网络技术和通信技术

3.1 网络技术和通信技术,网络的基本概念 局域网 广域网互联 接入技术 TCP/IP协议,3.1.1 网络概述,物理层,数据链路层,网络层,传送层,对话层,表示层,应用层,对通信的物理介质进行的电气的、机械的以及物理的管理,确保比特序列组成的数据流（数据块）准确无误地传送到对方系统,中继或路由选择管理,本层保证连接系统的通信网的质量,对进程中必要的信息传送方式、进程间的同步等进行管理,在进程间传送的数据结构与标准数据结构之间互换,用户界面以及对各种业务内容的通信功能进行管理,OSI参考模型是这样划分网络各部分的功能的,没有Internet就没有电子商务吗？,并不是没有Internet就没有电子商务。事实上，在Internet蓬勃发展之前，就有很多跨国公司架设专线，将其在各地的分支机构连接在一起。公司之间则通过增值网（VAN）使用EDI开展贸易活动。只是架设专线的费用极高，不是任何公司都能承受得起的，而且这种结构也没有考虑到面向消费者的问题。只是随着Internet的普及，才使得如此众多的小企业和消费者加入到电子商务的活动中来，从而构建出一个全球性电子商务的大环境。这也就是我们一提到电子商务，就想到Internet的原因。,3.1.2 局域网,以太网 令牌环网 ATM 交换与路由,以太网技术,以太网遵循IEEE 802.3规范，通常采用载波侦听多重访问及冲突诊断，即CSMA/CD的网络存取方法。在以太网中，在同一时刻只允许一个站点在以太网上发送信息。如果出现冲突，所有发送者都中止发送，随机等待一段时间再重传。CSMA/CD使用了非集中式的访问控制方法。在以太网之上没有一个超级的控制结构为各节点分配系统带宽，或负责指定在某个时刻、哪个站点可以发送。,令牌环技术,所谓令牌是一种特殊的控制帧，一个环只有一个令牌。令牌不断在网中环绕，站点一旦抓住令牌，便可进入传输方式，发送数据。这时，其它站点只能进入拷贝方式。,异步传输模式（ATM）,ATM的基本速率是150Mbps，可支持高清晰度电视（HDTV）、多媒体会议电视、彩色传真、远端交互教育系统等宽带业务。ATM的特点是简化了网络的功能。ATM网络不参与任何数据链路层功能，将差错控制、流量控制的工作都交给终端去做。在ATM网络中，除了第一层的功能之外，交换节点不参与任何工作。从功能分布的情况来看，ATM网和电路交换网倒有些相似。因此可以说ATM技术是在分组交换模式的基础上融合了电路交换模式高速化的优点发展而成的。ATM是一个面向连接的服务。它通过两台计算机上的ATM卡实现了从一个计算机上的特定应用程序和另一台计算机的特定应用程序的连接，而不像以太网那样只是对数据包进行编址并发送。,交换与路由,局域网交换的主要功能是通过网段微化更有效的隔离碰撞。其设计目的主要是解决网络带宽拥挤，设法减少路由器日益增大的开销，提高网络的吞吐量，使网络的构造更加平滑通畅。 路由器可支持多种协议、进行路由控制（最佳路径选择和冗长路径设定）以及由过滤机制形成的访问控制等。它不仅能隔离碰撞，也能隔离广播。 将第二层交换机和第三层路由器两者的优势结合起来的第三层交换可在各个层次提供线速性能。这种集成化的结构还引进了策略管理属性，提供流量优先化处理、安全以及多种其它的灵活功能。,3.1.3 广域网互联,PSTN：公共电话交换网 ISDN：综合业务数据网 X.25：公共分组交换网 DDN：数字数据网 Frame Relay：帧中继,ISDN：综合业务数据网,ISDN是综合业务数据网（Integrated Services Digital Network）的缩写。它是一种能够同时提供多种服务的综合性的公用电信网络。ISDN由公用电话网发展起来的，为解决电话网速度慢，提供服务单一的缺点，其基础结构是为提供综合的语音、数据、视频、图像及其他应用和服务而设计的。与普通电话网相比，ISDN在交换机用户接口板和用户终端一侧都有相应的改进，而对网络的用户线来说，两者是完全兼容的，无须变迁，从而是普通电话升级接入ISDN网所要付出的代价较低。,与在电话网上使用Modem设备接入的方法相比，ISDN有三点好处： 首先，使用Modem需长时间地占用电话线，不能在使用电话时同时保持连接状态，这不是一种理想的接入方式，而ISDN能同时提供这两项服务； 其次，ISDN提供端到端的数字连接，为计算机类的数字终端进入网络提供了方便。普通电话网用户线上传输的信号是模拟信号，必须在两侧终端增加Modem设备完成A/D、D/A转化； 第三，ISDN可以提供最高达数百K甚至数百M的全双工数据带宽，远高于电话网上通过Modem所能达到的传输速度。,图中ISDN交换机完成信息交换功能。“U”接口是用户网络线接口（User Interface），物理线路使用的是二线制的普通电话线。数据信息通过用户网络线到达网络端接设备NT。“S”接口是由用户终端接入的标准接口（Standard Interface），由四线构成收发数据的两个回路，每个回路以时分复用方式形成2B+D的标准信道。网络端接设备（NT）的主要功能是完成“U”接口到“S”接口之间的二-四线转换。ISDN终端设备TE1是指那些支持ISDN标准“S”接口的用户设备，例如数字话机、带有“S”接口的PC终端、G4传真机等。普通电话网上的设备不支持ISDN的“S”接口，可以通过终端适配器TA（Terminal Adapter）接入ISDN网。这一类非标准的ISDN终端统称为第二类网络终端，即TE2。,“S”接口,“U”接口,X.25分组交换网,X.25对应OSI参考模型的下三层，描述了将一个分组终端连接到一个分组网络上（PSN）所需做的工作。在物理层，X.25描述了连接并传送数据到同步电路终端设备（DGE，它与PSN）相连）所需的连接器和导线。它的主要功能是：实现同步，在DTE和DCE间传送数据和控制信号。描述数字接口的CCITT协议是X.21。在数据链路层，X.25描述了将数据组装成帧的技术（用于数据在PSN中传送）。其中包含了CRC-16帧检查序列（用于检错）、头信息和尾信息以确保数据正确通过PSN。X.25的网络层描述了建立X.25连接（虚呼叫）所需的分组类型和格式。这些分组用于：通过虚电路传送数据，控制分组流，纠错等。,X.25的特点,可以在一条电路上同时开放多条虚电路 采用统计复用的方法，按需动态分配带宽 采用存储转发方式，可进行协议转换、地址转换和速率转换 信息的传输质量高 采用面向连接的交换技术，可提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC) 具有基本业务功能和任选业务功能,DDN：数字数据网,DDN即数字数据网（Digital Data Network），它是利用光纤、数字微波和卫星等数字传输通道和数字交叉复用节点（简称DDN节点）组成的数字数据传输网，可以为用户提供各种速率的高质量的数字专用电路和其它新业务，以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网需要。DDN最大的特点是数字电路，可提供端到端的高速率、低时延、高质量的数据传输通道。电路可以自动迂回，可靠性高。还可以一线多用，既可以通话、传真、传送数据，还可以组建会议电视系统，开放帧中继业务，做多媒体服务，或组建自己的虚拟专网。,Frame Relay：帧中继,帧中继是一种新型的数据传输网络，之所以称为帧中继是因为网上的操作大多是基于OSI参考模型的第二层，即数据链路层，也称帧层。帧中继的开发是为满足局域网的互连所需的大容量的传输，也为满足用户对数据传输延迟小的要求。它是分组交换技术的升级技术，其传输速率可达到1.544Mbps，理论上可高达45Mbps，它可以在固定虚电路（PVC）和交换虚电路上交换固定帧和可变帧。在帧中继网上帧的交换和路由选择是通过基于HDLC的帧的方式实现的。,VPN：虚拟专用网,前面介绍的广域网互连技术中，有的是基于公用网络的，例如ISDN，X.25等。面向公众开放，其优点是速度快，租用费用便宜，缺点各用户之间难以划分界限，安全性差。还有的是基于专线的，如DDN，由各行业或大企业自己建设，用户只限于本组织内部。优点是专线专用，安全性好，但各个网络之间相互独立，规模小，互相访问很慢，不利于信息资源的共享和提高信息资源的利用率，而且网络运行维护费用高。VPN把信息加密后重新组包在公用网络上传输，并使用隧道技术，使用户感觉好象直接和他们的私有网络相连，是一种集网络加密、访问控制、认证和网络管理于一体，能够实现廉价的、安全可靠的跨地域数据通信。,3.1.4 接入技术,广域网互连可以解决远程的局域网和计算机之间的连接，但是，大多数网络都是公用网络，不可能直接接入用户的家中或办公室里。接入技术负责将用户的局域网或计算机与公用网络连接在一起。由于这是用户与Internet连接的最后一步，因此又叫最后一公里技术。常见的接入技术包括 低轨卫星网 电缆 Modem ASDL Modem .,3.1.5 TCP/IP协议,OSI参考模型 TCP/IP的体系结构,TCP/IP是一个协议组，主要包括TCP、UDP和IP。制订的是传送层和网络层的标准，与网络介质和类型无关。既可以运行在局域网上，又可以使用在诸如ISDN，X.25等广域网连接中。,TCP/IP的基本概念,TCP 称为传输控制协议（Transmission Control Protocol），其作用是保证命令或数据能够正确无误地到达其目的端。TCP是可靠的，因为它保持对所有发出信息进行跟踪，并且负责对那些没有到达目的地或陷入无法识别状态的包进行重新传送。 UDP 称为用户数据报协议（User Datagram Protocol），与TCP相同，它也是传送层的协议。与TCP不同的是，它不可靠，不对发出的报文进行跟踪。因此，基于UDP的应用程序必须自己解决可靠性问题。 IP 称为互联网协议（Internet Protocol），它位于TCP的下一层，即OSI参考模型的网络层。主要负责完成互联网中包的路径选择，并跟踪这些包到达不同目的端的路径 IP地址 TCP/IP中使用IP地址来标识出网络和网内主机，每个IP地址是一个32位的二进制整数。为表示方便，每隔八位用“.”分开。例如202.112.112.101就是一个IP地址的表示方法，被“.”分隔成四个八位组，每个组的取值范围为0255（即二进制的“11111111”）。,IP地址与域名,IP地址 10.1.1.11 A类地址，第一个八位组的取值范围从1到126 166.111.9.2 B类地址，128到191 202.112.112.101 C类地址，从129到223,域名服务器,域名和IP地址之间的映射是通过解析实现的。这种 映射是由一组名字服务器完成的。名字服务器实际上 是一个服务器软件，运行在指定的机器上，完成 名字-地址映射。通常我们把运行名字服务软件的机器 叫做域名服务器（也称DNS）。相应地，请求域名 解析服务的软件叫名字解析器（name resolver）。,IPv6,前面介绍的32位IP地址称为IPv4，尽管理论上有40多亿个地址，但Internet指数型的增长已使未分配的地址空间越来越小，现在看来已经要不够用了。IPv6是一个新版本的IP协议，是IPv4的后继者，IPv4将以渐进式而非突变式的方式过渡到IPv6。对IPv4中有用的功能继续保留，而不起作用的功能将被删除。IPv6将IP地址空间扩展到128位，从而可包括3*1038地址。IPv6和IPv4可以共存，例如，通过在IPv4前面加上96位前缀从而适应IPv6。另外，由于信息包的头部包含IP版本号，制造商可以制造出能够辨别IPv6和IPv4信息包格式的路由器。,