第二章 網絡的基本概念

　　信息技術涉及到信息的收集、儲存、處理、傳輸與利用。

　　計算機網絡形成與發展大致分為如下4個階段：

　　1 第一個階段可以追述到20世紀50年代。

　　2 第二個階段以20世紀60年代美國的APPANET與分組交換技術為重要標志。

　　3 第三個階段從20世紀70年代中期開始。

　　4 第四個階段是20世紀90年代開始。

　　計算機網絡的基本特征：資源共享。

　　計算機網絡的定義：以能夠相互共享資源的方式互連起來自治計算機系統的集合。

　　表現：

　　1 計算機網絡建立的主要目標是實現計算機資源的共享。

　　2 我們判斷計算機是否互連成計算機網絡，主要是看它們是不是獨立的“自治計算機”。

　　3 連網計算機之間的通信必須遵循共同的網絡協議。

　　早期計算機網絡結構實質上是廣域網的結構。

　　廣域網的功能：數據處理與數據通信。

　　從邏輯功能上可分為：資源子網與通信子網。

　　資源子網負責全網的數據處理，向網絡用戶提供各種網絡資源與網絡服務。主要包括主機和終端。

　　主機通過高速通信線路與通信子網的通信控制處理機相連接。終端是用戶訪問網絡的界面。

　　通信子網由通信控制處理機、通信線路與其他通信設備組成，完成網絡數據傳輸、轉發等通信處理任務。

　　通信控制處理機在網絡拓撲結構中被稱為網絡節點。通信線路為通信處理機之間以及通信處理機與主機之間提供通信信道。

　　現代網絡機構的特點：微機通過局域網連入廣域網，局域網與廣域網、廣域網與廣域網的互聯是通過路由器實現的。

　　按傳輸技術分為：

　　1 廣播式網絡;

　　2 點--點式網絡。

　　采用分組存儲轉發與路由選擇是點-點式網絡與廣播網絡的重要區別之一。

　　按規模分類：局域網，城域網與廣域網。

　　廣域網的通信子網采用分組交換技術，利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網互聯。

　　廣域網(遠程網)以下特點：

　　1 適應大容量與突發性通信的要求。

　　2 適應綜合業務服務的要求。

　　3 開放的設備接口與規范化的協議。

　　4 完善的通信服務與網絡管理。

　　X.25網是典型的公用分組交換網，是早期廣域網中廣泛使用的通信子網。它保證數據傳輸的可靠性，但因此增大了網絡傳輸的延遲時間。

　　數據通信環境的變化主要是3個方面：

　　1 傳輸介質由原來的電纜走向光纖.

　　2 多個局域網之間高速互連的要求越來越強烈.

　　3 用戶設備性能提高.

　　在數據傳輸率高，誤碼率低的光纖上，使用簡單的協議，以減少網絡的延遲，而必要的差錯控制功能將由用戶設備來完成。

　　這就是幀中繼(FR，Frame Relay)技術產生的背景。

　　異步傳輸模式ATM是新一代的數據傳輸與分組交換技術。

　　促進發展的因素：

　　1用戶對未來貸款與對帶寬高效、動態分配的需求的不斷增長.2用戶對網絡實時應用需求的提高.3網絡的設計與組建進一步走向標準化的需要.

　　關鍵：能保證用戶對所據傳輸的服務質量的需求。

　　ATM技術結合了線路交換方式的實時性好,分組交換方式的靈活性好的特點。因此,B-ISDN(寬帶綜合業務數據網)選擇ATM作為數據傳輸技術.

　　廣域網擴大了資源共享的范圍，局域網增強了資源共享的深度。

　　早期的城域網產品主要是光纖分布式數據接口(FDDI)

　　各種城域網建設方案有幾個相同點：傳輸介質采用光纖，交換接點采用基于IP交換的高速路由交換機或ATM交換機，在體系結構上采用核心交換層，業務匯聚層與接入層三層模式。城域網MAN介于廣域網與局域網之間的一種高速網絡。

　　計算機網絡拓撲是通過網中結點與通信線路之間的幾何關系表示網絡結構，反映出網絡中各實體間的結構關系。主要是指通信子網的拓撲構型。

　　網絡拓撲可以根據通信子網中通信信道類型分為：

　　1 點-點線路通信子網的拓撲：星型，環型，樹型，網狀型。

　　2 廣播式通信子網的拓撲：總線型，樹型，環型，無線通信與衛星通信型。

　　描述數據通信的基本技術參數有兩個：數據傳輸率與誤碼率。

　　數據傳輸速率:在數值上等于每秒鐘傳輸構成數據代碼的二進制比特數,單位為比特/秒(bit/second),記作bps.對于二進制數據,數據傳輸速率為:S1/T(bps),其中,T為發送每一比特所需要的時間.

　　奈奎斯特準則：

　　信號在無噪聲的信道中傳輸時,對于二進制信號的最大數據傳輸率Rmax與通信信道帶寬B(B=f，單位是Hz)的關系可以寫為： Rmax=2*f(bps) 香農定理：香農定理則描述了有限帶寬;有隨機熱噪聲信道的最大傳輸速率與信道帶寬;信號噪聲功率比之間的關系.

　　在有隨機熱噪聲的信道上傳輸數據信號時，數據傳輸率Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N關系為： Rmax=B*LOG⒉(1+S/N)

　　其中：B為信道帶寬，S為信號功率，n為噪聲功率。

　　誤碼率是二進制碼元在數據傳輸系統中被傳錯的概率，它在數值上近似等于：Pe=Ne/N(傳錯的除以總的)

　　1 誤碼率應該是衡量數據傳輸系統正常工作狀態下傳輸可靠性的參數.

　　2 對于一個實際的數據傳輸系統,不能籠統地說誤碼率越低越好,要根據實際傳輸要求提出誤碼率要求;在數據傳輸速率確定后,誤碼率越低,傳輸系統設備越復雜,造價越高.

　　3 對于實際數據傳輸系統,如果傳輸的不是二進制碼元,要折合成二進制碼元來計算.

　　4 差錯的出現具有隨機性,在實際測量一個數據傳輸系統時,只有被測量的傳輸二進制碼元數越大,才會越接近于真正的誤碼率值.

　　這些為網絡數據傳遞交換而指定的規則，約定與標準被稱為網絡協議。

　　協議分為三部分：

　　1 語法,即用戶數據與控制信息的結構和格式;

　　2 語義,即需要發出何種控制信息,以及完成的動作與做出的響應;

　　3 時序,即對事件實現順序的詳細說明.

　　將計算機網絡層次模型和各層協議的集合定義為計算機網絡體系結構。