计算机四级—网络工程师.ppt

第一章网络及其系统设计，本章重点：1.1网络的基本概念1.2局域网、城域网和广域网的设计和管理1.3宽带城域网1.4接入网技术1.1网络的基本概念1.1.1网络计算机网络的定义是指通过通信线路将不同地理位置的多个功能相对独立的计算机系统连接起来，并由专门的网络操作系统管理以实现资源共享的系统。是的。这不仅包括计算机网络中的硬件资源，如磁盘空间、打印机、绘图仪等。也包括软件资源，如程序、数据等。1.1.2网络的发展过程。1.在终端-通信线路-计算机阶段，人们通过通信线路将计算机与终端连接起来，并通过终端发送和接收数据。2.在计算机-计算机网络阶段，通信子网是中心，有多个主机和多个终端。1969年在美国建成的ARPAnet就是这一阶段的代表。ARPAnet是当今互联网的前身，它首先实现了不同计算机之间的互联，以实现资源共享。1984年，国际标准化组织(标准化组织)发布了一项关于“开放系统互连基本参考模型”的研究，这是现场视察参考模型。4.在高速计算机网络阶段，光纤逐渐广泛应用于各国的信息基础设施建设，为高速网络辅助设备的建立奠定了基础。千兆甚至10万亿传输速率的以太网在局域网和城域网中得到了越来越多的应用，基于光纤的广域网链路的主干带宽也达到了10G量级。1.1.3计算机网络分类，1。根据通信中使用的媒体对有线网络和无线网络进行分类。使用网络按对象对公共网络和专用网络进行分类。用网络传输技术对广播网络和点对点网络进行分类。低速网络和高速网络按网络传输速度的级别分类，图1-1点对点网络和广播网络，5。按互联规模和通信方式划分局域网、城域网和广域网。(2)根据覆盖范围和规模分为局域网、城域网和广域网。1.1.4计算机网络的应用1。办公自动化计算机网络通过将企业或机构的办公计算机及其外部设备接入网络，可以实现信息共享和文件流通。2.企业信息化通过在企业中实施基于网络的管理信息系统和资源制造计划，企业可以实现生产、销售、管理和服务的全面信息化，从而有效提高生产率。远程教育远程教育是一种利用互联网技术，结合计算机网络上的教育资源的教学方法。电子学习是指通过互联网或其他数字内容进行的学习和教学活动。娱乐和娱乐网络给我们带来了新的丰富多彩的娱乐和娱乐方式，如网上聊天、网上点播、新闻浏览和最受欢迎的网络游戏。1.1.5计算机网络结构及其特点，计算机网络首先是一个通信网络，早期的计算机网络主要是一个广域网，其结构负责主机和终端的数据处理，并负责通信控制处理设备和通信线路的数据通信处理。从资源构成的角度来看，计算机网络由硬件和软件组成。计算机网络逻辑在功能上分为资源子网和通信子网。图1-2资源子网和通信子网、1.2局域网、城域网和广域网、1.2.1局域网的二级子网结构在计算机网络技术的应用和发展中是一个非常活跃的领域。公司、企业、政府部门和居民区的计算机都通过局域网连接起来，达到资源共享、信息传输和数据通信的目的。1.IEEE802制定了一系列局域网标准，主要包括以下12种。，LLC可以提供以下三种服务(1)没有确认和连接的服务(2)面向连接模式的服务(3)具有确认和连接的服务。根据媒体访问控制的方式，媒体访问控制可以分为以下三种模式：(1)循环模式：每个站点依次获得发送机会；如果在一段时间内有许多站发送数据，这种方式非常有效；如果只有几个站发送数据，这种模式太昂贵了。(2)预留类型：将传输介质的使用时间划分为多个时隙，预留管理可以是集中控制，也可以是分散控制。(3)竞争型：不控制每个工作站的发送权限，但自由竞争。它适用于分布式控制。它的优点是简单，轻负荷时效率高，重负荷时下降快。CSMA/光盘协议CSMA/光盘是载波侦听多路访问与冲突检测。它的基本原理是：每个节点共享网络传输信道，在每个站想发送数据之前，它将检查信道是否空闲，如果空闲，它将发送，否则它将等待；在发送信息之后，检测到冲突，并且当发现冲突时，取消发送。载波侦听主要是指网络中的每个站都具有监控总线上传输的信号或载波的功能。其策略是“当信道空闲时立即发送信号；当频道忙时，继续收听”。冲突检测是指检测或识别冲突的机制，是实现冲突避免的前提。令牌总线协议使用令牌总线协议的网络，尽管在物理上它们仍然连接到总线，但在逻辑上它们形成了端到端的环路。对网络的访问是通过一个称为令牌的特殊框架来控制的。4.令牌环协议令牌环使用中继器将单个点对点线路链接成物理环结构。其基本原理是：令牌在网络上依次传输，等待捕获一个空令牌，然后将待发送的信息追加到后面，发送到下一个站点，直到目标站点释放令牌；如果工作站发送数据时传递的令牌不为空，请等待令牌释放。6。无线局域网无线局域网主要使用红外、扩频和窄带微波技术。无线局域网分为两个研究方向。一种是从面向数据通信的计算机局域网发展而来，采用无连接协议，即IEEE801.11标准。另一种是专用于面向语音的蜂窝电话，使用基于连接的协议HiperLan-2标准。重要提示：应用是局域网技术发展的真正动力。局域网技术发展很快，已经广泛应用于企业、事业单位、学校以及信息管理和服务领域。”。1.2.2城域网，1。FDDI技术FDDI采用光纤作为传输介质，传输速率可达100兆位/秒，采用单环和双环拓扑结构。2.城域网的服务特点(1)高传输速率(2)低用户输入，简单接入(3)先进安全的技术，3。城域网的主要用途和应用范围(1)高速互联网接入(2)互动游戏(3)视频点播和网络电视(4)远程医疗、会议和教育(5)远程监控(6)家庭证券交易系统(7)智能小区(8)带宽和管道租赁服务，以及1.2.3广域网(WAN)，这是一个跨区域的数据通信网络，通常包括一个国家或地区，广域网通常由两个或多个局域网组成。1.综合业务数字网。数据数字网络。25分组交换网络4。帧中继(FR) 5。异步传输模式，1.3宽带城域网的设计和管理，1.3.1宽带城域网的结构和设计。宽带城域网结构宽带城域网的总体结构由网络平台、服务平台、管理平台和城市宽带出口组成。从逻辑上讲，宽带城域网的网络平台包括三个部分：核心交换层、边缘汇聚层和用户接入层。2.宽带城域网平台的主要功能(1)核心交换层核心交换层为整个网络提供高速宽带中心连接，并能提供所有城域网走出互联网所需的路由服务。图1-4宽带城域网的总体结构，(2)边缘汇聚层，也称为汇聚层，是多接入层交换机的汇聚点。它必须能够处理来自接入层设备的所有流量，并提供到核心层的上行链路，(3)用户接入层，也称为接入层，是一个直接面向用户的层。其目的是允许最终用户连接到网络，并为大量用户提供10/100米的高速接入。它被称为网络的“最后一公里”。3.宽带城域网的建立及其原则：可操作性、可管理性、盈利性和可扩展性。”。1.3.2宽带城域网的管理和运营，宽带城域网位于广域网和接入网的交界处，各种业务和协议汇聚于此，进出核心网，直接面向终端用户，应用环境复杂。因此，多种交换技术和服务网络在其中共存。因此，在设计和建设宽带城域网时，应注意网络成功建立和运行的关键技术。宽带城域网管理和运营的关键技术包括：带宽管理、服务质量服务质量、网络管理、用户管理、多业务接入、统计和计费、IP地址分配和地址转换以及网络安全。1.3.3宽带城域网设计方案，1。基于同步数字体系的城域同步数字体系是一个综合的信息传输网络，集成了多路复用、线路传输和交换功能，由一个统一的网络管理系统运行。SDH的核心是波分复用技术的应用，即在光纤信道上传输多个信号。SDH网络是ATM和DDN等中继网络服务的载体网络。1999年底，成立了一个IEE802.3ae电子工作组，对10Gb以太网技术进行10Gb/s的研究。802.3ae10GE标准于2002年正式发布。21世纪初，光以太网的概念被提出。其技术核心是利用光纤的巨大带宽资源和以太网的成熟易用性，为运营商建设新一代宽带城域接入网。光以太网技术用于宽带城域网的建设，必须满足城域网的几个基本要求：(1)高可靠性(2)服务水平协议(SLA)(3)高可扩展性(4)用户管理，图1-6增长10兆以太网，3。基于PRP的城域网灵活分组环技术是一种新的MAC层协议，它优化了环结构上的数据业务传输，可以适应各种物理层(如SDH、以太网、DWDM等)。)，并且可以有效地传输数据、语音、图像和其他服务类型。图1-7基于弹性分组环的城域网的应用实例。弹性分组环技术的主要特点可以概括如下：(1)支持50毫秒快速保护，(2)实现灵活的环路带宽管理，(3)支持环路带宽的公平分配。”。1.4.1接入网络技术概述1。接入网技术的发展和接入服务接入网(AN)的定义是指交换局和用户终端之间的所有线路设备。它的主干系统是传统电缆和光缆，通常有几千米长。配电系统也可以是电缆和光缆，通常有几百米长，而引入线通常有几米到几十米长。指实现用户网络接口(UNI)和服务节点接口(SNI)之间传输和承载功能的实体网络。其目标是建立一个标准化的接口模式，拥有一个可监控的接入网络，使用户可以获得语音、租用线路服务、数据多媒体、有线电视等综合服务。1.4接入网络技术，2。接入技术与“数字融合”、“三网融合”电信网络、计算机网络和有线电视网络三大网络的高层业务应用集成。通过技术改造，三大网络可以提供语音、数据、图像等综合多媒体通信服务的三网融合。从概念分析的不同角度和层次来看，它们可以涉及技术集成、服务集成、产业集成、终端集成和网络集成。重要提示：有三种主要类型的用户访问钢铁：计算机网络，电信网络和广播电视网络。”。数字化使得这三个网络之间的界限越来越模糊。这导致了通信、计算机、广播和电视行业的融合以及业务运营的相互融合，从而促进了这些行业的重新融合，同时开辟了大量新的信息服务市场，即所谓的“三网融合”和“数字融合”。1.4.2接入技术的主要功能特征和分类，1。接入网的主要功能：(1)用户接口功能(UPF)(2)服务接口功能(SPF)(3)核心功能(CF)(4)传输功能(TF)(5)系统管理功能(SMF) 2。接入网的特点(1)复用、交叉连接和传输的主要功能，无交换功能。(2)提供开放的V5标准接口(3)高度的光纤(4)可以提供各种综合服务。除了交换服务，接入网还可以接入数据服务、视频服务、租用线路服务等。(5)对环境的适应性强(6)组网能力强(7)可采用HDSL、ADSL、主动或被动光网络、HFC和无线网络等多种接入技术。(8)接入网可以独立于交换机进行升级。(9)接入网为网络管理系统提供了更全面的功能。3.接入网技术分类。接入网技术从接入技术上可以分为有线接入和无线接入。根据接入方式，它涉及用户的环境和需求，可分为家庭接入、学校网络接入、办公室接入和企业接入。图1-8接入网技术按接入技术的分类图，图1-9接入网技术按接入方式的分类图，1.4.3各种接入技术的特点，1.xDSL接入xDSL是DSL(DigitalSubscriberLine)的统称，指的是数字用户线，是一种以铜电话线为传输介质的点对点传输技术。DSL技术支持传统电话网络用户环路上的对称和非对称传输模式。XDSL有以下特点：(1)它与语音工作在不同的频段，基本不影响手机的正常使用，语音占用的频段为0-4千赫；XDSL调制频带为4.4千赫-1千赫。(2)在以办公室和家庭为中心的一定距离范围内，能够提供较高的数据传输速率。(3)铜线的具体情况、天气和碎片谈话可能会影响传输性能。xDSL中的“x”表中的任何字符或字符串可以根据不同的调制模式、获得的不同信号传输速率和距离以及上行链路和下行链路信道的不同对称性分为以下类型：(1) ADSL(非对称数字用户线)，在图1-10的用户室内使用的ADSL结构，(2) HDSL(高数据速率数字用户线)(3) VDSL(甚高数据速率数字用户线)，(4) RADSL(速率自适应数字用户线)2。氢氟碳化合物接入，图1-11氢氟碳化合物结构示意图。Cabel调制解调器可以根据不同的分类方法分为同一类型。主要分类方法如下：(1)根据接入角度：可分为个人卡贝尔调制解调器和宽带多用户卡贝尔调制解调器。(2)根据接口角度，可分为内置、外置和交互式机顶盒。(3)根据传输方式，可分为双向对称传输和非对称传输。(4)根据数据传输的方向：可分为单向传输和双向传输。(5)根据同步方式，可分为同步切换和异