网络管理员教程.pdf

【实例简介】
网络管理员教程.pdf 电子书 免费下载
传输存在一个收、发双方如何保持码组或字符同步的问题,这个问题不解决,接收方就不能 从接收到的数据流中正确地区分出一个个字符来,因而传输将失去意义。如何解决码组或字 符的同步问题,日前有两种不同的解决办法,即呈步传输方式和同步传输方式。 )民间步传输与同步传输 星步传输一般以字符为单位,不论所采用的字符代码长度为多少位,在发送每一字符代 码时,前面均加上一个“起”信号,其长度规定为个码元,极性为“”,即空号的极性: 字符代码后面均加上个“止”信号,其长度为或个码元,极性皆为“”,即与信号极 性相同,加上起、止信号的作用就是为了能区分串行传输的“字符”,也就是实现了串行传输 收、发双方码组或字符的同步。这种传输方式的优点是同步实现简单,收发双方的时钟信号 不需要严格同步,缺点是对每一字符都需加入“起、止”码元,使传输效泓降低,故适用于 以下的低速数据传输。 同步传输是以同步的时蚀节拍来发送数据信号的,因此在一个串行的数据流中,各信号 码元之间的相对位置都是固定的(即同步的)。接收端为了从收到的数据流中正确地区分出一 个人信号码元,首先必须建立准确的时钟信号。数据原发送一般以组(帧)为单位,一组灵 敏据包含水量多个字符收发之间的码组或帧同步,是通过传输特定的传输控制字符或同步序 列来完成的,传输效率较高 数据传输的形式 )基带传输 在信道上直接传输基带信号,称为基带传输,它是指在通信电缆上原封不动地传输由计 算机或终端广生的或数字脉冲信号。这样一个信号的基本频带可以从直流成分到数兆赫 兹,频带越宽,传输线路的电容电感等对传输出信号波形衰减的影响越大,传输距离一般不 超过,超过时则需加中继器加大信号,以便延长传输距离。基带信号绝大部分是数字信 ,让算机國终内往往采用基带佔输 )频带传输 将基带信号转換为频率表示的模拟信号来传输,称为频带传输。便如,使用电话线进行 远距离数据通信,需要将数字信号调制成音频信号髙发送和传输,接收端旴将音频信号解调 成数字信号。由此可见,采用频带传输时,要求在发送和接收端安装调制解调器,这不仅解 决了数字信号叫用电話线烙传输,而叫以实现多烙复用,从而提高了信道利用率。 )宽带传输 将信道分成多个字信道,分别传送间频、视频和数字信号,称为宽带传输。它是一种传 输介质的频带宽度较宽的信息传输,通常在 左右。系统设计吋将此频带分割成 几个子频带,采用“多路复用”技术。一般来说,烹带传输与其带传输相比有以下优点:能 在一个信道中传输声音、图俊和数据信息,使系统具冇多种用途;一条宽带信道能划分为多 条逻辑基惜信道,实现多路复用,因此信道的容量大大增加;宽带传输的距离比基带远,因 为基带传输直接传送数字信号,传输的涑率愈高,能够传输的距离愈短。 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 数据传输速率 )比特 比特率指单位时间内所传送的二进制码元的有效位数,以每秒多少比特数计,即。例 如一个数字通信系统,它每砂传输个二进制码元,它的比特率是比特秒()。码 元是对」网络中传送的二进制数字中每一位的通称,也常称作“位”或。例如 共有位或 )波特 波特率是脉冲信号经过调制后的传输速率,它是指单位时间(秒)内传输的码元数目, 以波特()为单位,通常用于表示调制器之间传输信号的速率。这里的码元可以是进 制的,也可以是多进制的。浓特率和比特率的关系为,当码元为进制时,为 码元为四进制时,为,依此类推。如果波特率为 ,在二进制时,比特率为 在八时制时为 )误码率 误码率指信息传输的错误率,是衡量系统可靠性旳指标。它以接收信息中错误比特数占 总传输比特数的比例来度量,通常应低于。 数据编码 在计算机中数据以离散的二进制比特流方式表示的,称其为数字数据。计算机数据在网 络中传输,通信信道无外乎两种类型,模拟信道和数字信道。计算机数据在不同的信道中传 输要采用不同的编码方式,也就是说,在模拟信道中传输时,要把计算机中的数字信号,转 换成模拟信道能够识别的模拟信号;在数字信道中传输时,要把计算机的数字信号,转换成 网终煤体能够识别的,利于网络传输的数字信号。 ,模拟数据绵码 将计算机中的数字数据在网络中用模拟信号表示,要进行调制,也就是进行波行变换, 或者吏严格地讲,是进行频谱变换,将教字信号的頻变换成适合于在模拟信道中传输的颕 谱。最基本的凋制方法有以下种: )週嘔( 调幅即载波的振幅随着基带数字信号而变化,例如数字信号用有载波输岀衣示,数字 信号用无载波输岀表示,如图()所示。这种调幅的方法又叫嘔移键控( ),其牿点是信号容易实现,技术简单,但抗王扰能力差。 )调频( 调频即载波的频率随着基带数字信号而变化,例如数字信号用频率表示,数字信号 用频率表示,如图()所示。这种调频的方法又叫频移键控(, ),其特点是信号容易实现,技简单,抗干扰能力较强。 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com )调相( 调相即载波的初始相位随着基带数字信号而变化,例如数字信号对应于相位 数 字信号对应于相位°,如图1-4(c)所示。这种调相的方法又叫相键控(PSK, Phase shift Keying),其特点是抗王扰能力较,但伫号灾现的技术比较复杂 ,数宰数据编码 在数字信道中传输计算机数据时,要对计算机中的数这信号重新编码进行基带传输。在 基带传输中,数名信号的编码方式主要有以下几种 )丕归雲编码 不归零编码用低电平表示进制,用高电平表示进制,如图()所示。 码的点是无法判断一位的开始与结束,收发双方不能保持同步。为保证收发双 方同步,必须在发送码的同时,用另一个信道同时传送同步信号 )曼彻斯特编码( 曼彻斯特编码不同电平的高低表示二进制,而是用电平的跳变来表示的。在曼彻斯特编 码中,每一个比特的中间均有一个跳变,这个跳变既作为时钟信号,又作为数据信号。电平 从训到低的跳变表示二进制,从低到高的跳变表示二进制,如图 所 小。 )差分曼彻斯特编码( 差分曼彻斯特编码是对曼彻斯特编码的改进,每比特中间的跳变仅做同步之用,每比特 的值根据其丌始边界是否发生眺变来决定。每比特的开始无跳变衣示二进制,有跳变表示 进制,如图()所示。 曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码是薮据通信中最常用的数字信号编码方式,它们的优 点是明显的,那就是无须兄发同步信昱。但点也是明显的,那就悬码效率低,如果传送 的数据,那么需要的脉冲。 多路复用技术 为是充分利用传输媒体,人们研究了在一条物理线路上建立多个通信信道的技术,这主 是多路复用技术。多路复用技术的实质是,将一个区域的多个用户数据通讨发送多路复用 进行汇集,然后将汇集后的数据通过一条物理线路进行传送,接收多路复用器再对数据进行 分离,分发到多个用户。多路复用通常分为频分多路复用、时分多路复用、波介多胳复用、 码分多址和空分多址。 频分多路复用( 事实上,通信线路的可用带宽超过了给定信号的带宽。频分多路复用恰恰是利用了这 优点。频分多路复用的基本原理是:如果每路信号以不同的载波频率进行调制,而且各个载 波频率是完全独立的,即各个信道所占用的确良频带不相互重叠。相邻信道之间用“警戒频 带”隔离,那么每个信道就能独立地传输一路信号。其基本原理如图所示。 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 频分多路复用的主要特点是,信号被划分成若乇通道(频道,波段),每个通道互不重叠, 独立讲行数据传递。频分多路复用在无线电广播和电视领域中应用较多。 也是一个典型 的频分多路复用。 用频分多路复用的方法,在 使用的双绞线上划分了个频段 用来传递补传统的语音信号: 用来传送计算机上载的数据信息 或 用来传送从服务器上下载的数据信息。 时分多路复用(, 时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象,通过为多个信道分配互不重叠的时间片 的方法来实现多路复用。吋分多路复用将用于传输的吋间划分为若下个付间片,每个用户分 得一个时间片。 时分多路复用通信,是各路信号在同一信道上占有不同时间片进行通信。由抽样理论可 知,抽样的一个重要作用,是将时间上连续的信号变成时间上离散的信号,其在信道上占用 时间的有限性,为多路信号沿同一信道传输提供了条件。具体说,就是把时间分成一些均镜 头的时间片,将各路信号的传输时间分配在不同的时间片,以达到互相分开,互不干扰的目 的。图为时分多路复用示意图。 日前,应用最广泛的时分多路复用是贝尔系统的载波。载波是将路音频信道复 用在一条通信线路上,每路音频信号在送到多路复用器之前,要通过一个脉冲编码调制 )编码器,编码器每秒取样次。路信号的每一路,轮流将一个 宇节插入到帧中,每个字节的长度为,其中是数据位,用于信道控制。每帧由 组成,附加作为帧的开始标志位,所以每帧共有由于发送帧需要 ,一秒钟可以发送帧。因此载波的数据传输速率为: 波分多路复用( 什么叫波分复用?所谓波分复用就是在冋一根光纤内传输多路不同波长的光信号,以提 高单根光纤的传输能力。因为目前光通信的光源在光通信的“窗口”上只占用了很窄的一部 分,还有很大的范围没有利用。也可以这样认为 是应用于光纤信道的一个变例。 如果让不同波长的光信号在同一根光纤上传输而工不干扰,利用多个波长适当错开的光源同 时在一根光纤上传送各自携带的信息,就可以大大增加所传输的信息容量。由于是用不冋的 波长传送各自的信息,因此即使在同一根光纤上也不会相互十扰。在接收端转换成电信号时, 可以独立地保持每一个不同波长的光源所传送的信息。这种方式就叫做“波分复用”。其基木 原理如图所示。 如果将·系列载有信息的不同波长的光载波,在光频域内以·到献策百纳米的波长间隔 合在一起沿单根光纤传输,在接收端再用一定的方法,将各个不同波长的光载波分开。在光 纤的工作窗口上安排个波长不同的光源,同时在一根光纤上传送各自携带的信息,就能 使光纤通信系统的容量提高倍 码分多址( 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 又称为码分多址,采用地码和时间、频率共同区分信道的方式。 的特征 是每个用户具有特定的地址码,而地址码之间相可具有正交性,因此各用户信息的发射信号 在频率、时间和空间上都可能重叠,从而使有限的频率资源得到利用。 是扩频技术上发展起来的无线通信技术,即将需要传送的具有一定信号带宽的信 息数据,用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制,使原数据信号的带宽被扩展, 再经载波调制并发送出去。接收端也使用完全相同的伪随机码,对接收的带宽信号作相关处 哩,把宽带信号换成原信息教据的窄带信号即解扩,以实现信息通信。不同的移动台(或手 机)可以使用同个频率,但是每个移动台(或手机)都被分配带有一个独特的“码序列”, 该序列码与所有别的“码序列”都不相同,因为是靠不同的“码序列”来区分不同的移动台 (或手机),所以各个用户相互之间也没有干扰,从而达到了多路复用的目的。 空分多址( 空分多址();这种技术是将空间分割构成不同的信道,从而实现频率的重复使用, 达到信道增容的目的。举例来说,在一颗卫星上使用多个天线,各个天线的波束射向地球表 面的不同区域,地面上不同地区的地球站,它们在同一时间、即使使用相同的频率进行工作, 它们之间也不会形成干扰。 系统的处理程序如下: ()系统将首先对来自所有天线中的信号进行快照或取样,然后将其转换民数字形 式,并存储在内存中。 ()计算机中的 处埋器将立即分析样本,对无线环境进行评估,确认用广 T扰源及其所在的位置。 ()处理器对天线信号的组合方式进行计算,力争最佳地恢复用户的信号。借助这 种策略,每位用户的信号接收质量将大大提高,而其他用户的信号或扰信号则会遭到屏蔽。 )系统将进行模拟计算,使天线阵列可以有选择地问空间发送信号。在此基础上, 每位用户的信号都可以通过单独的通信信道一空间信道实现高效的传输。 ()在上述处理的基础上,系统就能够在每条空阃信道上发送和接收信号,从而使 这些信道成为双向信道 利用上述流程, 系统就能够在一条普通信道上创建大量的频分、时分或码分双向 空间信道,每一条信道都可以完全获得整个阵列的增益和抗干扰功能。从理论上而言,带有 个单元的阵列能够在每条普通信道上支持条空间信道。但在实际应用中支持的信道数量将 略低」这个数目,具体情况早取决」坯境。由此可见 系统可使系统容量成倍增加, 使得系统在有限的频谱内可以支持更多的用户,从而成倍地提扃频谱使用效率。 近几十年来,无线通信经历了从模拟到数字,从因定到移动的重大变。而就移动通信 而言,为了更有效地利用有限的无线频率资源,时分多址技术( )、频分多址技术 )、码分多址技术()得到了广泛的应用,并在此基础上建立了和 (是区别于的窄带 )两大主要的移动通信网终。就技术而言,现有的这和多址技 术已绎得到了充分的应用,频谱的使用效率已绎发挥到了极限。空分多址技术()则突 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 破了传统的三维思维模式,在传统的三维技术的基础上,在第四维空间上极人的拓宽了频谱 的使用方式,使得移动用户仅仅山于空间位置的不同而复用同一个传统的物理信道成为可能, 并将移动通信技术引入一个更为崭新的领域。 数据交换技术 中路交换 在数据通信网发展初期,人们根据电话交换原理,发展了电路父换方式。当用户要发信 息时,由源交换机根据信息要到达的目的地址,把线路接到那个目的交换机。这个过程称为 线路接续,是由所谓的联络信号经存储转发方式完成的,即根据用户号码或地址(被叫),经 局间中继线传送给被叫交换局并转被叫用户。线路接通后,就形成了一条端对端(用户终端 和被叫用户终端之间)的信息通路,在这条通路上双方即可进行通信。通信完毕,由通信双 方的某一方,向自己所属的交换机发出拆除线路的要求,交换机收到此信号后就将此线拆除 发供别的用户呼叫使用。电路交换与电话交换方式的工作过程很类似,如图所示。 主机要向主机传送数据,首先要通过通信子网和在和之间建立连接。首 先主机向结点发送呼叫信号,其中含有要建立连接的主机的目的地址;结点根据目 的地址和路径选择算法,选择下·个结点,并向结点发送呼叫信号;结点根据目的地 址和路径选择算法,选择目的主机,并向主机发送呼叫信号;主机如果接受呼叫请求 它方面建立连接,方面通过已建立的连接 ,向主机发送呼叫回应包。 由于电路交换的接续眳径是采用物理连接的,在传输电路接续后,控制电路就与信息传 输无关,所以电路交换方式的主要优点是:数据传输可靠、迅速吵丢失且保持原来的序列。 缺点是在有的环境下,电路空闲时的信道容量被浪费,而且数据传输阶段的持续时间不长的 话,电路硅立和拆除所用的时间也得不偿失。因此它适合于系统间要求高质量的大量数据传 输的情况,其计费方法一般按照预定的带宽、距离和时间来计算。 报文交换 世纪年代和年代,为了获得较好的信道利用率,出现了存储转发的想法,这种 交换方式就是技文交换。目前这种技术仍普遍应用在某些领域(如电子信箱等)。 在报文交换中,不需要在两个站这间建立一条专用通路,其数据传输的单位是报文,即 是站点次性要发送的数据块,长度不限且可变。传送的方式采用存储转发方式,即个站 想要发送个报文,它把个目的地址附加在报文上,网络结点根据报文上的目的地址信息, 把报文发送到下一个结点,一直逐个结点地转送到目的结点。每个结点在收下整个报文之后, 检查无错误后,暂存这个报文,然后利用路由信息找出下一个结点的地址,于把整个报文传 送给下一个结点,因此,端与端之间无须先通过呼叫建立连接。 它的基本原理是用户之间进行数据传输,主叫用户不需要先建立呼叫,而先进入本地交 换机存储器,等到连接该交换机的中继线空闲时,再根据确定的路由转发到目的交换机。由 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 于每份报文的头部都含有被寻址用户的完整地址,所以每条路山不是固定分配给某一个用户, 而是多个用户进行统计复用。 报文交换与邮信件的工作过程很类似,信(报文)邮出去时,写好日的地址,就交给邮 局通信子网)了,至于信如何分发,走哪条路,信源结点都不管,完仝交给邮局处理,如图 所示 这种方法比起电路交换来有许多优点 )线路效率较高,这是因为许多报文可以分时共享·条结点的通道。对于同样的 通信容量来说,需要较少的传输能力。 )不需要同时使用发送器和接收器来传输数据,网络可以在接收器可用之前,暂 时存储这个报文。 )在电路交换网络上,当通信量变得很大时,就不能接受某些呼叫,而在报文交 换网络上,却仍然可以接收报文,但传送延迟会增加 ()报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地,而电路交换网络很难做到这 一点。 报文交换的主要缺点是,它不能满足实时或交互式的通信要求,经过网络的延迟相当长, 而且有相当大的变化。因此,这种方式不能用于声音连接,也不适合于交互式终端到计算机 的连接。有时结点收到过多的数据而不得不丟弃报文,并阻止了其他报文的传送,而且发出 的报文不按顺序到达目的地。另外,报文交换中,若报文很长,需要较大容量的存储器,若 将报文放到外存储器中去时,会造成响应时间过长,增加了网络延迟时间 分组父换 分给交换也称包交换,它是将用户传送的数据划分成一定的长度,每个部分叫做一个分 组。分组交换与报文交换都是采用存储转发交换方式。二者的主要区别是:报文交换时报文 的长度不限且可变,而分组交换的报文长度不变。分组交换首先把来自用户的数据暂存于存 储装置中,并划分为多个一定长度的分组,每个分组前边都加上固定格式的分组标题,用于 指明该分组的发端地址、收端地址及分组序号等。 以报文分组作为存储转发的单位,分组在各交换结点之间传送比较灵活,交换结点不必 等待整个报文的其他分组到齐,一个分组、一个分组地转发。这样可以大大压缩结点所需的 存储容量,也缩短了网终时延。另夕,较短的报文分组比长的报文可大大减少差错的产生, 提高了传输的可靠性。 分组交换通常有两种方式:数据包方式和虚中路方式。数据包方式,是每个数据分组 都包含终点地址信息,分组交换机为每个数据分组独立地寻找路径。因·份报文包含的不 同分组,可能沿着不同的路径到达终点,在网络终点需要重新排序。在分组交换网中还有另 外一种方式,叫做虚电路方式。所谓虛电路,就是两个用户终端设各在开始互相发送和接收 数据之前,需要通过网终建立逻辑上的连接,一日这种连接建立之后,就在网终中保持已建 立的数据通路,用户发送的数据(以分组为单位)将按顺序通过网终到达终点。当用户不需 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 要发送和接收数据时,可以清除这种连接 在分组交换方式中,由于能够以分组方式进行数据的暂存交换,经交换机处理后,很容 易地实现不冋速率、不同规程的终端间通信。分组交换的特点主要有 ()线路利用率高。分缃交换以虚电路的形式进行信道的多路复用,实现资源共享, 可在一条物理线路上提供多条逻辑信道,极大地提高了线路的利用率 ()不同种类的终端可以相互通信。数据以分组为单位在网络内存储转发,使不同 速率终端、不同协议的设备经网络提供的协议变换功能后实现互相通信。 ()信息传输可靠性高。每个分组在网络中进行传输时,在结点交换机之前采用差 错校验和重发的功能,因而在网络中传送的误码率大大降低。而且当网络内发生故障时,网 络中的路由机制会使分组自动地选择一条新的路由以避开故障点,不会造成通信中断。 ()分组多路通信。由于每个分组都包含有控制信息,所以分组型终端可以同时与 多个用户终端进行通信,可把同一信息发送到不同用户。 信元交换 普通的电路交换和分组交换都很难胜任宽带高速交换的交換任务。对于电路交换,当数 据的传输速率及其变化非常大时,交换的控制就变得十分复杂;对于分组交换,当数据传输 速率很高时,协议根据单元在各层的处理就成为很大的开销,无法满足实时性要求很强的业 务需求。但申詻交换的实时性很好,分组交换的灵活性很好。于是,一种结合这两种交换方 式优点的交换技术——信元交换产生了 信元交换又叫异步输模式(, ),是种而回连接的快 速分组父换技术,亡是通过建立虚电路水讲行数据传输的。采用固定长度的信元作为数 据传送的基本单位,信元长度为节,其中信亓头为_宰节,歉据为二字节。长度固定 的信元可以使交换机的功能尽量简化,只用硬件电路就可以对信元头中的虚电路标识进 行识别,因此大大缩短了每一个信元的处理时间。另处—采用了统让时分复用的方式来进 行数据传输,根据冬种业各的统计特性,在保证服冬质量要求(, 前提下,在各个业务之间动态地分配网终带宽。 计算机网络简介 计算机网络的概念 计算机从诞生到现在已经有多年的历史了。随着吋代的发展,面对浩如烟海的信息 知识,仅仅依靠单个计算机“孤军仚战”已经难以发挥更大作用了。于是,人们开始计算机 网终的使用。 计算机网络是现代通信技术与让算机技术相结合的产物。所谓计算机网终,就是把分布 在不同地理区域的计算机与专用外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的计算机应 用系统,从而使众多的计算机可以方便地互相传谤信息,共享硬件、软件、数据信息等资源。 网络管理员教程 豆豆学吧:ww.ddx8.com 【实例截图】
【核心代码】