计算机网络技术PPT 第1章 网络系统结构与设计的基本原则

计算机网络技术PPT 第1章 网络系统结构与设计的基本原则本站　　资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务

　　资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源与网络服务。资源子网由主计算机系统、各种终端与联网设备、各种软件与信息资源等组成。主机（ host ）即主计算机系统，是资源子网的主要组成单元，主要为本地用户与远程用户相互进行资源访问与共享提供服务。早期的主机主要使用大型机、中型机与小

　　型机，目前普遍使用个人计算机。主机包括用户终端设备（包括个人计算机、数字设备）与服务器，它们通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网络，终端是用户访问网络的界面。

　　网络覆盖的地理范围不同，必然要求采用不同的传输技术，因此形成了多种网络技术特点与网络服务功能。

　　局域网 (Local Area Network ， LAN) 是一种覆盖一座或几座大楼、一个校园或者一个单位等较小地理区域的

　　计算机网络，一般是方圆几千米以内。常用于构建个人计算机局域网、大型计算设备群的后端网络与存储区域网络、高速办公室网络、企业与学校的主干局域网。局域网的技术特点主要表现在以下几个方面。

　　●局域网具有较高的数据传输速率 (10Mbit/s~100Gbit/s) 与较低的误码率。提供又快又准的数据传输环境。

　　1990 年 IEEE 802.3 协议在物理层提出了 10BASE-T 的标准，此标准中明确提出 10Mbit/s 以太网的传输介质可利用双绞线。这使得以太网组网的成本大大降低，继而大大提高了以太网的竞争优势。同年，标志着交换式以太网出现的以太网交换机产品也相继问世。

　　相对于局域网属于单位内部所有，组建成本低，易于建立、维护的特点，广域网的建设投资与管理要庞大与复杂得多。由于广域网的组建管理、用户接入广域网的服务与技术支持，均由电信运营商负责，所以广域网是一种公共数据网络 (Public Data Network,PDN )。用户要使用广域网服务，进行各种网络服务系统的开发，都必须

　　向广域网运营商购买。当然，也允许有特殊需要的国家部门与大型企业根据自身特点进行专用广域网的组建与管理。

　　当前，宽带核心交换技术是广域网技术研究的重点。早期的广域网的主要目的是实现大型计算机系统的互联， 当时所提出的通信子网指的就是广域网的传输网部分，所以电信运营商负责的通信网络中使用的技术就是广域网的核心技术。这种技术的实施范围涉及全世界，传输技术涉及光纤传输、卫星与无线传输。随着接入网技术的成

　　熟，接入技术与核心交换技术已经分开，用户接入的任务由城域网负责承担，而广域网则主要用来研究远距离、宽带、高服务质量的核心交换技术。广域网与城域网界限越来越清晰。

　　随着计算机网络技术的快速发展，电信业的业务也发生了改变，已经从语音业务为主，向基于 IP 网络、数据业务的综合数字业务类型为主演变。在一定的社会需求的驱动下，电信运营商纷纷把目光，从广域网骨干网的建设，转移到高效、经济、支持大量用户接入和支持多种业务的城域网的建设之中，导致了世界性的信息高速公路

　　20 世纪 80 年代后期，以网络覆盖的地理范围为依据，服务定位在大量局域网系统互联上的城域网 MAN 的概念提出。

　　IEEE 802 委员会最初对城域网的定义是这样的：城域网是以光纤为传输介质，能够提供 45Mbit/s 到150Mbit/s 高传输速率，支持数据、语音、图形与视频综合业务数据传输，覆盖范围在 50km 到 100km 的城市范围内，实现高速宽带传输的数据通信网络。早期城域网的首选技术是光纤环网，其典型产品是光纤分布式数据接口（ Fiber Distributed Data Interface ， FDDI ）。 FDDI 可以实现高速、高可靠性和大范围内局域网的连接。

　　IEEE 802 委员会对城域网的定义正是在总结 FDDI 技术特点的基础上提出的，并相对于广域网与局域网而产生。

　　由于城域网是城市范围内大量用户接入 Internet 的汇接点，介于广域网与局域网之间，所以城域网的结构、服务要格外复杂。城市用户的大量语音服务可能都在城市内部进行，电子政务、网络电视的视频点播业务等服务的解决方案也可基于 “ 同城信息，本地交换 ” 的思想，所以城域网的数据交换量与流量可能要比广域网大。

　　城域网的接术也比较复杂。在城域网中可能存在标准的电信 SDH 业务、准同步数字序列(Plesiochronous Digital Hierarchy ， PDH) 业务、视频业务与数字业务等多种业务类型。其中数字业务又涉及多种基于 Internet 的服务，以及 IP 路由器、交换机与 Ethernet 设备标准等。根据多国多年来组建和运营城域网的经验，制约宽带城域网的关键在于各类节点的带宽管理与业务调度能力。

　　因此，要组建与成功运营一个宽带城域网需要遵循的基本原则是：必须能够保证网络的可管理性、可运营性、可盈利性和可扩展性。

　　宽带城域网介于广域网与接入网之间，各种协议以及各种业务皆在此汇聚、分流和进出骨干网，直接面对终端用户 ,应用环境复杂，而它的内部，多种交换技术和多种业务网络并存。所以进行宽带城域网的设计与组建时，就必须考虑支持网络成功组建和运营的关键技术。

　　目前，管理和运营宽带城域网的关键技术有：带宽管理、网络管理、 QoS 、用户管理、 IP 地址的分配与地址转换、多业务接入、统计与计费、网络安全等。

　　宽带城域网的带宽高于传统网络，目前宽带接入多使用 1Mbit/s 、 10Mbit/s 、 100Mbit/s 的带宽，主干网则多使用 1Gbit/s 、 10Gbit/s 或更高的带宽。带宽的增加使得多种新型业务迅速出现与发展，反之，新型业务的应用也会使得对带宽的需求激增，业务和带宽互相影响，良性互动增长。城域网的建设必须兼顾现有的带宽管理能力与未来的扩充能力，在宽带城域网中能否提供高质量、无阻塞传输，是各个宽带城域网运营商的竞争关注点。

　　宽带城域网建设最大的风险是基本技术方案的选择，因为它决定了主要的资金投向和风险。用于构建宽带城域网的基本技术与方案主要有 3 类：基于 10GE 的城域网方案、基于 SDH 的城域网方案与基于弹性分组环技术的宽带城域网方案。

　　在宽带城域网中占有统治地位的是 SONET/SDH 技术，它是为传送 TDM 语音业务而设计的。为了传送 IP 分组的数据，先后开发了多种 IP over SDH 的技术与协议，但相对来说都存在着带宽利用率不高、管理困难等问题。

　　将来计算机网络的覆盖范围可能会超过现有的电话通信网，因此人们必须要解决用户计算机的接入问题。任何一台计算机都必须首先连接到本地区的主干网中，而后才能够通过地区主干网、国家级主干网与 Internet 连接。

　　如果将国家级大型主干网比作是国家级公路，各个城市的高速城域网比作是地区级公路，那么接入网就是最终把

　　家庭、企事业单位用户接到地区级公路的道路。我们可以形象地将家庭、企事业单位的计算机接入地区主干网的问题称为信息高速公路中的 “ 最后一公里 ” 问题。

　　接入网技术解决的是最终用户接入地区性网络的问题。随着 Internet 的广泛应用，对接入网的需求也愈加强烈，接入网问题已经成为当前网络技术研究、应用与产业发展的热点问题。