计算机通信网概论.ppt

1,计算机通信网基础ComputerNetworkTechnology,ZhengDouBEngPhDP.D.CEngMIEEEAssociatedProfessorVice-headofMCTSchoolICECT08645182519801M08613895800077douzheng,2,计算机通信网基础课程简介,本课程主要根据非计算机专业通信学生的特点，介绍计算机通信网的基本概念和基本原理，以OSI参考模型为基础和线索组织内容，全面系统地讲述分层次的网络体系结构。鉴于TCP/IP是目前被广泛接受的事实上的工业标准，所以兼顾OSI和TCP/IP两大体系，阐述它们的共性问题。内容涵盖了局域网、广域网、互联网（以Internet为典型），突出通信子网与资源子网的概念，详细讨论用于计算机通信的各类通信交换技术，并尽可能反映较新的进展，如平流层通信等，同时也重视必要的理论分析。,了解计算机通信网的发展概况，把握计算机与通信之间的联系与区别掌握计算机通信网络传输介质的基本特性学习网络体系结构及其协议掌握局域网技术的基本特征及组网设备和技术，及扩展到宽带网络了解计算机网络传输的各种算法学习网络的设计、构成分析、设备选取及工程实施了解评价网络质量的基本方法,3,计算机通信网基础课程简介,第1章计算机通信网概论第2章网络数据传输技术第3章网络体系结构及协议第4章TCP/IP互联网第5章网络互联技术第6章广域网及局域网技术第7章Internet及网络安全第8章网络工程,4,计算机通信网基础,主教材：计算机通信网基础作者：顾尚杰出版社：电子工业出版社书号：7-5053-6055-8/TP.1362,辅助教材：网络设计师教程作者：胡道元出版社：清华大学出版社书号：730204306X,5,计算机通信网基础,课件的使用方法：下载及打印课件空白的使用重点和附加内容的添加笔记的整理和检查注意辅助笔记的标注,课程的考核方法：闭卷考试（试题成绩占总成绩的50以上）平时成绩（占40）：实验（10）,大作业25,出勤率15,6,第1章计算机通信网概论,7,1.1计算机通信网发展概述1.2计算机通信网的相关概念1.3计算机通信网的组成及结构1.4计算机通信网的分类1.5计算机通信网协议的标准化,第1章计算机通信网概论,8,1.1计算机通信网发展概述,计算机网络的发展过程是计算机与通信（C&C,ComputerandCommunication）的融合过程。计算机网络的发展过程经历了以下几个过程：,60年代萌芽,70年代兴起,70年代中期到80年代发展和网络互连,90年代网络计算和国际互连网,9,1.1计算机通信网发展概述,60年代：面向终端分布的计算机系统,图1.1面向终端的计算机通信网,10,1.1计算机通信网发展概述,70年代：分组交换数据网(PSDN)出现,图1.2存储转发的计算机网,DARPA（DefenseAdvancedResearchProjectAgency）,ARPANET,11,注：对ARPANET的说明,ARPNET是由一种通信子网（CommunicationSubnet）和资源子网（ResourceSubnet）组成的两级结构的计算机网络。由接口报文处理机IMP（InterfaceMessageProcessor）和它们之间互连的通信线路一起负责主机Host之间的通信任务，构成了通信子网，实现信息传输与交换。由通信子网互连的主机组成资源子网，它负责信息处理、运行用户应用程序、向网络用户提供可共享的软硬件资源。,如此，由IMP组成的通信子网，完成信息在通信双方各IMP之间的存贮-转发（Storeandforward）任务。采用这种方式，使通信线路不为某对通信双方所独占，大大提高昂贵的通信线路的利用效率。ARPANET中存贮-转发的信息基本单元是分组（Packet），它是将整个要交换的信息报文（Message）分成若干信息分组，对每个分组按存贮-转发的方式在通信子网上传输，因此把这种以存贮-转发方式传输分组的通信子网又称为分组交换数据网（PSDN）。,ARPANET,INTERNET,TCP/IP协议,世界通信通用协议,12,1.1计算机通信网发展概述,80年代：LAN和互连网发展、综合业务数字网ISDN和智能网IN的出现,局域网的广泛应用,互连网与OSI的提出,综合业务数字网ISDN,智能网IN,国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）及下属的计算机与信息处理标准化技术委员会TC97，经过多年卓有成效的努力，于1984年正式颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型OSI（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel）的国际标准ISO/OSI7498,ISDN是以提供端到端的数字连接的综合数字电话网为基础发展而成的通信网，用以支持包括话音和非话的一系列广泛的业务，它为用户进网提供一组由有限个标准的多用途的用户-网络接口。,智能网IN（IntelligentNetwork）的概念由美国贝尔通信公司在1984年提出。1992年由CCITT予以标准化。其目标是要为所有的通信网，包括公用电话网、分组交换网、ISDN、以及移动通信网等服务。智能网是由程控交换节点、7号公共信道信令网和业务控制计算机组成的电话通信网，在此基础上可以组建各种新型业务系统。,13,1.1计算机通信网发展概述,90年代：现代网络技术和协同计算技术的发展,现代网络技术一般指高速以太网（百兆、千兆网），三层交换技术、ATM技术和VLAN等一批技术。,协同计算与CSCW,CSCW这一概念最早是在1984年由美国MIT的IreneGreif和DEC的PaulCashman这两位研究人员用于描述他们正在组织安排的有关如何用计算机支持交叉学科的人们共同工作的课题时提出来的。,计算机支持的协同工作定义为：地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。它包括协同工作系统的建设、群体工作方式研究和支持群体工作的相关技术研究、应用系统的开发等部分。通过建立协同工作的环境，改善人们进行信息交流的方式，消除或减少人们在时间和空间上的相互分隔的障碍，节省工作人员的时间和精力，提高群体工作质量和效率，从而提高企业、机关、团体、乃至整个社会的整体效益和人类的生活质量。,14,1.2计算机通信网的相关概念,计算机通信网的定义：,能够互换信息且独立自治的计算机及通信子网的集合（一个互联的自主计算机集合）,计算机网络的定义：,计算机网络是通过通信设施（通信网络），将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，进行信息交换，实现资源共享、互操作和协同工作的系统。,分布式系统的定义：,利用并行处理方式或技术将一个大型作业分散于一组计算机进行处理，以增强各计算机的处理能力。,思考：三个概念的区别是什么？,15,1.2计算机通信网的相关概念,计算机通信网的特点：,计算机网络是一互连的计算机系统的群体。这些计算机系统在地理上是分布的，可能在一个房间内，在一个单位里的楼群里，一个或几个城市里，甚至在全国乃至全球范围。这些计算机系统是自治的，即每台计算机是独立工作的，它们是在网络协议控制下协同工作的。系统互连要通过通信设施（网）来实现。通信设施一般都由通信线路、相关的传输、交换设备等组成。系统通过通信设施执行信息交换、资源共享，互操作和协作处理，实现各种应用要求。互操作（Interoperation或interoperability）和协作处理（Cooperation）是计算机网络应用中更高层次的要求特性。它需要有一种机制能支持互连网络环境下的异种计算机系统之间的进程通信、互操作，实现协同工作和应用集成。,16,1.2计算机通信网的相关概念,计算机通信网的功能：,1、数据通信：终端与计算机、计算机与计算机之间能够进行通信，相互传送数据，从而方便地进行信息收集、处理、交换。,2、资源共享：用户可以共享计算机网络范围内的系统硬件、软件、数据、信息等各种资源。,3、网络计算：提供分布处理和均衡计算机负荷的功能，降低软件设计复杂性，提高系统效率。,4、集中控制：通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制，对网络资源进行集中的分配和管理。,5、提高系统的可靠性：藉助冗余和备份的手段提高系统可靠性。,6、网络新服务：开辟大量新的应用服务项目,17,1.3计算机通信网的组成及结构,计算机通信网从其构成的软硬件可以分为传输/交换设备、用户设备和网络软件。,传输/交换设备：线路设备、互连设备。传输设备一般包括双绞线、同轴电缆和光纤等。交换设备一般包括网桥、中继器、网关、交换机和路由器等。,用户设备：主机、终端、服务器。,网络软件：网络操作系统、网络协议软件、用户程序。,18,1.4计算机通信网的分类,一个计算机网络可以从地域范围、拓扑结构、信息传输交换方式或协议、网络组建属性或用途等不同角度加以分类。,1、按地域范围分类,从计算机系统之间互连距离和网络分布地域范围角度来看，分为三类。,局域网LAN，约1千米；城域网MAN，约10千米；广域网WAN，约100千米以上。,由于覆盖范围大小不同，对硬件的要求也不同。,19,1.4计算机通信网的分类,2、按信息传输交换方式分类,根据信息在网内传输交换方式，可分为：电路交换和存储转发交换。而存储转发又可以分为报文交换和分组交换。分组交换包括数据报交换和虚电路交换。,说明：电路交换是通信双方建立一条物理连接后，数据沿着该连接到达目的地，数据传送时独享该连接；存储转发指数据被分成若干段，每段按照交换设备选定的路由独立地从源到目的地。,20,1.4计算机通信网的分类,3、按网络组建属性分类,一个计算机网络，根据其组建、经营和用户，特别是它的数据传输和交换系统的拥有性，可以分为公用网和专用网两类。,公用网：是由国家电信部门组建、经营管理、提供公众服务。任何单位部门，甚至个人的计算机和终端都可以接入公用网，利用公用网提供的数据通信服务设施来实现本行业的业务。,专用网：往往是由一个政府部门或一个公司等组建经营，未经许可，其他部门和单位不得使用。其组网方式可以利用公用网提供的虚拟网功能或自行架设的通信线路。,如163、169都属于公用网；各个公司、学校所建的局域网属于专用网。,21,1.4计算机通信网的分类,4、按网络拓扑结构分类,网络拓扑结构：是从网络拓扑的观点来讨论和设计网络的特性。也就是讨论网络中的通信节点和通信线路或信道的连接所构成的各种网络几何构形，用以反映出网络各组成成分之间的结构关系，从而反映了整个网络的整体结构外貌。,图1.3常见网络拓扑结构,22,1.4计算机通信网的分类,4、按网络拓扑结构分类,图1.4常见网络拓扑结构（网格型）,23,1.4计算机通信网的分类,4、按网络拓扑结构分类,图1.5常见网络拓扑结构（星型）,24,1.4计算机通信网的分类,4、按网络拓扑结构分类,图1.6常见网络拓扑结构（总线型）,25,1.4计算机通信网的分类,4、按网络拓扑结构分类,图1.6常见网络拓扑结构（环型）,26,1.4计算机通信网的分类,补充：按网络拓扑结构分类,图1.3常见网络拓扑结构,通信子网可以设计成两种通信（信道）类型,点对点信道类型,广播信道类型,其特点是一条线路连接一对节点。两台主机常常经过几个节点相连接。信息的传输采用存贮转发方式。,其特点是只有一条供诸结点共享的通信信道,27,1.4计算机通信网的分类,按网络拓扑结构分类案例分析1：,28,1.4计算机通信网的分类,按网络拓扑结构分类案例分析2：,29,1.4计算机通信网的分类,按网络拓扑结构分类案例分析3：,30,1.4计算机通信网的分类,按网络拓扑结构分类案例分析4：,31,1.4计算机通信网的分类,按网络拓扑结构分类案例分析5：,32,1.5计算机通信网协议的标准化,标准可分为两类：,事实标准（fromthefact）由厂家制定的，未经有关标准化组织审定通过，但由于广泛使用形成了事实标准。法定标准（bylaw）经有关标准化组织审定通过的标准。,33,1.5计算机通信网协议的标准化,34,1.5计算机通信网协议的标准化,国际电信联盟（ITU，InternationalTelecommunicationUnion）它的任务是国际电信的标准化。它有3个主要的部门：ITU-R，RadiocommunicationsSector；ITU-T，TelecommunicationsSector；ITU-D，DevelopmentSector。ITU-T的工作为电信标准化，它的前身为CCITT。它的成员为政府部门和电信厂商。国际标准化组织（ISO，InternationalStandardsOrganization）它的成员为国家标准化组织，如美国的ANSI（AmericanNationalStandardsInstitute）。它的标准化程序：从CD（CommitteeDraft）到DIS（DraftInternationalStandard），再到IS（InternationalStandard）。Internet体系结构委员会（IAB，InternetArchitectureBoard）它是一个非正式的标准化组织。它分成IRTF（InternetResearchTaskForce）和IETF（InternetEngineeringTaskForce），前者关注长期的研究，后者处理短期的工程问题。它的标准化程序：草案标准（DS，DraftStandard）到RF