计算机三级网络技术教程第1章ppt课件

.,第1章概述,计算机网络的定义计算机网络的形成与发展过程计算机网络的功能和应用计算机网络的分类计算机网络的组成与结构计算机网络的拓扑结构,内容提要,.,掌握计算机网络的定义和分类掌握计算机网络的拓扑结构理解计算机网络的组成了解计算机网络的发展过程了解计算机网络的功能与应用,本章基本要求,.,1.1计算机网络的基本概念,计算机网络是指将地理位置不同且功能相对独立的多个计算机系统由通信介质相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。从资源共享观点来看，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”,.,关于计算机网络的定义有如下几点:地理位置不同功能相对独立的多个计算机系统用通信介质互连专门的网络操作系统(如UNIX,WindowsNT等)管理实现资源共享（主要目的）,.,由同轴电缆组建的以太网,网络组织形式举例：,.,由集线器HUB组建的以太网,.,环网,.,路由器连接的多个局域网,.,路由器构成的通信子网和连接的多个局域网,.,多个网络互连的Internet,.,1.2计算机网络的形成与发展,（1）计算机网络的初级阶段20世纪50年代数据通信技术的研究与发展。计算机与通信技术相结合。远程联机系统：一台计算机与多个远程终端相连。,如下图所示:,.,计算机与终端之间加入了多重线路控制器的远程联机系统示意图,调制解调器,终端,.,采用前端机（Front-EndProcessor，简称FEP）和线路集中器的远程联机系统示意图,.,ARPANET的成功标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元，具有里程碑式的意义。,（2）计算机网络通信20世纪60年代出现了以实现“资源共享”为目的的多计算机互连的形态。以分组交换技术网络的研究与发展为主要特征。典型代表:美国的分组交换网ARPANET于1969年12月的投入运行。,1973年英国的NPL（英国国家物理实验室）也开通了分组交换试验网。1973年法国也开通了分组交换网CYCLADES。,.,（3）标准、开放的计算机网络70年代各大公司都制定自己的网络标准，并各自按照自己的网络体系结构建立自己的网络。例如，IBM公司1974年率先提出的“系统网络体系结构”(SNA)；DEC公司于1975年公布了“分布式网络体系结构”(DNA)；UNIVAC公司于1976年提出了“分布式通信网络体系结构”(DCA)。但是，不同体系结构的网络之间难于互连，妨碍了计算机网络技术的发展与应用。,.,OSI参考模型国际标准化组织ISO（InternationalStandardizationOrganization)于1977年着手从事网络标准化问题的研究，于1984年颁布了“开放系统互连基本参考模型”（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel),简称为OSI参考模型或OSIRM,并制定了一系列协议。然而，OSI参考模型目前只具有指导性的意义，并没有什么厂家生产出符合OSI标准的商用产品。TCP/IP协议及其体系结构逐渐成为业界公认的事实标准。早在1969年ARPANET的实验性阶段，研究人员就开始了TCP/IP协议雏形的研究。TCP/IP协议的成功促进了Internet的发展，Internet的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。,.,（4）高速、智能的计算机网络,提高网络速度或网络带宽一直是计算机网络发展过程中一个重要问题。从Kbps、Mbps到Gbps。在传输介质材料及技术改进等方面不断努力。电传输介质、光传输介质人们对计算机网络信息系统的依赖性越来越强，对计算机网络的可靠性、安全性要求的提高；计算机网络日趋复杂化，管理网络的难度和复杂程序也越来越高。对网络智能化程度的追求，以提高网络的服务质量，诸如网络资源调度、配置管理、故障管理、计费管理、性能管理、安全管理等。,.,有关的国际标准化组织为确保发送方和接收方能彼此协调，若干组织促进了通信标准的开发，现简单介绍5个这种组织：ANSI，ITU（CCITT），EIA，IEEE和ISO。ANSI：美国国家标准协会（AmericanNationalStandardInstitute）ANSI设计了ASCII代码组，它是一种广泛使用的数据通信标准代码。ITU：国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion）ITU有3个主要部门：无线通信部门（ITU-R），电信标准化部门（ITU-T），开发部门（ITU-D）。1953年1993年，ITU-T被称为CCITT（国际电报电话咨询委员会）。CCITT建议自1993年起都打上了ITU-T标记。EIA：电子工业协会（ElectronicIndustriesAssociation）最为人熟悉的EIA标准之一是RS-232C接口，这一通信接口允许数据在设备之间传递。IEEE：电气和电子工程师协会（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）IEEE设置了电子工业标准，IEEE分成一些标准委员会（或工作组），每个工作组负责标准的一个领域，IEEE802工作组设置了网络上的设备如何彼此通信的标准。,（5）计算机网络有关的标准组织与管理机构,.,ISO：国际标准化组织（InternationalStandardizationOrganization）ISO开发了开放式系统互连（OSI：OpenSystemInterconnection）网络结构模型，该模型定义了用于网络结构的七个数据处理层次。ITU-T建议V系列ITU-T提出的V系列标准是应用于调制解调器的标准。如：V.90是56Kbit/s调制解调器的标准。X系列ITU-T提出的X系列标准是应用于广域网的，该系列标准分为两组。X.1X.39：标准应用于终端形式、接口、服务设施和设备。最著名的标准是X.25，它规定了数据包装和传送的协议。X.40X.199：标准管理网络结构、传输、发信号等等。,.,因特网管理机构ISOC：Internet协会（InternetSociety），最权威的Internet全球协调与合作的国际组织，任务是与其他组织合作，共同完成Internet协会标准与协议的制定。网址：IRTF：Internet研究任务组（InternetResearchTaskForce），是ISOC的执行机构，主要在Internet协议、体系结构、应用程序及相关技术领域开展研究工作。IAB：因特网体系结构委员会（InternetArchitectureBoard）是ISOC的技术咨询机构。IETF：因特网工程任务组（InternetEngineeringTaskForce），是IAB的下设机构，主要任务是为Internet工程和发展提供技术及其他支持。网址：InterNIC：Internet网络信息中心（InternetNetworkInformationCenter），负责Internet域名注册和域名数据库管理的机构。网址：IANA：Internet赋号管理局（InternetAssignedAuthority），主要负责组织和监督IP地址的分配。W3C：WWW协会，主要任务在于确定和颁布有关WWW应用的标准。网址：,.,RFC文档、Internet草案与Internet标准RFC：请求评价（RequestForComments），RFC文档，它是一种技术报告，任何人都可以提交RFC文档。RFC是在线存放的，任何人都可以下载。RFC文档在被IETF和IAB审查通过之后，就可宣布它为Internet标准。所有的RFC文档都要经历评论和反馈过程，按其发展与成熟程度分为四个类别：Internet草案(Internetdraft)、提议标准（proposedstandard）、草案标准(draftstandard)和Internet标准。很多RFC文档最后都没有成为Internet标准。RFC文档是获得技术发展状况与最新动态的重要来源之一。,.,1.3计算机网络的分类,（1）分类方法按通信所使用的介质分为有线网络和无线网络。按使用网络的对象分为公众网络和专用网络。按网络传输技术分为广播式网络和点到点式网络。,广播式网络：,点到点网络：,.,按照网络传输速度的高低将计算机网络分为低速网络和高速网络等。按地理覆盖范围，将网络划分为广域网、城域网和局域网。,.,地理覆盖范围的不同直接影响网络技术的实现与选择。LAN、MAN和WAN在技术实现和选择上存在明显差异。,（2）局域网、城域网和广域网局域网(LAN：LocalAreaNetwork)局域网的覆盖范围大约是几公里以内，如一栋大楼内或一个校园内。城域网（MAN:MetropolitanAreaNetwork）。城域网的覆盖范围大约是几公里到几十公里，主要是满足城市、郊区的联网需求。,广域网（WAN:WideAreaNetwork）一般是几十公里到几千公里以上，能够在较大的范围内实现资源共享和信息传递。,.,1.4计算机网络的功能和应用,（1）四项功能l资源共享l数据传送l均衡负荷和分布式处理功能l数据信息的集中和综合处理,.,（2）计算机网络的应用l方便的信息检索l现代化的通信方式l办公自动化l企业的信息化l电子商务与电子政务l远程教育与E-learningl丰富的娱乐和消遣,.,1.5计算机网络的组成与结构,按照逻辑功能划分，分为二级子网结构：资源子网：向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网：完成网络中数据传输和转发。,.,资源子网包括：各种计算机系统终端控制器和终端设备软件可供共享的数据库等,.,.,通信子网是由用作信息交换节点的通信控制处理机CCP、通信线路和通信软件组成的独立的通信系统。通信子网通常在广域网中才有意义，局域网不能明确地划分出子网的结构。通信子网与高层应用的分离原则简化网络的设计；通信部分与高层应用相互独立。,(CommunicationControlProcessor),.,1.6计算机网络的拓扑结构,把计算机、终端、通信处理机等设备抽象成点把连接这些设备的通信线路抽象成线将由这些点和线所构成的拓扑图称为网络拓扑结构常见的计算机网络拓扑结构有：总线型、星型、环型、树型和网状型,.,.,特点：网络中所有的站点共享一条数据通道。一种广播网络。,优点：安装简单方便、需要铺设的电线最短、成本低，且某个站点的故障一般不会影响整个网络。最适合局域网的运用。,缺点：总线介质故障会导致网络瘫痪，安全性低，较难监控，增加新站点没有星型网络容易。,（1）总线型结构,.,特点：各站点通过点到点的链路与中心站点相连。,优点：容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，容易实现网络监控。,缺点：一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪。,（2）星型结构,.,（3）树型结构,可以看作是星型结构的一种扩展。适用于分级管理和控制。,.,特点：网络中所有的站点通过传输介质连成一个封闭的环形。,优点：容易安装和监控，传输时延确定等。多用于通信主干网上。,缺点：容量有限、网络建成后，增加新的站点较困难。,（4）环型结构,.,（5）网状型结构,特点：是以上述几种拓扑结构为基础的综合应用。任意两节点之间可存在多条路径可选。广域网基本上采用此构。,.,如上图所示，设HA与H3通信，需要经过通信子网中的若干个中间交换节点（即CCP），如A、C或A、B、C或A、B、D、C或A、E、D、C，等。,附(补充)：数据交换方式,.,常用的数据交换方式有：电（线）路交换；存储转发交换：报文存储转发交换和报文分组交换（简称：分组交换）。在分组交换中，有两种服务方式：数据报服务方式虚电路服务方式,.,1.线路交换（circuitswitching）或电路交换方式与传统的电话交换方式相同。三个阶段：（1）线路建立阶段呼叫请求；呼叫应答（2）数据传输阶段（3）线路释放阶段释放请求；释放应答,电路交换示意图,呼叫时建立物理铜线连接,呼叫,挂断,.,线路交换方式的特点：建立起直接的物理线路连接该连接为此次通信专用交换设备不存储数据，不能改变数据的内容不具备差错控制能力。优点：实时性强，适用于交互式会话类通信。缺点：对突发性通信不适应，系统效率低；中间节点不具备缓存能力，不能平滑交通量；不具备差错控制能力。,.,交换设备,2.存储转发交换（StoreandForwardExchanging）,（1）存储转发交换的原理：交换设备先将收到的数据缓存对存储的信息进行处理待指定输出线空闲时，再分别将信息转发出去,.,（2）分组存储转发一个数据传输单元，在网络中被独立地传输。分组存储转发过程：分组。分组的长度有一个最大值。在发送端要对待发送的数据进行分组；(在接收端则要将分组进行重新组织,即重组)分组带有分组头，记录一些接收方能够理解的信息；以分组为单位在各交换节点之间进行存储转发。,.,分组1,分组1,分组1,流向,时间,ABCD,分组2,分组2,分组3,分组3,分组2,分组3,.,分组交换技术又分为两类：数据报(DG，DataGram)方式虚电路(VC,VirtualCircuit)方式虚电路方式。象电路交换方式那样，有三个阶段：虚电路建立阶段（注意：是一条逻辑连接，而非线路交换方式中的物理连接），虚电路号；数据传输阶段，即传输分组的阶段；虚电路拆除阶段。,.,数据报方式同一个报文的不同分组可以经过不同的路径到达目的地；同一个报文的分组到达目的地时可能出现乱序、重复和丢失现象；每个分组在传输过程中都必须带有源地址和目的地址。,.,.,小结,当前计算机网络发展的特点是Internet的广泛应用与高速网络技术的迅速发展；从资源共享观点来看，计算机网