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
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。
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。於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，如有需要可以先緩衝分組，並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。而網絡爲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。
ATM數據傳送單位是一固定長度的分組，稱爲信元，它有一個信元頭及一個信元信息域。信元長度爲53個字節，其中信元頭佔5個字節，信息域佔48個字節。
信元頭主要功能是:信元的網絡路由。
ATM採用虛擬通道模式，通信通道用一個邏輯號標識。對於給定的多路複用器，該標識是本地的，並在任何交換部件處改變。
通道的標識基於兩種標識符，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
虛擬通道VC:用於描述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相聯繫。
虛擬通路VP:用於描述屬於虛擬通路的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繫。
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複用方式容納多達65535個虛擬通道，屬於同一虛擬通道的信元羣，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
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
Internet採用了TCP/IP協議，如同OSI參考模型，TCP/IP也是一種分層模型。它是基於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數據報併發送至選定的網絡。
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，然後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。
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。
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複用傳送，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。
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爲其他層的服務提供了基礎。第二層一個可靠的傳送服務爲應用層提供了一個高層平臺。最高層是應用層服務。
(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，指明瞭分組處理、差錯信息發生以及分組德育的規則。
IP數據報選項字段主要是用於網絡測試或調試。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。
爲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並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。
每個UDP報文分UDP報頭和UDP數據區兩部分。報頭由四個16位長(8字節)字段組成，分別說明該報文的源端口、目的端口、報文長度以及校驗和。
在TCP/IP協議層次模型中，UDP位於IP層之上。應用程序訪問UDP層然後使用IP層傳送數據報。IP層的報頭指明瞭源主機和目的主機地址，而UDP層的報頭指明瞭主機上的源端口和目的端口。
UDP軟件應用程序之間的複用與分解都要通過端口機制來實現。每個應用程序在發送數據報之前必須與操作系統協商以獲得協議端口和相應的端口號。
UDP分解操作:從IP層接收了數據報之後，根據UDP的目的端口號進行分解操作。
UDP端口號指定有兩種方式:由管理機構指定的爲著名端口和動態綁定的方式。
TCP定義了兩臺計算機之間進行可靠的傳輸而交換的數據和確認信息的格式，以及計算機爲了確保數據的正確到達而採取的措施。
報文分爲兩部分:報頭和數據，報頭攜帶了所需要的標識和控制信息。
確認號字段指示本機希望接收下一個字節組的序號;
順序號字段的值是該報文段流向上的數據流的位置，即發送序號;
確認號指的是與該報文段流向相反方向的數據流。
URG緊急指針字段可用;ACK確認字段可用;PSH請求急近操作;RST連接復位;SYN同步序號;FIN發送方字節流結束。
爲了建立一個TCP連接，兩個系統需要同步其初始TCP序號ISN。序號用於跟蹤通信順序並確保多個包傳輸時沒有丟失。初始序號是TCP連接建立時的起始編號。
同步是通過交換攜帶有ISN和1位稱爲SYN的控制位的數據包來實現的。
握手可由一方發起也可以雙方發起，建立就可以實現雙向對等地數據流動，沒有主從關係。
第3章 局域網技術
主要內容:
1、局域網定義和特性
2、各種流行的局域網技術
3、高速局域網技術
4、基於交換的局域網技術
5、無線局域網技術及城域網技術
一、局域網定義和特性
局域網(Local Area Network)即LAN:將小區域內的各種通信設備互聯在一起的通信網絡。
1、局域網三個特性:(1)高數據速率在0.1-100Mbps(2)短距離0.1-25Km(3)低誤碼率10-8-10-11。
2、決定局域網特性的三個技術:(1)用以傳輸數據的介質(2)用以連接各種設備的拓撲結構(3)用以共享資源的介質控制方法。
3、設計一個好的介質訪問控制協議三個基本目標:(1)協議要簡單(2)獲得有效的通道利用率(3)對網上各站點用戶的公平合理。
二、以太網Ethernet IEEE802.3
以太網是一種總路線型局域網，採用載波監聽多路訪問/衝突檢測CSMA/CD介質訪問控制方法。
1、載波監聽多路訪問
CSMA的控制方案:(1)一個站要發送，首先需要監聽總線，以決定介質上是否存在其他站的發送信號。(2)如果介質是空閒的，則可以發送。(3)如果介質忙，則等待一段間隔後再重試。
堅持退避算法:
(1)非堅持CSMA:假如介質是空閒的，則發送;假如介質是忙的，等待一段時間，重複第一步。利用隨機的重傳時間來減少衝突的概率，缺點:是即使有幾個站有數據發送，介質仍然可能牌空閒狀態，介質的利用率較低。
(2)1-堅持CSMA:假如介質是空閒的，則發送;假如介質是忙的，繼續監聽，直到介質空閒，立即發送;假如衝突發生，則等待一段隨機時間，重複第一步。缺點:假如有兩個或兩個以上的站點有數據要發送，衝突就不可避免的。
(3)P-堅持CSMA:假如介質是空閒的，則以P的概率發送，而以(1-P)的概率延遲一個時間單位，時間單位等於最大的傳播延遲時間;假如介質是忙的，繼續監聽，直到介質空閒，重複第一步;假如發送被延遲一個時間單位，則重複第一步。
2、載波監聽多路訪問/衝突檢測
這種協議廣泛運用在局域網內，每個幀發送期間，同時有檢測衝突的能力，一旦檢測到衝突，就立即停止發送，並向總線上發一串阻塞信號，通知總線上各站衝突已經發生，這樣通道的容量不致因白白傳送已經損壞的幀而浪費。
衝突檢測的時間:對基帶總線，等於任意兩個站之間最大的傳播延遲的兩倍;對於寬帶總線，衝突檢測時間等於任意兩個站之間最大傳播延遲時間的四倍。
3、二進制退避算法:
(1)對每個幀，當第一次發生衝突時，設置參量爲L=2;
(2)退避間隔取1-L個時間片中的一個隨機數，1個時間片等於2a;
(3)當幀重複發生一次衝突時，則將參量L加倍;
(4)設置一個最大重傳次數，則不再重傳，並報告出錯。
二、標記環網Toke Ring IEEE802.5
1、標記的工作過程:
標記環網又稱權標網，這種介質訪問使用一個標記沿着環循環，當各站都沒有幀發送時，標記的形式爲01111111，稱空標記。當一個站要發送幀時，需要等待空標記通過，然後將它改爲忙標記011111110。並緊跟着忙標記，把數據發送到環上。由於標記是忙狀態，所以其他站不能發送幀，必須等待。發送的幀在環上循環一週後再回到發送站，將該幀從環上移去。同時將忙標記改爲空標記，傳至後面的站，使之獲得發送幀的許可權。
2、環上長度用位計算，其公式爲:存在環上的位數等於傳播延遲(5μs/km)×發送介質長度×數據速率+中繼器延遲。對於1km長、1Mbps速率、20個站點，存在於環上的位數爲25位。
3、站點接收幀的過程:當幀通過站時，該站將幀的目的地址和本站的地址相比較，如地址相符合，則將幀放入接收緩衝器，再輸入站，同時將幀送回至環上;如地址不符合，則簡單地將數據重新送入環。
4、優先級策略
標記環網上的各個站點可以成不同的優先級，採用分佈式高度算法實現。控制幀的格式如下:P優先級、T空忙、M監視位、預約位
三、光纖分佈式數據接口FDDI ISO9314
1、FDDI和標記環介質訪問控制標準接近，有以下幾點好處:
(1)標記環協議在重負載條件下，運行效率很高，因此FDDI可得到同樣的效率。
(2)使用相似的幀格式，全球不同速率的環網互連，在後面網絡互加這一章將要討論這個問題
(3)已經熟悉IEEE802.5的人很容易瞭解FDDI
(4)已經積累了IEEE802.5的實踐經驗，特別是將它做集成電路片的經濟，用於FDDI系統和元件的製造。
2、FDDI技術
(1)數據編碼:用有光脈衝表示爲1，沒有光能量表示爲0。FDDI採用一種全新的編碼技術，稱爲4B/5B。每次對四位數據進行編碼，每四位數據編碼成五位符號，用光的存在和沒有來代表五位符號中每一位是1還是0。這種編碼使效率提高爲80%。爲了得到信號同步，採用了二級編碼的方法，先按4B/5B編碼，然後再用一種稱爲倒相的不歸零制編碼NRZI，其原理類似於差分編碼。
(2)時鐘偏移: FDDI分佈式時鐘方案，每個站有獨立的時鐘和彈性緩衝器。進入站點緩衝器的數據時鐘是按照輸入信號的時鐘確定的，但是，從緩衝器輸出的信號時鐘是根據站的時鐘確定的，這種方案使環中中繼器的數目不受時鐘偏移因素的限制。
3、FDDI幀格式:
由此可知:FDDI MAC幀和IEEE802.5的幀十分相似，不同之處包括:FDDI幀含有前文，對高數據率下時鐘同步十分重要;允許在網內使用16位和48位地址，比IEEE802.5更加靈活;控制幀也有不同。
4、FDDI協議
FDDI和IEEE802.5的兩個主要區別:
(1)FDDI協議規定發送站發送完幀後，立即發送一幅新的標記幀，而IEEE802.5規定當發送出去的幀的前沿回送至發送站時，才發送新的標記幀。
(2)容量分配方案不同，兩者都可採用單個標記形式，對環上各站點提供同等公平的訪問權，也可優先分配給某些站點。IEEE802.5使用優先級和預約方案。
5、爲了同時滿足兩種通信類型的要求，FDDI定義了同步和異步兩種通信類型，定義一個目標標記循環時間TTRT，每個站點都存在有同樣的一個TTRT值。
四、局域網標準
IEEE802委員會是由IEEE計算機學會於1980年2月成立的，其目的是爲局域網內的數字設備提供一套連接的標準，後來又擴大到城域網。
1、服務訪問點SAP
在參考模型中，每個實體和另一個實體的同層實體按協議進行通信。而一個系統內，實體和上下層間通過接口進行通信。用服務訪問點SAP來定義接口。
2、邏輯連接控制子層LLC
IEEE802規定兩種類型的鏈路服務:無連接LLC(類型1)，信息幀在LLC實體間，無需要在同等層實體間事先建立邏輯鏈路，對這種LLC幀既不確認，也無任何流量控制或差錯恢復功能。
面向連接LLC(類型2)，任何信息幀，交換前在一對LLC實體間必須建立邏輯鏈路。在數據傳送方式中，信息幀依次序發送，並提供差錯恢復和流量控制功能。
3、介質訪問控制子層MAC
IEEE802規定的MAC有CSMA/CD、標記總線、標記環等。
4、服務原語
(1)ISO服務原語類型
REQUEST原語用以使服務用戶能從服務提供者那裏請求一定的服務，如建立連接、發送數據、結束連接或狀態報告。
INDICATION原語用以使服務提供者能向服務用戶提示某種狀態。如連接請求、輸入數據或連接結束。
RESPONSE原語用以使服務用戶能響應先前的INDIECATION，如接受連接INDICATION。
CONFIRMARION原語用以使服務提供者能報告先前的REQUEST成功或失敗。
(2)IEEE802服務原語類型
和ISO服務原語類型相比REQUEST和INDICATION原語類型和ISO所用的具有相同意義。IEEE802沒有REPONSE原語類型，CONFIRMATION原語類型定義爲僅是服務提供者的確認。
五、邏輯鏈路控制協議
1、IEEE802.2是描述LAN協議中邏輯鏈路 LLC子層的功能、特性和協議，描述LLC子層對網絡層、MAC子層及LLC子層本身管理功能的界面服務規範。
2、LLC子層界面服務規範IEEE802.2定義了三個界面服務規範:(1)網絡層/LLC子層界面服務規範;(2)LLC子層/MAC子層界面服務規範;(3)LLC子層/LLC子層管理功能的界面服務規範。
3、網絡層/LLC子層界面服務規範
提供兩處服務方式
不確認無連接的服務:不確認無連接數據傳輸服務提供沒有數據鏈路級連接的建立而網絡層實體能交換鏈路服務數據單元LSDU手段。數據的傳輸方式可爲點到點方式、多點式或廣播式。這是一種數據報服務
面向連接的服務:提供了建立、使用、復位以及終止數據鏈路層連接的手段。這些連接是LSAP之間點到點式的連接，它還提供數據鏈路層的定序、流控和錯誤恢復，這是一處虛電路服務。
4、LLC子層/MAC子層界面服務規範
本規範說明了LLC子層對MAC子層的服務要求，以便本地LLC子層實體間對等層LLC子層實體交換LLC數據單元。
(1)服務原語是:MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm
(2)LLC協議數據單元結構LLC PDU:
目的服務訪問點地址字段DSAP，一個字節，其中七位實際地址，一位爲地址型標誌，用來標識DSAP地址爲單個地址或組地址。
源服務訪問點地址字段SSAP，一個字節，其中七位實際地址，一位爲命令/響應標誌位用來識別LLC PDU是命令或響應。
控制字段、信息字段。
5、LLC協議的型和類
LLC爲服務訪問點間的數據通信定義了兩種操作:Ⅰ型操作，LLC間交換PDU不需要建立數據鏈路連接，這些PDU不被確認，也沒有流量控制和差錯恢復。
Ⅱ型操作，兩個LLC間交換帶信息的PDU之間，必須先建立數據鏈路連接，正常的通信包括，從源LLC到目的LLC發送帶有信息的PDU，它由相反方向上的PDU所確認。
LLC的類型:第1類型，LLC只支持Ⅰ型操作;第2類型，LLC既支持Ⅰ型操作，也支持Ⅱ型操作。
6、LLC協議的元素
控制字段的三種格式:帶編號的信息幀傳輸、帶編號的監視幀傳輸、無編號控制傳輸、無編號信息傳輸。
帶編號的信息幀傳輸和帶編號的監視幀傳輸只能用於Ⅱ型操作。
無編號控制傳輸和無編號信息傳輸可用於Ⅰ型或Ⅱ型操作，但不能同時用。
信息幀用來發送數據，監視幀用來作回答響應和流控。
六、CSMA/CD介質訪問控制協議
1、MAC服務規範三種原語
MA-DATA.request 、MA-DATA.indication、MA-DATA.confirm
2、介質訪問控制的幀結構
CSMA/CD的MAC幀由8個字段組成:前導碼;幀起始定界符SFD;幀的源和目的地址DA、SA;表示信息字段長度的字段;邏輯連接控制幀LLC;填充的字段PAD;幀檢驗序列字段FCS。
前導碼:包含7個字節，每個字節爲10101010，它用於使PLS電路和收到的幀定時達到穩態同步。
幀起始定界符:字段是10101011序列，它緊跟在前導碼後，表示一幅幀的開始。幀檢驗序列:發送和接收算法兩者都使用循環冗餘檢驗(CRC)來產生FCS字段的CRC值。
3、介質訪問控制方法
IEEE802.3標準提供了介質訪問控制子層的功能說明，有兩個主要的功能:數據封裝(發送和接收)，完成成幀(幀定界、幀同步)、編址(源和目的地址處理)、差錯檢測(物理介質傳輸差錯的檢測);介質訪問管理，完成介質分配避免衝突和解決爭用處理衝突。
七、標記環介質訪問控制協議
標記環局域網協議標準包括四個部分:邏輯鏈路控制LLC、介質訪問控制MAC、物理層PHY和傳輸介質。
1、IEEE802.5規定了後面三個部分的標準。LLC和MAC等效於OSI的第二層(數據鏈路層)，PHY相當於OSI的第一層(物理層)。LLC使用MAC子層的服務，提供網絡層的服務，MAC控制介質訪問，PHY負責和物理介質接口。
2、介質訪問控制幀結構
標記環有兩個基本格式:標記和幀。在IEEE802.5中幀的傳輸是從最高位開始一位一位發送，而IEEE802.3和IEEE802.4正好相反，幀的傳輸是從最低位開始一位一位發送的，這一點對於不同協議的局域網互連時要進行轉換。
3、介質訪問控制方法
(1)幀發送:對環中物理介質的訪問系採用沿環傳遞一個標記的方法來控制。取得標記的站具有發送一幀或一系列幀的機會。
(2)標記發送:在完成幀發送後，該站就要查看本站地址是否在SA字段中返回，若未查看到，則該站就發送填充，否則就發送標記。標記發送後，該站仍留在發送狀態，起到該站發送的所有的幀從環上移去爲止。
(3)幀接收:若幀的類型比特表示爲MAC幀，則控制比特由環上所有的站進行解釋。如果幀的DA字段與站的單地址、相關組地址或廣播地址匹配，則把FC、DA、SA、INFO以及FS字段拷貝入接收緩衝區中，並隨後轉送至適當子層。
(4)優先權操作:訪問控制字段中的優先權比特PPP和預約比特RRR配合工作，使環中服務優先權與環上準備發送的PDU最高優先級匹配。
八、快速以太網
1、快速以太網的類型
快速以太網(Fast Ethernet)是一個新的IEEE局域網標準，於1995年由原來制定的以太網標準的IEEE802.3工作組完成。快速以太網正式名爲100Base-T。
共享介質快速以太網和傳統以太網採用同樣的介質訪問控制協議CSMA/CD所有的介質訪問控制算法不變，只是將有關的時間參量加速10倍。
快速以太網的三種標準:100Base-4、100Base-TX、100Base-FX
快速以太網的產品:
適配器:一邊是總線結構，將數據傳送至主機、中繼器或HUB;另一邊接到所選的介質，可以是雙絞線、光纖，或者是一個介質獨立接口MII，MII是用來連接外部收發器用的，其功能類似於以太網的AUI。
HUB:可分爲共享機制的中繼器和交換機制的交換器。
九、基於交換技術的網絡
1、交換網結構
交換技術的兩種主要應用形式是:摺疊式主幹網和高速服務器聯接。
2、全雙工以太網
全雙工運行在交換器之間，以及交換器和服務器之間，是和交換器一起工作的鏈路特性，它使數據流在鏈路中同時兩個方向流動，不是所有收發器都支持它的全雙工功能。
在下列情況下全雙工最有用:
(1)在服務器和交換器之間。這是目前全雙工應用最普遍的配置。
(2)在兩個交換器之間。
(3)在遠離的兩個交換器之間。
3、多媒體
多媒體的應用基於MPEG、JPEG、H.261等視頻壓縮算法。
缺點:是由網絡緩存產生的延遲，一方面爲了平滑抖動數據要插入足夠的緩存，另一方面緩存又不能太大，以至引起無法接受的視頻延遲。
對視頻應用的低延遲需求有四種解決方案:(1)採用10Mbps交換器(2)採用100Mbps中繼器(3)用100Mbps的交換器(4)採用流控技術
4、千兆位以太網
千兆位以太網也有銅線及光纜兩種標準。
銅線標準1000Base-CX，最大傳輸距離，25英尺，並需用150歐姆的屏蔽雙絞線STP，
光纜標準1000Base-SX，850nm的短波長，300m傳輸距離。
1000Base-LX，1300nm的波長，550m傳輸距離。
十、ATM局域網
十一、無線局域網
1、IEEE802.11體系結構
無線LAN最小構成模塊是基本服務集BSS，它由一些運行相同MAC協議和爭用同一共享介質的站點組成。一個擴展服務集ESS由兩個或更多的通過分佈系統互連的BSS組成。
2、基於移動性，無線LAN定義了三種站點:
(1)不遷移，這種站點的位置是固定的或者只是在某一個BSS的通信站點的通信範圍內移動。
(2)BSS遷移，站點從某個ESS的BSS遷移到同一個ESS的另一個BSS。如果進行數據傳輸，就需要具備尋址功能以便識別站點的新位置。
(3)ESS遷移，站點從某個ESS的BSS遷移到另一個ESS的BSS。服受到破壞。
3、物理介質規範
(1)紅外線:數據率爲1Mbps或2Mbps，波長在850nm和950nm之間。
(2)直接序列擴展頻譜:運行在2.4GHzISM頻帶。最多有7個通道，每個通道的數據率爲1Mbps或2Mbps。
(3)頻率跳動擴展頻譜:運行在2.4GHzISM頻帶，在研究之中。
4、介質訪問控制
IEEE802.11形成的一個MAC算法稱爲DFWMAC分佈式基礎無線MAC，它提供分佈式訪問控制機制，處於其上的是一個任選的中央訪問控制協議。
(1)在MAC層的靠下面是的分佈式協調功能子層DCF，採用爭用算法，爲所有通信提供訪問控制，一般異步通信採用DCF。
(2)在MAC層的靠上面是點協調功能PCF，採用中央MAC算法，提供無爭用服務。
5、分佈協議功能
DCF子層採用簡單的CSMA算法。DCF沒有衝突檢測功能，爲了保證算法的順利和公平，採用了一系列的延遲，相當於一種優先權機制。首先考慮稱爲幀間空隙IFS的簡單延遲。
十二、城域網
城域網是在5Km-100Km的地理覆蓋範圍內，以高的傳輸速率充分支持數據、聲音和圖像綜合業務傳輸的一種通信結構網絡。它以光纖爲主要傳輸介質，其傳輸率爲100Mbps或更高。IEEE802.6分佈式隊列雙總線DQDB爲城域網的標準。
第4章 廣域網技術
主要內容:
1、公共交換電話網 PSTN
2、綜合業務數字網 ISDN
3、分組交換網 X.25
4、幀中繼網 FR
5、異步轉移模式網 ATM
6、數字數據網 DDN
7、移動通信及衛星通信網GSM
8、線纜調制解調器Cable Modem
9、數字用戶線XDSL
一、電話網
公用交換電話網PSTN是向公衆提供電話通信服務的一種通信網。電話通信網主要提供電話通信服務，同時還可提供非話音的數據通信服務。
1、計算機交換分機CBX
採用數字電話:可以建立綜合聲音/數據工作站
分佈式結構:具有分佈智能的多級或網關結構的多路形狀的可靠性提高。
非阻塞結構:所有電話和設備都有專門的指定端口。
CBX的結構:核心是某種數字開關網絡。開關負責對數字信號流進行操作和交換，數字開關網絡由某些空分和時分交換級組成。接到形狀的是一級接口單元，通過接口單元訪問外界或外界可訪問接口單元。通常接口單元完成同步時分多路複用功能，以適應多個輸入線。另一方面，爲了達到全雙工操作，單元要用兩條線與開關相連。
二、點到點通信
1、點到點的通信主要適用於兩種情況:(1)是成千上萬組織有各種局域網，每個局域網含有多衆多主機和一些聯網設備以及連接至外部的路由器，通過點到點的租線和遠地路由器相連;(2)是成千上萬用戶在家裏使用調制解調器和撥號電話線連接到internet，這是點到點連接的最主要應用。
2、串行IP協議(SLIP)
SLIP是1984年制定的，協議文本描述爲RFC1055。
工作過程:當工作站發送IP分組時，在幀的末尾帶一個專門的標誌字節(OXCO)，如果在IP分組中含有同樣的標誌字節，則加兩個填充字節(OXDB、OXDC)於後，如果IP分組中含有OXDB，則加同樣的填充字節。
存在的問題:(1)這種協議無任何檢錯和糾錯功能;(2)只支持IP分組;(3)每一方需要知道另一方面的IP地址，且在設置是不能動態賦給IP地址;(4)不提供任何的身份驗證;(5)未被接受爲internet標準。
3、點對點協議(PPP)
PPP由internet IETF成立了一個組來制定的數據鏈路，描述於RFC1661。
主要功能:成幀的方法可清楚地區分幀的結束和下一幀起始，幀格式還處理差錯檢測;鏈路控制協議LCP用於啓動線路、測試、任選功能的協商以及關閉連接;網絡層任選功能的協商方法獨立於使用的網絡層協議，因此可適用於不同的網絡控制協議NCP。
工作過程:(1)PC通過調制解調器呼叫ISP路由器，然後路由器一邊的調制解調器響應電話呼叫，建立一個物理連接。(2)接着PC對路由器發送一系列的LCP分組，用這些分組以及其響應來選擇所用的PPP參數。(3)當雙方協商一致後，PC發送一系列的NCP分組以配置網絡層(NCP的功能就是動態分配IP地址)PC就成爲一個internet主機，可以發送和接收IP分組。(4)當PC用戶完成發送、接收功能後不需要再聯網時NCP用來斷開網絡層連接，並且釋放IP地址，然後LCP斷開鏈路層連接。(5)最後PC通知調制解調器斷開電話，釋放物理層連接。
三、綜合業務數字網ISDN
綜合業務數字網ISDN是由國際電報電話諮詢委員會CCITT和各國標準化組織開發的一組標準，這些標準將決定用戶設備到全局網絡的聯接，使之能方便地用數字形式處理聲音、數據和圖像通信。ISDN提供了各種服務訪問，提供開放的標準接口，提供端到端的數字連接，用戶通過公共通道、端到端的信令實現靈活的智能控制。
1、ISDN的系統結構
NT1:網絡終端設備，不僅起到了接插板的作用，它還包括網絡管理、測試、維護和性能監視等。是一個物理層設備。
NT2:是計算機的交換分機CBX，NT1和NT2連接，並對各種得以和、終端以及其他設備提供真正的接口。
CCITT爲ISDN定義了四個參考點:R、S、T、U。U參考點連接ISDN交換系統和NT1，目前採用兩線的銅的雙絞線;T參考點是NT1上提供給用戶的連接器;S參考點是ISDN和CBX和ISDN終端的接口;R參考點是連接終端適配器和非ISDN終端;R參考點使用很多不同的接口。
2、ISDN的功能:線路交換、分組交換、公共通道信令、網絡操作和管理數據庫以及信息處理和存儲功能。
(1)線路交換支持實時通信和大量信息傳輸，速率爲64Kbps，ISDN環境中，線路交換連接由公共通道信令技術控制。
(2)分組交換支持像交互數據應用那樣的猝發通信特性，速率爲64Kbps。
(3)公共通信令用於建立、管理和釋放線路交換連接，CCITT公共通信令系統CCSSNO.7用來交換信令。
3、ISDN定義交換設備和用戶設備之間的兩種數字位通道接口
基本速率接口BRI:2B+D，兩個傳輸聲音和數據的64 Kbps的B通道和一個傳輸控制信號和數據16 Kbps分組交換數據通道D通道。144Kbps
一次羣速率接口PRI:23B+D或者30B+D，在北美日本，歐洲國家使用
ISDN公用了公共通信信令技術，以實現用戶網絡訪問和信息交換。允許使用公共通道信令通路來控制多個線路交換連接。
4、ISDN協議參考模型
ISDN參考模型與ISO/OSI參考區別在於多通道訪問接口結構以及公共通道信令，它包括了多種通信模式和能力:在公共通道信令控制下的線路交換連接，在B通道和D通道上的分組交換通信，用戶和網絡設備之間的信令、用戶之間的端到端的信令，在公共信令控制下同時實現多種模式的通信。
用於線路交換的ISDN網絡結構筆協議，它包括B通道和D通道。B通道透明地傳送用戶信息，用戶可用任何協議實現端到端通信;D通道在用戶和網絡間交換控制信息，用於呼叫建立、拆除和訪問網絡設備。D通道上用戶與ISDN間的接口由三層組成:物理層、數據鏈路層LAP-D、CCSSNO.7。
用於低速分組交換的ISDN網絡結構和及協議。它使用D通道，本地用戶接口只需要執行物理層功能，作用如同x.25的DCE。
四、分組交換網
1、分組交換網工作原理
公共分組交換網PSDN已經成爲廣域網中的重要傳輸系統。分組交換是一種在距離相隔較遠的工作站點之間進行大容量數據傳輸的有效方法，它結合線路交換和報文交換的優點，將信息分成較小的分組進行存儲、轉發，動態分配線路的帶寬。
優點:出錯少、線路利用率高。工作方式:數據報，虛電路。
主要特性:由於建立和拆除虛電路的呼叫控制分組和數據分組在同一通道和同一虛電路上傳輸，其結果是佔用了通道頻帶;虛電路的複用發生在第三層;第二層和第三層都需要流控和差錯控制機制。
2、公共數據網(CCITT X.25網)
X.25實際上包括相關的一組協議:X.3、X.28、X.29、X.75協議等。
X.25描述了將一個分組終端連接到一個分組網絡上所需要做的工作。通過虛電路它能負責維護一個通過單一物理連接的多用戶會話，每個用戶會話被分配一個邏輯信道。提供了高優先級類型和正常優先級類型。
X.25網絡與計算機之間的接口一般是通過專用設備或網關、路由器來解決的。
X.3描述了一個X.25 PAD的功能和控制參數;X.28定義了一臺終端與X.25 PAD之間的交互作用，爲每個用戶提供了一個常規的X.25網絡連接;X.29定義了一臺主機和其相連的PAD之間的交互作用。
X.25互連方案:(1)採用路由器和網關同時聯接x.25和本地局域網，這種方案適合規模較大、多種協議共存的網絡;(2)採用一臺微機作爲路由器，安裝相應的x.25網卡和路由軟件，使用於中小規模且協議比較小的網絡;(3)使用PAD機，這種方案只適合x.25協議的環境，與遠程其他協議的網絡互連受到限制。
3、X.25分層協議
X.25分層:物理層、數據鏈路層、分組層，這三層對應於OSI模型的最底下三層。
(1)物理層:涉及站點與把這個站邊到分組交換網的鏈路之間的新產品。其標準X.21。
(2)鏈路層:所用的標準LAP-B，是HDLC的一個子集。
(3)分組層:提供外部虛電路服務。
三層之間的關係:用戶數據被送到X.25第三層，在第三層加上含有控制信息的報頭，從而組成了一個分組。控制信息用於協議的操作。整個X.25分組然後送到LAP-B實體，LAP-B在此分組的前後各加上控制信息組成一個LAP-B幀，在幀中加入控制信息也是爲了協議的操作。
4、虛電路服務
X.25的分組層提供虛電路服務，數據以分組形式通過外部虛電路傳輸。虛電路有兩類型:呼叫虛電路，是通過呼叫建立和呼叫清除等過程動態地建立起來的虛電路;永久虛電路則是固定的虛電路。
虛電路實現的過程:
5、X.25的分組格式
用戶數據被分成多個塊，每個塊加上24位或32位的報頭形成數據分組。
報頭含有12位的虛電路號，其中4位號爲組號，8位爲通道號。
P(S)、P(R)用於流控和差錯控制。M位和D位可用於流控和差錯控制也可用於X.25完全分組序列。
五、幀中繼網
幀中繼網是由X.25分組交換技術演進而來的，由於光纖通信的誤碼率低，爲了提高網絡速率，活動了很多在X.25分組交換中的糾錯功能，使幀中繼的性能優於X.25分組交換的性能。
1、幀中繼的主要特點:中速到高速的數據接口;標準速率爲DS1，即T1速率1.544Mbps;可用於專用和公共網;僅傳輸數據;使用可變長度分組。
2、幀中繼網與X.25網比較
載送呼叫控制信令的邏輯連接和用戶數據是分開的。因此中間節點毋需爲每個連接的呼叫控制保持狀態表;邏輯連接的複用和交換髮生在第二層，而不是在第三層，從而減少了處理的層次;結點到結點之間毋需流控和差錯控制，由高層負責端到端的流控和差錯控制。
3、幀中繼的優點:精簡了通信處理。協議對用戶-網絡接口以及網絡內部處理的功能降低了，從而得到了低延遲和高吞吐率的性能。
4、幀中繼在H信道上的應用:大信息量的交互數據應用;大的文件傳送;低數據率的多路複用;字符交互通信。
5、幀中繼的協議結構
協議有兩個分開的操作平臺:(1)控制平臺(C)，它涉及邏輯連接的建立和終止。(2)平臺是用戶平臺(U)，負責用戶之間的數據傳輸。
用戶與網絡之間的是控制平臺，而端到端之間則是用戶平臺協議。
控制平臺:幀模式傳輸服務的控制平臺類似於分組交換服務中用於公共通道信號的控制平臺。其中，控制信號使用一個單獨的邏輯通道。鏈路層用LAP-D(Q.921)提供可靠的數據鏈路控制服務，在D通道的用戶(TE)和網絡(NT)之間進行流控和差錯控制。數據鏈路服務用於交換Q.933控制信號報文。
用戶平臺:用戶之間傳輸信息的用戶平臺協議是LAP-F由Q.922(是LAP-D Q.921的增強版本)定義。
6、LAP-D的核心功能
(1)幀的定界，組合和透明性;(2)幀的多路複用/多路分解;(3)對帆進行檢查以保證在零位手稿前以及零位剔除後，幀的長度是字節的整數倍;(4)對幀進行檢查以保證其長度符合要求;(5)檢測傳輸差錯;(6)衝突控制功能(LAP-F新增功能)。
7、幀中繼的呼叫控制
呼叫控制方案選擇:
(1)交換訪問(Switched Access)在用戶連接到交換網絡，而本地交換不提供幀處理功能，在這種情況下，必須提供從用戶的終端設備到網絡幀處理器的交換訪問。
(2)集成訪問(Intergraded Access)用戶接到幀中繼網絡或者交換網絡，其中的本地交換提供幀處理功能，因爲用戶能對幀處理器進行直接邏輯訪問。
幀中繼和X.25一樣支持在一個鏈路上利用多個連接，稱爲數據鏈路連接，每個連接都有一個惟一的數據鏈路連接標識DLCI。其數據傳輸涉及的步驟如下:(1)在兩個端點之間建立邏輯連接，並指定惟一的數據鏈路標識DLCI的值;(2)交換數據幀;(3)釋放邏輯連接。
呼叫控制邏輯連接的DLCI=0，其幀的信息域中包含有呼叫控制報文，至少需要四種報文類型:建立 (setup)、連接(connect)、釋放(release)、和釋放完成(release complete)。
8、用戶數據傳輸
LAP-F幀格式類似於LAP-D和LAP-B，但有一個明顯的差別，即沒有控制域。即意味着:(1)只有一種幀的類型，即用戶數據幀，沒有控制幀。(2)不可能用inband信號。邏輯連接只能用於傳輸用戶數據。(3)不可能進行流控和差錯控制，因爲沒有順序號。
六、ATM網
1、ATM協議參考模型
用戶面:提供用戶信息的傳輸。控制面:負責呼叫控制和連接控制功能。管理面:負責網絡維護和完成運行功能。面管理:執行與整個系統有關的管理功能。層管理:處理的運行和維護功能。
物理層:主要是傳輸信息;ATM層:主要完成交換、路由及多路複用;ATM適配層AAL:主要負責與較高層信息的匹配。
(1)、物理層:由兩個子層組成，物理介質子層和傳輸匯聚子層。
物理介質子層支持純粹與介質有關的位功能。傳輸匯聚子層把ATM信元流轉換成在物理介質上傳輸的位，如把幀匹配成在傳輸系統中所用的格式(SDH、PDH、基於信元的格式)、信元定界等功能。
(2)、ATM層:基本功能是負責生成信元，它不管載體的內容，且與服務無關。主要功能有多路複用、多路複用分解、信元VPI、VCI的轉換，信元頭的產生和去除，流控。
(3)、ATM適配層:由兩個子層組成，分段和重組子層(SAR)，把高一層的信息單位分段成ATM信元，或者把ATM信元重組成高一層的信息單位;匯聚子層(CS)與服務有關，可以完成的功能有信報標識和時鐘恢復等。
信元類型
(1)空信元(物理層):爲了使信元流的速率與傳輸系統可用 的有效負載容量相匹配而在物理層插入或除去的信元。
(2)有效信元:沒有頭差錯的信元或已經由頭差錯控制進程修正過的信元。
(3)無效信元(物理層):有頭差錯且尚未由頭差錯控制進程修正的信元。
(4)指定的信元(ATM層):使用ATM層服務爲應用提供服務的信元。
(5)非指定的信元(ATM層):尚未指定的信元
2、ATM層
信元結構:字節是按遞增順序發送，從第一個字節開始，字節中的位是按遞減順序發送，從第8位開始。
GFC總流控;PT有效載荷類型,;CLP信元丟失優先權;HEC信元頭差錯控制。
ATM層原語
ATM-DATA-REQUEST:AAL請求把與此原主相關的ATM-SDU傳送給它的對等實體。
ATM-DATA-INDICATION:指示AAL與原語相關的ATM-SDU可用。
3、ATM物理層
傳輸匯聚子層(1)信元頭保護機制，所生成的多項式X8+X2+X+1(2)信元定界機制，有搜索、預同步和同步三個狀態。(3)混雜，這是一種附加機制，用來對付惡意用戶和假冒，採用X43+1的自同步混雜器隨機處理，信元頭並沒有被混雜。(4)信元去耦，信元的數據率應低於可用的傳輸容量。(5)與傳輸系統的匹配。
物理介質子層:提供位傳輸能力，傳輸功能與所用的介質有關，這些功能包括線路編碼、再生、均衡、電光轉換。
物理層原語
PH-DATA-REQUEST:ATM層請求把與原主有關的SDU傳送給它的對等實體。
PH-DATA-INDICATION:指示與原主有關的SDU可用。
4、ATM適配層
AAL服務分類:A類線路仿真AAL1類型，B類VBR視頻AAL2類型，C類文件傳送AAL5類型，D類無連接信報ALL3/4類型。
AAL的子層包括:匯聚子層CS和分段和重組子層SAR。
CS負責來自用戶面的信息單元作分段準備，以使這些分組再重組成原始狀態。主要功能是在AAL-SAP提供AAL服務。
SAR將來自匯聚子層的信元分段成48字節的載體，或把來自ATM層的信元信息域內容組裝成高層信息單位。
七、數據數據網DDN
1、數字數據網DDN是一種利用數字信道提供半永久連接專用電路，傳輸以數據信號爲主的數字傳輸網絡。
2、我國DDN提供2.4Kbps-2.408Mbps的中高速率的點到點和點到多點的專用電路，用戶到用戶傳輸差錯率優於10-6
3、DDN組成:由本地傳輸系統、複用及交叉連接系統、局間傳輸及同步系統、網絡管理系統等四部分組成。
4、按組建、運營、管理維護的責任和地理區域來劃分網絡地域等級，可分爲三級:本地網、一級幹線網、二級幹線網。按層次功能也可分三級:核心層、接入層、用戶接入層。
八、移動通信
1、移動通信網組成:移動通信交換MTX、基地站BS、移動臺MS和局間和局站的中繼線組成。移動臺和基地站、移動臺和轉動臺之間採用無線傳輸方式。基地站與移動通信交換局，移動通信交換局與有線網PSTN之間一般採用有線方式進行信息傳輸。
2、全球移動通信系統GSM是一個完整的數字移動通信標準體系。它是1982年歐洲郵電管理委員會CEPT開發的第二代數字蜂窩移動系統。
3、GSM組成:網絡子系統NSS、基站子系統BSS和移動臺MS三部分組成。移動臺主要功能除了通過無線接入進入通信網絡，完成各種控制和處理以提供主叫或被叫通信，還提供與使用者之間的人機接口或與其他終端設備向連接適配裝置等。通過用戶身份模塊SIM卡向通信網絡提供了用戶註冊和管理所需要的信息。
基站子系統包含了GSM無線通信部分的所有地面基礎設施。分爲三個部分:基站控制器BSC、基站收發信機BTS以及操作維護中心OMC-R
網絡子系統由移動交換機MSC、歸屬位置寄存器HLR、訪問擱置寄存器VLR、鑑權中心AUC、設備識別寄存器EIR、操作維護中心OMC-S和德厚流光息業務中心SC組成。
MSC是對位於它覆蓋區域中的MSC進行控制和交換話務的功能實體，也是GSM網絡與其他通信網之間的接口實體，負責整個MSC區內的呼叫控制、移動性管理和無線資源管理。
4、無線軟件應用協議WAP
WAP是以國際互聯網上所採用的HTTP/HTML協議爲基礎，針對無線移動通訊的特性建立的通信協議，是對小型顯示界面、低功率、小內存、CPU運算能力低的通訊工具，以及低帶寬、延遲大、和較不可靠的無線移動通訊網絡進行修改而成的協議。
WAP採用客戶機服務器結構，提供了一個靈活而強大的編程模型。WAP網關起着協議翻譯的作用，是聯繫移動網與internet的橋樑。
WAP的分層:無線應用環境WAE應用層協議、無線會話協議WSP會話層協議、無線事務處理協議WTP事務處理層協議、無線傳輸安全協議WTLS安全層協議、無線數據報WDP傳輸層協議、無線載體、其他應用和服務
5、個人通信業務/個人通信網
個人通信特徵:
九、衛星通信系統
1、按空間軌道位置可分爲:靜止軌道GEO系統、非對地靜止軌道MEO;按照業務提供的範圍可分爲:全球衛星移動通信和區域衛星移動通信系統。LEO高度一般爲500Km-1500Km左右，MEO高度通常指5000Km-15000Km左右，GEO爲35768Km高度赤道上空的軌道。
2、衛星通信系統組成:空間分系統、通信地球站、跟蹤遙測及指令分系統、監控管理分系統。
3、衛星通信網絡的結構主要有兩種:星形和網格形。
4、國際電信聯盟ITU有關空間通信的世界無線電行政會議WARC規定了空間使用的頻率分配原則。甚高頻波段UHF400/200MHz;L波段1.6/1.5GHz主要用於移動衛星通信、海事衛星業務;C波段6.0/4.0GHz，主要用於固定衛星業務和專用衛星業務、VSAT網絡等;X波段8.0/7.0GHz，主要用於固定衛星業務;Ku波段14.0/11.0GHz，主要用於VSAT網絡、衛星電視廣播、移動衛星通信等;Ka波段30.0/20.0GHz，主要用於VSAT網絡、衛星電視廣播。
十、Cable Modem線纜調制解調器
Cable Modem通過使用與傳送有線電視一樣的同軸電纜實現了雙向和高速的數據傳輸。
1、工作方式:
與電話調制解調器類似，Cable Modem對於數據信號進行調製和解調。但是，Cable Modem包括了許多當今高速互聯網業務而設計的功能。數據從網絡到用戶的傳輸稱爲"下流"，數據從用戶到網絡的傳輸稱爲"上流"。從用戶的角度看，Cable Modem是一個64/256正交調幅QAM射頻RF接收器，它能夠在一個6MHz電纜信道中以30到40Mbit/s的速率傳送數據。在一個局域網內一個Cable Modem可以被16個用戶共享。
2、Cable Modem和OSI模型
(1)物理層:分爲下傳流和上傳流
下傳數據流的信道是基於北美數字視頻規範的包括以下特性:
64和256正交調幅QAM;在電纜路線中與其他信號共同佔用6MHz的頻寬;可變長度的交叉支持，同時包括延時敏感和延時非敏感的數據業務;連續的串行比特流，沒有默認的幀，提供物理層和介質訪問控制層MAC的完全分離
上傳數據流信道是一個共享的信道，包括以下特性:
QPSK和16QAM格式;數據速率從320Kbit/s到10Mbit/s;在CMTS控制下的靈活且可編程的Cable Modem;時分多種複用訪問;支持固定長度的幀和可變長度的協議數據單元PDU。
數據鏈路層:MCNS MAC(MPEG幀)、IEEE802.2
十一、數字用戶線
數字用戶線DSL是一項調制解調器技術，它利用現有的雙絞電話線傳輸高帶寬數據來爲用戶提供服務。
術語XDSL涵蓋了許多類似但相互競爭的DSL形式，包括非對稱的DSL(ADSL)，單線DSL(SDSL)和高數據速率DSL(HDSL)、自適應速率DSL(RADSL)以及甚高速DSL(VDSL)。
1、 非對稱數字用戶線ADSL
它提供了下行帶寬(從NSP的交換局到客戶地點)比上行帶寬(從客戶地點到交換局)更寬。ADSL能以高於6Mbps/s的速率向用戶傳輸數據，並且能夠以高於640Kbit/s的速率在兩個方面上同時傳輸數據。
2、ADSL業務結構
組成:由用戶終端設備CPE和位於ADSL接入點POP的支持設備組成。網絡接入提供商NAP負責管理第二層的網絡核心部分，而網絡服務提供商NSP負責管理第三層的網絡核心部分。
對向subtending:可以把若干DSL接入複用器DSLAMs連接到一起以提高ATM管道的利用率。DSL接入複用器DSLAMs在本地相互連接或通過交換局CO連接到本地接入集中點LAC，LAC能提供ATM業務疏導、PPP隧道以及訪問本地內容或緩存內容的第三層終結。
3、ADSL技術
ADSL依靠先進的數字信號處理技術和創造性的算法，把大量的信息壓縮到雙絞電話線進行傳輸。