【文章內(nèi)容簡介】 過各路傳輸數(shù)字信號所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。即將每一條物理信道按時間分成若干時間片，使其每個信號按時間片輪流交替地使用單一信道，這種使多個數(shù)字信號在宏觀上同時進行傳輸?shù)姆椒ǚQ為時分多路復用（TDM）。波分多路復用（WDM）用于光纖，允許在一條光纖中同時傳送多束互不干擾的不同波長的激光光束。㈥數(shù)據(jù)交換技術(shù)通常采用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)有3種：電路交換、報文交換和分組交換。⒈電路交換在數(shù)據(jù)傳輸期間，源節(jié)點與目的節(jié)點之間有一條利用中間節(jié)點構(gòu)成的專用的物理連接線路，在數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束之前，一直保持這條線路。用電路交換技術(shù)完成的數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)歷如下三個過程：電路建立、數(shù)據(jù)傳輸和電路拆除。⒉報文交換不需在兩個站點之間建立一條專用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪模ㄕ军c一次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊），長度不限且可變。傳送過程采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站在發(fā)送一個報文時，把目的地址附加在報文上，途經(jīng)的網(wǎng)絡節(jié)點在收下整個報文后，暫存這個報文并檢查有無錯誤，然后利用目的地址和路由信息找出下一個節(jié)點的地址，再把整個報文傳送給下一個節(jié)點，通過逐個節(jié)點轉(zhuǎn)送直到目的站點。在某一時間內(nèi)，報文的傳輸只占用兩個節(jié)點之間的一段線路。而在兩個通信用戶間的其它線路段，可傳輸其它用戶的報文，不像電路交換那樣必須端到端信道全部占用。⒊分組交換為了更好地利用信道容量，并降低節(jié)點中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以使用分組交換。在分組交換網(wǎng)絡中，每個分組的長度有一個上限，因此，一個較長的報文必須分成若干個分組，每個分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。其傳輸過程與報文交換類似，但由于限制了每個分組的長度，因此大大地改善了網(wǎng)絡傳輸?shù)男阅堋７纸M交換可分為虛電路分組交換和數(shù)據(jù)報分組交換兩種。在虛電路方式中，仍然要經(jīng)歷建立虛電路、交換數(shù)據(jù)和拆除虛電路三個過程。邏輯通路所以是“虛”的，是因為這條電路不是專用的。在數(shù)據(jù)報方式中，每個分組的傳送是被單獨處理的，每個分組被稱為一個數(shù)據(jù)報，每個數(shù)據(jù)報自身帶有分組序號和地址信息，傳送過程亦采用存儲—轉(zhuǎn)發(fā)方式。當某一個站點要發(fā)送報文時，先把報文拆成若干個數(shù)據(jù)報，依次發(fā)送到網(wǎng)絡節(jié)點。但以后，各個數(shù)據(jù)報所走的路徑就可能不再相同，從而各個數(shù)據(jù)報的到達也不保證是按順序的，目的站必須對到達的數(shù)據(jù)報排序重組。二、計算機網(wǎng)絡概述㈠計算機網(wǎng)絡的定義美國國防部1971年2月建成了具有15個結(jié)點、23臺主機的網(wǎng)絡，這就是著名的ARPAnet，這是世界上最早出現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡之一，現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的許多概念和方法都來源于ARPAnet。計算機網(wǎng)絡定義為：用通信設備和傳輸介質(zhì)將地理上分散的、功能獨立的計算機連接起來，并在網(wǎng)絡通信協(xié)議的控制和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的管理下實現(xiàn)信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。㈡計算機網(wǎng)絡的組成與結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡要完成數(shù)據(jù)處理、資源共享和數(shù)據(jù)通信的功能，從邏輯功能上可分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個部分。結(jié)構(gòu)如圖33所示。資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設、各種資源組成，向用戶提供各種網(wǎng)絡資源和網(wǎng)絡服務，負責整個網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理業(yè)務和各種網(wǎng)絡資源的共享服務。通信子網(wǎng)由通信控制處理機（CCP）、通信線路與其他通信設備組成，完成數(shù)據(jù)的傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、加工和交換等通信處理功能。圖33 計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖㈢計算機網(wǎng)絡分類計算機網(wǎng)絡的分類標準很多，比如按網(wǎng)絡覆蓋面積、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸率等，下面介紹兩種重要的網(wǎng)絡分類標準。⒈按拓撲結(jié)構(gòu)分類將連接在網(wǎng)絡上的計算機和互連設備看作一個結(jié)點，將設備之間的通信線路看作線，進而以圖的形式來表示這些點與線之間的關(guān)系，這種抽象方法稱為拓撲，圖被稱為拓撲結(jié)構(gòu)圖。計算機網(wǎng)絡中常見拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型等，如圖34所示。圖34 常用網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)⒉按網(wǎng)絡覆蓋范圍分類按網(wǎng)絡覆蓋范圍大小可將計算機網(wǎng)絡分為局域網(wǎng)（local area network，LAN）、城域網(wǎng)(metropolitan area network，MAN）、廣域網(wǎng)(wide area network，WAN)三種。計算機局域網(wǎng)地理分布范圍較?。ㄈ甾k公樓群或校園），數(shù)據(jù)傳輸速率高，誤碼率低，協(xié)議簡單、結(jié)構(gòu)靈活、建網(wǎng)成本低、周期短、便于管理和擴充。㈣計算機網(wǎng)絡的硬件組成及互連設備網(wǎng)絡硬件主要有網(wǎng)絡服務器、工作站、網(wǎng)絡連接設備和網(wǎng)絡通信介質(zhì)等。服務器是連在局域網(wǎng)上的一臺計算機，為網(wǎng)絡用戶提供各種網(wǎng)絡服務和共享資源。工作站是指用戶使用它能夠在網(wǎng)絡環(huán)境中工作，訪問網(wǎng)絡共享資源的計算機系統(tǒng)，通常又被稱為客戶機。網(wǎng)絡連接設備包括用于網(wǎng)內(nèi)連接的網(wǎng)絡適配器（即網(wǎng)卡，用于計算機處理數(shù)據(jù)和網(wǎng)線傳輸信號的轉(zhuǎn)換）、調(diào)制解調(diào)器（完成數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換）、中繼器（對傳輸信號進行放大和傳輸）、集線器（多端口中繼器，是共享帶寬方式的，其各個端口平均分享帶寬）、交換器（又叫交換式集線器，每個端口都具有相同的固定的帶寬）、網(wǎng)橋（有兩個端口，用于連接不同的網(wǎng)段，可以再生和過濾傳輸信號，并能識別數(shù)據(jù)的目的地址）、路由器（用于不同類型網(wǎng)絡連接，完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、路由選擇從而把數(shù)據(jù)包按照一條最優(yōu)的路徑發(fā)送至目的網(wǎng)絡）、網(wǎng)關(guān)（協(xié)議轉(zhuǎn)換器，主要用于連接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡或局域網(wǎng)到主機的連接）等。網(wǎng)絡通信介質(zhì)在前面已經(jīng)提到。㈤網(wǎng)絡軟件構(gòu)成⒈網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(NOS)一個計算機網(wǎng)絡擁有豐富的軟硬件資源，為了能使網(wǎng)絡用戶實現(xiàn)通信、共享網(wǎng)絡資源，需要對用戶通信過程和網(wǎng)絡資源進行有效管理，完成這一功能的軟件系統(tǒng)稱為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。常見的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)有Novell公司的Netware，Microsoft公司的Windows、悠久穩(wěn)定的Unix和開放源代碼的Linux等。⒉網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡通訊協(xié)議（protocol）計算機網(wǎng)絡中多個互連的節(jié)點要交換數(shù)據(jù)，必須遵守一些事先約定好的規(guī)則。這些為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換而制定的關(guān)于信息順序、格式和內(nèi)容的規(guī)則、約定與標準被稱為網(wǎng)絡協(xié)議。由于網(wǎng)絡通信是一個復雜的過程，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)多采用分層式結(jié)構(gòu)，每一層關(guān)注和解決通信中的某一方面的問題，每一層都具有相對獨立的通信功能，以減少問題的復雜性。每一層只使用下一層提供的服務，并向上一層提供服務，而且僅在相鄰層間有接口。每層協(xié)議都有自己的數(shù)據(jù)包格式，依據(jù)每層之間的數(shù)據(jù)包組裝原則，在源端數(shù)據(jù)包每向下傳送一層，都會添加本層協(xié)議的報頭，目的端向上傳輸時則去掉協(xié)議的報頭，依靠各層功能的邏輯組合，實現(xiàn)從一端主機到另一端主機的通信。常見的分層體系結(jié)構(gòu)模型有OSI、TCP/IP和IEEE802等。⑴開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型國際標準化組織ISO于1982年制定了一個開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM，就是常說的網(wǎng)絡七層協(xié)議。其層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸如圖35所示。OSI/RM僅是一個概念模型，并不是一個具體的計算機或網(wǎng)絡，也未確切描述用于各層的協(xié)議和服務。但可使任何兩個遵守參考模型和有關(guān)標準的主機進行互連以實現(xiàn)相互通信，這正是“開放”這個詞表示的含義。OSI/RM低三層面向數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)通信子網(wǎng)的功能。高三層面向兩端具體應用進程，實現(xiàn)資源子網(wǎng)的功能。傳輸層是整個協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的中心，它下靠傳輸服務提供者——低三層通信子網(wǎng)的支持，上為傳輸服務用戶——高三層資源子網(wǎng)提供從源端機到目的端機的可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務。每一對等層之間進行對等的通信，對等層的通信必須遵循該層的協(xié)議（如兩端傳輸層的通信就要遵守傳輸層協(xié)議），除了最低層物理層間的比特流傳輸是真實通信外，其它對等層之間的通信都是虛擬通信，都是在各自下一層通信的支持下進行的。圖35 OSI模型層次和數(shù)據(jù)傳輸⑵TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)分為四層，它與OSI模型各層的對應關(guān)系如圖36所示。建立在TCP/IP結(jié)構(gòu)體系上的TCP/IP協(xié)議是應用最廣泛的協(xié)議。TCP/IP標準并沒有定義具體的網(wǎng)絡接口層協(xié)議，一般各物理網(wǎng)絡可以使用自己的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和物理層協(xié)議。網(wǎng)際層負責將源主機的分組發(fā)送到目的主機上，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP和互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP屬于該層。傳輸層主要功能是提供從一個應用程序到另一個應用程序的通信，即端對端的通信。面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP和面向無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議UDP屬于該層。應用層相當于OSI參考模型高3層的功能，通過使用下面各層所提供的服務，直接向用戶提供服務，是TCP/IP網(wǎng)絡與用戶之間的界面或接口。其最常用的協(xié)議有超文本傳輸協(xié)議HTTP、文件傳輸協(xié)議FTP、簡單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP域名服務DNS、遠程登錄協(xié)議Telnet等。圖36 TCP/IP模型層次結(jié)構(gòu)⑶局域網(wǎng)IEEE802標準（IEEE國際電氣和電子工程師協(xié)會）局域網(wǎng)一般僅包含OSI參考模型中的低三層通信子網(wǎng)功能。又由于局域網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)簡單，任意兩個結(jié)點間都有唯一的路由，因此不需要網(wǎng)絡層的路由選擇功能，所以IEEE802協(xié)議中不再設立單獨的網(wǎng)絡層。傳統(tǒng)局域網(wǎng)是共享介質(zhì)式局域網(wǎng)（如總線型拓撲網(wǎng)絡或用集線器連接各個結(jié)點的星型拓撲網(wǎng)絡），所有結(jié)點共享一條公共通信傳輸介質(zhì)，在任何一個時間段內(nèi)，只能有一個結(jié)點占用公用通信信道。分配信道的使用權(quán)，也就是當信息傳輸為使用傳輸介質(zhì)產(chǎn)生競爭或沖突時，介質(zhì)訪問控制（控制誰先使用傳輸介質(zhì)）的問題就是關(guān)鍵。這樣將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：邏輯鏈路控制子層LLC和介質(zhì)訪問控制子層MAC（medium access control），加上物理層構(gòu)成局域網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)。MAC子層的主要功能就是介質(zhì)訪問控制技術(shù)，常用的主要有三種：1）載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）：每個站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道，如果空閑，則發(fā)送數(shù)據(jù)；如果忙，就不發(fā)送，等待一段時間后再重發(fā)。并且為進一步消除沖突，發(fā)送數(shù)據(jù)的站點邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊監(jiān)聽信道，只要監(jiān)聽到發(fā)生沖突，就立即停止發(fā)送，并發(fā)送若干比特的干擾信號。以太網(wǎng)（ethernet）是基于總線型的廣播式網(wǎng)絡，它是最成功的局域網(wǎng)技術(shù)。，其物理層標準為10BASET。在標準以太網(wǎng)技術(shù)的基礎上，，其MAC子層均沿用了CSMA/CD技術(shù)。，實驗性網(wǎng)絡已在試用。2）令牌環(huán)（token ring）介質(zhì)訪問控制技術(shù)：用于環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡，屬于有序的競爭協(xié)議。使用一個特殊的標志（令牌），當某個站點有數(shù)據(jù)要發(fā)送時，必須等待標記為空的令牌到來，將令牌的空標記改為忙，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)上。發(fā)送的數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)的過程中，所經(jīng)過的環(huán)上的各個站點都將數(shù)據(jù)的目的地址與本站點的地址進行比較，若不同則直接傳給后面的站點，若相同則將數(shù)據(jù)復制接收，然后繼續(xù)傳給后面的站點。3）令牌總線（token bus）訪問控制技術(shù)：應用于總線拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡，訪問控制采用與令牌環(huán)相似的訪問控制方法。該技術(shù)令牌的傳遞不依總線上的物理順序，而按結(jié)點的地址高低形成的邏輯環(huán)形順序。除了共享介質(zhì)式局域網(wǎng)，現(xiàn)在常用的為交換式局域網(wǎng)，核心設備是交換機，其