第1章计算机网络概论.ppt
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1、第1章 计算机网络概论,计算机网络第1章 计算机网络概论,2,本章学习要求:,了解:计算机网络的形成与发展过程。 掌握:计算机网络的定义与分类方法。 掌握:计算机网络的结构 掌握:计算机网络拓扑构型 掌握:分组交换技术 了解:典型的计算机网络。 相关问题,计算机网络第1章 计算机网络概论,3,1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.1 计算机网络发展阶段的划分,第一阶段:20世纪50年代-面向终端 数据通信技术的研究与发展 第二阶段:20世纪60年代-分组交换 ARPAnet与分组交换技术的研究与发展 第三阶段:20世纪70年代-体系结构 网络体系结构与协议标准化的研究 广域网、局域网与分组交
2、换技术的研究与应用 第四阶段:20世纪90年代-Internet Internet技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展,计算机网络第1章 计算机网络概论,4,从主机为中心到以网络为中心,以主机为中心,以分组交换网为中心,计算机网络第1章 计算机网络概论,5,1.1.2 计算机网络的形成,1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时,计算机技术与通信技术并没有直接的联系; 20世纪50年代初,由于美国军方的需要,美国半自动地面防空系统(SAGE)的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试; 典型的研究成果是ARPA
3、net。,计算机网络第1章 计算机网络概论,6,1.1.3 网络体系结构与协议标准化的研究,国际标准化组织(ISO)成立专门委员会研究网络体系结构与网络协议国际标准化问题; ISO正式制订了开放系统互连参考模型,制定了一系列的协议标准-OSI参考模型; TCP/IP协议的成功促进了Internet的发展,Internet的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。,计算机网络第1章 计算机网络概论,7,1.1.4 Internet的应用与网络计算技术发展,Internet应用促进了电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展; 高速网络技术发展迅速,Fast Ethern
4、et、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段,速率为10Gb/s的Ethernet网正在研究之中; Web技术。,计算机网络第1章 计算机网络概论,8,1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发展,很多国家的政府与企业投入巨额资金,把宽带网络作为战略产业来发展; 宽带网络建设的两个关键是宽带骨干网技术和宽带接入网技术的发展; 全光网会给未来通信网的宽带、容量带来更大地发展空间。,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,9,1.2 计算机网络的定义与分类 1.2.1 计算机网络定义的基本内容,资源共享观点的定义:以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。 网络建立的主
5、要目的是实现计算机资源的共享; 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”; 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。,计算机网络第1章 计算机网络概论,10,1.2.2 计算机网络的分类,计算机网络的分类方法主要的是以下两种: 根据网络所使用的传输技术分类; 根据网络的覆盖范围与规模分类。,计算机网络第1章 计算机网络概论,11,1. 按网络传输技术进行分类,通信信道的类型有两类: 广播通信信道; 点-点通信信道。 相应的计算机网络也可以分为两类: 广播式网络 (broadcast networks); 点-点式网络(point-to-point networks)
6、。,计算机网络第1章 计算机网络概论,12,2. 按网络的覆盖范围进行分类,按覆盖的地理范围进行分类,计算机网络可以分 为以下三类: 局域网( local area network , LAN); 城域网( metropolitan area network , MAN); 广域网(wide area network , WAN )。,计算机网络第1章 计算机网络概论,13,局域网的技术特点,覆盖有限的地理范围,它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求; 提供高数据传输速率(10Mb/s10Gb/s)、低误码率的高质量数据传输环境; 一般属于一个单位
7、所有,易于建立、维护与扩展; 从介质访问控制方法的角度,局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。,计算机网络第1章 计算机网络概论,14,城域网的技术特点,城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络; 城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求; 实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能; 城域网在技术上与局域网相似。,计算机网络第1章 计算机网络概论,15,广域网的技术特点,广域网也称为远程网; 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里; 覆盖一个国家、地区,或横跨几个洲,形成国际性的远程网络; 通信子网主要使用分组交换技术;
8、它将分布在不同地区的计算机系统互连起来,达到资源共享的目的。,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,16,1.3 计算机网络的组成与结构,计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能。 早期计算机网络主要是广域网,它从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分: 资源子网负责数据处理的主计算机与终端; 通信子网负责数据通信处理的通信控制处 理机与通信线路。,计算机网络第1章 计算机网络概论,17,资源子网和通信子网两个部分的结构示意图,计算机网络第1章 计算机网络概论,18,1.3.1 资源子网的概念,资源子网的组成 主机 终端 终端控制器 外设 软件资源 信息资源 主机(host) 大型机
9、、中型机、小型机、工作站或微机 终端(terminal) 用户访问网络的界面; 终端可以是简单的输入、输出终端,也可以是带有微处理机的智能终端;,计算机网络第1章 计算机网络概论,19,1.3.2 通信子网的概念,通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成,完成网络数据传输、转发等通信处理任务; 通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点; 通信控制处理机作为与资源子网的主机、终端的连接的接口,将主机和终端连入网内;,计算机网络第1章 计算机网络概论,20,1.3.3 现代网络结构的变化,随着微型计算机的广泛应用,大量的微型计算机是通过局域网连入广域网,而局域网与广域网、广域网与广
10、域网的互连是通过路由器实现的; 在Internet中,用户计算机需要通过校园网、企业网联入地区主干网,地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网,这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的互联网络。,计算机网络第1章 计算机网络概论,21,由路由器互联的大型、层次结构的互联网络示意图,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,22,1.4 计算机网络的拓扑构型 1.4.1 计算机网络拓扑的定义,计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构,反映出网络中各实体间的结构关系; 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
11、,计算机网络第1章 计算机网络概论,23,1.4.2 计算机网络拓扑的分类,1.总线型 2.星型; 3.环型; 4.树型; 5.网状型。,计算机网络第1章 计算机网络概论,24,星形结构,C,计算机网络第1章 计算机网络概论,25,1. 星形结构 构成:一个功能较强的中心,各自连接到中心的从节点。 传输方式:节点间的通信必须经过中心转发。 优点:建网容易,控制相对简单。 缺点:集中控制,对中心的依赖性大。,计算机网络第1章 计算机网络概论,26,层次/树形结构,计算机网络第1章 计算机网络概论,27,2. 层次/树形结构 构成:网络中的计算机按照树形组成,通常越靠近树根的计算机功能越强。上层对
12、下层起控制作用。 优点:减少对中心的依赖性,提高兄弟节点间的传输效率。 缺点:集中控制,对中心的依赖性仍然大。,计算机网络第1章 计算机网络概论,28,总线形结构,计算机网络第1章 计算机网络概论,29,3. 总线形结构 构成:一条高速公用总线连接若干个节点。 传输方式:广播通信方式。CSMA/CD、令牌传送访问控制。 优点:网络结构简单灵活、性能和可扩充性好。可靠性和效率高,成本低,安装方便。 缺点:工作站的数量受总线负载能力限制。可靠性依赖于总线。,计算机网络第1章 计算机网络概论,30,环形结构,计算机网络第1章 计算机网络概论,31,4. 环形结构 构成:用通信线路将网络节点连成一个闭
13、合的环。 传输方式:数据在环上单向流动,每个节点向下一个节点转发不发送给自己的信息。,返回,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,32,1.5 分组交换技术的概念,1. 线路交换 2. 存储转发交换 3. 报文 4. 报文分组 5. 数据报方式 6. 虚电路方式 7. 典型应用,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,33,广域网中的数据交换技术,1. 线路交换 报文 (message) 2. 存储转发 数据报方式 交换 报文分组 (packet) 虚电路方式,返回,存储转发 交换,计算机网络第1章 计算机网络概论,34,线 路 交 换,计算机网络第1章 计算机网络概论,35,线路交换方式,
14、线路交换是面向连接的服务; 两台计算机通过通信子网进行数据交换之前,首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接; 线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段;,计算机网络第1章 计算机网络概论,36,线路交换方式的优点是:通信实时性强,适用于交互式会话类通信; 线路交换方式的缺点是:对突发性通信不适应,系统效率低,系统不具有存储数据的能力,不能平滑交通量。 示意图,两部电话机只需要用一对电线 就能够互相连接起来。,传统电话网使用线路交换,但若要将 5 部电话机两两相连, 则需要 10 对电线。,传统电话网使用线路交换,当电话机的数量很大时, 就必须使用电话交换机进行
15、连接。,传统电话网使用线路交换,(,(,A,通话前先拨号建立连接。 可能只要经过一个交换机(如 A 到 B) 可能要经过多个交换机(如 C 到 D) 通话过程中,通信双方一直占用所建立的连接。 通话结束后,挂机释放连接。,线路交换的特点,(,(,(,(,(,(,B,C,D,返回,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,这就是基于存储转发的分组交换,计算机网络第1章 计算机网络概论,42,存储转发交换方式 存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别,1.发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一
16、个数据单元(报文或报文分组)进入通信子网; 2.通信子网中的结点是通信控制处理机,它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。,计算机网络第1章 计算机网络概论,43,存储转发方式的优点,由于通信子网中的通信控制处理机可以存储分组,多个分组可以共享通信信道,线路利用率高; 通信子网中通信控制处理机具有路选功能,可以动态选择报文分组通过通信子网的最佳路径; 可以平滑通信量,提高系统效率;,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,44,存储转发方式的优点,分组在通过通信子网中的每个通信控制处理机时,均要进行差错检查与纠错处理,因此可以减少传输错误,提高系统可靠性; 通过通信控制处理机
17、可以对不同通信速率的线路进行转换,也可以对不同的数据代码格式进行变换。,返回,计算机网络第1章 计算机网络概论,45,存储转发交换的 2 种形式,1. 报文(message)传输: 不管发送数据的长度是多少,都把它当作一个逻辑单元发送; 2. 报文分组(packet)传输: 限制一次传输数据的最大长度,如果传输数据超过规定的最大长度,发送结点就将它分成多个报文分组发送。,计算机网络第1章 计算机网络概论,46,报文和报文分组结构,由于分组长度较短,在传输出错时,检错容易并且重发花费的时间较少; 限定分组最大数据长度,有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率; 公用数据网采用的是分组交换
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