计算机网络第一章PPT

• 物理：传输介质 • 逻辑：信道，类比——CATV的电缆和频道之间的关系
• 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
• 计算机网络定义的主要观点：
– 从应用的角度：
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。
– 从物理的角度：
报文
11010001101010101101010111000100110 10010
假定这个报文较 长，不便于传输
Understand Principle
• 每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
首部
分数组 据 1
数据 分组 2
数据
首部
分组 3
首部
• 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。
• 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
• 按通信传播方式分类：
– 广播方式网络：一台计算机发送的信息可被网络上所有的 计算机接收。
• 总线形、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)。
本章主要内容：
一、产生和发展 二、定义与分类 三、数据交换技术 四、分层体系结构 五、主要性能指标
按地域范围分类：
– 广域网(WAN) • 范围：大，＞100KM • 传输技术：宽带， ＞1Mbps ，延迟大，出错率高 • 拓扑结构：不规则，点到点
– 城域网(MAN) • 范围：中等，＜100KM • 传输技术：宽带/基带 • 拓扑结构：总线
• 按通信传播方式分类：
– 点对点传输方式的网络：以点对点的连接方式把各个计算机 连接起来的网络。
T
通信线路
T
• 连接方式：
T
HOST
本地或远程
T
T
① 以主机为中心的联机终端系统
• 缺点：
– 主机负荷重——数据处理＋通信
T
通信线路
T
– 线路利用率低 – 集中控制方式，可靠性低
• 改进：
T
HOST
T
T
– 多点通信线路
– 终端集中器(近/远距) – 前端处理机（F通ro信n线t-路End PTrocessor， FEP）
– 有强大的纠错机制、流量控制、拥塞控制和路 由选择功能。
– 优缺点：
• 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； • 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； • 需要分割报文和重组报文，增加了端站点的负担。
• 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。
Network topology
• The generation of the
network
• The development of network
•…
• From the application point of
view
• From the physical point of view
• We will from above two
概述
物理层 链路层 网络层 传输层 应用层
网络安全 无线网络
下一代 网络
本章主要内容：
一、产生和发展 二、定义与分类 三、数据交换技术 四、分层体系结构 五、主要性能指标
How to understand this class content
Network Bevier Network Definition
适用范围：兼容性？ 技术垄断：竞争？ 标准不一：用户利益？
– 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体 系结构的标准化的源动力。
– 而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享。
ISO OSI/RM (开 放系统互联参考模 型，简称OSI参考 模型)
它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BAFra bibliotek星形拓扑
按拓扑结构分类
– 树形 • 一个根结点、多个中间分支节点和叶 子节点构成，适用于相邻层通信较多 的情况
– 优点： • 易于扩展；故障隔离容易
– 缺点： • 顶部的节点，处理能力？可靠性要求？ • 顶部节点发生故障？
树形拓扑
按拓扑结构
– 总线形 • 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
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。
• 归纳与综合
– 计算机网络：一些互相连接的、能共享资源的自治 计算机的集合。
• 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
T
T
HOST CCP
– CCP：处理主机之 间通信任务的专用 计算机
T
CCP HOST
CCP
HOST
T
TT
T
T
主机－主机网络的演变
• 两层网络概念的出现
– 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
T
TT
HOST
CCP
T
HOST
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
• 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
分组 1
首部 数 据
分组 2
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到的数据
• 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。
报文 110数10001据1010101数01101据01011100数0100据110
• 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”
• 计算机网络产生始于1950’s，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）
从体系结构来观察，计算机网络的发展可分为三 个阶段：
• Star topology • Ring topology • Tree topology •…
1946 交付使用的“ENIAC” （Electronic Numerical Integrator And Computer）
5000次加法/秒 体重28吨 占地170M2 18800只电子管 1500个继电器 7000个电阻 10000个电容 耗电150KW
计算机 系统
通信网络
计算机 系统
按拓扑结构分类
– 星形 • 有一个中心节点，其它节点与其构成点 到点连接
– 优点： • 建网容易，易于扩充，控制相对简单 • 易加入新节点时，不影响其余部分工作 • 故障检测和隔离方便 • 网络延迟时间较小，传输误差较低
– 缺点： • 集中控制，对中心节点依赖性大 • 通信线路利用率不高
HOS T
T
T T
T
通信线路
T
T
T
T
HOS
TS
T
T
T
② 以通信子网为中心的主机互连
• 特征
– 多个终端联机系统互联，形成多主机互联网络 – 网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”
T
T
HOST
T
T
通信线路
HOST
HOST
T
T
T
TTT
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
• 什么是交换？
按某种方式动态地分配传输线路资源。
• 实现交换的方法主要有：
1. 电路交换 2. 报文交换 3. 分组交换
– 在通信双方之间建立一条临时专用线路的过程。 – （典型例子：电话）
– 特点：数据传输前需要建立一条端到端的通路。 – 称为“面向连接的”
– 过程：建立连接→通信→释放连接
• 电话网络中的电路交换
呼叫时建立的 物理铜质连接
交换局
• A 和 B 通话经过四个交换机 • 通话在 A 到 B 的连接上进行
中继线
A 用户线
(
交换机
C(
D(
交换机
通路在通话期间一直保持
中继线 交换机
交换机 B
(
用户线
电路交换的电信网向用户电话机提供可靠交付
电信网
电信网向用户电话机提供可靠交付
T
CCP 通信子网
CCP
TT
HOST
T
主机－主机网络的演变
• 演变阶段2
– 通信子网规模逐渐扩大 • 私有→社会公用
– 优点：
• 降低用户系统建设成本 • 提高通信线路利用率
T
T
T
HOST
T 公用数据 T 通信网
HOST
HOST T
TT
TT
为什么需要标准化？
IBM-SNA， DEC-DNA等
厂商 标准
– 以报文为单位进行“存储-转发”交换的技术。
• 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。
– 传输之前不需建立端到端的连接，仅相邻结点传输 报文时建立结点间的连接。—称为“无连接的”。
– 整个报文（Message）作为一个整体一起发送。