第一章-计算机网络概论.doc

第一章 计算机网络概论
《网络技术基础》课程讲义
莆田高等专科学校计算机教研室 2002年2月
【教材】《计算机网络工程教程》 黄叔武 杨一平 主编 清华大学出版社99年7月第1版 24.5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。
本课程的学习必须理论知识及实际练习并重。
无理论知识——无法理解网络设计、系统管理、故障分析、网络互连（不知道为什么要这样做）
无实际练习——无法掌握安装、文件/目录及用户管理的具体方法（不知道怎样做)

二、学习目标及学习内容
网络工程师应掌握的技术：
·网络规划及组网设计（网络协议/网络类型/网络结构/网络设备选择)
·网站建立及网页制作（等网站建设/HTML、ASP、JSP及PHP网页制作）
·网络管理及维护（用户管理/文件系统管理/安全性）
·网络施工技术（综合布线等）
·网络数据库开发及维护(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。
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、网络管理及网站建设的基本技术（定位点:技术基础），为今后深入学习网络技术打基础。
学习内容：
·网络技术基础（预习教材第1、2、3章）
·局域网技术——设计、组网及管理（预习教材第3、5、8章）
·TCP/IP网络技术——组网及综合布线(预习教材第4、5、7章）
·网络互连设备及技术 (预习教材第4章）
·网络系统集成（预习教材第7、9章）
·网络安全及管理（预习教材第6章)
【注】根据课程需要上机
学习特点:
·教材内容偏旧，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： 下文件夹“网络技术基础教案/ 02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 （31元）
2、《数据通信及计算机网络》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）
3、《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（26。10元)
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(69元）
第一章 计算机网络概论

【计划课时】 8课时（教材第1章）

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 P5

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 网络的作用 P7

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 P7

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
·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
·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服务向用户收费
Internet（因特网）──最著名的广域网
·介于局域网和广域网之间的网络（以下统称“区域网"）
① 企业内部网（Intranet)
② 园区网/校园网（Campus networks）
③ 城域网（MAN，Metropolitan Area Network）
·服务基于Internet 技术：通常提供、、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 通信网及计算机网络

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"，用户终端设备及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 参见教材第1。3节

1.2。1 信号及信道

1、信号（signal） P8
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）

2、信道（channel） P8
所谓“信道”,顾名思义，就是通信信号传输的“通道"。信道及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: P9-P11
·数据率（数据传输率,比特率）：每秒传输多少二进制代码位数，单位：bps。
·调制速率（波特率)：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。
·信道容量：信道能够传送的最大数据率，当信道上传送的数据率大于信道允许的数据率时，信道上根本就不能传送信号(超出时会带来各种失真)。
·信道的传输速率:信号在单位时间内传送的距离（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）
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： P13/P14

数—模 模—数

通信线路（电话线等）
PC Modem Modem PC
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
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）: P18
·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

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）
计算机内部的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 1:高→低 0：→高 P15
·微分曼彻斯特（Differential Manchester）编码 1:同前 0：P15
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
【数据通信】计算机及计算机或及终端之间经通信线路联接起来而进行的信息交流及传送的通信方式。
教材P11强调“专指信源和信宿中数据的形式是数字的”

数据通信系统模型

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 P9
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.
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

1.2。4 频带传输 P9
使用模拟信号传输数据时,往往只占用有限的频谱，故称频带传输。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
同步的目的是使收发双方能以同样的速率接收数据，即使接收端校准自己的时间和每个码元的重复频率,以便及发送端一致。同步方式通常有两种：
·位同步 P17
使接收端接收的每一位数据信息都及发送端准确保持同步（适用于位流）。实现的方法有：
a.自同步法 从接收的数字信号波形中提取同步信号(如采用曼彻斯特/差分曼彻斯特编码，每一位中间都有跳变）
b。外同步法 发送方在发送数据前先发一串同步时钟脉冲，接收方按这个时钟频率调整采样频率。
·字符同步 P16
发送时在每个字符前/后分别设置起始位/停止位（字符间隔可随机）。
即起止位间各位的收发是同步的（每位位宽相同)，但各字符的发送时间间隔可以是任意的（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）的终端或对话操作.

1。2.6 通信方式 P9
【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

1。2.7 多路复用技术(multiplexing） P20
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DWDN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。

1。3 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:
1、 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;
2、 在交换的连接过程中的速度要快；
3、 高的传输准确性；
4、 适应用户的实时性要求，网络时延要小；
5、 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．线路交换（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）

交换机
交换机
主叫用户
被叫用户

主户

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。

转发
交换机
转发
交换机
用户
用户

存储
存储
报文

存储器
存储器

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）
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： P25
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。这是一种电路交换及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）及电路交换(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。

1.4 外网接入

现代网络，及外网（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
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。
部门用户专用电话网
市话网
长途电话网
市话网
部门用户专用电话网

PSTN网络的基本系统结构示意图
注:用户专用小交换机（PCB，Priavte Branch eXchange）

（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）及就近的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及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，不必及话音通信争用信道，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AT