计算机网络基电子教案课件

计算机网络

清华大学出版社

吴企渊1......

一、计算机网络的发展过程1.什么是计算机网络一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换其他外设打印机2.计算机网络的发展1954年第一代计算机网络1969年ARPA网，第二代计算机网络1983年OSI模型，第三代计算机网络Internet的建立，第四代计算机网络单个主机为中心、面向终端设备多处理中心体系结构标准化信息高速公路第一章计算机网络概论2......发展第一阶段：远程信息处理系统

随着，多道程序和分时操作系统的开发，使计算机、能够同时处理多个任务。为方便输入/输出，最先出现了计算机与终端的互联，如收发器、电传打字机等为了解决主机负担问题，出现前端处理机，为了节省通信费用，出现了集中器特点：终端到计算机的连接主机负担过重FETM计算机MMMTCTC3......发展第二阶段：计算机互联网络1964年提出了存储转发(storeandforward)的概念。网络中传送的信息被划分成分组(packet)，称为分组交换网。于1969年12月在美国国防部高级研究规划局(DARPA)的资助下建立了世界上第一个远程分组交换的ARPANET，标志着我们目前计算机网络的兴起。也是Internet的前身。该网由通信子网和资源子网组成。4......第三阶段：计算机网络体系结构形成

随着ARPANET的建立，各个国家甚至大公司都建立了自己的网络，这些网络体系结构各不相同。如日本DECNet等。这些网络其体系结构都不相同，协议也不致。不同体系结构的产品难以实现互连；为网络的互联、互通带来困难。

80年代开始，人们着手寻找统一网络结构和协议的途径。国际标准化组织ISO下属的计算机信息处理标准化技术委员会TC97为研究网络的标准化成立了一个分委员会。1984年正式颁布了“开放系统互连基本参考模型”。这里的“开放系统”是指对当时各个封闭的网络系统而言，它可以和任何其它遵守模型的系统通信。模型分为7个层次，故又称为OSI7层模型。5......第四阶段：网络互连与高速网络1990年ARPANET正式宣布关闭，而NSFNET主干网经过不断扩充，最终形成世界范围的Internet。进入90年代后网络向开放、高速、高性能方向发展，可以传送数据、语音和图像等多媒体信息，安全性也更好。

1993年美国政府提出“NII行动计划”即“国家信息基础设施”，一般称为“信息高速公路”，更在全球掀起网络建设的高潮。各类高速网不断出现。

90年代后期，美国已着手研究第二代的Internet，建立了实验性网，预计21世纪初期新一代的Internet将走向实用。6......Internet时代

1.发展过程:ARPANET民用网络MILNET军用网络ARPANET69年84年万维网WWWCERN开发INTERNET180个国家60万个网络98年NSFNET美国科学基金网INTERNET90年86年INTERNETNGI计划10G7......二、什么叫计算机网络?1、定义:

凡是将分布在不同的地理位置的计算机系统用通信设备连接起来,再配有网络软件，以实现资源共享的系统。8......计算机+通信+软件=网络2、网络的特点：具有共享信息和资源的能力；具有共享集中管理的能力；具有把个人与众多用户连接在一起的能力.9......三、计算机网络在我国的发展中国公用计算机互联网（CHINANET)1、开始建于1995年，由中国电信负责运营，该网由主干网和接入网组成。2、主干网的速率以2.048M/s为主，逐步提高到E3(34Mb/s)甚至更高速率。3、接入网由各省内建设的网络构成，用戶通过163拨号上网。10......中国金桥信息网（CHINAGBN)1、开始建于1993年，即金桥工程。由吉通通信为业主，该网由地面光纤网和卫星网组成。2、主干网的速率以128K-8Mb/s为主.3、主营业务：为金融、海关、外贸、气象、交通等部门提供数据丶话音、图像信息服务。11......中国教育和科研计算机网（CERNET)1、开始建于1994年，是一个公益性网络，为国民教育、科研提供信息服务。该网由三级结构（主干网、地区网和校园网）网组成。2、主干网的速率以2M/s为主，逐步提高到更高速率。中国科学技术网（CSTNET)开始建于1994年，由中科院建设和管理。12......四、计算机网络系统的组成

网络系统是由网络操作系统和用以组成计算机网络的多台计算机，以及各种通信设备构成的。

1.网络硬件

常见的网络硬件有：计算机、网络接口卡、通信介质以及各种网络互连设备等。网络中的计算机又分为服务器和网络工作站两类。13......⑴服务器

服务器的主要功能是为网络工作站上的用户提供共享资源、管理网络文件系统、提供网络打印服务、处理网络通信、响应工作站上的网络请求等。常用的网络服务器有文件服务器、通信服务器、计算服务器和打印服务器等。一个计算机网络系统至少要有一台服务器，也可有多台。通常用小型计算机、专用PC服务器或高档微机做网络的服务器。14......⑵网络工作站

功能：向各种服务器发出服务请求；从网络上接收传送给用户的数据。网络工作站是通过网络接口卡连接到网络上的计算机。15......⑶网络接口卡

网络接口卡简称网卡，又称为网络接口适配器，是计算机与通信介质的接口，是构成网络的基本部件。

网卡的主要功能是实现网络数据格式与计算机数据格式的转换、网络数据的接收与发送等。

按照网卡的总线类型可以分为ISA（IndustrialStandardArchitecture：工业标准结构）总线接口卡、MCA（MicroChannelArchitecture：微通道结构）总线接口卡、EIES（ExtendedIndustrialStandardArchitecture：扩展工业标准结构）总线接口卡、PCI（PeripheralComponentInterconnect：外围设备互连）总线接口卡和PCMCIA（PCMemoryCardInternationalAssociation:个人计算机存储卡国际委员会）接口卡等。16......⑷通信介质

作用：

计算机之间传输数据信号的重要媒介，它提供了数据信号传输的物理通道。

类型：有形介质，双绞线、同轴电缆或光缆等。无形介质，无线电、微波、卫星通信等。参数：

传输容量

信号衰减

抗干扰能力

安装难度

价格17......

局域网的硬件组成通信链路网络适配器微型机/工作站网络服务器网络适配器18......2.网络软件

网络操作系统

（NetworkOperatingSystem）、网络协议软件、网络应用软件。

⑴网络操作系统

网络操作系统是运行在网络硬件基础之上的，为网络用户提供共享资源管理服务、基本通信服务、网络系统安全服务及其他网络服务的软件系统。

网络操作系统必须对用户进行控制；网络操作系统需要通过软件工具对网络资源进行全面的管理，进行合理的调度和分配。19......⑵网络协议软件

连入网络的计算机依靠网络协议实现互相通信，而网络协议是靠具体的网络协议软件的运行支持才能工作。凡是连入计算机网络的服务器和工作站上都运行着相应的网络协议软件。如IPX\SPX、TCP\IP。20......（3）网络应用软件为某一应用目的而开发的网络软件。网络管理软件、网络通信软件、网络应用软件（如：远程教学软件、电子图书馆软件、火车站售票系统软件等）网络应用软件为用户提供访问网络的手段及网络服务，资源共享和信息的传输。

21......五、计算机网络的分类1．从网络的地理范围进行分类局域网局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE802系列标准。22......在一个学校范围内的计算机网络通常我们称为校园网。实质上它是由若干个局域网连接构成的一个规模较大的局域网，也可视校园网为一种介于普通局域网和城域网之间规模较大的、结构较复杂的局域网络。

城域网广域网它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。23......2．从网络的拓扑结构进行分类

星型拓扑总线拓扑结构

特点：结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星型结构对站点扩充和删除总线任务重，易产生瓶颈问题总线本身的故障对系统是毁灭性的

特点：通信协议简单对外围站点要求不高单个站点故障不会影响全网电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路24......3、环型拓扑结构

特点：传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。应此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。25......(4)树型：分级结构，又称为分级的集中式网络。(5)网状形（不规则形）：计算机之间无规则地连接，一般广域网属于不规则形。网络拓扑结构：计算机网络节点和通信链路所组成的几何形状。26......计算机网络拓扑结构27......3．按所采用的交换技术进行分类

电路交换

是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。分组交换报文交换电路交换控制信息传输信息报文以报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。分组交换

将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，其他与报文交换相同。28......作业：29......第二章计算机网络体系结构与协议一、网络体系结构中的几个概念

1、网络协议:

为进行网络中的数据交换而建立的规则,标准或约定。（1）协议的三个要素：语法：即数据与控制信息的结构或格式。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.同步:即事件实现顺序的详细说明.网络协议传输协议应用程序协议30......（2）协议的必要性

在计算机网络中，为了保证数据通信双方能正确有效地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。通信协议代表着标准化，规定了计算机信息交换中消息格式和意义的协定，是通信双方都必须遵循的一系列规则。通信实体实体是能够发送和接受信息的任何东西，不仅可指计算机，交换机等，也可指程序、进程和软件等。协议分层31......2、为什么要分层?

ARPANET的研制经验表明:对于非常复杂的网络协议，其结构最好釆用分层次结构。划分层次举例

例：假定在计算机1，2之间传送文件，这是一个比较复杂的工作，我们可将这工作划分三类：第一类：与传送文件直接有关的工作；第二类：用来保证文件和文件传送命令可靠地在两个系统之间交换的工作；第三类：负责完成与网络接口细节有关的工作。32......网络接入模块通信服务模块文件传送模块网络接入模块通信服务模块文件传送模块文件传送命令与通信有关的命令网络接口Internet分层结构模型分层结构的优点：

各层之间是独立的;

灵活性好;

结构上可分割开;

易于实现和维护;

易于标准化工作33......分层的必要性：通信协议是分层的。由于通信过程比较复杂，为了简化协议设计，采取把通信问题划分为多个小问题，然后为每个小问题设计一个单独的协议的方法。各层协议之间能高效率地相互作用，协同解决整个通信问题。分层的原则：层次的数量不能过多层次的数量也不能过少类似的功能放在同一层在实现技术经常变化的地方增加层次层次边界要选得合理34......3、其他相关概念I系统和实体实体表示任何可发送/接收信息的硬件或软件进程。一般情况:指一个特定的软件模块II协议栈III网络体系结构IV接口和服务V面向连结的服务和无连结的服务VI服务原语：请求、指示、相应、确认VII服务访问点(SAP)VIII协议数据单元（PDU）IX接口数据单元（IDU）35......国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。网络体系结构：指计算机网络的各个层的层次结构和在各层上所使用的协议集合。X服务和协议的关系服务是由一系列服务原语组成的，位于层次接口的位置，表示低层为上层提供那些操作服务，而至于这些功能如何实现，这不是它所要考虑的。协议是同一层次对等实体之间的，目的是为了实现它所提供的服务。36......二、ISO的OSI七层参考模型ISO(InternationalStandardizationOrganization):

国际标准化组织

OSI(OpenSystemInterconnection):开放系统互连开放性：任何遵循OSI标准的系统，只要物理上连结起来，它们之间都可以相互通信。OSI参考模型并不是网络体系结构。OSI知识描述了每一层的功能，并没有经确定一个层的协议。而网络体系结构是网络层次结构和相关协议的集合。37......1、开放系统互连OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通信子网资源子网物理网

为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础38......2.ISO/OSIRM各层之间的关系物理层数据链路层网络层运输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层运输层会话层表示层应用层39......物理层3、ISO/OSIRM中各层的主要功能在数据链路层的两个实体之间建立、维持和释放物理连接规定在物理层传送0、1数据的电参数（波形、频率、电平）规定所用的连接器传送二进制位流40......物理层,是实现系统通信媒体的物理接口,是在物理媒体上之上的为上一层提供一个传输原始比特流的物理连接。

数据以Bit或Byte为单位传输

提供服务物理连接、物力服务数据丹原服务、顺序化服务。

主要功能

提供物理连接，完成位流传传输通路的建立，维持和释放。

提供各种服务元素 对传输通路进行监督， 提供故障状态报告 规定机械、电气、功能、规程特性41......RS232接口标准 计算机串口就是RS232标准的接口RS-232是由EIA提出的局域异步传输标准，用于在计算机与modem、键盘或终端等的设备之间传输字符。RS-232机械方面的技术指标是：宽（47.04±.13）mm，每个插座有25个插头，编号为1~25。RS-232的电气指标是：用-5V~-15V的电压表示二进制1，用+5V~+15V的电压表示二进制0；允许的最大传输速率为20kb/s；最长可驱动电缆15m。RS-232的功能性指标规定了25针各与哪些电路连接，以及每个信号的含义。其中九根线是常用的，实际上四根就够了。42......数据链路层数据链路的建立、维持和释放帧的分界和同步差错检测与控制顺序控制及层内管理流量控制传送帧ISO/OSIRM中各层的主要功能43......数据链路层，提供简单的通信链路，完成比特流的传送和控制，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。任务：在二个相邻结点的线路上

无差错地传送以帧为单位的数据。数据以帧（Frame）为单位传输

提供服务

链路层的连接和释放

数据链路服务数据单位的透明传送

数据单位和服务质量的控制

主要功能

成帧、链路管理、差错控制、流量控制介质访问控制子层（MAC）:用于解决共享介质的局域网中多个网络设备争用同一传输介质的问题。44......网络层路径选择网络中拥挤控制传送分组ISO/OSIRM中各层的主要功能网络互连45......网络层，在网络结点间提供路由选择和数据交换等操作,为传输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。提供面向连结的网络服务和无连结的网络服务。数据以分组或包（Packet）为单位传输，作用：发送上一层（传输层）送来的分组主要功能

路径选择、流量控制、网络互连46......传输层提供两个端系统之间可靠、透明的数据传送差错控制顺序控制流量控制传送报文ISO/OSIRM中各层的主要功能47......传输层，解决的是计算机程序到计算机程序之间的通信问题，即所谓的“端”到“端”的通信。传输层对信息流具有调节作用，提供可靠性传输，确保数据到达无误。提供面向连结的服务。传输的数据单元为报文主要功能：将传输层的传输地址映射到网络层的网络地址。48......会话层传送报文为通信的两个进程建立会话连接，进行交换会话管理令牌管理同步管理ISO/OSIRM中各层的主要功能49......会话层，提供一种有效的方法，以组织并协调两个表示实体间的对话并管理它们间的数据交换。即负责在应用进程间建立，组织和同步其对话，检查和恢复与语义及上下有关的传送差错。提供服务建立和释放对话连接进行正常和专门的数据交换交互对话管理对话连接同步特殊情况汇报数据发送确认对话服务数据单元顺序编号将信息分类作多帧传送50......表示层信息格式的转换数据的加密和解密OSI内部语法ISO/OSIRM中各层的主要功能表示层，信息表示方法的转换，为信息传递提供表示方法。51......应用层为用户使用网络提供接口ISO/OSIRM中各层的主要功能应用层，为用户提供一个OSI的工作环境，为网络用户之间的通信提供专用的程序。如：WWW服务、电子邮件、OICQ聊天、FTP等52......网络参考模型53......三、数据传递过程多信封包装原理

1、发送时每往下传递一层，进行一次包装；2、接收时，每往上传递一层，进行一次拆封；12345AP112345AP2物理传输媒体1010110101010H5H4H3H2应用数据数据数据数据数据54......四、TCP/IP参考模型应用1、网络接口层2、互连层3、传输层4、应用层网络接口层网际层IP运输层TCP应用层TCP/IP应用层传输层网络层网络接口链路物理网络（硬件）SMTP、FTP、HTTP、TELNET、POP3等TCP、UDPIP、TCMP、ARP802.3、802.5、HDLC等双绞线、同轴电缆、光纤、交换机等55......作业：56......第三章局域网技术57......一、LAN概述

计算机局域网自70年代以来得到飞速发展,并在计算机网络中占有非常重要的地位。1、局域网定义2、局域网的特点局域网覆盖的地理范围比较小为一个单位所拥有所有站共享较高的总带宽较低的时延和较低的误码率各站为平等关系,而不是主从关系能进行广播58......3.局域网的优点：能方便地共享外设主机软件数据库便于系统扩展提高系统的可靠性可用性响应速度快各设备的位置可灵活调整和改变4、局域网的基本组成59......二、网络硬件实物照片60......1、网络服务器为网络用户提供各种网络服务和共享资源。软件资源硬件资源管理这些资源和协调网络用户访问资源的能力。网络服务器：文件服务器、通信服务器、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器、数据库服务器、视频服务器、邮件服务器、名字服务器、web服务器、附录服务器等。一、网络硬件61......２、网络工作站用户能够在网络环境中工作，访问网络共享资源的计算机系统。３、网络接口卡（网卡）

4、网络设备集线器、中继器、交换机等网络连接设备和网桥、路由器等网件互连设备5、传输介质无屏蔽双绞线、屏蔽双绞线、同轴电缆和光缆二、网络软件网络系统软件和网络应用软件62......三、介质控制方法63......1、带有碰撞检测的载波侦听多路访问

CSMA/CD工作原理：边发送边监听。若监听到冲突，则冲突双方都立即停止发送。信道很快空闲，从而提高效率。1-坚持的CSMA/CD：监听到信道空闲就立即发送数据，并继续监听；若监听到冲突，则立即放弃发送冲突检测方法：比较接收到的信号电压的大小检测曼彻斯特编码的过零点比较接收到的信号与刚发出的信号站点检测到冲突后，往往发送人为干扰信号，强化冲突，以通知其他站点退避算法：以截断二进制指数类型，来决定重发时延从0,1,2,...,2k-1中随机取一个数r，重发时延=r基本重发时延 其中

k=min[重发次数，10]动态退避算法

64......

(1)在0时刻开始发送(2)大约在

-d时刻到达B(3)B开始发送;在时刻发生冲突(4)冲突信号在2时刻到达A

帧发送时延必须超过2

，以防止在第一位数据到达总线最远端之前，数据已全部发送完毕，从而引起冲突；而发送方却误以为已帧成功发送此时隙时间为51.2ms，即512为bit，64字节最小帧长为64字节(不包括前同步码)

因此数据字段最少为46字节AAAABBBBA和B在总线的两端65......CSMA/CD媒体访问方法的规则：⑴如果媒体信道空闲，则可进行发送，否则转到第2步。⑵如果媒体信道忙（有载波），则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。⑶如果在发送过程中检测到碰撞，则停止正常发送，转而发送一个短的干扰（jam）信号，使网上所有站都知道出现了碰撞。⑷发送了干扰信号后，退避一段随机时间，重新尝试发送，转到第1步。66......2、IEEE802.5标准、

令牌环（1）令牌环的组成TC(转发器)67......

（2）干线耦合器(TrunkCoupling)或称转发器的工作方式

收叫方式

当本站不处于发送数据的状态时

有本站,复制帧(接收数据)不是本站,转发数据

比特流在转发时经过放大（再生）信号有延迟但不会变坏比特流未进入本站处理监视令牌帧是否有本站的地址，有，立即改变连接方式将环路输入连接到主机;68......令牌（帧)实际上是一种特殊的帧。平时，令牌不停地在环路上流动。当一个站点有数据发送时，必须先截获这个令牌。发送方式截获令牌——置发送方式——发送数据

先截获令牌，将令牌的独特标志转变为信息帧的标志

将干线耦合器（TC）置为发送方式

DACBT69......（3）令牌环路过程在单令牌体制下，整个环路只有一个站点工作在发送方式，其他只能处于收听方式——（转发）当数据帧在环路上经过目的站时，目的站的工作：1）

复制这个帧（收下）2）

转发到下一个站DABC70......

数据帧在环路上转了一圈后，最后回到原站，原站对返回的数据进行检查，判断是否发送成功当所发的数据帧的最后一个比特返回原站时，原站就必须生成出一个新的令牌

DCBADCBT71......四、以太网络以太网（Ethernet）是在70年代开发的局域网组网规范，80年代初首次公布初版，1982年又进行了修改。不久又公布了与IEEE（电子电气工程师协会）802.3一致的以太网规范。70年代中期由XeroxPaloAltoResearchCenter(BobMetcalfe)提出，数据率为2.94M，称为Ethernet

后来由DEC,IntelandXerox(DIX标准)改进为10M标准

1985年定名为IEEE802.3，即使用1坚持的CAMA/CD协议的LAN标准，数据率从1M到10M，支持多种传输媒体

Ethernet是指基带总线LANEthernet和IEEE802.3的帧格式不同72......1、组网方式（IEEE802.3规范）不同标准

10Base5--粗缆Ethernet10Base2--细缆Ethernet10BaseT--双绞线

10BaseF--光缆

10Broad36--宽带数据率（Mbps）基带或宽带段最大长度（百米）10Base573......（1）硬件系统双绞线同轴电缆光纤无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波74......75......

（a）RJ-45直通连接（b）RJ-45交叉连接RJ-45插头和插座的结构76......10BaseF

使用光纤进行长距离连接，最适于建筑物间的连接。

3个标准

10BaseFP-无源星形拓扑,链路最长1km10BaseFL-异步点到点链路，链路最长2km10BaseFB-同步点到点链路，链路最长2km，有15个层叠的转发器

10Broad36

使用75电缆连接，拓扑结构为树形用于宽带LAN77......光纤连接78......以太网组网示例79......不同类型10Mbps以太网比较80......2、光纤分布数据接口FDDI网络光纤分布数据接口FDDIFiberDistributedDataInterface,传输速率高达100Mbps，标准是ANSIX3T9.5。沿用IEEE802系列局域网的设计规范，IEEE802.5TokenRing令牌环网络技术加以改进。81......（1）、FDDI网络的结构光纤构成的FDDI，其基本结构为两个封闭的逆向双环，一个环为主环（PrimaryRing），另一个环为备用环（SecondaryRing）。

（a）FDDI结构图（b）FDDI环自愈82......在FDDI标准中，规定了四种端口类型。

⑴端口类型A，用于连接FDDI双环的主环入和备环出。

⑵端口类型B，用于连接FDDI双环中主环出和备环入。

⑶端口类型M，用于连接单连接站（SAS）、双连接站（DAS）或另外的集中器。

⑷端口类型S，用于连接到集中器上。

（a）ST接头（b）MIC接头83......2、FDDI网络的基本概念环路（Ring）:在FDDI网络中，环也称FDDI环，它是信息流经的站点的集合，每个站点依次检查或复制这些信息，直到信息返回到起始站点。2.令牌（Token）:令牌是FDDI环路上各个站点间传送信息的“通行证”。令牌是一种非常短的特殊的结构帧，包括令牌的开始、结束和类型等参数。3.异步（Asynchronous）和同步（Synchronous）:异步和同步传输是数据服务的一种形式。在异步传输方式下，所有的请求者竞争一个可变的带宽和响应时间。同步传输方式是使每个请求者都有一个预先分配好的最大带宽和认可的响应时间。84......3、FDDI的操作原理FDDI网络的工作建立在短令牌帧的基础上。当所有站都空闲时，短令牌帧沿环运行。85......4、FDDI网络的优点1.较长的传输距离

2.具有较大的带宽

3.可靠性高

4.安全性好

5.互操作性强86......4.4.5FDDI、100BASE-T与交换式局域网技术的比较87......五、交换式局域网

传统的共享LAN都是局限于许多站点共享一个公共通信介质的访问。缺点：分到的带宽少。解决途径：网络区段化每个网段上只有两个站点时，不存在碰撞和竞争88......1、交换的基本概念交换技术就是为终端用户提供专用点对点连接，它把传统以太网一次只能为一个用户服务的“独占”的网络结构，转变成一个平行处理系统，为每个用户提供一条交换通道，把它们连接到一个高速背板总线交换可分为帧交换（FrameSwitching）和信元交换（CellSwitching）与网桥和路由器的区别局域网交换器比网桥和路由器的性能以及吞吐能力高得多，因为交换器只要识别信息帧的源地址和目的地址即可，并不对帧进行拆开、检查协议等，时延比路由器小。89......2、交换的实现方法（1）.静态交换

在静态交换中，网络管理员可以将交换器一个端口连接的用户工作站从一条共享以太总线移到另一条，这种交换叫静态端口交换；

静态模块交换是将整个模块,用户唯一可以提高网络性能的方法是将工作站从拥挤的网段移到空闲的网段。90......（2）.动态交换

工作过程如下：交换机检查来自PC的数据包，然后识别该数据包的源地址和目的地址，动态打开一专用的10/100Mbps链路，将包由源地址端口传送至目的地址端口。动态交换检查由一个工作站发往另一个工作站的数据包，在它们之间动态建立一专用的10/100Mbps链路，一旦端口完成通信，动态交换释放此链路。动态段交换是每一动态段交换端口可以连接一个传统的共享以太网网段，而不只是一个工作站或服务器。动态段交换通过对大量MAC地址的识别来完成此功能。用端口连结整个网段。91......3全双工交换式局域网原因：在总线方式下采用CSMA/CD协议，如果两台工作站同时发送就会产生碰撞，所以只能是半双工方式。

在广域网上的连接通常是全双工的，但以前局域网一直工作在半双工方式下。92......（a）交换机全双工工作方式（b）共享HUB半双工工作方式只有采用交换器连接网络时才能使用全双工通信，交换器的每个端口只连接一个站点，不会产生碰撞，也就不用在发送时用接收电缆监听碰撞信号。93......六虚拟网络技术虚拟网络VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）是把处于同一桥接网络上的不同主机及网络设备逻辑地分割成不同的组，组与组间不能直接进行数据交互，这样就避免了不同组间相互干扰，也保证同一组内数据的安全。

第一代的虚拟网络是基于OSI模型的第二层桥和复用机制，如IEEE802.10、局域网仿真（LANE）和内部交换连接（ISL），在单一物理网段上允许多组复用、建立不同的广播组、减小信息的无效传递。94......95......七、X.25、帧中继（FR）网络连接X.25网络也叫分组交换网络，它是通过信息分组进行网络交换，被广泛地采用在广域网中。帧中继（FrameRelay）是在广域网中被认为是非常重要的网络技术，它是对X.25分组交换网络的的扩展和简化。

96......1、X.25在分组交换网络中，信息通过包含在分组头中的逻辑信道号严格区分，相当于形成了许多逻辑上的子信道，每个终端就好象独占了一条子信道一样，它们可以随时向网络发送数据（或接收来自网络的数据）。在分组交换网中通过打包拆包设备PAD同时连接多个终端，来自不同终端的数据通过同一条线路发送到网络。97......节点是由一台或几台分组交换机构成。分组交换机具有许多端口，它从某一端口接收分组，并根据分组中包含的有关终点地址的信息选择某一端口发送出去。分组穿过网络到达终点的方法有虚电路（VirtualCircuit）和数据报（Datagram）两种。虚电路就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逻辑上的连接，这种连接建立之后就在网络中保持已建立的数据通路，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。这种连接称为“虚”电路。98......99......八、100BASE-T和千兆快速以太网络技术目前常见的快速网络有

100BASE-T

100VG-ANYLAN

千兆位快速以太网100......1100BASE-T快速以太网100BASE-T快速以太网是由10BASE-T以太网标准发展而来的，保留了以太网的观念，网络速度提高了十倍。100BASE-T标准为IEEE802.3u。这就严格限制了网络的传输范围在210米以内。101......2千兆位（Gigabit）以太网

千兆位以太网是近期推出的1000Mbps高速以太网，千兆位以太网遵从IEEE802.3z建议（该建议已于1998年6月成为标准）。该技术采用IEEE802.3帧格式，CSMA/CD访问控制技术，通信介质采用100MSTP屏蔽双绞线（1000BASECX），传输距离25m；5类UTP（1000BASE-T）距离100m；多模光纤（1000BASESX）距离500m；单模光纤（1000BASELX）可达3km。

102......表千兆以太网传输介质与距离的关系103......

千兆以太网的链路层协议、最大和最小的帧长度和帧格式与传统的以太网相类似。千兆以太网还利用CSMA/CD。载体扩展和分组猝发传输新增特性104......

千兆以太网有全双工和半双工两种工作方式。半双工千兆以太网转发器所起的作用与传统的共享媒体连接方式相似，它采用CSMA/CD在用户之间执行存取判优。全双工千兆以太网由所有的交换机和一些转发器提供支持。由于全双工连接是点到点专线连接，如服务器或交换机，所以它不需要CSMA/CD。服务器或交换机的存储缓冲区很大，能够解决端口临时争用问题。最初的千兆以太网产品采用多模和单模光纤，连接距离分别为500m和2km。千兆以太网可在4对5类（屏蔽对绞）线上支持千兆位信令，使连接距离达100m。由于千兆以太网交换既可以采用互连集中式服务器，也可以采用主干交换路由器，所以必定具有很高的可靠性和冗余度。配置在干线上的交换机不仅能够传送数据，而且能够传送话音和视频信息。业务管理、拥挤控制和业务质量（QoS）都是重要的评估指标。105......

实现千兆以太网最通用的办法是采用三层设计。最下面的一层由10Mbps以太网交换机加100Mbps上行链路组成，第二层由100Mbps以太网交换机加千兆以太网上行链路组成，最高层由千兆交换机或ATM交换机组成，每一层交换机逐步提高干线交换速率。这种设计以价格低廉的交换机控制10Mbps工作站的连接，昂贵的大容量交换机只用在最高层。缺点：它只是带宽的扩充，对于多媒体业务服务质量不如ATM网络（如时延抖动，拥塞控制，带宽按需分配等）；另外与广域网连接时，因为使用标准接口将形成瓶颈；其覆盖距离比现行局域网小。106......第四章网络互连107......1.什么叫“网络互连”？是指把不同地理位置处的计算机网络用网络互连设备连接起来，形成一个范围更广、规模更大的网络系统，实现更大范围内的资源共享和数据通信。2.Internet因特网

是指特定计算机网络，这采用TCP/IP协议，且其前身是美国的ARPANET。一、计算机网络互连概述108......3.网络互连的目的？实现计算机网络之间的连接，可使一个计算机网络上的用户访问其它计算机网络上的资源，使不同网络上的用户能够相互通信和交流信息，以实现更大范围的资源共享和信息交流。R1R2R3R4109......4、计算机网络互联的应用场合：延长局域网的网络长度提高网络效率和网络性能建立一个完整的校园网或企业网实现更大范围的资源共享和信息交流实现全球范围的信息交流和资源共享5、计算机网络互联的形式：LAN-LANLAN-WANWAN-WANLAN-WAN-LAN110......6、网络互联的基本要求:

1.在要求互联的网络之间至少有一条物理链路2.为网络之间的通信提供路径选择和数据交换功能。3.力求不修改互连在一起的各网络原有的结构和协议，利用网间互连设备协调和适配各个网络的差异。4.在网络互连时，应尽量避免由于互连而降低网内的通信性能。5.使用相同的网间互连协议。111......二、网络互连设备

实现网络之间物理连接的中间连结设备称为网络互连设备。有Repeater,Bridge,Router等。①物理层，中继器（转发器）Repeater②Datalink，网桥（桥接口）bridge③网络层，路由器（Router）④网桥+路由器，桥路由（brouter)⑤在网络层以上的网关（gateway）网络扩充网络互连112......图5－1网络互连设备与OSI参考模型113......中继器完成物理层间的互连，主要起到信号再生放大，延长网络距离，也就是把比特流从一个物理段传输的另一个物理网段。网桥完成数据链路层间的连接，可以将两个或多个网段连接起来，网桥可以通过过滤不跨网段传输的信息，避免了线路的瓶颈。在局域网中网桥实际上是MAC子层的互连。路由器是进行网络层间的互连，提供各种子网间网络层的接口，提供子网间的路由选择，并对网络资源进行动态控制。网关是工作在七层协议参考模型中第三层以上的网间连接设备，它的作用是连接多个高层协议不同的网络，使它们能够相互通信。114......1中继器中继器又称重发器，是一种低层设备，它在物理层实现局域网互连。主要在网络互连中完成放大、再生物理信号的功能。能对衰减信号进行放大，让信号保持与原数据相同。主要作用连结两个以上的以太网电缆段，其目的是为了能有限的范围内延长网络的长度。115......（1）中继器的特性：中继器仅作用于物理层，只具有简单的放大、再生物理信号的功能。中继器只能连结相同的局域网中继器可以连结相同传输介质的同类局域网。中继器连接的局域网在物理上是一个网络。中继器支持数据链路层及其以上各层的任何协议。116......（2）中继器的应用实例：在一栋大楼内，用10Base-5组建一个局域网，但覆盖范围的距离已经超过了500米的物理限制，可使用一台中继器罢两个粗同轴电缆段连起来。要组建一个10Base-5、和10Base-2和10Base-T相结合的局域网，可在10Base-5的粗同轴电缆总线上连结带有AUI接口和BNC接口中继器，在总线上再连结一台带有AUI接口和RJ45接口的HUB。中继器即可以延长网络距离也可以连结基于不同传输介质的以太网。117......按照中继器连接媒体的不同一般分为：⑴粗缆中继器

⑵细缆中继器

⑶双绞线中继器

⑷光纤中继器

⑸混合型中继器集线器：一种特殊的中继器，是一种多端口的中继器。118......2网桥

网桥（Bridge）也叫桥接器，是连接两个局域网的一种存储／转发设备，它能将一个较大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互连为一个逻辑LAN，使LAN上的所有用户都可访问服务器。能够连结的局域网可以是同类网络也可以是不同的网络，而且这些网络可以是不同的传输介质系统。119......（1）网桥的工作原理：

网桥接收一个整帧，然后分析进入的帧，并基于包含在帧中的信息，根据帧的目的地址段，来决定是删除这个帧，还是转发这个帧。

如果目的站点和发送站点在同一个局域网，桥则将帧删除，不进行转发；如果目的局域网和原局域网不在同一个网络时，桥则进行路径选择，并按着指定的路径将帧转发给目的局域网。120......（2）网桥的种类

根据网桥的路径选择方法、工作层次和连结距离分类：透明网桥原路由网桥

MAC网桥

LLC网桥本地网桥远程网桥121......（3）网桥的功能图5－2透明网桥工作原理122......（4）网桥作用：扩展一个分支的传输距离在网络上增加更多的计算机降低由于连入过多的计算机而产生的网络数据传输瓶颈：把一个网络分成几个相对独立的网络。连接不同的物理介质连接不同的物理分支，数据包可以在这种混合网络中进行双向的传输工作于OSI模型的数据链路层。提高网络的可靠性123......区别网桥和中继器网桥的层次比中继器高，这意味着网桥比中继器有更多的智能，而且考虑更多的数据特性。网桥和中继器都可以再生数据，而网桥在转发数据时，能够根据MAC地址对数据帧进行过滤。网桥具有中继器的所有特性和功能。可以容纳更多的节点，可以提供更好的网络性能。网桥可以连结不同的网络。124......（5）网桥的特性网桥工作在数据链路层网桥有基于数据链路层过滤数据帧的功能。能减轻网络的负载。网桥转发所有广播帧，没有隔离广播信息的能力。网桥能够互连不同的网络，在不同的局域网之间提供转换功能。网桥是一种存储转发设备。用网桥互连起来的网络是一个单个的逻辑网。125......网桥的应用实例：如果一个学校分布在不同的城市或地区，希望把它们互连成一个逻辑网时，可以使用网桥。通过远程网桥将LAN1和LAN2互连为一个逻辑网络，它们具有相同的网络地址。126......3路由器

路由器又称为选径器，是网络层互连设备。它与网桥相似，但它的作用层次高于网桥。路由器可以互连多个不同的逻辑网，每个子网可以具有不同的网络地址。路由器连接的物理设备可以是同类网络，也可以是异构网络。127......（1）路由器的基本功能路由器在网络层实现网络互连，主要完成网络层的功能。负责将数据分组从原端主机经最佳路经传送到目的端主机。1、路由选择通过路由选择算法确定到达目的地址的最佳路径。方法：路由器通过路由选则算法，建立并维护一个路由表。在路由表中包含着目的地址和下一跳路由器地址等多种路由信息。路由信息告诉每一个路由器应该把数据包转发给谁，它的下一跳路由器地址是什么等信息。128......2、数据转发原端主机将带着目的主机的网络层协议地址的数据包发送给已知路由器，路由器在接到数据包后，检查包的目的地址，再根据路由表确定它是否知道怎样转发这个包。如果它不知道物理地址，则将包丢弃；如果知道怎样转发这个包，路由器将改变目的物理地址为下一跳路由的地址，并且把包传送给下一跳路由器。129......（2）路由器的主要特点：很强的异种网互连能力可用于广域网互联的存储转发设备，具有很强的广域网互连能力互连不同的逻辑子网，每一个子网都是一个独立的广播域具有流量控制、拥塞控制功能路由器工作在网络层，与网络层协议有关路由器检查网络层地址，转发网络层数据分组对大型网络进行微段化，将分段后的网段用路由器连接起来适用面广130......（3）路由器工作原理

路由器的主要工作是为经过路由器的多个数据帧寻