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第66题

知识点：从网络的作用范围进行划分 X.25 X.25分组交换网分组交换广播路由器以太网

关键词： OS X.25 分组交换网广播多址网络路由器以太网分组交换广播路由网络章/节：计算机网络基础

OSPF将路由器连接的物理网络划分为以下4种类型，其中，以太网属于广播多址网络，X.25 分组交换网属于（66）。

A. 点对点网络

B. 广播多址网络

C. 点到多点网络

D. 非广播多址网络

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第67题 2015年上半年

50%

以下关于VLAN的叙述中，属于其优点的是(67)。

第70题 2016年上半年

40%

在下图的SNMP配置中，能够响应Manager2的getRequest请求的是（70）。

第66题 2013年上半年

40%

网络配置如图所示，其中使用了一台路由器、一台交换机和一台集线器，对于这种配置，下面的论断中正确的是（66)。


知识点讲解
· 从网络的作用范围进行划分 · X.25 · X.25分组交换网 · 分组交换 · 广播 · 路由器 · 以太网

从网络的作用范围进行划分

按计算机网络的作用范围划分，一般分为广域网（Wide Area Network, WAN）、局域网（Local Area Network, LAN）、城域网（Metropolitan Area Network, MAN）和接入网（Access Network, AN），广域网、局域网、接入网和局域网的关系如下图所示。

广域网、局域网、接入网和局域网的关系

①广域网。广域网的作用范围一般为几十到几千千米，它的任务是长距离传送主机所发送的数据。广域网由一些节点交换机及连接这些交换机的链路组成，节点交换机执行将分组存储、转发的功能，连接广域网的各节点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量，可以是相距几千千米的光缆线路，也可以是相距几万千米的点对点卫星链路。广域网的造价较高，一般都是由国家或规模较大的电信公司出资建造的。

②局域网。局域网的作用域局限在较小的范围内，一般在一个单位或一幢大楼内，作用范围通常在1km，一般由微型计算机或工作站通过高速通信线路相连而组成。局域网规模小、速度快、应用广泛。

③城域网。城域网的作用范围介于广域网和局域网之间，是一个城市或地区组建的网络，其作用范围一般为几十千米。城域网的传输速率比局域网更高，从下图的网络层次上看，城域网是广域网和局域网之间的桥接区。

④接入网。接入网又称本地接入网或居民接入网，是局域网和城域网之间的桥接区，接入网提供多种高速接入技术，从某种程度上解决了用户接入Internet的瓶颈。

X.25

X.25是CCITT在1976年公布的公用数据网（PDN）标准，后来又经过了两次修订。X.25包括了通信子网最下边的3个逻辑功能层，即物理层、数据链路层和网络层，与SNA下面3层是对应的。

最低层用X.21作为用户节点（DTE）和通信子网之间建立电气连接的对等协议。虚电路连接（VC）的建立和释放既关系到端对端的功能特性，也关系到端节点对网络的功能特性。

X.25分组交换网

X.25是CCITT制订的在公用数据网上供分组型终端使用的、数据终端设备（DTE）与数据电路终接设备（DCTE）之间的接口协议。它只是一个以虚电路服务为基础的、对公用分组交换网接口的规格说明。它动态地为用户传输的信息流分配带宽，能够有效地解决突发性及信息流大的传输问题，分组交换网络同时可以对传输的信息进行有效的加密差错控制。

X.25一般只用于要求传输费用少，而远程传输速率要求不高的广域网使用环境。它在推动分组交换网的发展中做出了巨大的贡献。

分组交换

分组交换也称为包交换，它也采用存储－转发的交换方式，其工作原理是首先把来自用户的信息电文暂存于存储装置中，并划分为多个一定长度的分组，每个分组前边都加上固定格式的分组标题，用于指明该分组的发端地址、收端地址及分组序号等。

由于以报文分组作为存储转发的单位，因而分组在各交换节点之间传送比较灵活，交换节点不必等待整个报文的其他分组到齐，一个分组一个分组地转发。这样可以大大压缩节点所需的存储容量，也缩短了网络延时。另外，较短的报文分组比较长的报文可大大减少差错的产生，提高了传输的可靠性。分组交换适用于交互式通信，如终端与主机通信，它是计算机网络中使用最广泛的一种交换技术。

分组交换目前通常有两种方法，即数据报（Datagram）方式和虚电路（Virtual Circuit）方式。

1）数据报方式

在数据报分组交换中，每个分组的传送是被单独处理的。每个分组称为一个数据报，每个数据报自身携带足够的地址信息。一个节点收到一个数据报后，根据数据报中的地址信息和节点所储存的路由信息，找出一个合适的路由，把数据报按原样发送到下一节点。由于各数据报所走的路径不一定相同，因此不能保证各个数据报按顺序到达目的地，有的数据报甚至会在中途丢失。以数据报方式进行传送的整个过程中，不需要建立虚电路，但要为每个数据报做路由选择，如下图所示。

分组交换的数据报方法

2）虚电路方式

在虚电路分组交换中，为了进行数据传输，网络的源节点和目的节点之间要先建立一条逻辑通路。每个分组除了包含数据之外，还包含一个虚电路标识符。在预先建立好的路径上的每个节点都知道把这些分组引导到哪里去，不需要进行路由选择。通信完毕后，由某一个站提交清除请求来结束这次连接。它之所以是"虚"的，是因为这条电路不是专用的，如下图所示。

分组交换的虚电路方法

虚电路分组交换的主要特点是：在数据传送之前必须通过虚呼叫设置一条虚电路，而不像电路交换那样有一条专用通路。分组在每个节点上仍然需要缓冲，接着在线路上进行排队，等待输出。

在分组交换方式中，由于能够以分组方式进行数据的暂存交换，经交换机处理后，很容易地实现不同速率、不同规程的终端间通信。分组交换主要具有以下特点。

（1）线路利用率高。分组交换以虚电路的形式进行信道的多路复用，实现资源共享，可在一条物理线路上提供多条逻辑信道，极大地提高了线路的利用率。

（2）不同种类的终端可以相互通信。数据以分组为单位在网络内存储转发，使不同速率终端、不同协议的设备经网络提供的协议变换功能后实现互相通信。

（3）信息传输可靠性高。每个分组在网络中进行传输时，在节点交换机之间采用差错校验与重发的功能，因而在网络中传送的误码率大大降低。而且当网络内发生故障时，网络中的路由机制会使分组自动地选择一条新的路由以避开故障点，不会造成通信中断。

（4）分组多路通信。由于每个分组都包含有控制信息，所以分组型终端可以同时与多个用户终端进行通信，可把同一信息发送到不同用户。

广播

广播方式也是很重要一种数据交换方式。在广播通信中，多个结点共享一个通信信道，结点以广播的形式发布信息，该结点发出的信息会被其他所有结点接收到。

在广播式网络中，所有计算机共享一个公共通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算机发送信息时，发送的信息中包含目的地址和源地址，这一信息被广播到网络中的每一台计算机。网络中的每台计算机接收信息后将检查信息中包含的目的地址，若目的地址为本机地址则接收该信息，否则丢弃该信息。

路由器

路由器是计算机网络中重要的一个环节，分为模块化和非模块化两种类型。模块化结构的路由器的扩展性好，支持多种端口类型（如以太网接口、快速以太网接口、高速串行口等），并且各种端口的数量一般是可选的，但价格通常比较昂贵。固定配置的路由器扩展性差，只能用于固定类型和数量的端口，但价格低廉。

在选择路由器产品时，应多从技术角度来考虑，如可延展性、路由协议互操作性、广域数据服务支持、内部ATM支持、SAN集成能力等。另外，选择路由器还应遵循标准化原则、技术简单性原则、环境适应性原则、可管理性原则和容错冗余性原则等。特别是对于高端路由器，还应该更多地考虑是否和如何适应骨干网对网络高可靠性、接口高扩展性以及路由查找和数据转发的高性能要求。高可靠性、高扩展性和高性能的“三高”特性是高端路由器区别于中、低端路由器的关键所在。从技术性能上考察路由器产品，一般要考察路由器的容量、每秒钟能处理多少数据包、能否被集群等性能问题，还要注意路由器是否能够提供增值服务和其他各种服务。另外，在安装、调试、检修、维护或扩展网络的过程中，免不了要给网络中增减设备，也就是说可能会要插拔网络部件。那么路由器能否支持带电插拔，也是路由器产品应该考察的一个重要性能指标。

总的来说，路由器的主要性能指标有设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、虚拟专用网支持能力、内部时钟精度、队列管理机制、端口硬件队列数、分类业务带宽保证、资源预留、区分服务、CIR、冗余、热插拔组件、路由器冗余协议、基于Web的管理、网管类型、带外网管支持、网管粒度、计费能力、分组语音支持方式、协议支持、语音压缩能力、端口密度、信令支持等。

以太网

以太网是最早使用的局域网，也是目前使用最广泛的网络产品。以太网有10Mb/s、100Mb/s、1000Mb/s、10Gb/s等多种速率。

以太网传输介质

以太网比较常用的传输介质包括同轴电缆、双绞线和光纤三种，以IEEE 802.3委员会习惯用类似于10Base-T的方式进行命名。这种命名方式由三个部分组成：

（1）10：表示速率，单位是Mb/s。

（2）Base：表示传输机制，Base代表基带，Broad代表宽带。

（3）T：传输介质，T表示双绞线、F表示光纤、数字代表铜缆的最大段长。

传输介质的具体命名方案如下表所示，了解这些知识是十分必要的。

以太网传输介质表

以太网时隙

时间被分为离散的区间称为时隙（Slot Time）。帧总是在时隙开始的一瞬间开始发送。一个时隙内可能发送0，1或多个帧，分别对应空闲时隙、成功发送和发生冲突的情况。

设置时隙理由

在以太网规则中，若发生冲突，则必须让网上每个主机都检测到。信号传播整个介质需要一定的时间。考虑极限情况，主机发送的帧很小，两冲突主机相距很远。在A发送的帧传播到B的前一刻，B开始发送帧。这样，当A的帧到达B时，B检测到了冲突，于是发送阻塞信号。B的阻塞信号还没有传输到A，A的帧已发送完毕，那么A就检测不到冲突，而误认为已发送成功，不再发送。由于信号的传播时延，检测到冲突需要一定的时间，所以发送的帧必须有一定的长度。这就是时隙需要解决的问题。

在最坏情况下，检测到冲突所需的时间

若A和B是网上相距最远的两个主机，设信号在A和B之间传播时延为τ，假定A在t时刻开始发送一帧，则这个帧在t+τ时刻到达B，若B在t+τ-ε时刻开始发送一帧，则B在t+τ时就会检测到冲突，并发出阻塞信号。阻塞信号将在t+2τ时到达A。所以A必须在t+2τ时仍在发送才可以检测到冲突，所以一帧的发送时间必须大于2τ。

按照标准，10Mb/s以太网采用中继器时，连接最大长度为2500m，最多经过4个中继器，因此规定对于10Mb/s以太网规定一帧的最小发送时间必须为51.2μs。51.2μs也就是512位数据在10Mb/s以太网速率下的传播时间，常称为512位时。这个时间定义为以太网时隙。512位=64字节，因此以太网帧的最小长度为64字节。

冲突发生的时段

（1）冲突只能发生在主机发送帧的最初一段时间，即512位时的时段。

（2）当网上所有主机都检测到冲突后，就会停发帧。

（3）512位时是主机捕获信道的时间，如果某主机发送一个帧的512位时，而没有发生冲突，以后也就不会再发生冲突了。

提高传统以太网带宽的途径

以往被淘汰、传统的以太网是以10Mb/s速率半双工方式进行数据传输的。随着网络应用的迅速发展，网络的带宽限制已成为进一步提高网络性能的瓶颈。提高传统以太网带宽的方法主要有以下3种。

交换以太网

以太网使用的CSMA/CD是一种竞争式的介质访问控制协议，因此从本质上说它在网络负载较低时性能不错，但如果网络负载很大时，冲突会很常见，因此导致网络性能的大幅下降。为了解决这一瓶颈问题，“交换式以太网”应运而生，这种系统的核心是使用交换机代替集线器。交换机的特点是，其每个端口都分配到全部10Mb/s的以太网带宽。若交换机有8个端口或16个端口，那么它的带宽至少是共享型的8倍或16倍（这里不包括由于减少碰撞而获得的带宽）。

交换以太网能够大幅度的提高网络性能的主要原因是：

.减少了每个网段中的站点的数量；

.同时支持多个并发的通信连接。

网络交换机有三种交换机制：直通（Cut through）、存储转发（Store and forward）和碎片直通（Fragment free Cut through）。

交换式以太网具有几个优点：第一，它保留现有以太网的基础设施，保护了用户的投资；第二，提高了每个站点的平均拥有带宽和网络的整体带宽；第三，减少了冲突，提高了网络传输效率。

全双工以太网

全双工技术可以提供双倍于半双工操作的带宽，即每个方向都支持10Mb/s，这样就可以得到20Mb/s的以太网带宽。当然这还与网络流量的对称度有关。

全双工操作吸引人的另一个特点是它不需要改变原来10Base-T网络中的电缆布线，可以使用和10Base-T相同的双绞线布线系统，不同的是它使用一对双绞线进行发送，而使用另一对进行接收。这个方法是可行的，因为一般10Base-T布线是有冗余的（共4对双绞线）。

高速服务器连接

众多的工作站在访问服务器时可能会在服务器的连接处出现瓶颈，通过高速服务器连接可以解决这个问题。使用带有高速端口的交换机（如24个10Mb/s端口，1个100Mb/s或1000Mb/s高速端口），然后再把服务器接在高速端口上并使用全双工操作。这样服务器就可以实现与网络200Mb/s或2000Mb/s的连接。

以太网的帧格式

以太网帧的格式如下图所示，包含的字段有前导码、目的地址、源地址、数据类型、发送的数据，以及帧校验序列等。这些字段中除了数据字段是变长以外，其余字段的长度都是固定的。

以太网的帧结构

注：字段的长度以字节为单位

前导码（P）字段占用8字节。

目的地址（DA）字段和源地址（SA）字段都是占用6字节的长度。目的地址用于标识接收站点的地址，它可以是单个的地址，也可以是组地址或广播地址，当地址中最高字节的最低位设置为1时表示该地址是一个多播地址，用十六进制数可表示为01：00：00：00：00：00，假如全部48位（每字节8位，6字节即48位）都是1时，该地址表示是一个广播地址。源地址用于标识发送站点的地址。

类型（Type）字段占用两字节，表示数据的类型，如0x0800表示其后的数据字段中的数据包是一个IP包，而0x0806表示ARP数据包，0x8035表示RARP数据包。

数据（Data）字段占用46～1500个不等长的字节数。以太网要求最少要有46字节的数据，如果数据不够长度，必须在不足的空间插入填充字节来补充。

帧校验序列（FCS）字段是32位（即4字节）的循环冗余码。

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