计算机网络-教学-2省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件
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计算机网络指将地理位置不一样，并含有 独立功效多个计算机系统经过通信设备和线路 连接起来，在网络协议、网络管理软件及网络 操作系统等网络软件管理和协调下，实现资源 共享和信息传递计算机系统。
第36页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 计算机资源共享 • 自治计算机 • 统一通信协议
第37页
• 电路交换 • 报文交换 • 分组交换 • 混合交换
第47页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络（专用网 private network ） • 公众网络（公用网 public network ）
第48页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络
• 资源共享：网上资源，不论在哪，都可随时取用 • 高可靠性：任何资源都可有多个副本 • 节约经费：无须每台自主计算机上都配置全部软硬
第32页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段三：多级结构因特网形成
• 从1993年开始，由美国政府资助 NSFNET逐步被若
干个商用 ISP 网络所代替。
• 1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP
(Network Access Point)，分别由 4 个电信企业经 营。
第41页
3 计算机网络定义和分类
一个简单计算机网络
第42页
3 计算机网络定义和分类
一个相对复杂计算机网络
第43页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 自治计算机
第44页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 统一通信协议
第45页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络与分布式系统区分
三级计算机网络：
• 主干网 • 地域网 • 校园网
• 1991 年，美国政府决定将因特网主干网转交给私
人企业经营，并开始对接入因特网用户收费。
• 1993 年因特网主干网速率提升到 45 Mb/s（T3 速
率）。
第31页
2 计算机网络发展过程
三级结构NSFNET
国家主干网
地域网
地域网
地域网
校园网 校园网 校园网 校园网 校园网 校园网
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 计算机资源共享
第38页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本联特网征打印
• 计算机资源共享
第39页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本信特息征共享
• 计算机资源共享
第40页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本信特息征共享
• 计算机资源共享
• 实现交换方法
• 电路交换 • 报文交换 • 分组交换
第6页
2 计算机网络发展过程
早期：面向终端计算机通信网
• 50年代，计算机诞生很快，极其昂贵资源 • 以单个计算机为关键，采取电路交换方式
阶段1
阶段2
阶段3
阶段4
第7页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
第51页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 互联网络硬件平台
路由器
互联网
局域网
局域网
局域网
第52页
3 计算机网络定义和分类
基于传输技术分类
• 广播式网络
全部计算机共享一个公共信道，一个计算机发送报 文，其它计算机都能“收听”到，若报文中目标地址 与本节点相同，则接收，不然放弃
• 点到点式网络
• ARPANET——进行试验研究用科研网 • MILNET——军用计算机网络
• 1983~1984 年，形成了因特网 Internet • 1990 年 ，ARPANET 正式宣告关闭
第30页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段二：建成三级结构因特网
• 1986 年，NSF 建立了国家科学基金网NSFNET，
件资源
第49页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络硬件平台
互联网
路由器
部门交换机
防火墙
主交换机
路由器
服务器
网管工作站 第50页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 公众网络
• 公众网络首先是一个互联网 • 访问远程信息：Web Server浏览、网上购物 • 个人间通信：E-Mail BBS • 交互式娱乐：网上游戏、VOD点播
第54页
3 计算机网络定义和分类
几个网络关系
广域网
城域网
城域网
接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网
…
…
局域网
校园网
企业网
局域网
第55页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 局域网 (Local Area Network，LAN)
• 传输技术：
• 总线型 IEEE802.3（以太网）CSMA/CD 10M • 环 型 IEEE802.5（IBM令牌环）4M 16M • 总线型 IEEE802.4（令牌总线） 10M
第34页
2 计算机网络发展过程
多级结构Internet
大企业
大企业 地域 ISP
网络接入点
NAP （对等点）
主干服务 提供者
网络接入点
NAP （对等点）
地域 ISP
地域 ISP 地域 ISP
大企业
当地 ISP 当地 ISP
企业 当地 ISP
校园网 企业网 企业网
校园网 企业网
第35页
3 计算机网络定义和分类
第56页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 城域网 (Metropolitan Area Network，MAN)
• 大型LAN：
• 私有网络： 一个连锁超市，有十几个或几十个分
布在市内
• 公众网络：上海科技网
第57页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 广域网 (Wide Area Network， WAN)
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
第21页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 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。
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
第22页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 在接收端收到分组后剥去首部后还原成报文。
充分使用链路带宽
• 可靠—完善网络协议；自适应路由选择协议使网
络有很好生存性
第26页
2 计算机网络发展过程
电路交换、报文交换、分组交换比较
电路交换
报文交换
分组交换
报 文
连接建立
数据传送
报文
报 文
连接释放
报 文 t
ABCD
ABCD
ABCD
第27页
2 计算机网络发展过程
分组交换对计算机网络影响
以主机为中心
第一章 计算机网络概述
第1页
第一章 计算机网络概述
1 计算机网络在信息时代作用 2 计算机网络发展过程 3 计算机网络定义和分类 4 计算机网络主要性能指标 5 计算机网络协议与体系结构 6 本章小结 7 本章作业
第2页
1 计算机网络在信息时代作用
21世纪特征：数字化、网络化和信息化 它是以网络为关键信息时代 农业时代工业时代信息时代
• 计算机网络是自主计算机互联集合，用户必须指
定网络中哪一台计算机来完成什么操作，操作系 统不提供透明性。
• 分布式系统通常也给予自主计算机互联，但由一
个操作系统统一管理，对用户来说，含有高度整 体性和透明性。
• 物理结构基本相同，高层软件不一样；
第46页
3 计算机网络定义和分类
基于网络交换功效分类
• 虚电路（virtual circuit）方式
通信时一样存在建立连接、传送数据、断开连 接，面向连接（connection-oriented）
第25页
2 计算机网络发展过程
分组交换优点
• 高效—动态分配传输带宽，逐段占用通信链路 • 灵活—为每一个分组独立地选择转发路由 • 快速—无须先建立连接就能向其它主机发送分组；
NAP 就是用来交换因特网上流量结点。在NAP 中安装有性能很好交换设施。
• 到本世纪初，美国 NAP 数量已到达十几个。 • 1994 年至今，因特网逐步演变成多级结构网络。
第33页
2 计算机网络发展过程
多级结构Internet
• 网络接入点NAP • 国家主干网（主干ISP） • 地域ISP • 当地ISP • 校园网、企业网或PC机上网用户
2 计算机网络发展过程
电路交换特点
在通信全部时间内，用户一直占用端到 端固定传输带宽，面向连接（connectionoriented）
• 设备及操作简单 • 线路接通后，数据直通，延时小 • 信息能按次序传送 • 接通线路时间较长 • 接通后，线路独占，效率低，费用高
不适累计算机网络：突发性、利用率低
三网融合： 电信网络（电话、传真等） 有线电视网络（单向电视节目标传送） 计算机网络发展最快、关键作用
第3页
1 计算机网络在信息时代作用
20世纪90年代，因特网（Internet）
• 从最初教育科研网络逐步发展成为商业网络 • 成为仅次于全球电话网世界第二大网络 • 自印刷术以来人类通信方面最大变革 • 人们生活、工作、学习和交往都离不开它
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到数据
第23页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 分组交换网中结点交换机依据分组首部中地址信
息，把分组转发到下一个结点交换机 M
M
A
C
M
D
M
B E
第24页
2 计算机网络发展过程
分组交换方式
• 数据报（datagram）方式
通信时无须事先建立一条连接，能够随时发送 数据，无连接（connectionless）
以网络为中心
终端
主机
主机
分组交换网
第28页
2 计算机网络发展过程
分组交换对计算机网络影响
第29页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段一：从单个网络ARPANET向互联网发展
• 1969年， ARPANET诞生，单一分组交换试验网
研究各种网络互连技术
• 1983年 ，TCP/IP 协议成为ARPANET标准协议 • 同年，ARPANET分成两个网络：
第16页
2 计算机网络发展过程
处理方法：存放转发（报文交换） 整个Message（报文）作为整体一起发送
节点B
节点E
MM
节点A
节点D
节点G
节点C
节点F
第17页
2 计算机网络发展过程
报文交换优点：通信线路利用率高 报文交换缺点
• 报文大小不一，缓冲区管理复杂 • 大报文存放转发延时过长 • 犯错后整个报文全部重发
交换机
第12页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
第13页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
第14页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
第15页
• 全连接结构
每一节点和其它全部节点都有通信线路直接连接，无 需路由选择，通信方便，但网络连接复杂，代价高昂
• 部分连接结构
采取分组存放转发与路由选择技术
第53页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 局域网 (Local Area Network，LAN) • 城域网 (Metropolitan Area Network，MAN) • 广域网 (Wide Area Network， WAN) • 接入网 (Access Network，AN)
第19页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 先把长报文划分成较短、固定长度数据段。 • 每一个数据段前面添报加文上首部组成份组。
分数组 1据
数据
数据
首部
分组 2
首部
分组 3
首部
请注意：现在左边是“前面”
第20页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 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。
• 跨越地域较大网络：
• 通信子网（communication subnet） • 资源子网（ resource subnet）
第58页
3 计算机网络定义和分类
处理方法：分组交换
将报文划分为较小数据单元——分组， 每个分组作为独立信息单位发送。结点交 换机进行存放、转发和路由选择。
第18页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 在发送端，有一个较长报文。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
假定这个报文较长 不便于传输
第4页
1 计算机网络在信息时代作用
20世纪90年代，因特网（Internet）
第5页
2 计算机网络发展过程
计算机网络产生 计算机与通信技术相互渗透、紧密结合
• 首先，计算机技术渗透到通信技术中，提升了通信网络各
种性能
• 另首先，通信技术为计算机之间数据传递和数据交换提供
了必要伎俩
交换：按照某种方式动态地分配传输线路资源
第36页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 计算机资源共享 • 自治计算机 • 统一通信协议
第37页
• 电路交换 • 报文交换 • 分组交换 • 混合交换
第47页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络（专用网 private network ） • 公众网络（公用网 public network ）
第48页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络
• 资源共享：网上资源，不论在哪，都可随时取用 • 高可靠性：任何资源都可有多个副本 • 节约经费：无须每台自主计算机上都配置全部软硬
第32页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段三：多级结构因特网形成
• 从1993年开始，由美国政府资助 NSFNET逐步被若
干个商用 ISP 网络所代替。
• 1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP
(Network Access Point)，分别由 4 个电信企业经 营。
第41页
3 计算机网络定义和分类
一个简单计算机网络
第42页
3 计算机网络定义和分类
一个相对复杂计算机网络
第43页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 自治计算机
第44页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 统一通信协议
第45页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络与分布式系统区分
三级计算机网络：
• 主干网 • 地域网 • 校园网
• 1991 年，美国政府决定将因特网主干网转交给私
人企业经营，并开始对接入因特网用户收费。
• 1993 年因特网主干网速率提升到 45 Mb/s（T3 速
率）。
第31页
2 计算机网络发展过程
三级结构NSFNET
国家主干网
地域网
地域网
地域网
校园网 校园网 校园网 校园网 校园网 校园网
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本特征
• 计算机资源共享
第38页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本联特网征打印
• 计算机资源共享
第39页
3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本信特息征共享
• 计算机资源共享
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3 计算机网络定义和分类
计算机网络基本信特息征共享
• 计算机资源共享
• 实现交换方法
• 电路交换 • 报文交换 • 分组交换
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2 计算机网络发展过程
早期：面向终端计算机通信网
• 50年代，计算机诞生很快，极其昂贵资源 • 以单个计算机为关键，采取电路交换方式
阶段1
阶段2
阶段3
阶段4
第7页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
第51页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 互联网络硬件平台
路由器
互联网
局域网
局域网
局域网
第52页
3 计算机网络定义和分类
基于传输技术分类
• 广播式网络
全部计算机共享一个公共信道，一个计算机发送报 文，其它计算机都能“收听”到，若报文中目标地址 与本节点相同，则接收，不然放弃
• 点到点式网络
• ARPANET——进行试验研究用科研网 • MILNET——军用计算机网络
• 1983~1984 年，形成了因特网 Internet • 1990 年 ，ARPANET 正式宣告关闭
第30页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段二：建成三级结构因特网
• 1986 年，NSF 建立了国家科学基金网NSFNET，
件资源
第49页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 企业网络硬件平台
互联网
路由器
部门交换机
防火墙
主交换机
路由器
服务器
网管工作站 第50页
3 计算机网络定义和分类
基于网络使用者分类
• 公众网络
• 公众网络首先是一个互联网 • 访问远程信息：Web Server浏览、网上购物 • 个人间通信：E-Mail BBS • 交互式娱乐：网上游戏、VOD点播
第54页
3 计算机网络定义和分类
几个网络关系
广域网
城域网
城域网
接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网
…
…
局域网
校园网
企业网
局域网
第55页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 局域网 (Local Area Network，LAN)
• 传输技术：
• 总线型 IEEE802.3（以太网）CSMA/CD 10M • 环 型 IEEE802.5（IBM令牌环）4M 16M • 总线型 IEEE802.4（令牌总线） 10M
第34页
2 计算机网络发展过程
多级结构Internet
大企业
大企业 地域 ISP
网络接入点
NAP （对等点）
主干服务 提供者
网络接入点
NAP （对等点）
地域 ISP
地域 ISP 地域 ISP
大企业
当地 ISP 当地 ISP
企业 当地 ISP
校园网 企业网 企业网
校园网 企业网
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3 计算机网络定义和分类
第56页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 城域网 (Metropolitan Area Network，MAN)
• 大型LAN：
• 私有网络： 一个连锁超市，有十几个或几十个分
布在市内
• 公众网络：上海科技网
第57页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 广域网 (Wide Area Network， WAN)
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
第21页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 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。
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
第22页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 在接收端收到分组后剥去首部后还原成报文。
充分使用链路带宽
• 可靠—完善网络协议；自适应路由选择协议使网
络有很好生存性
第26页
2 计算机网络发展过程
电路交换、报文交换、分组交换比较
电路交换
报文交换
分组交换
报 文
连接建立
数据传送
报文
报 文
连接释放
报 文 t
ABCD
ABCD
ABCD
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2 计算机网络发展过程
分组交换对计算机网络影响
以主机为中心
第一章 计算机网络概述
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第一章 计算机网络概述
1 计算机网络在信息时代作用 2 计算机网络发展过程 3 计算机网络定义和分类 4 计算机网络主要性能指标 5 计算机网络协议与体系结构 6 本章小结 7 本章作业
第2页
1 计算机网络在信息时代作用
21世纪特征：数字化、网络化和信息化 它是以网络为关键信息时代 农业时代工业时代信息时代
• 计算机网络是自主计算机互联集合，用户必须指
定网络中哪一台计算机来完成什么操作，操作系 统不提供透明性。
• 分布式系统通常也给予自主计算机互联，但由一
个操作系统统一管理，对用户来说，含有高度整 体性和透明性。
• 物理结构基本相同，高层软件不一样；
第46页
3 计算机网络定义和分类
基于网络交换功效分类
• 虚电路（virtual circuit）方式
通信时一样存在建立连接、传送数据、断开连 接，面向连接（connection-oriented）
第25页
2 计算机网络发展过程
分组交换优点
• 高效—动态分配传输带宽，逐段占用通信链路 • 灵活—为每一个分组独立地选择转发路由 • 快速—无须先建立连接就能向其它主机发送分组；
NAP 就是用来交换因特网上流量结点。在NAP 中安装有性能很好交换设施。
• 到本世纪初，美国 NAP 数量已到达十几个。 • 1994 年至今，因特网逐步演变成多级结构网络。
第33页
2 计算机网络发展过程
多级结构Internet
• 网络接入点NAP • 国家主干网（主干ISP） • 地域ISP • 当地ISP • 校园网、企业网或PC机上网用户
2 计算机网络发展过程
电路交换特点
在通信全部时间内，用户一直占用端到 端固定传输带宽，面向连接（connectionoriented）
• 设备及操作简单 • 线路接通后，数据直通，延时小 • 信息能按次序传送 • 接通线路时间较长 • 接通后，线路独占，效率低，费用高
不适累计算机网络：突发性、利用率低
三网融合： 电信网络（电话、传真等） 有线电视网络（单向电视节目标传送） 计算机网络发展最快、关键作用
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1 计算机网络在信息时代作用
20世纪90年代，因特网（Internet）
• 从最初教育科研网络逐步发展成为商业网络 • 成为仅次于全球电话网世界第二大网络 • 自印刷术以来人类通信方面最大变革 • 人们生活、工作、学习和交往都离不开它
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到数据
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2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 分组交换网中结点交换机依据分组首部中地址信
息，把分组转发到下一个结点交换机 M
M
A
C
M
D
M
B E
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2 计算机网络发展过程
分组交换方式
• 数据报（datagram）方式
通信时无须事先建立一条连接，能够随时发送 数据，无连接（connectionless）
以网络为中心
终端
主机
主机
分组交换网
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2 计算机网络发展过程
分组交换对计算机网络影响
第29页
2 计算机网络发展过程
因特网（Internet）发展历程
• 阶段一：从单个网络ARPANET向互联网发展
• 1969年， ARPANET诞生，单一分组交换试验网
研究各种网络互连技术
• 1983年 ，TCP/IP 协议成为ARPANET标准协议 • 同年，ARPANET分成两个网络：
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2 计算机网络发展过程
处理方法：存放转发（报文交换） 整个Message（报文）作为整体一起发送
节点B
节点E
MM
节点A
节点D
节点G
节点C
节点F
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2 计算机网络发展过程
报文交换优点：通信线路利用率高 报文交换缺点
• 报文大小不一，缓冲区管理复杂 • 大报文存放转发延时过长 • 犯错后整个报文全部重发
交换机
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2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
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2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
第14页
2 计算机网络发展过程
电路交换工作方式
• 建立连接 • 传输数据 • 释放连接
交换机
第15页
• 全连接结构
每一节点和其它全部节点都有通信线路直接连接，无 需路由选择，通信方便，但网络连接复杂，代价高昂
• 部分连接结构
采取分组存放转发与路由选择技术
第53页
3 计算机网络定义和分类
基于作用范围分类
• 局域网 (Local Area Network，LAN) • 城域网 (Metropolitan Area Network，MAN) • 广域网 (Wide Area Network， WAN) • 接入网 (Access Network，AN)
第19页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 先把长报文划分成较短、固定长度数据段。 • 每一个数据段前面添报加文上首部组成份组。
分数组 1据
数据
数据
首部
分组 2
首部
分组 3
首部
请注意：现在左边是“前面”
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2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 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。
• 跨越地域较大网络：
• 通信子网（communication subnet） • 资源子网（ resource subnet）
第58页
3 计算机网络定义和分类
处理方法：分组交换
将报文划分为较小数据单元——分组， 每个分组作为独立信息单位发送。结点交 换机进行存放、转发和路由选择。
第18页
2 计算机网络发展过程
分组交换原理
• 在发送端，有一个较长报文。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
假定这个报文较长 不便于传输
第4页
1 计算机网络在信息时代作用
20世纪90年代，因特网（Internet）
第5页
2 计算机网络发展过程
计算机网络产生 计算机与通信技术相互渗透、紧密结合
• 首先，计算机技术渗透到通信技术中，提升了通信网络各
种性能
• 另首先，通信技术为计算机之间数据传递和数据交换提供
了必要伎俩
交换：按照某种方式动态地分配传输线路资源