计算机网络与通信

1、第一章1计算机网络的形成与发展面向终端的网络（由一台计算机与若干远程终端通过通信线路按点到点方式直接相连，进行 远程数据通信）缺点：（1）通信资源主要来源于租用现有的电话、电报网的线路，在传输质量和速率等方面不能满 足数据通信的要求；传统电话网的线路交换和电报网的报文交换方式不能在通信线路的利用率和传输迟延两方面获得很好的折中；（3）没有统一的数据通信体制和网络体系结构，各家网络的发展各行其是，而且往往在同一 地区搞重复建设，但又互不兼容，网络之间无法互通面向通信的网络优点：用 通信子网”的概念来研究网络结构中的通信支持；更加强调通信资源的共享；第一次出现了 计算机通信网”的术语，从而开辟了专

2、门研究计算机网络通信体系的 新技术领域。面向应用的网络（资源共享”网络体系结构模型”）计算机网络与通信的现状 （信息高速公路,因特网（Internet）2计算机网络的定义；一个互连的自主的计算机集合（互连是指计算机之间实现相互通信，并且相互之间能够交换信息。自主是指计算机之间没有主从关系，所有计算机都是平等 独立的，自主计算机由硬件和软件两部分组成，完整地实现计算机的各种功能）3按传输技术将网络分为广播网（三种地址：单点地址、广播地址、组播地址）和点-点网按规模分为局域网（相距十几米至几千米典型特点：距离短、通信时延小、数据速率高和误码率低；常采用同轴电缆作为传输媒质，按照总线形或环形来组织网

3、络。高速局域网（HSLN）:用于主机与主机及主机与高速外围设备之间的连网，采用分布式控制方法）城域网（相距几十千米覆盖邻近的一群办公室或一个城市；城域网的使用标准是分布式队列双总线（DQDB）；典型的城域网是由一些互连的DQDB子网组成的）广域网（相距100千米以上广域网地理范围较大，常常是一个国家或一个洲，由两个部分组成：末端系统：指运行用户程序的计算机集合。通信子网：负责在用户计算机之间传输数据。大多数通信子网也由两部分组成：传输线路交换单元 ）按交换技术分为线路交换网、分组交换网和信元交换网；按带宽分为窄带网和宽带网。3计算机网络的功能；（1）扩大共享资源的地域范围（2）提高可靠性(3)

4、 促进分布式数据处理和分布式数据库的发展(4) 提供各种通信服务(5) 提高可扩充性4通信系统模型输入数*;J或信号dS信号是消息的表现形式，有两种基本形式：模拟信号：信号的波形可以表示为时间的连续函数。数字信号：幅度不随时间作连续的变化，只能取有限个离散值。基带信号：未调制的信号直接在信道上传输(注意信号的带宽)数字通信与模拟通信的比较；优点：抗干扰性强，保密性好，设备易于集成，并且便于使用计算机技术对其进行 处理等。缺点：所有的信道频带比模拟通信宽得多，因而降低了信道的利用率。数据通信是指由信息源产生的数据管通过模拟传输还是数字传输的信道，按丄 一定通信协址形成数据流传送到受信者的过程。它

5、包括数据传输和数据交换，以及在传输前后的数据处理过程。网络协议与协议体系结构两个概念：协议。计算机通信体系结构或协议体系结构。协议的三个要素：语法：包括诸如数据格式和信号级别等内容。语义：包括协调和差错处置等控制内容。计时：包括速率匹配和时序等内容在网络访问层中，看不见”传输头部，因为网络访问层不涉及传输PDU的内容。TCP/IP协议和OSI参考模型这两个协议体系结构已经成为网络互连通信标准的重 要基础。TCP/IP协议是当今使用最广泛的互连网络体系结构，而OSI参考模型成为对通信功能进行分类的标准模型。TCP/IP协议体系结构：物理层、网络访问层、网际互连层、 传输层、应用层。OSI(开放系

6、统互连)参考模型由ISO(国际标准化组织)开发作为计算机通信体系结构 模型和作为开发协议标准的框架。OSI参考模型由7个层次构成，每层执行的功能简单定义如下：(1)物理层涉及在物理媒质上非结构化比特流的传输，处置访问物理媒质的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。(2) 数据链路层使经过物理链路的信息可靠传输，用必要的同步信号、差错控制和流量控制发送数据(帧)。(3) 网络层为上面的各个层次提供对数据传输和用于连接系统的交换技术的独立 性，负责建立、管理和终止连接。(4) 传输层 在端点之间提供可靠、透明的数据传输，提供端点的差错恢复和流量控制。(5) 会话层为应用程序之间的通信提供了控制结

7、构，建立、管理和终止应用程序之间的连接(会话)。(6) 表示层为各个应用进程提供在数据表示差异上的独立性。(7) 应用层 提供对应用OSI环境的访问，还提供各种分布式的信息服务。协议体系结构模型斑用层1应用层(传输层) (主机至主机会话层网麻互连层传输层网络访问层网络屋数据链路层二二bXTCP/IP °S】、固件软件用户空间操作系统图中示出了 TCP/IP协议集和OSI体系结构的各个层次， 并简要说明了两者之间功能上的对应关紊。图中也给出了 实现各个层次的常用手段或方式。标准化优点：确保符合标准的设备与部件有巨大的市场，这将降低生产成本，提高质量，使用户受益。允许不同厂商生产的产品相

8、互通用，使用户对设备的选择有更大的自由度。 同时也应看到标准的应用带来的问题： 采用标准倾向于将技术状况冻结起来。对同一领域或设备，存在多个标准。第2章数据通信技术基础数据通信研究的内容划分为以下三个基本方面：数据传输数据编码数据交换单工(simplex):信号只沿单方向传输；一端是发射机，另一端是接收机。半双工(half-duplex):传输的两端都可以发射，但是每次只允许一端发射。全双工(full-duplex):两端可以同时发射。基带传输：将基带信号进行传输的方式。(基带是指未经调制变换的信号所占的频带）频带传输：将基带信号通过某种频率变换（例如调制，不局限于频率 ）后利用模拟信道进行传

9、输的方式。信号是数据的表达形式。数据传输的优点：数字技术的优势数据完整性带宽的有效利用安全性与保密性统一性衰减向传输工程师提出了如下三个需要考虑的问题：接收到的信号必须有足够的强度；信号的电平必须保持足够高以便超出噪声，保证信号可以被正确地接收； 衰减是频率的递增函数。三个需要考虑问题的解决方法第一个问题和第二个问题可以通过加强信号强度和使用放大器或转发器来加以解 决。第三个问题对于模拟信号尤其值得注意。因为衰减量是频率的函数，它随频率的变化而变化，所以接收到的信号会产生畸变，从而减少了信号的可理解性。为了解决这个问题，可采用不同的技术使经过某频带的衰减保持均衡。信道容量的概念在给定条件下，通

10、过指定的通信路径或信道所能够获得的最大数据传输速率称为信道容量（C）。与信号容量相关的4个概念：数据传输速率：这是数据通信能够达到的速率，其单位是b/s（比特/秒）。信道带宽：这是由发射机和传输媒质的特性所限定的传输信号的带宽，通常以Hz或周/秒为单位 。噪声：通信路径上噪声的平均电平。差错率：错误发生的比率。当发射0接收到1或者发射1接收到0时，便算产生了一个差错。奈奎斯特公式 理想信道的最高信号传输速率在无噪声信道中，数据传输速率的制约因素是信号带宽奈奎斯特公式成立：理想带通信道的最高波形传输速率C = 2Wlb M （Baud）式中，W是信号带宽，M是离散信号或电平的数目 香农公式信道的

11、极限信息传输速率(S/N)信号平均功率 g噪声平均功率C = Wlb （1 + S/N）（b/s）式中，C是以b/s为单位的信道容量，W是以Hz为单位的信道带宽，S/N是平均信号噪声功率比。数字信号的编码形式lTIIIIif I 0 IIIfi HiI il0 I* i0 I 0S*I «fc THiten a mi数字数据转换为模拟信号的基本调制技术比较简单，有三种：幅移键控(ASK)载波的振幅随基带数字信号而变化。例如，“ 0対应于无载波输出，而“ 1对应于有载波输出。频移键控(FSK)载波的频率随基带数字信号而变化。例如，“ 0对应于频率fl，而“ 1対应于频率f2。相移键控(

12、PSK)载波的频率随基带数字信号而变化。例如，“ 0对应于频率fl，而“ 1対应于频率f2。模拟数据的数字信号编码：编码过程中使用到的两个主要技术：脉码调制(PCM) PCM的基础是取样原理(1最大主频率两倍的速率进行取样 2 要生成PCM数据，PAM样本必须被量化。就是说，每个 PAM脉冲用一个n比特 整数近似。比如n = 3时，要近似PAM脉冲可以用8 = 23个电平值来实现， 量化后 的脉冲和编码后的比特流)增量调制(DM )用于提高PCM的性能或降低其复杂性的技术有多种，其中使用最广的一种PCM的替代方案是增量调制(DM)。基本模拟数据的调制技术有：调幅(AM)、调频(FM)和调相(P

13、M)。扩频基本思想是将携带信息的信号扩散到较宽的带宽中，用以加大干扰及窃听的难 度 电路交换的基本原理是在源端和目的端间实时地建立起电路连接，构成一条信息通 道，专供两端用户通信。分组交换：在分组交换中，数据以短分组的形式传输，分组长度一般为1000字节。如果发送端有更长的报文需要发送，那么这个报文被分割成一个分组序列。每个分 组由控制信息和用户数据两部分组成。分组交换相对于电路交换来说有 以下几个优点线路的效率较高分组交换网络能够完成数据率之间的转换。当电路交换网络中的通信量变得非常拥挤时，某些呼叫会被阻塞，直到网络负荷有 所减轻。在分组交换网络中，分组仍然能够被接收，只是传递的时延增长。能

14、够使用优先级别三种时延：传播时延：信号从一个节点传播到下一个节点所需的时间。传播时间：发送器向外发送一块数据所需的时间。 节点时延：节点在交换数据时完成必要的过程所需 的时间。通信交换技术对比电路交换7数罄报分组交换虚电路分组交换专用的栈输通路没有专用通路没有专用通路.号分组传输分组传输足够快，可交互足够快，可交互足够快，町交互报文犁存分组在餐递出去2前可能娶保分组徃祷遢出去乞潴綽 保 善*L 在整个盘话过程建让輕为磊个外组理立路由为整个益话过程建宜碣由呼叫建立时延：传输时延可翹 略分组棲輪时蹩呼叫建宜时廷；分俎栈愉时 延如果被叫方忙，则返回忙荷号如果分组没有交村，町葩佥通 知发送方向搜送方通

15、知连接被否决超负荷可展会阻塞呼叫的建 比；对于己建宜的呼叫稅有时超费荷会增加分组时延趙负荷町魄空阿塞呼叫的it 立=增加分组时蹩机电式或计彈机式交换节点用 户负贵对报文餐失的探护小塑交换节点网络可能会对取 牛分组负责小型交换节点期络可能会对 单个分组负贲通常没有准率或编暫的褻換有谨率和編码转换肴速率和编码转换園宦甜跪传输功居谀川带宽在呼叫建立厉就投右额外的开 筍比特揶个分组中揶有额外的开带比 特療个分组中鄙有额外的ATM是异步传输模式，ATM信元(cell)是固定长度的分组，共有53字节，前面的5字节为信头，主要完成寻址的功能；后面的48字节为信息段，用来装载来自不同用户、不同业务的信息。AT

16、M不是基于HDLC的。相反，ATM基于一种称为信元的全新的帧格式，它使用的处理开销最少。什么编码是自身带有时钟信号：曼切斯特编码第三章数据链路控制数据链路控制要求和目标帧同步：数据以数据块的形式发送，这些数据块简称为帧。每个帧的开始和结束 必须可以辨别。流量控制：发送站点发送帧的速度不得超出接收站点接纳这些帧的速度。差错控制：由传输系统引起的比特差错必须被校正。停止等待流量控制：源 给定报文 M =1010001101(10 bit)模式 P = 110101(6 bit)FCS R =由计算得出(5 bit) 报文M乘以25，得到1010001101000001101010110 yioio

17、i Jioioonnon)iw(>bHOI 01I HOI IIIOIQI1110101】U】O】M MIOI10JD11Q1IOOimmiI10D1D得到的数值除以P：tllllO2nM加上余数(R = 01110)之后得到了传输用的T = 101000110101110。(5)如果没有差错，接收方接收到E(X)就是发送方T( X)原封未动。这个接收到的帧除以P后得到：-I | n I n I o 1 I o q严1 10101 .1 O I Cl 1 1 1( *< 71 W 1limitI1110101 lulu J.E 1 t I IOI 1 口 I <> 1J

18、OI I t11 I C 1 “ 1IIU1O)1 1 01IU差错控制：差错检测肯定确认。超时后重传。否认与重传。自动重发请求(ARQ)。ARQ所起的作用就是使不可靠的数据链路变得可靠。有三种ARQ已经形成标准。停止等待(stop-and-wait)ARQ 。停止等待 ARQ的主要优点是简单易行。它的主要缺点在于停止等待本身是一种低效率的机制。如果采用滑动窗口技术，则能够提供更高的线路利用率。在这种情况下，有时它被 称为连续ARQ。返回 N 帧(go-back- N)ARQ。选择拒绝(selective repeat)ARQ。可能出现两种类型的差错：第一种差错是到达目的站点的帧可能已经被损坏

19、。第二种差错是确认帧损坏。高级数据链路控制(HDLC)HDLC定义了三种类型的帧：信息帧(I帧)携带的是向用户传输的数据。监控帧(S帧)在未使用捎带技术时提供了ARQ机制。无编号帧(U帧)提供了增补的链路控制功能。HDLC的操作涉及了三个阶段：首先，双方中有一方要初始化数据链路，使得帧能够以有序的方式进行交换。在这 个阶段中，双方需要就各种选项的使用达成一致。其次，在初始化之后，双方交换用户数据和控制信息，并且实施流量和差错控制。 最后，双方中有一方要发出信号来中止操作。解释数据传递过程或给出一段文字画出相应的图第四章 多路复用与信道共享技术多路复用技术：频分多路复用 (FDM) 时分多路复用

20、(TDM)波分复用(WDM)码分复用(CDM)空分复用(SDM)记住字母简称多路复用是一种将若干彼此无关的信号合并成一路复合信号并在一条公用信道上 传输，到达接收端后再进行分离的方法。多路复用技术包含信号复合、传输和分离三个方面的内容。频分多路复用是按照频率参量的差别来分割信号的。把信道的可用频带分割为若干 条较窄的子频带，每条子频带都可以作为一个独立的传输信道用来传输一路信号。为了防止各路信号之间的相互干扰，相邻两个子频带之间需要留有一定的保护频带。话音信号频分多路复用系统需妥善处理好两个问题：防止串话、减少互调噪声。频分多路复用(FDM)优缺点主要优点在于实现相对简单，技术成熟，能较充分地

21、利用信道频带，因而系统效率 较咼。主要缺点：保护频带的存在大大地降低了FDM技术的效率；信道的非线性失真改变了它的实际频带特性，易造成串音和互调噪声干扰；所需设备量随输入路数增加而增多，且不易小型化；频分多路复用本身不提供差错控制技术，不便于性能监测。因此，在实际应用中， FDM正在被时分多路复用所替代。时分多路复用通信是指各路信号在同一信道上占有不同时间间隙进行通信。目前常用的TDM有两种：同步时分多路复用(比特交错TDM比特交错TDM、字符交错TDM用于异步终端系统。)和统计时分多路复用。统计时分多路复用(STDM)STDM两种子帧的格式：每帧一源的格式：帧末尾标志与总帧末尾标志相同。每帧

22、多源的格式：在一帧中包含多个数据源的数据，此时除了需要指明数据源的 地址外，还要给出数据字长。STDM存在的一些潜在的技术缺陷：时延问题。STDM常用的三种缓冲控制技术:同信道信号传输异信道信号传输降低时钟，减缓数据吞吐量。波分复用就是光的频分复用。码分复用(CDM)，更常称为码分多址(CDMA)。CDMA系统发送的信号有很强的抗干扰能力，其频谱类似于白噪声。CDMA系统的一个重要特点就是各站的码片序列不仅必须各不相同，而且还必须互相正交每个比特时间再划分为m个短的间隔，称为码片(chip)。通常m的值是64或128。CDMA的每个站被指派一个唯一的m bit码片序列。要发送比特1，则发送它自

23、己的m bit码片序列；要发送比特 0,则发送该码片序列的二进制反码。例如，指派给 S站的8 bit码片序列是00011011。当S站发送比特1时，就 发送序列00011011，而当发送比特 0时，就发送序列11100100。习惯上，S站的码片序列记为(-1-1-1+1+1-1+1+1) S站发送数据110，码片序列为(-1-1-1+1+1-1+1+1)T站发送数据110,码片序列为(-1-1+1-1+1+1 + 1-1)qR'|1;亠刑吓硏片数怔码元比特i ruii rulU1：1丨口-CT站戲送的怙号叭”，它是ruu_mp_rLn_ rm_TLT!LTLi 1tirIr规格化内枫丫

24、CSMA/CD的全称是带冲突检测的载波侦听式多址接入方式1-坚持型CSMA方式的一种改进形式第1步：新帧进入缓冲器，等待发送；第2步：监测信道。若信道空闲，启动发送帧，发完返回第1步；否则，若信道忙碌，继续；第3步：转至第2步。选择题：CSMA/CD控制规则相对于1-坚持型CSMA增加了如下三点：(1) 边说边听”(LWT)。(2) 强化干扰 ” (jamming)(3) 基本等待时间”(BWT)第1点保证尽快确知碰撞发生和尽早关闭碰撞发生后的无用发送，这有利于大 大提高信道利用率；第2点可以提高网络上所有工作站对于碰撞检测的可信度，保证了分布控制的一致性；第3点能大大提高对一个发送帧的确认概

25、率。令牌”(Token)也称为 通行证”或 标记”，它是用于分配和调度共享信道资源的一 种控制码型，是一个网络工作站接入并占用媒质资源的权力象征。令牌的忙或闲状态代表信道是否空闲以供节点站接入使用。坏接口 RI主婴何抓曲个那件:坏時连搖器 和坤接口用制器。第五章局域网局域网的体系结构由 OSI参考模型中的低三层（物理层、数据链路层、网络层）组成。 决定局域网特性的三个主要技术是：传输媒质、拓扑结构和媒质访问控制方法，最重要的是最为重要的是媒质访问控制方法。局域网的典型特性是高数据传输率、短距离以及低误码率媒质访问控制方法：是指将传输媒质的频带有效地分配给网络上各站点的方法。常用的局域网媒质访问

26、控制技术有：载波监听多路访问-冲突检测（CSMA/CD）技术；令牌控制技术；令牌总线控制技术；光纤分布数据接口 （FDDI）技术。局域网常用的网络拓扑结构有：总线形拓扑；环形拓扑；星形拓扑。逻辑链路控制（LLC）子层LLC层的功能主要是完成在网络的两个节点之间一条点-点或多点链路上的数据帧传输控制。LLC层还包括以下两项功能：（1）差错控制；（2）流量控制。LLC层中还提供本应在 OSI参考模型第三层提供的两项附加功能：（1）数据报服务（无连接服务）；（2）虚线路服务（面向连接的服务）。物理地址或MAC地址，就是通常所说的计算机的硬件地址（hardware address）。局域网中包括三种帧

27、：单播帧，即收到的帧的MAC地址与本站的硬件地址相同。广播帧，即发送给所有站点的帧（全1地址）。多播帧，即发送给一部分站点的帧以太网中使用交换式集线器，又称为交换机，可明显地提高网络的性能。交换式集线器的主要特点是：所有端口平时都不连通。当工作站需要通信时，交 换式集线器能同时连通许多对的端口，使每一对相互通信的工作站都能像独占通信 媒质那样无冲突地传输数据。通信完成后，就断开连接。利用交换式集线器可以很方便地实现虚拟局域网(VLAN)VLAN的优势：可以控制广播风暴的产生。提高了网络的整体性能和安全性。网络管理简单、直观。划分VLAN的考虑：广播控制是基于网络性能的考虑。安全性是基于数据安全

28、的考虑。灵活性和可扩展性是基于组织结构的考虑MAC帧结构IEEE802.5令牌环网使用了两种帧结构：令牌帧结构和数据帧结构。SD AC I;D SDM 逗界軒卜BE丽INFO信直AC 訪问授制忖的也址FCS-轴橙螫©ED皓柬生界苻竦地址序一抽状走°光纤分布式数字接口 (FDDI)是一种以光纤作为传输媒质的高速令牌环网。FDDI可以用于高速局域网或城域网中，它的拓扑结构采用双环连接(一个主环， 一个副环)，环的周长可达100 km，环上最多可容纳 500个节点。FDDI的站共有4种：单向连接站(SAS)、双向连接站(DAS)、单向连接集中器(SAC) 和双向连接集中器(DAC

29、)。SAS只能通过集中器连接到主环上，当SAS与主环的连接中断或掉电后，对环路没有任何影响 万兆以太网特征：(1) 万兆以太网结构简单、管理方便、价格低廉。(2) 采用万兆链路互连，甚至 4个万兆链路捆绑互连可达到40 GHz的宽带。(3) 采用万兆以太网，网络管理者可以用实时方式，也可以用历史累积方式轻松 地看到第二层到第七层的网络流量。(4) 以太网的可平滑升级保护了用户的投资可实现无缝的升级。万兆以太网与传统以太网的不同之处在于：(1) 万兆以太网在数据链路和物理层上包括了专供城域网和广域网使用的新接口。(2) 万兆以太网只以全双工模式运行，而其他类型的以太网都允许半双工运行模式。(3)

30、 万兆以太网不支持自动协商。自动协商功能的目的是方便用户，但在实际中却证明是造成连接性障碍的主要原因。第6章城域网局域网的缺点：首先，连接局域网的三个主要连网设备(网桥、路由器和网关 )的速率却仍停留在很低的速率，使之成为传输的瓶颈所在。其次，连网设备必须具有从高速到低速，再由低速到高速的转换功能，造成设备 的软硬件十分复杂，不仅效率低，而且价格昂贵。此外，新的调整数据通信业务不断出现，诸如大企事业单位的计算机辅助设计和 制造系统 (CAD/CAM) 、信息系统的分布式处理、 大容量文件传输以及图像信号， 特 别是多媒体信号的传输等都需要一个高速综合网络的支持 与局域网相比，城域网有两个基本特

31、点： 首先，信息传输距离从局域网的几千米扩展到城域网的 50 km。 其次，局域网通常只限于传输计算机数据，而城域网必须传输很宽范围的业务，不 仅有数据，而且有语音和图像。两者也不是截然不同的，特别是随着高速局域网 (HSLAN) 的出现，两者间的界限 变得越来越模糊。IEEE802.6 DQDB 城域网的主要特点是：(1) 面向公用网应用和多用户环境。(2) 以公用接入宽带媒质为基础，宽带传输媒质(光缆 )可以采用多种拓扑方式 。(3) 服务范围主要覆盖一个城市及其郊区。(4) 为了扩展服务范围，可以通过公用转接网来互连相距较远的不同 MAN 。(5) MAN 的初期业务主要是数据业务，其长

32、期目标是支持综合的宽窄带业务，包括 数据、图像和语音。(6) MAN 的主要用户是企事业用户，特别是大型企事业用户。 从业务供给的角度来看， MAN 可以提供下述三种承载业务来支持各种宽窄带业务：(1) 无连接业务。(2) 面向连接的等时业务。(3) 面向连接的非等时业务。 下一代 MAN 必须具备以下特点 ： 可扩展性 费用低。支持各种下一代业务。 支持传统话音业务。强大易用的网管。健壮性。 与 AON 相比， PON 具有以下优势： 体积小，设备简单，安装维护费用低，投资相对也较小。 组网灵活，拓扑结构可支持树形、星形、总线形，以及混合型、冗余型等网络 拓扑结构。安装方便，它有室内型和室外

33、型。 其室外型可直接挂在墙上， 或放置于“ H杆上, 无须租用或建造机房。而有源系统需进行光电、电光转换，设备制造费用高，要使 用专门的场地和机房，远端供电问题不好解决，日常维护工作量大。适用于点对多点通信，仅利用无源分光器就可实现光功率的分配。 纯媒质网络，彻底避免了电磁干扰和雷电影响，极适合在自然条件恶劣的地区 使用。从技术发展角度看，无源光网络扩容比较简单，不涉及设备改造，只需设备软 件升级，硬件设备一次购买，长期使用，为光纤入户奠定了基础，使用户投资得到保证。在PON上实现基于 ATM信元的传输，即 ATM-PON(简称APONAPON系统中的测距过程分为三个子过程：静态粗测距、静态精

34、测距和动态精测距PS-PON和 WDM-PON 的一些特性进行比较(1) 带宽(2) 功率预算(3) 灵活性安全性基于以太网的无源光网络，简称EPON，是一种新的PON技术，EPON是一种采用点到多点网络结构、无源光纤传输方式GPON最新一代宽带无源光综合接入标准，具有高带宽、高效率、大覆盖范围、用 户接口丰富等众多优点下一代PON的主要技术特征包括：(1) 10 Gb/s及以上的传输速率。(2) 更高的分路比。(3) 更强的组网能力。(4) 对EPON、GPON的兼容性。下一代的 PON技术主要包括IEEE推动的10G-EPON 和FSAN推动的NG-PON。 目前相关基于FPGA的10G-

35、EPON芯片和设备已经出现。FSAN也于2006年开始开展下一代 PON(FSAN 称为NG-PON)的研究。业界普遍的看法是，整体上10G-EPON在成熟度上走在 NG-PON前面。第七章广域网局域网使用的协议主要在数据链路层(还有少量物理层的内容 )，而广域网使用的协议在网络层。在广域网中的一个重要问题就是路由选择。相距较远的局域网通过路由器与广域网相连，组成了一个覆盖范围很广的互连网。 广域网所提供的两类服务：无连接的网络服务(数据报服务)和面向连接的网络服 务(虚电路服务)。无连接的网络服务中主机可随时发送数据，分组独立地选择路由，网络服务是不可 靠的，不能保证服务质量。面向连接的网络

36、服务中在服务前发出虚呼叫，建立一条虚电路，所有分组都必须 沿着这条虚电路传送，完成后虚电路保证服务质量。项目虚电路数据报连接的鎚立蜩有甘的站地址仪在连接阶段便用每T分组都有地址路由选择在垠电路逢上时进行悔亍分徂独方迭择路 由路山器故障所有通刃故障路由器的虚 电路郁不能工件口影响邯分分组分组戰庠按序到达不能按離序到达端到端的差错处理由通伯子网员责由主机负贾端到端的流量松理由通信子网负直由主机负责为了提高数据传送的效率，许多广域网都采用层次编址方案最简单的层次地址方案就是把一个地址分成前后两部分。前一部分表示分组交换 机，后一部分表示连接在分组交换机上的计算机J2水它魁机jJfcHWM-F W讪静

37、毎 f «FI的绍 T -Ki* v。i-1J1i»F1 ) 1 2t1A)J5S434d4Ji-團水图中每个节点的路由表皆点1的甬由衣节戌：的時曲*节jBd的箱由屋由農耐的药T听II擔单T M11的略下站知下序h1.1 12I*J4M冲4阎7.7对图工fi使用了獣认聃由的简化略巾表路由选择算法的要求是：(1) 正确性和完整性，即能正确而迅速地将分组从源节点传送到目标节点；(2) 简单性，算法在计算上应简单，实现方便，相应的软件开销少；(3) 健壮性，算法应能适应网络拓扑的变化(如某节点损坏)和通信量的变化，并选择新的路由；(4) 稳定性，算法应是可靠的，即不管运行多久，保

38、持正确性而不发生振荡；(5) 公平性和最优化，既要保证每个节点都有机会传送信息，又要保证路由选择 最佳。路由选择可分为两大类：非自适应路由选择(1 .扩散式和选择扩散式 2.随机式3 固定路由法)与自适应路由选择( 1分布式路由选择策略 2集中式路由选择 策略3混合式路由选择策略)。非自适应路由选择也称为静态路由选择，它根据网络的一般运行规律，预先计算好路由表。自适应路由选择也称为动态路由选择，它总是根据网络当前流量和拓扑来选择最佳路由。如何制作这样的路由表常用的方法是将网络内任何两个节点之间的最短通路事先计算好，然后根据这些最 短通路制成路由表，存放在各个节点中。每个分组都可在所到达的节点中

39、查找到下 一步应转发到哪一个节点(即下一站节点或后继节点 )。可见，这种路由选择策略的关键就是要算出给定网络中任何两个节点之间的最短通路* «DI5.1-*Di住冷11卜養Ltfh jJ!-口 *4-4211 *-塔Jr芬i*J-I. 1. 4.4 一J-1-4-4.0- !. 1. 4. 51“3-U- 3 J-氛 JL1-最后就得出以节点1为根的最短通路树 和节点1的内存屮的路由表円外刼隔通蒂敛H的节点斤讎节点2上34445464(h)廿点I爵由我分布式路由选择策略每个节点周期性地从相邻的节点获得网络状态信息，同时也 将本节点做出的决定周期性地通知周围的各节点，以使这些节点不断地

40、根据网络新 的状态更新其路由选择决定。整个网络的路由选择经常处于一种动态变化的状态策略特点：各个节点的路由表相互作用。两中基本算法：(1)距离向量算法；(2)链路状态算法。 一个分布式的路由选择算法包括以下三个要素，即(1) 对于网络的某种特性的测量过程；(2) 关于如何传播上述特性的测量结果的协议；(3) 如何计算出所确定的路由。集中式路由选择策略的核心是网控中心(NCC) ，NCC负责全网状态信息的收集、路由计算及路由选择的实现。集中式路由选择策略的最大好处是：各个节点不需要进行路由选择计算，较容易 得到更精确的路由最优化，同时还消除了路由不断变来变去的振荡”现象集中式路由选择策略存在着两

41、个较严重的缺点：一个缺点是在离NCC较近的地方通信量的开销较大。另一个更严重的缺点是可靠性问题。拥塞(congestion):对资源的需求可用资源。网络拥塞往往是由许多因素引起的。拥塞控制与流量控制的关系密切，它们之间也存在着一些差别。拥塞控制是一个全局性的过程，涉及到所有的主机、所有的路由器，以及与降低网 络传输性能有关的所有因素。流量控制往往指在给定的发送端和接收端之间的点对点通信量。进行拥塞控制需要付出代价。拥塞控制可以分为开环控制和闭环控制两种方法。 开环控制方法就是在设计网络时事先将有关发生拥塞的因素考虑周到，力求网络 在工作时不产生拥塞。闭环控制是基于反馈环路的概念。属于闭环控制的

42、措施有以下几种：(1) 监测网络系统以便检测到拥塞在何时、何处发生；(2) 将拥塞发生的信息传送到可采取行动的地方；(3) 调整网络系统的运行以解决出现的问题。 防止网络拥塞的方法 ：(1) 缓冲区预分配法(2) 许可证法(3) 分组丢弃法 第 八章 网络互连 网络互连：将分布在世界上不同地理位置的同构或异构网络连接起来，构成更大规 模的互连网络，以实现信息交换、资源共享。网络互连的目标提供一个无缝的通信系统 网络互连主要有以下几种类型：LAN-LANLAN-WANLAN-WAN-LANWAN-W AN 实现将上述网络互相连接起来的设备称为网络互连设备，包括： 中继器 (repeater) ：

43、一种物理层设备，仅用来放大或再生较弱的信号。网桥(bridge):工作在数据链路层上实现同构型网络互连的设备 路由器 (router) ：是在网络层上实现网络互连的设备。网关(gateway):也称为网间连接器、信关或联网机。如果高层协议不相同的两个网 络要互相连接，就需要使用网关。集线器 (hub) :常见的网络连接设备，常用于构建 LAN 或 LAN 中的一个网段 。 网际协议(IP)是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，也是最重要的因特网标准协 议之一。与 IP 协议配套使用的还有 4 个协议:地址解析协议 (ARP) 、逆地址解析协议 (RARP) 、因特网控制报文协议 (ICMP

44、 允许主机或路由器报告差错情况和异常情况。 )和因特网组管理协议 (IGMP 用来进行多播 (multicast) 的)。IP 地址的编址方法共经过了如下三个历史阶段(1) 分类的 IP 地址。 (2) 子网的划分。 (3) 构成超网IP 地址由网络号 (net-id) 和主机号 (host-id) 两级组成。网络号标志一个网络，由 Internet 网络信息中心 (NIC) 负责分配。主机号标志某网络中的一个主机。IP地址：=网络号 , 主机号 符号“：=”表示定义为001-idDu訂卜id110HID组編肚址111105类IP地址A类、B类和C类地址的网络号字段分别为1字节、2字节和3字节

45、，相应的主机号字段分别为3字节、2字节和1字节。A类地址：可标志最大网络数为126个，第一字节的选值范围是1126,如80.120.106.26，每个网络中的最大主机数为16777214。B类地址：可标志最大网络数为16382个，第一字节的选值范围是128191，如202.114.88.10,每个网络中的最大主机数为65534。C类地址：可标志最大网络数为2097150，第一字节的选值范围是192223,如194.123.45.7，每个网络中的最大主机数为254。IP地址有时可用来指明一个网络的地址，此时其主机号字段置全零。如20.0.0.0和201.123.58.0都是指某网络的地址。IP地址的重要特点：(1) 每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。(2) 实际上IP地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口(3) 用转发器或网桥连接一起来的若干个局域网仍为一个网络，因为这些局域网都具有同样的网络号。具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。(4) 在IP地址中，所有分配到网络号的网络(不管是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网)都是平等的。划分子网的基本思路如下：(1) 一个拥有许多物理网络的单位，可将所属的物理网络划分为若干个子网 (subnet)。划分子