苏州大学 网络技术 第二章 计算机网络基础.pptx

计算机网络与分布式计算机系统
分布式计算机系统
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事务处理。
计算机网络

非协调性的；对某一任务而言 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臵； 用途主要是资源共享。
主机－主机网络的演变
演变阶段1
通信任务从主机中分离， 由通信控制处理机（CCP） 完成 CCP：(Communication Control Processor)处理主 机之间完成通信任务的 专用计算机
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HOST
CCP
T
CCP
CCP
T
HOST
HOST
T
T
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T
T
T
两层网络概念的出现
计算机网络的系统资源
1）硬件资源 磁盘、显示器、打印机 2）软件资源 程序编译器、工具软件、系统软件 3）数据资源 most important 数据库、文件
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三、计算机网络的功能
1. 资源共享 软件资源 和 硬件资源 2. 数据通信 实现不同地理位臵的数据传输 3. 分布式处理 三个方面：分布式输入、分布式计算、分布式输出 4. 综合信息服务 多媒体信息，综合信息发布平台
2. 以通信子网为中心的主机互联
分组交换网络
3. 体系结构标准化网络
层次化结构，并对每层进行了精确定义
1.以主机为中心的联机终端系统
特征：终端(Terminal)共享主机 (Host)的软硬件资源
单台主机：执行计算和通信任务 多台终端：执行用户交互 (终端集中器/终端服务器)
连接方式：本地或远程
联系： 分布式系统往往是基于计算机网络来实现的：
在因特网中，域名服务系统（DNS)是分布式系统的一项典型的应用。 分布式数据库系统也需要网络的支持。
第三节 计算机网络的分类

按地域范围分类
局域网(Local Area Network ， LAN)
范围：小，＜20km 传输技术：基带，10Mb/s~1000Mb/s，延迟低，出错率低（10-11） 拓扑结构：总线，环 城域网(Metropolitan Area Network ， MAN) 范围：中等，＜100km 传输技术：宽带/基带 拓扑结构：总线 广域网(Wide Area Network ， WAN) 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
通信链路：信息传输的通道
物理：传输介质 ； 有线： 同轴电缆、光纤、双绞线； 无线：微波、无线电、红外线 逻辑：信道 类比——CATV的电缆和频道之间的关系
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计算机网络系统的软件构成
软件
通信软件（网络协议软件） 网络操作系统 网络管理/安全控制软件、网络应用软件
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1. 客户机/wk.baidu.com务器网络 Client/Server C/S结构 2. 对等网络 Peer to Peer P2P结构
按传输技术分类
点对点传输方式的网络：由一对对机器间的多条传输链路
构成。
– 信源与信宿之间的通信需经过一台和多台中间设备进行传输。 – 网状、环形、树形、星形
广播式网络：一台计算机发送的信息可被网络上所有的计 算机接收。
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1. 计算机网络与多终端计算机系统的区别 共享性： 计算机网络共享网络中所有资源 终端共享中心计算机资源 并行性： 网络中的计算机具有自治性。 终端在某一时刻不具有并行性。 2. 计算机网络和通信系统的区别 通信系统只能进行数据传输无法共享软、硬件
3. 计算机网络与分布式计算机系统的区别 共同点：都具有通信和资源共享的功能 区别： 分布式操作系统与网络操作系统的设计思想、结构、工 作方式和功能差别很大。
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演变阶段2
通信子网规模逐渐扩大
私有→社会公用
公用数据通信网
PSTN（Public Switched telephone Nework）公共交换电 话网 X.25 分组交换网
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HOST
T
优点
降低用户系统建设成本 提高通信线路利用率 兼容性好
T
公用数据 通信网
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归纳与综合
自治：能独立运行，不依赖于其他计算机 “主控－从属”类型的系统是计算机网络吗？ “主机－终端”系统（第一代网络）呢？ 互连：以任何可能的通信连接方式 有线方式：铜线、光纤 无线方式：红外、无线电（微波）、卫星 协议：网络中个节点之间相互通信，需要有某些约定和规则， 这些约定和规则的集合就是协议。 共享：计算机网络以实现数据通信和网络资源共享为目的。
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总线型拓扑
环形拓扑
按拓扑结构分类（三）
点对点
全连接
点到点全连接，连接数随节点 数的增长迅速增长（N(N－1)/2）， 使建造成本大大提高，只适用 于节点数很少的广域网中
不规则（网状）
全连接拓扑
点到点部分连接，多用于广域 网，由于连接的不完全性，需 要有交换节点
不规则拓扑
按网络的管理方式分类
2.以通信子网为中心的主机互联
特征
多个终端主机系统互联，形成了多主机互联网络 网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”
T T T T HOST
通信线路
T
HOST
T
HOST TTT
T
通讯子网与资源子网
通讯子网：也称数据传输系统，其主要任务是实现不 同数据终端设备之间的数据传输。 资源子网：也称数据处理系统，它包括拥有资源的用 户主机和请求资源的用户终端。 子网的概念一般用于广域网
按使用用户分类
公用网
公用网又称公众网。对所有的人来说，只要符合 网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它 是为全社会所有的人提供服务的网络。
专用网
专用网为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者 提供服务，这种网络不向拥有者以外的人提供服 务。
按信息处理和控制的方式
由CCP组成的传输网络——通信子网，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
T
HOST
T
T
T
CCP
T
CCP
T
HOST
T
HOST
通信子网
CCP
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T
T
两层网络的概念结构
H 在通信子网上可有 多个资源子网，共 享通信子网的服务
C
H H C H C
通信子网
H 资源子网
计算机 系统
通信网络
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计算机 系统
二 计算机网络系统的组成
计算机网络系统由通讯子网和资源子网构成 通讯子网：负责数据传输 资源子网：提供资源 网络的构成元素—硬件与软件两方面
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计算机网络系统的硬件构成
网络节点
端节点：通讯的源节点和目的节点 例如：计算机 中间节点：（又称转接节点）网络通讯过程中起控制作用和 转发数据作用的节点。如：交换机、集中器、复用器、路由 器、中继器
例子：飞机订票系统
缺点
HOST(航空公司总部) Terminals(订票点) 通信线路(电话线路)
改进
主机负荷重——数据处理＋通信 线路利用率低 集中控制方式，可靠性低 终端集中器(近/远距) 前端处理机（Front-End Processor, FEP），将通信任务从主机中 分离出来
第二章 计算机网络基础
本章要点

计算机网络的基本概念 计算机网络的分类方法 数据通信系统的主要技术指标 局域网的概念和基本组成、主要网路设备
第一节 计算机网络的产生与发展
早期的计算机应用模式——单机
大、中、小型机——庞大，昂贵，资源无法共享 分散的计算机构成了一个个的信息“孤岛”
总线型、无线（微波、卫星）
局域网络通常使用广播方式，广域网络通常使用点对点方式 (也有例外)。
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广播式网络与广播操作
广播式网络：指发送到网络中的分组能够被所有网 络节点收到，其分组中的地址是网络中的某个节点 的地址，在广播式网络中由Host(宿主机）判别收到 的分组是否是发给自己的。是则接收，否则丢弃。 广播操作：将分组发送到网络上的所有网络节点。 其分组中的地址是所有机器
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T T
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HOST
HOST
T T
T
T
3. 体系结构标准化网络
为什么需要标准化？
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 而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享
标准化的时机？
先制定标准再开发，还是先开发再制定标准？ 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面 的研究日趋成熟是基础
计算机网络产生始于20世纪50年代，产生的原因：
资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数据） 大型项目的合作（进行工程项目协作） 人与人之间的信息沟通（数据通信）
三个阶段
从体系结构来观察，计算机网络的发展可 分为三个阶段（三代网络）：
1. 以主机为中心的联机终端系统
“计算机－终端”系统
事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)
从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层）
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第二节 计算机网络的概念
从应用的观点：以相互共享资源方式连接起来，且各自具有 独立功能的计算机系统的集合。
从物理的观点：在网络协议的控制下，由若干台计算机和数 据传输设备组成的系统。 观点3：利用各种通信手段，把地理分散的计算机互联起来， 能够互相通信且共享资源的系统。
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网络体系结构标准化过程的演变
厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA等
缺点：适用范围：兼容性？
技术垄断：竞争？ 标准不统一：用户利益？
国际标准（ISO OSI/RM）
Open System Interconnection/Recommended Model(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，规定了网络体系结构的框 架：7个层次 只说明了做什么（What to do），而未规定怎样做（How to do） 太复杂，几乎没有与之完全符合的网络
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按拓扑结构分类（一）
什么是拓扑？ 什么是网络的物理拓扑和 逻辑拓扑？
星形 有一个中心节点，其他节 点与其构成点到点连接 树形 一个根节点、多个中间分 支节点和叶子节点构成
星形拓扑
树形拓扑
按拓扑结构分类（二）
总线型 所有节点挂接到一条 总线上，广播式信道 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，节点之间 为点到点连接
一、计算机网络的定义
计算机网络就是 一些互相连接、自治的计算机的集合。 何谓“自治”：autonomous computer 自治排除了网络系统 中主从关系的可能 性。如果一台计算机可以强制地启动、停 止 或控制另一台计算机，则称这两台计算机之间具有主从关 系，从机就不是自治的。 注意： 面向终端的计算机通讯不符合此定义—联机系统 通常将具有“自治”功能的计算机称为Host（主机），在网 络中也称之为Node（节点） 网络中的节点不仅仅是计算机，还可以是其他通信设备。如： Hub，Router等
四 计算机网络与其他类似系统的比较
终端分时系统
各终端分时占用主机资源 终端无计算能力，对主机的依赖性极强 通信主要采用异步串行连接（本地或远程）
多机系统
耦合度 -- 处理器之间连接的紧密程度。 距离、信号线数量。紧 耦合和松耦合 紧耦合：主机间通信多采用共享存储器、共享总线等（有的系 统也采用高速局域网）
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按传输介质分类
有线网 采用如同轴电缆、双绞线、光纤等物理介质来 传输数据的网络 无线网
采用卫星、微波等无线形式来传输数据的网络。
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按通信速率分类
低速网 网上数据传输速率在300b/s～1.4Mb/s之间的系统。这种系统通 常是借助调制解调器利用电话网来实现的。 中速网 网上数据传输速率在1.5Mb/s～45Mb/s之间的系统。这种系统主 要是传统的数字式公用数据网。 高速网 网上数据传输速率在50Mb/s ～1000Mb/s之间的系统。信息高速 公路的数据传输速率会更高。