中的通信技術(shù)，然后介紹實現(xiàn)計算機廣域網(wǎng)通信的常用的標(biāo)準(zhǔn)和通信系統(tǒng)，包括X.25、DDN、幀中繼、ATM等。120【本章要點】1計算機廣域網(wǎng)概念2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其設(shè)計，本地接入網(wǎng)設(shè)計，干線網(wǎng)設(shè)計3數(shù)據(jù)交換技術(shù)：電路交換技術(shù)，報文交換技術(shù)，分組交換技術(shù)4計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制及路徑選擇5X.25網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC6DDN數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)7幀中繼網(wǎng)絡(luò)技術(shù)8ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

1214.1計算機廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，簡稱WAN）是應(yīng)用遠(yuǎn)程通信設(shè)施，為用戶提供對遠(yuǎn)程用戶之間快速信息交換的系統(tǒng)。也就是說，廣域網(wǎng)是一種用遠(yuǎn)程通信設(shè)施將相距較遠(yuǎn)的獨立的計算機連接起來組成的復(fù)合系統(tǒng)。122廣域網(wǎng)的特點（與局域網(wǎng)相比）作用范圍廣通信介質(zhì)非專用通信方式多樣通信管理復(fù)雜通信效率較低服務(wù)范圍廣網(wǎng)絡(luò)性能側(cè)重于信息的傳輸投資大。局域網(wǎng)投資少，不需要很高的運行費用123廣域網(wǎng)的特點總結(jié)（與局域網(wǎng)相比）廣域網(wǎng)的基本特征是范圍大。一般采用公用通信設(shè)施，需支付通信費用。124通信設(shè)施由于廣域網(wǎng)的作用范圍大，計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展初期采用了當(dāng)時已有的覆蓋面大的電話網(wǎng)和模擬專線完成通信。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，遠(yuǎn)程通信設(shè)施也得到了很大的發(fā)展，并且在繼續(xù)發(fā)展中。以下是目前應(yīng)用于廣域網(wǎng)的幾種遠(yuǎn)程通信設(shè)施。125通信設(shè)施公用電話網(wǎng)PSTN模擬專線X.25公用分組交換網(wǎng)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)DDN幀中繼甚小天線終端VSAT綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）IP網(wǎng)126通信設(shè)施上述遠(yuǎn)程通信設(shè)施本身就是通信網(wǎng)絡(luò)，可以傳送數(shù)據(jù)，除非行業(yè)專用，都向社會公眾開放。在這些通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上組建計算機廣域網(wǎng)，簡化了廣域網(wǎng)的建設(shè)。目前，廣域網(wǎng)的建設(shè)一般采用ATM網(wǎng)和ＤＤＮ網(wǎng)及幀中繼、IP網(wǎng)。1274.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其設(shè)計4.2.1

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計的基本概念

4.2.2

本地接入網(wǎng)的拓?fù)湓O(shè)計

4.2.3

干線網(wǎng)的設(shè)計

1284.5.1

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計的基本概念

給定用戶終端的位置，給定吞吐量、時延和可靠性要求，設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，進行流量和容量分配，使費用最小。設(shè)全網(wǎng)共有N個節(jié)點；則有N(N-1)/2個可能的點到點傳輸鏈路，這些鏈路的每一種組合都是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。故總的結(jié)構(gòu)數(shù)為：

2N（N-1）/2129

步驟結(jié)構(gòu)設(shè)計容量分配滿足要求？結(jié)束結(jié)構(gòu)微調(diào)N130網(wǎng)絡(luò)的一般結(jié)構(gòu)干線網(wǎng)本地接入網(wǎng)干線網(wǎng)集中器用戶點干線網(wǎng)一般為分布式結(jié)構(gòu)，本地接入網(wǎng)一般為星形和總線形。131拓?fù)湓O(shè)計的一般方法（1）干線網(wǎng)設(shè)計：

·根據(jù)可靠性要求設(shè)計連接結(jié)構(gòu)。

·根據(jù)時延和吞吐量要求分配各線路容量。（2）本地接入網(wǎng)

·集中器選址

·用戶點分配

·終端布局

（3）具體方法：優(yōu)化決策問題

·建立數(shù)學(xué)模型。

·理論分析或計算機模擬求最佳解。1324.2.2本地接入網(wǎng)設(shè)計

由于不同的集中器選址方案對應(yīng)于不同的用戶點分配方案故其步驟如下：

設(shè)有m個可供集中器選擇的地址，加IMP共m＋1個，可供選擇的方案共有

2m(m+1)/2

按照選址個數(shù)逐步增加或逐步減少的順序，依次計算集中器個數(shù)相等時的最小費用，并將后一次算得的費用與前一次比較，若小于前一次則繼續(xù)算；否則，前一次的方案為最佳方案。133012……mm+1

顯然這必須掌握在固定集中器位置情況下進行用戶點分配使費用最小的方法。1344.5.3干線網(wǎng)設(shè)計

1、設(shè)計過程

（1）根據(jù)可靠性設(shè)計結(jié)構(gòu);

（2）根據(jù)時延和吞吐量要求按費用最小準(zhǔn)則，分配業(yè)務(wù)流量和鏈路容量;

（3）計算時延和吞吐量，若不滿足要求則重新開始，若滿足要求則

（4）計算費用

（5）擾動優(yōu)化.

1352、結(jié)構(gòu)設(shè)計

·邊連通度

·節(jié)點連通度

邊連通度為2，節(jié)點連通度為1的網(wǎng)絡(luò)136

3、容量計算：

F＝f（Ci，λi，r，T）

F：總費用；Ci：鏈路i的容量；λi：鏈路i的業(yè)務(wù)量；r：總業(yè)務(wù)吞吐量；T：網(wǎng)絡(luò)平均時延。

求F對Ci的偏導(dǎo)數(shù)并令為0即可得到容量分配結(jié)果。也可以采用按比例等方法分配容量。4、根據(jù)第3步得到的容量，計算時延和吞吐量，若不滿足要求則重新開始，若滿足要求則計算網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的費用

5、擾動優(yōu)化，以期得到更優(yōu)的結(jié)構(gòu)。1374.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)4.3.1電路交換技術(shù)4.3.2報文交換技術(shù)4.3.3分組交換技術(shù)4.3.4幾種交換方式的比較1384.3數(shù)據(jù)交換技術(shù)這是網(wǎng)絡(luò)通信的特點之一。數(shù)據(jù)交換技術(shù)是指在任意拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某種轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)任意兩個或多個節(jié)點之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。目前常用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有電路交換技術(shù)、報文交換技術(shù)、分組交換技術(shù)和其它一些高速的數(shù)據(jù)交換技術(shù)。1394.3.1電路交換技術(shù)140電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個交換機通話在A到B的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA141電路交換舉例C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機通話在C到D的連接上進行((((交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA1424.3.2報文交換技術(shù)其傳輸方式為“存儲——轉(zhuǎn)發(fā)”方式。存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理如圖1-30所示。圖1-30存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理圖143數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”144分組交換的原理分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3145分組交換的原理接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)146分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點交換機主機1474.3.3分組交換技術(shù)1．?dāng)?shù)據(jù)報分組交換技術(shù)

數(shù)據(jù)報分組交換（DatagramSwitching）是一種面向無連接的分組交換，當(dāng)發(fā)送端發(fā)送報文時，先將報文拆成若干分組，每個分組攜帶地址信息和分組序號，選擇不同的路徑傳輸?shù)侥康慕Y(jié)點。

1484.3.3分組交換技術(shù)2．虛電路分組交換技術(shù)虛電路分組交換（VirtualCircuitSwitching）是一種面向連接的分組交換，在發(fā)送分組前，發(fā)送方與接收方預(yù)先要建立邏輯連接，即建立一條虛電路，每個結(jié)點不必為分組作路由選擇，所有分組都沿虛電路傳輸。149幾個重要概念虛電路數(shù)據(jù)報虛電路分組交換技術(shù)數(shù)據(jù)報分組交換技術(shù)分組交換技術(shù)報文交換技術(shù)電路交換技術(shù)150三種交換過程的對比P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文ABCDABCDABCD報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放1514.3.4幾種交換方式的比較方式特性電路交換報文交換數(shù)據(jù)包分組交換虛電路分組交換傳輸通路性質(zhì)物理邏輯邏輯邏輯通路的可用性專用共享共享共享數(shù)據(jù)傳輸單元報文報文分組分組通路建立要求呼叫建立不要求建立不要求建立要求呼叫建立通路的維持通信期間維持不維持不維持通信期間維持節(jié)點存儲不要求存儲一個報文存儲一個分組存儲一個分組節(jié)點時延幾乎無時延報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延過荷適應(yīng)性有呼叫阻塞增加報文時延增加分組時延有呼叫阻塞增加分組時延鏈路帶寬利用固定帶寬占用動態(tài)使用動態(tài)使用動態(tài)使用1524.4計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制及路徑擇4.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制技術(shù)4.4.2計算機網(wǎng)絡(luò)中路徑選擇方法153擁塞：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)某部分或整個網(wǎng)絡(luò)中的報文量超過一定值時，引起通過能力下降和時延增大的現(xiàn)象。這是網(wǎng)絡(luò)通信特有的一種現(xiàn)象。擁塞控制的目的主要是提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐率，即單位時間傳輸?shù)膱笪牧?。流量控制是指通信收發(fā)雙方的通信速率和處理能力的匹配，使得接收方能夠來得及處理接收到的數(shù)據(jù)。

4.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制技術(shù)1544.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制技術(shù)計算機網(wǎng)絡(luò)流量控制就是要限制網(wǎng)絡(luò)

各個部分的通信量，計算機網(wǎng)絡(luò)中流量控制作用分散在網(wǎng)絡(luò)的各級，如圖1-31所示。

155各級擁塞控制的目的與主要方法1．鏈路級：防止兩個結(jié)點之間存儲—轉(zhuǎn)發(fā)緩沖區(qū)的擁塞。（1）當(dāng)緩沖區(qū)或隊列占用達到一定限度時便停止接收報文；（2）對經(jīng)過鏈路數(shù)不同的報文預(yù)留不同的緩沖區(qū)，對于接近目的地的報文預(yù)留越大的緩沖區(qū)；

（3）在每一結(jié)點對每一虛電路設(shè)置一個緩沖區(qū)的限定值。

2．網(wǎng)絡(luò)端—端之間：防止網(wǎng)絡(luò)出口處緩沖區(qū)超限

（1）滑動窗口控制（2）窗口末給ACK（3）SNA窗口控制3．網(wǎng)絡(luò)入口級：限制進入網(wǎng)絡(luò)的外來報文（1）許可證方式（2）輸入緩沖區(qū)限制方式（3）采用阻塞報文4．傳輸級：防止主機接收緩沖區(qū)的擁塞，向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過多1564.4.2計算機網(wǎng)絡(luò)中路徑選擇方法這是網(wǎng)絡(luò)通信的特點之一路徑選擇方法(路由算法)的目的，找到一條從源到目的地的一條“最好”路徑。而“最好”路徑常常是指具有最小花費的路徑。給定一個代表該網(wǎng)絡(luò)的圖，找到從源到目的地的最小花費路徑，通常稱為最短路徑。157網(wǎng)絡(luò)圖的最短路徑算法也稱Dijkstra算法，基本思路：前向搜索符號定義：N＝網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的集合S＝源節(jié)點M＝已由算法歸并的節(jié)點的集合L（i,j）＝節(jié)點i與j之間鏈路的權(quán)值；若兩個節(jié)點間沒有直接連接則為∞C（n）＝算法求得的當(dāng)前從S到n的最少花費路由的花費158Dijkstra算法算法步驟1.初始化M={S}C(n)=L(S,n)forn

S2.從不在M中的相鄰節(jié)點中找出一個具有和節(jié)點S的最少花費路由的節(jié)點，并且把該節(jié)點規(guī)約進M中?？梢员硎救缦拢簩ふ襴

M，使得C(w)=MinC(j)把w加入到M中(j

w)。3.更新最少花費路徑C(n)=min[C(n),C(n)+L(w,n)]對所有n

M。如果后一項為最小值，則從S到n的路徑變?yōu)閺腟到w的路徑再加上從w到n的鏈路。4.重復(fù)步驟2和3，直到M=N。整個過程中的每一次循環(huán)都得出了當(dāng)前從源節(jié)點到各中間節(jié)點的路徑及路徑花費，而在M中的中間節(jié)點到源節(jié)點的最佳路由已經(jīng)確定，直至M擴大到所有節(jié)點。159Dijkstra算法ABCDEFGHAB(2,A)C(

,-)D(

,-)E(

,-)F(

,-)G(6,A)H(

,-)2732232246AB(2,A)C(9,B)D((

,1)E(4,B)F(6,E)G(5,E)AB(2,A)C(9,B)G(5,E)H(8,F)AB(2,A)C(9,B)D(

,-)E(4,B)F(6,E)G(5,E)H(9,G)AC(9,B)D(

,-)E(4,B)F(

,-)G(6,A)HH(

,-)B(2,A)E(4,B)F(6,E)(a)(b)(c)(d)(e)(f)1604.4.2計算機網(wǎng)絡(luò)中路徑選擇方法1．確定式路徑選擇（靜態(tài)路由選擇）（1）泛送式（2）固定式（3）概率分配方式（4）基于流量的路由選擇2．適應(yīng)式路徑選擇（動態(tài)路由選擇）（1）集中式（2）孤立式（3）混合式（4）分布式分類：161泛送式泛送式路徑選擇方法:一個結(jié)點收到一個報文后，隨即向相鄰的其他結(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)出去，直至到目的結(jié)點。由于每個結(jié)點都是向周圍的結(jié)點發(fā)送，故名泛送式，網(wǎng)中會有許多多余的報文在傳送，也叫擴散法。為了防止報文在網(wǎng)中迂回傳送，常常給報文中加一個壽命計數(shù)器，開始時令其等于網(wǎng)絡(luò)最遠(yuǎn)距離（路徑）中鏈路數(shù)，報文在傳送中每到達一個結(jié)點計數(shù)器減1，當(dāng)計數(shù)器為零時，報文即停止繼續(xù)傳送。泛送式路徑選擇方法簡單，但因報文重復(fù)量大，只用于網(wǎng)絡(luò)負(fù)載很小或可靠性要求很高的情況。這種方式的另一個特點是報文從源結(jié)點到達目的結(jié)點所需的時間短。泛送式可被用來分發(fā)信息、判斷可達性、找到最短路徑162固定式路由選擇固定式路由選擇：每一結(jié)點有一路徑表(路由表)，路徑表由某種算法（例如最短路徑算法）求得，確定后在運行中不再變。表格的每一項記錄著為了到達某個目的節(jié)點而選擇的下一節(jié)點或鏈路，而不是記錄到該目的節(jié)點的所有中間節(jié)點。報文到達一個結(jié)點后，根據(jù)目的地址查表，即可確定應(yīng)采取哪條出線轉(zhuǎn)發(fā)報文。優(yōu)點：簡單，適合于在一個負(fù)載穩(wěn)定、拓?fù)渥兓淮蟮木W(wǎng)絡(luò)中運行。固定路由方法是一種使用較多的簡單方法。缺點：靈活性較差，無法對網(wǎng)絡(luò)的擁塞和故障作出反應(yīng)。163概率分配方式

也稱隨機路由選擇算法，當(dāng)分組到達節(jié)點后，隨意選擇一條輸出線路進行轉(zhuǎn)發(fā)。概率分配方式是每條出線被采用的概率事先按一定算法加以確定，這一概率分配在運行中也是固定的，概率分配方式可獲得較小的平均路徑時延。

概率數(shù)的分配考慮到了網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渑c容量，但是還是有隨機性的，而且可能分組會一直在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，從而無法到達目的地。由于隨機路由算法實際選擇的路由不一定是最佳路由，因此增加了不必要的負(fù)載，而且分組傳輸延遲也不可預(yù)料，所以這種方法很少使用。

164基于流量的路由選擇基于流量的路由選擇算法（flow-basedrouting）就是一種既考慮拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又兼顧負(fù)載的靜態(tài)路由算法。其基本思路是：對某一給定的線路，如果已知負(fù)載量與平均流量，那么可以根據(jù)排隊論的知識計算出該線路上的平均分組延遲。由所有的線路平均延遲，可直接計算出流量的加權(quán)平均值，從而得到整個網(wǎng)絡(luò)的平均分組延遲。這樣找出網(wǎng)絡(luò)最小平均延遲就可以實現(xiàn)最優(yōu)路由選擇。

線路上的平均分組延遲T=1/(μC-λ)其中１／μ是以比特為單位的報文分組平均長度；C是以該鏈路的容量，單位是比特/秒；λ是平均流量，單位是分組/秒。

165孤立路由選擇孤立式是將路徑確定權(quán)交給各結(jié)點，由各結(jié)點自己決定的方式。例如：結(jié)點收到報文后，看哪個出線的等待排隊最短，就將報文交哪個出線發(fā)送。或者采用當(dāng)前等待隊長與固定式路徑表相結(jié)合的方式，當(dāng)隊長不超過一定值時按固定式路徑表，否則按隊長；或者采取隊長與一個權(quán)重系數(shù)之和為最小作為選擇條件?？傊?，這種方式是只就本結(jié)點感受到的負(fù)載變化來確定報文路徑，不與其他結(jié)點交換運行狀態(tài)信息。

166集中路由選擇集中式路由選擇：網(wǎng)絡(luò)中有一個路徑控制中心，網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點的運行情況（隊長、近期報文傳送量、相鄰的結(jié)點）定期送往控制中心，由控制中心根據(jù)全網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的實際情況計算出各結(jié)點的路徑選擇方案，送往各個結(jié)點，修改各結(jié)點的路徑表。這種方式的缺點是控制中心出現(xiàn)故障時影響到全網(wǎng)工作，靠近控制中心的鏈路上的控制報文量很大，在遠(yuǎn)離控制中心的結(jié)點上路徑表的修改緩慢。

167分布式路由選擇分布式路由選擇：將路徑選擇權(quán)分散于各結(jié)點，但又不像孤立式只根據(jù)本結(jié)點的情況，而是考慮到其它結(jié)點的情況來修改路徑表。為了修改路徑表，各結(jié)點之間需要定期傳送運行狀態(tài)的信息。分布式路由選擇根據(jù)來自于相鄰節(jié)點的信息，其依據(jù)是每個節(jié)點知道到所有鄰居的花費。分布式路由選擇算法得到了廣泛的使用，具體分：距離向量路由選擇算法鏈路狀態(tài)路由選擇算法168分布路由選擇距離向量路由算法：每個節(jié)點都知道直接連接的鏈路花費（距離），根據(jù)從相鄰節(jié)點了解到的到目的地的路徑花費來計算。思路依據(jù)：由K至D的最短路徑T（K，D）min=由K經(jīng)K的所有鄰結(jié)點J至D的最短路徑MinT（K，D，J）而T（K，D，J）=T（J，D）min+L（K，J）其中：T（K，D，J）為由K經(jīng)結(jié)點J而至D的最短路徑T（x,y）min為由x至y的最短路徑；L（x，y）為由x至y的鏈路距離

這是遞歸、分布式的路由計算方法169鏈路狀態(tài)路由鏈路狀態(tài)路由每個節(jié)點了解全局網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浜玩溌坊ㄙM。每個節(jié)點最初知道相鄰鏈路的負(fù)載情況，并且擴散給網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點每個節(jié)點都了解整個網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?，從而按照Dijkstra算法計算出到每個目的地的最短路由鏈路狀態(tài)路由收斂更快，更加穩(wěn)定，更加復(fù)雜170確定式路徑選擇與動態(tài)路由選擇比較確定式路徑選擇特點：不根據(jù)實際測量的或估計的網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前通信量和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來作路由選擇，路由選擇是按照某種固定的規(guī)則、使用初始靜態(tài)信息來進行的，故又稱為靜態(tài)路由、非自適應(yīng)（non-adaptive）路由。應(yīng)用特點：路由很少變化，由網(wǎng)管人員人工配置常用于規(guī)模很小的網(wǎng)絡(luò)。但有一個節(jié)點故障時沒法自動發(fā)現(xiàn)和調(diào)整路由，需要人工干預(yù)171動態(tài)路由特點：路由器之間交換路由信息，根據(jù)它所了解到的網(wǎng)絡(luò)信息計算最佳路由，以設(shè)法適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)涞淖兓，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)更多地使用動態(tài)路由方式。盡管動態(tài)方式有很多的優(yōu)點，在設(shè)計時必須考慮到：路由選擇算法非常復(fù)雜，故可能增加網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的處理負(fù)擔(dān)。大多數(shù)情況下，動態(tài)方式會使用別的節(jié)點來的狀態(tài)信息來進行路由選擇，因此會增加網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載。一個動態(tài)方式算法有時會因反應(yīng)太快而引起振蕩，或者反應(yīng)太慢而起不到作用。1723.層次路由、策略路由和自治系統(tǒng)層次路由選擇，即將整個網(wǎng)絡(luò)分成若干個區(qū)域，各個區(qū)域內(nèi)的節(jié)點只考慮本區(qū)域內(nèi)的路由，而區(qū)域之間的路由選擇由各個區(qū)域中某幾個節(jié)點（通常稱為邊界路由器）負(fù)責(zé)完成。在實際實施路由選擇時，往往還需要從策略上進行考慮，即所謂策略路由，有時更多地稱為基于策略（policies-based）的路由。1734.5X.25網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)4.5.1X.25網(wǎng)絡(luò)概述4.5.2X.25通信協(xié)議4.5.3中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)

CHINAPAC1744.5.1X.25網(wǎng)絡(luò)概述X.25建議：“工作在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上以分組方式工作的數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE之間的接口?！盭.25是CCITT的一個建議，符合X.25建議的接口稱為X.25接口，以X.25接口接入的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)稱為X.25網(wǎng)。X.25標(biāo)準(zhǔn)分物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層3個協(xié)議，分別相應(yīng)于ISO/OSI參考模型的低3層。

175X.25網(wǎng)的構(gòu)成X.25網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。通常采用兩級結(jié)構(gòu)，根據(jù)業(yè)務(wù)流量、流向和地區(qū)設(shè)立一級和二級交換中心。

分組交換網(wǎng)由分組交換機、網(wǎng)絡(luò)管理中心、遠(yuǎn)程集中器與分組拆裝設(shè)備、分組終端和傳輸線路等基本設(shè)備組成。

176177

①分組交換機。其作用是轉(zhuǎn)接、傳送接入本節(jié)點的各類計算機、終端和鏈路間的信息。②網(wǎng)管中心（NMC）。其作用使全網(wǎng)有效、協(xié)調(diào)地運行，更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)性能，同時為網(wǎng)絡(luò)管理者及用戶提供友好與方便的服務(wù)。③分組終端。接入分組交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信終端設(shè)備，具有X.25協(xié)議接口。④分組裝拆設(shè)備（PAD）。把非分組終端的簡單接口規(guī)程與X.25協(xié)議相互轉(zhuǎn)換。⑤遠(yuǎn)程集中器（RCU）。對用戶終端進行遠(yuǎn)程集中。

178X.25建議是X.25網(wǎng)的主要協(xié)議，它規(guī)定DTE與DCE之間的接口，在本地DTE和遠(yuǎn)程DTE之間提供了一個全雙工的、同步的透明信道，使得本地DTE無須知道遠(yuǎn)程DTE的詳盡特性即可通信。

DTE代表數(shù)據(jù)終端設(shè)備，是指接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備，這些設(shè)備可以是終端、前臺設(shè)備、

主機、PC、執(zhí)行PAD功能的交換機或集中器。DCE是指DTE所連接的入口或交換節(jié)點，可以是調(diào)制解調(diào)器、線路耦合器以及其它設(shè)備。

通信各層之間的信息關(guān)系如下圖示：

4.5.2X.25通信協(xié)議179X.25的層次關(guān)系180

X.25第一層

CCITT的X.21建議規(guī)定了在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上為同步工作的DTE與DCE之間的通用接口。一般的接口特性包括以下幾方面：機械性接口;電氣性接口;功能性接口;過程性接口。

4.5.2X.25通信協(xié)議1814.5.2X.25通信協(xié)議

X.25的第二層

本層也稱為幀層，與點對點數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程相對應(yīng)。X.25的第二層選用了HDLC中的異步平衡方式，簡稱LAPB。規(guī)程要素與HDLC相同，幀格式符合HDLC要求，幀中某些字段的內(nèi)容體現(xiàn)了X.25的特色。

182用戶數(shù)據(jù)以信息幀在DTE和DCE之間傳送，分組作為信息幀中的信息字段，X.25的幀格式如圖所示地址只有兩個值（DTE:A:3\DCE:B:1）:DCE發(fā)送地址為A的命令，接收地址為A的響應(yīng)；DTE發(fā)送地址為B的命令，接收地址為B的響應(yīng)控制字段可以有16位

FCS計算可以考慮標(biāo)志字段

多鏈路規(guī)程

4.5.2X.25通信協(xié)議FAC分組數(shù)據(jù)FCSF1834.5.2X.25通信協(xié)議

X.25第三層

X.25第三層也叫分組層，這一層是X.25的核心，它規(guī)定了分組層DTE／DCE接口即如何與對方DTE相連的DCE進行分組通信。包括虛電路業(yè)務(wù)規(guī)程、分組格式、任選的用戶補充業(yè)務(wù)的協(xié)商、流量控制及差錯恢復(fù)等內(nèi)容。

184虛電路

在X.25網(wǎng)中，兩個DTE之間傳輸數(shù)據(jù)的一個聯(lián)結(jié)叫做虛電路。

X.25第三層185虛電路邏輯電路兩個DTE之間端到端的連接DTE與DCE之間的局部實體兩個DTE可以使用不同邏輯電路只有一條虛電路能夠被指定到邏輯電路上虛電路是建立后才存在，但永久虛電路固定存在邏輯電路總是存在的，或是被分配到虛電路上或處于準(zhǔn)備狀態(tài)類似于先進先出排隊類似于一個I/O口虛電路與邏輯電路的比較186X.25的層次關(guān)系187網(wǎng)絡(luò)地址

網(wǎng)絡(luò)地址（DNA）用來區(qū)別DTE接入網(wǎng)絡(luò)的線路，同時也區(qū)別了DTE

。

標(biāo)準(zhǔn)：X.121編號制度的建議

示例：046030112345678用戶補充業(yè)務(wù)

X.25網(wǎng)將虛電路有關(guān)的通信參數(shù)作為用戶補充業(yè)務(wù)由用戶自己選擇。例如：擴展的幀序列編號

X.25第三層188分組的格式

每個分組至少包含3個八位組，分組的一般格式如下圖所示：

X.25第三層當(dāng)6、5比特為1、0時是模8，當(dāng)6、5比特為0、1時是模128。

D位稱確認(rèn)位，用于指明是否需要端－端傳輸確認(rèn)，當(dāng)D=1時，需要。當(dāng)D=0時，由本地DCE確認(rèn)。Q位稱限定符位，用于區(qū)分該數(shù)據(jù)分組是網(wǎng)絡(luò)控制信息還是用戶的數(shù)據(jù)。

189每個分組的尺寸可以是：16、32、64、128、256、512、1024、2048字節(jié)。缺省的數(shù)據(jù)分組長度為128個字節(jié)

X.25第三層190X.25第三層分組層通信過程分組層通信過程分為呼叫建立、數(shù)據(jù)傳送和呼叫拆除三個階段（參見下圖）。191呼叫過程示意圖

192流量控制規(guī)程

分組層的流量指網(wǎng)絡(luò)或DTE能夠發(fā)送或接收的信息量，為保證發(fā)端發(fā)送不超過收端對數(shù)據(jù)的處理能力，DTE或DCE均起著重要的流量控制作用。

X.25第三層1934.5.3中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

CHINAPAC由國家骨干網(wǎng)和各?。▍^(qū)、市）的省內(nèi)網(wǎng)組成。骨干網(wǎng)直接覆蓋所有省會城市，省內(nèi)網(wǎng)覆蓋到有業(yè)務(wù)需求的所有城市（地、市、縣）和發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中包括城市內(nèi)的本地網(wǎng)。

1944.5.3中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC性能

CHINAPAC采用先進的設(shè)備，設(shè)備性能穩(wěn)定、處理能力強、擴充靈活、維護方便。1954.5.3中國公用分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)CHINAPAC入網(wǎng)方式

用戶計算機進入CHINAPAC的方式可分為X.25／SDLC同步專線進網(wǎng)、X.28異步專線進網(wǎng)，進網(wǎng)專線又可分為模擬專線和數(shù)字專線。另外，也常用撥號方式入網(wǎng)，這實際上是通過電話網(wǎng)進入CHINAPAC。

1964.6