1、21世紀高等院校規劃教材網絡互聯技術1第1章 計算機網絡概述21.1 計算機網絡發展計算機網絡的發展4個階段 第一階段：計算機技術與通信技術相結合，形成計算機網絡的雛形。第二階段：完成網絡體系結構與協議的研究，形成計算機網絡。第三階段：在解決計算機連網與網絡互聯標準化問題的背景下，提出開放系統互連參考模型與協議，促進了符合國際標準的計算機網絡技術的發展。第四階段：計算機網絡向互聯、高速、智能化方向發展，并獲得廣泛的應用。31.1 計算機網絡發展20世紀50年代初，美國半自動地面防空系統SAGE進行了計算機技術與通信技術相結合的嘗試。1969年，美國國防部高級研究計劃局（Advanced Res

2、earch Projects Agency，ARPA）的ARPAnet（通常稱為ARPA網） ，將分布在不同地點的計算機通過通信線路互聯成為計算機計算機網絡。20世紀70年代中期出現了由國家郵電部門統一組建和管理的公用通信子網，即公用數據網PDN ，典型的公用分組交換數據有美國的TELENET、加拿大的DATAPAC、法國的TRANSPAC、英國的PSS、日本的DDX等。 41.1 計算機網絡發展國際標準化組織ISO的計算機與信息處理標準化技術委員會，頒布了“開放系統互連參考模型”（Open System Interconnection Reference Model，OSI RM） 局域網絡

3、可分為局部區域網（LAN）、高速局部網（HSLN）和計算機交換機（CBX）3類。 20世紀八九十年代采用以太網、令牌總線、令牌環原理的局域網產品形成了三足鼎立之勢。51.2 認識計算機網絡網絡是由某種傳輸介質，如電線或電纜所連接的一組計算機和其他設備（比如打印機）。硬件、軟件、傳輸介質和網絡設計的變形多種多樣。網絡的優點：網絡允許多個用戶共享設備和數據，其中設備和數據統稱為網絡的資源。 管理員可以從某個中心管理或監控多臺計算機上的硬件和軟件。 61.2 認識計算機網絡圖1-1 網絡出現之前的數據共享存儲方式 71.2 認識計算機網絡局域網形式 ：端到端網絡：把少量計算機通過一根線纜連接起來。圖

4、1-2 簡單的端到端網絡 81.2 認識計算機網絡基于服務器的計算機局域網。 文件服務器負責為網絡中稱為客戶機的計算機處理數據，并且改善客戶機之間的通信。 采用客戶機/服務器結構，客戶機（通常為桌面型PC）借助于中心文件服務器共享應用程序和數據。91.2 認識計算機網絡圖1-3 包含文件服務器的局域網 常見的網絡一般都比圖中的局域網示例要復雜得多。 101.2 認識計算機網絡基于服務器的網絡比端到端網絡的更先進之處：可以集中分配基于服務器的網絡中每個用戶的登錄賬號和口令。可以集中授予單個用戶或用戶組對多個共享資源（比如數據文件或打印機）的訪問權。服務器是經過優化的，可以更有力地處理重負載任務和

5、處理來自客戶機的請求。由于服務器具有高效的處理能力和更大的存儲空間，所以服務器可以連接網絡上多臺計算機。111.2 認識計算機網絡廣域網：連接相隔較遠的兩個或更多局域網的網絡。 Internet就是一個縱橫全球的很復雜且具有擴展性的廣域網。 121.2 認識計算機網絡圖1-4 簡單的廣域網131.3 計算機網絡的應用計算機網絡作用 ：實現資源共享（包括硬件資源和軟件資源的共享）。用戶之間交換信息，計算機網絡不僅使分散在網絡各處的計算機能共享網上的所有資源，還能為用戶提供強有力的通信手段和盡可能完善的服務，從而極大地方便用戶。 141.3 計算機網絡的應用因特網的主要用途 ：最大范圍地發布企業或

6、個人信息。 電子郵件和聊天。 電子商務應用。 151.4 網絡互聯網絡互聯是指將使用不同鏈路層協議的單個網絡連結成一個整體，使之能夠相互通信的一種技術和方法。 網絡互聯分為4個層次：物理層、鏈路層、網絡層、傳輸層。 161.4 網絡互聯網絡互聯的形式 局域網的互聯。 局域網與廣域網的互聯。 廣域網與廣域網的互聯。 171.4 網絡互聯上網方式 ISDN（綜合業務數字網）DDN專線 ATM（異步傳輸方式） ADSL（非對稱數字用戶環路） 有線電視網 VPN虛擬專用網絡18第2章 網絡基礎知識192.1 網絡應用 2.1.1 文件和打印服務文件服務指使用文件服務器提供數據文件、應用（比如文字處理程

7、序或電子表格）和磁盤空間共享的功能。打印服務共享網絡上的打印機會節省時間和資金。 20 2.1.2 通信服務借助于網絡通信服務，遠程用戶可以連接到網絡（通常通過電話線和調制解調器）。遠程用戶：指在地理位置上與局域網服務器不同的計算機用戶。 在Windows NT中，通信軟件被稱為遠程訪問服務器（RAS）在NetWare中，通信軟件被稱為網絡訪問服務器（NAS）。 212.1.3 郵件服務郵件服務可以保證網絡上的用戶間電子郵件的保存和傳送。用戶借助于電子郵件可以實現組織內外的快捷方便的通信。郵件服務除提供發送、接收和存儲電子郵件的功能外，還可以提供智能的電子郵件路由能力、提示、規劃、文檔管理和到

8、其他郵件服務器的網關。網關是一個硬件和軟件的集合體，能夠在兩種不同類型的網絡間交換數據。222.1.4 因特網服務2.1.5 管理服務網絡管理服務 ： 流量監測和控制；負載平衡；硬件診斷和失效報警；資產管理；許可證跟蹤；安全審計；軟件分發；地址管理；數據備份和數據恢復。 232.2 OSI模型LAN和WAN的通信是由開放系統互連（OSI）網絡通信模型來指導的。OSI模型是由兩個標準化組織國際標準化組織（ISO）和美國國家標準協會（ANSI）推出的。 242.2 OSI模型OSI模型準則網絡設備之間如何聯系，使用不同協議的設備如何通信。網絡設備如何獲知何時傳輸或不傳輸數據。物理網絡設備如何安排、

9、連接。確保網絡傳輸被正確接收的方法。網絡設備如何維持數據流的恒定速率。電子數據在網絡介質上如何表示。 252.2 OSI模型OSI模型由7個層組成，這7層分別是：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層，如圖2-1所示。 模型描述了每個層如何與其他節點上的對應層進行通信。 26數據鏈路層幀網絡層數據包傳輸層段會話層表示層物理層比特流應用層數據圖2-1 OSI七層模型 272.2.1 物理層OSI模型的最低層為物理層。包含以下各項：數據傳輸介質（電線電纜、光纖、無線電波和微波）。網絡插頭。網絡拓撲結構。信令與編碼方法。數據傳輸設備。網絡接口。信令出錯檢驗。282.2.1 物理層

10、物理層使用的設備要傳輸、接收包含數據的信號，需負責產生、攜帶并檢查電壓。網絡信號傳輸有模擬和數字兩種。 模擬傳輸可不斷變化，模擬傳輸應用的實例如普通無線電信號和電話信號，如圖22。數字信號中采用不同的級別代表二進制的0和1，是LAN和高速WAN中最常用的信令方法。 292.2.1 物理層正電壓負電壓圖2-2 模擬信號302.2.1 物理層數字信號編碼：當前狀態編碼和狀態轉換編碼 當前狀態編碼中，當某特定的信號狀態出現時，就賦予它一個二進制值。狀態轉換編碼中，只是簡單地從低位到高位或從高位到低位檢查信號狀態的改變。在網絡中應用最廣泛的是一種稱為曼徹斯特編碼（Manchester encoding

11、）的方法， 312.2.1 物理層在信號傳輸中，物理層處理數據傳輸速率，監控數據出錯頻率，并處理電壓電平。 電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）和無線電頻率干擾（Radio Frequency Interference，RFI）是物理層干擾的兩大起因。 322.2.2 數據鏈路層OSI模型中數據鏈路層的作用是構造幀。每一幀均以特定的方式格式化，使得數據傳輸可以同步以將數據可靠地在節點間傳送。這一層將格式化數據，以便作為幀編碼為傳輸節點發送的電子信號，由接收節點解碼，并檢驗錯誤。 332.2.2 數據鏈路層數據鏈路幀包含著由地址和控制信息組成的域：幀的起始

12、點（SOF）。發送幀的設備的地址（源地址）。接收幀的設備的地址（目標地址）。管理或通信控制信息。數據。差錯檢驗信息。報尾（或稱幀的末端）標識符。342.2.2 數據鏈路層數據鏈路層工作過程：只要在兩個節點間建立了通信，它們的數據鏈路層就在物理（通過物理層）和邏輯（通過協議）上連接起來。通信首先由用于數據流定時的短信號集的傳輸建立。鏈接一確立，接收端的數據鏈路層就將信號解碼為單獨的幀。數據鏈路層檢查接收的信號，以防接收到的數據重復、不正確或是接收不完整。如果檢測到了錯誤，就要求從發送節點一幀接一幀地重新傳輸數據。 352.2.2 數據鏈路層數據鏈路層包含兩個重要的子層：邏輯鏈接控制（Logic

13、Link Control，LLC）和介質訪問控制（Media Access Control，MAC）子層。 LLC可對兩個節點間的通信鏈接進行初始化，并防止鏈接的中斷，從而確保了可靠的通信。MAC則用來檢驗包含在每一幀中的地址信息及調節同一網絡上多臺設備共享通信的功能。 362.2.2 數據鏈路層物理地址 ：大多數網絡設備都有自己惟一的地址，永久存在于設備的網絡接口設備的芯片上。以16進制進行編碼，該地址即為設備地址或物理地址。372.2.2 數據鏈路層LLC子層和網絡層（協議棧中數據鏈路層的高一級）間的通信的服務有兩種類型。 類型1是無連接服務，無連接服務并不建立發送和接收節點間的邏輯連接。

14、 類型2是面向連接的服務。在面向連接的服務中，在完整的通信開始之前，會在發送節點和接收節點之間建立邏輯連接。 382.2.3 網絡層OSI模型的第三層為網絡層，沿網絡控制包的通路。網絡層讀取包協議地址信息并將每一個包沿最優路徑（包括物理的和邏輯的）轉發以進行有效傳輸。這一層允許包通過路由器從一個網絡發送到另一個網絡。所有的網絡都由物理路由（電纜路徑）和邏輯路由（軟件路徑）組成。為確定最優路徑，網絡層需要持續地收集有關各個網絡和節點地址的信息，這一過程稱為發現。網絡層可以通過創建虛擬（邏輯）電路在不同的路徑上路由數據 392.2.4 傳輸層傳輸層的功能是保證數據可靠地從發送節點發送到目標節點。當

15、在網絡中采用虛擬電路時，傳輸層還要負責跟蹤指定給每一電路的惟一標識值。傳輸層還要確定包錯誤校驗的級別。當網絡使用不同的要求包大小各異的協議時，將消息分段為較小的單元。 402.2.4 傳輸層傳輸層間通信的協議0類是最簡單的協議，不執行錯誤校驗或流控制，依靠網絡層來執行這些功能。1類協議監控包傳輸錯誤，如果檢查到了錯誤，就通報發送節點的傳輸層讓它重新發送包。412.2.4 傳輸層2類協議監控傳輸層和會話層間的傳輸錯誤并提供流控制。流控制確保設備不會以高于網絡或接收設備接收信息的速度來發送信息。3類協議除提供1類和2類協議的功能外，還可以在某些環境下恢復丟失的包。4類協議除執行3類協議的功能外，還

16、具有擴展的錯誤監控和恢復能力。422.2.5 會話層會話層負責建立并維護兩個節點間的通信鏈接，也為節點間通信確定正確的順序。確定節點可以傳輸多遠的距離以及如何從傳輸錯誤中恢復。 432.2.6 表示層OSI模型的第六層是表示層。這一層處理數據格式化問題，由于不同的軟件應用程序經常使用不同的數據格式化方案，所以數據格式化是必需的；負責數據的加密。 442.2.7 應用層OSI模型的最高層即第七層是應用層，它控制著計算機用戶絕大多數對應用程序和網絡服務的直接訪問。計算機程序員便是使用該層來將工作站連接到網絡服務器上 。轉向器是指使一臺計算機對另一臺計算機可見，從而使得另一臺計算機可以通過網絡來訪問

17、它的一種網絡服務。 452.3 封裝封裝（encapsulation）是在數據上加入報頭或將數據包在里面的過程。 為在令牌環網上發送數據，在發送數據之前，必須用令牌報頭封裝數據。 報頭用于標志數據包的開始，通常包括地址和其他特性，這依賴于協議和層。報尾通常用于差錯校驗。 462.4 對等通信兩臺計算機要在LAN內或跨越WAN進行通信，就必須在同一通信模型如OSI模型下運作。 OSI模型提供了LAN上通信、LAN之間的通信、LAN與WAN間網絡互聯和WAN與WAN的網絡互聯的標準。 472.4 對等通信幀在發送節點中構造時，是從最高的應用層開始的。幀的信息被發送到接下來的表示層中，然后繼續向協議

18、棧的下面的層傳送，最后到達物理層。在物理層，幀作為完整的攜帶信號的包被發送到網絡 482.4 對等通信接收節點在物理層（協議棧的底層）接收幀，然后由數據鏈路層檢驗，確定幀的接口編址是否針對于該網絡接口。 當數據鏈路層找到針對于本身工作站的幀時，它將幀發送到上面的網絡層，網絡層剝除自己的信息，再將其余的信息沿協議棧向上發送。但在幀從數據鏈路層向網絡層發送前，數據鏈路層會檢查CRC值以證實幀的完整性。 492.4 對等通信協議棧中的每一層都作為單獨的模塊來執行其主要功能，每一層均具有自身協議形式的通信指令格式。同一層中子例程間的通信使用的協議稱為對等協議 。一層中的信息是通過稱為原語（ primi

19、tive）的命令來轉換到下一層的（見圖2-6）。轉換的信息稱為協議數據單元（Protocol Data Unit，PDU）。 502.5 網絡拓撲計算機網絡必須保證多用戶間的數據傳輸沒有延遲或是延遲很少。我們將各種連接策略稱為網絡拓撲結構（Network Topology）。 512.5.1 物理拓撲與邏輯拓撲物理拓撲結構即一般所說的網絡拓撲結構，也就是網絡中計算機間相互使用網線連接的具體的樣子。網絡的物理拓撲結構主要有總線型、星型和環型3種。522.5.1 物理拓撲與邏輯拓撲邏輯拓撲指的是網絡中從一個節點到另一個節點間傳遞信息的方法，與網絡的外形無關。邏輯拓撲中一般分為總線型邏輯拓撲和環型邏

20、輯拓撲兩種。532.5.1 物理拓撲與邏輯拓撲總線型邏輯拓撲網絡工作原理：當網絡中的一個節點要向另一個節點發送數據的時候，發送數據的節點就會在整個網絡上廣播相應的數據。其他節點都進行偵聽，并查看自己是否是數據的接收者。 542.5.1 物理拓撲與邏輯拓撲采用環型邏輯拓撲網絡工作方式：在一個環型邏輯拓撲的網絡中會在網絡中周而復始地傳送一個表明網絡空閑的令牌；當計算機n需要向計算機m傳送信息的時候，它需要等到令牌傳到它那里，獲得令牌后，就開始向計算機n+1發送它所要發送的信息，這樣繼續下去。當計算機m接收到這段信息后，判斷出這段信息是發給它的，開始處理這段信息，并向計算機n發送信息已接收的信息，信

21、息按mm+1m+2n的順序傳送的，當計算機n接收到這個信息后，它就會向計算機n+1發送一個新的表明網絡重新空閑的令牌。552.5.2 公共總線拓撲結構公共總線拓撲結構（Common Bus Topology），或簡稱總線拓撲結構（Bus Topology）。它們通過一根單總線（一束并行線）進行通信。 如果設備檢測到沖突，它將停止傳輸，等待一段隨機時間后重試。這一過程稱為帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，CSMA/CD）。562.5.2 公共總線拓撲結構下圖顯示了一個連接工作站、主機和文件服

22、務器等設備的公共總線拓撲結構（Common Bus Topology），或簡稱總線拓撲結構（Bus Topology）。 572.5.2 公共總線拓撲結構以太網是一種流行的公共總線網絡。它的公共總線就是以太網電纜，材料是銅線、光纖或兩者的組合 。它的設計使終端、PC、磁盤存儲系統和商用機器能夠實現通信。以太網最主要的優點在于為網絡添加新的設備非常容易。 582.5.3 星型拓撲結構它使用一臺中心計算機與網絡中的其他設備通信，采用集中控制的方式。一個需要通信的設備把數據傳輸給中心計算機，然后計算機再把數據送往目標節點。中央控制的方式使責任明確，這也正是星型拓撲結構的一大優勢。 592.5.3 星

23、型拓撲結構星型拓撲結構圖602.5.4 環型拓撲結構在環型拓撲結構（Ring Topology）中設備被連接成環。每一臺設備只能和它的一個或兩個相鄰節點直接通信。要與其他節點通信，信息必須依次經過兩者之間的每一個設備。環型網絡可以是單向的，也可以是雙向的。單向是指所有的傳輸都是同方向的。雙向是指數據能在兩個方向上進行傳輸。612.5.4 環型拓撲結構環型拓撲結構圖622.5.5 全連接拓撲結構在全連接拓撲結構（Fully Connected Topology）中，每一對設備間都有直接的連接。這是一種極端的方案。由于不再需要競爭公用線路，通信變得非常簡單。任意兩臺設備可以直接通信，而不用涉及其他

24、設備。但是，這種拓撲結構中每一對設備直接連接必然使費用增加。 632.5.5 全連接拓撲結構全連接拓撲結構642.5.6 組合拓撲結構由于網絡使用人員工作性質的不同，他們對網絡拓撲結構的要求也不同。他們分別使用各自的LAN，只是偶爾才需要訪問高容量的存儲介質，或是借助大型機的計算能力。這種需求并不時常發生，因此不需要把每一臺PC都連到主干上。因此，一個折衷的方案就是把網絡劃分為幾個連接PC和其他設備的環型、星型或總線拓撲的局域網。 652.5.6 組合拓撲結構一種可能的組合拓撲結構圖662.5.6 組合拓撲結構在這種拓撲結構總，同一局域網內的設備遵照各自拓撲結構的通信標準進行通信。如果是跨網傳

25、輸，必須通過連接兩網的網橋。不同的局域網使用不同的通信標準，而網橋的作用就是負責標準間的轉換。67第3章 網絡設備 683.1 第一層設備3.1.1 中繼器信號在網絡中傳遞時，因為線材本身的阻抗會使信號越來越弱，導致信號衰減失真，當網線的長度超過建議的使用距離時，信號已衰減到幾乎無法識別的程度，信號若想再繼續傳遞下去，必然要將信號還原成原來的強度，所使用的設備之一即為中繼器。693.1.1 中繼器中繼器（Repeater）主要的功能就是將收到的信號重新整理，使其恢復原來的波形和強度，然后繼續傳送下去，這樣信號就會傳得更遠。對應到OSI模型里，中繼器位于最低層物理層（Physical Layer

26、）。703.1.2 集線器集線器，英文名又稱Hub，與中繼器類似，也屬于網絡物理層互聯設備，或稱為多口中繼器（Multi-Port Reapter）。 集線器只是對數據的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對數據傳輸中的短幀、碎片等無法有效處理，不能保證數據傳輸的完整性和正確性。713.1.2 集線器集線器的定義集線器實際就是一種多端口的中繼器。集線器一般有4、8、16、24等數量的RJ-45接口，通過這些接口，集線器便能為相應數量的計算機完成“中繼”功能。 其實，集線器實際上就是中繼器的一種，其區別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務，所以集線器又稱為多口中繼器。 723.1.2 集線器集線器的特

27、點共享帶寬 集線器的帶寬是指它通信時能夠達到的最大速度。目前市面上用于中小型局域網的集線器主要有10Mb/s、100Mb/s和10/100Mb/s自適應3種。半雙工 當其中一臺設備在發送數據時，另一臺只能接收，而不能同時將自己的數據發送出去，如對講機即采用半雙工方式，只能一方說，另一方聽。 733.1.2 集線器集線器的分類無源集線器負責把多段介質連接在一起，不對信號做任何處理，每一種介質段只允許擴展到最大有效距離的一半。 有源集線器 具有對傳輸信號進行再生和放大從而擴展介質長度的功能。 智能集線器 可將網絡的部分功能集成到集線器中，如網絡管理、選擇網絡傳輸線路等功能。743.1.2 集線器按

28、配置形式對集線器的分類獨立型集線器獨立型集線器是帶有許多端口的單個盒子式的產品 模塊化集線器 模塊化集線器配有機架或卡箱，帶多個卡槽，每個槽可放一塊通信卡。 堆疊式集線器 除了多個集線器可以“堆疊”或者用短的電纜線連在一起之外，其外形和功能均和獨立型集線器相似。 753.2 第二層設備3.2.1 網卡網卡（Network Interface Card，NIC）是插入到主板總線插槽上的一個硬件設備，功能是完成網絡互聯的物理層連接，屬于數據鏈路層設備，如圖所示。763.2.1 網卡網卡的分類按連線的接頭類型分類 RJ-45水晶接頭、BNC細纜接頭、AUI三類、綜合幾種接頭類型于一身的二合一、三合一

29、網卡。 按傳輸速率分類 10Mb網卡、10/100Mb自適應網卡、（1000Mb）網卡 773.2.1 網卡按主板上的總線類型分類 分為ISA、VESA、EISA、PCI等4種接口類型。按傳輸流量分類 PCI網卡又可以細分為10MbPCI網卡和10/100MbPCI自適應網卡兩種類型 按傳輸介質分類 分為有線網卡和無線網卡 783.2.1 網卡網卡的傳輸速率網卡的傳輸速率是由它的數據傳輸速率決定的，網卡的數據傳輸速率和使用的總線相關。793.2.1 網卡網卡的有關參數及設置MAC地址介質訪問控制（Media Access Control，MAC）地址，又稱物理地址，它是一個可以惟一標志一塊網卡

30、的號碼。 IRQ中斷號 中斷請求（Interrupt Request）是每一個計算機外設和CPU通信的基本參數，因此要保證網卡正常工作，必須要設定正確的IRQ號。803.2.1 網卡I/O端口 I/O端口是計算機外設和CPU通信的橋梁，不同的外部設備使用不同的I/O端口，CPU通過對不同I/O端口的讀寫，實現和不同外設之間的數據交換。Base Memory 網卡上一般帶有自己的內存，用于網卡和CPU之間通信的緩沖。網卡上的內存和計算機的內存可以互相映射，從而實現網卡和計算機之間快速的數據交換。813.2.2 網橋（Bridge）網橋，也稱橋接器，是一個網段與另一個網段之間建立連接的橋梁，是一種

31、數據鏈路層設備，網橋根據數據幀源和目的物理地址決定是否對數據幀進行轉發，這在一定程度上提高了網絡的有效帶寬。823.2.2 網橋（Bridge）網橋類似于中繼器，連接兩個局域網絡段，但它是在數據鏈路層連接兩個網。網間通信通過網橋傳送，而網絡內部的通信被網橋隔離。網橋檢查幀的源地址和目的地址，如果目的地址和源地址不在同一個網絡段上，就把幀轉發到另一個網絡段上；若兩個地址在同一個網絡段上，則不轉發，所以網橋能起到過濾幀的作用。 833.2.3 二層交換機交換機定義 交換機也叫交換式集線器，它通過對信息進行重新生成，并經過內部處理后轉發至指定端口，具備自動尋址能力和交換作用，由于交換機根據所傳遞信息

32、包的目的地址，將每一信息包獨立地從源端口送至目的端口，避免了和其他端口發生碰撞。 843.2.3 二層交換機交換機的工作原理 交換機擁有一條高帶寬的背部總線和內部交換矩陣。交換機的所有端口都掛接在這條背部總線上，當控制電路收到數據包以后，處理端口會查找內存中的地址對照表以確定目的MAC（網卡的硬件地址）的網卡掛接在哪個端口上，通過內部交換矩陣迅速將數據包傳送到目的端口。853.2.3 二層交換機交換機的性能特點 獨享帶寬 交換機能夠智能化地根據地址信息將數據快速送到目的地，因此它不會像集線器那樣在傳輸數據時“打擾”那些非收信人。 全雙工 當交換機上的兩個端口在通信時，由于它們之間的通道是相對獨

33、立的，因此它們可以實現全雙工通信。 863.2.3 二層交換機交換機與集線器的區別從OSI體系結構來看集線器屬于OSI的第一層物理層設備，而交換機屬于OSI的第二層數據鏈路層設備。 873.2.3 二層交換機從工作方式來看集線器采用一種“廣播”模式，因此很容易產生“廣播風暴”，當網絡規模較大時性能會受到很大的影響。 883.2.3 二層交換機從帶寬來看 集線器不管有多少個端口，所有端口都是共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數據，其他端口只能等待，同時集線器只能工作在半雙工模式下；而對于交換機而言，每個端口都有一條獨占的帶寬，當兩個端口工作時并不影響其他端口的工作，同時交換機不但可以工作

34、在半雙工模式下而且可以工作在全雙工模式下。893.3 第三層設備3.3.1 路由器（Router） 路由器屬于網絡層互聯設備，用于連接多個邏輯上分開的網絡。路由器有自己的操作系統，運行各種網絡層協議（如IP協議、IPX協議、AppleTalk協議等），用于實現網絡層的功能。903.3.1 路由器（Router）路由器的作用路由與橋接 路由器可以連接任意兩種網絡，只要主機使用的是相同的網絡層協議。連接網絡層與數據鏈路層為了使網絡層和數據鏈路層可以互通，需要“粘合”協議。（地址解析協議，ARP）用于把網絡層地址映射到數據鏈路層地址，（反向地址解析協議，RARP）則反之。 913.3.1 路由器（R

35、outer）地址解析協議（ARP）網絡層地址是由網絡管理員定義的抽象映射，它不去關心下層是哪種數據鏈路層協議。然而，網絡接口只能根據第二層地址來互相通信，第二層地址通過ARP從第三層地址得到。 923.3.1 路由器（Router）IP地址沖突ARP產生的問題中最常見的是IP地址的沖突，這是由于兩個不同的主機IP地址相同產生的，在任何互聯的網絡中，IP地址必須是惟一的。 933.3.1 路由器（Router）管理ARP緩存表ARP緩存表是成對的列表，是IP地址和MAC地址的對照表。根據IP地址索引，該表可以用命令arp來管理，其語法包括： 向表中添加靜態表項：arp -s 從表中刪除表項：ar

36、p -d 顯示表項：arp -a 943.3.1 路由器（Router）靜態ARP地址的使用靜態ARP地址的典型使用是設置獨立的打印服務器，這些設備通常通過telnet來配置，但首先它們需要一個IP地址。 953.3.1 路由器（Router）代理ARP可以通過使用代理ARP來避免在每臺主機上配置路由表，在使用子網時這特別有用，但注意，不是所有的主機都能理解子網。 963.3.1 路由器（Router）選擇信息傳送的線路從過濾網絡流量的角度來看，路由器的作用與交換機和網橋非常相似。但是與從物理上劃分網段的交換機不同，路由器使用專門的軟件協議從邏輯上對整個網絡進行劃分。 對于那些結構復雜的網絡，

37、使用路由器可以提高網絡的整體效率。 973.3.1 路由器（Router）路由器的分類接入路由器 企業級路由器 骨干級路由器 太比特路由器 983.3.2 多層交換機第三層交換機的工作原理第三層交換機實際上是將傳統交換器與傳統路由器結合起來的網絡設備，它既可以完成傳統交換機的端口交換功能，又可完成部分路由器的路由功能。 993.3.2 多層交換機第三層交換機的優勢 子網間傳輸帶寬可任意分配 合理配置信息資源 降低成本 交換機之間連接靈活 1003.3.2 多層交換機第三層交換機的應用領域 STAR-S3550系列交換機聯想網絡天工iSpirit 6808交換機1013.4 語音、DSL、光設備

38、3.4.1 語音設備VoIP（Voice over IP）是在分組數據網絡上傳輸傳統數據包的同時傳輸語音與傳真信息。從提供新一代設備的網絡設備制造商與設計人員，到為商業與家庭用戶提供有關服務的服務提供商，VoIP為各級用戶帶來了許多好處。1023.4 語音、DSL、光設備3.4.2 DSL設備數字用戶線（DSL）技術是利用先進的數字技術來擴大現有銅線電話用戶線傳輸頻帶寬度的技術。 1033.4 語音、DSL、光設備3.4.3 光設備光設備的種類很多，有光端機、光纖收發器等。光端機還分為以太網數據光端機、視頻光端機、音頻光端機等。1043.4 語音、DSL、光設備3.4.4 防火墻和AAA服務器

39、防火墻“防火墻”是一種形象的說法，其實它是計算機硬件和軟件的組合，使因特網與內聯網之間建立起一個安全網關，從而保護內聯網免受非法用戶的侵入，它其實就是一個把因特網與內聯網（通常這局域網或城域網）隔開的屏障。1053.4 語音、DSL、光設備3.4.4 防火墻和AAA服務器AAA服務器AAA指的是Authentication（認證），Authorization（授權），Accounting（計費）。 認證、授權和計費一起實現了網絡系統對特定用戶的網絡資源使用情況的準確記錄。106第4章 網絡介質與布線1074.1 網絡介質類型4.1.1 雙絞線雙絞線（Twisted PairWire）是綜合布線

40、工程中最常用的一種傳輸介質。雙絞線由兩根具有絕緣保護層的銅導線組成。把兩根絕緣的銅導線按一定密度互相絞在一起，可降低信號干擾的程度，每一根導線在傳輸中輻射的電波會被另一根線上發出的電波抵消。 1084.1.1 雙絞線EIA/TIA為雙絞線電纜定義了5種不同質量的型號。計算機網絡綜合布線使用3、4、5類雙絞線電纜。這5種型號如下：第1類：主要用于語音傳輸（1類標準主要用于20世紀80年代初之前的電話線纜），不用于數據傳輸。第2類：傳輸頻率為1MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為4Mb/s的數據傳輸，常見于使用4Mb/s規范令牌傳遞協議的舊的令牌網。 1094.1.1 雙絞線第3類：指目前在ANS

41、I和EIA/TIA568標準中指定的電纜。該電纜的傳輸頻率為16MHz，用于語音傳輸及最高傳輸速率為10Mb/s的數據傳輸，主要用于10Base-T。 第4類：該類電纜的傳輸頻率為20MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為16Mb/s的數據傳輸，主要用于基于令牌的局域網和10Base-T/100Base-T。 第5類：該類電纜增加了繞線密度，外套一種高質量的絕緣材料，傳輸頻率為100MHz，用于語音傳輸和最高傳輸速率為100Mb/s的數據傳輸，主要用于100Base-T和10Base-T網絡，這是最常用的以太網電纜。1104.1.1 雙絞線性能指標 衰減 近端串擾 直流電阻 特征阻抗 衰減串擾比

42、（ACR） 電纜特性 1114.1.1 雙絞線測試數據 超5類布線系統 1124.1.1 雙絞線網線制作步驟（1）利用斜口鉗剪下所需要的雙絞線長度，至少0.6m，最多不超過100m。然后再利用雙絞線剝線器將雙絞線的外皮除去2cm3cm。 1134.1.1 雙絞線（2）剝線完成后的雙絞線電纜。（3）將裸露的雙絞線中的橙色對線撥向自己的前方，棕色對線撥向自己的方向，綠色對線剝向左方，藍色對線剝向右方。 1144.1.1 雙絞線（4）將綠色對線與藍色對線放在中間位置，而橙色對線與棕色對線保持不動，即放在靠外的位置。 線相對位置由左至右分別為橙、綠、藍、棕 左一：橙 左二：綠 左三：藍 左四：棕 11

43、54.1.1 雙絞線（）小心地剝開每一對線，因為我們是遵循EIA/TIA 568B的標準來制作接頭，所以線對顏色是有一定順序的。 左起：白橙/橙/白綠/藍/白藍/綠/白棕/棕 1164.1.1 雙絞線將裸露出的雙絞線用剪刀或斜口鉗剪下只剩約14mm的長度，最后再將雙絞線的每一根線依序放入RJ-45接頭的引腳內 。1174.1.1 雙絞線（）確定雙絞線的每根線已經正確放置之后，就可以用RJ-45壓線鉗壓接RJ-45接頭。（）制作另一端的RJ-45接頭。如果直接接入集線器的普通10兆接口（非Uplink口），需要使用交叉線，具體的順序是：白綠/綠/白橙/藍/白藍/橙/白棕/棕。1184.1.2 同

44、軸電纜同軸電纜以硬銅線為芯，外包一層絕緣材料。這層絕緣材料用密織的網狀導體環繞，網外又覆蓋一層保護性材料。同軸電纜分類：基帶同軸電纜：50W電纜，用于數字傳輸，由于多用于基帶傳輸寬帶同軸電纜：75W電纜，用于模擬傳輸。 這種區別是由歷史原因，而不是技術原因或生產廠家造成的。1194.1.2 同軸電纜兩種類型的寬帶系統：雙纜系統和單纜系統。 （1）雙纜系統。雙纜系統有兩條并排鋪設的完全相同的電纜。 （2）單纜系統。在每根電纜上為內、外通信分配不同的頻段。 1204.1.2 同軸電纜1同軸電纜網絡 同軸電纜網絡一般可分為3類。（1）主干網。 （2）次主干網。 （3）線纜。 接口的安裝方法 1214

45、.1.2 同軸電纜2參數指標 （1）主要電氣參數。1）同軸電纜的特征阻抗 2）同軸電纜的衰減 3）同軸電纜的傳輸速度 4）同軸電纜直流回路電阻 1224.1.2 同軸電纜（2）同軸電纜的物理參數 1）導體或屏蔽層的開路情況 2）導體和屏蔽層之間的短路情況 3）導體接地情況 4）在各屏蔽接頭之間的短路情況 1234.1.2 同軸電纜3規格型號 同軸電纜可分為兩種基本類型，基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜?；鶐СＳ玫耐S電纜，屏蔽層是用銅做成的網狀的，特征阻抗為50（如RG-8、RG-58等）寬帶同軸電纜常用的屏蔽層通常是用鋁沖壓成的，特征阻抗為75（如RG-59等）。 1244.1.2 同軸電纜粗同軸

46、電纜與細同軸電纜是指同軸電纜的直徑大還是小。粗纜適用于比較大型的局部網絡，它的標準距離長、可靠性高。 細纜安裝則比較簡單，造價低 。無論是粗纜還是細纜均為總線拓撲結構 。1254.1.2 同軸電纜最常用的同軸電纜有下列幾種：RG-8或RG-11；50W；RG-58；50W；RG-59；75W；RG-62；93W。計算機網絡一般選用RG-8以太網粗纜和RG-58以太網細纜。RG-59用于電視系統。RG-62 用于ARCnet網絡和IBM3270網絡。 1264.1.2 同軸電纜4布線結構 3種構造方式 ：（1）細纜結構。（2）粗纜結構。（3）粗/細纜混合結構。1274.1.2 同軸電纜（1）細纜

47、結構。1284.1.2 同軸電纜1）硬件配置。建立細纜以太網需要系列硬件設備：網絡接口適配器 ；BNC-T型連接器 。連接細纜以太網的電纜系統：細纜（RG-58 A/U） ；BNC連接器插頭 ；BNC桶型連接器 ；BNC終端匹配器 ；中繼器 。1294.1.2 同軸電纜2）技術參數。最大的干線段長度：185m 最大網絡干線電纜長度：925m每條干線段支持的最大節點數：30BNC-T型連接器之間的最小距離：0.5m 1304.1.2 同軸電纜3）特點。容易安裝。 造價較低。 網絡抗干擾能力強。 網絡維護和擴展比較困難。 電纜系統的斷點較多，影響網絡系統的可靠性。1314.1.2 同軸電纜（2）粗

48、纜結構 。1324.1.2 同軸電纜1）硬件配置。 粗纜以太網需要一系列硬件設備 ：網絡接口適配器 ；收發器（Transceiver） ；收發器電纜 ；電纜系統 ；粗纜（RG-11 A/U）；N-系列連接器插頭； N-系列桶型連接器； N-系列終端匹配器；中繼器。 1334.1.2 同軸電纜2）技術參數。最大干線段長度：500m。最大網絡干線電纜長度：2500m。每條干線段支持的最大節點數：100。收發器之間最小距離：2.5m。收發器電纜的最大長度：50m。1344.1.2 同軸電纜3）特點。具有較高的可靠性，網絡抗干擾能力強。具有較大的地理覆蓋范圍，最長距離可達2500m。網絡安裝、維護和擴

49、展比較困難。造價高。1354.1.2 同軸電纜（3）粗/細纜混合結構。1）硬件配置。N-系列插口到BNC插口連接器。N-系列插頭到BNC插口連接器。2）技術參數。最大的干線長度：大于185m，小于500m。最大網絡干線電纜長度：大于925m，小于2500m。1364.1.2 同軸電纜3）特點。造價合理。 網絡抗干擾能力強。 系統復雜。 網絡維護和擴展比較困難。 增加了電纜系統的斷點數，影響網絡的可靠性。 1374.2 光纖和光纜通信基本知識 4.2.1 概述光纖呈圓柱形，由纖芯、包層與涂層3部分組成。涂層涂層 n2纖芯 n1包層 n2涂層1384.2.2 光信號在光纖內的傳輸原理為了保證光信號

50、在光纖中能進行遠距離傳輸，一定要使光信號在光纖中反復進行全反射，才能保證衰減最小，色散最小，到達遠端。實現全反射的兩個條件為：（1）一定要使光纖纖芯的折射率n1大于光纖包層的折射率n2。（2）進入光纖的光線向纖芯包層界面入射時，入射角應大于臨界角c 1394.2.3 光纖的種類1按傳播模式分類（1）多模光纖。（2）單模光纖。2按工作波長分類短波長光纖。長波長光纖。 1404.2.3 光纖的種類3按套塑類型分類按套塑類型可分為緊套光纖與松套光纖等。4按CCITT建議分類（1）G.652光纖。 （2）G.653光纖 （3）G.655光纖。5摻鉺光纖 6保偏光纖和色散補償光纖1414.2.4 光纖的

51、特性參數光纖的特性參數可以分為3類：幾何特性參數、光學特性參數與傳輸特性參數。包括：衰耗系數（即衰減）、色散、非線性特性等。 1衰耗系數（衰減）衰耗系數是多模光纖和單模光纖最重要的特性參數之一，在很大程度上決定了多模和單模光纖通信的中繼距離。 1424.2.4 光纖的特性參數衰耗系數的定義為：每公里光纖對光信號功率的衰減值。其表達式為： ，單位為dB/km其中：Pi為輸入光功率值（W） PO為輸出光功率值（W）1434.2.4 光纖的特性參數2色散當一個光脈沖從光纖中輸入，經過一段長度的光纖傳輸之后，其輸出端的光脈沖會變寬，甚至有了明顯的失真，這說明光纖對光脈沖有展寬的作用，即光纖存在色散。這

52、主要是光脈沖的前端和后端在光纖中傳輸的距離不一致，導致脈沖變寬。光纖的色散可以分為3部分，即模式色散、材料色散和波導色散。 1444.2.4 光纖的特性參數3帶寬Bc、數值孔徑NA、模場直徑d和截止波長c等概念。（1）帶寬主要用帶寬系數Bc表示。 （2）數值孔徑NA。在前面已對數值孔徑進行了描述，數值孔徑是多模光纖的重要參數，。（3）模場直徑d。模場直徑（Mode Field Diameter，MFD），用來表征在單模光纖的纖芯區域基模光的分布狀態。 （4）截止波長c。截止波長的含義就是能使光纖實現單模傳輸的最小工作光波波長 1454.2.4 光纖的特性參數4光纖傳輸的非線性效應光纖中的非線性

53、效應包括：散射效應（受激布里淵散射SBS和受激拉曼散射SRS等）；與克爾效應相關的影響，即與折射率密切相關（自相位調制SPM、交叉相位調制XPM、四波混頻效應FWM），其中四波混頻、交叉相位調制對系統影響嚴重。 1464.2.5 光纖傳感技術介紹光纖傳感器是20世紀70年代中期發展起來的一門新技術，是伴隨著光纖及光通信技術發展而逐步形成的。分類 ：功能型傳感器和非功能型傳感器 。1光波強度調制技術2光波相位調制技術1474.2.6 接收與發送模塊介紹1發送模塊介紹發送模塊主要是指發送電信號調制部分和激光器光源部分。 發光器件主要有3類：發光管（LED）、FP激光器、DFB激光器 。（1）發光管

54、。特點：輸出光功率低、發散角大、光譜寬、調制速率低、價格低廉，適合于短距離通信。 1484.2.6 接收與發送模塊介紹（2）FP激光器。 特點；輸出光功率大、發散角較小、光譜較窄、調制速率高，適合于較長距離通信。（3）DFB激光器。 特點：輸出光功率大、發散角較小、光譜極窄、調制速率高，適合于長距離通信。 1494.2.6 接收與發送模塊介紹（4）各種激光器的性能參數指標。1）發光管。發光管有以下性能參數：工作波長、-3dB光譜寬度、輸出光功率、最高調制速率。 2）FP激光器。FP激光器有以下性能參數： 工作波長：激光器發出光譜的中心波長。 光譜寬度：多縱模激光器的均方根譜寬。 門限值電流：當

55、器件的工作電流超過門限值電流時激光器發出相干性很好的激光。 輸出光功率：激光器輸出端口發出的光功率。 1504.2.6 接收與發送模塊介紹3）DFB激光器。DFB激光器有以下性能參數： 工作波長：激光器發出光譜的中心波長。 邊模抑制比：激光器工作主模與最大邊模的功率比。 -20dB光譜寬度：由激光器輸出光譜的最高點降低20dB處的光譜寬度。 門限值電流：當器件的工作電流超過閾值電流時激光器發出相干性很好的激光。 輸出光功率：激光器輸出端口發出的光功率。 （5）激光器調制方式。1514.2.6 接收與發送模塊介紹2光接收模塊光接收模塊主要是把接收到的光信號轉換成電信號的模塊，其主要部分是光電探測

56、器，光纖通信系統中使用兩類光電探測器，即光電二極（PIN）管和雪崩光電二極管（APD）。 （1）PIN探測器。 （2）APD探測器。 1524.2.6 接收與發送模塊介紹（3）光探測器的性能參數。PIN管探測器性能參數： 響應光譜范圍：光電二極管能檢測到的光譜范圍。 暗電流：光電二極管在沒有光輸入時產生的漏電流。 響應度：即光電轉換的效率，是光電流與輸入的光功率之比。 1534.2.6 接收與發送模塊介紹（4）APD探測器性能主要參數。工作波長：APD探測器能檢測的波長范圍。 量子效率：激發出的電子數與輸入的光子數之比。 暗電流：APD探測器在沒有輸入光功率時產生的漏電流。 倍增因子：光電子的

57、倍增倍數。 過剩噪聲指數：反映噪聲的大小。 1544.2.6 接收與發送模塊介紹3各種光電器件的應用場合（1）FP激光器的應用。由于受1310nm通信窗口的光纜衰耗和1550nm通信窗口的光纜色散限制，此類激光器用于傳輸距離小于50km的場合。主要是1310nm的工作波長。 1554.2.6 接收與發送模塊介紹（2）DFB激光器的應用。這類激光器具有光譜窄特性，在1550nm低衰耗特性窗口受色散限制的距離為70km120km，由于目前激光器制造工藝正在不斷發展，此類激光器受色散限制的距離有可能達到170km200km。此類激光器與光放大器配合使用目前能實現120km以內的無中繼傳輸。 1564

58、.2.6 接收與發送模塊介紹（3）EA-DFB激光器應用。EA-DFB激光器不直接對激光器進行調制，使激光器的啁秋效應大大降低，此類激光器受色散限制的距離為300km1000km。此類激光器與光放大器結合使用，能實現200km無中繼傳輸，300km1000km無電中繼傳輸。 1574.2.6 接收與發送模塊介紹（4）PIN探測器。PIN探測器由于沒有倍增效應，其響應度較小，主要用于155/622Mb/s系統。 （5）APD探測器。APD探測器具有倍增效應和較高的效應速度，用于2.5Gb/s設備上。 1584.2.6 接收與發送模塊介紹4使用中需要注意的問題（1）防靜電。 （2）注意避免折斷尾纖

59、。 （3）注意清潔光纖連接器。 1594.3 綜合布線系統設計要領4.3.1 總體規劃采取“總體規劃，分布實施，水平布線盡量一步到位”的原則。 4.3.2 系統設計 1設計目標1604.3.2 系統設計綜合布線系統的設計要考慮未來的發展，確定其發展目標：（1）符合當前和長遠的信息傳輸要求。（2）布線系統設計遵從國際標準（ISO/CEI11801）。（3）布線系統采用國際標準建議的星型拓撲結構。（4）考慮計算機網絡的速度向100Mb/s，網絡主干信息傳輸向1000Mb/s發展的需要。（5）布線系統的信息出口采用國際標準的RJ-45插座。（6）布線系統符合綜合業務數據網的要求。（7）布線系統要立足

60、開放原則。1614.3.2 系統設計2布線的規范綜合布線系統所達到的傳輸性能通過具體參數來進行規范，這就是EIA/TIA 568A標準和ISO/IEC 11801標準。（1）標準規范了布線系統設計要求。1）系統設計所選擇的傳輸介質必需符合標準規定，但兩個標準對傳輸介質的適用范圍的定義有所區別。2）系統的端接配件與所選擇的傳輸介質必需匹配，同時接口必需一致 。 1624.3.2 系統設計（2）接口的定義和要求。1）ISO11801標準指出3類雙絞線不能與其類型不相符的端接類型相連結，以避免造成阻抗不匹配。2）ISO11801標準強調屏蔽系統的優點而EIA/TIA568A標準則沒有。3）在光纖傳輸