【精品】02_计算机网络的发展与组成

1、主讲教师：吴长虹e-mail: changhongboytel: 1372771352366000（短号）教学目的：k 了解因特网的组成。2、掌握线路交换、分组交换技术原理。3、了解因特网在我国的发展历程。教学重点：线路交换、分组交换技术原理。教学难点：分组交换技术原理。课 时：2课时。第1章概述1.3因特网的组成1.4计算机网络在我国的发展一个典型的网络应包含以下4个部分：（1）服务器：为多个网络用户提供共享资源的设 备。（2）客户机（工作站）：使用服务器上共享资源 的计算机。（3）网络通信系统：连接客户机和服务器的设备,（4）网络操作系统：管理网络操作的系统软件。1.3因特网的组成1、边缘

2、部分：客户服务器方式、对等 连接方式p7客户服务器方式：包括客户程序和服务器程序。对等连接方式: 不区分谁为谁服务1.3因特网的组成2、核心部分：电路交换、分组交换p91、线路交换使用线路(电路)交换(circuit switching)方式，就是通过网络中的节 点在两个站之间建立一条专用的通信线路。 最普通的线路交换例子是电话系统。线路交换方式的通信包括三种状态：(1) 建立连接(2) 数据传送(通话)(3) 释放连接一百多年来，电话交换机虽然经过多次更新换代，但交换的方式一直都是电路交换。(a)两部电话直接相连(b) 5部电话两两直接相连(c)用交换机连接许多部电话图11电话机的不同连接方

3、法当电话机的数量增多时，就要使 用很多彼此连接起来的交换机来完 成全网的交换任务。用这样的方法, 就构成了覆盖全世界的电信网。这种必须经过“建立连接i通信i释 放连接”三个步骤的连网方式称为面向 连接的(connection-oriented)。这里我们要 指出，电路交换必定是面向连接的。但 面向连接的却不一定是电路交换，因为 分组交换也可以使用面向连接的方式(如 广域网的x.25网络和atm网络)o下图为电路交换的示意图。在通话的全 部时间内，通话的两个用户始终占用端到端 昭宙定衿输带宽。当祓用电路交换来传送计算机数据时， 其线路的传输效率往往很低。中维线匚 c cc2、存储转发交换（分组交

4、换） 1）存储转发的基本概念存储转 发交换 （store-and-forward exchanging）方式与线路交换方式的主要区别表 现在以下两个方面：发送的数据与目的地址、 源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据 单元（报文或报文分组）进入通信子网；通信子 网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数 据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发12功聽存储转发交换方式可以分为两类：报文交 换(message exchanging)与扌艮文分 组交换(packet exchanging)o因此，在利用存储转发交换原理 传送数据时，被传送的数据单元相应可以分为 两类：报文(mes sage)与报文

5、分组(packet)。2）报文交换报文交换不需要在两个站点之间建立一条专用通路, 其数据传输的单位是报文（站点一次发送的数据块）， 长度可变。传送过程采用存储转发方式，即发送站在发 送一个报文时，把目的地址附加在报文上，途经的网络 节点根据报文上的目的地址信息，把报文发送到下一个 节点，通过逐个节点转送直到目的站点。电子邮件的传递、电报通信就是使用拆报文交换。计算机网络教程课程讲义暂 及2乍忧3)分组交换则采用存储转发技术。分组的概念如图1-3所示。通常我们将欲发送的整块数据称为一个报文(message)o在每一个数据段前 面，加上一些必要的控制信息组成的首部(header)后，就构成了一个分

6、组(packet)。分组 是因特网中传送的数据单元。分组又称为“包”，而分组的首部也可称为“包头”。分组交换的特征是基于标记(label-based)o不先建立连接而随时可发送数据的连网方式，称为无 连接 白勺(connectionless)。根丈分组分组分组s1-3分组的槪念分组交换网由若干个结点交换机(node switch)和连接这些交换机的链路组成， 如图l-4(a)所示。图l-4(b)和图l-4(a)的表 示方法是一样的，但强调了结点交换机 具有多个端口的概念。图中hhe都是可进行通信的计算机， 但在计算机网络中常称它们为主机(host) o 在arpanet建网初期，分组交换网中的

7、 结点交换机曾被称为接口报文处理机imp (interface message processor) o(逊分组交换网和主机(b)具有两组端口的结点交换机® 1 -4分组交换网示意图 结点交换机处理分组的过程是：将收到的分组先放入缓存，再查找转发表（转发表中写 有到何目的地址应从何端口转发的信息），然 后由交换机构从缓存中将该分组取出，传递给 适当的端口转发岀去。分组交换网的主要优点可归纳如表11所示。表1-1分组交换的优点优点所采用的手段高效在分组传输的过程中动态分配传输带宽， 对通信链路是逐段占用灵活每个结点均有智能，为每一个分组独立地 选择转发路由迅速以分组作为传送单位，可以不

8、先建立连接 就能向其他主机发送分组；网络使用高速 链路可靠完善的网络协议；分布式多路由的分组交 换网，使网络有很好的生存性分组交换也带来一些新的问题。例如，分组 在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一 定的时延。当网络通信量过大时，这种时延可 能会很大。此外，各分组必须携带的控制信息 也造成了一定的开销(overhead)。图1-5表示电路交换、报文交换和分组交换的 主靈反别°三种数据交换技术总结如下：(1) 线路交换：在数据传送之前需建立一条物 理通路，在线路被释放之前，该通路将一直被 一对用户完全占有。(2) 报文交换：报文从发送方传送到接收方采 用存储转发的方式。(3) 分组

9、交换：此方式与报文交换类似，但报 文被分成组传送，并规定了分组的最大长度， 到达目的地后需重新将分组组装成报文。电路交檢:呼叫阶段數馆伏g)电路交换一一 根 丈根文-f根t丈i根文交検a b c d分组交検(b)报文交换9)分组交换 p.-p.表示4个分组e1-5三种交换方式的比较图l6(a)所示的是早期的面向终端的计算机网络，它是以单个主机为中心的星形网，各终 端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和 软件资源。而分组交换网是以网络为中心，主 机和终端都处在网络的外围，如图l-6(b)所示。 用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许 多硬件和各种丰富的软件资源。z / x ."x越

10、浅2多沈高州歼范分阮分组交换网(a)以单个主机为中心(b)以分组交换网为中心gl-6从以单个主机为中心滴变到以分组交换网为中心1.4计算机网络在我国的发展1989年11月，我国第一个公用分组交换网cnpac建 成运行，在此基础上，1993年9月建成新的中国公用分 组交换网。在20世纪80年代后期，公安、银行、军队以及其他 一些部门也相继建立了各自的专用计算机广域网。自20世纪90年代起，我国陆续建造了基于因特网技 术的、可以和因特网互连的9个全国范围的公用计算机 网络。1994年4月20日我国用64kbit/s专线正式连入因特网, 从此我国被正式承认为接入因特网的国家。表1-3是中国互联网络信息中心公布的我国最近儿年来因特网的发展情况。表1-3我国因特网的发展情况统计时间上网计算机数（万）上网用户数（万）www站点数国际线路总容量（mbit/s）1997.10.3129.962150()25.4081998.06.3054.2117.5370084.641998.12.3174.72105