研究生教材 网絡体糸结构与协议 大 t929 G U 江禹生蔡岳平编著 二O一八年九月
研究生教材 网络体系结构与协议 江禹生 蔡岳平 编著 二 O 一八年九月
目录 第1章网络组成与结构 1.1通信系统和通信网络 1.1.1通信系统基本组成 1.12通信网的构成 1.1.3通信网络模型 1.14现代通信网类型 1.1.5对通信网的要求 12网络构成 12.1网络的定义 122网络的元素 1.23网络的分类 124网络操作系统 13网络体系结构 13.1网络体系结构的起源 13.2网络体系结构的定义 133网络体系结构的类型 4网络拓扑结构 141网络拓扑结构的定义 142基本结构 14.3互连结构 144结构特性 第2章网络资源、业务和应用 2.1网络资源 2.1.1网络基础资源 2.1.2网络逻辑资源 2.1.3网络信息资源 2.14网络信息资源组织和存储 22网络业务与应用
I 目 录 第 1 章 网络组成与结构 1.1 通信系统和通信网络 1.1.1 通信系统基本组成 1.1.2 通信网的构成 1.1.3 通信网络模型 1.1.4 现代通信网类型 1.1.5 对通信网的要求 1.2 网络构成 1.2.1 网络的定义 1.2.2 网络的元素 1.2.3 网络的分类 1.2.4 网络操作系统 1.3 网络体系结构 1.3.1 网络体系结构的起源 1.3.2 网络体系结构的定义 1.3.3 网络体系结构的类型 1.4 网络拓扑结构 1.4.1 网络拓扑结构的定义 1.4.2 基本结构 1.4.3 互连结构 1.4.4 结构特性 第 2 章 网络资源、业务和应用 2.1 网络资源 2.1.1 网络基础资源 2.1.2 网络逻辑资源 2.1.3 网络信息资源 2.1.4 网络信息资源组织和存储 2.2 网络业务与应用
221业务与应用的定义 222业务与应用需求特点及分类 22.3网络业务 224网络应用
II 2.2.1 业务与应用的定义 2.2.2 业务与应用需求特点及分类 2.2.3 网络业务 2.2.4 网络应用
第1章网络构成与运行 1.1通信系统和通信网络 1.1.1通信系统基本组成 按照国际电信联盟(ITU-T)I112建议中的定义,通信就是按照一致同意的约定传 送信息,其目的是将信息从发信者(信源)传送给另一个时空点的收信者(信宿)。通 信系统是指实现这一通信过程的全部技术设备和传输信息的介质(信道)的总和。通信 系统组成原理图如图1.1所示。 干扰噪声 信信多 多信信 信、源道L路L调 信道 解J路|道源信 源「勹编「编复制 调 分 译译〈宿 码|码-接 接码码 图1.1通信系统组成原理图 在图1.1中,信源是将各种传感器发出的非电量信号变成电信号的转换装置,为了 高效地在信道中传送各类信源的信息,需要对它们进行编码处理。信道编码的目的则是 为了提高信号在信道传输过程中的抗噪声和干扰能力。多路复接就是为了提高信道利用 率而采用的一种技术,它将来自不同信息源的各路信号,按照某种方式合并成一个多路 (群)信号,然后通过信道进行传送。调制是为了使信号的特性能与信道特性相匹配而 进行的信号变化过程(如在进行射频传输时需要用信号对载波进行调制)。信道是指承 载电磁波传播的物质,如电缆、光缆等传输介质,信道通常会受到各类噪声和干扰的影 响。通信系统接收端的解调、分接、译码是发送端调制、复接和编码的逆过程。 克服时间和空间的障碍,有效而可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。实际 应用中存在各种类型的通信系统,它们在具体的功能和结构上各不相同,然而都可以抽 象成如图1.2所示的模型。 信源 变换器 信道 反变换器 信宿 噪声源 图12通信系统构成模型 信源
1 第 1 章 网络构成与运行 1.1 通信系统和通信网络 1.1.1 通信系统基本组成 按照国际电信联盟（ITU-T）I.112 建议中的定义，通信就是按照一致同意的约定传 送信息，其目的是将信息从发信者（信源）传送给另一个时空点的收信者（信宿）。通 信系统是指实现这一通信过程的全部技术设备和传输信息的介质（信道）的总和。通信 系统组成原理图如图 1.1 所示。 信 源 信道 干扰 信 道 编 码 信 源 编 码 多 路 复 接 调 制 信 宿 信 道 译 码 信 源 译 码 多 路 分 接 解 调 噪声 图 1.1 通信系统组成原理图 在图 1.1 中，信源是将各种传感器发出的非电量信号变成电信号的转换装置，为了 高效地在信道中传送各类信源的信息，需要对它们进行编码处理。信道编码的目的则是 为了提高信号在信道传输过程中的抗噪声和干扰能力。多路复接就是为了提高信道利用 率而采用的一种技术，它将来自不同信息源的各路信号，按照某种方式合并成一个多路 （群）信号，然后通过信道进行传送。调制是为了使信号的特性能与信道特性相匹配而 进行的信号变化过程（如在进行射频传输时需要用信号对载波进行调制）。信道是指承 载电磁波传播的物质，如电缆、光缆等传输介质，信道通常会受到各类噪声和干扰的影 响。通信系统接收端的解调、分接、译码是发送端调制、复接和编码的逆过程。 克服时间和空间的障碍，有效而可靠地传递信息是所有通信系统的基本任务。实际 应用中存在各种类型的通信系统，它们在具体的功能和结构上各不相同，然而都可以抽 象成如图 1.2 所示的模型。 图 1.2 通信系统构成模型 ① 信源
信源是指产生各种信息(语音、文字、图像及数据等)的信息源。可以是发出信息 的人,也可以是发出信息的机器,如计算机等 ②变换器 变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号。对应不同的信 源和不同的通信系统,变换器有不同的组成和变换功能。例如,对于数字电话通信系统, 变换器则包括送话器和模/数变换器等,模/数变换器的作用是将送话器输出的模拟语音 信号经过模/数变换、编码及时分复用等处理后,变换成适合于在数字信道中传输的信号。 ③信道 信道按传输介质的种类可以分为有线信道和无线信道。在有线信道中,电磁信号(或 光信号)约東在某种传输线(架空明线、电缆、光缆等)上传输;在无线信道中,电磁 信号沿空间(大气层、对流层、电离层等)传输。信道如果按传输信号的形式又可以分 为模拟信道和数字信道。 ④反变换器 反变换器的作用是将从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。反变 换器的作用与变换器正好相反,起着还原的作用。 ⑤信宿 信宿是信息的接收者,它可以与信源相对应构成人一人通信或机一机通信,也可以 与信源不一致,构成人一机通信或机一人通信。 ⑥噪声源 噪声源是指系统内各种干扰影响的等效结果。系统的噪声来自各个部分,从发出和 接收信息的周围环境、各种设备的电子器件,到信道所受到的外部电磁场干扰,都会对 信号形成噪声影响。为了分析问题方便,一般将系统内存在的干扰均折合到信道中,用 噪声源表示。 以上所述的通信系统只是表述了两个用户间的单向通信,对于双向通信还需要另 个通信系统完成相反方向的信息传送工作。而要实现多用户间的通信,则需要将多个通 信系统有机地组成一个整体,使它们能协同工作,即形成通信网。 多用户间的相互通信,最简单的方法是在任意两个用户之间均有线路相连,但由于 用户众多,这种方法不但会造成线路的巨大浪费,而且也是不可能实现的。为了解决这 个问题引入了交换机的概念,即每个用户都通过接入网与交换机相连,任何用户间的通
2 信源是指产生各种信息（语音、文字、图像及数据等）的信息源。可以是发出信息 的人，也可以是发出信息的机器，如计算机等。 ② 变换器 变换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道中传输的信号。对应不同的信 源和不同的通信系统，变换器有不同的组成和变换功能。例如，对于数字电话通信系统， 变换器则包括送话器和模/数变换器等，模/数变换器的作用是将送话器输出的模拟语音 信号经过模/数变换、编码及时分复用等处理后，变换成适合于在数字信道中传输的信号。 ③ 信道 信道按传输介质的种类可以分为有线信道和无线信道。在有线信道中，电磁信号（或 光信号）约束在某种传输线（架空明线、电缆、光缆等）上传输；在无线信道中，电磁 信号沿空间（大气层、对流层、电离层等）传输。信道如果按传输信号的形式又可以分 为模拟信道和数字信道。 ④ 反变换器 反变换器的作用是将从信道上接收的信号变换成信息接收者可以接收的信息。反变 换器的作用与变换器正好相反，起着还原的作用。 ⑤ 信宿 信宿是信息的接收者，它可以与信源相对应构成人—人通信或机—机通信，也可以 与信源不一致，构成人—机通信或机—人通信。 ⑥ 噪声源 噪声源是指系统内各种干扰影响的等效结果。系统的噪声来自各个部分，从发出和 接收信息的周围环境、各种设备的电子器件，到信道所受到的外部电磁场干扰，都会对 信号形成噪声影响。为了分析问题方便，一般将系统内存在的干扰均折合到信道中，用 噪声源表示。 以上所述的通信系统只是表述了两个用户间的单向通信，对于双向通信还需要另一 个通信系统完成相反方向的信息传送工作。而要实现多用户间的通信，则需要将多个通 信系统有机地组成一个整体，使它们能协同工作，即形成通信网。 多用户间的相互通信，最简单的方法是在任意两个用户之间均有线路相连，但由于 用户众多，这种方法不但会造成线路的巨大浪费，而且也是不可能实现的。为了解决这 个问题引入了交换机的概念，即每个用户都通过接入网与交换机相连，任何用户间的通