计算机网络维护技术.ppt
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1、2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第1页,第1章 网络维护基础,1.1 计算机网络概述 1.2 网络技术基础 1.3 网络体系结构1.4 网络管理技术概述1.5 网络维护概述1.6 网络故障维护技术概述,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第2页,1.1 计算机网络概述,1.1.1 计算机网络发展历史 1.1.2 网络分类,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第3页,1.1.1 计算机网络发展历史,网络的定义利用通信设备和线路连接设备将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统(或其他的电子办公设备)互联起来,用一功能完善的网络软件实现网络中的资源共享和信息传
2、递的系统。网络的核心资源共享和信息传递,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第4页,1.1.1 计算机网络发展历史,计算机网络的展史第一代:面向终端的网络,属连机系统,采用前置处理机(FEP),分工处理完成全部的通信任务,以减轻主机负荷。主机负责数据的成批处理。第二代:资源共享的分组交换网。主要标志:ARPANET(组成:IMP(Interface Message Processor)、主机(Host)和分组(Packet);按照功能划分:通信子网和资源子网;传送方式:存储转发)。特点:资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的控制处理机、分层的网络协议、层次分明、传输质量高(分散控
3、制、高速)。缺点:有延迟,开销大。第三代:OSI/RM模式网络(开放系统互连参考模型)。特点:网络分层体系结构。第四代:Internet的出现。特点:INTERNET的广泛应用和ATM技术的迅速发展,综合化、高速化,向宽带综合业务发展,多媒体的应用。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第5页,1.1.2 网络分类,数据交换方式:电路交换、报文交换、报文分组交换网、混合交换网通信媒体:有线、无线网通信传播方式:点对点、广播传播方式网通信速率:低速、中速、高速网网络系统的拓扑结构:星型、总线型、环型、树型、网状型网络服务性质:专用计算机网络、公用计算机网络,2023/5/25,电子与
4、信息工程学院 景朋森,第6页,1.1.2 网络分类,覆盖范围:局域网(LAN):将小区内和各种数据通信设备互联在一起的网络。主要特征:范围:小,20KM传输技术:基带,10-1000Mbps,延迟低,出错率低(10-11)拓扑结构:总线,环城域网(MAN):覆盖范围在一个城市大小的网络。主要特征:范围:中等,100KM传输技术:宽带/基带拓扑结构:总线广域网(WAN):跨越城市和国家的地域而组成的网络。主要特征:范围:大,100KM传输技术:宽带,延迟大,出错率高拓扑结构:不规则,点到点互联网(Internet):全球最大的一个网,如右图所示。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,
5、第7页,1.2 网络技术基础,1.2.1 网络拓扑1.2.2 局域网1.2.3 通信方式 网络传输媒体,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第8页,1.2.1 网络拓扑,总线型:优点:所需线缆少,成本低;易于扩充;结构简单;可靠性较高。缺点:采用竞争总线方式传输,易产生争用总线冲突,在结点多重负荷下,传输效率低;不是集中控制,故障诊断和隔离困难。星型:优点:结构和控制简单,便于管理;故障诊断和隔离容易,单个结点不影响全网;中央结点对各个结点的服务方便,对全网重新配置也方便。缺点:所需线缆长,成本高;可靠性依赖于中央结点,中央结点一坏,全网瘫痪。环型:优点:结构简单,所需线缆短,成本
6、低;扩充方便,增减结点容易;可使用光纤,传输率高;缺点:可靠性差、一个结点坏可导致全网瘫痪;检测故障困难;采用令牌传递方式,在负载很轻的情况下,其等待时间相对较长。树型:总线型的变型,易于扩展,故障隔离容易,但对根结点的依赖大,根结点坏,则全网坏。网状型:连通性好,组网复杂。可靠性高、通信效率高、流量大。但成本最大、协议复杂。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第9页,1.2.2 局域网,局域网的特点:覆盖距离有限;传输率高、低延时、低误码率;易于安装、维护;一般采用总线型、星型、环型;在对等型局网中,各结点为平等关系;可广播和组播。以太网:分为:标准以太网、快速以太网、千兆以太
7、网和万兆以太网;需要说明的是,以太网的逻辑拓扑是总线型结构,而物理拓扑则是星型结构。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第10页,1.2.3 通信方式,有三种通信方式:单工:数据只沿一个方向传输,固定一方发送,一方接收,不能改变。如广播、电视。半双工:可交替改变传输的方向,但在某一时刻,只能一个方向传送。双方都有发送和接收装置,但不能同时进行发送和接收,改变方向时通过开关切换。如对讲机。全双工:任意时刻都可进行双向传输的通信方式,都具独立的发送和接收能力。如电话、网络。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第11页,1.2.4 网络传输媒体,常见的传输媒体:双绞线、同
8、轴电缆、光纤为常见的有线媒体。卫星、微波、激光、红外通信、无线通信等属于无线传输媒体。双绞线:分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种。有8根芯,分为4对,其两头使用的接头为:RJ45。非屏蔽双绞线在以太网中传输的最远距离是100m。根据EIA/TIA568A标准制作的线序:橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕。根据EIA/TIA568B标准制作的线序:绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕。跳线:一段两头做好接头的网络线缆。直通线:两头按照相同线续做成的跳线。交叉线:一根跳线,一头按照568A类标准做接头,另一端按照568B类标准做接头。光纤:是一种由石英玻璃纤维制成的非常细的媒体,能传导光线。在
9、传输计算机网络的电信号时,在发送端将电信号转换为光信号,在接收端再由光检波器将光信号转换成电信号。特点:低损耗、宽频带、高数据传输率、低误码率、安全保密性好。(传输率高、距离长、连通性好、抗干扰性强(不受电磁干扰和噪声影响)、价格高)按照材质可分为:多模光纤、单模光纤。多模光纤:定向性差,距离短,为几百米至几公里。单模光纤:定向性强、折射损耗小,效率高、传输距离长,可达几十公里。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第12页,1.3 网络体系结构,1.3.1 网络协议1.3.2 网络模型1.3.3 TCP/IP协议,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第13页,1.3.
10、1 网络协议,协议:通信双方关于通信如何进行而达成的一致说明或约定。网络协议:网络设备互相通讯的公共标准。通信协议主要内容有:语法:(怎么表示)包括协议元素的格式、编码及信号电平,规定数据与控制信息的结构和格式;语义:(表示的内容)确定协议元素的类型,规定通信双方要发出何种控制信息、完成何种动作及作出何种应答);交换规则:(具体怎么作)规定事件实现顺序的详细说明,确定通信过程中通信状态的变化,如通信双方的应答关系,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第14页,1.3.2 网络模型,分层模型的目的和优点:(1)化解复杂性;(2)标准化接口;(3)模块化,易于工程;(4)确保技术的通用
11、;(5)加速发展。ISO/OSI参考模型:(七层,从低到高)物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。物理层、数据链路层、网络层低三层为通信子网,完成有关通信处理问题,传输层、会话层、表示层、应用层属于资源子网,完成面向数据处理的功能,为用户提供与网络之间的接口。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第15页,1.3.2 网络模型,ISO/OSI参考模型各层功能:物理层的主要功能:利用传输介质为通信的网络结点之间建立、管理和释放物理连接;实现比特流的透明传输,为数据链路层提供数据传输服务;物理层的数据传输单元是比特。数据链路层的主要功能:在物理层提供的服务基础上,
12、数据链路层在通信的实体间建立数据链路连接;传输以“帧”为单位的数据包;采用差错控制与流量控制方法,使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层的主要功能:通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径;为数据在结点之间传输创建逻辑链路;实现拥塞控制、网络互连等功能。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第16页,1.3.2 网络模型,ISO/OSI参考模型各层功能(续):传输层的主要功能:向用户提供可靠端到端(end-to-end)服务;处理数据包错误、数据包次序,以及其他一些关键传输问题;传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,是计算机通信体系结构中关键的一层。会话层的主要功
13、能:负责维护两个结点之间的传输链接,以便确保点-点传输不中断;管理数据交换。表示层的主要功能:用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式;数据格式变换;数据加密与解密;数据压缩与恢复。应用层的主要功能:为应用程序提供了网络服务;应用层需要识别并保证通信对方的可用性,使得协同工作的应用程序之间的同步;建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第17页,1.3.2 网络模型,ISO/OSI参考模型中的数据传输过程:,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第18页,1.3.2 网络模型,TCP/IP模型:(四层,从低到高)主机-网络层(网
14、络接口层)TCP/IP参考模型的最低层,负责通过网络发送和接收IP数据报;允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议,例如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时,就可以认为是这一层的内容;充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性,它也为TCP/IP的成功奠定了基础。互联网络层相当OSI参考模型网络层无连接网络服务;处理互连的路由选择、流控与拥塞问题;IP协议是一种无连接的、提供“尽力而为”服务的网络层协议。传输层主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接;传输控制协议TCP是一种可
15、靠的面向连接协议;用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议。应用层网络终端协议Telnet 文件传输协议FTP简单邮件传输协议SMTP 域名系统DNS简单网络管理协议SNMP 超文本传输协议HTTP,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第19页,1.3.2 网络模型,TCP/IP协议:(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)传输控制协议/互联网协议。TCP/IP在传输层的协议有:TCP和UDP。基于TCP的上层协议有:WWW、FTP、TELNET,基于UDP的上层协议有:DNS、TFTP。TCP/IP协议栈:,2023/
16、5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第20页,1.3.2 网络模型,OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较:对OSI参考模型的评价层次数量与内容选择不是很好,会话层很少用到,表示层几乎是空的,数据链路层与网络层有很多的子层插入;OSI 参考模型将“服务”与“协议”的定义结合起来,使得参考模型变得格外复杂,实现困难;寻址、流控与差错控制在每一层里都重复出现,降低系统效率;数据安全性、加密与网络管理在参考模型的设计初期被忽略了;参考模型的设计更多是被通信的思想所支配,不适合于计算机与软件的工作方式;严格按照层次模型编程的软件效率很低。对TCP/IP参考模型评价在服务、接口与协议的区别上不很清
17、楚,一个好的软件工程应该将功能与实现方法区分开,参考模型不适合于其它非TCP/IP协议族;TCP/IP参考模型的主机-网络层本身并不是实际的一层;物理层与数据链路层的划分是必要和合理的,但是TCP/IP参考模型却没有做到这点。,这是一种建议的模型,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第21页,1.3.2 网络模型,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第22页,1.4 网络管理技术概述,当前计算机网络的发展特点是规模不断扩大,复杂性不断增加,异构性越来越高。一般情况下,一个网络往往由多个规模不同的子网组成,且集成了多种网络操作系统(NOS)和不同制造商生成的网络设备。随着
18、用户对网络性能要求的提高,如果没有一个高效的管理系统和方法对网络进行管理,那么就很难保证令人满意的网络服务。网络管理是网络技术发展中一个很重要的技术,已成为现代信息网络中最重要的环节之一。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第23页,1.4 网络管理技术概述,1.4.1 网络管理概念和类型1.4.2 网络管理模式1.4.3 网络管理功能1.4.4 网络管理协议和技术1.4.5 网络管理软件,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第24页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理的概念按照国际标准化组织的定义,网络管理是指规划、监督、设计和控制网络资源的使用和网络的各种活
19、动,以使网络的性能达到最优。通俗地讲,网络管理就是通过某种方式对网络状态进行调整,使网络能正常、高效地运行,使网络中的各种资源得到更加高效的利用,当网络出现故障时能及时做出报告和处理,并协调、保持网络的高效运行等。通常,对一个网络管理系统还需要定义以下内容:系统的功能:即一个网络管理系统应具有哪些功能。网络资源的表示:网络管理中有很大一部分是对网络中资源的管理,网络中的资源是指网络中的硬件、软件及所提供的服务等。而一个网络管理系统必须在系统中将网络资源表示出来才能对其进行管理。网络管理信息的表示:网络管理系统对网络的管理主要依靠系统中网络管理信息的传递来实现。网络管理信息应如何表示、怎样传递、
20、传送所采用的协议是什么?这都是一个网络管理系统必须考虑的问题。系统的结构:即网络管理系统的结构是怎样构建的。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第25页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理的类型根据管理对象不同,分为:电信网的管理和计算机网络的管理。电信网的管理电信网(telecommunication network):电信网是构成多个用户相互通信的多个电信系统互连的通信体系,是人们实现远距离通信的重要基础设施,利用电缆、无线、光纤或者其它电磁系统,传送、发射和接收标识、文字、图像、声音或者其它信号。电信网由终端设备、传输链路和交换设备三部分组成,运行时还应辅之以信令系统
21、、通信协议以及相应的运行支撑系统。现在世界各国的通信系统正向数字化的电信网发展,将逐渐代替模拟通信的传输和交换,并且向智能化、综合化的方向发展。电信管理网(Telecommunication Management Network,TMN):电信管理网是为保持电信网正常运行和服务,对它进行有效的管理所建立的软、硬件系统和组织体系的总称,是现代电信网运行的支撑系统之一。其功能如下:根据各局间的业务流向、流量统计数据,有效地组织各链路上的流量分配;根据网路状态,经过分析判断进行调度电路、组织迂回和流量控制等,以避免某一条网络链路过负荷和阻塞扩散;在出现故障时根据报警信号和异常数据采取封闭、启动、倒换
22、和更换故障部件等,尽可能使通信及相关设备恢复和保持良好运行状态。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第26页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理的类型计算机网络的管理现代计算机网络是基于分组交换机的数据通信网,它主要解决的是计算机之间的通信问题。由于计算机网络中的设备类型和应用较为单一,所以对计算机网络的管理难度和要求要比电信网低。计算机网络管理可以理解为通过合适的软件支持或人为的参与,保证网络能够持续、稳定、安全、可靠、高效地运行,为用户提供良好的网络基础服务。一般情况下,计算机网络的管理需要技术和制度两方面的有效保障。技术保障:包括网络流量的防阻塞控制、自动适应网络状态
23、变化的路由选择策略、提供安全保护的措施等;制度:包括合理使用网络设备、充分利用网络提供的管理功能、保护网络设备不受损害等。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第27页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理的基本内容最基本的网络管理方法是指实时网络监控。网络监控是指从网络中获取相关信息,并从这些信息中分析网络的运行现状(如是否过载,是否发现故障等),以决定是否需要采取相应的措施来改变网络的运行状况,保证网络运行在最佳的状态下。随着网络技术的发展和应用范围的不断拓宽,如今的网络管理已经涉及到网络的规划、组织、实现、运营和维护等方面,几乎包括了与网络相关的每一项技术和应用。概括地讲
24、,网络管理的目的就是提高通信网络的运行效率和可靠性。从过程来看,网络管理就是对网络资源进行合理分配和控制,尽可能地满足网络运营者和网络用户的需要,使网络资源最大范围地得到使用,并保证整个网络经济、可靠、稳定地运行。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第28页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理的基本内容现代网络管理的内容通常有以下4个方面:(OAM&P)运行(Operation):是指针对用户的需要而提供的服务,其目标是对网络的整体运行状态进行管理,包括对用户的流量和计费进行管理等;控制(Administrator):是针对向用户提供的有效服务,为满足服务质量要求而进行的管
25、理活动,如针对整个网络的管理和网络流量的管理等;维护(Maintance):是指为保障网络及其设备的正常、可靠、连续、稳定地运行而进行的管理活动,如故障的检测、定位和恢复,对网络的测试等。维护又分为预防性维护和修正性维护两类;提供(Provision):是指网络资源的提供者(如电信运营商)所进行的管理活动,如管理相应的服务软件、配置参数等。,2023/5/25,电子与信息工程学院 景朋森,第29页,1.4.1 网络管理概念和类型,网络管理服务的层次划分网络管理既是一项技术工作,也是一项服务业务。根据网络管理功能不同,可将网络管理服务分为4个层次:网元管理层(Network Element Ma
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