第1章计算机网络概述

1、l计算机网络原理及应用l主要内容：第第1章章 计算机网络概论计算机网络概论 第第2章章 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 第第9章章 应用层技术应用层技术 第第8章章 传输层技术传输层技术 第第7章章 网络层技术网络层技术 第第4章章 数据链路层技术数据链路层技术 第第3章章 物理层技术物理层技术 第第5章章 局域网技术局域网技术第第11章章 网络安全技术网络安全技术第1章 计算机网络概述主要内容：主要内容：1.1.计算机网络的形成于发展计算机网络的形成于发展2.2.计算机网络的概述计算机网络的概述3.3.计算机网络的分类计算机网络的分类4.4.计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构5.5.

2、几种典型的计算机网络结构类型几种典型的计算机网络结构类型6.6.计算机网络的性能计算机网络的性能1.1 计算机网络的形成与发展l计算机网络的发展大致分四个阶段计算机网络的发展大致分四个阶段 ：1.以单台计算机为中心的远程连机系统，构以单台计算机为中心的远程连机系统，构成面向终端的计算机网络；成面向终端的计算机网络；2.多个主机互连，各主机相互独立，无主从多个主机互连，各主机相互独立，无主从关系的计算机网络；关系的计算机网络；3.具有统一的网络体系结构，遵循国际标准具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络；化协议的计算机网络；4.网络互联与高速网络。网络互联与高速网络。l1.1.以

3、单计算机为中心的联机终端系统（以单计算机为中心的联机终端系统（2020世纪世纪6060年代中期以前）年代中期以前）l特点：多个终端公用一台主机，主机负责数据处特点：多个终端公用一台主机，主机负责数据处理和通信。理和通信。l由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统，由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统，即多个终端用户分时占用主机上的资源，这种结即多个终端用户分时占用主机上的资源，这种结构被称为构被称为第一代网络第一代网络。 1.1.1 面向终端的计算机网络l 缺点：每一个分散的终缺点：每一个分散的终端都要单独占用一条通端都要单独占用一条通信线路，线路利用率低。信线路，线路利用率低。l 主机既

4、要承担通信工作，主机既要承担通信工作，又要承担数据处理，因又要承担数据处理，因此主机的负荷较重，且此主机的负荷较重，且效率低。效率低。l 改进：为了提高通信线改进：为了提高通信线路的利用率并减轻主机路的利用率并减轻主机的负担，使用了多点通的负担，使用了多点通信线路、信线路、前端处理机前端处理机以以及及终端控制器终端控制器（集中（集中器器）。）。 l 前端处理机前端处理机FEP （Front End Processor）完成全部的通信任务，让主机专门进行数据完成全部的通信任务，让主机专门进行数据的处理，提高数据处理的效率的处理，提高数据处理的效率 ；l 终端控制器（终端控制器（集中器集中器 ）负

5、责从终端到主机的数据集中以及从主机到负责从终端到主机的数据集中以及从主机到终端的数据分发。终端的数据分发。图1-1 远程联机系统l20世纪世纪60年代中期到年代中期到70年代中期、随着计年代中期、随着计算机技术和通信技术的进步，将多个单处算机技术和通信技术的进步，将多个单处理机联机终端网络互相连接起来，形成了理机联机终端网络互相连接起来，形成了以多处理机为中心的网络。利用通信线路以多处理机为中心的网络。利用通信线路将多台主机连接起来，为用户提供服务。将多台主机连接起来，为用户提供服务。l有两种连接形式：有两种连接形式：1.1.2 计算机计算机网络abIMPIMPIMPIMP(Interface

6、 Message Processor):接口报文处理机接口报文处理机典型：典型：ARPA网网通信子网通信子网资源子网资源子网通信子网特点：通信子网特点：存储转发存储转发和和分组交换分组交换 特点：特点：“计算机计算机计算机计算机”通信，没有通信，没有主从关系。主从关系。l缺点：各个企业自己组建的内部网络（缺点：各个企业自己组建的内部网络（IBM的的SNA、DEC公司的公司的DNA），各企业之间），各企业之间组网的体系结构差异较大，不同企业之间组网的体系结构差异较大，不同企业之间不能互联。不能互联。1.1.3 开放式标准化网络l ISO（国际标准化组织）制定并在（国际标准化组织）制定并在1984

7、年正式颁布了一个年正式颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型称为开放系统互连基本参考模型( Open System Interconnection Basic Reference Model, OSI/RM) 的的国际标准国际标准ISO 7498 。 l 另一个开放式标准化网络的著名例子就是因特网另一个开放式标准化网络的著名例子就是因特网（Internet 也译为国际互联网）。它是在原也译为国际互联网）。它是在原ARPAnet 技技术上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，术上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循只要遵循TCP/IP协议的标准并申请到协议的标准并申请到

8、IP地址，就可以通过地址，就可以通过信道接入信道接入Internet 。这里。这里TCP和和IP是是Internet所采用的一所采用的一套协议中最核心的两个，分别称传输控制协议，套协议中最核心的两个，分别称传输控制协议，（Transmission Control Protocol,TCP）和网际协议或）和网际协议或互联网协议互联网协议( Internet Protocol ,IP)。它们虽然不是某个。它们虽然不是某个国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事实上的国际标准。实上的国际标准。 1.1.4 网络计算的新时代l 计算机的发展已

9、进入了网络计算机的新时代，换计算机的发展已进入了网络计算机的新时代，换句话说就是以网络为中心的时代。句话说就是以网络为中心的时代。 l 3个标志：个标志：l 1.计算机网络向高速化发展。计算机网络向高速化发展。 l 2.三网融合甚至多网融合是一个重要的发展方向三网融合甚至多网融合是一个重要的发展方向l 统一的统一的IP网，即网，即”IP over everying” 和和“Everying on IP” 。l 3.有人描述未来通信和网络的目标是实现有人描述未来通信和网络的目标是实现5W的个的个人通信人通信 。l Whoever,whenever,whereever-whomever,whate

10、verl未来的计算机网络结构处于核心的是能传未来的计算机网络结构处于核心的是能传输各种多媒体信息的输各种多媒体信息的高速宽带主干网高速宽带主干网，它，它外连许多汇聚点（外连许多汇聚点（Point Of Presence POP）。端用户（）。端用户（User）可以通过电话线、）可以通过电话线、电视电缆、光缆、无线信道等不同的传输电视电缆、光缆、无线信道等不同的传输媒体进入由形形色色的技术组成的不同接媒体进入由形形色色的技术组成的不同接入网（入网（Access Network）,再由汇聚点集再由汇聚点集中后连入主干网。中后连入主干网。 1.2 计算机网络的概念1.2.1 计算机网络的定义l对计算

11、机网络可做如下定义：将处于对计算机网络可做如下定义：将处于不同不同地理位置地理位置，并，并具有独立计算能力的计算机具有独立计算能力的计算机系统系统经过经过传输介质和通信设备传输介质和通信设备相互连接，相互连接，在在网络操作系统和网络通信软件网络操作系统和网络通信软件的控制下，的控制下，实现实现资源共享资源共享的计算机的集合。的计算机的集合。 l 三重意思三重意思：1.一个计算机网络中包含了多台具有自主功能一个计算机网络中包含了多台具有自主功能的计算机，所谓具有自主功能是指这些计算机的计算机，所谓具有自主功能是指这些计算机离开了网络也能独立运行与工作。离开了网络也能独立运行与工作。2.这些计算机

12、之间是相互连接的（有机连接），这些计算机之间是相互连接的（有机连接），所使用的通信手段可以形式各异，距离可远可所使用的通信手段可以形式各异，距离可远可近，连接所用的媒体可以是双绞线（如电话近，连接所用的媒体可以是双绞线（如电话线），同轴电缆（如闭路有线电视所用的电缆）线），同轴电缆（如闭路有线电视所用的电缆）或光纤，甚至还可以是卫星或其他无线信道，或光纤，甚至还可以是卫星或其他无线信道，信息在媒体上传输的方式和速率也可以不同；信息在媒体上传输的方式和速率也可以不同；3.计算机之所以要相互连接是为了进行信息交计算机之所以要相互连接是为了进行信息交换，资源共享或协同工作。换，资源共享或协同工作。

13、计算机网络计算机网络:通信子网和资源子网两部分构成。通信子网和资源子网两部分构成。图1-3 计算机网络的构成节点 图1-4 通信子网资源子网资源子网资源子网由资源子网由主机主机、终端终端、终端控制器终端控制器、连网外连网外设设、各种软件资源各种软件资源与与信息资源信息资源组成。资源组成。资源子网负责全网的子网负责全网的数据数据处理业务处理业务，向网络，向网络用用户提供各种网络资源户提供各种网络资源与与网络服务网络服务。通信子网通信子网通信子网由通信子网由接口报文处理接口报文处理机机、通信线路通信线路与与其它其它通信设备通信设备组成，完成组成，完成网络数据传输网络数据传输、转发转发等通信处理任务

14、等通信处理任务。l对计算机网络的概念，不同的书上有不同的定义，但不管怎样都离不开以下四个基本要素：l（1）两台以上的计算机l（2）连接计算机的线路和设备l（3）实现计算机之间通信的协议l（4）按协议制作的软件、硬件1.2.2 计算机网络的特点l 计算机网络具有较强的数据通信能力，成本低、效益高，计算机网络具有较强的数据通信能力，成本低、效益高，易于分布处理，系统灵活性高、适应性强，各计算机既相易于分布处理，系统灵活性高、适应性强，各计算机既相互联系，又相互独立。互联系，又相互独立。l 特点：特点： 开放式的网络体系结构，使具有不同硬件环境、不开放式的网络体系结构，使具有不同硬件环境、不同网络协

15、议的网络可以互连，真正达到资源共享、数同网络协议的网络可以互连，真正达到资源共享、数据通信和分布处理的目标。据通信和分布处理的目标。 向高性能发展，追求高速、高可靠和高安全性，采向高性能发展，追求高速、高可靠和高安全性，采用多媒体技术、提供文本、声音、图像等综合性服务。用多媒体技术、提供文本、声音、图像等综合性服务。 计算机网络的智能化，多方面提高网络的性能和综计算机网络的智能化，多方面提高网络的性能和综合的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的合的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。1.2.3 计

16、算机网络的功能和应用l 1.计算机网络的功能计算机网络的功能可归纳为资源共享，提供人计算机网络的功能可归纳为资源共享，提供人际通信手段，提高可靠性，节省费用，便于扩际通信手段，提高可靠性，节省费用，便于扩充，分担负荷及协同处理等方面。这些方面的充，分担负荷及协同处理等方面。这些方面的功能本身也是相辅相成的功能本身也是相辅相成的 .共享网络资源（打印机、大型存储设备等）共享网络资源（打印机、大型存储设备等）电子邮件服务电子邮件服务特殊兴趣组特殊兴趣组网络公告牌系统网络公告牌系统提供系统可靠性提供系统可靠性分布处理分布处理l2.计算机网络的应用它在工业、农业、交通运输、邮电通信、它在工业、农业、交

17、通运输、邮电通信、文化教育、商业、国防以及科学研究等文化教育、商业、国防以及科学研究等领域获得越来越广泛的应用。领域获得越来越广泛的应用。 1.2.4 计算机网络的组成l计算机网络包括通信子网通信子网和资源子网资源子网。l通信子网通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。l资源子网资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。l计算机网络系统：网络硬件网络硬件和网络软件网络软件组成。1.网络硬件l 网络硬件是指在计算机网络中所采用的物理设备，包括以网络硬件是指在计算机网络中所采用的物理设备，包括以下内容：下内容：（1）网络服务器）网络服务器提供网络资源。提

18、供网络资源。（2）工作站）工作站用户机。用户机。（3）网络设备：）网络设备：网卡（网络适配器）。网卡（网络适配器）。集线器集线器接线（接线（HUB）。）。中继器中继器放大信号。放大信号。网桥网桥两个局域网连接。两个局域网连接。路由器路由器局域网与广域网的连接。局域网与广域网的连接。（4）传输介质：）传输介质：如：如： 同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。2.网络软件l 网络软件：网络软件：网络系统软件网络系统软件和和网络应用软件网络应用软件。l 网络系统软件网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共

19、享功能的网络软件，它通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。包括：网络操作系统（包括：网络操作系统（UNIX系统系统,Netware系系统和统和Windows NT ）、网络协议软件、网络通）、网络协议软件、网络通信软件信软件l 网络应用软件网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用（数字读络软件，它为用户提供一些实际的应用（数字读书馆、远程教育、视频点播）。书馆、远程教育、视频点播）。1.3 计算机网络的分类l按照网络所使用的传输技术传输技术（

20、transmission technology）分类；l按照网络的覆盖范围与规模覆盖范围与规模（scale）分类。1.3.1 按传输技术划分l 通信信道的类型有两类：通信信道的类型有两类：l 广播通信信道广播通信信道：多个结点共享一个通信信道，一：多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其它结点必须接受信息。个结点广播信息，其它结点必须接受信息。l 点一点通信信道点一点通信信道：一条通信线路只能连接一对结：一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那么它们只能通过中间结点转接。么它们只能通过中间结点转接。l 分为两类：分为两

21、类：广播（广播（Broadcast）方式）方式，点一点点一点（Point-to-Point）方式。）方式。广播式网络 （Broadcast Network）l 广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。处理该分组，否

22、则将它丢弃。l 在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式机器都接收并处理它，则称这种方式广播广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或则被称为多点播送或组播（组播（Multicasting），若分组只发，若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为送给网络中的某一台计算机，则称为单播单播(Unicasting)（总线形网、环形网、微波卫星网）。总线形网、环形网、微波卫星网）。 A点到点网络点到点网络 （Point-to-Poin

23、t Network）l 在点到点网络中，两台计算机之间在点到点网络中，两台计算机之间通过一条物理线通过一条物理线路连接路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路，。若两台计算机之间没有直接连接的线路，分组可能要通过分组可能要通过一个或多个一个或多个中间节点的中间节点的接收接收、存储存储、转发转发，才能将分组能从信源发送到目的地。由于连，才能将分组能从信源发送到目的地。由于连接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂，存在接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂，存在着多条路由，因此在点到点的网络中如何着多条路由，因此在点到点的网络中如何选择最佳选择最佳路径路径显得特别重要（显得特别重要（星形、树形、

24、网形）。）。 1.3.2 按分布距离划分l1.局域网局域网 (LAN，Local Area Network)：l2.广域网广域网 (WAN，Wide Area Network)：l3.城域网城域网 (MAN，Metropolitan Area Network)：局域网（Local Area Network） l LAN通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆盖的地理范围从几十米至数公里。盖的地理范围从几十米至数公里。例如，一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个例如，一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。单位。l LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络

25、，网上是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。l 通过通过LAN，各种计算机可以共享资源，各种计算机可以共享资源;例如，共享打印机和数据库。例如，共享打印机和数据库。城域网（Metropolitan Area Network） lMAN规模局限在一座城市的范围内，覆规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。盖的地理范围从几十公里至数百公里。lMAN是对局域网的延伸，用来连接局域是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构方面牵涉范网，在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。围较广。广域网（

26、Wide Area Network） l WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。甚至世界几大洲，故称远程网。l WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计供的各种公用交换网，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。算机系统互连起来，达到资源共享的目的。l 广域网使用的主要技术为广

27、域网使用的主要技术为存储转发技术存储转发技术。表1-1 计算机网络的主要特征参数网络分类网络分类缩写缩写分布距离分布距离（大约）（大约）网络中的物理网络中的物理设备设备传输速率传输速率范围范围局域网局域网LANLAN10m10m房间房间4Mb/s4Mb/s2Gb/s2Gb/s100m100m建筑物建筑物几千米几千米校园校园城域网城域网MANMAN10km10km城市城市50kb/s50kb/s100Mb/s100Mb/s广域网广域网WANWAN10-1000 km10-1000 km 城市、国家和城市、国家和洲洲9.6kb/s9.6kb/s45Mb/s45Mb/s1.3.3 其它几种分类方法1

28、.按传输速率划分l 低速网络：传输速率为几十至10Kbps。l 中速网络：传输速率为几万至几十Mbps。l 高速网络：传输速率为100M至几个 Gbps。l 注：1K=1024 b 1M=1024 K 1G=1024 M。l 2.按传输媒体划分按传输媒体划分有线计算机网：传输介质可以是双绞线、同轴电缆和有线计算机网：传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤等。光纤等。 无线计算机网：传输介质有无线电波、微波、红外线、无线计算机网：传输介质有无线电波、微波、红外线、激光等。激光等。l 3.按拓扑结构划分按拓扑结构划分网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备，用点和网络的拓扑结构是指抛开网络中的具体设备

29、，用点和线来抽象出网络系统的逻辑结构。可分为星型、总线线来抽象出网络系统的逻辑结构。可分为星型、总线型、环形、树型、网状结构。型、环形、树型、网状结构。l 4.按交换方式划分按交换方式划分电路交换网：如电话系统。电路交换网：如电话系统。报文交换：如电报。报文交换：如电报。分组交换（信元交换）：如因特网、分组交换（信元交换）：如因特网、ATM网络。网络。l 5.按适用范围划分按适用范围划分l 公用网公用网由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，网络内的传输和交换装置可提供（如租用）给任何部网络内的传输和交换装置可提供（如租用）给任何部门和单位使

30、用，例如公共电话交换网门和单位使用，例如公共电话交换网PSTN、数字数据、数字数据网网DDN、综合业务数字网、综合业务数字网ISDN等。等。 l 专用网专用网由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用，由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用，例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用网可以租用电信部门的传输线路，也可以自己铺设线网可以租用电信部门的传输线路，也可以自己铺设线路，但后者的成本非常高。路，但后者的成本非常高。l6.按照在网络中所处的位置划分按照在网络中所处的位置划分接入网：用来把用户接入到因特网的网络，由接入网：用来把用

31、户接入到因特网的网络，由 ISP（Internet Service Provider ） 提供的接入提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁桥梁”作用。作用。 传输网：如传输网：如x.25，ATM等。等。l X.25网络是第一个面向连接的网络网络是第一个面向连接的网络,也是第一个公也是第一个公共数据网络共数据网络.它运行它运行10年后年后,20世纪世纪80年代被无错误年代被无错误控制控制,无流控制无流控制,面向连接的新的叫做帧中继的网络所面向连接的新的叫做帧中继的网络所取代。取代。 lATM技术技术(Asynchronous Transfer Mod

32、e) 异步传异步传输模式，就是国际电信联盟输模式，就是国际电信联盟ITU-T制定的标准。制定的标准。ATM是一种传输模式，是一种传输模式，ATM交换速率大大高于传统交换速率大大高于传统的数据网，如的数据网，如X.25，DDN,帧中继等。帧中继等。 1.4 计算机网络拓扑结构l1.4.1计算机网络拓扑的定义l 计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点和站点 （计算机或设备）的几何排列形式。（计算机或设备）的几何排列形式。1.4.2 两类网络拓扑l 网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为两类：网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为两类：l 1)点一

33、点线路子网的拓扑点一点线路子网的拓扑(点对点式点对点式)。l 2)广播信道子网的拓扑广播信道子网的拓扑(多点式多点式)。l 在采用点一点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对在采用点一点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对结点。采用点一点线路的通信子网的基本拓扑构型有结点。采用点一点线路的通信子网的基本拓扑构型有4种：种：星型星型 、环型、树型、网状型。、环型、树型、网状型。l 在采用广播信道的通信子网中，一个公共的通信信道被多在采用广播信道的通信子网中，一个公共的通信信道被多个网络结点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑构型个网络结点共享。采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有主要有4种

34、：总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信种：总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信型。型。计算机网络的拓扑结构 分布式结构分布式结构总线型拓扑网络 l 网络中所有的站点共享一条数据通道，一个节点发出的信网络中所有的站点共享一条数据通道，一个节点发出的信息可以被网络上的多个节点接收。由于多个节点连接到一息可以被网络上的多个节点接收。由于多个节点连接到一条公用信道上，必须采取某种方法分配信道，以决定哪个条公用信道上，必须采取某种方法分配信道，以决定哪个节点可以发送数据。节点可以发送数据。l 优点：优点：网络结构简单网络结构简单，安装方便安装方便，需要铺设的，需要铺设的线缆最短，线缆最短，成本低成本

35、低，某个站点自身的故障一般不会，某个站点自身的故障一般不会影响整个网络影响整个网络。因。因此它是最普遍使用的一种网络。此它是最普遍使用的一种网络。l 缺点：缺点：实时性较差，总线的任何一点故障都会导致网络瘫实时性较差，总线的任何一点故障都会导致网络瘫痪。痪。 总线型网总线型网星型拓扑网络 l 各节点通过点到点的链路与中心节点各节点通过点到点的链路与中心节点相连，中心节点可以是相连，中心节点可以是转接中心转接中心，起，起到连通的作用，也可以是一台到连通的作用，也可以是一台主机主机，此时就具有数据处理和转接的功能。此时就具有数据处理和转接的功能。l 优点：优点：很容易在网络中很容易在网络中增加新的

36、站点增加新的站点，数据的数据的安全性和优先级安全性和优先级容易控制，容易控制，易实现易实现网络监控网络监控。l 缺点缺点属于集中控制，对中心节点的依属于集中控制，对中心节点的依赖性大，一旦中心节点有故障会赖性大，一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪。引起整个网络瘫痪。 环型拓扑网络 l 在环行拓扑网络中，节点通过点在环行拓扑网络中，节点通过点到点通信线路连接成闭合环路。到点通信线路连接成闭合环路。环中数据将沿一个方向逐站传送。环中数据将沿一个方向逐站传送。l 优点：优点：结构简单，传输延时确定，结构简单，传输延时确定，但是环中每个节点与连接节点之但是环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为

37、网络可靠间的通信线路都会成为网络可靠性的屏障。性的屏障。l 缺点：缺点：网络节点的加入、退出、网络节点的加入、退出、环路的维护和管理都比较复杂。环路的维护和管理都比较复杂。 树型拓扑网络 l 网络中的各节点形成了一个网络中的各节点形成了一个层次化的结构，树中的各个层次化的结构，树中的各个节点都为计算机。节点都为计算机。l 优点：优点：通信线路总长度短，通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，寻找路径比较方便，l 缺点：缺点：任一节点或其相连的任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影线路故障都会使系统受到影响。响。树型网树型网网状型拓扑网络 l网状型

38、拓扑网络中，网状型拓扑网络中，节点之间的连接是任节点之间的连接是任意的，没有规律。意的，没有规律。l优点：优点：可靠性高可靠性高l缺点：结构复杂，必缺点：结构复杂，必须采用路由选择算法须采用路由选择算法和流量控制方法。和流量控制方法。l广域网基本上采用网广域网基本上采用网状型拓扑结构。状型拓扑结构。混合型网混合型网混合型网分布式结构l 定义：是将分布在不同地点的计算机通过线路互定义：是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。连起来的一种网络形式。l 优点：优点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而个局

39、部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性，具有很高的可靠性，l 缺点：缺点：连接线路电缆长，造价高；网络管理软件连接线路电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。在一般局域网中不采用这种结构。1.5 几种典型的计算机网络结构类型l依信息处理的方式不同依信息处理的方式不同,计算机局域网的类计算机局域网的类型常见的主要有以下四种：型常见的主要有以下四种：1.集中处理的主机集中处理的主机-终端机结构；终端机结构；2.对等网络系统结构；对等网络系统结构；3.基于服务器的客户机服务器系统

40、结构；基于服务器的客户机服务器系统结构；4.无盘工作站网络结构。无盘工作站网络结构。1.5.1 集中处理的主机-终端机结构l在在20世纪世纪60年代后期曾形成了以一台主机年代后期曾形成了以一台主机为中心的多用户系统，这是一种集中式网为中心的多用户系统，这是一种集中式网络（络（centralized network）的主机）的主机-终端终端机系统结构。机系统结构。l特点：特点：终端计算机只是简单的输入终端计算机只是简单的输入/输出设输出设备，其本身不做任何处理，所有事务都由备，其本身不做任何处理，所有事务都由主机集中处理。主机集中处理。1.5.2 对等网络结构l对等网络对等网络是非结构化是非结构

41、化的访问网络资源。网的访问网络资源。网络中的所有设备可直接访问数据、软件和络中的所有设备可直接访问数据、软件和其他网络资源。其他网络资源。l特点：每一台网络计算机与其他连网的计特点：每一台网络计算机与其他连网的计算机是对等（算机是对等（peer）的，它们没有层次的）的，它们没有层次的划分。划分。1.5.3 客户机服务器网络结构l 客户客户-服务器结构（服务器结构（C/S结构）：专用服务器结构的基础结构）：专用服务器结构的基础上发展起来的。上发展起来的。l 一般的定义是：提出服务请求的一方称为客户机，而提一般的定义是：提出服务请求的一方称为客户机，而提供服务的一方就是服务器。供服务的一方就是服务

42、器。l 每当用户需要一个服务时，由工作站发出请求，然后由每当用户需要一个服务时，由工作站发出请求，然后由服务器执行相应的服务，并将服务的结果送回工作站，服务器执行相应的服务，并将服务的结果送回工作站，这时工作站已不再运行完整的程序，其身份也自然从工这时工作站已不再运行完整的程序，其身份也自然从工作站变化为客户机。作站变化为客户机。1.5.4无盘工作站网络结构l 无盘工作站：没有硬盘，软驱基于服务器网络的一种结构，无盘工作站：没有硬盘，软驱基于服务器网络的一种结构，无盘工作站利用网卡上的启动芯片与服务器连接，使用服无盘工作站利用网卡上的启动芯片与服务器连接，使用服务器的硬盘空间进行资源共享。务器

43、的硬盘空间进行资源共享。l “无盘工作站网络无盘工作站网络”可以实现可以实现“客户机服务器网络客户机服务器网络”的的所有功能，在它的工作站上，没有磁盘驱动器，但因为每所有功能，在它的工作站上，没有磁盘驱动器，但因为每台工作站都需要从台工作站都需要从“远程服务器远程服务器”启动，所以对服务器、启动，所以对服务器、工作站以及网络组建的要求较高，因而成本并不比工作站以及网络组建的要求较高，因而成本并不比“客户客户机服务器网络机服务器网络”成本低多少，但它的稳定性，安全性一成本低多少，但它的稳定性，安全性一直为大众所看好，特别是被一些安全系数要求较高的企业直为大众所看好，特别是被一些安全系数要求较高的

44、企业所喜爱。所喜爱。1.6 计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标l 1. 速率速率l 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。l 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate) ；速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。l 速率往往是指额定速率或标称速率。 2. 带宽 l “带宽带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现

45、在是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在“带宽带宽”是数字信是数字信道所能传送的道所能传送的“最高数据率最高数据率”的同义语，单位是的同义语，单位是“比特每比特每秒秒”，或，或 b/s (bit/s)。 l 常用的带宽单位常用的带宽单位b/s (bit/s)，更常用的带宽单位是：千比，更常用的带宽单位是：千比每秒，即每秒，即 kb/s ，兆比每秒，即，兆比每秒，即 Mb/s，吉比每秒，即，吉比每秒，即 Gb/s），太比每秒，即），太比每秒，即 Tb/s）。）。l 请注意：在计算机界，请注意：在计算机界，K = 2 = 1024， M = 2 , G = 2 , T = 2 。l 数字信号流随时间的变化，在时间轴上信号的宽度随带宽数字信号流随时间的变化，在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。的增大而变窄。 10 20 30 40 图1-10 时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄3. 吞吐量l 吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量