网络管理员-笔记2015

1第1章计算机网络概述11数据通信基础111数据通信的基本概念1数据信号数据可分为模拟数据与数字数据两种。数字信号转化为模拟信号，这一过程称为调制MODULATION。在另一端，接收到模拟信号要还原成数字信号，这个过程称为解调（DEMODULATION）。通常由于数据传输是双向的，因此，每端都需要调制和解调，进行调制和解调的设备称为调制解调器（MODEM）。模拟信号的数字化需要三个步骤，依次为采样、量化和编码。2信道要进行数据终端设备之间的通信，当然要有传输电磁波信号的电路，这里所说的电路即包括有线电路，也包括无线电路。信息传输的必经之路称为“信道”。信道和电路不同，信道一般都是用来表示向某一个方向传送数据的媒体，一个信道可以看成电路的逻辑部件；一条电路至少包含一条发送信息或一条接收信道。3数据通信模型数据通信和传通的电话通信的重要区别之一是，电话通信必须有人直接参与，双方都确认后才开始通话。数据通信没有人直接参与，就必须对传输过程按一定的规程进行控制，以便使双方能协调可靠地工作。4数据通信方式数据通信方式可分成以下三种。（1）单工通信数据只能沿一个固定方向传输，即传输是单向的。（2）半双工通信允许数据沿两个方向传输，但在同一时刻信息只能在一个方向传输。（3）双工通信允许信息同时沿两个方向传输，这是计算机通信常用的方式，可大大提高传输速率。112数据传输1数据传输的方式（1）并行传输与串行传输并行传输指的是数据以成组的方式，在多条并行信道上同时进行传输，常见的就是将构成一个字符的几位二进制码分别在几个并行信道上进行传输。但并行传输必须有并行信道，这往往带来了设备或实施条件上的限制，因此，实际应用受限。串行传输指的是数据流以串行方式，在一条信道上传输。串行传输只需要一条传输信道，易于实现，是目前采用的一种主要传输方式。但是接收方不能从接收到的数据流中正确地区分出一个个字符，因而传输将失去意义。对于码组或字符的同步问题，目前有两种不同的解决办法，即异步传输方式和同步传输方式。（2）异步传输与同步传输异步传输一般以字符为单位，不论所采用的字符代码长度为多少位，在发送每一字符代码时前面均加上一个“起”信号，其长度规定为1个码元，极性为“0”，字符代码后面均加上一个“止”信号，其长度为1或2个码元，极性皆为“1”。这种传输方式的优点是同步实现简单，缺点是对每一字符都需要加入起、止码元，使传输率降低，故适用于1200BPS以下的低速数据传输。同步传输是以同步的时钟节拍来发送数据信号，因此在一个串行数据流中，各信号码元之间的相对位置都是固定的（即同步的）。接收端为了从收到的数据流中正确地区分出一个信号码元，首先必须建立准确的时钟信号。传输效率较高。22数据传输的形式（1）基带传输在信道上直接传输基带信号的方式称为基带传输，它是指在通信电缆上原封不动地传输由计算机或终端产生的数字脉冲信号。传输距离一般不超过2KM，超过进则需要加中继器放大信号，以便延长传输距离。基带信号绝大部分是数字信号，传输的速率愈高，能够传输的距离愈短，计算机网络内往往采用基带传输。（2）频带传输将基带信号转换为频率表示的模拟信号来传输的方式，称为频带传输。例如，使用电话线进行远距离数据通信，采用频带传输时要求在发送和接收端安装调制解调器，这不仅实现了数字信号可用电话线路传输，而且可以实现多路复用，从而提高了信道利用率。（3）宽带传输将信道分成多个子信道，分别传送音频、视频和数字信号的方式，称为宽带传输。它是一种传输介质频带宽度较宽的信息传输方式，通常为300400MHZ。系统设计时将此频带分割成几个子频带，采用“多路复用”技术。3数据传输速率（1）比特率比特率是指单位时间内所传送的二进制码元的有效位数，以每秒多少比特数计，即BPS。例每秒传输800个二进制码元，它的比特率是800比特/秒（800BPS）。码元是对于网络中传送的二进制数字中每一位的通称，也常称作“位”或B。例如1010101，共有7位或7B。（2）信道宽带为了使信号传输中失真小些，信道要有足够的宽带。（3）波特率码元速率的单位叫波特（BAUD），所以码元速率也叫波特率。（4）奈奎斯特定理信道波率最大码元速率信道带宽2数据速率信道波率LOG2码元信息量（5）香农定理奈奎特定理是在无噪声的理想情况下的极限值。实际信道会受到各种噪声的干扰，因而远远达不到按奈奎斯特定理计算的数据传送速率。香农研究表明，有噪声信道的极限数据数率。例如信道带宽为3000HZ，信噪比为30DB，则最大数据速率为30000BPS，实际上，在3000HZ宽带的电话线上，数据速率能达到9600BPS就很不错了。（6）误码率误码率指信息传输的错误率，是衡量系统可靠性的指标。它以接收信息中错误比特数占总传输比特数的比例来度量，通常应低于106。113数据编码1模拟数据编码将计算机中的数字数据在网络中用模拟信号表示，要进行调制，最基本的调制方法有三种。（1）调幅AMAMPLITUDEMODULATOR又叫幅移键控特点信号容易实现，技术简单，但抗干扰能力差。（2）调频FMFREQUENCYMODULATOR又叫频移键控特点信号容易实现，技术简单，抗干扰能力较强。（3）调相PMPHASEMODULATOR又叫相移键控3特点抗干扰能力较强，但信号实现的技术比较复杂。2数字数据编码（1）不归零编码不归零编码的缺点是无法判断每一位的开始与结束，收发双方不能保持同步。为保证收发双方同步，必须在发送不归零编码的同时用另一个信道传送同步信号。NRZ编码不归零编码NRZ用低电平表示二进制比特“0”，用高电平表示二进制“1”。（2）曼彻斯特编码（3）差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进。曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码是数据通信中最常用的数字信号编码方式，它们的优点是明显的，那就是无须另发同步信号；但缺点就是编码效率低，如果传送10MBPS的数据，将需要20MHZ的脉冲。114多路复用技术1频分多复用（FREQUENCYDIVISIONMULTIPLEXING，FDM）频分多路复用的主要特点是信号被划分成若干通道（频道，波段），每个通道互不重叠，独立进行数据传递。频分多路复用在无线电广播和电视领域中应用较多。ADSL是一个典型的频分多路复用。ADSL在使用的双绞线上划分出三个频段，04KHZ用来传送传统的语音信号；2050KHZ用来传送计算机上载的数据信息；150500KHZ或1401100KHZ用来传送从服务器上下载的数据信息。2时分多路复用TIMEDIVISIONMULTIPLEXING,TDM时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。时分多路复用通信，是各路信号在同一信道上占有不同时间片进行通信。目前最广泛的时分多路复用是贝尔系统的T1载波。T1载波采用时分多路复用技术，将24路话音复用在一条1544MB/S通信线路上，每路话音信号要经过编码器进行采样，采样频率为8000HZ。光纤通信中使用的复用方式是波分多路。3波分多路复用WAVELENGTHDIVISIONMULTIPLEXING,WDM波分复用，就是在同一根光纤内传输多路不同波长的光信号，以提高单根光纤的传输能力。如果在光纤的工作窗口上安排100个波长不同的光源，同时在一根光纤上传送各自携带的信息，就能使光纤通信系统的容量提高100倍。4码分多址CODEDIVISIONMULTIPLEACCESS,CMDA它是采用地址码和时间、频率共同区分信道的方式。不同的移动台（或手机）可以使用同一个频率，但是每个移动台（或手机）都被分配一个独特的“码序列”，该序列码与所有别的“码序列”都不相同，因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台（或手机），所以各个用户相互之间也没有干扰，从而达到了多路复用的目的。码分多址是一种多路复用技术，在CDMA系统中是靠“码序列”来区分不同的信道。5空分多址SPACEDIVISIONMULTIPLEACCESS,SDMA这种技术将空间分割构成不同的信道，从而实现频率的重复使用，达到信道增容的目的。SDMA系统能够在一条普通信道上创建大量的频分、时分或码分双向空间信道，每一条信道都可以完全获得整个阵列的增益和抗干扰功能。从理论上而言，带有M个单元的阵列能够在每条普通信道上支持M条空间信道。SDMA系统可使系统容量成倍增加，使得系统在有限的频谱内可以支持更多的用户，从而成倍地提高频谱使用效率。4而就移动通信而言，为了更有效地利用有限的无线频率资源，时分多址技术（TDMA）、频分多址技术（FDMA）、码分多址技术（CDMA）得到了广泛的应用，并在此基础上建立了GSM和CDMA（是区别于3G的窄带CDMA）两大主要的移动通信网络。突破了传统的三维思维模式，在第四维空间极大地拓宽了频谱的使用方式，使得移动用户仅仅由于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道成为可能，并将移动通信技术引入了一个更为崭新的领域。115数据交换技术1电路交换在数据通信网发展初期，人们根据电话交换原理，发展了电路交换方式。由于电路交换的接续路径是采用物理连接的，在传输电路接续后，控制电路就与信息传输无关，所以电路交换方式的主要优点是数据传输可靠、迅速、不丢失且保持原来的序列；缺点是在有的环境下，电路空闲时的信道容量被浪费，而且如果数据传输的持续时间不长，电路建立和拆除所用的时间也得不偿失。因此它适合于系统间要求高质量的大量数据传输的情况，一般按照预定的带宽、距离和时间来计费。2报文交换为了获得较好的信道利用率，出现了存储转发的想法，这种交换方式就是报文交换。目前这种技术仍普遍应用在某些领域，如电子信箱等。报文交换的主要缺点是，不能满足实时或交互式的通信要求，因此，这种方式不能用于声音连接，也不适合于交互式终端到计算机的连接。有时节点收到过多数据而不得不丢弃报文，并阻止其他报文的传送，而且发出的报文不按顺序到达目的地。另外，报文交换中，若报文较长，需要较大容量的存储器，将报文放到外存储器中去时，会造成响应时间过长，增加了网络延迟时间。3分组交换分组交换也称包交换，它是将用户传送的数据划分成长度一定的部分，每个部分叫做一个分组。分组交换与报文交换都是采用存储转发交换方式。二者的主要区别是，报文交换时报文的长度不限且可变，而分组交换的报文长度不变。分组交换首先把来自用户的数据暂存于存储装置中，并划分为多个一定长度的分组，每个分组前边都加上固定格式的分组标题，用于指明该分组的发端地址、收端地址及分组序号等。分组在各交换节点之间传送比较灵活，交换节点不必等待整个报文的其他分组到齐，一个分组、一个分组地转发。这样可以大大压缩节点所需的存储容量，也缩短了网络延时。另外，较短的报文分组相比于长的报文可大大减少差错的产生，提高了传输的可靠性。分组交换通常有两种方式，即数据包方式和虚电路方式。数据包方式，是每一个数据分组都包含终点地址信息，分组交换机为每一个数据分组独立地建议找路径。因一份报文可能沿着不同的路径到达终点，在网络终点需重新排序。虚电路交换，是两个用户终端设备在开始互相发送和接收数据之前，需要通过网络建立的逻辑上的连接，连接建立之后，用户发送的数据（以分组为单位）将按顺序通过网络到达终点。当用户不需要发送和接收数据时，可以清除这种连接。4信元交换叫异步传输模式ASYNCHRONOUSTRANSFERMODE,ATM电路交换的实时性很好，分组交换的灵活性很好。信元交换技术结合了这两种交换方式的优点。信元交换是一种面向连接的快速分组交换技术，它是通过建立虚电路来进行数据传输的。ATM采用固定长度的信元作为数据传送的基本单位，信元长度为53字节，其中信元头为5字节，数据为48字节。另外，ATM采用了统计时分复用的方式来进行数据传输，根据各种业务的统计特性，在保证服务质量QUALITYOFSERVICE,QOS要求的前提下，各个业5务之间动态地分配网络带宽。12计算机网络简介121计算机网络的概念计算机网络涉及如下三个方面的问题。1至少有两台计算机互联。2通信设备与线路介质。3网络软件，是指通信协议和网络操作系统。在计算机高速发展的信天，“计算机就是网络，网络就是计算机”的概念越来越被人们所接受，计算机应用正在进入一个全新的网络时代。122计算机网络的分类1按网络覆盖的范围大小局域网（一般小于10KM）、城域网（一般小于100KM）、广域网（比城域网范围大，是由多个局域网或城域网组成的网络）。2按照网络的拓扑结构划分环型网、星型网、总线型网等。3按照通信传输介质划分双绞线网、同轴电缆网、光纤网、微波网、卫星网、红外线网等。4按照信号频带占用方式划分基带网和宽带网。123计算机网络的构成1网络硬件网络硬件一般是指计算机设备、传输介质和网络连接设备。2网络软件网络软件一般是指系统级的网络操作系统、网络通信协议和应用级的提供网络服务功能的专用软件。（1）网络操作系统网络操作系统是用于管理网络的软、硬件资源，提供简单的网络管理系统软件。常见的网络操作系统有UNIX、NETWARE、WINDOWSNT、LINUX等。UNIX是一种强大的分时操作系统，以前在大型机和小型机上使用，现已向PC过渡。UNIX支持TCP/IP协议，安全性、可靠性强；LINUX是一款免费的网络操作系统，源代码完全开放，是UNIX的一个分支，内核基本和UNIX一样，具有WINNT的界面，操作较简单，缺点是应用程序较少。（2）网络通信协议互联网采用的协议是TCP/IP，该协议是目前应用最广泛的协议，其他常见的协议还有NOVELL公司的IPX/SPX等。13计算机网络硬件131计算机网络传输媒介常见的网络传输媒介可分为两类，一类是有线，一类是无线的。有线传输媒价主要有同轴电缆、双绞线及光缆，无线传输媒介主要有微波、无线电、激光和红外线等。1同轴电缆（COAXIALCABLE）同轴电缆绝缘效果佳，频带较宽，数据传输稳定，价格适中，性价比高。通常按特性阴抗数值的不同，可将同轴电缆分为50基带同轴电缆和75宽带同轴电缆。前者用于传输基带数字信号，是早期局域网的主要传输媒价；后者是有线电视系统CATV中的标准传输电缆，在这种电缆上传输的信号采用了频分复用的宽带模拟信号。2双绞线（TWISTEDPAIR）双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。STP双绞线内部包了一层皱皮状的屏蔽金属物质，并且多了一条接地用的金属钢丝线，因此它的抗干扰性比UTP双绞线强，但价格也要贵很多，阻抗值通常为150。6UTP双绞线阻抗值通常为100。中心芯线24AWG直径为05MM，每条双绞线最大传输距离为100M。根据EIA/TIA接线标准，双绞线RJ45接头的连接需4根导线通信，两条用于发送数据，两条用于接收数据。RJ45接口制作有两种标准，即EIA/TIAT568A标准和EIA/TIAT568B标准。双绞线的制作有两种方法，一是直通线，即双绞线的两个接头都是按T568B线序标准连接；二是交叉线，即双绞线的一个接头按T568A线序连接，另一个接头按T568B线序连接。3光纤光纤与铜质媒介相比，光纤不会向外界辐射电子信号，所以使用光纤媒介的网络无论是在安全性、可靠性还是在传输速率等网络性能方面都有了很大提高。为使用光纤传输信号，光纤两端必须有光发射机和光接收机，实现电光转换的通常是发光二极管（LED）或注入式激光二极管（ILD）；实现光电转换的是光电二极管或光电三极管。根据光纤在光纤中的传播方式，光纤有多模多纤和单模光纤。多模光纤纤芯直径较大，可为50M或615M，包层外径通常为125M。单模光纤芯直径较小，一般为910M，包层外径通常也为125M。多模光纤又根据其包层的折射率进一步分为渐变型折射率和突变型折射率。单模光纤接收信号与输入信号最接近，多模渐变型次之，多模突变型接收信号散射最严重，因而它所获得的速率最低。4无线传输无线电传输主要分为无线电、微波、红外线及可见光几个波段，紫外线和更高的波段目前还不能用于通信。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，但主要使用240GHZ的频率范围。微波通信主要有两种方式，即地面微波接力通信和卫星通信。由于微波在空间是直线传播的，而地球表面是个曲面，因此其传输距离受到了限制，一般只有50KM左右。若采用100M高的天线塔，传输距离可增大到100KM。卫星通信与微波通信都具有频带宽、干扰少、容量大、质量好等优点。132计算机网络互连设备1中继器（REPEATER）物理层中继器可以“延长”网络的距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。数据经过中继器，不需要进行信息包的转换。中继器连接的两个网络在逻辑上是同一个网络。2集线器（HUB）集线器是中断器的一种，是一种物理层设备，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。集线器的所有端口组成一个冲突域。通常集线器分为无源集线器、有源集线器和智能集线器。（1）无源集线器把相近的多段媒介集中到一起，对传输的信号不作任何处理，而且对它所集中的传输媒介，只允许扩展到最大有效传输距离的一半。（2）有源集线器把相近的多段媒介集中到一起，而且对它们所传输的信号进行整形、放大和转发，并可以扩展传输媒介长度。（3）智能集线器具备有源集线器的功能，同时还具有网络管理和路径选择功能。集线器是对网络中进行集中管理的最小单元，它只是一个信号放大和中转的设备，不具备自动寻址能力和交换作用，缺点是所有传到集线器的数据均被广播到与之相连的各个端口，因而容易形成数据堵塞。优点是网络系统中某条线路或节点故障时，不会影响其它7节点正常工作。3网桥（BRIDGE）数据链路层网桥将多个LAN互连起来，以实现局域网之间的通信。最简单的网桥有两个端口，复杂些的网桥可以有更多的端口。网桥的每个端口与一个网段相连。网桥从端口接收网段上传送的各种帧。每当接收到一个帧时，先放缓冲区，如帧未出差错，且欲发往另一个网段，则通过查找部表，将收到的帧送往对应的端口转发出去，否则就丢弃此帧。因此，仅同一个网段中的帧，不会被网桥转发到另一个网段去，因而不会加重整个网络的负担。最常见的网桥有透明网桥和源站选路网桥。（1）透明网桥是由各网桥自己来决定路由选择的，而局域网上的各站都不管路由选择。（2）源站选路网桥假定了每一个站在发送帧时都已清楚地知道发往各个目的站的路由，因而在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。网桥只适合于用户数不太多（不超过几百个）和通信量不太大的局域网，否则有时还会产生较大的广播风暴。在现代网络中，用交换机代替了网桥，实际上，交换机就是一种多端口网桥。4交换机（SWITCH）集线器虽然有多个端口，但同一时间只允许一个端口发送或接收数据；而交换机则是采用电话交换机的原理，它可以让多对端口同时发送或接收数据，每个端口独占整个带宽，从而大幅度提高了网络的传输速率。交换机的各个端口构成一个广播域，即可以有多个端口同时发送数据而不会出现冲突。在交换机连接的局域网中设置VLAN，可以把局域网划分成多个广播域。使用VLAN可以减少网络的流量，提高网络的利用率，也可以对用户分别实施管理。5路由器（ROUTER）网络层当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用路由器。表面上看，路由器和网桥两者均为网络互联设备，但两者最本质的差别在于网桥的功能发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由器的功能发生在第三层（网络层）。由于路由器比网桥高一层，因此智能性更强。（1）路由器不仅具有传输能力，而且有路径选择能力。当某一条链路不通时，路由器会选择一条好的链路完成通信。（2）路由器有选择最短路径能力。由于路由器的复杂化，其传输信息的速度比网桥要慢，比较适合于大型、复杂的网络链接。（3）网桥在把数据源端向目的端转发时，仅仅依靠链路层的帧头中的信息（MAC地址）作为转发的依据。而路由器除了分析链路层的信息外，主要以网络层包头中的信息（网络地址）作为转发的依据，但会耗去更多的CPU时间，所以路由器的性能从这个意义上讲可能不如网桥。（4）路由器具有广播包抑制和子网隔离功能，网桥不可能具备的，所以路由器得到了广泛应用。路由器根据分类方法的不同可以分为近程路由器和远程路由器、内部路由器和外部路由器、“静态”路由器和“动态”路由器、单协议路由器和多协议路由器等。6网关（GATEWAY）应用层当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术语讲，它们应该是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。特别要说明8的是，它们可以使用不同的格式、通信协议或结构连接两个系统。网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。由于网关的传输更复杂，它们传输数据的速度要比网桥或路由器低一些。常见的网关有以下几种（1）电子邮件网关该网关可以从一种类型的系统向另一种类型的系统传输数据。（2）IBM主机网关这种网关可以在一台个人计算机与IBM大型机之间建立和管理通信。（3）互联网网关该网关允许并管理局域网和互联网间的接入，可以限制某些局域网用户访问互联网。（4）局域网网关这种网关可以使运行于OSI模型不同层上的局域网网段间相互通信。133计算机网络接入技术公共传输网络基本可以分成电路交换网络和分组交换网络两类。电路交换网络的特点是，远程端点之间通过呼叫建立连接，在连接期间，电路由呼叫方和被呼叫方专用。经呼叫建立的连接属于物理层链路，在两个端点之间传输二进制比特流。分组交换网络提供虚电路和数据包服务。虚电路有永久虚电路和交换虚电路两种。虚电路和电路交换的最大区别在于虚电路通只给出了两个远程端点之间的传输通路，并没有把通路上的带宽固定分配给通路两端的用户，其他用户的信息可以共享传输通路上物理链路的带宽。（1）永久虚电路由公共传输网络提供者设置，这种虚电路经设置后长期存在。（2）交换虚电路需要两个远程端点通过呼叫控制协议建立，在完成当前数据传输就拆除。（3）数据包服务不需要经过虚电路建立过程就可实现报文传送，由于没有在报文的发送端和接收端之间建立传输通路，报文中必须携带源和目的端点地址，而且公共传输网络的中间节点必须能够跟据报文的目的端点地址选择合适的路径转发报文。1公共交换电话网（PUBLICSWITCHEDTELEPHONENETWORK，PSTN）公共交换电话网是基于标准电话线路的电路交换服务，由于模拟电话线路是针对音频率（304000HZ）优化设计的，使得通过模拟线路传输数据的速率被限制在334KBPS以内，而且模拟电话线路的质量有好有坏，线路噪声的存在也将直接影响数据传输速率。2窄带综合业务数字网（NARROWBANDINTEGRATEDSERVICESDIGITALNETWORK，NISDN）提供端到端的数字连接，支持声音和非声音广泛服务的网络定义为NISDN。ITUT定义的NISDN标准化组合中规定有两类接口标准，即基本速率接口和一次群速率接口。3宽带综合业务数字网（BROADBANDINTEGRATEDSERVICESDIGITALNETWORK，BISDN）（1）BISDN使用一种快速分组交换，叫异步传输模式（ATM）；而NISDN使用的是电路交换，只是在传送信令的D信道使用分组交换。（2）BISDN的用户环路和干线都采用光纤，而NISDN以目前正在使用的PSTN为基础其用户环路采用双绞线（铜线）。（3）BISDN采用了虚通路的概念，其传输速率只受用户网络接口的物理比特率的限制。而NISDN的各通路是预先设置的，如一个B通道是64KBPS，当用户不需这么高的带宽时，它不能降低；当用户带宽不够时，它又不能升高。（4）BISDN的传输速率可达百兆甚至千兆，而NISDN的传输速率最多只能为两兆。9SDH是ITUT以美国标准同步光纤网（SYNCHRONOUSOPTICALNETWORK，SONET）为基础制定的，SDH的帧结构是一种块状帧，基本信号称为第1级同步传递模块STM1，相当于SONET体系中的OC3速率，即为15552MBPS。多个STM1复用组成STMN，通常4个STM1复用组成STM4，相当于3个OC3复用为OC12，速率为622MBPS。4X25分组交换网X25是CCITT制定的在公用数据网上供分组型终端使用的，数据终端设备（DTE）与数据通信设备（DCE）之间的接口建议。简单地说，X25只是一个以虚电路服务为基础的对公用分组交换网接口的规格说明。它动态地对用户传输的信息流分配带宽，分组交换网络同时可以对传输的信息进行加密和有效的差错控制。由于X25分组交换网络是在早期低速、高出错率的物理链路的基础上发展起来的，其特性已不适应目前高速远程连接的要求，只此一般只用于要求传输费用少，而远程传输速率要求又不高的广域网使用环境。5数字数据网（DIGITALDATANETWORK，DDN）DDN是利用数字通道提供半永久性连接电路，向用户提供端到端的中高速率、高质量的数字专用电路，全程实现数字信号透明传输的数据传输网。DDN可以在两个端点之间建立一条专用的数字通道，DDN专线在租用期间，用户独占该线路的带宽。除传输设备外，DDN干线主要采用光缆、数字微波与卫星信道，所提供的信道是非交换型的半永久路由，其路由通常由电信部门在用户申请时设定，修改并非经常性的。由于DDN采用脉冲编码调制（PCM）的数字中继方式，因而传输距离远可以跨地区、跨国家、与模拟信道相比，具有传输速度快、质量好、性能稳定和带宽利用率高等优点。DDN网通常由4个部分组成，分别为本地传输系统、复用与交叉连接系统、局间传输与同步系统、网络管理系统。DDN带宽利用率只达到2030，经济性稍差一些。6帧中继（FRAMERELAY，FR）帧中继是为了克服传统X25的缺点，提高其性能而发展出来的一种高速分组交换与传输技术。帧中继认为帧传送基本上不会出错，就是只要接收到帧的前6个字节，就立即转发，但检测到有误码的帧后，立即发送终止这次传输的指令，即使帧到达目的节点了，也采用丢弃出错帧的方法。帧中继的主要思想是“虚拟租用线路”。租用DDN专线与虚拟租用线路是不同的，租用DDN专线传输数据，线路利用率不高；由于帧中继采用帧作为数据传送单元，网络的带宽根据用户帧传输的需要，可以采用统计复用的方式动态分配，这样可以充分利用网络资源，提高中继带宽的利用率，尤其对突发信息适应性比较强。因此帧中继的虚拟租用线路利用率高，用户费用低（约为DDN的50）。目前我国已建立了公用帧中继网CHINAFRN，在现有的DDN、宽带网上构架和提供帧中继数据传输业务（FRDTS）。帧中继比X25的通信开销少，传输速度更快。帧中继比DDN相比，能以更灵活的方式支持突发式通信。租用帧中继虚电路比租用DDN专线的费用低。7异步传输模式ATM电路交换的实时性好，分组交换的灵活性好，BISDN采用了一种结合这两种交换方式优点的交换技术，即异步传输。10ATM和帧中继都采用了“当正在接收一个帧时，就轩发此帧”的快速分组交换技术，快速分组交换技术在实现上有两种方式，它是网络中传送的帧长是可变的还是固定的来划分的，当帧长可变时，就是帧中继（FRAMERELAY）；当帧长固定（53B）时，就是信元中继（CELLRELAY），即ATM。二者的差别是信元中继更适合高速交换，数据传输速率更快。因此，信元中继通常使用在网络中间核心部分，而帧中继主要使用在网络边界，即解决如何接入网络。ATM、BISDN、和SDH之间的关系。概括的讲，BISDN使用的交换方式是ATM，而ATM的物理基础目前主要采用SDH标准的光纤网络。8甚小天线地球站（VERYSMALLAPERTURETERMINAL，VSAT）VSAT是20世纪80年代中期开发的一种卫星通信系统。VSAT系统中小站设备的天线口径小，通常为03MM14MM。VSAT可不借助任何地面线路，不受地形、距离和地面通信条件限制，主站和VSAT间可直接进行高达2MBPS的数据通信。VSAT系统也可提供电话、传真、计算机信息等多种通信业务。地面服务商接入网关站（双向64MBPS）和一般移动用户（下行64MBPS，上行2MBPS）直接与卫星连接接入。按照所支持的主要业务类型不同，VSAT可分为话音业务为主的VSAT系统、以数据业务为主的VSAT系统、以综合业务为主的VSAT系统。从VSAT网采用的网络结构来看，其也可分为三类，即星型结构的VSAT系统、网状结构的VSAT系统、星型和网状混合结构的VSAT系统。9数字用户线（DIGITALSUBSCRIBERLINE，XDSL）数字用户线XDSL就是利用数字技术对现有模拟电话用户线进行改造而成的，能够承载宽带业务。字线X表示DSL的前缀可以是多种不同的字母，常见的有非对称数字用户线（ADSL），高速数字用户线HDSL、单对数字用户线（SDSL）和甚高速数字用户线（VDSL）。XDSL技术最大的特点是使用电信部门已经铺设的双绞线作为传输线路提供高带宽传输速率（64KBPS52MBPS）。数字用户线也是点对点的专用线路，用户独占线路的带宽。HDSL和SDSL提供对称带宽传输，即双向传输带宽相同；ADSL和VDSL提供非对称带宽传输，用户向接入设备传输的带宽远远低于接入设备向用户传输的带宽。目前已经投入使用的XDSL技术主要有ADSL和HDSL。10宽带网接入宽带网实际上的名称叫做“IP城域网”，它在城市范围内以多种传输媒介为基础，采用TCP/IP协议，通过路由器组网，实现IP数据包的路由和交换传输。网络到用户桌面的带宽远远超过PSTN、ISDN所提供的带宽，大部分用户可用的数据速率达10MBPS、100MBPS。IP城域网的接入方式目前一般分为LAN接入（网线）和FTTX接入（光纤）。11HFC和CABLEMODEMHFC（HYBRIDFIBERCOAXIAL）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络。HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户的计算机这一段使用了另外一种独立技术，就是CABLEMODEM。CABLEMODEM可叫做电缆调制解调器或线缆调制解调器，它是一种将数据终关设备（计算机）连接到有线电视网（CABLETV，CATV），以使用户能够进行数据通信访问INTERNET等信息资源的设备。CABLEMODEM提供双向信道，上行信道带宽一般为20KBPS2MBPS，最高可达10MBPS，信道采用的载波频率范围为540MHZ。下行一般为310MBPS，最高可达1138MBPS，下行信道载波范围4275MHZ。HFC有线电视上网优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，但是它的缺点是HFC网络结构是树型的，CABLEMODEM上行10MBPS下行38MBPS的信道带宽是整个社区用户共享的。12本地多点分配接入系统（LOCALMULTIPOINTDISTRIBUTIONSYSTEM，LMDS）LMDS是20世纪90年代发展起来的一种宽带无线点对多点接入技术，能够在35KM的范围内以点对多点的形式进行广播信号传送。LMDS是一种毫米波微波传输技术。它几乎提供任何各类业务，支持双向语音、数据及视频图像业务，能够实现64KBPS2MBPS，甚至高达155MBPS的用户接入速率，具有很高的可靠性，被称为是一种“无线光纤”技术。LMDS工作在2438GHZ频段，其中约80左右的国家将275295GHZ定为LMDS频段。13无源光网络（PASSIVEOPTICALNETWORK，PON）PON是一种点对多点的光纤传输和接入技术，下行采用广播方式、上行采用时分多址方式，可以灵活地组成树型、星型、总线型等拓扑结构，在光分支点不需要节点设备，只需要安装一个简单的光分支器即可。PON包括ATMPON（APON，即基于ATM的无源光网络）和ETHERNETPON（EPON，即基于以太网的无源光网络）两种。APON传输速率下行为622MBPS或155MBPS，上行为155MBPS。APON与EPON相比，ATM交换机和ATM终端设备昂贵。主要特点是对实时业务的支持较好，并能够以较低成本提供服务质（QOS）量保障。EPON融合了PON和以太网数据产品的优点，能够提供高达1GBPS的上下行带宽，由于EPON采用复用技术，支持更多用户，每个用户可以享受到更大的带宽。EPON系统不采用昂贵的ATM设备和SONET设备，能与现有的以太网相兼容。PON结构本身决定了网络的可升级性比较强，只要更换终端设备，就可以使网络升级到10GBPS或者更高速率。14计算机网络协议141OSI体系结构1协议的概念通常网络协议由如下三个要素组成。（1）语法，即控制信息或数据的结构和格式。（2）语义，即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。（3）同步，即事件实现顺序的详细说明。2开放系统互连参考模型系统结构中文名称英文名称英文缩写层序号应用层APPLICATIONLAYERA7表示层PRESENTATIONLAYERP6会话层SESSIONLAYERS5传输层TRANSPORTLAYERT4网络层NETWORKLAYERN3包PACKAGE数据链路层DATALINKLAYERDL2帧FRAME物理层PHYSICALLAYERPL1位BIT3开放系统互连参考模型各层的功能（1）物理层物理层是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输媒介基础上，实现设备之间的物理接口。物理层的数据单位是位。透明地传输比特流。12（2）数据链路层数据链路实现实体间数据的可靠传送。在数据链路中对物理链路上产生的差错进行检测和校正，采用差错控制技术保证数据通信的正确性；数据链路层还提供流量控制服务。数据链路层的数据单位是帧。在相邻结点之间可靠地传输侦。硬件地址是数据链路层的服务访问点。（3）网络层网络层也称通信子网层，是高层协议与低层协议之间的界面层，网络层的主要任务是提供路由，为信息包的传送选择一条最佳路径。网络层的功能是向传输层提供服务，同时接受来自数据链路层的服务。网络层数据单元是包。通信子网中进行路由选择和通信控制。（4）传输层传输层实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。传输层不仅是一个单独的结构层，还是整个分层体系协议的核心，没有传输层，整个分层协议就没有意义。在一对端结点之间（可靠地）传送报文。（5）会话层会话层用于建立、管理以及终止两个应用系统之间的会话。它是用户连接到网络的接口，基本任务是负责两主机间的原始报文的传输。会话层最重要的特征是数据交换。控制一对应用进程之间的会话过程（会话过程的同步，控制会话的方向）。（6）表示层表示层为在应用过程之间传送的信息提供表示方法提供，它关心的只是发出信息的语法与语义。表示层为应用层提供的服务包括话法选择、话法转换等。在异构型系统之间提供统一的网络数据表示。解释应用数据语义。（7）应用层这一层的协议直接为端用户服务，提供分布式处理环境。应用层管理开放系统的互连，包括系统的启动、维持和终止，并保持应用进程间建立连接所需的数据记录。应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务，其中包含若干个独立的、用户通用的服务协议模块。为网络用户提供分布式应用的编程环境和分布式应用平台。142TCP/IP协议1什么是TCP/IPTCP/IP它规定了计算机之间互相通信的方法。在这个协议集中，两个最知名的协议就是传输控制协议（TRANSFERCONTROLPROTOCOL，TCP）和网际协议（INTERNETPROTOCOL，IP）。TCP/IP是一个协议簇，因为TCP/IP协议包括了TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、TELNET、FTP、SMTP及ARP等许多协议。2TCP/IP协议结构TCP/IP协议分为4层，协议分层使得各层的任务和目的十分明确，这样有利于软件编写和通信控制，由上至下分别是（1）应用层就是和用户打交道的部分，用户在应用层上进行操作，如收发电子邮件、文件传输等。应用层协议包括TELNET、FTP、SMTP、TFTP、SNMP、RPC。（2）传输层主要功能是对应用层传递过来的用户信息进行分段处理，然后在各段信息中加入一些附加的说明。该层有两个协议传输控制协议TCP、用户数据包协议USERDATAGRAMPROTOCOL，UDP，SNMP就是基于UDP协议的一个应用协议，采用的端口号为161和162。VOIP（VOICEOVERINTERNETPROTOCOL）简而言之就是将模拟信号（VOICE）数字化。13VOIP允许某种程度上的数据丢失，采用不可靠的传输层协议UDP。（3）网际层将传输层形成的一段一段的信息打成IP数据包，在报头中填入地址信息，然后选择好发送的路径。与IP协议配套使用的还有地址解析协议（ADDRESSRESOLUTIONPROTOCOL，ARP）、逆向地址解析协议（REVERSEADDRESSRESOLUTIONPROTOCOL，RARP）、INTERNET控制报文协议（INTERNETCONTROLMESSAGEPROTOCOL，ICMP）。（4）网络接口层是最底层，也称链路层，其功能是接收和发送IP数据包，负责与网络中的传输媒介打交道。TCP/IP本质上采用的是分组交换技术，其基本意思是把信息分割成一个个不超过一定大小的信息包传送出去。分组交换技术的优点是一方面可以避免单个用户长时间占用网络线路，另一方面是在传输出错时不必全部重新传送，只需要将出错的包重新传输就可以了。3TCP/IP与OSIRM的关系OSIRMTCP/IP7应用层6表示层5会话层应用层4传输层传输层3网络层网际层2数据链路层1物理层网络接口层4IP数据包的格式IP数据包由首部和数据两部分组成。首部由固定20个字节的基本首部和040字节可变长充的任选项组成。版本占4位，指IP协议的版本，目前使用的IP协议版本为V4（IPVERSION4）。段总长度指首部和数据之各的长度，单位为字节。段总长度字段为16位，因此数据包的最大长度为65535字节，这在当前是够用的。生存期TTL（TIMETOLIVE），其单位为S。生存期的建议值是32S，但也可以设定为34S，甚至为255S。地址，源站IP地址字段和目的站IP地址字段都各占4字节。143IP地址2IP地址的分类TCP/IP协议规定，根据网络规模的大小，将IP地址分为5类A类地址第一个字节用做网络号，且最高位是0，范围1126，约为1600万台主机。B类地址前两个字节用做网络号，最高位是10，范围1281191254。约等于6万多台主机。C类地址前三个字节用做网络号，最高位是110，范围191010223255254，等于254台。D类地址最高位是1110，是多播地址，主要留给INTERNET体系结构委员会IAB使用。E类地址最高位是11110，保留在今后使用。3子网掩码A类、B类和C类IP地址，其对应的子网掩码默认值分别为255000，25525500和2552552550。A类网络的地址掩码是8比特，剩余的24比特可表示主机地址，所以主机地址数为224个，如果为A类网络指定的子网掩码为2552551920，则其二进制表示为1111111114111111111100000000000000，实际上把A类网络划分为2101024个子网。4可变长子网掩码VLSMVLSM编址方案，即在IP地址后面加上“/比特数数”来表示子网掩码中“1”的个数。例如201171250/27，就表示前27位表示网络号和子网号，即子网掩码为27位长，主机地址为5位长。6特殊的IP地址（1）本地回环地址也叫本地环路地址。网络号为127的A类地址用于网络软件测试以及本地进程间的通信。（2）私网地址私有网络地址通常应用于公司、组织和个人网络，它们没有置于因特网。IPV4的地址用于私有网络的地址范围如下。私网地址不能在公网上出现。A类1000010255255255。B类172160017231255255C类19216800192168255255（3）自动专用IP地址（AUTOMATICPRIVATEIPADDRESS，APIPA）APIPA是IANAINTERNETASSINGEDAUTHORITY保留的一个地址块，在找不到DHCP服务器的情况下，计算机会在16925400169254255255之间自动选择IP地址。144域名地址1域名的概念当使用者输入域名（网址）后，浏览器必须要先去一台有域名和IP地址相互对应的数据库的主机中去查询这台计算机的IP地址，而这台被查询的主机称为域名服务器（DOMAINNAMESERVER，DNS）。2域名的结构组织模式顶级域名含义地理模式顶级域名含义COM商业组织CN中国EDU教育机构HK中国香港GOV政府部门MO中国澳门MIL军事部门TW中国台湾NET网络服务公司主要网络支持中心US美国ORG非盈利性组织上述以外的组织UK英国INT国际组织JP日本全世界现有三个大的网络信息中心，INTERNIC负责美国及其他地区；RIPENIC负责欧洲地区；APNIC负责亚太地区。中国互联网络信息中心（CHINAINTERNETNETWORKINFORMATIONCENTER，CNNIC）负责管理我国的顶级域名CN，负责为我国的网络服务商（ISP）和网络用户提供IP地址、自治系统AS号码和中文域名的分配管理服务。145IPV6简介1IPV6的来源IPV6具有长达128位的地址空间，由于IPV4地址是32位二进制，所能表示的IP地址个数为23240亿个IP地址。32位的IPV4地址升级至128位的IPV6，互联网中的IP地址从理论上讲会有2128341038个。除此之外，IPV6还采用了分级地址模式、高效IP包首部、服务质量、主机地址自动配置、认证和加密等许多技术。2IPV6数据包的格式IPV6数据包有一个40字节的基本首部，其后可允许有0个或多个扩展首部，再后面是数据。每个IPV6数据包都是从基本首部开始的，IPV6基本首部的很多字段可以和IPV415首部中的字段直接对应。版本占4位，指IP协议的版本，对IPV6而言，这字段是0110，也就是十进制数6。地址，源站IP地址字段和目的站IP地址字段都各占128位。3IPV6的地址表示一个IPV6数据包的目的地址可以是以下三种基本类型之一。（1）单播UNICAST传统的点对点通信。（2）多播（MULTICAST）一点对多点的通信，数据包交付到一组计算机中的每一个。IPV6没有采用广播术语，而是将广播看做多播的一个特例。（3）任播ANYCAST是IPV6增加的一种类型，目的站是一组计算机，但数据包在交付时只交付给其中的一个，通常是距离最近的一个。冒号十六进制记法允许零压缩，即一连串连续的0可以用一对冒号所取代，例如如下示例FF05000000B3可以定成FF05B3为了保证零压缩有一个清晰的解释，建议中规定，在任一地址中，只能使用一次零压缩。该技术对已建议的分配策略特别有用，因为会有许多地址包含连续的零串。4IPV6的变化（1）采用了全新的地址管理方式在IPV4中，地址是用户拥有的。IPV6的地址管理方式是，从用户拥有变成了ISP拥有。（2）提供了地址自动配置机制IPV6提供了地址自动配置机制，使主机自动生成地址，实现了主机的即插即用功能。（3）增加了邻机发现协议（NDP）IPV6定义了邻