計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識概述.ppt

1、第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識概述,本章主要內(nèi)容,1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1.1.1 終端計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1.1.2 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1.1.3 開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò) 1.1.4 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的新時代 1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類和組成 1.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可提供的服務(wù),本章主要內(nèi)容（續(xù)）,1.4 Internet的概念 1.4.1 Internet的產(chǎn)生和發(fā)展 1.4.2 Internet提供的服務(wù) 1.4.3 Internet的展望 1.5 廣域網(wǎng)的有關(guān)技術(shù) 1.5.1 接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)與廣域網(wǎng) 1.5.2 ADSL接入網(wǎng)技術(shù) 1.5.3 傳輸網(wǎng)技術(shù)

2、1.6 局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識 1.6.1 局域網(wǎng)的基本特征 1.6.2 局域網(wǎng)的基本組成 1.6.3 局域網(wǎng)的類型,1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,1.1.1 終端計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是以單臺計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)除了一臺中心計(jì)算機(jī)外，其余的終端都不具備自主處理功能，在系統(tǒng)中主要是終端和中心計(jì)算機(jī)間的通信。雖然歷史上也曾稱它為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但為了更明確地與后來出現(xiàn)的多臺計(jì)算機(jī)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相區(qū)分，現(xiàn)在也將其稱為面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,1.1.2 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是多臺主計(jì)算機(jī)通過通信線路互聯(lián)起來為用戶提供服務(wù)，即所謂的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這類網(wǎng)絡(luò)是20世紀(jì)6

3、0年代后期開始興起的，它和以單臺計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的顯著區(qū)別在于：這里的多臺主計(jì)算機(jī)都具有自主處理能力，它們之間不存在主從關(guān)系。這樣的多臺主計(jì)算機(jī)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)才是我們目前通稱的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型代表是ARPA網(wǎng)（ARPAnet）。 以ARPA網(wǎng)以及英國國家物理實(shí)驗(yàn)室NPL的分組交換網(wǎng)為先驅(qū)，20世紀(jì)70年代和80年代第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了迅猛發(fā)展。 第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有不少弊病，不能適應(yīng)信息社會日益發(fā)展的需要，其中最主要的缺點(diǎn)是，第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)大都是由研究單位、大學(xué)應(yīng)用部門或計(jì)算機(jī)公司各自研制的，沒有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的信息交換與共享，把不同的第二代計(jì)

4、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)起來十分困難。因而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必然要向更新的一代發(fā)展。,1.1.3 開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò),第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，它具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)化使得不同的計(jì)算機(jī)能方便地互聯(lián)在一起。20世紀(jì)70年代后期人們認(rèn)識到第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不足后，已開始提出發(fā)展新一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的問題。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（International Standards Organization）下屬的計(jì)算機(jī)與信息處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（Technical Committee）TC97成立了一個專門研究此問題的委員會（Sub-Committee）。經(jīng)過若干年卓有成效的工作，ISO制定并

5、在1984年正式頒布了一個稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）的國際標(biāo)準(zhǔn)。,20世紀(jì)80年代，以O(shè)SI模型為參照，ISO以及當(dāng)時的國際電話電報(bào)咨詢委員會CCITT等為各個層次開發(fā)了一系列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組成了一個龐大的OSI基本標(biāo)準(zhǔn)集。CCITT是聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟（International Telecommunication Union，ITU）下屬的一個組織，目前已被撤消，該組更名為IYU-TSS（Telecommunication Standardization Sector，國際標(biāo)

6、準(zhǔn)化部）或簡稱為ITU-T。由CCITT制定的標(biāo)準(zhǔn)都稱為建議（Recommendation）。雖然現(xiàn)在已沒有了CCITT，但有些資料習(xí)慣上仍稱其為CCITT建議。最著名的CCITT建議是在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中廣泛采用的，它們是X.25、X.3、X.28、X.29和X.75。,另一個開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)的著名例子就是因特網(wǎng)（Internet也譯為國際互聯(lián)網(wǎng)）。它是在原ARPAnet技術(shù)上經(jīng)過改造而逐步發(fā)展起來的，它對任何計(jì)算機(jī)開放，只要遵循TCP/IP協(xié)議套的標(biāo)準(zhǔn)并申請到IP地址就可以通過信道接入Internet。這里TCP和IP是Internet采用的一套協(xié)議中最核心的兩個，分別稱為傳輸控制協(xié)議（Tran

7、smission Control Protocol，TCP）和網(wǎng)際協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）。它們雖然不是某個國際官方組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，但由于被廣泛采用，已成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。,1.1.4 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的新時代,計(jì)算機(jī)的發(fā)展已進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)的新時代，換句話說就是以網(wǎng)絡(luò)為中心的時代。 當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有若干引人注目的方向。首先，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向高速化發(fā)展。 其次，對網(wǎng)絡(luò)帶寬、延遲時間（實(shí)時性）、時間抖動（等時性）、服務(wù)質(zhì)量等方面都提出了更高的要求。 目前，電話、有線電視和數(shù)據(jù)等都有各自不同的網(wǎng)絡(luò)，隨著多媒體網(wǎng)絡(luò)的建立和日趨成熟，三網(wǎng)融合甚至多網(wǎng)融合是一個重要的

8、發(fā)展方向。,1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類和組成,1.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分 （1）局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）。 （2）廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）。（3）城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）。,表1-1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要特征參數(shù),2按網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸技術(shù)劃分,（1）廣播式網(wǎng)絡(luò)（Broadcast Networks）：如總線形網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、微波衛(wèi)星網(wǎng)等。 （2）點(diǎn)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point Networks）：如星形、樹形、網(wǎng)形等。,3其他分類方法,（1）按傳輸速率劃分。 低速網(wǎng)絡(luò)：

9、傳輸速率為幾十至10kbps。 中速網(wǎng)絡(luò)：傳輸速率為幾萬至幾十Mbps。 高速網(wǎng)絡(luò)：傳輸速率為100Mbps至幾個Gbps。 注：1K=1000，1M=1000K，1G=1000M。 （2）按傳輸媒體劃分。 有線計(jì)算機(jī)網(wǎng)：傳輸介質(zhì)可以是雙絞線、同軸電纜和光纖等。 無線計(jì)算機(jī)網(wǎng)：傳輸介質(zhì)有無線電波、微波、紅外線、激光等。,（3）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，用點(diǎn)和線抽象出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)。可分為星型、總線型、環(huán)型、樹型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 （4）按交換方式劃分。 電路交換網(wǎng)：如電話系統(tǒng)。 報(bào)文交換：如電報(bào)。 分組交換（信元交換）：如因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)絡(luò)。 （5）按適用范圍劃分。

10、 公用網(wǎng)：如CHINAPAC。 專用網(wǎng)：如微軟公司的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。,1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包括通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。通信子網(wǎng)完成信息分組的傳遞工作，每個通信節(jié)點(diǎn)具有存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能。資源子網(wǎng)包含所有由通信子網(wǎng)連接的主機(jī)，向網(wǎng)絡(luò)提供各種類型的資源。通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)可分別建設(shè)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件組成。,1網(wǎng)絡(luò)硬件,網(wǎng)絡(luò)硬件是指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中所采用的物理設(shè)備，包括以下內(nèi)容： （1）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器：提供網(wǎng)絡(luò)資源。 （2）工作站：用戶機(jī)。 （3）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 網(wǎng)卡 集線器HUB（中繼器） 交換機(jī)（網(wǎng)橋） 節(jié)點(diǎn)交換機(jī) 路由器 網(wǎng)關(guān) （4）傳輸介質(zhì)：如同軸電纜、雙絞線、光纜、無線電、微波

11、等。,2網(wǎng)絡(luò)軟件,協(xié)議和軟件在網(wǎng)絡(luò)通信中扮演了極為重要的角色。網(wǎng)絡(luò)軟件可大致分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件。 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件是控制和管理網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、提供網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)資源分配與共享功能的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供了訪問網(wǎng)絡(luò)和操作網(wǎng)絡(luò)的友好界面。 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一個應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件，它為用戶提供一些實(shí)際的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件既可用于管理和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)本身，也可用于某一個業(yè)務(wù)領(lǐng)域,1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可提供的服務(wù),1數(shù)據(jù)通信 2資源共享 3遠(yuǎn)程傳輸 4數(shù)據(jù)信息的集中和綜合處理,1.4 Internet的概念,Internet的全稱是InterNetwork，中文稱為因特網(wǎng)，是一個全球性的計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)

12、絡(luò)。它既是一個多媒體的通信媒介，又是一個無限的信息資源。它由幾萬個不同規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)通過自愿原則主要采用TCP/IP協(xié)議互相連接起來。通俗地講，成千上萬臺計(jì)算機(jī)相互聯(lián)接到一起的集合體就是Internet。,1.4.1 Internet的產(chǎn)生和發(fā)展,Internet是全世界最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它起源于美國國防部高級研究計(jì)劃局（ARPA）于1968年主持研制的用于支持軍事研究的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)ARPANET。 在20世紀(jì)90年代以前，Internet是由美國政府資助，主要供大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)使用，但近年來該網(wǎng)絡(luò)商業(yè)用戶數(shù)量日益增加，并逐漸從研究教育網(wǎng)絡(luò)向商業(yè)網(wǎng)絡(luò)過渡。近幾年，Internet的規(guī)模迅速發(fā)展，已經(jīng)

13、覆蓋了包括我國在內(nèi)的154個國家，連接的網(wǎng)絡(luò)達(dá)6萬多個，主機(jī)達(dá)500萬臺，終端用戶近5000萬，并且以每年15%20%的速度增長。,1.4.2 Internet提供的服務(wù),（1）全球信息網(wǎng)（World Wide Web或WWW）。 （2）電子郵件（E-mail）。 （3）電子布告欄（BBS）。 （4）文件傳輸功能（FTP）。 （5）信息檢索系統(tǒng)（Archie）。 （6）網(wǎng)絡(luò)論壇（NetNews）。 （7）資料查詢系統(tǒng)（Gopher）。,1.4.3 Internet的展望,Internet創(chuàng)造的計(jì)算機(jī)空間正在以爆炸性的勢頭迅速發(fā)展。 Internet能使人們現(xiàn)有的生活、學(xué)習(xí)、工作以及思維模式發(fā)生

14、根本性的變化。,1.5 廣域網(wǎng)的有關(guān)技術(shù),1.5.1 接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)與廣域網(wǎng) 1接入網(wǎng) （1）接入網(wǎng)的概念。 國際電聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-T）根據(jù)近年來電信網(wǎng)的發(fā)展演變趨勢，提出了接入網(wǎng)的概念。 從整個電信網(wǎng)的角度講，可以將全網(wǎng)劃分為公用網(wǎng)和用戶駐地網(wǎng)（CPN）兩大塊，其中CPN屬用戶所有，因而，通常意義的電信網(wǎng)指的是公用電信網(wǎng)部分。公用電信網(wǎng)又可以劃分為長途網(wǎng)、中繼網(wǎng)和接入網(wǎng)三部分。長途網(wǎng)和中繼網(wǎng)合稱為核心網(wǎng)。相對于核心網(wǎng)，接入網(wǎng)介于本地交換機(jī)和用戶之間，主要完成使用戶接入到核心網(wǎng)的任務(wù)，接入網(wǎng)由業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)接口（SNI）和用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）之間的一系列傳送設(shè)備組成。,（2）寬帶有線接入網(wǎng)技術(shù)。

15、,寬帶有線接入網(wǎng)技術(shù)包括基于雙絞線的ADSL技術(shù)、基于HFC網(wǎng)（光纖和同軸電纜混合網(wǎng)）的Cable Modem技術(shù)、基于五類線的以太網(wǎng)接入技術(shù)以及光纖接入技術(shù)。 1）基于雙絞線的ADSL技術(shù)。 2）基于HFC網(wǎng)的Cable Modem技術(shù)。 3）基于五類線的以太網(wǎng)接入技術(shù)。 4）光纖接入技術(shù)。,（3）寬帶無線接入網(wǎng)技術(shù)。,目前主要有四種寬帶無線接入技術(shù)： 1）MMDS接入技術(shù)。 2）LMDS接入技術(shù)。 3）衛(wèi)星通信接入技術(shù)。 4）不可見光纖無線系統(tǒng)。,2傳輸網(wǎng),傳輸網(wǎng)分為長途傳輸網(wǎng)和本地中繼傳輸網(wǎng)兩個等級。長途傳輸網(wǎng)包括省際骨干網(wǎng)和省內(nèi)干線網(wǎng)，用作本地網(wǎng)間的信息傳輸，支持各種業(yè)務(wù)在本地網(wǎng)的網(wǎng)間

16、互聯(lián)。中繼傳輸網(wǎng)用作本地網(wǎng)內(nèi)各局端或交換節(jié)點(diǎn)間的中繼電路，支持構(gòu)建本地網(wǎng)。 目前，傳輸網(wǎng)主要采用SDH光纖傳輸并正利用DWDM擴(kuò)容。隨著DWDM的廣泛應(yīng)用和OADM、ODXC及光交換技術(shù)的商用，一個全光網(wǎng)絡(luò)將成為傳輸網(wǎng)的核心網(wǎng)（層）。,3廣域網(wǎng),廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）指覆蓋范圍廣闊（通?？梢愿采w一個城市、一個省、一個國家）的一類通信子網(wǎng)，有時也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。 （1）廣域網(wǎng)的特點(diǎn)。 1）主要提供面向通信的服務(wù)，支持用戶使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離的信息交換。 2）覆蓋范圍廣，通信距離遠(yuǎn)，需要考慮的因素增多，如媒體的成本、線路的冗余、媒體帶寬的利用和差錯處理等。 3）由電信部門

17、或公司負(fù)責(zé)組建、管理和維護(hù)，并向全社會提供面向通信的有償服務(wù)、流量統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)問題。,（2）廣域網(wǎng)的構(gòu)成。,廣域網(wǎng)由許多節(jié)點(diǎn)交換機(jī)以及連接這些交換機(jī)的鏈路組成，各臺計(jì)算機(jī)連接到交換機(jī)上，節(jié)點(diǎn)之間的連接方式是點(diǎn)到點(diǎn)方式。廣域網(wǎng)初始的規(guī)模是由站點(diǎn)數(shù)目和連入的計(jì)算機(jī)數(shù)目決定，其他的交換機(jī)可以按需要加入，用來連接其他的站點(diǎn)或計(jì)算機(jī)。一組交換機(jī)相互聯(lián)接構(gòu)成廣域網(wǎng)。一臺交換機(jī)通常有多個輸入/輸出接口，使得它能形成多種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)而連接多臺計(jì)算機(jī)。例如，圖1-1顯示了由四臺節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和八臺計(jì)算機(jī)互聯(lián)而成的廣域網(wǎng)的一種可能情況。,圖1-1 四臺節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和八臺計(jì)算機(jī)互聯(lián)而成的廣域網(wǎng),圖1-2 含有兩種輸入/輸

18、出接口的節(jié)點(diǎn)交換機(jī),（3）廣域網(wǎng)的分組轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。,1）存儲轉(zhuǎn)發(fā)。 局域網(wǎng)中，在一個給定時間內(nèi)只允許一對計(jì)算機(jī)交換幀，而在廣域網(wǎng)中，分組往往經(jīng)過許多的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)（store and forward）才能到達(dá)目的地。為完成存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能，節(jié)點(diǎn)交換機(jī)必須在存儲器中對分組進(jìn)行緩沖。存儲操作是在分組到達(dá)時執(zhí)行，節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的輸入/輸出硬件把一個分組副本放在存儲器中并通知處理器（例如使用中斷），然后進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)（forward）操作。處理器檢查分組，決定應(yīng)該送到哪個接口，并啟動輸出硬件設(shè)備以發(fā)送分組。使用存儲轉(zhuǎn)發(fā)模式的系統(tǒng)能使分組以硬件所容許的最快速度在網(wǎng)絡(luò)中傳送。更重要的是，如果有許多分組都必須送到同

19、一輸出設(shè)備，節(jié)點(diǎn)交換機(jī)能將分組一直存儲在存儲器中直到該輸出設(shè)備空出。,2）廣域網(wǎng)的物理編址。,局域網(wǎng)采用了平面地址結(jié)構(gòu)，對不需要進(jìn)行路由選擇的局域網(wǎng)，采用這種結(jié)構(gòu)非常方便。然而在廣域網(wǎng)中，分組往往經(jīng)過許多節(jié)點(diǎn)交換機(jī)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)才到達(dá)目的地。廣域網(wǎng)使用層次地址方案（hierarchical addressing scheme），使得轉(zhuǎn)發(fā)效率更高。層次地址把一個地址分成幾部分。最簡單的層次地址方案把一個地址分為兩部分：第一部分表示節(jié)點(diǎn)交換機(jī)，第二部分表示連到該交換機(jī)上的計(jì)算機(jī)。,圖1-3 交換機(jī)地址的層次表示方式,3）廣域網(wǎng)中的路由。,當(dāng)有另外的計(jì)算機(jī)連入時，廣域網(wǎng)的容量必須能相應(yīng)擴(kuò)大。當(dāng)有少量計(jì)算

20、機(jī)加入時，可通過增加輸入/輸出接口硬件或更快的CPU來擴(kuò)大單個交換機(jī)的容量。這些改變能適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)小規(guī)模的擴(kuò)大，更大的擴(kuò)大就需要增加節(jié)點(diǎn)交換機(jī)。這一基本概念使得建立一個具有較大可擴(kuò)展性的廣域網(wǎng)成為可能，因?yàn)榭刹辉黾佑?jì)算機(jī)而使交換容量增加。特別是在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可加入節(jié)點(diǎn)交換機(jī)來處理負(fù)載，這樣的交換機(jī)無需連接計(jì)算機(jī)。我們稱這些節(jié)點(diǎn)交換機(jī)為內(nèi)部交換機(jī)（interior switch），而把與計(jì)算機(jī)直接連接的交換機(jī)稱為外部交換機(jī)（exterior switch）。,為使廣域網(wǎng)能正確地運(yùn)行，內(nèi)、外部交換機(jī)都必須有一張路由表，并且都能轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)。路由表中的數(shù)據(jù)必須符合以下條件： 完整的路由。每個交換機(jī)的路由表必須含

21、有所有可能目的地的下一站。 路由優(yōu)化。對于一個給定的目的地而言，交換機(jī)路由表中下一站的值必須是指向目的地的最短路徑。,對廣域網(wǎng)而言，最簡單的方法是把它看作圖來考慮，圖中每個站點(diǎn)代表一個交換機(jī)。如果網(wǎng)絡(luò)中一對交換機(jī)直接相連，則在圖1-1中的相應(yīng)站點(diǎn)間有一條邊或鏈接（由于圖論和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系非常緊密，所以連在網(wǎng)上的一臺機(jī)器叫做網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)，連接兩臺機(jī)器的串行數(shù)字線路叫做一條鏈接）。圖1-4說明了一個廣域網(wǎng)的例子和相應(yīng)的圖。,圖1-4 每個站點(diǎn)對應(yīng)一個交換機(jī)，兩站點(diǎn)間的邊代表對應(yīng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)間的連接,表1-2 路由表,1.5.2 ADSL接入網(wǎng)技術(shù),ADSL的全稱是Asymmetric Digita

22、l Subscriber Line，中文意思是“非對稱數(shù)字用戶線路”。它是DSL（Digital Subscriber Line，即數(shù)字用戶線路，是以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)組合）技術(shù)的一種。它以現(xiàn)有普通電話線作為傳輸介質(zhì)，能夠在普通電話線，即銅雙絞線上提供高達(dá)8Mbps的高速下行速率，遠(yuǎn)高于ISDN的速率；而且上行速率有1Mbps，傳輸距離則達(dá)到30005000m。只要在線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可使用ADSL提供的高寬帶服務(wù)。通過一條電話線，便可以比普通Modem快100倍的速度瀏覽因特網(wǎng)，通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)、娛樂、購物，更可享受到網(wǎng)上視頻會議、視頻點(diǎn)播、網(wǎng)上音樂、網(wǎng)上電視、網(wǎng)上MTV

23、的樂趣，還可以很高的速率下載文件。,1ADSL的發(fā)展,為了實(shí)現(xiàn)用戶接入網(wǎng)的數(shù)字化、寬帶化，提高用戶上網(wǎng)速度，光纖到戶（FTTH）是用戶網(wǎng)今后發(fā)展的必然方向，但由于光纖用戶網(wǎng)的成本過高，在今后的十幾年甚至幾十年內(nèi)大多數(shù)用戶網(wǎng)仍將繼續(xù)使用現(xiàn)有的銅線環(huán)路，于是近年來人們提出了多項(xiàng)過渡性的寬帶接入網(wǎng)技術(shù)，包括N-ISDN、Cable Modem、ADSL等，其中ADSL是最具前景及競爭力的一種，將在未來十幾年甚至幾十年內(nèi)占主導(dǎo)地位。 20世紀(jì)60年代，傳統(tǒng)T1線路傳輸方式每隔大約3km就需要一個放大器，這使得成本居高不下。人們都希望能夠找到一種廉價的傳輸方式，于是就出現(xiàn)了HDSL（High-speed

24、 Digital Subscriber Line，高速數(shù)字用戶線路）。HDSL使用兩對銅線作為傳輸介質(zhì)，可以在不使用放大器的情況下使數(shù)字信號傳輸大約11km，后來T1線路也就改為使用HDSL，到了20世紀(jì)90年代就演變出了使用一對銅線的ADSL。,2ADSL簡介,ADSL是一種通過現(xiàn)有普通電話線為家庭、辦公室提供寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的技術(shù)。ADSL即非對稱數(shù)字信號傳送，它能夠在現(xiàn)有的銅雙絞線，即普通電話線上提供高達(dá)8Mbps的高速下行速率，遠(yuǎn)高于ISDN的速率；而上行速率有1Mbps，傳輸距離達(dá)35km。ADSL技術(shù)的主要特點(diǎn)是可以充分利用現(xiàn)有的銅纜網(wǎng)絡(luò)（電話線網(wǎng)絡(luò)），在線路兩端加裝ADSL設(shè)備即

25、可為用戶提供高寬帶服務(wù)。ADSL的另外一個優(yōu)點(diǎn)在于它可以與普通電話共存于一條電話線上，在一條普通電話線上接聽、撥打電話的同時進(jìn)行ADSL傳輸而又互不影響。,DSL（Digital Subscriber Line，數(shù)字用戶線路）是以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)組合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL等，一般稱之為xDSL。它們主要的區(qū)別體現(xiàn)在信號傳輸速度和距離的不同以及上行速率和下行速率對稱性的不同這兩個方面。 HDSL與SDSL支持對稱的T1/E1（1.544Mbps/2.048Mbps）傳輸。其中HDSL的有效傳輸距離為34km，且需要兩至四對銅質(zhì)雙絞電話線；SDSL

26、的最大有效傳輸距離為3km，只需一對銅線。比較而言，對稱DSL更適用于企業(yè)點(diǎn)對點(diǎn)連接應(yīng)用，如文件傳輸、視頻會議等收發(fā)數(shù)據(jù)量大致相對應(yīng)的工作。同非對稱DSL相比，對稱DSL的市場要少得多。,ADSL具備的主要特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)如下：,（1）可直接利用現(xiàn)有的用戶電話線，無須另鋪電纜，節(jié)省投資。 （2）能提供上、下行不對稱的傳輸帶寬。 （3）采用點(diǎn)對點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用戶可獨(dú)享高帶寬，以超高速上網(wǎng)（比普通Modem高數(shù)十倍到上百倍）。 （4）可廣泛用于視頻業(yè)務(wù)及高速Internet等數(shù)據(jù)的接入，它的網(wǎng)上視頻實(shí)時播放（VOD、MTV等），突破傳統(tǒng)Modem網(wǎng)上視頻播放差的限制。 （5）上網(wǎng)的同時可以打電話，互不影

27、響，而且上網(wǎng)時不需要另交電話費(fèi)。 （6）目前，由于普通的Internet用戶接入網(wǎng)絡(luò)采用Modem撥號的方式，因此，Internet用戶的劇增可能會造成網(wǎng)絡(luò)的擁塞（國外已經(jīng)出現(xiàn)了這種情況），而使用ADSL則可以避免。,3多種接入技術(shù)的比較,（1）ADSL與Cable Modem的比較。 即使在理想狀態(tài)下，HFC只相當(dāng)于一個10Mbps的共享式總線型以太網(wǎng)，而ADSL接入方案在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上較為先進(jìn)，因?yàn)槊總€用戶都有單獨(dú)的一條線路與ADSL局端相連，它的結(jié)構(gòu)可以看作是星型結(jié)構(gòu)，它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一用戶獨(dú)享的。 （2）ADSL與普通撥號 Modem及N-ISDN的比較。 1）比起普通撥號 Mo

28、dem的最高56kbps速率，以及N-ISDN 128kbps的速率，ADSL的速率優(yōu)勢是不言而喻的。 2）與普通撥號 Modem 或ISDN相比，ADSL更為吸引人的地方是：它在同一銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號，數(shù)據(jù)信號并不通過電話交換機(jī)設(shè)備，減輕了電話交換機(jī)的負(fù)載。這意味著使用ADSL上網(wǎng)并不需要繳付另外的電話費(fèi)。,4ADSL接入類型,（1）專線入網(wǎng)方式：用戶擁有固定的靜態(tài)IP地址，24小時在線。 （2）虛擬撥號入網(wǎng)方式：并非是真正的電話撥號，而是用戶輸入帳號、密碼，通過身份驗(yàn)證獲得一個動態(tài)的IP地址，可以掌握上網(wǎng)的主動性。,5ADSL原理及特點(diǎn),使用ADSL上網(wǎng)時，ADSL Modem便

29、在電話線上產(chǎn)生了三個信息通道：一個為標(biāo)準(zhǔn)電話服務(wù)的通道，一個速率為640kbps1.0Mbps的中速上行通道，一個速率為1Mbps8Mbps的高速下行通道，并且這三個通道可以同時工作。這樣，就可以一邊下載軟件，一邊收看網(wǎng)上多媒體廣播，并且可以使用電話。這一切都是在一根電話線上同時進(jìn)行的。 為了在電話線上分隔有效帶寬，產(chǎn)生多路信道，ADSL調(diào)制解調(diào)器一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn)：頻分多路復(fù)用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技術(shù)。FDM在現(xiàn)有帶寬中分配一段頻帶作為數(shù)據(jù)下行通道，同時分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過時分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)再分為多個高速信道和低速信道。

30、同樣，上行通道也由多路低速信道組成。而回波消除技術(shù)則使上行頻帶與下行頻帶疊加，通過本地回波抵消來區(qū)分兩個頻帶。,另外，ADSL能產(chǎn)生這么高的帶寬要?dú)w功于它先進(jìn)的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。目前廣泛應(yīng)用的ADSL調(diào)制解調(diào)技術(shù)有兩種：抑制載波幅度和相位技術(shù)（carrier-less amplitude and phase，CAP）和離散多音復(fù)用技術(shù)（discrete multimode，DMT），其中DMT調(diào)制解調(diào)技術(shù)由于技術(shù)先進(jìn)已經(jīng)被ANSI組織定為標(biāo)準(zhǔn)，并被美國ADSL國家標(biāo)準(zhǔn)推薦使用，是目前最具前景的調(diào)制解調(diào)技術(shù)。這里主要介紹DMT調(diào)制技術(shù)。,6ADSL接入模型,ADSL的接入模型主要由中央交換局端模塊和

31、遠(yuǎn)端模塊等部分組成，如圖1-5所示。 （1）中央交換局端模塊。中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSL Modem、接入多路復(fù)用系統(tǒng)，處于中心位置的ADSL Modem被稱為ATU-C（ADSL中心傳送單元）。接入多路復(fù)用系統(tǒng)中心的Modem通常被組合成一個接入節(jié)點(diǎn)。 （2）遠(yuǎn)端模塊。遠(yuǎn)端模塊由用戶ADSL Modem、濾波器組成。用戶ADSL Modem通常被稱為ATU-R（ADSL遠(yuǎn)端傳送單元）。,圖1-5 ADSL接入模型,7ADSL設(shè)備的安裝,ADSL安裝包括局端線路調(diào)整和用戶端設(shè)備安裝。在局端方面，由服務(wù)商將用戶原有的電話線串接入ADSL局端設(shè)備，只需兩三分鐘；用戶端的ADSL安裝也

32、非常簡易方便，只要將電話線連上濾波器，濾波器與ADSL Modem之間用一條兩芯電話線連上，ADSL Modem與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡之間用一條交叉網(wǎng)線連通即可完成硬件安裝，再將TCP/IP協(xié)議中的IP、DNS和網(wǎng)關(guān)參數(shù)項(xiàng)設(shè)置好便完成了安裝工作。,（1）以太網(wǎng)接口外置式ADSL Modem 接入示意圖，如圖1-6所示。,（2）USB接口外置式ADSL Modem接入示意圖，如圖1-7所示。,（3）PCI接口內(nèi)置式ADSL Modem接入示意圖，如圖1-8所示。,8ADSL的應(yīng)用及前景,業(yè)界許多專家都堅(jiān)信，以ADSL為主的xDSL技術(shù)終將成為銅雙絞線上的贏家，目前采用普通撥號Modem及N-ISDN技術(shù)

33、接入的用戶將逐步過渡到ADSL等寬帶接入方式，并最終實(shí)現(xiàn)光纖接入。,1.5.3 傳輸網(wǎng)技術(shù),寬帶網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸媒介是光纖，光同步數(shù)字傳輸網(wǎng)（SDH）將成為寬帶網(wǎng)絡(luò)的骨干網(wǎng)，SDH網(wǎng)是一種全新技術(shù)體制，具有路由自動選擇能力，上下電路方便，維護(hù)、控制、管理功能強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，便于傳輸更高速率的業(yè)務(wù)等優(yōu)點(diǎn)。該網(wǎng)的推出使電視、圖像、話音、數(shù)據(jù)以及數(shù)字微波傳輸發(fā)生了重大改變。SDH網(wǎng)絡(luò)的引入和使用，就可以比較容易地實(shí)現(xiàn)高智能的、高效的、維護(hù)功能齊全、操作運(yùn)行廉價的信息高速公路。因此，在SDH技術(shù)推出的短時期內(nèi)，其產(chǎn)品和應(yīng)用就得到了極為迅猛的發(fā)展。,迄今為止，全球?qū)拵Ц咚賯鬏斁W(wǎng)主要是由同步數(shù)字體系（SDH）

34、支撐的，SDH傳輸體制是一種新型的完整嚴(yán)密的傳輸網(wǎng)技術(shù)體制，它有全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口，簡化了信號的互通以及信號的傳輸、復(fù)用和交叉連接過程；它安排有豐富的開銷比特用于網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)；它有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)光接口，能夠在基本光纜段上實(shí)現(xiàn)橫向兼容性；采用SDH組網(wǎng)技術(shù)還可以構(gòu)成具有高度可靠性的自愈環(huán)結(jié)構(gòu)，確保實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)的透明性。,電信網(wǎng)絡(luò)的各種功能大致可分為兩個功能群：傳送功能群和控制功能群。傳輸網(wǎng)的基本概念是將用戶信息雙向或單向地從一點(diǎn)傳送到另一點(diǎn)，也可傳送各種類型的網(wǎng)絡(luò)控制信號。傳輸網(wǎng)在垂直方向分為三層：電路層、通道層和傳輸媒質(zhì)層。每一層又在水平方向按照內(nèi)部結(jié)構(gòu)分割為若干分離的部分，組成適于網(wǎng)絡(luò)管理

35、的基本骨架。電路層直接面對通信業(yè)務(wù)，設(shè)備包括各種交換機(jī)和用于租用線業(yè)務(wù)的交叉連接設(shè)備。電路層向用戶提供端到端之間的電路連接，一般由交換機(jī)建立。通道層支持一個或多個電路層網(wǎng)絡(luò)，為其提供傳送通道，可分為高階VC和低階VC組成的兩種通道層。,SDH網(wǎng)的一個重要特點(diǎn)是能夠?qū)νǖ缹泳W(wǎng)絡(luò)的連接性進(jìn)行管理和控制。傳輸媒質(zhì)層與傳輸媒質(zhì)有關(guān)，支持一個或多個通道層網(wǎng)絡(luò)，段層涉及保證通道層兩個節(jié)點(diǎn)之間的信息傳遞的完整性，而物理層涉及具體的支持段層網(wǎng)絡(luò)的傳輸媒介。傳輸媒質(zhì)層為通道層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供合適的通道容量，例如STM-N就是傳輸媒質(zhì)層網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)傳送容量。該層主要面向跨越線路系統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)傳送。網(wǎng)絡(luò)分層的好處是：第一，

36、單獨(dú)設(shè)計(jì)和運(yùn)行每一層網(wǎng)絡(luò)要比將整個網(wǎng)絡(luò)作為單個實(shí)體設(shè)計(jì)簡單得多；第二，有助于規(guī)定TMN內(nèi)的管理目標(biāo)；第三，每一層有各自獨(dú)立的OAM&P，減少彼此影響；第四，使網(wǎng)絡(luò)規(guī)范與具體實(shí)施方法無關(guān)，使規(guī)范保持較長時間的穩(wěn)定，不會隨技術(shù)換代而輕易更改。,從原理上講，傳輸網(wǎng)絡(luò)由傳輸系統(tǒng)設(shè)備和完成多種傳送功能的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。傳輸系統(tǒng)設(shè)備可以是光纜傳輸系統(tǒng)，也可以是數(shù)字微波系統(tǒng)或衛(wèi)星通信系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所要完成的功能包括信道終結(jié)、復(fù)用、交叉連接和交換等多種功能。簡單節(jié)點(diǎn)可以只具有部分功能，例如僅有復(fù)用功能，而復(fù)雜節(jié)點(diǎn)通常包括全部的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能。 所謂網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（Network Node Interface，NNI

37、）指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口，在實(shí)際中也可看成是傳輸設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的接口。,SDH網(wǎng)絡(luò)的基本物理拓?fù)溆芯€型、星型、樹型、環(huán)型和網(wǎng)狀型五種類型。自愈網(wǎng)的概念就是無須人為干預(yù)，網(wǎng)絡(luò)能在極短的時間內(nèi)從失效故障中自動恢復(fù)所攜帶的業(yè)務(wù)，使用戶感覺不到網(wǎng)絡(luò)已出了故障。SDH網(wǎng)中環(huán)型網(wǎng)保護(hù)就是實(shí)現(xiàn)自愈網(wǎng)的方法之一。自愈環(huán)結(jié)構(gòu)可分為通道倒換環(huán)和復(fù)用段倒換環(huán)兩大類。通道倒換環(huán)使用專用保護(hù)，復(fù)用段倒換環(huán)使用共享保護(hù)。自愈環(huán)又可分為單向環(huán)和雙向環(huán)。單向環(huán)工作于通道倒換方式或復(fù)用段倒換方式，雙向環(huán)工作于復(fù)用段倒換方式。,1.6 局域網(wǎng)的基礎(chǔ)知識,1.6.1 局域網(wǎng)的基本特征 （1）網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍比較小。通常不超過

38、幾十公里，甚至只在一幢建筑或一個房間內(nèi)。 （2）信息的傳輸速率比較高，其范圍自1Mbps10Mbps，近來已達(dá)到100Mbps。而廣域網(wǎng)運(yùn)行時的傳輸率一般為2400bps、9600bps或者38.4kbps、56.64kbps。專用線路也只能達(dá)到1.544Mbps。 （3）具有較低誤碼率。局域網(wǎng)采用短距離基帶傳輸，可以使用高質(zhì)量的傳輸媒體，出現(xiàn)差錯的機(jī)會少，可靠性高。局域網(wǎng)的誤碼率一般在10-1110-8。 （4）局域網(wǎng)容易組裝、組建和維護(hù)，具有較好的靈活性。 （5）網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營權(quán)和管理權(quán)屬于某個單位,1.6.2 局域網(wǎng)的基本組成,1服務(wù)器 2工作站 3傳輸媒體 適用于局域網(wǎng)的導(dǎo)向傳輸媒體主要有

39、三類：雙絞線、同軸電纜和光纖。,（1）雙絞線（TP）。,雙絞線電纜分為兩類：屏蔽型雙絞線（STP）和非屏蔽型雙絞線（UTP）。,（a） （b） 圖1-9 非屏蔽雙絞線與屏蔽雙絞線的示意圖,局域網(wǎng)中UTP分為3類、4類、5類和超5類四種。下面以AMP公司的UTP為例。 3類：10Mbps，皮薄，皮上注cat3，箱上注“3類”，305米/箱，400元/箱。 4類：網(wǎng)絡(luò)中用得不多。 5類（超5類）：100Mbps（155Mbps），皮厚，匝密，皮上注cat5，箱上注“5類”，305米/箱，600700元/箱（每段100米，接4個中繼器，最大500米）。 STP的內(nèi)部與UTP相同，外包鋁箔，Apple，IBM公司網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品要求使用STP雙絞線，速率高，價格貴。,（2）同軸電纜。,由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸線的內(nèi)導(dǎo)線組成，兩導(dǎo)體間用絕緣材料隔開，如圖1-10所示。同軸電纜既可以用于基帶傳輸，又可以用于寬帶傳輸。用于局域網(wǎng)的同軸電纜都是基帶同軸電纜。,圖1-10 同軸電纜示意圖,粗纜傳輸距離長，性能高但成本高，適用于大型局域網(wǎng)干線，連接時兩端需要終接器。 粗纜與外部收發(fā)器相連。 收發(fā)器與網(wǎng)卡之間用AUI電纜相連。 網(wǎng)卡必須有A