第四章计算机网络系统

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1、第四章 计算机网络系统l网络基础概述l局域网技术l广域网概述l网络交换技术l网络存储技术l无线网络技术l光网络技术l布线与机房工程Date1信息系统集成4.1 网络基础概述l1969年，美国国防部高级研究计划管理局(Advanced Research Projects Agency)开始建立ARPAnet。 l1983年，TCP/IP协议出现，并作为BSD UNIX的一部份，使该协 议推广开来，从而诞生了真正的Internet。 l1986年，美国国家科学基金会(National Science Foundation, NSF)建立了NSFnet广域网，军用的改为Milnet。 l1989年，

2、CERN开发成功WWW，为Internet实现广域超媒体信息 截取/检索奠定了基础。 l20世纪90年代，Internet事实上成为各个子网通过NSF net的互联 。Internet的使用者不再限于电脑专业人员。 l1991年，美国CERFnet、PSInet和Alternet宣布将其子网用于商业 化，给Internet带来了新的飞跃。 l目前的Internet联系着超过160个国家和地区、4万多个子网，500 多万电脑主机，直接用户超过4000万，成为世界上信息资源最丰 富的电脑公共网络。 lInternet被认为是未来全球信息高速公路的雏形。Date2信息系统集成4.1 网络基础概述lO

3、SI参考模型Application LayerPresentation LayerSession LayerTransport LayerNetwork LayerData Link LayerPhysical LayerDate3信息系统集成4.1 网络基础概述lOSI模型中数据封装的过程Date4信息系统集成4.1 网络基础概述lOSI模型与TCP/IP模型对比Date5信息系统集成4.1 网络基础概述l网络拓扑结构l全互联 星型 环型l总线型Date6信息系统集成4.2 局域网技术l局域网建设局域网建设是一个系统工程，需要一个管理、分析、设计、采购、施工等方面 技术人员配置齐全的的团队来

4、完成。局域网建设与系统集成密切相关，需要在 系统集成的总体要求下进行。工程建设一般经过需求分析、网络规划设计、施 工准备、布线及机房建设、设备安装、网络测试、网络试运行、交付使用、系 统维护等几个过程。l需求分析理解网络建设的目的和意义理解和掌握网络的用途和性能要求理解和掌握网络信息服务及信息安全要求了解当前企业网络现状和设备现状掌握信息点分布掌握信息中心建设情况掌握网络环境建设结构了解资金投入Date7信息系统集成4.2 局域网技术l网络的规划与施工网络功能及性能规划：依据需求书写任务书原则与依据：企业规定、文件，网建设规范等组网规划：采用标准、结构、接口规划等信息点统计及分布图：统计各信息

5、点数量，绘制信息结构设备选型及设备清单：对比同类产品及提供选择依据布线规划：主干系统、子系统等连接链路的设计机房建设规划：装修、内部布线、环境等的设计施工图纸及施工说明：施工图纸和施工程序、方案、技术要求施工参考标准及工艺要求：明确施工参考的各类技术标准工程建设管理：建立管理小组，工具准备，人员配置等Date8信息系统集成4.2 局域网技术l施工准备工作：现场整理、网络辅材及工具准备，人员配置、设 备材料采购等。l布线及机房建设：按照施工图纸和技术要求、规范进行布线施工 。l设备安装：包括配线架、交换机、路由器、防火墙、服务器等网 络所需设备的安装配置。l网络测试：一般包括通断测试和性能测试，

6、测试完成后提供完整 的测试报告和技术报告。l网络试运行：测试工作结束后进行，在试运行期根据用户的反馈 意见进行调整。l试运行满意后网络系统正式交付使用，提交一系列的文档资料， 如设计文档及图纸和技术报告、使用手册等。l正式交付开始进入系统维护阶段。l制度建设：网络建设中，除了网络的物理建设之外，还需要制度 的建设，明确使用、操作等方面的管理规则，并且，需要成立由 专门的技术人员和管理人员构成的管理队伍。一般的维护工作由 这些技术人员负责。建设单位负责排除重大故障以及需求范围内 的调整工作。 Date9信息系统集成4.2 局域网技术l以太网(Ethernet)lXerox公司发明的基带LAN标准

7、发展而来的，IEEE802.3标准是 在最初的以太网技术基础上开发成功的。l在以太局域网中，所有的节点通过专门的网卡(网络适配卡)连 接到一条总线上，一般通过广播通道进行广播方式的通信。节 点之间不存在控制与被控制的关系。l连接总线的各个节点通过竞争的方式，取得总线的使用权，只 有获得使用权的节点才可以像总线发送信息帧。l载波监听是指发送节点发送信息帧之前，必须监听总线十分处 于空闲状态，l多路访问允许多个节点同时访问网络，也允许一个节点发送的 信息帧可以被多个节点所接收。l冲突检测指发送节点在发出信息帧的同时，还必须监听总线， 判断是否发生冲突。Date10信息系统集成4.2 局域网技术l快

8、速以太网l快速以太网的结构可以是交换方式，也可以是共享媒体方式。lIEEE802.3和802.12工作组提出以太网的两个接口标准： 100Base-T和100VG-Any。前者可以在同一网络上支持三种不 同的介质T4、TX、FX。l千兆位网络的高带宽能够改善性能，光纤通信技术是千兆位网 络的基础。光纤通信中的两个重要技术是：同步光纤网 (SONET)和波分多路复用(WDM)。lSONET是电信标准SDH簇中的一个重要组成部分，目的是代 替传统电缆主干线路的话路信令。SONET是按帧传递数据。lWDM利用光纤的特殊性质来建造新型数据网络。基本原理是将 光纤带宽分为多个通道，并将欲通信的主机调节到

9、特殊的通道 。这种调节可以预分配，也可以将接收器或发送器调节到指定 的通道。lWDM的主要优势克服了广电信号转换千兆的局限，目标是充分 发挥光纤的容量。有人称之为太位每秒网络。Date11信息系统集成4.2 局域网技术lFDDIlFDDI是英文(fiber distributed data interface)的缩写，是一种高 性能的光纤标记环局域网，运行速率100Mb/s。lFDDI采用多模光纤，采用发光二极管(LED)，不采用激光二极 管作为光源，一方面是价格因素，另一方面是出于安全的考虑 。lFDDI协议十分接近IEEE802.5协议。为了发送数据，站点必须 取得标记控制权，然后发送数据

10、，当回到原点时除去。lFDDI使用令牌环方式仲裁节点对介质的访问，目前它是一种完 全标准化的成熟的技术，传输速度快、距离远、可靠性高、互 操作能力强，在许多重要领域获得广泛应用。lFDDI的拓扑结构有三种：异向双环、主环传输和次环。lFDDI-2是对FDDI的改进，能处理同步线路交换的、用于声音 的PCM数据或ISDN通信，以及传统的数据传输。l基本方式的FDDI-2即原来的FDDI，仅提供分组服务；混合方 式同时提供分组数据服务和电路交换服务。 Date12信息系统集成4.2 局域网技术lATM局域网lATM即异步传输模式(asynchronous transfer mode)，这是一种 新

11、型的网络技术。采用分组交换方式，每组固定长度为53字节 ，通过硬件进行交换，适合于大容量多媒体数据的传输通信。l令牌环(Token Ring)/IEEE802.5l令牌环网是IBM于20世纪70年代发出的，在局域网中的流行性 仅次于以太网技术。l令牌环在网络中传递一个很小的帧，称为“令牌”。只有拥有令 牌的工作站才有发送信息的权利。l当一个站点接到令牌而没有信息要发送时，就将令牌传递给下 一个站点；当一个站点有信息要发送时，首先捕获到令牌，然 后将令牌的一个比特位变成一个开始串，并将待发送的信息附 加其后发送给环中的下一个工作站。l信息帧在被目的站点接收之前，一直在环上循环传递。Date13信

12、息系统集成4.3 广域网技术l帧中继l帧中继是一种高性能的WAN协议和技术，它运行于OSI参考模 型的物理层和数据链路层。属于分组交换技术，是由X.25技术 发展而来的。l帧中继提供面向连接的数据链路层的通信，这就意味着在每对 设备之间都存在一条已经定义好的通信连接，且该连接有一个 连接识别码。这种服务通过帧中继虚电路实现。l帧中继虚电路分为交换式虚电路(Switched Virtual Circuit)和永 久性虚电路(Permanent Virtual Circuit)。l交换式虚电路是一种临时连接，只在DTE设备之间需要跨过帧 中继网络传输突发性数据时使用。l为了频繁、持续地传输数据，帧

13、中继网络在DTE设备之间建立 了一个永久的连接，这就是永久性虚电路。PVC上的通信不需 要使用建立和终止呼叫操作，它永远处于数据传输和空闲两种 状态之一，连接永远不会终止。Date14信息系统集成4.3 广域网技术l综合业务数据网络(ISDN)l综合业务数据网络(Integrated Service Data Network)是在数字电话线和标准电话线上传送声音 、图像和数据的国际通信标准。lISDN能够在一对电话线上同时传递两路连接。l单条线路使用的ISDN租用服务，称为基本速率接口 BRI。由两个B信道组合起来形成独立的 128Kb/s连 接。l另一个ISDN传递速率服务是主要速率接口PR

14、I。北 美和日本提供的是23个B信道和一个D信道，带宽达 到1.54Mb/s；欧洲和澳大利亚提供30B+D，带宽达 到2.048Mb/s。lPRI模式有两种23B+D和30B+D。Date15信息系统集成4.3 广域网技术l数字用户线路(DSL)l数字用户线路(Digital Subscriber Line)技术是采用现有的双绞 电话线向用户传输高带宽的调制解调技术。lxDSL一词覆盖了许多类似的、目前仍然处于竞争的DSL形式， 包括ADSL、SDSL、HDSL、RADSL和VDSL等。lADSL是非对称数字用户线路(Asynchronous Digital Subscriber Line)。

15、是一种允许大量数据在现有铜质电话线上传输的技术。 接收数据可达到1.5Mb/s-9Mb/s，在发送数据时，ADSL支持 16Kb/s-640Kb/s。lADSL电路在双绞电话线的两端各连接一个调制解调器，并建 立三个信息通道高速下行通道、中速双工通道和普通电话服 务通道。l高速通道带宽为1.5-9Mb/s，双工速率通道为16-640Kb/s。很好 的适应了Internet商业应用。Date16信息系统集成4.4 网络交换技术l交换技术简介lOSI参考模型将数据通信分成七层，各层都有特定的功能 和协议与另一系统中的同层进行通信。各层通信的数据单 位为“协议数据单元”(Packet Data Un

16、it)，l下表描述了各层协议数据单元的类型和处理的设备类型。OSI参考模型协议协议 数据单单元PDU机制 7（应用层） 6（表示层） 5（会话层） 4（传输层 ）TCP段TCP端口 3（网络层）包路由 2（数据链路层）帧交换/桥接 1（物理层）Date17信息系统集成4.4 网络交换技术l第2层交换交换机是从网桥发展而来的，他们都工作在OSI参考模型的第2层 ，因此被称为第2层设备。交换机和网桥都有MAC地址表，用来记录端口和其连接网段设备 的MAC地址，而且交换机能够根据接收的数据帧目的地址进行学 习，更新MAC地址表。第2层的交换是基于硬件的桥接。数据帧的转发是由被称为专用集 成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)的专业硬件 处理的，而交换机可以提供比网桥高的扩展性和低延时。第2层交换机提供了增加带宽的能力，在不同的介质类型之间桥接 时，如FDDI或令牌环与以太网之间，结构内容将发生改变。主要用来保证网络连通性和对网络