《計算機網絡基礎》

《Thecomputernetwork》適用專業：非計算機專業本科生學時數：32日期：2003.2.25

教學性質與目的“計算機網絡”是我校計算機專業本、專科生和非計算機專業本科生計算機教學中第三層次的課程，是一門必修的基礎課。教學目的是使學生具有熟練地在網絡環境下操作計算機的能力，具備在網上獲取信息和交流的能力，掌握計算機網絡的概念、計算機網絡的類型、計算機網絡技術、具備網絡的應用能力等。教學計劃總學時：32學時課堂教學參考教材：《計算機網絡應用教程》王洪機械工業出版社參考資料：《數據通信與網絡（第2版）》(美)BehrouzA.Forouzan機械工業出版社《計算機網絡基礎教程》聶真理北京工業大學出版社

《計算機網絡基礎教程》鄔恩溢北京大學出版社考核方式：筆試（期末70%+平時30%）課程教學內容，學時分配第1章計算機網絡與工業控制網絡概述（4學時）第2章數據通信基礎（6學時）第3章計算機體系結構（6學時）第4章網絡技術基礎（6學時）第5章局域網的設計與互連（2學時）第6章網絡應用技術（4學時）第7章網絡應用制作技術（2學時）考試（2學時）課程的教學基本要求和能力培養要求1．課堂講授在多功能教室中采用電子教案授課。2．作業布置筆頭作業，要求學生交作業本。3．考核方式學期末進行，采用開卷筆試的方法。4．能力培養要求著重培養學生的自學能力、動手能力與解決實際問題的能力。

本課程與其它課程的聯系和分工、先修課程計算機文化基礎計算機軟件技術基礎計算機硬件技術基礎

聯系方式：MF000376@STAFF.NJTU.EDU.CN第1章計算機網絡概述

計算機網絡是計算機技術和通信技術緊密相結合的產物。計算機網絡的發展水平不僅反映了一個國家的計算機科學和通信技術水平，而且也是衡量其國力及現代化程度的重要標志之一。

1.1計算機網絡的基礎知識網絡就是計算機，這已成為計算機領域人人皆知的格言。計算機網絡在改變著人們的生活和工作方式，人們足不出戶便可了解全球發生的重大事件，用快捷、方便的方法與世界各地的朋友進行聯絡。網絡的出現，使世界變得越來越小，生活節奏越來越快。它的產生擴大了計算機的應用范圍，為信息化社會的發展奠定了技術基礎。

1.1.1計算機網絡的發展計算機網絡源于計算機與通信技術的結合，其發展歷史按年代劃分經歷了以下幾個時期。

第一代：面向終端的計算機通信系統(具有通信功能的批處理系統)出現了以批處理為運行特征的主機系統和遠程終端之間的數據通信。主機TT通信處理機1.1計算機網絡的基礎知識50年代中美國半自動地面防空系統（SAGE).將遠距離的雷達和測控設備的信息經過通信線路匯集到一臺IBM計算機進行處理和控制。63年美國的飛機訂票系統SABRE-1.一臺主機，2000多個終端。通信媒介為電話線。1.1.1計算機網絡的發展主機 T TTT前端處理機集中器改進后Hub1.1.1計算機網絡的發展

第二代計算機-計算機通信網（60年代末-70年代后期具有通信功能的多機系統)出現分時系統。主機運行分時操作系統，主機和主機之間、主機和遠程終端之間通過前置機通信。美國國防高級計劃局開發的ARPA網投入使用，計算機網處于興起時期。

1.1.1計算機網絡的發展美國國防部高級研究計劃署（APRAnet）計算機-計算機資源共享網絡IMPIMPIMPIMPTTIBM370/75DECPDP-10IBM370/75XDS-7TIPTIMP:信號處理機TIP:終端接口處理機69年4臺計算機入網71年26臺計算機入網75年100臺計算機入網~今Internet網1.1.1計算機網絡的發展1.1.1計算機網絡的發展第三代開放式的標準化計算機網絡（70年代初-90年代中在解決了計算機聯網和網絡互聯標準的基礎上，提出了開放系統互聯參考模型與協議)國際標準化組織ISO的開放系統互聯體系結構OSI。傳輸控制協議/網際協議體系結構TCP/IP。70年代中期局域網80年代局域網迅速發展標志：客戶機/服務器機模式1.1.1計算機網絡的發展1.1.1計算機網絡的發展進入90年代后，局域網成為計算機網絡結構的基本單元。網絡間互連的要求越來越強，真正達到資源共享、數據通信和分布處理的目標。

Internet的廣泛應用。90年代網絡互連，Internet崛起1.1.1計算機網絡的發展第四代：新一代綜合智能寬帶高速計算機網（90年代中~今，以寬帶綜合業務數字化網絡和ATM技術為核心的網絡）標志：1996年美國Internet21997年美國NextGenerationnternet1.1.2計算機網絡的定義

計算機網絡是把一定地理范圍內的計算機通過通信線路互連起來，在相應通信協議和網絡系統軟件的支持下，彼此互相通信并共享資源的系統。

因此，可以把計算機網絡定義為：凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多臺計算機系統通過通信設備和線路連接起來，以功能完善的網絡軟件實現在網絡中資源共享的系統，稱之為計算機網絡系統。倆臺或倆臺以上計算機通信設備和通訊媒介連接起來網絡運行要有一定的協議支持1.1.3計算機網絡系統的組成網絡系統是由網絡操作系統和用以組成計算機網絡的多臺計算機，以及各種通信設備構成的。

1.網絡硬件

(1)計算機服務器網絡工作站(2)通信部件網絡接口卡通信介質各種網絡互連設備。1.1.3計算機網絡系統的組成1.網絡硬件

⑴服務器

服務器的主要功能是為網絡工作站上的用戶提供共享資源、管理網絡文件系統、提供網絡打印服務、處理網絡通信、響應工作站上的網絡請求等。常用的網絡服務器有文件服務器、通信服務器、計算服務器和打印服務器等。一個計算機網絡系統至少要有一臺服務器，也可有多臺。通常用小型計算機、專用PC服務器或高檔微機做網絡的服務器。1.1.3計算機網絡系統的組成⑵網絡工作站

功能是：向各種服務器發出服務請求；從網絡上接收傳送給用戶的數據。網絡工作站是通過網絡接口卡連接到網絡上的計算機。1.1.3計算機網絡系統的組成⑶網絡接口卡

網絡接口卡簡稱網卡，又稱為網絡接口適配器，是計算機與通信介質的接口，是構成網絡的基本部件。

網卡的主要功能是實現網絡數據格式與計算機數據格式的轉換、網絡數據的接收與發送等。

按照網卡的總線類型可以分為：ISA（IndustrialStandardArchitecture：工業標準結構）總線接口卡MCA（MicroChannelArchitecture：微通道結構）總線接口卡EISA（ExtendedIndustrialStandardArchitecture：擴展工業標準結構）總線接口卡PCI（PeripheralComponentInterconnect：外圍設備互連）總線接口卡PCMCIA（PCMemoryCardInternationalAssociation:個人計算機存儲卡國際委員會）接口卡1.1.3計算機網絡系統的組成⑷通信介質

作用：計算機之間傳輸數據信號的重要媒介，它提供了數據信號傳輸的物理通道。

有形介質:雙絞線同軸電纜光纜

無形介質:無線電微波衛星通信紅外線激光參數：

傳輸容量

信號衰減

抗干擾能力

安裝難度

價格1.1.3計算機網絡系統的組成

局域網的硬件組成通信鏈路網絡適配器微型機/工作站網絡服務器網絡適配器1.1.3計算機網絡系統的組成2.網絡軟件

網絡操作系統（NetworkOperatingSystem）

網絡協議軟件

⑴網絡操作系統

網絡操作系統是運行在網絡硬件基礎之上的，為網絡用戶提供共享資源管理服務、基本通信服務、網絡系統安全服務及其他網絡服務的軟件系統。

網絡操作系統必須對用戶進行控制；網絡操作系統需要通過軟件工具對網絡資源進行全面的管理，進行合理的調度和分配。1.1.3計算機網絡系統的組成⑵網絡協議軟件

連入網絡的計算機依靠網絡協議實現互相通信，而網絡協議是靠具體的網絡協議軟件的運行支持才能工作。凡是連入計算機網絡的服務器和工作站上都運行著相應的網絡協議軟件。如IPX、TCP\IP。

網絡管理軟件網絡通信軟件網絡應用軟件1.1.4計算機網絡功能

1.共享資源硬件資源（激光打印機、繪圖儀、數字化儀、掃描儀）軟件資源數據資源

2.數據通信（文字信息、新聞消息、咨詢信息、圖片資料、報紙版面、E-mail、IPPhone）3.分布式數據處理

數據分布處理，提高處理速度和系統可靠性，并均衡網內負載。1.2計算機網絡的類型與特點1.2.1計算機網絡的類型1.按配置劃分

⑴同類網：在網絡系統中，每臺計算機既是服務器，又是工作站。在同類網中，每臺計算機都可以共享其它任何計算機的資源。⑵單服務器網：在網絡系統中只有一臺計算機作為整個網絡的服務器，其它計算機全部是工作站。

⑶混合網：在網絡系統中的服務器不只一個，但又不是每臺工作站都可以當作服務器來使用，那么這個網就是混合網。混合網與單服務器網的差別在于網絡中不僅僅只有一個服務器；混合網與同類網的差別在于每個工作站不能既是服務器又是工作站。1.2.1計算機網絡的類型2.按對數據的組織方式劃分

⑴分布式網絡系統

特點：系統獨立性強，用戶使用方便、靈活。但對整個網絡系統來說，管理復雜，保密性、安全性差。

⑵集中式網絡系統特點：對信息處理集中，系統響應時間短，可靠性高，便于管理。但整個系統適應性差。

⑶分布集中式網絡系統

采用分布與集中相結合的系統。1.2.1計算機網絡的類型3.按通信傳播方式劃分

⑴點對點傳播方式網

點對點傳播方式網是以點對點的連接方式，把各臺計算機連接起來的。

⑵廣播式傳播結構網

廣播式傳播結構網是用一個共同的通信介質把各個計算機連接起來的，如以同軸電纜聯接起來的總線形網；以微波、衛星方式傳播的廣播式網。1.2.1計算機網絡的類型4.按信息傳輸距離的長短劃分

⑴局域網（LAN）（LocalAreaNetwork）局域網指十幾公里的地理范圍內將計算機、外設和通信設備互連在一起的網絡系統。采用局域網，傳輸速率較高（10M-1000Mb/s），誤碼率較低（10-9-10-11）。組網方便，技術簡單。如：Novell網、令牌環網(IBMTokenRing）、Ethernet(以太網)（2）城域網（MANs）城域網指在一個城市的地理范圍內將計算機、外設和通信設備互連在一起的網絡系統。IEEE802.6（3）廣域網（WAN）（WideAreaNetwork）廣域網

涉及的范圍較大，通常可以達到幾十公里、幾百公里，甚至更遠。

傳輸距離遠，傳輸速率較低，誤碼率較高。機制復雜。傳輸媒介：電話線、專線、光線。1.2.1計算機網絡的類型5.按交換方式分類（1）線路交換網絡（GircuitSwitching)

用模擬信好在線路上傳輸（2）報文交換網絡（MessageSwitching)數字化網絡存儲-轉發方式不定常報文為單位（3）分組交換網絡（PacketSwitching)定常報文為單位分組傳輸1.2.1計算機網絡的類型1.2.1計算機網絡的類型6.按網絡拓撲結構分類所謂拓撲學（TOPOLOGY）是一種研究與大小、距離無關的幾何圖形特性的方法。網絡拓撲是由網絡節點設備和通信介質構成的網絡結構圖。

在選擇拓撲結構時，主要考慮的因素有：安裝的相對難易程度、重新配置的難易程度、維護的相對難易程度、通信介質發生故障時，受到影響的設備的情況。

節點就是網絡單元。網絡單元是網絡系統中的各種數據處理設備、數據通信控制設備和數據終端設備。轉節點，它的作用是支持網絡的連接，它通過通信線路轉接和傳遞信息；訪問節點，它是信息交換的源點和目標。鏈路是兩個節點間的連線。物理鏈路:實際存在的通信連線邏輯鏈路:在邏輯上起作用的網絡通路。鏈路容量是指每個鏈路在單位時間內可接納的最大信息量。

通路是從發出信息的節點到接收信息的節點之間的一串節點和鏈路.即：它是一系列穿越通信網絡而建立起的節點到節點的鏈路。

1.2.1計算機網絡的類型(1).星型結構:以一個節點為中心的處理系統。1.2.1計算機網絡的類型網絡結構簡單，如在文件服務器/工作站的局域網模式。采用集線器（Hub)端口:4/8/12/16/24可同時連雙絞線、同軸電纜及光纖等媒介集中控制方式，便于管理網絡延時短，誤碼率低網絡共享能力差、線路效率低、主機負擔重(2).總線結構：以線性方式將工作站連接起來1.2.1計算機網絡的類型通信線路為主電纜，信息沿總線向兩個方向傳輸（廣播式）為防止信號反射，兩端有終端阻抗1.2.1計算機網絡的類型(3).環型結構：各節點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環路通信線路上，環路上的任何節點均可以請求發送信息1.2.1計算機網絡的類型(4）.樹型結構：在總線網上加分枝1.2.1計算機網絡的類型（5）.網狀結構：將多個子網或多個局域網連接起來構成網絡拓撲結構1.2.2計算機網絡的特點

1.數據通信

2.自治性

3.建網周期短

4.成本低

5.對技術要求不高

1.3.1協議的定義與組成實體（Entity）:是指任何可以發送或接收信息的硬件/軟件進程。如網絡中的各種應用程序、文件傳送軟件、終端和各種設備。協議（Protocol）的定義:兩個實體（通信雙方）必須遵循的控制信息交換的規則的集合。協議的組成:一般來說，一個網絡協議主要由語義、語法和時序關系三個要素組成。

1.3計算機網絡通信協議語義（Semantics）是對構成協議的協議元素含義的解釋。如：協議元素SOH的語義表示所傳輸報文的報頭開始。協議元素STX的語義表示正文的開始。語法指數據與控制信息的結構或格式。如：1.3.1協議的定義與組成SOHHEADTEXTSTXETXBCCHEAD報頭TEXT

傳送的數據ETX正文結束BCC

校驗碼時序關系是事件實現順序的詳細說明，即事件的順序以及速度匹配。計算機網絡的分層體系結構1.3.1協議的定義與組成1層N-1NN+1外層1.3.1協議的定義與組成協議的特點:

網絡系統體系結構是有層次的，通信協議也被分為多個層次，在每個層次內又可分成若干子層次，協議各層次有高低之分。

現代計算機網絡采用高度結構化的設計和實現技術，是用分層或協議分層來組織的。每一層和相鄰層有接口，較低層通過接口向它的上一層提供服務，但這一服務的實現細節對上層是屏蔽的。較高層又是在較低層提供的低級服務的基礎上實現更高級的服務。

在設計和選擇協議時，不僅要考慮網絡系統的拓撲結構、信息的傳輸量、所采用的傳輸技術、數據存取方式，還要考慮到其效率、價格和適應性等問題。

1.3.1協議的定義與組成常用計算機網絡體系結構開放系統互聯參考模型OSI/RM傳輸控制協議/網際協議TCP/IP1.3.2開放式系統互連參考模型OSI

國際標準化組織ISO于1978年提出了OSI模型，該模型是設計和描述網絡通信的基本框架。

1.OSI的分層結構

它通過分層把復雜的通信過程分成了多個獨立的、比較容易解決的子問題。在OSI模型中，下一層為上一層提供服務，而各層內部的工作與相鄰層是無關的。協議：為進行網絡中的數據交換（通信）而建立的規則、 標準或約定。實體：任何可以發送或接收信息的硬件/軟件進程， 每一層中的活躍元素。對等實體：位于不同系統內同一層次的兩個實體。 協議作用在對等實體之間。接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的 原語操作及上層對下層的服務。服務：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供 給其相鄰上層的服務。協議棧：某一系統內的各層協議集。

網絡體系結構的幾個基本概念：網絡體系結構：計算機網絡的層次結構及其協議的集合，相鄰層間的接口以及服務統稱為網絡體系結構，是對網絡及其組成部分的功能的精確定義。

服務訪問點SAP(ServiceAccessPoint):在同層實體按協議通信時，同一系統中相鄰兩層實體交換信息的地點。

網絡體系結構的幾個基本概念：圖多層通信示例：中德教師之間的討論服務訪問點SAP多層通信的實質：對等層實體之間虛擬通信下層向上層提供服務實際通信在最底層完成多層通信的實質服務訪問點SAP通信過程中的數據流變化示例普通服務連接分流服務連接服務原語是在定義（N）層向（N+1）層提供服務時，使用的形式服務規范語言。一個完整的服務原語包括三部分：原語名字、原語類型、原語參數。服務原語分成四種類型：請求原語Request指示原語Indication響應原語Response證實原語Confirmation電話系統工作示例原語名字原語l類型物理層數據鏈路層網絡層運輸層會話層表示層2.ISO/OSIRM各層之間的關系應用層物理層數據鏈路層網絡層運輸層會話層表示層應用層物理層ISO/OSIRM中各層的主要功能(1)在數據鏈路層的兩個實體之間建立、維持和釋放物理連接規定在物理層傳送0、1數據的電參數（波形、頻率、電平）規定所用的連接器傳送二進制位流數據鏈路層數據鏈路的建立、維持和釋放幀的分界和同步差錯檢測與控制順序控制及層內管理流量控制傳送幀ISO/OSIRM中各層的主要功能(2)網絡層路徑選擇網絡中擁擠控制傳送分組ISO/OSIRM中各層的主要功能(3)傳輸層提供兩個端系統之間可靠、透明的數據傳送差錯控制順序控制流量控制傳送報文ISO/OSIRM中各層的主要功能(4)會話層傳送報文為通信的兩個進程建立會話連接，進行交換會話管理令牌管理同步管理ISO/OSIRM中各層的主要功能(5)表示層信息格式的轉換數據的加密和解密OSI內部語法ISO/OSIRM中各層的主要功能(6)應用層為用戶使用網絡提供接口ISO/OSIRM中各層的主要功能(7)網絡參考模型OSI開放環境76543217654321321321OSI環境網絡環境數據通信網計算機A計算機B實系統環境習題一一、名詞解釋

1.什么是計算機網絡？

2.什么是協議？

3.什么是拓撲？

四、問答題

1.計算機網絡是由什么組成的？

2.OSI模型及各層之間的關系是什么？

五、論述題

1.如何選擇網絡拓撲結構？

第4章網絡技術基礎4.1以太網絡4.1.1以太網體系結構

4.1.2帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD

4.1.3MAC幀

4.1.4Ethernet網卡的構成

4.1.5網卡與通信介質的連接

4.1.6以太網組網示例4.2交換式局域網

4.2.1交換的基本概念

4.2.2交換的實現方法

4.2.3全雙工交換式局域網第4章網絡技術基礎4.3100BASE-T和千兆快速以太網絡技術

4.3.1100BASE-T快速以太網4.3.2千兆位（Gigabit）以太網4.4光纖分布數據接口FDDI網絡4.4.1FDDI網絡的結構4.4.2FDDI網絡的基本概念4.4.3FDDI的操作原理4.4.4FDDI網絡的優點4.4.5FDDI/100BASE-T/交換式局域網技術的比較4.5ATM高速網絡技術4.5.1ATM的基本概念

第4章網絡技術基礎4.5.2ATM的信元格式4.5.3ATM規程4.5.4ATM網絡的局域網仿真4.6虛擬網絡技術4.7X.25、幀中繼（FR）網絡連接

4.7.1X.25

4.7.2幀中繼

4.8ISDN綜合業務數字網4.9ADSL技術4.10無線局域網LAN特性覆蓋范圍有限數據率較高誤碼率較低支持廣播或組播單一管理

拓撲結構

總線型、星型、環型、樹型

傳輸媒體

雙絞線、同軸電纜、光纖、無線

媒體訪問技術

按協議實現信道共享hubhubhubhubrouterserverstationstationsstationsIEEE802標準與局域網LAN參考模型網絡層數據鏈路層物理層邏輯鏈路控制LLC介質訪問控制MAC

高層

OSI

IEEE802物理層物理層：透明傳輸位流，規定信號編碼、傳輸媒體、拓撲結構及數據率（）（）（）SAPLAN的數據鏈路層按功能劃分為兩個子層：LLC和MAC功能分解的目的：將功能中與硬件相關的部分和與硬件無關的部分進行區分，降低研究和實現的復雜度。與傳統的數據鏈路層的區別：LAN鏈路支持多重訪問，支持成組地址和廣播

支持MAC鏈路訪問控制功能

提供某些網絡層的功能，如網絡服務訪問點、多路復用...MAC子層功能：成幀/拆幀，實現、維護MAC協議，位差錯檢測，尋址LLC子層功能：向高層提供SAP，建立/釋放邏輯連接，差錯控制，幀序號處理，某些網絡層功能LAN對LLC子層透明，僅在MAC子層才可見LAN的標準（LAN標準的區別在MAC子層）主要的LAN標準

802.1概述、體系結構、網絡互連802.2LLC802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6分布隊列雙總線DQDB--MAN標準

FDDI光纖分布數據接口FDDI802.3CSMA/CD802.4TokenBus802.5TokenRing802.6DQDBFDDI802.2LLC數據鏈路層物理層MAC子層的地址問題IEEE802標準為每個DTE規定了一個48位的全局地址，相當于站點的唯一標識符，與其物理位置無關MAC地址字段可以采用兩種形式之一： 6B全球范圍， 2B單位范圍地址塊：地址字段的前3個字節（高24位）由IEEE統一分配給廠商，低24位由廠商分配地址類型標識：地址字段的第一字節的最低位I/G

0--單個站地址 1--組地址地址范圍標識：地址字段的第一字節的最低第二位U/L

0--局部管理

1--全局管理I/GU/L46位地址

1146I/G15位地址

1154.1以太網絡以太網（Ethernet）是在70年代開發的局域網組網規范，80年代初首次公布初版，1982年又進行了修改。不久又公布了與IEEE（電子電氣工程師協會）802.3一致的以太網規范。

70年代中期由XeroxPaloAltoResearchCenter(BobMetcalfe)提出，數據率為2.94M，稱為Ethernet

后來由DEC,IntelandXerox(DIX標準)改進為10M標準1985年定名為IEEE802.3，即使用1堅持的CAMA/CD協議的LAN標準，數據率從1M到10M，支持多種傳輸媒體

Ethernet是指基帶總線LANEthernet和IEEE802.3的幀格式不同4.1.1以太網體系結構一個為媒體相關接口（MDI）,一個為連接單元接口（AUI）。其中媒體相關接口隨媒體而改變，但不影響LLC和MAC的工作；連接單元接口，也就是在粗纜以太網情況下的收發器電纜接口，因為在細纜和雙絞線情況下AUI已經不存在，這種接口在標準中定為選項。

這層的功能包括：信號的編碼／譯碼，前導碼的生成／去除（用于同步），數據流的發送／接收等。4.1.2帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD工作原理：邊發送邊監聽。若監聽到沖突，則沖突雙方都立即停止發送。信道很快空閑，從而提高效率。1-堅持的CSMA/CD：監聽到信道空閑就立即發送數據，并繼續監聽；若監聽到沖突，則立即放棄發送沖突檢測方法：

比較接收到的信號電壓的大小檢測曼徹斯特編碼的過零點比較接收到的信號與剛發出的信號站點檢測到沖突后，往往發送人為干擾信號，強化沖突，以通知其他站點退避算法：以截斷二進制指數類型，來決定重發時延從0,1,2,...,2k-1中隨機取一個數r，重發時延=r基本重發時延 其中

k=min[重發次數，10]動態退避算法

(1)在0時刻開始發送(2)大約在

-d

時刻到達B(3)B開始發送;在

時刻發生沖突(4)沖突信號在

2時刻到達A

幀發送時延必須超過

2，以防止在第一位數據到達總線最遠端之前，數據已全部發送完畢，從而引起沖突；而發送方卻誤以為已幀成功發送此時隙時間為51.2ms，即512為bit，64字節最小幀長為64字節(不包括前同步碼)

因此數據字段最少為46字節AAAABBBBA和B在總線的兩端CSMA/CD媒體訪問方法的規則：⑴如果媒體信道空閑，則可進行發送，否則轉到第2步。

⑵如果媒體信道忙（有載波），則繼續對信道進行偵聽。一旦發現空閑，就進行發送。

⑶如果在發送過程中檢測到碰撞，則停止正常發送，轉而發送一個短的干擾（jam）信號，使網上所有站都知道出現了碰撞。

⑷發送了干擾信號后，退避一段隨機時間，重新嘗試發送，轉到第1步。4.3.3組網方式（IEEE802.3規范）不同標準10Base5--粗纜Ethernet10Base2--細纜Ethernet10BaseT--雙絞線10BaseF--光纜10Broad36--寬帶數據率（Mbps）基帶或寬帶段最大長度（百米）10Base53.1.1傳輸介質雙絞線同軸電纜光纖無線介質無線電、短波、微波、衛星、光波雙絞線內導體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套屏蔽雙絞線(STP)

非屏蔽雙絞線(UTP)以箔屏蔽以減少

干擾和串音3類、5類雙絞線外沒有任何附加屏蔽同軸電纜基帶

一條電纜只用于一個信道，50，用于數字傳輸寬帶

一條電纜同時傳輸不同頻率的幾路模擬信號，75，用于模擬傳輸，300—450MHz，100km，需要放大器

銅芯絕緣層外導體屏蔽層保護套光纖依靠光波承載信息高傳送速率，通信容量大傳輸損耗小，適合長距離傳輸抗干擾性能好，保密性好輕便光纖傳送模式多模輸入電信號輸出電信號單模

波長:1300,1550nmh1h2波長:850,1300nmh2h1芯/封套特性光纖的直徑減小到一個光波波長典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內芯單芯光纜多芯光纜玻璃內芯塑料外套玻璃封套外殼10Base5分插頭:插入電纜

收發器:發送/接收,

沖突檢測,

電氣隔離，超長控制

AUI:連接件單元接口

用于骨干網在與粗纜連接時，要外接收發器MAU，對以太網來說常用的粗纜型號為RG－8（50Ω）。最大段長度500米每段最多站點數100兩站點間最小距離2.5米網絡最大跨度2.8公里

粗纜vampiretapBNC端子收發器AUI電纜50mNIC10Base2細纜BNC接頭NIC

BNCT型接頭

無需插入電纜

用于辦公室LAN段最大長度185m每段最多站點數30兩站點間最短距離

0.5m網絡最大跨度

925

m10BaseTNIC

Hub（集線器）相當于多端口轉發器用于辦公室LAN

拓撲結構為星形，邏輯上仍然是總線形。

轉發器/中繼器的作用：擴充信號傳輸距離。將信號放大并整形后再轉發，消除信號傳輸的失真和衰減。物理層設備。hub段最大長度100m網卡與雙絞線的連接在雙絞線網絡（10/100Base-T）環境中，網卡結構除收發送器與粗、細纜下的網卡收發送器不同外，其余部分完全相同。在10/100Base-T情況下，發送器驅動的是雙絞線，而且收發器已集成到網卡中，雙絞線通過RJ-45與網卡相連。RJ-45連接器連線序號如下。

（a）RJ-45直通連接（b）RJ-45交叉連接RJ-45插頭和插座的結構10BaseF使用光纖進行長距離連接，最適于建筑物間的連接。3個標準10BaseFP-無源星形拓撲,鏈路最長1km10BaseFL-異步點到點鏈路，鏈路最長2

km10BaseFB-同步點到點鏈路，鏈路最長2

km，有15個層疊的轉發器

10Broad36使用75電纜連接，拓撲結構為樹形用于寬帶LAN光纖連接4.1.4

Ethernet網卡的構成以太網的網絡接口板是計算機與通信介質進行數據交互的中間處理部件，每個網卡有自己的控制器，用以確定何時發送，何時從網絡上接受數據，并負責執行IEEE802.3所規定的規程，如構成幀、計算幀檢驗序列、執行編碼譯碼轉換等。

4.1.5以太網組網示例不同類型10Mbps以太網比較IEEE802.3PA:前導碼-10101010序列，用于使接收方與發送方同步SD:幀首定界--10101011DA:目的地址--MAC地址SA:源地址--MAC地址LEN:數據長度（數據部分的字節數）（0-1500B）Type:類型：高層協議標識LLCPDU+pad--最少46字節,

最多1500字節

pad填充字段，保證幀長不少于64字節FCS:幀校驗序列（

CRC-32）712/62/620-15000-464字節FCSPASALENSDDALLCPDUPad866246-15004字節FCSSATypePADADataPadEthernet校驗區間64-1518字節4.1.6

MAC幀幀間隔

在相繼發送的兩幀之間強制插入9.6ms的間隔以確保想要發送數據的其他站點也能占用信道FCSSATypePADADataPadPA幀間隔>9.6ms2.地址字段

地址字段包括目的地址和源地址兩部分。在IEEE802.3標準中規定，源地址字段中第1位恒為“0”。目的地址字段有較多的規定，原因是一個幀有可能發給某一工作站，也可能發送給一組工作站，還有可能發送給所有工作站，后兩種情況分別稱為組廣播和全局廣播。

目的地址字段的格式如圖所示。當該字段第一位為“0”時，表示幀要發送給某一工作站，即單站地址（也稱單目的地址）。當該字段第一位為“1”時，表示幀發送給一組工作站，即組地址（也稱多目的地址）。全“1”的組地址表示全局廣播地址。4.2交換式局域網傳統的共享LAN都是局限于許多站點共享一個公共通信介質的訪問。缺點：分到的帶寬少。解決途徑：網絡區段化每個網段上只有兩個站點時，不存在碰撞和競爭4.2.1交換的基本概念交換技術就是為終端用戶提供專用點對點連接，它把傳統以太網一次只能為一個用戶服務的“獨占”的網絡結構，轉變成一個平行處理系統，為每個用戶提供一條交換通道，把它們連接到一個高速背板總線交換可分為幀交換（FrameSwitching）和信元交換（CellSwitching）局域網交換器與網橋和路由器的區別局域網交換器比網橋和路由器的性能以及吞吐能力高得多，因為交換器只要識別信息幀的源地址和目的地址即可，并不對幀進行拆開、檢查協議等，時延比路由器小。4.2.2交換的實現方法1.靜態交換

在靜態交換中，網絡管理員可以將交換器一個端口連接的用戶工作站從一條共享以太總線移到另一條，這種交換叫靜態端口交換；

靜態模塊交換是將整個模塊,用戶唯一可以提高網絡性能的方法是將工作站從擁擠的網段移到空閑的網段。

2.動態交換

工作過程如下：交換機檢查來自PC的數據包，然后識別該數據包的源地址和目的地址，動態打開一專用的10/100Mbps鏈路，將包由源地址端口傳送至目的地址端口。動態交換檢查由一個工作站發往另一個工作站的數據包，在它們之間動態建立一專用的10/100Mbps鏈路，一旦端口完成通信，動態交換釋放此鏈路。動態段交換是每一動態段交換端口可以連接一個傳統的共享以太網網段，而不只是一個工作站或服務器。動態段交換通過對大量MAC地址的識別來完成此功能。用端口連結整個網段。4.2.3全雙工交換式局域網原因：在總線方式下采用CSMA/CD協議，如果兩臺工作站同時發送就會產生碰撞，所以只能是半雙工方式。在廣域網上的連接通常是全雙工的，但以前局域網一直工作在半雙工方式下。（a）交換機全雙工工作方式（b）共享HUB半雙工工作方式只有采用交換器連接網絡時才能使用全雙工通信，交換器的每個端口只連接一個站點，不會產生碰撞，也就不用在發送時用接收電纜監聽碰撞信號。4.3100BASE-T和千兆快速以太網絡技術目前常見的快速網絡有

100BASE-T

100VG-ANYLAN

千兆位快速以太網

4.3.1100BASE-T快速以太網100BASE-T快速以太網是由10BASE-T以太網標準發展而來的，保留了以太網的觀念，網絡速度提高了十倍。100BASE-T標準為IEEE802.3u。這就嚴格限制了網絡的傳輸范圍在210米以內。1.100BASE-TX

100BASE-TX的通信介質是5類UTP或1類STP雙絞線。采用5類UTP線時，RJ-45接口與10BASE-T中的連接方法一樣，占用其中的2對絞線（即1-2、3-6兩對），RJ-45的插頭和插座必須也是5類的，否則達不到傳輸要求。2.100BASE-T4100BASE-T4的通信介質采用3類、4類、5類UTP線路上四對線路進行100Mbps的數據傳輸。其中三對雙絞線用于數據傳輸，一對用于沖突檢測。100BASE-T也使用RJ-45接口，連接方法與10BASE-T相同，即1-2、3-6、4-5、7-8四對線一一對應連接。對于原來用3類線布線的系統，可以通過采用100BASE-T4把網絡從10Mbps升級到100Mbps，無需重新線。它的帶寬不超過30MHz。3.100BASE-FX100BASE-FX的通信介質采用兩芯62.5/125微米的光纖。接口與FDDI網絡中設定的一樣，即MIC、ST或SC光纖接口。傳輸距離遠遠大于UTP線路，用于連接主干和跨樓宇間的連接。4.3.2千兆位（Gigabit）以太網千兆位以太網是近期推出的1000Mbps高速以太網，千兆位以太網遵從IEEE802.3z建議（該建議已于1998年6月成為標準）。該技術采用IEEE802.3幀格式，CSMA/CD訪問控制技術，通信介質采用100MSTP屏蔽雙絞線（1000BASECX），傳輸距離25m；5類UTP（1000BASE-T）距離100m；多模光纖（1000BASESX）距離500m；單模光纖（1000BASELX）可達3km。

表千兆以太網傳輸介質與距離的關系

千兆以太網的鏈路層協議、最大和最小的幀長度和幀格式與傳統的以太網相類似。千兆以太網還利用CSMA/CD。載體擴展和分組猝發傳輸新增特性

千兆以太網有全雙工和半雙工兩種工作方式。半雙工千兆以太網轉發器所起的作用與傳統的共享媒體連接方式相似，它采用CSMA/CD在用戶之間執行存取判優。全雙工千兆以太網由所有的交換機和一些轉發器提供支持。由于全雙工連接是點到點專線連接，如服務器或交換機，所以它不需要CSMA/CD。服務器或交換機的存儲緩沖區很大，能夠解決端口臨時爭用問題。最初的千兆以太網產品采用多模和單模光纖，連接距離分別為500m和2km。千兆以太網可在4對5類（屏蔽對絞）線上支持千兆位信令，使連接距離達100m。

由于千兆以太網交換既可以采用互連集中式服務器，也可以采用主干交換路由器，所以必定具有很高的可靠性和冗余度。配置在干線上的交換機不僅能夠傳送數據，而且能夠傳送話音和視頻信息。業務管理、擁擠控制和業務質量（QoS）都是重要的評估指標。

實現千兆以太網最通用的辦法是采用三層設計。最下面的一層由10Mbps以太網交換機加100Mbps上行鏈路組成，第二層由100Mbps以太網交換機加千兆以太網上行鏈路組成，最高層由千兆交換機或ATM交換機組成，每一層交換機逐步提高干線交換速率。這種設計以價格低廉的交換機控制10Mbps工作站的連接，昂貴的大容量交換機只用在最高層。缺點：它只是帶寬的擴充，對于多媒體業務服務質量不如ATM網絡（如時延抖動，擁塞控制，帶寬按需分配等）；另外與廣域網連接時，因為使用標準接口將形成瓶頸；其覆蓋距離比現行局域網小。4.4光纖分布數據接口FDDI網絡

光纖分布數據接口FDDIFiberDistributedDataInterface,傳輸速率高達100Mbps，標準是ANSIX3T9.5。沿用IEEE802系列局域網的設計規范，IEEE802.5TokenRing令牌環網絡技術加以改進。4.4.1FDDI網絡的結構光纖構成的FDDI，其基本結構為兩個封閉的逆向雙環，一個環為主環（PrimaryRing），另一個環為備用環（SecondaryRing）。

（a）FDDI結構圖（b）FDDI環自愈

4.4.1FDDI網絡的結構邏輯鏈路控制層媒體訪問控制層物理層協議層物理媒體相關層FDDI的站管理（SMT）標準定義如何對物理媒體相關層、物理層協議層和媒體訪問控制部分進行控制和管理，包括連接管理、節點配置、故障恢復等。光纖、FDDI網卡、網卡與光纖相連的連接器、FDDI-Ethernet網橋、FDDI集中器、光旁路器在FDDI標準中，規定了四種端口類型。

⑴端口類型A，用于連接FDDI雙環的主環入和備環出。

⑵端口類型B，用于連接FDDI雙環中主環出和備環入。

⑶端口類型M，用于連接單連接站（SAS）、雙連接站（DAS）或另外的集中器。

⑷端口類型S，用于連接到集中器上。（a）ST接頭（b）MIC接頭4.4.2FDDI網絡的基本概念環路（Ring）:在FDDI網絡中，環也稱FDDI環，它是信息流經的站點的集合，每個站點依次檢查或復制這些信息，直到信息返回到起始站點。2.令牌（Token）:令牌是FDDI環路上各個站點間傳送信息的“通行證”。令牌是一種非常短的特殊的結構幀，包括令牌的開始、結束和類型等參數。3.異步（Asynchronous）和同步（Synchronous）:異步和同步傳輸是數據服務的一種形式。在異步傳輸方式下，所有的請求者競爭一個可變的帶寬和響應時間。同步傳輸方式是使每個請求者都有一個預先分配好的最大帶寬和認可的響應時間。4.4.3FDDI的操作原理FDDI網絡的工作建立在短令牌幀的基礎上。當所有站都空閑時，短令牌幀沿環運行。4.4.4FDDI網絡的優點1.較長的傳輸距離

2.具有較大的帶寬

3.可靠性高

4.安全性好

5.互操作性強4.4.5FDDI、100BASE-T與交換式局域網技術的比較4.5ATM高速網絡技術B-ISDN——寬帶綜合業務數字網1990年，CCITT建議將ATM作為實現B－ISDN的一項技術基礎ATM（AsynchronousTransferMode）異步傳輸模式ATM是一種基于信元的交換和復用技術，它采用固定長度的信元（cell），每個信元長度為53個字節，其中48個為信息字節，5個字節為信頭，載有信元的地址信息和控制信息。為具有統一結構的網絡提供了一種通用且適用于不同業務的面向連接的轉移模式。它適用信息傳輸容量差異很大的網絡系統，有很強的適應能力。可以不同的固定速率傳輸數據、圖像、語音等信號。因為信元很短，所以實時性極強。面向連接型業務、無連接型的業務

4.5.1ATM的基本概念ATM可以運行于均勻位率的業務，也可運營于可變位率的業務。ATM提供永久性虛連接（PVC）或交換虛連接（SVC）。每個ATM信元根據信頭的地址和控制信息，建立從起點到目的點的虛擬連接，所有信元可在指定的虛擬連接上有序地傳輸。這種傳送不象同步傳輸方式（STM）那種按特定的時隙或批次周期性的傳遞，而是非周期地在網絡上按照統計時分復用技術傳遞，其信元所占用的時隙并不固定，在一幀占用的時隙數也不固定，可以有一個至多個時隙，完全根據當時用于通信的情況而定，而且個時隙間并不要求連續，這就是“異步”的意義。在網絡中進行傳遞ATM信元的設備叫做ATM交換機。

ATM交換機和網絡站點間的鏈路可以使用多種速率。DS1（1.544M）/E1（2.048M），DS3（44.736M）/E3（34.3686M）用在廣域網的連接上，使用的通信介質有：UTP、STP、MM（多模光纖）、SM（單模光纖）。64MbpsSMOC-1/STS-1，傳輸介質UTP、MM。100Mbps這個連接速度使用了FDDI和PMD連接，ATM信元通過電纜連接傳輸，傳輸介質UTP5類、MM、SM。139.264Mbps傳輸介質為UTP5、MM、SM、E4建議。155Mbps這是真正ATMSONET/SD11速率，傳輸介質為UTP5、MM、SM，接口稱為OC-3C/STM－1。622.08Mbps主要ATM之間連接，接口稱為OC-12C/STM-4，傳輸介質為SM。ATM網絡是一種異步傳輸方式是在時分復用（TDM）和同步傳輸（STM）的基礎上發展起來的。TDM是在一條通信線路上按一定的周期（如125μs）將時間按幀分成時間塊，每一幀中又分成若干時隙，每個時隙攜帶相應的用戶信息。STM其交換是在固定時隙之間進行的，這種對應關系在通信中是固定不變的，直至相應的通信結束。由于在ATM中具有動態分配帶寬的特點，可以充分地利用帶寬資源，并且能很好地滿足傳輸突發性數據的要求，而不致出現在ATM中的延時或信元丟失的情況。

ATM網絡交換過程4.5.2ATM的信元格式ATM的基本單位是信元（cell），其格式如圖所示，每個信元長度為53個字節，前5個字節為信頭（header），載有地址信息和控制信息，后48個字節為信息字節，也稱為凈荷（payload）。采用定長的字節數有助于提高ATM信元的處理速度，因為，傳輸這樣一個信元，在155Mbps的系統中僅需2.8μs。從交換的實現來看，采用固定長的信元便于采用硬件來實現。從幀轉換成信元稱為分片（segmentation），從信元變回幀稱為重組（Reassemble）。信頭中包括的內容有：一般流量控制（GFC）:允許復用器控制ATM終端的速率；虛擬通路標識（VPI）:可將轉速通道分成若干個VP，以VPI作為網絡管理單位；虛擬信道標識（VCI）:確定目的地址，凈荷類型標識（PTI）:表示信元載有用戶數據、信令數據，還是維護信息；信元丟失優先等級（CLP）:表示信元相對優先權，在擁塞狀態下優先級低的信元先于優先級高的信元被拋棄；信頭差錯控制（HEC）:檢驗和糾正信頭中的差錯。剩余的48字節的信息段則是凈荷的數據。

ATM定義了兩種接口信元用戶網絡接口UNI（UserNetworkInterface）網絡對網絡的接口NNI（NetworkNetworkInterface）差別在于UNI有一個附加字段GFC，而NNI沒有，NNI用空閑的GFC位定義更長的VPI。4.5.3ATM規程ATM是面向連接的。ATM適配層：為高層提供接口

分割和組裝信元ATM層：信元頭的生成和去除

信元復用和交換

流量控制物理層：傳輸匯聚子層信元速率匹配

信元頭驗證

傳輸幀適配

物理介質子層比特定時

物理網絡接入ATM規程的最高層是ATM適配層AAL（ATMAdaptationLayer）。它將高層來的用戶業務轉換成ATM中凈荷的格式和長度，到目的站后將它再轉換成原來的用戶業務。目前定義四種業務類型：

A類，具有端對端同步，面向連接的均勻位率（CBR）業務，如電路仿真；B類，具有端對端同步，面向連接的可變位率（VBR）業務；C類，面向連接的無實時性要求VBR業務；D類，無連接型、無實時性要求VBR業務。在AAL層中包括五個子層（AAL1-AAL5）AAL1支持A類業務，如數字化的聲音和圖象信號，用于對信元延遲和丟失都敏感的應用；AAL2支持B類業務，對時間敏感的可變位率（VBR）業務；AAL3/4支持C類和D類業務，如數據業務;AAL5支持C類和D類業務突發的LAN，如計算機數據、B-ISDN中用戶／網絡之間的信令信息ATM上的幀中繼，數據業務。

在ATM的傳輸中有三個概念傳輸通道TP虛通道VP虛信道VC

4.5.4ATM網絡的局域網仿真

ATM是一種面向連接的技術，傳統的LAN以非連接方式來傳輸數據傳統的LAN與ATM提供的服務有如下區別：傳統的LAN是共享媒體，比較容易實現組播或廣播，而ATM則要采用較復雜的技術實現傳統的LAN以不定長的幀為單位來傳遞數據，是共享媒體，比較容易實現組播或廣播，而ATM則采用固定長度的信元LAN仿真的基本原理是LAN提供一個在較高層無連接協議和較低層面向連接的ATM協議之間的轉換層。ATM層的上一層是ATM適配層（AAL）。AAL把數據格式化，使之成為48字節的ATM信元數據，這個格式化過程稱為分段。ATM信元被傳輸到目的地之后，被重新組織成更高層的數據，再由當地的相應設備接收下來，AAL的處理過程叫做重組。由于ATM可以傳輸多種類型的信息，因此AAL層中有多種適配協議，可同時工作。AAL用于進行LAN仿真，LAN仿真位于AAL的上面。在網絡邊界處ATM至LAN轉換器中，LAN仿真為所有協議解決數據聯網問題，其辦法是把媒體存取控制（MAC）層的LAN地址（MAC地址）和ATM地址對應起來。LAN仿真完全獨立于其上層的協議、服務和應用軟件。4.6虛擬網絡技術虛擬網絡VLAN（VirtualLocalAreaNetwork）是把處于同一橋接網絡上的不同主機及網絡設備邏輯地分割成不同的組，組與組間不能直接進行數據交互，這樣就避免了不同組間相互干擾，也保證同一組內數據的安全。

第一代的虛擬網絡是基于OSI模型的第二層橋和復用機制，如IEEE802.10、局域網仿真（LANE）和內部交換連接（ISL），在單一物理網段上允許多組復用、建立不同的廣播組、減小信息的無效傳遞。虛擬網絡的主要協議為IEEE802.10，此協議結合了鑒別和加密技術從而保證整個網絡內部數據的保密性與完整性。為了避免VLAN中循環的可能，VLAN采用了IEEE802.1d（生成樹〕的算法。在VLAN的實現策略中，當任意結合的局域網絡構成VLAN時，本機信息包含了IEEE802.10VLAN的標識ID，如果此ID不能被設備所接收則被過濾掉，只有本機的信息才能從本交換機發出。這種策略的用途為可以實現與IEEE802.10不兼容的設備／網絡的透明通訊。1.VLAN的實現方法在VLAN的實現方式中有很多方法來創建邏輯組和廣播域：

⑴通過端口⑵通過網絡地址

⑶通過用戶定義

虛擬網絡間的通信一般也分為三種方法：通過交換機間的交換實現第二層間的互通；通過交換機到路由器，用路由器實現第三層的交換；還可以通過支持虛擬網絡功能的服務器進行第三層的交換，所有虛網間的用戶都通過服務器進行交互。2.虛擬網絡的優點⑴廣播控制

⑵安全性

⑶性能

⑷網絡管理

4.7X.25、幀中繼（FR）網絡連接X.25網絡也叫分組交換網絡，它是通過信息分組進行網絡交換，被廣泛地采用在廣域網中。幀中繼（FrameRelay）是在廣域網中被認為是非常重要的網絡技術，它是對X.25分組交換網絡的的擴展和簡化。

4.7.1X.25在分組交換網絡中，信息通過包含在分組頭中的邏輯信道號嚴格區分，相當于形成了許多邏輯上的子信道，每個終端就好象獨占了一條子信道一樣，它們可以隨時向網絡發送數據（或接收來自網絡的數據）。終端發送的數據的終點并不是網絡，而是與網絡相連的計算機或其它終端。交換機把數據變成了分組，因此在網絡中數據是以分組為單位流動，穿越網絡的節點和中繼線到達終點。在分組交換網中通過打包拆包設備PAD同時連接多個終端，來自不同終端的數據通過同一條線路發送到網絡。一個網絡是由許多交換機按照一定的拓撲結構互相連接而成，節點是由一臺或幾臺分組交換機構成。分組交換機具有許多端口，它從某一端口接收分組，并根據分組中包含的有關終點地址的信息選擇某一端口發送出去。分組穿過網絡到達終點的方法有虛電路（VirtualCircuit）和數據報（Datagram）兩種。

所謂虛電路就是兩個用戶終端設備在開始互相發送和接收數據之前需要通過網絡建立邏輯上的連接，這種連接建立之后就在網絡中保持已建立的數據通路，用戶發送的數據（以分組為單位）將按順序通過網絡到達終點.虛電路當用戶不需要發送和接收數據時可以清除這種連接。這種連接稱為“虛”電路。虛電路方式的特點：⑴一次通信具有呼叫建立、數據傳輸和呼叫清除三個階段。數據分組中不需要包含終點地址，對于數據量較大的通信傳輸效率高。⑵數據分組按已建立的路徑順序通過網絡，在網絡終點不需要對數據重新排序，分組傳輸時延小，不容易產生數據分組的丟失。⑶虛電路方式的缺點是當網絡中由于線路或設備故障時可能導致虛電路的中斷，需要重新呼叫建立新的連接，但是許多采用虛電路方式的網絡已能提供呼叫重連接的功能，當網絡出現故障時將由網絡自動選擇并建立新的虛電路，不需要用戶重新呼叫，并且不丟失用戶數據。分組交換網向用戶提供永久虛電路服務。用戶如果向網絡預約了該項服務之后，就在兩個用戶之間建立永久的虛連接，用戶之間的通信直接進入數據傳輸階段，就好像具有一條專線一樣。

X.25的三層協議X.25的三層協議為DTE－DCE之間的高層通信協議提供了可靠的基礎，這三層是：物理層、鏈路層、分組層。X.25的三層是和OSI模型的下三層一一對應的，只是OSI的網絡層（第三層）改稱分組層，其功能是一致的。

X.25的物理層，這一層定義了DTE和DCE之間的電氣接口和建立物理的信息傳輸通路的過程。X.25的物理層就像是一條輸送信息的管道，它不執行重要的控制功能。控制功能主要由鏈路層和分組層完成。X.25的數據鏈路層X.25的數據鏈路層，X.25的鏈路層規程是要在物理層提供的雙向的信息輸送管道上實施信息傳輸的控制，它所面對的是二進制串行位流，不關心物理層采用何種接口方式輸送位流。鏈路層的主要功能有：在DTE和DCE之間有效地傳輸數據；確保接收器和發送器之間信息的同步；檢測和糾正傳輸中產生的差錯；識別并向高層協議報告規程性錯誤；向分組層通知鏈路層的狀態。X.25的鏈路層采用了高級數據鏈路控制規程（HDLC）的幀（Frame）結構，是它的子集。X.25分組層X.25分組層，X.25分組層是利用鏈路層提供的服務在DTE－DCE接口交換負責。X.25的分組層定義了DTE和DCE之間傳輸分組的過程，通過X.25接口傳輸的分組又與在DTE和DCE之間建立的多個用戶呼叫有關。由于分組傳輸的終點并不是DCE，因此X.25的分組層還涉及到通過網絡將分組傳送到遠端的DTE。

分組層的功能是：在X.25接口為每個用戶呼叫提供一個邏輯信道（所謂“呼叫”是指一次通信過程）；通過邏輯信道號（LCN）來區分每個用戶呼叫有關的分組；為每個用戶的呼叫連接提供有效的分組傳輸，包括順序編號，分組的確認和流量控制過程；提供交換虛電路（SVC）和永久虛電路（PVC）的連接；提供建立和清除交換虛電路連接的方法；檢測和恢復分組層的差錯。

4.7.2幀中繼在X.25網絡中為了避免由于線路質量產生的傳輸錯誤，在X.25層增加了冗余校驗功能，每一個轉發設備都要進行校驗，這對于早先的通信線路來說是十分必要的。隨著光纖技術的發展，線路通信質量越來越好，沒有必要每個交換器都要進行繁雜的校驗糾錯，于是出現了幀中繼技術，它工作在OSI參考模型的第二層（數據鏈路層），是一個面向幀的通信協議。由于在鏈路層的數據單元稱作幀，故稱為幀方式。將X.25分組網中通過分組節點間的重發、流量控制來糾正差錯和防止擁塞，對處理過程進行簡化，將網內的處理移到網外端系統中來實現，從而簡化了節點的處理過程，縮短了處理時間，這對有效利用高速數字傳輸信道十分關鍵，它比X.25來說簡單。盡管幀中繼是面向連接的，但它并不能保證可靠的數據傳輸，它需要網絡的通信介質具有高的可靠性。它在傳輸過程中如果出現問題，就會在中途被遺棄，需要高層的協議來保證其傳輸的可靠性。幀中繼能夠提供永久性虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）兩種類型的服務。幀中繼所使用的是邏輯連接，而不是物理連接，在一個物理連接上可復用多個邏輯連接（即可建立多條邏輯信道），可實現帶寬的復用和動態分配。幀中繼盡管可以支持很高和很低的傳輸速率，但通常在56Kbps和2Mbps的速率之間，現在已經實現了45Mbps（DS-3）傳輸速率。4.8ISDN綜合業務數字網1972年國際電報電話咨詢委員會推出ISDN時，人們就預言它將迅速發展成為網絡主流。過了十多年ISDN慢慢發展壯大起來，尤其是ISDN便宜的終端設備，低成本、高帶寬的Internet接入，使它越來越受歡迎。電信局稱ISDN（綜合業務數字網）為“一線通”。它的定義是：由綜合數字電話網發展起來的一個網絡，它提供端到端的數字連接以支持廣泛的服務，包括聲音和非聲音的。用戶的訪問是通過少量多用途用戶網絡接口標準實現的。是在一個網絡平臺上同時實現語音、視頻、數據通信，是電話網朝著多功能、多業務、高通信質量方向發展的必然產物。

它不同于普通電話從用戶端到局端是模擬線路，一條基本速率接口ISDN線路被劃分為一個用于呼叫和控制，速率為16Kbps的D信道和兩個用于傳送數據或語音，速率為64Kbps的B信道。即通常所說的2B+D。ISDN系統的用戶設備和交換系統的接口稱為數字位管道，不管這些數字位來源于數字電話、數字終端、數字傳真機或其它設備，這些位流都能雙向通過管道。數字位管道用位流的時分復用支持多個獨立的通道。在數字位管道的接口規范中定義了位流的確切格式以及位流的復用。已經定義了兩個位管道的標準，一個是用于家庭的低帶寬標準；另一個是用于企業的高頻帶標準，這個標準支持多個通道，如果需要的話，也可配置多個位管道。下頁上圖是用于家庭或小企業單位的配置，在用戶設備和ISDN交換系統間放置一個網絡終端設備NT1，NT1放置在靠近用戶設備這一邊，利用電話線和幾公里外的交換系統相連。NT1裝有一個連接器，無源總線電纜可以插入連接器，最多有8個ISDN電話、終端或其它設備可接到總線電纜上。用戶通過NT1和交換中心連接。NT1不僅有接插板的作用，還包括網絡管理、測試、性能監視等。在無源總線上的每個設備必須有一個唯一的地址。NT1還可解決爭用的邏輯，當幾個設備同時訪問總線時，由NT1來決定哪個設備獲得總線訪問權。圖用于家庭或小企業單位的配置

圖用于大型企業單位的配置在ISDN中CCITT定義了四個參考點，稱為R、S、T和U，U參考點連接ISDN交換系統和NT1，采用兩線的銅的雙絞線或光纖；T參考點是NT1上提供給用戶的連接器；S參考點是ISDN的NT2和ISDN終端的接口；R參考點連接終端適配器和非ISDN終端，它使用很多不同的接口。

1984年，CCITT對ISDN定義了交換設備和用戶設備之間的兩種數字管道接口，基本速率接口（BRI）和一次群速率接口（PRI）。兩種接口都能同時提供聲音和數據服務，能在同一個傳輸管道上進行線路交換和分組交換，接口也能以不同速率和專用網互連。

BRI包括兩個B通道和一個16Kbps的D通道。BRI用于小容量系統，如聲音／數據工作站等。

PRI包括23個B通道和一個64Kbps的D通道，或30個B通道和一個64Kbps的D通道，管道傳輸速率達1.554Mbps或2.048Mbps，它用于大容量系統。

ISDN的一個重要特征是使用公共通道信令技術，以實現用戶網絡訪問和信息交換，允許使用公共通道信令通道來控制多個線路交換連接，公共通道信令在D通道上傳輸。

4.9ADSL技術不對稱數字用戶線ADSL作為一種傳輸層的技術，充分利用現有的銅線資源，在一對雙絞線上提供上行640kbps下行8Mbps的帶寬，從而克服了傳統用戶的“瓶頸”，實現了真正意義上的寬帶接入。

1989年有人提出了一種很超前的設想：用普通的電話雙絞線傳輸視頻信號、圖象以及高清晰度的畫面等信息，