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1、一、网络系统结构与设计的基本原则1.1局域网（Local Area Network, LAN）按照采用的技术、应用的范围和协议标准不同分为共享局域网与交换局域网1.2局域网特点：1.覆盖有限的地理范围2.提供高数据传输速率（10Mbps-10Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境3.成本低，易于建立、维护和扩展1.3计算机网络从逻辑功能上分为：资源子网和通信子网1.4主机（host）包括用户终端设备（个人计算机、数字设备）、服务器，是资源子网的主要组成单元1.5资源子网： 组成：主计算机系统、终端、终端控制器、连网外部设备、各种软件资源、网络服务 功能：负责全网的数据处理业务、向网络用户提供
2、各种网络资源和网络服务1.6通信子网： 组成：通信控制处理机、通信线路、其他通信设备 功能：完成网络数据传输、转发等通信处理任务1.7通信控制处理机：在网络拓扑结构中成为网络结点 1.作为与资源子网的主机、终端的连接接口，将主机和终端连入网络 2.作为通信子网中的分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用1.8通信线路：通信控制处理机与通信控制处理机、通信控制处理机与主机之间提供通信信道，计算机网路采用多种通信线路，如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等1.9局域网与城域网（Metropolitan Area
3、 Network，MAN）、城域网与广域网（Wide Area Network，WAN）、广域网与广域网的互联是通过路由来实现的1.10介入城域网方式：局域网、电话交换网（PSTN）、有线电视网（CATV）、无线城域网（WMAN）、无线局域网（WLAN）1.11广域网的基本概念： 1.广域网建设投资大、管理困难，一般由电信运营商负责组建与维护 2.电信运营商提供接入广域网的服务与技术，为用户提供高质量的数据传输服务，因此广域网是一种公共数据网络（Public Date Network，PDN） 3.用户可以在公共数据网络商开发各种网络服务系统，用户使用广域网的服务必须向广域网运营商购买服务1.
4、12广域网技术主要研究的是远距离、宽带、高服务质量的核心交换技术1.13广域网发展: 1.早期,人们利用电话交换网PSTN的模拟信道,使用调制解调器完成计算机与计算机之间的低速数据通信 2.1974年X25分组交换网出现 3.随着光纤开始应用,一种简化的X25协议的网络：帧中继（Frame Replay，FR）网得到广泛应用 4.数字数据网DDN是一种基于点-点连接的窄带公共数据网 5.异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）网将语音与数据的传输放在一个网络中完成，并且覆盖从局域网到广域网的整个领域，但这条路线是不成功的 6.20世纪80年代，光波分复WDM
5、技术在网络中使用，关于网发展的一个重要趋势是IP over SONET/SDH 7.将千兆以太网（Gigabit Ethernet，GE）和10GE的光以太网（Optical Ethernet）技术从局域网扩大到城域网和广域网1.14局域网技术的发展 1.1980年左右，以太网（Ethernet）与令牌环（Token Ring）网络、令牌总线（Token Bus）网络三足鼎立 2.1990年IEEE 802.3标准中的物理层标准10Base-T退出，是普通双绞线可以作为10Mbps以太网传输介质，是以太网造价降低，性能价格比大大提高。同年以太交换机产品面试，标志着交换式以太网的出现1.15以太
6、网技术的发展三个方向 1.提高以太网的数据传输速率 2.将一个大型局域网划分成多个用网桥活路由器互联的网络 3.将共享介质方式改为交换方式1.16城域网的概念泛指：网络运营商在城市范围内提供各种信息服务业务的所有网络，它是以宽带光传输网络为开放平台，以TCP/IP协议为基础，通过各种网络互联设备，实现语音、数据、图像、多媒体视频、IP电话、IP接入和各种增值服务业务与智能业务，并与广域计算机网络、广播电视网、电话交换网互联互通的本地综合业务网络1.17城域网一定是能够提供高速传输和保证服务质量（QoS）的网络系统1.18城域网对传输网络和服务业务的影响1.局域网、城域网与广域网在技术上的界限变
7、得越来越模糊了2.电信传输网技术与计算机网络技术的界限变得越来越模糊了3.电信服务业务与Internet应用的界限变得越来越模糊了4.电信传输网、计算机网络与广播电视网之间的界限变得越来越模糊了1.19推动城域网发展的应用和业务主要有：1.高速上网服务2.网络互联服务3.电子政务与电子商务服务4.智能社区服务5.网上教育与远程医疗服务6.带宽与管道出租服务1.20设计宽带城域网将涉及网络平台、业务平台、管理平台和城市宽带出口等问题1.21网络平台层次结构：1.核心交换层（交换层）：承担高速数据交换的功能2.边缘汇聚层（汇聚层）：承担路由与流量汇聚的功能3.用户接入层（接入层）：承担用户接入与本
8、地流量控制的功能1.22核心交换层的基本功能：1.交换层将多个汇聚层连接起来，为汇聚层的网络提供高速分组转发，为整个城域网提供高速、安全与具有QoS保障能力的数据传输环境2.核心层实现与主干网络的互联，提供城市的宽带IP数据出口3.核心层提供宽带城域网的用户访问INTERNET所需要的路由服务1.23汇聚层的基本功能：1.汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的汇聚、转发和交换2.根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤、流量均衡、QoS优先级管理，以及安全控制、IP地址转发、流量整形等处理3.根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或在本地进行路由处理1.24城域网设计的一个重要出发点是：在降
9、低网络造价的前提下，系统能够满足当前的数据交换量、接入的用户数与业务类型的要求，并且有可扩展的能力1.25组建、成功运营一个宽带城域网需要遵循的基本原则：必须保证网络的可运营性、可管理性、可盈利性、可扩展性1.26管理运营宽带城域网的关键技术：1.带宽管理：提供无堵塞、高质量的传输能力2.服务质量QoS：保证服务质量的主要技术：资源预留（RSVP）、区分服务（Diffserv）、多协议标记交换（MPLS）3.网络管理三个基本方案：带内网络管理、带外网络管理、同时使用带内和带外管理（利用传统的电信网络进行网络管理称为“带内”，利用IP网络及协议进行网络管理的称为“带外”）4.用户管理包括用户认证
10、与接入管理、计费管理5.多业务接入：接入业务可以使用低速专线、帧中继、局域网接入、企业VPN、IP电话、视频点播等6.统计与计费：可以在不同层次上实现，最简单的是利用网络管理协议（SNMP）的管理信息库（MIB）来实现7.IP地址的分配与地址转换8.网络安全：技术方面需要解决物理安全、网络安全和信息安全等三个方面的问题，管理方面涉及安全管理规范的制订、执行和监督1.27带内网络管理是利用数据通信网（DCN）或公共交换电话网(PSTN)拨号，对网络进行数据配置，一般对汇聚层以下采用带内管理1.28带外网络管理是利用网络管理协议（SNMP）建立网络管理系统，实时采集网络数据，产生告警信息，显示网络
11、拓扑，分析各类通信数据，供网络管理人员了解、维护网络设备与系统运行状态，一般对汇聚层以上采用带外管理1.29用于构建宽带城域网的基本技术与方案主要有三类：基于SDH的城域网方案、基于10GE的城域网方案与基于ATM的城域网方案1.30以SDH为基础的多业务平台成为电信运营商组建宽带城域网的一个基本选择，SDH的发展趋势是支持IP和Ethernet业务的接入，并不断融合ATM和路由交换功能，构成以SDH为基础的多业务网络平台1.3110Gbps光以太网的技术优势：1.组建同样规模的宽带城域网，光以太网的造价是SONET的1/5，是ATM的1/102.以太网能够覆盖从宽带城域网核心层、汇聚层到接入
12、层的各种需求，因此它有潜在优势3.以太宽带城域网的各个层次能够使用统一技术，所以网络在设计、组建、运行、管理和人员培训都很方便、有效1.31弹性分组环（Resilient Packet Ring，RPR）是一种用于直接在光纤上告诉传输IP分组的传输技术，工作基于动态分组传输（Dynamic Packet Transport，DPT）技术，具有以下特点：1.宽带利用率高2.公平性好3.快速保护和恢复能力好4.保证服务质量1.32接入网技术解决的是最终用户接入地区性网络的问题1.33Internet接入服务被我国信息产业部归为“电信业务的第二类增值电信业务”它主要有两种应用：1.为Internet
13、内容供应商（ICP）提供Internet接入服务2.为普通上网用户提供Internet接入服务1.34接入网的技术主要分为五类：地面有线通信系统、无线通信和移动通信网、卫星通信网、有线电视网和地面广播网1.35目前宽带接入技术：数字用户线xDSL技术、光纤同轴电缆混合网HFC技术、光纤接入技术、无线接入技术与局域网接入技术。无线接入又可分为无线局域网接入、无线城域网接入与无线Ad hoc接入1.36xDSL(Digital Subscriber Line)技术优势：1.能够提供足够的带宽满足人们对于多媒体网络应用的需求2.性能和可靠性具有明显的优势3.利用现有的电话铜双绞线，能够平滑地与人们现
14、有的网络进行连接，是比较经济的接入方式1.37xDSL技术按上行（用户到交换局）和下行（交换局到用户）的速率是否相同可分为速率对称型和速率非对称型。根据信号传输的速率、距离，以及上行速率与下行速率的不同主要的数字用户线xDSL技术可以分为： 1.非对称数字用户线（Asymmetric Digital Subscriber Line，ADSL）2.高比特率数字用户线（High bit rate DSL，HDSL）3.速率自适应数字用户线（Rate adaptive DSL，RADSL）4.甚高比特率数字用户线（Very high bit rate DSL，VDSL）1.38ADSL主要的技术特点
15、表现在：1.可以在现有的用户电话铜双绞线网络上，以重叠和不干扰传输模拟电话业务，即普通电话业务POTS，提供告诉数字业务2.技术几乎和本地环路的实际参数没关系，与铜双绞线的特性无关，用户不需要专门为获得ADSL服务而重新铺设电缆3.ADSL提供的非对称宽带特性，上行速率在64kbps-640kbps，下行速率在500kbps-7Mbps，用户可以根据需要选择上行和下行速率1.39光纤同轴电缆混合网（Hybrid Fiber Coax，HFC）是一个双向传输系统，改善了信号质量，提高了可靠性是新一代有线电视网络（CATV），使用电缆调制解调器Cable Modem通过有线电视宽带接入Internet的，数据传输速率可达10Mbps-36Mbps，它的主要缺陷在于存在回传信道的干扰，多用户对有线宽带资源的争用出现拥堵，可能影响接入速率1.40Cable Modem的分类1.从传输方式，分为双向对称式和非对称式传输2从数据传输方向上，分为单向和双向两类3.从同步方式上，分为同步和异步交换两类4.从接入角度，分为个人Cable Modem和宽带多用户Cable Modem5.从接口角度，分为外置式、内置式和交互式机顶盒三种1.41光纤的宽带容量几乎是无限的，所以光纤接入技术有着广阔的应用前景，特别是无源光网络（Passive Optical Network，PON）技术，以及以A
