【正文】 網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)；按拓撲結(jié)構(gòu)分類有總線網(wǎng)、樹型網(wǎng)、星型網(wǎng)、環(huán)型網(wǎng)、網(wǎng)狀網(wǎng)；按傳播方式分為點對點傳輸和廣播式傳輸?shù)取? （ 1）按覆蓋范圍 分類： 局域網(wǎng)： 一般用微型計算機通過高速通信線路相連，數(shù)據(jù)傳輸速率較快，通常在 10 Mbit/s 以上，誤碼率較低。但其覆蓋范圍有限，是一個小的地理區(qū)域（例如：辦公室、大樓和方圓幾公里遠的地域）內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)從介質(zhì)訪問控制方法來看可分為共享式介質(zhì)和交換式局域網(wǎng)。 城域網(wǎng)：介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的高速計算機網(wǎng)絡(luò)。 廣域網(wǎng)：是遠距離、大范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍一般是幾十公里～幾千公里的廣闊地理區(qū)域，其主要作用是實現(xiàn)遠距離計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸和信息共享，并且通信線路大多租用公用通信網(wǎng)絡(luò)（如公 用電話網(wǎng)PSTN）。廣域網(wǎng)從邏輯功能上分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。 （ 2）按拓撲結(jié)構(gòu)分類 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)：計算機網(wǎng)絡(luò)的幾何圖形表示。 廣播式網(wǎng)絡(luò)是指一個公共信道被多個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點共享，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信。 點對點線路是指每個物理線路鏈接兩個結(jié)點。對應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型、樹型與網(wǎng)狀。 3. 計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的參數(shù) （ 1）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)傳輸速率 每秒鐘傳輸二進制的比特數(shù)。單位 bir/s 或 bps。 記作： s=1/T (bps) T 為傳送 1bit 所需要的時間。 單位變換時一般省略 24 進行統(tǒng)計，如下： 1Kbps=1000bps， 1Mbps=1000Kbps， 1Gbps=1000Mbps，1Tbps=1000Gbps 帶寬與速率的關(guān)系： 奈奎斯特給出沒有噪聲時帶寬與最大傳輸速率之間的關(guān)系： Rmax=2*B Rmax：最大數(shù)據(jù)傳輸速率。 B 通信信道帶寬（頻率）單位 HZ。 香農(nóng)給出了有隨機熱噪聲時帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率之間的關(guān)系： Rmax= B*LOG2(1+S/N) S/N 信噪比（信號與噪聲功率比）單位是分貝。 （ 2）誤碼率 二進制碼元在數(shù)據(jù)傳輸過程中被傳錯的概率，其近似值為： Pe= Ne/N N 為傳輸二進制碼元的總數(shù)， Ne 為被傳錯的碼元數(shù)。 誤碼率應(yīng)注意以下問題： 誤碼率是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)。 對于實際的傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說誤碼率越低越好，要根據(jù)實際情況衡量。 實際的傳輸系統(tǒng)，如果不是傳輸二進制碼元，需要折合成二進制碼元計算。 誤碼率具有隨機性，實際測量時只有測試的二進制碼元越大，才會接近真正的誤碼率。 三、分組交換技術(shù)的基本概念 基本概念 通信子網(wǎng)的交換方式中分為兩類：電路交換和存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換分為報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（報文交換）和報文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換（分組交換）。 電路交換分為三個階段： （ 1）線路建立：兩臺主機要傳輸數(shù)據(jù)，首先通過子網(wǎng)建立兩臺主機之間的線路連接。 （ 2）數(shù)據(jù)傳輸：線路連接后，可以實現(xiàn)實時、雙向的交換數(shù)據(jù)。 （ 3）線路釋放：數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，原點想目的主機發(fā)送釋放請求，目的同意后逐步釋放連接。 6 線路交換的優(yōu)點：實時性強，適應(yīng)于交互式會話通信。 線路交換的缺點：對突發(fā)性通信不適應(yīng) ，系統(tǒng)效率低，不具備存儲數(shù)據(jù)能力，不具備差錯控制能力。 2. 存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換的特點 與線路交換的特點區(qū)別： （ 1）發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定格式組成一個數(shù)據(jù)單元（報文或報文分組）進入通信子網(wǎng) 。 （ 2）通信子網(wǎng)的結(jié)點是通信控制處理機，它負責完成數(shù)據(jù)單元的接受、差錯檢驗、存儲、路徑選擇和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的單位分為兩種：報文和分組。 報文：數(shù)據(jù)長度不限，增加目的地址、源地址與控制信息組成一個邏輯單元。 分組：限制報文長度，源結(jié)點需要將報文分成多個分組，發(fā)送結(jié)束后，由 目的結(jié)點按順序重新組織成報文。 存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點：共享信道，線路利用率高；路由選擇功能，提高系統(tǒng)效率；每個路由可進行差錯檢查和糾錯處理，提高系統(tǒng)可靠性；路由器實現(xiàn)不同通信速率的轉(zhuǎn)換，也可對不同數(shù)據(jù)代碼格式進行轉(zhuǎn)換。 3. 數(shù)據(jù)報方式與虛電路方式 （ 1）數(shù)據(jù)報方式 分組傳輸前不需要預(yù)先在源與目的之間建立連接，源主機發(fā)送的每一個分組都可以獨立選擇一條傳輸路徑，每個分組可以在通信子網(wǎng)中通過不同的路徑傳輸?shù)竭_目的地。 具體步驟： 源主機將報文分成若干個分組，發(fā)送給直接相連的處理機，收到的處理機存儲分 組； 每個收到分組的處理機都進行差錯檢驗，然后收到分組的處理機向發(fā)送處理機返還確認信息。 如果分組發(fā)送正確，源處理機丟棄副本然后進行路徑選擇發(fā)送給下一個處理機。 如果分組發(fā)送錯誤，則要求重發(fā)； 直到到達目的地。 數(shù)據(jù)報的特點：各分組可按不同路徑發(fā)送；到達目的地的分組可能有亂序、丟失等現(xiàn)象；每個分組要包含目的和源地址；傳輸延遲較大。 （ 2）虛電路方式 分組發(fā)送前，在發(fā)送方和接收方建立邏輯連接。所以虛電路的工作過程分為 3 個階段：虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路拆除。 虛電路的特點 ： 每次分組傳輸前，需要在源和目的之間建立邏輯連接； 所有分組按統(tǒng)一建立的虛電路傳輸，不會出現(xiàn)亂序和丟失現(xiàn)象； 分組通過的每一個結(jié)點時，結(jié)點只要差錯檢查，不需要路徑選擇； 通信子網(wǎng)中的每一個結(jié)點可以與任何結(jié)點建立多條虛電路。 虛電路與線路交換的區(qū)別：虛電路在傳輸分組時建立虛連接，這種電路不是專用的；而電路交換的連接是物理連接，是獨占的。 四、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念 1. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則，約定與標準。 主要有三要素： 語法 ：規(guī)定用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式； 語義：規(guī)定需要發(fā)出何種控制信息以及完成的動作與作出的響應(yīng)； 時序：對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。 網(wǎng)絡(luò)體系系結(jié)構(gòu)：對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)完成的功能的精確定義。 體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是具體的，是能夠運行的一些硬件和軟件。體系結(jié)構(gòu)采用層次結(jié)構(gòu)。 層次結(jié)構(gòu)的好處： a) 各層之間相互獨立 b) 靈活性好 c) 各層都可以采用最合適的技術(shù)實現(xiàn)，各層實現(xiàn)技術(shù)部影響其它層 d) 易于實現(xiàn)和維護 e) 有利于促進標準化 7 2. ISO/OSI 參考模型 （ 1） OSI 參考模型的概念 OSI 中采用三 級抽象：體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)格說明。 體系結(jié)構(gòu)：定義了層次結(jié)構(gòu)、層次之間的相互關(guān)系以及各層所包括的可能的服務(wù)，是對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部結(jié)構(gòu)最精煉的概括與描述。 服務(wù)定義：詳細說明了各層所提供的服務(wù)。通過接口提供給更高一層。同時還定義了層與層之間接口和各層所使用的原語，但不涉及接口的實現(xiàn)。 協(xié)議規(guī)格說明：精確定義了應(yīng)當發(fā)送什么控制信息，以及應(yīng)當用什么樣的過程解釋這個控制信息。協(xié)議的規(guī)程說明具有最嚴格的約束。 OSI 參考模型僅僅是抽象描述，或者說是一個制定標準時所使用的框架。 （ 2） OSI 參考模型 的結(jié)構(gòu)以及各層的主要功能 OSI 分 7 層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。 物理層：利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接，以便透明傳輸比特流。 數(shù)據(jù)鏈路層：在物理提供比特流傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，在通信的實體之間建立數(shù)據(jù)鏈路連接，傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)，并具有差錯控制和流量控制功能。 網(wǎng)絡(luò)層：通過路由選擇算法，為分組的通過選擇最適當路徑。需要實現(xiàn)路徑選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能。 傳輸層：向用戶提供可靠的端到端服務(wù)，透明傳輸報文，它向高層屏蔽了下層功能，是體系結(jié)構(gòu)中 最關(guān)鍵的一層。 會話層：組織兩個會話進程之間的通信，并管理數(shù)據(jù)交換。 表示層：處理兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式。包括格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密解密、數(shù)據(jù)壓縮與數(shù)據(jù)恢復(fù)等功能。 應(yīng)用層：確定進程之間通信的性質(zhì)，以滿足用戶的需要。 TCP/IP 的協(xié)議特點： 開放的協(xié)議標準，獨立于特定的計算機硬件和操作系統(tǒng) 獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)中 統(tǒng)一的地址分配方案，使得每臺網(wǎng)絡(luò)中計算機具有唯一的地址 標準化的高層協(xié)議，可提供多種可靠的用戶 服務(wù)。 TCP/IP 參考模型與層次 主機 網(wǎng)絡(luò)層、互聯(lián)層、傳輸層和應(yīng)用層。 與 OSI 模型對應(yīng)： TCP OSI 主機 網(wǎng)絡(luò)層 物理層和數(shù)據(jù)鏈路層 互聯(lián)層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 傳輸層 應(yīng)用層 會話層 表示層 應(yīng)用層 TCP/IP 的主機 網(wǎng)絡(luò)層實現(xiàn)了 OSI 模型中物理和鏈路層的功能。 TCP/IP 的互聯(lián)層功能主要體現(xiàn)在 3 個方面： (1)處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求 (2)處理接收的數(shù)據(jù)報 (3)處理互聯(lián)的路徑、流控與擁塞問題 傳輸層實現(xiàn)應(yīng)用進程間的端到端通信，具有兩個協(xié)議： TCP 和 UDP 協(xié)議。 TCP :是一種可靠面向連接的協(xié)議，允許將一臺主機的字節(jié)流無差錯地傳送到目的主機。 UDP：不可靠的無連接協(xié)議。不要求分組順序到達目的地。 應(yīng)用層的主要協(xié)議有：遠程登錄協(xié)議（ Tel），文件傳輸協(xié)議（ FTP），簡單郵件傳輸協(xié)議（ SMTP） , 域名服務(wù)（ DNS） ,路由信息協(xié)議（ RIP），網(wǎng)絡(luò)文件協(xié)議（ NFS） ,超文本傳輸協(xié)議（ HTTP）等。 五、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展 WEB 應(yīng)用的發(fā)展 WEB 技術(shù)的出現(xiàn)使互聯(lián)網(wǎng)從最初的主要由計算機專家和大學(xué)生使用，變?yōu)橐环N被廣泛使用的信 息交流工具；同時使得網(wǎng)站的數(shù)量和網(wǎng)路的通信量呈指數(shù)增長，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠程教育與信息 8 服務(wù)等領(lǐng)域，并有繼續(xù)擴大的趨勢。 搜索引擎是運行在 WEB 上的應(yīng)用系統(tǒng)軟件，是對網(wǎng)絡(luò)上大量資源建立索引并提供檢索服務(wù)的應(yīng)用軟件。 播客（ Podcast）是基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字廣播技術(shù)之一。 根據(jù)節(jié)日類型的不同，分為：傳統(tǒng)節(jié)目的播客、專業(yè)播客提供商與個人播客。 博客（ blog）指以文章的形式在互聯(lián)網(wǎng)上實現(xiàn)信息共享。在技術(shù)上屬于網(wǎng)絡(luò)共享空間，在形 式上屬于個人互聯(lián)網(wǎng)出版類的應(yīng)用。 網(wǎng)絡(luò)電視（ IPTV）通過寬帶 IP 網(wǎng)絡(luò)傳輸，可以實現(xiàn)與用戶的互動點播，同時能夠方便地將傳統(tǒng)電視與 WWW、EMAIL 等互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來。 6. P2P 技術(shù)的應(yīng)用 P2P 網(wǎng)絡(luò)中的每一臺計算機既可以作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的使用者，又可以作為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的提供者。 六、無線網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用 標準 無線城域網(wǎng)標準，可提供 2～ 155Mbps 的帶寬，寬帶無線接入分為移動接入和固定接入。 標準 標準以微波、激光與紅外線等作為傳輸介質(zhì)，實現(xiàn)移動計算機網(wǎng)絡(luò)中的移動結(jié)點的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的功能。 3. 藍牙技術(shù)與 標準 藍牙技術(shù)是無線自組網(wǎng)的應(yīng)用， 是以藍牙規(guī)范為基礎(chǔ)，制定的短距離、低功耗的無線通信標準。 第三章 局域 網(wǎng) 基 礎(chǔ) 本單元概覽 一、局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的基本概念 二、以太網(wǎng) 三、高速局域網(wǎng)的工作原理 四、交換式局域網(wǎng)與虛擬局域網(wǎng) 五、無線局 域網(wǎng) 六、局域網(wǎng)互聯(lián)與網(wǎng)橋的工作原理 一、局域網(wǎng)與城域網(wǎng)的基本概念 決定局域網(wǎng)與城域網(wǎng)特點的三要數(shù)是：網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)、傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問控制方法。 2. 局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的類型與特點 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的重要區(qū)別是覆蓋的地理范圍不同，因此其基本通信機制與廣域網(wǎng)完全不同：局域網(wǎng)采用共享介質(zhì) 與 交換方式 ，廣域網(wǎng)采用 存儲轉(zhuǎn)發(fā) 。 局域網(wǎng)在傳輸介質(zhì)、介質(zhì)訪問控制方法上形成了自己的特點。其主要的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分為： 總線型、環(huán)型與星型 。網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)主要采用 雙絞線、同軸電纜 與 光 纖 等。 總線拓撲： 介質(zhì)訪問控制方法：共享介質(zhì)方式。 9 優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、易于擴展、可靠性好。 特點： 所有結(jié)點都通過網(wǎng)卡連接到公共傳輸介質(zhì)總線上，總線通常采用雙絞線或同軸電纜，所有結(jié)點通過總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，由于多個結(jié)點共享介質(zhì)，因此會有沖突出現(xiàn)，導(dǎo)致傳輸失敗，必須解決介質(zhì)訪問控制問題 共享介質(zhì)解決的 3 個問題：哪個結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)？發(fā)送時是否有沖突？有沖突如何處理？ 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu) 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)拓撲是結(jié)點間通過網(wǎng)卡利用點到點線路連接形成閉合的環(huán)型。環(huán)中的數(shù)據(jù)沿著同一個方向逐站傳輸 。 環(huán)型結(jié)構(gòu)中，多個站點共享一條環(huán)通路，為了確定哪個結(jié)點可以發(fā)送數(shù)據(jù)，同樣需要進行介質(zhì)訪問控制。