• 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信子網(wǎng)的拓?fù)洌盒切停h(huán)型，樹型，網(wǎng)狀型。
• 廣播式通信子網(wǎng)的拓?fù)洌嚎偩€型，樹型，環(huán)型，無線通信與衛(wèi)星通信型。

(1) 總線型

采用一條單根的通信線路(總線)作為公共的傳輸通道，所有的結(jié)點(diǎn)都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。同一時(shí)刻只能有一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。

特點(diǎn)：

• 簡(jiǎn)單、靈活，便于廣播
• 負(fù)荷重時(shí)性能不好
• 易于安裝，費(fèi)用低
• 實(shí)時(shí)性差

(2) 環(huán)型結(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過環(huán)接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中。

環(huán)型結(jié)構(gòu)有兩種類型：

• 單環(huán)結(jié)構(gòu)：典型代表為令牌環(huán)
• 雙環(huán)結(jié)構(gòu)：典型代表為光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)

特點(diǎn)：

• 傳輸延遲固定，實(shí)時(shí)性好，重負(fù)載下信道利用率較高
• 支持優(yōu)先級(jí)服務(wù)
• 可擴(kuò)充性差
• 可靠性差

(3) 星型結(jié)構(gòu)

星型結(jié)構(gòu)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與中心結(jié)點(diǎn)相連。信息的傳輸是通過中心結(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)實(shí)現(xiàn)的。

特點(diǎn)：

• 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和維護(hù)，易擴(kuò)充，易升級(jí)
• 中心結(jié)點(diǎn)的可靠性基本上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性
• 中心結(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i。

(4) 樹型結(jié)構(gòu)

對(duì)根節(jié)點(diǎn)依賴性大。

(5) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

每個(gè)結(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路與其他結(jié)點(diǎn)相連。

特點(diǎn)：可靠性高、線路成本高、適用于大型廣域網(wǎng)。

四、數(shù)據(jù)傳輸率和誤碼率

描述數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)參數(shù)有兩個(gè)：數(shù)據(jù)傳輸速率與誤碼率

1. 數(shù)據(jù)傳輸速率

在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒(bit/second)，記作bps或b/s。

2. 帶寬與數(shù)據(jù)傳輸率

“帶寬”有兩種含義：

• 信道具有的頻帶寬度，即可傳送的信號(hào)最高頻率與最低頻率之差，單位是赫茲(Hz)
• 信道所能傳送的“最高傳輸速率” ，單位是“比特每秒”，或 b/s (bps)

奈奎斯特準(zhǔn)則和香農(nóng)定理從定量的角度描述了帶寬與速率的關(guān)系。

(1)奈奎斯特準(zhǔn)則(針對(duì)的是無噪聲的理想信道)

Rmax=2*f (bps) (對(duì)于傳輸二進(jìn)制信號(hào))

• Rmax：最高數(shù)據(jù)傳輸率(單位bps)
• B：通信信道帶寬(單位Hz) 若傳輸?shù)氖牵?/li>
• 四進(jìn)制信號(hào)：Rmax=4*f (bps)
• 八進(jìn)制信號(hào)：Rmax=6*f (bps)
• 十六進(jìn)制信號(hào)：Rmax=8*f (bps)

(2) 香農(nóng)定理(針對(duì)實(shí)際信道)

Rmax=B×log2(1+S/N) (bps)

• B為信道帶寬(單位Hz)
• S為信號(hào)功率
• N為噪聲功率
• S/N稱為信噪比。

信噪比本來是沒有單位的，若信噪比給出的值帶有單位“分貝”，則與S/N的關(guān)系為：多少分貝=10log10(S/N)

3. 誤碼率

誤碼率是二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，在數(shù)值上近似等于Pe=Ne/N(傳錯(cuò)的碼元數(shù)除以傳輸?shù)亩M(jìn)制碼元總數(shù))

誤碼率應(yīng)該是衡量數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正常工作狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)。

對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說誤碼率越低越好，要根據(jù)實(shí)際傳輸要求提出誤碼率要求。

對(duì)于實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng),如果傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，要折合成二進(jìn)制碼元來計(jì)算。

誤碼率具有隨機(jī)性。

五、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

1. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念

(1) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(簡(jiǎn)稱協(xié)議)

協(xié)議是為網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。由三個(gè)要素組成：

• 語(yǔ)法：即用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式;
• 語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息,以及完成的動(dòng)作與做出的響應(yīng);
• 時(shí)序：即對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

(2) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層、各層協(xié)議和各層接口之間的集合。

第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是IBM的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA。當(dāng)前具有代表性的體系結(jié)構(gòu)有兩個(gè)：

• OSI參考模型
• TCP/IP參考模型

(3) 分層的好處

• 各層之間相互獨(dú)立。高層并不需要知道低層是如何實(shí)現(xiàn)的。
• 靈活性好;
• 各層都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，各層實(shí)現(xiàn)技術(shù)的改變不影響其他各層;
• 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù);
• 有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。

2. 開放系統(tǒng)互連參考模型(OSI)

OSI(Open System Interconnect)開放系統(tǒng)互連參考模型是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)聯(lián)合制定的。

最大特點(diǎn)：開放性。“開放”是指：只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的也遵循同一標(biāo)準(zhǔn)的其他系統(tǒng)進(jìn)行通信。

它從低到高分別是：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。

• 物理層：傳輸比特流，規(guī)定網(wǎng)絡(luò)接口的規(guī)格和特性。
• 數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)(即在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的節(jié)點(diǎn))之間的無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位為“幀”。該層使用的地址為物理地址(又稱為MAC地址)
• 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)在不同網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)與主機(jī)之間的通信。為此，網(wǎng)絡(luò)層要具備路由選擇(即尋找路徑，為網(wǎng)絡(luò)層最主要功能)、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互連的功能。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位為“分組”或“包”。該層使用的地址為IP地址。常見的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議有IP、ICMP、IGMP、OSPF、RIP、ARP。
• 傳輸層：是向用戶提供可靠的端到端(即進(jìn)程到進(jìn)程)服務(wù)。是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的一層。該層協(xié)議：TCP、UDP。 會(huì)話層：管理會(huì)話。
• 表示層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、壓縮等。
• 應(yīng)用層：向應(yīng)用程序提供服務(wù)。該層結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，協(xié)議最多。

OSI的特點(diǎn)：

• 網(wǎng)中各結(jié)點(diǎn)都有相同的層次
• 不同結(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能
• 同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過接口通信
• 每一層使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)
• 不同結(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信

3. TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型是目前Internet中的流行標(biāo)準(zhǔn)。該模型包含很多協(xié)議，其中最重要的兩個(gè)協(xié)議就是TCP和IP協(xié)議。

TCP/IP參考模型最早起源1969年美國(guó)國(guó)防部的ARPANET。該模型分為四層(從低到高)：

• 主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層：對(duì)應(yīng)OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層
• 網(wǎng)絡(luò)互連層：對(duì)應(yīng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層
• 傳輸層：對(duì)應(yīng)于OSI的傳輸層
• 應(yīng)用層：對(duì)應(yīng)于OSI的應(yīng)用層
• 在TCP/IP沒有OSI中的會(huì)話層和表示層。

4. OSI參考模型和TCP/IP參考模型的區(qū)別：

• OSI采用七層模型，TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)(實(shí)際上是三層結(jié)構(gòu))
• OSI的網(wǎng)絡(luò)層提供面向連接和無連接兩種服務(wù)，而TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層只提供無連接服務(wù)。
• 注：面向連接指的是雙方通信之前先建立連接，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，最后釋放連接，通常提供的是可靠的數(shù)據(jù)傳輸。而無連接指發(fā)送方直接向接收方發(fā)送數(shù)據(jù)，不建立連接，一般提供的是不可靠服務(wù)。
• OSI的傳輸層只提供面向連接服務(wù)，而TCP/IP的傳輸層提供面向連接和無連接兩種服務(wù)。
• OSI過于繁雜，實(shí)現(xiàn)起來很困難，效率低。被市場(chǎng)淘汰。

六、分組交換技術(shù)

1. 電路交換

面向連接。需要建立一個(gè)實(shí)際的物理線路連接。

分為兩種方式：

• 時(shí)分交換
• 空分交換

通信過程：

• 電路建立
• 數(shù)據(jù)傳輸
• 電路拆除(電路釋放)

特點(diǎn)：

• 獨(dú)占線路
• 實(shí)時(shí)性好
• 數(shù)據(jù)傳輸可靠、迅速、不丟失，且保持原來的序列
• 電路空閑時(shí)信道被浪費(fèi)

2. 報(bào)文交換

報(bào)文：把用戶要發(fā)送的整個(gè)數(shù)據(jù)塊稱為一個(gè)報(bào)文。

報(bào)文交換的過程：先將用戶的報(bào)文存儲(chǔ)在中間交換節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)器中，并進(jìn)行差錯(cuò)檢測(cè)(若錯(cuò)誤，則丟棄)。當(dāng)所需要的輸出線路空閑時(shí)，再將該報(bào)文發(fā)送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。

需要給報(bào)文添加報(bào)文頭，包括目標(biāo)地址和源地址等信息。

特點(diǎn)：

• 不獨(dú)占線路
• 無線路建立的過程，提高了線路的利用率
• 支持多點(diǎn)傳輸(即可發(fā)往多個(gè)目的，相當(dāng)于組播或者廣播)
• 增加了差錯(cuò)檢測(cè)功能，避免出錯(cuò)數(shù)據(jù)的無謂傳輸
• 中間節(jié)點(diǎn)需要具備很大的存儲(chǔ)空間
• 時(shí)延較大

3. 分組交換

也稱包交換。

分組交換的思想是從報(bào)文交換而來的，分組交換與報(bào)文交換的不同在于：分組交換將用戶要傳送的信息分割為若干個(gè)分組，每個(gè)分組中有一個(gè)首部，含有目的地址和源地址以及其他控制信息，然后將各個(gè)分組進(jìn)行傳輸。

4. 數(shù)據(jù)報(bào)和虛電路

分組交換又分?jǐn)?shù)據(jù)報(bào)和虛電路兩種。

虛電路是傳輸分組時(shí)建立邏輯連接，有虛電路建立、數(shù)據(jù)傳輸、虛電路拆除三個(gè)階段。數(shù)據(jù)報(bào)在傳輸之前不需要建立邏輯連接。

在Internet中，網(wǎng)絡(luò)層采用的是無連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。

七、無線網(wǎng)絡(luò)的研究和應(yīng)用

1. 無線網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)構(gòu)

無線局域網(wǎng)采用的標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11。

介質(zhì)訪問控制方法是CSMA/CA。

無線局域網(wǎng)的結(jié)構(gòu)：

• 網(wǎng)橋連接型
• 基站接入型
• HUB接入型
• 無中心結(jié)構(gòu)

2. 主要的無線局域網(wǎng)

• 紅外線局域網(wǎng)
• 擴(kuò)頻無線局域網(wǎng)：兩種技術(shù)：①跳頻;②直接序列
• 窄帶微波無線局域網(wǎng)

3. 無線自組網(wǎng)(AD hoc網(wǎng)絡(luò))

是一種自組織、對(duì)等式、多跳的無線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，是在分組無線網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，是由一組用戶組成、不需要基站的移動(dòng)通信模式。