信息系统项目管理师考试辅导教程(第3版)第8章计算机网络知识

第8章计算机网络知识

随着计算机技术和网络技术的发展，现在的信息系统基本上都是基于网络运行的。 由于网络技术使人们在信息处理的过程中，能够避免出现“ 信息孤岛” 现象。因此，作 为信息系统项目管理师，必须要掌握有关计算机网络方面的基础知识。

根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点：

网络技术标准与协议；

Internet技术及应用；

网络分类；

网络管理；

网络服务器；

网络交换技术；

网络存储技术；1

无线网络技术；

光网络技术；

网络接入技术；

综合布线；

机房工程；

网络规划、设计与实施。

8 . 1 网络的功能与分类

计算机网络是指由通信线路互相连接的许多独立自主工作的计算机构成的资源共

享集合体，它是计算机技术和通信技术相结合的产物。其中，通信线路并不专指铜导线， 还可以是光纤，甚至可以是一些无界的媒体：如激光、微波、红外线等。根据这个定义, 我们可以知道以下3 个方面的知识。

( 1 ) 计算机网络的作用：资源共享；

( 2 ) 计算机网络的组成：许多独立自主工作的计算机；

( 3 )计算机网络的实现方式：使用通信线路互相连接。

. 142 . 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3 版）

另外，早期的计算机网络是以一台或几台大型的计算机为中心的，但是由于计算机 技术的飞速发展，小型机甚至是微型机都拥有了惊人的处理能力，而且在整体性能上均 已超过了早期的大型计算机。所以网络的重心开始有了偏向，开始体现共享这一原则， 也就是所有的计算机都具备了独立自主工作的能力。计算机网络从共享大型计算机的计 算能力发展为共享存储在计算机内的信息，这也是时代发展所致。

我们经常根据计算机网络的传输距离来进行分类，这是因为计算机间的距离、所要 求的传输速度决定了网络技术之间的差异。

不同传输距离的网络可以分为局域网、城域网和广域网三种。局域网的相关技术是 基于处理近距离传输而设计和发展而来的,而广域网的相关技术是基于处理远距离传输 而设计和发展而来的，城域网则是为一个城市网络设计的相关技术。

1. 局域网

局域网（Local Area Network, LAN) ,是基于传输距离较短的前提所发展的相关技 术的集合,用于将小区域内的各种计算机设备和通信设备互连在一起组成资源共享的通 信网络。在局域网中常见的传输媒介有：双绞线、细/粗同轴电缆、微波、射频信号、 红外等。其主要特点有：距离短、速度快、高可靠性、成本较低。

根据不同的技术采用具体的实现方法，局域网有以太网（Ethernet)、令牌环网络 (Token Ring)、Apple Talk网络、ArcNet网络几种类型。这些“ 名满天下”的网络曾 经是一个时代的“ 风云人物”，但随着时代的发展，都逐渐退出了历史的舞台：ArcNet 似乎已经过时，而f f iM 的Token Ring及苹果电脑公司的Apple Talk逐渐成为公司的私 有物品，因为与开放网络的精神有违，所以限制了其自身的发展。

现今几乎所有的局域网都是基于以太网（Ethernet)实现的。它最早起源于美国夏

威夷大学，后来不断发展完善，其相关技术已标准化。以太网标准推出后，3COM、AT&T 等大公司纷纷推出自己的以太网产品，使其得到了迅猛的发展。如今，以太网产品已遍 布世界各地，它对计算机网络技术的发展起到了举足轻重的作用。以太网组建比较容易， 各设备之间的兼容性较好，目前主流的服务器操作系统如Windows NT Server 4.0、

Windows 2000 Server、Windows XP Server、NetWare、Linux 和 UNIX, 以及单机操作系

统Windows 9x/Me/2000/XP都能够良好地支持以太网。以太网以其“ 易于组建、维护、 管理” 的特点，深深吸引了用户。现在采用以太网构建的局域网已近90% , 而且比例

还在上升中。

当然随着应用需求的不断提高，也对局域网技术提出了新的挑战。为了迎合新的需 求，科学家们也进行了不懈的研究，出现了一批像FDDI —样的新技术，使得局域网技 术得到了长足发展。

第8章计算机网络知识.143 .

2. 广域网

广域网（Wide Area Network, WAN) 是基于传输距离较长的前提所发展的相关技

术的集合，用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互连在一起组成一个资源 共享的通信网络。其主要特点是：长距离、低速率、高成本。

广域网一般用电话线路，当然也可以用其他的媒介如光纤、卫星来建立。目前经常 采用的几种电话线路技术如下。

(1 ) 公用交换电话网（P S TN ):在大多数家庭中使用。

( 2 )综合业务数字网（IS D N ):最常用的是基带IS D N ,被分为三条信道，两条用

于数据传输，一条用于控制，称为2B+D，每条B 信道速率为6 4K b /s ,而D 信道则为 16Kb/so _

(3 ) T 1线路：主要用于商业应用，其传输速率达到1.544Mb/s。

广域网在帄时的经济、政治活动中充当着越来越重要的角色，随着全球经济的进一

步发展,对文件远程传输的要求也越来越多。不仅是参与远程联网的结点数据量在膨胀， 而且传输的流量也在日益增大，从早期的文本文件的传输发展到现在的音频、视频文件 的传输需求。无形地鞭策着广域网技术的进一步发展。

随着ISDN (综合业务数字网）、FR (帧中继)、ATM (异步转移模式)、SMDS (交

换式多兆位数据服务）等高速广域网技术的出现和发展，广域网不再是过去“老牛拉破 车” 一样的低传输速率，而是成为了信息时代的生命线— 信息高速公路。

3. 城域网

伴着进军信息时代的号角，世界各地纷纷掀起了建设信息化新都市的热潮。为了更 好地进行信息化都市的建设，一个范围为一个城市的计算机网络架设的具体技术研究工 作分离出来。许多科研机构纷纷开始投身于鉼究如何整合现有的网络技术，让都市网络 化、信息化。这就是城域网技术（MAN)。

城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间。

8 . 2 网络协议与标准

在计算机网络中有许多不同厂商提供的计算机设备、网络设备，它们是靠什么如此 有序地完成通信任务的呢？要想成功地通信，就必须具有相同的语言。交流什么、怎样 交流、何时交流，都必须有一个两方都能够互相接受的规则。这些规则的集合就称为协 议。它可以定义两个实体间控制数据交换的规则集合。

简单地说，网络通信协议, 就是计算机网络通信实体之间的语言，就像人与人之间 通信、交流所使用的语言一样。类似地，不同的网络结构可能使用不同的网络协议。 144 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3 版）

8.2.1 O S I网络层次模型

为了使不同厂商提供的计算机设备、网络设备互联互通，国际标准化组织

(International Standard Organization, ISO) 在 1979 年建立了一个专门的分委员会来研 究和制订一种开放的、公开的、标准化了的网络结构模型。这就是著名的“开放系统互 连参考模型” （Open System Interconnection, O S I)的协议模型。它定义了一套用于连接 异种计算机的标准框架。由于IS O组织的权威性，加上人们需要一个相互兼容、共同 发展的。新的网络体系，所以OSI参考模型成为各大厂商努力遵循的标准。

时值今天,虽然许多网络协议并不是完全与它一致的，但由于都是根据它来制订的， 所以确保了它们的开放性和兼容性。从某种意义上说，OSI参考模型已成为计算机网络 协议的“ 金科玉律”。

1. OSI模型特点

O S I参考模型采用了一种分层结构对网络中两点之间的通信过程进行理论化的描

述。它并不规定支持每一层的硬件或软件的模型，但是网络通信的每个过程均能与某一 层相对应。

标准的OSI参考模型把网络通信的结构分成7层（如表8 -1所示)：应用层（Application

Layer)、表示层(Presentation Layer)> 层（Session Layer)、传输层（Transport Layer)、 网络层（Network Layer)、数据链路层（Data Link Layer)、物理层（Physical Layer)。 表8-1 OSI七层结构

7 .应用层（Application)

6 .表示层（Presentation)

5 .会话层（Session)

4 . 传输层（Transport)

3 . 网络层（Network)

2 . 数据链路层（Data Link)

1 .物理层（Physic.al)

除了最低层物理层之外，每一层的功能都是建立在它的下层协议上的，每一层按照 一定的接口形式向上一层提供一定的服务，而把实现这一服务的细节屏蔽。这样就可以 保证每一层的工作与其他各层不重复，层次分明，既易于理解分析，又易于生产商提供 相应的设备，每一层各司其职，经过逐层工作后，数据就可以在网络上传输了。OSI 只是一个通信框架，并不在具体的通信过程中起作用，真正的通信是由适当的软、硬件 实现的，它定义了：

( 1 ) 网络设备之间如何交互，如果使用不同的通信协议，如何通信；

( 2 ) 网络设备决定何时发送数据的具体方法；

第8章计算机网络知识.145 .

( 3 )保证网络传输被正确接收的机制；

( 4 ) 网络拓扑结构设计的依据；

( 5 ) 如何确保网络设备提供一定的速率；

( 6 ) 网络传输介质上数据流的含义。

2 . 物理层

物理层（如图8-1所示）的所有协议就是人为规定了不同种类传输设备、传输媒介 如何将数字信号从一端传送到另一端，而不管传送的是什么数据。

物理层物理层

;_ r ~ L _ r ^

传输媒介

图8 - 1 物理层原理示意图

它是完全面向硬件的，它通过一系列协议定义了通信设备机械的、电气的、功能的、 规程的特性。

( 1 ) 机械特性：规定线缆与网络接口卡的连接头的形状、几何尺寸、引脚线数、 引线排列方式、锁定装置等一系列外形特征；

( 2 ) 电气特性：规定在传输过程中多少伏特的电压代表“ 1”，多少伏特代表“ 0”； ( 3 ) 功能特性：规定连接双方每个连接线的作用，用于传输数据的数据线，用于 传输控制信息的控制线，用于协调通信的定时线，用于接地的地线；

( 4 )过程特性：具体规定了通信双方的通信步骤。

该层常见的网络设备有：中继器、集线器、调制解调器。

3. 数据链路层

数据链路层（如图8 -2所示)，在物理层已能将信号发送到通信链路中的基础上， 负责建立一条可靠的数据传输通道，完成相邻结点之间有效地传送数据的任务。 数据链路层数据链路层

物理层物理层

」■■■■■" " 'L J—L

传输媒介

图8 - 2 数据链接层原理示意图

146 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3版）

正在通信的两个站在某一特定时刻，一个发送数据，一个接收数据。数据链路层通 过一系列协议将实现以下功能。

( 1 ) 封装成帧：把数据组成一定大小的数据块，我们称之为帧。然后以帧为单位 发送、接收、校验数据；

( 2 ) 流量控制：对发送数据的一方，根据接收站的接收情况，实时地进行传输速 率控制，以免出现发送数据过快，接收方来不及处理而丢失数据的情况；

( 3 ) 差错控制：对接收数据的一方，当接收到数据帧后对其进行检验，如果发现 错误，则通知发送方重传；

( 4 ) 传输管理：在发送端与接收端通过某种特定形式的对话来建立、维护和终止 一批数据的传输过程，以此对数据链路进行管理。

就发送端而言，数据链路层将来自上层的数据按一定规则将比特流送到物理层处

理；就接收端而言，它通过数据链路层将来自物理层的比特流合并成完整的数据帧供上 层使用。最典型的数据链路层协议是IEEE开发的802系列规范，在该系列规范中将数 据链路层分成了两个子层：逻辑链路控制层（L L C )和介质访问控制层（MAC)。 (1 ) L L C 层：负责建立和维护两台通信设备之间的逻辑通信链路；

(2 ) M A C 层：就像交通指挥中心控制汽车通行的车道一样，控制多个信息复用

一个物理介质。M AC层提供对网卡的共享访问与网卡的直接通信。网卡在出厂前会被 分配唯一的由12位十六进制数表示的M A C地址，M A C地址可提供给L L C层来建立 同一个局域网中两台设备之间的逻辑链路。

IEEE 802规范目前主要包括以下内容。

802.1： 802协议概论;

802.2：逻辑链路控制层（L L C )协议；

802.3：以太网的CSMA/CD (载波监听多路访问/冲突检测）协议；

802.4：令牌总线（Token B u s )协议；

802.5：令牌环（Token R in g )协议；

802.6：城域网（M A N )协议；

802.7：宽带技术协议；

802.8：光纤技术协议；

802.9：局域网上的语音/数据集成规范；

802.10：局域网孜全互操作标准；

802.11：无线局域网（W L A N )标准协议。

该层常见的网络设备有：网桥、交换机。

4 . 网络层

网络层，用于从发送端向接收端传送分组，负责确保信息到达预定的目标。看到这 里，也许读者会觉得不可思议，不是数据链路层已经保证了相邻结点之间无差错传送数

第8章计算机网络知识.147 .

据帧了吗？那么网络层到底有什么用呢？它存在的主要目的就是解决以下问题。 ( 1 ) 通信双方并不相邻的问题。在计算机网络中，通信双方可能是相互邻接的，

但也可能并不是邻接的，这样当一个数据分组从发送端发送到接收端的过程中，可能要 经过多个其他网络结点，这些结点暂时存储“ 路过” 的数据分组，再根据网络的“交通 状况” 选择下一个结点将数据分组发出去，直到发送到接收方为止。

( 2 )异构网络的互连问题。正如前面所阐述的一样，由于OSI参考模型是出现在

许多网络协议之后的，它就必须为使用这些已经存在的网络协议的计算机网络之间的相 互通信做出贡献。事实上，网络层的一些协议解决了这样的异构网络的互连问题。 工作在网络层上的协议主要有IP协议和IP X协议，其工作原理如图8-3所示。

m

网络层

数据链路层

物理层

路由器

网络层

数据链路层数据链路层

物理层物理层

网络层

数据链路层

物理层

传输媒介 传输媒介

图8 - 3 网络层原理示意图

该层常见的网络设备有：路由器、三层交换机。

5. 传输层

传输层，实现发送端和接收端的端口到端口的数据分组传送，负责保证实现数据包

无差错、按顺序、无丢失和无冗余地传输。在传输层上，所执行的任务包括检错和纠错。 它的出现是为了更加有效地利用网络层所提供的服务。它主要体现在以下两方面。 ( 1 )将一个较长的数据分成几个小数据报发送。这是由于实际在网络上传递的每

个数据帧都是有一定大小限制的。假设如果我们要传送一个字串“ 123456789”，它太长 了，网络服务程序一次只能传送一个数字（当然在实际中不可能这么小，这里仅是为了 方便讲解而做的假设)，网络就需要将其分成9 次来传递。就发送端而言，当然是从1 传到9 ,但是由于每个数据分组传输的路径不会完全相同（因为它是要根据当时的网络 “ 交通状况” 而选择路径的），先传送出去的包，不一定会先被收到，因此接收端所收 到的数据的排列顺序是与发送的顺序不同的。传输层的协议就给每一个数据组加入排列 组合的记号，以便接收端能根据这些记号将它们“ 重组” 成原来的顺序。

( 2 )解决通信双方不只有一个数据连接的问题。这个问题从字面上可能不容易理

解，实际上就是指，比如我用电脑与另一台电脑连接复制数据的同时，又通过一些交谈 148 . 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3 版）

程序进行对话。这个时候，复制的数据与对话的内容是同时到达的，传输的协议还负责 将它们分开，分别传给相应的程序端口，这也就是端到端的通信。’

工作在传输层的协议有：TCP、UDP、S PX ,其中TCP和UDP都属于TCP/IP协议族。

6. 会话层

会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信。该层提供如名字查找和孜全验证等 服务，允许两个程序能够相互识别并建立和维护通信连接。会话层还提供数据同步和检

查点功能，这样当网络失效时，会对失效后的数据进行重发。在O S I参考模型中，会 话层的规范具体包括以下内容。

( 1 ) 通信控制；

( 2 ) 检查点设置；

( 3 ) 重建中断的传输链路；

( 4 ) 名字查找和孜全验证服务。

7 .表不层

表示层以下的各层只关心从源地到目的地可靠地传输数据，而表示层则关心的是所 传送信息的语义与语法。它负责将收到的数据转换为计算机内的表示方法或特定的程序 的表示方法。也就是说，它负责通信协议的转换、数据的翻译、数据的加密、字符的转 换等工作。在OSI参考模型中表示层的规范具体包括以下内容。

( 1 )数据编码方式的约定；

( 2 )本地句法的转换。

各种表示数据的格式的协议也属于表示层，例如，MPEG、JPEG等。

8. 应用层

应用层是直接提供服务给使用者的应用软件的层，比如电子邮件、在线交谈程序都 属于应用层的范畴。应用层可实现网络中一台计算机上的应用程序与另一台计算机上的 应用程序之间的通信，而且就像在同一台计算机上一样。在O S I参考模型中应用层的 规范具体包括以下内容。

( 1 ) 各类应用过程的接口；

( 2 ) 提供用户接口。

9. OSI参考模型的工作模式

首先，发送端由应用层的软件产生通信数据，然后各个层均对这些数据进行相应的 处理，最后将它转换成比特流，通过物理层的传输介质来传送到接收端。接收端从物理 层获得比特流，然后逐层分析，最后将发给相应层的数据，传给相应层。

10. OSI参考模型小结

最后，用表8-2对OSI模型进行小结。

第8章计算机网络知识 149-

表8-2 OSI参考模型总结

层功能描述对应协议

应用层用户接口，具体的网络应用HTTP、Telnet、FTP、SMTP、NFS…

表示层主要是定义数据格式，加密也属于该层JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG- 会话层定义了如何开始、控制和结束一个会谈，包括对多个双向消

息的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知

应用，从而使表示层看到的数据是连续的

RPC、SQL、NFS-

传输层包括是否选择差错恢复协议，还是无差错恢复协议，这

一层还在同一主机上对不同应用的数据流输入进行复用，

还完成数据包的重新排序功能

TCP、UDP、SPX…

网络层该层对端到端的包进行定义。为了实现端到端的包传输功

能，网络层定义了能够标志所有端点的逻辑地址。为了包能够

正确地传输，还定义了路由实现方式和路由学习方法，同时还

定义了包的分段方法

IP、IPX

数据链路层该层定义了在一个特定的链路或媒体上获取数据IEEE 802.3/.2、HDLC、PPP、ATM-

物理层定义了有关传输媒体的物理特性的标准RS232、V.35、RJ-45、FDDI…

8 . 2 . 2 局域网协议

局域网技术由于具有规模小、组网灵活和结构规整的特点，所以极易形成标准。事 实上，局域网技术也是所有计算机网络技术中标准化程序最高的一部分。国际电子电气 工程师协议EEEE早在20世纪70年代就制订了三个局域网标准：IEEE 802.3 (CSMA/CD, 以太网）、802.4 (Token B u s ,令牌总线）、802.5 (Token R in g ,令牌环)。由于它已被市 场广泛接受，所以IEEE 802系列标准已被ISO采纳为国际标准。而且随着网络技术的 发展，又出现了像802.7 (FDDI)、802.3u (快速以太网）、802.11 (无线局域网）、802.12 (100VG-AnyLAN)、802.3z (千兆以太网）等新一代网络标准。局域网协议是工作在 数据链路层上的。

1 . 以太网/IEEE 802.3

以太网采用的是“ 存取方法”，是带冲突检测的载波监听多路访问协议（CSMA/CD) 技术。现在以太网主要包括以下三种类型，而且现在还在继续向前发展。

IEEE 802.3中所定义的标准局域网，速度为10Mb/s，传输介质为细同轴电缆； IEEE802.3u中所定义的快速以太网，速度为100Mb/s，传输介质为双绞线；

IEEE802.3Z中所定义的千兆以太网，速度为1000Mb/s,传输介质为光纤或双绞线。 ( 1 )存取方法。虽然以太网技术已有了很大的发展，但是它们所采用的“存取方

法”都是基于 CSMA/CD 发展而来的。CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access with 150. 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3 版）

Collision Detection),载波侦听多路传送碰撞检测技术。它让整个网络上的设备都以竞 争的方式来抢夺传送数据的权力，它的工作原理如下所述。

每当网络上的设备将数据送上传输线路时,都事先监听传输线路上是否有数据正 在传输，如果没有，就将数据包送出去；

如果侦测到线路上正好有数据在传输，则继续监听网络，直到数据传输结束，再 将自己在传送的数据传送出去；

还有一种情况是网络上有两台电脑同时要开始传输数据，而同时开始监听，这时 线路恰好是空闲的，两台机器同时通过传输线路传输数据，这时就发生了 “碰

撞” 。当遇到这种情况的时候，两台电脑同时终止传送，然后继续监听线路。

(2 ) 802.3— 10Mb/s以太网。这个标准是由IEEE 802.3委员会根据以太网技术

总结出来的一个标准。它定义了一系列面向不同的传输媒介的、传输速率为lOMb/s的 以太网规范。用以下表示法来区别：

<用Mb/s计的传输速率x 信号发式><用百米计的最大段的长度/线缆类型>

其中定义过10BASE5、10BASE2、10BASE-T、10BASE-F等几种（需要注明的是， 其中10BASE-T与10BASE-F的最后一项就是以线缆类型进行命名的，其中T 代表双 绞线，F 代表光纤)。表8-3是对它们进行的简单介绍。

表8 - 3 旧EE 802.3规范一览表

10BASE5 10BASE2 10BASE-T 10BASE-F

传输媒体同轴粗缆同轴细缆非屏蔽双绞线850nm光纤对

编码技术基带技术' 基带技术基带技术

拓扑结构总线型总线型星型星型

最大段长度500m 185m 100m 500m

每段结点数100 30 - 33

(3 ) 802.3u— 100Mb/s快速以太网。随着计算机技术的不断发展，10Mb/s的网

络传输速度实在无法满足日益增大的网络的需求。人们就开始寻求更高的网络传输速 度。但是由于802.3已被广泛应用于实际中，所以为了能够在它的基础上进行轻松升级， 802.3U充分考虑到了向下兼容性：它采用了非屏蔽双绞线（或屏蔽双绞线、光纤）作为 传输媒介，采用与802.3 —样的介质访问控制层CSMA/CD。802.3u常称为快速以 太网。

根据实现的介质不同，快速以太网可以分为100BaseTX' 100BaseFX和100BaseT4 三种，如表8-4所示。

(4 ) 802.3z— 1000Mb/s千兆以太网。2 0世纪9 0年代中期，随着各种新的网络

技术的推出，仅有100Mb/S传输速度的以太网似乎已经发展到了极限，“以太网被淘汰 了” 的说法让以太网技术一度低迷。许多对网络速度要求更高的计算机网络不得不采用

第8章计算机网络知识.151

一些新的网络技术（如A TM技术）来解决他们的问题。然而，1000Mb/s的千兆以太网 的推出，如同给以太网技术注入一剂“ 强心针”，使以太网技术迅速重新崛起。

表8 > 4 旧EE 802.3U规范一览表

电缆类型线束数最大网段长度网络最大直径

100BaseTX 5类非屏蔽双绞线A、2类STP 2对100m 200m

100BaseFX 62.5/125多模光纤2束400m 400m

100BaseT4 3类非屏蔽双绞线4对100m 200m

它在780nm光纤上或超5 类非屏蔽双绞线上运行。值得一提的是，为了给千兆以

太网提供更好的传输媒介，非屏蔽双绞线也推陈出新，不断地发展。首先是在5类双绞 线的基础上进行改进，以适应千兆以太网的需要，接着又发展到了超5 类、6 类线。 IEEE 802.3z的出现向世人证明了以太网的“ 青春仍在”，而研究以太网技术的科学 家们并没有因此而停止进一步研究，而是大胆地推进了万兆以太网的研究工作，我们拭 目以待，相信以太网的奇迹仍然会出现。

2 . 令牌环网/旧EE 802.5

令牌环网是业界老大IBM ( 国际商用机器）公司于2 0世纪7 0年代开发出来的，

至今仍然沿用于IB M 内部局域网的一种局域网技术。它在局域网中的流行性仅次于以

太网。它还有一种变形，就是令牌总线/IEEE 802.4。

它的传输介质虽然没有明确定义，但主要基于屏蔽双绞线、非屏蔽双绞线两种。它

的拓扑结构可以有多种：环型（最典型，是原意)、星型（实际上采用得最多）、总线型 (一种变形)。

( 1 ) 存取方法一令牌环控制。首先，令牌环网在网络中传递一个很小的帧，称

为“ 令牌”，只有拥有令牌环的工作站才有权力发送信息。

令牌在网络上依次按顺序传递。

当工作站要发送数据时，等待捕获一个空令牌，然后将要发送的信息附加到后边， 发往下一站，如此直到目标站，将令牌释放。

如果工作站要发送数据时，经过的令牌不是空的，则等待令牌释放。

( 2 ) 与以太网的比较。从上面的介绍中，我们明显感觉到令牌环网的缺点，那就

是协议过于复杂，所以造成了不必要的带宽开支，使令牌环网的速度比以太网慢得多。 当然，令牌环网也有它的优点，它可以定制每个站持有令牌的时间，使整个网络是 “ 确定性” 的。

3. FDDI/光纤分布式数据接口

FDDI (Fiber Destributed Data Interface ) , 光纤分布式数据接口。它是由美国国家标 准协会X3T9.5委员会制订的光纤环网标准。F D D I采用了类似令牌环网的协议，用光 152 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3版）

纤作为传输介质，数据传输率可达到lOOMb/s,环路长度可扩展到200km，连接的站点 数可以达到1000个。

FDDI网络在过去的10年中有了迅速的发展,主要的网络产品制造商有DEC、AT&T 等，绝大部分的FDDI都是用于L A N的骨干网。

8 . 2 . 3 广域网协议

在地域分布很远、很分散，以致无法用直接连接来接入局域网的场合，广域网

(W A N )通过专用的或交换式的连接把计算机连接起来。这种广域连接可以是通过公 众网建立的，也可以是通过服务于某个专门部门的专用网建立起来的。

相对来说，广域网显得比较错综复杂，主要是用于广域传输的协议比较多：PPP (点 对点协议）、DDN、ISDN (综合业务数字网）、X.25、FR (帧中继)、ATM (异步传输

模式）等。

1. PPP点对点协议

PPP点对点协议主要用于“ 拨号上网” 这种广域连接模式。一般来说，一些无法使

用专门的网络线连接的双方（比如说家庭用户、移动用户）需要广域相连接的时候，就 可以借助分布最广的公用交换电话网来实现。

当我们要浏览互联网上的网页的时候，首先通过调制解调器连接到电话线上，然后 将在远方服务器的内容通过电话线传送到自己的计算机中。或者当大家要发送电子邮 件的时候，就可以将写好的电子邮件从电话线中传送出去。

另外，两个不同城市的两台计算机要互相传送数据，也可以通过装在两台计算机上 调制解调器，让其中一台呼叫另一台（拨打它的电话号码)，而建立点对点的连接来实 现的。

迄今为止,拨号上网还是绝大多数的家庭用户和小型办公室用户广域连接的一种最 常用的手段。但是因为传输线路是模拟线路，所以传输速度较慢。

2. ISDN综合业务数字网

ISDN经历了一个极为漫长的“ 进化” 过程。如果你常看一些网络界的时报，一定

不会在10年之前就对它有所耳闻。在它出现的时候，远程通信界的专家们都声称它是 未来的公共电话、电信接口。但是它的不够经济却严重地阻碍了它的广泛应用。 中国电信用了一个形象的名字“ 一线通” 描述出它的特点：ISDN将数据、声音、

视频信号集成进一根数字电话线路，提供有效、经济的途径，将用户与高带宽数字服务 相连。

ISDN可分为N-ISDN (窄带IS D N )和B-ISDN (宽带IS D N )两种。

其中常用于家庭及小型办公室的是N-ISDN，它提供的基本速率接口（BRI) 服务

由2 个B 信道和1个D 信道组成（2 B + D ) ,其中B 信道为64Kb/s，D 信道为16Kb/s。

第8章计算机网络知识.153

而B-ISDN提供的主要速率接口（P R I )则根据不同的国家而不尽相同。在北美、

日本为23个速率64Kb/s的B信道和1个速率也为64Kb/s的D 信道，总速率为1.544Mb/s, 即23B+D。在欧洲、澳洲及其他国家，一般则是由3 0个速率64Kb/s的B 信道和1个 速率也为64Kb/s的D 信道构成，总的接口速率可达到2.048Mb/s，也就是30B+D。

3. xDSL

xDSL是DSL (Digital Subscriber L in e )的统称，即数字用户线路，是以铜电话线

为传输介质的传输技术组合。DSL技术主要分为对称和非对称两大类。

(1 ) HDSL (髙速对称D S L )：是xDSL技术中最成熟的，它利用两对双绞线传

输，支持Nx64Kb/s和多种速率，最高可达E1速率。

(2 ) SDSL (对称DSL) ：利用单对双绞线传输，支持多种速率，最高到T1/E1。 (3 ) M V L： Paradyne公司开发的低成本对称D S L传输技术，可以提供上下行 768Kb/s，传输距离可达6km。

(4 ) ADSL (非对称D S L )：利用现有铜双绞线（即普通电话线），提高到8Mb/s 下行速度，IMb/s上行速度，传输距离3km到5km。

4. DDN数字专线

我国邮电部于1994年1 0月完成了全国数字数据骨干网的一期建设。这个网络是

利用光纤、数字微波或卫星数字交驻连接设备组成的数字数据业务网。这些数字线路用 于出租给最终用户。

由于在我们使用PPP协议拨号上网的时候，发送、接收数据所通过的电话线路是

不明确的,速率根据当时线路的拥塞情况不同而不同，所以它的传输是低速且不稳定的。 对于某些需要更高的传输速度和质量的用户，就可以租用DDN线路来实现。租用

了 D D N线路，就等于在用户与电信局端直接用一条定制带宽的专用电话线路相连，显 然这能大大提高整个数据传输的稳定性和速度。这项业务开通后，受到了用户的广泛好 评，并且广泛被采用。

在D D N的客户端需要一个称为DDN MODEM的CSU/DSU设备，以及一个路由

器，它的价格与DDN线路的带宽相关，一般来说，开通一个DDN客户端的费用在1.5 万元左右。

5. X.25

X.25是历史最悠久的广域数据传输协议。尽管它是所有广域数据传输协议的鼻祖， 而且也曾经为广域传输做出了很大的贡献，然而现在它似乎已经走到了尽头，X .2 5的 应用越来越少了。

154- 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3版）

6. FR帧中继

作为X .2 5网络协议的发展，帧中继是一种高性能的广域网协议。它是X.25的一个

简化版本，省去了 X .2 5的一些强制功能，如提供窗口技术和数据重发功能，这是因为 帧中继的设计是以网络的传输环境已经有了很大的提高为前提的。

1990 年，Cisco、Digital Equipment、Northern TeleCom 和 StartaCom 等公司组成一 个联合体，共同开发了帧中继技术。此后，帧中继技术有了迅猛发展。

从整个连接上，帧中继与X.25相当类似。但它在数据分组确认和差错校验方法上 有了很大的简化，而且分组的转发也有了改变。帧中继只要接到分组头，就开始转发, 这样进一步提高了速度。但是，需要强调的是，帧中继在网络环境不好的情况下，将无 法像X.25那样提供较好的传输质量，而且可能会使用传输质量急剧下降。

7. ATM异步传输模式

A TM是这几年兴起的一种宽带网络技术。许多业界人士都认为A TM技术给计算机 网络带来巨大的革新。甚至有些商家认为它是这10年来最有意义的网络技术。

虽然我们在这里将A TM技术划在广域网部分来介绍，但A TM却可以将局域网功

能、广域网功能、语音、视频和数据集成进一个统一的协议。正是它的高度统一性和良 好的可扩展性，给计算机网络技术掀开了新的一页，它具有以下优点。

( 1 ) 速度：A TM支持高达622Mb/s的传输率；

( 2 ) 可扩展性：A TM允许在现存结构中增加带宽和端口密度；

( 3 ) 髙传输质量Q o S :它保证了传输服务的QoS，这也是一般网络技术所不具备 的；

( 4 )—体化孜装：A TM提供了端到端解决方案的潜力，这意味着它的应用可以从 桌面到局域网，一直延伸到广域网。 、

根据A TM技术的特点与其约束，它可以适合于以下几种应用。

由于A TM 技术提供了基于专用带宽的设计和数据优先级设计，因此特别适合多 媒体和视频应用；

A TM 技术具有良好的扩展能力及高性能的网络传输能力，适合构架骨干网；

由于A TM 具有高性能的无缝集成广域网和局域网的能力，所以被广泛地应用于 广域网建设中。

8.2.4 因特网协议

世界上最大的广域资源网就是Inte rn e t,即因特网。它的通信协议基础就是著名的 TCP/IP协议族。

第8章计算机网络知识 155 .

8 . 3 网络结构与通信

计算机网络的结构又称为拓扑结构，通常包括三种基本形式：总线型拓扑、星型拓 扑、环型拓扑。其他的拓扑形式都是从这三种拓扑结构中衍生而来的。

8 . 3 . 1 总线型拓扑结构

总线型拓扑结构，顾名思义，就是指在这种拓扑结构中所有的电脑用电缆将整个网 络从头串到尾。这是所有的网络拓扑结构中最基本、也是最简单的一种。

这种拓扑结构具有所需电缆少、布线容易、单点可靠性高的优点，不过它也存在着 一些不足。

( 1 )故障诊断困难：由于在总线结构中，只要有一个结点失效，将引起整个网络 失效。所以出现故障时，必须一个结点一个结点地检测，以便发现问题之所在。 ( 2 )对站点要求较髙：因为接在总线上的所有站点发送和接收的数据都通过共用

的总线，所以每个站点要有介质访问控制功能，以便与其他站点有序地共享总线。因此, 增加了每个站点的软硬件费用。

8 . 3 . 2 星形拓扑结构

星形拓扑结构，是由中央结点和通过点到点链路连接到中央结点的各站点组成的， 是现在用得最多的一种网络拓扑结构，它的结构如图8-4所示。

图8 - 4 星形拓扑结构示意图

156 . 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3 版）

由于整个网络由中央结点执行集中式通信控制管理，因此中央结点相当复杂，而各 个站点的通信处理的负担都很小。一般在星型拓扑结构的中央结点是一个称为集线器 (或交换机）的设备，负责将各个站点的数据广播转发，或直接转发给接收方结点，具 体实现根据其复杂性不同而不同。

这种拓扑结构具有以下优点。

( 1 ) 整体可靠性髙：由于在星型拓扑结构中，每一个连接只连接一个设备，所以

当连接出现故障时不会像总线型那样全线瘫痪，而只影响一个设备，这样就使整个网络 具有较高的整体可靠性。

( 2 ) 故障诊断容易：由于每个站点都是直接连接到中央结点上的，所以，故障是

十分容易检测和隔离的。只要确定哪个站点通信出现问题，就能确定出故障的通信连接。 ( 3 ) 对站点要求不髙：由于每一个站点都占用了一条专有的连接，所以不存在控 制如何访问传输媒介的问题。这样就不像总线型网络那样需增加这方面的软件。 就像世界上任何事物一样，有利就有弊，星形拓扑结构虽然解决了不少问题，但同 时也带来了新的不足。

( 1 )所需电缆多：由于每个站点均需要专有的电缆与中央结点相连，所以整个网 络需要使用更多的电缆。

( 2 )整个网络可靠性依赖中央结点：很明显，如果星型网络的中央结点出现故障， 那么全网也就肯定不可能工作。

8 . 3 . 3 环形拓扑结构

环形拓扑结构，顾名思义，就是指所有站点被绕成一圈的电缆所连接起来，整个结 构看起来像是一个圆圈，它的结构如图8-5所示。

图8 - 5 环形拓扑结构示意图

第8章计算机网络知识 157 .

整个网络的电缆绕成一圈，整条电缆并没有头尾之分。从串接的方式上看，与总线 型拓扑结构相当类似，同样是由一条条电缆将相邻两个站点连接起来。但它的信号传递 方式却大不相同。在环形拓扑结构中，环中有一个控制发送数据权力的“ 令牌”，它在 环中流动。如果站点要发送数据，要先等待空的“ 令牌” 到来，然后将要发送的数据附 在“ 令牌” 的后边，绕环传送，经过的每一个站点都接收、判断，如果是发给自己站点 的数据则接收，否则将数据再次送往环中的下一站，如此周而复始。

这种拓扑结构具有以下优点。

( 1 ) 所需电缆较少：因为环型拓扑结构也是共享传输介质的，所以所需的电缆与 总线型拓扑结构一样，比较节省电缆。

( 2 ) 适用于光纤：环型拓扑结构是单方向传输数据的，这个特点与光纤的传输特 点相同。

环形拓扑结构存在以下方面的不足。

( 1 ) 整体可靠性差：由于所有的站点是一个挨着一个相连的，如果某一个结点之 间的连接出了故障，则整个网络的通信也就中断了。

( 2 ) 诊断故障困难：同样道理，当网络的通信中断要检测原因时，由于任何一个 结点出现问题都可能导致整个网络中断，所以也要挨个站点检测。

( 3 ) 对站点要求高：由于在数据传输中，“ 令牌” 起到决定性作用，因而它所有 的网络接入设备较复杂，也比其他的网络接入设备昂贵。

8 . 3 . 4 其他拓扑结构

以上介绍的3 种拓扑结构是最基本、最常用的计算机网络拓扑结构。但是由于计算 机网络的使用族群越来越多，这些基本的拓扑结构已无法满足使用者的需要，这样就衍 生出了一些混合的拓扑结构。主要有星型总线拓扑、星型环拓扑。

8 . 3 . 5 拓扑结构的选择

在计算机网络的实际架设中都离不开几种常用的拓扑原型，了解它们，对于研究和 规划网络系统将受益匪浅。

如果您所规划的网络，是一个电脑数量不多，而电脑所在位置相当集中，甚至在一

个办公室中，网络间的传输量不大, 当然您可以不花什么心思去考虑用什么拓扑结构了， 因为使用哪一种都不会带来太大的差别。但是，计算机网络一旦规划、建立完成，往往 有一个较长的生命周期，如果不预留成长空间，通常认为这是一种失败的网络规划。 具体地说，因为每一种拓扑结构都有其优缺点，当选择了一种拓扑结构虽然享受到

它带来的优点,却也不自觉地采用了它的缺点。如果事先没对它所带来的缺点有所考虑， 就可能使整个网络性能大打折扣，应考虑的主要因素有以下几点。

158. 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3版）

( 1 ) 总成本：不管选用什么样的传输介质，都需要孜装，孜装费用的高低和拓扑 结构的选择有密切的关系。

( 2 ) 灵活性：当加入或移出结点时，不同的拓扑结构所花去的代价是不同的，有 的易于改变配置，有的则十分困难。

( 3 )可靠性：不同的网络拓扑结构在不同的环境下，其可靠性能会有很大差别的。 这个因素是十分重要的。

8.4 Internet 和 Intranet 初步

8.4.1 Internet网络协议

在2 0世纪7 0年代中期，美国高级国防研究项目署（DAPRA) 为了建立一个适应

战争的连通全国军部的大型网络APRANET，就掀开了这种异种网络互连的先河。为了 完成这个网络的建设，DAPRA投入了大量的人力物力，最后在许多大学的参与下，制 订了一系列的协议，并且高效地完成了网络互联的任务。这一系列的协议就是著名的 TCP/IP 协议。

TCP/IP协议是当今世界上最流行的开放系统协议集。它正在支撑着Internet (国际 互联网）的正常运转。下面我们一起来看看TCP/IP协议集的组成，如表8-5所示。 表8-5 TCP/IP协议集与O S I各层的对应关系

应用层FTP TELNET

表示层SMTP HTTP

会话层SNMP

传输层TCP UDP

网络层ICMP IP 路由选择协议

数据链路层ARP RARP

物理层任意

下面我们一起看看，它们是如何协作而将各种异构的网络互联起来，提供一个统一 的通信体系结构的。

1. IP及相关协议

由于各种网络协议主要是定义了物理层和数据链路层。要让这些在最底层不同的网 络能够形成一个统一的通信大网，则必须在更高的一层— 网络层得到统一。

第8章计算机网络知识 159 .

相对应地，IP协议（Internet Protocol)就是运行在网络层上，为实现这样的功能而 设计的。它为这个统一的大网规定了地址访问信息及一系列相关的信息，它是整个 TCP/IP协议集的最核心协议之一。

(1 ) IP 地址。为了让连接在整个大网上的主机能够相互通信，IP协议给每一台主 机分配一个唯一的地址，这个地址就叫IP地址。

IP地址的长度为32位，它分为网络号和主机号两部分。网络号标志一个网络，一

般网络号由互联网络信息中心（In te rN IC )统一分配。主机号用来标志网络中的一个主 机，它一般由网络中的管理员来具体分配。一个由32位二进制数构成的IP地址是难以 阅读的。为了帄时更好地记忆和使用，人们就将它分成4 组，每组8 位，然后每组都 以十进制数表示，并用小圆点分开。这种表示方法又称为“ 点分十进制表示法”。举 例如下。

IP 地址： 11001010011001010110100101000010

分成 4 组： 11001010 01100101 01101001 01000010

用十进制数表示：202 101 105 66

用小点隔开： 202 . 101 . 105 . 66

这样我们就得到了用点分十进制表示的IP地址：202.101.105.66

(2) IP 地址的分类。IP地址分成了网络号和主机号两部分，网络号部分所占字长

直接决定了整个互联网可以为多少个网络分配IP 地址；主机号部分所占字长也直接决 定了所包含网络中最大的主机数。然而，由于整个互联网所包含的网络规模可能比较大， 也可能比较小，设计者最后聪明地选择了一种灵活的方案：将IP 地址划分成不同的类 别，每一类具有不同的网络号位数和主机号位数。

如图8-4所示，IP地址的前4 位用来决定地址所属的类别。

J1L. _1L

A 类网络号主机号

B 类网络号主机号

C 类网络号主机号

D 类特殊用途

E 类保留

图8 4 IP地址分类

需要注意的是，在IP地址中，全0 代表的是网络，全1代表的是广播。举个例子

来说：假设一个单位的IP地址是202.101.105.66,那么它所在的网络则由202.101.105.0 160 . 信息系统项目管理师考试辅导教程（第3版）

来表示，而202.101.105.255 ( 8 位全为1转成十进制为255) 则代表向整个网络广播的 地址。另外，127.0.0.1被保留作为本机回送地址。IP地址类别对照如表8-6所示。 表8-6 IP 地址类别对照表

A 类地址B 类地址C 类地址D 类地址E 类地址

地址格式N.H.H.H N.N.H.H N.N.N.H N/A N/A

适用范围大的组织中型组织小型组织多目广播保留

高位数字0 10 110 1110 1111

地址范围

1.0.0.0 到

126.0.0.0

128.1.0.0 到

191.254.0.0

192.0.1.0 至ij

223.225.254.0

224.0.0.0 3\

239.255.255.25

5

240.0.0.0 到

254.255.255.25

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