重庆科创职业学院-第4章数据通信网

第4章数据通信网 4 1数据通信网概述 数据通信具有以下特点 1 计算机直接参与通信 数字通信代替模拟通信成为通信中的主流 2 数据传输的准确性和可靠性比较高 3 数据传输速率高 4 通信持续时间差异大 4 1 1数据通信系统的基本构成 4 1 2数据通信网数据通信网是由分布在各处的数据传输设备 数据交换设备及通信线路组成的通信网 其功能是完成网中各设备之间的数据通信 按照硬件组成划分 数据通信网可以分为节点和链路两部分 按照拓扑结构 数据通信网可以分为星形网 全相连网 树形网 环形网 网格形网和总线网等 4 2数据通信网体系结构 4 2 1通信协议协议就是计算机通信的语言 通信双方必须遵循同一种协议才能进行通信 为网络数据交换而制定的规则 约定和标准通称为网络协议 一般来说 一个网络协议由三个要素构成 语法 语义和同步 4 2 2高级数据链路控制 HDLC 规程 HDLC协议的主要特点有 1 透明传输 采用比特填充法 使得规程可以支持任意的位流传输 保证了信息传输的透明性 2 可靠性高 采用基于循环冗余码的差错控制方法使得差错能被及时检测出来并且得到处理 信息帧中的序号字段能够防止信息码组的漏收和重收 3 传输效率高 采用连续发送方式可以连续发送多个信息帧 而无需等待对方的确认 采用捎带技术能够将应答信息插在发往对方的信息帧中 减少了不必要的流量 4 可进行双向传输 面向字符的规程只适用于半双工通信 而面向比特的规程能适用于全双工通信 提高了各个站点发送信息的自由度 1 站点类型HDLC规程有三种不同类型的站点 主站 从站和复合站 2 链路结构链路结构指链路上硬件设备之间的关系 可以分为非平衡结构和平衡结构 3 帧结构 4 2 3X 25 X 25定义了三层功能 分别是物理层 链路层和网络层 4 2 4TCP IP TCP IP协议包括两个子协议 一个是TCP协议 TransmissionControlProtocol 传输控制协议 另一个是IP协议 InternetProtocol 互联网协议 它起源于20世纪60年代末 4 3分组交换数据网 分组交换的特点主要有 1 线路利用率高 分组交换以虚电路的形式进行信道的多路复用 实现资源共享 2 不同种类的终端可以相互通信 数据以分组为单位在网络内存储转发 使不同速率终端 不同协议的设备经网络提供的协议变换功能后实现互相通信 3 信息传输可靠性高 在网络中每个分组进行传输时 在节点交换机之间采用差错校验与重发的功能 因而在网中传送的误码率大大降低 4 分组多路通信 由于每个分组都包含有控制信息 所以分组型终端可以同时与多个用户终端进行通信 可把同一信息发送到不同用户 5 计费与传输距离无关 网络计费按时长 信息量计费 4 3 1数据交换方式 数据交换经历了电路交换 报文交换 分组交换和综合业务数字交换的发展过程 4 3 2分组交换数据网的构成 分组交换网一般由分组交换机 网络管理中心 远程集中器 分组装拆设备 分组终端 非分组终端和传输线路等基本设备组成 4 3 3分组交换网中的数据流控制1 流量控制 流量控制就是适当的控制发送方的流量 流量控制主要实行分级控制 图5分级流量控制 2 拥塞控制拥塞控制方法有开环控制和闭环控制两种 4 3 4分组数据网的互连 1 网间互连方法局域网的互联 包含同构局域网的互联和异构局域网的互联 局域网与广域网的互联 广域网与广域网的互联 局域网 广域网 局域网的互联 2 公共分组网与电话网互连 4 4数字数据网 DDN 4 4 1DDN的组成及特点DDN是利用数字信道传输数据信号的数据传输网 它的主要作用是向用户提供永久性和半永久性连接的数字数据传输信道 既可用于计算机之间的通信 也可用于传送数字化传真 数字话音 数字图像信号或其它数字化信号 DDN的主要特点有 1 传输速率高 在DDN网内的数字交叉连接复用设备能提供2Mbps或N 64Kbps 2M 速率的数字传输信道 2 传输质量较高 数字中继大量采用光纤传输系统 用户之间专有固定连接 网络时延小 3 协议简单 采用交叉连接技术和时分复用技术 由智能化程度较高的用户端设备来完成协议的转换 本身不受任何规程的约束 是全透明网 面向各类数据用户 4 灵活的连接方式 可以支持数据 语音 图像传输等多种业务 它不仅可以和用户终端设备进行连接 也可以和用户网络连接 为用户提供灵活的组网环境 5 电路可靠性高 采用路由迂回和备用方式 使电路安全可靠 6 网络运行管理简便 采用网管对网络业务进行调度监控 业务的迅速生成 4 4 2DDN的网络结构 DDN网是由数字传输电路和相应的数字交叉复用设备组成 其中 数字传输主要以光缆传输电路为主 数字交叉连接复用设备对数字电路进行半固定交叉连接和子速率的复用 图6DDN网络结构示意图 4 4 3DDN的应用 DDN网络提供的业务 由于DDN网是一个全透明网络 能提供多种业务来满足各类用户的需求 提供速率可在一定范围内 200bit s 2Mbit s 任选的信息量大实时性强的中高速数据通信业务 如局域网互连 大中型主机互连 计算机互联网业务提供者 ISP 等 4 5帧中继 FR 4 5 1帧中继概述帧中继 FrameRelay 是基于X 25协议基础上发展而来的 是轻型化的X 25协议 帧中继的协议层次要比X 25的要简单的多 它没有网络层 只有数据链路层和物理层 它的数据链路层没有开销大的流量控制和差错控制 只有差错检测 检测到的错误帧被简单地丢弃 4 5 2帧中继业务应用 帧中继的常用应用简介如下 1 局域网的互联 2 语言传输 3 文件传输 4 6计算机通信网 4 6 1计算机通信网概述4 6 2计算机局域网IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会 专门从事局域网的标准化工作 并制定了IEEE802标准 4 6 3高速网络技术目前的高速网络技术主要有FE FDDI DQDB和SMDS 相应的速度能够达到百兆以上 更高速度的网络也在不断出现 1 快速以太网快速以太网 FastEthernet 是一类新型的局域网 其名称中的 快速 是指数据速率可以达到100Mbps 是标准以太网的数据速率的十倍 它具体包括两种技术 100BASE T和100VG AnyLAN 2 光纤分布式数据接口 FDDI 光纤分布数据接口 FDDI 是美国ANSIX3T9 5委员会与1982年制定的网络标准 它是中反向双环结构的网络体系 传输媒体为光纤 以增加一条光纤链路为代价 提高了网络系统的整体的可靠性 用改进的令牌技术 能够同时进行多数据帧的传输 提高了带宽利用率 达到大容量数据传输的目的 3 分布式队列双总线 DQDB 分布式队列双总线 DistributedQueueDualBus DQDB 是IEEE802 6标准中定义的城域网 MAN 数据链路层通信协议 主要应用于城域网 MAN 4 交换式多兆位数据服务交换式多兆位数据服务 SwitchedMultimegabitDataService SMDS 是由Bellcore公司开发的一种基于IEEE802 6DQDB的MAN技术 4 6 4因特网 Internet 因特网的起源可追溯到它的前身ARPANET 自从1983年TCP IP成为ARPANET上唯一的正式标准之后 ARPANET上连接的计算机数量迅速增加 逐渐形成了以ARPANET为主干 TCP IP协议为核心的因特网原型 4 6 5网络安全与防火墙简介网络安全从其本质上来看就是网络上的信息安全 网络安全的特点主要有 1 保密性 信息不泄漏给非授权的用户 实体或过程 或供非授权的用户 实体或过程利用 2 完整性 数据未经授权不能进行改变 即信息在存储或传输过程中保持不被修改 不被破坏和丢失 3 可用性 可被授权实体访问并按需求使用 典型的破坏可用性就是拒绝服务 DOS 攻击 4 可控性 对信息的传播及其内容具有控制能力 可以控制授权范围内的信息流向及行为方式 5 可审查性 对出现的安全问题提供调查的依据和手段 用户不能抵赖曾作出的行为 也不能否认曾经接到对方的信息 6 可保护性 保护软 硬件资源不被非法占用 免受病毒的侵害 2 网络安全的主要危害方式截获 未授权的实体得到了资源的访问权 这是对保密性的攻击 例如为了捕获网络数据的窃听行为 以及在未授权的情况下复制文件或程序的行为 伪造 未授权的实体向其他用户或系统发布伪造的信息 这是对真实性的工具 例如向文件中插入额外的记录 篡改 未授权的实体不仅得到了访问权 而且还篡改了资源 这是对完整性的工具 例如在数据文件中改变数值 改动程序使它按照不同的方式运行等 中断 使系统资源遭到破坏或变得不能使用 这是对可用性的工具 例如对一些硬件进行破坏 切断通信线路等 图10网络安全的危害方式 a 正常的数据流 b 中断 c 截获 d 篡改 e 伪造 3 防火墙控制防火墙是近年来发展起来的一种保护计算机网络安全的技术性措施 它是在网络内部和外部之间建立了一道安全屏障 用来控制网络内部和外部的信息交换 1 包过滤防火墙包过滤防火墙通过检测通过路由器的分组 包 决定允许哪些分组通过 哪些分组拒绝通过 2 代理防火墙代理防火墙允许访问某些应用程序而阻止访问其他应用程序 采用的方法是在防火墙上安装代理软件 每个代理模块针对不同的应用 例如HTTP代理负责处理与HTTP协议相关的访问 管理员可以根据需要安装相应的代理 用来控制对应应用程序的访问 各个代理模块之间相互无关 3 电路层网关防火墙由于代理防火墙针对特定的应用层协议编写相应的软件 如果需要其他的协议通过防火墙 则需要编写相应的协议代理软件 这给使用带来了不少麻烦 电路层网关不关心任何应用层协议 它只根据规则建立一个网络到另一个网络的连接 不做任何审查 过滤或协议管理 就像在内部和外部之间建立了一个虚拟的传输通道 小结本章主要探讨数据通信网相关的理论 如网络体系结构 协议规范 流量控制和拥塞控制原理 并介绍了具体的OSI网络体系结构及其各层的功能 介绍了目前主要流行的数据通信网 分组交换