网间网协议及其技术

第7章Internet协议及其技术 7 2域名解析DNS 7 3Internet服务和应用 7 4Internet接入技术 7 1Internet概述 本章主要内容 7 1Internet概述 什么是Internet Internet是计算机交互网络的简称 又称网间网 它是利用通信设备和线路将全世界上不同地理位置的功能相对独立的数以千万计的计算机系统互连起来 以功能完善的网络软件 网络通信协议 网络操作系统等 实现网络资源共享和信息交换的数据通信网 因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程 1983年TCP IP协议成为ARPANET上的标准协议 人们把1983年作为因特网的诞生时间 三级结构的因特网 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网 三级计算机网络 分为主干网 地区网和校园网 或企业网 多层次ISP结构的因特网 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网 出现了因特网服务提供者ISP InternetServiceProvider 用户 因特网 ISP1 ISP2 因特网服务提供者 用户通过ISP上网 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同 ISP也分成为不同的层次 万维网WWW的问世 因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络 没有人能够准确说出因特网究竟有多大 因特网的迅猛发展始于20世纪90年代 由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网WWW WorldWideWeb 被广泛使用在因特网上 大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用 成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力 因特网的发展情况概况 网络数主机数用户数管理机构数198010102102100199010310510610120001051071081022005106108109103 中国Internet的发展阶段 第一阶段为1986 6 1993 3是研究试验阶段此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究Internet联网技术 并开展了科研课题和科技合作工作 这个阶段的网络应用仅限于小范围内的电子邮件服务 而且仅为少数高等院校 研究机构提供电子邮件服务 1987年9月20日 钱天白教授通过意大利公用分组交换网设在北京的分组装卸设备发出了我国的第一封电子邮件 与德国某大学进行通信 揭开了中国人使用Internet的序幕 第二阶段为1994 4至1996年 是起步阶段1994年4月 北京中关村地区教育与科研示范网络工程进入互联网 实现和Internet的TCP IP连接 从而开通了Internet全功能服务 从此中国被国际上正式承认为有互联网的国家此后纷纷形成了各大互联网络1 中国公用计算机互联网 CHINANET 2 中国科技 CSTNET 3 中国教育和科研计算机网 CERNET 4 中国金桥信息网 CHINAGBN 中国Internet的发展阶段 Internet提供的主要信息服务 E mail电子邮件 WWW超文本浏览 Telnet远程登录 FTP文件传输 Gopher信息浏览 BBS电子公告牌 DNS域名系统 WAIS自动搜索 Internet为实现网络服务配置的服务器 WebWWW服务器 Mail电子邮件服务器 DNS域名服务器 CA认证服务器 Proxy代理服务器 DB数据库服务器 FTP文件传输服务器 其它专用服务器 如公告牌服务器等 Internet的管理组织 Internet是一个开放性的网络系统 有Internet服务供应商 Internet协会和Internet上各个域的组织分别负责Internet上不同层次的管理 1 Internet服务供应商ISP InternetServerProvider 提供底层结构 经由Internet传递的信息要被路由器选择通过一个或多个主干网络 这些主干网络由大的Internet服务供应商所有 2 Internet协会ISOC InternetSociety 制定Internet标准 ISOC是由参加Internet的团体和个人志愿组成的全球性非盈利组织 3 除了Internet的标准和一般运作事务之外 Internet的其他事务由连接到Internet的各个网络的网络信息中心NIC来管理 为了方便用户 互联网在IP地址的基础上 提供了一种面向用户的字符型主机命名机制 这就是域名系统 这是一种更高级的地址形式 域名系统是一个分布式的主机信息数据库 采用了客户机 服务器模式 1 层次型域名系统命名机制及管理各域名服务器中包含了整个数据库的部分信息 以供用户查询 域名系统数据库类似于计算机中文件系统的结构 整个数据库仿佛是一棵倒立的树 如图所示 7 2域名解析DNS 7 2 1互联网中域名的层次结构 com org net cn yahoo www nyist www scienc 根域 在层次型命名机制管理中 第一级域名是基于网点名 sitename 的 第二级域名是基于组名 groupname 的 第三级域名是在组名下面的各主机的本地名 一般情况下 一个完整而通用的层次型主机名由如下三部分组成 本地名 组名 网点名有时主机的本地名部分可能是一个具体的机构或网络 称为子域 在子域前面可标有主机名 因而 层次型主机名可表示为 主机名 本地名 组名 网点名 完全资格域名 完全资格域名 FullyQualifiedDomainName FQDN 在dns系统 定位一台主机 或域 需给出该主机的完全资格域名 例 通过浏览器用域名访问yahoo网站 使用该web服务器的FQDN FQDN类似于文件系统中的绝对路径名C Winnt System32 Drivers Etc Services txt 2 互联网域名系统的规定 为了保证域名具有通用性 互联网国际特别委员会 IAHC 于1997年2月4日公布的关于通用第一级域名的报告 将第一级域名 TLD 定义为三类 第一类 国家第一级域名 nTLD 其代码由IS03166定义 如CN代表中国 JP代表日本 第二类 国际组织第一级域名 iTLD 是int 国际联盟 国际组织可以在int下注册 第三类 通用型第一级域名 gTLD 根据1994年3月公布的RFCl591规定 通用型第一级域名如表所示 由于历史的原因 IAHC认为 EDU GOV MIL 是特殊域名 作为美国专用 3 中国互联网络的用户域名规定 根据已发布的 中国互联网络域名注册暂行管理办法 中国互联网络的域名体系最高级为CN 二级域名共40个 分为6个类别域名 AC COM EDU GOV NET和ORG 和34个行政区域名 例如 BJ SH TJ HN等 域名空间结构 根域顶级域组织域国家或地区域反向域二级域主机名 7 2 2域名解析DNS的原理 DNS DomainNameSystem 是域名服务协议 它驻留在域名服务器上 维护着一个分布式的名字数据库 负责Internet域名与IP地址的相互转换 1 域名域名只是互联网中用于解决地址问题的一种方法 为了实现互联网上各主机之间的通讯 每台主机都必须有个地址 称之为IP地址 例如南阳理工学院主页网站的IP地址就是202 102 240 88ping命令可以查看 但是 这种数字过于繁琐 不便记忆 很难推广利用 为此出现了域名系统 域名是一个组织机构在国际互联网上的名称 2 域名解析域名和用数字表示的IP地址就好像一条大街上的一个商店 既可以通过门牌号又可通过商店名称找到它 当访问一个站点的时候 你输入域名后 由本地机向域名服务器发出查询指令 域名服务器通过在整个域名管理系统中查询对应的IP地址 如果找到了返回相应的IP地址 反之则返回错误信息 7 2 2域名解析DNS的原理 3 域名系统 DNS 的组成及工作原理DNS是由许多分层式和分布式的数据库组成的系统 这些数据库中有许多不同类型的数据 包括主机名 域名等等 DNS数据库中的这些名字形成了一种树状层次结构 名曰 名字空间 域名系统是一个分布式的主机信息数据库 采用客户机 服务器模式 7 2 2域名解析DNS的原理 DNS服务的作用 将域名解析为IP地址客户机向DNS服务器发送域名查询请求DNS服务器告知客户机Web服务器的IP地址客户机与Web服务器通信 推荐 com 推荐 的地址 的解析过程 DNS查询类型 域名解析的方式有两种 一种是递归解析 recursiveresolution 即客户机送出查询请求后 DNS服务器必须告诉客户机正确的数据 IP地址 或通知客户机找不到其所需数据 如果DNS服务器内没有所需要的数据 则DNS服务器会代替客户机向其他的DNS服务器查询 客户机只需接触一次DNS服务器系统 就可得到所需的节点地址 另一种是迭代解析 iterativeresolution 客户机送出查询请求后 若该DNS服务器中不包含所需数据 它会告诉客户机另外一台DNS服务器的IP地址 使客户机自动转向另外一台DNS服务器查询 依次类推 直到查到数据 否则由最后一台DNS服务器通知客户机查询失败 反向查询 ReverseQuery 客户机利用IP地址查询其主机完整域名 即FQDN DNS查询过程 DNS客户机 本地域名服务器 根DNS服务器 cn C 2 3 4 6 7 1 递归查询 迭代查询 Web服务器 5 7 3Internet服务和应用 7 3 1WWW服务7 3 2文件传输FTP服务7 3 3电子邮件E mail服务7 3 4远程登录telnet服务7 3 5搜索引擎7 3 6Internet其他服务 7 3 1WWW服务 WWW WorldWideWeb 译为 万维网 简称Web或3W 它是由欧洲粒子物理研究中心研制的基于超文本的多媒体信息获取工具 是Internet的应用和子集 WWW由Internet上所有的超文本传输协议 HTTP HyperTextTransportPortocol 站点形成 它不是传统意义上的物理网络 而是在超文本基础上形成的信息网 即信息意义上的网络 WWW现已逐渐发展成为一个包含各类信息 面向各种用户的信息系统 WWW提供了一种简单 统一的方法来获取网络上丰富多彩的信息 它屏蔽了网络内部的复杂性 可以说WWW技术为Internet的普及扫除了技术障碍而迅猛发展 并已成为Internet最有价值的服务 7 3 1WWW服务 1 超文本和超文本标记语言WWW中使用了一种重要信息处理技术 超文本 Hypertext 它是文本与检索项共存的一种文件表示和信息描述方法 其中检索项就是指针 每一个指针可以指向任何形式的 计算机可以处理的其他信息源 这种指针设定相关信息链接的方式就称为超链接 Hyperlink 如果一个多媒体文档中含有这种超链接的指针 就称为超媒体 Hypermedia 它是超文本的一种扩充 不仅包含文本信息 还包含诸如图形 声音 动画 视频等多种信息 由超链接相互关联起来的 分布在不同地域 不同计算机上的超文本和超媒体文档就构成了全球的信息网络 描述网络资源 创建超文本和超媒体文档需要用超文本标记语言 HTML HyperTextMarkLanguage 它是一种专门用于WWW的编程语言 2 WWW的工作原理WWW采用客户机 服务器 C S 模型 客户端软件通常被叫做WWW浏览器 Browser 简称浏览器 运行Web服务器 WebServer 软件 并且有超文本和超媒体驻留其上的计算机就称为WWW服务器或Web服务器 它是WWW的核心部件 浏览器和服务器之间通过超文本传输协议 HTTP HyperTextTransferProtocol 进行通信和对话 该协议建立在TCP连接之上 默认端口为80 用户通过浏览器建立与WWW服务器的连接 交互地浏览和查询信息 WWW其工作过程如图所示 浏览器首先向WWW服务器发出HTTP请求 WWW服务器作出HTTP应答并返回给浏览器 然后浏览器装载超文本页面 并解释HTML 从而显示给用户 3 统一资源定位器WWW的一个重要特点是采用了统一资源定位器 URL UniformResourceLocator 通过URL在浏览器上可以实现E mail FTP WAIS 广域信息查询系统 等服务 URL是一种用来唯一标识网络信息资源的位置和存取方式的机制 URL由两部分组成 sckeme path Sckeme为连接模式 是资源或协议的类型 目前支持的主要连接模式有 http ftp news mailto telnet等 Path为路径 一般包含主机全名 端口号 类型和文件名 目录号等 其中主机全名以双斜杠 打头 为资源所在的服务器名或IP地址 如 http http 代表超文本传输协议 通知服务器显示Web页 通常不用输入 www 代表一个Web服务器 这是装有网页的服务器的域名 或站点服务器的名称 目前 虽然WWW已经具有了文件的上传和下载功能 但是 由于FTP具备双向传输功能和使用不同的端口进行上传和下载 所以 FTP的传输效率比HTTP高得多 仍然是Internet上最基本的网络服务之一 特别是当用户需要从距离较远的计算机系统上将较大的文件复制到本地计算机或将本地计算机上较大的文件上传到远程计算机上时 为了保证较高的传输效率和稳定的连接 就必须使用FTP功能并配以高效的FTP软件来完成 FTP可以让Internet或Intranet上的用户更大程度地共享软件和文献资料等网络资源 通常Internet或Intranet上的站点都提供FTP服务 如上传个人主页 公司网站内容等一般都通过FTP上传至Internet或Intranet服务器 一般申请虚拟主机也通过FTP来完成和管理 7 3 2文件传输协议FTP 1 FTP简介 FTP就是基于TCP IP之上的文件传输控制协议 是Internet或Intranet上的最简单的协议之一 FTP可在支持FTP协议的所有类型计算机和操作系统之间传送文件 通常情况下 Internet或Intranet上的很多站点都提供匿名FTP服务 允许所有用户免费访问或复制该站点中的资源 这些资源包括各种免费软件 共享软件 测试软件和商业软件 音频文件 影视文件和驱动程序等 通过FTP上传和下载的文件可以是任意格式 如 文档文件 多媒体文件 应用程序文件 音频或视频等格式的文件 使用浏览器也可以复制指定的文件或启动关联应用程序显示 下载或运行文件 但是 通常FTP将文件分为两种格式 一种是文本文件 其中包含一系列的字符 在传送时被当作字符集来处理 绝大多数的文本文件都采用ASCII编码来描述 另一种是二进制文件 其中的代码采用二进制信息来描述 FTP在传输文件时 默认情况下总是以文本方式传送 但是 以二进制格式传送时比较安全可靠 有些FTP服务器在提供服务时需要用户提供用户名和密码登录服务器来进行身份验证和授权 通过验证后 用户可进入FTP服务指定的目录进行上传 下载和其他授权的操作 但需要注意的是 使用FTP功能不能在FTP站点内部和站点之间直接移动文件 而必须先将FTP站点的文件下载到本地计算机或网络驱动器上的临时位置 然后再将它们上传到另一个FTP站指定的文件夹中 2 FTP的工作原理FTP采用C S工作模式 不过与一般C S不同的是 FTP客户端与服务器之间要建立双重连接 即控制连接和数据连接 控制连接用于维持FTP客户与服务器的会话 会话内容包括客户的请求命令 请求建立连接 请求进入某个目录 请求传输一个文件等 服务器的请求 请求建立数据连接 以及两者的响应 即这是一个交互式的会话系统 数据连接用于维持文件的数据传输 可以说数据连接是控制连接派生的 分叉 fork 出来的 在结束FTP时 它也是先于控制连接撤销的 1 FTP服务器与客户端的会话机制FTP是通过客户机 服务器模式的工作方式来实现的 客户端和服务器之间建立连接时必须各自打开一个TCP端口才能进行TCP连接 FTP服务器缺省预置了两个端口 20和21 其中端口20只有在发生数据传输时才打开 用来发送和接收FTP数据 传输结束后立即断开 端口21在建立FTP会话时就打开 用来发送和接收FTP的控制信息 整个会话期间端口21始终保持打开状态 当FTP客户端激发了FTP客户端服务后 就动态分配自己的端口 端口号的分配范围是1024 65535 2 FTP服务器与客户端的会话过程FTP工作的过程就是一个建立FTP会话并传输文件的过程 整个过程描述如图所示 并对该过程解释如下 1 FTP客户端程序向远程的FTP服务器申请建立连接 2 FTP服务器的21号端口监听到FTP客户端的请求后给出应答信息并与客户端程序打开的一个控制端口建立会话连接 3 传输数据时 客户端打开一个新数据端口 连接到FTP服务器的20端口上进行文件传输 完毕后马上断开连接并释放20端口 4 当连接空闲超时后 FTP会话自行终止连接或由客户端或FTP服务器强行断开连接 图FTP工作过程 7 3 3电子邮件E mail服务 1 E mail地址E mail地址的一般格式为 其中username指用户在申请时所得到的账户名 即 at 意为 在 hostname指账户所在的主机 有时可省略 domainname是指主机的Internet域名 2 E mail特点与传统书信相比 E mail具有快速 方便 便宜 一信多发 可以传送多媒体等优点 3 E mail协议目前常用的邮件相关协议有如下几种 1 传输方式的协议简单邮件传输协议SMTP SimpleMailTransferProtocol 多用途Internet邮件扩展协议MIME MultipurposeInternetMailExtensions 2 邮件存储访问方法的协议邮政协议第3版POP3 PostOfficeProtocolversion3 Internet邮件访问协议第4版IMAP4 InternetMessageAccessProtocolversion4 3 目录访问方法的协议 如LDAP协议 4 E mail工作原理电子邮件系统由三个部分组成 用户代理 useragent 邮件服务器 mailserver 和简单邮件传输协议SMTP 用户代理又称为邮件阅读器 是一个应用软件 可以让用户阅读 回复 转发 保存和创建邮件 还可从邮件服务器的信箱中获得邮件 邮件服务器起邮局的作用 保存了用户的邮箱地址 主要负责接收用户邮件 并根据邮件地址进行传输 通常邮件由发送者的用户代理发送到其邮箱所在的邮件服务器 再由该邮件服务器按照SMTP协议发送到接收者的邮件服务器 存放于接收者的邮箱中 接收者从其邮箱所在的邮件服务器中取出邮件即完成一个邮件传送过程 电子邮件的工作过程遵循客户 服务器模式 每份电子邮件的发送都要涉及到发送方与接收方 发送方式构成客户端 而接收方构成服务器 服务器含有众多用户的电子信箱 发送方通过邮件客户程序 将编辑好的电子邮件向邮局服务器 SMTP服务器 发送 邮局服务器识别接收者的地址 并向管理该地址的邮件服务器 POP3服务器 发送消息 邮件服务器将消息存放在接收者的电子信箱内 并告知接收者有新邮件到来 接收者通过邮件客户程序连接到服务器后 就会看到服务器的通知 进而打开自己的电子信箱来查收邮件 电子邮件系统结构 7 3 4远程登录TELNET Telnet远程登录服务是一种终端仿真协议 用户通过TCP IP协议群登录到远程主机上 并提供用户对远程机上服务的统一操作 像在远程机上的本地用户一样 即允许一个用户的计算机通过远程登录仿真成某个远程主机的终端 来访问远程主机的程序和数据资源 1 远程登录服务用户登录到自己的账号上 就可以使用系统规定的资源 无用户账号的不得访问系统 用户由本地机通过网络 登录到远端的另一台计算机的账号上 作为这台远程主机的终端用户来接收它的服务 这个过程称为远程登录 2 Telnet协议Telnet协议是个简单的远程登录协议 其服务过程可以分为三个步骤 本地用户在本地终端上对远程系统进行登录 将本地终端上的键盘输入逐键传到远端 将远端的输出送回本地终端 远程登录工作过程 3 Telnet的使用在Windows系统中 当在命令格式下输入 telnet 回车后 系统会自动调用Microsoft的telnet程序 其图形界面如图所示 此时 单击 连接 菜单上 选择 远程系统 则出现如上的窗口 在 主机名 中 键入或选择要连接的远程系统名称 在 端口 中 键入或选择端口或服务 在 终端类型 中 键入或选择主机使用TermType子协商时所使用的字符串 在该选项窗口中 输入你所要连接的远程机的一些属性 用户可以自行输入主机名 即主机的域名 也可是IP地址形式 其余两项一般不作改动 选择完毕后 点击 连接 按钮 7 3 5搜索引擎 1 形成和发展1990年MontrealMcGillUniversity 蒙特利尔大学 以文件名查找文件的Archie系统1991年美国明尼苏达大学 师生存取校园网络信息的一种工具Gopher1994年7月由MichaelMauldin创建的Lycos1994年4月斯坦福 Stanford 大学DavidFilo和美籍华人杨致远 GerryYang 共同创办了超级目录索引Yahoo 为用户提供检索服务 起到信息导航作用的系统就称为搜索引擎 2 搜索引擎的分类根据搜索引擎所基于的技术原理 可以分为三大类型 1 全文搜索引擎 FullTextSearchEngine 国外具代表性的有Google国内著名的有百度 Baidu 2 目录索引 SearchIndex Directory 最具代表性的莫过于Yahoo 其他著名的还有OpenDirectoryProject LookSmart About等 3 元搜索引擎 MetaSearchEngine 著名的元搜索引擎有InfoSpace Dogpile Vivisimo等 元搜索引擎列表 中文元搜索引擎中具代表性的有搜星搜索引擎 3 搜索引擎的原理搜索引擎的原理可以概括为 蜘蛛 系统 全文检索系统 页面生成系统 用户接口 1 蜘蛛 spider 系统 即能够从互联网上自动搜集网页的数据搜集系统 也称为 机器人 robot 或搜索器 2 信息全文检索系统 也称为索引器 即计算机程序通过扫描每一篇文章中的每一个词 根据其出现的频率 抽取出索引项 建立以词为单位的排序文件 索引表 3 页面生成系统 即根据用户的查询在索引库中快速检出相关文档 并高效地组装成Web页面以返回给用户的系统 4 用户接口 即输入用户查询 显示查询结果 提供用户相关性反馈机制的界面及接口 4 常见的搜索引擎 7 3 6Internet其他服务 Internet的服务多种多样 除前面介绍的以外其他主要服务还有BBS QQ MSN等 BBS BulletinBoatdSystem 是Internet上的一个资源信息服务系统 利用计算机通过远程访问它能把各类共享信息 资源以及联系提供给各类用户 在我国许多大学都设有BBS站点 如清华大学的 水木清华 北京大学的 未名湖 中南大学的 云麓园 网络寻呼机QQ是即时交流的通讯工具 QQ原名为OICQ 意为OpenICQ 是腾讯公司开发的中国版ICQ ICQ取自 ISeekYou 的谐音 是一种全球即时联系的工具 MSN是全球广泛使用的即时消息工具 可用于网上用户之间的在线交流 其界面清爽 美观 简单易用 7 4Internet接入技术 Internet接入方式的结构 统称为Internet接入技术 其发生在连接网络与用户的最后一段路程 接入Internet的方式很多 除了最常见的拨号接入外 目前正广泛兴起的宽带网接入相对于传统的窄带接入而言显示了其不可比拟的优势和强劲的生命力 为了适应新的形式和需要 出现了多种宽带接入网技术 包括铜线接入技术xDSL 光纤接入技术 混合光纤同轴 HFC 接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术 然而 各种各样的宽带接入方式都有其自身的长短 优劣 不同需要的用户应该根据自己的实际情况做出合理的选择 本节将一一介绍这些Internet接入方式 广域网的拓扑结构 7 4 1Internet骨干网 骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的城市级高速互联网 它由所有用户共享 负责传输大范围 在城市之间和国家之间 的骨干数据流 骨干网基于光纤 通常采用高速传输网络传输数据和高速包交换设备提供网络路由 我国现有Internet骨干网 1 中国科技网 2 中国公用计算机互联网 CHINANET 3 中国教育和科研计算机网 CERNET 4 中国联通计算机互联网 UNINET 5 中国网通公用互联网 CNCNET 6 中国国际经济贸易互联网 CIETNET 7 中国长城网 CGWNET 8 中国移动互联网 CMNET 7 4 2Internet接入网 1 接入网定义和结构公用电信网络在传统上被划分为三个部分 即长途网 中继网 用户接入网 端局与用户之间的部分 长途网和中继网在一起称为核心网 CoreNetwork CN 将余下部分称为接入网 AccessNetwork AN 或用户环路 即交换局到用户终端之间的所有机线设备 主要用来完成用户接入核心网的任务 如图所示 图核心网与用户接入网示意图 7 4 2Internet接入网 2 接入网分类接入网根据使用的媒体可以分为有线接入网和无线接入网两大类 其中有线接入网又可分为铜线接入网 PSTN ISDN xDSL 光纤接入网 FTTx 和光纤同轴电缆混合接入网 HFC 等 无线接入网又可分为固定接入网和移动接入网 主要基于微波 卫星 蜂窝移动通信 无绳电话 集群无线电话 无线寻呼等多种无线通信系统 7 4 2Internet接入网 3 主要接入技术Internet接入技术很多 除了最常见的拨号接入外 目前正广泛兴起的宽带接入相对于传统的窄带接入而言显示了其不可比拟的优势和强劲的生命力 宽带是一个相对于窄带而言的电信术语 为动态指标 用于度量用户享用的业务带宽 目前国际还没有统一的定义 一般而论 宽带是指用户接入传输速率达到2Mbps及以上 可以提供24小时在线的网络基础设备和服务 宽带接入技术主要包括以现有电话网铜线为基础的xDSL接入技术 以电缆电视为基础的混合光纤同轴 HFC 接入技术 以太网接入 光纤接入技术等多种有线接入技术以及无线接入技术 7 4 3公共传输系统 广域网的基础 电信网络提供公共传输平台物理线路 技术支持 网络服务 音频 视频 数据 模拟通信 仅本地环路 数字通信 X 25 公共分组交换网使用X 25协议进行分组交换的数据通信技术FrameRelay 帧中继一种高速的在链路层进行分组交换的技术ISDN 综合业务数据网一种可以在电话线路上同时提供音频 视频和数据服务的数字网络DDN 数字数据网一种利用数字信道提供半永久性连接电路的数字网络xDSL 数字用户线一种利用电话线路进行数字传输的高速接入技术ATM 异步传输模式一种基于异步时分多路复用的 采用信元交换代替分组交换的技术 1 电话系统 三个部分 交换局 端局 CO 汇接局 长途局 提供交换连接接入网 本地环路 用户环路 提供用户接入传输网 干线 中继线 交换局间的连接线路 电话网中的核心技术PCM编码每路语音信号被转换成64kb s的PCM编码数字信号在端局转换时分多路复用技术多路PCM信号复合成更高速率的信号电话网也可以用于计算机通信通过拨号连接可以实现不超过64kb s的传输速率由于模拟传输技术的限制 实际传输速率 56kb s通过ISDN xDSL可以实现更高速率的通信ISDN 128kb s xDSL 512kb s 55Mb s 2 xDSL 数字用户线 DSL DigitalSubscriberLine数字用户线 是在普通电话线上实现数字传输的技术 DSL属于接入网技术 最后一公里 开发目的 宽带接入 满足视频 音频 多媒体 互联网等需要高带宽的应用 利用现有的 广泛应用的电话铜线 而不是重新布线 关键 提高电话线路的传输带宽 方案 利用4kHz以上语音通信未使用的频带DSL的主要应用 住宅小区的用户接入互联网 DSL包括以下几种技术 ADSL非对称数字用户线 我国使用最广泛 RADSL速率自适应非对称数字用户线HDSL高比特率数字用户线VDSL甚高比特率数字用户线SDSL单线对HDSL数字用户线 HDSL2 ADSL 非对称数字用户线 宽带接入技术 我国使用最广泛两种标准 G 992 1 G dmt G 992 2 G lite 上下行非对称 用户 CO 上行 G dmt 640kb s G lite 512kb sCO 用户 下行 G dmt 6 144Mb s 最高8Mb s G lite 1 5Mb s实际的用户可用速率与线路质量 距离和电信公司的市场策略有关 ADSL的特点上行速率与下行速率不相同与因特网访问特点相适应下载数据量远大于上传数据量 FTP WWW 视频点播仅使用一对铜线 可直接利用原有的电话线 语音和数据同时传输 互不干扰 频分复用 语音 0 4kHz 数据 30kHz 1 1MHz 用户端和局端都需要安装话音 数据分离器 ADSL系统构成 两部分组成 用户端设备和局端设备用户端设备包括 ATU R ADSLTransmissionUnit 也称为ADSLModem ADSL路由器 宽带路由器DMT调制与解调 数据转发 路由分离器分离语音信号和数据信号局端设备包括 DSL接入复用器 DSLAccessMultiplexer DSLAM ADSL接入和复用分离器 ATU C机架局端分离器和ADSLModem组合机柜 ADSL系统构成 3 公共交换电话网 PSTN PSTN PublicSwitchedTelephoneNetwork 意指传统的电话交换网络 也称为POTS 普通旧式电话服务 特点 电路交换 有拨号连接过程 连接后独占信道即可传输模拟信息 也可传输数字信息用户环路为模拟传输数据通信时需要使用MODEM收发双方传输速率必须相同 最高为56kb s无差错控制能力 通过PSTN接入因特网用户需要 猫 和拨号软件 拨通后即可启动IE上网 连接方式 4 综合业务数字网 ISDN 综合服务 语音 电报 数据 图形 视频两类 B ISDN分组交换 基于异步传输模式 ATM 高传输速率 622Mb sN ISDN ISDN 一线通 电路交换 利用现有的电话交换系统 需要拨号连接过程全数字传输 通信质量好 可靠性高统一的用户网络接口 UNI同时支持多个设备采用带外信令 拨号连接速度快 ISDN的两种主要信道类型 D信道 16kb s数字信道用于传输信令 带外信令 B信道 64kb s数字信道用于传输用户的数据信息在B信道上可以建立4种类型的连接 电路交换 通过拨号建立点到点连接半永久电路 租用专线 无需拨号 始终处于连接状态分组交换 通过ISDN连接到X 25分组交换网帧中继 通过ISDN连接到帧中继网络电信公司通常把多个信道组合起来 称为数字管道或通道 提供给用户使用 标准的组合方式有 基本速率接口BRI 2B D主速率接口PRI 30B D D ISDN数字管道示意图 基本速率数字管道 2 64 16 144kb s BRI B1 B2 B信道既可以单独使用 也可捆绑起来使用 以提供更高的带宽 分开使用时 两个信道可分别用于传输数据和电话 二者互不干扰 ISDN用户接入结构在ISDN中 设备分为若干个功能组 网络端接设备 称为NT1 执行交换和集中功能的智能设备 如程控交换机 终端控制器 称为NT2 支持ISDN的用户设备 如ISDN数字电话 ISDN终端等 称为TE1类终端 普通用户设备 如PC微机 称为TE2类终端ISDN终端适配器 又称为TA 用于连接TE2功能组之间通过参考点分隔 参考点U NT1与ISDN本地环路的接口参考点T 用户设备与NT1 ISDN网络 的接口参考点S TE1 TA与NT2的接口参考点R TE2与TA的接口 ISDN用户接入结构示意图 NT1 属于局端设备 但安装在用户端 5 数字数据网DDN 建立在数字信道上的数据网络 端到端全数字化 包括中继线和用户线 非交换型 一定时期内用户独占永久虚电路PVC 半永久连接电路点到点的数字专用线路 DDN专线就相当于一条高质量 高带宽 透明的双向数字线路 用户可以在其上利用任何类型的协议进行两点间的直接数据传输 适合于频繁的大数据量通信 可用于计算机之间的通信 或用于传送数字语音 数字视频 数字图像等 DDN网的组成用户设备 数据终端设备 计算机 网桥 路由器等网络接入单元 可以是调制解调器 基带传输设备 DSU CSU 以及时分复用 语音 数字复用设备等 DDN节点 复用及数字交叉连接系统 DCS NMC 网管中心对网络结构和业务进行配置 实时地监视网络运行情况 进行网络信息 网络节点告警 线路利用情况等收集 统计和报告 DDN节点 DDN节点 DDN节点 DDN节点 数字专线 数字专线 NMC CSU DSU CSU DSU DSU CSU的功能主要有两个 1 把用户数据转换成适合在E1电路上传输的信号和帧结构 2 从E1电路信号中提取同步时钟 送给路由器作为发送和接收时钟 DDN的特点传输速率高64kb s N 64kb s或2 048Mb s 传输质量好误码率低 网络时延小 多协议支持全透明网络 可支持任何高层协议 多种业务可以支持数据 语音 图像的传输 可靠性高多路由网状拓扑 故障时传输路由能自动迂回改道 无需拨号 永远在线 主要应用HOST HOST LAN LAN LAN WAN等需要实时性 突发性 高速和大通信量的应用场合 6 X 25分组交换网 X 25协议 在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间的接口 最早的WAN协议之一 1976年由CCITT 现在的ITU T 制定 用于公用数据网 PDN 1992年修订 速率从64kb s扩展到2 048Mb s X 25只涉及DTE与DCE的接口 不涉及网络内部功能实现 X 25分组交换网的技术特征工作在OSI网络体系结构的低3层 采用分组交换 提供点对点的 面向连接的通信 包含验证WAN连接连续性的技术 包含确保每个分组正确到达预期目的地的技术 多路复用 一条物理链路支持多条虚电路 支持多种高层协议 高层协议的PDU均作为普通数据被封装在X 25的分组中在网络中传送 工作速率 64kb s 2 048Mb s 罕见 X 25的虚电路服务X 25分组交换网为用户提供的是虚电路服务 一条物理线路可支持4095个虚电路 DTE之间端到端的通信是通过双向虚电路来完成的 X 25支持的虚电路类型包括永久虚电路PVC和交换虚电路SVC PVC 预先配置的 半永久性的 无需建立 拆除过程适用于频繁的 数据量较大的数据传输SVC 通过呼叫建立的 动态的适用于偶发的 数据量较小的数据传输 X 25分组交换网的结构三类设备DTE 数据终端设备