网络工程师软件程序全解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第1章,网络及其系统设计,本章要点：,1.1,网络的基本概念,1.2,局域网、城域网与广域网,1.3,宽带城域网的设计与管理,1.4,接入网技术,第1章 网络及其系统设计本章要点：,1,1.1 网络的基本概念,1.1.1,网络的定义,1.1.2,网络的发展过程,1.1.3,计算机网络的分类,1.1.4 计算机网络的应用,1.1 网络的基本概念1.1.1 网络的定义,2,1.1.1,网络的定义,计算机网络是指将地理位置不同的功能相对独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。,组建计算机网络的根本目的是为了实现资源共享。这里既包括计算机网络中的硬件资源，如磁盘空间、打印机、绘图仪等，也包括软件资源，如程序、数据等。,1.1.1 网络的定义 计算机网络是指,3,1.1.2,网络的发展过程,1,终端,-,通信线路,-,计算机阶段,人们通过通信线将计算机与终端（,terminal,）相连，通过终端进行数据的发送与接收。,2,计算机,-,计算机网络阶段,以通信子网为中心，多主机多终端。,1969,年在美国建成的,ARPAnet,是这一阶段的代表。在,ARPAnet,上首先实现了以资源共享为目的的不同计算机互连的网络，它是今天因特网的前身。,1.1.2 网络的发展过程 1终端-通信线路-计算机阶段,4,3,计算机网络成熟阶段,国际标准化组织于,1984,年颁布了“开放系统互连基本参考模型”问题的研究，即为,OSI,参考模型。,4,高速的计算机网络阶段,光纤在各国的信息基础建设中被逐渐广泛使用，这为建立高速的网络辅垫了基础。千兆乃至万兆传输速率的,Ethernet,已经被越来越多地用于局域网和城域网中，而基于光纤的广域网链路的主干带宽也已达到,10G,数量级。,3计算机网络成熟阶段,5,1.1.3,计算机网络的分类,1,以通信所使用的介质分类,有线网络和无线网络,2,以使用网络的对象分类,公众网络和专用网络,3,以网络传输技术分类,广播式网络和点到点式网络,4,以网络传输速度的高低分类,低速网络和高速网络,5,按互连规模与通信方式分类,局域网、城域网与广域网,1.1.3 计算机网络的分类 1以通信所使用的介质分类,6,图,1-1,点到点网络与广播式网络,图1-1 点到点网络与广播式网络,7,1.1.4,计算机网络的应用,1,办公自动化,计算机网络能过将一个企业或机关的办公电脑及其外部设备联成网络，可以实现在信息共享和公文流传。,2,企业的信息化,通过在企业中实施基于网络的管理信息系统（,MIS,）和资源制造计划（,ERP,），可以实现企业的生产、销售、管理和服务的全面信息化，从而有效提高生产率。,1.1.4 计算机网络的应用 1办公自动化,8,3,电子银行,电子银行是基于电子商务平台和银行支付系统的网上金融服务系统。,4,远程教育,远程教育是利用,internet,技术，与教育资源相结合，在计算机网络上进行的教学方式。,E-Learning,即是指通过,internet,或其他数字化内容进行学习与教学的活动。,5,娱乐与消遣,网络给我们带了新的丰富多彩的娱乐和消遣方式，如网上聊天、在线点播、新闻浏览以及现在最流行的网络在线游戏等。,网络工程师软件程序全解课件,9,1.1.5,计算机网络的结构及其特点,计算机网络首先是一个通信网络，早期的计算机网络主要是广域网，它的结构是由负责数据处理的主计算机与终端以及负责数据通信处理的通信控制处理设备与通信线路所这两部分所组成。从资源构成的角度讲，计算机网络是由硬件和软件组成的。并从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。,1.1.5 计算机网络的结构及其特点 计算机,10,图,1-2,资源子网与通信子网的二级子网结构,图1-2 资源子网与通信子网的二级子网结构,11,1.2,局域网、城域网与广域网,1.2.1,局域网,1.2.2,城域网,1.2.3,广域网,1.2 局域网、城域网与广域网1.2.1 局域网,12,局域网（,LAN,）是当今计算机网络技术应用与发展非常活跃的一个领域。公司、企业、政府部门及至住宅小区内的计算机机都在通过,LAN,连接起来，以达到资源共享、信息传递和数据通信的目的。,1.2.1 局域网,局域网（LAN）是当今计算机网络技术应用,13,1LLC与MAC协议,LLC,能够提供以下三种服务,（,1,）无确认无连接的服务,（,2,）面向连接方式的服务,（,3,）有确认有连接的服务,根据介质访问控制的方式，可以将,MAC,分为以下三种方式：,（,1,）循环式：每个站轮流得到发送机会，如果一段时间内有许多站发送数据，则方式很有效，如果只有很少站发数据，则该方式开销太大。,（,2,）预约式：将传输介质的使用时间划分为时间糟，而预约管理可以是集中控制，也可以分布控制。,（,3,）竞争式：不对各个工作站的发送权限进行控制，而是自由竞争，它适合于分布式控制，优点在于简单，轻负载下效率高，重负载时效率下降得很快。,1LLC与MAC协议,14,2,CSMA/CD,协议,CSMA/CD,即是带冲突检测的载波侦听多址访问。它的基本原理是：每个节点都共享网络传输信道，在每个站要发送数据之前，都会检测信道是否空闲，如果空闲则发送，否则就等待；在发送出信息后，则对冲突进行检测，当发现冲突时，则取消发送。载波侦听主要是指网络中的各个站点都具备一种对总线上所传输的信号或载波进行监测的功能，其策略即是“信道空闲时，立即发送；信道忙时，继续监听”。冲突检测是指一种检测或识别冲突的机制，这是实现冲突退避的前提。,2CSMA/CD协议,15,3,令牌总线协议,采用令牌总线协议的网络，虽然在物理上它们还是连接在一条总线上，但是在逻辑上是组成了一个首尾相连的环。通过一个称为令牌的特殊帧来控制网络的访问。,4,令牌环协议,令牌环使用中继器将单个的点到点线路链接成为物理的环形结构。它的基本原理是：令牌在网络上依次顺序传递，等待捕获一个空令牌，然后将要发送的信息附加到后面，往下一站发送，直到目标站，将令牌释放；如果工作站要发送数据时，经过的令牌不是空的，则等待令牌释放。,3令牌总线协议,16,5,无线局域网,无线局域网主要可以使用红外线、扩展频谱和窄带微波技术三种通信技术。无线局域网分为两个研究方向，一是由面向数据通信的计算机局域风发展而来的，采用的是无连接协议，即,IEEE 801.11,标准；另一个是致力于面向语音蜂窝电话，采用的是基于连接的协议，即,HiperLAN-2,标准。,5无线局域网,17,1.2.2,城域网,1FDDI,技术,FDDI,以光纤为传输介质，传输速率可以达到,100Mbps,，采用单环和双环两种拓扑结构。,2,城域网的业务特点,（,1,）传输速率高,（,2,）用户投入少，接入简单,（,3,）技术先进、安全,1.2.2 城域网1FDDI技术,18,3,城域网的主要用途及其适用范围,（,1,）高速上网,（,2,）互动游戏,（,3,）,VOD,视频点播与网络电视,（,4,）远程医疗、会议、教育,（,5,）远程监控,（,6,）家庭证券交易系统,（,7,）智能设区,（,8,）带宽及管道出租业务,3城域网的主要用途及其适用范围,19,1.2.3,广域网,广域网是一种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家或地区。广域网通常由两个或多个局域网组成。,1,综合业务数字网（,ISDN,）,2,数据数字网（,DDN,）,3,X.25,分组交换网,4,帧中继（,FR,）,5,异步传输模式（,ATM,）,1.2.3 广域网 广域网是一种跨地区,20,1.3,宽带城域网的设计与管理,1.3.1,宽带城域网的结构与设计,1.3.2,宽带城域网的管理与运营,1.3.3,宽带城域网设计方案,1.3 宽带城域网的设计与管理1.3.1 宽带城域网的结,21,1.3.1,宽带城域网的结构与设计,1,宽带城域网的结构,宽带城域网的总体结构是由网络平台、业务平台、管理平台与城市宽带出口等部分组成。从逻辑上分，宽带城域网的网络平台又包含了核心交换层、边缘汇聚层与用户接入层三部分。,图,1-4,宽带城域网的总体结构,1.3.1 宽带城域网的结构与设计1宽带城域网的结构 图,22,2,宽带城域网网络平台的主要功能,（,1,）核心交换层,核心交换层为整个网络提供一个高速，宽带的中心连接，并能提供所有城域网出去,Internet,所需要的路由服务。,（,2,）边缘汇聚层,也称汇聚层，它是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路,（3）用户接入层,也称接入层，它是直接面对用户的一个层面，目的是允许终端用户连接到网络，它为广大的用户提供10/100M的高速接入。它称为网络的“最后一公里”。,2宽带城域网网络平台的主要功能,23,3,宽带城域网的组建及其原则,可运营性,可管理性,可盈利性,可扩展性,网络工程师软件程序全解课件,24,1.3.2,宽带城域网的管理与运营,宽带城域网位于广域网与接入网的交汇处，各种业务和协议都在此汇聚分流和进出核心网，直接面对终端用户，应用环境复杂。所以其内部是多种交换技术和业务网络并存，因此我们在设计与组建宽带城域网的同时要注意网络成功组建和运营的关键技术。宽带城域网管理与运营的关键技术包括：带宽管理、服务质量,QoS,、网络管理、用户管理、多业务接入、统计与计费、,IP,地址的分配与地址转换以及网络安全等。,1.3.2 宽带城域网的管理与运营,25,1.3.3,宽带城域网设计方案,1,基于,SDH,的城域网,SDH,（,Synchronous Digital Hierarchy,，同步数字体系）是一种将复接、线路传输及交换功能融为一体、并由统一网管系统操作的综合信息传送网络。,SDH,的核心就是应用了波分多路复用技术,就是一条光纤信道上传输多条信号，,SDH,网络是,ATM,，,DDN,等中继网络服务的承载网。,1.3.3 宽带城域网设计方案1基于SDH的城域网,26,2,基于,10GE,的城域网,1999,底成立了,IEE802.3ae,工作组进行万兆以太网技术（,10Gb/s,）的研究，,2002,年正式发布,802.3ae 10GE,标准。,21,世纪初，提出了光以太网的概念，它的技术核心是：利用光纤的巨大带宽资源和以太网的成熟与易用为运营商建造新一代的宽带城域接入网。光以太网技术用于建设宽带城域网，必须满足对城域网的几个基本要求：,（,1,）高可靠性,（,2,）可提供服务等级协议（,SLA,）,（,3,）高可扩展性,（,4,）用户管理,2基于10GE的城域网,27,图,1-6,成长中的万兆以太网,3,基于,PRP,的城域网,弹性分组环技术是一种在环形结构上优化数据业务传送的新型,MAC,层协议，能够适应多种物理层（如,SDH,、以太网、,DWDM,等），可有效地传送数据、话音、图像等多种业务类型。,图1-6 成长中的万兆以太网3基于PRP的城域网,28,图,1-7,基于,RPR,的城域网应用实例,RPR,技术的主要特点可归纳如下：,（,1,）支持,50ms,的快速保护,（,2,）实现灵活的环路带宽管理,（,3,）支持环路带宽的公平分配,图1-7 基于RPR的城域网应用实例 RPR技术的主要特点可,29,1.4,接入网技术,1.4.1,接入网技术概况,1.4.2,接入技术的主要功能特点,1.4.3,各种接入技术的特点,1.4 接入网技术1.4.1 接入网技术概况,30,1.4.1,接入网技术概况,1,接入网技术的发展与接入服务的界定,接入网（,Access Network,，,AN,）是指交换局到用户终端之间的所有机线设备，它的主干系统为传统的电缆和光缆，一般长数千米；配线系统也可能是电缆和光缆，其长度一般几百米，而引入线