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第1章 交換技術

　　主要內容:1、線路交換

　　2、分組交換

　　3、幀中繼交換

　　4、信元交換

　　一、線路交換

　　1、線路交換進行通信:是指在兩個站之間有一個實際的物理連接，這種連接是結點之間線路的連接序列。

　　2、線路通信三種狀態:線路建立、數據傳送、線路拆除

　　3、線路交換缺點:典型的用戶/主機數據連接狀態，在大部分的時間內線路是空閑的，因而用線路交換方法實現數據連接效率低下;為連接提供的數據速率是固定的，因而連接起來的兩個設備必須用相同的數據率發送和接收數據，這就限制了網絡上各種主機以及終端的互連通信。

　　二、分組交換技術

　　1、分組交換的優點:線路利用率提高;分組交換網可以進行數據率的轉換;在線路交換網絡中，若通信量較大可能造成呼叫堵塞的情況，即網絡拒絕接收更多的連接要求直到網絡負載減輕為止;優先權的使用。

　　2、分組交換和報文交換主要差別:在分組交換網絡中，要限制所傳輸的數據單位的長度。報文交換系統卻適應于更大的報文。

　　3、虛電路的技術特點:在數據傳送以前建立站與站之間的一條路徑。

　　4、數據報的優點:避免了呼叫建立狀態，如果發送少量的報文，數據報是較快的;由于其較原始，因而較靈活;數據報傳遞特別可靠。

　　5、幾點說明:

　　路線交換基本上是一種透明服務，一旦連接建立起來，提供給站點的是固定的數據率，無論是模擬或者是數字數據，都可以通過這個連接從源傳輸到目的。而分組交換中，必須把模擬數據轉換成數字數據才能傳輸。

　　6、外部和內部的操作

　　外部虛電路，內部虛電路。當用戶請求虛電路時，通過網絡建立一條專用的路由，所有的分組都用這個路由。

　　外部虛電路，內部數據報。網絡分別處理每個分組。于是從同一外部虛電路送來的分組可以用不同的路由。在目的結點，如有需要可以先緩沖分組，并把它們按順序傳送給目的站點。

　　外部數據報，內部數據報。從用戶和網絡角度看，每個分組都是被單獨處理的。

　　外部數據報，內部虛電路。外部的用戶沒有用連接，它只是往網絡發送分組。而網絡為站之間建立傳輸分組用的邏輯連接，而且可以把連接另外維持一個擴展的時間以便滿足預期的未來需求。

　三、幀中繼交換

　　1、X.25特性:(1)用于建立和終止虛電路的呼叫控制分組與數據分組使用相同的通道和虛電路;(2)第三層實現多路復用虛電路;(3)在第二層和第三層都包含著流控和差錯控制機制。

　　2、幀中繼與X.25的差別:(1)呼叫控制信號與用戶數據采用分開的邏輯連接，這樣，中間結點就不必維護與呼叫控制有關的狀態表或處理信息;(2)在第二層而不是在第三層實現邏輯連接的多路復用和交換，這樣就省掉了整個一層的處理;(3)不采用一步一步的流控和差錯控制。

　　3、在高速H通道上幀中繼的四種應用:數據塊交互應用;文件傳輸;低速率的復用;字符交互通信。

　　四、信元交換技術

　　1、ATM信元

　　ATM數據傳送單位是一固定長度的分組，稱為信元，它有一個信元頭及一個信元信息域。信元長度為53個字節，其中信元頭占5個字節，信息域占48個字節。

　　信元頭主要功能是:信元的網絡路由。

　　2、ATM采用了異步時分多路復用技術ATDM，ATDM采用排隊機制，屬于不同源的各個信元在發送到介質上之前，都要被分隔并存入隊列中，這樣就需要速率的匹配和信元的定界。

　　3、應用獨立:主要表現在時間獨立和語義獨立兩方面。時間獨立即應用時鐘和網絡時鐘之間沒有關聯。語義獨立即在信元結構和應用協議數據單元之間無關聯，所有與應用有關的數據都在信元的信息域中。

　　3、ATM信元標識

　　ATM采用虛擬通道模式，通信通道用一個邏輯號標識。對于給定的多路復用器，該標識是本地的，并在任何交換部件處改變。

　　通道的標識基于兩種標識符，即虛擬通路標識VPI和虛擬通道標識VCI。一個虛擬通路VP包含有若干個虛擬通道VC

　　4、ATM網絡結構

　　虛擬通道VC:用于描述ATM信元單向傳送的一個概念，信元都與一個惟一的標識值-虛擬通道標識符VCI相聯系。

　　虛擬通路VP:用于描述屬于虛擬通路的ATM信元的單向傳輸的一個概念，虛擬通路都與一個標識值-虛擬通路標識符相聯系。

　　虛擬通道和虛擬通路者用來描述ATM信元單向傳輸的路由。每個虛擬通路可以用復用方式容納多達65535個虛擬通道，屬于同一虛擬通道的信元群，擁用相同虛擬通道標識VCI，它是信元頭一部分。
第2章 網絡體系結構及協議

　　主要內容:1、網絡體系結構及協議的定義

　　2、開放系統互連參考模型OSI

　　3、TCP/IP協議集

　　一、網絡體系結構及協議的定義

　　1、網絡體系結構:是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協議和層次之間接口的集合。

　　2、網絡協議:是計算機網絡和分布系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規則的集合。

　　3、語法(syntax):包括數據格式、編碼及信號電平等。

　　4、語義(semantics):包括用于協議和差錯處理的控制信息。

　　5、定時(timing):包括速度匹配和排序。

　　二、開放系統互連參考模型

　　1、國際標準化組織ISO在1979年建立了一個分委員會來專門研究一種用于開放系統的體系結構，提出了開放系統互連OSI模型，這是一個定義連接異種計算機的標準主體結構。

　　2、OSI簡介:OSI采用了分層的結構化技術，共分七層，物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。

　　3、OSI參考模型的特性:是一種異構系統互連的分層結構;提供了控制互連系統交互規則的標準骨架;定義一種抽象結構，而并非具體實現的描述;不同系統中相同層的實體為同等層實體;同等層實體之間通信由該層的協議管理;相信層間的接口定義了原語操作和低層向上層提供的服務;所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務;直接的數據傳送僅在最低層實現;每層完成所定義的功能，修改本層的功能并不影響其他層。

　　4、物理層:提供為建立、維護和拆除物理鏈路所需要的機械的、電氣的、功能的和規程的特性;有關的物理鏈路上傳輸非結構的位流以及故障檢測指示。5、數據鏈路層:在網絡層實體間提供數據發送和接收的功能和過程;提供數據鏈路的流控。

　　6、網絡層:控制分組傳送系統的操作、路由選擇、擁護控制、網絡互連等功能，它的作用是將具體的物理傳送對高層透明。

　　7、傳輸層:提供建立、維護和拆除傳送連接的功能;選擇網絡層提供最合適的服務;在系統之間提供可靠的透明的數據傳送，提供端到端的錯誤恢復和流量控制。

　　8、會話層:提供兩進程之間建立、維護和結束會話連接的功能;提供交互會話的管理功能，如三種數據流方向的控制，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式。

　　9、表示層:代表應用進程協商數據表示;完成數據轉換、格式化和文本壓縮。

　　10、應用層:提供OSI用戶服務，例如事務處理程序、文件傳送協議和網絡管理等。

三、TCP/IP的分層

　　1、TCP/IP的分層模型

　　Internet采用了TCP/IP協議，如同OSI參考模型，TCP/IP也是一種分層模型。它是基于硬件層次上的四個概念性層次構成，即網絡接口層、IP層、傳輸層、應用層。

　　網絡接口層:也稱數據鏈路層，這是TCP/IP最底層。功能:負責接收IP數據報并發送至選定的網絡。

　　IP層:IP層處理機器之間的通信。功能:它接收來自傳輸層的請求，將帶有目的地址的分組發送出去。將分組封裝到數據報中，填入數據報頭，使用路由算法以決定是直接將數據報傳送至目的主機還是傳給路由器，然后把數據報送至相應的網絡接口來傳送。

　　傳輸層:是提供應用層之間的通信，即端到端的通信。功能:管理信息流，提供可靠的傳輸服務，以確保數據無差錯的地按序到達。

　　2、TCP/IP模型的分界線

　　協議地址分界線:以區分高層和低層的尋址，高層尋址使用IP地址，低層尋址使用物理地址。應用程序IP層之上的協議軟件只使用IP地址，而網絡接口層處理物理地址。

　　操作系統分界線:以區分系統與應用程序。在傳輸層和應用層之間。

　　3、復用與分解

　　發送報文時，發送方在報文中加和了報文類型、選用協議等附加信息。所有的報文以幀的形式在網絡中復用傳送，形成一個分組流。在接收方收到分組時，參考附加信息對接收到的分組進行分解。

　　四、IP協議

　　1、Internet體系結構

　　一個TCP/IP互聯網提供了三組服務。最底層提供無連接的傳送服務為其他層的服務提供了基礎。第二層一個可靠的傳送服務為應用層提供了一個高層平臺。最高層是應用層服務。

　　2、IP協議: 這種不可靠的、無連接的傳送機制稱為internet協議。

　　3、IP協議三個定義:

　　(1)IP定義了在TCP/IP互聯網上數據傳送的基本單元和數據格式。

　　(2)IP軟件完成路由選擇功能，選擇數據傳送的路徑。

　　(3)IP包含了一組不可靠分組傳送的規則，指明了分組處理、差錯信息發生以及分組德育的規則。

　　4、IP數據報:聯網的基本傳送單元是IP數據報，包括數據報頭和數據區部分。

　　5、IP數據報封裝:物理網絡將包括數據報報頭的整個數據報作為數據封裝在一個幀中。

　　6、MTU網絡最大傳送單元:不同類型的物理網對一個物理幀可傳送的數據量規定不同的上界。

　　7、IP數據報的重組:一是在通過一個網絡重組;二是到達目的主機后重組。后者較好，它允許對每個數據報段獨立地進行路由選擇，且不要求路由器對分段存儲或重組。

　　8、生存時間:IP數據報格式中設有一個生存時間字段，用來設置該數據報在聯網中允許存在的時間，以秒為單位。如果其值為0，就把它從互聯網上刪除，并向源站點發回一個出錯消息。

　　9、IP數據報選項:

　　IP數據報選項字段主要是用于網絡測試或調試。包括:記錄路由選項、源路由選項、時間戳選項等。

　　路由和時間戳選項提供了一種監視或控制互聯網路由器路由數據報的方法。
五、用戶數據報協議UDP

　　1、UDP協議功能

　　為了在給定的主機上能識別多個目的地址，同時允許多個應用程序在同一臺主機上工作并能獨立地進行數據報的發送和接收，設計用戶數據報協議UDP。

　　使用UDP協議包括:TFTP、SNMP、NFS、DNS

　　UDP使用底層的互聯網協議來傳送報文，同IP一樣提供不可靠的無連接數據報傳輸服務。它不提供報文到達確認、排序、及流量控制等功能。

　　2、UDP的報報文格式