计算机网络技术_第1章_概述

1、2021-6-291 第1章 概述 2021-6-292 1.1 计算机网络的发展与前景 1.2 计算机网络的定义与功能 1.3 计算机网络的类型与模式 1.4 计算机网络的应用 主 要 内 容 2021-6-293 1.1 计算机网络的发展与前景 1 1计算机网络发展的历史阶段计算机网络发展的历史阶段 计算机网络的发展按时间先后顺序大致分4个阶段。 面向终端的计算机网络 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 图图1-1 1-1 使用终端集中器的通信系统使用终端集中

2、器的通信系统 2021-6-294 例子：飞机订票系统 HOST(航空公司总部) Terminals(订票点) 通信线路(电话线路) 缺点： 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 改进： 终端集中器(近/远距) 前端处理机（Front End Processor, FEP），通信任务分离 2021-6-295 初级计算机网络（以共享资源为目的） 特征 多个终端联机系统互连，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” 主机主机网络的演变：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 CCPCCP：处理主机之

3、间通信任务 的专用计算机 CCP CCP HOST HOST T T TT T T CCP HOST TT 2021-6-296 两层网络概念的出现 由CCP组成的传输网络通信子网通信子网，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资源子网，提供计算资源 CCP CCP HOST HOST T T TT T T CCP HOST TT T 通信子网通信子网 2021-6-297 资源子网资源子网主要包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端、 通信子网接口设备和软件等，提供访问网络和处理数据的能力。负责 全网数据处理和向网络用户提供网络资源及网络服务。 通信子网通信子网由结点计算

4、机、通信设备和通信线路组成的独立的数据 通信系统。 p 结点计算机也称通信处理机CCP（Communication Control Processor）或前端处理机FEP（Front End Processor）是设置在 主计算机与通信线路间计算机，负责通信控制和通信处理工作。 p 通信设备是数据传输设备，包括集中器、Modem等。 2021-6-298 两层网络的概念结构两层网络的概念结构 C CC H H H 资源子网资源子网 通信子网通信子网 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 2021-6-299 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

5、 PSTN X.25 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 公用数据公用数据 通信网通信网 HOST HOST T T TT T T HOST TT T T 2021-6-2910 例子 互联网的前身ARPANET 美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络 最初4个结点70s的60多个结点 地域跨越美洲、欧洲 具有现代网络的许多特征，例如 资源共享； 分散控制； 分组交换； 采用专门的通信控制处理机； 分层的网络协议。 2021-6-2911 （3）开放式的标准化计算机网络 经过20世纪60年代和70年代前期的发展，各大计算机公司纷纷制 定自己的网络技术标准，最终促成国际标准

6、的制定，遵循网络体系结 构标推建成的网络称为第三代网络。 （4）新一代综合性、智能化、宽带高速计算机网络 在20世纪90年代中期至21世纪初期这个阶段，计算机网络向全面 互连、高速和智能化发展，并将得到更广泛的应用。这新一代计算机 网络应满足高速、大容量、综合性、数字信息传递等多方位需求。有 一种观点认为，第四代计算机网络是以宽带综合业务数字化网络和 ATM技术为核心来建立的。 2021-6-2912 2 2、计算机网络的发展前景、计算机网络的发展前景 目前，全球以美国为核心的高速计算机互联网即Internet已经形 成。网络互连和高速计算机网络正成为最新一代的计算机网络的发展 方向。 美国政

7、府分别于1996年和1997年开始研究发展更加快速可靠的互 联网2（Internet2）和下一代互联网（Next Generation Internet， NGI）。它的开发主要面向远程医疗、远程教育、科学研究、环境保 护、危机管理和生产工程等方面。 超高速的光通信技术、无线通信技术等新兴技术的发展，目前的 网络环境和应用方式将大大改观。下一代高速计算机网络将具有主动 性、可扩展性、适应性和服务的可集成性等特征。 2021-6-2913 1.2 计算机网络的定义与功能 1 1计算机网络的定义计算机网络的定义 在第一代计算机网络时期，人们把计算机技术与通信技术相结合实现远 程信息处理和进一步达到

8、资源共享的系统称为计算机网络计算机网络。 ARPANET问世后，计算机网络的定义发生了变化，即计算机网络计算机网络是用通信 线路互连起来，能相互共享资源（硬件，软件，数据），并且各自具有 独立功能的计算机系统之集合。 随着分布式技术的发展和从用户使用角度考虑，计算机网络的定义再次 发生变化，即计算机网络计算机网络是使用一个NOS来自动管理用户任务所需的资源， 使整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。 2021-6-2914 目前通常采用的计算机网络的定义如下： 计算机网络计算机网络是用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多 台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源

9、共享 的信息系统。 通信网络通信网络 计算机 系统 计算机 系统 2021-6-2915 2 2、计算机网络与其他类似系统的、计算机网络与其他类似系统的 比较比较 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 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） 表表1-1 1-1 计算机网络与多用户系统的特性差异计算机网络与多用户系统的特性差异 2021-6-2916 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

10、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； - 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 - 在互联网中，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。 - 2021-6-2917 3 3、计算机网络的功能、计算机网络的功能 数据通信(Communication Medium) 文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐、音乐 资源共享(Resource

11、 Sharing) 软件、硬件、数据（数据库） 提供高可靠性服务(High Reliability) 利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务 节省投资(Saving Money) 替代昂贵的大中型机系统 分布式处理(Distributed Processing) 2021-6-2918 1.3 计算机网络的类型与模式 计算机网络可以从不同的角度进行分类，常用的分类方法如 下。 按网络覆盖的规模或地理范围分类。 按网络的拓扑结构分类。 按交换方式分类。 按网络协议分类。 按通信介质分类。 按所使用的网络操作系统分类。 按传输技术分类。 2021-6-2919 1 1计算机网络的类型计算机网络的类

12、型 n按地域范围分类按地域范围分类 局域网局域网(Local Area Network (Local Area Network ， LAN)LAN) 范围：小，20KM 传输技术：基带，101000Mb/s，延迟低，出错率低（10- 11） 拓扑结构：总线，环 城域网城域网(Metropolitan Area Network (Metropolitan Area Network ， MAN)MAN) 范围：中等，100KM 传输技术：宽带/基带 拓扑结构：总线 广域网广域网(Wide Area Network (Wide Area Network ， WAN)WAN) 范围：大，100KM 传

13、输技术：宽带，延迟大，出错率高 拓扑结构：不规则，点到点 2021-6-2920 n按拓扑结构分类按拓扑结构分类 星型星型 有一个中心结点，其他结 点与其构成点到点连接 树型树型 一个根结点、多个中间分 支结点和叶子结点构成 星型拓扑星型拓扑 树型拓扑树型拓扑 2021-6-2921 总线总线 所有结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 环型环型 所有结点连接成一个闭合的环， 结点之间为点到点连接 总线型拓扑总线型拓扑 环型拓扑环型拓扑 2021-6-2922 全连接全连接 点到点全连接，连接数随结点数 的增长迅速增长（N(N-1)/2）， 使建造成本大大提高，

14、只适用于 结点数很少的广域网中 不规则（网状）不规则（网状） 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 换结点 不规则拓扑不规则拓扑 全连接拓扑全连接拓扑 2021-6-2923 互联网的拓扑结构互联网的拓扑结构 点： 端接系统（PC、服务器、 PDA等） 交换/结点设备（路由器、 集中器、交换机等） 边： 通信链路（光纤、线缆、无 线链路等） 互联网服务提供商(ISP)提供 网络接入 local ISP company network regional ISP Backbone 2021-6-2924 n按通信传播方式分类按通信传播方式分类 点对点传输方式的网络：由一对对

15、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、环型、树型、星型 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。 总线型、无线（微波、卫星） 注意注意：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)。 2021-6-2925 n 按交换方式分类按交换方式分类 网络按交换方式可分为线路交换网络（Circuit Switching）、报文交换 网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。 n 按网络协议分类按网络协议分类 根据所使用的网络协议，可以把计算机网络分为：

16、以太网（Ethernet）, 以太网使用IEEE802.3标准协议；令牌环网（Token Ring），令牌环网使用 IEEE802.5协议；还有：FDDI网、ATM网、 X.25网、TCP/IP网等。 n 按通信介质分类按通信介质分类 根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为有线网和无线网。有 线网又根据线路的不同分为：双绞线网络（以双绞线为传输介质）、光纤网 络（以光纤为传输介质）、同轴电缆网络（以同轴电缆为传输介质），还有 最新的全光网络；无线网有卫星数据通信网（通过卫星进行数据通信）和使 用其他无线通信设备的网络。 n 按所使用的网络操作系统分类按所使用的网络操作系统分类 根据网络所

17、使用的网络操作系统，可以把网络分为：Netware网、Unix网、 Windows NT网等。 2021-6-2926 2 2、计算机网络的模式、计算机网络的模式 计算机网络的模式主要有两种：对等网络模式和客户服务器网络模式。 n 对等网络模式对等网络模式 对等网的结构 对等网的适用场合 对等模式网络非常适用于小型办公室、 实验室、游戏厅和家庭等小规模网络。 对等式网的特点 对等式网的优点如下： 结点地位平等，使用容易，且工作站上的资源可直接共享。 价格低廉、大众化，不需要专门的服务器。 对等式网的缺点如下： 无法集中管理，安全性能较差。 文件管理分散，因此数据和资源分散，数据的保密性差。 图

18、图1-8 1-8 对等网结构对等网结构 2021-6-2927 n 客户机客户机/ /服务器网络服务器网络 客户机/服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的 网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。 （1）客户端软件具有如下特点： 是一个在需要进行远程访问时临时成为客户，同时也做其他的本地计算的应 用程序。 直接被用户调用，只为一个会话运行。 在用户的个人计算机上本地运行。 主动地启动与服务器的通信。 能访问所需的多种服务，但在某一时刻只能与一个远程服务器进行主动通信。 不需要特殊的硬件和高级的操作系统。 2021-6-2928 （2）服务器软件具有如下特点： 是一个用来提供某个服务的有特殊权限的专用程序，可 以同时处理多个远程客户请求。 在系统启动时自动调用，不断地为多个会话服务。 在一台共享计算机上运行（即，不是在用户的个人计算 机上）。 被动地等待来自远端客户的通信。 接受来自任何客户的通信请求，但只提供一种服务。 需要强大的硬件和高级的操作系统支持。 2021-6-2929 （3）客户机/服务器的结构 一般情况下，把提出服务请求的一方， 称为“客户机（Client）”，而提供服务 的一方称为“服务器（Server）” 。 服务器 服务器有文件服务