第 2章 网络基础知识
本章主要内容
? 网络技术概论
? 网络的计算模式和服务类型
? 开放式系统互联参考模型
? TCP/IP模型
? 网络交换技术
? 局域网的体系结构规范
? 广域网的体系结构规范
1
2
3
4
5
7
6
2.1 网络技术概论
? 计算机网络的定义,
? 国际标准化组织 ISO把计
算机网络定义为：计算机
网络是一组互联在一起的
计算机系统的集合。
? 而多数文献则认为：计算
机网络是利用通信线路和
通信设备，将分散在不同
地点、具有独立功能的多
个计算机系统互相连接，
按照网络协议进行数据通
信，实现资源共享的计算
机系统的集合。
? 一个计算机网络系统通常
都具备以下三个要素,
? 至少有两台具有独立操作系
统的计算机，且相互间有共
享资源的要求。
? 两台或多台计算机之间要有
通信手段将其互联。
? 两台或多台计算机之间要有
相互通信的规则。
计算机网络系统的组成
软件系统
网络系统软件
网络操作系统；工作站操作系统；网络协
议软件；设备驱动程序；设备设置程
序；网络管理系统软件；浏览器等
网络应用软件
数据库；电子邮件服务器软件；办公自动
化系统； MIS系统； VOD视频点播系统；杀病毒软件系统；防火墙；各类开
发工具软件等
硬件系统
网络基本硬件
系统 服务器；工作站等
网络通信设备 网卡；中继器；集线器；交换机；网桥； 路由器；网关； Modem等
网络传输介质 双绞线；同轴电缆；光缆；无线等
网络外部设备 打印机；大容量磁盘阵列、绘图仪、扫描 仪和数码相机等
网络的功能
? 主要有三大方面的功能,
? 数据通信和信息服务
? 资源共享
? 其它功能
? 提供系统的高可靠性；
? 实现协同计算；
? 实现分布式处理。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 1）
? 带宽：信息传输通道的宽度。它的单位是频率，一
般为,Hz”、,KHz”、,MHz”或,GHz”
? 增加带宽的方法：是采用信道复用技术，即在同一
信道上“同时”传输多路信号的技术。一般通信中
有四种,
? 时分复用（ TDM,Time Division Multiplexing）
? 波分复用（ WDM,Wavelength Division Multiplexing）
? 频分复用（ FDM,Frequency Division Multiplexing）
? 码分复用（ CDM,Code Division Multiplexing）
? 目前应用最为广泛的是频分复用技术和时分复用技
术（也叫分时复用技术）。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 2）
? 传输速率：是指单位时间内通过的二进制数据信息位
数，它的单位为,bit/s”（ bps）、,Kbit/s”（ Kbps）、
,Mbit/s”（ Mbps）或是,Gbit/s”（ Gbps）。
? 速率和带宽的区别：通常高带宽意味着高速率，因为
网络不再拥挤；但高速率并不一定就是高带宽，因为
数据传输速率与计算机硬盘的访问速率、操作系统的
效率、网络上的通信传输协议、基带或频带的传输方
式（如调幅、调频、调相、单工、全双工等）等很多
因素有关，而对网络带宽的利用只是其中的一个环节
而已。
? 提高数据传输速率的方法是选择更加快速的通信协议
（或者编码方式）和通信设备、用 NetBIOS/NetBEUI
来提高效率、用交换技术来代替共享技术等。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 3）
? 数据通信方式
? 单工通信方式,是单方向传输数据，不能反
向传输。
? 半双工通信方式,既可单方向传输数据，也
可以反方向传输，但不能同时进行。
? 全双工通信方式,可以在两个不同的方向同
时发送和接收数据。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 4）
? 数据传输方式：数据在信道上按时间传送的方
式称为传输方式。
? 当按时间顺序一位接着一位地在信道上传输时，称
为串行传输方式，一般数据通信都采用这种方式。
串行传输方式只需要一条通道，在远距离通信时其
优点尤为突出。
? 另一种传输方式是将一组数组一并由通信同时送到
对方，这时就需要多个通路，故称为并行传输方式。
计算机网络中的数据是串行方式传输的。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 5）
? 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。基带传输有四种方式,
? 单极性脉冲方式：是指用脉冲的有无来表示信息的有无。电
传打字机就是采用这种方式。
? 双极性脉冲方式：是指两个状态相反、幅度相同的脉冲来表
示信息的两种状态。在随机二进制数字信号中,0,1出现的
概率是相同的，因此在其脉冲序列中，可视直流分量为零。
? 单极性归零脉冲方式：是指在发送,1”时发送宽度小于码元持
续时间的归零脉冲序列，而在传输,0”信息时，不发送脉冲。
? 多电平脉冲方式：是相对上面三种脉冲信号而言的。脉冲信
号的电平只有两个取值，故只能表示二进制信号。如果采用
多电平脉冲则可表示多进制信号。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 6）
? 在某些信道中（如无线信道、光纤信道）由于不能
直接传输基带信号，故要利用调制和解调技术，即
利用基带信号对载波波形的某些参数进行调控，从
而得到易于在信道中传输的被调波形。其载波通常
采用正弦波，而正弦波有三个能携带信息的参数，
即幅度、频率和相位，控制这三个参数之一就可使
基带信号沿着信道顺利传输。当然，在到达接收端
时均需作相应的反变换，以便还原成发送端的基带
信号。这就是所谓的宽带传输。在局域网内宽带传
输一般采用同轴电缆作为传输介质。
? 在宽带传输中，可分为频分多路复用（ FDM）技术
（它可将电缆的频谱分成若干信道或频段，而后在
各个分隔的频段上分别传输数据、电视信号）和时
分多路复用（ TDM）技术。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 7）
? 基带传输和宽带传输的比较
基带传输 宽带传输
传输数字信号 传输模拟信号（需用调制解调器）
占用整个频段 可采用频分复用（ FDM）
双向传输 单向传输
总线型结构 总线型、树型、星型结构
几千米范围 几十千米范围
2.1.4 网络的分类（ 1）
? 根据人们对网络研究角度和应用范围的
不同，对网络的分类有不同的方法，最
常用的分类方法是按网络规模和范围分
类，根据这种分类方法，一般可以将计
算机网络分为局域网、城域网和广域网
等几类，这是由联网的计算机之间的距
离以及网络规模的大小来形成的。
2.1.4 网络的分类（ 2）
? 局域网 （ Local Area Network,LAN）：局域网可以覆盖几米到几公里的范
围，一般在十公里以内，属于一个部门或一个单位组建的专用网络。主要
用于一个单位内部的计算机联网，实现单位或部门内部的多种资源共享。
它是进一步构成城域网和广域网、乃至 Internet的基础。
? 城域网 （ Metropolitan Area Network,MAN）：城域网基本上是一种大型
的局域网，通常运用光纤通信技术，采用与局域网相似的联网技术。它一
般覆盖一座城市，并且有可能涉及到当地的有线电视网，传输速率通常在
10Mbps以上，其有效距离约为 5－ 50km。城域网一般由政府或大型集团
组建，可能是专用的也可能是公用的。
? 广域网 （ Wide Area Network,WAN）：广域网的覆盖范围很大，可以包
括几个城市或整个国家，甚至全球都属于广域网的范围。广域网通常通过
公用电话网或公共事业部门提供的线路将跨越城市、地区甚至国家的若干
计算机连接起来，其作用范围可以达到数千公里。一般可以认为广域网就
是局域网的互联。
? Internet网, Internet不是一种具体的物理网络技术，它是将不同的物理网
络技术统一起来的一种高层技术，是一种以 TCP/IP协议为基础实现数据通
信，连接世界各地的计算机网络的集合。 Internet是全球最大的、开放式
计算机网络，也是全球最大的国际性计算机广域网。目前已成为人们获取
信息的一种方便、快捷、有效的手段，已成为信息社会的重要支柱。
2.1.4 网络的分类（ 3）
? 关于网络的分类，实际上还有许多其它的方法,
? 按采用的网络协议类型，一般可分为以太网络（ Ethernet）、令牌环网
络（ Token Ring）,FDDI网络,X.25分组交换网络,TCP/IP网络、异步
传输模式网络（ ATM）等；
? 按网络的拓朴结构分类，可将网络分为星型、环型、总线型、树型、网
状型和混合型网络；
? 按使用的传输介质分类，可将网络分为同轴电缆网络、双绞线网络、无
线网络、光纤网络、卫星数据通信网络、多传输介质网络等。
? 按照网络传输技术，可以分为广播网络和点对点网络；按数据组织方式
分类，网络可分为分布式网络系统、集中式网络系统和分布集中式网络
系统；
? 按所使用的网络操作系统类型，一般可将网络分为 Net Ware网络、
Windows NT网络,VINES网络（使用 Banyan公司的操作系统）,UNIX
网络等；
? 按传输介质上所传输信号方式的不同，局域网可以分为基带网和宽带网
（基带网传送数据数字信号时，信号占用了整个带宽，基带网多为总线
网络结构，覆盖范围比较小。宽带网传输模拟信号，覆盖范围比较大，
可以达到几十公里。目前绝大多数局域网采用基带传输方式）。
2.1.5 通信子网和资源子网（ 1）
? 从结构和功能上看，一个计算机网络可以分成两个部分：一个是
面向数据通信的通信子网，一个是面向数据处理的资源子网。
2.1.5 通信子网和资源子网（ 2）
? 图中虚线框内为通信子网，其中常用设备包括：网络通信传输介质和通
信设备，包括网控中心（ NCC）、网络接口卡（ NIC）、通信线路、集线
器（ HUB）、网络交换机、路由器、网桥、网关、转发器、远程访问服
务器（ RAS）和 Modem等等。通信子网的任务是负责网络的运行和数据
的转接、存储、转发、交换与传输，并管理网间互连和用户的入网业务。
? 虚线框外为资源子网，其主体为网络资源设备，包括服务器、用户计算
机（也称工作站）、网络存储系统、网络打印机、独立运行的网络数据
设备、网络终端以及机顶盒设备等。此外，还包括网络上运行的各种软
件资源和数据（数据库）资源。资源子网负责全网的数据处理和向网络
用户提供网络资源及网络服务等。
? 把网络中纯通信部分的子网和以计算机为主体的资源子网分离开，这是
网络层次结构思想的重要体现，使得对整个计算机网络的分析和设计大
为简化。但是这种划分方法过于学术化、理想化，没有把网络结构与协
议层次结合起来。比如说，控制着通信的网络协议就是以软件形式运行
在网络中的计算机上，而且除了个别带 CPU的网卡外，一般在网络通信
过程中网卡要占据一定的主机 CPU资源。所以，事实上无法严格地区分
哪些属于资源子网，哪些属于通信子网。
2.1.6 当前网络技术发展的
主要特点
? 网络向高速、宽带的方向发展：由于数据量的剧增、网络工作站及
用户数的扩大和多媒体的应用导致了对网络高带宽的需求。网络正
向高速、宽带的方向发展。传统的以主机为核心、面向终端的集中
处理模式正向高速分布式数据处理模式转变。高速局域网的发展以
及局域网与广域网互联等需求，促使网络传输速率比 10年前提高了
100~1000倍。局域网的传输速度从最初的 1Mbit/s,10Mbit/s，发
展到当前广为使用的 100Mbit/s,1000Mbit/s，甚至更高。目前，一
些公司正在发展 10Gbit/s,40Gbit/s的网络产品。
? 网络互联技术迅猛发展：由于交换技术的引入，网络互联技术注入
了新的内容。在基于路由器的网络中，主要的焦点在于路由的处理
活动。而利用交换技术，则可使网络内部及网间互联的性能大大提
高，不同类型的交换能够实现网段间的无缝连接。目前，网络用户
正向交换式网络迁移。
? 广域网技术同局域网技术相互渗透与融合
? 骨干网协议得到统一：开放系统互联 OSI协议和 TCP/IP协议是两套
骨干网协议，现在已得到统一。
? 综合智能化的网络管理
? Internet应用得到快速普及
2.2 网络的计算模式和服务类型
? 网络的三种计算模式,终端 -主机、客户机 /服务器
（ C/S）、浏览器 /服务器（ B/S）模式。
终端 -主机 C/S B/S
典型公司代表，
结构
IBM，集中式、无
层次
Microsoft，分
散、多层次
Microsoft，分布、网状
用户访问 菜单驱动 事件驱动 动态交互、合作
主流语言 COBOL,Fortran 4GL，专用工具 Java,HTML类
客户机 /界面 哑终端 /字符型 胖客户机 /GUI 胖、瘦客户机 /NUI
客户机访问资源 1,1 1,M N,M
数据流 可预测 突发性 不可预测
平台相关性 是 是 否
开发点 主机 客户机 服务器
成熟期 70年代末 90年代中 90年代末
网络的二种服务类型（ 1）
? 计算机网络服务是指通信子网对主机间数据传输所需的效率和可
靠性所提供的保证机制。通信子网为网络高层提供的服务分为两 大类：面向连接服务（ Connect-oriented Service）和无连接服务
（ Connect-less Service）。
? 面向连接的服务：是电话系统服务模式的抽象。每一次完整的数
据传输都必须经过建立连接、使用连接、中止连接三个过程。在
数据传输过程中，各分组不携带目的地址，而使用连接号
（ Connect ID）。本质上，服务类型中的连接类似一个管道，发
送者在一端放入数据，接收者从另一端取出数据。面向连接的特
点是：收发数据不但顺序一致，而且内容相同，所以其可靠性好，
但效率不高。
? 无连接服务：是邮政系统服务的抽象。在无连接服务中，每个分
组都携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传送。由于先后
发送的分组可能经历不同路径去往目的地，所以先发的不一定先
到，所以无连接服务的特点是不能保证分组的先后顺序。另外，
无连接服务也不能保证丢失分组的恢复或重传，换言之，分组不
能保证一定被收到或一定能正确接收。所以，无连接服务的可靠 性不好，但因其省去了许多保证机制，使其获得了较高的效率。
网络的二种服务类型（ 2）
? 两类服务比较
服务类型 服务 举例
面向连接
可靠的报文流 文件传输（ FTP）
可靠的字节流 远程登陆（ Telnet）
不可靠的连接 数字话音
无连接
不可靠的数据报文 电子邮件（ E-mail）
有确认的数据报文 电子邮件中的挂号信
请求 -应答 网络数据库查询
2.3 开放式系统互联参考模型
? 开放式系统互联参考模型（ OSI/RM）
OSI/RM各层的主要功能（ 1）
? 物理层（ Physical Layer）：是整个 OSI七层协议的底
层，一般通过机械和电气的互联方式把实体连接起来，
让数据流通过。物理层对连接到网络上的设备描述其
各种机械的、电气的和功能的规定，如连接器的类型、
尺寸、插脚的数目与功能、在网络上信号可接受的电
气范围以及所用的电缆的类型、还有网络的速率和编
码方法等都是网络的物理规范中规定的主要项目。物
理层负责传送高层使用的信号，提供了建立、维护和
拆除物理链路所需的电气连接和信号系统，其它各层
都必须通过物理层进行通信。
? 物理层规范的例子有,10BASE-5,10BASE-2和
10BASE-T，它们是用于不同类型的局域网的规范。
OSI/RM各层的主要功能（ 2）
? 数据链路层（ Data Lin Layer）：在物理
层之上，负责帧的传输、差错检测与恢
复以及流量控制。在局域网中，大多数
组织将它分为两个子层，即介质访问控
制协议（ MAC）和逻辑链路控制协议
（ LLC）。
? 数据链路层的最典型例子是高级数据链
路控制规程（ HDLC）。
OSI/RM各层的主要功能（ 3）
? 网络层（ Network Layer）：网络层控制
分组传送，提供路由选择、拥挤控制、
网络互联等功能；根据传输层的要求，
选择服务技术；向传输层报告未恢复的
差错。
OSI/RM各层的主要功能（ 4）
? 传输层（ Transport Layer）：提供建立、维护
和拆除传送连接的功能，在系统之间提供可靠
的、透明的数据传送，并提供端到端的错误恢
复和流控制。也就是说，传输层屏蔽了上一层，
使它看不见数据通信的细节。所以，传输层是
计算机通信体系结构中最关键的一层。在传输
出现问题时，传输层软件寻找可以替代的路由，
或者将要传输的数据保存起来，一直等到网络
连接正常时为止。
OSI/RM各层的主要功能（ 5）
? 会话层（ Session Layer）：提供两个进程之间
建立、维护和结束会话连接的功能和交互会话
的管理功能。
? 表示层（ Presentation Layer）：完成数据表示
和字符编码的转换，并完成数据转换、格式化
和文本压缩。
? 应用层（ Application Layer）：提供网络操作
系统、应用程序和用户服务，如文件共享、打
印、电子邮件等。
网络通信协议
? 网络通信协议（ Protocol）是指
网络中主机及网络节点设备共同
遵守的通信约定（通信规则的集
合）。协议规定了交流什么、怎
样交流以及何时交流等问题。网
络通信协议一般包括三个关键组
成部分,
? 语法（ Syntax）：定义了数据格
式、编码及信号电平等。给出了
通信双方在发出请求、执行和应
答等操作时必须遵守的“语言”
逻辑规则。
? 语义（ Semantics）：定义了用
于协调同步和差错处理等控制信
息。实际上，它是对发生的请求、
执行的动作和对方的应答等操作
进行解释和响应。
? 定时（ Timing）：规定了通信双
方谁先讲、讲什么、讲多快等问
题。
? 在通信协议的约束下，网络系统
应该完成,
? 正常的数据传输。包括数据链路
的建立和拆除、路由选择、数据
分组的拆装等。
? 差错处理
? 硬件故障；
? 网络阻塞；
? 报文分组延迟或丢失；
? 数据混乱；
? 数据重复或顺序出错
? 复杂的网络功能的实现单靠某一
单个协议是完成不了的，需要一
组相互配合的协议来实现，这样
的几个协议称为协议族，如我们
常说的 TCP/IP就包括了 IP,TCP、
UDP,ARP/RARP等子协议。
OSI/RM参考模型的数据传输过程
? OSI/RM参考模型的每一层都允
许数据穿过。这些层使用协议数据单元（ PDU）彼此进行通信，
PDU的作用是控制加入到用户数
据中的信息。因为 PDU在上下层
间传输时包含不同信息，因此根
据它负载的信息给出不同的名字。例如,TCP/IP协议的数据传送过
程中，当上层数据通过传输层后，
TCP头被加载到上层数据中，这
个单元称为报文段；报文段向下
传到网络层，一个 IP头被加上，
它变成一个数据包；数据包被封
装进 LLC头，变成数据帧；最后，
帧数据封装上 MAC头变成一位一
位的二进制数字信息，电子信号
通过网络物理传输介质传送出去。
? 假设主机 A要发送一组数据到主
机 B，其过程是,
? 在应用层生成应用数据。
? 在传输层生成数据报文。
? 在网络层，根据网络默认包尺寸
的大小，将数据重组为数据包，
在报头中加入目的地址和源地址，
以便于路由转发。
? 在数据链路层把数据包封装到帧
中。
? 在物理层以比特流形态传输。
? 数据从主机 A开始由上层向下层
传输并加入头和尾，变为数据帧
的过程称为封装。主机 B接收时
除去附加的头和尾信息，并使用
头部中的信息，决定数据从下层
上行到合适的层，这显然是封装
的一个逆过程，就称作解包。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 1）
——OSI模型与 Novell NetWare的对应关系
? NetWare结构体系很好地对应
了 OSI模型。在物理层和数据
链路层,NetWare支持以太网、
IEEE 802.2和 IEEE 802.5网
络,ARCnet等。网络层和传
输层功能由 Internet分组包交
换（ IPX）和队列包交换
（ SPX）管理。会话层支持网
络基本输入输出系统 NetBIOS，
表示层提供 NetWare内核服务，
应用层提供 NetWare外壳服务
（文件、打印,DOS外壳和
Windows外壳等）。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 2）
——OSI模型与 Windows NT/2000的对应关系
? 在物理层和数据链路层,NT
支持多种传输介质和网卡，
以及以太网、令牌环等协议
族。网卡驱动以 NDIS形式提
供，并包括与网络层协议的接口。 NT/2000的网络层协议
包括 NetBEUI规范（ NBF）、
数据链路控制（ DLC）,IP和
IPX，在传输层支持 TCP和 SPX。
NT/2000最优秀的网络应用支
持当属表示层的客户 /服务器
（ C/S）服务。它通过优先多
任务、共享和内存保护来为
C/S应用提供点对点进程的支
持。这就是 NT能够在企业级
服务器领域占有一席之地的
秘密。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 3）
——OSI模型与 UNIX的对应关系
? UNIX是最经典的网络操作系统。它建立在 TCP/IP协议基础上，其
内核中就包括 TCP/IP，所以,UNIX的层次结构与下节的 TCP/IP层
次模型更接近些。
? UNIX操作系统支持很多网络协议，包括 TCP/IP,SNA,XNS和
NetBIOS。它的网络操作是通过应用程序和 TCP/IP网络协议栈之
间的内部通信进程完成的。
2.4 TCP/IP模型
? TCP/IP的全称是传输控制协议（ Transmission
Control Protocol,TCP）和因特网协议
（ Internet Protocol,IP），它包含了 100多个
协议，是一个协议系列。所以其正确的名称应
该是 Internet协议系列，而 TCP/IP只是其中的
两个最基本、最重要的协议。 TCP/IP已经成为
目前最重要的互联网络协议,以 TCP/IP为基础
的 Internet广为人知。因此通常用 TCP/IP来代
替 Internet协议系列。
2.4.1 TCP/IP协议体系结构
? TCP/IP协议是一个四层结构的网络通信协议组，这四层协议分别
是：物理网络接口层协议、网际层协议、传输层协议和应用层协
议。 TCP/IP模型及所包含的协议、基于 TCP/IP协议的 Internet与
OSI参考模型的体系结构对比如图所示。
TCP/IP的层次结构
? 网络接口层：定义了 Internet与各种
物理网络之间的网络接口。该协议
层接收上层（ IP层）的数据并把它
封装成对应的、特定的帧，或者从
下层物理网接收数据帧并从帧中提
取数据报文，然后提交给 IP层。
? 网际层：是网络互联层，负责相邻
计算机之间的通信，提供端到端的
分组传送、数据分段与组装、路由
选择等功能。该层使用的协议有 IP、
ICMP等。其功能包括三个方面,
? 处理来自传输层的分组发送请求。
? 处理输入数据报文。
? 处理 ICMP报文、路由、流控、阻塞
等问题。
? 传输层：为应用层的应用进程或
应用程序提供端到端的有效、可
靠的连接以及通信和事务处理，
该层使用的协议有 TCP与 UDP。
传输层的功能包括,
? 格式化信息流；
? 提供可靠传输。传输层协议规定
接收端必须发回确认，假如分组
丢失，必须重新发送；
? 解决不同应用程序的识别问题。
因为因特网常常同时被多个应用
程序访问，为区别它们，传输层
在每一分组中增加识别的信息。
? 应用层：位于 TCP/IP协议的最上
层，向用户提供一组应用程序和
各种网络服务，比如文件传输、
电子邮件等。该层使用的协议很
多，主要包括,Telnet,FTP、
SMTP,DNS,SNMP（实现网络
管理的协议）等。
TCP/IP的重要协议
? TCP/IP是一个协议族，由多个子协议分层组成，下面介绍几个常用
的协议。
? 差错与控制报文协议（ ICMP）：在 IP数据报文传输系统中,IP网关
（ IP子网之间的互联设备）完成路由和报文传输工作，无需发送报文
的计算机参与。系统一旦发生传输错误,IP协议本身并没有一种内在
的机制获取差错信息并进行相应控制，为此,TCP/IP专门设计了差错
与控制报文协议 ICMP（ Internet Control Message Protocol）协议。当
中间网关发现传输错误时，立即向发送报文的计算机发送 ICMP报文，
报告出错情况，以便其采取相应纠正措施。
? 地址解析协议（ ARP） /逆向地址解析协议（ RARP）,ARP负责实现从
网际地址（如 IP地址）到物理地址（如以太网网卡 MAC地址）的映射，
而 RARP实现从物理地址到网际地址的映射。
? 用户数据报文协议（ UDP）,UDP（ User Datagram Protocol）是与
TCP协议并列于传输层的协议。一般情况下,UDP与 TCP共存在一个互
联网中,TCP提供高可靠性服务,UDP提供高效率服务。 UDP直接建立
在 IP协议之上，比 TCP相对简单些，其特点是效率高。当通信子网相
当可靠时,UDP将提供高可靠性、低成本的服务。
2.4.2 OSI模型与 TCP/IP模型的
主要区别
? OSI参考模型和 TCP/IP参考模型有很多相似之处，尤其是层次的功
能大体相同。两者的主要区别包括,
? OSI是先制订了模型，模型再为协议的制订提供参考；而 TCP/IP模型先出现的是
协议，模型实际上是对已有协议的描述。
? OSI适用范围广，绝大多数协议都与 OSI是一致的；而 TCP/IP模型只适用 TCP/IP
协议，不适合任何其他协议。
? OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通
信； TCP/IP模型在网际层仅支持无连接通信，但在传输层支持无连接和面向连
接两种模式。
2.5 网络交换技术
? 本节主要讲述交换转发方式,VLAN、生成树协
议、链路聚合、第三、四层交换等重要的交换
技术。这些交换技术的叙述是一个项目技术方
案的重要组成部分，因此对本节的学习有特殊
重要的意义。
? 经典的数据交换方式主要有电路交换、报文交
换和分组交换。随着通信技术和计算机网络技
术的发展，又相继出现了帧中继（ Frame
Relsy）、异步传输模式（ ATM）等新的数据交
换方式。
2.5.1 数据交换方式
? 交换方式主要有三种
类型，分别为,
? 电路交换
? 存储转发交换
? 信元交换
? 电路交换与存储转发
两类交换方式的关键
区别在于,
? 电路交换没有存储转
发功能，需要静态分
配线路；存储转发的
交换设备的输入线和
输出线之间不必要事
先就建立物理连接，
需要动态分配线路。
电路交换（ Circuit Switching）
? 电路交换的内部机制是：当
交换机从一条输入线接到呼
叫请求时，它首先根据被呼
叫者的号码寻找一条合适的
空闲输出线，然后通过硬件
开关（比如电磁继电器）将
二者连通。假如一次电话呼
叫要经过若干交换机，则所
有交换机都要完成同样的工
作。
? 电路交换的外部特征是通信
两端一旦接通，便拥有了一
条实际的物理线路，双方在
通信过程中独占此线路直至
通信结束。
? 电路交换的实质是：在交换
设备内部，硬件开关将输入线与输出线直接连通。
? 电路交换技术有两大优点,
? 传输延迟小，唯一的延迟是
电磁信号的传播时间，因为
一旦连接建立，便不再需要
交换开销；
? 线路接通时，信道内不会发
生冲突，因为是独占物理线
路。
? 电路交换有两大缺点,
? 是建立电路连接所需时间长。
在数据传输开始之前，呼叫
信号必需经过若干中间交换
机，得到各交换机的逐一认
可，才能传到最终被呼叫方。
这个过程常常需要 10秒甚至
更长时间；
? 由于独占电路会造成信道浪
费，因为信道连接一旦建立，
即便空闲，它也不能被其他
用户所用。
存储转发交换（ store and forward）
? 存储转发就是数据报文或数据分组在经
由中间交换设备时，首先被交换设备存
储起来，然后在适当的时机发送出去。
? 存储转发交换中最主要的应用是数据报
文交换和虚电路交换两种。
虚电路
? 虚电路的含义有两种。其一，虚电路是交换网内点到
点之间的逻辑连接；其二，虚电路是交换网内端到端
之间的逻辑连接。
? 虚电路的建立类似于电路交换中通信线路的连接：首
先由发送方发出虚呼叫信号（ Virtual-Call），经响应
的中间互联设备传递，直至被呼叫方，被呼叫方的应
答经原路返回至发送方。在上述过程中，子网内在物
理上并没有建立起一条电路，而只是预约了建立电路
所需的中间交换设备，这就是虚电路称谓的由来。一
对计算机之间一旦建立了虚电路，分组即可按“虚电
路号”进行传输（实际子网中可能有几条虚电路，用
编号加以区别），所有分组数据遵循既定的虚电路路
径约定，在传输过程中各分组不再单独路由。
数据报文
? 数据报文子网内没有建立连接的过程，各数据报文均要携带目的
地址，传输时子网对各数据报文单独路由，即互联设备根据当时
子网内的资源情况，将要转发的数据报文沿一条合适的路径发送
出去。
? 数据报文和虚电路的区别见表,
项目 虚电路 数据报文
目的地址 仅在建立期间需要 每个报文都需要
差错处理 对主机透明（在子网内完成） 由主机完成
端 -端流量控制 由子网提供 不由子网提供
包顺序 报文总是按发送顺序交给主机 报文按到达顺序交给主机
初始连接 需要 不可能
2.5.2 三种交换技术
? 端口交换：最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通
常划分有多条以太网段（网段即是多个站点构成一个共享媒体的
集合，一般是一个共享型集线器互联着干个站点构成一个网段，
每条网段为一个广播域），不用网桥或路由互联，网络之间是互
不相通的。根据支持的程度，端口交换还可细分为：模块交换,端口组交换、端口级交换。
? 帧交换：是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输
媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高
的带宽。对网络帧的处理方式有：存储转发、穿通和改进型穿通
交换方式。
? 信元交换,ATM采用固定长度 53个字节的信元交换，由于长度固
定，因而便于用硬件实现。 ATM采用专用的非差别互联，并行运
行，还容许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，以保障足够
的带宽和容错能力。 ATM采用了统计时分电路并进行复用，因而
能大大提高通道的利用率。 ATM的带宽可以达到 25M,155M、
622M甚至数 GB的传输能力。
交换与共享的区别
? 交换式以太网不像共享网络那样把帧广播到每个节点，
而是为终端用户提供独占的点对点连接。帧在节点间
沿着指定的路径传输，并且交换机的多对不同源端口
和目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突，从而
把提供“一次一用户服务”共享式网络转换成一个并
行系统，大大地提高了网络的可利用带宽。
? 在带宽利用上，常规的共享式网络的所有节点争用一
个共享信道的带宽，因此随着网络节点数量的增加，
平均每个节点的可利用带宽将减少。而在交换式网络
中，不仅交换机的每个端口节点占用的带宽不会因端
口节点的增加而减少，相反整个交换机的总带宽随着
端口节点的增加而扩张，设每个端口的带宽为 R，端口
节点数为 N，则交换机的最大总带宽为 RN/2
第二层交换技术
? 第二层（ Layer 2）交换机运行在数据链
路层，能构造自己的转发表，并且可以
访问 MAC地址，并将帧转发至该 MAC地
址。第二层交换技术实质上是一种桥接
技术。
第三层交换技术
? 第三层交换（ Layer 3 Switching），是针对交换机提出的概念，这里的第三
层是指 ISO的 OSI七层参考模型里的第三层，即网络层，第三层交换功能实
际上是指网络层的路由功能。
? 标准的交换机是二层设备，即支持物理层和数据链路层的功能，而没有路由
功能。
? 第三层交换技术把路由处理器以独立模块、子卡（称为特性卡）或功能芯片
的方式引入交换机中，使交换机具有了路由能力，并且支持各种主流路由协
议，如 RIP,OSPF,BGP4等，成为 VLAN之间访问桥梁、因此也可以称为
VLAN间路由。
? 第三层交换的优点是与交换机高度集成或一体化，具有以线速（介质速率）
路由包的能力，价格也比以性能相近的路由器实现 VLAN间路由更为低廉。
? 第三层交换是 Intranet应用的关键技术之一。第三层交换是一个模型，它将
第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，通过
第三层交换 /路由将 IP地址信息用于网络路径选择，可在各个层次提供线速
性能。
? 由此可以看出：第三层交换不过是一种线速路由器，即用交换机取代路由器，
简化网络层，以降低处理数据包的开销并显著地提高事务处理速度，而且还
提供流量优化处理、安全以及多种其他的灵活功能，如虚拟网等。它的主要
优点是：便于网络结构设计；减少路由器的中继段和瓶颈。
第四层交换技术
? OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源
和目标系统之间协调通信。在 Internet协议体系中，这是 TCP（传
输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）所在的协议层。
? 在第四层中,TCP和 UDP标题包含端口号，它们可以区分每个数据
包包含哪些应用协议如 HTTP,SMTP,FTP等等。端口号和设备 IP
地址的组合通常称作“套接字（ Socket）。它指示了正在传输的是
什么类型的网络数据，并把它交给合适的高层软件处理。
? 第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅
依据 MAC地址（第 2层网桥）或源 /目标 IP地址（第 3层路由），而
且依据 TCP/UDP（第四层）应用端口号。特别是将五个（包过滤 /
安全控制、服务质量、服务器负载均衡、主机备用互联、统计等）
基于第四层交换的服务可以加到交换机上。所以，第四层交换技术 是用传输层包头的信息去帮助交换和传输处理的一种技术。
? 总的说来，第四层交换是对数据包的传输层进行查询，获取信息，
然后利用此信息，这是一种比第二层、第三层传输更聪明的决策。
2.5.4 生成树协议
? 生成树协议（ STP,Spanning Tree
Protocol）是研究交换式以太网时的重要
概念和技术，其 IEEE标准为 IEEE 802.1d，
利用它实现交换机之间的冗余连接，可
以防止网上产生回路，因为回路会使网
络发生故障。生成树有两个主要功能,
? 在任何两个局域网之间仅有一条逻辑路径。
? 在两个以上的网桥之间用不重复路径把所有
网络互联到单一的扩展局域网上。
2.5.5 链路聚合技术
? 所谓链路聚合，是指交换机上支持的一种技术，这种技术可以把两个交
换机之间两条以上同时相连的链路虚拟成为一条链路来传输信息。
? 两个交换机之间如果存在两条以上的通道，如果没有 STP时，会出现环路；
如果启用 STP，在一个时刻只能有一条处于转发状态的通道。链路聚合技
术突破了这一限制，使两条以上的通道作为一条链路来使用，交换机之
间互连的带宽成倍增加，比如两条 100Mbit/s的线路设置成为链路聚合后，
设备之间传输带宽为全双工 400Mbit/s，这样便使困扰网络设计和实施的
瓶颈问题得到一定程度上的解决。
? 对于链路聚合，不同的厂商有不同的叫法，如 Intel称为链路聚合,Cisco
称为快速以太网通道（ FEC,Fast Ethernet Channel）或千兆以太网通道
（ GEC,Gigabit Ethernet Channel），而 Nortel Networks则称为主干
（ Port Trunking），其实现的功能是相同的，但具体实现的方法差别很
大，因而不同品牌交换机之间的链路聚合在设计时是应该避免的。
? 链路聚合技术在实现交换设备高带宽互连的同时还提供了冗余连接。
? 应特别注意的是，链路聚合技术只能在 100Mbit/s以上的链路上实现，
10Mbit/s的以太网不支持此项功能。
2.6 局域网的体系结构规范
? 局域网的有关标准
? IEEE是（美国）电器电子工程师学会的简称。
IEEE 802委员会是局域网国际标准的主要由
制定者，对局域网技术，尤其是以太网技术
做出了巨大贡献。
? IEEE 802是一个局域网标准系列。
IEEE 802局域网体系结构规范
? IEEE 802标准定义了 ISO/OSI的
物理层和数据链路层。
? 物理层包括：物理介质、物理介
质连接设备（ PMA）、连接单元
接口（ AUI）和物理信号。物理
层的主要功能是提供编码、解码、
时钟提取与同步、发送、接收和
载波检测等，为数据链路层提供
服务。
? 数据链路层包括,
? LLC子层：提供面向连接的虚电
路服务和无连接的数据报服务，
其主要功能是控制对传输介质的
访问、数据帧的封装和分解，并
为网络层服务提供逻辑接口。目
前,LLC常用的介质访问控制协
议有,CSMA/CD,Token-Bus、
Token-Ring和 FDDI等。
? MAC子层：主要功能是提供连接
服务类型和控制对传输介质的访
问，其中，面向连接的服务能提
供可靠的通信。
2.7 广域网的体系结构规范
? 广域网是一种跨地区的数据通信网络，使用电
信运营商提供的设备作为信息传输平台。为了
实现广域网络通信，许多国际标准化组织和企
业推出了相关的广域网协议。对照 OSI参考模
型，广域网协议一般只涉及 ISO/OSI的低三层
协议，即,物理层、数据链路层和网络层 。
? 从某种角度来说，广域网技术更偏向于底层的
网络通信技术，至少从协议层次上可以这样理
解。
广域网协议层次
物理层协议
? 广域网常用的物理层协议有,
? EIA定义的串性通信接口标准,RS-232C、
RS-422A,RS-423,RS-449和 RS-485；
? CCITT推荐的 DCE-DTE接口标准,X.20、
X.21,X.21bis等，分组交换网的接口标准：
X.3,X.28,X.29等。
数据链路层协议
? 广域网常用的数据链路层协议主要有,
? IBM公司推出的 BISYNC字符控制协议和同步
数据链路控制（ SDLC）协议；
? DEC公司推出的 DDCMP字符计数协议；
? 国际标准化组织（ ISO）制定的高级数据链
路控制（ HDLC）协议。
网络层协议
? 广域网中，国际上广泛采用 CCITT的 X.25
和 TCP/IP协议中的 IP协议。
本章复习重点
? 网络的组成、功能、分类
? 通信子网和资源子网的概念
? 网络的三种计算模式和二种服务类型
? OSI/RM参考模型及其数据传输过程、与
网络操作系统的对应关系、与 TCP/IP模
型的比较
? 常用的几种网络交换技术
? 局域网、广域网的体系结构规范
思考与练习题
? 1．简述计算机网络的组成、分类
与功能。
? 2．通信子网和资源子网的任务分
别是什么？各自包括哪些设备？
? 3．网络有哪三种计算模式？各自
的优缺点是什么？
? 4．网络有哪二种服务类型？各自
的特点是什么？
? 5．简述 OSI/RM各层的主要功能。
? 6．网络通信协议的作用是什么？
? 7．试描述 OSI/RM参考模型的数据
传输过程。
? 8．试分别画出 OSI模型与 Novell
NetWare,Windows NT/2000、
UNIX的对应关系图。
? 9．什么是电路交换？什么是存
储转发交换？各自的特点是什么？
? 10．简述交换与共享的区别。
? 11．简述第三层交换和第四层交
换技术的含义。
? 12．简述生成树协议的原理。
? 13．什么是链路聚合技术。
? 14．简述局域网、广域网的体系
结构规范。
? 15．试描述 OSI与 TCP/IP模型的
区别。
? 16．增加带宽和提高数据传输速
率的方法有哪些？
第 2章完
谢谢大家！
谢谢大家！
谢谢大家！
本章主要内容
? 网络技术概论
? 网络的计算模式和服务类型
? 开放式系统互联参考模型
? TCP/IP模型
? 网络交换技术
? 局域网的体系结构规范
? 广域网的体系结构规范
1
2
3
4
5
7
6
2.1 网络技术概论
? 计算机网络的定义,
? 国际标准化组织 ISO把计
算机网络定义为：计算机
网络是一组互联在一起的
计算机系统的集合。
? 而多数文献则认为：计算
机网络是利用通信线路和
通信设备，将分散在不同
地点、具有独立功能的多
个计算机系统互相连接，
按照网络协议进行数据通
信，实现资源共享的计算
机系统的集合。
? 一个计算机网络系统通常
都具备以下三个要素,
? 至少有两台具有独立操作系
统的计算机，且相互间有共
享资源的要求。
? 两台或多台计算机之间要有
通信手段将其互联。
? 两台或多台计算机之间要有
相互通信的规则。
计算机网络系统的组成
软件系统
网络系统软件
网络操作系统；工作站操作系统；网络协
议软件；设备驱动程序；设备设置程
序；网络管理系统软件；浏览器等
网络应用软件
数据库；电子邮件服务器软件；办公自动
化系统； MIS系统； VOD视频点播系统；杀病毒软件系统；防火墙；各类开
发工具软件等
硬件系统
网络基本硬件
系统 服务器；工作站等
网络通信设备 网卡；中继器；集线器；交换机；网桥； 路由器；网关； Modem等
网络传输介质 双绞线；同轴电缆；光缆；无线等
网络外部设备 打印机；大容量磁盘阵列、绘图仪、扫描 仪和数码相机等
网络的功能
? 主要有三大方面的功能,
? 数据通信和信息服务
? 资源共享
? 其它功能
? 提供系统的高可靠性；
? 实现协同计算；
? 实现分布式处理。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 1）
? 带宽：信息传输通道的宽度。它的单位是频率，一
般为,Hz”、,KHz”、,MHz”或,GHz”
? 增加带宽的方法：是采用信道复用技术，即在同一
信道上“同时”传输多路信号的技术。一般通信中
有四种,
? 时分复用（ TDM,Time Division Multiplexing）
? 波分复用（ WDM,Wavelength Division Multiplexing）
? 频分复用（ FDM,Frequency Division Multiplexing）
? 码分复用（ CDM,Code Division Multiplexing）
? 目前应用最为广泛的是频分复用技术和时分复用技
术（也叫分时复用技术）。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 2）
? 传输速率：是指单位时间内通过的二进制数据信息位
数，它的单位为,bit/s”（ bps）、,Kbit/s”（ Kbps）、
,Mbit/s”（ Mbps）或是,Gbit/s”（ Gbps）。
? 速率和带宽的区别：通常高带宽意味着高速率，因为
网络不再拥挤；但高速率并不一定就是高带宽，因为
数据传输速率与计算机硬盘的访问速率、操作系统的
效率、网络上的通信传输协议、基带或频带的传输方
式（如调幅、调频、调相、单工、全双工等）等很多
因素有关，而对网络带宽的利用只是其中的一个环节
而已。
? 提高数据传输速率的方法是选择更加快速的通信协议
（或者编码方式）和通信设备、用 NetBIOS/NetBEUI
来提高效率、用交换技术来代替共享技术等。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 3）
? 数据通信方式
? 单工通信方式,是单方向传输数据，不能反
向传输。
? 半双工通信方式,既可单方向传输数据，也
可以反方向传输，但不能同时进行。
? 全双工通信方式,可以在两个不同的方向同
时发送和接收数据。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 4）
? 数据传输方式：数据在信道上按时间传送的方
式称为传输方式。
? 当按时间顺序一位接着一位地在信道上传输时，称
为串行传输方式，一般数据通信都采用这种方式。
串行传输方式只需要一条通道，在远距离通信时其
优点尤为突出。
? 另一种传输方式是将一组数组一并由通信同时送到
对方，这时就需要多个通路，故称为并行传输方式。
计算机网络中的数据是串行方式传输的。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 5）
? 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。基带传输有四种方式,
? 单极性脉冲方式：是指用脉冲的有无来表示信息的有无。电
传打字机就是采用这种方式。
? 双极性脉冲方式：是指两个状态相反、幅度相同的脉冲来表
示信息的两种状态。在随机二进制数字信号中,0,1出现的
概率是相同的，因此在其脉冲序列中，可视直流分量为零。
? 单极性归零脉冲方式：是指在发送,1”时发送宽度小于码元持
续时间的归零脉冲序列，而在传输,0”信息时，不发送脉冲。
? 多电平脉冲方式：是相对上面三种脉冲信号而言的。脉冲信
号的电平只有两个取值，故只能表示二进制信号。如果采用
多电平脉冲则可表示多进制信号。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 6）
? 在某些信道中（如无线信道、光纤信道）由于不能
直接传输基带信号，故要利用调制和解调技术，即
利用基带信号对载波波形的某些参数进行调控，从
而得到易于在信道中传输的被调波形。其载波通常
采用正弦波，而正弦波有三个能携带信息的参数，
即幅度、频率和相位，控制这三个参数之一就可使
基带信号沿着信道顺利传输。当然，在到达接收端
时均需作相应的反变换，以便还原成发送端的基带
信号。这就是所谓的宽带传输。在局域网内宽带传
输一般采用同轴电缆作为传输介质。
? 在宽带传输中，可分为频分多路复用（ FDM）技术
（它可将电缆的频谱分成若干信道或频段，而后在
各个分隔的频段上分别传输数据、电视信号）和时
分多路复用（ TDM）技术。
网络数据传输技术中的几个术
语（ 7）
? 基带传输和宽带传输的比较
基带传输 宽带传输
传输数字信号 传输模拟信号（需用调制解调器）
占用整个频段 可采用频分复用（ FDM）
双向传输 单向传输
总线型结构 总线型、树型、星型结构
几千米范围 几十千米范围
2.1.4 网络的分类（ 1）
? 根据人们对网络研究角度和应用范围的
不同，对网络的分类有不同的方法，最
常用的分类方法是按网络规模和范围分
类，根据这种分类方法，一般可以将计
算机网络分为局域网、城域网和广域网
等几类，这是由联网的计算机之间的距
离以及网络规模的大小来形成的。
2.1.4 网络的分类（ 2）
? 局域网 （ Local Area Network,LAN）：局域网可以覆盖几米到几公里的范
围，一般在十公里以内，属于一个部门或一个单位组建的专用网络。主要
用于一个单位内部的计算机联网，实现单位或部门内部的多种资源共享。
它是进一步构成城域网和广域网、乃至 Internet的基础。
? 城域网 （ Metropolitan Area Network,MAN）：城域网基本上是一种大型
的局域网，通常运用光纤通信技术，采用与局域网相似的联网技术。它一
般覆盖一座城市，并且有可能涉及到当地的有线电视网，传输速率通常在
10Mbps以上，其有效距离约为 5－ 50km。城域网一般由政府或大型集团
组建，可能是专用的也可能是公用的。
? 广域网 （ Wide Area Network,WAN）：广域网的覆盖范围很大，可以包
括几个城市或整个国家，甚至全球都属于广域网的范围。广域网通常通过
公用电话网或公共事业部门提供的线路将跨越城市、地区甚至国家的若干
计算机连接起来，其作用范围可以达到数千公里。一般可以认为广域网就
是局域网的互联。
? Internet网, Internet不是一种具体的物理网络技术，它是将不同的物理网
络技术统一起来的一种高层技术，是一种以 TCP/IP协议为基础实现数据通
信，连接世界各地的计算机网络的集合。 Internet是全球最大的、开放式
计算机网络，也是全球最大的国际性计算机广域网。目前已成为人们获取
信息的一种方便、快捷、有效的手段，已成为信息社会的重要支柱。
2.1.4 网络的分类（ 3）
? 关于网络的分类，实际上还有许多其它的方法,
? 按采用的网络协议类型，一般可分为以太网络（ Ethernet）、令牌环网
络（ Token Ring）,FDDI网络,X.25分组交换网络,TCP/IP网络、异步
传输模式网络（ ATM）等；
? 按网络的拓朴结构分类，可将网络分为星型、环型、总线型、树型、网
状型和混合型网络；
? 按使用的传输介质分类，可将网络分为同轴电缆网络、双绞线网络、无
线网络、光纤网络、卫星数据通信网络、多传输介质网络等。
? 按照网络传输技术，可以分为广播网络和点对点网络；按数据组织方式
分类，网络可分为分布式网络系统、集中式网络系统和分布集中式网络
系统；
? 按所使用的网络操作系统类型，一般可将网络分为 Net Ware网络、
Windows NT网络,VINES网络（使用 Banyan公司的操作系统）,UNIX
网络等；
? 按传输介质上所传输信号方式的不同，局域网可以分为基带网和宽带网
（基带网传送数据数字信号时，信号占用了整个带宽，基带网多为总线
网络结构，覆盖范围比较小。宽带网传输模拟信号，覆盖范围比较大，
可以达到几十公里。目前绝大多数局域网采用基带传输方式）。
2.1.5 通信子网和资源子网（ 1）
? 从结构和功能上看，一个计算机网络可以分成两个部分：一个是
面向数据通信的通信子网，一个是面向数据处理的资源子网。
2.1.5 通信子网和资源子网（ 2）
? 图中虚线框内为通信子网，其中常用设备包括：网络通信传输介质和通
信设备，包括网控中心（ NCC）、网络接口卡（ NIC）、通信线路、集线
器（ HUB）、网络交换机、路由器、网桥、网关、转发器、远程访问服
务器（ RAS）和 Modem等等。通信子网的任务是负责网络的运行和数据
的转接、存储、转发、交换与传输，并管理网间互连和用户的入网业务。
? 虚线框外为资源子网，其主体为网络资源设备，包括服务器、用户计算
机（也称工作站）、网络存储系统、网络打印机、独立运行的网络数据
设备、网络终端以及机顶盒设备等。此外，还包括网络上运行的各种软
件资源和数据（数据库）资源。资源子网负责全网的数据处理和向网络
用户提供网络资源及网络服务等。
? 把网络中纯通信部分的子网和以计算机为主体的资源子网分离开，这是
网络层次结构思想的重要体现，使得对整个计算机网络的分析和设计大
为简化。但是这种划分方法过于学术化、理想化，没有把网络结构与协
议层次结合起来。比如说，控制着通信的网络协议就是以软件形式运行
在网络中的计算机上，而且除了个别带 CPU的网卡外，一般在网络通信
过程中网卡要占据一定的主机 CPU资源。所以，事实上无法严格地区分
哪些属于资源子网，哪些属于通信子网。
2.1.6 当前网络技术发展的
主要特点
? 网络向高速、宽带的方向发展：由于数据量的剧增、网络工作站及
用户数的扩大和多媒体的应用导致了对网络高带宽的需求。网络正
向高速、宽带的方向发展。传统的以主机为核心、面向终端的集中
处理模式正向高速分布式数据处理模式转变。高速局域网的发展以
及局域网与广域网互联等需求，促使网络传输速率比 10年前提高了
100~1000倍。局域网的传输速度从最初的 1Mbit/s,10Mbit/s，发
展到当前广为使用的 100Mbit/s,1000Mbit/s，甚至更高。目前，一
些公司正在发展 10Gbit/s,40Gbit/s的网络产品。
? 网络互联技术迅猛发展：由于交换技术的引入，网络互联技术注入
了新的内容。在基于路由器的网络中，主要的焦点在于路由的处理
活动。而利用交换技术，则可使网络内部及网间互联的性能大大提
高，不同类型的交换能够实现网段间的无缝连接。目前，网络用户
正向交换式网络迁移。
? 广域网技术同局域网技术相互渗透与融合
? 骨干网协议得到统一：开放系统互联 OSI协议和 TCP/IP协议是两套
骨干网协议，现在已得到统一。
? 综合智能化的网络管理
? Internet应用得到快速普及
2.2 网络的计算模式和服务类型
? 网络的三种计算模式,终端 -主机、客户机 /服务器
（ C/S）、浏览器 /服务器（ B/S）模式。
终端 -主机 C/S B/S
典型公司代表，
结构
IBM，集中式、无
层次
Microsoft，分
散、多层次
Microsoft，分布、网状
用户访问 菜单驱动 事件驱动 动态交互、合作
主流语言 COBOL,Fortran 4GL，专用工具 Java,HTML类
客户机 /界面 哑终端 /字符型 胖客户机 /GUI 胖、瘦客户机 /NUI
客户机访问资源 1,1 1,M N,M
数据流 可预测 突发性 不可预测
平台相关性 是 是 否
开发点 主机 客户机 服务器
成熟期 70年代末 90年代中 90年代末
网络的二种服务类型（ 1）
? 计算机网络服务是指通信子网对主机间数据传输所需的效率和可
靠性所提供的保证机制。通信子网为网络高层提供的服务分为两 大类：面向连接服务（ Connect-oriented Service）和无连接服务
（ Connect-less Service）。
? 面向连接的服务：是电话系统服务模式的抽象。每一次完整的数
据传输都必须经过建立连接、使用连接、中止连接三个过程。在
数据传输过程中，各分组不携带目的地址，而使用连接号
（ Connect ID）。本质上，服务类型中的连接类似一个管道，发
送者在一端放入数据，接收者从另一端取出数据。面向连接的特
点是：收发数据不但顺序一致，而且内容相同，所以其可靠性好，
但效率不高。
? 无连接服务：是邮政系统服务的抽象。在无连接服务中，每个分
组都携带完整的目的地址，各分组在系统中独立传送。由于先后
发送的分组可能经历不同路径去往目的地，所以先发的不一定先
到，所以无连接服务的特点是不能保证分组的先后顺序。另外，
无连接服务也不能保证丢失分组的恢复或重传，换言之，分组不
能保证一定被收到或一定能正确接收。所以，无连接服务的可靠 性不好，但因其省去了许多保证机制，使其获得了较高的效率。
网络的二种服务类型（ 2）
? 两类服务比较
服务类型 服务 举例
面向连接
可靠的报文流 文件传输（ FTP）
可靠的字节流 远程登陆（ Telnet）
不可靠的连接 数字话音
无连接
不可靠的数据报文 电子邮件（ E-mail）
有确认的数据报文 电子邮件中的挂号信
请求 -应答 网络数据库查询
2.3 开放式系统互联参考模型
? 开放式系统互联参考模型（ OSI/RM）
OSI/RM各层的主要功能（ 1）
? 物理层（ Physical Layer）：是整个 OSI七层协议的底
层，一般通过机械和电气的互联方式把实体连接起来，
让数据流通过。物理层对连接到网络上的设备描述其
各种机械的、电气的和功能的规定，如连接器的类型、
尺寸、插脚的数目与功能、在网络上信号可接受的电
气范围以及所用的电缆的类型、还有网络的速率和编
码方法等都是网络的物理规范中规定的主要项目。物
理层负责传送高层使用的信号，提供了建立、维护和
拆除物理链路所需的电气连接和信号系统，其它各层
都必须通过物理层进行通信。
? 物理层规范的例子有,10BASE-5,10BASE-2和
10BASE-T，它们是用于不同类型的局域网的规范。
OSI/RM各层的主要功能（ 2）
? 数据链路层（ Data Lin Layer）：在物理
层之上，负责帧的传输、差错检测与恢
复以及流量控制。在局域网中，大多数
组织将它分为两个子层，即介质访问控
制协议（ MAC）和逻辑链路控制协议
（ LLC）。
? 数据链路层的最典型例子是高级数据链
路控制规程（ HDLC）。
OSI/RM各层的主要功能（ 3）
? 网络层（ Network Layer）：网络层控制
分组传送，提供路由选择、拥挤控制、
网络互联等功能；根据传输层的要求，
选择服务技术；向传输层报告未恢复的
差错。
OSI/RM各层的主要功能（ 4）
? 传输层（ Transport Layer）：提供建立、维护
和拆除传送连接的功能，在系统之间提供可靠
的、透明的数据传送，并提供端到端的错误恢
复和流控制。也就是说，传输层屏蔽了上一层，
使它看不见数据通信的细节。所以，传输层是
计算机通信体系结构中最关键的一层。在传输
出现问题时，传输层软件寻找可以替代的路由，
或者将要传输的数据保存起来，一直等到网络
连接正常时为止。
OSI/RM各层的主要功能（ 5）
? 会话层（ Session Layer）：提供两个进程之间
建立、维护和结束会话连接的功能和交互会话
的管理功能。
? 表示层（ Presentation Layer）：完成数据表示
和字符编码的转换，并完成数据转换、格式化
和文本压缩。
? 应用层（ Application Layer）：提供网络操作
系统、应用程序和用户服务，如文件共享、打
印、电子邮件等。
网络通信协议
? 网络通信协议（ Protocol）是指
网络中主机及网络节点设备共同
遵守的通信约定（通信规则的集
合）。协议规定了交流什么、怎
样交流以及何时交流等问题。网
络通信协议一般包括三个关键组
成部分,
? 语法（ Syntax）：定义了数据格
式、编码及信号电平等。给出了
通信双方在发出请求、执行和应
答等操作时必须遵守的“语言”
逻辑规则。
? 语义（ Semantics）：定义了用
于协调同步和差错处理等控制信
息。实际上，它是对发生的请求、
执行的动作和对方的应答等操作
进行解释和响应。
? 定时（ Timing）：规定了通信双
方谁先讲、讲什么、讲多快等问
题。
? 在通信协议的约束下，网络系统
应该完成,
? 正常的数据传输。包括数据链路
的建立和拆除、路由选择、数据
分组的拆装等。
? 差错处理
? 硬件故障；
? 网络阻塞；
? 报文分组延迟或丢失；
? 数据混乱；
? 数据重复或顺序出错
? 复杂的网络功能的实现单靠某一
单个协议是完成不了的，需要一
组相互配合的协议来实现，这样
的几个协议称为协议族，如我们
常说的 TCP/IP就包括了 IP,TCP、
UDP,ARP/RARP等子协议。
OSI/RM参考模型的数据传输过程
? OSI/RM参考模型的每一层都允
许数据穿过。这些层使用协议数据单元（ PDU）彼此进行通信，
PDU的作用是控制加入到用户数
据中的信息。因为 PDU在上下层
间传输时包含不同信息，因此根
据它负载的信息给出不同的名字。例如,TCP/IP协议的数据传送过
程中，当上层数据通过传输层后，
TCP头被加载到上层数据中，这
个单元称为报文段；报文段向下
传到网络层，一个 IP头被加上，
它变成一个数据包；数据包被封
装进 LLC头，变成数据帧；最后，
帧数据封装上 MAC头变成一位一
位的二进制数字信息，电子信号
通过网络物理传输介质传送出去。
? 假设主机 A要发送一组数据到主
机 B，其过程是,
? 在应用层生成应用数据。
? 在传输层生成数据报文。
? 在网络层，根据网络默认包尺寸
的大小，将数据重组为数据包，
在报头中加入目的地址和源地址，
以便于路由转发。
? 在数据链路层把数据包封装到帧
中。
? 在物理层以比特流形态传输。
? 数据从主机 A开始由上层向下层
传输并加入头和尾，变为数据帧
的过程称为封装。主机 B接收时
除去附加的头和尾信息，并使用
头部中的信息，决定数据从下层
上行到合适的层，这显然是封装
的一个逆过程，就称作解包。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 1）
——OSI模型与 Novell NetWare的对应关系
? NetWare结构体系很好地对应
了 OSI模型。在物理层和数据
链路层,NetWare支持以太网、
IEEE 802.2和 IEEE 802.5网
络,ARCnet等。网络层和传
输层功能由 Internet分组包交
换（ IPX）和队列包交换
（ SPX）管理。会话层支持网
络基本输入输出系统 NetBIOS，
表示层提供 NetWare内核服务，
应用层提供 NetWare外壳服务
（文件、打印,DOS外壳和
Windows外壳等）。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 2）
——OSI模型与 Windows NT/2000的对应关系
? 在物理层和数据链路层,NT
支持多种传输介质和网卡，
以及以太网、令牌环等协议
族。网卡驱动以 NDIS形式提
供，并包括与网络层协议的接口。 NT/2000的网络层协议
包括 NetBEUI规范（ NBF）、
数据链路控制（ DLC）,IP和
IPX，在传输层支持 TCP和 SPX。
NT/2000最优秀的网络应用支
持当属表示层的客户 /服务器
（ C/S）服务。它通过优先多
任务、共享和内存保护来为
C/S应用提供点对点进程的支
持。这就是 NT能够在企业级
服务器领域占有一席之地的
秘密。
OSI参考模型与网络操作系统的对应关系（ 3）
——OSI模型与 UNIX的对应关系
? UNIX是最经典的网络操作系统。它建立在 TCP/IP协议基础上，其
内核中就包括 TCP/IP，所以,UNIX的层次结构与下节的 TCP/IP层
次模型更接近些。
? UNIX操作系统支持很多网络协议，包括 TCP/IP,SNA,XNS和
NetBIOS。它的网络操作是通过应用程序和 TCP/IP网络协议栈之
间的内部通信进程完成的。
2.4 TCP/IP模型
? TCP/IP的全称是传输控制协议（ Transmission
Control Protocol,TCP）和因特网协议
（ Internet Protocol,IP），它包含了 100多个
协议，是一个协议系列。所以其正确的名称应
该是 Internet协议系列，而 TCP/IP只是其中的
两个最基本、最重要的协议。 TCP/IP已经成为
目前最重要的互联网络协议,以 TCP/IP为基础
的 Internet广为人知。因此通常用 TCP/IP来代
替 Internet协议系列。
2.4.1 TCP/IP协议体系结构
? TCP/IP协议是一个四层结构的网络通信协议组，这四层协议分别
是：物理网络接口层协议、网际层协议、传输层协议和应用层协
议。 TCP/IP模型及所包含的协议、基于 TCP/IP协议的 Internet与
OSI参考模型的体系结构对比如图所示。
TCP/IP的层次结构
? 网络接口层：定义了 Internet与各种
物理网络之间的网络接口。该协议
层接收上层（ IP层）的数据并把它
封装成对应的、特定的帧，或者从
下层物理网接收数据帧并从帧中提
取数据报文，然后提交给 IP层。
? 网际层：是网络互联层，负责相邻
计算机之间的通信，提供端到端的
分组传送、数据分段与组装、路由
选择等功能。该层使用的协议有 IP、
ICMP等。其功能包括三个方面,
? 处理来自传输层的分组发送请求。
? 处理输入数据报文。
? 处理 ICMP报文、路由、流控、阻塞
等问题。
? 传输层：为应用层的应用进程或
应用程序提供端到端的有效、可
靠的连接以及通信和事务处理，
该层使用的协议有 TCP与 UDP。
传输层的功能包括,
? 格式化信息流；
? 提供可靠传输。传输层协议规定
接收端必须发回确认，假如分组
丢失，必须重新发送；
? 解决不同应用程序的识别问题。
因为因特网常常同时被多个应用
程序访问，为区别它们，传输层
在每一分组中增加识别的信息。
? 应用层：位于 TCP/IP协议的最上
层，向用户提供一组应用程序和
各种网络服务，比如文件传输、
电子邮件等。该层使用的协议很
多，主要包括,Telnet,FTP、
SMTP,DNS,SNMP（实现网络
管理的协议）等。
TCP/IP的重要协议
? TCP/IP是一个协议族，由多个子协议分层组成，下面介绍几个常用
的协议。
? 差错与控制报文协议（ ICMP）：在 IP数据报文传输系统中,IP网关
（ IP子网之间的互联设备）完成路由和报文传输工作，无需发送报文
的计算机参与。系统一旦发生传输错误,IP协议本身并没有一种内在
的机制获取差错信息并进行相应控制，为此,TCP/IP专门设计了差错
与控制报文协议 ICMP（ Internet Control Message Protocol）协议。当
中间网关发现传输错误时，立即向发送报文的计算机发送 ICMP报文，
报告出错情况，以便其采取相应纠正措施。
? 地址解析协议（ ARP） /逆向地址解析协议（ RARP）,ARP负责实现从
网际地址（如 IP地址）到物理地址（如以太网网卡 MAC地址）的映射，
而 RARP实现从物理地址到网际地址的映射。
? 用户数据报文协议（ UDP）,UDP（ User Datagram Protocol）是与
TCP协议并列于传输层的协议。一般情况下,UDP与 TCP共存在一个互
联网中,TCP提供高可靠性服务,UDP提供高效率服务。 UDP直接建立
在 IP协议之上，比 TCP相对简单些，其特点是效率高。当通信子网相
当可靠时,UDP将提供高可靠性、低成本的服务。
2.4.2 OSI模型与 TCP/IP模型的
主要区别
? OSI参考模型和 TCP/IP参考模型有很多相似之处，尤其是层次的功
能大体相同。两者的主要区别包括,
? OSI是先制订了模型，模型再为协议的制订提供参考；而 TCP/IP模型先出现的是
协议，模型实际上是对已有协议的描述。
? OSI适用范围广，绝大多数协议都与 OSI是一致的；而 TCP/IP模型只适用 TCP/IP
协议，不适合任何其他协议。
? OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通
信； TCP/IP模型在网际层仅支持无连接通信，但在传输层支持无连接和面向连
接两种模式。
2.5 网络交换技术
? 本节主要讲述交换转发方式,VLAN、生成树协
议、链路聚合、第三、四层交换等重要的交换
技术。这些交换技术的叙述是一个项目技术方
案的重要组成部分，因此对本节的学习有特殊
重要的意义。
? 经典的数据交换方式主要有电路交换、报文交
换和分组交换。随着通信技术和计算机网络技
术的发展，又相继出现了帧中继（ Frame
Relsy）、异步传输模式（ ATM）等新的数据交
换方式。
2.5.1 数据交换方式
? 交换方式主要有三种
类型，分别为,
? 电路交换
? 存储转发交换
? 信元交换
? 电路交换与存储转发
两类交换方式的关键
区别在于,
? 电路交换没有存储转
发功能，需要静态分
配线路；存储转发的
交换设备的输入线和
输出线之间不必要事
先就建立物理连接，
需要动态分配线路。
电路交换（ Circuit Switching）
? 电路交换的内部机制是：当
交换机从一条输入线接到呼
叫请求时，它首先根据被呼
叫者的号码寻找一条合适的
空闲输出线，然后通过硬件
开关（比如电磁继电器）将
二者连通。假如一次电话呼
叫要经过若干交换机，则所
有交换机都要完成同样的工
作。
? 电路交换的外部特征是通信
两端一旦接通，便拥有了一
条实际的物理线路，双方在
通信过程中独占此线路直至
通信结束。
? 电路交换的实质是：在交换
设备内部，硬件开关将输入线与输出线直接连通。
? 电路交换技术有两大优点,
? 传输延迟小，唯一的延迟是
电磁信号的传播时间，因为
一旦连接建立，便不再需要
交换开销；
? 线路接通时，信道内不会发
生冲突，因为是独占物理线
路。
? 电路交换有两大缺点,
? 是建立电路连接所需时间长。
在数据传输开始之前，呼叫
信号必需经过若干中间交换
机，得到各交换机的逐一认
可，才能传到最终被呼叫方。
这个过程常常需要 10秒甚至
更长时间；
? 由于独占电路会造成信道浪
费，因为信道连接一旦建立，
即便空闲，它也不能被其他
用户所用。
存储转发交换（ store and forward）
? 存储转发就是数据报文或数据分组在经
由中间交换设备时，首先被交换设备存
储起来，然后在适当的时机发送出去。
? 存储转发交换中最主要的应用是数据报
文交换和虚电路交换两种。
虚电路
? 虚电路的含义有两种。其一，虚电路是交换网内点到
点之间的逻辑连接；其二，虚电路是交换网内端到端
之间的逻辑连接。
? 虚电路的建立类似于电路交换中通信线路的连接：首
先由发送方发出虚呼叫信号（ Virtual-Call），经响应
的中间互联设备传递，直至被呼叫方，被呼叫方的应
答经原路返回至发送方。在上述过程中，子网内在物
理上并没有建立起一条电路，而只是预约了建立电路
所需的中间交换设备，这就是虚电路称谓的由来。一
对计算机之间一旦建立了虚电路，分组即可按“虚电
路号”进行传输（实际子网中可能有几条虚电路，用
编号加以区别），所有分组数据遵循既定的虚电路路
径约定，在传输过程中各分组不再单独路由。
数据报文
? 数据报文子网内没有建立连接的过程，各数据报文均要携带目的
地址，传输时子网对各数据报文单独路由，即互联设备根据当时
子网内的资源情况，将要转发的数据报文沿一条合适的路径发送
出去。
? 数据报文和虚电路的区别见表,
项目 虚电路 数据报文
目的地址 仅在建立期间需要 每个报文都需要
差错处理 对主机透明（在子网内完成） 由主机完成
端 -端流量控制 由子网提供 不由子网提供
包顺序 报文总是按发送顺序交给主机 报文按到达顺序交给主机
初始连接 需要 不可能
2.5.2 三种交换技术
? 端口交换：最早出现在插槽式的集线器中，这类集线器的背板通
常划分有多条以太网段（网段即是多个站点构成一个共享媒体的
集合，一般是一个共享型集线器互联着干个站点构成一个网段，
每条网段为一个广播域），不用网桥或路由互联，网络之间是互
不相通的。根据支持的程度，端口交换还可细分为：模块交换,端口组交换、端口级交换。
? 帧交换：是目前应用最广的局域网交换技术，它通过对传统传输
媒介进行微分段，提供并行传送的机制，以减小冲突域，获得高
的带宽。对网络帧的处理方式有：存储转发、穿通和改进型穿通
交换方式。
? 信元交换,ATM采用固定长度 53个字节的信元交换，由于长度固
定，因而便于用硬件实现。 ATM采用专用的非差别互联，并行运
行，还容许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接，以保障足够
的带宽和容错能力。 ATM采用了统计时分电路并进行复用，因而
能大大提高通道的利用率。 ATM的带宽可以达到 25M,155M、
622M甚至数 GB的传输能力。
交换与共享的区别
? 交换式以太网不像共享网络那样把帧广播到每个节点，
而是为终端用户提供独占的点对点连接。帧在节点间
沿着指定的路径传输，并且交换机的多对不同源端口
和目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突，从而
把提供“一次一用户服务”共享式网络转换成一个并
行系统，大大地提高了网络的可利用带宽。
? 在带宽利用上，常规的共享式网络的所有节点争用一
个共享信道的带宽，因此随着网络节点数量的增加，
平均每个节点的可利用带宽将减少。而在交换式网络
中，不仅交换机的每个端口节点占用的带宽不会因端
口节点的增加而减少，相反整个交换机的总带宽随着
端口节点的增加而扩张，设每个端口的带宽为 R，端口
节点数为 N，则交换机的最大总带宽为 RN/2
第二层交换技术
? 第二层（ Layer 2）交换机运行在数据链
路层，能构造自己的转发表，并且可以
访问 MAC地址，并将帧转发至该 MAC地
址。第二层交换技术实质上是一种桥接
技术。
第三层交换技术
? 第三层交换（ Layer 3 Switching），是针对交换机提出的概念，这里的第三
层是指 ISO的 OSI七层参考模型里的第三层，即网络层，第三层交换功能实
际上是指网络层的路由功能。
? 标准的交换机是二层设备，即支持物理层和数据链路层的功能，而没有路由
功能。
? 第三层交换技术把路由处理器以独立模块、子卡（称为特性卡）或功能芯片
的方式引入交换机中，使交换机具有了路由能力，并且支持各种主流路由协
议，如 RIP,OSPF,BGP4等，成为 VLAN之间访问桥梁、因此也可以称为
VLAN间路由。
? 第三层交换的优点是与交换机高度集成或一体化，具有以线速（介质速率）
路由包的能力，价格也比以性能相近的路由器实现 VLAN间路由更为低廉。
? 第三层交换是 Intranet应用的关键技术之一。第三层交换是一个模型，它将
第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合成一个灵活的解决方案，通过
第三层交换 /路由将 IP地址信息用于网络路径选择，可在各个层次提供线速
性能。
? 由此可以看出：第三层交换不过是一种线速路由器，即用交换机取代路由器，
简化网络层，以降低处理数据包的开销并显著地提高事务处理速度，而且还
提供流量优化处理、安全以及多种其他的灵活功能，如虚拟网等。它的主要
优点是：便于网络结构设计；减少路由器的中继段和瓶颈。
第四层交换技术
? OSI模型的第四层是传输层。传输层负责端对端通信，即在网络源
和目标系统之间协调通信。在 Internet协议体系中，这是 TCP（传
输控制协议）和 UDP（用户数据报协议）所在的协议层。
? 在第四层中,TCP和 UDP标题包含端口号，它们可以区分每个数据
包包含哪些应用协议如 HTTP,SMTP,FTP等等。端口号和设备 IP
地址的组合通常称作“套接字（ Socket）。它指示了正在传输的是
什么类型的网络数据，并把它交给合适的高层软件处理。
? 第四层交换的一个简单定义是：它是一种功能，它决定传输不仅仅
依据 MAC地址（第 2层网桥）或源 /目标 IP地址（第 3层路由），而
且依据 TCP/UDP（第四层）应用端口号。特别是将五个（包过滤 /
安全控制、服务质量、服务器负载均衡、主机备用互联、统计等）
基于第四层交换的服务可以加到交换机上。所以，第四层交换技术 是用传输层包头的信息去帮助交换和传输处理的一种技术。
? 总的说来，第四层交换是对数据包的传输层进行查询，获取信息，
然后利用此信息，这是一种比第二层、第三层传输更聪明的决策。
2.5.4 生成树协议
? 生成树协议（ STP,Spanning Tree
Protocol）是研究交换式以太网时的重要
概念和技术，其 IEEE标准为 IEEE 802.1d，
利用它实现交换机之间的冗余连接，可
以防止网上产生回路，因为回路会使网
络发生故障。生成树有两个主要功能,
? 在任何两个局域网之间仅有一条逻辑路径。
? 在两个以上的网桥之间用不重复路径把所有
网络互联到单一的扩展局域网上。
2.5.5 链路聚合技术
? 所谓链路聚合，是指交换机上支持的一种技术，这种技术可以把两个交
换机之间两条以上同时相连的链路虚拟成为一条链路来传输信息。
? 两个交换机之间如果存在两条以上的通道，如果没有 STP时，会出现环路；
如果启用 STP，在一个时刻只能有一条处于转发状态的通道。链路聚合技
术突破了这一限制，使两条以上的通道作为一条链路来使用，交换机之
间互连的带宽成倍增加，比如两条 100Mbit/s的线路设置成为链路聚合后，
设备之间传输带宽为全双工 400Mbit/s，这样便使困扰网络设计和实施的
瓶颈问题得到一定程度上的解决。
? 对于链路聚合，不同的厂商有不同的叫法，如 Intel称为链路聚合,Cisco
称为快速以太网通道（ FEC,Fast Ethernet Channel）或千兆以太网通道
（ GEC,Gigabit Ethernet Channel），而 Nortel Networks则称为主干
（ Port Trunking），其实现的功能是相同的，但具体实现的方法差别很
大，因而不同品牌交换机之间的链路聚合在设计时是应该避免的。
? 链路聚合技术在实现交换设备高带宽互连的同时还提供了冗余连接。
? 应特别注意的是，链路聚合技术只能在 100Mbit/s以上的链路上实现，
10Mbit/s的以太网不支持此项功能。
2.6 局域网的体系结构规范
? 局域网的有关标准
? IEEE是（美国）电器电子工程师学会的简称。
IEEE 802委员会是局域网国际标准的主要由
制定者，对局域网技术，尤其是以太网技术
做出了巨大贡献。
? IEEE 802是一个局域网标准系列。
IEEE 802局域网体系结构规范
? IEEE 802标准定义了 ISO/OSI的
物理层和数据链路层。
? 物理层包括：物理介质、物理介
质连接设备（ PMA）、连接单元
接口（ AUI）和物理信号。物理
层的主要功能是提供编码、解码、
时钟提取与同步、发送、接收和
载波检测等，为数据链路层提供
服务。
? 数据链路层包括,
? LLC子层：提供面向连接的虚电
路服务和无连接的数据报服务，
其主要功能是控制对传输介质的
访问、数据帧的封装和分解，并
为网络层服务提供逻辑接口。目
前,LLC常用的介质访问控制协
议有,CSMA/CD,Token-Bus、
Token-Ring和 FDDI等。
? MAC子层：主要功能是提供连接
服务类型和控制对传输介质的访
问，其中，面向连接的服务能提
供可靠的通信。
2.7 广域网的体系结构规范
? 广域网是一种跨地区的数据通信网络，使用电
信运营商提供的设备作为信息传输平台。为了
实现广域网络通信，许多国际标准化组织和企
业推出了相关的广域网协议。对照 OSI参考模
型，广域网协议一般只涉及 ISO/OSI的低三层
协议，即,物理层、数据链路层和网络层 。
? 从某种角度来说，广域网技术更偏向于底层的
网络通信技术，至少从协议层次上可以这样理
解。
广域网协议层次
物理层协议
? 广域网常用的物理层协议有,
? EIA定义的串性通信接口标准,RS-232C、
RS-422A,RS-423,RS-449和 RS-485；
? CCITT推荐的 DCE-DTE接口标准,X.20、
X.21,X.21bis等，分组交换网的接口标准：
X.3,X.28,X.29等。
数据链路层协议
? 广域网常用的数据链路层协议主要有,
? IBM公司推出的 BISYNC字符控制协议和同步
数据链路控制（ SDLC）协议；
? DEC公司推出的 DDCMP字符计数协议；
? 国际标准化组织（ ISO）制定的高级数据链
路控制（ HDLC）协议。
网络层协议
? 广域网中，国际上广泛采用 CCITT的 X.25
和 TCP/IP协议中的 IP协议。
本章复习重点
? 网络的组成、功能、分类
? 通信子网和资源子网的概念
? 网络的三种计算模式和二种服务类型
? OSI/RM参考模型及其数据传输过程、与
网络操作系统的对应关系、与 TCP/IP模
型的比较
? 常用的几种网络交换技术
? 局域网、广域网的体系结构规范
思考与练习题
? 1．简述计算机网络的组成、分类
与功能。
? 2．通信子网和资源子网的任务分
别是什么？各自包括哪些设备？
? 3．网络有哪三种计算模式？各自
的优缺点是什么？
? 4．网络有哪二种服务类型？各自
的特点是什么？
? 5．简述 OSI/RM各层的主要功能。
? 6．网络通信协议的作用是什么？
? 7．试描述 OSI/RM参考模型的数据
传输过程。
? 8．试分别画出 OSI模型与 Novell
NetWare,Windows NT/2000、
UNIX的对应关系图。
? 9．什么是电路交换？什么是存
储转发交换？各自的特点是什么？
? 10．简述交换与共享的区别。
? 11．简述第三层交换和第四层交
换技术的含义。
? 12．简述生成树协议的原理。
? 13．什么是链路聚合技术。
? 14．简述局域网、广域网的体系
结构规范。
? 15．试描述 OSI与 TCP/IP模型的
区别。
? 16．增加带宽和提高数据传输速
率的方法有哪些？
第 2章完
谢谢大家！
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