计算机网络的定义和分类.ppt

第二讲 计算机网络的定义及分类,熟练掌握交换技术,一.计算机网络定义 1.计算机网络,目的 在于实现资源共享和信息交流。,关键点 地理上分散 独立功能 通信系统 资源 信息交流,“计算机网络是由若干地理上分散的、具有独立功能的计算机系统利用各种通信系统互相连接起来而形成的计算机系统集合。”,一.计算机网络定义 2.分布式系统,透明(transparent) 指某物或某种机制的存在不为观察者所察觉，看上去象不存在一样。,“多台独立自主的计算机的存在对用户来说是透明的”,一.计算机网络定义 3.两者的区别,两者的区别 分布式系统中多个自治计算机系统的存在对用户是透明的； 分布式系统负责作业的分配和协调、相关数据的移动和汇合、整个系统的管理；,两者的共同点 分布式系统和网络都要在系统内对文件进行调度 分布式系统是网络的一个特例,网络和分布式的区别更多地取决于软件(尤其是OS)，而不是硬件。,一.计算机网络定义 4.计算机网络的元素,主机 通信链路 路由器 通信软件 拓扑结构,一.计算机网络定义 5.计算机网络的功能,功能 资源共享 通信功能 多媒体及可视化功能 应用 访问远程信息 人人交互 交互娱乐,Teleworking Teleconsulting Telemarketing Teletraining,资源共享,高可靠性 节约经费,扩展性 强有力的通信手段,一.计算机网络定义 5.计算机网络的功能,单机环境,网络化后.,一.计算机网络定义 5.计算机网络的功能,Request,Reply,客户机-服务器模式,二.计算机网络的分类 1.传输技术,广播网络 发送模式 单播(unicast) 广播(broadcast) 多播(multicast),分配策略 静态 动态,广播网络只有一个通信信道，为网络上所有的机器所共享。,二.计算机网络的分类 1.传输技术,点到点网络,小型、地理位置上集中的网络多采用广播形式； 大型网络通常采用点到点方式；,由许多一对对计算机间的连接组成。,二.计算机网络的分类 2.地理区域,处理器距离 处理器位于同一,0.1m 电路板,1m 系统,10km 城市,10000km 星球,数据流机器,城域网,互联网,多机,二.计算机网络的分类 2.地理区域,局域网(LAN) 覆盖距离一般为10km左右 广播，共享媒体 总线型、环型 网卡、集线器、网桥、中继器、交换机、路由器,一般指处于几公里内校园或一幢建筑物内的专用网络。,中低速网络,IEEE802.3 IEEE802.4 IEEE802.5,高速网络,快速以太网 千兆以太网,二.计算机网络的分类 2.地理区域,城域网(MAN) 支持多媒体 可与本地有线电视网络相关 可有一条或两条电缆 不包含交换元素,基本上是LAN的稍大形式，通常采用相同的技术。,802.6 DQDB体系,二.计算机网络的分类 2.地理区域,广域网(WAN) 子网的组成 传输线 交换元素,连接方式 公用数据网络(PDN) T1/T3高速数字线 DDN专线,覆盖的地理范围非常大，可达数百公里或数千公里。,点点 存储-转发 分组交换,卫星 地面无线系统,交换元素,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,交换(Switch) 电路交换(circuit switching) 报文交换(message switching) 分组交换(packet switching),二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,电路交换 优点 实时性好 稳定的数据传输速率 不存在信道访问延迟,缺点 不能充分发挥传输媒体的潜力 传输媒体的价格昂贵 长距离连接的建立过程长,在电路交换中，发送方和接收方设备之间将建立一条专用的物理链路，并在通话期间保持不变。,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,每个端端电路获得链路带宽的l/n部分 一条链路上的n条电路可以是FDM或TDM电路,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,FDM,TDM,所有标为2的槽都用于特定的发送者-接收者。,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,电路交换 例1：A给B发送一长为 640kbits的文件,每条电路的传输率 = 1.536Mbps/24 = 64kbps 传输文件时间 = 640kb/64kbps = 10s 发送该文件所需时间 = 建立连接时间 + 传输文件时间 = 10. 5s,采用24槽的 TDM 位速率为1. 536Mbps 连接建立时间为500ms,假设：,问： 发送该文件需多少时间？,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,报文交换 存储转发 存储转发延迟 排队延迟,报文(message)：一整段有意义的信息。,存储转发延迟：中间节点存储并转发报文而产生的延迟。,典型实例：电子邮件,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,报文交换 优点 提供有效的通信管理 减轻网络通信的拥挤情况 (和电路交换相比)更加有效地利用信道资源 在不同的时区里报文交换提供了异步通信能力,缺点 不能满足实时应用的要求 投资可能大 不适合交互式通信,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,分组交换 特点 在繁忙的通信电路中，由于能将数据分隔到不同的路由，故能对带宽资源进行有效的利用。 传输过程中，如果网络的一条特定的链路出现故障而中断，剩余的数据包可通过其它路由传送。,缺点 存储转发延迟 排队延迟 包丢失,包、分组(packet)：没有完整意义。,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,A,A,A,B,B,A,A，B包的到达顺序并不遵循任何间隔次序，而是随机的或统计的。即只要链路上出现包，即可发送，统计多路复用。,1.544Mbps,28.8kbps,28.8kbps,28.8kbps,10Mbps,Packet Switch,Packet Switch,Packet Switch,A,B,C,E,D,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,分组交换 例2：从A向E发长为L位的包。,在A与E之间有Q条链路； 每条链路速率为Rbps； 忽略排队延迟； 忽略端端的传播延迟； 没有连接建立时间；,假设：,问延迟？,发到第一条链路所需时间为L/R； 然后依次在Q1条链路上传输； 因为它必须存储转发Q1次，故整个延迟为Q*L/R,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,分组交换 与电路交换的区别 静态地/动态地保留所要带宽 透明/非透明 收费方法不同 比电路交换优在 更有效地利用网络带宽资源 交换节点可同时对多个数据包进行路由选择 交换节点动态调整数据包的路由 未用频带可为其他分组利用,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,分组交换 例3：多个用户共享1Mbps的链路。,电路交换网络,用户交互时间(以100kbps速率)与不交互时间交替； 用户交互时间只占10；,假设 ：,包交换网络,每个用户占100kbps； 1Mbps 能支持10个用户。,同时有多于10个用户的概率P(10)0.0004； 同时有少于10个用户的概率p(10)0.9996； 数据的总到达率1Mbps(链路的输出速率)；,支持的用户数可达3倍,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,分组交换 与报文交换的区别 包交换限制数据包最大尺寸,比报文交换优在 传输延迟短 出现传输错误时的处理不同,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式,M,M,M,M,0,5,10,15,Time(sec.),例4：L=7.5Mbits R=1.5Mbps 假设：无拥塞；采用报文交换技术；忽略传播延迟； 问：将报文从源端传输到目的端需多长时间？,从源到第一个交换机需7.5/1.5=5秒； 第一个报文到达第二个交换机需10秒； 以此类推，共需15秒。,PS,PS,Time (ms),t1 = 1.5kb/1.5Mbps = 1ms 第一个包从源端到第一个交换机 t2 = t1 + 1.5kb/1.5Mbps = 2ms 第2个包从源端传到第一个交换机 t5000 = 5000ms = 5s 第5000个包从源端传到第一个交换机 t = t5000 + 2ms = 5.002 第5000个包传到目的地,1.5Mbps,1.5Mbps,1.5Mbps,0 1 2 3 4,1,假设：源端将报文分成5000个包； 每个包长1.5kbits； 问：5000个包从源端到目的端需多长时间？,源,目的,数据报,分组交换,数据交换方式,计算机网络的类型,与报文交换类似 按主机目的地址路由包的网络。,Internet,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式-分组交换,虚电路,“虚拟”：两个设备之间实际并不存在一条专用的物理电路。,与电路交换类似。 按虚电路号路由包的网络。,X.25 帧中继 ATM,二.计算机网络的分类 3.数据交换方式-分组交换,两种分组交换技术的比较,数据包沿着不同的路由发送； 避免了呼叫建立阶段； 更灵活； 本质上更可靠；,所有数据包都沿着发送与接收之间建立的逻辑链路传送； 网络可提供顺序性； 网络提供差错控制； 包的传送更快；,数据包 虚拟电路,交换机是按照主机目的地址还是按照虚电路号来路由包