通信网络与信息网络系统

1、通信网络与信息网络系 统 网络连接 一、计算机网络基本知识 1.网络覆盖范围分类 计算机网络经历了不同的发展时期，其划分标准也多种多样。如按网络所覆盖地 理范围分类可以把网络划分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网 （WAN）和因特网（internet）四种。 局域网（LAN） 局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内由多台计算机互联成 的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、 打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是 封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计 算机

2、组成。 局域网（LAN）的名字本身就隐含了这种网络地理范围的局域性。由于较小的 地理范围的局限性，LAN通常要比广域网（WAN）具有高得多的传输速率。例 如，LAN的传输速率为10Mb/s，FDDI的传输速率为100Mb/s，而WAN的主干 线速率国内仅为64kbps或2.048Mbps，最终用户的上限速率通常为14.4kbps。 覆盖范围一般在10km以内 城域网（MAN） 城域网(Metropolitan Area Network)是在一个城市范围内所建立的计算机通信 网，简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术，网 中传输时延较小，它的传输媒介主要采用光缆，传输速率

3、在100兆比特/秒以上。 MAN的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、 数据库，以及LAN等互相联接起来，这与WAN的作用有相似之处，但两者在实 现方法与性能上有很大差别。 基于一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。MAN单独的列出的一个主 要原因是已经有了一个标准：分布式队列双总线DQDB（Distributed Queue Dual Bus），即IEEE802.6。DQDB是由双总线构成，所有的计算机都连结在上 面。 广域网（WAN） 广域网（WAN，Wide Area Network）也称远程网（long haul network ）。 通常跨接很大的

4、物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个 城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。 覆盖的范围比局域网（LAN）和城域网（MAN）都广。广域网的通信子网主要 使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和 无线分组交换网，它将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资 源共享的目的。如因特网（Internet）是世界范围内最大的广域网。 广域网是由许多交换机组成的，交换机之间采用点到点线路连接，几乎所有的点 到点通信方式都可以用来建立广域网，包括租用线路、光纤、微波、卫星信道。 而广域网交换机实际上就是一台计算机，有处理

5、器和输入/输出设备进行数据包 的收发处理。 通常广域网的数据传输速率比局域网高，而信号的传播延迟却比局域网要大得多。 广域网的典型速率是从56kbps到155Mbps，已有622Mbps、2.4 Gbps甚至更 高速率的广域网；传播延迟可从几毫秒到几百毫秒（使用卫星信道时）。 因特网（internet） Internet，中文正式译名为因特网，又叫做国际互联网。它是由那些使用公用语 言互相通信的计算机连接而成的全球网络。一旦你连接到它的任何一个节点上， 就意味着您的计算机已经连入Internet网上了。Internet目前的用户已经遍及全 球，有超过几亿人在使用Internet，并且它的用户数

6、还在以等比级数上升。 无论从地理范围还是网络规模来讲，因特网都是最庞大的一个网络，它覆盖了全 球的Internet用户。整个网络无时无刻不在变化。可以说，因特网是一个全球范 围的广域网。 一、计算机网络基本知识 2.网络拓扑分类 网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方 式就叫做“拓扑结构”。目前常见的网络拓扑结构主要有环形网络拓扑结构、星形网 络拓扑结构、总线形网络拓扑结构和复合形网络拓扑结构。其中星形网络拓扑结构是 目前在局域网中应用最为普遍的一种。环形网络拓扑结构主要应用于令牌网中。 环形网络拓扑结构 环型结构是将各台连网的计算机 用通信线路连接成一个闭

7、合的环。 环型拓扑是一个点到点的环型结 构。每台设备都直接连到环上， 或通过一个接口设备和分支电缆 连到环上。 在初始安装时，环型 拓扑网络比较简单。随着网上节 点的增加，重新配置的难度也增 加，对环的最大长度和环上设备 总数有限制。可以很容易地找到 电缆的故障点。受故障影响的设 备范围大，在单环系统上出现的 任何错误，都会影响网上的所有 设备。 星形网络拓扑结构 星型结构是以一个节 点为中心的处理系统， 各种类型的入网机器 均与该中心节点有物 理链路直接相连。 星型结构的优点是结 构简单、建网容易、 控制相对简单。其缺 点是属集中控制，主 节点负载过重，可靠 性低，通信线路利用 率低。 总线

8、形网络拓扑结构 总线型拓扑结构简称总线拓扑，它是将网络中的各个节点设备用一根总线（如同 轴电缆等）挂接起来，实现计算机网络的功能。 总线型拓扑是采用单根传输作为共用的传输介质,将网络中所有的计算机通过相 应的硬件接口和电缆直接连接到这根共享的总线上。使用总线型拓扑结构需解决 的是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。 在点到点的链路配置时，如链路是半双工操作，只需使用简单的机制便可保证两 个用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。 复合形网络（树型） 树型拓扑（tree topology）：一种类似于总线拓扑的局域网拓扑。树型网络可 以包含分支，每个分支又可包

9、含多个结点。 树型拓扑实际上是星型拓扑的发展和补充，为分层结构，具有根节点和各分支节 点，适用于分支管理和控制的系统。 一、计算机网络基本知识 3.OSI模型组成 OSI/RM(开放式系统互连参考模 型）是ISO（国际化标准组织） 在网络通信方面所定义的开放系 统互连模型。整个OSI/RM模型 共分为七层，从下往上分别是： 物理层、数据链路层、网络层、 传输层、会话层、表示层和应用 层。网络中使用的双绞线、同轴 电缆、接线设备等是工作在网络 体系结构OSI模型的物理层（不 是网络层） 各层功能/OSI参考模型 (1)物理层(Physical Layer) 物理层是OSI参考模型的最低层，它利用

10、传输介质为数据链路层提供物理连接。为此， 该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。 包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及 其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。 (2)数据链路层(Data Link Layer) 数据链路层是为网络层提供服务的，解决两个相邻结点之间的通信问题，传送的协议数 据单元称为数据帧。 数据帧中包含物理地址（又称MAC地址）、控制码、数据及校验码等信息。该层的主 要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路转换成对 网络层来 说无差错的数据链路。 此外，数据

11、链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方 因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。 (3)网络层(Network Layer) 网络层是为传输层提供服务的，传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作 用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题，即通过路径选择算法（ 路由）将数据 包送到目的地。另外，为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞，需要对流 入的数据包数量进行控制（拥塞控制）。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地 时，还要解决网际互连的问题。 各层功能/OSI参考模型 (4)传输层(Transport Layer) 传输层的作用

12、是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输 服务，包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了 下层数据通信的细节，使高层用户看到的只是在两个传输实体间 的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。 传输层传送的协议数据单元称为段或报文。 (5)会话层(Session Layer) 会话层主要功能是管理和协调不同主机上各种进程之间的通信 （对话），即负责建立、管理和终止应用程序之间的会话。会话 层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如，一个 交互的用户会话以登录到计算机开始，以注销结束。 (6)表示层(Presentation Layer) 表示层处理流经结点的

13、数据编码的表示方式问题，以保证一个系 统应用层发出的信息可被另一系统的应用层读出。如果必要，该 层可提供一种标准表示形式，用于将计算机内部的多种数据表示 格式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也 是表示层可提供的转换功能之一。 各层功能/OSI参考模型 (7)应用层(Application Layer) 应用层是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完 成网络用户的应用需求，如文件传输、收发电子邮件等。 1）TCP协议（传输控制协议）：TCP协议位于TCP/IP层次中的传输层，是一种 面向连接的协议。它为数据提供可靠的传输服务，主要用于一次传送大量报文的

14、 应用，如文件传送。 2）IP协议（网际协议）：IP协议位于TCP/IP层次中的网络层，基本任务是采用 数据报方式，通过互联网传送数据。它是一个不可靠的、无连接的协议。 3）UDP协议（用户数据协议）：UDP协议位于TCP/IP层次中的传输层，与TCP 协议不同，它提供无连接的传输服务，不能保证数据帧以正常的顺序被接收，主 要用于一次传送少量的报文。 一、计算机网络基本知识 4.IP地址构成 IP地址由四组数字组成，以X.X.X.X格式表示，每个X为8位，其值为0-255.ip地 址由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成，分为A，B，C，D，E 五类。 5.IP地址的分类 Ip地址

15、由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成。其中A类地址第一 段为网络号、后三段为主机号，B类地址前两段为网络号、后两段为主机号，C 类地址前三段为网络号，最后一段为主机号。 6.C类地址的分段标识 C类网络地址用前面24位来标识网络号（其中最前面三位规定为“110”），余 下8位标识主机号。这样C类地址的第一段取值为“11000000-11011111”， 转换成十进制后即为192-223.第一段、第二段、第三段合在一起表示网络号， 最后一段标识网络上的主机号，它的地址范围为“192.0.0.0- 223.255.255.255”。 二、组网设备的基本知识 1.网卡总线接口分类 按网

16、卡的总线接口类型来分我们一般可分为早期的ISA接口网卡、PIC接口网卡。 目前在服务器上PCI-X总线接口类型的网卡也得到应用，笔记本电脑所是用的网 卡是PCMCIA接口类型的。 2.网卡网络接口分类 计算机利用网卡和网线与网络进行连接，不同的网络接口适用于不同的网络类型， 目前常见的主要有以太网的RJ-45接口，细同轴电缆的BNC接口、粗同轴电缆的 AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。 二、组网设备的基本知识 3.交换机在OSI 模型的工作层面 在交换机用来将 网络的物理网段 链接在一起，并 允许数据在这些 网段之间移动。 交换机工作在 OSI模型的第2 层（数据链路 层），根据第2 层

17、地址（例如以 太网MAC地址） 指导数据流。 4.交换机功能 在交换机特定功 能中，VLAN用 于将网络划分为 具有类似通信需 求的计算机组， 因此，降低了网 络数据流量。 VLAN通常不支 持低成本交换机， 但对于安装了一 些特大型交换机 的大型网络非常 重要。 5.路由器功能 网络地址转换（NAT）用 在面向Internet的路由器 中，其作用是将一个 Internet唯一地址转换为 多个专用网络地址。这意 味着，多个设备可共享一 个Internet地址，由于其 他Internet用户无法直接 访问专用地址，从而提供 了一定的安全性。在通过 Internet连接的小型机构 的路由器以及大型

18、站点中 的边界路由器上都应使用 这种机制。 6.常见标准路由 协议 在选择路由器时 需同时考虑网络 设计和路由协议 的选择。最常见 的标准路由协议 是RIP和 OSPF(“开放最 短路径优先”)， 但RIP不适合大 型网络。 通信网络与信息网络系 统 卫星电视天线的安装和维护 三、卫星电视天线原理 1.同步卫星距地高度 卫星电视广播实际上是利用 同步卫星作为一个具有超高 发射天线的转播台。位于赤 道上空35800km，与地球自 转同步的卫星，相当于地球 上的一座35800km的高塔。 地球同步卫星分为同步轨道静止卫星、倾斜轨道同步卫星和极 地轨道同步卫星。 当同步轨道卫星轨道面的倾角为零度零度

19、，即卫星在地球赤道上空 运行时，由于运行方向与地球自转方向相同，运行周期又与地 球同步，因此，人们从地球上仰望卫星，仿佛悬挂在太空静止 不动，所以，把零倾角的同步轨道称作静止轨道静止轨道，在静止轨道 上运行的卫星称作静止卫星静止卫星。 静止卫星上的天线所辐射的电波，对地球的覆盖区域基本是稳 定的，在这个覆盖区内，任何地球站之间可以实现23小时56分 不间断通信。因此,同步轨道静止卫星主要用于陆地固定通信,如 电话通信、电视节目的转播等，但也用于海上移动通信，不过， 它不象陆上蜂窝移动通信那样有那么多的基站，只有卫星是一 座大的基站，移动业务交换中心依然设在岸上（称为岸站）， 海上移动终端之间（

20、即船舶与船舶之间）的通信，需经卫星两 跳后才能实现，例如，如果甲船需同乙船联系，那么，甲船将 信号发至卫星，经卫星一跳到达岸站上的移动业务交换中心， 然后，岸站又将信号发至卫星，再经卫星一跳到达乙船。 倾斜轨道倾斜轨道和极地轨道同步卫星极地轨道同步卫星从地球上看是移动的，但却每天 可以经过特定的地区，因此，通常用于科研、气象或军事情报 的搜集，以及两极地区和高纬度地区的通信。 三、卫星电视天线原理 2.卫星电视广播系统的组成 卫星电视广播有地面上行站、 卫星转发器和地面接收站组成。 电视节目由电视台把信源调制 到载波上，用大口径定向天线 向太空中的卫星发射电视信号 （上行频率为f1），卫星上的

21、 卫星转发器接收天线收到上行 载波信号后，对其进行信号处 理、变频和功率放大等一系列 处理，再用下行频率f2向地面 服务区转发电视信号。 三、卫星电视天线原理 3.卫星电视广播普遍采用波段 目前世界各国卫星电视广播普遍采用C频段（3.7-4.2GHz）和Ku频段（11.7- 12.75GHz）。由于C频段是和地面通信业务公用，功率通量密度受到限制，而 Ku频段的特点是频率高、频率范围宽、信道容量大。所以Ku频段是卫星广播电 视的优选频段。30900Hz不是卫星电视广播使用的频率 4.卫星电视广播覆盖面积 卫星电视广播覆盖面积大，用三颗卫星就可以覆盖全球。一颗卫星可覆盖地球 1/3的面积，覆盖我国领土更是可行。 5.卫星电视天线材料分类 卫星电视天线材料可以使用硬质合金铝板、钢丝网状反射面和玻璃钢反射面。 注：有机玻璃反射面不是卫星电视天线材料。 三、卫星电视天线原理 6.卫星电视天线馈源设置天线 卫星电视天线馈源设置位置来分，有前馈天线、后馈天线和偏馈天线。馈源设置 在焦点上称为前馈天线；将聚集到安装反射面中心的馈源口面上称这种天线为后 馈天线；在前馈天线的结构上，