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2.5 通信硬件

2.5.1調制解調器
（1） 調制解調器是一種數據通信設備（DCE）
（2） 調制解調器的作用就是將數據在數據格式與模擬格式之間轉換
（3） AT指令集
a． ATD------撥號指令(ATDP：脈沖撥號，ATDT音頻撥號)
b． ATH------掛機指令
c． ATA------應答指令(ATSO=0表示取消自動應達，=某個非零整數，則表示振鈴這個整數次后應答)
d． ATZ------將調制解調器內寄存器的值設為默認

2.5.2 RS-232標準

（1） 何謂RS-232
由美國電子工業協會（EIA）制定的數據終端設備與數據通信設備在進行串行二進制數據交換時的接口，EIA RS-232C
（2） RS-232的物理層特性

a. 機械特性
接口標準的機械部分指定兩個通信裝置如何連接。規定了有兩個連接器，接到DCE的為母，接到DTE的為公。標準規定使用25針連接器，DB25連接器已成為一個事實上的標準。
b. 電信號特性
+3V~+15V的正電壓表示SPACE
-3V~-15V的負電壓表示MARK
在-3V~+3V之間構成一個轉換區域，實際上，傳輸通常使用+(-)12V
c. RS-232C引腳分配
I. 引腳功能分類
A. 數據線路：分為數據傳送和接收兩條線路發送數據（TD,引腳2），接收數據（RD,引腳3）
B. 控制線路：控制線路傳送PC或調制解調器中某些條件的ON/OFF指標來指示該引腳線路的狀態處于開啟或是關閉
①DTR,引腳20：數據終端就緒，由PC產生以使調制解調器了解PC已準備就緒

②DSR,引腳6:數據設備就緒，由MODEM產生，以告訴PC當MODEM打開時，已
和電話線路連接好且處于數據傳輸模式

③RTS,引腳4：請求發送，由PC產生毅同志調制解調器它想要傳送數據

④CTS,引腳5：清除發送，由MODEM產生告訴PC它可以進行數據傳送

⑤CD,引腳8：載波檢測，也稱為接收線路信號檢測裝置（RLSD）,有時還稱為數據載波檢測（DCD）,他告訴PC機調制解調器是否已建立了有效的連接

⑥RI,引腳22：振鈴指示
II. 地
①SG,引腳7：信號地

②PG,引腳1：保護地

III. 定時電路
①TC,引腳15：稱為發送定時

②RC,引腳17：稱為接收定時

（3） 空調制解調器的連接，關鍵是將發送數據TD和接收數據RD交叉連接，實際上是直接通信
2.5.3 通信適配器
（1） 異步通信適配器
也叫串口，異步通信界面，通用異步接收器/發送器或UART
（2） 同步通信適配器
最常用的同步通信適配器是SDLC和BSC

2.6通信軟件功能
（1） 調制解調器的控制
a. 呼叫/回答模式切換
b. 自動重撥號
c. 電話掛起
（2） 數據控制功能
a. 流控制（XON/XOFF）
b. 文件傳輸
（3） 數據操作功能
a. 字符過濾
b. 轉換表
c. 終端仿真
（4） 特殊功能
a. 外部文件操作
b. 后臺操作
c. 回到操作系統
d. 編輯器

第三章 局域網基本特性

（1） 決定局域網特性的主要三種技術：
a. 用來傳輸數據的傳輸介質
b. 用來連接各種設備的拓補結構
c. 用以共享資源的介質訪問控制方法
這三種技術在很大程度上決定了傳輸數據的類型、網絡的響應、吞吐量和效率，以及網絡的應用等各種網絡特性。

3.1 局域網定義和特性
（1） 局域網絡的定義
a． 將小區域內的各種通信設備互連在一起的通信網絡
b． 從協議層次的觀點，局域網可包含著下三層的功能，將連接到局域網絡的數據通信設備加上高層協議和網絡軟件組成為計算機網絡。
c． 小區域可以是一建筑物內、一個校園或者大至幾十公里的大區域。

（2）局域網絡的典型特性：
高數據速度（0.1Mbps~100Mbps），短距離（0.1km~25km）,低誤碼率（10-8~10-11）
（3） 局域網中的協議結構
`包括物理層、數據鏈路層、網絡層，因為局域網不存在路由問題，所以，一般不單獨設網絡層；因為LAN的介質訪問控制比較復雜，所以數據鏈路層分成邏輯鏈路控制層和介質訪問控制層兩層
（4）局域網的標準主要為IEEE 802委員會所制定的IEEE 802局域網標準

3. 2拓補結構
（1） 網絡拓補的定義
網絡中各個節點之間相互連接的方法和形式稱為網絡拓補。 （2） 選擇網絡拓補時所考慮的主要因素
費用低，靈活性，可靠性

3.2.1 星型拓補
（1） 星型拓補由中央節點和通過點到點鏈路接到中央節點的各個站點組成，采用星型拓補的交換方式主要有報文交換和線路交換，線路交換更為普遍，現有的數據處理和聲音通信的信息網大多采用這種拓補結構，目前流行的PBX就是星型拓補的典型
（2） 星型拓補的優缺點：
a． 方便服務
b． 每個連接只接一個設備
c． 不會影響全網
d． 集中控制和故障診斷
e． 簡單的訪問協議
f． 缺點是
I. 電纜長度和安裝
II. 擴展困難
III. 依賴于中央節點

3.2.2 總線拓撲
（1） 總線拓撲的定義
采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有節點都通過相應的硬件接口連接到傳輸介質上的拓撲方式
（2） 總線拓撲的優點：
a． 電纜長度短，布線容易；
b． 可靠性高；
c． 易于擴充。
（3） 總線拓撲的缺點：
a． 故障診斷困難；
b． 中繼器配置：在總線的干線基礎上擴充，可采用中繼器，需要重新配置，包括電纜長度的剪裁、終端器的調整等。
c． 因為接在總線上的站點要有介質訪問控制能力，所以終端必須是智能的。

3.2.3 環型拓撲
（1） 環型拓撲的定義
由一些中繼器和連接中繼器的點到點鏈路組成一個閉合環的網絡拓撲結構
（2） 環型拓撲的優點
a． 電纜長度短
b． 無需接線盒
c． 適用于光纖
（3） 環型拓撲的缺點
a． 節點故障引起全網故障；
b． 診斷故障困難；
c． 不易重新配置網絡；
d． 拓撲結構影響訪問協議。
3.2.4 樹型拓撲
（1） 定義
由總線拓撲演變過來，形狀象一顆倒置的樹，頂端有一個帶分支的根，每個分支還可延伸出子分支的網絡拓撲結構
（2） 優點
a． 易于擴展；
b． 故障隔離容易。
（3） 缺點
對根的依賴性太大，如果根發生故障，則全網不能正常工作。

3.2.5 星型環拓撲
（1） 定義
由一批接在環上的連接集中器組成的，結合了星型拓撲和環型拓撲的優點的網絡拓撲結構

（2） 優點
a． 故障診斷和隔離方便；
b． 易于擴展；
c． 安裝電纜方便。
（3） 缺點
a． 需要智能的集中器
b． 電纜安裝問題

3.3 介質訪問控制（MAC）
（1） 定義
在局域網中對數據傳輸介質進行訪問管理的方法
（2） 共享介質方式中最常用的為載波監聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)和標記環傳遞方法。
A． CSMA/CD是以太網中采用的MAC方法連接在以太網總線上的任何一個設備在任何時候都可以去嘗試發送一個幀。
B． 標記環傳遞是標記環網中采用的MAC方法。標記是一個專用的控制幀，不停的傳遞于各站點間用來標志環路是否空閑以便站點用來發送數據幀。
C． 換方式是不同于共享介質方式的另一種在橋接技術上發展起來的，為解決網絡沖突，進一步提高網絡有效帶寬的一種MAC方法。
（3） 交換機
A． 相當于集線器的位置，但不象集線器那樣需要向所有端口重發輸入幀，而是去觀察此幀的目的地址和源地址，確定“轉發”方向。
B． 交換機通常是由I/O緩沖、I/O端口和交換部件三部分所組成，經常采用“穿通” 、“存儲轉發”兩種內部轉發技術。

3.4 局域網協議標準
（1） IEEE,美國電氣和電子工程師學會
（2） 局域網協議標準是IEEE 8802-X標準或稱IEEE 802-X標準，其次還有美國國家標準學會（ANSI）X3T9.5委員會制定的FDDI標準.
（3） IEEE802標準系列的含義及內容簡視
IEEE 802.1-----IEEE 802.16 ISO 9314 (詳細內容見教程P44)

3.5 LAN參考模型
(1) 服務訪問點SAP
(2) 邏輯鏈路控制子層
(3) 介質訪問控制子層
(4) 物理層

第四章 局域網系統

☆局域網系統是將小區域內各種通信設備連在一起的通信網絡。
4.1 總線/樹型網絡
（1） 總線/樹拓撲是一個多點介質，多個設備共享單個數據通路，而同時只允許一個設備發送數據。

（2） 在總線/樹拓撲的多點介質傳輸中，有兩個方面的問題需要特別考慮：
A． 要決定介質上哪個站可以發送數據的MAC方法；
B． 要解決信號平衡問題。

（3） 為了滿足多點介質中數據傳輸不會因發送器信號過弱，在信號衰減中達不到信號傳輸要求；或信號過強以致電路過載，產生諧波和其他假信號。因此，對于N個站的系統，為了滿足上述要求，需要考慮n*(n-1)/2個排列的情況。

（4） 兩種發送技術：基帶傳輸（數字信號雙向傳輸的全頻發送）和寬帶傳輸（模擬信號的無線電調制，采用FDM復用技術單向傳輸）

4.1.1 基帶系統
（1） 基帶發送技術的最長傳輸距離是500M，最大站點數是100，數據速率可達到10MBPS，可用中繼器連接各段總線。
（2） 以太網的五大組成部分：
A． 收發器
接收或發送信號，監聽總線上的信號，檢測總線上的信號沖突以及實現站和總線電纜的地隔離。
B． 收發器電纜
由四對電纜組成，連接控制器和收發器，他的功能是傳送數據和控制信號，給收發器提供電源。
C． 50歐姆同軸電纜

D． 50歐姆終端匹配器
吸收信號以防止反射效應。
E． 控制器。
（3） 以太網三種不同大小的結構（見資料P49，圖4.5）
（4） 基帶總線系統也可以用價格便宜但性能較低的雙絞線作為傳輸線，由三部分：雙絞線總線、終端匹配器、控制器接口。最大長度為1公里，最大數據速率為1M/BPS連接站點數達幾十個。

4.1.2 寬帶系統
（1） 寬帶的發送技術是一種單向傳輸技術，通常采用75歐姆的有限電視電纜作為傳輸介質。并且采用模擬信號傳輸。
（2） 兩種不同的寬帶結構：
A． 單電纜結構采用不同的傳輸頻率發送信號和接收信號，端頭是個有源的頻率轉換器；
B． 雙電纜結構采用相同的頻率發送在不同的通路中發送和接收信號。
C． 單電纜結構的缺點：使用復雜的元件；需要使用頻率分叉器。
（3） 單電纜系統中三個標準分叉器及其低、高頻帶范圍
A． 子分叉器，低頻帶為5MHz~30MHz，高頻帶為54MHz~300MHz
B． 中分叉器，低頻帶為5MHz~116MHz，高頻帶為168MHz~300（400）MHz
C． 高分叉器，低頻帶為5MHz~174MHz，高頻帶為232MHz~400MHz
（4） 寬帶系統由五部分組成：
A． 電纜：
a．中繼線電纜，直徑為0.75英寸~1.0英寸，在300MHz下衰減為每英尺0.7dB~1.2dB，可達幾十公里；
b．分布電纜：直徑為0.4英寸~0.5英寸，衰減為每100英尺1.2dB~2.0dB，用于短距離和分支電纜；
c．連接站到LAN的電纜：直徑為0.25英寸1.0英寸，衰減為每100英尺4dB~6dB。

B． 終端匹配器
C． 放大器：用來補償電纜的衰減，對低頻的系統不需要。對單電纜的寬帶系統，放大器必須是雙向的。
D． 向偶合器和分叉器：功能是將一個輸入分成兩個輸出，或將兩個輸入合成一個輸出；
E． 控制器

4.1.3 基帶系統和寬帶系統的比較
（1） 基帶系統
優點：不需用Modem，價格便宜；結構、技術簡單；容易安裝；
缺點：只有一個通道；容量有限；距離有限；
（2） 寬帶系統
優點：容量大；多種通信模式；結構靈活；大的覆蓋范圍；采用成熟 的CATV。
缺點：需要MODEM，價格貴；安裝和維護復雜；兩倍的傳播延遲。

4.1.4 IEEE 802.3局域網絡
（1） IEEE 802.3是支持CSMA/CD算法的局域網，最常用的基帶IEEE 802.3局域網絡有四種：
A． 10Base5(主干網，粗纜)
B． 10Base2（價格便宜，細纜）
C． 10Base-T（易于維護）
D． 10Base-F（光纖網，適于樓間互連）
E． 詳細圖形參見P52-P53

4.2 環型網
4.2.1 環型網工作原理
（1） 中繼器提供了環型網的三個基本功能：數據插入環中、接收數據、數據從環中刪除
（2） 報文進入環中刪除的方法：
A． 當目的站接收到報文后，即在目的站將報文從環中除去；
B． 目的站接收了報問候，報文仍在環中，直到返回發送站才將報文刪除，這種方法有三個優點：
a． 相對第一種方法，可減少為了識別地址所產生的延遲為一位延遲；
b． 由接收站點改變報文的某一標志位，回送至發送站可作為回答響應；
c． 允許多點廣播。
（3） 中繼器在環型網運行中的四個狀態
A． 監聽狀態：
B． 發送狀態
C． 接收狀態
D． 旁路狀態
4.2.2 標記環介質訪問控制
（1） 標記環三個不同的變化方案
A． 當站點獲得控制標記后能發送得報文數目；
B． 控制標記的形勢和位置是包含在信息幀內還是在信息幀外；
C． 發送站何時將標記釋放給下一個站點。
（2） 三種標記環網：DCS，ESM，Prime
（3） 環型拓撲結構的最大優點是：由于采用點到點通信鏈路，被傳送的信號在每一結點再生，因此，傳送錯誤可減到最小，整個網的傳送距離可很長。點到點通信的環型結構可采用光纖作為傳輸介質，具有速度高、抗干擾能力強的優點。最大缺點是可靠性問題。

4.3 FDDI（光纖分布數據接口）網
（1） FDDI網的幾個性能指標
是一種高性能的光纖標記環局域網，運行速率為100Mbps，最大距離可達200公里，最多可連接1000個站點。

（2） FDDI包含了兩個光纖環，一個順時針方向傳輸，一個逆時針方向傳輸。任意一個環發生故障，另一個可做備用，如兩個環在同一點發生故障，則兩個環可合成一個單環，長度幾乎增加一倍，每個站點具有能加入兩個環或旁路站點功能的開關。
（3） FDDI定義了A和B兩類站點，A能連接到兩個環上，B只能連接到其中一個環上
（4） FDDI使用了4B/5B編碼技術，這種編碼同曼徹斯特編碼的比較失去了時鐘自同步的優點，但大大節約了元件費用。

4.4 快速以太網
4.4.1 快速以太網類型
（1） 快速以太網同以太網的比較
高速率、低成本（其他內容參見P58）
（2） 快速以太網所支持的三種類型發送接收器
兩種用于雙絞線（即100Base-T4和100Base-TX）,一種用于光纖（即100Base-FX）
（3） 名詞解釋
UTP---------非屏蔽雙絞線
STP----------屏蔽雙絞線

4.4.2 快速以太網產品
（1） 快速以太網產品分為適配器和HUB
A． 適配器
結構簡單，一邊是總線結構，將數據傳送至主機、中繼器或HUB；另一邊接到所選的介質。
B． HUB
a) 共享機制的中繼器
b) 交換機值的交換器

4.4.3 快速以太網技術
（1） 交換技術的兩種主要應用形式是折疊式主干網和高速服務器聯接
（2） 為了支持將交換器的使用逐漸向下過渡，生產快速以太網的廠家開發了具有以下特點的產品：
A． 更多的端口數；
B． 更大的緩沖；
C． 更好的地址過濾；
D． 管理工具；

第五章 局域網軟件

☆ 網絡操作系統是使網絡上各計算機能方便而有效的共享網絡資源、為網絡用戶提供所需的各種服務的軟件和有關規程的集合。

5.1操作系統概述及其發展
（1） 操作系統有以下三個發展階段：
A． 最初的操作系統是單塊式的，由一組可以任意互相調用的過程組成，安全性差，可擴展性差；
B． 另一種結構是層次式的，UNIX, NOVELL ,NETWARE以及VAX/VMS，這類操作系統由于層次性強，容易對操作系統進行增強，但兼容性差；
C． client/server模式，以卡內基梅隆大學研制的Mach為代表。

5.2 網絡操作系統概述及其特點
5.2.1 網絡操作系統概述
（1） 網絡操作系統所應具備的功能：
處理機管理、存儲器管理、設備管理和文件管理，之外還有提供高效、可靠的網絡通信能力；提供多種網絡服務功能。

5.2.2網絡操作系統的特點
（1） 特點
A． 從體系結構的角度看，當今的網絡操作系統可能不同于一般的網絡協議所需的完整的協議通信傳輸功能，但具有所有操作系統職能，如任務管理、緩沖區管理、文件管理、磁盤、打印機等外設管理。
B． 從操作系統的觀點看，網絡操作系統大多是圍繞核心調度的多用戶共享資源的操作系統。
C． 從網絡的觀點看：
I． 在物理層和鏈路層，一般的網絡操作系統支持多種網路接口卡以及拓撲結構。
II． OSI模型的第三層到第五層的網絡軟件主要對應以下兩種功能：
a． 支持高層服務
b． 支持有效的、可靠的網絡數據傳輸
III． OSI第七層和第六層的功能網絡操作系統一般將其作為內部功能來實現
（2） 一個典型的網絡操作系統所具備的特征：
A． 硬件獨立
B． 橋/路由連接
C． 多用戶支持
D． 網絡管理
E． 安全性和存取控制
F． 用戶界面


5.3網絡操作系統的結構
5.3.1 WINDOWS NT的系統結構
（1） WINDOWS NT的結構框架可分為
A． 系統用戶態部分（保護子系統）
這部分由諸客戶進程、諸服務器進程構成，Windows NT有兩類保護子系統：環境子系統和集成子系統
B． 系統核心態部分（NT執行體）
NT執行體格組成部件的主要作用：
I． 對象管理程序；
II． 安全調用監視；
III． 進程管理程序；
IV． 本地過程調用（LPC）；
V． 虛擬內存管理；
VI． 內核：對中斷和異常做出響應；調度線程：提供一組基本對象和接口；
VII． I/O系統包括下列自部件：I/O管理程序，文件系統，網絡重定向程序和網絡服務器，設備驅動程序，高速緩沖存儲管理程序；
VIII． 硬件抽象層(HAL)
IX． 以上這些組成部件重的前六個都要實現兩組函數：
系統服務和內部例程

5.3.2 UNIX的系統結構
（1） UNIX系統分為核心層和實用層兩部分
（2） 內核可按其功能劃分為：存儲管理，進程管理，進程通信，中斷、陷阱與系統調用，輸入輸出管理，文件系統。
（3） 所有用戶進程通過陷阱方式調用內核提供的服務

5.3.3 NETWARE的系統結構
（1） 最重要的是基于模塊設計思想的開放式體系結構

5.4網絡操作系統的網絡功能
5.4.1 Windows NT的網絡功能
1. Windows NT的內裝網絡簡介
(1) Windows NT是一種將網絡功能集中在操作系統之中的網絡操作系統，它的I/O系統包括五個部分：
A． 輸入輸出管理程序
B． 文件系統
C． 緩沖存儲管理系統
D． 設備驅動程序
E． 網絡驅動程序
（2） NT的內裝網絡的工作流程
用戶態軟件調用本機I/O服務→I/O管理程序創建I/O請求包（IRP），并將請求送至Windows NT重定向程序→重定向程序將請求包提交傳輸驅動程序→傳輸驅動程序處理請求包并將它放置在網絡上。

（3）Windows NT內裝網絡的特點
A． 將聯網能力加入到操作系統中，使之成為操作系統功能的一個組成部分；
B． NT支持文件復制、電子郵件和遠程打印，而無須要求用戶在機器上再安裝任何的網絡服務器軟件；
C． 內裝網絡包含很多部件，但最主要的是重定向程序，服務器和傳輸驅動程序
D． 現存的多種網絡，網絡驅動程序和網絡服務器在NT系統中也很容易進行數據交換和交互
E． 內裝網絡是開放式，各種部件可以動態的調入、卸出。

2. Windows NT的內裝網絡功能
（1） 網絡功能內置于操作系統內核；
（2） NT的網絡部分與LAN MANAGER、MS-NET間的互操作性和網絡級的兼容性。
（3） 與其他網絡系統的互操作性。
（4） 提供方便地建立分布式應用程序的機制
（5） 開放性
3. Windows NT網絡的體系結構
（1） 位于應用層的命名管道是NET BIOS的更高層接口，它在兩個系統之間提供一個抽象的、可靠的和易于使用的數據通路。
（2） 重定向器是解釋網絡I/O請求并生成對下層協議的調用，以實現網絡I/O功能。
（3） 為支持重定向器和服務器，定義了統一的傳輸界面。
（4） 傳輸層和網絡層是由傳輸驅動模塊所構成。
（5） 在鏈路層上定義了NDIS供其他硬件廠商開發其網絡硬件驅動器。

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