第二章 網(wǎng)絡(luò)的基本概念
信息技術(shù)涉及到信息的收集、儲(chǔ)存、處理、傳輸與利用。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)形成與發(fā)展大致分為如下4個(gè)階段:
1 第一個(gè)階段可以追述到20世紀(jì)50年代。
2 第二個(gè)階段以20世紀(jì)60年代美國(guó)的APPANET與分組交換技術(shù)為重要標(biāo)志。
3 第三個(gè)階段從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始。
4 第四個(gè)階段是20世紀(jì)90年代開(kāi)始。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本特征:資源共享。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義:以能夠相互共享資源的方式互連起來(lái)自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。
表現(xiàn):
1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享。
2 我們判斷計(jì)算機(jī)是否互連成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),主要是看它們是不是獨(dú)立的“自治計(jì)算機(jī)”。
3 連網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間的通信必須遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上是廣域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。
廣域網(wǎng)的功能:數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信。
從邏輯功能上可分為:資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)。
資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理,向網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。主要包括主機(jī)和終端。
主機(jī)通過(guò)高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制處理機(jī)相連接。終端是用戶(hù)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的界面。
通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路與其他通信設(shè)備組成,完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。
通信控制處理機(jī)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。通信線路為通信處理機(jī)之間以及通信處理機(jī)與主機(jī)之間提供通信信道。
現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn):微機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)連入廣域網(wǎng),局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)是通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)的。
按傳輸技術(shù)分為:
1 廣播式網(wǎng)絡(luò);
2 點(diǎn)--點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)。
采用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇是點(diǎn)-點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)與廣播網(wǎng)絡(luò)的重要區(qū)別之一。
按規(guī)模分類(lèi):局域網(wǎng),城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)。
廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)采用分組交換技術(shù),利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無(wú)線分組交換網(wǎng)互聯(lián)。
廣域網(wǎng)(遠(yuǎn)程網(wǎng))以下特點(diǎn):
1 適應(yīng)大容量與突發(fā)性通信的要求。
2 適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的要求。
3 開(kāi)放的設(shè)備接口與規(guī)范化的協(xié)議。
4 完善的通信服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)管理。
X.25網(wǎng)是典型的公用分組交換網(wǎng),是早期廣域網(wǎng)中廣泛使用的通信子網(wǎng)。它保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃,但因此增大了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)难舆t時(shí)間。
數(shù)據(jù)通信環(huán)境的變化主要是3個(gè)方面:
1 傳輸介質(zhì)由原來(lái)的電纜走向光纖.
2 多個(gè)局域網(wǎng)之間高速互連的要求越來(lái)越強(qiáng)烈.
3 用戶(hù)設(shè)備性能提高.
在數(shù)據(jù)傳輸率高,誤碼率低的光纖上,使用簡(jiǎn)單的協(xié)議,以減少網(wǎng)絡(luò)的延遲,而必要的差錯(cuò)控制功能將由用戶(hù)設(shè)備來(lái)完成。
這就是幀中繼(FR,F(xiàn)rame Relay)技術(shù)產(chǎn)生的背景。
異步傳輸模式ATM是新一代的數(shù)據(jù)傳輸與分組交換技術(shù)。
促進(jìn)發(fā)展的因素:
1用戶(hù)對(duì)未來(lái)貸款與對(duì)帶寬高效、動(dòng)態(tài)分配的需求的不斷增長(zhǎng).2用戶(hù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)應(yīng)用需求的提高.3網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與組建進(jìn)一步走向標(biāo)準(zhǔn)化的需要.
關(guān)鍵:能保證用戶(hù)對(duì)所據(jù)傳輸?shù)姆⻊?wù)質(zhì)量的需求。
ATM技術(shù)結(jié)合了線路交換方式的實(shí)時(shí)性好,分組交換方式的靈活性好的特點(diǎn)。因此,B-ISDN(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng))選擇ATM作為數(shù)據(jù)傳輸技術(shù).
廣域網(wǎng)擴(kuò)大了資源共享的范圍,局域網(wǎng)增強(qiáng)了資源共享的深度。
早期的城域網(wǎng)產(chǎn)品主要是光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)
各種城域網(wǎng)建設(shè)方案有幾個(gè)相同點(diǎn):傳輸介質(zhì)采用光纖,交換接點(diǎn)采用基于IP交換的高速路由交換機(jī)或ATM交換機(jī),在體系結(jié)構(gòu)上采用核心交換層,業(yè)務(wù)匯聚層與接入層三層模式。城域網(wǎng)MAN介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)通信子網(wǎng)中通信信道類(lèi)型分為:
1 點(diǎn)-點(diǎn)線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洌盒切,環(huán)型,樹(shù)型,網(wǎng)狀型。
2 廣播式通信子網(wǎng)的拓?fù)洌嚎偩型,樹(shù)型,環(huán)型,無(wú)線通信與衛(wèi)星通信型。
描述數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)參數(shù)有兩個(gè):數(shù)據(jù)傳輸率與誤碼率。
數(shù)據(jù)傳輸速率:在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù),單位為比特/秒(bit/second),記作bps.對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳輸速率為:S1/T(bps),其中,T為發(fā)送每一比特所需要的時(shí)間.
奈奎斯特準(zhǔn)則:
信號(hào)在無(wú)噪聲的信道中傳輸時(shí),對(duì)于二進(jìn)制信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸率Rmax與通信信道帶寬B(B=f,單位是Hz)的關(guān)系可以寫(xiě)為: Rmax=2*f(bps) 香農(nóng)定理:香農(nóng)定理則描述了有限帶寬;有隨機(jī)熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬;信號(hào)噪聲功率比之間的關(guān)系.
在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí),數(shù)據(jù)傳輸率Rmax與信道帶寬B,信噪比S/N關(guān)系為: Rmax=B*LOG⒉(1+S/N)
其中:B為信道帶寬,S為信號(hào)功率,n為噪聲功率。
誤碼率是二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率,它在數(shù)值上近似等于:Pe=Ne/N(傳錯(cuò)的除以總的)
1 誤碼率應(yīng)該是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù).
2 對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),不能籠統(tǒng)地說(shuō)誤碼率越低越好,要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求;在數(shù)據(jù)傳輸速率確定后,誤碼率越低,傳輸系統(tǒng)設(shè)備越復(fù)雜,造價(jià)越高.
3 對(duì)于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),如果傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元,要折合成二進(jìn)制碼元來(lái)計(jì)算.
4 差錯(cuò)的出現(xiàn)具有隨機(jī)性,在實(shí)際測(cè)量一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)時(shí),只有被測(cè)量的傳輸二進(jìn)制碼元數(shù)越大,才會(huì)越接近于真正的誤碼率值.
這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳遞交換而指定的規(guī)則,約定與標(biāo)準(zhǔn)被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
協(xié)議分為三部分:
1 語(yǔ)法,即用戶(hù)數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式;
2 語(yǔ)義,即需要發(fā)出何種控制信息,以及完成的動(dòng)作與做出的響應(yīng);
3 時(shí)序,即對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明.
將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次模型和各層協(xié)議的集合定義為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。
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