交換器
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
一、線路交換
1、線路交換進行通信：是指在兩個站之間有一個實際的物理連接，這種連接是結點之間線路的連接序列。
2、線路通信三種狀態：線路建立、數據傳送、線路拆除
3、線路交換缺點：典型的用戶/主機數據連接狀態，在大部分的時間內線路是空閒的，因而用線路交換方法實現數據連接效率低下；爲連接提供的數據速率是固定的，因而連接起來的兩個設備必須用相同的數據率發送和接收數據，這就限制了網絡上各種主機以及終端的互連通信。
二、分組交換技術
1、分組交換的優點：線路利用率提高；分組交換網可以進行數據率的轉換；在線路交換網絡中，若通信量較大可能造成呼叫堵塞的情況，即網絡拒絕接收更多的連接要求直到網絡負載減輕爲止；優先權的使用。
2、分組交換和報文交換主要差別：在分組交換網絡中，要限制所傳輸的數據單位的長度。報文交換系統卻適應於更大的報文。
3、虛電路的技術特點：在數據傳送以前建立站與站之間的一條路徑。
4、數據報的優點：避免了呼叫建立狀態，如果發送少量的報文，數據報是較快的；由於其較原始，因而較靈活；數據報傳遞特別可靠。
5、幾點說明：
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。
6、外部和內部的操作
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。
三、幀中繼交換
1、X.25特性：(1)用於建立和終止虛電路的呼叫控制分組與數據分組使用相同的通道和虛電路；(2)第三層實現多路複用虛電路；(3)在第二層和第三層都包含着流控和差錯控制機制。
2、幀中繼與X.25的差別：(1)呼叫控制信號與用戶數據採用分開的邏輯連接，這樣，中間結點就不必維護與呼叫控制有關的狀態表或處理信息；(2)在第二層而不是在第三層實現邏輯連接的多路複用和交換，這樣就省掉了整個一層的處理；(3)不採用一步一步的流控和差錯控制。
3、在高速H通道上幀中繼的四種應用：數據塊交互應用；文件傳輸；低速率的複用；字符交互通信。
四、信元交換技術
1、ATM信元
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。
2、ATM採用了異步時分多路複用技術ATDM，ATDM採用排隊機制，屬於不同源的各個信元在發送到介質上之前，都要被分隔並存入隊列中，這樣就需要速率的匹配和信元的定界。
3、應用獨立：主要表現在時間獨立和語義獨立兩方面。時間獨立即應用時鐘和網絡時鐘之間沒有關聯。語義獨立即在信元結構和應用協議數據單元之間無關聯，所有與應用有關的數據都在信元的信息域中。
3、ATM信元標識
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
4、ATM網絡結構
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
主要內容：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
一、網絡體系結構及協議的定義
1、網絡體系結構：是計算機之間相互通信的層次，以及各層中的協議和層次之間接口的集合。
2、網絡協議：是計算機網絡和分佈系統中互相通信的對等實體間交換信息時所必須遵守的規則的集合。
3、語法（syntax）:包括數據格式、編碼及信號電平等。
4、語義（semantics）：包括用於協議和差錯處理的控制信息。
5、定時（timing）：包括速度匹配和排序。
二、開放系統互連參考模型
1、國際標準化組織ISO在1979年建立了一個分委員會來專門研究一種用於開放系統的體系結構，提出了開放系統互連OSI模型，這是一個定義連接異種計算機的標準主體結構。
2、OSI簡介：OSI採用了分層的結構化技術，共分七層，物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。
3、OSI參考模型的特性：是一種異構系統互連的分層結構；提供了控制互連繫統交互規則的標準骨架；定義一種抽象結構，而並非具體實現的描述；不同系統中相同層的實體爲同等層實體；同等層實體之間通信由該層的協議管理；相信層間的接口定義了原語操作和低層向上層提供的服務；所提供的公共服務是面向連接的或無連接的數據服務；直接的數據傳送僅在最低層實現；每層完成所定義的功能，修改本層的功能並不影響其他層。
4、物理層：提供爲建立、維護和拆除物理鏈路所需要的機械的、電氣的、功能的和規程的特性；有關的物理鏈路上傳輸非結構的位流以及故障檢測指示。
5、數據鏈路層：在網絡層實體間提供數據發送和接收的功能和過程；提供數據鏈路的流控。
6、網絡層：控制分組傳送系統的操作、路由選擇、擁護控制、網絡互連等功能，它的作用是將具體的物理傳送對高層透明。
7、傳輸層：提供建立、維護和拆除傳送連接的功能；選擇網絡層提供最合適的服務；在系統之間提供可靠的透明的數據傳送，提供端到端的錯誤恢復和流量控制。
8、會話層：提供兩進程之間建立、維護和結束會話連接的功能；提供交互會話的管理功能，如三種數據流方向的控制，即一路交互、兩路交替和兩路同時會話模式 。
9、表示層：代表應用進程協商數據表示；完成數據轉換、格式化和文本壓縮。
10、應用層：提供OSI用戶服務，例如事務處理程序、文件傳送協議和網絡管理等。
三、TCP/IP的分層
1、TCP/IP的分層模型
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。
2、TCP/IP模型的分界線
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。
3、複用與分解
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。
四、IP協議
1、Internet體系結構
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。
2、IP協議： 這種不可靠的、無連接的傳送機制稱爲internet協議。
3、IP協議三個定義：
（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。
4、IP數據報：聯網的基本傳送單元是IP數據報，包括數據報頭和數據區部分。
5、IP數據報封裝：物理網絡將包括數據報報頭的整個數據報作爲數據封裝在一個幀中。
6、MTU網絡最大傳送單元：不同類型的物理網對一個物理幀可傳送的數據量規定不同的上界。
7、IP數據報的重組：一是在通過一個網絡重組；二是到達目的主機後重組。後者較好，它允許對每個數據報段獨立地進行路由選擇，且不要求路由器對分段存儲或重組。
8、生存時間：IP數據報格式中設有一個生存時間字段，用來設置該數據報在聯網中允許存在的時間，以秒爲單位。如果其值爲0，就把它從互聯網上刪除，並向源站點發回一個出錯消息。
9、IP數據報選項：
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。
五、用戶數據報協議UDP
1、UDP協議功能
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。
2、UDP的報報文格式
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。
3、UDP協議的分層與封裝
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。
4、UDP的複用、分解與端口
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。
六、可靠的數據流傳輸TCP
1、TCP/IP的可靠傳輸服務五個特徵：面向數據流、虛電路連接、有緩衝的傳輸、無結構的數據流、全雙工的連接。
2、TCP採用了具有重傳功能的肯定確認技術作爲可靠數據流傳輸服務的基礎。
3、爲了提高數據流傳輸過程的效率，在上述基礎上引入滑動窗口協議，它允許發送方在等待一個確認之前可以發送多個分組。滑動窗口協議規定只需重傳未被確認的分組，且未被確認的分組數最多爲窗口的大小。
4、TCP功能
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。
5、TCP連接使用是一個虛電路連接，連接使用一對端點來標識，端點定義爲一對整數（host,port）其中host是主機的IP地址，port是該主機上TCP端口號。
6、TCP使用專門的滑動窗口協議機制來解決傳輸效率和流量控制這兩個問題，TCP採用的滑動窗口機制解決了端到端的流量控制，但並未解決整個網絡的擁塞控制。
7、TCP允許隨時改變窗口小，通過通告值來說明接收方還能再接收多少數據，通告值增加，發送方擴大發送滑動窗口；通告值減小，發送方縮小發送窗口。
8、TCP的報文格式
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。
9、TCP使用6位長的碼位來指示報文段的應用目的和內容
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。
10、TCP的三次握手
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
第6章網絡操作系統
主要內容：1、網絡操作系統的功能
2、流行的網絡操作系統
一、網絡操作系統的功能
1、網絡操作系統NOS，是使網絡上各計算機能方便而有效地共享網絡資源，爲網絡用戶提供所需要的各種服務的軟件和有關規程的集合。
2、局域網NOS有兩個基本要求：（1）允許在局域網上的資源被共享；（2）要使現有的PC操作系統仍能繼續運行，而不需要作任何改變。NOS有兩個組成，主要是控制服務器的操作、管理存儲在服務器上的文件。第二個組成，運行在客戶系統的軟件，使客戶能訪問網絡及網上資源。
3、在NetWare中：第一部分是PC和網絡接口卡聯繫的機制，採用IPX/SPX互連網分組交換/順序分組交換接口協議來進行通信；第二部分稱爲解釋器或重定向器(redirector)。
二、NetWare系列
1、NetWare有兩部分組成：NetWare的外層(shell)和NetWare核心組成。
2、NetWare的外層(shell)在NetWare4中稱爲DOS Requester。它有兩個相關的功能：將應用和桌面操作系統連接，決定將來自應用的命令傳送到本地操作系統；和網絡接口卡NIC通信，使命令和數據包裝成能在諸如以太網、標記環網等標準網絡上接收和發送。
3、NetWare首次將容錯引入NOS，稱爲系統容錯(SFT system fault tolerant)
4、NetWare結構中NetWare支持傳輸層協議自主性的兩個重要組成，爲開放數據鏈路層接口ODI和Streams模塊。ODI爲多種傳輸層協議提供了一種標準的接口，其功能是使多種傳輸層協議可以共享同一個網絡卡而不發生衝突。Streams模塊在高層提供了一個接口，一方面爲其底層那些需要向NetWare傳送數據請求的協議提供一個通用接口，另一方面還要向上爲NetWare
四、電子商務
1、電子商務EC：是一種現代商業經營方法，可滿足企業、商貿、消費者的需求，以達到降低成本、改進產品和服務質量、提高服務傳遞速度的目的。電子商務通易執行、客戶服務全方位處理的過程。
五、遠程教育
1、遠程教育：是指與傳統的以課堂爲主體的、都是與學生面對面的教學相別的另一種教學模式，它有函授教學、廣播電視教學、網絡遠程教學。
2、遠程教育特點：訪問方式的時空無限性；教育信息的共享性；教學方式的雙向交互性；自學模式的多樣性
六、遠程醫療
1、遠程醫療系統的工作模式或服務可以分爲異步非實時和同步實時兩類。前者通過電子郵件信函進行醫療諮詢或會診，後者通過視頻會議系統進行遠程實時會診乃至手術指導等醫療活動。