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計算機網(wǎng)絡
www.simplelove-0511.cn 2014-06-04
計算機
網(wǎng)絡的發(fā)展過程
一:第一階段可以追溯到20世紀50年代。那時人們開始將彼此獨立發(fā)展的
計算機
技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合起來,完成了數(shù)據(jù)通信與
計算機
通信網(wǎng)絡
的研究,為
計算機
網(wǎng)絡的出現(xiàn)做好了技術(shù)準備,奠定了理論基礎(chǔ)。
二:分組交換的產(chǎn)生:
20世紀60年代,美蘇冷戰(zhàn)期間,美國國防部領(lǐng)導的遠景研究規(guī)劃局ARPA提出要研制一種嶄新的網(wǎng)絡對付來自前蘇聯(lián)的核攻擊威脅。因為當時,傳統(tǒng)的
電路
交換的電信網(wǎng)雖已經(jīng)四通八達,但戰(zhàn)爭期間,一旦正在通信的
電路
有一個交換機或鏈路被炸,則整個通信
電路
就要中斷,如要立即改用其他迂回
電路
,還必須重新?lián)芴柦⑦B接,這將要延誤一些時間。
這個新型網(wǎng)絡必須滿足一些基本要求:
1:不是為了打電話,而是用于
計算機
之間的數(shù)據(jù)傳送。
2:能連接不同類型的
計算機
。
3:所有的
網(wǎng)絡節(jié)點
都同等重要,這就大大提高了網(wǎng)絡的
生存性
。
4:
計算機
在通信時,必須有迂回路由。當鏈路或結(jié)點被破壞時,迂回路由能使正在進行的通信自動地找到合適的路由。
5:網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)要盡可能地簡單,但要非??煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。
根據(jù)這些要求,一批專家設(shè)計出了使用分組交換的新型
計算機
網(wǎng)絡。而且,用
電路
交換來出傳送
計算機
數(shù)據(jù),其線路的傳輸速率往往很低。因為
計算機
數(shù)據(jù)是突發(fā)式地出現(xiàn)在傳輸線路上的,比如,當用戶閱讀終端屏幕上的
信息
或用鍵盤輸入和編輯一份文件時或
計算機
正在進行處理而結(jié)果尚未返回時,寶貴的通信線路資源就被浪費了。
分組交換是采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。把欲發(fā)送的報文分成一個個的“分組”,在網(wǎng)絡中傳送。分組的首部是重要的控制
信息
,因此分組交換的特征是基于標記的。分組交換網(wǎng)由若干個結(jié)點交換機和連接這些交換機的鏈路組成。從概念上講,一個結(jié)點交換機就是一個小型的
計算機
,但主機是為用戶進行
信息
處理的,結(jié)點交換機是進行分組交換的。每個結(jié)點交換機都有兩組
端口
,一組是于
計算機
相連,鏈路的速率較低。一組是于高速鏈路和網(wǎng)絡中的其他結(jié)點交換機相連。注意,既然結(jié)點交換機是
計算機
,那輸入和輸出
端口
之間是沒有直接連線的,它的處理過程是:將收到的分組先放入緩存,結(jié)點交換機暫存的是短分組,而不是這個長報文,短分組暫存在交換機的
存儲器
(即內(nèi)存)中而不是存儲在磁盤中,這就保證了較高的交換速率。再查找轉(zhuǎn)發(fā)表,找出到某個目的地址應從那個
端口
轉(zhuǎn)發(fā),然后由交換機構(gòu)將該分組遞給適當?shù)?a href='http://www.simplelove-0511.cn/DetailInfo.aspx?nid=1892' target='_blank'>端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。各結(jié)點交換機之間也要經(jīng)常交換路由
信息
,但這是為了進行路由選擇,當某段鏈路的通信量太大或中斷時,結(jié)點交換機中運行的路由選擇協(xié)議能自動找到其他路徑轉(zhuǎn)發(fā)分組。通訊線路資源利用率提高:當分組在某鏈路時,其他段的通信鏈路并不被目前通信的雙方所占用,即使是這段鏈路,只有當分組在此鏈路傳送時才被占用,在各分組傳送之間的空閑時間,該鏈路仍可被其他主機發(fā)送分組。可見采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換的實質(zhì)上是采用了在數(shù)據(jù)通信的過程中動態(tài)分配傳輸帶寬的策略。
三:因特網(wǎng)時代
internet的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體經(jīng)歷了三個階段的演進,這三個階段在時間上有部分重疊。
1:從單個網(wǎng)絡ARPAnet向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展:1969年美國國防部創(chuàng)建了第一個分組交換網(wǎng)ARPAnet只是一個單個的分組交換網(wǎng),所有想連接在它上的主機都直接于就近的結(jié)點交換機相連,它規(guī)模增長很快,到70年代中期,人們認識到僅使用一個單獨的網(wǎng)絡無法滿足所有的通信問題。于是ARPA開始研究很多
網(wǎng)絡互聯(lián)
的技術(shù),這就導致后來的互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)。1983年
TCP/IP協(xié)議
稱為ARPAnet的標準協(xié)議。同年,ARPAnet分解成兩個網(wǎng)絡,一個進行試驗研究用的科研網(wǎng)ARPAnet,另一個是軍用的
計算機
網(wǎng)絡MILnet。1990,ARPAnet因試驗任務完成正式宣布關(guān)閉。
2:建立三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng):1985年起,美國國家科學基金會NSF就認識到
計算機
網(wǎng)絡對科學研究的重要性,1986年,NSF圍繞六個大型
計算機
中心建設(shè)
計算機
網(wǎng)絡NSFnet,它是個三級網(wǎng)絡,分主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)。它代替ARPAnet稱為internet的主要部分。1991,NSF和美國政府認識到因特網(wǎng)不會限于大學和研究機構(gòu),于是支持地方網(wǎng)絡接入,許多公司的紛紛加入,使網(wǎng)絡的
信息
量急劇增加,美國政府就決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)交給私人公司經(jīng)營,并開始對接入因特網(wǎng)的單位收費。
3:多級結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)的形成:1993年開始,美國政府資助的NSFnet就逐漸被若干個商用的因特網(wǎng)主干網(wǎng)替代,這種主干網(wǎng)也叫因特網(wǎng)輔助提供者ISP,考慮到因特網(wǎng)商用化后可能出現(xiàn)很多的ISP,為了是不同ISP經(jīng)營的網(wǎng)絡能夠互通,在1994創(chuàng)建了4個網(wǎng)絡接入點NAP分別有4個電信公司經(jīng)營,本世紀初,美國的NAP達到了十幾個。NAP是最高級的接入點,它主要是向不同的ISP提供交換設(shè)備,是它們相互通信?,F(xiàn)在的因特網(wǎng)已經(jīng)很難對其網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)給出很精細的描述,但大致可分為五個接入級:網(wǎng)絡接入點NAP,多個公司經(jīng)營的國家主干網(wǎng),地區(qū)ISP,本地ISP,校園網(wǎng)、企業(yè)或家庭PC機上網(wǎng)用戶。
概述
計算機
網(wǎng)絡,是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺
計算機
及其
外部設(shè)備
,通過通信線路連接起來,在網(wǎng)絡
操作系統(tǒng)
,網(wǎng)絡管理軟件及
網(wǎng)絡通信
協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下,實現(xiàn)資源共享和
信息
傳遞的
計算機
系統(tǒng)。
簡單地說,
計算機
網(wǎng)絡就是通過電纜、電話線或無線通訊將兩臺以上的
計算機
互連起來的集合。
計算機
網(wǎng)絡的發(fā)展經(jīng)歷了面向終端的單級
計算機
網(wǎng)絡、
計算機
網(wǎng)絡對
計算機
網(wǎng)絡和開放式標準化
計算機
網(wǎng)絡三個階段。
計算機
網(wǎng)絡通俗地講就是由多臺
計算機
(或其它
計算機
網(wǎng)絡設(shè)備)通過傳輸介質(zhì)和軟件物理(或邏輯)連接在一起組成的??偟膩碚f
計算機
網(wǎng)絡的組成基本上包括:
計算機
、網(wǎng)絡
操作系統(tǒng)
、傳輸介質(zhì)(可以是有形的,也可以是無形的,如無線網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)就是空氣)以及相應的
應用軟件
四部分。
在定義上非常簡單﹕網(wǎng)絡就是一群通過一定形式連接起來的
計算機
。
一個網(wǎng)絡可以由兩臺
計算機
組成﹐也可以擁有在同一大樓里面的上千臺
計算機
和使用者。我們通常指這樣的網(wǎng)絡為
局域網(wǎng)
(LAN﹐ Local Area Network)﹐由LAN再延伸出去更大的范圍﹐比如整個城市甚至整個國家﹐這樣的網(wǎng)絡我們稱為
廣域網(wǎng)
(WAN﹐ Wide Area Network)﹐當然您如果要再仔細劃分的話﹐還可以有MAN(Metropolitan Area Network) 和 CAN(Citywide Area Network)﹐這些網(wǎng)絡都需要有專門的管理人員進行維護。
而我們最常觸的Internet則是由這些無數(shù)的LAN和WAN共同組成的。Internet僅是提供了它們之間的連接﹐但卻沒有專門的人進行管理(除了維護連接和制定使用標準外)﹐可以說Internet是最自由和最沒王管的地方了。在Internet上面是沒有國界種族之分的﹐只要連上去﹐在地球另一邊的
計算機
和您室友的
計算機
其實沒有什么兩樣的。
因為我們最常使用的還是LAN﹐(即使我們從家中連上Internet﹐其實也是先連上ISP的LAN)﹐所以這里我們主要討論的還是以LAN為主。LAN可以說是眾多網(wǎng)絡里面的最基本單位了﹐等您對LAN有了一定的認識﹐再去了解WAN和Internet就比較容易入手了﹐只不過需要了解更多更復雜的通訊手段而已。
Internet? Intranet? Extranet?
接觸過網(wǎng)絡的朋友﹐或多或少都應該聽過上面幾個名詞吧﹖不過﹐大家可知道它們之間的分別和如何定義嗎﹖
其實﹐最早出現(xiàn)的名詞應該是 Internet﹐然后人民將 Internet 的概念和技巧引入到內(nèi)部的私人網(wǎng)絡﹐可以是獨立的一個 LAN 也可以是專屬的 WAN ﹐于是就稱為 Intranet 了。它們之間的最大分別是﹕開放性。Internet 是開放的﹐不屬于任何人﹐只要能連接得到您就屬于其中一員﹐也就能獲得上面開放的資源﹔相對而言﹐Intranet 則是專屬的﹑非開放的﹐它往往存在于于私有網(wǎng)絡之上﹐只是其結(jié)構(gòu)和服務方式和設(shè)計﹐都參考 Internet 的模式而已。
一、
計算機
網(wǎng)絡的組成及分類
計算機
網(wǎng)絡通俗地講就是由多臺
計算機
(或其它
計算機
網(wǎng)絡設(shè)備)通過傳輸介質(zhì)和軟件物理(或邏輯)連接在一起組成的??偟膩碚f
計算機
網(wǎng)絡的組成基本上包括:
計算機
、網(wǎng)絡
操作系統(tǒng)
、傳輸介質(zhì)(可以是有形的,也可以是無形的,如無線網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)就是空氣)以及相應的
應用軟件
四部分。
要學習網(wǎng)絡,首先就要了解目前的主要網(wǎng)絡類型,分清哪些是我們初級學者必須掌握的,哪些是目前的主流網(wǎng)絡類型。
雖然網(wǎng)絡類型的劃分標準各種各樣,但是從地理范圍劃分是一種大家都認可的通用網(wǎng)絡劃分標準。按這種標準可以把各種網(wǎng)絡類型劃分為
局域網(wǎng)
、
城域網(wǎng)
、
廣域網(wǎng)
和互聯(lián)網(wǎng)四種。
局域網(wǎng)
一般來說只能是一個較小區(qū)域內(nèi),
城域網(wǎng)
是不同地區(qū)的
網(wǎng)絡互聯(lián)
,不過在此要說明的一點就是這里的網(wǎng)絡劃分并沒有嚴格意義上地理范圍的區(qū)分,只能是一個定性的概念。下面簡要介紹這幾種
計算機
網(wǎng)絡。
1。
局域網(wǎng)
(Local Area Network;LAN)
通常我們常見的“LAN”就是指
局域網(wǎng)
,這是我們最常見、應用最廣的一種網(wǎng)絡?,F(xiàn)在
局域網(wǎng)
隨著整個
計算機
網(wǎng)絡技術(shù)
的發(fā)展和提高得到充分的應用和普及,幾乎每個單位都有自己的
局域網(wǎng)
,有的甚至家庭中都有自己的小型
局域網(wǎng)
。很明顯,所謂
局域網(wǎng)
,那就是在局部地區(qū)范圍內(nèi)的網(wǎng)絡,它所覆蓋的地區(qū)范圍較小。
局域網(wǎng)
在
計算機
數(shù)量配置上沒有太多的限制,少的可以只有兩臺,多的可達幾百臺。一般來說在企業(yè)
局域網(wǎng)
中,工作站的數(shù)量在幾十到兩百臺次左右。在網(wǎng)絡所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內(nèi)。
局域網(wǎng)
一般位于一個建筑物或一個單位內(nèi),不存在尋徑問題,不包括網(wǎng)絡層的應用。
這種網(wǎng)絡的特點就是:連接范圍窄、用戶數(shù)少、配置容易、連接速率高。目前
局域網(wǎng)
最快的速率要算現(xiàn)今的10G以太網(wǎng)了。IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網(wǎng):以太網(wǎng)(Ethernet)、令牌環(huán)網(wǎng)(Token Ring)、光纖分布式接口網(wǎng)絡(FDDI)、異步傳輸模式網(wǎng)(ATM)以及最新的無線
局域網(wǎng)
(WLAN)。這些都將在后面詳細介紹。
2。
城域網(wǎng)
(Metropolitan Area Network;MAN)
這種網(wǎng)絡一般來說是在一個城市,但不在同一地理小區(qū)范圍內(nèi)的
計算機
互聯(lián)。這種網(wǎng)絡的連接距離可以在10 ̄100公里,它采用的是IEEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長,連接的
計算機
數(shù)量更多,在地理范圍上可以說是LAN網(wǎng)絡的延伸。在一個大型城市或都市地區(qū),一個MAN網(wǎng)絡通常連接著多個LAN網(wǎng)。如連接政府機構(gòu)的LAN、醫(yī)院的LAN、電信的LAN、公司企業(yè)的LAN等等。由于光纖連接的引入,使MAN中高速的LAN互連成為可能。
城域網(wǎng)
多采用ATM技術(shù)做骨干網(wǎng)。ATM是一個用于數(shù)據(jù)、語音、視頻以及多媒體應用程序的高速網(wǎng)絡傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協(xié)議,該協(xié)議能夠在一個常規(guī)的傳輸信道上,在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬件、軟件以及與ATM協(xié)議標準一致的介質(zhì)。ATM提供一個可伸縮的主干基礎(chǔ)設(shè)施,以便能夠適應不同規(guī)模、速度以及尋址技術(shù)的網(wǎng)絡。ATM的最大缺點就是成本太高,所以一般在政府
城域網(wǎng)
中應用,如郵政、銀行、醫(yī)院等。
3。
廣域網(wǎng)
(Wide Area Network;WAN)
這種網(wǎng)絡也稱為遠程網(wǎng),所覆蓋的范圍比
城域網(wǎng)
(MAN)更廣,它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN
網(wǎng)絡互聯(lián)
,地理范圍可從幾百公里到幾千公里。 因為距離較遠,
信息
衰減比較嚴重,所以這種網(wǎng)絡一般是要租用專線,通過IMP(接口
信息
處理)協(xié)議和線路連接起來,構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),解決循徑問題。這種
城域網(wǎng)
因為所連接的用戶多,總出口帶寬有限,所以用戶的終端連接速率一般較低,通常為9.6Kbps ̄45Mbps 如:郵電部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN網(wǎng)。
4.互聯(lián)網(wǎng)(Internet)
互聯(lián)網(wǎng)又因其英文單詞“Internet”的諧音,又稱為“英特網(wǎng)”。在互聯(lián)網(wǎng)應用如此發(fā)展的今天,它已是我們每天都要打交道的一種網(wǎng)絡,無論從地理范圍,還是從網(wǎng)絡規(guī)模來講它都是最大的一種網(wǎng)絡,就是我們常說的“Web”、“WWW”和“萬維網(wǎng)”等多種叫法。從地理范圍來說,它可以是全球
計算機
的互聯(lián),這種網(wǎng)絡的最大的特點就是不定性,整個網(wǎng)絡的
計算機
每時每刻隨著人們網(wǎng)絡的接入在不變的變化。當您連在互聯(lián)網(wǎng)上的時候,您的
計算機
可以算是互聯(lián)網(wǎng)的一部分,但一旦當您斷開互聯(lián)網(wǎng)的連接時,您的
計算機
就不屬于互聯(lián)網(wǎng)了。但它的優(yōu)點也是非常明顯的,就是
信息
量大,傳播廣,無論你身處何地,只要聯(lián)上互聯(lián)網(wǎng)你就可以對任何可以聯(lián)網(wǎng)用戶發(fā)出你的信函和廣告。因為這種網(wǎng)絡的復雜性,所以這種網(wǎng)絡實現(xiàn)的技術(shù)也是非常復雜的,這一點我們可以通過后面要講的幾種互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備詳細地了解到。
上面講了網(wǎng)絡的幾種分類,其實在現(xiàn)實生活中我們真正遇得最多的還要算是
局域網(wǎng)
,因為它可大可小,無論在單位還是在家庭實現(xiàn)起來都比較容易,應用也是最廣泛的一種網(wǎng)絡,所以在下面我們有必要對
局域網(wǎng)
及
局域網(wǎng)
中的接入設(shè)備作一個進一步的認識。
5.無線網(wǎng)
隨著筆記本電腦 (Cnotebook compnter)和個人數(shù)字助理( Personal Digital Assistant,P D A)等便攜式
計算機
的日益普及和發(fā)展,人們經(jīng)常要在路途中接聽電話、發(fā)送傳真和電子郵件閱讀網(wǎng)上
信息
以及登錄到遠程機器等。然而在汽車或飛機上是不可能通過有線介質(zhì)與單位的網(wǎng)絡相連接的,這時候可能會對無線網(wǎng)感興趣了。
雖然無線網(wǎng)與移動通信經(jīng)常是聯(lián)系在一起的,但這兩個概念并不完全相同。表1 - 2給出了它們之間的對比。例如當便攜式
計算機
通過P C M C I A卡接入電話插口,它就變成有線網(wǎng)的一部分。另一方面,有些通過無線網(wǎng)連接起來的
計算機
的位置可能又是固定不變的,如在不便于通過有線電纜連接的大樓之間就可以通過無線網(wǎng)將兩棟大樓內(nèi)的
計算機
連接在一起。
無線網(wǎng)特別是無線
局域網(wǎng)
有很多優(yōu)點,如易于安裝和使用。但無線
局域網(wǎng)
也有許多不足之
處:如它的數(shù)據(jù)傳輸率一般比較低,遠低于有線
局域網(wǎng)
;另外無線
局域網(wǎng)
的誤碼率也比較高,而且站點之間相互干擾比較厲害。
用戶無線網(wǎng)的實現(xiàn)有不同的方法。國外的某些大學在它們的校園內(nèi)安裝許多天線,允許學
生們坐在樹底下查看圖書館的資料。這種情況是通過兩個
計算機
之間直接通過無線
局域網(wǎng)
以數(shù)字方式進行通信實現(xiàn)的。另一種可能的方式是利用傳統(tǒng)的模擬調(diào)制解調(diào)器通過蜂窩電話系統(tǒng)進行通信。目前在國外的許多城市已能提供蜂窩式數(shù)字
信息
分組數(shù)據(jù)( Cellular Digital Packet Data,C D P D)的業(yè)務,因而可以通過C D P D系統(tǒng)直接建立無線
局域網(wǎng)
。
無線網(wǎng)絡是當前國內(nèi)外的研究熱點,無線網(wǎng)絡的研究是由巨大的市場需求驅(qū)動的。無線網(wǎng)
的特點是使用戶可以在任何時間、任何地點接入
計算機
網(wǎng)絡,而這一特性使其具有強大的應用前景。當前已經(jīng)出現(xiàn)了許多基于無線網(wǎng)絡的產(chǎn)品,如個人通信系統(tǒng)( Personal CommunicationS y s t e m,P C S)電話、無線數(shù)據(jù)終端、便攜式可視電話、個人數(shù)字助理( P D A)等。
無線網(wǎng)絡的發(fā)展依賴于無線通信技術(shù)的支持。目前無線通信系統(tǒng)主要有:低功率的無繩電
話系統(tǒng)、模擬蜂窩系統(tǒng)、數(shù)字蜂窩系統(tǒng)、移動衛(wèi)星系統(tǒng)、無線L A N和無線WA N等。
網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)
要想讓兩臺
計算機
進行通信,必須使它們采用相同的
信息
交換規(guī)則。我們把在
計算機
網(wǎng)絡
中用于規(guī)定
信息
的格式以及如何發(fā)送和接收
信息
的一套規(guī)則稱為
網(wǎng)絡協(xié)議
( network protocol)或
通信協(xié)議
(communication protocol)。
為了減少
網(wǎng)絡協(xié)議
設(shè)計的復雜性,網(wǎng)絡設(shè)計者并不是設(shè)計一個單一、巨大的協(xié)議來為所有
形式的通信規(guī)定完整的細節(jié),而是采用把通信問題劃分為許多個小問題,然后為每個小問題設(shè)計一個單獨的協(xié)議的方法。這樣做使得每個協(xié)議的設(shè)計、分析、編碼和測試都比較容易。
分層模型( layering model)是一種用于開發(fā)
網(wǎng)絡協(xié)議
的設(shè)計方法。本質(zhì)上,分層模型描述
了把通信問題分為幾個小問題(稱為層次)的方法,每個小問題對應于一層。
1.4.1 協(xié)議分層
為了減少網(wǎng)絡設(shè)計的復雜性,絕大多數(shù)網(wǎng)絡采用分層設(shè)計方法。所謂分層設(shè)計方法,就是
按照
信息
的流動過程將網(wǎng)絡的整體功能分解為一個個的功能層,不同機器上的同等功能層之間采用相同的協(xié)議,同一機器上的相鄰功能層之間通過接口進行
信息
傳遞。
為了便于理解接口和協(xié)議的概念,我們首先以郵政通信系統(tǒng)為例進行說明。人們平常寫信
時,都有個約定,這就是信件的格式和內(nèi)容。首先,我們寫信時必須采用雙方都懂的語言文字和文體,開頭是對方稱謂,最后是落款等。這樣,對方收到信后,才可以看懂信中的內(nèi)容,知道是誰寫的,什么時候?qū)懙牡?。當然還可以有其他的一些特殊約定,如書信的編號、間諜的密寫等。信寫好之后,必須將信封裝并交由郵局寄發(fā),這樣寄信人和郵局之間也要有約定,這就是規(guī)定信封寫法并貼郵票。在中國寄信必須先寫收信人地址、姓名,然后才寫寄信人的地址和姓名。郵局收到信后,首先進行信件的分揀和分類,然后交付有關(guān)運輸部門進行運輸,如航空信交民航,平信交鐵路或公路運輸部門等。這時,郵局和運輸部門也有約定,如到站地點、時間、包裹形式等等。信件運送到目的地后進行相反的過程,最終將信件送到收信人手中,收信人依照約定的格式才能讀懂信件。如圖1 - 1 0所示,在整個過程中,主要涉及到了三個子系統(tǒng)、即用戶子系統(tǒng),郵政子系統(tǒng)和運輸子系統(tǒng)。
各種約定都是為了達到將信件從一個源點送到某一個目的點這個目標而
設(shè)計的,這就是說,它們是因
信息
的流動而產(chǎn)生的??梢詫⑦@些約定分為同等機構(gòu)間的約定,如用戶之間的約定、郵政局之間的約定和運輸部門之間的約定,以及不同機構(gòu)間的約定,如用戶與郵政局之間的約定、郵政局與運輸部門之間的約定。
雖然兩個用戶、兩個郵政局、兩個運輸部門分處甲、乙兩地,但它們都分別對應同等機構(gòu),同屬一個子系統(tǒng);而同處一地的不同機構(gòu)則不在一個子系統(tǒng)內(nèi),而且它們之間的關(guān)系是服務與被服務的關(guān)系。很顯然,這兩種約定是不同的,前者為部門內(nèi)部的約定,而后者是不同部門之間的約定。
在
計算機
網(wǎng)絡環(huán)境中,兩臺
計算機
中兩個進程之間進行通信的過程與郵政通信的過程十分
相似。用戶進程對應于用戶,
計算機
中進行通信的進程(也可以是專門的通信處理機〕對應于郵局,通信設(shè)施對應于運輸部門。
為了減少
計算機
網(wǎng)絡設(shè)計的復雜性,人們往往按功能將
計算機
網(wǎng)絡劃分為多個不同的功能
層。網(wǎng)絡中同等層之間的通信規(guī)則就是該層使用的協(xié)議,如有關(guān)第N層的通信規(guī)則的集合,就是第N層的協(xié)議。而同一
計算機
的不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口( i n t e r f a c e),在第N層和第(N+ 1)層之間的接口稱為N /(N+ 1)層接口??偟膩碚f,協(xié)議是不同機器同等層之間的通信約定,而接口是同一機器相鄰層之間的通信約定。不同的網(wǎng)絡,分層數(shù)量、各層的名稱和功能以及協(xié)議都各不相同。然而,在所有的網(wǎng)絡中,每一層的目的都是向它的上一層提供一定的服務。協(xié)議層次化不同于程序設(shè)計中模塊化的概念。在程序設(shè)計中,各模塊可以相互獨立,任意
拼裝或者并行,而層次則一定有上下之分,它是依數(shù)據(jù)流的流動而產(chǎn)生的。組成不同
計算機
同等層的實體稱為對等進程( peer process)。對等進程不一定非是相同的程序,但其功能必須完全一致,且采用相同的協(xié)議。
分層設(shè)計方法將整個
網(wǎng)絡通信
功能劃分為垂直的層次集合后,在通信過程中下層將向上層隱蔽下層的實現(xiàn)細節(jié)。但層次的劃分應首先確定層次的集合及每層應完成的任務。劃分時應按邏輯組合功能,并具有足夠的層次,以使每層小到易于處理。同時層次也不能太多,以免產(chǎn)生難以負擔的處理開銷。
計算機
網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡中分層模型以及各層功能的精確定義。對網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的描述
必須包括足夠的
信息
,使實現(xiàn)者可以為每一功能層進行硬件設(shè)計或編寫程序,并使之符合相關(guān)協(xié)議。但我們要注意的是,
網(wǎng)絡協(xié)議
實現(xiàn)的細節(jié)不屬于網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的內(nèi)容,因為它們隱含在機器內(nèi)部,對外部說來是不可見的。
現(xiàn)在我們來考查一個具體的例子:在圖1 - 11所示的5層網(wǎng)絡中如何向其最上層提供通信。在第5層運行的某應用進程產(chǎn)生了消息M,并把它交給第4層進行發(fā)送。第4層在消息M前加上一個
信息
頭(h e a d e r),
信息
頭主要包括控制
信息
(如序號)以便目標機器上的第4層在低層不能保持消息順序時,把亂序的消息按原序裝配好。在有些層中,
信息
頭還包括長度、時間和其他控制字段。在很多網(wǎng)絡中,第4層對接收的消息長度沒有限制,但在第3層通常存在一個限度。因此,第3層必須將接收的入境消息分成較小的單元如報文分組( p a c k e t),并在每個報文分組前加上一個報頭。在本實例中,消息M被分成兩部分:M 1和M 2。
第3層確定使用哪一條輸出線路,并將報文傳給第2層。第2層不僅給每段消息加上頭部
信息
,而且還要加上尾部
信息
,構(gòu)成新的數(shù)據(jù)單元,通常稱為幀( f r a m e),然后將其傳給第1層進行物理傳輸。在接收方,報文每向上遞交一層,該層的報頭就被剝掉,決不可能出現(xiàn)帶有N層以下報頭的報文交給接收方第N層實體的情況。要理解圖1 - 11示意圖,關(guān)鍵要理解虛擬通信與物理通信之間的關(guān)系,以及協(xié)議與接口之間的區(qū)別。比如,第4層的對等進程,在概念上認為它們的通信是水平方向地應用第四層協(xié)議。每一方都好像有一個叫做“發(fā)送到另一方去”的過程和一個叫做“從另一方接收”的過程,盡管實際上這些過程是跨過3 / 4層接口與下層通信而不是直接同另一方通信。
抽象出對等進程這一概念,對網(wǎng)絡設(shè)計是至關(guān)重要的。有了這種抽象技術(shù),網(wǎng)絡設(shè)計者就可以把設(shè)計完整的網(wǎng)絡這種難以處理的大問題,劃分成設(shè)計幾個較小的且易于處理的問題,即分別設(shè)計各層。
1.4.2 服務類型
服務(s e r v i c e)這個極普通的術(shù)語在
計算機
網(wǎng)絡中無疑是一個極重要的概念。在網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中,服務就是網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作,是相鄰兩層之間的界面。
由于網(wǎng)絡分層結(jié)構(gòu)中的單向依賴關(guān)系,使得網(wǎng)絡中相鄰層之間的界面也是單向性的:下層
是服務提供者,上層是服務用戶。而服務的表現(xiàn)形式是原語( p r i m i t i v e),比如庫函數(shù)或系統(tǒng)調(diào)用。為了更好地討論網(wǎng)絡服務,我們先解釋幾個術(shù)語。
在網(wǎng)絡中,每一層中至少有一個實體( e n t i t y)。實體既可以是軟件實體(比如一個進程),
也可以是硬件實體(比如一塊網(wǎng)卡)。在不同機器上同一層內(nèi)的實體叫做對等實體( peer entity)。
N層實體實現(xiàn)的服務為N+ 1層所利用,而N層則要利用N-1層所提供的服務。N層實體可能向N+1
層提供幾類服務,如快速而昂貴的通信或慢速而便宜的通信。
N+1層實體是通過N層的服務訪問點( Service Access Point,S A P)來使用N層所提供的服
務。N層S A P就是N+ 1層可以訪問N層服務的地方。每一個S A P都有一個唯一地址。為了使讀者更
清楚,我們可以把電話系統(tǒng)中的S A P看成標準電話插孔,而S A P地址是這些插孔的電話號碼。要
想和他人通話,必須知道他的S A P地址(電話號碼)。在伯克利版本的U n i x系統(tǒng)中, S A P是
“S o c k e t”,S A P地址是S o c k e t號。
鄰層間通過接口要交換
信息
。N+ 1層實體通過S A P把一個接口數(shù)據(jù)單元(Interface Data Unit,
I D U)傳遞給N層實體,如圖1 - 1 2所示。I D U由服務數(shù)據(jù)單元(Service Data Unit,S D U)和一些
控制
信息
組成。為了傳送S D U,N層實體可以將S D U分成幾段,每一段加上一個報頭后作為獨立的協(xié)議
數(shù)據(jù)
單元(Protocol Data Unit,P D U)送出,如“分組”就是P D U。P D U報頭被同層實體用來執(zhí)行
它們的同層協(xié)議,用于辨別哪些P D U包含數(shù)據(jù),哪些包含控制
信息
,并提供序號和計數(shù)值等。
在網(wǎng)絡中,下層向上層提供的服務分為兩大類:面向連接服務( connection-oriented service)
和無連接服務(connectionless service)。
面向連接服務是電話系統(tǒng)服務模式的抽象。每一次完整的數(shù)據(jù)傳輸都必須經(jīng)過建立連接、
數(shù)據(jù)傳輸和終止連接三個過程。在數(shù)據(jù)傳輸過程中,各
數(shù)據(jù)包
地址不需要攜帶目的地址,而是
使用連接號。連接本質(zhì)上類似于一個管道,發(fā)送者在管道的一端放入數(shù)據(jù),接收者在另一端取
出數(shù)據(jù)。其特點是接收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送方發(fā)出的數(shù)據(jù)在內(nèi)容和順序上是一致的。
無連接服務是郵政系統(tǒng)服務模式的抽象。其中每個報文帶有完整的目的地址,每個報文在
系統(tǒng)中獨立傳送。無連接服務不能保證報文到達的先后順序,原因是不同的報文可能經(jīng)不同的
路徑去往目的地,所以先發(fā)送的報文不一定先到。無連接服務一般也不對出錯報文進行恢復和
重傳。換句話說,無連接服務不保證報文傳輸?shù)目煽啃浴?br />在
計算機
網(wǎng)絡中,可靠性一般通過確認和重傳( acknowledgement and retransmission)機制
實現(xiàn)。大多數(shù)面向連接服務都支持確認重傳機制,但確認和重傳將帶來額外的延遲。有些對可
靠性要求不高的面向連接服務(如數(shù)字電話網(wǎng))不支持重傳;因為電話用戶寧可聽到帶有雜音
的通話,也不喜歡等待確認所造成的延遲。大多數(shù)無連接服務不支持確認重傳機制,所以無連
接傳輸服務往往可靠性不高。
1.4.3 服務原語
“服務”在形式上是用一組原語來描述的,這些原語供用戶實體訪問該服務或向用戶實體報
告某事件的發(fā)生。服務原語可以劃分為如表1 - 3所示的4類。
請求(R e q u e s t) 用戶實體要求服務做某項工作
指示(I n d i c a t i o n) 用戶實體被告知某事件發(fā)生
響應(R e s p o n s e) 用戶實體表示對某事件的響應
確認(C o n f i r m) 用戶實體收到關(guān)于它的請求的答復
第1類原語是“請求”(r e q u e s t)原語,服務用戶用它促成某項工作,如請求建立連接和發(fā)送
數(shù)據(jù)。服務提供者執(zhí)行這一請求后,將用“指示”(i n d i c a t i o n)原語通知接收方的用戶實體
。例
如,發(fā)出“連接請求”(C O N N E C T _ r e q u e s t)原語之后,該原語地址段內(nèi)所指向的接收方
的對等
實體會得到一個“連接指示”(C O N N E C T _ i n d i c a t i o n)原語,通知它有人想要與它建
立連接。接
收到“連接指示”原語的實體使用“連接響應”(C O N N E C T _ r e s p o n s e)原語表示它是否
愿意接
受建立連接的建議。但無論接收方是否接受該請求,請求建立連接的一方都可以通過接收“連接
確認”(C O N N E C T _ c o n f i r m)原語而獲知接收方的態(tài)度(事實上傳輸層以及其他層的服務
用戶要
拒絕建立連接請求不是采用C O N N E C T _ r e s p o n s e原語而是采用D I S C O N N E C T _ r e
q u e s t原語)。
原語可以帶參數(shù),而且大多數(shù)原語都帶有參數(shù)?!斑B接請求”原語的參數(shù)可能指明它要與哪
臺機器連接、需要的服務類別和擬在該連接上使用的最大報文長度?!斑B接指示”原語的參數(shù)可
能包含呼叫者的標志、需要的服務類別和建議的最大報文長度。如果被呼叫的實體不同意呼叫
實體建立的最大報文長度,它可能在“連接響應”原語中提出一個新的建議,呼叫方會從“連
接確認”原語中獲知。這一協(xié)商過程的細節(jié)屬于協(xié)議的內(nèi)容。例如,在兩個關(guān)于最大報文長度
的建議不一致的情況下,協(xié)議可能規(guī)定選擇較小的值。
服務有“有確認”和“無確認”之分。有確認服務,包括“請求”、“指示”、“響應”和
“確認”4個原語。無確認服務只有“請求”和“指示”兩個原語。建立連接的服務總是有確認
服務, 可用“ 連接響應” 作肯定應答, 表示同意建立連接; 或者用“ 斷連請求”
(D I S C O N N E C T _ r e q u e s t)表示拒絕,作否定應答。數(shù)據(jù)傳送既可以是有確認的也可是
無確認的,
這取決于發(fā)送方是否需要確認。
為了使服務原語的概念更具體化一些,我們將考查一個簡單的面向連接服務的例子。它使
用了下述8個服務原語:
1) 連接請求:服務用戶請求建立一個連接。
2) 連接指示:服務提供者向被呼叫方示意有人請求建立連接。
3) 連接響應:被呼叫方用來表示接受建立連接的請求。
4) 連接確認:服務提供者通知呼叫方建立連接的請求已被接受。
5) 數(shù)據(jù)請求:請求服務提供者把數(shù)據(jù)傳至對方。
6) 數(shù)據(jù)指示:表示數(shù)據(jù)的到達。
7) 斷連請求:請求釋放連接。
8) 斷連指示:將釋放連接請求通知對等端。
在本例中,連接是有確認服務(需要一個明確的答復),而斷連是無確認的(不需要應答)。
與電話系統(tǒng)作一比較,也許有助于理解這些原語是如何應用的。請考慮一下打電話邀請你的姑
姑到家來喝茶的步驟:
1) 連接請求:撥姑姑家的電話號碼。
2) 連接指示:她家的電話鈴響了。
3) 連接響應:她拿起電話。
4) 連接確認:你聽到響鈴停止。
5) 數(shù)據(jù)請求:你邀請她來喝茶。
6) 數(shù)據(jù)指示:她聽到了你的邀請。
7) 數(shù)據(jù)請求:她說她很高興來。
8) 數(shù)據(jù)指示:你聽到她接受邀請。
9) 斷連請求:你掛斷電話。
10) 斷連指示:她聽到了,也掛斷電話。
圖1 - 1 3用一系列服務原語來表示上述各步。每一步都涉及其中一臺
計算機
內(nèi)兩層之間的
信息
交換。每一個“請求”或“響應”稍后都在對方產(chǎn)生一個“指示”或“確認”動作。本例中服
務用戶(你和姑姑)在N + 1層,服務提供者(電話系統(tǒng))在N層。
服務和協(xié)議常常被混淆,而實際上二者是迥然不同的兩個概念。為此我們再強調(diào)一下兩者
的區(qū)別。服務是網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中各層向它的上層提供的一組原語(操作)。盡管服務定義了該層
能夠代表它的用戶完成的操作,但絲毫也未涉及這些操作是如何實現(xiàn)的。服務描述兩層之間的
接口,下層是服務提供者,上層是服務用戶。而協(xié)議是定義同層對等實體間交換幀、
數(shù)據(jù)包
的
格式和意義的一組規(guī)則。網(wǎng)絡各層實體利用協(xié)議來實現(xiàn)它們的服務。只要不改變提供給用戶的
服務和接口,實體可以隨意地改變它們所使用的協(xié)議。這樣,服務和協(xié)議就完全被分離開來。
在O S I參考模型之前的很多網(wǎng)絡并沒有把服務從協(xié)議中分離出來,造成網(wǎng)絡設(shè)計的困難,現(xiàn)在人
們已經(jīng)普遍承認這樣的設(shè)計是一種重大失策。
二、
局域網(wǎng)
的分類
[編輯本段]
雖然目前我們所能看到的
局域網(wǎng)
主要是以雙絞線為代表傳輸介質(zhì)的以太網(wǎng),那只不過是我們所看到都基本上是企、事業(yè)單位的
局域網(wǎng)
,在網(wǎng)絡發(fā)展的早期或在其它各行各業(yè)中,因其行業(yè)特點所采用的
局域網(wǎng)
也不一定都是以太網(wǎng),目前在
局域網(wǎng)
中常見的有:以太網(wǎng)(Ethernet)、令牌網(wǎng)(Token Ring)、FDDI網(wǎng)、異步傳輸模式網(wǎng)(ATM)等幾類,下面分別作一些簡要介紹。
1。 以太網(wǎng)(EtherNet)
以太網(wǎng)最早是由Xerox(施樂)公司創(chuàng)建的,在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司聯(lián)合開發(fā)為一個標準。以太網(wǎng)是應用最為廣泛的
局域網(wǎng)
,包括標準以太網(wǎng)(10Mbps)、快速以太網(wǎng)(100Mbps)、千兆以太網(wǎng)(1000 Mbps)和10G以太網(wǎng),它們都符合IEEE802.3系列標準規(guī)范。
(1)標準以太網(wǎng)
最開始以太網(wǎng)只有10Mbps的吞吐量,它所使用的是CSMA/CD(帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問)的訪問控制方法,通常把這種最早期的10Mbps以太網(wǎng)稱之為標準以太網(wǎng)。以太網(wǎng)主要有兩種傳輸介質(zhì),那就是雙絞線和同軸電纜。所有的以太網(wǎng)都遵循IEEE 802.3標準,下面列出是IEEE 802.3的一些以太網(wǎng)絡標準,在這些標準中前面的數(shù)字表示傳輸速度,單位是“Mbps”,最后的一個數(shù)字表示單段網(wǎng)線長度(基準單位是100m),Base表示“基帶”的意思,Broad代表“帶寬”。
·10Base-5 使用粗同軸電纜,最大網(wǎng)段長度為500m,基帶傳輸方法;
·10Base-2 使用細同軸電纜,最大網(wǎng)段長度為185m,基帶傳輸方法;
·10Base-T 使用雙絞線電纜,最大網(wǎng)段長度為100m;
·1Base-5 使用雙絞線電纜,最大網(wǎng)段長度為500m,傳輸速度為1Mbps;
·10Broad-36 使用同軸電纜(RG-59/U CATV),最大網(wǎng)段長度為3600m,是一種寬帶傳輸方式;
·10Base-F 使用光纖傳輸介質(zhì),傳輸速率為10Mbps;
(2)快速以太網(wǎng)(Fast Ethernet)
隨著網(wǎng)絡的發(fā)展,傳統(tǒng)標準的以太網(wǎng)技術(shù)已難以滿足日益增長的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量速度需求。在1993年10月以前,對于要求10Mbps以上數(shù)據(jù)流量的LAN應用,只有光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)可供選擇,但它是一種價格非常昂貴的、基于100Mpbs光纜的LAN。1993年10月,Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網(wǎng)集線器FastSwitch10/100和網(wǎng)絡接口卡FastNIC100,快速以太網(wǎng)技術(shù)正式得以應用。隨后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出自己的快速以太網(wǎng)裝置。與此同時,IEEE802工程組亦對100Mbps以太網(wǎng)的各種標準,如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中繼器、全雙工等標準進行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u 100BASE-T快速以太網(wǎng)標準(Fast Ethernet),就這樣開始了快速以太網(wǎng)的時代。
快速以太網(wǎng)與原來在100Mbps帶寬下工作的FDDI相比它具有許多的優(yōu)點,最主要體現(xiàn)在快速以太網(wǎng)技術(shù)可以有效的保障用戶在布線基礎(chǔ)實施上的投資,它支持3、4、5類雙絞線以及光纖的連接,能有效的利用現(xiàn)有的設(shè)施。
快速以太網(wǎng)的不足其實也是以太網(wǎng)技術(shù)的不足,那就是快速以太網(wǎng)仍是基于載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)技術(shù),當網(wǎng)絡負載較重時,會造成效率的降低,當然這可以使用交換技術(shù)來彌補。
100Mbps快速以太網(wǎng)標準又分為:100BASE-TX 、100BASE-FX、100BASE-T4三個子類。
·100BASE-TX:是一種使用5類數(shù)據(jù)級無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用兩對雙絞線,一對用于發(fā)送,一對用于接收數(shù)據(jù)。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率為125MHz。符合EIA586的5類布線標準和
IBM
的SPT 1類布線標準。使用同10BASE-T相同的RJ-45連接器。它的最大網(wǎng)段長度為100米。它支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。
·100BASE-FX:是一種使用光纜的快速以太網(wǎng)技術(shù),可使用單模和多模光纖(62.5和125um) 多模光纖連接的最大距離為550米。單模光纖連接的最大距離為3000米。在傳輸中使用4B/5B編碼方式,信號頻率為125MHz。它使用MIC/FDDI連接器、ST連接器或SC連接器。它的最大網(wǎng)段長度為150m、412m、2000m或更長至10公里,這與所使用的光纖類型和工作模式有關(guān),它支持全雙工的數(shù)據(jù)傳輸。100BASE-FX特別適合于有電氣干擾的環(huán)境、較大距離連接、或高保密環(huán)境等情況下的適用。
·100BASE-T4:是一種可使用3、4、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網(wǎng)技術(shù)。它使用4對雙絞線,3對用于傳送數(shù)據(jù),1對用于檢測沖突信號。在傳輸中使用8B/6T編碼方式,信號頻率為25MHz,符合EIA586結(jié)構(gòu)化布線標準。它使用與10BASE-T相同的RJ-45連接器,最大網(wǎng)段長度為100米。
(3)千兆以太網(wǎng)(GB Ethernet)
隨著以太網(wǎng)技術(shù)的深入應用和發(fā)展,企業(yè)用戶對網(wǎng)絡連接速度的要求越來越高,1995年11月,IEEE802.3工作組委任了一個高速研究組(HigherSpeedStudy Group),研究將快速以太網(wǎng)速度增至更高。該研究組研究了將快速以太網(wǎng)速度增至1000Mbps的可行性和方法。1996年6月,IEEE標準委員會批準了千兆位以太網(wǎng)方案授權(quán)申請(Gigabit Ethernet Project Authorization Request)。隨后IEEE802.3工作組成立了802.3z工作委員會。IEEE802.3z委員會的目的是建立千兆位以太網(wǎng)標準:包括在1000Mbps通信速率的情況下的全雙工和半雙工操作、802.3以太網(wǎng)幀格式、載波偵聽多路訪問和沖突檢測(CSMA/CD)技術(shù)、在一個沖突域中支持一個中繼器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技術(shù)千兆位以太網(wǎng)具有以太網(wǎng)的易移植、易管理特性。千兆以太網(wǎng)在處理新應用和新數(shù)據(jù)類型方面具有靈活性,它是在贏得了巨大成功的10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太網(wǎng)標準的基礎(chǔ)上的延伸,提供了1000Mbps的數(shù)據(jù)帶寬。這使得千兆位以太網(wǎng)成為高速、寬帶網(wǎng)絡應用的戰(zhàn)略性選擇。
1000Mbps千兆以太網(wǎng)目前主要有以下三種技術(shù)版本:1000BASE-SX,-LX和-CX版本。1000BASE-SX 系列采用低成本短波的CD(compact disc,光盤激光器) 或者VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,垂直腔體表面發(fā)光激光器)發(fā)送器;而1000BASE-LX系列則使用相對昂貴的長波激光器;1000BASE-CX系列則打算在配線間使用短跳線電纜把高性能服務器和高速外圍設(shè)備連接起來。
(4)10G以太網(wǎng)
現(xiàn)在10Gbps的以太網(wǎng)標準已經(jīng)由IEEE 802.3工作組于2000年正式制定,10G以太網(wǎng)仍使用與以往10Mbps和100Mbps以太網(wǎng)相同的形式,它允許直接升級到高速網(wǎng)絡。同樣使用IEEE 802.3標準的幀格式、全雙工業(yè)務和流量控制方式。在半雙工方式下,10G以太網(wǎng)使用基本的CSMA/CD訪問方式來解決共享介質(zhì)的沖突問題。此外,10G以太網(wǎng)使用由IEEE 802.3小組定義了和以太網(wǎng)相同的管理對象??傊?,10G以太網(wǎng)仍然是以太網(wǎng),只不過更快。但由于10G以太網(wǎng)技術(shù)的復雜性及原來傳輸介質(zhì)的兼容性問題(目前只能在光纖上傳輸,與原來企業(yè)常用的雙絞線不兼容了),還有這類設(shè)備造價太高(一般為2 ̄9萬美元),所以這類以太網(wǎng)技術(shù)目前還處于研發(fā)的初級階段,還沒有得到實質(zhì)應用。
2。 令牌環(huán)網(wǎng)
令牌環(huán)網(wǎng)是
IBM
公司于70年代發(fā)展的,現(xiàn)在這種網(wǎng)絡比較少見。在老式的令牌環(huán)網(wǎng)中,數(shù)據(jù)傳輸速度為4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌環(huán)網(wǎng)速度可達100Mbps。令牌環(huán)網(wǎng)的傳輸方法在物理上采用了星形拓撲結(jié)構(gòu),但邏輯上仍是環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)。結(jié)點間采用多站訪問部件(Multistation Access Unit,MAU)連接在一起。MAU是一種專業(yè)化集線器,它是用來圍繞工作站
計算機
的環(huán)路進行傳輸。由于
數(shù)據(jù)包
看起來像在環(huán)中傳輸,所以在工作站和MAU中沒有終結(jié)器。
在這種網(wǎng)絡中,有一種專門的幀稱為“令牌”,在環(huán)路上持續(xù)地傳輸來確定一個結(jié)點何時可以發(fā)送包。令牌為24位長,有3個8位的域,分別是首定界符(Start Delimiter,SD)、訪問控制(Access Control,AC)和終定界符(End Delimiter,ED)。首定界符是一種與眾不同的信號模式,作為一種非數(shù)據(jù)信號表現(xiàn)出來,用途是防止它被解釋成其它東西。這種獨特的8位組合只能被識別為幀首標識符(SOF)。由于目前以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速,令牌網(wǎng)存在固有缺點,令牌在整個
計算機
局域網(wǎng)
已不多見,原來提供令牌網(wǎng)設(shè)備的廠商多數(shù)也退出了市場,所以在目前
局域網(wǎng)
市場中令牌網(wǎng)可以說是“昨日黃花”了。
3。 FDDI網(wǎng)(Fiber Distributed Data Interface)
FDDI的英文全稱為“Fiber Distributed Data Interface”,中文名為“光纖分布式數(shù)據(jù)接口”,它是于80年代中期發(fā)展起來一項
局域網(wǎng)
技術(shù),它提供的高速數(shù)據(jù)通信能力要高于當時的以太網(wǎng)(10Mbps)和令牌網(wǎng)(4或16Mbps)的能力。FDDI標準由ANSI X3T9.5標準委員會制訂,為繁忙網(wǎng)絡上的高容量輸入輸出提供了一種訪問方法。FDDI技術(shù)同
IBM
的Tokenring技術(shù)相似,并具有LAN和Tokenring所缺乏的管理、控制和可靠性措施,F(xiàn)DDI支持長達2KM的多模光纖。FDDI網(wǎng)絡的主要缺點是價格同前面所介紹的“快速以太網(wǎng)”相比貴許多,且因為它只支持光纜和5類電纜,所以使用環(huán)境受到限制、從以太網(wǎng)升級更是面臨大量移植問題。
當數(shù)據(jù)以100Mbps的速度輸入輸出時,在當時FDDI與10Mbps的以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)相比性能有相當大的改進。但是隨著快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,用FDDI的人就越來越少了。因為FDDI使用的通信介質(zhì)是光纖,這一點它比快速以太網(wǎng)及現(xiàn)在的100Mbps令牌網(wǎng)傳輸介質(zhì)要貴許多,然而FDDI最常見的應用只是提供對網(wǎng)絡服務器的快速訪問,所以在目前FDDI技術(shù)并沒有得到充分的認可和廣泛的應用。
FDDI的訪問方法與令牌環(huán)網(wǎng)的訪問方法類似,在
網(wǎng)絡通信
中均采用“令牌”傳遞。它與標準的令牌環(huán)又有所不同,主要在于FDDI使用定時的令牌訪問方法。FDDI令牌沿網(wǎng)絡環(huán)路從一個結(jié)點向另一個結(jié)點移動,如果某結(jié)點不需要傳輸數(shù)據(jù),F(xiàn)DDI將獲取令牌并將其發(fā)送到下一個結(jié)點中。如果處理令牌的結(jié)點需要傳輸,那么在指定的稱為“目標令牌循環(huán)時間”(Target Token Rotation Time,TTRT)的時間內(nèi),它可以按照用戶的需求來發(fā)送盡可能多的幀。因為FDDI采用的是定時的令牌方法,所以在給定時間中,來自多個結(jié)點的多個幀可能都在網(wǎng)絡上,以為用戶提供高容量的通信。
FDDI可以發(fā)送兩種類型的包:同步的和異步的。同步通信用于要求連續(xù)進行且對時間敏感的傳輸(如音頻、視頻和多媒體通信);異步通信用于不要求連續(xù)脈沖串的普通的數(shù)據(jù)傳輸。在給定的網(wǎng)絡中,TTRT等于某結(jié)點同步傳輸需要的總時間加上最大的幀在網(wǎng)絡上沿環(huán)路進行傳輸?shù)臅r間。FDDI使用兩條環(huán)路,所以當其中一條出現(xiàn)故障時,數(shù)據(jù)可以從另一條環(huán)路上到達目的地。連接到FDDI的結(jié)點主要有兩類,即A類和B類。A類結(jié)點與兩個環(huán)路都有連接,由網(wǎng)絡設(shè)備如集線器等組成,并具備重新配置環(huán)路結(jié)構(gòu)以在網(wǎng)絡崩潰時使用單個環(huán)路的能力;B類結(jié)點通過A類結(jié)點的設(shè)備連接在FDDI網(wǎng)絡上,B類結(jié)點包括服務器或工作站等。
4。 ATM網(wǎng)
ATM的英文全稱為“asynchronous transfer mode”,中文名為“異步傳輸模式”,它的開發(fā)始于70年代后期。ATM是一種較新型的單元交換技術(shù),同以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI網(wǎng)絡等使用可變長度包技術(shù)不同,ATM使用53字節(jié)固定長度的單元進行交換。它是一種交換技術(shù),它沒有共享介質(zhì)或包傳遞帶來的延時,非常適合音頻和視頻數(shù)據(jù)的傳輸。ATM主要具有以下優(yōu)點:
(1)ATM使用相同的數(shù)據(jù)單元,可實現(xiàn)
廣域網(wǎng)
和
局域網(wǎng)
的無縫連接。
(2)ATM支持VLAN(虛擬局域崗)功能,可以對網(wǎng)絡進行靈活的管理和配置。
(3)ATM具有不同的速率,分別為25、51、155、622Mbps,從而為不同的應用提供不同的速率。
ATM是采用“信元交換”來替代“包交換”進行實驗,發(fā)現(xiàn)信元交換的速度是非常快的。信元交換將一個簡短的指示器稱為虛擬通道標識符,并將其放在TDM時間片的開始。這使得設(shè)備能夠?qū)⑺谋忍亓鳟惒降胤旁谝粋€ATM通信通道上,使得通信變得能夠預知且持續(xù)的,這樣就為時間敏感的通信提供了一個預QoS,這種方式主要用在視頻和音頻上。通信可以預知的另一個原因是ATM采用的是固定的信元尺寸。ATM通道是虛擬的
電路
,并且MAN傳輸速度能夠達到10Gbps。
5。 無線
局域網(wǎng)
(Wireless Local Area Network;WLAN)
無線
局域網(wǎng)
是目前最新,也是最為熱門的一種
局域網(wǎng)
,特別是自Intel今年3月份推出首款自帶無線網(wǎng)絡模塊的迅馳筆記本處理器以來。無線
局域網(wǎng)
與傳統(tǒng)的
局域網(wǎng)
主要不同之處就是傳輸介質(zhì)不同,傳統(tǒng)
局域網(wǎng)
都是通過有形的傳輸介質(zhì)進行連接的,如同軸電纜、雙絞線和光纖等,而無線
局域網(wǎng)
則是采用空氣作為傳輸介質(zhì)的。正因為它擺脫了有形傳輸介質(zhì)的束縛,所以這種
局域網(wǎng)
的最大特點就是自由,只要在網(wǎng)絡的覆蓋范圍內(nèi),可以在任何一個地方與服務器及其它工作站連接,而不需要重新鋪設(shè)電纜。這一特點非常適合那些
移動辦公
一簇,有時在機場、賓館、酒店等(通常把這些地方稱為“熱點”),只要無線網(wǎng)絡能夠覆蓋到,它都可以隨時隨地連接上無線網(wǎng)絡,甚至Internet。
無線
局域網(wǎng)
所采用的是802.11系列標準,它也是由IEEE 802標準委員會制定的。目前這一繁育列標準主要有4個標準,分別為:802.11b、802.11a、802.11g和802.11z,前三個標準都是針對傳輸速度地熱異常進行的改進,最開始推出的是802.11b,它的傳輸速度為11MB/s,因為它的連接速度比較低,隨后推出了802.11a標準,它的連接速度可達54MB/s。但由于兩者不互相兼容,致使一些早已購買802.11b標準的無線網(wǎng)絡設(shè)備在新的802.11a網(wǎng)絡中不能用,所以在今年前些時候正式推出了兼容802.11b與802.11a兩種標準的802.11g,這樣原有的802.11b和802.11a兩種標準的設(shè)備都可以在同一網(wǎng)絡中使用。802.11z是一種專門為了加強無線
局域網(wǎng)
安全的標準。因為無線
局域網(wǎng)
的“無線”特點,致使任何進入此網(wǎng)絡覆蓋區(qū)的用戶都可以輕松以臨時用戶身份進入網(wǎng)絡,給網(wǎng)絡帶來了極大的不安全因素,為此802.11z標準專門就無線網(wǎng)絡的安全性方面作了明確規(guī)定,加強了用戶身份論證制度,并對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密。
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