第1章计算机网络概述.

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4PartI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结构主机终端终端终端终端终端图1-1以单个主机为中心8示例美国的飞机订票系统SABRE-11HOST2000Terminal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HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路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CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT13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通信子网主机主机主机主机终端终端图1-2以通信子网为中心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）CCCHHHTTTTTTT资源子网通信子网TT15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PSTNX.25优点降低用户系统建设成本通信线路利用率高兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT16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/IP20体系结构标准化网络国际标准：ISO-OSI/RMOpenSystemInterconnection/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：IEEE802IEEE802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:InternetEngineeringTaskForce23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a.总线型结构b.星型结构c.环形结构e.树型结构d.网状结构优点：结构简单缺点：单点故障可能会影响全网39星型结构a.总线型结构b.星型结构c.环形结构e.树型结构d.网状结构优点：扩展方便缺点：对中心节点的依赖较大40树型结构a.总线型结构b.星型结构c.环形结构d.网状结构优点：扩展方便缺点：对非叶子节点的依赖大41环形结构a.总线型结构b.星型结构c.环形结构e.树型结构d.网状结构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a.总线型结构b.星型结构c.环形结构e.树型结构d.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电路方式示意图数据终端数据终端RS232RS232交换机交换机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分组方式示意图终端主机X.25X.25X.25X.2848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。信元的长度是固定的。采用信元方式，网络不对信元的用户数据进行检查。但是信元头中的CRC比特将指示信元地址信息的完整性信元方式也是一种快速分组技术，它将信息通过适配层切割成固定长度的信元。通常传递信元的网络被称为信元中继网络。信元方式适用于各种类型信息的传输，是提供综合业务的网络技术基础49Review计算机网络的定义？举例说明其应用计算机网络按照地理位置范围的分类？网络拓扑结构种类？计算机网络与终端分时系统、多机系统和分布式系统的关系？