全套课件-计算机通信网络技术与应用

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计算机通信网络技术及应用

第1章计算机通信网络概论

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本章从整体方面认识计算机通信网络。通过本章的学习，应掌握以下内容：1.计算机通信网络的定义、功能2.计算机通信网络的分类3.计算机通信网络的组成4.网络体系结构【本章目标】4【本章要点】1计算机通信网络的定义与发展2计算机通信网络的分类3计算机通信网络系统的组成与主要设备4计算机通信网络体系结构

51.1计算机通信网络的定义与发展

1.1.1计算机通信网络的定义1.1.2计算机通信网络的发展6计算机通信网络定义：将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息传输与交换的系统，称之为计算机通信网络。简单地说，计算机通信网络是指实现计算机与计算机之间互连与通信的网络。什么叫计算机通信网络7

几个相关的定义计算机通信定义：（数字）计算机之间的通信。数据通信定义：数字计算机或其他数字终端装置之间的通信。计算机网络：是指以共享资源为目的,利用通信手段把地域上相对分散的若干独立的计算机系统、终端设备和数据设备连接起来，并在协议的控制下进行数据交换的系统。8计算机通信网络与计算机网络的区别？将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息传输与交换的系统，称之为计算机通信网络。计算机网络是指以共享资源为目的,利用通信手段把地域上相对分散的若干独立的计算机系统、终端设备和数据设备连接起来，并在协议的控制下进行数据交换的系统。9计算机通信网络的功能（1）实现资源共享（2）突破地域界限（3）增加可靠性（4）提高处理能力（5）进行数据通信10计算机通信网络的发展11计算机通信网络的发展12计算机通信网络的发展13计算机通信网络的发展14计算机通信网络的发展趋势（1）开放性方向发展（2）一体化方向发展（3）多媒体网络方向发展（4）高效、安全的网络管理方向发展（5）智能化网络方向发展151.2计算机通信网络的分类1.2.1按拓扑结构分类1.2.2按地域范围分类1.2.3按传输技术分类1.2.4按传输介质分类161.2.1按拓扑结构分类（1）总线拓扑（BusTopology）结构（2）环型拓扑（RingTopology）结构（3）星型拓扑（StarTopology）结构（4）网状拓扑（NetTopology）结构17总线拓扑（BusTopology）结构18环型拓扑和星型拓扑19网状拓扑（NetTopology）201.2.2按地域范围分类局域网LAN（LocalAreaNetwork）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）广域网WAN（WideAreaNetwork）21广域网、城域网、接入网以及局域网的关系城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网……221.2.3按传输技术分类广播网络点到点网络231.2.4按传输介质分类（1）有线网络有线网络指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质来连接的计算机通信网络。（2）无线网络无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作为传输介质。由于无线网络的联网方式灵活方便，不受地理因素影响，因此是一种很有前途的组网方式。目前无线通信系统主要有：低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线WAN等。24

其他分类计算机通信网络的实现技术与应用方式等许多方面是多种多样的，很难对网络进行严格的分类。通常从不同的角度进行分类，比如前面的按拓扑结构、地域范围、传输技术、传输介质等，还常从传输速率、交换方式、服务方式、连接类型等对网络进行分类，相应的有对应的某某网络。251.3计算机通信网络系统的组成

1.3.1计算机通信网络系统的组成1.3.2DTE与DCE1.3.3因特网的组成与工作方式1.3.4计算机通信网络系统的组成

261.3.1计算机通信网络系统的组成

计算机通信网络系统的组成可分为三个部分,即硬件系统,软件系统及网络信息系统。硬件系统有计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成。271.3.2DTE与DCE

DTE是数据终端设备，DTE提供或接收数据，连接到网络中的用户端机器，主要是计算机和终端设备。与此相对地，在网络端的连接设备称为DCE(DateCircuit-terminatingEquipment)。DCE是数据通信设备，如MODEM，是连接DTE设备的通信设备。

281.3.3因特网的组成与工作方式

从因特网的功能上看，可以划分为以下的两大块：(1)资源子网，由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2)IP通信子网，由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为资源子网提供服务的（提供连通性和交换）。

29在端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式和对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式。客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。

30客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。

对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB①请求服务②得到服务客户服务器图1-12客户服务器方式311.3.4计算机通信网络系统的组成1．独立网络独立网络不与其他网络进行连接，其组成的设备有：服务器、工作站、网卡、集线器或交换机等。ARPAnet也是一个独立网络。2．三级结构网络3.多级结构网络

321.4计算机通信网络体系结构及协议1.4.1协议与体系结构1.4.2OSI模型1.4.3因特网体系结构331.4.1协议与体系结构1．网络协议(Protocol)①语法（Syntax）：包括数据格式、编码及信号电平等。②语义（Semantics）：包括用于协调和差错处理的控制信息。③定时（Timing）：包括速度匹配和排序。2．网络的体系结构层次划分所遵循的原则所谓网络的体系结构(Architecture)就是计算机通信网络各层次及其协议的集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示。34n层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。35计算机通信网络层次模型36层次结构的特点：①除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。②对等层的虚通信必须遵循该层的协议。③n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。37层次结构划分的原则①当在处理数据的过程中需要建立不同的抽象层次时，应进行分层；②不能把结构的层分得太多，以免在描述和综合这些层次时发生困难；③当需要完成显然不同的处理功能或者需要采用完全不同的技术时，应进行分层；④应把相似的功能放在同一层内；⑤在建立分层边界时，应使其服务描述简单且应保证通过边界往返的次数最少。⑥在分层时应允许各层重新设计，且允许各层协议为适应结构、软、硬件方面的新技术而作某种变化；⑦分层后每一层应仅与其相邻的上下层有接口；⑧根据不同的通信服务需要可以在同一层内进一步建立若干子层；⑨允许对子层进行旁路。38网络体系结构的特点

①以功能作为划分层次的基础。②第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。③第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。④仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。391.4.2OSI模型1．OSI参考模型的描述OSI模型是一种将异构系统互连的分层结构。该模型共有七层，由低到高分别是：物理层（PhysicalLayer）数据链路层（DataLinkLayer）网络层（NetworkLayer）传输层（TransportLayer）会话层（SessionLayer）表示层（PresentationLayer）应用层（ApplicationLayer）40412.OSI参考模型的特征（1）提供了控制互连系统交互规则的标准框架。（2）定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述。（3）不同系统上的相同层的实体称为同等层实体。（4）同等层实体之间通信由该层的协议管理。（5）相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务。（6）所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。（7）直接的数据传送仅在最低层实现。（8）每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。423.OSI参考模型各层的功能（1）物理层（PhysicalLayer）物理层位于OSI参考模型的最底层，是整个OSI参考模型的基础。该层规定了通信设备的机械的、电气的、功能的和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。43（2）数据链路层（DataLinkLayer）

数据链路层在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。该层的作用概括如下：①在网络层实体间提供传送数据的功能和过程。②提供数据链路的流控。③检测和校正物理链路产生的差错。④保证报文以帧为单位在链路上可靠传送。44（3）网络层（NetworkLayer）网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息——源站点和目的站点地址的网络地址。网络层的功能概括如下：①控制报文分组传送系统的操作，即路由选择、拥挤控制、网络互连等功能，它的特性对高层是透明的。②根据传输层的要求来选择服务质量。③向传输层报告未恢复的差错。④确定主机和通信子网的接口方式。45（4）传输层（TransportLayer）传输层为上层提供端到端（最终用户到最终用户）的透明的、可靠的数据传输服务。所谓透明的传输是指在通信过程中传输层对上层屏蔽了通信传输系统的具体细节。概括如下：①提供建立、维护和拆除传送连接的功能。②选择网络提供的最合适的服务。③在系统之间提供可靠的透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流控制。④实现主机－主机间的连接，传输单位为报文。46（5）会话层（SessionLayer）会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。概括如下：①提供两个进程之间建立、维护和结束会话连接的功能。②提供交互会话的管理功能，有三种数据流方向的控制模式，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。47（6）表示层（PresentationLayer）表示层主要解决信息的语法表示问题，它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法，即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。48（7）应用层（ApplicationLayer）应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口，应用层协议的代表有：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。49OSI

与

TCP/IP体系结构应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构应用层网络接口层网际层IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等)运输层(TCP

或

UDP)TCP/IP的体系结构无连接分组交付服务运输服务(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP

的三个服务层次第3章计算机局域网络技术及应用

51【本章目标】计算机局域网是常见的且容易实现的通信网络。本章首先介绍局域网的定义和特点，然后介绍局域网的体系结构、常见的介质存取控制技术，以太网技术及其性能分析与应用，重点是以太网和高速以太网技术

52【本章内容】1计算机局域网络概述：特点，分类，IEEE802局域网络标准及协议2局域网介质存取控制技术：以太网的介质存取控制方法，令牌环访问原理，令牌总线访问原理3以太网技术：以太网的特征，帧格式，以太网卡4高速以太网技术：快速以太网，交换式以太网，千兆以太网，万兆以太网5计算机局域网络性能分析6计算机局域网技术的应用

重点：CSMA/CD533.1计算机局域网络概述

3.1.1计算机局域网络的特点3.1.2计算机局域网络分类3.1.3IEEE802局域网络标准及协议543.1.1计算机局域网络的定义局域地区网络（LocalAreaNetworks，简记为LAN）。在下列方面LAN与其它类型的数据网络不同，通信常被限制在中等规模的地理区域内，例如一座办公楼、一个仓库或一所学校，能够依靠具有较高数据率的物理信道，并且这种信道具有始终一致的低误码率”。553.1.1计算机局域网络的特点①由于网络的地理范围不大，通信介质费用所占的比重不大。常用的通信物理介质有双绞线、同轴电缆及光纤等；②信道具有较宽的通信频带，数据传输速率较高；③有高度互连的特性和扩充的灵活性；④网络中不一定需要中央主机结点，而只需向用户提供分散有效的数据处理及计算功能即可；⑤信道中电文传送控制的方法与机构比较简单可靠；⑥当网络中某一站发生故障时不会影响整个系统的运行；⑦实现网络系统的费用不多，通常属于一个事业/企业单位所有，而不属于公用服务业；⑧建网周期短，见效快，成本低，社会效益大。563.1.2计算机局域网络分类（1）按网络拓扑结构分类。总线型局域网星型局域网树型局域网环型局域网（2）按局域网通信介质类型分类。有线局域网:双绞线网、光纤网、同轴电缆网无线局域网：无线局域网、微波网573.1.2计算机局域网络分类（3）按介质访问控制方式分类。共享介质局域网交换局域网虚拟局域网VLAN（4）按传输的信号方式分类。基带网：基带网传送数字信号，信号占用整个频道，但传输范围较小。宽带网：传输模拟信号，同一信道上可传输多路信号，它的传输范围较大。在局域网中基带网使用的比较多。583.1.3IEEE802局域网络标准及协议图2-1IEEE802体系结构与OSI体系结构的对应关系59图2-2IEEE802部分标准之间的关系603.2.1介质存取控制技术概述3.2.2以太网的介质存取控制方法3.2.3令牌环访问原理3.2.4令牌总线访问原理3.2.5三种介质存取控制技术的比较3.2局域网介质存取控制技术613.2.1介质存取控制技术概述MAC协议:规定了MAC子层所提供的介质存取控制方法所采用的技术。局域网的MAC子层采用的是异步控制技术。在异步控制方式中，工作站可以随便的接入，网络可以根据工作站的请求分配带宽，可以分为循环、预约、竞争三种方式。621．循环方式在循环方式中，每个工作站轮流得到发送权限，所有的站点按照一定的顺序传递发送权限。发送权限顺序的控制可以是集中式的，也可以是分布式的。如轮询（Polling）是循环式集中控制方式，令牌总线（TokenBus）是循环式分布控制方式。循环方式优点在于重负载时候效率高，而负载不高的时候效率低。632．预约方式预约方式是按信道的时间划分为若干时间段，若工作站要发送数据，则必须提前预约所需要占用的时间段。预约方式适用于那种需要长时间连续传输数据的通信方式，如语音通话和长文件的传输。643．竞争方式

在竞争方式中，每个工作站通过竞争获取发送权限。这种竞争是无序的，适用于分布式控制。总线结构中CSMA/CD协议就是采用的竞争控制方式。竞争方式的优点在于在负载不高的情况下，效率高；当重负载时，导致冲突机会增大，网络性能就会急剧下降。653.2.2以太网的介质存取控制方法（1）以太网的典型结构最初的以太网是将许多计算机都连接到一根总线上。当初认为这样的连接方法既简单又可靠，因为总线上没有有源器件。这种局域网被叫做总线结构局部网络66（2）以太网提供的服务以太网提供的服务是不可靠的交付，即尽最大努力的交付。当目的站收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。差错的纠正由高层来决定。如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是当作一个新的数据帧来发送。67（3）为了通信的简便

以太网采取了两种重要的措施采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据。以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。这样做的理由是局域网信道的质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。

681.具有冲突检测的载波侦听多路存取方法CSMA/CDCSMA/CD表示CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection。多路存取：“多点接入”，许多计算机连接在一根总线上，通过该总线进行收发。“载波侦听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生冲突。具有“冲突检测”：如果有冲突发生，发送方可以检测到。69载波侦听多路存取方法访问原理：任何一个站需要发送数据时，首先侦听一下目前有无另一个站正在发送，即介质上有无信号传输。如果侦听的结果是总线空闲，则该站可以立即发送一帧数据；如果侦听结果是总线上有数据传送，则就一直侦听下去，等到发现总线上无信号传输时，该站就立即发送一帧数据。这种方式也叫1-坚持CSMA。70思考题1：同时侦听到总线空闲时，会发生什么？思考题2：这个可能发生的现象由谁来检测较好？71冲突检测“冲突检测”就是计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。当几个站同时在总线上发送数据时，总线上的信号电压摆动值将会增大（互相叠加）。当一个站检测到的信号电压摆动值超过一定的门限值时，就认为总线上至少有两个站同时在发送数据，表明产生了碰撞。所谓“冲突”就是发生了碰撞。因此“冲突检测”也称为“碰撞检测”。72检测到冲突后在发生冲突时，总线上传输的信号产生了严重的失真，无法从中恢复出有用的信息来。每一个正在发送数据的站，一旦发现总线上出现了冲突，就要立即停止发送，并且也通知其他站停止接收，免得继续浪费网络资源，然后等待一段随机时间后再次发送。73进行冲突检测的时间：争用期最先发送数据帧的站，在发送数据帧后至多经过时间2

（端到端往返时延）就可知道发送的数据帧是否遭受了碰撞。以太网的端到端往返时延2

称为争用期，或碰撞窗口。经过争用期这段时间还没有检测到碰撞，才能肯定这次发送不会发生碰撞。74争用期的长度以太网取51.2

s为争用期的长度。对于10Mb/s以太网，在争用期内可发送512bit，即64字节。以太网在发送数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。75重要特性使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信（半双工通信）。每个站在发送数据之后的一小段时间内，存在着遭遇碰撞的可能性。这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率。76最短有效帧长如果发生冲突，就一定是在发送的前64字节之内。由于一检测到冲突就立即中止发送，这时已经发送出去的数据一定小于64字节。以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突而异常中止的无效帧。7778二进制指数退避算法(truncatedbinaryexponentialtype)发生碰撞的站在停止发送数据后，要推迟（退避）一个随机时间才能再发送数据。二进制指数退避算法过程如下：1.将冲突发生后的时间划分为长度为2

的时隙2.发生第一次冲突后，各个站点等待0或1个时隙在开始重传3.发生第二次冲突后，各个站点随机地选择等待0，1，2或3个时隙在开始重传4.第i次冲突后，在0至2的i次方减一间随机地选择一个等待的时隙数，在开始重传5.10次冲突后，选择等待的时隙数固定在0至1023（2的10次方减一）间6.16次冲突后，发送失败，即丢弃该帧，并向高层报告。79CSMA/CD的规则：1)若媒体空闲，传输；否则，转第2步。2)若媒体忙，一直监听直到信道空闲然后立即传输。3)若在传输中监听到冲突，发出一个短小的人为干扰(jamming)信号（32比特）让所有的站点都知道发生了冲突并停止传输。4)发完人为干扰信号，等待一段随机的时间(用二进制指数类型退避算法确定)，再次试图传输（从第1步开始重复）。802.各种不同的CSMA技术

在CSMA技术中，若载波侦听后，发现总线忙，根据以后处理方法的不同又可分为三种不同的CSMA技术。②非坚持CSMA（Non-PersistentCSMA）若总线忙，则不再侦听，隔一定时间间隔后再侦听。若总线空闲，则立即发送。隔一定时间间隔再侦听的这个时间间隔，是依一定的概率分布决定的。③P坚持CSMA（P-PersistentCSMA）若总线忙，继续侦听，但当发现总线空闲时，并不总是发送数据，为减少冲突，以概率P发送数据，以概率（1-P）延迟一个单位时间，再侦听。①1坚持CSMA（1-PersistentCSMA）若总线忙，继续侦听，直到发现总线空闲时，立即发送数据；若有冲突，回退一个随机时间间隔，重新侦听。CSMA/CD技术采用的就是1坚持CSMA技术。81非坚持CSMA延迟较长。P坚持CSMA理论上比较好。1坚持CSMA采用了冲突检测技术，冲突浪费的时间并不多；又由于1坚持CSMA采用了二进制指数退避时间的算法，二个原来冲突的站下次几乎不可能再冲突。因此，CSMA/CD中采用1坚持CSMA技术。CSMA/CD称为总线争用介质控制技术，是最普通也较为成熟的技术。为什么CSMA/CD中采用1坚持CSMA技术？823.2.3令牌环访问原理图2-6令牌环的基本结构83————令牌无数据发送时84数据发送过程示例假设环上有4个站点A、B、C、D，若站点A要发送数据到C85使用一个称之为“令牌”的控制标志，当无信息在环上传送时，令牌处于“空闲”状态，它沿环从一个工作站到另一个工作站不停地进行传递。当某一工作站准备发送信息时，就必须等待，直到检测并捕获到经过该站的空闲令牌为止，然后，将令牌的控制标志从“空闲”状态改变为“忙”状态，并发送出一帧信息。其他的工作站随时检测经过本站的帧，当发送的帧目的地址与本站地址相符时，就接收该帧，待复制完毕再转发此帧，直到该帧沿环一周返回发送站，并收到接收站指向发送站的肯定应签信息时，才将发送的帧信息进行清除，并使令牌标志又处于“空闲”状态，继续插入环中。当另一个新的工作站需要发送数据时，按前述过程，检测到令牌，修改状态，把信息装配成帧，进行新一轮的发送。86令牌环的特点

①在轻负载情况下，效率很低；而在重负载情况下环路中令牌以循环方式工作，因而效率高，访问权力平均。②空闲令牌的特定模式作控制用，不能出现在用户数据中，用户数据采用如遇到连续五个“1”就插入“0”的办法实现透明。③环路必须是足够长，以便能够保存令牌，如果某些工作站被旁路，则它们的延迟需要人为补充。873.2.4令牌总线访问原理

图2-8总线结构中的令牌传送883.2.5三种介质存取控制技术的比较与确定型介质访问控制方法比较，CSMA/CD方法有以下几个特点：①CSMA/CD介质访问控制方法算法简单，易于实现。②CSMA/CD是一种用户访问总线时间不确定的随机竞争总线的方法，适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不严格的应用环境。③CSMA/CD在网络通信负荷较低时表现出较好的吞吐率与延迟特性。但是，当网络通信负荷增大时，由于冲突增多，网络吞吐率下降、传输延迟增加。因此，CSMA/CD方法一般用于通信负荷较轻的应用环境中。89与随机型介质访问控制方法比较，采用确定型介质访问控制方法令牌总线、令牌环有以下几个特点：①令牌总线、令牌环网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的环境。如生产过程控制领域。②令牌总线、令牌环在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的环境。③令牌总线、令牌环的不足之处在于它们需要复杂的环维护功能，实现较困难。90相同：采用令牌实现循环式分布控制介质的存取。网中结点两次获得令牌之间的最大时间间隔是确定的，因而适用于对数据传输实时性要求较高的环境。如生产过程控制领域。在网络通信负荷较重时表现出很好的吞吐率与较低的传输延迟，因而适用于通信负荷较重的环境。都需要维护令牌，保证只有一个令牌。不同：令牌环网是基于物理环路的，物理电路的可靠性影响大。令牌总线是基于逻辑环路的，环路的建立和维护更复杂。令牌总线、令牌环的相同点与区别913.3计算机局域网络接口3.3.1网络接口单元3.3.2常用网卡介绍923.3.1网络接口单元网络接口单元是指网络中的各种设备怎样通过接口单元与通信网络相连接，即网络中各种工作站怎样和传输介质相连接。图2-9网络接口单元（NIU）的位置93铜缆或铜线连接到以太网

的示意图主机箱主机箱主机箱双绞线集线器BNCT型接头收发器电缆网卡插入式分接头MAUMDI保护外层外导体屏蔽层内导体收发器DB-15连接器BNC连接器插口RJ-45插头94NIU的功能是①从用户设备接收数据；②缓冲数据，直到能对介质进行存取；③用带有地址信息的包形成发送数据；④对介质上的包进行地址识别；⑤把发送到该地址的包缓冲到NIU内部；⑥把数据从NIU传送到入网设备。95以太网卡的功能数据的封装与解封发送时将上一层交下来的数据加上首部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。链路管理主要是CSMA/CD协议的实现。编码与译码即曼彻斯特编码与译码。963.3.2常用网卡介绍图2-10以太网卡外形9798图2-12IBMtokenring的连接方式99图2-14ARCnet网卡的基本连接1003.4高速以太网技术3.4.1快速以太网3.4.2交换式以太网3.4.3千兆以太网3.4.4万兆以太网1013.4.1快速以太网以太网一般具有以下特征：①共享介质。②广播传输。③CSMA/CD。④以太网MAC地址与帧格式。102各字段含义如下：①前导：由7个字节的“10101010”比特串组成，该字段的曼彻斯特编码会产生10MHz的方波，使发送方与接收方同步；②开始标志：由1个字节的“10101011”比特串组成，标志着一个帧的开始；③长度：由2个字节组成，标明数据字段的字节数；④填充字段：IEEE802.3规定有效帧从目的地址开始，到校验和字段的最短长度为64字节。当数据字段的长度小于46字节时，由填充字段填充。数据和填充两个字段长度和是46~1500字节。⑤校验和：由4个字节组成，一般采用循环冗余校验（CRC-32）。以太网的帧格式1033.4.2交换式以太网图2-16100BaseT以太网示例104100Base-T以太网的特点可在全双工方式下工作而无冲突发生。因此，不使用CSMA/CD协议。MAC帧格式仍然是802.3标准规定的。保持最短帧长不变，但将一个网段的最大电缆长度减小到100m。采用自动协商协议，兼容10BASE-T。105三种不同的物理层标准100BASE-TX使用2对UTP5类线或屏蔽双绞线，STP。(4B/5B/NRZ，MLT3)

100BASE-FX使用2对光纤。(4B/5B,NRZI)

100BASE-T4使用4对UTP3类线或5类线。(8B/6T,NRZ)新：100BASE-T2使用2对UTP3类线或5类线。(PAM5)106快速以太网现在用的快速以太网，符合的标准是100BASE-T。100BASE-VG或100VG-Anylan也属于快速以太网，但没有得到广泛应用。1073.4.3千兆以太网（吉比特以太网）108

吉比特以太网的特点允许在1Gb/s下全双工和半双工两种方式工作。使用802.3协议规定的帧格式。在半双工方式下使用CSMA/CD协议，新增“载波延伸”

“分组突发”。（注：全双工方式不需要使用CSMA/CD协议）。与10BASE-T和100BASE-T技术向后兼容。109吉比特以太网的物理层1000BASE-X基于光纤通道的物理层：1000BASE-SXSX表示短波长。275/550m1000BASE-LXLX表示长波长。275/550/5000m1000BASE-CXCX表示铜线，25m1000BASE-T使用4对5类线UTP,100m1103.4.4万兆以太网

(10

吉比特以太网)10吉比特以太网与10Mb/s，100Mb/s和1Gb/s以太网的帧格式完全相同。10吉比特以太网还保留了802.3标准规定的以太网最小和最大帧长，便于升级。10吉比特以太网不再使用铜线而只使用光纤作为传输媒体。10吉比特以太网只工作在全双工方式，因此没有争用问题，也不使用CSMA/CD协议。1113.4.4万兆以太网①10GBase-CX4。这是短距离铜缆方案。用于InfiniBand中的4x连接器和CX4电缆，最大长度15m。②10GBase-SR。用于短距离多模光纤，根据线缆类型能达到26～82m，使用新型2GHz多模光纤时，能超过300m。③10GBase-LX4。使用波分复用，支持多模光纤。能达到240～300m的传输距离，当使用单模光纤时，能超过10km。④10GBase-LR和10GBase-ER。通过单模光纤分别支持10km和40km的传输距离。⑤10GBase-SW、10GBase-LW和10GBase-EW。用于广域网、同步光纤网或SDH设备。物理层分别对应10GBase-SR，10GBase-LR和10GBase-ER，因此使用光纤支持距离也一致。⑥10GBase-T。使用非屏蔽双绞线。112端到端的以太网传输10吉比特以太网的出现，以太网的工作范围已经从局域网（校园网、企业网）扩大到城域网和广域网，从而实现了端到端的以太网传输。这种工作方式的好处是：成熟的技术互操作性很好在广域网中使用以太网时价格便宜。统一的帧格式简化了操作和管理。

113以太网从10Mb/s到

10Gb/s的演进以太网从10Mb/s到10Gb/s的演进证明了以太网是：可扩展的（从10Mb/s到10Gb/s）。灵活的（多种传输媒体、全/半双工、共享/交换）。易于安装。稳健性好。1143.5计算机局域网络性能分析3.5.1基本概念3.5.2以太网性能分析3.5.3令牌环网和令牌总线网性能分析3.5.4局域网络性能的比较115主要性能指标

信道吞吐率（S）：描述的是在单位时间内被成功传送的信息量，可以是每秒多少个报文或多少个报文组。信道利用率（）：描述的是信道传输信息的有效时间与信道总可利用时间之比。在这里它通常不包括报头开销、传输冲突等各种形式的开销。延迟时间（D）：又称传输延迟或时延，描述的是分组从源站开始产生直至最后被成功地传送到目的站所需要的时间。116图2-18网络延迟时间构成它由四个部分构成。排队延迟描述从分组产生，在发送的队列中等待，直到到达队列最前端所需要的时间;分组虽然到达队列的最前头，通常并不能立刻服务，而必须等待信道空闲，这段时间即访问延迟，一般与访问信道的协议有关；发送延时用来描述发送整个分组所需的时间，它与接口的操作速度和数据速率大小密切相关；信号在信道上传输，还存在一个传播延迟，这是因为信号从源站传到目的站还要一定的传播时间。117．LAN性能评价方法①测量法:

测量法是对实际计算机网络系统本身进行观测，收集各种事件的统计资料，再加以分析以评价网络性能。②分析法:

将实际系统化为数学模型，然后求出分析表达式，并求解用以表示系统性能。作为一种数学工具，排队论起到了重要作用，而且收到了很好的效果。③模拟法:

模拟法最终还是通过计算机程序实现，并得到一些结果。然后，通过对所得到的结果来分析网络的性能118第4章计算机广域网及应用119【本章目标】一般来说，公用的计算机通信网络采用的是计算机广域网技术。本章首先介绍计算机广域网的概念，网络拓扑结构设计以及计算机广域网中的通信技术，然后介绍实现计算机广域网通信的常用的标准和通信系统，包括X.25、DDN、帧中继、ATM等。120【本章要点】1计算机广域网概念2网络拓扑结构及其设计，本地接入网设计，干线网设计3数据交换技术：电路交换技术，报文交换技术，分组交换技术4计算机网络中流量控制及路径选择5X.25网络系统，中国公用分组交换数据网CHINAPAC6DDN数字数据网络系统7帧中继网络技术8ATM网络技术

1214.1计算机广域网概述广域网（WideAreaNetwork，简称WAN）是应用远程通信设施，为用户提供对远程用户之间快速信息交换的系统。也就是说，广域网是一种用远程通信设施将相距较远的独立的计算机连接起来组成的复合系统。122广域网的特点（与局域网相比）作用范围广通信介质非专用通信方式多样通信管理复杂通信效率较低服务范围广网络性能侧重于信息的传输投资大。局域网投资少，不需要很高的运行费用123广域网的特点总结（与局域网相比）广域网的基本特征是范围大。一般采用公用通信设施，需支付通信费用。124通信设施由于广域网的作用范围大，计算机网络发展初期采用了当时已有的覆盖面大的电话网和模拟专线完成通信。随着网络技术、通信技术和网络应用的发展，远程通信设施也得到了很大的发展，并且在继续发展中。以下是目前应用于广域网的几种远程通信设施。125通信设施公用电话网PSTN模拟专线X.25公用分组交换网数字数据网DDN帧中继甚小天线终端VSAT综合业务数字网（ISDN）IP网126通信设施上述远程通信设施本身就是通信网络，可以传送数据，除非行业专用，都向社会公众开放。在这些通信网络的基础上组建计算机广域网，简化了广域网的建设。目前，广域网的建设一般采用ATM网和ＤＤＮ网及帧中继、IP网。1274.2网络拓扑结构及其设计4.2.1

网络拓扑设计的基本概念

4.2.2

本地接入网的拓扑设计

4.2.3

干线网的设计

1284.5.1

网络拓扑设计的基本概念

给定用户终端的位置，给定吞吐量、时延和可靠性要求，设计网络的结构，进行流量和容量分配，使费用最小。设全网共有N个节点；则有N(N-1)/2个可能的点到点传输链路，这些链路的每一种组合都是一种网络结构。故总的结构数为：

2N（N-1）/2129

步骤结构设计容量分配满足要求？结束结构微调N130网络的一般结构干线网本地接入网干线网集中器用户点干线网一般为分布式结构，本地接入网一般为星形和总线形。131拓扑设计的一般方法（1）干线网设计：

·根据可靠性要求设计连接结构。

·根据时延和吞吐量要求分配各线路容量。（2）本地接入网

·集中器选址

·用户点分配

·终端布局

（3）具体方法：优化决策问题

·建立数学模型。

·理论分析或计算机模拟求最佳解。1324.2.2本地接入网设计

由于不同的集中器选址方案对应于不同的用户点分配方案故其步骤如下：

设有m个可供集中器选择的地址，加IMP共m＋1个，可供选择的方案共有

2m(m+1)/2

按照选址个数逐步增加或逐步减少的顺序，依次计算集中器个数相等时的最小费用，并将后一次算得的费用与前一次比较，若小于前一次则继续算；否则，前一次的方案为最佳方案。133012……mm+1

显然这必须掌握在固定集中器位置情况下进行用户点分配使费用最小的方法。1344.5.3干线网设计

1、设计过程

（1）根据可靠性设计结构;

（2）根据时延和吞吐量要求按费用最小准则，分配业务流量和链路容量;

（3）计算时延和吞吐量，若不满足要求则重新开始，若满足要求则

（4）计算费用

（5）扰动优化.

1352、结构设计

·边连通度

·节点连通度

边连通度为2，节点连通度为1的网络136

3、容量计算：

F＝f（Ci，λi，r，T）

F：总费用；Ci：链路i的容量；λi：链路i的业务量；r：总业务吞吐量；T：网络平均时延。

求F对Ci的偏导数并令为0即可得到容量分配结果。也可以采用按比例等方法分配容量。4、根据第3步得到的容量，计算时延和吞吐量，若不满足要求则重新开始，若满足要求则计算网络建设的费用

5、扰动优化，以期得到更优的结构。1374.3数据交换技术4.3.1电路交换技术4.3.2报文交换技术4.3.3分组交换技术4.3.4几种交换方式的比较1384.3数据交换技术这是网络通信的特点之一。数据交换技术是指在任意拓扑结构的通信网络中，通过网络节点的某种转换方式实现任意两个或多个节点之间数据传输的技术。目前常用的数据交换技术有电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和其它一些高速的数据交换技术。1394.3.1电路交换技术140电路交换举例A和B通话经过四个交换机通话在A到B的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA141电路交换举例C和D通话只经过一个本地交换机通话在C到D的连接上进行((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA1424.3.2报文交换技术其传输方式为“存储——转发”方式。存储转发原理如图1-30所示。图1-30存储转发原理图143数据数据数据报文分组交换的原理每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组

1分组

2分组

3请注意：现在左边是“前面”144分组交换的原理分组交换网以“分组”作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3145分组交换的原理接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

3收到的数据146分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组H2向H6

发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机1474.3.3分组交换技术1．数据报分组交换技术

数据报分组交换（DatagramSwitching）是一种面向无连接的分组交换，当发送端发送报文时，先将报文拆成若干分组，每个分组携带地址信息和分组序号，选择不同的路径传输到目的结点。

1484.3.3分组交换技术2．虚电路分组交换技术虚电路分组交换（VirtualCircuitSwitching）是一种面向连接的分组交换，在发送分组前，发送方与接收方预先要建立逻辑连接，即建立一条虚电路，每个结点不必为分组作路由选择，所有分组都沿虚电路传输。149几个重要概念虚电路数据报虚电路分组交换技术数据报分组交换技术分组交换技术报文交换技术电路交换技术150三种交换过程的对比P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放1514.3.4几种交换方式的比较方式特性电路交换报文交换数据包分组交换虚电路分组交换传输通路性质物理逻辑逻辑逻辑通路的可用性专用共享共享共享数据传输单元报文报文分组分组通路建立要求呼叫建立不要求建立不要求建立要求呼叫建立通路的维持通信期间维持不维持不维持通信期间维持节点存储不要求存储一个报文存储一个分组存储一个分组节点时延几乎无时延报文存储转发时延分组存储转发时延分组存储转发时延过荷适应性有呼叫阻塞增加报文时延增加分组时延有呼叫阻塞增加分组时延链路带宽利用固定带宽占用动态使用动态使用动态使用1524.4计算机网络中流量控制及路径择4.4.1计算机网络中流量控制技术4.4.2计算机网络中路径选择方法153拥塞：当网络某部分或整个网络中的报文量超过一定值时，引起通过能力下降和时延增大的现象。这是网络通信特有的一种现象。拥塞控制的目的主要是提高网络的吞吐率，即单位时间传输的报文量。流量控制是指通信收发双方的通信速率和处理能力的匹配，使得接收方能够来得及处理接收到的数据。

4.4.1计算机网络中流量控制技术1544.4.1计算机网络中流量控制技术计算机网络流量控制就是要限制网络

各个部分的通信量，计算机网络中流量控制作用分散在网络的各级，如图1-31所示。

155各级拥塞控制的目的与主要方法1．链路级：防止两个结点之间存储—转发缓冲区的拥塞。（1）当缓冲区或队列占用达到一定限度时便停止接收报文；（2）对经过链路数不同的报文预留不同的缓冲区，对于接近目的地的报文预留越大的缓冲区；

（3）在每一结点对每一虚电路设置一个缓冲区的限定值。

2．网络端—端之间：防止网络出口处缓冲区超限

（1）滑动窗口控制（2）窗口末给ACK（3）SNA窗口控制3．网络入口级：限制进入网络的外来报文（1）许可证方式（2）输入缓冲区限制方式（3）采用阻塞报文4．传输级：防止主机接收缓冲区的拥塞，向网络发送过多1564.4.2计算机网络中路径选择方法这是网络通信的特点之一路径选择方法(路由算法)的目的，找到一条从源到目的地的一条“最好”路径。而“最好”路径常常是指具有最小花费的路径。给定一个代表该网络的图，找到从源到目的地的最小花费路径，通常称为最短路径。157网络图的最短路径算法也称Dijkstra算法，基本思路：前向搜索符号定义：N＝网络中所有节点的集合S＝源节点M＝已由算法归并的节点的集合L（i,j）＝节点i与j之间链路的权值；若两个节点间没有直接连接则为∞C（n）＝算法求得的当前从S到n的最少花费路由的花费158Dijkstra算法算法步骤1.初始化M={S}C(n)=L(S,n)forn

S2.从不在M中的相邻节点中找出一个具有和节点S的最少花费路由的节点，并且把该节点规约进M中。可以表示如下：寻找w

M，使得C(w)=MinC(j)把w加入到M中(j

w)。3.更新最少花费路径C(n)=min[C(n),C(n)+L(w,n)]对所有n

M。如果后一项为最小值，则从S到n的路径变为从S到w的路径再加上从w到n的链路。4.重复步骤2和3，直到M=N。整个过程中的每一次循环都得出了当前从源节点到各中间节点的路径及路径花费，而在M中的中间节点到源节点的最佳路由已经确定，直至M扩大到所有节点。159Dijkstra算法ABCDEFGHAB(2,A)C(

,-)D(

,-)E(

,-)F(

,-)G(6,A)H(

,-)2732232246AB(2,A)C(9,B)D((

,1)E(4,B)F(6,E)G(5,E)AB(2,A)C(9,B)G(5,E)H(8,F)AB(2,A)C(9,B)D(

,-)E(4,B)F(6,E)G(5,E)H(9,G)AC(9,B)D(

,-)E(4,B)F(

,-)G(6,A)HH(

,-)B(2,A)E(4,B)F(6,E)(a)(b)(c)(d)(e)(f)1604.4.2计算机网络中路径选择方法1．确定式路径选择（静态路由选择）（1）泛送式（2）固定式（3）概率分配方式（4）基于流量的路由选择2．适应式路径选择（动态路由选择）（1）集中式（2）孤立式（3）混合式（4）分布式分类：161泛送式泛送式路径选择方法:一个结点收到一个报文后，随即向相邻的其他结点转发出去，直至到目的结点。由于每个结点都是向周围的结点发送，故名泛送式，网中会有许多多余的报文在传送，也叫扩散法。为了防止报文在网中迂回传送，常常给报文中加一个寿命计数器，开始时令其等于网络最远距离（路径）中链路数，报文在传送中每到达一个结点计数器减1，当计数器为零时，报文即停止继续传送。泛送式路径选择方法简单，但因报文重复量大，只用于网络负载很小或可靠性要求很高的情况。这种方式的另一个特点是报文从源结点到达目的结点所需的时间短。泛送式可被用来分发信息、判断可达性、找到最短路径162固定式路由选择固定式路由选择：每一结点有一路径表(路由表)，路径表由某种算法（例如最短路径算法）求得，确定后在运行中不再变。表格的每一项记录着为了到达某个目的节点而选择的下一节点或链路，而不是记录到该目的节点的所有中间节点。报文到达一个结点后，根据目的地址查表，即可确定应采取哪条出线转发报文。优点：简单，适合于在一个负载稳定、拓扑变化不大的网络中运行。固定路由方法是一种使用较多的简单方法。缺点：灵活性较差，无法对网络的拥塞和故障作出反应。163概率分配方式

也称随机路由选择算法，当分组到达节点后，随意选择一条输出线路进行转发。概率分配方式是每条出线被采用的概率事先按一定算法加以确定，这一概率分配在运行中也是固定的，概率分配方式可获得较小的平均路径时延。

概率数的分配考虑到了网络的拓扑与容量，但是还是有随机性的，而且可能分组会一直在网络中传递，从而无法到达目的地。由于随机路由算法实际选择的路由不一定是最佳路由，因此增加了不必要的负载，而且分组传输延迟也不可预料，所以这种方法很少使用。

164基于流量的路由选择基于流量的路由选择算法（flow-basedrouting）就是一种既考虑拓扑结构又兼顾负载的静态路由算法。其基本思路是：对某一给定的线路，如果已知负载量与平均流量，那么可以根据排队论的知识计算出该线路上的平均分组延迟。由所有的线路平均延迟，可直接计算出流量的加权平均值，从而得到整个网络的平均分组延迟。这样找出网络最小平均延迟就可以实现最优路由选择。

线路上的平均分组延迟T=1/(μC-λ)其中１／μ是以比特为单位的报文分组平均长度；C是以该链路的容量，单位是比特/秒；λ是平均流量，单位是分组/秒。

165孤立路由选择孤立式是将路径确定权交给各结点，由各结点自己决定的方式。例如：结点收到报文后，看哪个出线的等待排队最短，就将报文交哪个出线发送。或者采用当前等待队长与固定式路径表相结合的方式，当队长不超过一定值时按固定式路径表，否则按队长；或者采取队长与一个权重系数之和为最小作为选择条件。总之，这种方式是只就本结点感受到的负载变化来确定报文路径，不与其他结点交换运行状态信息。

166集中路由选择集中式路由选择：网络中有一个路径控制中心，网络中各结点的运行情况（队长、近期报文传送量、相邻的结点）定期送往控制中心，由控制中心根据全网络当前的实际情况计算出各结点的路径选择方案，送往各个结点，修改各结点的路径表。这种方式的缺点是控制中心出现故障时影响到全网工作，靠近控制中心的链路上的控制报文量很大，在远离控制中心的结点上路径表的修改缓慢。

167分布式路由选择分布式路由选择：将路径选择权分散于各结点，但又不像孤立式只根据本结点的情况，而是考虑到其它结点的情况来修改路径表。为了修改路径表，各结点之间需要定期传送运行状态的信息。分布式路由选择根据来自于相邻节点的信息，其依据是每个节点知道到所有邻居的花费。分布式路由选择算法得到了广泛的使用，具体分：距离向量路由选择算法链路状态路由选择算法168分布路由选择距离向量路由算法：每个节点都知道直接连接的链路花费（距离），根据从相邻节点了解到的到目的地的路径花费来计算。思路依据：由K至D的最短路径T（K，D）min=由K经K的所有邻结点J至D的最短路径MinT（K，D，J）而T（K，D，J）=T（J，D）min+L（K，J）其中：T（K，D，J）为由K经结点J而至D的最短路径T（x,y）min为由x至y的最短路径；L（x，y）为由x至y的链路距离

这是递归、分布式的路由计算方法169链路状态路由链路状态路由每个节点了解全局网络的拓扑和链路花费。每个节点最初知道相邻链路的负载情况，并且扩散给网络中的所有节点每个节点都了解整个网络的拓扑信息，从而按照Dijkstra算法计算出到每个目的地的最短路由链路状态路由收敛更快，更加稳定，更加复杂170确定式路径选择与动态路由选择比较确定式路径选择特点：不根据实际测量的或估计的网络当前通信量和拓扑结构来作路由选择，路由选择是按照某种固定的规则、使用初始静态信息来进行的，故又称为静态路由、非自适应（non-adaptive）路由。应用特点：路由很少变化，由网管人员人工配置常用于规模很小的网络。但有一个节点故障时没法自动发现和调整路由，需要人工干预171动态路由特点：路由器之间交换路由信息，根据它所了解到的网络信息计算最佳路由，以设法适应网络流量、拓扑的变化。现代计算机网络更多地使用动态路由方式。尽管动态方式有很多的优点，在设计时必须考虑到：路由选择算法非常复杂，故可能增加网络节点的处理负担。大多数情况下，动态方式会使用别的节点来的状态信息来进行路由选择，因此会增加网络中的负载。一个动态方式算法有时会因反应太快而引起振荡，或者反应太慢而起不到作用。1723.层次路由、策略路由和自治系统层次路由选择，即将整个网络分成若干个区域，各个区域内的节点只考虑本区域内的路由，而区域之间的路由选择由各个区域中某几个节点（通常称为边界路由器）负责完成。在实际实施路由选择时，往往还需要从策略上进行考虑，即所谓策略路由，有时更多地称为基于策略（policies-based）的路由。1734.5X.25网络系统4.5.1X.25网络概述4.5.2X.25通信协议4.5.3中国公用分组交换数据网

CHINAPAC1744.5.1X.25网络概述X.25建议：“工作在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备DTE和数据电路端接设备DCE之间的接口。”X.25是CCITT的一个建议，符合X.25建议的接口称为X.25接口，以X.25接口接入的数据通信网络称为X.25网。X.25标准分物理层、数据链路层和分组层3个协议，分别相应于ISO/OSI参考模型的低3层。

175X.25网的构成X.25网的基本结构如图4.1所示。通常采用两级结构，根据业务流量、流向和地区设立一级和二级交换中心。

分组交换网由分组交换机、网络管理中心、远程集中器与分组拆装设备、分组终端和传输线路等基本设备组成。

176177

①分组交换机。其作用是转接、传送接入本节点的各类计算机、终端和链路间的信息。②网管中心（NMC）。其作用使全网有效、协调地运行，更好地发挥网络性能，同时为网络管理者及用户提供友好与方便的服务。③分组终端。接入分组交换网的数据通信终端设备，具有X.25协议接口。④分组装拆设备（PAD）。把非分组终端的简单接口规程与X.25协议相互转换。⑤远程集中器（RCU）。对用户终端进行远程集中。

178X.25建议是X.25网的主要协议，它规定DTE与DCE之间的接口，在本地DTE和远程DTE之间提供了一个全双工的、同步的透明信道，使得本地DTE无须知道远程DTE的详尽特性即可通信。

DTE代表数据终端设备，是指接入网络的设备，这些设备可以是终端、前台设备、

主机、PC、执行PAD功能的交换机或集中器。DCE是指DTE所连接的入口或交换节点，可以是调制解调器、线路耦合器以及其它设备。

通信各层之间的信息关系如下图示：

4.5.2X.25通信协议179X.25的层次关系180

X.25第一层

CCITT的X.21建议规定了在公用数据网上为同步工作的DTE与DCE之间的通用接口。一般的接口特性包括以下几方面：机械性接口;电气性接口;功能性接口;过程性接口。

4.5.2X.25通信协议1814.5.2X.25通信协议

X.25的第二层

本层也称为帧层，与点对点数据链路控制规程相对应。X.25的第二层选用了HDLC中的异步平衡方式，简称LAPB。规程要素与HDLC相同，帧格式符合HDLC要求，帧中某些字段的内容体现了X.25的特色。

182用户数据以信息帧在DTE和DCE之间传送，分组作为信息帧中的信息字段，X.25的帧格式如图所示地址只有两个值（DTE:A:3\DCE:B:1）:DCE发送地址为A的命令，接收地址为A的响应；DTE发送地址为B的命令，接收地址为B的响应控制字段可以有16位

FCS计算可以考虑标志字段

多链路规程

4.5.2X.25通信协议FAC分组数据FCSF1834.5.2X.25通信协议

X.25第三层

X.25第三层也叫分组层，这一层是X.25的核心，它规定了分组层DTE／DCE接口即如何与对方DTE相连的DCE进行分组通信。包括虚电路业务规程、分组格式、任选的用户补充业务的协商、流量控制及差错恢复等内容。

184虚电路

在X.25网中，两个DTE之间传输数据的一个联结叫做虚电路。

X.25第三层185虚电路逻辑电路两个DTE之间端到端的连接DTE与DCE之间的局部实体两个DTE可以使用不同逻辑电路只有一条虚电路能够被指定到逻辑电路上虚电路是建立后才存在，但永久虚电路固定存在逻辑电路总是存在的，或是被分配到虚电路上或处于准备状态类似于先进先出排队类似于一个I/O口虚电路与逻辑电路的比较186X.25的层次关系187网络地址

网络地址（DNA）用来区别DTE接入网络的线路，同时也区别了DTE

。

标准：X.121编号制度的建议

示例：046030112345678用户补充业务

X.25网将虚电路有关的通信参数作为用户补充业务由用户自己选择。例如：扩展的帧序列编号

X.25第三层188分组的格式

每个分组至少包含3个八位组，分组的一般格式如下图所示：

X.25第三层当6、5比特为1、0时是模8，当6、5比特为0、1时是模128。

D位称确认位，用于指明是否需要端－端传输确认，当D=1时，需要。当D=0时，由本地DCE确认。Q位称限定符位，用于区分该数据分组是网络控制信息还是用户的数据。

189每个分组的尺寸可以是：16、32、64、128、256、512、1024、2048字节。缺省的数据分组长度为128个字节

X.25第三层190X.25第三层分组层通信过程分组层通信过程分为呼叫建立、数据传送和呼叫拆除三个阶段（参见下图）。191呼叫过程示意图

192流量控制规程

分组层的流量指网络或DTE能够发送或接收的信息量，为保证发端发送不超过收端对数据的处理能力，DTE或DCE均起着重要的流量控制作用。

X.25第三层1934.5.3中国公用分组交换数据网CHINAPAC拓扑结构

CHINAPAC由国家骨干网和各省（区、市）的省内网组成。骨干网直接覆盖所有省会城市，省内网覆盖到有业务需求的所有城市（地、市、县）和发达乡镇，其中包括城市内的本地网。

1944.5.3中国公用分组交换数据网CHINAPAC性能

CHINAPAC采用先进的设备，设备性能稳定、处理能力强、扩充灵活、维护方便。1954.5.3中国公用分组交换数据网CHINAPAC入网方式

用户计算机进入CHINAPAC的方式可分为X.25／SDLC同步专线进网、X.28异步专线进网，进网专线又可分为模拟专线和数字专线。另外，也常用拨号方式入网，这实际上是通过电话网进入CHINAPAC。

1964.6