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 TeleworkingTeleconsultingTelemarketingTeletraining 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 3IEEE802 4IEEE802 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 6DQDB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 circuitswitching 报文交换 messageswitching 分组交换 packetswitching 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 PacketSwitch PacketSwitch PacketSwitch 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Q 1条链路上传输 因为它必须存储转发Q 1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 5MbitsR 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 01234 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