網(wǎng)絡通信與網(wǎng)絡互聯(lián)
定 價：37.3 元
叢書名：高等學校網(wǎng)絡工程系列教材
- 作者：王曉東，張選波 著
- 出版時間：2014/3/1
- ISBN：9787040292404
- 出 版 社：高等教育出版社
- 中圖法分類：TN915
- 頁碼：373
- 紙張：膠版紙
- 版次：1
- 開本：16K
《網(wǎng)絡通信與網(wǎng)絡互聯(lián)（高等學校網(wǎng)絡工程系列教材）》是浙江省重點建設教材“網(wǎng)絡工程系列教材”之一。本書介紹了數(shù)據(jù)通信的基礎知識與網(wǎng)絡互聯(lián)的基本技術(shù)，涉及園區(qū)網(wǎng)、接入網(wǎng)、骨干網(wǎng)的構(gòu)建和網(wǎng)絡通信與互聯(lián)的主流技術(shù)。本書共分8章，主要內(nèi)容包括數(shù)據(jù)通信基礎、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)、園區(qū)網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡接入技術(shù)、骨干網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡間互聯(lián)、融合通信、物聯(lián)網(wǎng)通信。本書在相應章節(jié)設計了來自實踐的實訓題，以提高學生的網(wǎng)絡工程實踐能力。
王曉東、張選波等編著的《網(wǎng)絡通信與網(wǎng)絡互聯(lián)（高等學校網(wǎng)絡工程系列教材）》既可作為高等學校網(wǎng)絡工程、計算機科學與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)工程等計算機類專業(yè)的課程教材，也可作為網(wǎng)絡設計師、網(wǎng)絡工程師、系統(tǒng)集成工程師以及相關(guān)技術(shù)人員在實際網(wǎng)絡設計與構(gòu)建中的技術(shù)參考用書。
王曉東、張選波等編著的《網(wǎng)絡通信與網(wǎng)絡互聯(lián)（高等學校網(wǎng)絡工程系列教材）》從計算機網(wǎng)絡與通信技術(shù)相結(jié)合的角度，介紹了數(shù)據(jù)通信基礎、網(wǎng)絡構(gòu)建與實現(xiàn)、網(wǎng)絡互聯(lián)與應用的有關(guān)知識與技術(shù)。使用本書學習的學生應該掌握計算機網(wǎng)絡的基本原理和層次協(xié)議的基本知識，本書的主要內(nèi)容將集中闡述網(wǎng)絡通信的具體實現(xiàn)和互聯(lián)方法，面向工程應用介紹各種網(wǎng)絡構(gòu)建和互聯(lián)技術(shù)。本書按照網(wǎng)絡規(guī)模由小到大、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)由簡單到復雜、網(wǎng)絡應用由單一到綜合層層遞進，由園區(qū)網(wǎng)向骨干網(wǎng)擴展、由互聯(lián)網(wǎng)向物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。為了體現(xiàn)工程型、應用型人才的培養(yǎng)目標，本書理論部分強調(diào)學科知識的系統(tǒng)性與工程應用的指導性，實踐部分強調(diào)應用能力與工程能力的培養(yǎng)。
第1章 數(shù)據(jù)通信基礎
1．1 數(shù)據(jù)通信的基本概念
1．1．1 信息、數(shù)據(jù)與信號
1．1．2 通信系統(tǒng)與數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
1．1．3 數(shù)據(jù)通信的主要特點
1．1．4 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的性能指標
1．2 信道與傳輸媒體
1．2．1 信道
1．2．2 有線傳輸媒體及其特性
1．2．3 無線傳輸媒體及其特性
1．2．4 傳輸媒體的選擇與應用
1．3 數(shù)據(jù)傳輸方式
1．3．1 串行傳輸與并行傳輸
1．3．2 基帶傳輸與寬帶傳輸
1．3．3 同步傳輸與異步傳輸
1．3．4 單工、半雙工和全雙工傳輸
1．4 數(shù)據(jù)編碼技術(shù)
1．4．1 數(shù)字數(shù)據(jù)的模擬信號編碼
1．4．2 數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼
1．4．3 模擬數(shù)據(jù)的數(shù)字信號編碼
1．4．4 模擬數(shù)據(jù)調(diào)制為模擬信號
1．5 數(shù)據(jù)同步技術(shù)
1．5．1 同步的基本概念
1．5．2 載波同步
1．5．3 位同步
1．5．4 群同步
1．5．5 網(wǎng)同步
1．6 多路復用技術(shù)
1．6．1 信道共享技術(shù)的原理
1．6．2 信道共享技術(shù)的分類
1．6．3 時分復用
1．6．4 頻分復用
1．6．5 波分復用
1．6．6 碼分復用
1．7 差錯處理技術(shù)
1．7．1 差錯控制技術(shù)
1．7．2 檢錯碼
1．7．3 糾錯碼
小結(jié)
習題
第2章 網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)
第3章 園區(qū)網(wǎng)技術(shù)
第4章 網(wǎng)絡接入技術(shù)
第5章 骨干網(wǎng)技術(shù)
第6章 網(wǎng)絡間互聯(lián)
第7章 融合通信
第8章 物聯(lián)網(wǎng)通信
參考文獻
3.2.2第3層交換技術(shù)
在網(wǎng)絡系統(tǒng)集成中，局域網(wǎng)交換機的引入使得直接面向用戶的第1層接口和第2層交換技術(shù)能夠更好地實現(xiàn)。交換式局域網(wǎng)技術(shù)使專用的帶寬為用戶所獨享，極大地提高了局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男�。但其也有不足：不能有效地解決廣播風暴、異構(gòu)網(wǎng)絡互聯(lián)、安全性控制等問題。目前絕大部分園區(qū)網(wǎng)都已變成實施基于TCP/1P的Web技術(shù)的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，用戶的數(shù)據(jù)常常會越過本地網(wǎng)絡在網(wǎng)際傳送，因而，路由器常常不堪重負。傳統(tǒng)的路由器基于軟件，協(xié)議復雜，數(shù)據(jù)傳輸?shù)男瘦^低。但同時它又作為不同子網(wǎng)互聯(lián)的樞紐，這就使得傳統(tǒng)的路由器技術(shù)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。隨著Internet/lntranet的迅猛發(fā)展和瀏覽器／服務器（B/S）計算模式的廣泛應用，跨地域、跨網(wǎng)絡的業(yè)務急劇增長，業(yè)界和用戶深感傳統(tǒng)路由器在網(wǎng)絡中的瓶頸效應，改進傳統(tǒng)的路由技術(shù)迫在眉睫。可以安裝性能更強的高性能路由器，然而這樣做開銷太大。
在這種情況下，一種新的路由技術(shù)應運而生，這就是第3層交換技術(shù)：第3層交換技術(shù)也稱為IP交換技術(shù)、高速路由技術(shù)等。第3層交換技術(shù)是相對于傳統(tǒng)交換而提出的。眾所周知，傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI參考模型中的第2層——數(shù)據(jù)鏈路層上進行操作的，而第3層交換技術(shù)是在OSI參考模型中的第3層——網(wǎng)絡層實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分組的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡單地說，第3層交換技術(shù)就是第2層交換技術(shù)+第3層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。這是一種利用第3層協(xié)議中的信息來加強第2層交換功能的機制。一個具有第3層交換功能的設備是一個帶有第3層路由功能的第2層交換機，又稱第3層交換機，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單地把路由器設備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機上。從硬件的實現(xiàn)上看，目前第2層交換機的端口模塊都是通過高速背板／總線（傳輸速率可高達幾十Gbps）交換數(shù)據(jù)的，在第3層交換機中，與路由器有關(guān)的第3層路由硬件模塊也插接在高速背板／總線上，這種方式使得路由模塊可以與需要路由的其他模塊進行高速的交換數(shù)據(jù)，從而突破了傳統(tǒng)的外接路由器接口傳輸速率的限制（10~100Mbps）。在軟件方面，第3層交換機也有重大的改進，它對傳統(tǒng)的路由器軟件進行了界定，具體包括以下幾個方面。
�。�1）對于數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)：例如IP/IPX分組的轉(zhuǎn)發(fā)，這些有規(guī)律的過程通過硬件得以高速實現(xiàn)。
（2）對于第3層路由軟件：例如路由信息更新、路由表維護、路由計算、路由確定等功能，用優(yōu)化、高效的軟件實現(xiàn)。下面是假設兩個使用IP的節(jié)點通過第3層交換機進行通信的過程，源節(jié)點在開始發(fā)送時，已知目的節(jié)點的IP地址，但尚不知道在局域網(wǎng)上發(fā)送所需要的MAC地址。要采用地址解析協(xié)議（ARP）來確定目的節(jié)點的MAC地址。源節(jié)點把自己的IP地址與目的節(jié)點的lP地址進行比較，采用其軟件中配置的子網(wǎng)掩碼提取出網(wǎng)絡地址來確定目的節(jié)點是否與自己在同一子網(wǎng)內(nèi)。若目的節(jié)點與源節(jié)點在同一子網(wǎng)內(nèi)，源節(jié)點廣播一個ARP請求，目的節(jié)點返回其MAC地址，源節(jié)點得到目的節(jié)點的MAC地址后將這一地址緩存起來，并用此MAC地址封裝轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，第2層交換模塊查找MAC地址表確定將幀發(fā)向目的端口。若兩個節(jié)點不在同一子網(wǎng)內(nèi)，如源節(jié)點要與目的節(jié)點通信，則源節(jié)點要向“缺省網(wǎng)關(guān)”發(fā)出ARP請求，而“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址已經(jīng)在系統(tǒng)軟件中設置。這個lP地址實際上對應于第3層交換機的第3層交換模塊，所以當源節(jié)點對“缺省網(wǎng)關(guān)”的IP地址廣播出一個ARP請求時，若第3層交換模塊在以往的通信過程中已得到目的節(jié)點的MAC地址，則向源節(jié)點回復目的節(jié)點的MAC地址；否則第3層交換模塊根據(jù)路由信息向目的節(jié)點廣播一個ARP請求，目的節(jié)點得到此ARP請求后向第3層交換模塊回復其MAC地址，第3層交換模塊保存此地址并回復給源節(jié)點。以后，當再進行源節(jié)點與目的節(jié)點之間的分組轉(zhuǎn)發(fā)時，將用最終的目的節(jié)點的MAC地址封裝，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程全部交給第2層交換模塊處理，因而信息得以高速交換。
第3層交換技術(shù)具有以下特點。
�。�1）硬件的有機結(jié)合使得數(shù)據(jù)交換加速。
（2）優(yōu)化的路由軟件使得路由效率提高。
（3）除了必要的路由確定過程外，大部分數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程由第2層交換模塊處理。
（4）多個子網(wǎng)互聯(lián)時只是與第3層交換模塊進行邏輯連接，不像傳統(tǒng)的外接路由器那樣需要增加接口，從而保護了用戶的投資。
第3層交換技術(shù)的目標是，只要在源地址和目的地址之間有一條更為直接的第2層通路，就沒有必要通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)分組。第3層交換技術(shù)使用第3層路由協(xié)議確定傳送路徑，此路徑可以只使用一次，也可以存儲起來，供以后使用。之后分組通過一條虛電路繞過路由器快速發(fā)送。第3層交換技術(shù)的出現(xiàn)，解決了局域網(wǎng)中劃分網(wǎng)段之后網(wǎng)段中的子網(wǎng)必須依賴路由器進行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復雜所造成的網(wǎng)絡瓶頸問題。當然，第3層交換技術(shù)并不是網(wǎng)絡交換機與路由器的簡單疊加，而是二者的有機結(jié)合，形成一個集成的、完整的解決方案。
傳統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)給用戶應用所帶來的限制，正是第3層交換技術(shù)所要解決的關(guān)鍵問題。目前，市場上高性能路由器的最大處理能力為每秒25萬個分組，而高性能交換機的最大處理能力則為每秒1000萬個分組以上，二者相差40倍。在交換網(wǎng)絡，尤其是大規(guī)模的交換網(wǎng)絡中，沒有路由功能是不可想象的，然而路由器的處理能力又限制了交換網(wǎng)絡的傳輸速率。第3層交換機并沒有像第2層交換機那樣將廣播幀擴散，由于它們能識別第3層的信息，如IP地址、ARP等，因此知道廣播幀的目的何在，而能在沒有將其擴散出去的情況下，滿足該廣播幀的發(fā)送方的需要（無論它們在哪個子網(wǎng)中）。如果認為第3層交換機就是路由器，那么它也應該是一種超高速反傳統(tǒng)的路由器，因為第3層交換機沒有進行任何封裝和解封裝幀的工作，所有經(jīng)過它的幀都不會被修改并能以交換網(wǎng)絡的傳輸速率傳送到目的地。目前，第3層交換機還不成熟，與其他新技術(shù)一樣，還有待對其協(xié)議進行標準化工作。
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