網絡知識綜合篇壹.網絡基礎知識一．計算機網絡的分類1.按照網絡的分布范圍分類a.局域網LＡN(ＬｏcalAｒeaNetwork)局域網是將社區域內的各種通信設備互連在一起的網絡，其分布范圍局限在一個辦公室、一幢大樓或一個校園內,用于連接個人計算機、工作站和各類外圍設備以實現資源共享和信息互換。它的特點是分布距離近（通常在10００m到2023ｍ范圍內)，傳輸速度高（一般為1Mbps到２0Mｂpｓ),連接費用低,數據傳輸可靠，誤碼率低等。ｂ.廣域網ＷAＮ（WｉdeAｒeaNetｗｏrｋ)廣域網也稱遠程網，它的聯網設備分布范圍廣，一般從數公里到數百至數千公里。因此網絡所涉及的范圍可以是市、地區、省、國家,乃至世界范圍。由于它的這一特點使得單獨建造一個廣域網是極其昂貴和不現實的，所以，經常借用傳統的公共傳輸（電報、電話)網來實現。此外,由于傳輸距離遠，又依靠傳統的公共傳輸網,所以錯誤率較高。ｃ.城域網ＭＡN(MｅtrｏpolitanAreaNeｔwork)城域網的分布范圍介于局域網和廣域網之間，其目的是在一個較大的地理區域內提供數據、聲音和圖像的傳輸。2.網絡的互換方式分類a.電路互換網電路互換方式是在用戶開始通信前,先申請建立一條從發送端到接受端的物理信道,并且在雙方通信期間始終占用該信道。此方式類似于傳統的電話互換方式。b.報文互換網報文互換方式是把要發送的數據及目的地址包含在一個完整的報文內,報文的長度不受限制。報文互換采用存儲－轉發原理，每個中間節點要為途徑的報文選擇適當的途徑，使其能最終到達目的端。此方式類似于古代的郵政通信,郵件由途中的驛站逐個存儲轉發同樣。c.分組互換網分組互換方式是在通信前,發送端先把要發送的數據劃分為一個個等長的單位(即分組)，這些分組逐個由各中間節點采用存儲-轉發方式進行傳輸，最終到達目的端。由于分組長度有限,可以比報文更加方便的在中間節點機的內存中進行存儲解決，其轉發速度大大提高。除了以上二種分類方法外,還可按采用的傳輸媒體分為雙絞線網、同軸電纜網、光纖網、無線網;按網絡傳輸技術可分為廣播式網絡和點到點式網絡；按所采用的拓撲結構將計算機網絡分為星形網、總線網、環形網、樹形網和網形網;按信道的帶寬分為窄帶網和寬帶網;按不同的用途分為科研網、教育網、商業網、公司網等。二.計算機網絡的拓撲結構網絡拓撲結構是指拋開網絡電纜的物理連接來討論網絡系統的連接形式，是指網絡電纜構成的幾何形狀，它能從邏輯上表達出網絡服務器、工作站的網絡配置和互相之間的連接。網絡拓撲結構按形狀可分為：星型、環型、總線型、樹型及總線／星型及網狀拓撲結構。1.星型拓撲結構:星型布局是以中央結點為中心與各結點連接而組成的,各結點與中央結點通過點與點方式連接,中央結點執行集中式通信控制策略,因此中央結點相稱復雜，承擔也重。以星型拓撲結構組網,其中任何兩個站點要進行通信都要通過中央結點控制。中央結點重要功能有:＊為需要通信的設備建立物理連接；*為兩臺設備通信過程中維持這一通路;*在完畢通信或不成功時,拆除通道。在文獻服務器/工作站（FｉleＳｅrvｅｒｓ/Woｒkstａtion)局域網模式中,中心點為文獻服務器,存放共享資源。由于這種拓撲結構，中心點與多臺工作站相連,為便于集中連線，目前多采用集線器(HUB)。星型拓撲結構優點：網絡結構簡樸,便于管理、集中控制，組網容易，網絡延遲時間短,誤碼率低。缺陷:網絡共享能力較差,通信線路運用率不高,中央節點承擔過重,容易成為網絡的瓶頸,一旦出現故障則全網癱瘓。２.環型拓撲結構環形網中各結點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中,環路上任何結點均可以請求發送信息。請求一旦被批準,便可以向環路發送信息。環形網中的數據可以是單向也可是雙向傳輸。由于環線公用,一個結點發出的信息必須穿越環中所有的環路接口,信息流中目的地址與環上某結點地址相符時，信息被該結點的環路接口所接受，而后信息繼續流向下一環路接口,一直流回到發送該信息的環路接口結點為止。環形網的優點：信息在網絡中沿固定方向流動，兩個結點間僅有唯一的通路,大大簡化了途徑選擇的控制;某個結點發生故障時,可以自動旁路，可靠性較高。缺陷：由于信息是串行穿過多個結點環路接口，當結點過多時,影響傳輸效率，使網絡響應時間變長;由于環路封閉故擴充不方便。3.總線拓撲結構用一條稱為總線的中央主電纜,將互相之間以線性方式連接的工站連接起來的布局方式，稱為總線形拓撲。在總線結構中,所有網上微機都通過相應的硬件接口直接連在總線上，任何一個結點的信息都可以沿著總線向兩個方向傳輸擴散，并且能被總線中任何一個結點所接受。由于其信息向四周傳播，類似于廣播電臺，故總線網絡也被稱為廣播式網絡。總線有一定的負載能力,因此，總線長度有一定限制,一條總線也只能連接一定數量的結點。總線布局的特點：結構簡樸靈活,非常便于擴充;可靠性高,網絡響應速度快；設備量少、價格低、安裝使用方便；共享資源能力強,非常便于廣播式工作，即一個結點發送所有結點都可接受。在總線兩端連接的器件稱為端結器(末端阻抗匹配器、或終止器）。重要與總線進行阻抗匹配,最大限度吸取傳送端部的能量，避免信號反射回總線產生不必要的干擾。總線形網絡結構是目前使用最廣泛的結構,也是最傳統的一種主流網絡結構，適合于信息管理系統、辦公自動化系統領域的應用。4.樹型拓撲結構樹形結構是總線型結構的擴展,它是在總線網上加上分支形成的，其傳輸介質可有多條分支,但不形成閉合回路,樹形網是一種分層網,其結構可以對稱,聯系固定，具有一定容錯能力，一般一個分支和結點的故障不影響另一分支結點的工作，任何一個結點送出的信息都可以傳遍整個傳輸介質,也是廣播式網絡。一般樹形網上的鏈路相對具有一定的專用性，無須對原網做任何改動就可以擴充工作站。５.總線/星型拓撲結構用一條或多條總線把多組設備連接起來,相連的每組設備呈星型分布。采用這種拓撲結構，用戶很容易配置和重新配置網絡設備。總線采用同軸電纜,星型配置可采用雙絞線。6.網狀拓撲結構將多個子網或多個局域網連接起來構成網際拓撲結構。在一個子網中,集線器、中繼器將多個設備連接起來,而橋接器、路由器及網關則將子網連接起來。根據組網硬件不同，重要有三種網際拓撲:a.網狀網:在一個大的區域內，用無線電通信連路連接一個大型網絡時,網狀網是最佳的拓撲結構。通過路由器與路由器相連，可讓網絡選擇一條最快的途徑傳送數據。ｂ.主干網:通過橋接器與路由器把不同的子網或LAＮ連接起來形成單個總線或環型拓撲結構，這種網通常采用光纖做主干線。ｃ.星狀相連網：運用一些叫做超級集線器的設備將網絡連接起來,由于星型結構的特點,網絡中任一處的故障都可容易查找并修復。應當指出,在實際組網中,為了符合不同的規定,拓撲結構不一定是單一的,往往都是幾種結構的混用。三.OSI參考模型1,物理層（physicallａyer）（1)重要作用:實現相鄰節點之間比特數據流的透明傳送,盡也許屏蔽具體傳輸介質和物理設備的差異.運用物理傳輸介質為數據鏈路層提供物理連接(物理信道),為數據鏈路層提供比特流服務.物理層是所有網絡的基礎,重要關心的問題有:用多少伏特電壓表達"1",多少伏特電壓表達＂0";一個比特連續多少微秒;是單工，半雙工還是全雙工;最初的連接如何建立和完畢,通信后連接如何終止網絡接插件有多少針以及各針的用途.信道的最大帶寬；傳輸介質(例如,是有導線的還是無導線的等);傳輸方式:是基帶傳輸還是頻帶傳輸,或者兩者均可;多路復用技術(FDM,TDM和WDM波分多路復用Wavｅ-ｌengthＤivｉsionMultipleｘinｇ);等等．(2)物理層的重要功能:物理連接的建立,維持和拆除.實體之間信息的按比特傳輸.實現四大特性的匹配(機械特性,電氣特性,功能特性,規程特性)(３）物理層標準物理層標準重要任務就是要規定DCE設備和DTE設備的接口,涉及接口的機械特性,電氣特性,功能特性和規程特性．DTE是數據終端設備．數據電路端接設備DCE.ＤCＥ的作用就是在DＴE和傳輸線路之間提供信號變換和編碼的功能,并且負責建立，保持和釋放數據鏈路的連接.DTE通過DＣＥ與通信傳輸線路相連,如圖所示.是美國電子工業協會EIＡ制定的著名物理層標準.物理或機械特性:規定了DＴE和DＣE之間的連接器形式,涉及連接器形狀，幾何尺寸,引線數目和排列方式等.電氣特性：規定了DTE和ＤCＥ之間多條信號線的連接方式,發送器和接受器的電氣參數及其他有關電路的特性.電氣特性決定了傳送速率和傳輸距離．功能特性:對接口各信號線的功能給出了確切的定義，說明某些連線上出現的某一電平的電壓表達的意義.規程特性:規定了DTE和ＤCE之間各接口信號線實現數據傳輸的操作過程(順序）.物理層標準舉例ＥIARＳ-232C／V．24接口標準RS是ＲｅcommendedSｔａｎｄａrd的縮寫，即推薦標準.RS-2３２-C接口標準與國際電報電話征詢委員會CCＩTＴ的V.24標準兼容，是一種非常實用的異步串行通信接口.RS-２32-Ｃ建議使用2５針的D型連接器DB－25，但是在微型計算機的RS－232C串行端口上,大多使用9針連接器DB-９，如下圖所示.（4)常見物理層設備與組件物理傳輸中存在的重要問題第一大問題：信號衰減信號衰減限制了信號的傳輸距離信號衰減還經常會同時隨著著信號的變形采用信號放大和整形的方法來解決信號衰減及其變形問題.第二大問題：噪聲干擾噪聲也許導致信號傳輸錯誤，即接受端難以從混雜了較大噪聲的信號中提取出對的的數據.減少噪聲的措施,如抵消與屏蔽,良好的端接和接地技術等常見物理組件RJ-45插座RJ-45頭DＢ-25到DB-9的轉換器常見物理層設備中繼器(repｅaｔer)和集線器(hub)功能:連接相同的LAＮ網段；對從入口輸入的物理信號進行放大和整形,然后再從出口輸出(轉發）.中繼器具有典型的單進單出結構.集線器是多端口中繼器.集線器常見的端口規格有4口,8口,1６口和2４口等.如下圖所示:２,數據鏈路層(Dataliｎklayer）（１)重要任務是負責相鄰節點之間的可靠傳輸,通過加強物理層傳輸原始比特的功能,使之網絡層表現為一條無錯線路,數據鏈路層的傳輸單元為幀.重要關心:成幀與拆幀.以幀(framｅ)為單位（產生幀,辨認幀的邊界）;差錯控制;(流量控制（防止高速的發送方的數據將低速的接受方＂淹沒").廣播式網絡在數據鏈路層還要解決：如何控制對共享信道的訪問等等．(２)重要設備：互換機網橋3,網絡層（Networｋｌayer)(1)網絡層的任務就是要選擇合適的路由,使發送站傳輸層所傳下來的數據可以對的無誤地按地址送到目的站.網絡層的傳輸單元被稱為分組(或稱包)．執行途徑選擇算法,使分組在通信子網中有一條最佳途徑；擁塞控制．防止子網中同時出現過多的分組而互相阻塞通路,形成瓶頸;記帳功能；異種網絡互聯.(2)重要設備:路由器:三層互換機4,傳輸層（Trａnsportlayer)(核心層)重要任務:負責端到端節點間數據傳輸和控制功能．傳輸層是ＯSI中承上啟下層,下三層面向網絡通信,保證信息準確傳輸;上三層面向用戶主機,為用戶提供各種服務.傳輸層不涉及中間轉發節點,即與使用的網絡無關.重要功能:填補網絡層服務質量的局限性,為會話層提供端-端的可靠數據傳輸服務.涉及兩端主機之間的流量控制.5,會話層(Sessｉonlayer）重要目的是組織和同步在兩個通信的會話用戶之間的對話,并管理數據的互換.會話層的功能是在兩個節點間建立,維護和釋放面向用戶的連接．會話連接的建立是在傳輸連接的基礎上進行的.6，表達層（Presenｔatiｏｎlaｙer）重要用于解決在兩個通信系統中互換信息的表達方式．它涉及數據格式變換，數據加密與解密,數據壓縮與恢復等功能.7,應用層(Ａpplicaｔionlａｙer)應用層是OSI的最高層,它為ＯSI模型以外的應用程序提供服務.應用層中包含大量的，人們普遍需要的協議.如網絡虛擬終端(VT,VirtualTerｍｉｎaｌ,文獻傳輸,電子郵件,目錄服務,遠程數據庫訪問等．常用設備:網關網關是一種充當轉換重任的計算機系統或設備.在使用不同的通信協議，數據格式或語言,甚至體系結構完全不同的兩種系統之間,網關是一個翻譯器．與網橋只是簡樸地傳達信息不同,網關對收到的信息要重新打包,以適應目的系統的需求.同時，網關也可以提供過濾和安全功能.大多數網關運營在OＳI7層協議的頂層-－應用層.四.TCP／IＰ參考模型１,TＣＰ／IP分為四層TＣP/ＩＰ模型是Iｎtｅrnｅt事實上標準.統一的網絡地址分派方案,使得整個ＴＣP/IＰ設備在網絡中都具有唯一的IP地址.標準化的高層協議,可以提供多種可靠的用戶服務.TCP／ＩＰ獨立于特定的網絡硬件,可以運營在局域網,廣域網,更合用于互聯網.2,ＯSI參考模型與TCP/ＩP參考模型應當指出,ＴCP/IP是OSI模型之前的產物,所以兩者間不存在嚴格的相應關系．3,互聯網層(Ｉnterｎetlaｙer)（網際層)(1）互聯網層涉及協議：互聯網絡協議,即ＩP協議(ＩntｅrｎeｔPrｏｔｏｃol),規定互聯網層數據分組格式.因特網控制消息協議(ICMP)：提供網絡控制和消息傳遞功能.地址解釋協議(ARＰ)：提供ＩP地址和網卡MAC地址轉換功能.反向地址轉換協議(RARP）:ｍaｃIP(２）互聯網層重要功能:①解決來自傳輸層發送請求；②解決接受的ＩP分組.根據目的IP地址轉發該IP分組，或者當目的主機就是本主機時,將IP分組上交給其傳輸層.③解決互聯的途徑，流量控制和擁塞問題.由于ＩP分組獨立地傳送到目的主機,所以一個報文的不同分組也許通過不同的途徑.4,傳輸層(Tranｓportｌaｙer):(1）功能：使源端和目的端主機對等實體進行會話．(２)使用的協議:傳輸控制協議TCP（TraｎsｍissｉoｎＣｏｎtrｏlProtocol)和用戶數據報協議UDP(UserＤaｔａPrｏｔocoｌ).TCP是一個面向連接的協議，使從源機器發出的字節流無差錯地發往目的機器.ＵＤＰ是一個無連接協議.它不檢查所收到的分組的順序，也不對這些分組進行排序,而是交給應用層完畢.5，應用層(Appｌicationlayer）它包含所有高層協議.例如,虛擬終端協議TＥLＮＥT(遠程登錄),文獻傳輸協議FTP，電子郵件協議SMTP(簡樸郵件傳輸協議),域名系統服務DＮS,網絡新聞傳輸協議ＮNTP,超文本傳輸協議HTTP等.TＩＰS:網絡體系結構是一種分層結構分層的目的是把復雜的網絡互聯問題劃分為若干個較小的，單一的問題,在不同層上予以解決協議是通信雙方對等層的會話規則上層通過下層的服務來與對方的對等層會話層和協議就構成了網絡體系結構OSI/RM是一種"官方＂的國際標準ＴCP／ＩP是一種"事實上"的國際標準貳.局域網和城域網一.ＣSMA／ＣD1.ＣSMA/CＤ(帶沖突檢測的載波監聽多路訪問控制)CSMA/CＤ是一種常用爭用的方法來決定對媒體訪問權的協議，這種爭用協議只合用于邏輯上屬于總線拓撲結構的網絡。在總線網絡中，每個站點都能獨立地決定幀的發送,若兩個或多個站同時發送幀,就會產生沖突,導致所發送的幀都犯錯。因此,一個用戶發送信息成功與否，在很大限度上取決于監測總線是否空閑的算法，以及當兩個不同節點同時發送的分組發生沖突后所使用的中斷傳輸的方法。總線爭用技術可分為載波監聽多路訪問ＣＳＭA和具有沖突檢測的載波監聽多路訪問CSMＡ／CD兩大類。2.載波監聽多路訪問CSMA載波監聽多路訪問CＳＭA的技術，也稱做無聽后說LBT（ListemBｅfｏreＴａlk)。要傳輸數據的站點一方面對媒體上有無載波進行監聽，以擬定是否有別的站點在傳輸數據。假如媒體空閑,該站點便可傳輸數據；否則，該站點將避讓一段時間后再做嘗試。這就需要有一種退避算法來決定避讓的時間,常用的退避算法有非堅持、1-堅持、P－堅持三種。a、非堅持算法算法規則為:⑴假如媒本是空閑的，則可以立即發送。⑵假如媒體是忙的，則等待一個由概率分布決定的隨機重發延遲后，再反復前一環節。采用隨機的重發延遲時間可以減少沖突發生的也許性。非堅持算法的缺陷是:即使有幾個著眼點為都有數據要發送,但由于大家都在延遲等待過程中,致使媒體仍也許處在空閑狀態，使用率減少。ｂ、1－堅持算法算法規則：⑴假如媒體空閑的,則可以立即發送。⑵假如媒體是忙的,則繼續監聽，直至檢測到媒體是空閑,立即發送。⑶假如有沖突(在一段時間內未收到肯定的回復)，則等待一隨機量的時間,反復環節⑴~⑵。這種算法的優點是：只要媒體空閑，站點就立即可發送，避免了媒體運用率的損失;其缺陷是:假若有兩個或兩個以上的站點有數據要發送,沖突就不可避免。ｃ、P－堅持算法算法規則：⑴監聽總線,假如媒體是空閑的,則以Ｐ的概率發送,而以(1-P)的概率延遲一個時間單位。一個時間單位通常等于最大傳播時延的2倍。⑵延遲一個時間單位后,再反復環節⑴。⑶假如媒體是忙的，繼續監聽直至媒體空閑并反復環節⑴。Ｐ-堅持算法是一種既能像非堅持算法那樣減少沖突，又能像１-堅持算法那樣減少媒體空閑時間的折中方案。問題在于如何選擇P的有值，這要考慮到避免重負載下系統處在的不穩定狀態。假如媒體是忙時,有N個站有數據等待發送,一旦當前的發送完畢時,將要試圖傳輸的站的總盼望數為NP。假如選擇P過大,使ＮP>１,表白有多個站點試圖發送，沖突就不可避免。最壞的情況是,隨著沖突概率的不斷增大,而使吞吐量減少到零。所以必須選擇適當Ｐ值使NP<1。當然P值選得過小,則媒體運用率又會大大減少。3.具有沖突檢測的載波監聽多路訪問ＣSMＡ/CD在CＳMA中,由于信道傳播時延的存在,即使總線上兩個站點沒有監聽到載波信號而發送幀時,仍也許會發生沖突。由于ＣSＭＡ算法沒有沖突檢測功能，即使沖突已發和，仍然將已破壞的幀發送完，使總線的運用率減少。一種CSMA的改善方案是使發送站點傳輸過程中仍繼續監聽媒體,以檢測是否存在沖突。假如發生沖突,信道上可以檢測到超過發送站點自身發送的載波信號的幅度，由此判斷出沖突的存在。一于檢測到沖突,就立即停止發送，并向總線上發一串阻塞信號,用以告知總線上其它各有關站點。這樣,通道容量就不致因白白傳送已受損的幀而浪費，可以提高總線的運用率。這種方案稱做載波監聽多路訪問/沖突檢測協議,簡寫為ＣSMA/CD,這種協議已廣泛應用于局域網中。CSMA/CＤ的代價是用于檢測沖突所花費的時間。對于基帶總線而言,最壞情況下用于檢測一個沖突的時間等于任意兩個站之間傳播時延的兩倍。從一個站點開始發送數據到另一個站點開始接受數據，也即載波信號從一端傳播到另一端所需的時間，稱為信號傳播時延。信號傳播時延(μs）=兩站點的距離（m)/信號傳播速度(ｍ/μs)。假定A、B兩個站點位于總線兩端，兩站點之間的最大傳播時延為tp。當A站點發送數據后，通過接近于最大傳播時延ｔｐ時，B站點正好也發送數據,此時沖突便發生。發生沖突后,B站點立即可檢測到該沖突,而A站點需再通過一份最大傳播時延tp后，才干檢測出沖突。也即最壞情況下,對于基帶CSMA/CＤ來說，檢測出一個沖突的時間等于任意兩個站之間最大傳播時延的兩倍（２tp）。數據幀從一個站點開始發送，到該數據幀發送完畢所需的時間和為數據傳輸時延;同理,數據傳輸時延也表達一個接受站點開始接受數據幀，到該數據幀接受完畢所需的時間。數據傳輸時延(ｓ)=數據幀長度（ｂiｔ）／數據傳輸速率(bps）。若不考慮中繼器引入的延遲,數據幀從一個站點開始發送，到該數據幀被另一個站點所有接受所需的總時間，等于數據傳輸時延與信號傳播時延之和。由于單向傳輸的因素,對于寬帶總線而言,沖突檢測時間等于任意兩個站之間最大傳播時延的4倍。所以,對于寬帶CSＭA/ＣD來說，規定數據幀的傳輸時延至少4倍于傳播時延。在ＣSMＡ／ＣD算法中,一旦檢測到沖突并發完阻塞信號后,為了減少再次沖突的概率,需要等待一個隨機時間,然后再使用CSMＡ方法試圖傳輸。為了保證這種退避操作維持穩定采用了一種稱為二進制指數退避和算法，其規則如下:(１)對每個數據幀,當第一次發生沖突時，設立一個參量L＝2;(２)退避間隔取1到Ｌ個時間片中的一個隨機數，1個小時片等于兩站之間的最大傳播時延的兩倍;(３)當數據幀再次發生沖突，由將參量L加倍;(4)設立一個最大重傳次數,超過該次數,則不再重傳，并報告犯錯。二進制指數退避算法是按后進先出LIＦO(ListInFｉrsｔＯｕt)的順序控制的，即未發生沖突或很少發生沖突的數據幀,具有優先發送的概率;而發生過多次沖突的數據幀，發送成功的概率就更少。IＥEE802.３就是采用二進制指數退避和１-堅持算法的CSMＡ/ＣD媒體訪問控制方法。這種方法在低負荷時,如媒體空閑時,要發送數據幀的站點能立即發送；在重負荷時，仍能保證系統的穩定性。由于在媒體上傳播的信號會衰減，為保證能檢測出沖突信號,CSMＡ／CD總線網限制一段無分支電纜的最大長度為50０米。二.IEEE８02.x標準IEEE８02StａndardsIＥEE８02標準電氣和電子工程師協會(ＩEＥE)80２委員會或80２工程定義了局域網(LAN)標準。標準中的大部分是在80年代由委員會制訂的，當時個人計算機聯網剛剛興起。１.IＥEE80２.１為ＩＥＥE的一個工作組(WorkingGｒoｕp)。此工作組負責IEEE802.１標準的制定。IEＥE80２.1標準提供了一個對整個IEEE8０２系列協議的概述,描述了IＥEE802標準和開放系統基本參照模型(即ISＯ的OSI7層模型)之間的聯系,解釋這些標準如何和高層協議交互,定義了標準化的媒體接入控制層(ＭＡＣ)地址格式,并且提供一個標準用于鑒別各種不同的協議。2.8０2.２邏輯鏈路控制定義了IEEＥ邏輯鏈路控制(ＬＬＣ)協議,這些協議保證數據在一條通信鏈路上可靠地傳輸。ＯSI協議棧中的數據鏈路層被提成了介質訪問控制（MAC)子層和LＬC子層。在橋接器中,這兩層作為一個模塊化互換機制服務，如圖I－５所示。一幅到達以太網并指定發送到令牌環網的幀被剝去該幀的以太網頭部并用令牌環網頭部重新封裝這幅幀。LLＣ協議是由高級數據鏈路控制(HDLC)協議派生而來的，并且兩者在操作上類似。注意，LＬC提供了服務訪問點(SAP)地址，而MAC子層提供了一個設備的物理網絡地址。SAP指定了運營于一臺計算機或網絡設備上的一個或多個應用進程地址。LLＣ提供了以下服務：面向連接的服務在這個服務中,一個會話是和一個目的站建立的，并且當數據傳輸結束時，就關閉這個會話。每個節點都自動地參與數據傳輸，但是這樣的會話規定一個建立時間以及會話雙方由于監控帶來的額外開銷。應答式面向連接服務這種服務類似于上面的服務，在這種服務中，分組傳輸是需要應答的。非應答式無連接服務在這種服務中不用建立會話，分組只是發往目的地。高層協議負責請求重發丟失的分組。由于LAN的高可靠性,這種服務因此成為LAＮ上的通常服務。3.802.3ＣSMA/CＤ網絡ＩEEE802.3標準(ＩＳＯ８802-3)定義了在各種介質上帶有沖突檢測的載波監聽多路訪問(ＣSMA／CD)是如何操作的。這個標準還在同軸電纜、雙絞線以及光纖介質上定義了聯網方法。最初的傳輸速率是10Mbps，但最新的應用已經在數據級(data-gｒａdｅ)雙絞線電纜上達成10０Ｍbｐｓ的傳輸率。參見“以太網”。4．8０2.４令牌總線網令牌總線標準定義了制造業中使用的一種寬帶聯網方案。它是由制造自動化協議（ＭAP)派生而來的。網絡采用了在一個廣播總線網上令牌傳遞的方法。令牌從一個站點傳到網上的下一個站點，并且只有擁有令牌的站才干發送數據。令牌是以基于節點地址的邏輯順序傳遞的,這個順序也許與節點的物理地址相關,如同令牌環網中那樣。在ＬＡN環境中,這個標準的應用不是很廣。5.8０2.5令牌環網這個標準也叫ANSＩ802．1-1985,它為令牌環局域網定義了訪問協議、電纜布線以及接口。IBM使得這個標準非常流行。它采用了令牌傳遞訪問方法，且在物理上是以星形拓撲結構布線的，但組成的卻是一個邏輯環。節點通過電纜連至一個中心訪問單元(集線器)，中心訪問單元能中繼從一個站點到下一個站點的信號。為擴展網絡，訪問單元(集線器）也用電纜連接在一起。因此也就擴大邏輯環。光纖分布式數據接口(FＤDI)是基于802.5令牌環協議的,它是由Accredｉtｅd標準委員會(ASC)X3T9開發的。FDDI與８0２.2邏輯鏈路控制層兼容，因此也就與其它802聯網標準兼容。6.802.6城域網(MAN)ＩEEE８0２.6ＭAN定義了一個高速協議，協議規定網上的每個站點都使用一種叫分布式隊列雙總線(DQDＢ)的訪問方法共享一條雙光纖總線。雙總線提供了容錯特性，當總線發生故障時，它能保持連接的正常工作。MAN標準是為一個大約50公里的城域范圍內提供數據、聲音和視頻服務而設計的,MＡN標準規定的數據傳輸率是1.5Ｍbps、45Mbｐs和155Ｍbｐs．DQＤB是互換式多兆位數據服務（SＭDＳ)的基本訪問協議，ＳMDS是許多公共電信局提供的一種在城域范圍內建立專用網的方法。DQDB是一個信元中繼網,互換固定長度為53個字節的信元;因此,它與寬帶ISDN(B-ＩSＤN）和異步傳輸模式（ATM)兼容。信元的互換發生8０2.2的邏輯鏈路控制層。MAN服務有無連接服務,面向連接服務和實時視頻服務。總線上有許多定長槽,這些槽是放置那些在總線上傳遞的數據的。任何一個想傳輸的站點只需簡樸地把數據放在一個或多個槽中。但是,為了適應時間敏感的同步數據,固定間隔的定長槽必須保存以擔保數據準時按序到達。７.802.7寬帶技術征詢組這個委員會向其它分委員會提供有關寬帶聯網技術的技術征詢。8．802．8光纖技術征詢組當用光纖來代替現有的基于銅纜的網絡時，該組會向其它分委員會提供有關光纖網方面的技術征詢。在本書寫作時,推薦的標準仍在開發之中。9.802.9綜合數據聲音網ＩEＥE80２.９工作組的工作是把聲音、數據和視頻信號集成到802局域網（LAＮ)和綜合業務數字網（ＩSDN)上傳輸。規范中定義的節點涉及電話、計算機和視頻編碼/解碼器(ｃodｅcs)。該規范已經被稱為綜合的聲音和數據規范,或IVD.這項服務在使用銅質雙絞線的兩個站點之間的通道連接中提供能攜帶數據和聲音信息的多路復用流。標準中定義了幾種不同類型的通道,涉及全雙工6４Ｋbps無互換、電路互換或分組互換通道。10．８02.10網絡安全技術征詢組這個組的重要工作是定義在多個網絡上進行互操作時的標準安全模型,在這個模型中加入鑒別和加密方法。在本書寫作時,這個標準仍在發展之中。11.802.1１無線聯網這個委員會正在為無線網定義標準。他們的重要工作是傳輸介質如擴頻無線電、窄帶無線電、紅外線的標準化以及電線上的傳輸。該委員會也為網絡計算的無線接口制訂標準,在這個標準中,用戶可借助筆式計算機、個人數字助理（PDA）以及其它便攜設備與計算機系統相連。對無線網的訪問計劃兩種方法。在分布式方法中,每個無線工作站自己控制對網絡的訪問。另一種中點配置方法就是連到有線網上的一臺中心Hub控制無線工作站的傳輸。直到寫這本書時，委員會的成員們偏愛分布式方法,但是中點配置方法也作為一個選項涉及在標準中。1２.802.12需求優先(１00ＶG－AnyＬAＮ)這個委員會正用由ＨP和其他供應商共同提出的需求優先訪問方法來制訂１0０Ｍbps的以太網標準。規定的電纜是4線銅質雙絞線,需求優先訪問方法是通過一臺中心Ｈub來控制對電纜的訪問。優先級方法可有效地支持實時多媒體信息的發送。三.令牌環媒體訪問控制1．令牌環的結構令牌環在物理上是一個由一系列環接口和這些接口間的點-點鏈路構成的閉合環路,各站點通過環接口連到網上。對媒體具有訪問權的某個發送站點,通過環接口出徑鏈路將數據幀串行發送到環上;其余各站點一邊從各自的環接口人徑鏈路逐位接受數據幀，同時通過環接口出徑鏈路再生、轉發出去,使數據幀在環上從一個站點至下一個站點地環行,所尋址的目的站點在數據幀通過時讀取其中的信息。最后,數據幀繞環一周返回發送站點，并由其從環上撤除所發的數據幀。2．令牌環的操作過程①網絡空閑時,只有一個令牌在環路上繞行;②當一個站點要發送數據時，必須等待并獲得一個令牌,將令牌的標志位置為1,隨后便可發送數據;③環路中的每個站點邊發送數據,邊檢查數據幀中的目的地址,若為本站點地址，便讀取其中所攜帶的數據;④數據幀繞環一周返回時,發送站將其從環路上撤消;⑤發送站完畢數據發送后,重新產生-個令牌傳至下一個站點，以使其他站點獲得發送數據幀的許可權。3.環的比特度量當數據幀的傳輸時延等于信號在環路上的傳播時延時,該數據幀的比特數就是以比特度量的環路長度。實際操作過程中,環路上的每個接口都會引人延遲，一般環路上每個接口相稱于增長１位延遲。環的比專長度=信號傳播時延×數據傳輸速率+接口延遲位數＝環路媒體長度×5（μＳ／km）×數據傳輸速率+接口延遲位數４.令牌環的MAC幀的格式IEＥE80２.5ＭＡＣ幀有兩個基本格式:令牌幀和數據幀。5．令牌環的媒體訪問控制功能①幀發送:采用沿環傳遞令牌的方法來實現對媒體的訪問控制,取得令牌的站點具有發送一個數據幀或一系列數據幀的機會。②令牌發送:發送站完畢數據幀發送后,等待數據幀的返回。在等待期間,繼續發送填充字符。一旦源地址與本站相符的數據幀返回后,即發送令牌。令牌發送之后,該站仍保持在發送狀態,直到該站發送的所有數據幀從環路上撤消為止。③幀接受：若接受到的幀為信息幀，則將ＦＣ、DＡ、SA、Data及ＦS字段復制到接受緩沖區中,并隨后將其轉至適當的子層。④優先權操作:訪問控制字段中的優先權位和預約位配合工作,使環路服務優先權與環上準備發送的PDU最高優先級匹配。四.令牌總線媒體訪問控制1.令牌總線的結構令牌總線媒體訪問控制是將局域網物理總線上的站點構成一個邏輯環，每一個站點都在一個有序的序列中被指定一個邏輯位置,序列中最后一個站點的后面又跟著第一個站點。在物理結構上它是一個總線結構局域網,但是在邏輯結構上，又成了一種環形結構的局域網。和令牌環同樣,站點只有取得令牌,才干發送幀,而令牌在邏輯環上依次循環傳遞。2.令牌總線的特點①由于只有收到令牌幀的站點才干將信息幀送到總線上，所以令牌總線不也許產生沖突,因此也就沒有最短幀長度的規定。②由于站點接受到令牌的過程是依次順序進行的，因此對所有站點都有公平的訪問權。③由于每個站點發送幀的最大長度可以加以限制,所以每個站點傳輸之前必須等待的時間總量總是"擬定"的。3．令牌總線的重要操作①環初始化,即生成一個順序訪問的順序。網絡開始啟動時,或由于某種因素,在運營中所有站點不活動的時間超過規定的時間,都需要進行邏輯環的初始化。初始化的過程是一個爭用的過程,爭用的結果只有一個站點能取得令牌,其他站點用站插入的算法插入。②令牌傳遞算法。邏輯環按遞減的站地址順序組成，剛發完幀的站點將令牌傳遞給后繼站，后繼站應立即發送數據或令牌幀，原先釋放令牌的站監聽到總線上的信號,便可確認后繼站已獲得令牌。③站插入環算法。必須周期性地給未加入環的站點以機會，將它們插入到邏輯環的適當位置中。假如同時有幾個站要插入時,可采用帶有響應窗口的爭用解決算法。④站退出環算法。可以通過將其前趨站和后繼站連接到一起的辦法,使不活動的站退出邏輯環，并修正邏輯環遞減的站地址順序。⑤故障解決。網絡也許出現錯誤,這涉及令牌丟失引起斷環、反復地址、產生多個令牌等。網絡需要對這些故障做出相應的解決。五.光纖分布數據接口FDＤI1.ＦＤＤl的性能FDＤI數據傳輸速率達１00Ｍbpｓ,采用4Ｂ/5Ｂ，最大環路長度為2０0kｍ，最多可有10００個物理連接。若采用雙環結構時，站點間距離在2kｍ以內，且每個站點與兩個環路都有連接,則最多可連接50０個站點,其中每個單環長度限制在１00km內。2.FＤDI的數據編碼FＤDI采用一種新的編碼技術(稱為4B/５Ｂ編碼),在這種編碼技術中,每次對4位數據進行編碼,每４位數據編碼成5位符號,用光的存在和不存在表達５位符號中每一位是1還是0,這種編碼技術使得效率提高到80%。為了得到同步信號,采用兩級編碼的方法,先按4B/5Ｂ編碼,然后再按倒相的不歸零制（NRZI)方式進行編碼。3.FDDl的時鐘方案FＤDI標準規定使用分布式時鐘方案,即在每個站點都配有獨立的時鐘和彈性緩沖器。進入站點緩沖器的數據時鐘是按照輸人信號的時鐘擬定的,而從緩沖器輸出的信號時鐘則根據站點的時鐘擬定,這種方案使環路中中繼器的數目不受時鐘偏移因素的限制。4.FＤDl的物理層分為兩個子層（１）物理媒體依賴(PMD)，它在FDDI網絡的節點之間提供點-點的數字基帶通信；(２)物理層協議(PHY),它提供PＭＤ與數據鏈路層之間的連接。5.FDDl的數據鏈路層分為多個子層①可選的混合型環控制(HＲC):在共享的FＤＤI媒體上提供分組數據和電路互換數據的多路訪問；②媒體訪問控制(ＭＡC)：提供對于媒體的公平和擬定性訪問、辨認地址、產生和驗證幀校驗序列;③可選的邏輯鏈路控制(LLC）:提供MAＣ與網絡層之間所規定的分組數據適應服務的公共協議;④可選的電路互換多路器(ＣＳ-MUS)。六.ＡTM局域網技術ATM意即異步傳輸模式(aｓyｎcｈronoustｒansfｅｒｍode）。ATM技術是八十年代后期由IＴU-T針對電信網支持寬帶多媒體業務而提出的。通過近十年的研究，到九十年代中期ＡTM技術已基本成熟，由ITＵ－T和ATＭ論壇制定的相關的國際標準也基本齊全,并有多個電信設備廠商和計算機網絡設備廠商推出了商用化的ATM設備。此后，ATM網絡的建設也得到了長足的發展,全世界許多網絡(公用網或專用網）都已安裝并使用了ＡＴM網路設備。ATＭ的傳輸介質經常是光纖，但是100m以內的同軸電纜或5類雙絞線也是可以的。光纖可達數千米遠。每個鏈路處在計算機和一個AＴM互換機之間或兩個ＡTM互換機之間。換句話說,ＡＴM鏈路是點到點的(和LAN不同樣，它在一條電纜上有許多發送方和接受方)。通過讓信元從一條線路進入互換機并且從多條線路輸出,可以獲得廣播效果。每條點到點鏈路是單向的。對于全雙工操作需要兩條鏈路,每個方向的流量占用一條。ATM的物理層涉及兩個子層,即物理介質子層(PＭ)和傳輸會聚(TC)子層。其中物理介質子層提供比特傳輸能力，對比特定期和線路編碼等方面作出了規定，并針對所采用的物理介質(如光纖、同軸電纜、雙絞線等)定義其相應的特性；傳輸會聚子層的重要功能是實現比特流和信元流之間的轉換。１．IP技術對ＡTM技術的影響IＰ技術是互聯網的核心，在互聯網中對于高層協議而言，通過統一的IP協議層(第三層）屏蔽了各種低層協議和物理網絡技術(如X.25、DDＮ、以太網、令牌環、幀中繼、ＡTM、SDH、WＤM)的差異,實現了＂IＰoｖereｖeｒythiｎg"的目的。IＰ技術成功的關鍵是其概念、方法與思想,例如其層次結構的包容性與開放性，以及簡樸、實用、有效的原則。目前互聯網的另一個目的是實現"evｅrythingonIＰ",其中的"everything"是指所有業務，涉及數據、圖像和話音等，這些業務既有實時的,也有非實時的。要實現這樣的目的，對于目前的IP技術來說是有相稱大困難的,需要新技術來幫助解決。目前電信界有一種觀點認為：隨著IP技術和互聯網的發展，未來的電信網將由IP技術一統天下,而ATM技術將退出歷史舞臺。其實只要仔細分析和研究IP技術和ATM技術各自的特點,就不難發現這種觀點是片面的。對于網絡(電信網或計算機網)建設而言，它的發展是不會隨著新技術的出現而發生突變(革命)的,而只能是逐步演進。現有電信網已形成的資源十分龐大,不也許一夜消失。并且現有的IP網絡雖然通過采用新技術(例如:IPovｅrSDH或IPoveｒＷDＭ)，在一定限度解決了傳送帶寬的瓶頸問題,但仍然還是傳統的路由器加專線的組網方式，存在逐跳尋址與轉發等問題，不能保證服務質量(QoＳ)和信息安全。AＴM技術所具有的端到端QoＳ保證、完善的流量控制和擁塞控制、靈活的動態帶寬分派與管理、支持多業務,以及技術綜合能力等方面的優勢，目前仍是IP技術所不及的。有一點是肯定的,世上沒有一種萬能的技術。由于ＩP與ＡTＭ都是基于分組(包)互換的技術，并且都有各自的優勢，因此,在電信網與互聯網融合與演變的過程中都將發揮作用。目前IＰ技術的優勢在于提供統一的數據應用平臺，而ATＭ技術的優勢在于提供統一的網絡平臺。2.AＴM技術的特點、應用范圍和發展趨勢(一）ATＭ技術的特點ATM作為電信網的一種新技術，不僅合用于高速信息傳送和對服務質量(QｏS)的支持,還具有了綜合多種業務的能力，以及動態帶寬分派與連接管理能力和對已有技術的兼容性。１.對服務質量(ＱｏS)的支持(１)ATM采用固定短長度的信元傳送信息。信息互換是在第二層完畢的并且協議簡樸簡化了網絡節點中信息存貯管理與解決的復雜性,加快了信息互換的速率減少了信元在節點緩沖區中的排隊時延和時延抖動,有助于信息傳送的時間透明性，特別適合在核心網中用于信息傳送。(2)ATM采用面向連接的通信方式通信之前要建立虛通道（VP)和虛通路(ＶＣ)，避免了復雜的信元順序控制工作加上用戶接入時的流量控制和合理的QｏS與網絡資源管理控制,以及各種差錯控制技術,可以使信元丟失率減少到各種業務可以接受的限度，滿足各類業務的語義透明性。（3)在ＡＴＭ方式下，輔之以必要的網絡管理功能和信令解決與連接控制功能,可以設立多種優先級(連接優先級,信元優先級等)管理功能,滿足各種使用規定。2．ATM的綜合能力ATM以信元的方式傳送信息,與業務的特性、比特率無關,只要將各類業務的信息在入網時轉化為統一格式的信元，就可以在網絡中進行傳輸與互換,因此，高靈活性使之具有各種綜合能力。3.靈活的動態帶寬分派與連接管理能力(1)ATM具有記錄復用的特點網絡資源可以按需分派,網絡資源的運用率高。（2）在ATM方式下,網絡具有支持多方連接的能力其中涉及支持廣播(broａｄcaｓｔ)型連接和多播(ｍulticast)型連接的能力。４.ATM對已有技術的兼容性AＴM作為一項獨立的技術充足考慮了與已有技術的融合，ＡTM的兼容性表現在兩方面:(１）對現有廣域網技術(涉及分組互換及電路互換技術)的兼容:ＡＴM可以兼容幀中繼(FR)業務、專線數據業務(DDN），并且支持ＰＳＴN和N-ISDＮ業務。(二)ＡTM的應用領域根據ATＭ技術的特點和電信網技術的發展，就ATM技術自身而言,要對它的應用領域進行重新定位。由于ATＭ終端和信令復雜,端到端ATM連接（信元到桌面)的想法已基本落空，其因素是在用戶駐地網支持話音業務它不如PSTN,支持數據業務它不如千兆以太網。然而,在核心網和邊沿接入網中ATＭ技術仍然大有作為,在這里ＡＴM作為多業務平臺的優勢可以得到充足發揮。此外,AＴM與IP的結合將增長ＡTＭ的競爭能力。因此,ATM的應用領域重要有以下幾個方面:１.支持現有電信網逐步從傳統的電路互換技術向分組(包）互換技術演變。(1)支持現有電話網(如ＰSTN/ISＤN）的演變，并作為其中繼匯接網；（2)支持并作為第三代移動通信網(要支持移動IP)的核心互換與傳送網;(3)支持現有數據網(FＲ/ＤDN)的演變,作為數據網的核心，并提供租用電路，運用ＡＴＭ實現校園網或公司網間的互連。２.為Iｎterｎｅt骨干傳送網互連核心路由器，支持IP網的連續發展。3.與IP技術結合，取長補短,共同作為未來信息網的核心技術。由于ＩP與ATM技術，有各自的優勢，在傳統電信網與互聯網融合與演變的過程中都將發揮各自的重要作用，假如把這兩項技術結合起來,運用ATM網絡為ＩP用戶提供高速直達數據鏈路,既可以使ＡTM網絡運營部門充足運用ＡTM網絡資源，發展ATＭ網絡上的IP用戶業務，又可以解決Inｔeｒnｅｔ網絡發展中碰到的瓶頸問題,推動IＰ業務的進一步發展,使這兩項技術的潛力充足發揮出來，獲得巨大的經濟效益。(三）AＴM技術的發展趨勢1.ATM支持話音技術的研究在未來的電信網中,從用戶數的角度考慮,傳統的電話用戶仍將占主導地位，因此,ＡTM必須考慮如何支持話音的問題。ITU－T在1997年９月年通過了支持話音業務和短分組業務適配的第二類AＴM適配層協議AAL2Ｉ.363.２建議在１９9９年２月通過了面向話音業務的建議I．366．2用于中繼的AＡL２業務特定會聚子層ＳSCS，并于19９9年12月通過了支持AAL2互換的信令協議建議Q.2630.１（AAL2信令協議－能力集１),基本完畢了ＡTＭ支持話音業務的標準化工作。采用ＡAＬ2協議來支持話音業務不管是效率方面,還是時延性能方面，都要優于IＰ電話。AAL2技術的應用重要有以下幾個方面：(1)以低時延的性能支持話音和其他實時業務傳送,用于ＰSTN或其它網絡的中繼傳輸;(2)用于第三代移動通信系統(IMT-2023）,在BS和ＭＳC之間以ＡＡＬ2協議支持低速話音和數據信息的傳送;(３）用AＡＬ２互換機代替ATM互換機(ATM層僅提供PVC交叉連接功能),提供端到端的ＡTＭ話音和數據業務。2．簡化ATM技術的研究AＴM技術的缺陷之一就是網絡的復雜性,為了推動ＡＴＭ技術的應用，就必須對ATM技術進行簡化和優化,以達成簡化網絡，減少網絡成本的目的。目前，ITU-T和ＡTM論壇正在進行這方面的工作,例如目前IＴU-Ｔ正在制定的AＴM輕型信令(lｉgｈｔsｉｇnａｌing)標準就是為了簡化原有復雜的信令標準,以減少網絡的復雜性。此外，在流量控制、網絡管理等方面也都有需要進行相應的研究工作。3.ATＭ與ＩＰ技術的結合目前,IP與AＴＭ結合技術重要分為兩大類：重疊技術和集成技術。采用重疊技術時,ATM端點使用AＴM地址和ＩＰ地址(或MAＣ地址)兩者來標記，網絡中設立服務器完畢AＴＭ地址和IP地址（或ＭAC地址)的地址映射功能，在發端用戶得到收端用戶的AＴM地址之后，建立ATMSVC連接并在其上傳送IP數據包。這方面的典型技術有：LＡNＥ、IＰＯA、MPOＡ等，重疊技術的優點是采用標準的ATM論壇或ITU-Ｔ的信令標準，與標準的ATM網絡及業務兼容;缺陷是傳送IP包的效率較低。采用集成技術時，ＡＴＭ層被看作IＰ層的對等層，ＡＴM端點只需使用ＩP地址來標記,在建立連接時使用非標準的ＡTM信令協議。采用集成技術時,不需要地址解析協議，但增長了ATＭ互換機的復雜性，使ATＭ互換機看起來更像一個多協議的路由器。這方面的典型技術有:IP互換、多協議標簽互換（MPLS)等,集成技術的優點是傳送IP包的效率比較高，不需要地址解析協議;缺陷是與標準的ATM技術融合較為困難。通過近兩年對各種IP與ATM結合技術的研究已得出結論,即重疊技術(例如:LＡNＥ、ＩＰOA、MＰＯA等)更合用于專用網或規模小的網絡;而集成技術(例如:ＩＰ互換、MPLS等)則更合用于規模大的公用網。ＩTU－T已于2０23年3月通過了在公用ATM網絡上傳送IP信息的建議Y．1３10(公用AＴM網絡傳送ＩP）,該建議明確了在采用ATM技術的公共網絡(涉及業務提供網絡和承載網絡)上傳送IP信息的推薦技術解決方案是多協議標簽互換（MＰＬＳ），并且明確公用ATＭ網絡支持的ＩP目的業務是差別服務(Dｉfｆeｒseｒｖ）、集成服務(Ｉntｓeｒv)和ＩP虛擬專用網(IPＶPN）。3.ＡTM局域網技術為了把ATM技術引入到局域網上來,AＴM論壇和Intｅｒｎet工程任務組(IETF)作了不懈的努力，推出了幾個具有重要實際意義的ATＭ局域網協議。其中以ATM論壇的局域網仿真和ATM多協議技術(MPOA)最具代表性。A.局域網仿真——局域網仿真是在ATＭ網絡環境下仿真傳統局域網業務的網絡方案。由于在局域網仿真中，AＴＭ網絡只是以網絡數據鏈路層的角色出現，并且是基于ＭAC子層的仿真技術，所以現有的網絡層協議(如IＰ，IＰX等)不需要任何更改就可以運營于局域網仿真環境。——在局域網仿真中有兩種網絡信息:一種是仿真客戶與仿真服務器、配置服務器之間的控制信息;另一種是仿真客戶之間，以及仿真客戶與廣播未名服務器間的數據信息。如圖３所示,當仿真客戶１希望與仿真客戶2通信時,仿真客戶１必須一方面知道仿真客戶2的ATM地址。假如仿真客戶1的緩器中存有仿真客戶2的ＡTM地址,那么仿真客戶1就運用該地址與仿真客戶2建立直接的ATＭ虛電路連接來實現通信（如ｅ);否則,仿真客戶1向局域網仿真服務器發送一個地址解析請示分組（如ａ),局域網仿真服務器運用該分組攜帶的仿真客戶2的MAC地址在緩存器中檢索，假如檢索成功，局域網仿真服務器把仿真客戶２的ATM地址反饋給仿真客戶１,否則,把該MＡC地址送到廣播未名服務器(如b)，運用廣播未名服務器的廣播功能，向整個網絡廣播該MAC地址,仿真客戶2接受到該廣播信息，把地址反饋給局域網仿真服務器，局域網仿真服務器再送給仿真客戶１。在局域網仿真服務器未反饋回仿真客戶2地址這段時間里，仿真客戶1把數據分組分發給廣播未名服務器，由服務器以廣播形式送給仿真客戶2(如c,d)。——從上述的通信規程可以看到,由于局域網仿真建立于數據鏈路層的MAC子層上，所以可以透明地支持傳統網絡層的各種協議,兼容性很好;網絡實現簡樸,可以實現不同廠家設備的無縫連接。但是局域網仿真也存在許多缺陷:——①網絡是基于客戶機/服務器結構的，由于受服務器的限制,網絡客數不也許很大，這樣就限制了網絡的規模;——②由于不能支持備份服務器,所以服務器的可靠性決定了網絡的可靠性，一旦服務器發生故障,那么整個網絡就不能工作了；——③局域網仿真在實現子網間通信時,仍然需要路由器的參與,這樣路由器有限的路由、分組轉發功能就成了網絡的瓶頸。Ｂ.ATＭ多協議規程技術——為了解決局域網仿真在子網間通信能力低的缺陷,ATM論壇又推出了它的ＡTＭ多協議規程(MPOＡ:Multi－ProtocoｌOｖeｒＡTM)技術。MPOA技術的基本目的是把局域網仿真技術與Inteｒｎeｔ工程任務組的下一節點解釋協議(NHRP)技術捆綁起來,這樣做的目的是保存局域網仿真在子網內通信高效率的優點，同時引入下一節點解釋協議在不同子網間有效通信的優勢,使整個寬帶網絡的通信完全拋開傳統路由器的干預,通信效率大幅度提高。——由于MPOA支持數據鏈路層和網絡層的互連,所以可以透明支持傳統網絡協議,實現大規模的互連網絡；不同子網間的通信可以跨過傳統路由器的干預,建立直接連接來提高網絡效率；減少了參與路由連接過程中的物理設備，所以減少了網絡路由的復雜性,提高了效率。但是MPOＡ技術在實現子網間的最優路由時,也許會帶來ATM層和網絡層路由和尋址的協調性問題;網絡在建立最優路由時的判別標準，以及最優路由連接的維護仍然需要研究;并且網絡仍然需要地址解析服務器的存在,子網間的路由信息數據庫就必須保證同步，這樣就在建立連接時引入了不必要的時延，使得網絡設計和操作的復雜性沒有得到徹底簡化。七.無線局域網技術1.隨著網絡的飛速發展，筆記本電腦的普及,人們對移動辦公的規定越來越高。傳統的有線局域網要受到布線的限制,假如建筑物中沒有預留的線路，布線以及調試的工程量將非常大，并且線路容易損壞,給維護和擴容等帶來不便，網絡中的各節點的搬遷和移動也非常麻煩。因此高效快捷、組網靈活的無線局域網應運而生。2、無線局域網介紹無線局域網ＷLAN(wireｌｅｓslocａlaｒｗork)是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物。它以無線多址信道作為傳輸媒介,運用電磁波完畢數據交互，實現傳統有線局域網的功能。無線局域網具有以下特點：(1）安裝便捷無線局域網免去了大量的布線工作,只需要安裝一個或多個無線訪問點(aｃceｓspｏint，AP)就可覆蓋整個建筑的局域網絡,并且便于管理、維護。(2)高移動性在無線局域網中，各節點可隨意移動,不受地理位置的限制。目前，ＡP可覆蓋10～100m。在無線信號覆蓋的范圍內，均可以接入網絡,并且WLAN可以在不同運營商、不同國家的網絡間漫游。(3)易擴展性無線局域網有多種配置方式,每個AP可支持10０多個用戶的接入,只需在現有無線局域網基礎上增長ＡP,就可以將幾個用戶的小型網絡擴展為幾千用戶的大型網絡。３、無線局域網技術3.1藍牙技術藍牙（Bluetooth)技術是一種短距的無線通訊技術，工作在２.４ＧＨｚＩSM頻段，其面向移動設備間的小范圍連接，通過統一的短距離無線鏈路,在各種數字設備間實現靈活、安全、低成本、小功耗的話音以及數據通信。重要技術特點如下:(1）藍牙的指定范圍是10m，在加入額外的功率放大器后,可以將距離擴展到100m。輔助的基帶硬件可以支持４個或者更多的語音信道。(2)提供低價、大容量的語音和數據網絡，最高數據傳輸速率為7２3.2kb/ｓ。(3)使用快速跳頻(１6０0跳/ｓ)避免干擾,在干擾下,使用短數據幀來盡也許增大容量。(４)支持單點和多點連接，可采用無線方式將若干藍牙設備連成一個微波網,多個微波網又可互連稱特殊分散網，形成靈活的多重微波網的拓撲結構，從而實現各類設備之間的快速通信。(５）任一藍牙設備,都可根據IEEE802標準得到一個唯一的48bｉt的地址碼，保證完畢通信過程中設備的鑒權和通信的保密安全。(6)采用TＤD方案來實現全雙工傳輸，藍牙的一個基帶幀涉及兩個分組，一方面是發送分組，然后是接受分組。藍牙系統既支持電路互換也支持分組互換，支持實時同步定向聯接和非實時的異步不定向聯接。3.2HｏｍｅＲFHomeＲＦ技術是由HRFWG(ｈｏmeRＦworkiｎggrｏup）工作組開發的，該工作組1998年成立,重要由Inteｌ、IBＭ、Ｃoｍpaｎq、3coｍ、Philiｐs、Mｉcrosoft、Ｍotorola等幾家大公司組成,旨在制定ＰC和用戶電子設備之間無線數字通信的開放性工業標準，為家庭用戶建立具有互操作性的音頻和數據通信網,HｏmeＲF采用了ＩEＥＥ802.11標準的CSMA／CA模式，以競爭的方式來獲取信道的控制權，在一個時間點上只能有一個接入點在網絡中傳輸數據,提供了對“流業務”的真正意義上的支持,規定了高級別的優先權并采用了帶有優先權的重發機制,保證了實時性“流業務”所需的帶寬(2～11Ｍb/ｓ)和低干擾、低誤碼。ＨomeRF是針對現有無線通信標準的綜合和改善，當進行數據通信時，采用IＥEＥ８02.１1規范中的TCP/ＩP傳輸協議;進行語音通信時,則采用數字增強型無繩通信標準。因此，接受端必須捕獲傳輸信號的數據頭和幾個數據包,判斷是音頻還是數據包，進而切換到相應的模式。ＨomeRF采用對等網的結構，每一個節點相對獨立,不受中央節點的控制。因此，任何一個節點離開網絡都不會影響其它節點的正常工作。3．３HipｅｒLAＮHiｐeｒＬAＮ(hiｇhpｅrforｍaｎcｅradioＬAN)是由歐洲電信標準化協會(ＥTSI)的寬帶無線電接入網絡(BRＡN）小組制定的無線局域網標準，已推出ＨiperLAＮ１和HiｐerＬAＮ2兩個版本。HiperLAN1由于數據傳輸速率較低，沒有流行推廣。HiｐｅｒＬＡN２在歐洲得到了比較廣泛的支持,是目前比較完善的WＬAＮ協議標準,它具有如下特點:(1)高速的數據傳輸速率HｉperLAN工作在5ＧHｚ頻段，采用了正交頻分復用（ＯFＤＭ)的調制,數據是通過MT和ＡP之間事先建立的信令鏈接進行傳輸的,可達成54Mb／s的傳輸速率。(2)自動頻率分派AP在工作的過程中同時監聽環境干擾信息和鄰近的AP,進而根據無線信道是否被其它AP占用和環境干擾最小化的原則選擇最合適的信道,自動頻率分派是HipeｒLAN2的最大特色。（3)安全性支持HipｅrＬAN2網絡支持鑒權和加密。通過鑒權，使得只有合法的用戶可以接入網絡，并且只能接入通過鑒權的有效網絡。（４）移動性支持在ＨiperＬAN2中，MT必須通過“最近”的AP，或者說信噪比最高的AP來傳輸數據。因此當MT移動時，必須隨時檢測附近的AＰ,一旦發現其它AＰ有比當前AＰ更好的傳輸性能,就請求切換。切換之后,所有已經建立的鏈接將轉移到新的AP之上,在切換過程中，通信不會中斷。(５）網絡與應用的獨立性HipeｒLAN的協議棧具有很大的靈活性，可以適應多種固定網絡類型。因此HiｐerＬAN2網絡既可以作為互換式以太網的無線接入子網,也可以作為第三代蜂窩網絡的接入網,并且這種接入對于網絡層以上的用戶部分來說是完全透明的。3．4IＥEE80２.11x(1）IEEE802．11１99０年IEＥE80２標準化委員會成立IEEE８０２．1１無線局域網標準工作組,重要研究工作在２．4GHz開放頻段的無線設備和網絡發展的全球標準。１997年6月,提出ＩEEE80２.１1(別名：Ｗi-Fｉ，ｗｉｒelｅsｓfideｌity,無線保真)標準,標準中物理層定義了數據傳輸的信號特性和調制。在物理層中，定義了兩個RＦ傳輸方法和一個紅外線傳輸方法,ＲＦ傳輸方法采用擴頻調制技術來滿足絕大多數國家工作規范。在該標準中ＲF傳輸標準是跳頻擴頻(FHSS)和直接序列擴頻(ＤSSS），工作在2.4000~2.4８３5GＨz頻段。直接序列擴頻采用ＢＰSＫ和DQＰＳＫ調制技術，支持１Ｍｂ/s和2Mｂ／s數據速率,使用11位Ｂａｒker序列，解決增益10.4dB。跳頻擴頻采用2～４電平GFSＫ調制技術,支持1Ｍｂ/ｓ數據速率,共有22組跳頻圖案，涉及7９信道，在美國規定最低跳頻速率為2.5跳／s。紅外線傳輸方法工作在8５0～9５０ｎｍ段，峰值功率為2W,使用4或16電平pulse-ｐosiｔioning調制技術，支持數據速率為１Mb／s和2Mｂ／s。(2)ＩＥEE８02.11b１999年9月IEＥＥ8０2．11b被正式批準,它是在IＥEE８０2.1１的基礎上的進一步擴展,采用直接序列擴頻(ＤSSＳ)技術和補償編碼鍵控（CCK)調制方式，其物理層分為PＬCP和PＭD子層。PLＣP是專為寫入MＡC子層而準備的一個通用接口,并且提供載波監聽和無干擾信道的評估；ＰMＤ子層則承擔無線編碼的任務。IEEE８02.１1b實行動態傳輸速率，允許數據速率根據噪音狀況在1Mｂ／s、２Mb/s、５.５Mb/ｓ、１１Mb／s等多種速率下自行調整。(3）ＩEEE８02.１1aIEEＥ８02.１1ａ也是IＥEE８0２.１1標準的補充,采用正交頻分復用(OFDM)的獨特擴頻技術和QFSK調制方式,大大提高了傳輸速率和整體信號質量。IEEE802.11a和IEEE80２.１1b都采用ＣSMA/CＡ協議，但物理層有很大的不同,802.11b工作在2.400０～2.4835ＧＨz頻段,而80２.11a工作在５.15～8.825GHｚ頻段,數據傳輸速率可達成５4Mb/ｓ。(４）IEE802．1１g2０23年１1月,IEEE8０2實驗性地批準一種新技術8０２.11ｇ。它是一種混合標準,有兩種調制方式:８０2.１1b中采用的ＣＣK和802．1１a中采用的ＯFＤM。因此，它既可以在2.４GＨz頻段提供1１Mｂ/s數據傳輸速率，也可以在5ＧHz頻段提供54Mb／ｓ數據傳輸速率。(5)IＥEE８02.1１iIEEＥ８02.１1i對WLAN的MAC層進行了修改與整合,定義了嚴格的加密格式和鑒權機制，以改善WLAＮ的安全性。重要涉及兩項內容：Wｉ-Fi保護訪問（ＷPA）和強健安全網絡（RSＮ),并于2023年初開始實行。(6)IEEE80２.１1ｅ/f/hIEEE802.１1ｅ標準對WLANMAC層協議提出改善,以支持多媒體傳輸,以支持所有WLAN無線廣播接口的服務質量保證ＱＯS機制。ＩEEE802．11f，定義訪問節點之間的通訊,支持IＥEＥ８0２.11的接入點互操作協議(IAＰP)。IEEE８02.1１ｈ用于802．１１ａ的頻譜管理技術。4、無線局域網的安全性由于無線局域網采用公共的電磁波作為載體,更容易受到非法用戶入侵和數據竊聽。無線局域網必須考慮的安全因素有三個:信息保密、身份驗證和訪問控制。為了保障無線局域網的安全,重要有以下幾種技術：（１)物理地址(MAC)過濾每個無線工作站的無線網卡都有唯一的物理地址，類似以太網物理地址。可以在ＡＰ中建立允許訪問的MAC地址列表，假如ＡP數量太多,還可以實現所有ＡＰ統一的無線網卡MＡC地址列表，現在的ＡＰ也支持無線網卡MAＣ地址的集中Ｒａdiｕs認證。這種方法規定MAC地址列表必需隨時更新，可擴展性差。(2)服務集標記符(ＳSID)匹配對AP設立不同的SSID，無線工作站必須出示對的的SＳID才干訪問AP，這樣就可以允許不同的用戶群組接入，并區別限制對資源的訪問。(３)有線等效保密(WEP)有線等效保密協議是由80２.１1標準定義的,用于在無線局域網中保護鏈路層數據。WＥＰ使用40位鑰匙,采用RSA開發的RC４對稱加密算法,在鏈路層加密數據。WEP加密采用靜態的保密密鑰,各無線工作站使用相同的密鑰訪問無線網絡。WＥP也提供認證功能,當加密機制功能啟用,客戶端要嘗試連接上AP時，AP會發出一個CｈallengｅPａcket給客戶端，客戶端再運用共享密鑰將此值加密后送回存取點以進行認證比對，假如對的無誤,才干獲準存取網絡的資源。40位ＷEP具有很好的互操作性,所有通過Wi－Fi組織認證的產品都可以實現WEP互操作。現在的ＷＥP也一般支持１28位的鑰匙,可以提供更高等級的安全加密。(4)虛擬專用網絡(VPＮ)VPN（virｔｕaｌｐriｖaｔenetworking)是指在一個公共的IP網絡平臺上通過隧道以及加密技術保證專用數據的網絡安全性，它重要采用DES、3DES以及ＡEＳ等技術來保障數據傳輸的安全。(５)Ｗi-Fi保護訪問(ＷPA）ＷPA(wi－fｉｐroｔectedacｃess)技術是在202３年正式提出并推行的的一項無線局域網安全技術，將成為代替ＷＥP的無線。ＷPA是IEＥE802.1１ｉ的一個子集，其核心就是ＩＥEＥ802.1ｘ和TKIP(ｔemporaｌｋeyiｎteｇriｔｙprotｏcｏl)。新一代的加密技術TKIＰ與WEP同樣基于RC4加密算法,且對現有的WＥP進行了改善，在現有的WEP加密引擎中增長了密鑰細分（每發一個包重新生成一個新的密鑰)、消息完整性檢查（ＭIC)、具有序列功能的初始向量、密鑰生成和定期更新功能等４種算法,極大地提高了加密安全強度。此外WPA增長了為無線客戶端和無線ＡP提供認證的ＩＥＥE８02.1x的RADIUS機制。叁.網絡互連與INTERNEＴ技術網絡互連是為了將兩個或者兩個以上具有獨立自治能力、同構或異構的計算機網絡連接起來，實現數據流通，擴大資源共享的范圍，或者容納更多的用戶。它具體體現為:局域網與局域網(ＬAN/LAN)的互連、局域網與廣域網(LAN/WＡN)的互連或局域網經廣域網的互連。一.網絡互連設備(一)路由器路由器在網絡層一級工作,互連兩個或多個獨立的相同類型或不同類型的網絡:局域網與廣域網的互連，局域網與局域網的互連。為了提高路由器的響應速度,部分路由器上也提供了三層互換的功能。三層互換類似于互換器,只是互換的對象是分組,而不是幀。1.路由器的作用及其與網橋的異同路由器的重要功能就是進行路由選擇。當一個網絡中的主機要給另一個網絡中的主機發送分組時，它一方面把分組送給同一網絡中用于網間連接的路由器,路由器根據目的地址信息，選擇合適的路由，把該分組傳遞到目的網絡用于網間連接的路由器中，然后通過目的網絡中內部使用的路由協議,該分組最后被遞交給目的主機。路由器和網橋的概念類似,都是接受協議數據單元PDU，檢查頭部字段,并依據頭部信信息和內容的一張表來進行轉發。但事實上,網橋只檢查數據鏈路幀的幀頭，并不查看和修改幀攜帶的網絡層分組頭部；而路由器則檢查網絡層分組頭部,并根據其中的地址信息作出決定，當它把分組下傳到數據鏈路層時,它不知道也不關心它是通過以太網還是令牌環網進行傳送。2．路由器的功能及其體系結構路由器的功能1、改善網絡分段（每個網段的結點數是有限的)。相同類型的局域網互連，劃分子網段,三層互換,避免“廣播風暴”。2、不同局域網之間的路由能力,實現三層的數據報文的轉換。３、連接WＡN的路由能力。路由器通過軟件實現其功能,速度較慢,數據報文延遲較大，高性能的路由器比較昂貴。路由器的體系結構路由器執行OSＩ網絡層及其下層的協議轉換,可用于連接兩個或者多個僅在低三層有差異的網絡。3．路由器的特點尋址能力通過路由器互連的網絡具有公共的網絡地址，并且，網間協議對全網地址作出規定，以使路由器可以區分各個結點所在的通信子網。路由選擇路由器具有相對靈活的路由選擇功能，以最快的速度將分組傳送通過網絡。目前,路由器使用的路由協議重要由Iｎternｅt(因特網)工程任務組(IEＴF）定義,涉及開放式最短途徑優先協議（ＯSPF：RＦＣ12４7)、邊界網關協議(ＢGP:ＲFC１163)和內部網關路由協議(IGＲP)等。分段/合段路由器可對分組進行分段/合段，使得互連能力不受通信子網分組長度的影響。存儲-轉發路由器嚴格地執行“存儲－轉發”的原則,即先接受和存儲分組，在完畢必要的分組分析和格式轉換之后,轉發分組至特定的子網。分組過濾路由器通常分析整個分組,因此可以過濾掉網絡中的錯誤信息,減少犯錯分組的無謂傳輸。4.二層互換與三層互換的比較二層/三層互換（Ｌ2／Ｌ3互換)一般的以太網互換機,實現OSI二層互換幀不作任何修改，僅僅查一下互換表,進行轉發。路由器/三層互換機(具有路由功能的互換機),工作在網絡層,類似于以太網互換機，只是互換的對象是分組,而不是幀。通過IP地址來擬定是哪個子網的結點,幀也許會發生變化，經路由器后變成新的幀。三層互換機充足運用路由器的三層功能，既保存了二層互換機靈活的虛擬局域網(VLAＮ)劃分和高互換速度的優點，又解決了二層網絡無法解決的“廣播風暴”問題,它與傳統路由器的最大區別是通過硬件完畢第三層報文的高速路由和互換,并且在引入路由器計費和訪問控制功能的情況下仍然能保持線速。隨著互換技術的發展,現在許多廠商的互換機已能支持第四層互換。(二)網關1.轉發器、網橋和路由器重要用于下三層有差異的子網的互連，互連后的網絡仍然屬于通信子網的范疇。采用網橋或者路由器連接兩個或者兩個以上的網絡時,都規定互相通信的用戶結點具有相同的高層通信協議。假如兩個網絡完全遵循不同的體系結構，則無論是網橋還是路由器都無法保證不同網絡的用戶之間的有效通信，這時,必須引入新的技術或者互連部件。執行網絡層以上高層協議的轉換,或者實現不同體系結構的網絡協議轉換的互連部件稱為網關（Gａｔe-ｗay),有時也被稱為信關。網關通常采用軟件的方法予以實現,并且與特定的應用服務一一相應。網關軟件的設計通常依賴于不同的用戶,應考慮的重要因素涉及地址映射，