路由器在网络地址转换中的应用网络知识

时间：2024年06月02日

来源：够了吧你

编辑：本站小编

下面就是小编整理的路由器在网络地址转换中的应用网络知识，本文共7篇，希望大家喜欢。本文原稿由网友“够了吧你”提供。

篇1：路由器在网络地址转换中的应用网络知识

随着互联网以爆炸性的速度迅速膨胀，IP地址短缺及路由规模越来越大的问题日益凸显出来，为了解决这些问题，人们想出了多种解决方案。其中网络地址转换(Network Address Translation，NAT)就是一种在当前网络环境下比较有效的解决方法之一。 NAT的三种应

随着互联网以爆炸性的速度迅速膨胀，IP地址短缺及路由规模越来越大的问题日益凸显出来。为了解决这些问题，人们想出了多种解决方案。其中网络地址转换(Network Address Translation，NAT)就是一种在当前网络环境下比较有效的解决方法之一。

NAT的三种应用

所谓网络地址转换是指在一个企业网络内部，根据需要随意自定义IP地址（不需要经过申请），即内部IP地址。在本组织内部，各计算机间通过内部IP地址进行通信。当组织内部的计算机要与外部网络进行通信时，具有NAT功能的设备（如路由器）负责将其内部IP地址转换为外部IP地址，即以该组织申请的合法IP地址进行通信。简而言之，NAT就是通过某种方式将IP地址进行转换。在网络中NAT有以下几种应用：

1. 连接Internet，但不想让网络内的所有计算机都拥有一个真正的Internet IP地址。这时借助NAT可以将申请的合法IP地址统一管理，当内部的计算机需要和互联网通信时，动态或静态地将内部IP地址转换为合法的IP地址。

2. 如果不想让外部网络了解内部的网络结构，可以通过NAT将内部网络与外部隔离开，外部用户根本不知道内部IP地址。

3. 申请的合法IP地址很少，而内部网络用户很多。此时，可以通过NAT实现多个用户同时共用一个合法IP地址与外部网络进行通信。

通过路由器实现NAT，要求路由器至少要有一个Inside(内部)端口和一个Outside(外部)端口。内部端口连接的网络内用户使用私有IP地址，即内部端口连接内部网络，且内部端口可以与任意一个中心交换机交换端口相联(一般为RJ45口)。外部端口连接的是外部网络，如Internet。外部端口也可以与电信提供的光纤(需转换到RJ45接口)线路相联。

一般来讲，NAT设置在内部网与外部公用网连接处的路由器上。当IP数据包离开内部网时，NAT负责将内部IP地址转换成合法IP地址。当IP数据包进入内部网时，NAT将合法IP目的地址转换成内部IP地址。

这里要特别注意，启用NAT功能的路由器，一定不能将内部网络路由信息广播到外部。

NAT转换配置实例

NAT设置分为静态地址转换（Static NAT）、动态地址转换（Dynamic NAT）、复用（overloading）动态地址转换。下面分别讲述这几种方式的配置方法:

1．静态地址转换配置这里将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail或FTP等可以为外部用户提供服务的服务器，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。

实例中主机（10.1.1.2）连接到路由器以太网口（网关：10.1.1.1/24）上，路由器配置NAT，并将源IP地址10.1.1.2转换为195.1.1.100。如图1所示:

以下是通过路由器的“Show Running”命令显示的正在运行的实时配置信息：

BITWAY：

hostname Router

interface FastEthernet0/0

ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside //配置NAT内部接口

interface Serial1/0

ip address 195.1.1.1 255.255.255.0

clock rate 64000

ip nat outside //配置NAT外部接口

ip nat enable

ip nat inside source static 10.1.1.2 195.1.1.100 //建立静态地址转换

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial 1/0

end

2．动态地址转换配置将本地地址与内部合法地址进行一对一转换，但是是从内部合法地址池中动态地选择一个未使用的地址对内部本地地址进行转换，

实例中多台主机（10.1.1.x）通过交换设备连接到路由器以太网口（网关：10.1.1.1/24）上，路由器配置动态NAT，指定转换地址池Test范围：195.1.1.3～195.1.1.10，并将源IP地址10.1.1.x转换为地址池规定的地址。如图2所示：

具体配置：

BITWAY：

hostname BITWAY

interface FastEthernet0/0

ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside //配置NAT内部接口

interface Serial1/0

ip address 195.1.1.1 255.255.255.0

ip nat outside //配置NAT外部接口

aclearcase/“ target=”_blank\" >ccess-list 1 permit 10.1.1.0 0.0.0.255

//定义访问控制列表

ip nat enable //启用NAT转换

ip nat pool test 195.1.1.3 195.1.1.10 netmask 255.255.255.0 //建立地址池

ip nat inside source list 1 pool test

//建立动态地址转换

end

3．NAT转换接口复用配置该配置步骤同动态地址转换配置。只是在“ip nat inside source list” 命令中使用“interface”参数，这将允许多个内部地址使用相同的全局地址即指定接口地址。如图3所示:

具体配置：

BITWAY

hostname BITWAY

interface FastEthernet0/0

ip address 10.1.1.1 255.255.255.0

ip nat inside //配置NAT内部接口

interface Serial1/0

ip address 195.1.1.1 255.255.255.0

ip nat outside //配置NAT外部接口

access-list 1 permit any //配置访问列表

ip nat enable //启用NAT转换

ip nat inside source list 1 interface s 1/0

overload //建立NAT接口复用转换

ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 Serial 1/0

end

上述配置步骤中，访问列表定义使用的是标准Access-List规则，在实际应用中也可以使用扩展访问列表。（本文作者系宿州师范专科学校教师）

原文转自：www.ltesting.net

篇2：网络案例：模块化路由器在企业中应用

Cisco 系统公司成功地完成了深圳 Walmart 公司的网络建设，该网络建成后为Walmart 公司对其所属超级商场及配送中心的物流、资金流进行宏观管理、监控调控提供了强有力的高科技手段，为深圳市民的购物提供更多便利，同时充分展示了 Cisco 公司在网络建设方面的实力。

Walmart 公司是一家零售业为主的公司，总部设在美国。在深圳共设有五家超市连锁店、一个总部办公室和一个配送中心，营业额为八千七百万美元，服务对象为深圳市广大市民。Walmart 的网络系统连接了深圳的七个部分并提供与美国总部联系、汇报工作的途径。其网络数据流既有办公室内部的局域网数据交换、同城市间的数据交换，又有跨国的数据传递;网络设施既包括低端设备又包含高端设备。需要在网上进行传递的数据包括资金流通状况、商品库存情况、销售量日、月、年分类统计等。为加强深圳总部与各零售商场之间的联系，使各部分之间良好沟通并及时与美国总部汇报工作，深圳 Walmart 公司于底提出将其所有七个部分通过网络虚拟实现信息沟通的网络建设项目，并且要求网络要安全、灵活、可靠并有完善的技术支持。

在此项目的竞标过程中，由于 CISCO 系统公司是世界著名的网络厂商，在网络设计、建设和互联方面拥有先进的技术和丰富的经验，经过与3COM，BAY等公司的激烈角逐，Cisco 一举中标，承担此项目的设计、设备采购和现场安装及使用培训。在此项目选用的硬件设备上，用户选用了 CISCO 的路由器。此套广域网系统在主干部分使用了 Cisco 7206高档多协议路由器，可以在主干网络中提供高达250～500K数据包/秒的处理能力;在各个分关则使用了 Cisco 3640及 Cisco 3620中型模块化路由器。据统计，项目中共使用了 Cisco 7206 2台，Cisco 3620 8台，Cisco 3640 5台，整个项目采购资金为107万元。

由于深圳 Walmart 公司经营着五家大规模的超市，网络的建设不可避免地要考虑到商场与总部的信息交换问题，

为此，Cisco 公司设计了如下的网络方案，在各商场与深圳总部的网络连接中，打印机、终端、服务器、PC机等设备先通过以太网集线器及令牌环网集线器组成局域网，再经过 Cisco 3640高速路由器与深圳总部相连。另外，深圳总部新办公室规模宏大，网络结构较为复杂，涉及到500台 PC 的五种不同连接方式。在为深圳总部办公室设计的局域网中，Cisco设计的方案是采用10BASE-T(以太网)和100BASE-TX(快速以太网)相结合的连接方式，组成令牌环网。网络首先连接了办公室200台 pc 机，传输速率为10Mbps。接着将3个NT服务器，一个 NETWARE 服务器，一台网络管理工作站及另外80台个人电脑以100Mbps的速度连接，另有20台基于100BASE-TX(快速以太网)的PC机和200台基于10BASE-T(以太网)的 PC 机相连，提供报表处理、分析和传送功能。深圳总部网络与各零售商场、仓库之间使用 FR/DDN 联网，并用 ISDN/PATN 备份;深圳总部办公室与美国总部的通信联系中使用的是2台 Cisco 7206路由器以10BASE-T(以太网)远程登录方式连接。四台 Cisco 3640将办公室网络与广域网相连。总的说来深圳 Walmart 公司网络系统可以看作是由独立的局域网连接组成的广域网。

深圳 Walmart 公司的网络从设计到完成施工仅用了不到六个月的时间。建成之后，深圳总部即可以通过网络进行对日常商业活动的控制，并与美国总部进行信息传递。网络不仅在深圳市内分散在不同区域的 Walmart 连锁店联系在一起，还将跨国经营的公司分散在各个国家的分支机构连接在一起。

Walmart 公司网络的建设，是 Cisco 公司联网方面的又一成功范例。Cisco 中国区总裁杜家滨说，“Cisco 公司的目标是希望能借用我们先进的网络技术，为所有的员工、客户及投资者创造更有价值的机会。”目前，Cisco 系统公司已在中国完成了多个大中型企业的网络建设工作，为推进信息化的进程做出重大贡献，并在网络建设和设计方面积累了极为宝贵的经验。深圳 Walmart 的网络建设案例为全国所有商业零售企业提供了可靠的模板，具有广泛深远的参考意义。

篇3：光网络技术在城域承载网中的应用网络知识

文/董其炳传送承载网面临的机遇和挑战随着通信技术的进步和信息需求的提高，人们越来越不仅仅满足于话音业务，移动、视频、游戏、娱乐等业务已经成为发展趋势，这些就是我们所熟悉的NGN、3G业务，广义NGN网络架构与传统的电信网络在本质上的差别，

文/董其炳

传送承载网面临的机遇和挑战

随着通信技术的进步和信息需求的提高，人们越来越不仅仅满足于话音业务，移动、视频、游戏、娱乐等业务已经成为发展趋势，这些就是我们所熟悉的NGN、3G业务。

广义NGN网络架构与传统的电信网络在本质上的差别，就是承载与控制分离，无论什么业务，都通过IP统一承载传送，新业务开发和宣传等等可以由第三方完成，业务的种类极大丰富，网络流量也随之大增。因此，对运营商来说，业务管理和网络建设成为其面临的两个最主要的挑战。其中网络管理面临的挑战，就是要建立一个完善的承载网，以实现在综合业务承载、扩容、QoS、安全、技术选择等方面均能很好地满足长远发展的需要。

目前，如何确保IP承载网的安全和传送业务的高QoS，是IP承载网面临的最大问题。在IP城域核心网，依靠强大的芯片设计能力，可以制造出超能力的大型路由器，因此普遍采用这种超能力设备实现轻载传送，配合DiffServer调度机制以及MPLS端到端面向连接的处理机制，可以很好地确保核心网路由转发的性能。

在网络安全方面，随着IP技术的不断进步，基于三层的FRR快速重路由保护机制可以提供快速的网络保护，但目前尚缺乏大规模商用验证。正是基于此，大部分运营商的IP承载网都是先做干线，以典型的Router＋WDM方式来构建，或者是优先实现城域IP核心承载网，也是典型的Router＋光纤直驱/WDM方式，例如中国电信的CN2、中国移动的17951长途话音交换以及电信网通的PSTN智能化改造等等。

在接入层目前面临的问题就相对较多。接入层可以选用的技术很多，但是缺乏最佳的技术，只有选择相对较合适的技术。传统的L2对于QoS和安全性问题无能为力，光纤直连在网络安全性方面也不适合长远发展，而MSTP技术因为可以解决接入网的QoS、安全等问题，是当前比较好的选择。此外，电信级以太（CE）概念的提出，也正是为了解决传统以太传送设备的安全性、QoS和可靠性问题，使以太技术能适应城域电信业务传送的需求。

城域波分综合承载迎来新高潮

随着EOS（Ethe.netOverSDH）和EOW（EthernetOver WDM）技术的发展，在MSTP和城域波分中也逐步融入内嵌RPR和二层交换等功能，以便在实现透明传送的同时，也实现功能完善的二层交换功能，供不同场合灵活使用。

光网络中对业务的转发是透明的，无论什么样的业务都可按配置好的电路端到端透明直达，中间无需逐包处理，就能达到时延最短和QoS最高保障的效果。因此在干线上，最佳的选择是Router＋DWDM，以使不同地点之间的业务经过波分承载直达。由于DWDM能提供丰富的物理层保护方式，可减少中间Router层层转发，因此能很好地解决网络QoS和安全性问题，

目前，在国内，由于城域内光纤管道比较丰富，因此城域核心网用Router光纤直驱的方式比较普遍。这种应用模式带来的问题是光纤和管道消耗较快，光纤管理难度大，光纤直驱将会逐步减少。部分运营商由于光纤资源不够丰富，Router互连常常选择采用城域波分（M-WDM）。当前主流的城域波分为40波容量系统，最高带宽可达40×10G，网络建设具有一定的前瞻性。

另一方面，在本地网应用中，由于县到市距离远，光纤直驱无法满足跨距需求，且长途光纤资源紧张，城域波分综合承载无疑是最佳选择，因此在当前本地网建设中，40波的城域波分成为建设主流，它充分满足了IP、传统窄带、大客户以及未来3G业务的带宽需求。

随着光器件不断成熟，纯光交换机制在波分系统中逐步商用化，配合ASON功能，基于ASON的下一代城域波分系统调度和管理将越来越方便，波分设备的组网也将彻底摆脱环形结构，具备构建网状网（MESH）的能力，更适合业务承载。“Router＋光纤直驱”的组网方式必将逐步被“Router＋ASONWDM”取代，具备ASON功能的下一代智能城域波分系统也将迎来一个新的建设高峰。

MSTP在城域接入网中应用越来越多

由于传统互联网业务粗放式经营，带宽需求不仅盈利能力差，缺乏增值业务，而且对QoS和安全性要求低，因此MSTP在互联网建设中应用不多，主要是解决部分地区拉远问题。

NGN业务与互联网业务完全不同，高附加值业务对网络时延、抖动等各种QoS要求极高，采用传统的建网模式不能满足新业务需求。而MSTP承载IP业务对其时延、抖动和高QoS等需求能很好满足，且MSTP支持丰富的以太业务传送功能：透传、MAC二层交换、VLAN、QinQ、MPLS、内嵌RPR等等，满足各种场合下IP业务的传送需求。

对于局部带宽需求高的密集城区，MSTP可能承载能力不够，可以考虑采用小容量城域密集波分或者粗波分承载业务，满足大容量业务QoS和高安全性传送需求。

作为构建城域接入网的优选方案之一，MSTP在实现IP业务接入的同时，还可以同时承载3G和大客户等多种业务接入，实现多业务综合承载，避免建设多张承载网造成的重复投资。

尤其值得一提的是即将来临的3G建设。3G网络的承载网也是广义城域网的一部分，因此在建设新一代城域网的时候要综合考虑进去。无论是WCDMA还是TD-SCDMA，都要求传送设备提供高精度时钟。从这方面来看唯有MSTP/SDH能够满足这一条件。当前3G可商用版本的基站传输都是基于E1的ATM传送，MSTP继承了SDH的所有优势，能够有效解决3G基站的时钟和E1业务传送问题。MSTP通过板间扩容平滑升级支持以太业务处理，通过简单的网络改造即可实现未来NodeBIP化传送传输需求，保证运营商的前期网络投资。

另外，据统计，全国企业注册数量达到1500万家，但其中有专线网络的仅有10％，即使是拥有专线的企业，还面临专线网络升级、改造和补点等建设需求。通过建设专线网、提升带宽、完善专线覆盖来提升企业的信息敏感度和企业竞争力，是现代企业的发展战略。因此，面对企业信息化建设的浪潮，大客户专线建设无疑是运营商目前和未来的战略型业务之一。大客户业务类型繁多，常见的有FR、DDN、ATM、SDH和IP等类型专线，为避免建设多张网络，主流建设思路可以优先考虑MSTP网络承载所有专线，提升专线提供能力。

综前所述，“城域波分＋路由器”将是未来城域核心网的主流建网模式，随着ASON城域波分的不断成熟商用，路由器光纤直驱的应用模式将逐步淡出。而在城域接入网，为了降低建网成本和维护成本，建设综合承载接入网是有效措施，当前MSTP更是承载多业务、确保接入网安全和可靠性的优选方案。（董玉楠编辑）

原文转自：www.ltesting.net

篇4：知识管理在网络教育资源建设和管理中的应用论文

论文摘要：网络教育资源建设已经成为现代远程教育的主要内容,如何使网络教育资源适应知识经济时代,更好地促进知识共享和知识创新尤为重要。从知识管理的角度出发,在分析目前网络教育资源现状的基础上,探讨如何在教育资源的建设和管理中引入知识管理的思想。

论文关键词：知识管理;网络教育;信息化教育;教育资源

网络教育资源是网络时代信息化教育的关键和教育资源的重要来源,是教育领域一个全新的增长点,随着网上教育资源的不断丰富与发展,知识管理在网络教育资源建设和管理中得到广泛的应用,如何更好地对网络教育资源进行组织和管理,以及如何更好地开发新的网络教育资源,已经成为当前研究的重要课题。

1关于知识和知识管理

1.1知识的涵义

知识(Knowledge)是一种能够改变某些人或某些事物的信息,具有可共享性、非磨损性、无限增值性、主观性等一系列不同于普通物质的特殊性质。知识可分为显性知识和隐性知识两大类。所谓显性知识,是指可以通过常规的传播方式进行传递,能够固化于书本、磁带、光盘等媒体介质中的知识;而所谓隐性知识,是个人或组织经过长期积累而获得的知识,这些知识不易用言语表达,缺少外化的物质载体,传播给别人也很困难。

1.2知识管理的涵义

知识管理(KnowledgeManagement)理论与实践源于20世纪80年代,并于近年迅速发展起来。知识管理是指以系统的方法发现、选择、组织、摘取信息,并向需要知识的人传递有用的信息。知识管理的基本活动包括对知识的识别、获取、开发、分解、使用和存储。在教育领域,知识管理就是将各种教学资源转化为具有网状联系的规范知识集合,并对这些知识提供开放式管理,以实现知识的生产、利用和共享。

2当前网络教育资源的现状

目前网络教育资源越来越丰富,已经成为现代远程教学的重要工具。然而,从知识管理的角度看,还存在一些不足之处。

2.1网络资源泛滥,良莠不齐

各种所谓的资源不管是否有教育价值都添加到资源库中来,使资源库容量暴增;教师和学生真正在查阅所需资料时,往往搜索出大量的无关信息、劣质资源,找不到适合自己的资源,很多人在网上浏览网页资源时容易出现“信息超载”和“迷航”的现象。

2.2资源重复率高,资源陈旧,冗余多

资源管理员没有经常性地对资源做重复性检查,导致教学资源陈旧,缺少创新,不能满足教师和学生的实际需要。没有重视学生学习的主体地位和能动作用,忽视学生资源使用者的身份,致使资源的利用率不高、资源浪费等现象发生。

2.3资源库建设没有一个统一的'标准

由于教育软件企业相互之间底层技术不统一、兼容性差,资源分类不规范,造成资源没有充分有效的元数据信息,无法科学合理地描绘资源,导致资源检索困难和呈现简单,不仅不适应教育教学的实际需要,还造成资源建设的重复与浪费;同时导致资源库之间无法做到系统级的资源共享和互操作。

2.4教育资源库中的内容大多是显性知识的呈现,而对隐性知识和人力资源缺少开发

隐性知识是教育资源中的重要部分,现存的教学资源库对隐性知识及其载体——人力资源的获取及开发很少涉及,这对教育是一种很大的损失。

从以上可以看出,当前网络教育资源过于关注资源的数量,忽略资源的内容和质量,片面重视教育信息化建设中的显性知识管理,忽略资源建设中最重要的因素——人力资源和隐性知识的开发和管理。这就迫切需要在网络教育资源的建设和管理中引入知识管理,对信息内容进行深层次的挖掘、重组和提升,从而实现从信息管理到知识管理的飞跃。

篇5：知识管理在网络教育资源建设和管理中的应用论文

3.1利用知识管理的编码技术更好地组织和管理资源,方便资源的查找和利用

教育信息化过程中出现了“信息超载”和“资源迷航”等现象,由于缺乏科学的管理思想的指导,教育信息化资源被简单地看作资源库中的静态数据或信息的罗列与堆积,教育信息化资源的价值没有得到正确的认识和最大限度的应用。知识编码工具和知识关联工具在资源的组合和利用,不仅有效而简明地把知识资源表示出来,告诉人们知识所在的地方,同时能够在知识元之间建立联系,让人们在搜寻到某一资源后还可以依其关联性,进一步找到该资源相关的知识和知识网络,使新手迅速了解该专业领域。

3.2知识管理中的知识转移工具,使教育资源得到有效流动和合理利用

传播对于知识价值的发挥具有十分重要的作用,教育信息化资源只有在流动过程中才能体现其教育价值。教育信息化资源存储在资源库中,只是一组静态的数据,而在经过师生反复地使用、参考、修改、讨论和评论之后,其中蕴含的教育意义将可能被发掘和利用,而且资源只有在流动中才能得到创新。

目前,计算机技术、网络技术和通信技术的发展给人们提供了很多知识沟通和转移工具,使知识能够无阻力地流动。群件技术、智能教学系统、电子邮件、知识网络等信息技术和即时通讯方式给强化知识和方便沟通提供了条件,也促进了隐性知识到显性知识的转化和知识与载体之间的转移过程。这些工具可以根据各种知识流通的特点,在一定程度上帮助人们消除时间、空间和社会差异方面的障碍,使知识得到更有效的流动。

3.3知识管理重视人的作用,使人力资源和附着于个体的隐性知识资源得到开发

人是教育信息化资源的使用者,同时也是资源的建设者和拥有者,教育信息化资源不应该仅仅以静态的形式存储,更应该在师生的反复使用、反馈和交流中进一步更新和充实观点内容。资源建设中对人的重视,使个体的经验、体验等隐性知识得以获取和共享。

在教育信息化资源建设过程中,借助现代信息技术的支持,通过各种知识外化工具和鼓励机制,汇聚教师头脑中的个人知识和大量的集体隐性知识,最终建立起一种良性的资源共建共享机制。只有建立起良好的知识共享氛围和机制,全体师生才会积极参与实体及虚拟的知识社会,教育机构强大的人力资源和隐性资源才能得到开发。

3.4学生创造和定制个性化的网络学习资源,每个学习者拥有并贡献个性化的学习资源

利用知识管理交流工具以及现有的网络技术,学生不仅可以自己创造知识,同时可以聚集需要的专业资料,定制个性化的资源。同时学习者可以对资源进行评论,并提供使用反馈。另外,学习者在定制专家或学科教师的信息资源时,专家和教师的知识库里也有自己定制和链接的资源,学习者可以进一步挖掘自己需要的学习内容,在这样联结性的学习下,学习者可以形成自己的络和学习环境,并创新自己的个性化网络学习资源库。

4总结

网络教育资源是网络时代信息化教育资源的重要来源,在教育信息化的进程中起着关键作用。将知识管理的理念和技术应用到网络教育资源的建设和管理中,可以较好地克服现阶段网络教育资源的局限和不足。知识管理是今后教育技术的发展方向之一,开展基于知识管理的网络教育资源的建设和管理,对更好地促进知识共享和知识创新意义非凡。

参考文献

[1]李文光,何克抗.教育技术学[M].北京:北京师范大学出版社,:19-22

[2]祝智庭.网络教育应用教程[M].北京:北京师范大学出版社,:44

篇6：微波扩频无线网络技术在教学中的应用网络知识

作者：赵虎随着计算机网络的迅速发展，网上教学、实时图像（音频）远程教学、可视电话会议、大汇考实时图像监控管理、校园网络资源共享等已成为教学的必然趋势，而目前大部分学校又缺少自身的宽带网络。微波扩频技术的出现解决了这一难题。他因传输速率

作者：赵虎

随着计算机网络的迅速发展，网上教学、实时图像（音频）远程教学、可视电话会议、大汇考实时图像监控管理、校园网络资源共享等已成为教学的必然趋势。

而目前大部分学校又缺少自身的宽带网络。微波扩频技术的出现解决了这一难题。他因传输速率高、受外界干扰小、便于为计算机网络提供物理接口信道等特点而得到日益广泛的应用，并且在教学宽带无线网络建设中，成本低廉、建网灵活、学校可独立建网，多个学校可联网，区、地、市、省可建以太网。

1 微波扩频技术

1．1扩频技术简介

扩频技术（SpreadSpectrumTechnology）是指用来传输信息的射频信号带宽远远大于信息本身带宽的一种通信方式。在微波扩频无线教学网络中使用最多的是DS（直接序列）和FH（跳频）方式。

（1）直接序列调制系统所谓直接序列（DS）调制扩频，就是直接用具有高码率的扩频码序列在发端扩展信号的频谱。扩频信号采用相移键控调制后由天线发射出去。在收端，用相同的扩频码序列去进行解扩，把展宽的扩频信号还原成原始信号。早期按此技术的微波无线教学网络一般采用QPSK调制，以提供更大的增益，且对某些类型的干扰不敏感。现在采用的补充代码键控CCK调制，实质上也是单载波正交相移键控（QPSK）。

（2）跳频系统所谓跳频（FH），就是用扩频码序列去进行频移键控调制，使载波频率不断地跳变。在收端，用相同的本地扩频码发生器去控制本地频率合成器，使其输出的跳频信号能在混频器中与接收信号差额出固定的中频信号，然后经中频带通滤波器及信息解调器输出恢复的信息。按此技术的微波无线教学网络一般采用GFSK调制，以降低潜在的干扰。

1．2微波扩频的工作方式

以直扩为例。微波无线教学网络中的扩频多采用（N，k）扩频，即用2k条长度为N的PN码去表示k位信息。用得最多的是（N，1），即用2条长度为N的PN码去对应1位信息的2种状态。例如说“1”用11100110，而“0”用00011001去代替，而在接收机处只要收到的序列是11100110就恢复“1”，收到的序列是00011001就恢复“0”。当然，为了能区分不同的用户，还有同步多址及抗干扰能力等其他设计因素，实际采用的可能是比较复杂的序列。这些码序列最重要的特性是他具有近似于随机噪声的性能，因为在信息传输中各种信号之间的差别越大越好。这样任意2个信号不容易混淆，相互间不易发生干扰。理想的传输信息的信号同的两段噪声来比较都不会完全相似。用他们来表示2种信号，其差别性就最大。

解扩的方式可分模拟解扩和数字解扩2类。数字解扩主要采用扩频专用集成电路（ASIC）等。ASIC电路是在基带对扩频信号进行数字处理，他对输入的基带扩频信号进行匹配滤波，一旦输入信号与数字匹配滤波器的参考码（PN码）相匹配时，就可以恢复出1位传输的数字信号。而模拟解扩大多采用声表面波（SAW）器件，是在中频对扩频信号进行模拟处理。主要是SAW抽头延迟线和SAW卷积器。

1．3微波扩频的技术特点

用2．4GHz微波作传输媒介，以先进的直序扩展频谱（DSSS）或跳频（FH）方式发射信号。室外利用全向天线可覆盖10km左右的半径范围，室内全向可覆盖最大半径为100m的范围。电波能穿透几层墙或2层楼的混凝土楼板。扩频微波与常规微波相比：他的频点问题好处理；价格比较便宜。另外还具有以下几个特点：传输速率高（可为2～22 Mb／s或更高）、发射功率小（一般≤100 mW）、带宽较高；抗噪声和干扰能力强，能与传统的调制方式共用频段；抗衰落能力和抗多径干扰能力强，信息传输可靠性高；可以采用码分复用实现多址通信。用户可以使用相同的通信频率，只要设置不同的标识码ID，就可以产生不同的伪随机码来控制扩频调制，即能做到同时通信时互不干扰。易于多媒体通信组网，可以传送语音、传真、数据和图像等综合业务。由此可见，微波扩频合理地解决了校园建网的干扰、宽带、选址和组网等问题，

因此非常适合学校及相关单位建网。

2 组网方式

主要阐述微波直接序列扩频技术的802．11b无线局域网在组建教学网络中的应用模式。

2．1运行环境

该网络是采用载波侦听多路访问／冲突避免媒介访问协议，遵从IEEE802．3和802．11b协议标准。和目前的几种主流网络操作系统完全兼容，用户已有的网络软件可以无修改地在无线网上运行。可运行于MSDOS3．1以上的版本及Windows环境、TCP／IP协议。

2．2接入方式

微波扩频无线教学网络按接入方式分为点对点、点对多点、蜂窝3种。根据建网的不同要求，可选择不同的接入方式。点对点方式一般指连接的双方用无线网卡相连。采用点对点方式的微波扩频系统主要使用802．11b协议。一般通信速率为10Mb／s左右。其应用场合：为连接两点间提供专用可靠的通信信道，且要求通信速率较高。一般可以最多连接256台PC。点对多点方式是指微波扩频系统含一个中心站和若干分布接入点，若干分布接入点以竞争方式或固定分配方式分享中心站提供的总信道带宽。主要使用802．11b协议。系统各分布接入点所分享的带宽一般为1Mb／s左右（总带宽一般为11Mb／s或更高）。其应用场合为：需组建一微波扩频通信网络，包括一个信息中心站和若干个分支接入点，分支接入点通过一条速率要求不高的通信信道（＜1 Mb／s访问中心站，并通过中心站访问到其他分支接入站。连接方法：插上无线网卡的PC需要有接入点（AP）与另一台PC连接，一般可以连接1 000台左右的PC。蜂窝方式采用无连接的健壮协议。频带一般为800～900 MHz，数据传输速率一般低于1 Mb／s。应用场合：为满足移动用户的需求，采用移动蜂窝网接入方式组建无线局域网，各站点之间的通信是通过基站接入、数据交换方式来实现互连的。各移动站不仅可以通过交换中心自行组网，还可以通过广域网与远地站点组建自己的工作网络。

3 网络优势

采用微波扩频无线教学网络，可迅速建立小型或重型的校区网络，若是有已经建成的校园网络，可增加网络的覆盖面，以便在任何地点访问网络资源。其优势如下：

（1）校际之间的联网。微波扩频无线教学网络可免布线的烦恼，对于学校数量多的高校区，采用无线网络方案，可实现校际间的资源共享和信息交流，为广大师生提供一个高效率的教学和科研环境。

（2）互联网接入。微波扩频无线教学网络可以将多个学校的网络中心与中国教科网连接。这样可以为各学校提供价格合理的宽带互联网络接入，满足师生迫切需要上网来实时获取信息的需要，同时可以为学生提供远程学习的机会。

（3）为学生和员工提供移动网络服务。使用微波扩频无线教学网络后，学校的教职员工和学生只要将自己的便携式计算机配备上无线网卡，可随时随地地使用学校配备互联网接入、图书馆信息资料共享等服务设施，这给科研和教学提供了极大的方便。

（4）对于临时教学活动提供灵活方便的服务。对于经常需要交换信息的计算机，采用微波扩频无线网络后，将不必再复制粘贴拷贝或是交换机器，只要安装上无线网卡，就可以实现资源共享。这样，同一间教室，可以教学很多门学科，不必再像今天这样下课后学生人潮涌动了。

（5）在一些历史悠久的大学里都有值得珍惜和保护的历史建筑，而这些建筑一般都仍然在使用，是校园通信网需覆盖的地方。

（6）实现远程实时图像（音频）教学、可视电话会议，数据双向交换等。

4 结语

无线网络（即可以混传语音、视频和数据的统一无线平台）将在今后的信息访问方面占主导地位，因此微波扩频无线教学网络有着很好的发展前景。尽管现在出现了新的无线局域网标准，如802．11a和802．11g，采用先进的OFDM技术，但由于他们的产品价格比较昂贵，技术也不像802．11b（以扩频技术为基础）那样成熟，在目前的情况下，还不可能大规模使用，因此采用DS（直接序列）技术的802．11b标准的无线网络产品依然处于主流地位。而且由于和802．11g工作在同一频段，也易于未来向802．11g网络的升级。

原文转自：www.ltesting.net

篇7：大学代数知识在互联网络中的应用

大学代数知识在互联网络中的应用

周进鑫

（北京交通大学数学系，北京100044）

摘要：代数方面的知识是数学工作者的必备基础。本文通过讨论大学代数知识在互联网络对称性研究中的应用，提出大学数学专业学生检验自己对已学代数知识的掌握程度的一种新思路，即思考一些比较前沿的数学问题。

关键词：代数；对称；自同构

基金项目：本文得到国家自然科学基金的资助（编号：11271012）

作者简介：周进鑫（1979-），男（汉族），山西大同人，北京交通大学数学系副教授，硕士生导师，博士，研究方向：图的对称性、网络的容错性及可靠性。

一、引言与基本概念

《高等代数》（advanced algebra）和《近世代数》（abstractalgebra）是大学数学专业有关代数方面的两门重要课程。前者是大学数学各个专业最重要的主干基础课程之一，后者既是对前者的继续和深入，也是代数方面研究生课程的重要先修课程之一。这两门课程概念众多，内容高度抽象，是数学专业学生公认的难学课程。甚至，很多学生修完《高等代数》之后，就放弃了继续学习《近世代数》。即使对于那些坚持认真学完这两门课程的学生来讲，也未必能做到“不仅知其然，还知其所以然”，而要做到“知其所以然，还要知其不得不然”就更是难上加难了。众所周知，学习数学，不仅逻辑上要搞懂，还要做到真正掌握，学以致用，也就是“学到手”。当然，做课后习题和考试是检验是否学会的一个重要手段。然而，利用所学知识独立地去解决一些比较前沿的数学问题，也是检验我们对于知识理解和掌握程度的一个重要方法。这样做，不仅有助于巩固和加深对所学知识的理解，也有助于培养学生的创新意识和自学能力。笔者结合自己所从事的教学和科研工作，在这方面做了一些尝试。

互连网络的拓扑结构可以用图来表示。为了提高网络性能，考虑到高对称性图具有许多优良的性质，数学与计算机科学工作者通常建议使用具有高对称性的图来做互联网络的模型。事实上，许多著名的网络，如：超立方体网络、折叠立方体网络、交错群图网络等都具有很强的对称性。()而且这些网络的构造都是基于一个重要的代数结构即“群”。它们的对称性也是通过其自同构群在其各个对象（如：顶点集合、边集合等）上作用的传递性来描述的。

下面介绍一些相关的概念。一个图G是一个二元组（V，E），其中V是一个有限集合，E为由V的若干二元子集组成的集合。称V为G的顶点集合，E为G的边集合。E中的每个二元子集{u，v}称为是图G的连接顶点u与v的一条边。图G的一个自同构f是G的顶点集合V上的一个一一映射（即置换），使得{u，v}为G的边当且仅当{uf，vf}也为G的边。图G的全体自同构依映射的.合成构成一个群，称为G的全自同构群，记作Aut（G）。图G称为是顶点对称的，如对于G的任意两个顶点u与v，存在G的自同构f使得uf=v。图G称为是边对称的，如对于G的任意两条边{u，v}和{x，y}，存在G的自同构f使得{uf，vf}={x，y}。

设n为正整数，令Z2n为有限域Z2={0，1}上的n维线性空间。由《近世代数》知识可知，Z2n的加法群是一个初等交换2群。在Z2n中取出如下n个单位向量：

e1=（1，0，…，0），e2=（0，1，0，…，0），…，en=（0，…，0，1）。

●n维超立方体网络（记作Qn）是一个以Z2n为顶点集合的图，对于Qn的任意两个顶点u和v，{u，v}是Qn的一条边当且仅当v-u=ei，其中1≤i≤n。

●n维折叠立方体网络（记作FQn）是一个以Z2n为顶点集合的图，对于Qn的任意两个顶点u和v，{u，v}是Qn的一条边当且仅当v-u=ei（1≤i≤n）或者v-u=e1+…+en。

●n维交错群图网络（记作AGn）是一个以n级交错群An为顶点集合的图，对于AGn的任意两个顶点u和v，{u，v}是AGn的一条边当且仅当vu-1=ai或ai-1，这里3≤i≤n，ai=（1，2，i）为一个3轮换。

一个自然的问题是：这三类网络是否是顶点对称的？是否边对称的？但值得我们注意的是，这些问题都可以利用大学所学的代数知识得到完全解决。

二、三类网络的对称性

先来看n维超立方体网络的对称性。

定理一：n维超立方体网络Qn是顶点和边对称的。

证明：对于Z2n中的任一向量x=（x1，…，xn），如下定义V（Qn）=Z2n上面的一个映射：f（x）：u→u+x，u取遍V（Qn）中所有元素。容易验证f（x）是一个1-1映射。（注：这个映射在《高等代数》中已学过，即所谓的平移映射。）而{u，v}是Qn的一条边，当且仅当v-u=ei（1≤i≤n），当且仅当vf（x）-uf（x）=ei（1≤i≤n），当且仅当{v（f x），u（f x）}是Qn的一条边。所以，f（x）也是Qn的一个自同构。这样，任取V（Qn）中两个顶点u和v，则uf（v-u）=v。从而说明Qn是顶点对称的。

下面证明Qn是边对称的。只需证明：对于Qn的任一条边{u，v}，都存在Qn的自同构g使得{ug，vg}={0，e1}，其中0为Z2n中的零向量。事实上，{uf（-u），vf（-u）}={0，v-u}，其中v-u=ei （1≤i≤n）。显然，e1，…，ei-1，ei，ei+1，…，en和ei，…，ei-1，e1，ei+1，…，en是Z2n的两组基向量。由《高等代数》知识可知存在Z2n上的可逆线性变换t使得t对换e1和ei而不动其余向量。此时易见，若{a，b}是Qn的一条边，则a-b=ej （1≤j≤n）。若j=1，则at-bt=ei；若j=i，则at-bt=e1；若j≠1，i，则at-bt=ej；所以{at，bt}也是Qn的一条边。由定义可知，t是Qn的一个自同构。进一步，{0t，（v-u）t}={0，e1}，即{uf（-u）t，vf（-u）t}={0，e1}。结论得证。

利用和定理一相似的办法，我们进一步可以得到如下定理。

定理二：n维折叠立方体网络FQn是顶点和边对称的。

最后，来决定n维交错群图网络的对称性。

定理三：n维交错群图网络AGn是顶点和边对称的。

证明：首先，来证明AGn是顶点对称的。给定An中的一个元素g，如下定义一个映射：R（g）：x→xg，其中x取遍An中所有元素。容易验证R（g）为AGn顶点集合上上的一个1-1映射。（注：这个映射在有限群论中是一个十分重要的映射，即所谓的右乘变换。）设{u，v}是AGn的一条边，则vu-1=ai或ai-1，这里1≤i≤n。易见，（vg）（ug）-1=vu-1。所以，{vR（g），uR（g）}是AGn的一条边。因此，R（g）是AGn的一个自同构。这样，对于AGn的任意两个顶点u和v，有uR（g）=v，这里g=u-1v。这说明AGn是顶点对称的。

下面来证明AGn是边对称的。只需证明对于AGn的任一条边{u，v}，都存在AGn的自同构g使得{ug，vg}={e，a3}，其中e为An中的单位元。给定对称群Sn中的一个元素g，如下定义一个映射：C（g）：x→g-1xg，其中x取遍An中所有元素。由《近世代数》知识可知，交错群An是对称群Sn的正规子群。容易验证C（g）是AGn的顶点集合上的一个1-1映射。（注：这个映射其实就是把An中任一元素x变为它在g下的共轭。这也是有限群论中一个十分常用的映射。）令x=（1，2），y（j）=（3，j），j=3，…，n。下面证明C（x）和C（y（j））都是AGn的自通构。取{u，v}为AGn的任一条边，则vu-1=ai或ai-1。从而，vC（x）（u-1） C（x）=（x-1vx）（x -1u-1x）=x-（1 vu-1）x=ai-1或ai。

因此，{uC（x），vC（x）}也是AGn的一条边。从而说明C（x）是AGn的自通构。同理，若j=i，有vC（y（j））（u-1）C（y（j））=a3-1或a3；若j≠i，则有vC（y（j））（u-1）C（y（j））=ai-1或ai。这说明{uC（y（j）），vC（y（j））}也是AGn的一条边，从而C（y（j））是AGn的自通构。现在，对于AGn的任一条边{u，v}，令g=u-1，则{uR（g），vR（g）}={e，vu-1}={e，ai}或{e，ai-1}。若i=3，则{e，a3-1}C（x）={e，a3}。而若i ≠3，则{e，ai}C（y（j））={e，a3}而{e，ai-1}C（y（j））={e，a3-1}。由此可见，总存在AGn的自同构g使得{ug，vg}={e，a3}，结论得证。

至此，完全决定了这三类网络的对称性。不难看出，除了必要的图论概念外，我们的证明主要利用了《高等代数》和《近世代数》的知识。做为上述问题的继续和深入，有兴趣的同学还可以考虑以下问题：

1.这些网络是否具有更强的对称性？比如：弧对称性？距离对称性？

2.完全决定这些网络的全自同构群。

实际上，利用与上面证明相同的思路，结合对图的局部结构的分析，利用一些组合技巧，这些问题也可以得到解决。

三、小结

大学所学代数知识在数学领域中的许多学科、乃至其他领域都有重要的应用。笔者认为任课教师可以根据自己所熟悉的科研领域，选取一些与大学代数知识有紧密联系的前沿数学问题，引导一些学有余力的学生开展相关研究，甚至可以吸引一些本科生加入自己的课题组。当然，教师要给予必要的指导，比如讲解相关背景知识、必要的概念和方法等。指导学生从相对简单的问题入手，循序渐进，由易到难，逐步加深对代数学知识的系统理解，积累一些经验，为考虑进一步的问题奠定基础。

本文所提到的利用《高等代数》和《近世代数》的知识来研究网络的对称性就是笔者在教学工作中曾做过的一些尝试。在该方面，笔者指导完成了由三名大三学生参加的国家级大学生创新实验项目一项。这样以来，学生在学习经典数学知识的同时，也可以思考一些比较前沿的数学问题；学生在巩固已学知识的同时，也可以激发其学习兴趣，训练学生的逻辑思维，培养学生的创新思维，以及独立发现问题和解决问题的能力。

正交频分复用技术在无线局域网中的应用网络知识

路由器在网络地址转换中的应用网络知识.doc

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