网络互连知识

OSI 参考模型在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念，它们之 间互不相容。为此，国际标准化组织(ISO)在1 9 7 9年建立了一个分委员会来专门研究一 种用于开放系统互联的体系结构(Open Systems Interconnection)简称OSI,开放这个词 表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他 任何系统进行连接。这个分委员提出了开放系统互联，即OSI参考模型，它定义了连接异种 计算机的标准框架。OSI 参考模型分为7层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和 应用层。各层的主要功能及其相应的数据单位如下：物 理 层(Physical Layer)我们知道，要传递信息就要利用一些物理媒体，如双纽线、同轴电缆等，但具体的物理 媒体并不在 OSI 的 7 层之内，有人把物理媒体当作第0 层，物理层的任务就是为它的上一层 提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。 如规定使用电缆和接头 的 类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处 理，单位是比特。数据链路层(Data Link Layer)数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧 包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持 和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发 方重发这一帧。网络层(Network Layer)在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过 很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点， 确保数据及时传送。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。 传 输 层(Transport Layer)该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两 个端系统(也就是源站和目的站)的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能， 负责可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。 会 话 M (Session Layer)这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再 另外命名，统称为报文。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。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。 表 示 层(Presentation Layer)这一层主要解决拥护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。 应 用 层(Application Layer)应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接 口服务。+网络互联通常是指将不同的网络或相同的网络用互联设备连接在一起而形成一个范围更 大的网络，也可以是为增加网络性能和易于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或 网段。对局域网而言，所涉及的网络互联问题有网络距离延长；网段数量的增加；不同LAN之 间的互联及广域互联等。网络互联中常用的设备有路由器(Router)和调制解调器(Modem) 等，下面分别进行介绍。路由器(Router)什么是路由器在互联网日益发展的今天，是什么把网络相互联接起来？是路由器。路由器在互联网中 扮演着十分重要的角色，那么什么是路由器呢？通俗的来讲，路由器是互联网的枢纽、交通 警察。路由器的定义是：用来实现路由选择功能的一种媒介系统设备。所谓路由就是指通过 相互联接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说，在路由过程中，信息至 少会经过一个或多个中间节点。通常，人们会把路由和交换进行对比，这主要是因为在普通 用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实，路由和交换之间的主要区别就是交换发生 在OSI参考模型的第二层(数据链路层)，而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了 路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息，所以两者实现各自功能的方式是 不同的。路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由 选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发者)。作为不同网络之间互相连接 的枢纽，路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络，也可以说， 路由器构成了 Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一，它的可靠性则直 接影响着网络互联的质量。因此，在园区网、地区网、乃至整个Internet研究领域中，路由 器技术始终处于核心地位，其发展历程和方向，成为整个 Internet 研究的一个缩影。路由器的作用路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快 捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系 统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。从过滤网络流量的角度来看，路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网 络物理层，从物理上划分网段的交换机不同，路由器使用专门的软件协议从逻辑上对整个网 络进行划分。例如，一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段，只有指向特殊 IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收到的数据包，路由器都会重新计算其 校验值，并写入新的物理地址。因此，使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数 据包物理地址的交换机慢。但是，对于那些结构复杂的网络，使用路由器可以提高网络的整 体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说，在网络中添 加路由器的整个安装过程要比即插即用的交换机复杂很多。一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器的主要工作就 是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。 由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成；这项工作，在 路由器中保存着各种传输路径的相关数据一路径表(Routing Table),供路由选择；时使用。 路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表 可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可 以由主机控制。1静态路径表由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(stat ic)路径表，一般是在系统安装时 就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。2动态路径表动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据 路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能，自动学习和记忆网络运行情况，在需要时 自动计算数据传输的最佳路径。路由器的结构 路由器的体系结构从体系结构上看，路由器可以分为第一代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从 CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU结构路由器；第四代多总线多CPU结构路由器、 第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等 多类。路由器的构成路由器具有四个要素：输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供，一块线卡一般支持4、8 或 16 个端口，一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层的封装和解封装。 第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口（称为路由查找），路由查找 可以使用一般的硬件来实现，或者通过在每块线卡上嵌入一个微处理器来完成。第三，为了 提供QoS （服务质量），端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别。第四，端口可能需要 运行诸如SLIP （串行线网际协议）和PPP （点对点协议）这样的数据链路级协议或者诸如PPTP （点对点隧道协议）这样的网络级协议。一旦路由查找完成，必须用交换开关将包送到其输 出端口。如果路由器是输入端加队列的，则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端 口的最后一项功能是参加对公共资源（如交换开关）的仲裁协议。交换开关可以使用多种不同的技术来实现。迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、 交叉开关和共享存贮器。最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和输出端口，总线开关 的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。交叉开关通 过开关提供多条数据通路，具有NXN个交叉点的交叉开关可以被认为具有2N条总线。如果 一个交叉是闭合，输入总线上的数据在输出总线上可用，否则不可用。交叉点的闭合与打开 由调度器来控制，因此，调度器限制了交换开关的速度。在共享存贮器路由器中，进来的包 被存贮在共享存贮器中，所交换的仅是包的指针，这提高了交换容量，但是，开关的速度受 限于存贮器的存取速度。尽管存贮器容量每18 个月能够翻一番，但存贮器的存取时间每年仅 降低 5%，这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮，可以实现复杂的调度算法以支持优先级 等要求。与输入端口一样，输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装，以及许多较 高级协议。 路由处理器计算转发表实现路由协议，并运行对路由器进行配置和管理的软件。同时，它还 处理那些目的地址不在线卡转发表中的包。路由器的类型互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接 到某个互联网服务提供商；企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万的计算机；骨 干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的，它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网 络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入网都带来了不同的挑战。骨干网要 求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉， 而且要求配置起来简单方便，并提供QoS。1接入路由器接入路由器连接家庭或 ISP 内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供 SLIP 或PPP连接，还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。这些协议要能在每个端口上运 行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽，这将进一步增加接入路由器的负担。由 于这些趋势，接入路由器将来会支持许多异构和高速端口，并在各个端口能够运行多种协议， 同时还要避开电话交换网。2企业级路由器企业或校园级路由器连接许多终端系统，其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多 的端点互联，并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是由Hub或网桥 连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置，但是它们不支持服务 等级。相反，有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰撞域，并因此能够控制一个网络的 大小。此外，路由器还支持一定的服务等级，至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每 端口造价要贵些，并且在能够使用之前要进行大量的配置工作。因此，企业路由器的成败就 在于是否提供大量端口且每端口的造价很低，是否容易配置，是否支持QoS。另外还要求企 业级路由器有效地支持广播和组播。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术，支持多种 协议，包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安全策略以及 VLAN。3骨干级路由器 骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性，而代价则处于次要 地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术，如热备份、双电源、双数据通路等来 获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在 转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时，输入端口在转发表中查找该包的目的 地址以确定其目的端口，当包越短或者当包要发往许多目的端口时，势必增加路由查找的代 价。因此，将一些常访问的目的端口放到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲 还是输出缓冲路由器，都存在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题，路由器的稳定性也 是一个常被忽视的问题。4太比特路由器在未来核心互联网使用的三种主要技术中，光纤和 DWDM 都已经是很成熟的并且是现成 的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由器，新的网络基础设 施将无法从根本上得到性能的改善，因此开发高性能的骨干交换/路由器（太比特路由器）已 经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术现在还主要处于开发实验阶段。调制解调器（Modem）调制解调器（Modem）作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，是广域网中必不 可少的设备之一。分为同步和异步两种，分别用来与路由器的同步和异步串口相连接，同步 可用于专线、帧中继、X.25等，异步用于PSTN的连接。+ 网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用 媒体互联在一起有多种方法，实际上只有几种方式能适合LAN的工作。如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将它们都直接相连在一起，这种连接称为 点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络，如下图所示。图中有6个设备，在全互联情况下，需要15条传输线路。如果要连的设备有n个，所需线路 将达到n(n-l)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围不大，设备数很少的条件下才有 使用的可能。即使属于这种环境，在LAN技术中也不使用。我们所说的拓扑结构，是因为当需 要通过互联设备(如路由器)互联多个LAN时，将有可能遇到这种广域网(WAN)的互联技术。目 前大多数网络使用的拓扑结构有3种: 星行拓扑结构; 环行拓扑结构; 总线型拓扑结;1. 星型拓扑结构星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话都属于这种结构，如下图所 示。其中，图(a)为电话网的星型结构，图(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构， 处于中心位置的网络设备称为集线器，英文名为Hub。(a)电话网的星行结构 (b)以Hub为中心的结构这种结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来 了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信但 这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个 系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。这种网络拓扑结构的一种扩充便是星行树，如下图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星 型,Hub的级连而形成树。然而，应当指出,Hub级连的个数是有限制的，并随厂商的不同而有变 化。还应指出，以 Hub 构成的网络结构，虽然呈星型布局，但它使用的访问媒体的机制却仍是 共享媒体的总线方式。2. 环型网络拓扑结构环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到 将所有端用户连成环型,如图 5 所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依 赖性。环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但 总是以单向方式操作。于是，便有上游端用户和下游端用户之称。例如图5中，用户N是用户 N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端，则几乎要绕环 一周才能到达N端。环上传输的任何报文都必须穿过所有端点，因此，如果环的某一点断开，环上所有端间的 通信便会终止。为克服这种网络拓扑结构的脆弱，每个端点除与一个环相连外，还连接到备用 环上， 当主环故障时， 自动转到备用环上。3. 总线拓扑结构总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物 理媒体由所有设备共享，如下图所示。使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用 媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时， 这是相当简单的。如果这条链路是半双 工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路 的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下，由于所有数据站都是平等的,不能采 取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波 侦听多路访问，英文缩写成CSMA/CD。这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或 端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送 权。媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户 失效、增删不影响全网工作， 所以是网络技术中使用最普遍的一种。+网络互联的方式由于互联网络的规模不一样，网络互联有以下几种形式：1 局域网的互联。由于局域 网种类较多（如今牌环网、以太网等），使用的软件也较多，因此局域网的互联较为复杂。对 不同标准的异种局域网来讲，既可实现从低层到高层的互联，也可只实现低层（在数据链路 层上，例如网桥）上的互联；2 局域网与广域网的互联。不同地方（可能相隔很远）的局 域网要借助于广域网互联。这时每个独立工作的局域网都能相当于广域网的互联常用网络接 入、网络服务和协议功能；3 广域网与广域网的互联。这种互联相对以上两种互联要容易 些。这是因为广域网的协议层次常处于OSI七层模型的低层，不涉及高层协议。著名的X.25 标准就是实现X.25网、连的协议。帧中继与X.25网、DDN均为广域网。它们之间的互联属 于广域网的互联，目前没有公开的统一标准。我们下面所要说的网络互联的方式就是针对上 述的网络互联来说的。目前常见的上网方式通常有以下几种：1、ISDN（综合业务数字网）ISDN的英文全称是Integrated Services Digital Network，中文意思就是综合业务数 字网。在国内前两年才开始应用，而国外整整比我们早了二十多年。 ISDN 的概念是在 1972 年首次提出的，是以电话综合数字网（IDN）为基础发展而成的通信网，它能提供端到端的数 字连接，用来承载包括语音和非语音等多种电信业务。ISDN分为两种：NISDN （窄带综合 业务数字网）和B ISDN （宽带综合业务数字网）。目前我们国内使用的是NISDN。ISDN可以形象地比喻成两条64K速率电话线的合并，虽然这两者完全不是一回事。就 目前市场上的上网方式来看， ISDN 是想快速上网用户的最佳选择。虽然它在价格上比普通 Modem上网要高，但从实用性来看，还是值得的。特别是对于上网下载东西和查资料的用户, 最为有利。由于ISDN是数字信号，所以比普通模拟电话信号更加稳定，而上网的稳定性是速度的 最根本的保证。ISDN比模拟电路更不易塞车，并且它可以按需拨号。ISDN用户终端设备种类很多，有ISDN电视会议系统、PC桌面系统（包括可视电话）、 ISDN小交换机、TA适配器（内置、外置）、ISDN路由器、ISDN拨号服务器、数字电话机、四 类传真机、DDN后备转换器、ISDN无数转换器等。在如此多的设备中，TA适配器是目前用户 端的主要设备。2、DDN专线DDN是“ Digi tal Da ta Net work ”的缩写，意思是数字数据网，即平时所说的专线上网 方式。数字数据网是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组 成的数字数据传输网，它可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务，以 满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。主要有六个部分组成：光纤或数字 微波通信系统；智能节点或集线器设备；网络管理系统；数据电路终端设备；用户环路；用 户端计算机或终端设备。它的速率从6 4Kbps 2Mbps可选。3、ATM异步传输方式ATM 是目前网络发展的最新技术，它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构，根本 上解决了多媒体的实时性及带宽问题。实现面向虚链路的点到点传输，它通常提供 155Mbps 的带宽。它既汲取了话务通讯中电路交换的“有连接”服务和服务质量保证，又保持了以太、 FDDI 等传统网络中带宽可变、适于突发性传输的灵活性，从而成为迄今为止适用范围最广、 技术最先进、传输效果最理想的网络互联手段o ATM技术具有如下特点：1、实现网络传输有 连接服务，实现服务质量保证（QoS） o 2、交换吞吐量大、带宽利用率高。3、具有灵活的组网 拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性极高。4、ATM是现今唯一可同时应用于局域网、 广域网两种网络应用领域的网络技术，它将局域网与广域网技术统一。它的速率可达千兆位 （ 1 0 0 0 M bps）。4、ADSL（不对称数字用户服务线）ADSL是Asymmetrie Digital Subscriber Loop （非对称数字用户回路）的缩写，它的特 点是能在现有的铜双绞普通电话线上提供高达8Mb/s的高速下载速率和1Mb/s的上行速率， 而其传输距离为3km到5km。其优势在于可以不需要重新布线，它充分利用现有的电话线网 络，只需在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高速高带宽的接入服务，它的速度是普通 Modem拨号速度所不能及的，就连最新的ISDN 一线通的传输率也约只有它的百分之一。这种 上网方式不但降低了技术成本，而且大大提高了网络速度。因而受到了许多用户的关注。ADSL的其他特点还有：1、上因特网和打电话互不干扰：像ISDN 一样，ADSL可以与普通 电话共存于一条电话线上，可在同一条电话线上接听、拨打电话并且同时进行ADSL传输，之 间互不影响。2、 ADSL 在同一线路上分别传送数据和语音信号，由于它不需拨号，因而它的 数据信号并不通过电话交换机设备，这意味着使用ADSL上网不需要缴付另外的电话费，这就 节省了一部分使用费。3、ADSL还提供不少额外服务，用户可以通过ADSL接入因特网后，独 享 8Mb/s 带宽，在这么高的速度下，可自主选择流量为 1.5Mb/s 的影视节目，同时还可以举 行一个视频会议、高速下载文件和使用电话等，其速度一般下行可以达到8Mbps,上行 可以达到1Mbps。ADSL的用途是十分广泛的，对于商业用户来说，可组建局域网共享ADSL专线上网，利 用 ADSL 还可以达到远程办公家庭办公等高速数据应用，获取高速低价的极高的价格性能比。 对于公益事业来说，ADSL还可以实现高速远程医疗、教学、视频会议的即时传送，达到以前 所不能及的效果。ADSL的安装也很方便快捷。用户现有线路不需改动，改动只须在电信局的交换机房内进 行。5、有线电视网利用有线电视网进行通信，可以使用Cable Modem，即电缆调制解调器，可以进行数据 传输。 Cable Modem 主要面向计算机用户的终端。它连接有线电视同轴电缆与用户计算机之 间的中间设备。目前的有线电视节目传输所占用的带宽一般在50550MHz范围内，有很多 的频带资源都没有得到有效利用。由于大多数新建的CATV网都采用光纤同轴混合网络（HFC 网，即 Hybrid Fiber Coax Net work），使原有的 550MHzCATV 网扩展为 750MHz 的 HFC 双向 CATV 网，其中有200MHz的带宽用于数据传输，接入国际互联网。这种模式的带宽上限为860MHz 1000MHz。Cable Modem技术就是基于750MHz HFC双向CATV网的网络接入技术的。有线电视一般从42MHz750MHz之间电视频道中分离出一条6MHz的信道，用于下行传送 数据。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建 立了一个VLAN （虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的 PC 设备或局域网集线器相联。Cabel Modem 采用一种视频信号格式来传送 Internet 信息。视频信号所表示的是在同步 脉冲信号之间插入视频扫描线的数字数据。数据是在物理层上被插入到视频信号的。同步脉 冲使任何标准的Cabel Modem设备都可以不加修改地应用。Cabel Modem采用幅度键控（ASK） 突发解调技术对每一条视频线上的数据进行译码。Cable Modem与普通Modem在原理上都是将数据进行调制后，在Cable（电缆）的一个频率 范围内传输,接收时进行解调。 Cable Modem 在有线电缆上将数据进行调制，然后在有线网 （Cable）的某个频率范围内进行传输，接收一方再在同一频率范围内对该已调制的信号进行解 调，解析出数据，传递给接收方。它在物理层上的传输机制与电话线上的调制解调器无异， 同样也是通过调频或调幅对数据编码。6、VPN（虚拟专用网络）它是利用Int erne t或其它公共互联网络的基础设施为用户创建数据通道，实现 不同网络组件和资源之间的相互联接，并提供与专用网络一样的安全和功能保障。北京 拓帧+ +校园建设的一个实例校园网规划与设计随着计算机、网络应用的不断普及，学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的 利用学校现有的教学资源进行教学、管理，又能达到事半功倍的效果？校园网的实施为学校 提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势，建设校园网不仅能够更 加合理有效地利用学校现有的各种资源，而且为学校未来的不断发展奠定了基础，使之能够 适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联，已经成为教育领域信息化建 设的当务之急。以下以*大学校园网为例，介绍校园计算机网络系统集成总体设计方案（已缩减）。*大学校园计算机网络总体设计方案一、系统需求分析 *大学位于某市区内。校园网连接建筑物有教学楼、行政楼、图书馆、实验楼等。信息结点 共 370 个，分布如下：教学楼：200 个信息点行政楼：70 个信息点实验楼：50 个信息点图书馆：50 个信息点。网络中心设在教学楼三层，以教学楼为中心，用光纤连接其它三个建筑物，构成*大学校园 网光纤主干。通过DDN专线将整个校园网连入教育科研网CERNET,即连入国际互联网。开通WWW、E-MAIL、FTP、 TELNET、 BBS 等各种 INTERNET 服务。全校开通办公自动化系统、视频点播多媒体教学 系统。校园网同时提供PPP拨号服务，使校区内及家庭用户等零散单机可通过电话拨号连到 网络上,形成一个广域的计算机网络。校园网的建立,可以实现全校资源共享,在一定程度 上满足学校教育、科研对各种信息资源的需求。二、系统设计原则（一）、实用性 应当从实际情况出发，使之达到使用方便且能发挥效益的目的。采用成熟的技术和产品来建 设该系统。要能将新系统与已有的系统兼容，保持资源的连续性和可用性。系统是安全的， 可靠的。使用相当方便，不需要太多的培训即可容易的使用和维护。（二）、先进性 采用当前国际先进成熟的主流技术，采用业界相关国际标准。设备选型要是先进和系列化的， 系统应是可扩充的。便于进行升级换代。建立Intranet/Internet模式的总体结构，符合当 今信息化发展的趋势。通过Intranet/Internet的建立，加速国内外院校之间的信息交流。（三）、安全性 采用各种有效的安全措施，保证网络系统和应用系统安全运行。安全包括4个层面-网络安全， 操作系统安全，数据库安全，应用系统安全。由于 Internet 的开放性，世界各地的 Internet 用户也可访问校园网，校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡 改数据、路由信息的安全保护来保证安全。同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。（四）、可扩充性采用符合国际和国内工业标准的协议和接口，从而使校园网具有良好的开放性，实现与其他 网络和信息资源的容易互联互通。并可以在网络的不同层次上增加节点和子网。一般包括开 放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。在实用的基础上必须采用先进的成熟的 技术，选购具有先进水平的计算机网络系统和设备，并保留向ATM过渡的自然性。由于计算 机技术的飞速发展和计算机网络技术的日新月异，网络系统扩充能力的大小已变得非常重要， 因此考虑网络系统的可扩充性是相当重要的。（五）、可管理性设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作，并选用易于操作和维护的网络操作系统， 大大减轻网络运营时的管理和维护负担。采用智能化网络管理，最大程度地降低网络的运行 成本和维护。（六）、高性能价格比结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况，制定合乎经济效益的解决方案，在满足需求 的基础上，充分保障学校的经济效益。坚持经济性原则，力争用最少的钱办更多的事，以获 得最大的效益。三、网络系统设计（一）、系统构成校园信息系统网络应是为办公、科研和管理服务的综合性网络系统。一个典型的信息系 统网络通常由以下几部分组成：1. 网络主干，用于连接各个主要建筑物，为主要的部门提供上网条件，主干的选型和设计是 信息系统网络的主要工作之一。2. 局域网（LAN）系统，以各个职能部门为单位而建立、独立的计算环境和实验环境。3. 主机系统，网络中心的服务器和分布在各个LAN上的服务器是网络资源的载体，它的投资 和建设也是信息系统网络建设的重要工作。4. 应用软件系统，包括网上Web公共信息发布系统、办公自动化系统、管理信息系统、电子 邮件系统、行政办公系统、人事管理系统和财务系统等专用的系统。我们认为更主要的是建 设内部的 Intranet 系统。5. 出口（通讯）系统，是指将信息系统网络与Cernet和Internet等广域网络相连接的系统， 出口系统的主要问题包括两个方面：一个是选择合适的连接方式，如DDN、X.25、卫星、微 波等方式连网；另一个是防火墙的建设，它与出口系统的安全性有直接的关系。（二）、网络技术选型在局域和园区网络中有多种可选的主流网络技术，以下我们将针对不同技术类型，简单 阐明其特点，为我们的技术选型提供科学的依据。主要选用以下三种网络技术方案：以太网 络技术、 FDDI 网络、 ATM 网络。结合校园网系统设计原则和用户的具体需求，我们可以得出一个最佳的主干设计方案。 所推荐的方案采用交换式千兆以太网作为校园网范围内的全网主干， 10M /100M 交换式子网 接入。主干网选用千兆以太网，其第三层以太网路由器交换机大都满足IEEE802.3标准，技术成熟， 具有流量优先机制能有效的保证多媒体传输时的QOS。千兆以太网具有良好的兼容性和可扩展性，在ATM技术成熟时，可平滑集成到ATM网络中， 作为ATM网的边缘子网。工作组子网可选用100M交换模式。使用户终端独占100M带宽的数据交换。在核心交换机与工作组交换机之间，采用100Mbps传输带宽，当使用全双工时，传输带宽为 200Mbps。（三）、网络基本结构设计（1）网络主干采用6芯多模光纤。网络中心到主建筑物结点采用六芯多模光纤连接，在全双 工条件下传输距离可达两公里。光纤布线采用星形拓扑结构，这样当过渡到ATM时，不需要 重新布线可使整个网络保持原有的拓扑结构。（2）校园网主干设备采用100/1000M自适应全双工交换机，即网络中心配备一台Bay公司具 有第三层交换功能的路由交换机Accelarl200作为中心交换机。它可有效地扩展网络带宽， 消除网络碰撞，提高网络传输效率。各主建筑物结点的二级交换机，分别通过光纤以全双工 200M带宽与中心交换机相连。为了便于网络管理，抑制网络风暴，提高网络安全性能，校园 网划分为多个虚拟子网（VLAN），通过路由交换机本身线速的路由能力建立起VLAN之间的高 速连接。（3）广域路由器选用Cisco公司的2511路由器，校园网通过DDN连入INTERNET。另配置一 台3COM公司的USR MODEM POOL，以满足单机用户和校外用户以PPP方式上网。（4） 网络中心配置两台SUN公司SUN Enterprise250 server （高性能网络服务器）：1台 服务器用作 Webserver、DNS Server； 1 台用作备用 DNS Server、E-mail Server、FTP 等。（5）网络中心配备4台IBM5100 PC服务器分别用作LAN计费、拨号用户认证及计费、网管、 数据库及办公自动化系统、视频点播（VOD）系统、BBS系统、代理服务及计费等；配备1台 笔记本电脑用作调试终端。网络中心还需配置激光打印机、打印服务器、扫描仪、数码相机、 UPS不间断电源（3KVA、2小时）等设备。（五）、网络实现功能本网络除了能够实现文件打印服务、网络数据通信、校园网络管理系统等一般网络的基本功 能外，外部网络还可实现基于 Intranet/Internet 的信息服务。提供 Internet 的访问、电子 邮件服务等功能，如果需要还可提供远程访问的功能，同时可以在Internet上发布信息。1 、 WWW 服务用户可以在Internet服务器上创建丰富多彩的Web主页，还可以创建动态的Web页面。包 括各种多媒体应用。用户可以通过工作站远程监控Internet服务器的工作情况。通过工作站 远程更新 Web 主页。并配置虚拟的工作目录和虚拟的 WWW 服务器。同时，用户还可以控制 Internet 服务器所占用的网络带宽。同时平时我们可以将对教学有用的 Internet 资料进行 下载到本地，共本地的人员使用，不用每个人都上相同的网址，节约经费。2、l 电子邮件服务 用户通过互联网收发电子邮件。设置管理员帐号进行用户信箱、信息存储、过滤等管理。3、l FTP服务 用户通过网络对文件共享。4、网络代理安全及计费管理Internet 的连接部分采用代理防火墙为贵单位 Internet 接入网络提供防火墙和计费服务。 该防火墙集中了防火墙和计费功能。5、数据存储 由于各学校有大量的数据要进行存储，要满足具有扩展性，同时又有良好的性能，因此，我 们建议磁带机存储，扩展起来相当方便，性能可靠。6、Internet 计费功能为了节约经费，控制流量，有效的进行Internet流量的统计，我们采用代理服务器计费软件。+