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1、第2章计算机网络与因特网体系结构2.1计算机网络概念计算机网络概念2.2因特网体系结构因特网体系结构 2.3OSI-RM与与TCP/IP的关系的关系2.4TCP/IP协议簇协议簇 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1计算机网络概念2.1.1计算机网络的产生和发展计算机网络的产生和发展n n计算机技术和通信技术的发展和结合，形成计算机技术和通信技术的发展和结合，形成了计算机网络。了计算机网络。n n计算机网络是利用通信线路连接起来的，通计算机网络是利用通信线路连接起来的，通过通信协议实现资源共享的独立的计算机的过通信协议实现资源共享
2、的独立的计算机的集合。集合。20世纪世纪50年代，为了共享远地的计算资源，年代，为了共享远地的计算资源，将终端通过通信线路与远地的计算机相连，将终端通过通信线路与远地的计算机相连，构成了面向终端的计算机网络。构成了面向终端的计算机网络。20世纪世纪60年代末，年代末，ARPANET的出现真正标志的出现真正标志着计算机网络的形成。着计算机网络的形成。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构20世纪世纪70年代，计算机网络体系结构得到了年代，计算机网络体系结构得到了逐步完善和规范化。国际标准化组织逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推推出了开
3、放系统互连的出了开放系统互连的7层参考模型。层参考模型。20世纪世纪80年代，微型计算机系统的发展和普年代，微型计算机系统的发展和普及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互联的格局。联的格局。20世纪世纪90年代，年代，WWW的出现和因特网的商的出现和因特网的商业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。TCP/IP也成为了进行网络互联的必选协议。也成为了进行网络互联的必选协议。进入进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速，世纪后，无线网络的发展非常迅速，下
4、一代网络技术的研究如火如荼。下一代网络技术的研究如火如荼。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类网络的拓扑图是一种抽象，主机和连网设备网络的拓扑图是一种抽象，主机和连网设备被抽象为点，通信线路被抽象为线。被抽象为点，通信线路被抽象为线。拓扑图中的点通常称为结点，结点分为：拓扑图中的点通常称为结点，结点分为：n n交换结点一般指进行信息转发的连网设备，交换结点一般指进行信息转发的连网设备，交换结点一般指进行信息转发的连网设备，交换结点一般指进行信息转发的连网设备，n n访问结点一般是指使用或提供服
5、务的主机。访问结点一般是指使用或提供服务的主机。访问结点一般是指使用或提供服务的主机。访问结点一般是指使用或提供服务的主机。网络拓扑图中的线通常称为链路。网络拓扑图中的线通常称为链路。按照网络的覆盖范围，网络可以划分为：按照网络的覆盖范围，网络可以划分为：广域网（广域网（广域网（广域网（WideAreaNetworkWideAreaNetwork，WANWAN）城域网（城域网（城域网（城域网（MetropolitanAreaNetworkMetropolitanAreaNetwork，MANMAN）局域网（局域网（局域网（局域网（LocalAreaNetworkLocalAreaNetwork
6、，LANLAN）个域网（个域网（个域网（个域网（PersonalAreaNetworkPersonalAreaNetwork，PANPAN）TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1.3网络协议与体系结构网络协议与体系结构1网络协议及相关概念网络协议及相关概念n n网络协议是通信双方共
7、同遵守的规则和约定的网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。网络协议包括三个要素：集合。网络协议包括三个要素：语法规定了信息的结构和格式；语法规定了信息的结构和格式；语法规定了信息的结构和格式；语法规定了信息的结构和格式；语义表明信息要表达的内容；语义表明信息要表达的内容；语义表明信息要表达的内容；语义表明信息要表达的内容；同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。n n整个计算机网络的实现体现为协议的实现。整个计算机网络的实现体现为协议的实现。n n为了保证网络的各个功能的相对
8、独立性，以及为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协议的集合通常称为协议簇。议的集合通常称为协议簇。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n协议分层的好处：协议分层的好处：n n网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多个简单的问题，从而分而治之；个简单的问题，
9、从而分而治之；个简单的问题，从而分而治之；个简单的问题，从而分而治之；n n分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；n n分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议产生影响。入，不会对上
10、层的应用协议产生影响。入，不会对上层的应用协议产生影响。入，不会对上层的应用协议产生影响。n n协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块和软件模块上，在网络中将这些实现特定功和软件模块上，在网络中将这些实现特定功能的模块称为实体（能的模块称为实体（Entity）。）。n n如图如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为两所示，两个结点之间的通信体现为两个结点对等层（结点个结点对等层（结点A的的N+1层与结点层与结点B的的N+1层）之间遵从本层协议的通信。层）之间遵从本层协议的通信。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系
11、结构网体系结构各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等层中完成相同协议功能的实体称为对等实体。层中完成相同协议功能的实体称为对等实体。对等实体按协议进行通信，所以协议反映的是对等实体按协议进行通信，所以协议反映的是对等层的对等实体之间的一种横向关系，严格对等层的对等实体之间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同遵守的规则和约定地说，协议是对等实体共同遵守的规则和约定的集合。的集合。协议中的格式和语义只有对等实体能够理解。协议中的格式和语义只有对等实体能够理解。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体
12、系结构n n一般对等实体间的通信是通过下层实体来完成一般对等实体间的通信是通过下层实体来完成的。上面的层次要完成特定的功能必须使用下的。上面的层次要完成特定的功能必须使用下面层次所提供的服务，下层实体是服务提供者，面层次所提供的服务，下层实体是服务提供者，上层实体是服务使用者。上层实体是服务使用者。n n对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在接收方的逐层解封装。发送方接收方的逐层解封装。发送方N层实体从层实体从N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元层实体得到的数据包称为服务数据单元（ServiceDataUnit，SDU）。）。N层实体只将层实体只将
13、其视为需要本实体提供服务的数据，将服务数其视为需要本实体提供服务的数据，将服务数据单元进行封装，使其成为一个对方能够理解据单元进行封装，使其成为一个对方能够理解的协议数据单元（的协议数据单元（ProtocolDataUnit，PDU），封装过程实际上是为），封装过程实际上是为SDU增加对等实增加对等实体间约定的协议控制信息（体间约定的协议控制信息（ProtocolControlInformation，PCI）的过程。）的过程。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n封装时通常是将协议控制信息加在封装时通常是将协议控制信息加在SDU的前
14、的前面，因此，又称为首部信息。面，因此，又称为首部信息。 n n相邻层次的协议实体之间的交互通过接口进行，因相邻层次的协议实体之间的交互通过接口进行，因相邻层次的协议实体之间的交互通过接口进行，因相邻层次的协议实体之间的交互通过接口进行，因为相邻层次实体间是提供服务和使用服务的关系，为相邻层次实体间是提供服务和使用服务的关系，为相邻层次实体间是提供服务和使用服务的关系，为相邻层次实体间是提供服务和使用服务的关系，所以该接口称为服务访问点（所以该接口称为服务访问点（所以该接口称为服务访问点（所以该接口称为服务访问点（ServiceAccessPointServiceAccessPoint，SAP
15、SAP）。对服务访问点的使用是通过服务原语实）。对服务访问点的使用是通过服务原语实）。对服务访问点的使用是通过服务原语实）。对服务访问点的使用是通过服务原语实现的。局域网中常见的四类服务原语是：现的。局域网中常见的四类服务原语是：现的。局域网中常见的四类服务原语是：现的。局域网中常见的四类服务原语是：n n请求请求请求请求RequestRequestn n指示指示指示指示IndicationIndicationn n响应响应响应响应ResponseResponsen n认可认可认可认可ConfirmConfirm。请求又可以细分为建立连接请求、数据传输请求和请求又可以细分为建立连接请求、数据传
16、输请求和请求又可以细分为建立连接请求、数据传输请求和请求又可以细分为建立连接请求、数据传输请求和断开连接请求。断开连接请求。断开连接请求。断开连接请求。n n在通信系统中发送方称为信源，接收方称为信宿。在通信系统中发送方称为信源，接收方称为信宿。在通信系统中发送方称为信源，接收方称为信宿。在通信系统中发送方称为信源，接收方称为信宿。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2 2OSIOSI体系结构体系结构体系结构体系结构网络划分为资源子网和通信子网，如图网络划分为资源子网和通信子网，如图网络划分为资源子网和通信子网，如图网络划分为资源子网
17、和通信子网，如图2-32-3所示。所示。所示。所示。n n通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访问结点属于资源子网。问结点属于资源子网。问结点属于资源子网。问结点属于资源子网。n n因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中因为主机也具有通
18、信功能，所以严格地讲，主机中因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中负责底层通信的部分也应该属于通信子网。负责底层通信的部分也应该属于通信子网。负责底层通信的部分也应该属于通信子网。负责底层通信的部分也应该属于通信子网。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n20世纪世纪70年代出现了多种网络体系结构。针对年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织这一问题，国际标准化组织ISO提出了著名的提出了著名的开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型ISO/OSI-RM。n nOSI采用了如图采用了如图2-4所示的七层参考模
19、型。所示的七层参考模型。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构OSI各层的功能如下：各层的功能如下：（1）物理层）物理层n n物理层涉及网络接口和传输介质的机械、电物理层涉及网络接口和传输介质的机械、电气、功能和规程方面的特性。具体包括接口气、功能和规程方面的特性。具体包括接口和介质的物理特性、二进制位的编码解码、和介质的物理特性、二进制位的编码解码、传输速率、位同步、物理拓扑、传输模式、传输速率、位同步、物理拓扑、传输模式、线路连接等。物理层涉及的数据单位是二进线路连接等。物理层涉及的数据单位是二进制位（制位（Bit）。）。传输模式：
20、传输模式：n n单工（单工（单工（单工（SimplexSimplex）n n半双工（半双工（半双工（半双工（Half-duplexHalf-duplex）n n全双工（全双工（全双工（全双工（Full-duplexFull-duplex）TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构线路连接分为：线路连接分为：n n点到点连接点到点连接点到点连接点到点连接两个设备通过一条专用链路连接两个设备通过一条专用链路连接两个设备通过一条专用链路连接两个设备通过一条专用链路连接n n多点连接多点连接多点连接多点连接多个设备共享同一条链路。多个设备共享同一条链
21、路。多个设备共享同一条链路。多个设备共享同一条链路。（2）数据链路层）数据链路层n n数据链路层将不可靠的物理层转变成一个无数据链路层将不可靠的物理层转变成一个无差错的链路。其具体功能包括数据成帧、介差错的链路。其具体功能包括数据成帧、介质访问控制、物理寻址、差错控制、流量控质访问控制、物理寻址、差错控制、流量控制等。数据链路层涉及的数据单位是帧制等。数据链路层涉及的数据单位是帧（Frame）。）。数据链路层分为：数据链路层分为：介质访问控制（介质访问控制（介质访问控制（介质访问控制（MACMAC）逻辑链路控制（逻辑链路控制（逻辑链路控制（逻辑链路控制（LLCLLC）TCPIPTCPIP协议第
22、协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（3 3）网络层）网络层）网络层）网络层n n网络层负责报文分组（网络层负责报文分组（网络层负责报文分组（网络层负责报文分组（PacketPacket）从源主机到目的主）从源主机到目的主）从源主机到目的主）从源主机到目的主机的端到端传输过程。具体功能包括跨网络逻辑寻机的端到端传输过程。具体功能包括跨网络逻辑寻机的端到端传输过程。具体功能包括跨网络逻辑寻机的端到端传输过程。具体功能包括跨网络逻辑寻址、路由选择、流量控制、拥塞控制等。网络层涉址、路由选择、流量控制、拥塞控制等。网络层涉址、路由选择、流量控制、拥塞控制等。网络层涉址
23、、路由选择、流量控制、拥塞控制等。网络层涉及的数据单位是报文分组。及的数据单位是报文分组。及的数据单位是报文分组。及的数据单位是报文分组。n n以上三层属于通信子网。以上三层属于通信子网。以上三层属于通信子网。以上三层属于通信子网。（4 4）传输层）传输层）传输层）传输层n n传输层负责整个报文（传输层负责整个报文（传输层负责整个报文（传输层负责整个报文（MessageMessage）从源到目的的传）从源到目的的传）从源到目的的传）从源到目的的传输。具体功能包括连接控制、流量控制、差错控制、输。具体功能包括连接控制、流量控制、差错控制、输。具体功能包括连接控制、流量控制、差错控制、输。具体功能
24、包括连接控制、流量控制、差错控制、报文的分段和组装、主机进程寻址等。传输层关注报文的分段和组装、主机进程寻址等。传输层关注报文的分段和组装、主机进程寻址等。传输层关注报文的分段和组装、主机进程寻址等。传输层关注的是报文的完整和有序问题。源和目的指的是主机的是报文的完整和有序问题。源和目的指的是主机的是报文的完整和有序问题。源和目的指的是主机的是报文的完整和有序问题。源和目的指的是主机中的进程。中的进程。中的进程。中的进程。传输层实现了高层与通信子网的隔离。传输层实现了高层与通信子网的隔离。传输层实现了高层与通信子网的隔离。传输层实现了高层与通信子网的隔离。 TCPIPTCPIP协议第协议第2
25、2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（5 5）会话层）会话层）会话层）会话层n n会话层负责网络会话的控制。具体功能包括会话的建会话层负责网络会话的控制。具体功能包括会话的建会话层负责网络会话的控制。具体功能包括会话的建会话层负责网络会话的控制。具体功能包括会话的建立、维护和交互过程中的同步。立、维护和交互过程中的同步。立、维护和交互过程中的同步。立、维护和交互过程中的同步。（6 6）表示层）表示层）表示层）表示层n n表示层负责信息的表示和转换。具体功能包括数据的表示层负责信息的表示和转换。具体功能包括数据的表示层负责信息的表示和转换。具体功能包括数据的表示层负责信息的
26、表示和转换。具体功能包括数据的加密加密加密加密/ /解密、压缩解密、压缩解密、压缩解密、压缩/ /解压、与标准格式间的转换等。解压、与标准格式间的转换等。解压、与标准格式间的转换等。解压、与标准格式间的转换等。（7 7）应用层）应用层）应用层）应用层n n应用层负责向用户提供访问网络资源的界面。应用层应用层负责向用户提供访问网络资源的界面。应用层应用层负责向用户提供访问网络资源的界面。应用层应用层负责向用户提供访问网络资源的界面。应用层包括一些常用的应用程序和服务，如电子邮件、文件包括一些常用的应用程序和服务，如电子邮件、文件包括一些常用的应用程序和服务，如电子邮件、文件包括一些常用的应用程序
27、和服务，如电子邮件、文件传输、网络虚拟终端、传输、网络虚拟终端、传输、网络虚拟终端、传输、网络虚拟终端、WWWWWW服务、目录服务等。服务、目录服务等。服务、目录服务等。服务、目录服务等。n n归纳起来，七层结构可以分为三个部分：归纳起来，七层结构可以分为三个部分：归纳起来，七层结构可以分为三个部分：归纳起来，七层结构可以分为三个部分：n n上面的用户支持层上面的用户支持层上面的用户支持层上面的用户支持层n n中间的隔离层中间的隔离层中间的隔离层中间的隔离层n n下面的通信支持层下面的通信支持层下面的通信支持层下面的通信支持层TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络
28、与因特网体系结构网体系结构2.1.4局域网技术局域网技术n n个人计算机的发展和普及促进了局域网的形个人计算机的发展和普及促进了局域网的形成。局域网的特点是：网络覆盖范围较小；成。局域网的特点是：网络覆盖范围较小；数据传输速率较高；误码率低；一般为一个数据传输速率较高；误码率低；一般为一个单位所独有。单位所独有。n n以太网是当前占主导地位的分组交换局域网以太网是当前占主导地位的分组交换局域网技术，是由技术，是由Xerox公司的公司的PaloAlto研究中心在研究中心在20世纪世纪70年代早期发明的。年代早期发明的。Xerox公司，公司，Intel公司和公司和DEC公司于公司于1978年将以太
29、网进行了标年将以太网进行了标准化。准化。IEEE802组织用组织用IEEE802.3发布了一发布了一个与这个标准兼容的标准版本。个与这个标准兼容的标准版本。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n以太网最初的设计采用总线结构，用同轴电以太网最初的设计采用总线结构，用同轴电缆作为传输介质。每根以太网电缆直径约为缆作为传输介质。每根以太网电缆直径约为0.5英寸，长度约为英寸，长度约为500米。以太网的传输介米。以太网的传输介质经历了由粗同轴电缆到细同轴电缆，再到质经历了由粗同轴电缆到细同轴电缆，再到双绞线双绞线(Twistedpair)的
30、发展过程。的发展过程。n n到了到了20世纪世纪90年代中期时，计算机的能力迅年代中期时，计算机的能力迅速增强，速增强，10Mbps的以太网就难以继续胜任主的以太网就难以继续胜任主干的角色了。干的角色了。n n快速以太网（快速以太网（100Base-T）n n双速以太网双速以太网(10/100以太网以太网)n n千兆（吉比特）以太网千兆（吉比特）以太网数据帧的格式都是一样的数据帧的格式都是一样的TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n以太网为每个硬件网络接口指定一个惟一的以太网为每个硬件网络接口指定一个惟一的以太网为每个硬件网络接口指
31、定一个惟一的以太网为每个硬件网络接口指定一个惟一的4848位二位二位二位二进制数作为以太网地址，该地址又称为硬件地址、进制数作为以太网地址，该地址又称为硬件地址、进制数作为以太网地址，该地址又称为硬件地址、进制数作为以太网地址，该地址又称为硬件地址、物理地址、物理地址、物理地址、物理地址、MACMAC地址或第二层地址。地址或第二层地址。地址或第二层地址。地址或第二层地址。n n保证以太网地址全球惟一的方法是由保证以太网地址全球惟一的方法是由保证以太网地址全球惟一的方法是由保证以太网地址全球惟一的方法是由IEEEIEEE负责分配负责分配负责分配负责分配4848位地址中的前位地址中的前位地址中的前
32、位地址中的前2424位，生产以太网网卡和设备的厂位，生产以太网网卡和设备的厂位，生产以太网网卡和设备的厂位，生产以太网网卡和设备的厂商负责地址的后三个字节的分配。商负责地址的后三个字节的分配。商负责地址的后三个字节的分配。商负责地址的后三个字节的分配。n n以太网目的地址可以有三种形式：单播地址、广播以太网目的地址可以有三种形式：单播地址、广播以太网目的地址可以有三种形式：单播地址、广播以太网目的地址可以有三种形式：单播地址、广播地址和组播地址。地址和组播地址。地址和组播地址。地址和组播地址。n n以太网帧大小不小于以太网帧大小不小于以太网帧大小不小于以太网帧大小不小于6464字节，不大于字节
33、，不大于字节，不大于字节，不大于15181518字节。字节。字节。字节。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n以太网采用了具有冲突检测的载波监听多点接以太网采用了具有冲突检测的载波监听多点接入入CSMA/CD技术解决介质争用的冲突问题。技术解决介质争用的冲突问题。n n为了及时发现冲突，每个站点在发送信息的同为了及时发现冲突，每个站点在发送信息的同时进行冲突检测。当检测到冲突时，主机接口时进行冲突检测。当检测到冲突时，主机接口放弃当前的传输，退让一个随机时间后再重试，放弃当前的传输，退让一个随机时间后再重试，退让采用二进制指数退让策
34、略。退让采用二进制指数退让策略。n n以太网为了增加其覆盖范围，可以采用中继器以太网为了增加其覆盖范围，可以采用中继器（Repeater）和网桥（）和网桥（Bridge）进行扩展。）进行扩展。n n其他局域网技术还有光纤分布式数据接口其他局域网技术还有光纤分布式数据接口FDDI、IEEE802.4令牌总线、令牌总线、IEEE802.5令令牌环等。牌环等。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1.5广域网技术广域网技术n n作为第一个广域网，作为第一个广域网，ARPANET在研究网络寻在研究网络寻址和路由方面起到了非常重要的作用。址和路
35、由方面起到了非常重要的作用。ARPANET是分组交换的实验床。是分组交换的实验床。n n连接连接ARPANET的设备是称为分组交换结点的设备是称为分组交换结点PSN的小型机，最初的小型机，最初PSN采用采用1822协议在协议在ARPANET上传输数据，但上传输数据，但1822协议未能得到协议未能得到厂商的支持，因此厂商的支持，因此PSN后来采用了后来采用了X.25标准。标准。n nARPANET的寻址采用了层次化的地址结构，的寻址采用了层次化的地址结构，地址的一部分二进制位用于表示目的地址的一部分二进制位用于表示目的PSN，而，而另一部分二进制位用于表示与另一部分二进制位用于表示与PSN相连的
36、目的相连的目的主机的端口。主机的端口。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构 本店经营各类毛绒玩具礼品、公仔、靠垫、挂件等本店经营各类毛绒玩具礼品、公仔、靠垫、挂件等等，支持批发零售，欢迎来样看样定做生产。为了赚人等，支持批发零售，欢迎来样看样定做生产。为了赚人气，本店所有商品批发价销售，超低秒杀！虽然我们的气，本店所有商品批发价销售，超低秒杀！虽然我们的信誉不高，但我们会以诚信为本，为您提供质高价廉的信誉不高，但我们会以诚信为本，为您提供质高价廉的商品和优质的服务！祝您购物愉快！商品和优质的服务！祝您购物愉快！ 欢迎大家来逛逛欢迎大家来
37、逛逛【扬州五亭龙玩具总动员扬州五亭龙玩具总动员】个人小广告：个人小广告：TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构1 1X.25X.25n nX.25X.25是是是是CCITTCCITT于于于于19761976年给出的建议书。是网络与网络年给出的建议书。是网络与网络年给出的建议书。是网络与网络年给出的建议书。是网络与网络外部的数据终端设备外部的数据终端设备外部的数据终端设备外部的数据终端设备DTEDTE的接口标准。的接口标准。的接口标准。的接口标准。n nX.25X.25自底向上由物理层、数据链路层和分组层构成。自底向上由物理层、数据链路层和
38、分组层构成。自底向上由物理层、数据链路层和分组层构成。自底向上由物理层、数据链路层和分组层构成。n nX.25X.25的物理层直接采用的物理层直接采用的物理层直接采用的物理层直接采用CCITTCCITT的的的的X.21X.21建议作为接口标准。建议作为接口标准。建议作为接口标准。建议作为接口标准。n nX.25X.25在数据链路层使用了高级数据链路控制规程在数据链路层使用了高级数据链路控制规程在数据链路层使用了高级数据链路控制规程在数据链路层使用了高级数据链路控制规程HDLCHDLC的子的子的子的子集：平衡型链路接入规程集：平衡型链路接入规程集：平衡型链路接入规程集：平衡型链路接入规程LAPB
39、LAPB。n nX.25X.25的分组层在数据终端设备的分组层在数据终端设备的分组层在数据终端设备的分组层在数据终端设备DTEDTE和数据电路端接设备和数据电路端接设备和数据电路端接设备和数据电路端接设备DCEDCE之间建立逻辑信道。之间建立逻辑信道。之间建立逻辑信道。之间建立逻辑信道。X.25X.25支持呼叫虚电路和永久虚电路。支持呼叫虚电路和永久虚电路。支持呼叫虚电路和永久虚电路。支持呼叫虚电路和永久虚电路。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2 2帧中继帧中继帧中继帧中继FRFRn n帧中继是在帧中继是在帧中继是在帧中继是在X.2
40、5X.25的基础上发展起来的，随着传输过程中的基础上发展起来的，随着传输过程中的基础上发展起来的，随着传输过程中的基础上发展起来的，随着传输过程中的误码率的降低，为了降低信息的传输延迟，帧中继技的误码率的降低，为了降低信息的传输延迟，帧中继技的误码率的降低，为了降低信息的传输延迟，帧中继技的误码率的降低，为了降低信息的传输延迟，帧中继技术简化了中间结点在数据链路层对数据帧的差错处理，术简化了中间结点在数据链路层对数据帧的差错处理，术简化了中间结点在数据链路层对数据帧的差错处理，术简化了中间结点在数据链路层对数据帧的差错处理，并省略了分组层的处理。帧中继的交换结点一旦识别出并省略了分组层的处理。
41、帧中继的交换结点一旦识别出并省略了分组层的处理。帧中继的交换结点一旦识别出并省略了分组层的处理。帧中继的交换结点一旦识别出目的地址就立刻进行帧的转发。如果检测出差错，则将目的地址就立刻进行帧的转发。如果检测出差错，则将目的地址就立刻进行帧的转发。如果检测出差错，则将目的地址就立刻进行帧的转发。如果检测出差错，则将该帧丢弃。错误由两端高层协议进行恢复。该帧丢弃。错误由两端高层协议进行恢复。该帧丢弃。错误由两端高层协议进行恢复。该帧丢弃。错误由两端高层协议进行恢复。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构3异步传输模式异步传输模式ATMn n异
42、步传输模式是一种信元中继协议，采用面异步传输模式是一种信元中继协议，采用面向连接的连网技术，向连接的连网技术，ATM结合了电路交换的结合了电路交换的实时性和分组交换的灵活性。实时性和分组交换的灵活性。n nATM的传输介质可以是双绞线、光纤甚至可的传输介质可以是双绞线、光纤甚至可以是无线信道，以是无线信道，ATM交换机之间的连接通常交换机之间的连接通常采用光纤作为传输介质。采用光纤作为传输介质。ATM既可以构成局既可以构成局域网，也可以构成城域网或广域网。域网，也可以构成城域网或广域网。ATM网网络的底层使用称为信元（络的底层使用称为信元（cell）的分组。）的分组。ATM信元的特点是：长度较
43、短，并且大小固信元的特点是：长度较短，并且大小固定。每个定。每个ATM信元长度为信元长度为53字节。信元包字节。信元包含含5个字节的首部和个字节的首部和48字节的数据。字节的数据。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n每个信元占用一个时隙（时间片），信道中时每个信元占用一个时隙（时间片），信道中时隙的分配是根据通信量的大小和排队规则决定隙的分配是根据通信量的大小和排队规则决定的。遵从先来先服务的原则，时隙的分配是不的。遵从先来先服务的原则，时隙的分配是不固定的，这便是异步的含义，固定的，这便是异步的含义，ATM采用了统采用了统计时分
44、复用技术。计时分复用技术。n n由于由于ATM信元短小且定长，有利于进行高速信元短小且定长，有利于进行高速数据交换。定长的首部可以简化交换机的处理数据交换。定长的首部可以简化交换机的处理过程。过程。n nATM提供面向连接的服务。一旦连接成功，提供面向连接的服务。一旦连接成功，本地本地ATM交换机为该连接选定一个标识符。交换机为该连接选定一个标识符。连接标识符可以循环使用。连接标识符可以循环使用。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nATM网络由一到多个高速交换机构成。一个网络由一到多个高速交换机构成。一个典型的典型的ATM网络如图
45、网络如图2-9所示。所示。n n图中图中UNI表示用户表示用户-网络接口，是网络接口，是ATM端点端点与与ATM交换机之间的接口。交换机之间的接口。NNI表示网络表示网络-网络接口，是网络接口，是ATM交换机之间的接口。交换机之间的接口。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1.6无线网络无线网络1 1无线广域网无线广域网无线广域网无线广域网WWANWWAN（WirelessWANWirelessWAN）（1 1）蜂窝技术）蜂窝技术）蜂窝技术）蜂窝技术蜂窝技术是一种无线通信技术。这种技术将地理区蜂窝技术是一种无线通信技术。这种技术将
46、地理区蜂窝技术是一种无线通信技术。这种技术将地理区蜂窝技术是一种无线通信技术。这种技术将地理区域划分成若干个小区，即域划分成若干个小区，即域划分成若干个小区，即域划分成若干个小区，即“ “蜂窝蜂窝蜂窝蜂窝” ”（CellCell）。常见的蜂）。常见的蜂）。常见的蜂）。常见的蜂窝系统包括窝系统包括窝系统包括窝系统包括GSMGSM、GPRSGPRS和和和和CDMACDMA。n nGSMGSM意为全球移动通信系统，意为全球移动通信系统，意为全球移动通信系统，意为全球移动通信系统，GSMGSM用的是窄带用的是窄带用的是窄带用的是窄带TDMATDMA。n nCDMACDMA意为码分多址，是一种先进的无线
47、扩频数字意为码分多址，是一种先进的无线扩频数字意为码分多址，是一种先进的无线扩频数字意为码分多址，是一种先进的无线扩频数字蜂窝技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密蜂窝技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密蜂窝技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密蜂窝技术，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、覆盖广等特点。特点。特点。特点。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n3
48、G3G（3rdGeneration3rdGeneration）是指第三代移动通信。第一）是指第三代移动通信。第一）是指第三代移动通信。第一）是指第三代移动通信。第一代移动通信是模拟无线网络；第二代是数字无线网代移动通信是模拟无线网络；第二代是数字无线网代移动通信是模拟无线网络；第二代是数字无线网代移动通信是模拟无线网络；第二代是数字无线网络，目前广为使用的络，目前广为使用的络，目前广为使用的络，目前广为使用的GSMGSM和和和和CDMACDMA数字手机采用的数字手机采用的数字手机采用的数字手机采用的是第二代移动通信技术；第三代移动通信是指将无是第二代移动通信技术；第三代移动通信是指将无是第二代
49、移动通信技术；第三代移动通信是指将无是第二代移动通信技术；第三代移动通信是指将无线通信与因特网等多媒体通信结合的新一代移动通线通信与因特网等多媒体通信结合的新一代移动通线通信与因特网等多媒体通信结合的新一代移动通线通信与因特网等多媒体通信结合的新一代移动通信系统。信系统。信系统。信系统。3G3G具有更宽的带宽，其传输速度最低为具有更宽的带宽，其传输速度最低为具有更宽的带宽，其传输速度最低为具有更宽的带宽，其传输速度最低为384kbps384kbps。 目前目前目前目前3G3G的标准有：的标准有：的标准有：的标准有：WCDMAWCDMA、CDMA2000CDMA2000、TD-SCDMATD-S
50、CDMA、WiMAXWiMAX。n n从第二代移动通信向从第二代移动通信向从第二代移动通信向从第二代移动通信向3G3G的过渡的衔接性技术是的过渡的衔接性技术是的过渡的衔接性技术是的过渡的衔接性技术是2.5G2.5G通信技术。通用分组无线业务通信技术。通用分组无线业务通信技术。通用分组无线业务通信技术。通用分组无线业务GPRSGPRS是在是在是在是在GSMGSM基础基础基础基础上发展起来的一种新的承载业务，是上发展起来的一种新的承载业务，是上发展起来的一种新的承载业务，是上发展起来的一种新的承载业务，是2.5G2.5G。n nGPRS(GPRS(通用分组无线业务通用分组无线业务通用分组无线业务通
51、用分组无线业务) )是一种基于是一种基于是一种基于是一种基于GSMGSM系统的系统的系统的系统的无线分组交换技术，目前，无线分组交换技术，目前，无线分组交换技术，目前，无线分组交换技术，目前，GPRSGPRS移动通信网的传移动通信网的传移动通信网的传移动通信网的传输速度可达输速度可达输速度可达输速度可达115kbps115kbps。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nWCDMAWCDMA，全称为，全称为，全称为，全称为WidebandCDMAWidebandCDMA。欧洲标准。欧洲标准。欧洲标准。欧洲标准。 演进策略演进策略演进策
52、略演进策略GSM(2G)-GPRS-EDGE-GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)WCDMA(3G)n nCDMA2000CDMA2000是由窄带是由窄带是由窄带是由窄带CDMA(CDMAIS95)CDMA(CDMAIS95)技术发展技术发展技术发展技术发展而来的宽带而来的宽带而来的宽带而来的宽带CDMACDMA技术，由美国高通北美公司为主技术，由美国高通北美公司为主技术，由美国高通北美公司为主技术，由美国高通北美公司为主导提出，韩国现在成为该标准的主导者。导提出，韩国现在成为该标准的主导者。导提出，韩国现在成为该标准的主导者。导提出，韩国现在成为该标准的主导者。 演进策略：
53、演进策略：演进策略：演进策略：CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)CDMA20003x(3G)n n全称为全称为全称为全称为TimeDivision-SynchronousCDMATimeDivision-SynchronousCDMA，该标，该标，该标，该标准是由中国大陆独自制定的准是由中国大陆独自制定的准是由中国大陆独自制定的准是由中国大陆独自制定的3G3G标准。标准。标准。标准。演进策略：不经过演进策略：不经过演进策略：不经过演进策略：不经过2.52.5代的中间环节，直接向代的中间环节，直接向代的中间
54、环节，直接向代的中间环节，直接向3G3G过渡，过渡，过渡，过渡，n nWiMAXWiMAX的全名是微波存取全球互通，又称为的全名是微波存取全球互通，又称为的全名是微波存取全球互通，又称为的全名是微波存取全球互通，又称为802.16802.16无线城域网，无线城域网，无线城域网，无线城域网，20072007年年年年1010月月月月1919日正式被批准成日正式被批准成日正式被批准成日正式被批准成为第四个全球为第四个全球为第四个全球为第四个全球3G3G标准。标准。标准。标准。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n移动通信的分代如图移动通
55、信的分代如图2-10所示。所示。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（2）卫星通信）卫星通信n n要想利用通信卫星进行通信，需要在地球同步要想利用通信卫星进行通信，需要在地球同步轨道上放置卫星。通过卫星进行通信时，信号轨道上放置卫星。通过卫星进行通信时，信号从地面传到卫星，经过卫星的转发，最后再回从地面传到卫星，经过卫星的转发，最后再回到地面。延迟是卫星通信中所倍受关注的问题。到地面。延迟是卫星通信中所倍受关注的问题。另外，系统需要卫星运行在低轨道，需要部署另外，系统需要卫星运行在低轨道，需要部署较多的卫星，因此投资很大。较多的卫星，
56、因此投资很大。n n卫星通信最大的特点是可以为全球用户提供大卫星通信最大的特点是可以为全球用户提供大跨度、大范围的漫游和机动灵活的移动通信服跨度、大范围的漫游和机动灵活的移动通信服务，特别适合边远地区、山区、海岛、受灾区、务，特别适合边远地区、山区、海岛、受灾区、远洋船只、远航飞机的通信。远洋船只、远航飞机的通信。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2 2无线城域网无线城域网无线城域网无线城域网WMANWMAN（WirelessMANWirelessMAN）n n为了确保宽带无线接入设备的兼容性和互操作性，一为了确保宽带无线接入设备的兼
57、容性和互操作性，一为了确保宽带无线接入设备的兼容性和互操作性，一为了确保宽带无线接入设备的兼容性和互操作性，一些国际主流的通信部件及设备制造商于些国际主流的通信部件及设备制造商于些国际主流的通信部件及设备制造商于些国际主流的通信部件及设备制造商于20012001年年年年4 4月发月发月发月发起成立了一个工业贸易联盟组织起成立了一个工业贸易联盟组织起成立了一个工业贸易联盟组织起成立了一个工业贸易联盟组织WiMAXWiMAX。n nIEEEIEEE于于于于20022002年年年年4 4月发布了工作于月发布了工作于月发布了工作于月发布了工作于101066GHz66GHz频段下的频段下的频段下的频段下
58、的IEEE802.16IEEE802.16标准，其初衷是为了解决标准，其初衷是为了解决标准，其初衷是为了解决标准，其初衷是为了解决“ “最后一英里最后一英里最后一英里最后一英里” ”宽宽宽宽带接入的问题。带接入的问题。带接入的问题。带接入的问题。n nIEEEIEEE于于于于20032003年年年年1 1月推出了月推出了月推出了月推出了IEEE802.16aIEEE802.16a协议，该协议协议，该协议协议，该协议协议，该协议是是是是IEEE802.16IEEE802.16标准的扩展，标准的扩展，标准的扩展，标准的扩展，IEEE802.16aIEEE802.16a是覆盖是覆盖是覆盖是覆盖2 2
59、11GHz11GHz频段的宽带无线接入技术标准，此标准解决了频段的宽带无线接入技术标准，此标准解决了频段的宽带无线接入技术标准，此标准解决了频段的宽带无线接入技术标准，此标准解决了“ “最后一英里最后一英里最后一英里最后一英里” ”宽带接入问题。通常宽带接入问题。通常宽带接入问题。通常宽带接入问题。通常IEEE802.16aIEEE802.16a也称也称也称也称为为为为WiMAXWiMAX。因此，。因此，。因此，。因此，WiMAXWiMAX既是一个与无线城域网既是一个与无线城域网既是一个与无线城域网既是一个与无线城域网标准标准标准标准IEEE802.16IEEE802.16相关的互操作性组织，
60、又是一个技相关的互操作性组织，又是一个技相关的互操作性组织，又是一个技相关的互操作性组织，又是一个技术标准。术标准。术标准。术标准。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n20042004年年年年7 7月月月月IEEEIEEE推出了新的升级版推出了新的升级版推出了新的升级版推出了新的升级版IEEE802.16dIEEE802.16d协议，协议，协议，协议，IEEE802.16IEEE802.16目前仍是固定无线接入标准，虽然目前仍是固定无线接入标准，虽然目前仍是固定无线接入标准，虽然目前仍是固定无线接入标准，虽然IEEEIEEE802
61、.16802.16的传输速率很快，但在漫游方面还不能与的传输速率很快，但在漫游方面还不能与的传输速率很快，但在漫游方面还不能与的传输速率很快，但在漫游方面还不能与3G3G形形形形成直接竞争。为此，成直接竞争。为此，成直接竞争。为此，成直接竞争。为此，IEEE802IEEE802工作组在工作组在工作组在工作组在IEEEIEEE802.16/802.16a802.16/802.16a的基础上提出了的基础上提出了的基础上提出了的基础上提出了IEEE802.16eIEEE802.16e协议。协议。协议。协议。IEEE802.16eIEEE802.16e是是是是802.16802.16和和和和802.1
62、6a802.16a的增补方案，它在的增补方案，它在的增补方案，它在的增补方案，它在2 26GHz6GHz的频段内支持低速的移动终端，为用户提供了对的频段内支持低速的移动终端，为用户提供了对的频段内支持低速的移动终端，为用户提供了对的频段内支持低速的移动终端，为用户提供了对固定和移动业务的双重支持。而支持大范围覆盖和快固定和移动业务的双重支持。而支持大范围覆盖和快固定和移动业务的双重支持。而支持大范围覆盖和快固定和移动业务的双重支持。而支持大范围覆盖和快速漫游的将是速漫游的将是速漫游的将是速漫游的将是IEEE802.20IEEE802.20标准。现在标准。现在标准。现在标准。现在WiMAXWiM
63、AX还被广还被广还被广还被广义地理解为义地理解为义地理解为义地理解为IEEE802.16IEEE802.16标准系列的别称。标准系列的别称。标准系列的别称。标准系列的别称。n nIEEEIEEE的的的的802.20802.20工作组从工作组从工作组从工作组从20032003年开始研发年开始研发年开始研发年开始研发802.20802.20标准，标准，标准，标准，IEEE802.20IEEE802.20工作在工作在工作在工作在3.5GHz3.5GHz频率以下，单用户的最高频率以下，单用户的最高频率以下，单用户的最高频率以下，单用户的最高数据传输率可以超过数据传输率可以超过数据传输率可以超过数据传输
64、率可以超过1Mbps1Mbps。支持高速移动状态下的。支持高速移动状态下的。支持高速移动状态下的。支持高速移动状态下的通信连接。可以达到通信连接。可以达到通信连接。可以达到通信连接。可以达到1515公里的有效覆盖范围。公里的有效覆盖范围。公里的有效覆盖范围。公里的有效覆盖范围。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构WiMAXWiMAX的特点：的特点：的特点：的特点：n n部署灵活，配置伸缩性强，系统容量可升级；部署灵活，配置伸缩性强，系统容量可升级；部署灵活，配置伸缩性强，系统容量可升级；部署灵活，配置伸缩性强，系统容量可升级；n n数
65、据传输速率高；数据传输速率高；数据传输速率高；数据传输速率高；n n覆盖范围广（最远可达覆盖范围广（最远可达覆盖范围广（最远可达覆盖范围广（最远可达50km50km）；）；）；）；n n具有较理想的非视距传输特性；具有较理想的非视距传输特性；具有较理想的非视距传输特性；具有较理想的非视距传输特性；n n集成了无线局域网的移动性、灵活性以及集成了无线局域网的移动性、灵活性以及集成了无线局域网的移动性、灵活性以及集成了无线局域网的移动性、灵活性以及DSLDSL与与与与CableModemCableModem等有线宽带接入技术的高带宽特性；等有线宽带接入技术的高带宽特性；等有线宽带接入技术的高带宽特
66、性；等有线宽带接入技术的高带宽特性；n n采用了动态适应性信号调制模式，使服务商基站能采用了动态适应性信号调制模式，使服务商基站能采用了动态适应性信号调制模式，使服务商基站能采用了动态适应性信号调制模式，使服务商基站能够根据信号强弱调整带宽，有时可以通过牺牲带宽够根据信号强弱调整带宽，有时可以通过牺牲带宽够根据信号强弱调整带宽，有时可以通过牺牲带宽够根据信号强弱调整带宽，有时可以通过牺牲带宽的方法来提高有效传输距离；的方法来提高有效传输距离；的方法来提高有效传输距离；的方法来提高有效传输距离；n n提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的提供了可满足语音和低
67、延迟视频服务应用的提供了可满足语音和低延迟视频服务应用的QoSQoS服服服服务质量支持；务质量支持；务质量支持；务质量支持；n n技术提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认技术提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认技术提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认技术提供了强大的隐私与加密保护，可通过身份认证与数据加密等途径，保障数据传输的安全；证与数据加密等途径，保障数据传输的安全；证与数据加密等途径，保障数据传输的安全；证与数据加密等途径，保障数据传输的安全；n nWiMAXWiMAX的不足之处是部署成本较高。的不足之处是部署成本较高。的不足之处是部署成本较高。的不足之处是部署成本较高。 T
68、CPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构3 3无线局域网无线局域网无线局域网无线局域网WLANWLAN（WirelessLANWirelessLAN）n n无线局域网（无线局域网（无线局域网（无线局域网（WLANWLAN）技术开始于）技术开始于）技术开始于）技术开始于2020世纪世纪世纪世纪8080年代中年代中年代中年代中期，它是随着美国联邦通信委员会（期，它是随着美国联邦通信委员会（期，它是随着美国联邦通信委员会（期，它是随着美国联邦通信委员会（FCCFCC）授权公）授权公）授权公）授权公共应用使用工业、科学和医学（共应用使用工业、科学和医
69、学（共应用使用工业、科学和医学（共应用使用工业、科学和医学（ISMISM）频段而产生）频段而产生）频段而产生）频段而产生的。的。的。的。（1 1）IEEE802.11IEEE802.11n n19971997年，年，年，年，IEEEIEEE发布了发布了发布了发布了802.11802.11协议，用于解决局域网协议，用于解决局域网协议，用于解决局域网协议，用于解决局域网用户的无线接入。用户的无线接入。用户的无线接入。用户的无线接入。IEEE802.11IEEE802.11传输速率最高只能达传输速率最高只能达传输速率最高只能达传输速率最高只能达到到到到2Mbps2Mbps。n nIEEE802.11
70、IEEE802.11在物理层定义了三种不同的物理介质：在物理层定义了三种不同的物理介质：在物理层定义了三种不同的物理介质：在物理层定义了三种不同的物理介质：红外线、跳频扩频方式（红外线、跳频扩频方式（红外线、跳频扩频方式（红外线、跳频扩频方式（FHSSFHSS）和直接序列扩频方）和直接序列扩频方）和直接序列扩频方）和直接序列扩频方式（式（式（式（DSSSDSSS）。）。）。）。 n nIEEE802.11IEEE802.11协议在介质访问控制（协议在介质访问控制（协议在介质访问控制（协议在介质访问控制（MACMAC）层利用）层利用）层利用）层利用载波监听多点接入载波监听多点接入载波监听多点接入
71、载波监听多点接入/ /冲突避免（冲突避免（冲突避免（冲突避免（CSMA/CACSMA/CA）协议，）协议，）协议，）协议，IEEE802.11IEEE802.11在在在在MACMAC子层还提供了子层还提供了子层还提供了子层还提供了CRCCRC校验和包分校验和包分校验和包分校验和包分片功能。片功能。片功能。片功能。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nCSMA/CACSMA/CA的数据发送过程如图的数据发送过程如图的数据发送过程如图的数据发送过程如图2-112-11所示。所示。所示。所示。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机
72、网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（2 2）IEEE802.11bIEEE802.11bn n是是是是19991999年年年年9 9月月月月IEEEIEEE提出的高速率协议。提出的高速率协议。提出的高速率协议。提出的高速率协议。n n802.11b802.11b在在在在802.11802.11的的的的1Mbps1Mbps和和和和2Mbps2Mbps速率基础上增加了速率基础上增加了速率基础上增加了速率基础上增加了5.5Mbps5.5Mbps和和和和11Mbps11Mbps两个新的网络速率。两个新的网络速率。两个新的网络速率。两个新的网络速率。n nIEEE802.11bIEEE80
73、2.11b使用开放的使用开放的使用开放的使用开放的2.4GHz2.4GHz直接序列扩频，无直接序列扩频，无直接序列扩频，无直接序列扩频，无需直线传播。需直线传播。需直线传播。需直线传播。n nIEEE802.11bIEEE802.11b支持动态速率调节技术，在理想状态支持动态速率调节技术，在理想状态支持动态速率调节技术，在理想状态支持动态速率调节技术，在理想状态下，用户以下，用户以下，用户以下，用户以11Mbps11Mbps的速率全速运行，当用户移出理的速率全速运行，当用户移出理的速率全速运行，当用户移出理的速率全速运行，当用户移出理想的想的想的想的11M11M速率传送的位置或者距离时，或受到
74、干扰速率传送的位置或者距离时，或受到干扰速率传送的位置或者距离时，或受到干扰速率传送的位置或者距离时，或受到干扰时，可将数据传输速率自动降低为时，可将数据传输速率自动降低为时，可将数据传输速率自动降低为时，可将数据传输速率自动降低为5.5Mbps5.5Mbps、2Mbps2Mbps或或或或1Mbps1Mbps，当用户回到理想环境时，连接速度会增，当用户回到理想环境时，连接速度会增，当用户回到理想环境时，连接速度会增，当用户回到理想环境时，连接速度会增加到加到加到加到11Mbps11Mbps。n nIEEE802.11bIEEE802.11b的运作模式分为点对点模式和基本模的运作模式分为点对点模
75、式和基本模的运作模式分为点对点模式和基本模的运作模式分为点对点模式和基本模式。式。式。式。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（3 3）IEEE802.11aIEEE802.11an nIEEE802.11aIEEE802.11a工作在工作在工作在工作在5GHz5GHz频段，采用正交频分复用技频段，采用正交频分复用技频段，采用正交频分复用技频段，采用正交频分复用技术，传输速率可达到术，传输速率可达到术，传输速率可达到术，传输速率可达到54Mbps54Mbps，提供，提供，提供，提供25Mbps25Mbps的无线的无线的无线的无线ATMA
76、TM接口、接口、接口、接口、10Mbps10Mbps以太网无线帧结构接口和以太网无线帧结构接口和以太网无线帧结构接口和以太网无线帧结构接口和TDD/TDMATDD/TDMA的空中接口，无障碍的接入距离为的空中接口，无障碍的接入距离为的空中接口，无障碍的接入距离为的空中接口，无障碍的接入距离为30-5030-50米，支持语音、数据、图像业务。米，支持语音、数据、图像业务。米，支持语音、数据、图像业务。米，支持语音、数据、图像业务。n n和和和和IEEE802.11bIEEE802.11b相比，相比，相比，相比，IEEE802.11aIEEE802.11a在使用频率的选在使用频率的选在使用频率的选
77、在使用频率的选择和数据传输速率方面具有优势，择和数据传输速率方面具有优势，择和数据传输速率方面具有优势，择和数据传输速率方面具有优势，IEEE802.11bIEEE802.11b标准标准标准标准只有只有只有只有3 3个不相重叠的信道，支持个不相重叠的信道，支持个不相重叠的信道，支持个不相重叠的信道，支持6-86-8个通话，而个通话，而个通话，而个通话，而802.11a802.11a标准有标准有标准有标准有2121个不相重叠的信道，可以同时支持个不相重叠的信道，可以同时支持个不相重叠的信道，可以同时支持个不相重叠的信道，可以同时支持2525个左右个左右个左右个左右的的的的VoIPVoIP通话。通
78、话。通话。通话。n n但但但但IEEE802.11aIEEE802.11a与与与与IEEE802.11bIEEE802.11b不兼容、且设备较贵、不兼容、且设备较贵、不兼容、且设备较贵、不兼容、且设备较贵、点对点连接很不经济。点对点连接很不经济。点对点连接很不经济。点对点连接很不经济。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（4）IEEE802.11gn n2003年年IEEE推出了一个新标准推出了一个新标准IEEE802.11g。它比它比802.11b速率快速率快5倍，并能与倍，并能与802.11b兼容。兼容。n n与有线网络相比，与有线
79、网络相比，WLAN具有安装便捷灵活、具有安装便捷灵活、传输速率高、覆盖范围广、经济节约、易于扩传输速率高、覆盖范围广、经济节约、易于扩展、支持移动等优点。展、支持移动等优点。n nIEEE802.11定义了两种类型的设备：定义了两种类型的设备：n n无线站通常是一台计算机加上一块无线网络接口卡无线站通常是一台计算机加上一块无线网络接口卡无线站通常是一台计算机加上一块无线网络接口卡无线站通常是一台计算机加上一块无线网络接口卡构成，构成，构成，构成，n n无线接入点无线接入点无线接入点无线接入点AP(AccessPoint)AP(AccessPoint)的作用是提供无线和的作用是提供无线和的作用是
80、提供无线和的作用是提供无线和有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个有线网络之间的桥接。一个无线接入点通常由一个无线输出口和一个有线的网络接口构成，桥接软件无线输出口和一个有线的网络接口构成，桥接软件无线输出口和一个有线的网络接口构成，桥接软件无线输出口和一个有线的网络接口构成，桥接软件符合符合符合符合IEEE802.1dIEEE802.1d桥接协议。接入点就像是无线网桥接协议。接入点就像是无线网桥接协议。接入点就像是无线网桥接协议。接入点就像是无线网络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有络的一个
81、无线基站，将多个无线的接入站聚合到有络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有络的一个无线基站，将多个无线的接入站聚合到有线网络上。线网络上。线网络上。线网络上。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nWLAN的典型连接如图的典型连接如图2-12所示。所示。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nWi-Fi（TheStandardforWirelessFidelity）是致力于推进是致力于推进IEEE802.11标准的联盟。一般标准的联盟。一般Wi-Fi用来特指用来特指
82、IEEE802.11b标准。如同标准。如同WiMAX被用作被用作IEEE802.16标准系列的别称一标准系列的别称一样，样，Wi-Fi也常被用作也常被用作IEEE802.11标准系列的标准系列的别称。别称。n nIEEE802.11标准系列及指标如表标准系列及指标如表2-1所示。所示。IEEE802.11g与与IEEE802.11b兼容，而兼容，而IEEE802.11a则不能与则不能与IEEE802.11b兼容。兼容。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构FixedFixedLicensed and UnlicensedLicensed
83、and Unlicensed DSL and T1/ T3 Level DSL and T1/ T3 Level ServicesServicesPortablePortableLicensed and UnlicensedLicensed and UnlicensedWireless DSLWireless DSLServicesServicesMobileMobileLicensed Broadband Licensed Broadband and Widebandand WidebandServicesServicesWiMAXWiMAX802.16d802.16dWiMAXWiMAX8
84、02.16d802.16d2.5G, 3G2.5G, 3GWiMAXWiMAX802.16e+802.16e+WiFiWiFi802.11802.11WiMAXWiMAX802.16e802.16e局域网回传局域网回传住宅接入住宅接入指定区域指定区域漫游漫游BroadbandCellularWidebandTCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构4无线个域网无线个域网WPAN（WirelessPAN）（1）蓝牙）蓝牙n n蓝牙（蓝牙（Bluetooth）技术是一种支持点到点、点）技术是一种支持点到点、点到多点的话音、数据业务的短距离无线通信
85、技到多点的话音、数据业务的短距离无线通信技术。术。n n蓝牙技术由爱立信、诺基亚、英特尔、蓝牙技术由爱立信、诺基亚、英特尔、IBM和和东芝等公司提出与推广。东芝等公司提出与推广。n n1999年，蓝牙年，蓝牙1.0标准面世标准面世n n2001年年初出台了蓝牙年年初出台了蓝牙1.1标准（信道数据传输标准（信道数据传输速率为速率为1Mbps）n n2001年年底又出台了蓝牙年年底又出台了蓝牙2.0标准（信道数据传标准（信道数据传输速率为输速率为2Mbps）。）。n nIEEE802.15小组负责基于蓝牙的小组负责基于蓝牙的PAN技术。技术。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特
86、章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n蓝牙工作在全球公众通用的蓝牙工作在全球公众通用的蓝牙工作在全球公众通用的蓝牙工作在全球公众通用的2.4GHz2.4GHz频段，采用跳频频段，采用跳频频段，采用跳频频段，采用跳频扩频（扩频（扩频（扩频（FHSSFHSS）技术，由于使用了比较高的跳频速率，）技术，由于使用了比较高的跳频速率，）技术，由于使用了比较高的跳频速率，）技术，由于使用了比较高的跳频速率，使蓝牙系统具有较高的抗干扰能力。蓝牙系统很容使蓝牙系统具有较高的抗干扰能力。蓝牙系统很容使蓝牙系统具有较高的抗干扰能力。蓝牙系统很容使蓝牙系统具有较高的抗干扰能力。蓝牙系统很容易穿透障碍物，实现全
87、方位的语音与数据传输。覆易穿透障碍物，实现全方位的语音与数据传输。覆易穿透障碍物，实现全方位的语音与数据传输。覆易穿透障碍物，实现全方位的语音与数据传输。覆盖范围从盖范围从盖范围从盖范围从1010米（发射功率米（发射功率米（发射功率米（发射功率1mW1mW）到）到）到）到100100米（发射功率米（发射功率米（发射功率米（发射功率100mW100mW）。）。）。）。n n蓝牙系统所采用的跳频技术为系统提供了一定的安蓝牙系统所采用的跳频技术为系统提供了一定的安蓝牙系统所采用的跳频技术为系统提供了一定的安蓝牙系统所采用的跳频技术为系统提供了一定的安全保障，此外，蓝牙系统还在链路层中提供了认证、全保
88、障，此外，蓝牙系统还在链路层中提供了认证、全保障，此外，蓝牙系统还在链路层中提供了认证、全保障，此外，蓝牙系统还在链路层中提供了认证、加密和密钥管理等功能。加密和密钥管理等功能。加密和密钥管理等功能。加密和密钥管理等功能。n n由于蓝牙与由于蓝牙与由于蓝牙与由于蓝牙与IEEE802.11bIEEE802.11b都工作在都工作在都工作在都工作在2.4GHz2.4GHz频段上，频段上，频段上，频段上，相互之间存在干扰。相互之间存在干扰。相互之间存在干扰。相互之间存在干扰。n n蓝牙系统结构：蓝牙系统结构：蓝牙系统结构：蓝牙系统结构：n n底层硬件模块（包括无线跳频、基带和链路管理）底层硬件模块（包
89、括无线跳频、基带和链路管理）底层硬件模块（包括无线跳频、基带和链路管理）底层硬件模块（包括无线跳频、基带和链路管理）n n中间协议层（逻辑链路控制、适配协议、服务发现协议、中间协议层（逻辑链路控制、适配协议、服务发现协议、中间协议层（逻辑链路控制、适配协议、服务发现协议、中间协议层（逻辑链路控制、适配协议、服务发现协议、串口仿真协议等）串口仿真协议等）串口仿真协议等）串口仿真协议等）n n高层应用框架高层应用框架高层应用框架高层应用框架( (拨号网络、耳机、文件传输、局域网访问等拨号网络、耳机、文件传输、局域网访问等拨号网络、耳机、文件传输、局域网访问等拨号网络、耳机、文件传输、局域网访问等)
90、 )TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（2 2）HomeRFHomeRFn nHomeRFHomeRF无线标准是由无线标准是由无线标准是由无线标准是由HomeRFHomeRF工作组开发的开放性工作组开发的开放性工作组开发的开放性工作组开发的开放性工业标准，目的是在家庭范围内，使计算机与其他电工业标准，目的是在家庭范围内，使计算机与其他电工业标准，目的是在家庭范围内，使计算机与其他电工业标准，目的是在家庭范围内，使计算机与其他电子设备之间实现无线通信。子设备之间实现无线通信。子设备之间实现无线通信。子设备之间实现无线通信。n nHome
91、RFHomeRF由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康柏等由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康柏等由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康柏等由微软、英特尔、惠普、摩托罗拉和康柏等公司提出，使用公司提出，使用公司提出，使用公司提出，使用2.4GHz2.4GHz频段，采用跳频扩频技术，跳频段，采用跳频扩频技术，跳频段，采用跳频扩频技术，跳频段，采用跳频扩频技术，跳频速率频速率频速率频速率5050跳跳跳跳/ /秒，共有秒，共有秒，共有秒，共有7575个带宽为个带宽为个带宽为个带宽为1MHz1MHz的跳频信道。的跳频信道。的跳频信道。的跳频信道。n nHomeRFHomeRF基于共享无线接入协议（基于共享无线接
92、入协议（基于共享无线接入协议（基于共享无线接入协议（SharedWirelessSharedWirelessAccessProtocolAccessProtocol，SWAPSWAP）。）。）。）。SWAPSWAP使用使用使用使用TDMATDMACSMA/CACSMA/CA方式，在进行语音通信时它采用数字增强方式，在进行语音通信时它采用数字增强方式，在进行语音通信时它采用数字增强方式，在进行语音通信时它采用数字增强无绳电话无绳电话无绳电话无绳电话DECTDECT标准，标准，标准，标准，DECTDECT使用使用使用使用TDMATDMA时分多址技时分多址技时分多址技时分多址技术。在进行数据通信时它
93、采用术。在进行数据通信时它采用术。在进行数据通信时它采用术。在进行数据通信时它采用IEEE802.11IEEE802.11的的的的CSMA/CACSMA/CA。HomeRFHomeRF的最大功率为的最大功率为的最大功率为的最大功率为100mW100mW，有效范，有效范，有效范，有效范围约围约围约围约50m50m。调制方式分为。调制方式分为。调制方式分为。调制方式分为2FSK2FSK与与与与4FSK4FSK两种，在两种，在两种，在两种，在2FSK2FSK方式下，最大数据的传输速率为方式下，最大数据的传输速率为方式下，最大数据的传输速率为方式下，最大数据的传输速率为1Mbps1Mbps；在；在；在
94、；在4FSK4FSK方方方方式下，速率可达式下，速率可达式下，速率可达式下，速率可达2Mbps2Mbps。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n在新的在新的HomeRF2.x标准中，采用了宽带跳频标准中，采用了宽带跳频（WideBandFrequencyHopping，WBFH）技术，将原来的技术，将原来的1MHz跳频信道增加到跳频信道增加到3MHz、5MHz，跳频的速率增加到，跳频的速率增加到75跳跳/秒，数据峰值秒，数据峰值达到达到10Mbps。n nHomeRF设备通常工作在对等网络（设备通常工作在对等网络（Adhoc）环境或
95、者管理网络中，管理网络使用单个控制环境或者管理网络中，管理网络使用单个控制节点或连接点（节点或连接点（Connection-point，CP）来同）来同步所有成员，以实现话音传输。如果没有步所有成员，以实现话音传输。如果没有CP，HomeRF设备就只能建立仅提供数据服务的设备就只能建立仅提供数据服务的对等网络。对等网络。n nHomeRF的特点是安全可靠；成本低廉；简单的特点是安全可靠；成本低廉；简单易行；不受墙壁和楼层的影响；无线电干扰影易行；不受墙壁和楼层的影响；无线电干扰影响小；支持流媒体。响小；支持流媒体。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系
96、结构网体系结构（3）IrDAn nIrDA是一种利用红外线进行点对点通信的技是一种利用红外线进行点对点通信的技术，是由红外线数据标准协会术，是由红外线数据标准协会（InfraredDataAssociation）制定的一种无）制定的一种无线协议。线协议。n n现行的现行的IrDA传输速率为传输速率为16Mbps。接收角度也。接收角度也由传统的由传统的30度扩展到度扩展到120度。度。n n红外通信利用红外技术实现两点间的近距离红外通信利用红外技术实现两点间的近距离通信和信息转发。它一般由红外发射系统和通信和信息转发。它一般由红外发射系统和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外接收系统两部分组成
97、。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，接收系统辐射源进行调制后发射红外信号，接收系统用光学装置和红外探测器进行接收。用光学装置和红外探测器进行接收。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n nIrDAIrDA技术的主要特点技术的主要特点技术的主要特点技术的主要特点: :n n相应的硬件及软件技术都已经比较成熟；相应的硬件及软件技术都已经比较成熟；相应的硬件及软件技术都已经比较成熟；相应的硬件及软件技术都已经比较成熟；n n无需专门申请特定频率的使用执照；无需专门申请特定频率的使用执照；无需专门申请特定频率的使用执照；无需专门申
98、请特定频率的使用执照；n n具有体积小、功率低的优点；具有体积小、功率低的优点；具有体积小、功率低的优点；具有体积小、功率低的优点；n n数据传输速率比较高（最高数据传输速率可达数据传输速率比较高（最高数据传输速率可达数据传输速率比较高（最高数据传输速率可达数据传输速率比较高（最高数据传输速率可达16Mbps16Mbps）；）；）；）；n n采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较少。采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较少。采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较少。采用点到点的连接，数据传输所受到的干扰较少。n nIrDAIrDA的不足之处在于的不足之处在于的不足之处在于的不足之处在于I
99、rDAIrDA是一种视距传输技术。另外，是一种视距传输技术。另外，是一种视距传输技术。另外，是一种视距传输技术。另外，IrDAIrDA设备的核心部件是红外线设备的核心部件是红外线设备的核心部件是红外线设备的核心部件是红外线LEDLED，其耐用性较差，其耐用性较差，其耐用性较差，其耐用性较差，寿命较短。寿命较短。寿命较短。寿命较短。n n由于技术较成熟和成本较低，由于技术较成熟和成本较低，由于技术较成熟和成本较低，由于技术较成熟和成本较低，IrDAIrDA目前还具有一定的目前还具有一定的目前还具有一定的目前还具有一定的市场，但由于速度、距离和视距传输等限制，使得市场，但由于速度、距离和视距传输等
100、限制，使得市场，但由于速度、距离和视距传输等限制，使得市场，但由于速度、距离和视距传输等限制，使得IrDAIrDA终究难以成为无线局域网的标准。终究难以成为无线局域网的标准。终究难以成为无线局域网的标准。终究难以成为无线局域网的标准。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构（4）UWBn n超宽带无线技术（超宽带无线技术（UltraWideBand，UWB）是一项使用从几是一项使用从几Hz到几到几GHz的宽带收发电波的宽带收发电波信号的技术。由于能够以极高的准确度确定物信号的技术。由于能够以极高的准确度确定物体及人的位置，体及人的位置，UW
101、B技术以前主要作为军事技术以前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用，技术在雷达等通信设备中使用，2002年美国联年美国联邦通信委员会邦通信委员会FCC将其开放用于民用用途。将其开放用于民用用途。n nUWB的特点是发送输出功率很小，其传输时的特点是发送输出功率很小，其传输时的耗电量仅几十微瓦，但是由于所使用的带宽的耗电量仅几十微瓦，但是由于所使用的带宽高达几高达几GHz，最大数据传输速度可以达到几十，最大数据传输速度可以达到几十Mbps几百几百Mbps。但由于。但由于UWB使用的带宽使用的带宽非常宽，容易对其他通信方式产生干扰。非常宽，容易对其他通信方式产生干扰。TCPIPTCPIP协议第协
102、议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.1.7接入网接入网n n接入网是本地交换机与用户之间的连接部分，完接入网是本地交换机与用户之间的连接部分，完接入网是本地交换机与用户之间的连接部分，完接入网是本地交换机与用户之间的连接部分，完成交叉连接、复用和传输功能。通常由用户线传成交叉连接、复用和传输功能。通常由用户线传成交叉连接、复用和传输功能。通常由用户线传成交叉连接、复用和传输功能。通常由用户线传输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户输系统、复用设备、数字交叉连接设备和用户/ /网网
103、网网络接口组成。分类如图络接口组成。分类如图络接口组成。分类如图络接口组成。分类如图2-132-13所示。所示。所示。所示。 返回返回TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.2因特网体系结构2.2.1因特网的概念因特网的概念n n因特网是通过网络互联技术将已有的、异构因特网是通过网络互联技术将已有的、异构网络互联起来所构成的一个统一的一致性网网络互联起来所构成的一个统一的一致性网络。为了实现网络的互联，必须解决三个基络。为了实现网络的互联，必须解决三个基本问题，即协议转换、寻址和路径选择。本问题，即协议转换、寻址和路径选择。n n网络的
104、异构性主要体现在协议的不同上，必然要网络的异构性主要体现在协议的不同上，必然要网络的异构性主要体现在协议的不同上，必然要网络的异构性主要体现在协议的不同上，必然要涉及到不同协议之间的转换问题。涉及到不同协议之间的转换问题。涉及到不同协议之间的转换问题。涉及到不同协议之间的转换问题。n n但在异构网络进行互联时，各个网络可能具有各但在异构网络进行互联时，各个网络可能具有各但在异构网络进行互联时，各个网络可能具有各但在异构网络进行互联时，各个网络可能具有各自的地址结构，一般难以保证地址的全局惟一性，自的地址结构，一般难以保证地址的全局惟一性，自的地址结构，一般难以保证地址的全局惟一性，自的地址结构
105、，一般难以保证地址的全局惟一性，因此需要具有统一的地址分配和寻址机制。因此需要具有统一的地址分配和寻址机制。因此需要具有统一的地址分配和寻址机制。因此需要具有统一的地址分配和寻址机制。n n在多个网络进行互联时，从源网络到目的网络往在多个网络进行互联时，从源网络到目的网络往在多个网络进行互联时，从源网络到目的网络往在多个网络进行互联时，从源网络到目的网络往往存在多条通路，在传输信息时，总希望选择最往存在多条通路，在传输信息时，总希望选择最往存在多条通路，在传输信息时，总希望选择最往存在多条通路，在传输信息时，总希望选择最佳路径或较佳路径。因此路径的选择也是网络互佳路径或较佳路径。因此路径的选择
106、也是网络互佳路径或较佳路径。因此路径的选择也是网络互佳路径或较佳路径。因此路径的选择也是网络互联要解决的问题。联要解决的问题。联要解决的问题。联要解决的问题。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n异构网络在协议上的差异通常表现为三个方异构网络在协议上的差异通常表现为三个方面：面：n n协议层次结构的不同协议层次结构的不同协议层次结构的不同协议层次结构的不同n n协议功能的不同协议功能的不同协议功能的不同协议功能的不同n n协议实施细节的不同协议实施细节的不同协议实施细节的不同协议实施细节的不同n n因特网通过特定的网络互联设备因特网
107、通过特定的网络互联设备网关来网关来实现不同网络协议之间的转换。实现不同网络协议之间的转换。n n进行转换的层次必须满足的条件是：两个网进行转换的层次必须满足的条件是：两个网络在该层的协议相同，而且该层以上的各层络在该层的协议相同，而且该层以上的各层协议也相同。如果两个网络最顶层的协议也协议也相同。如果两个网络最顶层的协议也不相同，则需要在上面再加上一层虚拟层来不相同，则需要在上面再加上一层虚拟层来完成协议的转换。完成协议的转换。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特
108、网体系结构网体系结构通常有两种不同层次的网络互联：通常有两种不同层次的网络互联：n n应用级互联是早期采用的异构网络的互联方法。这种应用级互联是早期采用的异构网络的互联方法。这种应用级互联是早期采用的异构网络的互联方法。这种应用级互联是早期采用的异构网络的互联方法。这种方法适应性差，无论是增加新的应用功能，还是增加方法适应性差，无论是增加新的应用功能，还是增加方法适应性差，无论是增加新的应用功能，还是增加方法适应性差，无论是增加新的应用功能，还是增加新的网络硬件，都会带来大量的应用程序编程工作量。新的网络硬件，都会带来大量的应用程序编程工作量。新的网络硬件，都会带来大量的应用程序编程工作量。新
109、的网络硬件，都会带来大量的应用程序编程工作量。n n网络级互联使底层的通信和上层的应用分开，在网络网络级互联使底层的通信和上层的应用分开，在网络网络级互联使底层的通信和上层的应用分开，在网络网络级互联使底层的通信和上层的应用分开，在网络层将底层各种网络硬件进行会聚和抽象，底层网络硬层将底层各种网络硬件进行会聚和抽象，底层网络硬层将底层各种网络硬件进行会聚和抽象，底层网络硬层将底层各种网络硬件进行会聚和抽象，底层网络硬件的增加只需要调整网络层就可以适应变化，上层应件的增加只需要调整网络层就可以适应变化，上层应件的增加只需要调整网络层就可以适应变化，上层应件的增加只需要调整网络层就可以适应变化，上
110、层应用所面对的是支持通用服务的通信网络，这样就只需用所面对的是支持通用服务的通信网络，这样就只需用所面对的是支持通用服务的通信网络，这样就只需用所面对的是支持通用服务的通信网络，这样就只需要针对标准的通信网络编写应用程序，而不必针对不要针对标准的通信网络编写应用程序，而不必针对不要针对标准的通信网络编写应用程序，而不必针对不要针对标准的通信网络编写应用程序，而不必针对不同的网络编写不同的应用程序。同的网络编写不同的应用程序。同的网络编写不同的应用程序。同的网络编写不同的应用程序。 因特网采用了网络级互联技术，网络级的协议因特网采用了网络级互联技术，网络级的协议转换不仅增加了系统的灵活性，而且简
111、化了网转换不仅增加了系统的灵活性，而且简化了网络互联设备。络互联设备。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构应用程序1应用程序2应用程序n物理网络1物理网络2物理网络mTCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.2.2因特网的特点因特网的特点n n因特网具有以下特点：因特网具有以下特点：（1）因特网对用户隐藏了底层网络技术和网络）因特网对用户隐藏了底层网络技术和网络结构，用户看来，因特网是一个统一的网络。结构，用户看来，因特网是一个统一的网络。n n从逻辑上看，因特网是一个虚拟网络。从
112、逻辑上看，因特网是一个虚拟网络。从逻辑上看，因特网是一个虚拟网络。从逻辑上看，因特网是一个虚拟网络。n n从物理上看，因特网由多个物理网络互联而成。从物理上看，因特网由多个物理网络互联而成。从物理上看，因特网由多个物理网络互联而成。从物理上看，因特网由多个物理网络互联而成。（2）因特网不限制网络的拓扑结构。）因特网不限制网络的拓扑结构。（3）因特网将任何一个能传输数据分组的通信）因特网将任何一个能传输数据分组的通信系统都视为网络，这些网络受到网络协议的平系统都视为网络，这些网络受到网络协议的平等对待。等对待。（4）任何两个不相邻的网络中的计算机可以通）任何两个不相邻的网络中的计算机可以通过中间
113、网络实现通信。过中间网络实现通信。 TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.2.3因特网协议分层因特网协议分层n n因特网协议通常又称为因特网协议通常又称为TCP/IP协议。协议。TCP/IP协议分为如图协议分为如图2-15所示的所示的4个协个协议层。议层。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构返回返回n n网络接口层实际上包含网络接口层实际上包含OSI模型的物理层和链模型的物理层和链路层，路层，TCP/IP并未对这两层进行定义，它支并未对这两层进行定义，它支持现有的各种底层网络技
114、术和标准。该层涉及持现有的各种底层网络技术和标准。该层涉及操作系统中的设备驱动程序和网络接口卡。操作系统中的设备驱动程序和网络接口卡。n n网络层又称为互联网层或网络层又称为互联网层或IP层，该层处理层，该层处理IP数数据报的传输、路由选择和拥塞控制。据报的传输、路由选择和拥塞控制。n n传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。通信。TCP/IP的传输层包含传输控制协议的传输层包含传输控制协议TCP和用户数据报协议和用户数据报协议UDP。n n应用层为用户提供一些常用的应用程序，应用层为用户提供一些常用的应用程序，TCP/IP给出了应用层的一些常用
115、协议规范。给出了应用层的一些常用协议规范。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构2.3开放系统互连参考模型与TCP/IP的关系国际标准化组织的开放系统互连模型与国际标准化组织的开放系统互连模型与TCP/IP协议层次的对应关系如图协议层次的对应关系如图2-16所示。所示。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构除了层次结构方面的差异外，除了层次结构方面的差异外，ISO/OSI与与TCP/IP还存在如表还存在如表2-2所列的差异。所列的差异。返回返回TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章
116、计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构TCP/IP是一个协议簇，其构成如图是一个协议簇，其构成如图2-17所示。所示。2.4 TCP/IP协议簇TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构各协议模块之间的关系各协议模块之间的关系各协议模块之间的关系各协议模块之间的关系注意两点：注意两点：注意两点：注意两点：n n一是应用进程可以直接与网络层的模块打交道一是应用进程可以直接与网络层的模块打交道一是应用进程可以直接与网络层的模块打交道一是应用进程可以直接与网络层的模块打交道n n一个下层模块要和多个上层模块进行交互。一个下层模块要和
117、多个上层模块进行交互。一个下层模块要和多个上层模块进行交互。一个下层模块要和多个上层模块进行交互。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构本章要点本章要点n n根据拓扑结构，计算机网络可以分为总根据拓扑结构，计算机网络可以分为总线型网、环型网、星型网和格状网。线型网、环型网、星型网和格状网。n n根据覆盖范围，计算机网络可以分为广根据覆盖范围，计算机网络可以分为广域网、城域网、局域网和个域网。域网、城域网、局域网和个域网。n n网络可以划分成资源子网和通信子网两网络可以划分成资源子网和通信子网两个部分。个部分。n n网络协议是通信双方共同遵
118、守的规则和网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。网络协议包括三个要素，约定的集合。网络协议包括三个要素，即语法、语义和同步规则。即语法、语义和同步规则。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n通信双方对等层中完成相同协议功能的通信双方对等层中完成相同协议功能的实体称为对等实体，对等实体按协议进实体称为对等实体，对等实体按协议进行通信。行通信。n n有线接入技术分为铜线接入、光纤接入有线接入技术分为铜线接入、光纤接入和混合光纤同轴接入技术。和混合光纤同轴接入技术。n n无线接入技术主要有卫星接入技术、无无线接入技术主要有卫星接入
119、技术、无线本地环路接入和本地多点分配业务。线本地环路接入和本地多点分配业务。n n网关实现不同网络协议之间的转换。网关实现不同网络协议之间的转换。n n因特网采用了网络级互联技术，网络级因特网采用了网络级互联技术，网络级的协议转换不仅增加了系统的灵活性，的协议转换不仅增加了系统的灵活性，而且简化了网络互联设备。而且简化了网络互联设备。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构n n因特网对用户隐藏了底层网络技术和因特网对用户隐藏了底层网络技术和结构，在用户看来，因特网是一个统结构，在用户看来，因特网是一个统一的网络。一的网络。n n因特网将任何一个能传输数据分组的因特网将任何一个能传输数据分组的通信系统都视为网络，这些网络受到通信系统都视为网络，这些网络受到网络协议的平等对待。网络协议的平等对待。n nTCP/IP协议分为协议分为4个协议层：网络接口个协议层：网络接口层、网络层、传输层和应用层。层、网络层、传输层和应用层。n nIP协议既是网络层的核心协议，也是协议既是网络层的核心协议，也是TCP/IP协议簇中的核心协议。协议簇中的核心协议。TCPIPTCPIP协议第协议第2 2章计算机网络与因特章计算机网络与因特网体系结构网体系结构
