计算机 网络第一讲引论

1、第一章 概论,主要内容,课程特点、课程目标及推荐参考书 计算机网络的产生和演变 计算机网络的基本概念 计算机网络的分类 计算机网络的性能指标,实用性、专业性、知识性 计算机专业中实用性最强的技术课程。 计算机课程中自学难度最大的课程。 学习必须理论知识与实际练习并重。 无理论知识无法理解网络设计、系统管理 故障分析、网络互连 无实际练习无法掌握安装、文件/目录及用 户管理的具体方法,课程特点,数据通讯的基本知识 计算机网络的基本原理 基本通信协议 基本网络技术,课程目标,参考书： 计算机网络（第四版），Andrew S.Tanenbaum著，潘爱民等译 清华大学出版社 计算机网络-自顶向下方法

2、与internet特色 James F.Kurose等著 陈鸣 等译 机械工业出版社出版 TCP/IP进行网际互连(第三版 第1卷) 原著DOUGLAS E. COMER 清华大学影印版 中译版: 林瑶 蒋慧等译 电子工业出版社,推荐参考书,第一章 概论,1.1计算机网络的产生和演变,计算机网络：计算机+通信 三个阶段： 以主机为中心的联机终端系统 以通信子网为中心的主机互连 具有层次化体系结构的标准化网络,1.以主机为中心的联机终端网络系统,特征共享主机软硬件资源 单台主机：担负计算和通信任务 多台终端：担负与用户的交互任务 连接方式本地或远程连接,T,HOST,T,T,T,T,T,T,2.

3、以通信子网为中心的主机互连,特征 多个终端联机系统的互联，形成了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”,由交换设备组成的传输网络通信子网，为主 机提供信息传输服务 建立在通信子网基础上的主机集合资源子网，提供计算资源,两层网络概念的出现,3. 层次化体系结构的标准化网络,R,R,R,H,H,H,资源子网,通信子网,在通信子网上可有 多个资源子网，共 享通信子网的服务,H,H,1. 2 计算机网络的基本概念,计算机网络的定义 计算机网络与分布式系统 交换技术,1 计算机网络的定义,相互连接的自治计算机的集合,互联网,计算机的互联：计算机网络 网络的互联 ：互联网 inte

4、rnet & Internet 客户/服务器模式,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 松散耦合的 各计算机对用户非透明，用户必须指定资源的位置 用途主要是资源共享 分布式系统往往是基于计算机网络来实现的。,2.计算机网络与分布式系统的区别,3.交换技术的概念和发展,电路交换 报文交换 分组交换,电路交换示意图,报文,分组,发送在前,交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。 特点：数据传输前需要建立一条端

5、到端的通路。 称为“面向连接的” 过程：建立连接通信释放连接 优缺点： 建立连接的时间长； 一旦建立连接就独占线路，线路利用率低； 无纠错机制； 建立连接后，传输延迟小。 不适用于计算机通信，因为计算机数据具有突发性的特点，真正传输数据的时间不到10%。,电路交换,在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 传输之前不需要建立端到端的连接，仅在相邻结点传输报文时建立结点间的连接。称为“无连接的” 缺点： 报文大小不一，造成存储管理复杂。 大报文造成存储转发的延时过长； 出错后整个报文全部重发。,报文交换,将报文

6、划分为若干个大小相等的分组(Packet)进行存储转发。 数据传输前不需要建立一条端到端的通路。 有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。 优点： 对转发结点的存储要求较低，可以用内存来缓冲分组速度快； 转发延时小适用于交互式通信； 某个分组出错可以仅重发出错的分组效率高； 各分组可通过不同路径传输，容错性好。,分组交换（包交换）,三种交换方式的事件顺序,呼叫请求,呼叫应答,数据,A,B,C,D,分组1,分组2,分组3,报文,A,B,C,D,A,B,C,D,寻路延迟,排队延迟,线路交换,报文交换,分组交换,分组4,t,1.3 计算机网络的分类,按技术分：广播式网络，点到点网络 按地域范围 局

7、域网(LAN，Local Area Network) 范围：小，20KM 传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低（10-11） 拓扑结构：总线，环 城域网(MAN，Metropolitan Area Network) 范围：中等，100KM 传输技术：宽带/基带 拓扑结构：总线 广域网(WAN，Wide Area Network) 范围：大，100KM 传输技术：宽带，延迟大，出错率高 拓扑结构：不规则，点到点 互联网(Internet),星形 有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接 树形 一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成 总线 所有节点挂接到一条总线上，广播发

8、送 需要有介质访问控制规程以防止冲突 环形 所有节点连接成一个闭合的环，结点之间为点到点连接 不规则 点到点部分连接，多用于广域网 全连接 点到点全连接，随节点数的增长，建造成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中,按拓扑结构,星形拓扑,树形拓扑,总线形拓扑,环形拓扑,不规则拓扑,全连接,按拓扑结构,1.4 计算机网络性能的性能指标,速率 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。 单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等。,带宽 在通信链路上能够传送

9、数字信号的速率，也称为比特率、通信速率、数据(传输)率 单位：bit/s(bps)，kbit/s，Mbit/s，Gbit/s,数字信号流随时间的变化,在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。,吞吐量 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 时延 信息从网络的一端传送到另一端所需的时间 时延=传播时延+发送时延+处理时延+排队时延 传播时延L/0.7c 发送时延=数据位数/信道带宽 排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间,往返时延RTT (Round-Trip Time) 从源端发送数据开始，到源端收到目的端的确认所经历的时间 RTT2传播时延,某一链路所能容纳的比特数 时延带宽乘积=带宽传播时延 例如，某链路的时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。,链路,带宽,传播时延,体积=时延带宽乘积,时延带