莆田学院：网络技术基础：第一章 计算机网络概论

《网络技术基础》课程讲义 莆田学院计算机教研室 2003年2月 【教材】《数据通信与计算机网络》高传善 钱松荣 毛迪林编著（面向21世纪课程教材） 高等教育出版社 2000年7月（27.10元） 引 言 一、课程特点（实用性、专业性、知识性均很强） 本课程是计算机专业中知识性和实用性最强的技术课程之一。 本课程也是计算机课程中自学难度最大的之一，尤其是对未入门者。 计算机网络技术的学习必须理论知识与实际练习并重。 理论知识——理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连（为什么要这样做） 实际练习——掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法（怎样做） 网络工程师应掌握的技术： ·网络规划与组网设计（网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择） ·网站建立与网页制作（WWW、FTP等网站建设/HTML、ASP、JSP及PHP网页制作） ·网络管理与维护（用户管理/文件系统管理/安全性） ·网络施工技术（综合布线等） ·网络数据库开发与维护（WWW数据库技术） 所有这些，都要求具有扎实的理论基础，并通过工作实践融会贯通，成为某一或几个方面的专家。 二、学习目标与学习内容 学习目标：从一个网络工程师的角度，了解现代计算机网络的基本技术理论，掌握基本结构、互联原理、组网技术、网络设备、网络管理与网站建设的基本知识，为今后深入学习网络技术和网络工程实践打基础。 学习内容： ·网络基础知识（参考：教材第1、2、3、7章） ·局域网技术（参考：教材第3、4章） ·TCP/IP网络技术（参考：教材第5、8章） ·网络互连设备与技术 （参考：教材第5、6章） ·网络系统集成（补充） ·网络安全与管理（参考：教材第10章） 学习特点： ·教材内容偏旧偏空，所以大量讲课内容在教材之外。要求：听课/笔记/预习教案/练习 ·术语（中英文）多，概念多，技术性强 （教案下载：ftp://202.101.111.195 下文件夹“网络技术基础教案/ 03年2月新教案”） 三、考核内容 笔试：基本知识/基本概念/基本协议/常用命令/常用英文术语 四、推荐参考书 入门： 1、《最新计算机网络实用教程》（台湾）杨丰瑞 杨丰任编著 中国铁道出版社 2001年7月 2、《计算机网络》陈文革 程向前编（面向21世纪课程教材）高等教育出版社 1999年6月 提高： 1、《计算机网络》（第3版）（美）Andrew S. Tanenbaum著 熊桂喜/王小虎译 清华大学出版社1998年7月 2、《TCP/IP协议族》（影印英文版）（美）Behrouz A.Forouzan/Sophia Chung Fegan著 清华大学出版社 2000年12月 第一章 计算机网络概论 【计划课时】 10课时 1.1 计算机网络概述 1.1.1 什么是计算机网络（Network） P5 1．基本要求 未连网前的计算机系统——“信息孤岛”。 计算机连网通信的基本要求： ·传输要求：必须将信息送到正确的目标设备。信息必须由且只能由指定设备（用户）接收。 ·精度要求：必须保证信息传输的准确性。在传输后被改变、出现错误的信息是不可用的信息。 ·时间要求：必须保证信息传输的时间性。迟到的信息是无用的信息。对于视频、音频之类实时（real-time）传输，还要求保证信息传输的顺序。 2、基本组成 一个用于计算机连网通信的系统一般由六个部分组成： ·信息（message）：文字、数值、图形、声音、图像等 ·发送设备：又称“主机”（host）——各种信息处理设备（计算机等） ·接收设备：同上 ·通信设备：负责主机间的通信控制和通信处理 ·传输媒介：各种电缆、光缆、无线电波等 ·通信协议：通信规则(无协议的两台设备可以连接但无法通信,如同讲不同语言的两人无法对讲)
3、参考定义 计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。 所谓“计算机网络”，通俗地讲，就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（“在协议控制下”）实现网络中资源共享和数据交换的系统。 4．网络=资源子网+通信子网 P8
资源子网——硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务 通信子网——传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作 1.1.2 网络的应用 P11 1、软、硬件资源共享（硬盘／打印机／软件包……）──成本上 2、即时（动态）数据交换（股市行情／军事／生产管理／订票系统／电子邮件……）──效率上 ∴ 网络＝桥梁 ──使世界变小 3、可靠性和安全性 1.1.3网络的分类 P27 通常可以通过两个方式来分类：传输技术和网络规模。 1．按传输技术分 ·广播式网络（broadcast network） 一条共享通信信道；信息以广播形式送到所有站点，地址符合者接收之，不符者舍弃之。 特例：多播（multicasting） ·点到点网络（point-to-point network） 信息从源主机到目标主机，通常要经过多个中间设备，且有多条路径。因此其路由算法十分重要。 一般来讲，小的、本地性的网络采用广播方式，大的、远程性的网络采用点到点方式。 2．按网络规模分 P27 ·局域网（LAN, Local Area Network） ·近距（一般10km以内，通常在一个机构或一组建筑物中） ·一般使用专门敷设的线路 ·使用本地主机资源（主机/服务器为中心）——免费用或小费用。 ·广域网（WAN, Wide Area Network） ·远程（可达数千公里，可跨地区、国家，甚至全球联网） ·一般连接两个或两个以上局域网 ·一般通过租用的专线接入公共数据通信网实现远程连接 ·以路由器为技术基础 ·WAN通信一般称为“服务”（service），因为网络提供商通常要对所提供的WAN服务收费 Internet（因特网）──最著名的广域网 ·城域网（MAN，Metropolitan Area Network） 分布范围在LAN和WAN之间(几十公里内),通常是一个城市内多数LAN的组合网。 ·介于局域网和广域网之间的网络（以下统称“区域网”） 企业内部网（Intranet） 园区网/校园网（Campus networks） 最大特点：大量使用外部资源（特别是因特网上的资源）。 ·服务基于Internet 技术：通常提供WWW、E-mail、FTP、BBS、虚拟网等服务或功能，良好安全性，可连接Internet ·组网基于LAN技术：主机/服务器为中心，交换机为主要通信设备，独立的网络资源和管理系统，专门敷设的线路（城域网一般使用DQDB即“分布式队列双总线”技术） ·本身可由若干个LAN组成或是一个大型的LAN ·高带宽 本课程中，将这些网络以下统称“区域网”，而将单个部门或单个建筑物内的网络称为“局域网”。 ·互联网络（Internet） 若干个网络连接起来构成一个更大的网络（Internet is a largest internet！）。 ·远程连接（Remote connections） 将位于网络分布范围之外的部门办公室和单个用户连接到本地网或Internet上。 ·普通客户一般通过Modem（调制解调器）和租用的公用电话线路实现远程连接 由于数字信号中的高频谐波很多,在通过电话线之类所谓“模拟信道”传输时,衰减很严重,会失去数字信号的特征,所以就要在传输前先把数字信号转换成模拟信号(“调制”)，反之，接收时要进行“解调”。 1.1.4 通信网与计算机网络 通信网由用户终端设备、交换设备和传输线路组成。交换设备间的传输线路称为“中继线”，用户终端设备与交换设备间的传输线路称为“用户线”。
常用通信网有电信网、广播电视网和计算机专用网。 典型的电信网有：公用电话网（PSTN）、分组交换网（X.25）、数字数据网（DDN）、综合业务数字网（ISDN）。从整个电信网的角度来划分，电信网可以分为三个部分：长途网（长途端局以上的部分）、中继网（长途端局和市话局及市话局之间的部分）和用户接入网（从本地电话局到用户之间的部分）。 典型的广播电视网有：无线广播电视网、卫星电视广播网、有线电视网 典型的计算机专用网：局域网、区域网、广域网 实际上今天三网都已用于构筑计算机网络。电信网和广播电视网目前主要用于广域网和区域网。 网络技术的发展趋势是“三网合一”。 几种常用通信网比较 通信网 交换设备 中继线 用户线 连接设备 通信业务  电信网 公用电话网 （PSTN） 程控交换机 SDH或PDN 双绞铜线 模拟电话机 Modem+PC 模拟电话, 中低速数据(256kbps)   综合业务数字网 （ISDN） 具有ISDN功能程控交换机 SDH或PDN 双绞铜线 ISDN数字电话 ISDN适配器+PC 数字电话, 数据综合业务(64～2048 kbps)   分组交换网 （X.25） 分组交换机 DDN或PDN 双绞铜线 分组型/非分组型终端 中低速数据 (≤64kbps)   数字数据网 （DDN） 交叉连接设备 SDH或PDN 双绞铜线 路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps)   帧中继网 （FRN） 帧中继交换机 SDH或PDN 双绞铜线 路由器+LAN 中高速数据 (64～2048 kbps)   数字移动网 （GSM，CDMA） 移动通信交换机 SDH或PDN 无线 GSM手机 CDMA手机 低速数据 (8～16 kbps)   VSAT卫星网 VSAT交换中心 空间 无线 卫星转发器 VSAT小站 中高速数据 (64～512 kbps)  广播电视网 地面无线广播电视网 电视台前端 电台前端 空间 无线 无线或有线 电视机 收音机 电视机 收音机   卫星电视广播网 电视台 上行站 空间 无线 卫星转发器 卫星电视接收站 电视机   有线电视网 有线电视前端 光纤 光纤同轴混合 电视机, Cable Modem+PC 电视机 高速数据(≤40Mbps)  计算机网 LAN LAN交换机和集线器 光纤 5类UTP双绞线 PC 高速数据 (10～1000Mbps)   MAN 交换机 FDDI DDN PDH 光纤、双绞线 路由器 中高速数据 (64kbps～10Gbps)   WAN 交换机 DDN PDH 双绞线、光纤 路由器 中高速数据 (64kbps～2.5Gbps)  资料来源：《宽带IP网络技术及其应用实例》万博通公司技术部编 海洋出版社 2000 P2 1.2 数据通信的基本概念 P47 1.2.1 信号与信道 1、信号（signal） P47 计算机内部的数据（文字/数值/图像/声音等）均要转换为通信线路上电信号或光信号才能传送。 通信信号一般可分为两类：

（a）模拟信号 (b) 数字信号 ·模拟信号（analog signal）——连续变化值（如数学中之实数） 自然界产生的物理量一般均为模拟信号。 ·数字信号（digital signal）——离散变化值（如数字中之整数） 计算机内部传输和处理的均为矩形脉冲形式的数字信号（1和0），又称为“基带信号”。 信号的特性有：振幅（变化的大小）、频率（变化的快慢）、相位（变化的时间） 振幅越大、频率越高，信号传送的距离越远。（如高音喇叭） ① 2、信道（channel） 所谓“信道”，顾名思义，就是通信信号传输的“通道”。信道与实际通信线路并不等同。一条通信线路往往包括一条发送信道和一条接收信道。信道一般也可分为两类： ·模拟信道：专用于传送模拟信号 ·数字信道：专用于传送数字信号 信道的主要技术指标： ·比特率R（数据率):每秒传输多少二进制代码位数，单位：bps或b/s。 ·信道容量C：信道能够传送的最大数据率，单位：bps或b/s 。 当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，将因严重失真而失效。 奈奎斯特（H.Nyquist）公式（用于有限带宽无噪声的理想信道): 式中： H-信道带宽（Hz) L-数字信号离散值数（电平数，物理状态数） 香农（C.Shannon）公式（用于受噪声干扰的信道，所求为上限值): 式中：H-信道带宽（Hz) S-信号的平均功率，N-噪声的平均功率 S/N-信噪比（如果信噪比X单位为db，则式中X=10lgS/N,即S/N=10x/10） ·波特率B（码元速率）：数字信号经调制后的传输速率（每秒传送的码元个数，即调制后模拟电信号每秒钟的变化次数），单位：Baud。 B=1/T （T-调制周期） 波特率B与数据率C在数值上不一定相等。 C=Blog2L 许多情况下，通常信号只取两种不同的状态（0和1），即L=2，此时C=B。 ·信道的时延：信号从信道的一端传到另一端所需的时间（电信号在电缆中的传播速度约为光速的77%） ·吞吐量：信道在单位时间内成功传输的总信息量，bps ·出错率（误码率）：计算机网络中要求低于10-6，即平均每传送1兆位，才错1位。 3、调制（Modulation） P59 通信信号在类型不匹配的信道上传输时，必须进行调制（Modulation）。 数—模 模—数 通信线路 PC Modem Modem PC a. 数字信号在模拟信道上传输时要进行数模转换，以解决失真等问题： 调制机理：信号+载波 ·幅移键控（调幅） 用载波的不同振幅分别代表1和0 ·频移键控（调频） 用两个不同频率的载波分别代表1和0 ·相移键控（调相） 用载波的相位变化代表1和0 b. 模拟信号在数字信道上传输时，要先进行脉冲编码调制PCM（Pulse Code Modulation）： ·取样：按信号最高频率fmax的两倍频率取样可精确还原（Nyquist Theorem，奈奎斯特定理） ·量化：将取样获得的脉冲信号在振幅上进行数值分级（我国标准中量化分为256个等级） ·脉码调制：将量化后的数值转换为对应的二进制编码
奈奎斯特证明：如果一个任意的信号通过带宽为H的低通滤波器，那么每秒采样2H次就能完整地重现通过这个滤波器的信号。以每秒高于2H的速度对此线路采样是无意义的，因为高频的分量已被滤波器滤掉，无法再恢复了。 模拟信号的脉码调制过程： 采样 量化 编码
 4、带宽（bandwidth） 信号所占据的频率范围称为信号的带宽。信道能传送的频率范围称为信道的带宽。 信道带宽必须大于被传送的信号的带宽，否则就会出现失真。 对模拟信号，带宽为通信信道所能提供的频率宽度（范围）； 对数字信号，带宽为通信信道每秒能传送的二进制位数（bps）。 一般认为具有8～10Mbps及以上数据传输速率的网络称为“宽带（wideband）网”。 最新发展还有所谓“广带（broadband）无线接入技术，其传输速率≥10兆位/秒） 高质量的欣赏型电影点播需要6M以上带宽。低质量的网络新闻型视频点播只需几十到几百bps。 5、编码（coding） P67 a)单极性脉冲 b)双极性脉冲 c)单极性归零脉冲  d)双极性归零脉冲 e)交替双极性归零脉冲 数字信号传输时，需要解决的问题是数字数据的数字信号表示及收发两端之间的信号同步两个方面。其中数字数据的数字信号最常用的表示方法是用不同的电压电平来表示两个二进制数字，即数字信号由矩形脉冲组成。 a) 单极性不归零码，无电压表示"0"，恒定正电压表示"1"，每个码元时间的中间点是采样时间，判决门限为半幅电平。 b) 双极性不归零码，"1"码和"0"码都有电流，"1"为正电流，"0"为负电流，正和负的幅度相等，判决门限为零电平。 c) 单极性归零码，当发"1"码时，发出正电流，但持续时间短于一个码元的时间宽度，即发出一个窄脉冲；当发"0"码时，仍然不发送电流。 d) 双极性归零码，其中"1"码发正的窄脉冲，"0"码发负的窄脉冲，两个码元的时间间隔可以大于每一个窄脉冲的宽度，取样时间是对准脉冲的中心。 归零码和不归零码、单极性码和双极性码的特点： 不归零码在传输中难以确定一位的结束和另一位的开始，需要用某种方法使发送器和接收器之间进行定时或同步；归零码的脉冲较窄，根据脉冲宽度与传输频带宽度成反比的关系，因而归零码在信道上占用的频带较宽。 单极性码会积累直流分量，这样就不能使变压器在数据通信设备和所处环境之间提供良好绝缘的交流耦合，直流分量还会损坏连接点的表面电镀层；双极性码的直流分量大大减少，这对数据传输是很有利的。 计算机内部的数字数据不宜直接送到信道上作信号传输，一般需要先进行编码转换，以保证数据传输的正确性（同步等）。常用编码方式有： ·不归零（NRZ，non-return to zero）编码 两个不为零的电压表示1和0（零电平表示无信号） 缺点：接收方无法判断每个比特起始位置 ·曼彻斯特（Manchester）编码 比特1先高后低，比特0先低后高 曼彻斯特编码的一个缺点是需要双倍的带宽。也就是说，信号跳变的频率是N R Z编码的两倍。 ·微分曼彻斯特（Differential Manchester）编码 和曼彻斯特编码一样，在每个比特时间间隔的中间，信号都会发生跳变。 区别在于每个时间间隔的开始处。0 将使信号在时间间隔的开始处发生跳变。而1 将使信号保持它在前一个时间间隔尾部的取值。因此，根据信号初始值的不同，0 将使信号从高电平跳到低电平，或从低电平跳到高电平。接收端通过检查每个时间间隔开始处信号有无跳变来区分0 和1 。 缺点：每个比特两次跳变，10Mbps→20M波特，编码效率只有50%（常用于LAN中） ·4B/5B编码 以4个比特为一组进行编码，编码位数为5个。（从25=32个可能的编码中取出24=16个来表示0～F，使每组编码中0的个数不超过3个，1的个数不少于2个）。 编码效率达80%（100Mbps→125M波特）。 4B/5B用于百兆位以太网，8B/10B用于千兆位以太网。 1.2.2 数据通信系统模型 P46 【数据通信】数字计算机或其他数字终端装置之间的通信。 教材P47强调其信源和信宿产生和接收的都是数字信号。
数据通信系统模型 数据通信系统的组成： 信源：产生要传输的电信号（这个信号称为基带信号）。 发送设备（编码器+变换器）：将信源产生的信号变换为适合于信道传输的信号。最常见的变换方式是正弦调制。经正弦调制后的信号称为频带信号。 信道：信号传输媒介的总称。信道有两种类型：有线信道（双绞线、光纤等）；无线信道（微波、红外等）。 接收设备（反变换器+译码器）：将接收到的信号进行反变换，从存在干扰的信号中正确无误地恢复出原基带信号。 信宿：信息传送的终点。 DTE（Data Terminal Equipment，数据终端设备） 如连网的微机（信源或信宿） DCE（Data Circuit-terminal Equipment，数据电路端接设备） 如MODEM
数据通信系统的基本构成 1.2.3 基带传输 所谓“基带传输”，是指信道上传输的是没有经过调制的数字信号。数据通信中，编码器输出的信号都是数字基带信号。 使用数字信号传输数据时，数字信号几乎要占用了传输电缆所允许的整个频段（０至最高允许频率），所以同一时间同一电缆中只能传送一种信号（基带信号均为数字脉冲信号，不经调制直接输送）。 基带传输需要解决两个问题： ·基带数字信号的编码 ·收发两端之间的同步问题 基带传输常用编码方法：曼彻斯特编码/差分曼彻斯特编码，后者技术复杂，但抗干扰性强 基带传输在局域网上用得较多,信号频率高,传输速度也大大快于频带传输(通常10～50Mbps)。 传输电缆：５０Ω同轴电缆或双绞线等　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　②　　 1.2.4 频带传输 基带传输必须使用有线信道,且传输距离有限。为了进行远距离传输，需要借助调频振荡信号（载波）来运载。利用调制来传输数字信号的方式称为“频带传输”（使用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频谱）。其传输信号可通过“多路复用技术”在同一电缆中形成多个传输频道，所以同一时间同一电缆可由不同频道分别传送数据、声音、图形、图像等不同信号，又称“宽带传输”。 频带传输的优点是可在同一线路或信道上同时传送几路数据,使信道利用率提高。 传输电缆：７５Ω同轴电缆、光缆等 1.2.5 数据同步方式 比特的传送和接收是通过收发双方的定时时钟来控制的。发送端利用它的时钟来决定每个数据位的起始和结束。在接收端，时钟被用来确定对信号进行采样取值的位置和间隔时间。一般情况下，使两个独立的时钟精确同步是不太可能的，它们都产生自己的漂移，引起两个连接采样之间的间隔发生变化。由于接收时钟和发送时钟的差异，接收端可能对代表1位的信号采样两次，从而多产生1位，也可能跳过1位。如图所示，发送端发出的位串0010，因为时钟漂移，结果被接收端错误地认为是00110或010。 解决上述同步问题有两种方法：1、异步传输法，即发送端和接收端独立地运行时钟，但定期进行同步。2、同步传输法，即接收端时钟完全由发送端时钟控制，即收发双方时钟严格同步。 a、异步传输 异步传输是基于这样的事实：在一定的比特数目内，时钟漂移的程度是有限的。它让接收端的时钟在某一时间点上跟一个发送端的时钟信号同步，并开始自己的独立走时，在误差积累到采样发生错误之前，可以保证正确接收到若干位。 在异步传输中，数字以字符为单元发送。每个字符的长度一般为5～8位。在每个字符前设置1位起始位，在每个字符后设置1～2位停止位。同步仅在每个字符接收期间维持，接收端在每个新字符的开头都将开始重新进行同步（时钟校准）。 异步传输中，任何两个字符之间的时间间隔可以是随机的、不同步的（故称“异步”）。异步方式实现简单，设备低廉，但传输效率低（每个字符须加2～3位作起止位），适用于低速（每秒10～1500个字符）的终端或电传打印设备，以及使用MODEN传送数字数据的拨号电话线路。 b、同步传输 使接收端接收的每一位数据信息都与发送端准确保持同步，所以每次发送的数据块长度可以很大。实现的方法有： ①自同步法 在传输的信号中嵌入时钟信息，使接收端能从接收的信号波形中提取时钟信息（如采用曼彻斯特/差分曼彻斯特编码，每一位中间的波形跳变即为时钟信息） ②外同步法 在发送端和接收端之间提供单独的时钟线路，或发送端在发送数据前先发一串同步时钟脉冲（同步字符串），接收端按这个时钟频率调整采样频率。 1.2.6 通信方式 按数据传输方向分： 【单工simplex】数据只能单向传送（如看电视，无法将信息反传给电视台），主要用于数据采集系统 【半双工half-duplex】数据可以双向传送但无法同时传送(如对讲机),一般用于计算机网络非主干线路 【全双工full-duplex】数据可以同时双向传送(如打电话双方可以同时对讲)，主要用于计算机间通信 按数据传输顺序分： 【串行通信】串行数据传输时，数据是一位一位地在通信线上传输的，先由计算机内的发送设备，将几位并行数据经并--串转换硬件转换成串行方式，再逐位经传输线到达接收站的设备中，并在接收端将数据从串行方式重新转换成并行方式。串行方式适用于远程通信，其速度要比并行传输慢得多，但传输线路费用低，且可利用现在的公用电话系统进行计算机连网通信。 【并行通信】并行通信传输中有多个数据位同时在两个设备之间传输。并行方式适用于近距离通信，优点是传输速度快，处理简单。 并行通信 串行通信 1.2.7 多路复用技术(multiplexing) P64 就是将多个不同来源的信号复用在一条物理信道上同时传送。 SDM（空分复用技术）各子信道是一独立的物理链路（如一条电缆中包含成百对线路）。 FDM（频分多路复用技术）好比将本来一条公路的运输，变成又在公路上空分不同空域高度同时进行多层陆空运输（适用于模拟信号传输）——电台广播。 TDM（时分多路复用技术）好比将本来只专门为一个人提供服务变成分时为众人提供服务，之所以能够“复用”，是因为数据在接收后处理的过程往往远大于数据传输的过程——甚至接收后只是存储起来（适用于数字信号传输）。 WDM（波分复用技术） 在一根光纤传输两个光波（通过波长为1310nm和1550nm），主要用于接入网，很少用于长距离传输。 DWDM（密集波分复用技术）——即能将几种不同波长的光信号组合起来（合波）通过光纤进行传输，又能将光纤中组合传输的光信号分开（分波）送入几个不同通信设备的一种光学技术。目前16波和32波DWDM技术已完全成熟并得到广泛应用，48波和96波也开始商用化，200波系统实例室研究也见诸报道。有人称，DWDM技术已成为通信网络带宽高速增长的最佳解决方案，今后无论是广域网、城域网还是接入网，都将以DWDM为传输平台，基于DWDM的光传送网将构成整个通信网的基础物理层，因此，光纤技术的发展与DWDM技术的应用与发展密切相关。国内10G DWDM宽带光网已进入商业化阶段。 频分多路复用技术 时分多路复用技术 1.3 差错控制技术 1.3.1传输差错的产生 【传输差错】传输过程中发送端发送的与接收端收到的二进制数位不一致（发“1”收“0”，或发“0”收“1”）。 传输差错的类型： 一位差错：数据单元中仅某一位差错 多位差错：数据单元中两位或两位以上差错 突发差错：数据单元中连续两位或两位以上差错 传输差错产生的原因： ·信道本身的随机热噪声 随机错误（某位错），可通过提高信道的信噪比等方法来抑制 ·外界原因引起的冲击噪声 突发错误（一连串码元均出错），难以避免 【突发长度】从突发错误发生的第一个码元到有错的最后一个码元间所有码元的个数 1.3.2误码率 发生差错的码元数 Pe = ———————————— 接收的总码元数 在计算机网络中，误码率一般要求低于10-6。 1.3.3差错控制编码 最简单的差错控制方法是将每一个数据发送两遍。接收方将这两遍数据进行比较，如有任何不同，即可认定出错了。但这样做将使传输速率大大下降，因为不仅数据本身传输时间要加倍，而且逐位比较也要花费大量时间。 差错控制最常用的技术是在每个数据单元中加入一些称为“冗余码”的附加数位（差错控制编码）。这种技术之所以被称为“冗余校验技术”，因为一旦传输被确认无误，那些附加的冗余数位便被自动丢弃了。 信息位+冗余位=发送的码字 （生活中，输入密码或告诉对方电话号码两遍，第二遍给出的即为“冗余位”） 信息位——要发送的数据 冗余位——差错控制编码 差错控制编码分为： ·检错码（用于自动发现传输差错的编码） ·纠错码（不仅能自动发现而且能自动纠正传输差错的编码） 编码效率： k k R= ——— = ——— k+r n 式中 k-码字中信息位数 r-码字中冗余位数 n-码字总位数 差错控制的两大目标：尽量降低误码率，尽量提高编码效率 1.3.4差错控制方式 ·自动请求重发ARQ（automatic request for repeat）——自动发现差错并要求对方重发 ·前向纠错FEC（Forward Error Correction）——自动发现并纠正错误 ARQ只需检错码，编码效率高，设备简单，但要求双向信道，发送方要有数据缓冲区。 FEC要求纠错码，编码效率低，设备复杂，但实时性好，只需单向信道。 1.3.5 常用检错码 ①奇偶校验码（parity check） ·垂直奇偶校验 编码和校验实现简单 （图3.1） 最常用而且最经济的检错技术。 偶校验（even-parity check） 奇校验（odd-parity check）

  垂直奇偶校验可以检测出所有的1位差错，但只能检测差错数为奇数的多位差错或突发差错。差错漏检率≈1/2。 例：原始数据000111011，采用偶校验。则发送端通过传输线路发出的码字为1000111011 若接收端接收到的是 1111111011 或0110111011 或 1100010011，将均被拒收。 但若接收端接收到的是1110111011或1100011011或1000011010，仍会通过验收（漏检）。 编码效率（设发送的信息块中有p个二进制位，发送时另加一个奇校验位或偶校验位） p R= ——— p+1 ·水平奇偶校验 差错漏检率＜1/2 编码和校验实现复杂 （图3.2） ·水平垂直奇偶校验（图3.3） 误码率可减少到原误码率1/100～1/10000，但如某个信息段中出现偶数个差错，而另一个信息段的对应位置处也正好都出现差错，这种差错无法检测出来。 编码效率（设发送的信息块中有q个信息段，每个信息段中有p个二进制位）： pq R= —————— (p+1)(q+1) ②循环冗余码（CRC, cyclic redundancy code） 漏检率低于奇偶校验码，在计算机网络和数据通信中应用最广泛。 一种最有效的冗余校验技术。与基于加法的奇偶校验不同，CRC基于二进制除法。在CRC中，不是把二进制数位相加来获得一个所需的奇偶数位，而是在数据单元（比如一个字节）的后面附加一个称为“循环冗余码”或“CRC余数”的冗余数位串，使该数据单元可被另一个预先给定的二进制数完全除尽。接收端将所接收的数据单元用同样的二进制数相除，如果无余数，则可认为所接收的数据单元正确无误，如果有余数，则认定该数据单元已有差错， CRC所用的冗余位串是通过将数据单元除以预先给定的除数获得。余数即为“循环冗余码”。一个有效的“循环冗余码”应具有两种品质：必须正好比给定的除数少一位，附加到数据串后必须使新形成的位串能被该除数完全除尽。 CRC差错校验的理论和实现都很容易理解。唯一复杂的是如何获得“循环冗余码”。为了了解其过程，让我们由简入繁进行介绍。下图给出了三个基本步骤的大致路线。 ③ 首先，将n位0附加到数据单元的后面。n比预定的除数（n+1位)少一位。 其次，使用二进制除法将这个新加长的数据单元除以预定的除数。由此产生的余数即为所谓“循环冗余码”。 最后，用上一步中获得的n位“循环冗余码”替换数据单元中附加的n位0。如果余数小于n位，可将其高位不足部分设为0。如果除后余数为0——即原来的数据单元本身可被除数除尽——则“循环冗余码”为n位0。 接收端先收到数据单元，然后又收到“循环冗余码”。接收端将由这两个部分组成的整个位串作为一个整体用相同的除数相除，以求出CRC余数。 如果传送来的位串没有差错，CRC校验的结果是余数为0，该数据单元被接收。如果传输过程上位串被改变了，余数为非0，该数据单元被拒收。 除了信息块在传送中产生的变化（差错）正好与除数值一模一样的情况，CRC将检测出所有可能的错误。即使使用上述四位除数，发生漏检的概率也是很低的。常用的CRC除数（使用13位、17位和33位），可将漏检的概率下降到接近为0。 “循环冗余码”的产生 “循环冗余码”的产生使用所谓“模2”除法。右图为其过程示意。第一步，从被除数的高4位中减去4位的除数。从被除数相应的数位上减去除数的每一位而不影响高一位。本例中，除数是1101，从被除数的高4位（1001）中减去，得到100（余数中左边的0省略）。然后被除数中下一位被加入，使余数的位数等于被除数的位数。下一步，1000-1101，得101，以此类推。 （按位作异或运算） 多项式 产生“循环冗余码”的除数通常不是用0和1二进制位串表示，而是用一个代数多项式（“生成多项式”）表示。使用生成多项式的原因有两个：简短，且可从数学角度验证有关概念。（进行多项式除法时，只要对其相应系数相除即可） 多项式示例 x7+x5+x2+x+1 （8位除数：10100111） 教材中：K(x)-信息多项式 G(x)-除数多项式 R(x)-余数多项式 Q(x)-商多项式 xrK(x)-被除数多项式 T(x)= xrK(x)+R(x) –信道上发送的码字多项式 E(x)-接收端收到的T(x)除以G(x)后不为零（说明有差错）时的余数多项式 常用的“循环冗余码”生成多项式已有三个国际标准： CRC-12 = x12+x11+x3+ x2+x+1 （13位除数：1100000001111） CRC-16= x16+x15+x2+1 （17位除数：11000000000000101） CRC-ITU= x16+x12+x5+1 （17位除数：10001000000100001） 注：CCITT是ITU（国际电信联盟）电信标准化委员会ITU-T的前身 另外还有（在若干网络协议中被规定为选件）： CRC-32=x32+x26+x23+ x22+ x16+ x12+ x11+ x10+ x8+ x7+ x5+ x4+ x2+x+1 （32位除数：100000100110000010001110110110111） 1.3.6常用纠错码——海明码（Hamming Code） 理论上，自动纠正每一个二进制代码的传输差错是可以做到的。但纠错码比检错码复杂得多，而且需要更多的冗余位。用于多位或突发差错纠错的位数太大的，以致大部分情况下，将使编码效率低到不可接受的程度。为此，大部分纠错码只限于处理1位、2位或3位差错。 1位差错的纠错 奇偶校验可以检测出1位差错的情况，方法是加上一个冗余的奇校验位或偶校验位。纠错则需确定其中哪位有差错。如果要确定一个ASCII字符（7位）中的某位差错，此时需要区别8种情况：没差错，第1位错，第2位错，…，第7位错。于是，需要3个冗余位来表示8种不同的状态（000-111）。实际上，3位冗余是不够的。因为，冗余位本身也可能出现差错！ 如何计算数据位为m时纠错所需的冗余位数r呢？此时数据传输的位数总和是m+r，且要求 r必须能够至少表示m+r+1种状态。其中，一种状态表示无差错，m+r种状态分别表示m+r位出现差错。 由于r 位二进制数可以表示2 r种不同的状态。所以，要求2 r大于或等于m+r+1。 2 r ≥ m+r+1 由此可计算出所需的r值。 如，如果m=7（ASCII代码），则能满足上式的最小r值是4。因为： 24≥ 7+4+1 下表为部分m值与r值对照表： 数据位数（m） 冗余位数（r） 总位数（m+r）  1 2 3 4 5 6 7 2 3 3 3 4 4 4 3 5 6 7 9 10 11   海明码 至此，我们了解如何计算1位差错纠错时所需的冗余位数。但是，如何利用这些冗余位来确定具体的差错呢？1950年，R.W.Hamming提出了一种实用的解决方法。 1、冗余位的定位 海明码可用于任何长度的数据块，并利用了上面讨论的数据位数和冗余位数的关系。例如，一个7位ASCII码要求4个冗余位，它们可以附加在数据位的后面，亦可散布在数据位之中。下图中，各冗余位处于第1、2、4、8位（2的n次方处），分别用r1，r2，r3，r4表示。 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?  r-冗余位 在海明码中，每一个r位都是一组数据位的奇偶校验码；r2是另一组数据位的奇偶校验码，以此类推。用于计算7数据位4个r值（奇偶校验码）的方案是： r1 1，3，5，7，9，11位 r2 2，3，6，7，10，11位 r3 4，5，6，7位 r4 8，9，10，11位 每一个数据位都可能包括在多个奇偶校验码计算中。例如，上例中每个数据位至少包括在两组计算中，而各r位均只被包括一次。 为了搞清楚这种技术后面的窍门，不妨看看每一数位的位置号（用二进制表示）。r1位使用的是所有位置号右侧为1开头的数位。r2使用的是所有位置号第2位为1的数位，以此类推。（右图） r值的计算（设各r位要求偶校验） 差错检测与纠错 假设上述数据发送后，接收端收到的是 10010100101（第7位差错）。 此时接收端取出接收结果，并使用与发送端相同的方法计算出一组新的奇偶校验码。然后将这些奇偶校验码按r的顺序（r8,r4,r2,r1）组成一个二进制数。本例中，组成的二进制数是0111（十进制数7），这就是准确的差错位置。 一旦找出差错位，接收端即可将该位的值反转，以纠正差错。 2、多位差错的纠错 多位差错纠错的原理与1位差错纠错原理一样。但是纠错所需的冗余位数和分析难度均大大超过1位纠错。故教材上说“海明码只能纠正一位错”（P86）。 1.4 交换技术 最简单数据通信：两站点直接用线路连接。 一般通信网络，则根据网络结构的不同可以分为交换通信网络和广播通信网络。 广播通信网络中的通信方式是广播式，所有网络节点共享通信媒介，不需要中间节点的介入。LAN一般为广播通信网络。 交换通信网络是由若干个网络节点按照某一拓扑结构相互连接而成的。数据的传送从源节点开始，需经过若干中间节点转发（交换），才能最终到达目的节点。限于经济性或连接的非永久性，WAN一般为交换通信网络。 一般来说，对数据交换有下面五个基本要求： 要满足多种多样的用户对各种不同速率的数据通信的需求； 在交换的连接过程中的速度要快； 高的传输准确性； 适应用户的实时性要求，网络时延要小； 能满足用户各种数据通信业务的需要。 常用数据交换技术有： 1．电路交换(circuit switching) 【名词】站 节点（结点） 通信时需在两站间通过交换结点（交换机）先建立一条独享的通信“线路”，即所谓“通信通道”。最普通的线路交换例子是电话系统。 通信过程——三次握手（handshake）： ·建立连接（hello） 源端向网络系统发送一个带目标端地址的请求联接信号，中间结点按一定路由算法分配一条可能达到目标的信道，在这个请求呼叫的联接过程中，各中间结点“记住”了联接中的输入输出对应关系，相当于在源端和目标端间临时分配了一条直达通路，直至取消（例：打电话前先摘机拨号） ·数据传送 数字或模拟数据 一般为全双工（即可同时在两个方向传输数据）（ACK，确认） ·取消连接（bye） 特点：①通信通道利用率很低（连接期间专用该通道，空闲照样付费） 数据通信时真正占用线路的时间一般不超过10%甚至只有1%（语音通信最高可达80%）。 　　　②实时性好（连接期间无延迟） ③带宽固定（不适合猝发性大通信流量），整个线路要求单一速率，无差错控制功能 ④只能一对一通信 ⑤交换设备简单（纯硬件），收发速度快 2.报文交换（message switching） 采用存储转发（store-and-forward）技术实现数据传输，即A站发出的数据被整个地作为一个“报文”，而且传送在每个中间节点处都要先存储一下再转发给下一节点。（注意对报文大小没有限制）它是由传统的邮递通讯方式发展起来的一种交换方式，这种方式直接以一次传送的信息包（报文）为单位组织通信，如一封信、一个文件或一个电子邮件等，信息包的长度不定，自带目标用户地址。它没有连接和取消连接的过程，每个信息包在传输过程中只是一段一段地占用信道，而不是占用整个链路。 特点： ①通道可复用（连接期间无需独占通道，多个报文可分时共享同一通道） ②带宽可调变（对猝发性通信流量十分适合） ③实时性差（存储转发过程引起通信延迟），不适用于语音和视频之类实时或交互式的通信要求 ④可实现一对多通信 ⑤交换设备（节点）为具有大容量存储器的电脑设备 3.（报文）分组交换（packet switching）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　④ 类似于报文交换技术，但所传输的数据被分割成一个个不等长的“分组”（packet，包）进行传送。由于每个分组数据包很小（一般为几千个二进制位），传送设备只需将它们保存在主存中再转发，而无需存储在物理存储设备中，所以速度、效率和实时性均优于报文交换。 分组交换的方法有两种： ①数据报(datagram) 分割后的各个数据包（带有目的地址）通过网络单独发送到目的站再装配复原——“无连接”方法。 它是在报文交换方式的基础上，把所有传送的信息在送入交换网前都进一步划分为更短的报文分组，每个分组除带目标地址以供交换器选择路由外还应带所属信息包的编号，以便同一信息包的分组在经过可能不同的路径经不同的时延而到达目标后，在目标端按编号组合，恢复完整的信息包。 【无连接】将数据发出后，不从目标设备接收反馈信息，类似于普通平信的寄送。 ②虚电路（virtual circuit） 传送方式类似电路交换（建立连接—数据传送—取消连接），但连接是“虚拟”的，数据包在每个节点处仍需存储转发，并不独占线路，所以可进行多路通信。——“面向连接”方法。 它是在报文分组基础上增加一个联接过程，对目标的寻址在联接过程中进行。系统对所建的虚电路分配一个虚电路号，数据分组带虚电路号，因此源端用户或以把全部数据分组，顺序地从给定的虚电路以固定路径送向目标端。这是一种电路交换与分组交换相结合的方式。 【面向连接】数据在目标设备处被成功接收后会反馈回确认信息，类似于要求回执的邮件寄送。 特点：①综合了分组交换（通道复用、自适应路由、一对多等）与电路交换（实时性等）的优点。 　　　②需复杂软件控制，通信设备造价较高 4.信元交换（cell switching） 又称“快速分组交换”。数据被切分成一个个固定大小的“信元”（如53字节），这样允许交换以硬件形式完成，同时不必进行复杂的计算，使交换更快速。 特点：①高速交换，又适应于不同速率的要求，特别适合于多媒体信息的传送 　　　②通信设备价格极高 （P238： 网卡1500美元/交换机10000美元以上） ③能最充分支持QoS 【QoS】服务质量（Quality of Service）体现了数据网络提供服务的能力。服务质量可以由一些特定的参数来描述。客户和通信提供者可以协商这些参数的值。对于每一个服务质量参数，其最差情况下的值被指定了，要求通信提供者必须要达到或超过该值。衡量QoS的主要性能指标有：带宽控制、传输延迟、读码特性、流量控制、抖动控制和实时特性等。从用户的角度看，QoS是通信业务的质量要求，从网络的角度看，QoS是网络的整体性能。 目前真正能达到多媒体应用所需的QoS要求的是ATM。（正如人到餐馆就餐一样，低档餐馆只提供所需的饭菜，而顾客可能还要求卫生、快捷、空调、包箱、卡拉OK等——“服务质量”） 线路交换可以提供充分的带宽，报文交换通过灵活地对多种请求提供服务从而有效利用带宽，信元交换具有线路交换和报文交换的优点。线路交换常用于电话通信、低速数据通信、用户电报（telex）等，报文交换常用于公众电报转换网。计算机网络中一般使用线路交换、分组交换和信元交换三种技术。 1.5 外网接入 现代网络，与外网（特别是因特网）的连接是必不可少的。对一般用户而言，一般是通过接入第三方的通信网实现WAN连接，所以网络工程师需要了解各种接入的通信网的性能和线路使用费。 通信网通常有三种类型：公共服务通信网、高速光纤通信网（SDH、ATM和B-ISDN）和无线移动通信网。常用三种交换技术则有：电路交换、分组交换、信元交换。 （1）PSTN （公用电路交换网） DTE+Modem+电话交换机 注：用户专用小交换机（PCB，Priavte Branch eXchange） PSTN即指一般的公用电话网，是一种以模拟技术为基础的电路交换网络。用它构造计算机网络通信费用最低，但其数据传输质量和传输速率也最差。最方便之处是：凡是电话线所到处均可通过一个Modem接入计算机，构成计算机网络。当然，利用PSTN的原模拟话音线路接计算机，由于其用户线的信道频带已按话音传输要求设计为很窄的4kHz，所以数据终端设备联接PSTN的接口速度很难提高，即使采用高速Modem技术也只达56kbps（一路数字话路速率在64kbps以下）。 由于PSTN是在电路交换和集中式同步复用技术基础上构成的交换网络，所以PSTN话机端用户之间的通信都采用拨号呼叫的有联接通信方向。PSTN从窄带用户线到长途信道，用户话路逐级集中，复用信道的带宽便越来越宽，长途信道可能要集中数万到数十万路话路，所以多采用载波调制形成的宽带电缆、微波中继、卫星、光缆等宽带信道。其传输方式也由传统的模拟传输方式逐步向数字传输方式发展（即数字化），包括把话音模拟信息通过PCM脉码调制技术变换成数字话音发送、用数字程控交换机替代传统的纵横制机电式交换机等，为计算机直接通过数字接口接入PSTN提供了有利条件。 其系统为多级多层次的网络型结构，典型结构为：DTE+Modem+用户专用小型交换机PBX（Private Branch eXchange）+市话局交换机+长途局交换机+多路复用载波机+长途宽带信道。 （2）DDN （数字数据网） DTE+基带Modem+DCCS交换机 DDN（Digital Data Network）是由数字多路复用设备、数字交叉联接设备DCCS（Digital Cross Connect System）及各种数字信道组成的、以传送计算机数据为目的的公共服务通信网。其基本系统结构如下图所示：
数字数据网（Digital Data Network）是采用数字传输信道传输数据信号的通信网，可提供点对点、点对多点透明传输的数据专线出租电路，为用户传输数据、图象、声音等信息。 数字数据网是以光纤为中继干线网络，组成DDN的基本单位是节点，节点间通过光纤连接，构成网状的拓扑结构，用户的终端设备通过DTU（基带MODEM）与就近的DCCS节点机相连。DCCS是一种具有交换功能的多路复用/分用设备，其基本系统结构和功能与PSTN中的局间数字程控交换机无本质区别，但其交换控制（输入和输出的连接选择）由DDN网管中心NMC统一集中控制，而PSTN由用户拨号自动寻址。因此，用户要使用一条从某地到某地的DDN信道，必须向NMC申请。 DDN专线就是市内或长途的数据电路，电信部门将它们出租给用户做资料传输使用后，它们就变成用户的专线，直接进入电信的DDN网络，因为这种电路是采用固定连接的方式，不需经过交换机房，所以称之为固定DDN专线。现在我们常见的固定DDN专线按传输速率可分为14.4K、28.8K、64K、128K、256K、512K、768K、1.544M（就是常说的T1线路）及44.763M（T3）九种目前DDN可达到的最高传输速率为155Mbit/s，平均时延≤450us。 过去这种所谓专线的技术是单纯用来连接相隔两地的区域网络，现在利用它直接进入电信主干数据网的先天优势，他的应用范围获得了极大扩展，例如利用它实现高速上网，ISP公司拉个几条专线开始就可以经营 ISP 服务，网吧也可以利用专线是客户享受高速上网的乐趣。 因为DDN的主干传输为光纤传输，采用数字信道直接传送数据，所以传输质量高。 采用专线连接的方式而不必选择路由，直接进入主干网络，所以时延小，速度快，14.4K的 DDN绝对比14.4K的拨号上网快很多、采用点对点或点对多点的专用数据线路，特别适用于业务量大、实时性强的用户。 DDN专线不仅需要铺设专用线路从用户端进入主干网络，所以使用专线除了要和使用拨号上网一样要付两种费用：一是电信月租费，就像拨接上网要付电话费一样；另一种费用则是网络使用费，另外还有电路租用费等费用，用户端还需要专用的接入设备和路由器，其花费对于普通用户来说是承受不了的，中国电信14.4K的DDN一个月就需要数千元费用，所以DDN不适合普通的互联网用户。 DDN用于宽带接入，相同带宽费用却是其他上网方式的数百倍甚至上千倍，唯一的好处就是接在主干网络上反映快，所以随着ADSL等技术的普及，DDN的未来还是一个未知数。此外，DDN本质上仍是一种基于电路交换的专线数据通信服务。它具有PSTN电路交换网时延小、服务方便的优点，同样有信道利用率不高的缺点，但比PSTN有更高的传输速率、传输质量和可靠性，且专为计算机数据通信服务，不必与话音通信争用信道，费用则高于PSTN。DDN专线已越来越多地用于计算机网络系统广域的点-点高速接入，亦可用于分组交换网的物理连接。
（3）PSDN （分组交换网） DTE+（集中器）+ 分组交换机 PSDN诞生于70年代，是广域网发展早期在分组交换和统计时分复用技术基础上构成的以数据通信为目标的公共数据网。其基本结构如上图所示。互联的交换机组构成PSDN交换网的核心，每台交换机都具有分组交换功能，故称“分组交换机”（PSX，Packet Switch eXchange）。交换机根据DTE送来的分组报文所携带的地址信息，按一定路由算法在交换网内选择转发路径。 用户设备通过“集中器”或直接接入分组交换机。使用集中器的目的是便于用户就近接入。 PSDN采用X系统标准，其中PSX和DTE之间的联接和通信标准为“X.25 建议”，故PSDN网又称“X.25网”。DTE用户终端只要外部接口符合X.25分组交换技术建议标准，就可接入任何公司的X.25网。 DTE到集中器或直接到PSX使用的物理线路称“用户线”，常用专线（短距）或租用PSTN线（通过同步的频带Modem接入）。PSX间则常使用数字PSTN高速信道。 PSDN采用虚电路（面向连接）技术，比PSTN具有更好的信道利用率，常用于构筑广域网。但由于X.25分组交换技术采用虚电路方式，传输可靠性好，所以传输速率≤64kbps。 （4）FRN（帧中继网） 是在简化X.25协议基础上形成的一种基于光纤的高速、广域和公共服务的数据通信网，它比X.25网性能好，比ATM网成本低，且易于构造。传输速率≤2Mbps。
【T-carrier】（T载波）一种多路复用的高速租用线，T载波服务级包括T1、T2、T3和T4。T载波提供最大传送率是274Mbps。T1—1.544Mbps(64×24kbps，四条线) T2—6.312Mbps T3—45Mbps(28条T1)亦可租用“部分T1”（最小为64kbps） 与X.25相比，帧中继交换的是帧（frame）而不是报文分组。X.25网强调网内数据传输的高度可靠性，是个确认型的网络，相邻结点间都要有确认和重发机制；而帧中继着眼于数据的快速传递，最大程度地提高网络的吞吐量，是根据当前的传输设备以及替代铜质线的光纤已能充分保障数据传输可靠性的前提下设计的，它只在源端点和目的端点间进行确认和重发，各中间结点间只进行检错，有错即简单把其丢弃。帧中继网可以依附在DDN网或X.25网上，如通过在DDN网的结点上安装帧中继模块来实现（只是单从帧中继业务来看可以认为帧中继是一个独立的网络）。 【帧】在数据传输中,被起始和终止标志序列括起来并包括标志序列（地址、控制和校验数据）在内的连续二进制位的序列 （5）ISDN（综合业务数字网） DTE+（TA）+NT2+NT1+ISDN交换机
SDN（Integrated Services Digital Network）,中国电信将其俗称为”一线通”，是通过对电话网进行数字化发展起来的。它采用数字传输和数字交换技术，将电话、传真、可视图文及数据通信等多种业务综合在一个统一的数字网络进行传输和处理。ISDN向用户提供两种接口: ·基本速率接口BRI（Basic Rate Interface） 提供2B+D信道，即两个64kbps 的B信道，用于话音、数据和图像的传输，一个16kbps 的D通道，用于传输信令或分组信息，总带宽144kbps。 （常用于个人用户） ·基群速率接口PRI（Primary Rate Interface） 提供23B+D（1.54Mpbs）或32B+D（2.048Mbps）信道。（常用于网吧类LAN与Internet的连接或重要部门如银行、证券公司的DDN备份）。 （6）xDSL（数字用户环路） DTE+ADSL Modem+交换机 xDSL是一组数字用户环路(Digital Subscriber Loop）技术，其中x表示有若干种（见下表），它利用现在电话线铜缆用户线中的2对或3对双绞线实现高速数据接入。XDSL有对称（如HDSL）与非对称（如ADSL）之分来满足不同的用户需求，所谓对称与非对称是指上行与下行的带宽是否相同。 简称 含义 下行传输速率 上行传输速率 传输距离  ADSL 非对称DSL 1.5～8 Mbps 64kpbs～2Mbps 3000～6000m  HDSL 高速DSL 1.5～8 Mbps 1.5～8 Mbps 2/3×ADSL  VDSL 甚高速DSL 51～55 Mbps 1.6～2.3 Mbps 1000 ～6000英尺  SDSL 对称DSL 384 kbps 384 kbps   RADSL 速率自适应DSL 7 Mbps 1 Mbps    目前最常用的是中国电信开通的ADSL业务（Asymmetric Digital Subscriber Line）即“非对称数字用户线”。它在普通电话线的底频语音上叠加高频数字信号，能够提供高达8Mbps的高速下行速率和2Mbps的上行速率，传输距离可达3～6千米。它无需修改任何现有协议和网络结构 (实际上要做的就是在电信公司的线路出口和用户的电话线路入口各加一台 ASDL调制解调器)，即可在电讯公司与最终用户间架起一座高速通道。当在你身边的电话线两端分别放置ADSL Modem时，在这段电话线上便产生了三个信息通道： 一个速率为 1.5Mbps-9Mbps的高速下行通道，用于用户下载信息；一个速率为 16Kbps-1Mbps的中速双工通道，用于用户上传输出信息；一个普通的老式电话服务通道，用于普通电话服务。 且这三个通道可以同时工作。在铜线两端安装ADSL Modem的作用是接收基带数据，然后通过调制技术形成高速模拟信号进行传输。 其特点是可以充分利用现有的铜缆网络，在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供宽带服务，如访问因特网、视频传输、网上购物、远程教学等。2001年11月信息产业部发布了基于ADSL的用户接入网网管标准YD/T 1147-2001，并确定它为行业标准。 ADSL有虚拟拨号和专线接入两种使用方式。前者类似于一般拨号上网，后者类似于一般专线上网。 尽管业内专家认为ADSL还不是真正的宽带，不代表未来宽带发展的方向，而“光纤到户”(FTTH)才是未来连接Internet的最高理想，但受时代条件限制，昂贵的价格使其至少在近期无法飞入寻常中国百姓家，ADSL显然是较佳的过渡方式。 据统计，我国现拥有网民5800万，宽带用户数量已逾250多万，而窄带用户占到了互联网用户总数的76%左右。在所有的宽带接入方式中，ADSL的发展最为迅猛，用户总数已超过100万户，专家估计年底将超过200万户。相对于其他宽带接入方式，ADSL具有明显优势：一、速度更快。1.5MMPEG-1或4MMPEG-2的影视点播都只有在ADSL的前提下才能享受，一个4M字节的MP3文件只需要1分钟多的时间就可以下载完毕。ADSL为一线一户专线上网，用户独享带宽，是ISDN“一线通”的几十倍。二、安装成本更低。ADSL可直接利用现有普通电话线，也不用改造原有线路，大大减少了接入服务商的投资。ADSL可以利用现有的市内电话网和电话交换局的机房，可以降低施工和维护成本，对电话业务没有影响。尽管它对线路质量要求较高，当线路质量不高时，推广使用有困难，但目前看来，它的上网、电话两不误令消费者乐于接受。 （2002年12月09日???????来源：北京晨报） （7）HFC（有线电视网） DTE+Cable Modem+有线电视传输系统 HFC（Hybrid Fiber Coaxial）网是指光纤同轴电缆混合网，它是一种新型的宽带网络，采用光纤到服务区，而在进入用户的“最后1公里”采用同轴电缆。最常见的也就是有线电视网络，它比较合理有效地利用了当前的先进成熟技术，融数字与模拟传输为一体，集光电功能于一身，同时提供较高质量和较多频道的传统模拟广播电视节目、较好性能价格比的电话服务、高速数据传输服务和多种信息增值服务，还可以逐步开展交互式数字视频应用。 HFC网络大部分采用传统的高速局域网技术，但是最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户电脑这一段使用了另外的一种独立技术，这就是 Cable Modem（电缆调制解调器）。它是一种将数据终端设备（计算机）连接到有线电视网（Cable TV），以使用户能进行数据通信，访问Internet等信息资源的设备。其主要功能是将数字信号调制到射频（FR）以及将射频信号中的数字信息解调出来。除此之外，电缆调制解调器还提供标准的以太网接口，部分地完成网桥、路由器、网卡和集线器的功能，因此，要比传统的电话拨号调制解调器复杂得多。 CableModem与以往的Modem在原理上都是将数据进行调制后在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调，传输机理与普通Modem相同，不同之处在于它是通过有线电视CATV的某个传输频带进行调制解调的。CableModem属于共享介质系统，其它空闲频段仍然可用于有线电视信号的传输。电缆调制解调器提供双向信道：从计算机终端到网络方向称为上游（Upstream）信道，从网络到计算机终端方向称为下游（Downstream）信道。 上游信道带宽一般在200kbit／s到2Mbit／s之间，最高可达10Mbit／s。下游信道的带宽一般在3Mbit／s至10Mbit／s之间，最高可达36Mbit／s。Cable Modem 本身不单纯是调制解调器，它集MODEM、调谐器、加/解密设备、桥接器、网络接口卡、SNMP代理和以太网集线器的功能于一身。它无须拨号上网，不占用电话线，可永久连接。服务商的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN（虚拟专网）连接，大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的PC设备或局域网集线器相联。 　　 CableModem彻底解决了由于声音图像的传输而引起的阻塞，其速率已达10Mbps以上，下行速率则更高。而传统的Modem虽然已经开发出了速率56Kbps的产品，但其理论传输极限为64Kbps，再想提高已不大可能。我们可以看出CableModem是未来网络发展的一个主流之一，但是，目前尚无CableModem的国际标准，各厂家的产品的传输速率均不相同。 HFC有线电视上网的优点就是可以充分利用现有的有线电视网络，不需要再单独架设网络，并且速度比较快，但是它的缺点就是HFC网络结构是树型的，Cable Modem上行10M下行38M的信道带宽是整个社区用户共享的，一旦用户数增多，每个用户所分配的带宽就会急剧下降，而且共享型网络拓扑致命的缺陷就是它的安全性（整个社区属于一个网段），数据传送基于广播机制，同一个社区的所有用户都可以接收到他人的数据包。 （8）SONET/SDH（同步光纤网络/同步数字体系传输网） SONET是美国用于光纤数据传输的标准，最大的可以达到9.953Gbps。实际线路速率接近20 Gbps ，与SONET相当的国际标准是SDH（同步数字体系）。ATM over SDH已成为城域网建设的主流技术之一。 SDH实际上是一种全网时钟同步体系。该体系要求在SDH传输网中设置一个高精度、高稳定度的统一的时钟源（常用具有10-11稳定度和精度的铯原子钟），由它通过专门的信道对全网所有网络单元中的时钟进行频率和相位的同步。由于全网所有节点的时钟保持严格的同步，所以传输数据时不必再考虑位串同步措施，大大提高了传输效率和速率。 载波(OC) 信号 数据传输率(兆位/秒)  OC-1 OC-3 OC-9 OC-12 OC-18 OC-24 OC-36 OC-48 OC-192 STS-1 STS-3 STS-9 STS-12 STS-18 STS-24 STS-36 STS-48 STS-192 51.840 155.520 466.560 622.080 933.120 1244.160 1866.240 2488.320 9853.280  SDH与SONET基本原理完全相同，主要差异在传输比特率上。SONET的基本比特率为51.840Mbps（STS-1级），最大可达9953.280（STS-192级）；SDH的基本比特率为155.520Mbps（STM-1级，相当于STS-3），STM-64相当于STS-192。 美国和加拿大采用的是SONET，欧洲和中国采用SDH。 SONET传输速率如表所示。今天主干线中最常用的链路是OC-3、OC-12和OC-48。OC-192链路现在也开始进入使用。现在波分多路复用技术使得一根光纤可以携带100个OC-192链路，总的数据传输率高达每秒万亿个比特（terabit）。 【OC】Optical Carrier（光纤载波），通常指光信号。 （9）ATM（异步传输模式）网 ATM是一种基于统计时分复用（ATDM，教材P294）的信元交换方法，而且是着眼于与高速光纤传输介质配合而研制的一种高速交换技术。它可同时支持语音、图像和数据等多媒体信息提供高速交换，充分支持QoS。基本传输速率155Mbps（最大2.5Gbps），采用面向连接方法（虚电路）。 （10）SMDS技术（Switched Multimegabit Data Service，交换式多兆位数据服务） 一种基于信元交换技术的高速和高性能的连接方式，采用无连接方法（1.5～45Mbps ）。它是美国七个地区性BELL公司制定的一项宽带通信标准，被设计来连接多个LAN，主要用于城域网。 （11）DQDB技术（Distributed queue dual bus，分布式队列双总线） 一种广播式城域网技术。DQDB由两条单向总线组成，两条平行的单向总线穿绕于整个城市，各站点同时接于两条总线之上。每条总线都有一个首端点（head-end），它产生一个稳定的53字节的信元流。每个信元从首端点沿总线往下传，到达终点时，从总线中消失。目的计算机在发送者右方时使用上方的总线，反之使用下方的总线。
（12）B-ISDN（宽带综合业务数字网） 使用基于SDH的ATM（ATM over SDH）网络作为基本交换网络。SDH利用同步时分复用技术（STDM）和统一的同步时钟，着重于解决以光纤为基础的高速数字传输问题。ATM则是利用异步（统计）时分复用技术实现数字信号高速传输和交换的一种模式。它更着眼于解决高速交换方面的问题。所以B-ISDN就是将SDH的高速传输能力与ATM的高速交换能力结合起来而形成的一种宽带综合业务数字传输网络。 性能比较：
（13）DWDM技术 现有的光纤城域网基本上都采用的是SONET/SDH技术，虽然非常适合语音传输应用，但随着多种数据传输业务的增加，改善网络性能所需的投资却很难令运营商们接受。另外，从网络效率的角度看，SONET/SDH的传输效率和利用率也不能令人满意。随着数据业务的高速增长，这些问题变得越来越突出。面对市场需求出现的这些变化，世界主要的光传输设备提供商推出了DWDM（密集波分复用）解决方案。 专家介绍，DWDM技术的大容量和波分复用特性非常适合当前宽带网多种业务、多种协议并存的发展趋势。而城域网正是通信网中最复杂的环节，需要直接面对多业务、多协议环境，DWDM是目前惟一可以很好地适应这种环境的低价解决方案。另外，发展城域DWDM与现有的SDH网不会发生冲突，两者可以并存，而且运营商可以通过城域DWDM网提供SDH业务，最大限度地保护前期投资。 2001年7月6日，“中国高速互连研究试验网（NSFCNET）”重大研究项目在清华大学顺利通过由国家自然科学基金委组织的验收、鉴定。该项目是该项目由清华大学、中国科学院计算机信息中心、北京大学、北京航空航天大学和北京邮电大学联合承担建设，是我国第一个高速计算机互联试验网络，首次实现了与国际下一代互联网络Internet 2的连接，标志着我国下一代互联网研究建设取得重大突破。NSFCNET采用200GBPS密集波分复用DWDM光传输技术，在北京建立了连接六个节点的2.5－10GBPS高速计算机互连研究试验网，并分别与中国教育和科研计算机网CERNET、中国科技网CSTNET，以及国际下一代互联网络Internet 2和亚太地区高速网APAN互联，是我国第一个与Internet 2实现互联的计算机互联网。 1.6 网络的四种基本系统结构 ·终端／主机（T/H）系统 ·工作站／服务器（W/S）系统 ·客户机／服务器（C/S）系统 ·对等网络系统 １．终端／主机（Terminal/Host）系统 又称主机系统或多用户系统。 操作系统：UNIX（XENIX）、LINUX 主 机：大、中、小型机，高档微机 特 点：“哑”终端（＝键盘＋显示器，甚至可以无 CPU 与内存） 一切事务由主机分时处理（与MS-DOS命令不兼容） 说 明：Internet──总体上为UNIX系统，网上之PC机执行模拟终端程序模拟成终端进入主机（此时PC机只是负责将键盘指令→主机，主机处理结果→显示屏，一切处理与PC机上的CPU无关，均由主机进行） ２．工作站／文件服务器（Workstation/File Server）系统 操作系统：NetWare（主流产品）──Novell公司出品 服 务 器：高档微机 特 点：服务器提供数据共享服务和传送管理功能（不处理数据），工作站执行应用程序的所有功能，通过磁盘映象，又可象使用本地磁盘一样使用服务器上的硬盘。 ３．客户机／服务器（Client/Server）系统 操作系统：Windows NT Windows 2000 Server Windows 2000 Advanced Server 服 务 器：高档微机（亦有用大、中、小型机） 特 点：服务器除提供数据共享和传送管理服务外，亦可应Client机要求提供数据库处理服务（即对Client要求的数据记录作筛选或检索后再传输，从而减少了传输压力──W/S系统是将整个文件传输给工作站处理，哪怕所处理的仅为整个库文件中的一个记录） 基于C/S系统的网络访问系统资源需要两个独立的实体： ·客户机——给出访问系统资源的请求 ·服务器——管理对资源的访问，但只在收到一个客户机请求时才被激活（一直空闲等待用户请求） 好比：顾客与服务员 ４．对等网络（Peer-to-peer Network）系统 操作系统：Windows 95/98/NT（Workstation版） Windows 2000 Professional 特 点：没有专用服务器，每个工作站既可起客户机作用，亦可起服务器作用。 例：一台PC机运行应用程序时，其他用户还可访问该机硬盘上的文件，同时该机还可作其他PC机的网络打印服务器。 初建费用低，简单（必要时加入专用服务器即可形成W/S系统或C/S系统） 缺点：没有服务器系统中的高级管理和检查功能 一般机器总数达到十台左右，宜停止使用对等网络（对需共享的网络，则应使用对等网络）。 1.7常用网络操作系统 常用网络操作系统（NOS，network operating system）有以下几种： 1、UNIX 通用、多用户、分时操作系统，能提供所有的Internet服务，具有很好的稳定性、开放性、安全性，但用户界面较差，版本杂，对主机配置（多为小型机）和管理人员素质要求高，且整体集成费用高，适合大中型网络，也是对安全性和性能要求很高的重要部门（银行、电信、商业网站等）首选的网络操作系统。 2、Windows NT和Windows 2000的Server版 采用视窗界面，能提供完善的Internet服务，对机器和网管人员素质要求较低，适合于中小型网络，是目前园区级网络的主流产品。 3、NetWare 其3.XX版本曾是采用DOS界面工作的中、小型网络操作系统的主流产品（占70%以上）。其5.X版本提供了良好的Internet服务，其强大的NDS（目录服务）和安全性等使它可能成为跨平台、跨地域的新一代主流网络操作系统，适合于大、中、小型网络，但由于较晚推出，目前市场份额还不大。 4、Linux 具有优越的性价比（免费），其源代码公开，具有极强的二次开发能力，能确保企业在开发时“各取所需”，对主机配置要求不高，其内核基于UNIX，但对管理人员素质要求高，技术尚不太成熟，目前适合于个人或部门级组网。 5、Windows 9X/Me 除了本身可以直接构成对等网，还可通过安装附带的PWS（Personal Web Server）组件，提供WWW服务。适合于个人或小单位组网。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　⑤参考书目 1、《数据通信与计算机网络》高传善 钱松荣 毛迪林编著（面向21世纪课程教材）高等教育出版社 2000年7月 第1版 2、《High-Performance Communication Networks》（高性能通信网络）（英文版/2000年 第2版） （美）Jean Walrand, Pravin Varaiya（加州大学伯克利分校）著 机械工业出版社2000年3月 3、《计算机网络》冯博琴 吕军 主编 陈文革 程向前 编 （面向21世纪课程教材）高等教育出版社 1999年6月 第1版 4、《计算机网络》（第3版）（美）Andrew S. Tanenbaum 熊桂喜 王小虎译 清华大学出版社 1998年7月 5、《计算机网络系统结构分析》（第2版） 倪鹏云 著 国防工业出版社 2000年4月第2版 6、《计算机网络协议与实现技术》鲁士文 编著 清华大学出版社 2000年7月第1版 7、《宽带IP网络技术及其应用实例》 万博通公司技术部 编 海洋出版社 2000年5月第1版 8、《计算机网络实用教程》王利 张玉祥 杨良怀 编著 清华大学出版社 1999年12月第1版 9、《现代计算机网络技术与应用——设计·开发·管理·维护》夏云主编 科学出版社1998年11月第1版 10、《Introduction to Data Communications and Networking》（数据通信与网络）（英文版/1998年） （美）Behrouz Forouzan著 机械工业出版社 1999年5月 11、《网络系统集成与工程设计》 杨卫东编著 科学出版社 2002年4月第1版 课外阅读材料： ftp://202.101.111.195/网络技术基础教案/课外阅读材料/《高性能通信网络·第一章》第一章作业题 P76-77 第4、5、6、7、16、17题 P116 第2、5、6题 补充 1．除了LAN之外，计算机网络还有哪几种基本形式？ 2．计算机网络有哪几种基本系统结构？其典型网络操作系统分别是什么？ 3．W/S系统和C/S系统的主要区别是什么？ 4．请将以下网络术语译成中文： LAN、WAN、MAN、NOS、full-duplex、network、server、client、terminal、host、bandwith、TDM、FDM、WDM、DWDM、frame、QoS、virtual circuit、campus network、modulation、channel、digital and analog signal、PCM、multiplexing、 HFC、 ADSL、DDN、Cable Modem、SONET/SDH、PSTN、B-ISDN、PSDN、DQDB、SMDS、ATM、packet switching、message switching、cell switchin、circuit switching 5．解释以下名词： 基带传输 宽带传输 单工 全双工 带宽 多路复用技术 调制 6．说明分组交换技术中虚电路与数据报的区别。 7．指出以下网络技术采用的是何种交换技术？ ATM ISDN X.25 帧中继 8、模拟信号在数字信道上传输时，要进行何种调制？要经过哪些处理步骤？为什么一条8位编码的语音线路PCM信号速率是64Kbps。（已知语音线路的模拟信号带宽为4kHz，使用256个量化级）。 9、数字信号在模拟信道上传输时，要进行何种调制？有哪几种调制方式？ 10、奈奎斯特定理的内容是什么？ 思考题： 1、常用外网接入方式有哪些？适合于家庭接入的有哪几种？适合于网吧接入的有哪几种？适合于校园网接入的有哪几种？ 2、常用网络操作系统有哪些？如果你想自己组建一个个人网站，会选用哪种网络操作系统？为什么？ 3、为什么信号在传输前要进行编码处理？常用编码方式有哪些？局域网常用的编码方式是什么？ 4、什么叫QoS? 衡量QoS的主要性能指标有哪些？本章介绍的网络技术中，能最充分支持QoS的是哪种？ 5、数据通信中的同步问题是指什么？解决这类问题有几种什么方法？各有什么优缺点？NSFCNET（中国高速互联研究试验网络）简介 DWDM系统是目前世界上最先进的宽带传输系统。它利用不同的光波在同一光纤内传输数十个乃至数百万个光信号。未来的信息高速公路的主干道是由DWDM组成的光网层。DWDM广泛用于长距离传输，用于建设全光网络。 “中国高速互连研究试验网NSFCNET”是在国家自然科学基金委的资助下，由清华大学、中国科学院计算机信息网络中心、北京大学、北京邮电大学、北京航空航天大学等单位承担建设的重大联合研究项目。项目的研究目标是，建设我国第一个基于密集波分多路复用（DWDM）光传输技术的高速计算机互连学术性试验网络，研究下一代互联网络关键技术和基础理论，开发若干重大应用系统，为我国开展下一代互联网络技术研究提供实验环境。它利用DWDM光纤传输系统，建成了下一代高速计算机互连网络，最高传输速率达到10Gbps；在北京地区，基于高速光纤传输系统，建成了一个由6个结点组成的高速计算机互连研究试验网。该主干网拓扑结构采用以清华大学为中心的两环结构，即清华大学、北京大学和中科院为一个环形结构,采用WDM/DWDM技术，具备16个波长复用传输（波长间隔为100GHz），清华大学和北京大学间的传输速率为10G, 其余部分传输速率为2.5G；清华大学、国家自然科学基金委、北京邮电大学和北京航空航天大学为另一个环形结构，其速率为2.5G。项目从1999年11月正式启动，2000年9月试验网络开通。目前，网络进入试运行。2001年7月6日，在清华大学华业大厦多功能厅，"中国高速互连研究试验网NSFCNET"重大研究项目顺利通过由国家自然科学基金委组织的验收、鉴定。 该项目是我国第一个高速计算机互联试验网络，首次实现了与国际下一代互联网络Internet 2的连接，标志着我国下一代互联网研究建设取得重大突破。该项目是由国家自然科学基金支持的重大项目 该项目由清华大学、中国科学院计算机信息中心、北京大学、北京航空航天大学和北京邮电大学联合承担建设。NSFCNET采用200GBPS密集波分复用DWDM光传输技术，在北京建立了连接六个节点的2.5－10GBPS高速计算机互连研究试验网，并分别与中国教育和科研计算机网CERNET、中国科技网CSTNET，以及国际下一代互联网络Internet 2和亚太地区高速网APAN互联，是我国第一个与Internet 2实现互联的计算机互联网。 NSFCNET研究内容及成果主要包含了三个方面的内容。一是密集波分多路复用光纤传输系统（通信基础设施），二是高速计算机互联网络（网络），三是高速网络的典型应用（网络应用）。在这三个方面，NSFCNET均创下了多项国内第一。在通信基础设施方面，建成了我国第一个200GBP，长400公里的密集波分多路复用DWDM光传输系统，实现了10GBPS的全光波长转换。在网络方面，自主研制成功中国第一个2.5－10GBPS的高速计算机互联网，下一代互联网交换中心DRAGON TAP，并首次实现了与国际下一代互联网络Internet 2的连接；在国内首次建成了IP v6试验网络，并与国际IP v6试验网链接；取得了一批高水平的高速计算机网络理论研究成果。在应用方面，研制完成了高速实时交互远程多媒体教学和学术研讨系统，在国内首次实现同时支持50－100路多媒体流的大规模多媒体实时协同应用，以及高速互联网交互式VOD点播等等。 计算机网络的最新发展新一代因特网正在到来，WWW要变GGG 美国《福布斯》杂志的科技版《F orbes ASAP》2001年9月10日发表一组文章，预测信息技术的下一波大浪潮将在2004～2005年度出现，这一波浪潮的本质特征就是万维网（W orld Wide Web）升华为网格（Great Global Grid），2020年，由此产生的互联网将成长为一个20万亿美元产值的大产业。 网格（grid）是借鉴电力网（power grid）的概念提出来的，指使用者在任何地方，都能够实现对各种网络资源的“即插即用”，即只要你能够接触到网格，就可以根据自己的需要，“按需”从网格获取各种资源与服务，而不必关心资源与服务所在的具体位置。 中国科学院计算所所长李国杰院士解释说，网格实际上是继传统因特网、万维网之后的第三代因特网应用。传统因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网页的联通，而网格试图实现互联网上所有资源的全面联通，包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境上的资源共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。 长期以来，很多专家都在批评因特网和万维网，说它们是垃圾山，人们不停地往里倒东西，结果使它们包含了很多重复、过时、零乱的数据。还有的说它们是低等生物，没有大脑，没有创造力。与因特网相比，网格是有大脑的，因为它能根据用户的需求自动地生产知识。 中科院计算所副所长徐志伟博士给我们描述了网格的蓝图：你有一个外出旅游的计划，在万维网的条件下，你必须登陆不同的网页一步步实现订机票、订房间、确定路线。网格时代，你只需向网格发一个去某地旅游的指令，网格马上就会给你一个回复，提供机票、住宿、行程等全部资讯。选定你的需要后再告诉网格，很快网格就会完成一套为你量身订做的旅游服务。你所不知道的是，很短的时间里，网格在背后收集和传送了很多信息，做了十几笔交易。 徐志伟说，电力网的模式是网格努力的方向。几乎不会有人在打开电灯的时候考虑电是从哪个电站来的。因特网的情形如何呢？人们获取信息并不直接从因特网本身获取，必须告诉电脑去访问某一个网站，这就好比我们在打开电灯的开关时必须告诉它我们需要某一电站来的电一样笨拙。网格的目标就是让人们使用网络资源像用电一样简单。 Internet的作用是将各种计算机连结起来，而网格是将各种信息资源（内容）连结起来。在Internet/Web上，数据和信息资源零散地分布在各个网格站点。而在信息网格中，资源被统一管理和使用。用户可以通过网格门户透明地使用整个网络资源。他们看到的是一个逻辑门户上的若干与自己相关的频道，而不用在成千上万个网站中搜索自己想要的信息。打一个不太精确的比方，信息网格相当于中央电视台，而目前的Internet/Web相当于成千上万个独立的制作组，各制作组有自己的频道、互不共享资源，只提供原始数据。 我国已经启动了网格技术研究，着手建立中国的国家高性能计算环境和国家信息网格系统。在今后5～10年内，我国的信息网格将初步建成。 资料主要来源：《中国青年报》2002-4-12 《中国计算机用户》2003-1-20（第3期） 万兆以太网技术的研究始于1999年底IEEE802.3ae工作组的成立，历时近3年，在2002年6月正式发布了802.3ae 10GE标准。 　　在物理层，802.3ae大体上可以分为两种类型，一种为与传统以太网连接速率为10Gbps的 “LAN PHY”，另一种为连接SDH/SONET速率为9.58464Gbps的“WAN PHY”。其中LAN PHY还包括一种可以使用DWDM 波分复用技术的“10GBASE-LX4”规格。WAN PHY 与SONET OC-192 帧结构的融合，可以与OC-192 电路和SONET/SDH 设备一起运行，保护了传统基础设施投资，使运营商能够在不同地区通过城域网提供端到端以太网。 在数据链路层，802.3ae 继承了802.3 以太网的帧格式及最大/最小帧长度，支持多层星型连接、点到点连接及上述拓扑的组合，充分保证对已有应用的兼容性，对上层应用没有影响，使得升级风险极低。 在国内网络厂商中华为率先推出了支持万兆的高端路由器和交换机。华为Quidway S8500万兆多层核心交换机具有容量大、业务接口特性丰富、协议支持完备等特点，背板容量：1.2T，交换容量480Gbps，以太网接口最大提供12个万兆以太网接口，并能够强大的VPN支持能力和完善的QoS能力。同时推出的华为Quidway NetEngine 5000 系列万兆核心路由器是面向电信级运营核心网络的高端网络产品，最大端口容量5.6T，支持10G POS、10GE LAN、10GE WAN接口的IP/MPLS线速转发，可以支持向更高速接口平滑扩展。华为第五代高端核心路由器Quidway NetEngine80/40也具有平滑升级至万兆的能力。 《中国计算机用户》2003-41-21（第13期）