计算机网络技术新版

第1章概述北京邮电大学网络教育学院本章学习的主要内容：1.1网络接入1.2网络命令1.3Internet1.4计算机网络概述1.5网络协议概述1.6参考模型1.7标准化组织北京邮电大学网络教育学院1.1网络接入·1.1.1局域网接入·1.1.2ADSLModem接入北京邮电大学网络教育学院1.1网络接入网络接入的方法有多种，常见的有两种，一种是局域网接入，另外一种是通过ADSLModem接入，本节将介绍这两种接入方法所使用的硬件和配置过程。北京邮电大学网络教育学院1.1.1局域网接入局域网接入使用的主要设备是网卡，和其它的计算机外设一样，网卡接口也有多种类型。台式计算机现在使用最多的是PCI接口的网卡网卡通过网线和其它的网络设备连接。图1-1PCI网卡北京邮电大学网络教育学院1.1.2ADSLModem接入ADSL是现在常用的家庭上网技术。ADSL上网使用的主要设备是ADSL调制解调器（ADSLModem）和ADSL分离器。图1-5ADSL连接北京邮电大学网络教育学院1.2

网络命令·1.2.1ipconfig命令·1.2.2ping命令·1.2.3arp命令·1.2.4nslookup命令·1.2.5netstat命令·1.2.6tracert命令北京邮电大学网络教育学院1.2网络命令在计算机接入网络以后，可以通过一些命令来查看网络连接的信息。这些信息可以帮助诊断网络故障，还可以对计算机的网络连接进行分析，判断一些异常访问，防止计算机被他人非法侵入。本节简要介绍几个常用命令的使用方法。北京邮电大学网络教育学院1.2.1ipconfig命令ipconfig命令用于显示当前的网络配置信息ipconfig命令的常用选项有以下几个：（1）ipconfig（2）ipconfig/all（3）ipconfig/release和ipconfig/renew北京邮电大学网络教育学院1.2.2ping命令ping命令是个使用频率极高的网络命令，用于确定本地主机是否能与另一台主机正确交换（发送与接收）数据。根据返回的信息，可以推断网络配置是否正确，运行是否正常。需要注意的是：

成功地与另一台主机进行一次或两次数据报交换，并不能说明网络配置就是正确的，必须执行大量的本地主机与远程主机的数据交换，才能判断网络配置的正确性。北京邮电大学网络教育学院1.2.3arp命令arp命令可以用来管理本地计算机arp高速缓存中的内容，包括查看、删除和设定。arp常用命令选项有以下几个：（1）arp–a或arp–g（2）arp–a

IP地址（3）arp-s后跟IP地址和物理地址（4）arp–d

IP北京邮电大学网络教育学院1.2.4nslookup命令nslookup命令是一个监测网络中DNS服务器能否正确进行域名解析的命令行工具。如上网的时候，在浏览器地址栏输入却不能正常访问，检查网络没有发现问题，那很可能是DNS服务出现了问题。北京邮电大学网络教育学院1.2.5netstat命令netstat命令一般用于检查本机各端口的网络连接情况。netstat命令常用选项有以下几个：（1）netstat–s：按照各个协议分别显示其统计数据。（2）netstat–e：显示关于以太网的统计数据。（3）netstat–r：显示关于路由表的信息。（4）netstat–a：显示一个所有的有效连接信息列表。（5）netstat–n：显示所有已建立的有效连接。北京邮电大学网络教育学院1.2.6tracert命令tracert命令用来检测故障的位置，虽然该命令不能确定出具体问题，但用它能检查到网络中出现问题的地方。tracert命令的使用很简单，只需要在tracert后面跟一个IP地址或域名即可。北京邮电大学网络教育学院1.3Internet·1.3.1Internet历史·1.3.2Internet在中国的发展北京邮电大学网络教育学院1.3.1Internet历史1969年，美国国防部高级研究计划管理局（AdvancedResearchProjectsAgency，ARPA）开始建立一个命名为APPANET的网络。1972年，APPANET在首届计算机通信国际会议上第一次与公众见面，成为现代计算机网络诞生的标志。1982年，APPANET和MILNET等几个计算机网络合并，成为Internet的早期骨干网。与此同时，局域网和广域网等技术的产生和应用对Internet的进一步发展起了重要的作用。1995年，Internet开始大规模应用在商业领域。Internet已成为目前规模最大的国际性计算机网络。北京邮电大学网络教育学院1.3.2Internet在中国的发展1987年至1993年是Internet在中国的起步阶段，国内的科技工作者开始接触Internet资源。目前经国家批准，国内可直接连接Internet的网络有4个，即中国科学技术网络（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、中国公用计算机Internet（CHINANET）、中国金桥信息网（CHINAGBN）。北京邮电大学网络教育学院1.4计算机网络概述·1.4.1计算机网络组成·1.4.2计算机网络功能·1.4.3计算机网络分类北京邮电大学网络教育学院什么是计算机网络？将多台具有独立功能的计算机通过通信系统连接起来，实现相互通信和资源共享，这就是计算机网络。北京邮电大学网络教育学院1.4.1计算机网络组成典型的计算机网络由计算机系统、数据通信系统、网络软件及协议三大部分组成。1.计算机系统：网络的基本模块，为网络内的其它计算机提供共享资源；2.数据通信系统：连接网络基本模块的桥梁，它提供各种连接技术和信息交换技术；3.网络软件：网络的组织者和管理者，在网络协议的支持下，为网络用户提供各种服务。北京邮电大学网络教育学院1．计算机系统计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理和输出，并提供各种网络资源。根据计算机系统在网络中的用途，可以分为主计算机和终端两类。主计算机又称主机，负责数据处理和网络控制，并构成网络的主要资源。终端是网络中数量大、分布广的设备，是用户进行网络操作、实现人机对话的工具。北京邮电大学网络教育学院2．数据通信系统数据通信系统主要由通信控制处理机、传输介质和网络连接设备等组成。通信控制处理机负责主机与网络的信息传输控制，它的主要功能是：线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换以及数据帧的装配与拆装等。传输介质是传输数据信号的物理通道，将网络中各种设备连接起来。网络互连设备负责实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互连、数据信号的变换以及路由选择等功能。北京邮电大学网络教育学院3．网络软件和网络协议网络软件一方面授权用户对网络资源的访问，帮助用户方便、安全地使用网络；另一方面管理和调度网络资源，提供网络通信和用户所需的各种网络服务。网络协议是计算机之间和网络之间通信共同遵守的标准。北京邮电大学网络教育学院1.4.2计算机网络功能（1）数据通信（2）资源共享（3）分布式处理（4）提高计算机的可靠性北京邮电大学网络教育学院1.4.2计算机网络功能为了简化计算机网络的分析与设计，便于网络的硬件和软件配置，按照计算机网络的功能，将其分为资源子网和通信子网两大部分。如图1-23所示。图1-23通信子网和资源子网的划分北京邮电大学网络教育学院1.4.3计算机网络分类1．按网络的拓扑结构划分2．按照地理覆盖范围划分北京邮电大学网络教育学院1．按网络的拓扑结构划分

图1-24网络拓扑结构图北京邮电大学网络教育学院2．按照地理覆盖范围划分局域网（LocalAreaNetwork，LAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）广域网（WideAreaNetwork，WAN）互联网（Internet）北京邮电大学网络教育学院1.5

网络协议概述·1.5.1协议层次结构·1.5.2面向连接的服务和无连接服务·1.5.3服务原语北京邮电大学网络教育学院1.5.1协议层次结构图1-25协议的层次结构北京邮电大学网络教育学院1.5.1协议层次结构在网络协议中，接口是实体对外的唯一窗口，所有的服务必须通过接口完成。所以，网络协议中，接口设计成为非常重要的内容。接口必须稳定。在分层设计协议的时候，层之间需要交换的数据也应该尽可能的少，这样才能有比较高的通信效率。网络通信中，并不是所有层的实体每次都参与。北京邮电大学网络教育学院1.5.1协议层次结构通过分层设计协议，就可以把设计完整的网络这种难以处理的大问题，划分成设计几个较小的且易于处理的问题，即分别设计各层。图1-26支持5层虚拟通信的例子北京邮电大学网络教育学院1.5.2面向连接的服务和无连接服务在网络通信中下层向上层提供的服务分为面向连接的服务和无连接服务。面向连接的服务，如字面意思，在使用的时候，先建立连接，然后才发送数据，完成以后还要释放连接。无连接服务就不像面向连接的服务那么麻烦，需要发送数据时，就直接发出去。面向连接的服务和无连接服务在实际使用的时候，需要根据具体的情况进行选择。北京邮电大学网络教育学院1.5.3服务原语服务通常用一组原语来说明。所谓原语，其实就是操作，是关于服务是描述，通过这些原语向实体提供服务或者发送消息。北京邮电大学网络教育学院1.5.3服务原语原语含义监听等待外部连接连接和对方建立连接接收等待对方的消息发送发送自己的消息断开终止连接表1-1面向连接的原语图1-27面向连接的数据发送北京邮电大学网络教育学院1.5.3服务原语原语分为4类，如表1-2所示。原语含义请求实体要求服务做某件事指示实体收到消息，被告知发生某事件响应实体表示对某事件的反应确认实体收到所请求的答复北京邮电大学网络教育学院1.5.3服务原语服务和协议经常被混淆，而它们确实是完全不同的。服务是各层向上层提供的原语，也就是本层能完成的操作，但不会有如何完成这些操作的信息。服务最终表现的形式，就是层之间的接口。协议则是对等实体之间通信的格式、规则等的规定。实体用协议实现服务，这样把服务和协议就完全分开。带来的最大好处是在服务没有改变的情况下，实体可以灵活地改变它们的协议。北京邮电大学网络教育学院1.5.3服务原语如图1-28所示为服务与协议的关系，服务是层间接口，协议是实体间发送和接收数据的规定。图1-28服务与协议的关系北京邮电大学网络教育学院1.6

参考模型·1.6.1OSI参考模型·1.6.2TCP/IP参考模型·1.6.3TCP/IP和OSI参考模型的比较北京邮电大学网络教育学院1.6.1OSI参考模型OSI参考模型的全称是开放系统互连参考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI/RM），是由国际标准化组织（InternationalStandardOrganization，ISO）提出的一个网络系统互连模型。OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与世界上任何地方、遵循同一标准的其它任何系统进行通信。北京邮电大学网络教育学院1.6.1OSI参考模型这个模型本身并不是网络体系结构的全部内容，只是定义了每一层的功能，但没有具体的协议。OSI模型共有7层，如图1-29所示。北京邮电大学网络教育学院1.6.1OSI参考模型OSI模型分层原则如下：（1）根据不同层次的抽象分层；（2）每一层应当实现一个定义明确的功能；（3）每一层功能的选择应当有助于制定网络协议的国际标准；（4）各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量；（5）层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中；但层数也不能太多，否则体系结构会过于庞大。北京邮电大学网络教育学院1．物理层物理层（physicallayer）是OSI模型的最低层，它建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特流传输。物理层是OSI中唯一涉及通信介质的一层。物理层协议定义了硬件接口的一系列标准。北京邮电大学网络教育学院2．数据链路层数据链路层（datalinklayer）的主要任务是加强物理层传输原始比特的功能，使之对网络层显现为一条无差错链路。数据链路连接的建立与释放数据链路数据单元的构成数据链路连接的分裂定界与同步顺序和流量控制差错的检测与恢复北京邮电大学网络教育学院3．网络层网络层（networklayer）关系到子网的运行控制，关键问题之一是确定分组从源端到目的端如何选择路由。网络层负责维护路由表，并确定哪一条路由是最快捷的，以及何时使用替代路由。网络层的另一重要功能是传输和流量控制，在子网中同时出现过多的分组时，负责提供有效的流量控制服务以控制网络连接上传输的分组，以免发生信息“堵塞”或“拥挤”现象。北京邮电大学网络教育学院4．传输层传输层（transportlayer）的基本功能是从会话层接收数据，在必要时把它们划分成较小的单元传递给网络层，并确保到达对方的各段信息准确无误。而且，这些任务都必须高效率地完成。通常情况下，会话层每请求建立一个传输连接，传输层就为其创建一个独立的网络连接。传输层是在网络层的基础上再增添一层软件，使之能屏蔽掉各类通信子网的差异，向用户进程提供一个能满足其要求的服务。传输层是真正的从源到目的“端到端”的层。北京邮电大学网络教育学院5．会话层会话层（sessionlayer）允许不同机器上的用户之间建立会话关系，即正式的连接。会话层服务之一是管理对话，它允许信息同时双向传输，或任意时刻只能单向传输。另一种会话服务是同步。北京邮电大学网络教育学院6．表示层表示层（presentationlayer）完成某些特定的功能，由于这些功能常被请求，因此人们希望找到通用的解决办法，而不是要让每个用户单独来实现。表示层服务的典型例子是数据编码。北京邮电大学网络教育学院7．应用层应用层（applicationlayer）包含大量人们普遍需要的协议。应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。北京邮电大学网络教育学院1.6.2TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型是美国国防部高级研究计划局计算机网和其后继Internet使用的参考模型。TCP/IP参考模型分为4个层次：应用层、传输层、互联网层和主机到网络层。如图1-30所示。北京邮电大学网络教育学院1．主机至网络层实际上TCP/IP参考模型没有真正描述这一层的实现，只是要求能够提供给其上层即Internet层一个访问接口，以便在其上传递IP分组。由于这一层未被定义，所以其具体的实现方法将随着网络类型的不同而不同。北京邮电大学网络教育学院2．Internet层Internet层又称IP层，是整个TCP/IP的核心。它的功能是把分组发往目标网络或主机。同时，为了尽快地发送分组，可能需要沿不同的路径同时进行分组传递。Internet层定义了分组格式和协议，即IP（InternetProtocol）。Internet层除了需要完成路由的功能外，也可以完成将不同类型的网络（异构网）互连的任务。除此之外，网络互连层还需要完成拥塞控制的功能。北京邮电大学网络教育学院3．传输层在TCP/IP模型中，传输层的功能是使源端主机和目标端主机上的对等实体可以进行会话。在传输层定义了两种服务质量不同的协议，

即：传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）

用户数据报协议（UserDatagramProtocol，UDP）北京邮电大学网络教育学院4．应用层TCP/IP模型没有OSI参考模型中的会话层和表示层，应用层需要完成这两层中的工作。应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。图1-31所示的TCP/IP模型中的协议和网络说明了具体的协议及其层次结构。图1-31TCP/IP模型中的协议和网络北京邮电大学网络教育学院1.6.3TCP/IP和OSI参考模型的比较1．两种模型的比较2．OSI模型的缺陷3．TCP/IP模型的缺陷北京邮电大学网络教育学院1．两种模型的比较

OSI参考模型出现在协议之前。因此，它的设计更注重体系结构，但对于协议却考虑得不够充分。而TCP/IP模型是先有协议，模型是对协议的描述，所以TCP/IP模型不适用于其它网络。分层模型存在差别。OSI模型有3个主要明确概念：服务、接口、协议。而TCP/IP参考模型最初没有明确区分这三者。TCP/IP模型一开始就考虑通用连接，而OSI模型考虑的是由国家运行并使用OSI协议的连接。通信方式。北京邮电大学网络教育学院2．OSI模型的缺陷

OSI模型及其相关的服务定义和协议都及其复杂。某些功能重复出现。某些特性无法找到与之对应的特定层。模型的制定主持者是通信方面的，由于通信工作方式与计算机和软件的不同，导致某些功能无法在Internet上使用。北京邮电大学网络教育学院3．TCP/IP模型的缺陷没有明显的区分服务、接口和协议的概念。TCP/IP模型完全不是通用的，只适合描述TCP/IP模型。主机网络层在分层协议中根本不是通常意义上的层。TCP/IP模型不区分物理层和数据链路层。这两层的功能是完全不同的。技术上的缺陷是致命的。北京邮电大学网络教育学院1.7

标准化组织·1.7.1ISO·1.7.2IRTF和IETF·1.7.3IEEE·1.7.4ITU北京邮电大学网络教育学院1.7.1ISO1947年2月23日正式成立，总部设在瑞士的日内瓦。国际标准化组织的英文全称是InternationalOrganizationforStandardization现在ISO已经成为世界上最大的标准制定和发布组织北京邮电大学网络教育学院1.7.2IRTF和IETFInternetArchitectureBoard（IAB）组织除了自身的委员会之外，它主要包含两个主要团体：InternetResearchTaskForce（IRTF），和InternetEngineeringTaskForce（IETF）。IRTF主要致力于短期和中期的难题；而IETF则着重处理单一的特别事件，其下又分出许多不同题目的成员与工作小组，各自从事不同的研究项目，研发出网际网路的标准与规格。始于1986年的IETF是推动Internet标准规范制定的最主要的组织。北京邮电大学网络教育学院1.7.3IEEE美国电气与电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers，IEEE）于1963年由美国电气工程师学会（AIEE）和美国无线电工程师学会（RE）合并而成，是美国规模最大的专业学会。IEEE的标准制定内容有：电气与电子设备、试验方法、元器件、符号、定义以及测试方法等。802标准北京邮电大学网络教育学院1.7.4ITU国际电信联盟（InternationalTelegraphUnion，ITU）是世界各国政府的电信主管部门之间协调电信事务方面的一个国际组织，成立于1865年5月17日。北京邮电大学网络教育学院习题与思考北京邮电大学网络教育学院习题与思考1．网络命令中，Ipconfig/all能获取哪些配置信息？能进行什么操作？2．arp命令能显示哪些信息？能进行什么操作？3．计算机网络的功能有哪些？4．按照计算机网络的功能，计算机网络如何划分？其主要功能是什么？5．按地理覆盖范围，计算机网络分为哪些类型？6．下层实体提供的服务有两种类型，分别是什么？有什么不同？7．简述OSI参考模型各层的主要功能。8．比较TCP/IP参考模型和OSI参考模型的异同。北京邮电大学网络教育学院第2章物理层北京邮电大学网络教育学院本章学习的主要内容：2.1数据发送和接收2.2物理层介质特性2.3中继器的工作原理2.4集线器的工作原理2.5拨号上网2.6ADSL上网北京邮电大学网络教育学院2.1数据通信基础2.1.1数据表示和传输2.1.2模拟通信和数字通信2.1.3多路复用2.1.4交换技术北京邮电大学网络教育学院2.1

数据通信基础通过计算机网络可以获取各种信息，这些信息在网络上的表现形式是数据。信息的获取，实质就是获取数据，也就是数据通信，它是计算机网络的基础。北京邮电大学网络教育学院2.1.1数据表示和传输模拟信号是指信号的变化是连续的，中间不会有间断。如图2-1(a)所示。数字信号是指信号的变化过程是间断的，通常情况下是等间隔的，也就是每隔一个固定时间信号发生改变。如图2-1(b)所示，图中的高电平表示数据“1”，低电平表示“0”。图2-1模拟信号和数字信号北京邮电大学网络教育学院2.1.1数据表示和传输基带传输与宽带传输的比较基带传输宽带传输传输数字信号传输模拟信号（需用调制解调器）占用整个频段可采用频分复用双向传输单向传输总线型结构总线型或树型结构几km范围几十km范围北京邮电大学网络教育学院2.1.1数据表示和传输基带漂移基带传输过程中，数字信号被直接发送到传输介质上，由于介质本身的特性和干扰信号，接收端收到的信号会衰减和变形。接收端的滤波器上装有交流耦合，只有直流才允许通过，这样就不能维持电压等级，造成脉冲下垂，如图2-2所示。图2-2基线漂移示例北京邮电大学网络教育学院2.1.1数据表示和传输编码时钟同步在发送端有一个时钟，信号是根据时钟周期性的改变，接收端必须能够和发送端的时钟同步，否则采样获得的数据就会错误。图2-3曼彻斯特编码北京邮电大学网络教育学院2.1.2模拟通信和数字通信模拟通信系统普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信，其通信模型如图2-4所示。图2-4模拟通信系统北京邮电大学网络教育学院2.1.2模拟通信和数字通信信源：发生原始模拟信号。调制器：用发送的消息对载波的某个参数进行调制的设备。信道：用来传输信号的介质或通路，可以是双绞线、同轴电缆、光缆、微波以及卫星链路等。噪声源：在进行信号传输的时候，可能产生的各种干扰，如脉冲噪声和随机噪声。解调器：实现上述过程逆变换的设备。北京邮电大学网络教育学院2.1.2模拟通信和数字通信模拟信号系统模拟通信系统通常由信源、调制器、信道、解调器、信宿以及噪声源组成。信道带宽：信道所能传输的信号的最高频率与最低频率之差。信号带宽：信号所占据的频率范围。信道的最大传输速率：数据传输速率都有最大值，单位是bit/s，即比特每秒。信道的吞吐量：而把信道在单位时间内成功传输的信息量称为，单位也是bit/s。信道利用率：信道的吞吐量和最大数据传输速率之比。北京邮电大学网络教育学院2.1.2模拟通信和数字通信数字通信系统计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信，其通信模型如图2-5所示。图2-5数字通信系统北京邮电大学网络教育学院2.1.2模拟通信和数字通信数字通信系统的主要特点如下：（1）抗干扰能力强（2）可实现高质量的远距离通信（3）能适应各种通信业务（4）能实现高保密通信（5）通信设备的集成化和微型化北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用在同一介质上，同时传输多个有限带宽信号的方法，称为多路复用（Multiplexing）。（1）频分多路复用（2）波分多路复用（3）时分多路复用北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用频分多路复用利用频率变换或调制的方法，将若干路信号搬移到频谱的不同位置，相邻两路的频谱之间留有一定的频率间隔，这样排列起来的信号就形成了一个频分多路复用信号。北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用频分多路复用图2-6频分多路复用北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用波分多路复用在光纤信道上使用的频分多路复用的一个变种就是波分多路复用（Wave-lengthDivisionMultiplexing，WDM）。北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用波分多路复用图2-6波分多路复用北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用时分多路复用对于数字通信系统，主干网的复用都采用时分多路复用技术。北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用以电话系统为例说明时分多路复用的工作原理对于带宽为4kHz的电话信号，每秒采样8000次就可以完全不失真地恢复出话音信号，这种技术被称为脉冲编码调制（PulseCodeModulation，PCM）。图2-8数字电话系统采用周期北京邮电大学网络教育学院2.1.3多路复用时分多路复用允许多个T1线路复用到更高级的线路上，更高速下线路多路复用的T1流如图2-9所示。图2-9更高速下线路多路复用的T1流北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术数据交换技术（1）电路交换（2）报文交换（3）分组交换。北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术电路交换图2-10电路交换北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术电路交换的优缺点优点：传输延迟小，唯一的延迟是物理信号的传播延迟；一旦线路建立，便不会发生冲突。缺点：建立物理线路所需的时间比较长。北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术报文交换（messageswitching）又称为包交换。报文交换不事先建立物理电路，当发送方有数据要发送时，它将把要发送的数据当做一个整体交给中间交换设备，中间交换设备先将报文存储起来，然后选择一条合适的空闲输出线将数据转发给下一个交换设备，如此循环，直至将数据发送到目的节点。电报系统使用的是报文交换技术。在报文交换中，一般不限制报文的大小，这就要求各个中间节点必须使用磁盘等外设来缓存较大的数据块。北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术分组交换（packetswitching）技术是报文交换技术的改进。分组交换的过程如图2-11所示。分组交换比报文交换优越：在具有多个分组的报文中，中间交换机在接收第二个分组之前，就可以转发已经接收到的第一个分组，即各个分组可以同时在各个结点对之间传送，这样减少了传输延迟，提高了网络的吞吐量。图2-11分组交换北京邮电大学网络教育学院2.1.4交换技术电路交换和分组交换对比电路交换分组交换呼叫建立需要不需要专用物理路径是不是每个分组同样路由是不是分组按顺序到达是不是一个交换机故障造成交换失败是不是所用带宽固定动态出现拥塞时间连接建立阶段每个分组可能浪费带宽是不是存储转发不是是透明传输是不是计费方式时间流量北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层1．物理层功能2．物理层接口特性3．物理层介质北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层1．物理层功能（1）为数据端设备提供传送数据的通道（2）在数据通道上传输数据北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层根据设备的功能，把它们分成两类DTE和DCE。数据终端设备（DataTerminalEquipment，DTE）是具有一定的数据处理能力以及发送和接收数据能力的设备。数据电路端接设备（DataCircuit-terminatingEquipment，DCE）。DCE的作用就是在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码的功能，并且负责建立、保持和释放数据链路的连接。北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层2．物理层接口特性物理层接口协议实际上是DTE和DCE或其他通信设备之间的一组约定，主要解决网络节点与物理信道如何连接的问题，协议包括了4个方面：（1）机械特性（2）电气特性（3）功能特性（4）规程特性北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层3．物理层介质物理层介质包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等。在计算机网络中应用的物理电缆主要有同轴电缆、双绞线和光纤，而无线信道则主要是自由空间。这两种介质通常称之为“导向媒体”和“非导向媒体”两类。北京邮电大学网络教育学院2.2OSI的物理层物理层的一些重要标准ISO2110：称为“数据通信-25芯DTE/DCE接口连接器和插针分配”。它与EIA（美国电子工业会）的RS-232-C基本兼容。ISO2593：称为“数据通信-34芯DTE/DCE接口连接器和插针分配”。ISO4092：称为“数据通信-37芯DTE/DEC接口连接器和插针分配”，与EIA的RS-449兼容。CCITTV.24：称为“数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备之间的接口电路定义表”，其功能与EIA的RS-232-C及RS-449兼容。北京邮电大学网络教育学院2.3

传输介质2.3.1双绞线2.3.2同轴电缆2.3.3光纤2.3.4无线北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线双绞线可以用来传输模拟信号和数字信号。铜线的直径和距离决定了它的带宽。在几km的范围，传输速率可达几Mbit/s。网络中使用的双绞线根据其性能分成多个等级，现在常用的是5类非屏蔽双绞线。以前还有3类、4类等，以后会有6类、7类，或者更高。等级越高表示带宽也越大。图2-12所示说明了它们的不同之处。图2-12分组交换北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线在网络中使用的双绞线，需要在两端接插头或者插座，才能和别的设备连接，图2-13所示是实际使用的产品外观。图2-13双绞线和RJ－45插头和插座北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线网络设备中的插座（如网卡上的插座），也需要定义出发送和接收引脚的排列，这些都是物理层标准定义的，如图2-14所示图2-14中的Tx+和Tx-是发送数据的一对引脚，Rx+和Rx-是一对接收引脚。网卡的T连接集线器的R，网卡的R连接集线器的T，收发需要相互对应。图2-14网卡和集线器上的插座引脚定义北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线在标准EIA/TIA-568中规定了两种网线的连接标准，即EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B，这两种标准的连接方法如图2-15所示.图2-15中上方的折线表示这两根针脚连接的是一对双绞线。图2-15EIA/TIA-568标准线序北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线T568A规定的连接方法1—白–绿（就是白色的外层上有些绿色，表示和绿色的是一对线）；2—绿色；3—白–橙（就是白色的外层上有些橙色，表示和橙色的是一对线）；4—蓝色；5—白–蓝（就是白色的外层上有些蓝色，表示和蓝色的是一对线）；6—橙色；7—白–棕（就是白色的外层上有些棕色，表示和棕色的是一对线）；8—棕色。北京邮电大学网络教育学院2.3.1双绞线T568B规定的连接方法1—白–橙；2—橙色；3—白–绿；4—蓝色；5—白–蓝；6—绿色；7—白–棕；8—棕色。北京邮电大学网络教育学院2.3.2同轴电缆同轴电缆用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制选的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆，其结构如图2-16所示。图2-16同轴电缆结构北京邮电大学网络教育学院2.3.2同轴电缆同轴电缆分为有多种类型，宽带同轴电缆和基带同轴电缆。有线电视用的是宽带同轴电缆，可以同时传输不同频率的多路模拟信号，特性阻抗为75

，带宽为300～450MHz，传输距离为100km，需要放大器支持。基带同轴电缆只用于一个信道，特性阻抗为50

，用于数字传输，是计算机网络曾经普遍使用的一种传输介质。北京邮电大学网络教育学院2.3.2同轴电缆基带同轴电缆分为两种，细缆和粗缆。细缆粗缆阻抗50

50

直径传输速率10Mbit/s10Mbit/s单段距离中继数44网段数量55站点最远距离2

每个干线最大节点数30100特点价格低安装方便抗干扰能力强距离短可靠性差价格稍高安装方便抗干扰能力强距离中等可靠性好表2-3

细缆和粗缆的比较北京邮电大学网络教育学院2.3.3光纤光纤传输系统主要由三部分组成：光源（又称光发送机），传输介质和检测器（又称光接收机），如图2-17所示。图2-17光纤通信系统的基本构成北京邮电大学网络教育学院2.3.3光纤光纤由石英制成，跟玻璃成分一样，只是纯度极高，透明性极好。光纤的结构和同轴电缆相似，如图2-18所示。图2-18光纤结构北京邮电大学网络教育学院2.3.3光纤根据光纤传输数据模式的不同，分为多模光纤和单模光纤两种。多模光纤：光在光纤中有多条不同角度入射的光线在一条光纤中同时传播，这种光纤直径较粗。单模光纤：光在光纤中的传播没有反射，而沿直线传播。这种光纤的直径非常细，使光线沿直线向前传播。图2-19两种光纤传输示意图北京邮电大学网络教育学院2.3.3光纤单模光纤和多模光纤的特性差别很大，在企业中基本都使用多模光纤。表2-4所示说明了它们的差别。表2-4

两种光纤性能比较单模光纤多模光纤距离长短数据传输速率高低光源激光发光二极管信号衰减小大端接较难容易造价高低北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线无线传输介质通过自由空间传输，不需要架设或铺埋电缆或光纤。虽然使用的是自由空间，但它也有几种不同的传输方式：无线电传输、微波传输、地球卫星通信、激光传输和红外线传输等几种。北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线1．无线电短波传输无线电和光波一样都是电磁波，是电场和磁场相互叠加而形成的。无线电波很容易产生，也可以传输很长的距离，具有较强的穿透能力，所以无线电波被广泛应用于通信领域。在无线电传输中，短波通信应用最广，它的波长为10～100m（频率为3～30MHz）。短波通信也存在一些不足，主要是无法抵御窃听和各种有意的干扰。北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线2．地面微波传输微波的频率范围为300MHz～300GHz，在这个范围内，它在空中主要沿直线传播，可经电离反射到很远的地方。微波通信如图2-20所示。图2-20微波通信北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线地面微波接力通信的主要优点：（1）容量大（2）质量高（3）投资小微波接力通信的缺点：（1）容易失真（2）易受环境因素影响（3）安全性差（4）维护难度大北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线3．卫星通信图2-21卫星通信北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线卫星通信的主要优点:（1）通信范围大：只要卫星发射的波束覆盖的范围均可进行通信。（2）不易受陆地灾害影响。（3）建设速度快，通信容量大，通信距离远。（4）易于实现广播和多址通信。（5）电路和话务量可灵活调整，且通信费用与通信距离无关。（6）同一信道可用于不同方向和不同区域。卫星通信的主要缺点:（1）信号到达有延迟。（2）10GHz以上频带受天气的影响。（3）天线受太阳噪声的影响。（4）安全保密性较差，造价高。北京邮电大学网络教育学院2.3.4无线4．激光传输大气激光通信系统主要由大气信道、光发送机、光接收机、光学天线（透镜或反射镜）、电发送机、电接收机、终端设备、电源等组成，有的还备有遥控、遥测等辅助设备。激光的频率单一，能量高度集中，波束非常细密，波长在微波到红外之间。北京邮电大学网络教育学院2.4物理层传输设备2.4.1中继器2.4.2集线器北京邮电大学网络教育学院2.4.1中继器中继器是连接网络线路的一种装置，用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器是最简单的网络互连设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。“5-4-3规则”:指网络总长度不得超过5个区段，4台网络延长设备，且5个区段中只有3个区段可接网络设备。即：一个网段最多只能分5个子网段，使用4个中继器，最多只能有3个子网段连接PC，其他两个用来延长距离，不能连接PC。现在，已经很难见到中继器，中继器已被其他的设备取代。北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器集线器一般会有多个端口，也就是RJ-45插座。还可能会有光纤口或者同轴电缆接口，但这种接口，现在基本上很少在集线器上出现。图2-22所示是一个很小的集线器。图2-22集线器的外观北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器1．集线器工作原理在集线器内部只有一条数据总线，数据的发送和接收共用这一条总线。当两个计算机同时发送数据时就会出现信号碰撞现象，集线器需要处理这种总线冲突。集线器属于纯硬件网络底层设备，采用广播方式发送。图2-23广播方式数据发送北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器1．集线器工作原理这种广播发送数据方式有以下方面不足：（1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，因为这些数据网络上的所有主机都能收到；（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上共享带宽，更加降低了数据传输速率；（3）集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，不能满足大型网络通信需求。北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器2．集线器之间的连接（1）堆叠方式堆叠方式是指将多台集线器的堆叠端口使用电缆连接起来，以实现单台集线器端口数的扩充，这种方式只能用在有堆叠端口的集线器上。一个可堆叠集线器中一般同时具有“UP”和“DOWN”堆叠端口，如图2-24所示。图2-24集线器堆叠口北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器2．集线器之间的连接（2）级联方式级联是另一种集线器端口扩展方式，这种方式通过集线器的普通或特定端口来进行连接。北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器①使用Uplink端口级联大多数集线器都有Uplink级联端口，如图2-27所示的就是一款带有Uplink端口的集线器。当使用集线器提供的专门用于上行连接的Uplink端口时，可利用直连线将该端口连接至其他集线器上除Uplink端口外的任意端口，如图2-28所示。图2-27集线器的级联口图2-28集线器级联口连接北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器②使用普通端口级联有些集线器使用一个普通端口兼作Uplink端口，并利用一个开关（MDI/MDI-X转换开关）在两种类型间进行切换，如图2-29所示。图2-29集线器的切换开关北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器集线器间除了可以使用级联端口级连外，还可以通过集线器的普通端口进行级联。不过，这时所用的连接双绞线是交叉线，如图2-30所示。图2-30集线器通过普通端口连接北京邮电大学网络教育学院2.4.2集线器集线器间的级联除了能够增加集线器的端口数量外，还有一个重要作用就是延伸局域网络的范围，同时也扩展了集线器的端口数量。如图2-31所示。图2-31扩展网络范围北京邮电大学网络教育学院2.5

拨号上网技术·2.5.1网络结构·2.5.2RS-232-C·2.5.3调制解调器北京邮电大学网络教育学院2.5.1网络结构图2-32拨号上网的网络结构北京邮电大学网络教育学院2.5.2RS-232-CRS-232-C标准（协议）的全称是EIA-RS-232-C标准。RS-232标准把连接设备分为DTE和DCE两种类型。DTE与DCE之间的接口有多条并行线，包括信号线和控制线。DCE将DTE传过来的数据，按比特顺序逐个发往传输线路，或者反过来，从传输线路收下来串行的比特流，然后再交给DTE。这个过程需要高度协调的工作，也需要堆DTE和DCE的接口进行标准化，它就是RS-232-C接口标准，属于物理层协议。北京邮电大学网络教育学院2.5.2RS-232-C1．RS-232-C的机械特性2．RS-232-C的电气特性3．RS-232-C的功能特性4．RS-232-C的过程特性北京邮电大学网络教育学院2.5.3调制解调器1．调制方式2．调制解调器分类3．工作模式北京邮电大学网络教育学院1．调制方式幅移键控法（Amplitude-ShiftKeying，ASK）简称调幅（AmplitudeModulation，AM）频移键控法（Frequency-ShiftKeying，FSK）简称调频（FrequencyModulation，FM）相移键控法（Phase-ShiftKeying，PSK）简称调相（PhaseModulation，PM）正交幅度调制（QuadratureAmplitudeModulation，QAM）北京邮电大学网络教育学院1．调制方式图2-37调制方式北京邮电大学网络教育学院2．调制解调器分类按通信设备对调制解调器进行分类，可将调制解调器分为拨号调制解调器和专线调制解调器。按数据传输方式进行分类，可将调制解调器分为同步调制解调器和异步调制解调器。按通信方式对调制解调器进行分类，可分为单工、半双工和全双工3种。按传输速率进行分类，可将调制解调器分为低速、中速和高速。按调制解调器支持的物理接口的不同，又可将其分为支持RS-232-C接口、RS-449接口、RS-530接口、V.35接口、X.21接口和USB接口等物理接口的调制解调器。北京邮电大学网络教育学院3．工作模式命令模式（commandmode）数据模式（datamode）北京邮电大学网络教育学院2.6ADSL技术·2.6.1网络结构·2.6.2ADSL信道北京邮电大学网络教育学院ADSL技术xDSL系列技术非对称数字用户线环路（AsymmetricalDigitalSubscriberLoop，ADSL）是xDSL家族成员中的一员，被欧美等发达国家誉为“现代信息高速公路上的快车”。ADSL因其下行速率高、频带宽、性能优等特点而深受广大用户的喜爱，成为一种全新的更快捷和高效的接入方式。北京邮电大学网络教育学院ADSL标准G.992.1是T1.413i2的国际版本G.992.2是前者的简化版本2002年7月ITU公布了ADSL的G.992.3和G.992.4新标准，即所谓ADSL2。2003年3月，ITU在第一代ADSL标准的基础上，又制订了G.992.5标准，就是ADSL2plus，也叫ADSL2+。北京邮电大学网络教育学院2.6.1网络结构使用ADSL技术组网的示意图如图2-38所示。图2-38ADSL网络北京邮电大学网络教育学院2.6.1网络结构在ADSL网络中，ADSL核心网络是已经存在的，主要解决的问题是使用现有的电话线，高速传送数据。在ADSL系统中，在电话系统之间增加了分离器，使电话线能传送更高频率的信号，在这些信号进入电话系统之前，使用分离器进行分离，这样就突破了电话系统的速率限制。北京邮电大学网络教育学院2.6.1网络结构ADSL的连接如图2-39所示。图2-39ADSL接入模型北京邮电大学网络教育学院2.6.2ADSL信道尽管电话线可有传送更高频率的信号，但并不是没有限制。图2-40所示说明电话线的速率和距离关系随着距离的增加传输速率会快速下降。图2-40电话线的速率和距离关系北京邮电大学网络教育学院2.6.2ADSL信道对于ADSL系统，使用的频率范围是从0kHz到1.1MHz，然后又把这个频率范围分为256个独立的信道，每个信道4

312.5Hz。图2-41ADSL信道复用北京邮电大学网络教育学院2.6.2ADSL信道“非对称”；ADSL相对于调制解调器来说，有了很多方面的提高，表2-6所示为ADSL和56K调制解调器的比较。北京邮电大学网络教育学院习题与思考北京邮电大学网络教育学院习题与思考1．简述基带传输和宽带传输的异同。2．简述数字通信系统的优点。3．简述OSI模型物理层的主要功能。4．简述光纤通信的基本组成。5．集线器之间的连接有哪些方式？它们有什么不同。6．比较ADSL上网和普通拨号上网的异同。7．按照EIA/TIA-568标准制作双绞线，并使用测试仪测试。8．使用ADSL进行网络连接，并配置和测试网络。北京邮电大学网络教育学院第3章数据链路层和局域网北京邮电大学网络教育学院本章学习的主要内容：3.1数据链路层3.2局域网3.3以太网3.4无线局域网3.5数据链路层协议北京邮电大学网络教育学院3.1

数据链路层3.1.1服务类型3.1.2帧的识别3.1.3差错控制3.1.4流量控制北京邮电大学网络教育学院3.1数据链路层数据链路层位于物理层和网络层之间。数据链路层得到网络层的数据后，会加上数据链路层的首部和尾部，打包成帧，进行传输。每个帧包括了首部、数据和尾部3部分，如图3-1所示。数据链路层的功能包括向网络层提供服务、帧的组装、差错控制和流量控制。北京邮电大学网络教育学院3.1.1服务类型为了在满足应用的情况下尽可能提高通信效率，数据链路层把向网络层提供的服务，分为下述3类：1．不确认的无连接服务2．确认的无连接服务3．确认的面向连接服务北京邮电大学网络教育学院1．不确认的无连接服务不确认的无连接服务发送帧的时候，不需要建立连接，发送完成后也不需要释放连接。如果发送出去的帧丢失，不会去尝试发现这种情况，更不会去纠错。这种服务适用于出错率很低的链路，帧的差错由更高层来处理。同时，这种服务还适用于实时的数据传输。不确认的无连接服务，实现起来简单，大多数的局域网的数据链路层使用的都是不确认的无连接服务。在点到点通信、广播通信和组播通信中，也使用这种服务。北京邮电大学网络教育学院2．确认的无连接服务确认的无连接服务增强了数据链路层的可靠性。这种服务发送帧的时候，仍然不需要建立连接，但是每次只发送一帧，等待接收方的确认，这样发送方就知道该帧是否正确到达。如果在指定时间内没有收到确认，会重新发送。这种服务适用于不可靠的链路，如各种无线系统中的链路。北京邮电大学网络教育学院3．确认的面向连接服务面向连接的服务是这3种服务中最复杂的，使用这种服务发送帧的时候，会经历3个阶段：第1个阶段是建立连接，帧的发送和接收方初始化各种变量和计数器，目的是记录哪些帧已经收到，哪些还没有；第2个阶段是帧的发送；第3个阶段，释放连接，把各种变量、缓冲区和其他资源全部释放掉。面向连接的服务对每个帧都进行编号，保证每个帧都能被正确接收，并且还保证每个帧按顺序只接收一次。面向连接的服务提供给网络层的是可靠的比特流。这种服务适用于在不可靠的链路上发送大量数据帧的情况。北京邮电大学网络教育学院3.1.2帧的识别确定帧的方法有如下几种：（1）字符计数；（2）字符填充的标识字符；（3）位填充的首尾标识位。北京邮电大学网络教育学院（1）字符计数字符计数的方法是在帧的起始位置，用1个字符，标识出帧的长度，如图3-2（a）所示。这种方法的问题是，在出错的时候，会造成随后的所有帧出错，如图3-2（b）所示。北京邮电大学网络教育学院图3-2字符计数（2）字符填充的标识字符字符填充的标识字符方法是使用某个特定字符标识出帧的起始和终止，如图3-3（a）所示。这种方法的问题是，当需要发送与标识符一样的字符的时候，需要一些特别的处理，发送方在这些字符前插入特殊的转义字符ESC，如图3-3（b）所示。北京邮电大学网络教育学院图3-3标识字符（2）字符填充的标识字符字符填充的标识字符方法的主要问题是，它太依赖8比特的ASCII编码，对于更多比特的字符编码，如UNICODE，使用的是16比特字符编码，就不再适用。此外，如果发送的帧的长度不是8的整数倍，这种方法也不适用，所以这种方法现在也很少使用了。北京邮电大学网络教育学院（3）位填充的首尾标识位这种方法中，每个帧用01111110作为开始和结束标志，当发送的数据中有5个连续1的时候，在其后插入一个0；而收到5个连续1的时候，就删除随后的0，如图3-4所示。这种方法能“透明”地传送所有的比特流。这里，透明的意思是比特流没有限制，也就是对01序列不作限制。北京邮电大学网络教育学院3.1.3差错控制帧在经过物理层传输的时候，不出错是理想的情况，而在实际的传输过程中，错误是不可避免的。为了解决差错控制，在数据链路层使用了定时器和序号，来保证帧的正确地发送。北京邮电大学网络教育学院3.1.4流量控制流量控制的方法有两种，一种是基于反馈，另外一种是速率控制。基于反馈的控制方法是发送方根据接收方返回的信息，决定发送进程。速率控制机制是在开始发送数据帧之前，先协商好发送速率，这样发送方和接收方就使用相同的速率，从而避免二者速率不匹配的情况。北京邮电大学网络教育学院3.2

局域网3.2.1IEEE802LAN3.2.2介质访问控制3.2.3逻辑链路控制北京邮电大学网络教育学院3.2.1IEEE802LAN对于局域网，涉及到的主要是物理层和数据链路层。针对不对的传输介质，IEEE802把OSI的数据链路层划分成了两层，MAC（介质访问子层）和MAC客户子层，物理层没有变化，如图3-5所示。北京邮电大学网络教育学院图3-5以太网模型和OSI参考模型的逻辑关系3.2.1IEEE802LANMAC客户子层就是逻辑链路控制层，简称为LLC层，主要功能如下：（1）建立和终止链路，建立和释放数据链路层的逻辑连接，通过SAP向高层提供逻辑接口。（2）控制帧流量，具有帧的接收、发送控制功能。（3）确认帧，具有帧差错控制功能。（4）帧排序，给LLC帧加上序号。LLC有以下两种类型：（1）如果是在DTE设备上，这一层是逻辑链路控制子层（LLC），在IEEE802.2中进行了定义。（2）如果是DCE设备，这一层就是桥接实体层，在IEEE802.1中进行了定义。北京邮电大学网络教育学院3.2.1IEEE802LAN对于所有的IEEE802局域网协议来说，LLC和桥接实体层是相同的，网络兼容性成了网络协议首先要解决的问题，数据通信中物理层和MAC子层的兼容性要求如图3-6所示。图3-6数据通信中物理层和MAC子层的兼容性要求北京邮电大学网络教育学院3.2.1IEEE802LANMAC层即媒体访问控制层，负责执行在物理层基础上进行无差错通信，有管理多个源链路和多个目的链路的功能（对不同的局域网，其MAC子层是不相同的）。主要功能如下：（1）管理链路上的通信，实现和维护MAC协议；（2）发送时将数据组装成带有地址和差错校验字段的MAC帧；（3）接收时拆卸帧，并执行地址识别和差错校测。MAC子层控制着节点对媒体的访问，不同媒体的MAC子层协议也不相同。所有IEEE802.3MAC子层，不管具体协议怎么定义，必须有相同的传输速率。IEEE802标准北京邮电大学网络教育学院3.2.2介质访问控制1．传输介质共享2．局域网地址3．半双工传输4．全双工传输北京邮电大学网络教育学院1．传输介质共享对于共享介质，局域网中最流行的两种机制是令牌方案和竞争方式。在令牌方案中，每个站点按某种循环的方式被准许传输。在令牌环中，一个特殊的位序列—令牌在环上循环，如图3-7所示，当一个站点得到令牌的时候才被允许进行传输。在竞争方式中，如图3-8所示。每个站点发送帧的时候，都会把帧放到总线上。但如果两个或多个站都把帧放到总线上，就会产生冲突，发送都不能成功，所以要“竞争”总线。共同竞争总线的所有站点所在的网络形成一个冲突域。北京邮电大学网络教育学院图3-7令牌环图3-8总线2．局域网地址802委员会对LAN的地址进行了标准化，其长度为48位或16位，802.6给出的建议是使用16、48或60位的地址。现在局域网常用的是48位地址。北京邮电大学网络教育学院图3-9IEEE地址3．半双工传输现在IEEE802.3要求所有的以太网MAC子层都支持半双工模式，这样MAC层可以发送或者接收帧，但不能同时。在半双工传输中，需要确定总线的使用权，这是由CSMA/CD协议实现的。其原理如下：CS，载波监听（CarrierSense），每个站持续监听传输介质的信号，确定帧的间隔。MA，多路访问（MultipleAccess），所有站监听出网络空闲的时候都可以发送数据。CD，冲突检测（CollisionDetect），如果有两个或者以上的站同时在同一个CSMA/CD网络上发送数据，它们之间的比特流会冲突，都会发送失败。每个站发送过程中，需要监听冲突的发生。当有冲突发生的时候，必须立即停止发送，随即等待一段时间后再重新发送该帧。北京邮电大学网络教育学院3．半双工传输CSMA/CD协议可能出现的一种情况是，两个相距最远的站都要发送帧，第1个站的帧到达时，第2个站发送出了帧，冲突发生了。第2个站可以马上监听出这个冲突，第1个站一直要到这个信号传回去才能监听到冲突，这个时间大约是信号在这两个站传输时间的两倍，如图3-10所示。北京邮电大学网络教育学院图3-10发生冲突并检测3．半双工传输表3-1所示对10Mbit/s、100Mbit/s、1

000Mbit/s以太网最小的帧长度和网络距离，做了详细描述，从中可以看出二者之间的平衡结果。北京邮电大学网络教育学院参数10Mbit/s100Mbit/s1

000Mbit/s帧最短长度64字节64字节520字节（包括扩展区）点到点连接时最远距离100mUTP100mUPT

光缆100mUTP

光缆使为用转发器时最远距离2

允许转发器个数521表3-1

半双工模式限制4．全双工传输全双工传输是MAC子层的可选模式。这种模式允许点到点之间同时进行发送和接收，实际上实现这种模式比半双工模式还要简单。在全双工模式下，数据传输在帧准备好后就发送，唯一的限制是帧之间必须有最小的时间间隔，全双工模式下两个方向同时传输，如图3-12所示。当然每个帧还是使用以太网的帧格式。北京邮电大学网络教育学院图3-12全双工模式下两个方向同时传输3.2.3逻辑链路控制逻辑链路控制子层（LLC）介于MAC子层和网络之间。IEEE802.2描述了LLC子层的功能、特性和协议，并描述了LLC子层与网络层和MAC子层的界面服务规范。1．LLC服务类型2．LLC帧格式北京邮电大学网络教育学院1．LLC服务类型根据数据链路层服务的不同，在LLC协议中定义了两种服务方式。（1）不确认无连接服务（2）面向连接服务LLC协议通过不同的操作类型来标识这两种服务。（1）类型Ⅰ操作（2）类型Ⅱ操作LLC协议的实现可采用两种方法：只支持类型Ⅰ操作的LLC和同时支持两种类型操作的LLC。在一般网络系统中，LLC协议只支持类型Ⅰ操作。北京邮电大学网络教育学院2．LLC帧格式北京邮电大学网络教育学院图3-13LLC帧格式2．LLC帧格式帧类型命令应答控制字段各位操作Ⅰ信息0N（S）P/EN（R）类型SRR—接收准备好RNR—接收未准备好REJ—请求重发RRRNRREJ1000

P/EN（R）1001

P/EN（R）1010

P/EN（R）USABME—置扩展ABM方式DISC—断开连接UI—无编号编号信息帧TEST—测试UA—无编号确认DM—断开方式FRMR—命令帧拒收TEST—测试1111P1101100P0101101101110001110011100P0001100P/F111北京邮电大学网络教育学院表3-2

LLC帧类型3.3

传输介质3.3.1以太网的发展3.3.2以太网组成3.3.3以太网名称3.3.4以太网拓扑结构3.3.5以太网MAC子层3.3.6以太网卡3.3.7以太网交换机北京邮电大学网络教育学院3.3.1以太网的发展1．以太网的起源2．以太网的标准化3．交换式以太网北京邮电大学网络教育学院3.3.2以太网组成以太局域网由网络节点和传输介质组成。网络节点分为以下两大类。（1）数据终端设备（DTE），不管这些设备是发送还是接收数据帧。如个人计算机，工作站、文件服务器、打印服务器都是典型的DTE，笼统地称为终端。（2）数据通信设备（DCE）、中间网络设备，负责接收和转发数据帧。DCE可以是中继器、网络交换机或路由器这样的独立设备，也可以是像网络接口卡或调制解调器这样的通信接口。前者一般叫网络中间节点或者直接就叫DCE，后者一般称为网络接口卡，也简称为NIC。北京邮电大学网络教育学院3.3.3以太网名称现在使用的以太网技术有多种，其中5类双绞线最常见。5类双绞线有10M和100M的规格，还有正在兴起的1

000M系统。在表示这些以太网的时候，会使用如下格式：n—信号—物理介质n是以兆比特每秒为单位的数据传输速率信号是指传输介质是用基带信号还是宽带信号物理介质表示介质类型表3-3（见书中）列出详细了各种名称所表示的含义。北京邮电大学网络教育学院3.3.4以太网拓扑结构局域网的拓扑结构，不论网络规模大小和复杂程度，都是3种基本结构的组合。北京邮电大学网络教育学院图3-14点对点连接图3-16星型拓扑结构图3-15总线型拓扑结构3.3.5以太网MAC子层以太网MAC子层有如下两个主要功能：（1）数据封装，包括数据帧发送前的组装和接收时的检错；（2）媒体访问控制，包括发起传输和传输错误时的回复。IEEE802.3标准对所有MAC子层定义了一个基本的帧格式，通过增加选择项来扩充协议的使用范围，IEEE802.3帧的基本格式如图3-17所示。北京邮电大学网络教育学院图3-17IEEE802.3帧的基本格式3.3.6以太网卡要把计算机连接到局域网中，网卡是最常用的设备，网卡的正式名称是网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），也叫网络适配器（NetworkInterfaceAdapter，NIA）。在局域网中，每一台连网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计