第1章计算机网络知识概述

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1、刘永华赵艳杰编著计算机组网技术第1章 计算机网络知识概述 本章主要内容1.1 计算机网络的发展1.1.1 终端计算机网络1.1.2 计算机计算机网络1.1.3 开放式标准化网络1.1.4 网络计算机的新时代1.2 计算机网络的分类和组成1.2.1 计算机网络的分类1.2.2 计算机网络的组成1.3 计算机网络可提供的服务本章主要内容（续）1.4 Internet的概念1.4.1 Internet的产生和发展1.4.2 Internet提供的服务1.4.3 Internet的展望1.5 广域网的有关技术1.5.1 接入网、传输网与广域网1.5.2 ADSL接入网技术1.5.3 传输网技术1.6

2、局域网的基础知识1.6.1 局域网的基本特征1.6.2 局域网的基本组成1.6.3 局域网的类型1.1 计算机网络的发展1.1.1 终端计算机网络n第一代计算机网络实际上是以单台计算机为中心的远程联机系统。这样的系统除了一台中心计算机外，其余的终端都不具备自主处理功能，在系统中主要是终端和中心计算机间的通信。虽然历史上也曾称它为计算机网络，但为了更明确地与后来出现的多台计算机互联的计算机网络相区分，现在也将其称为面向终端的计算机网络。1.1.2 计算机计算机网络n第二代计算机网络是多台主计算机通过通信线路互联起来为用户提供服务，即所谓的计算机计算机网络。这类网络是20世纪60年代后期开始兴起的

3、，它和以单台计算机为中心的远程联机系统的显著区别在于：这里的多台主计算机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。这样的多台主计算机互联的网络才是我们目前通称的计算机网络。n第二代计算机网络的典型代表是ARPA网（ARPAnet）。n以ARPA网以及英国国家物理实验室NPL的分组交换网为先驱，20世纪70年代和80年代第二代计算机网络得到了迅猛发展。n第二代计算机网络有不少弊病，不能适应信息社会日益发展的需要，其中最主要的缺点是，第二代计算机网络大都是由研究单位、大学应用部门或计算机公司各自研制的，没有统一的网络体系结构，为实现更大范围内的信息交换与共享，把不同的第二代计算机网络互联起来十分

4、困难。因而计算机网络必然要向更新的一代发展。1.1.3 开放式标准化网络n第三代计算机网络是开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。标准化使得不同的计算机能方便地互联在一起。20世纪70年代后期人们认识到第二代计算机网络的不足后，已开始提出发展新一代计算机网络的问题。国际标准化组织ISO（International Standards Organization）下属的计算机与信息处理标准化技术委员会（Technical Committee）TC97成立了一个专门研究此问题的委员会（Sub-Committee）。经过若干年卓有成效的工作，ISO制定并在1984年正式颁布了

5、一个称为开放系统互联基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）的国际标准。n20世纪80年代，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各个层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。CCITT是联合国国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）下属的一个组织，目前已被撤消，该组更名为IYU-TSS（Telecommunication Standardization Sector，国际标准化部）或简称为ITU

6、-T。由CCITT制定的标准都称为建议（Recommendation）。虽然现在已没有了CCITT，但有些资料习惯上仍称其为CCITT建议。最著名的CCITT建议是在公用数据网中广泛采用的，它们是X.25、X.3、X.28、X.29和X.75。n另一个开放式标准化网络的著名例子就是因特网（Internet也译为国际互联网）。它是在原ARPAnet技术上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循TCP/IP协议套的标准并申请到IP地址就可以通过信道接入Internet。这里TCP和IP是Internet采用的一套协议中最核心的两个，分别称为传输控制协议（Transmission Co

7、ntrol Protocol，TCP）和网际协议或互联网协议（Internet Protocol，IP）。它们虽然不是某个国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事实上的国际标准。1.1.4 网络计算机的新时代n计算机的发展已进入了网络计算机的新时代，换句话说就是以网络为中心的时代。n当前计算机网络的发展有若干引人注目的方向。首先，是计算机网络向高速化发展。n其次，对网络带宽、延迟时间（实时性）、时间抖动（等时性）、服务质量等方面都提出了更高的要求。n目前，电话、有线电视和数据等都有各自不同的网络，随着多媒体网络的建立和日趋成熟，三网融合甚至多网融合是一个重要的发展方向。1.2 计算机

8、网络的分类和组成1.2.1 计算机网络的分类1按网络的覆盖范围划分（1）局域网（Local Area Network，LAN）。（2）广域网（Wide Area Network，WAN）。（3）城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。表1-1 计算机网络的主要特征参数网络分类缩写分布距离（大约）网络中的物理设备传输速率范围局域网LAN10m房间4Mbps2Gbps100m建筑物几千米校园城域网MAN10km城市50kbps100Mbps广域网WAN10km1000km城市、国家和洲9.6kbps45Mbps2按网络的通信传输技术划分n（1）广播式网络（Broadc

9、ast Networks）：如总线形网、环形网、微波卫星网等。n（2）点点式网络（Point-to-Point Networks）：如星形、树形、网形等。3其他分类方法（1）按传输速率划分。n低速网络：传输速率为几十至10kbps。n中速网络：传输速率为几万至几十Mbps。n高速网络：传输速率为100Mbps至几个Gbps。n注：1K=1000，1M=1000K，1G=1000M。（2）按传输媒体划分。n有线计算机网：传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤等。n无线计算机网：传输介质有无线电波、微波、红外线、激光等。（3）按拓扑结构划分。网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，用点和线抽象出网络

10、系统的逻辑结构。可分为星型、总线型、环型、树型、网状结构。（4）按交换方式划分。n电路交换网：如电话系统。n报文交换：如电报。n分组交换（信元交换）：如因特网、ATM网络。（5）按适用范围划分。n公用网：如CHINAPAC。n专用网：如微软公司的内部网络。1.2.2 计算机网络的组成n计算机网络包括通信子网和资源子网。通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。通信子网和资源子网可分别建设。计算机网络系统由网络硬件和网络软件组成。1网络硬件n网络硬件是指在计算机网络中所采用的物理设备，包括以下内容：（1）网络服务

11、器：提供网络资源。（2）工作站：用户机。（3）网络设备。n网卡n集线器HUB（中继器）n交换机（网桥）n节点交换机n路由器n网关（4）传输介质：如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。2网络软件n协议和软件在网络通信中扮演了极为重要的角色。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。n网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。n网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用。网络应用软件既可用于管理和维护网络本身，也可用于某一个业务领域 1.3 计算机网络可提供的服务1数据通信

12、2资源共享3远程传输 4数据信息的集中和综合处理1.4 Internet的概念nInternet的全称是InterNetwork，中文称为因特网，是一个全球性的计算机互联网络。它既是一个多媒体的通信媒介，又是一个无限的信息资源。它由几万个不同规模的网络通过自愿原则主要采用TCP/IP协议互相连接起来。通俗地讲，成千上万台计算机相互联接到一起的集合体就是Internet。1.4.1 Internet的产生和发展nInternet是全世界最大的计算机网络，它起源于美国国防部高级研究计划局（ARPA）于1968年主持研制的用于支持军事研究的计算机实验网ARPANET。n在20世纪90年代以前，Int

13、ernet是由美国政府资助，主要供大学和研究机构使用，但近年来该网络商业用户数量日益增加，并逐渐从研究教育网络向商业网络过渡。近几年，Internet的规模迅速发展，已经覆盖了包括我国在内的154个国家，连接的网络达6万多个，主机达500万台，终端用户近5000万，并且以每年15%20%的速度增长。1.4.2 Internet提供的服务（1）全球信息网（World Wide Web或WWW）。（2）电子邮件（E-mail）。（3）电子布告栏（BBS）。（4）文件传输功能（FTP）。（5）信息检索系统（Archie）。（6）网络论坛（NetNews）。（7）资料查询系统（Gopher）。1.4.

14、3 Internet的展望nInternet创造的计算机空间正在以爆炸性的势头迅速发展。nInternet能使人们现有的生活、学习、工作以及思维模式发生根本性的变化。1.5 广域网的有关技术1.5.1 接入网、传输网与广域网1接入网（1）接入网的概念。n国际电联标准部（ITU-T）根据近年来电信网的发展演变趋势，提出了接入网的概念。n从整个电信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网（CPN）两大块，其中CPN属用户所有，因而，通常意义的电信网指的是公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网三部分。长途网和中继网合称为核心网。相对于核心网，接入网介于本地交换机和用户之间

15、，主要完成使用户接入到核心网的任务，接入网由业务节点接口（SNI）和用户网络接口（UNI）之间的一系列传送设备组成。（2）宽带有线接入网技术。n宽带有线接入网技术包括基于双绞线的ADSL技术、基于HFC网（光纤和同轴电缆混合网）的Cable Modem技术、基于五类线的以太网接入技术以及光纤接入技术。1）基于双绞线的ADSL技术。2）基于HFC网的Cable Modem技术。3）基于五类线的以太网接入技术。4）光纤接入技术。（3）宽带无线接入网技术。n目前主要有四种宽带无线接入技术：1）MMDS接入技术。2）LMDS接入技术。3）卫星通信接入技术。4）不可见光纤无线系统。2传输网n传输网分为长

16、途传输网和本地中继传输网两个等级。长途传输网包括省际骨干网和省内干线网，用作本地网间的信息传输，支持各种业务在本地网的网间互联。中继传输网用作本地网内各局端或交换节点间的中继电路，支持构建本地网。n目前，传输网主要采用SDH光纤传输并正利用DWDM扩容。随着DWDM的广泛应用和OADM、ODXC及光交换技术的商用，一个全光网络将成为传输网的核心网（层）。3广域网n广域网（Wide Area Network，WAN）指覆盖范围广阔（通常可以覆盖一个城市、一个省、一个国家）的一类通信子网，有时也称为远程网。（1）广域网的特点。1）主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行远距离的信息交换。2）

17、覆盖范围广，通信距离远，需要考虑的因素增多，如媒体的成本、线路的冗余、媒体带宽的利用和差错处理等。3）由电信部门或公司负责组建、管理和维护，并向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问题。（2）广域网的构成。n广域网由许多节点交换机以及连接这些交换机的链路组成，各台计算机连接到交换机上，节点之间的连接方式是点到点方式。广域网初始的规模是由站点数目和连入的计算机数目决定，其他的交换机可以按需要加入，用来连接其他的站点或计算机。一组交换机相互联接构成广域网。一台交换机通常有多个输入/输出接口，使得它能形成多种不同的拓扑结构而连接多台计算机。例如，图1-1显示了由四台节点交换机和八台计算机互联

18、而成的广域网的一种可能情况。图1-1 四台节点交换机和八台计算机互联而成的广域网站点1的交换机站点2的交换机站点3的交换机站点4的交换机图1-2 含有两种输入/输出接口的节点交换机节点交换机用于连接其他的节点交换机用于连接计算机（3）广域网的分组转发机制。n1）存储转发。局域网中，在一个给定时间内只允许一对计算机交换帧，而在广域网中，分组往往经过许多的节点交换机的存储转发（store and forward）才能到达目的地。为完成存储转发功能，节点交换机必须在存储器中对分组进行缓冲。存储操作是在分组到达时执行，节点交换机的输入/输出硬件把一个分组副本放在存储器中并通知处理器（例如使用中断），然

19、后进行转发（forward）操作。处理器检查分组，决定应该送到哪个接口，并启动输出硬件设备以发送分组。使用存储转发模式的系统能使分组以硬件所容许的最快速度在网络中传送。更重要的是，如果有许多分组都必须送到同一输出设备，节点交换机能将分组一直存储在存储器中直到该输出设备空出。2）广域网的物理编址。n局域网采用了平面地址结构，对不需要进行路由选择的局域网，采用这种结构非常方便。然而在广域网中，分组往往经过许多节点交换机的存储转发才到达目的地。广域网使用层次地址方案（hierarchical addressing scheme），使得转发效率更高。层次地址把一个地址分成几部分。最简单的层次地址方案把

20、一个地址分为两部分：第一部分表示节点交换机，第二部分表示连到该交换机上的计算机。图1-3 交换机地址的层次表示方式交换机1交换机2地址1，2地址1，5地址2，2地址2，63）广域网中的路由。n当有另外的计算机连入时，广域网的容量必须能相应扩大。当有少量计算机加入时，可通过增加输入/输出接口硬件或更快的CPU来扩大单个交换机的容量。这些改变能适应网络小规模的扩大，更大的扩大就需要增加节点交换机。这一基本概念使得建立一个具有较大可扩展性的广域网成为可能，因为可不增加计算机而使交换容量增加。特别是在网络内部可加入节点交换机来处理负载，这样的交换机无需连接计算机。我们称这些节点交换机为内部交换机（in

21、terior switch），而把与计算机直接连接的交换机称为外部交换机（exterior switch）。n为使广域网能正确地运行，内、外部交换机都必须有一张路由表，并且都能转发节点。路由表中的数据必须符合以下条件：n完整的路由。每个交换机的路由表必须含有所有可能目的地的下一站。n路由优化。对于一个给定的目的地而言，交换机路由表中下一站的值必须是指向目的地的最短路径。n对广域网而言，最简单的方法是把它看作图来考虑，图中每个站点代表一个交换机。如果网络中一对交换机直接相连，则在图1-1中的相应站点间有一条边或链接（由于图论和计算机网络之间的关系非常紧密，所以连在网上的一台机器叫做网络站点，连接

22、两台机器的串行数字线路叫做一条链接）。图1-4说明了一个广域网的例子和相应的图。图1-4 每个站点对应一个交换机，两站点间的边代表对应节点交换机间的连接12341234表1-2 路由表目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1-1(2,3)1(3,2)1(4,2)2(1,3)2-2(3,3)2(4,4)3(1,3)3(2,3)3-3(4,2)4(1,3)4(2,4)4(3,4)4-站点1站点2站点3站点41.5.2 ADSL接入网技术nADSL的全称是Asymmetric Digital Subscriber Line，中文意思是“非对称数字用户线路”。它是DSL（Digital Su

23、bscriber Line，即数字用户线路，是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合）技术的一种。它以现有普通电话线作为传输介质，能够在普通电话线，即铜双绞线上提供高达8Mbps的高速下行速率，远高于ISDN的速率；而且上行速率有1Mbps，传输距离则达到30005000m。只要在线路两端加装ADSL设备即可使用ADSL提供的高宽带服务。通过一条电话线，便可以比普通Modem快100倍的速度浏览因特网，通过网络进行学习、娱乐、购物，更可享受到网上视频会议、视频点播、网上音乐、网上电视、网上MTV的乐趣，还可以很高的速率下载文件。1ADSL的发展n为了实现用户接入网的数字化、宽带化，提高用户上网速

24、度，光纤到户（FTTH）是用户网今后发展的必然方向，但由于光纤用户网的成本过高，在今后的十几年甚至几十年内大多数用户网仍将继续使用现有的铜线环路，于是近年来人们提出了多项过渡性的宽带接入网技术，包括N-ISDN、Cable Modem、ADSL等，其中ADSL是最具前景及竞争力的一种，将在未来十几年甚至几十年内占主导地位。n20世纪60年代，传统T1线路传输方式每隔大约3km就需要一个放大器，这使得成本居高不下。人们都希望能够找到一种廉价的传输方式，于是就出现了HDSL（High-speed Digital Subscriber Line，高速数字用户线路）。HDSL使用两对铜线作为传输介质，

25、可以在不使用放大器的情况下使数字信号传输大约11km，后来T1线路也就改为使用HDSL，到了20世纪90年代就演变出了使用一对铜线的ADSL。2ADSL简介nADSL是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL即非对称数字信号传送，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上提供高达8Mbps的高速下行速率，远高于ISDN的速率；而上行速率有1Mbps，传输距离达35km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的铜缆网络（电话线网络），在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高宽带服务。ADSL的另外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，在一条普通电话线上接

26、听、拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。nDSL（Digital Subscriber Line，数字用户线路）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括HDSL、SDSL、VDSL、ADSL和RADSL等，一般称之为xDSL。它们主要的区别体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。nHDSL与SDSL支持对称的T1/E1（1.544Mbps/2.048Mbps）传输。其中HDSL的有效传输距离为34km，且需要两至四对铜质双绞电话线；SDSL的最大有效传输距离为3km，只需一对铜线。比较而言，对称DSL更适用于企业点对点连接应用，如文件传输、视频

27、会议等收发数据量大致相对应的工作。同非对称DSL相比，对称DSL的市场要少得多。ADSL具备的主要特点及优点如下：（1）可直接利用现有的用户电话线，无须另铺电缆，节省投资。（2）能提供上、下行不对称的传输带宽。（3）采用点对点的拓扑结构，用户可独享高带宽，以超高速上网（比普通Modem高数十倍到上百倍）。（4）可广泛用于视频业务及高速Internet等数据的接入，它的网上视频实时播放（VOD、MTV等），突破传统Modem网上视频播放差的限制。（5）上网的同时可以打电话，互不影响，而且上网时不需要另交电话费。（6）目前，由于普通的Internet用户接入网络采用Modem拨号的方式，因此，In

28、ternet用户的剧增可能会造成网络的拥塞（国外已经出现了这种情况），而使用ADSL则可以避免。3多种接入技术的比较（1）ADSL与Cable Modem的比较。n即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。（2）ADSL与普通拨号 Modem及N-ISDN的比较。n1）比起普通拨号 Modem的最高56kbps速率，以及N-ISDN 128kbps的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的。n2）与普通拨号 Mod

29、em 或ISDN相比，ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。4ADSL接入类型n（1）专线入网方式：用户拥有固定的静态IP地址，24小时在线。n（2）虚拟拨号入网方式：并非是真正的电话拨号，而是用户输入帐号、密码，通过身份验证获得一个动态的IP地址，可以掌握上网的主动性。5ADSL原理及特点n使用ADSL上网时，ADSL Modem便在电话线上产生了三个信息通道：一个为标准电话服务的通道，一个速率为640kbps1.0Mbps的中速上行通道，一个速率为1Mbps

30、8Mbps的高速下行通道，并且这三个通道可以同时工作。这样，就可以一边下载软件，一边收看网上多媒体广播，并且可以使用电话。这一切都是在一根电话线上同时进行的。n为了在电话线上分隔有效带宽，产生多路信道，ADSL调制解调器一般采用两种方法实现：频分多路复用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技术。FDM在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道，同时分配另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用（TDM）技术再分为多个高速信道和低速信道。同样，上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加，通过本地回波抵消来区分两个频带。n另外，ADSL能产

31、生这么高的带宽要归功于它先进的调制解调技术。目前广泛应用的ADSL调制解调技术有两种：抑制载波幅度和相位技术（carrier-less amplitude and phase，CAP）和离散多音复用技术（discrete multimode，DMT），其中DMT调制解调技术由于技术先进已经被ANSI组织定为标准，并被美国ADSL国家标准推荐使用，是目前最具前景的调制解调技术。这里主要介绍DMT调制技术。6ADSL接入模型nADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块等部分组成，如图1-5所示。n（1）中央交换局端模块。中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem、接入多路复用系统

32、，处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU-C（ADSL中心传送单元）。接入多路复用系统中心的Modem通常被组合成一个接入节点。n（2）远端模块。远端模块由用户ADSL Modem、滤波器组成。用户ADSL Modem通常被称为ATU-R（ADSL远端传送单元）。图1-5 ADSL接入模型ATU-RATU-C个人计算机ADSL Modem滤波器接线盒电话ADSL用户普通用户外线跳绞架接线盒交换机跳线架程控交换机后端滤波器ADSL ModemInternet数字信号模拟信号电话用户侧电话外线电话公司程控交换机外线跳绞架交换机跳线架7ADSL设备的安装nADSL安装包括局端线路调整和用户端

33、设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线串接入ADSL局端设备，只需两三分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL Modem之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好便完成了安装工作。n（1）以太网接口外置式ADSL Modem 接入示意图，如图1-6所示。话音分离器以太网接口外置式ADSL Modem电话机具有10Base-T网卡 LINE MODEM PHONE YCL n（2）USB接口外置式ADSL Modem接入示意图，如图

34、1-7所示。接电话外线话音分离器USB接口外置式ADSL Modem电话机接入USB口 LINE MODEM PHONE YCL（3）PCI接口内置式ADSL Modem接入示意图，如图1-8所示。接电话外线话音分离器电话机内插ADSL Modem PCI卡 LINE MODEM PHONE YCL接入PCI口8ADSL的应用及前景n业界许多专家都坚信，以ADSL为主的xDSL技术终将成为铜双绞线上的赢家，目前采用普通拨号Modem及N-ISDN技术接入的用户将逐步过渡到ADSL等宽带接入方式，并最终实现光纤接入。1.5.3 传输网技术n宽带网络的物理传输媒介是光纤，光同步数字传输网（SDH）

35、将成为宽带网络的骨干网，SDH网是一种全新技术体制，具有路由自动选择能力，上下电路方便，维护、控制、管理功能强，标准统一，便于传输更高速率的业务等优点。该网的推出使电视、图像、话音、数据以及数字微波传输发生了重大改变。SDH网络的引入和使用，就可以比较容易地实现高智能的、高效的、维护功能齐全、操作运行廉价的信息高速公路。因此，在SDH技术推出的短时期内，其产品和应用就得到了极为迅猛的发展。n迄今为止，全球宽带高速传输网主要是由同步数字体系（SDH）支撑的，SDH传输体制是一种新型的完整严密的传输网技术体制，它有全世界统一的网络节点接口，简化了信号的互通以及信号的传输、复用和交叉连接过程；它安排

36、有丰富的开销比特用于网络的管理和维护；它有统一的标准光接口，能够在基本光缆段上实现横向兼容性；采用SDH组网技术还可以构成具有高度可靠性的自愈环结构，确保实现业务的透明性。n电信网络的各种功能大致可分为两个功能群：传送功能群和控制功能群。传输网的基本概念是将用户信息双向或单向地从一点传送到另一点，也可传送各种类型的网络控制信号。传输网在垂直方向分为三层：电路层、通道层和传输媒质层。每一层又在水平方向按照内部结构分割为若干分离的部分，组成适于网络管理的基本骨架。电路层直接面对通信业务，设备包括各种交换机和用于租用线业务的交叉连接设备。电路层向用户提供端到端之间的电路连接，一般由交换机建立。通道层

37、支持一个或多个电路层网络，为其提供传送通道，可分为高阶VC和低阶VC组成的两种通道层。nSDH网的一个重要特点是能够对通道层网络的连接性进行管理和控制。传输媒质层与传输媒质有关，支持一个或多个通道层网络，段层涉及保证通道层两个节点之间的信息传递的完整性，而物理层涉及具体的支持段层网络的传输媒介。传输媒质层为通道层网络节点提供合适的通道容量，例如STM-N就是传输媒质层网络的标准传送容量。该层主要面向跨越线路系统的点对点传送。网络分层的好处是：第一，单独设计和运行每一层网络要比将整个网络作为单个实体设计简单得多；第二，有助于规定TMN内的管理目标；第三，每一层有各自独立的OAM&P，减少彼此影响

38、；第四，使网络规范与具体实施方法无关，使规范保持较长时间的稳定，不会随技术换代而轻易更改。n从原理上讲，传输网络由传输系统设备和完成多种传送功能的网络节点构成。传输系统设备可以是光缆传输系统，也可以是数字微波系统或卫星通信系统。网络节点所要完成的功能包括信道终结、复用、交叉连接和交换等多种功能。简单节点可以只具有部分功能，例如仅有复用功能，而复杂节点通常包括全部的网络节点功能。n所谓网络节点接口（Network Node Interface，NNI）指网络节点之间的接口，在实际中也可看成是传输设备与网络节点之间的接口。nSDH网络的基本物理拓扑有线型、星型、树型、环型和网状型五种类型。自愈网的

39、概念就是无须人为干预，网络能在极短的时间内从失效故障中自动恢复所携带的业务，使用户感觉不到网络已出了故障。SDH网中环型网保护就是实现自愈网的方法之一。自愈环结构可分为通道倒换环和复用段倒换环两大类。通道倒换环使用专用保护，复用段倒换环使用共享保护。自愈环又可分为单向环和双向环。单向环工作于通道倒换方式或复用段倒换方式，双向环工作于复用段倒换方式。1.6 局域网的基础知识1.6.1 局域网的基本特征（1）网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十公里，甚至只在一幢建筑或一个房间内。（2）信息的传输速率比较高，其范围自1Mbps10Mbps，近来已达到100Mbps。而广域网运行时的传输率一般为

40、2400bps、9600bps或者38.4kbps、56.64kbps。专用线路也只能达到1.544Mbps。（3）具有较低误码率。局域网采用短距离基带传输，可以使用高质量的传输媒体，出现差错的机会少，可靠性高。局域网的误码率一般在10-1110-8。（4）局域网容易组装、组建和维护，具有较好的灵活性。（5）网络的经营权和管理权属于某个单位 1.6.2 局域网的基本组成n1服务器n2工作站n3传输媒体n适用于局域网的导向传输媒体主要有三类：双绞线、同轴电缆和光纤。（1）双绞线（TP）。n双绞线电缆分为两类：屏蔽型双绞线（STP）和非屏蔽型双绞线（UTP）。铜线聚氯乙烯套层绝缘层非屏蔽双绞线UT

41、P铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP（a）（b）图1-9 非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线的示意图n局域网中UTP分为3类、4类、5类和超5类四种。下面以AMP公司的UTP为例。n3类：10Mbps，皮薄，皮上注cat3，箱上注“3类”，305米/箱，400元/箱。n4类：网络中用得不多。n5类（超5类）：100Mbps（155Mbps），皮厚，匝密，皮上注cat5，箱上注“5类”，305米/箱，600700元/箱（每段100米，接4个中继器，最大500米）。nSTP的内部与UTP相同，外包铝箔，Apple，IBM公司网络产品要求使用STP双绞线，速率高，价格贵。（2）同轴电缆。n由一根空心

42、的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开，如图1-10所示。同轴电缆既可以用于基带传输，又可以用于宽带传输。用于局域网的同轴电缆都是基带同轴电缆。外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内 导体图1-10 同轴电缆示意图粗缆传输距离长，性能高但成本高，适用于大型局域网干线，连接时两端需要终接器。n粗缆与外部收发器相连。n收发器与网卡之间用AUI电缆相连。n网卡必须有AUI接口：每段500m，100个用户，4个中继器可达2500m，收发器之间最小2.5m，收发器电缆最大50m。细缆的传输距离短，相对便宜，用T型头，与BNC网卡相连，两端连接50W终端电阻。每段185m，4个中继器

43、，最大925m，每段30个用户，T型头之间最小0.5m。（3）光纤。n应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理，如图1-11所示。光纤分为单模光纤和多模光纤，如图1-12所示。n单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2km以上。n多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2km以内。图1-11 光纤传输原理高折射率（纤芯）低折射率（包层）光线在纤芯中的传输方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲输入脉冲输出脉冲（a）多模光纤（b）单模光纤非导向传输媒体n非导向传输媒体指的是无线电波。当

44、通信线路要通过高山或岛屿，或通信距离很远时，铺设电缆就不是一件很容易的事，既昂贵又费时。但利用无线电波在自由空间的传播就可较快地实现通信。无线传输所使用的频段很广。人们现在已经利用了多个波段进行通信。短波和无线电微波是常用的两种。n无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHz300GHz，但主要是使用2GHz40GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以经电离层反射，可以传播到地面上很远的地方。微波通信有两种主要方式：地面微波接力通信和卫星通信。4联网设备n联网设备是构成计算机网络的重要组成部分，通过这些设备，各主

45、机才能达到传输数据、信息共享的目的。局域网中主要的网络互联设备包括网络适配器（网卡）、中继器、集线器、网桥、交换机以及路由器，另外在无线局域网中，还有无线接入设备AP等。目前，最常用的设备是交换机与路由器。1.6.3 局域网的类型从不同角度来看，局域网的分类也不相同。（1）从局域网提供服务的模式来讲，局域网可分为：1）专用服务器结构（Server/Base）。2）客户机/服务器模式（client/server）。3）对等式网络（Peer-to-Peer）。（2）根据数据发送和接收方式不同，局域网又可分为：1）共享式局域网。2）交换式局域网。（3）从数据通信介质的不同，局域网可分为：1）有线局域

46、网。它使用双绞线、同轴电缆、光纤等媒体作为通信介质。2）无线局域网。它使用红外线、微波、射频信号等不可见光作为通信介质。习题与思考题一1计算机网络的发展经历了哪几个阶段？各阶段有什么特点？2什么是计算机网络？计算机网络由哪几部分组成？3计算机网络如何分类？常见的几种分类有哪些？4解释广域网、局域网、城域网的概念，并说明它们之间的区别。5计算机网络有哪些功能？6什么是Internet？7Internet的主要功能有哪些？8解释接入网、传输网与广域网的概念，并说明它们各自的特点。9广域网的分组转发机制有哪些？10什么是ADSL？解释并做出ADSL接入模型，说明其工作原理。11局域网的传输介质有哪些？各有什么特点？12局域网由哪几部分组成？13局域网有哪几种类型？