第1章：计算机网络概述资料.ppt

1 计算机网络 夏正友 2 计算机网络教学目的及要求掌握计算机网络的体系结构 各层的主要协议 工作原理及相关概念 理论和技术 了解常用网络技术及最新进展参考教材COMPUTERNETWORKS 4rdEdition AndrewS TanenbaumComputerNetworksandInternets 3rdEdition DouglasE Comer计算机网络 第四版 谢希仁 3 计算机网络考试 考试 笔试成绩 30分 70分期末考试 4 PartI引论 5 引论 计算机网络的发展过程计算机网络的定义及与其他类似系统的区分计算机网络的应用计算机网络的组成计算机网络的分类计算机网络的拓扑结构数据通信方式 6 计算机网络的发展 单机 大 中 小型机 庞大 昂贵缺点 资源无法共享网络始于50 s 近20年发展迅速 发展的动力 资源共享的需求大型项目的合作人与人之间的沟通根据体系结构 网络的发展可分为三个时代 联机终端系统以通信子网为中心采用标准化的层次体系结构 7 以主机为中心的联机终端网络系统 20世纪60 s以前特征 共享主机资源单台主机 计算 通信多台终端 用户交互本地 远程连接结构 8 示例 美国的飞机订票系统SABRE 11HOST2000Terminal通信线路 电话线路 此结构的网络至今仍在使用缺点主机负荷重 数据处理 通信线路利用率低改进多点通信 近距终端集中器 近 远距前端处理机 通信任务分离 9 多点通信 10 终端集中器 11 主机 主机网络 20世纪60 s 20世纪70 s特征单主机终端网络的互联 形成多主机为中心的网络网络结构从 主机 终端 转变为 主机 主机 结构 12 主机 主机网络的演变 演变阶段1通信任务从主机中分离CCP 通信控制处理机 CommunicationControlProcessor 专门处理主机之间的通信任务 13 主机 主机网络的演变 两层网络概念的出现1 由CCP组成的传输网络 通信子网 为资源子网提供信息传输服务 14 主机 主机网络的演变 2 主机的集合 资源子网 提供各种网络资源 建立在通信子网基础上 可多系统并存 15 主机 主机网络的演变 演变阶段2通信子网规模扩大 私有 社会公用公用数据通信网PSTNX 25优点降低用户系统建设成本通信线路利用率高兼容性好 16 主机 主机网络的演变 例子因特网的前身 ARPANET美国军方建立的实验性网络最初4个节点 70 s的60多个节点地域跨越美洲 欧洲具有现代网络的许多特征 例如分组交换分层次的网络协议 17 主机 主机网络的演变 第二代计算机网络的不足之处网络普及程度低标准不统一网络体系结构的研究不成熟 18 体系结构标准化网络 第三代计算机网络 20世纪70 s 至今不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力各厂商 研究机构 大学在网络技术 方法 理论等方面的研究日趋成熟是其基础 19 体系结构标准化网络 标准化过程的两个阶段厂商标准 IBM SNA DEC DNA缺点 适用范围 兼容性 技术垄断 竞争 标准不统一 用户利益 标准制定问题标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定例外 事实上的标准 如TCP IP 网络体系结构标准化 20 体系结构标准化网络 国际标准 ISO OSI RMOpenSystemInterconnection RecommendedModel 开放系统互联参考模型 简称OSI参考模型 OSI参考模型是一种概念上的网络模型保证不同网络设备之间的兼容性和互操作性规定网络体系结构的框架只说明了做什么 WHATTODO 而未规定怎样做 HOWTODO 现有计算机网络均是在OSI RM框架下运作的 21 体系结构标准化网络 PC导致了局域网的出现局域网的标准 IEEE802IEEE802也符合OSI RM标准开始就建立在标准化的基础上 22 标准制定机构 标准的制定机构IEEE InstituteofElectricalandElectronicsEngineers 电子电气工程师协会ITU InternationalTelecommunicationsUnion 国际电信联盟EIA ElectronicIndustriesAssociation 电子工业协会ISO InternationalOrganizationforStandardization 国际标准化组织IETF InternetEngineeringTaskForce 23 第四代网络 90年代 Internet广泛应用与异步传输模式ATM技术的发展 24 未来计算机网络的发展 高速化多媒体网络技术宽带网络技术移动通信网络技术将得到发展智能化标准化 25 中国计算机网络发展 1987年9月 钱天白教授发出我国第一封电子邮件 揭开了中国人使用因特网的序幕 1993年3月 我国第一条连接因特网的专线线路开通 当时带宽只有64K 1994年4月 中关村地区教育与科研示范网络 NCFC 连入因特网的64K国际专线开通 实现了与因特网的全功能连接 从此我国被国际上正式承认为连入因特网的国家 自1994年开始 开通我国同因特网连接的专线线路 分别建立了4大网络 中国公用计算机互联网 CHINANET 中国金桥信息网 CHINAGBN 中国教育和科研网 CERNET 中国科技网 CSTNET 26 计算机网络的概念 将地理位置分布不同的具有自主能力的计算机系统 通过电缆和通信设备连接起来 并通过网络软件进行管理 以达到资源共享的目的一个自主的互连的计算机系统的集合自主 不是主从关系主控 从属主机 终端 终端网络 互连 以任何通信方式铜线 光纤红外 激光 微波 卫星 27 计算机网络与类似系统的区别 类似系统终端分时系统多机系统分布式系统 28 计算机网络与终端分时系统 从设备在系统中的地位进行比较分时系统主机以分时方式为终端服务终端完全依赖于主机主机与终端是支配与被支配的关系 数据处理 用户交互资源高度集中 由许多用户共享终端之间无联系计算机网络每台计算机地位平等 互相共享每台计算机都能独立工作资源分布 29 计算机网络与多机系统 从耦合度和用途方面进行比较多机系统设备之间耦合度紧设备分布近传输速度极快主要用途为科学计算计算机网络网络设备之间耦合度松设备分布相对较远传输速度快主要用途为资源共享 30 计算机网络与分布式系统 从协调性和用途两方面进行比较分布式系统在分布式OS统一调度下 各计算机协调工作 共同完成一项任务 如并行计算用户面对的是一台逻辑上的计算机 组成分布式系统的各计算机怎样协同工作 对用户透明用途主要是科学计算和数据处理计算机网络非协调性的各计算机对用户非透明 用户必须指定资源的位置 用户必须明确地指定在哪一台机器上登录 用途主要是资源共享从效果上讲 分布式系统是建立于网络之上的软件系统 它具有高度的整体性和透明性 网络和分布式系统的区别更多地取决于软件 尤其是操作系统 而不是硬件 31 计算机网络的功能与特点 资源共享 软件 硬件 数据 数据库 分布处理提高可靠性 利用可替代资源 提供连续高可靠服务负载分担集中管理易于扩展引进新服务提供远程通信手段 文件传输 IP电话 email 视频会议 ICQ信息广播 交互式娱乐 音乐节省投资 替代昂贵的大中型机系统 32 计算机网络的组成 网络软件网络协议 软件 一系列规则和约定的规范性描述 它控制了网络中的设备之间如何进行信息交换网络操作系统网络中软硬件设备的控制程序网络管理及网络应用软件对网络资源进行管理维护的软件 33 计算机网络的组成 网络硬件端节点 计算机等转接节点 交换机 集中器 路由器 通信处理机等通信链路 电缆 光缆 无线 卫星 微波 红外 34 计算机网络的分类 按技术分广播式网络点到点网络按规模分局域网城域网广域网互联网按传输介质分有线网无线网 35 计算机网络的分类 按拓扑结构分总线环形网状星形树形按使用范围分专用网公共网 36 计算机网络的分类 广域网 WAN WideAreaNetwork 跨越国家 地区如我国的公用分组交换网X 25都市网 MAN MetropolitanAreaNetwork 覆盖一个城市如上海的ATM网络局域网 LAN LocalAreaNetwork 覆盖工厂 办公大楼 学校 办公室南航校园网 37 计算机网络的拓扑结构 信道连接方式 点 点信道 通信双方位于信道两端广播信道 多个计算机连接到一条通信线路上的不同分支点拓扑结构 总线星型树型环型网状 38 总线型结构 优点 结构简单缺点 单点故障可能会影响全网 39 星型结构 优点 扩展方便缺点 对中心节点的依赖较大 40 树型结构 优点 扩展方便缺点 对非叶子节点的依赖大 41 环形结构 优点 结构简单 扩展方便缺点 单点故障可能会影响全网 42 网状结构 优点 扩展方便缺点 冗余太多 43 数据通信方式 电路方式分组方式信元方式 44 电路方式 原理是从一点到另一点传递信息的最简单的方式基于电话网电路交换的原理 即当用户要求发送数据时 交换机就在主叫用户终端和被叫用户终端之间接续一条物理的数据传输通路 双向优点信息传输时延小电路是 透明 的信息传送的吞吐量大缺点所占用的带宽固定 网络资源的利用率较低用户在租用数字专线传递数据信息时 要承受较高经济代价 45 电路方式示意图 46 分组方式 原理是一种存储转发的交换方式 将需要传送的信息划分为一定长度的包 分组 以分组为单位进行存储转发 在传送数据分组之前 必须首先建立虚电路 然后依序传送优点传输质量高 可靠性高为不同种类的终端相互通信提供方便分组多路通信 经济性能好互连电话网 用户电报及低速数据网 其他专用网缺点分组传送有延迟 交换有开销不适宜在实时性要求高 信息量大的场合 投资大 47 分组方式示意图 48 信元方式 原理信元方式 CellModel 是将信息以信元为单位进行传送的一种技术信元主要由两部分构成 信元头和信元净荷 信元头所包含的是地址和控制信息 信元净荷是用户数据 信元