网络工程师学习笔记(共11章)-第2部分

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　　5、为了同时满足两种通信类型的要求，FDDI定义了同步和异步两种通信类型，定义一个目标标记循环时间TTRT，每个站点都存在有同样的一个TTRT值。

五、局域网标准

　　IEEE802委员会是由IEEE计算机学会于1980年2月成立的，其目的是为局域网内的数字设备提供一套连接的标准，后来又扩大到城域网。

　　1、服务访问点SAP

　　在参考模型中，每个实体和另一个实体的同层实体按协议进行通信。而一个系统内，实体和上下层间通过接口进行通信。用服务访问点SAP来定义接口。

　　2、逻辑连接控制子层LLC

　　IEEE802规定两种类型的链路服务：无连接LLC（类型1），信息帧在LLC实体间，无需要在同等层实体间事先建立逻辑链路，对这种LLC帧既不确认，也无任何流量控制或差错恢复功能。

　　面向连接LLC（类型2），任何信息帧，交换前在一对LLC实体间必须建立逻辑链路。在数据传送方式中，信息帧依次序发送，并提供差错恢复和流量控制功能。

　　3、介质访问控制子层MAC

　　IEEE802规定的MAC有CSMA/CD、标记总线、标记环等。

　　4、服务原语

　　（1）ISO服务原语类型

　　REQUEST原语用以使服务用户能从服务提供者那里请求一定的服务，如建立连接、发送数据、结束连接或状态报告。

　　INDICATION原语用以使服务提供者能向服务用户提示某种状态。如连接请求、输入数据或连接结束。

　　RESPONSE原语用以使服务用户能响应先前的INDIECATION，如接受连接INDICATION。

　　CONFIRMARION原语用以使服务提供者能报告先前的REQUEST成功或失败。

　　（2）IEEE802服务原语类型

　　和ISO服务原语类型相比REQUEST和INDICATION原语类型和ISO所用的具有相同意义。IEEE802没有REPONSE原语类型，CONFIRMATION原语类型定义为仅是服务提供者的确认。

　　六、逻辑链路控制协议

　　1、IEEE802。2是描述LAN协议中逻辑链路　LLC子层的功能、特性和协议，描述LLC子层对网络层、MAC子层及LLC子层本身管理功能的界面服务规范。

　　2、LLC子层界面服务规范IEEE802。2定义了三个界面服务规范：（1）网络层/LLC子层界面服务规范；（2）LLC子层/MAC子层界面服务规范；（3）LLC子层/LLC子层管理功能的界面服务规范。

　　3、网络层/LLC子层界面服务规范

　　提供两处服务方式

　　不确认无连接的服务：不确认无连接数据传输服务提供没有数据链路级连接的建立而网络层实体能交换链路服务数据单元LSDU手段。数据的传输方式可为点到点方式、多点式或广播式。这是一种数据报服务

　　面向连接的服务：提供了建立、使用、复位以及终止数据链路层连接的手段。这些连接是LSAP之间点到点式的连接，它还提供数据链路层的定序、流控和错误恢复，这是一处虚电路服务。

　　4、LLC子层/MAC子层界面服务规范

　　本规范说明了LLC子层对MAC子层的服务要求，以便本地LLC子层实体间对等层LLC子层实体交换LLC数据单元。

　　（1）服务原语是：MA…DATA。request　、MA…DATA。indication、MA…DATA。confirm

　　（2）LLC协议数据单元结构LLC　PDU：

　　目的服务访问点地址字段DSAP，一个字节，其中七位实际地址，一位为地址型标志，用来标识DSAP地址为单个地址或组地址。

　　源服务访问点地址字段SSAP，一个字节，其中七位实际地址，一位为命令/响应标志位用来识别LLC　PDU是命令或响应。

　　控制字段、信息字段。

　　5、LLC协议的型和类

　　LLC为服务访问点间的数据通信定义了两种操作：Ⅰ型操作，LLC间交换PDU不需要建立数据链路连接，这些PDU不被确认，也没有流量控制和差错恢复。

　　Ⅱ型操作，两个LLC间交换带信息的PDU之间，必须先建立数据链路连接，正常的通信包括，从源LLC到目的LLC发送带有信息的PDU，它由相反方向上的PDU所确认。

　　LLC的类型：第1类型，LLC只支持Ⅰ型操作；第2类型，LLC既支持Ⅰ型操作，也支持Ⅱ型操作。

　　6、LLC协议的元素

　　控制字段的三种格式：带编号的信息帧传输、带编号的监视帧传输、无编号控制传输、无编号信息传输。

　　带编号的信息帧传输和带编号的监视帧传输只能用于Ⅱ型操作。

　　无编号控制传输和无编号信息传输可用于Ⅰ型或Ⅱ型操作，但不能同时用。

　　信息帧用来发送数据，监视帧用来作回答响应和流控。

　　七、CSMA/CD介质访问控制协议

　　1、MAC服务规范三种原语

　　MA…DATA。request　、MA…DATA。indication、MA…DATA。confirm

　　2、介质访问控制的帧结构

　　CSMA/CD的MAC帧由8个字段组成：前导码；帧起始定界符SFD；帧的源和目的地址DA、SA；表示信息字段长度的字段；逻辑连接控制帧LLC；填充的字段PAD；帧检验序列字段FCS。

　　前导码：包含7个字节，每个字节为10101010，它用于使PLS电路和收到的帧定时达到稳态同步。

　　帧起始定界符：字段是10101011序列，它紧跟在前导码后，表示一幅帧的开始。帧检验序列：发送和接收算法两者都使用循环冗余检验（CRC）来产生FCS字段的CRC值。

　　3、介质访问控制方法

　　IEEE802。3标准提供了介质访问控制子层的功能说明，有两个主要的功能：数据封装（发送和接收），完成成帧（帧定界、帧同步）、编址（源和目的地址处理）、差错检测（物理介质传输差错的检测）；介质访问管理，完成介质分配避免冲突和解决争用处理冲突。

八、标记环介质访问控制协议

　　标记环局域网协议标准包括四个部分：逻辑链路控制LLC、介质访问控制MAC、物理层PHY和传输介质。

　　1、IEEE802。5规定了后面三个部分的标准。LLC和MAC等效于OSI的第二层（数据链路层），PHY相当于OSI的第一层（物理层）。LLC使用MAC子层的服务，提供网络层的服务，MAC控制介质访问，PHY负责和物理介质接口。

　　2、介质访问控制帧结构

　　标记环有两个基本格式：标记和帧。在IEEE802。5中帧的传输是从最高位开始一位一位发送，而IEEE802。3和IEEE802。4正好相反，帧的传输是从最低位开始一位一位发送的，这一点对于不同协议的局域网互连时要进行转换。

　　3、介质访问控制方法

　　（1）帧发送：对环中物理介质的访问系采用沿环传递一个标记的方法来控制。取得标记的站具有发送一帧或一系列帧的机会。

　　（2）标记发送：在完成帧发送后，该站就要查看本站地址是否在SA字段中返回，若未查看到，则该站就发送填充，否则就发送标记。标记发送后，该站仍留在发送状态，起到该站发送的所有的帧从环上移去为止。

　　（3）帧接收：若帧的类型比特表示为MAC帧，则控制比特由环上所有的站进行解释。如果帧的DA字段与站的单地址、相关组地址或广播地址匹配，则把FC、DA、SA、INFO以及FS字段拷贝入接收缓冲区中，并随后转送至适当子层。

　　（4）优先权操作：访问控制字段中的优先权比特PPP和预约比特RRR配合工作，使环中服务优先权与环上准备发送的PDU最高优先级匹配。

　　九、快速以太网

　　1、快速以太网的类型

　　快速以太网（Fast　Ethernet）是一个新的IEEE局域网标准，于1995年由原来制定的以太网标准的IEEE802。3工作组完成。快速以太网正式名为100Base…T。

　　共享介质快速以太网和传统以太网采用同样的介质访问控制协议CSMA/CD所有的介质访问控制算法不变，只是将有关的时间参量加速10倍。

　　快速以太网的三种标准：100Base…4、100Base…TX、100Base…FX

　　快速以太网的产品：

　　适配器：一边是总线结构，将数据传送至主机、中继器或HUB；另一边接到所选的介质，可以是双绞线、光纤，或者是一个介质独立接口MII，MII是用来连接外部收发器用的，其功能类似于以太网的AUI。

　　HUB：可分为共享机制的中继器和交换机制的交换器。

　　十、基于交换技术的网络

　　1、交换网结构

　　交换技术的两种主要应用形式是：折叠式主干网和高速服务器联接。

　　2、全双工以太网

　　全双工运行在交换器之间，以及交换器和服务器之间，是和交换器一起工作的链路特性，它使数据流在链路中同时两个方向流动，不是所有收发器都支持它的全双工功能。

　　在下列情况下全双工最有用：

　　（1）在服务器和交换器之间。这是目前全双工应用最普遍的配置。

　　（2）在两个交换器之间。

　　（3）在远离的两个交换器之间。

　　3、多媒体

　　多媒体的应用基于MPEG、JPEG、H。261等视频压缩算法。

　　缺点：是由网络缓存产生的延迟，一方面为了平滑抖动数据要插入足够的缓存，另一方面缓存又不能太大，以至引起无法接受的视频延迟。

　　对视频应用的低延迟需求有四种解决方案：（1）采用10Mbps交换器（2）采用100Mbps中继器（3）用100Mbps的交换器（4）采用流控技术

　　4、千兆位以太网

　　千兆位以太网也有铜线及光缆两种标准。

　　铜线标准1000Base…CX，最大传输距离，25英尺，并需用150欧姆的屏蔽双绞线STP，

　　光缆标准1000Base…SX，850nm的短波长，300m传输距离。

　　1000Base…LX，1300nm的波长，550m传输距离。

十一、ATM局域网

　　十二、无线局域网

　　1、IEEE802。11体系结构

　　无线LAN最小构成模块是基本服务集BSS，它由一些运行相同MAC协议和争用同一共享介质的站点组成。一个扩展服务集ESS由两个或更多的通过分布系统互连的BSS组成。

　　2、基于移动性，无线LAN定义了三种站点：

　　（1）不迁移，这种站点的位置是固定的或者只是在某一个BSS的通信站点的通信范围内移动。

　　（2）BSS迁移，站点从某个ESS的BSS迁移到同一个ESS的另一个BSS。如果进行数据传输，就需要具备寻址功能以便识别站点的新位置。

　　（3）ESS迁移，站点从某个ESS的BSS迁移到另一个ESS的BSS。服受到破坏。

　　3、物理介质规范

　　（1）红外线：数据率为1Mbps或2Mbps，波长在850nm和950nm之间。

　　（2）直接序列扩展频谱：运行在2。4GHzISM频带。最多有7个通道，每个通道的数据率为1Mbps或2Mbps。

　　（3）频率跳动扩展频谱：运行在2。4GHzISM频带，在研究之中。

　　4、介质访问控制

　　IEEE802。11形成的一个MAC算法称为DFWMAC分布式基础无线MAC，它提供分布式访问控制机制，处于其上的是一个任选的中央访问控制协议。

　　（1）在MAC层的靠下面是的分布式协调功能子层DCF，采用争用算法，为所有通信提供访问控制，一般异步通信采用DCF。

　　（2）在MAC层的靠上面是点协调功能PCF，采用中央MAC算法，提供无争用服务。

　　5、分布协议功能

　　DCF子层采用简单的CSMA算法。DCF没有冲突检测功能，为了保证算法的顺利和公平，采用了一系列的延迟，相当于一种优先权机制。首先考虑称为帧间空隙IFS的简单延迟。

　　十三、城域网

　　城域网是在5Km…100Km的地理覆盖范围内，以高的传输速率充分支持数据、声音和图像综合业务传输的一种通信结构网络。它以光纤为主要传输介质，其传输率为100Mbps或更高。IEEE802。6分布式队列双总线DQDB为城域网的标准。

第4章　广域网技术

　　主要内容：1、公共交换电话网　PSTN

　　2、综合业务数字网　ISDN

　　3、分组交换网　X。25

　　4、帧中继网　FR

　　5、异步转移模式网　ATM

　　6、数字数据网　DDN

　　7、移动通信及卫星通信网GSM

　　8、线缆调制解调器Cable　Modem

　　9、数字用户线XDSL

　　一、电话网

　　公用交换电话网PSTN是向公众提供电话通信服务的一种通信网。电话通信网主要提供电话通信服务，同时还可提供非话音的数据通信服务。

　　1、计算机交换分机CBX

　　采用数字电话：可以建立综合声音/数据工作站

　　分布式结构：具有分布智能的多级或网关结构的多路形状的可靠性提高。

　　非阻塞结构：所有电话和设备都有专门的指定端口。

　　CBX的结构：核心是某种数字开关网络。开关负责对数字信号流进行操作和交换，数字开关网络由某些空分和时分交换级组成。接到形状的是一级接口单元，通过接口单元访问外界或外界可访问接口单元。通常接口单元完成同步时分多路复用功能，以适应多个输入线。另一方面，为了达到全双工操作，单元要用两条线与开关相连。

　　二、点到点通信

　　1、点到点的通信主要适用于两种情况：（1）是成千上万组织有各种局域网，每个局域网含有多众多主机和一些联网设备以及连接至外部的路由器，通过点到点的租线和远地路由器相连；（2）是成千上万用户在家里使用调制解调器和拨号电话线连接到internet，这是点到点连接的最主要应用。

　　2、串行IP协议（SLIP）

　　SLIP是1984年制定的，协议文本描述为RFC1055。

　　工作过程：当工作站发送IP分组时，在帧的末尾带一个专门的标志字节（OXCO），如果在IP分组中含有同样的标志字节，则加两个填充字节（OXDB、OXDC）于后，如果IP分组中含有OXDB，则加同样的填充字节。

　　存在的问题：（1）这种协议无任何检错和纠错功能；（2）只支持IP分组；（3）每一方需要知道另一方面的IP地址，且在设置是不能动态赋给IP地址；（4）不提供任何的身份验证；（5）未被接受为internet标准。

　　3、点对点协议（PPP）

　　PPP由internet　IETF成立了一个组来制定的数据链路，描述于RFC1661。

　　主要功能：成帧的方法可清楚地区分帧的结束和下一帧起始，帧格式还处理差错检测；链路控制协议LCP用于启动线路、测试、任选功能的协商以及关闭连接；网络层任选功能的协商方法独立于使用的网络层协议，因此可适用于不同的网络控制协议NCP。

　　工作过程：（1）PC通过调制解调器呼叫ISP路由器，然后路由器一边的调制解调器响应电话呼叫，建立一个物理连接。（2）接着PC对路由器发送一系列的LCP分组，用这些分组以及其响应来选择所用的PPP参数。（3）当双方协商一致后，PC发送一系列的NCP分组以配置网络层（NCP的功能就是动态分配IP地址）PC就成为一个internet主机，可以发送和接收IP分组。（4）当PC用户完成发送、接收功能后不需要再联网时NCP用来断开网络层连接，并且释放IP地址，然后LCP断开链路层连接。（5）最后PC通知调制解调器断开电话，释放物理层连接。

三、综合业务数字网ISDN

　　综合业务数字网ISDN是由国际电报电话咨询委员会comITT和各国标准化组织开发的一组标准，这些标准将决定用户设备到全局网络的联接，使之能方便地用数字形式处理声音、数据和图像通信。ISDN提供了各种服务访问，提供开放的标准接口，提供端到端的数字连接，用户通过公共通道、端到端的信令实现灵活的智能控制。

　　1、ISDN的系统结构

　　NT1：网络终端设备，不仅起到了接插板的作用，它还包括网络管理、测试、维护和性能监视等。是一个物理层设备。

　　NT2：是计算机的交换分机CBX，NT1和NT2连接，并对各种得以和、终端以及其他设备提供真正的接口。

　　comITT为ISDN定义了四个参考点：R、S、T、U。U参考点连接ISDN交换系统和NT1，目前采用两线的铜的双绞线；T参考点是NT1上提供给用户的连接器；S参考点是ISDN和CBX和ISDN终端的接口；R参考点是连接终端适配器和非ISDN终端；R参考点使用很多不同的接口。

　　2、ISDN的功能：线路交换、分组交换、公共通道信令、网络操作和管理数据库以及信息处理和存储功能。

　　（1）线路交换支持实时通信和大量信息传输，速率为64Kbps，ISDN环境中，线路交换连接由公共通道信令技术控制。

　　（2）分组交换支持像交互数据应用那样的猝发通信特性，速率为64Kbps。

　　（3）公共通信令用于建立、管理和释放线路交换连接，comITT公共通信令系统comSSNO。7用来交换信令。

　　3、ISDN定义交换设备和用户设备之间的两种数字位通道接口

　　基本速率接口BRI：2B＋D，两个传输声音和数据的64　Kbps的B通道和一个传输控制信号和数据16　Kbps分组交换数据通道D通道。144Kbps

　　一次群速率接口PRI：23B＋D或者30B＋D，在北美日本，欧洲国家使用

　　ISDN公用了公共通信信令技术，以实现用户网络访问和信息交换。允许使用公共通道信令通路来控制多个线路交换连接。

　　4、ISDN协议参考模型

　　ISDN参考模型与ISO/OSI参考区别在于多通道访问接口结构以及公共通道信令，它包括了多种通信模式和能力：在公共通道信令控制下的线路交换连接，在B通道和D通道上的分组交换通信，用户和网络设备之间的信令、用户之间的端到端的信令，在公共信令控制下同时实现多种模式的通信。

　　用于线路交换的ISDN网络结构笔协议，它包括B通道和D通道。B通道透明地传送用户信息，用户可用任何协议实现端到端通信；D通道在用户和网络间交换控制信息，用于呼叫建立、拆除和访问网络设备。D通道上用户与ISDN间的接口由三层组成：物理层、数据链路层LAP…D、comSSNO。7。

　　用于低速分组交换的ISDN网络结构和及协议。它使用D通道，本地用户接口只需要执行物理层功能，作用如同x。25的DCE。

　　四、分组交换网

　　1、分组交换网工作原理

　　公共分组交换网PSDN已经成为广域网中的重要传输系统。分组交换是一种在距离相隔较远的工作站点之间进行大容量数据传输的有效方法，它结合线路交换和报文交换的优点，将信息分成较小的分组进行存储、转发，动态分配线路的带宽。

　　优点：出错少、线路利用率高。工作方式：数据报，虚电路。

　　主要特性：由于建立和拆除虚电路的呼叫控制分组和数据分组在同一通道和同一虚电路上传输，其结果是占用了通道频带；虚电路的复用发生在第三层；第二层和第三层都需要流控和差错控制机制。

　　2、公共数据网（comITT　X。25网）

　　X。25实际上包括相关的一组协议：X。3、X。28、X。29、X。75协议等。

　　X。25描述了将一个分组终端连接到一个分组网络上所需要做的工作。通过虚电路它能负责维护一个通过单一物理连接的多用户会话，每个用户会话被分配一个逻辑信道。提供了高优先级类型和正常优先级类型。

　　X。25网络与计算机之间的接口一般是通过专用设备或网关、路由器来解决的。

　　X。3描述了一个X。25　PAD的功能和控制参数；X。28定义了一台终端与X。25　PAD之间的交互作用，为每个用户提供了一个常规的X。25网络连接；X。29定义了一台主机和其相连的PAD之间的交互作用。

　　X。25互连方案：（1）采用路由器和网关同时联接x。25和本地局域网，这种方案适合规模较大、多种协议共存的网络；（2）采用一台微机作为路由器，安装相应的x。25网卡和路由软件，使用于中小规模且协议比较小的网络；（3）使用PAD机，这种方案只适合x。25协议的环境，与远程其他协议的网络互连受到限制。

　　3、X。25分层协议

　　X。25分层：物理层、数据链路层、分组层，这三层对应于OSI模型的最底下三层。

　　（1）物理层：涉及站点与把这个站边到分组交换网的链路之间的新产品。其标准X。21。

　　（2）链路层：所用的标准LAP…B，是HDLC的一个子集。

　　（3）分组层：提供外部虚电路服务。

　　三层之间的关系：用户数据被送到X。25第三层，在第三层加上含有控制信息的报头，从而组成了一个分组。控制信息用于协议的操作。整个X。25分组然后送到LAP…B实体，LAP…B在此分组的前后各加上控制信息组成一个LAP…B帧，在帧中加入控制信息也是为了协议的操作。

　　4、虚电路服务

　　X。25的分组层提供虚电路服务，数据以分组形式通过外部虚电路传输。虚电路有两类型：呼叫虚电路，是通过呼叫建立和呼叫清除等过程动态地建立起来的虚电路；永久虚电路则是固定的虚电路。

　　虚电路实现的过程：

　　5、X。25的分组格式