第4章 数据通信.ppt

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1、现代通信技术基础Introduction to Modern Communication Technology课课 程程 提提 要要电信交换 通信网基础技术 宽带网络通信 数据通信 第第4章章 数据通信数据通信本章学习目标vv理解数据通信、数据通信系统和数据通信网的基本概念；理解数据通信、数据通信系统和数据通信网的基本概念；vv了解网络通信结构、网络通信协议、网络通信服务、网络信了解网络通信结构、网络通信协议、网络通信服务、网络信息安全的基本概念；息安全的基本概念；vv了解基础数据网中了解基础数据网中X.25X.25、DDNDDN、帧中继、帧中继、ATMATM的技术特点及的技术特点及业务；业务

2、；vv了解以太网技术的概念、发展及应用；了解以太网技术的概念、发展及应用；vv了解了解TCP/IPTCP/IP协议和协议和IPIP网络基本原理网络基本原理,了解因特网的结构与接了解因特网的结构与接入方式；入方式；vv了解了解IPIP电话的技术特点。电话的技术特点。内容简介v4.1 数据通信概述 v4.2 网络通信技术基础 v4.3 基础数据网 v4.4 以太网 v4.5 IP网络 v4.6 IP电话 放映结束内容简介v4.1 数据通信概述 4.1.1 数据通信的概念 4.1.2 数据通信系统 4.1.3 数据通信网 4.1.4 计算机通信网 返回主目录内容简介v4.2 网络通信技术基础4.2.

3、1 网络体系结构4.2.2 网络通信协议 4.2.3 网络通信服务4.2.4 网络信息安全 返回主目录内容简介v4.3 基础数据网 4.3.1 X.25网（分组交换网）4.3.2 DDN（数字数据网）4.3.3 帧中继（FR）4.3.4 ATM（异步传送模式）返回主目录内容简介v4.4 以太网 4.4.1 以太网概述4.4.2 以太网技术的发展4.4.3 以太网的互联 返回主目录内容简介v4.5 IP网络 4.5.1 TCP/IP协议4.5.2 IP网络基本原理 4.5.3 因特网结构与接入 返回主目录内容简介v4.6 IP电话 4.6.1 IP电话概述4.6.2 IP电话系统的组成 返回主目

4、录4.1 数据通信概述vv数据通信是用通信线路（包括通信设备）将远地的数据终端数据通信是用通信线路（包括通信设备）将远地的数据终端设备与主计算机连接起来进行信息处理，以实现硬件、软件设备与主计算机连接起来进行信息处理，以实现硬件、软件和信息资源共享。数据通信是以传输和交换数据为业务的一和信息资源共享。数据通信是以传输和交换数据为业务的一种通信方式，是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之种通信方式，是为了实现计算机与计算机或终端与计算机之间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合间信息交互而产生的一种通信技术，是计算机与通信相结合的产物。的产物。返回4.1.1 数据通信的概念1 1.

5、基本概念基本概念基本概念基本概念vv数据：是指能够由计算机或数字终端设备进行处理，并以某数据：是指能够由计算机或数字终端设备进行处理，并以某 种方式编制成二进制码的数字、字母和符号的集合。种方式编制成二进制码的数字、字母和符号的集合。vv数据信号：是携带数据信息（以编码方式表示）、具有两个数据信号：是携带数据信息（以编码方式表示）、具有两个 （高、低电平或正、负电平）的电脉冲列序。（高、低电平或正、负电平）的电脉冲列序。数据通信的概念vv数据通信：指通信双方（或多方）按一定协议（或规程），数据通信：指通信双方（或多方）按一定协议（或规程），以数字信号（也可是模拟信号）为载体，完成数据传输的过以

6、数字信号（也可是模拟信号）为载体，完成数据传输的过程或方式。程或方式。vv协议（规程）：指为能有效可靠地进行通信而制定的通信双协议（规程）：指为能有效可靠地进行通信而制定的通信双方必须共同遵守的一组规则。方必须共同遵守的一组规则。数据通信的概念2 2.数据通信的特点数据通信的特点数据通信的特点数据通信的特点vv数据通信过程不需人的直接参与，为保证通信的顺利进行，数据通信过程不需人的直接参与，为保证通信的顺利进行，采用严格统一的传输控制规程（通信协议）。采用严格统一的传输控制规程（通信协议）。vv数据通信的传输速率极高，可同时处理大量数据。数据通信的传输速率极高，可同时处理大量数据。vv数据通信

7、要求误码率数据通信要求误码率1010-7-71010-9-9，可靠性要求高，必须采用严，可靠性要求高，必须采用严格的差错控制技术。格的差错控制技术。vv数据呼叫具有突发度高和持续时间短的特点。数据呼叫具有突发度高和持续时间短的特点。vv数据通信业务的实时性要求比音视频业务低，可采用存储数据通信业务的实时性要求比音视频业务低，可采用存储 转转发方式传输信号。发方式传输信号。数据通信的概念3 3.数据传输方式数据传输方式数据传输方式数据传输方式 （1 1）异步传输与同步传输）异步传输与同步传输vv异步传输方式：以字符为单位传输，在发送每一个字符代码异步传输方式：以字符为单位传输，在发送每一个字符代

8、码时，在前面加上一起始位，长度为一个码元长度，若极性为时，在前面加上一起始位，长度为一个码元长度，若极性为“0”“0”，表示一个字符的开始；后面加一终止位，若极性为，表示一个字符的开始；后面加一终止位，若极性为“1”“1”，表示一个字符的结束。，表示一个字符的结束。vv同步传输方式：以固定的时钟节拍来发送数据信号，在一个同步传输方式：以固定的时钟节拍来发送数据信号，在一个串行数据流中，各信号码元之间的相对位置固定（即同步）；串行数据流中，各信号码元之间的相对位置固定（即同步）；收发双方要保证比特同步，字符同步通过同步字符（收发双方要保证比特同步，字符同步通过同步字符（SYNSYN）来来实现。实

9、现。数据通信的概念（2 2）并行传输与串行传输）并行传输与串行传输vv并行传输：数据按其码元数可分成并行传输：数据按其码元数可分成n n路（通常路（通常n n为一个字长，为一个字长，如如8 8路、路、1616路、路、3232路等），同时在路等），同时在n n路并行信道中传输，信源路并行信道中传输，信源可将可将n n 位数据一次传送到信宿。需多条信道、通信线路复杂、位数据一次传送到信宿。需多条信道、通信线路复杂、成本较高，但传输速率快且不需外加同步措施，就可实现通成本较高，但传输速率快且不需外加同步措施，就可实现通信双方的码组或字符同步，多用于短距离通信。信双方的码组或字符同步，多用于短距离通信

10、。vv串行传输：数字流以串行方式在一条信道上传输，即数字信串行传输：数字流以串行方式在一条信道上传输，即数字信号序列按信号变化的时间顺序，逐位从信源经过信道传输到号序列按信号变化的时间顺序，逐位从信源经过信道传输到信宿。信宿。数据通信的概念（3 3）单工传输、半双工传输与全双工传输）单工传输、半双工传输与全双工传输vv单工传输：信息只能向一个方向传输的方式。一条链路的两单工传输：信息只能向一个方向传输的方式。一条链路的两个站点中，只有一个可进行发送，另一个只能接收。广播、个站点中，只有一个可进行发送，另一个只能接收。广播、电视即为单工传输模式。电视即为单工传输模式。vv半双工传输：两个站点都可

11、发送和接收数据，但同一时刻仅半双工传输：两个站点都可发送和接收数据，但同一时刻仅限于一个方向传输。限于一个方向传输。vv全双工传输：能同时进行双向通信，双方可同时发送和接收全双工传输：能同时进行双向通信，双方可同时发送和接收数据。两个方向的信号实用两条独立的物理链路或者共享一数据。两个方向的信号实用两条独立的物理链路或者共享一条链路进行传输，每个方向的信号评分信道的带宽。条链路进行传输，每个方向的信号评分信道的带宽。返回4.1.2 数据通信系统1 1.数据通信系统的组成数据通信系统的组成数据通信系统的组成数据通信系统的组成vv数据终端设备（数据终端设备（DTEDTE）vv数据电路终接设备（数据

12、电路终接设备（DCEDCE）vv传输信道传输信道vv数据链路数据链路vv如如图图4-14-1所示所示。数据通信系统2 2.数据通信系统的功能数据通信系统的功能数据通信系统的功能数据通信系统的功能 vv传输系统的充分利用传输系统的充分利用 vv接口接口 vv同步同步 vv交换的管理交换的管理 vv差错控制差错控制 vv恢复恢复 vv报文的格式化报文的格式化 vv安全措施安全措施 vv网络管理网络管理数据通信系统3 3.数据通信系统的性能评价数据通信系统的性能评价数据通信系统的性能评价数据通信系统的性能评价 vv带宽带宽vv信号传播速度信号传播速度vv数据传输速率（比特率）数据传输速率（比特率）v

13、v最大传输速率最大传输速率vv码元传输速率（波特率码元传输速率（波特率BaudBaud）数据通信系统vv吞吐量：信道在单位时间内成功传输的信息量，单位吞吐量：信道在单位时间内成功传输的信息量，单位bit/sbit/s。vv利用率：吞吐量和最大数据传输速率之比。利用率：吞吐量和最大数据传输速率之比。vv延迟：可分为传输延迟和传播延迟。延迟：可分为传输延迟和传播延迟。vv抖动：延迟的实时变化。抖动：延迟的实时变化。vv差错率：常用比特差错率、码元差错率和分组差错率。差错率：常用比特差错率、码元差错率和分组差错率。返回4.1.3 数据通信网1 1.数据通信网的组成数据通信网的组成数据通信网的组成数据

14、通信网的组成 vv数据通信网按传输技术分类：数据通信网按传输技术分类：交换网：由交换节点和通信链路构成，用户间通信要经过交交换网：由交换节点和通信链路构成，用户间通信要经过交换设备，功能是完成对接入交换节点的数据传输链路的汇集、换设备，功能是完成对接入交换节点的数据传输链路的汇集、转接接续和分配。转接接续和分配。广播网：每个数据站的收发信机共享同一传输介质。不同的广播网：每个数据站的收发信机共享同一传输介质。不同的介质访问控制方式产生了各类型的广播式网络。介质访问控制方式产生了各类型的广播式网络。数据通信网2.数据通信网与计算机通信网数据通信网与计算机通信网数据通信网与计算机通信网数据通信网与

15、计算机通信网vv数据通信是计算机通信的基础，数据通信网可视为计算机通数据通信是计算机通信的基础，数据通信网可视为计算机通信网的一个组成部分。信网的一个组成部分。vv计算机通信网由通信子网和本地网（用户资源子网）以及通计算机通信网由通信子网和本地网（用户资源子网）以及通信协议组成。信协议组成。vv数据通信网一般是指计算机通信网中的通信子网。数据通信网一般是指计算机通信网中的通信子网。返回4.1.4 计算机通信网1 1.计算机通信网的特点计算机通信网的特点计算机通信网的特点计算机通信网的特点vv数据快速传送数据快速传送 vv资源的共享资源的共享 vv可靠性高可靠性高 vv均衡负载均衡负载 vv分布

16、式处理方式分布式处理方式 vv机动灵活的工作环境机动灵活的工作环境 vv方便用户，易于扩充方便用户，易于扩充 vv性能价格比高性能价格比高 计算机通信网2 2.计算机通信网的基本类型计算机通信网的基本类型计算机通信网的基本类型计算机通信网的基本类型（1 1）局域网）局域网 vv局域网是在有限距离内联网的通信网；其支持所有通信设备局域网是在有限距离内联网的通信网；其支持所有通信设备的互连，以双绞线或同轴电缆构成通信信道，并能提供宽频的互连，以双绞线或同轴电缆构成通信信道，并能提供宽频带通信及信息资源的共享能力。带通信及信息资源的共享能力。vv局域网传输距离在数千米以内，速率在局域网传输距离在数千

17、米以内，速率在10 10 Mbit/s Mbit/s 以上，数据以上，数据传输采用传输采用IEEE802IEEE802协议标准，采用共享介质的访问方式。协议标准，采用共享介质的访问方式。计算机通信网vv局域网可分为局域网可分为局域网可分为局域网可分为3 3类：类：类：类：vv局部区域网（局部区域网（LANLAN）vv高速局部网（高速局部网（HSLNHSLN）vv计算机化分支交换网（计算机化分支交换网（CBXCBX）计算机通信网（2 2）城域网（）城域网（MANMAN）vv城域网传输距离为城域网传输距离为50100 50100 kmkm之内，是能够覆盖整个城区和城之内，是能够覆盖整个城区和城郊范

18、围的计算机通信网，城域网具有自恢复机制，以保证数郊范围的计算机通信网，城域网具有自恢复机制，以保证数据传输的安全。据传输的安全。vv城域网以光纤为传输介质进行数据传输，可提供城域网以光纤为传输介质进行数据传输，可提供45150 45150 Mbit/sMbit/s的高速率，能支持数据、语音、图像的综合业务。的高速率，能支持数据、语音、图像的综合业务。计算机通信网（3）广域网（WAN）v广域网也称为远程网，作用范围通常为数十到数千千米。因特网（Internet）即为广域网，基础数据网中的X.25网、帧中继网及ATM网也为广域网。v广域网由通信子网与资源子网两部分构成。通信子网实际上是一个专用或公

19、用的数据网，资源子网由联网的计算机、终端设备及数据库构成。返回4.2 网络通信技术基础 vv计算机通信网络是由多种计算机和各类终端设备通过通信线计算机通信网络是由多种计算机和各类终端设备通过通信线路连接起来的复杂系统，涉及到路由选择、流量控制、差错路连接起来的复杂系统，涉及到路由选择、流量控制、差错控制、接口与通信等技术。网络体系结构是抽象的，是对构控制、接口与通信等技术。网络体系结构是抽象的，是对构成网络各组成部分以及实现功能的一组精确定义，具体实现成网络各组成部分以及实现功能的一组精确定义，具体实现则需由硬件和软件来完成。则需由硬件和软件来完成。返回4.2.1 网络体系结构1 1.网络互连

20、网络互连网络互连网络互连vv通信网络互连是由各种网络参照一定的规范标准，使用一定通信网络互连是由各种网络参照一定的规范标准，使用一定的连接设备而构成新的更大的网络，实现最大限度的互连。的连接设备而构成新的更大的网络，实现最大限度的互连。2.2.网络互连模型网络互连模型网络互连模型网络互连模型vv国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO）制定了开放系统互连（）制定了开放系统互连（OSIOSI）参考模）参考模型，型，OSIOSI是实现各个网络之间互通的一个标准化理想模型，是实现各个网络之间互通的一个标准化理想模型，是网络互连的理论基础。是网络互连的理论基础。vvOSIOSIRMRM把网络协议从

21、逻辑上分为把网络协议从逻辑上分为7 7个功能层，如个功能层，如图图4-24-2所示所示网络体系结构层 次功 能应用层为应用进程提供网络应用的接口服务，如电子邮件、文件传输等表示层完成数据的公共表示、加密和解密等任务会话层进行会话管理、会话同步和错误的恢复运输层为上层提供可靠透明的传输服务网络层进行通信子网中的路由选择、拥塞控制、计费信息管理等数据链路层完成流量控制和差错控制等物理层为比特流的传输提供机械特性、电气特性、规程特性和功能特性返回4.2.2 网络通信协议vv在通信网中，通信的双方必须采用相同的格式，采用一致的在通信网中，通信的双方必须采用相同的格式，采用一致的时序发送和接收信息，通信

22、双方这种管理信息传递和交换的时序发送和接收信息，通信双方这种管理信息传递和交换的规则称为通信协议。规则称为通信协议。vv网络通信协议中定义了系统、实体、接口、服务的概念，是网络通信协议中定义了系统、实体、接口、服务的概念，是设计和开发通信设备和通信系统的基础。设计和开发通信设备和通信系统的基础。网络通信协议vv网络通信协议得主要内容包括语法、语义和定时。网络通信协议得主要内容包括语法、语义和定时。vv网络通信协议的主要功能有数据的分段与重组、数据封装、网络通信协议的主要功能有数据的分段与重组、数据封装、连接控制、流量控制、差错控制、寻址等。连接控制、流量控制、差错控制、寻址等。vv网络通信协议

23、的制定和实现常采用层次结构，将复杂的协议网络通信协议的制定和实现常采用层次结构，将复杂的协议分解为一些简单的分层协议，然后再组合成总的协议。分解为一些简单的分层协议，然后再组合成总的协议。返回4.2.3 网络通信服务vv通信网络的协议是作用在不同系统中的同等层间。网络通信通信网络的协议是作用在不同系统中的同等层间。网络通信服务则是指彼此相邻的下层向上层提供通信能力或操作而屏服务则是指彼此相邻的下层向上层提供通信能力或操作而屏蔽其细节的过程。其中，下层是服务提供者，上层是服务用蔽其细节的过程。其中，下层是服务提供者，上层是服务用户；上层是利用下层提供的服务原语（请求、指示、响应、户；上层是利用下

24、层提供的服务原语（请求、指示、响应、证实）通过层间接口的信息交换来使用下层的服务证实）通过层间接口的信息交换来使用下层的服务 。网络通信服务1.1.面向连接服务面向连接服务面向连接服务面向连接服务 vv面向连接的网络服务能提供可靠的端到端通信，即在通信前面向连接的网络服务能提供可靠的端到端通信，即在通信前需建立连接，通信结束后终止连接。需建立连接，通信结束后终止连接。vv面向连接服务适用于实时性要求较高（例如音频、视频等）面向连接服务适用于实时性要求较高（例如音频、视频等）和大数据量传输的应用。和大数据量传输的应用。网络通信服务2 2.无连接服务无连接服务无连接服务无连接服务 vv无连接服务可

25、动态选择不同网络路径传输数据包，动态地分无连接服务可动态选择不同网络路径传输数据包，动态地分配网络带宽；不需建立和终止连接，不独享网络资源。配网络带宽；不需建立和终止连接，不独享网络资源。vv优点：灵活方便、信道的利用率高、适合于短报文的传输。优点：灵活方便、信道的利用率高、适合于短报文的传输。返回4.2.4 网络信息安全1 1.网络安全机制网络安全机制网络安全机制网络安全机制vv保密性保密性vv协议安全性协议安全性vv接收控制（或访问控制）接收控制（或访问控制）2 2.网络安全面临的威胁网络安全面临的威胁网络安全面临的威胁网络安全面临的威胁vv被动攻击被动攻击vv主动攻击主动攻击网络信息安全

26、3 3.计算机通信网安全措施计算机通信网安全措施计算机通信网安全措施计算机通信网安全措施（1 1）常用的加密体制）常用的加密体制vv常规密钥密码体制常规密钥密码体制vv数据加密标准体制数据加密标准体制vv公开密钥密码体制公开密钥密码体制（2 2）计算机通信网安全的策略）计算机通信网安全的策略vv端到端的加密方法端到端的加密方法vv链路加密链路加密返回4.3 基础数据网 vv基础数据网属通信子网，是由电信部门组建的、运营基础数基础数据网属通信子网，是由电信部门组建的、运营基础数据业务的公共数据通信网。据业务的公共数据通信网。vv基础数据网包括：基础数据网包括：X.25X.25数据网（分组交换业务

27、）、数字数据数据网（分组交换业务）、数字数据网（网（DDNDDN业务）、帧中继网、业务）、帧中继网、ATMATM（快速分组交换业务）。快速分组交换业务）。vv基础数据传送业务类型主要为永久虚电路（基础数据传送业务类型主要为永久虚电路（PVCPVC）业务和交换业务和交换虚电路（虚电路（SVCSVC）业务，并支持虚拟专用网（业务，并支持虚拟专用网（VPNVPN）等。等。返回4.3.1 X.25网vvX.25X.25网是以原网是以原CCITTCCITT的的X.25X.25协议（公用数据网建议）为基础协议（公用数据网建议）为基础的分组交换网。的分组交换网。vvX.25X.25网在数据传输中，信息被分为

28、信息段，每一段都加一信网在数据传输中，信息被分为信息段，每一段都加一信息头而构成信息分组（包），信息头含有收发地址和一些控息头而构成信息分组（包），信息头含有收发地址和一些控制信息，在网内以分组为单位进行交换和传输。制信息，在网内以分组为单位进行交换和传输。X.25网1.X.251.X.25网的特点：网的特点：网的特点：网的特点：vv增加了差错控制，减少了误码，提高了传输质量。增加了差错控制，减少了误码，提高了传输质量。vv增加了路由控制，增加了通信的可靠性。增加了路由控制，增加了通信的可靠性。vv增加了流量控制，可实现不同速率终端间的通信。增加了流量控制，可实现不同速率终端间的通信。vv采用

29、分组交换，可实现分组复用，提高线路利用率。采用分组交换，可实现分组复用，提高线路利用率。vv按数据量而不是按通信时间计费。按数据量而不是按通信时间计费。vv采用动态统计时分复用方式，线路利用率较高，但通信协议采用动态统计时分复用方式，线路利用率较高，但通信协议开销较大。开销较大。X.25网2.X.25网的组成：网的组成：v如图4-3所示。（1）分组交换机（PS）（2）分组装拆设备（PAD）（3）集中器（PMX）（4）网管中心（NMC）X.25网3.X.253.X.25网协议：网协议：网协议：网协议：（1 1）物理层（2）数据链路层（3）分组层X.25网4.X.254.X.25网的应用场合：网的

30、应用场合：网的应用场合：网的应用场合：vv传输速率低，安全性高，可靠性高，允许一定时延的应用。传输速率低，安全性高，可靠性高，允许一定时延的应用。vv需要经常与不特定对象通信的用户。需要经常与不特定对象通信的用户。vv需要与不同类型，不同速率的终端设备通信的用户。需要与不同类型，不同速率的终端设备通信的用户。vv通信量较少且通信时间较分散的用户。通信量较少且通信时间较分散的用户。vv需要建立闭合用户群的用户。需要建立闭合用户群的用户。返回4.3.2 DDNvv数字数据网（数字数据网（DDNDDN）提供端到端的数据传输信道，用于计算提供端到端的数据传输信道，用于计算机远程通信，传送数字传真、数字

31、话音、图像等多种数字化机远程通信，传送数字传真、数字话音、图像等多种数字化业务。业务。vvDDNDDN采用的半永久性连接是指所提供的信道是非交换型的，采用的半永久性连接是指所提供的信道是非交换型的，用户间通信通常为固定，沿途不进行复杂的软件处理，延时用户间通信通常为固定，沿途不进行复杂的软件处理，延时较小。可根据需要在约定时间内接通所需带宽的线路，信道较小。可根据需要在约定时间内接通所需带宽的线路，信道容量的分配和接续在计算机控制下进行，具有较大的灵活性容量的分配和接续在计算机控制下进行，具有较大的灵活性DDN1.DDN1.DDN的基本特点：的基本特点：的基本特点：的基本特点：（1 1）透明的

32、传输网）透明的传输网（2 2）同步数据传输网）同步数据传输网（3 3）传输速率高）传输速率高2.DDN的组成的组成v组成如图4-4所示。DDN3.DDN3.DDN的主要业务：的主要业务：的主要业务：的主要业务：vv为分组交换网、公用计算机互联网等提供中继电路。为分组交换网、公用计算机互联网等提供中继电路。vv专用电路业务（如金融证券、教育、政府等部门租用专线组专用电路业务（如金融证券、教育、政府等部门租用专线组建专用网）。建专用网）。vv帧中继业务，用户可以配置多条虚连接。帧中继业务，用户可以配置多条虚连接。vv压缩语音传真业务。压缩语音传真业务。vv提供虚拟专用网业务。提供虚拟专用网业务。返

33、回4.3.3 帧中继 vv帧中继（帧中继（FRFR）属于分组交换（属于分组交换（FFSFFS）仅完成链路层、核心层的）仅完成链路层、核心层的功能，而将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简功能，而将流量控制、纠错等留给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能化了节点机之间的协议；同时，帧中继采用虚电路技术，能充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、延迟低、费充分利用网络资源，因而帧中继具有吞吐量高、延迟低、费用低和适于突发性业务等特点。用低和适于突发性业务等特点。vv典型的帧中继网络结构典型的帧中继网络结构图图4-54-5所示。所示。帧中继1.1.帧中继

34、的技术特点：帧中继的技术特点：帧中继的技术特点：帧中继的技术特点：vv高效高效vv经济经济vv可靠可靠vv灵活灵活 帧中继2.2.帧中继应用特点：帧中继应用特点：帧中继应用特点：帧中继应用特点：vv一点对多点数据通信一点对多点数据通信vv突发性数据处理突发性数据处理vv长距离通信长距离通信帧中继3.3.帧中继业务帧中继业务帧中继业务帧中继业务vv帧中继业务是提供双向业务数据单元传送并保持其顺序不变帧中继业务是提供双向业务数据单元传送并保持其顺序不变的一种承载业务，业务数据通过链路层的信息段来传送。的一种承载业务，业务数据通过链路层的信息段来传送。vv帧中继业务包括基本业务和用户可选业务。其中，

35、基本业务帧中继业务包括基本业务和用户可选业务。其中，基本业务包括永久虚电路（包括永久虚电路（PVCPVC）业务和交换虚电路（）业务和交换虚电路（SVCSVC）业务。）业务。返回4.3.4 ATMvv异步传送模式（异步传送模式（ATM ATM）技术是面向连接的、在光纤大容量传技术是面向连接的、在光纤大容量传输介质环境下新的高速分组传送方式，集电路传送和分组传输介质环境下新的高速分组传送方式，集电路传送和分组传送两种优点为一体，用于宽带网内传输、复用和交换信元，送两种优点为一体，用于宽带网内传输、复用和交换信元，支持高质量的语音、图像和高速数据业务。支持高质量的语音、图像和高速数据业务。vv 优点

36、：通过统计复用方式，实现了完全的业务综合，能达优点：通过统计复用方式，实现了完全的业务综合，能达到最佳的网络资源利用率。到最佳的网络资源利用率。vv缺点：技术过于复杂，使其推广受到极大的限制。缺点：技术过于复杂，使其推广受到极大的限制。ATM1 1.ATM.ATM的信元结构的信元结构的信元结构的信元结构 vvATM ATM 信元共有信元共有5353个字节。前面个字节。前面5 5个字节为信头，用以表征信个字节为信头，用以表征信元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息，网络根据信头中元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息，网络根据信头中的地址标志来选择信元的输出端口转移信元。后面的地址标志来选择信元的输

37、出端口转移信元。后面4848个字节个字节为信息字段，用来承载来自不同用户、不同业务的信息。为信息字段，用来承载来自不同用户、不同业务的信息。vvATMATM的信元结构如的信元结构如图图4-64-6所示。所示。ATM2 2.ATM.ATM的网络结构的网络结构的网络结构的网络结构 vvATMATM网采用光传输、电交换的形式。网采用光传输、电交换的形式。vvATMATM传输实质上是一种高速分组传送。传输实质上是一种高速分组传送。vvATMATM网络由网络由ATMATM复用系统、复用系统、ATMATM传输系统和传输系统和ATMATM交换系统组交换系统组成，如成，如图图4-74-7所示。所示。ATM3

38、3.ATM.ATM业务业务业务业务 （1 1）恒定比特率（）恒定比特率（CBRCBR）业务业务（2 2）实时可变比特率（）实时可变比特率（RT-VBRRT-VBR）业务业务（3 3）非实时可变比特率（）非实时可变比特率（NRT-VBRNRT-VBR）业务业务（4 4）非限定比特率（）非限定比特率（UBRUBR）业务业务ATM4.ATM 4.ATM 技术的主要应用领域技术的主要应用领域技术的主要应用领域技术的主要应用领域vv支持电信网逐步从电路交换向分组交换演变。支持电信网逐步从电路交换向分组交换演变。vv支持电话网（支持电话网（PSTNPSTNISDNISDN）的演变，并作为其中继汇接网的演变

39、，并作为其中继汇接网vv支持并作为第三代移动通信网（支持移动支持并作为第三代移动通信网（支持移动IPIP）的核心交换网的核心交换网与传送网。与传送网。vv支持现有数据网（支持现有数据网（FRFRDDNDDN）演变，作为数据网核心，并提演变，作为数据网核心，并提供租用电路，实现校园网或企业网间互连。供租用电路，实现校园网或企业网间互连。vv作为作为Internet Internet 骨干传送网的互连核心路由器，支持骨干传送网的互连核心路由器，支持IPIP网的持续网的持续发展。发展。返回4.4 以太网v以太网是一种共享介质的数据网，采用随机访问控制方式，结构简单，性价比高。目前以太网从共享型发展到

40、交换型，实现了全双工技术，使整个以太网系统的带宽成百倍地增长，并保持足够的系统覆盖范围。以太网正以其高性能、低价格、使用方便的特点继续发展。返回4.4.1 以太网概述1.1.介质访问控制方式介质访问控制方式介质访问控制方式介质访问控制方式vv在公共总线或树型拓扑结构的局域网上，通常使用带冲突检在公共总线或树型拓扑结构的局域网上，通常使用带冲突检测的载波侦听多路访问技术（测的载波侦听多路访问技术（CSMACSMACDCD）。）。CSMACSMACDCD又又可称为随机访问或争用媒体技术，其讨论网络上多个站点如可称为随机访问或争用媒体技术，其讨论网络上多个站点如何共享一个广播型的公共传输媒体问题。由

41、于网络上每一站何共享一个广播型的公共传输媒体问题。由于网络上每一站的发送都是随机发生的，不存在用任何控制来确定该轮到哪的发送都是随机发生的，不存在用任何控制来确定该轮到哪一站发送，故网上所有站都在时间上对媒体进行争用。一站发送，故网上所有站都在时间上对媒体进行争用。以太网概述vCSMACD的基本原理为：欲发送信息的工作站，首先要监听媒体，以确定是否有其他的站正在传送；若媒体空闲，该工作站则可发送。在同一时刻，经常发生两个或多个工作站都欲传输信息的情况，这将会引起冲突，双方传输的数据将受到破坏，导致网络无法正常工作。v为了解决上述问题，CSMACD采用了监听算法和冲突监测。为减少同时抢占信道，监

42、听算法使得监听站都后退一段时间再监听，以避免冲突。以太网概述2.2.协议结构协议结构协议结构协议结构 vv以太网体系结构以局域网的以太网体系结构以局域网的IEEE802IEEE802参考模型为基础。该模参考模型为基础。该模型与型与OSIOSI的区别是：局域网用带地址的帧来传送数据，不存的区别是：局域网用带地址的帧来传送数据，不存在中间交换，故不要求路由选择，所以不需要网络层；在局在中间交换，故不要求路由选择，所以不需要网络层；在局域网中只保留了物理层和数据链路层，其中数据链路层分成域网中只保留了物理层和数据链路层，其中数据链路层分成2 2个子层，即媒体接入控制子层（个子层，即媒体接入控制子层（

43、MACMAC）和逻辑链路控制子）和逻辑链路控制子层（层（LLCLLC）。）。以太网概述3.3.以太网系统基本结构以太网系统基本结构以太网系统基本结构以太网系统基本结构 vv由双绞线连接的由双绞线连接的1010BASE-TBASE-T（IEEE802.3iIEEE802.3i）以太网中，采用基以太网中，采用基带传输方式，其传输速率为带传输方式，其传输速率为10 10 Mbit/sMbit/s，查收距离限制为查收距离限制为100100mm。vv1010BASE-TBASE-T定义了星型拓扑结构，由集线器定义了星型拓扑结构，由集线器、双绞线和网卡双绞线和网卡组成，站点通过双绞线连接到集线器。组成，站

44、点通过双绞线连接到集线器。返回4.4.2 以太网技术的发展 1 1.10BASE-F.10BASE-F光纤以太网光纤以太网光纤以太网光纤以太网2 2.100BASE-X100BASE-X高速以太网高速以太网高速以太网高速以太网 3 3.交换型以太网交换型以太网交换型以太网交换型以太网4 4.千兆以太网千兆以太网千兆以太网千兆以太网返回4.4.3 以太网的互联 vv将以太网连接起来有两个原因，一是扩展网络的地理覆盖范将以太网连接起来有两个原因，一是扩展网络的地理覆盖范围，二是通过网络互联来划分业务负载。连接以太网的设备围，二是通过网络互联来划分业务负载。连接以太网的设备包括中继器、网桥、路由器、

45、网关和信道业务单元数据业包括中继器、网桥、路由器、网关和信道业务单元数据业务单元（务单元（CSUCSUDSUDSU）。）。以太网的互联1 1.中继器中继器中继器中继器vv中继器用于连接网络间的介质部分，从一个网络段上接收到中继器用于连接网络间的介质部分，从一个网络段上接收到信号后，将其放大并重新定时后传送到另一网络，可防止由信号后，将其放大并重新定时后传送到另一网络，可防止由于电缆过长和连接设备过多而造成的信号丢失和衰减。于电缆过长和连接设备过多而造成的信号丢失和衰减。vv集线器（集线器（HUBHUB）是一个具有多个输出端口的中继器。是一个具有多个输出端口的中继器。vv中继器工作在中继器工作在

46、OSIOSI模型的物理层。模型的物理层。以太网的互联2 2.网桥网桥网桥网桥vv网桥具有过滤功能，能对输入的数据帧进行分析，根据信宿网桥具有过滤功能，能对输入的数据帧进行分析，根据信宿的介质访问地址（的介质访问地址（MACMAC地址）来决定数据的传送。地址）来决定数据的传送。vv网桥为数据链路层中继系统。网桥为数据链路层中继系统。vv网桥的功能是分析输入帧的目的地址，基于站的位置作转发网桥的功能是分析输入帧的目的地址，基于站的位置作转发决定。决定。以太网的互联3 3.路由器路由器路由器路由器vv路由器是主要的网络节点设备，工作在路由器是主要的网络节点设备，工作在 OSI OSI 模型的网络层，

47、模型的网络层，具有互连多个子网、网络地址判断、最佳路由选择、数据处具有互连多个子网、网络地址判断、最佳路由选择、数据处理和网络管理功能，可提供不同网络类型、不同速率的链路理和网络管理功能，可提供不同网络类型、不同速率的链路或子网接口。或子网接口。vv路由器为网络层中继系统，主要功能是决定最佳的数据传输路由器为网络层中继系统，主要功能是决定最佳的数据传输路径，信息沿着该路径传输；另一功能是帧的类型转换。路径，信息沿着该路径传输；另一功能是帧的类型转换。vv路由器分为静态路由器和动态路由器。路由器分为静态路由器和动态路由器。以太网的互联4 4.网关网关网关网关 vv网关用于连接具有不同工作协议的主

48、机设备，能通过在各种网关用于连接具有不同工作协议的主机设备，能通过在各种不同协议间的转换，实现网络间的互连。不同协议间的转换，实现网络间的互连。vv网关只需在某一高层的协议相同，而不必关注低层的协议；网关只需在某一高层的协议相同，而不必关注低层的协议；若高层协议不同则需进行协议的转换。若高层协议不同则需进行协议的转换。vv网关是在网络层以上的中继系统。网关是在网络层以上的中继系统。以太网的互联5 5.信道业务单元数据业务单元（信道业务单元数据业务单元（信道业务单元数据业务单元（信道业务单元数据业务单元（CSUCSUDSUDSU）vv从以太网到广域网，帧格式和信号类型都不同，从以太网到广域网，帧

49、格式和信号类型都不同，CSUCSUDSUDSU可完成帧格式和信号类型的转换。可完成帧格式和信号类型的转换。vvCSUCSUDSUDSU用于将以太网连接到广域网。用于将以太网连接到广域网。返回4.5 IP 网络vTCPIP（传输控制协议互联协议）是当今计算机网络应用最广泛的互联技术，其拥有一套完整而系统的协议标准。TCPIP已成为全球用户和厂商所接受的应用广泛的工业标准。因特网是基于TCPIP互联的计算机网络。返回4.5.1 TCPIP协议协议1.TCP/IP协议分层结构协议分层结构vTCPIP协议分层结构如图4-8所示。TCPIP协议协议2 2.TCP.TCPIPIP模型各层功能模型各层功能模

50、型各层功能模型各层功能 （1 1）网络接口层）网络接口层vv与与OSIOSI模型中的物理层和数据链路层及网络层的部分功能相模型中的物理层和数据链路层及网络层的部分功能相对应，负责接收从对应，负责接收从IPIP层交来的层交来的IPIP数据报，并将数据报，并将IPIP数据报通过数据报通过底层网络（如以太网、高速局域网、底层网络（如以太网、高速局域网、X.25 X.25 网、网、ATM ATM 等）发等）发送出去；或从底层物理网络上接收数据帧，抽出送出去；或从底层物理网络上接收数据帧，抽出IPIP数据报交数据报交给网际层。给网际层。TCPIP协议协议（2 2）网际层）网际层 vv网际层把传输层送来的