计算机网络原理(一)
一:三大网络
1)电信业务网
电信业务网是以电话网为基础逐步发展起来的,电话系统主要的部件:
① 本地网络: 使用双绞线进入家庭和业务部门,承载的是模拟信号
② 干线: 通过光纤将交换局链接起来,承载的是数字信号
③ 交换局:使电话呼叫从一条干线接入另一条干线
现在所有的干线和交换设备几乎都是数字的,仅剩本地回路仍然是模拟的,之所以优先选择数字传输,是因为它不需要像模拟传输那样,当一个长途呼叫的信号经过了许多次放大之后,还需要重新精确的产生模拟信号,对于数字传输而言,只需要能够正确的区分0和1就足够了,这种特性使得数字传输比模拟传输更加的可靠,而且,维护工作更加的容易,维护成本更加的便宜
整个网络虽有非对称用户环路(ADSL)和高速用户环路(VDSL)等方式,速率可从几Mbps到几十Mbps,但受到双绞线传输容量的瓶颈抑制,目前电话双绞线上网的主流速率为56Kbps.其物理极限为64Kbps
电信业务网除了传统的电话交换网(PSTN)之外,还有数字数据网(DDN),帧中继换业务,适用于传输实时多媒体通信业务,帧中继网中,是以统计复用技术为基础,进行包传输,包交换,速率一般在64Kbps~2.048Mbps之内,适合传输非实时多媒体通信业务.在ATM网中,ATM是支持高速数据网建设,运行的关键设备,可支持25Mbps~4Gbps速率的传输,不仅可以传语音,而且可以传数据,图像,包括高速数据和活动图像,电信网除上述几种网之外,还有X.25公共数据网,综合服务数字网ISDN以及CHINANET网等.目前电信网除提供传统的语音服务外,主要还有传真和数据通信等
2)广播电视网
广播电视网主要事有线电视网(CATV),目前还是靠同轴电缆向用户传送电视节目,处于模拟水平阶段,但其网络技术设备先进,光缆为主干线,贯通各城镇,宽带双向光纤同轴电缆混合网(HFC)入户的优点,与电话接入方式相比,其传输带宽约为电话线的一万倍左右,而且在有限电视同一根同轴电缆上,可以同时看电视,打电话,上网,且互不干扰.目前,他的信息源是以单向实时及一点对多点的方式连接到众多的用户,用户只能在当时被动地选择是否接收(只要语音和图像的广播).宽带双向的广播电视(VOD)及通过CATV网接入因特网进行电视点播,CATV通话等是CATV网的发展方向,最终目的是使CATV网走向宽带双向的多媒体通信网.它的业务除了广播电视传输仍然是主要业务之外,还包含电视点播(VOD)准视频点播业务(NVOD),远程电视教育,远程医疗,电视会议,电视电话,电视购物和电视商务等
3) 计算机网
计算机网初期主要是局域网(LAN),广域网(WAN)是在Internet大规模发展后才进入平等家庭的,目前主要依赖于电信网,因此传输速率受到双绞线的限制,CHINANET网是依托强大的CHINAPAC(分组交换网),CHINADDN(数字数据网)和PATN(电话交换网)等公共网,采用先进设备,而成为我国Internet的主平网.在计算机网中,用户之间的连接可以是一对一的,也可以是一点对多点的,用户之间的通信在某些情况下可以认为是实时的,而在大多情况下都是非实时的,采用的是存储一转发方式,通信方式可以是双向交互的,也可以是单向的.主要提供的业务如:文件共享,信息浏览,电子邮件,网络电话,视频点播,FTP文件下载和网上会议等.
二:未来网络发展趋势
高速网络技术发专主要表现在:宽带综合业务数字网B-ISDN,异步传输模式ATM,高速局域网,交换局域网以及虚拟网络,基于光纤通信技术的宽带城域网与宽带接入网技术已经成为当前研究,应用于产业发展的重点.
1)宽带网络
宽带网络可分为宽带骨干网和宽带接入网两个部分,骨干网又称为核心交换网,它是基于光纤通信系统的,能实现大范围的数据流传送,通常采用高速传输网络,高速交换设备.电信业认为传输速率达到2Gbps的骨干网称为宽带网.
宽带接入技术可分为有线接入和无线接入,光纤,铜线和同轴电缆接入属于有线接入,而宽带无线接入技术已成为一种新的不可忽视的宽带接入发展趋势
2)全网网络(AON)
是以光节点取代现有网络的电接点,并用光纤将光节点互联成网,采用光波完成信号的传输,交换等功能,克服了现有网络在传输和交换时的瓶颈,减少信息传输的拥塞,延迟,提高网路的吞吐量.全光网已被认为是未来通信网向宽带,大容量发展的优选方案.
3)多媒体网络
是指能够传输多媒体数据的通信网络,多媒体网络需要满足多媒体信息传输所需的交互性和实时性的要求,主要表现在:
① 高传输带宽要求:一般采用压缩技术来减少对带宽的要求,常用的压缩标准有ITU-T的H.261,H.263和ISO的MPEG等
② 不同类型的数据对传输要求也不同:语音数据的传输对实时性要求较强,而对通信带宽的要求则不高,二高质量的视频通信对实时性和通信带宽的要求都很高,另外对媒体对误码率的要求不想听同.视频压缩后的关键帧出错将可能导致一段数据流无法恢复,解压和回放,非关键帧出错仅会导致回放中某些画面质量下降,在一定程度上却是可以容忍的.
③ 对多媒体传输有连续性与实时性的要求
④ 对多媒体传输有同步的要求:既要在传输过程中必须保持多媒体数据之间在时序上的同步约束关系,同步要求之一:是指单一事件相关媒体数据内各媒体元素之间的时间关系,同步要求之二:是指由空间约束关系的时间相关媒体,或时间相关媒体与时间无关媒体之间的时间关系,如必须严格保持声频与视屏同步
⑤ 具有多方参与通信的特点:由于传统的基于ip协议的网络的通信协议基本上没有考虑多媒体网络应用的要求,因此传统的IP网络对于多媒体网络应用是不合适的,必须研究一些进行的措施,只要是增大宽带与改进协议,增大带宽方法除了改进传输介质的性能之外,在路由器方面进行了很大的改进,产品的结构已从基于软件实现路由功能的单总线CPU路由器,发展为基于硬件专用ASIC芯片的路由交换功能的高性能的交换路由器,改进协议方面主要变现在支持IP多播,资源预留协议(RSVP),区分服务DiffServ与多协议标识交换(MPLS)等方面.RSVP允许应用程序在源与目的节点之间建立一条数据通道,根据应用的需求在各个交换节点预留资源,从而保证沿着这条通道传输的数据流满足QoS要求,区分服务是利用IP分组头对数据的服务级别进行标识,路由器根据标识来建立一条满足QoS的传输通道,MPLS技术是为了更好地将IP协议与ATM高速交换技术结合起来,实现IP分组的快速交换,MPLS的核心是标记交换,标记是一个用于数据分组交换的,短的,固定长度的转发标识符.当数据分组到达MPLS域时由入口的边界标记交换路由器(LSR)分析IP分组头,给该分组叫上相应的标记,然后传送到下一个LSR,后续的LSR只需要根据标记进行转发,因此可以大大减少路由器转发分组的处理时间,提高了网络的性能
4)移动网路
移动计算是将计算机网络和移动通信技术结合起来,为用户提供移动的计算环境和新的计算模式,器作用是在任何时间都能及时,准确地为任何地理位置的用户提供服务,涉及的主要技术有:
① 蜂窝式数字分组数据(CDPD)通信平台:其特点是无线和可移动,在天线覆盖区域内,从固定点到时速100Km/s的各种无线移动数据终端,均可通过该移动数据通信平台,进入各种数据通信网络,实现各类数据通信,CDPD业务有无线数据遥测遥控,定位信息服务,传送电子短消息以及销售等服务,第三代移动通信系统的发展除了能满足人们不断增长的对于数据传输能力的要求,同时还要实现统一的全球标准,具备多媒体传输能力,增加分组交换业务,提高传输质量.
② 无线局域网(WLAN):以微波激光,红外线等无线电波来部分或全部代替有限局域网中的同轴电缆,双绞线,光纤,实现移动计算网络中移动节点的物理层和数据链路层功能,构成无线局域网,传输速率可达几十Mbps.
③ Ad hoc 网络:Ad hoc网络是一种由一组用户群构成,不需要基站,没有固定路由器的移动通信模式,所有用户都可以移动,并且系统支持动态配置和动态流控制,每个系统都具备动态搜索,定位和恢复联结的能力.Ad hoc网络在军事上十分重要,它可以支持野外联络独立战斗群通信和舰队战斗群通信,临时通信要求和无人侦查与情报传输,在民用领域它支持会议,紧急状态,临时交互通信等相关应用,这种技术在未来移动通信市场上将扮演非常重要的角色
④ 无线应用协议WAP是一个崭新的,开放的全球化协议,他能让用户使用内置浏览器在移动电话的屏幕*问Internet,可以使具备WAP功能的手机直接上网,他是移动电话由基本的通话业务迈进Internet接入业务的关键技术,WAP开发遵循的原则是基于Internet广泛应用的标准,如HTTP,TCP/IP,SSL,XML等,提供了一个无线Internet的解决方案,同时支持未来的开放标准
三:下一代网络(NGN)
NGN是一个基于分组的核心网络(有别于先前的时分复用网络),能够提供包括电信业务在内的多种业务,支持多种宽带能力和具有按需求的服务质量(QoS)进行传送的技术,实现与业务相关的功能与底层传送技术的独立.ITU-T和相关的标准组织都对NGN的基本特征进行了描述:
① 控制功能从承载,呼叫/会话,应用/业务中分离;
② 业务提供与网络分离,提供开放接口以及与传统网络的互通
③ 利用基本的业务组成模块,提供广泛的业务和应用(包括实时,非实时,流媒体和多媒体业务),同一种业务具有统一的业务特性;
④ 具有端到端QoS保证能力和透明的传输能力;
⑤ 支持多种标识体系,并能将其解析为IP地址以用于IP网选路;
⑥ 具有通用移动性,支持固定于移动业务融合
⑦ 业务功能独立于底层传送技术,允许用户*地接入不同业务提供商;
⑧ 适用所有管制的要求,如应急通信,安全性和私密性等要求