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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,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,*,1.1 通信网的一般模型,1.1.1 通信网相关概念,协议（Protocol）是一种通信约定，它主要由语法、语义和时序 3部分组成（即协议,的三要素）。,实体（Entity）是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。,接口（Interface）是节点或节点内相邻层之间用于交换信息的连接点。,信号是数据的电磁或电子编码。在通信系统中，信号可分为模拟信号和数字信号。,信道是用于传送信息的介质。信道可分为模拟信道和数字信道两大类。,第1页，共13页。,OSI参考模型是研究如何把开放式系统连接起来的标准，它将计算机网络分为7层，如图1-1所示。其中，最右侧一列是数据单元名称，即各个层次的对等实体之间交换的数据单元的名称。,协议数据单元（Protocol Data Unit,PDU）就是对等实体之间通过协议传送的数据。图1-1中的APDU表示应用层的协议数据单元，PPDU是表示层的协议数据单元，SPDU表示会话层的协议数据单元，TPDU表示传输层的协议数据单元。,1.1.2 通信网络模型,第2页，共13页。,1）物理层,物理层（Physical Layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输，主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性。,2）数据链路层,数据链路层的主要功能是在物理层提供比特流传输服务的基础上，在通信的实体之间建立数据链路连接，以帧为单位传送数据信息，采用差错控制、流量控制等方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。,3）网络层,网络层（Network Layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，通过路由算法为分组选择最佳路径。,4）传输层,传输层的主要功能是向用户提供可靠的端到端服务，透明地传送报文。,5）会话层,会话层主要负责在网络中的两个节点之间建立和维持通信。,6）表示层,表示层（Presentation Layer）向应用层提供信息表示，将不同系统的表示方法转换成标准形式。,7）应用层,应用层（Application Layer）的主要功能是直接为用户服务，为软件提供接口以使程序能使用网络服务。,1.1.2 通信网络模型,第3页，共13页。,每个分组除了包含数据之外，还包含一个虚电路标识符。,信道是用于传送信息的介质。,（3）对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。,网络应用软件是能够与服务器进行通信，直接为用户提供网络服务的软件。,协议（Protocol）是一种通信约定，它主要由语法、语义和时序 3部分组成（即协议,（3）适用于实时大批量连续的数据传输。,（3）通信量变得很大时，报文交换网络仍然可以接收报文。,通信控制处理机负责主机与网络的信息传输控制，具体实现线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换以及数据帧的封装和拆封等功能。,5 局域网、城域网和广域网,局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。,物理层（Physical Layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输，主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性。,2）数据报方式,TCP/IP参考模型分成网络接口层、网络层、传输层和应用层 4个层次，如图1-2所示。,1）网络接口层,网络接口层与OSI参考模型的数据链路层和物理层相对应，它不是TCP/IP协议的一部分，但它是TCP/IP参考模型赖以存在的与各种通信网进行通信的接口。TCP/IP没有对网络接口层给出具体的规定。,2）网络层,网络层有4个主要的协议：IP协议、Internet控制报文协议、地址解析协议和逆地址解析协议。,3）传输层,TCP/IP参考模型的传输层提供了两个主要的协议，即传输控制协议和用户数据报协议。,4）应用层,在TCP/IP参考模型中，应用层包含所有的高层协议。,1.1.2 通信网络模型,第4页，共13页。,1.1.3 通信网络的主要功能,（1）数据传输。,（2）资源共享。,（3）分布处理。,（4）提高安全性与可靠性。,第5页，共13页。,1.2 通信网的构成,1.2.1 网络软件系统,网络操作系统是负责管理整个网络资源和方便网络用户使用的软件的集合。网络操作系统是运行在服务器之上的，因此，有时也把它称为服务器操作系统。,网络管理软件能够进行配置网络节点，收集并管理网络信息等操作，以保障网络正常、可靠地运行。,服务器软件运行于特定的网络操作系统之下，提供用户所需的网络服务。,网络应用软件是能够与服务器进行通信，直接为用户提供网络服务的软件。,网络协议是网络上所有设备（网络服务器、计算机终端、交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的含义。,第6页，共13页。,1.2.2 网络硬件系统,计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理等任务，并提供各种网络资源。根据其在网络中的用途可分为服务器和工作站两部分。,1）通信控制处理机,通信控制处理机负责主机与网络的信息传输控制，具体实现线路传输控制、差错检测与恢复、代码转换以及数据帧的封装和拆封等功能。,2）网络互联设备,网络互联设备主要用来实现网络中主机与主机、网络与网络之间的连接，数据信号的变换以及路由选择等功能。,3）传输介质,传输介质是传输数据信号的物理通道，有线介质包括双绞线、同轴电缆、光纤，无线介质包括微波、红外线和卫星。,第7页，共13页。,网络层（Network Layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，通过路由算法为分组选择最佳路径。,网络接口层与OSI参考模型的数据链路层和物理层相对应，它不是TCP/IP协议的一部分，但它是TCP/IP参考模型赖以存在的与各种通信网进行通信的接口。,其中，一个被单独处理的分组称为数据报。,1 通信网的一般模型,环型网络拓扑结构指的是网络中的各节点通过环路接口连接在一起，形成一个首尾相接的闭合环，如图1-5所示。,1 通信网的一般模型,1）虚电路交换方式,环型网络拓扑结构指的是网络中的各节点通过环路接口连接在一起，形成一个首尾相接的闭合环，如图1-5所示。,信道是用于传送信息的介质。,6）表示层,（3）对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。,发送设备将发送的信息作为一个整体并附加目的地址交给交换设备，交换设备接收并暂时存储此报文，等到有合适的输出线路时把此报文转发给下一个交换设备。,数据块中仅含少量的地址信息，用户的数据块沿着相同的路径按顺序到达目的地，这使接收站点处理起来很方便。,7）应用层,网络互联设备主要用来实现网络中主机与主机、网络与网络之间的连接，数据信号的变换以及路由选择等功能。,计算机系统主要完成数据信息的收集、存储、处理等任务，并提供各种网络资源。,1.3 通信网数据交换技术,1.3.1 电路交换,电路交换(Circuit Switching)技术是在通信设备间通过交换设备中的线路连接实际建立了一条专用的物理线路，在连接被拆除前，其两端的设备单独占用此线路进行数据传输。,（1）建立线路。,（2）数据传输。,（3）释放线路。,（1）连接建立后，数据以固定速率传输，传输延时短。,（2）由于物理线路被单独占用，所以不可能发生冲突。,（3）适用于实时大批量连续的数据传输。,（1）建立连接可能需要涉及多个设备或线缆，这需要花费很长的时间。,（2）连接建立后，线路是专用的，即使空闲也不能被其他设备使用，这会造成一定的浪费。,（3）对通信双方而言，必须做到双方的收发速度、编码方法、信息格式和传输控制等一致才能完成通信。,第8页，共13页。,1.3.2 报文交换,报文交换是一种存储转发技术，它没有在通信设备间建立一条物理线路。发送设备将发送的信息作为一个整体并附加目的地址交给交换设备，交换设备接收并暂时存储此报文，等到有合适的输出线路时把此报文转发给下一个交换设备。,（1）线路的利用率高。,（2）报文在传输时没有大小的限制。,（3）通信量变得很大时，报文交换网络仍然可以接收报文。,（4）能够建立报文优先级。,（5）支持多点传输。,（6）根据地址字段进行复制和转发，中间节点可进行数据格式转换。,（1）数据的传输延时比较长。,（2）中间节点必须具备很大的存储空间。,（3）任何报文都必须排队等待。,第9页，共13页。,1.3.3 分组交换,分组交换主要有虚电路交换和数据报两种方式。,1）虚电路交换方式,虚电路(Virtual Circuit，VC)交换方式在分组发送前需要在发送方与接收方之间建立一条逻辑通路，即虚电路。每个分组除了包含数据之外，还包含一个虚电路标识符。预先建好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，而不再需要路由选择判定。,虚电路交换方式包括虚电路的呼叫建立、数据传输和呼叫释放 3个过程。数据块中仅含少量的地址信息，用户的数据块沿着相同的路径按顺序到达目的地，这使接收站点处理起来很方便。如果虚电路中的某个节点或线路出现故障，将导致虚电路传输失效。因此，虚电路交换方式较适合站点之间大批量的数据传输。,2）数据报方式,在数据报方式中，每个数据报都包含源节点和目的节点的地址信息，节点间不需要建立从源主机到目的主机的固定连接，源主机发送的每一个分组都独立地选择一条传输路径，每个分组在通信子网中可以通过不同的传输路径从源主机到达目的主机。其中，一个被单独处理的分组称为数据报。,分组交换的优点是具有分段差错流量控制功能，传输质量高，能对线路动态多路复用，信道利用率高，可在不同终端之间通信，服务质量可靠，经济性好。,分组交换的缺点是延时不固定，平均延时较长。,第10页，共13页。,1.4 网络拓扑结构,总线型网络拓扑结构采用一根中央主电缆作为总线，各节点直接与总线相连接，信息沿总线逐个节点地广播传送，如图1-3所示。,星型网络拓扑结构是以中央节点为中心，各从节点与中央节点通过点到点的方式连接，中央节点可直接与从节点通信，而从节点之间必须经过中央节点才能通信，如图1-4所示。,环型网络拓扑结构指的是网络中的各节点通过环路接口连接在一起，形成一个首尾相接的闭合环，如图1-5所示。,图1-3 总线型拓扑,图1-4 星型拓扑,图1-5 环型拓扑,第11页，共13页。,1.4 网络拓扑结构,树型网络拓扑结构是总线型网络拓扑结构的扩展，它是在总线型网络拓扑结构上加分支形成的，如图1-6所示。,网状网络拓扑结构是一种不规则的混合结构，它的每一个节点都与其他节点互联。这种连接方法主要利用冗余的连接实现节点与节点之间的高速传输和高容错性能，以提高网络的数据传输速度和可靠性，如图1-7所示。,图1-6 树型拓扑,图1-7 网状网络拓扑,第12页，共13页。,1.5 局域网、城域网和广域网,局域网（Local Area Network，LAN）是最常见的计算机网络，它是指在一个很小的范围内连接计算机、网络设备以及外部设备的网络。局域网覆盖的地区范围通常在几千米以内，并以某个单位或部门为中心进行网络设计。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。,城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，其覆盖范围可达数百千米，传输速率从64千比特每秒至几吉比特每秒。通常是将一个地区或一座城市内的局域网连接起来构成城域网。,广域网(Wide Area Network，WAN)是覆盖范围为一个国家，甚至全球的一类数据通信网络，一般是指为用户提供远距离数据通信业务的传输网络，通常由电信部门负责建设、运营和管理，包括电路交换和包交换网络。目前，世界上最大的
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