第1章：网络概论.ppt

1、计算机网络（第2版）,Tel:8216241 ADD:6-408,2020/8/12,第2页,计算机网络考核成绩分项,总评成绩构成： 平时考勤+作业+实验占30% 考试成绩占70%,2020/8/12,第3页,课外知识： 随着计算机迅速应用于人们工作和生活的各个方面，越来越多的职业需要具有计算机应用技能的人才。 下面提供了各具体行业的工作人员需学习和掌握的应用软件及相关技术： 1.平面设计及相关行业-Photoshop、 CorelDRAW 、Illustrator 、PageMaker 等软件 2.三维及相关行业-3ds max、Maya 等软件 3.多媒体设计及相关行业-Authorwar

2、e 、Director、Premiere 、Combustion、 AfterEffects等软件,2020/8/12,第4页,4.网络应用及相关行业-Flash、 Dreamweaver、 Fireworks 、FrontPage 、ASP、 ASP.NET 、HTML 、PHP、JavaScript、 VBScript等软件及组网建网技术 5.建筑及装潢设计行业-AutoCAD、 3ds max 等软件 6.现代工业产品及相关行业-Pro/E 、Protel等软件 7.软件开发及相关行业-VB.NET 、VC.NET、 VB 、VC、VFP、Delphi、 PowerBuilder 、C/

3、C+ 、C+Builder 、Jbuilder等软件 8.办公及应用行业-Windows 9x2000/XP 、Office、 WPS Office 等软件及硬件故障排除和网络技术,绪 论,计算机网络课程的特点 课程的基本内容 学习要求,2020/8/12,第6页,一. 计算机网络课程的特点,1. 计算机网络技术在现代社会发展中的作用,21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。,2020/8/12,第

4、7页,为什么网络会对人类社会生活中产生如此重大的影响？,社会学家指出：人类社会的生活方式与劳动方式从根本上说是具有群体性、交互性、分布性与协作性的； 计算机网络的出现使人类这样一种本质的特征得到了充分的体现； 计算机网络的应用可以大大地缩短人与人之间的时间与空间距离，更进一步扩大了人类社会群体之间的交互与协作范围；,2020/8/12,第8页,进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。,因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不

5、开因特网。,2020/8/12,第9页,2. 网络技术是多学科交叉的产物，也是一门基础 性课程,计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉科学； 计算机网络已经成为软件编程的基本环境； 很多课程的学习是建立在学生掌握了网络知识的基础上的； 计算机网络教学已经成为计算机专业和相关专业学生学习的一门基础性的课程。,2020/8/12,第10页,3. 网络课程教学的特点,网络技术经过几十年的发展，已经形成了自身比较完善的体系； 目前网络技术发展十分迅速，应用广泛，知识更新快； 网络课程的教学中应该注意： 教学体系的组织 如何反映出技术的发展 如何帮助同学掌握网络技术的基本知识

6、与基本技能 课堂教学与实验、网络编程训练环节的结合。,2020/8/12,第11页,对于计算机本科专业学生学习的要求:,理解网络的最基本工作原理 掌握处理网络问题的基本方法 面对不断发展的网络技术 具有跟踪和继续学习的基础与能力,2020/8/12,第12页,二. 主要内容,第1章：计算机网络概论 第2章：网络体系结构与网络协议 第3章：物理层 第4章：数据链路层 第5章：介质访问控制子层 第6章：网络层 第7章：传输层 第8章：应用层 第9章：网络安全与网络管理技术,2020/8/12,第13页,全书分成5个学习单元： 第一单元： 网络基本概念（ 第1章与第2章） 主要内容：网络的基本概念、

7、发展与应用 网络体系结构与网络协议的基础知识 第二单元：广域网技术基础（第3章、第4章） 主要内容：数据通信基础知识 广域网的物理层、数据链路层的基本概念 与协议 第三单元：局域网技术基础（第5章） 主要内容：介质访问控制方法 局域网、城域网技术的发展与应用 交换局域网、虚拟局域网、无线局域网技术 基本组网方法,2020/8/12,第14页,第四单元： TCP/IP协议基础（第6章、第7章、第8章） 主要内容：TCP/IP协议的网络层、传输层与应用层 网络互联 分布式进程通信 客户/服务器模型 第五单元：网络安全技术基础（第9章） 主要内容：网络安全技术研究的基本问题 加密与认证 入侵检测与防

8、火墙技术 网络防病毒、网络文件备份与恢复技术 网络管理技术,2020/8/12,第15页,各章内容的安排,什么是计算机网络？（第1、2章） 网络中计算机之间是如何通信的？（第3章） 如何保证数据传输的正确性？（第4章） 局域网是如何工作的？（第5章） 支持Internet工作的核心技术是什么？（第6章） 网络最本质的活动是什么？（第7章） 各种Internet网络应用是如何实现的？（第8章） 如何管理网络和保证网络安全？（第9章）,2020/8/12,第16页,本课程的组织基本遵循分层模型，但不拘泥于分层结构模型； 以Internet技术与高速网络技术为主线，加入网络发展的最新内容；,2020

9、/8/12,第17页,三.与其他课程的关系,前期课程： 计算机原理 操作系统,第1章计算机网络概论,2020/8/12,第19页,本章在讲述计算机网络的形成与发展历史的基础上,对网络定义、分类与拓扑构型等问题进行了系统的讨论，并对网络应用、网络技术的研究与发展进行了探讨，通过本章的学习，学生将会对计算机网络的相关知识有较为详细的了解。, 【学习目标】,2020/8/12,第20页,了解：计算机网络的形成与发展过程 了解：典型的计算机网络 了解：网络计算研究与应用的发展 掌握：计算机网络的定义与分类方法 掌握：计算机网络的及组成与结构的基本概念 掌握：计算机网络拓扑构型的定义、分类与特点 掌握：

10、分组交换技术的基本概念, 【学习要点】,2020/8/12,第21页,计算机网络涉及到计算机与通信两大领域。 计算机与通信相互结合的两个方面： 一方面，通信网络为计算机之间的数据传输和交换提供必要的手段。 另一方面，数字计算技术渗透到通信中，提高通信的各种性能。,1.1 计算机网络的形成与发展,2020/8/12,第22页,1.1.1 计算机网络发展阶段的划分,第一阶段：20世纪50年代 数据通信技术的研究与发展,以单个计算机为中心 的联机终端系统 第二阶段：20世纪60年代 ARPAnet与分组交换技术的研究与发展 第三阶段：20世纪70年代 具有统一网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机

11、网络。 第四阶段：20世纪90年代 高速、综合化计算机网络。,2020/8/12,第23页,1.1.2 计算机网络的形成 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系； 20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统（SAGE）的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试；,2020/8/12,第24页,计算机网络的产生背景,是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。 60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivab

12、ility)很强的网络。 传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。 如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。,2020/8/12,第25页,新型网络的基本特点,网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。 网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。 所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。 网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。,2020/8/12,第26页,ARPANET的成功

13、使计算机网络的概念发生根本变化,早期的面向终端的计算机网络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。 分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。 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。,2020/8/12,第27页,从主机为中心到以网络为中心,以主机为中心,以分组交换网为中心,2020/8/12,第28页,新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络,？,分组交换是如何产生的,2020/8/12,第29页,两部电话机只需要用一对电线 就能够互相连接起来。,传统电话网使用电路交换,2020/8/12,第3

14、0页,但若要将 5 部电话机两两相连， 则需要 10 对电线。,传统电话网使用电路交换,2020/8/12,第31页,当电话机的数量很大时， 就必须使用电话交换机进行连接。,传统电话网使用电路交换,2020/8/12,第32页,“交换”的含义,在这里，“交换”(switching)的含义就是转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,2020/8/12,第33页,(,(,A,通话前先拨号建立连接。 可能只要经过一个交换机（如 A 到 B） 可能要经过多个交换机（如 C 到 D） 通话过程中，通信双方一直占用

15、所建立的连接。 通话结束后，挂机释放连接。,电路交换的特点,(,(,(,(,(,(,B,C,D,2020/8/12,第34页,经过“建立连接 通信 释放连接”三个步骤的连网方式称为面向连接的（connection-oriented）。电路交换必定是面向连接的。,2020/8/12,第35页,分组交换(packet switching)的出现,电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。 但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。 计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。 这就导致分组交换的问世。 分组交换可采用不先建立连

16、接而随时可发送数据的连网方式，这种方式称为无连接（connectionless)式。 面向连接的网络不一定是电路交换的网络.,2020/8/12,第36页,报文,在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。,2020/8/12,第37页,数 据,数 据,数 据,添加首部构成分组,每一个数据段前面添加上首部构成分组。,首部,首部,首部,请注意：现在左边是“前面”,2020/8/12,第38页,分组交换的传输单元,分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。,2020/8/12,第39页,分组首部的重要性,每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

17、 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。,2020/8/12,第40页,收到分组后剥去首部,接收端收到分组后剥去首部还原成报文。,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,2020/8/12,第41页,数 据,数 据,数 据,最后还原成原来的报文,最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。,2020/8/12,第42页,分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）

18、 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,首部,首部,首部,发 送,发 送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,11010011101 00101001110,2020/8/12,第43页,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,这就是基于存储转发的分组交换,2020/8/12,第44页,因特网的核心部分,因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接

19、入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。,2020/8/12,第45页,H1,H5,H2,H4,H3,H6,路由器,网络,网络核心部分,主机,2020/8/12,第46页,H1,H5,H2,H4,H3,H6,发送的 分组,路由器,A,E,D,B,C,网络核心部分,主机,2020/8/12,第47页,分组交换网的示意图,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6 发送分组,注意分组路径的变化！,路由器,主机,

20、2020/8/12,第48页,注意分组的存储转发过程,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,路由器,主机,在路由器 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口,最后到达目的主机 H5,在路由器 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口,在路由器 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口,2020/8/12,第49页,路由器,在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 路由器处理分组的过程是： 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； 把分组送到适当的端口转发出去。,2020/8/12,第50页,主机和路由器的

21、作用不同,主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。,2020/8/12,第51页,分组交换的优点,高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。,2020/8/12,第52页,分组交换带来的问题,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。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。,2020/8/12,第53页,存储转发原理并非完全

22、新的概念,在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。,2020/8/12,第54页,三种交换的比较,A B C D,A B C D,A B C D,报文交换,电路交换,分组交换,t,数据传送 的特点,比特流直达终点,报文,报文,报文,分组,分组,分组,存储 转发,存储 转发,存储 转发,存储 转发,2020/8/12,第55页,1.1.3 网络体系结构与协议标准化的研究 一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系结构与网络协议； 国际标准化组织（ISO）

23、成立专门委员会研究网络体系结构与网络协议国际标准化问题； ISO正式制订了开放系统互连参考模型，制订了一系列的协议标准； 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。,2020/8/12,第56页,协议,在计算机网络中，协议(protocol)是通信双方必须严格遵守的规则。 协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序。 协议在计算机网络中起着非常重要的作用。,2020/8/12,第57页,协议必须保证在

24、任何复杂的情况下都能正确工作，因此网络协议非常复杂。 我们在日常生活中所使用的许多约定，都远远达不到网络协议的要求，因此经常会使约定失败。 总之，网络协议必须考虑如何对付各种异常情况的出现。,网络协议非常复杂,2020/8/12,第58页,著名的协议举例,占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作战。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白军，但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议，使得蓝军能实现协同作

25、战因而一定(即100 %)取得胜利？,2020/8/12,第59页,蓝军联合进攻白军必胜 蓝军单独进攻白军必败,明日正午进攻?,同意,收到“同意”,收到：收到“同意”,协议无法保证必胜！,2020/8/12,第60页,结论,这样无限循环下去，两边的蓝军都始终无法确定自己最后发出的电文对方是否已经收到。 没有一种协议能够蓝军能 100% 获胜。,2020/8/12,第61页,1.1.4 Internet的应用与网络计算技术发展 Internet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、分布式计算与多媒体网络应用的发展； 高速局网络技术发展迅速，Fast Ethernet、Gigab

26、it Ethernet、 10Gb/s的Ethernet已开始进入实用阶段，速率为100Gb/s的Ethernet网正在研究之中； 基于光纤与IP技术的宽带城域网与宽带接入网技术已经成为研究、应用与产业发展的热点问题之一； 网络计算技术已经成为重要的网络应用与研究领域。,2020/8/12,第62页,基于Web技术的Internet应用的高速发展,搜索引擎应用 P2P应用 播客 podcast 应用 博客 blog 应用 即时通信应用 网络电视应用,2020/8/12,第63页,起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这些

27、结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。,因特网(Internet)是“网络的网络”,2020/8/12,第64页,请注意名词“结点”,“结点”的英文名词是 node。 虽然 node 有时也可译为“节点”，但这是指像天线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节”。 在网络中的 node 的标准译名是“结点”而不是“节点”。,2020/8/12,第65页,网络与因特网,网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。,2020/8/12,第66页,2020/8/12,第67页,2

28、020/8/12,第68页,因特网发展的三个阶段,第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。 1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。 人们把1983年作为因特网的诞生时间。,2020/8/12,第69页,三级结构的因特网,第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。,2020/8/12,第70页,internet 与 Internet的区别,internet 是普通名词 泛指一般的互连网（互联网） Internet 是专有名词 世界范围的互连网（互联网） 使用 TCP/IP 协议族 前身是美国的阿帕网 ARP

29、ANET,2020/8/12,第71页,多层次 ISP 结构的因特网,第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。 出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 为了使不同ISP经营的网络都能够互通,在1994年开始创建了4个网络接入点NAP(network access point),用于交换因特网上流量的结点。,2020/8/12,第72页,用户,因特网,ISP1,ISP2,因特网 服务提供者,用户通过 ISP 上网,根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。,2020/8/12,第73

30、页,一级 ISP,一级 ISP,第一层 ISP,大公司,本地 ISP,大公司,大公司,公司,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,第二层 ISP,NAP,NAP,A,B,主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B,第一层 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第一层 ISP,第一层,第二层,第三层,本地 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,2020/8/12,第74页,因特网可以分

31、为以下五个接入级,第一级是网络接入点NAP 第二级是由多个公司经营的国家主干网 第三级是地区ISP（商用的、国家的） 第四级是本地ISP 第五级是校园网、企业网或家庭PC机上网用户,NAP是最高级接入点，主要向不同的ISP提供交换设施,2020/8/12,第75页,万维网 WWW 的问世,因特网已经成为世界上规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。 因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数

32、级增长的主要驱动力。,2020/8/12,第76页,1.1.5 宽带网络与无线网络技术的研究与发展 20世纪80年代后期提出了城域网MAN的概念； 城域网是以光纤为传输介质，能够提供高传输速率、支持综合业务数据传输、覆盖跨度在50公里到100公里的城市范围，实现高速宽带传输的数据通信网络； 早期的城域网的首选技术光纤环网，产品是光纤分布式数据接口（fiber distributed data interface ，FDDI ）。,2020/8/12,第77页,1.2 计算机网络的定义与分类,1.2.1 计算机网络定义的基本内容 资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系

33、统的集合。 网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享； 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”； 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。,2020/8/12,第78页,1. 从网络传输技术进行分类,通信信道的类型有两类： 广播通信信道（多个结点共享一个通信信道，一个结点广播信息，其他结点必须接收信息） 点-点通信信道（一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，则它们只能通过中间结点转接）,1.2.2 计算机网络的分类,2020/8/12,第79页,相应的计算机网络也可以分为两类： 广播式网络 （broadcast networks）所有联

34、网计算机都共享一个公共通信信道 点-点式网络（point-to-point networks）每条物理线路连接一对计算机 采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。,2020/8/12,第80页,2.从网络的交换功能分类 电路交换 报文交换 分组交换 混合交换（在一个数据网中同时采用电路交换和分组交换),3.从网络的使用者进行分类 公用网 (public network)公众网， 国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。 专用网 (private network) 某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络，不向本单位以外的人提供服务。,2020/8

35、/12,第81页,4.从网络的作用范围进行分类 广域网 WAN (Wide Area Network) 局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 接入网 AN (Access Network),2020/8/12,第82页,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,城域网,城域网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,广域网,局域网,局域网,校园网,企业网,2020/8/12,第83页,各种网络特征,2020/8/12,第84页,计算机网络的最主要的两个性能指标,1.带宽 2.时延,？,2020/8

36、/12,第85页,计算机网络的带宽有数字带宽和模拟带宽的概念。 数字带宽是指网络可通过的最高数据率，即向通信线路注入数据的速率。单位：每秒多少比特bps 模拟带宽是通信线路允许通过的信号频带范围,即携带的信号数目。单位为赫(千赫,兆赫)。,计算机网络的带宽,2020/8/12,第86页,什么是宽带,带宽可以是一个信道（基带），也可以由多个信道组成（宽带）。,？,2020/8/12,第87页,常用的带宽单位,更常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）

37、 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。,2020/8/12,第88页,常见的错误是混淆了两种速率,在网络中有两种不同的速率： 信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率 （米/秒，或公里/秒） 计算机向网络发送比特的速率（比特/秒） 这两种速率的意义和单位完全不同。 宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。,2020/8/12,第89页,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,在宽带线路上比特传播得快,在窄带线路上比特传播得慢,错误的概念,2020/8/12,第90页,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算

38、机 注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,正确的概念,2020/8/12,第91页,比喻：汽车运货,宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短,2020/8/12,第92页,另一种错误概念“宽带”相当于“多车道”,多车道公路是并行传输,100101110100100111010001011010,通信线路上通常都是串行传输,2020/8/12,第93页,时延(delay 或 latency),发送时延（传输时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。,2020/8/12,第94页,时延(

39、delay 或 latency),传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。,2020/8/12,第95页,时延(delay 或 latency),处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。 处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 有时可用排队时延作为处理时延。,2020/8/12,第96页,时延(delay 或 latency),数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：,总时延 = 发送时延 + 传播时延

40、+ 处理时延,2020/8/12,第97页,三种时延所产生的地方,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,结点 B,结点 A,数据,从结点 A 向结点 B 发送数据,链路,2020/8/12,第98页,1.3 计算机网络的组成与结构,计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能； 早期计算机网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分； 资源子网负责数据处理的主计算机与终端 通信子网负责数据通信处理的通信控制处理机与通 信线路,2020/8/12,第99页,资源子网和通信子网结构示意图,2020/8/12,第100页,1.3.1 资源子网的概念,资源子网的组成 主机 终端

41、 终端控制器 外设 软件资源 信息资源 主机（host） 大型机、中型机、小型机、工作站或微机 终端（terminal） 用户访问网络的界面; 终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端; 终端可以通过主机连入网内，也可以通过通信控制处理机连入网内。,2020/8/12,第101页,1.3.2 通信子网的概念,早期的ARPA net中，承担通信控制处理机功能的设备是接口报文处理机IMP，也就是现在广泛使用的路由器； IMP将主机和终端连入网内； IMP完成分组接收、校验、存储、转发功能；,2020/8/12,第102页,1.3.3 现代网络结构的变化,随着微型计算机的广泛应

42、用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的； 在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的网际网的Internet网络结构。,2020/8/12,第103页,Internet网络结构示意图,2020/8/12,第104页,1.4 计算机网络的拓扑构型,1.4.1 计算机网络拓扑的定义 拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。 拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点

43、、线、面之间的关系; 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系; 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。,2020/8/12,第105页,1.4.2 计算机网络拓扑的分类,1.网络拓扑 按通信子网中通信信道类型分类 通信信道类型： 广播信道 点-点线路 广播信道的特点：一个公共的通信信道被多个网络结点共享； 广播信道通信子网4种基本拓扑构型： 总线型 环型 树型 无线通信与卫星通信型,2020/8/12,第106页,点-点线路的通信子网基本拓扑构型,点-点线路的特点： 每条物理线

44、路连接一对结点 点-点线路的通信子网4种基本拓扑构型： 星型 环型 树型 网状型,2020/8/12,第107页,点对点线路通信子网的拓扑构型示意图,2020/8/12,第108页,2020/8/12,第109页,1.5 典型计算机网络,ARPANET NSFNET Internet Internet2,2020/8/12,第110页,1.5.1 ARPAnet (阿帕网),1969年11月，实验性的ARPAnet开通； 1975年，ARPAnet 已经连入了100多台主机，并且结束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行； 1983年1月，ARPAnet向TCP/IP的转换结束； 8

45、0年代中期，ARPAnet成为Internet的主干网； 1990年，ARPAnet退役。 ARPAnet对网络的产生与发展产生了重要的影响。,2020/8/12,第111页,1.5.2 NSFnet,1984年NSF决定组建NSFnet； NSFnet采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网； 1990年NSFnet主干网的传输速率为44.746Mb/s； 1995年4月1日，NSF和MCI合作创建了NvBS（very high-speed backbone service） ； vBNS主干网运行的速率范围是从622Mb/s（OC12）到4.8G b/s（OC48）。,2020/

46、8/12,第112页,1.5.3 Internet,80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用； 90年代是Internet历史上发展的最快的时期； Internet应用主要有E-mail、WWW、Telnet、FTP与Usenet等，随着Internet规模和用户的不断增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓； 从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网； 从网络结构角度看，Internet是一个由路由器互联起来的大型网际网。,2020/8/12,第113页,1.5.4 Internet2,由于Internet的商业化，业务量增多，导致网络性能降低； 1

47、996年10月，一些大学申请建立Internet2，为其成员组织服务，初始运行速率可达10Gb/s； Internet2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播VOD、天气预报等领域； Internet2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务，希望形成下一代Internet的技术与标准； 人们希望利用更加先进的网络服务技术，开展全球通信、数字地球、环境检测预报、能源与地球资源的利用研究，以及紧急事务的快速反应系统的研究与应用。,2020/8/12,第114页,从ARPAnet到Internet2的发展过程,2020/8/12,第115页,1.6 网络计算研究与

48、应用的发展,1.6.1 网络计算的基本概念 移动计算网络的研究与应用 网络多媒体计算的研究与应用 网络并行计算的研究与应用 存储区域网络的研究与应用,2020/8/12,第116页,“计算”这个词在不同的时代有不同的内涵 20世纪初，图灵设计的第一个理论计算机模型和第一台电子计算机ENIAC问世，从那时以来，人类开始进入了计算机计算时代； 需求和计算机能力迅速交替上升,而每一次计算能力的重大进步都会对科学和人类生活带来重大的影响； 电子邮件、Web服务、电子商务与IP电话己给我们的生活带来了很多变化，但是这仅仅是一个开始； 网络带宽迅速地增长，软件越来越丰富，网络用户数与日剧增，人们的生活、学

49、习和工作将离不开网络， 21世纪人类将进入的网络计算时代；,2020/8/12,第117页,网络时代的“计算”已经有了更为广泛的含义 网络将被看作是最强有力的超级计算环境，它包含了丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，用户可以在任何地方登录，处理以前不能完成的问题； 人们可以在不同的地点，很多人共同完成大型的科学计算和工程设计； 学生可以在网上听世界任何一家其它大学知名教授的讲座，查阅全球的数字图书馆的图书、文献； 电话、电视机、收音机、空调和家庭安全装置等各种信息家电都可以联入网络，可以用户在异地和移动过程中控制和管理。,2020/8/12,第118页,1.6.2 移动计算网络的研究与应用,移动计算网络是当前网络领域中一个重要的研究课题； 移动计算是将计算机网络和移动通信技术结合起来，为用户提供移动的计算环境和新的计算模式，其作用是在任何时间都能够及时、准确地将有用信息提供给在任何地理位置的用户； 移动计算技术可以使用户在汽车、飞机或火车里随时随地办公，从事远程事务处理、现场数据采集、股市行情分析、战场指挥、异地实时控制等。,2020