1计算机网络原理_第1章_概述

1、121、计算机网络的发展计算机网络的四个发展阶段;计算机网络、电信业务网及广播电视网络的基本知识，宽带网络、全光网络。2、计算机网络的基本概念（1）计算机网络的功能：硬软件共享、信息交换，计算机网络的典型应用。（2）领会：计算机网络的定义、计算机网络两大组成部分33、计算机网络的分类（1）按拓扑结构分类：星形、总线形、环形、树形、混合形和网形，各种网络拓扑结构的特征；按网络交换方式分类：电路交换网、报文交换网和分组交换网；按网络的覆盖范围分类；广域网、局域网和城域网；按网络传输技术分类；广播方式、点对点方式。（2）星形、总线形、环形拓扑结构的特征、性能指标和优、缺点。451.1 计算机网络的发

2、展计算机网络的发展1.2 计算机网络的基本概念计算机网络的基本概念1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类1.4 计算机网络的标准化计算机网络的标准化61.1.1计算机网络的产生和发展四个阶段：l面向终端的计算机网络l计算机-计算机网络l开放式标准化网络l因特网广泛应用与高速网络技术发展*摩尔定律：每18个月存储芯片的集成度翻一番，微处理器速度提高一倍，而价格下降一半。720CEN，50-60年代年代，8典型案例：美国半自动地面防空系统典型案例：美国半自动地面防空系统SAGESAGE（Semi Automatic Semi Automatic Ground EnvironmentGround

3、Environment）将远距离的雷达和其他测量控制设备）将远距离的雷达和其他测量控制设备的信息，通过通信线路汇集到一台中心计算机上进行集中处的信息，通过通信线路汇集到一台中心计算机上进行集中处理和控制。由此，出现了以批处理为运行特征的主机系统和理和控制。由此，出现了以批处理为运行特征的主机系统和远程终端之间的数据通信，从而开创了把远程终端之间的数据通信，从而开创了把计算机技术和通信计算机技术和通信技术相结合技术相结合的先河。的先河。TComputerTTPSTN92020世纪世纪6060年代以实现年代以实现“资源共享资源共享”为目的多计算机互连形态为目的多计算机互连形态,它和以它和以单台计算

4、机为中心的远程联机系统的显著区别在于：网络系统里的多单台计算机为中心的远程联机系统的显著区别在于：网络系统里的多台主计算机都具有自主数据处理能力，它们之间不存在主从关系。主台主计算机都具有自主数据处理能力，它们之间不存在主从关系。主机和主机之间、主机和远程终端之间通过前置处理机通信。机和主机之间、主机和远程终端之间通过前置处理机通信。10以以ARPAnetARPAnet为典型为典型主机和终端构成了用户资源子网。用户不仅共享通信子网的资源，而主机和终端构成了用户资源子网。用户不仅共享通信子网的资源，而且还可共享用户资源子网的丰富的硬件和软件资源。且还可共享用户资源子网的丰富的硬件和软件资源。11

5、 ARPAnet（高级研究计划署网络，（高级研究计划署网络，Advanced Research Projects Agency net）是世界上第一个）是世界上第一个计算机网络，出现在计算机网络，出现在20世纪世纪60年代后期，由美国年代后期，由美国国防部资助。其第一个节点于国防部资助。其第一个节点于1969年在加利福利年在加利福利亚大学洛杉矶分校安装。亚大学洛杉矶分校安装。它标志着目前所称的计它标志着目前所称的计算机网络的兴起。算机网络的兴起。ARPA网是一个成功的系统，网是一个成功的系统，它在概念、结构和网络设计方面都为以后的计算它在概念、结构和网络设计方面都为以后的计算机网络打下了基础机

6、网络打下了基础，最终发展成为今天的，最终发展成为今天的Internet 。12：IBMIBM的的SNASNA（系统网络结构）（系统网络结构）-1974-1974DECDEC的的DNADNA（分布型网络的数字网络体系）（分布型网络的数字网络体系）- -19751975ISOISO的的OSI/RMOSI/RM（开放系统互连参考模型）（开放系统互连参考模型）- -1977/19831977/1983IEEEIEEE的的IEEE 802IEEE 802标准标准- - 19801980年年 以太网以太网(ETHERNET) 与因特网与因特网(Internet)。13高速：高速：主干带宽的增加达到主干带宽

7、的增加达到10Gbps或更高，接入带宽可以高达或更高，接入带宽可以高达1000Mbps互连：互连： Intranet、Extranet、 Internet 智能：智能： 服务质量服务质量(QoS)、网络管理、网络管理综合化综合化QoS的英文全称为的英文全称为“Quality of Service”，中文名为，中文名为“服务质量服务质量”。QoS是网络的一种安全机制是网络的一种安全机制, 是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。种技术。 在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要系统，并不

8、需要QoS，比如，比如Web应用，或应用，或E-mail设置等。但是对关键设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS 能确保重能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。高速网络高速网络：宽带综合业务数字网宽带综合业务数字网B-ISDN、异步传输模式、异步传输模式ATM、高速、高速局域网、交换局域网、虚拟网络局域网、交换局域网、虚拟网络14l电信业务网l广播电视网：电视点播、远程医疗、电视会议、电视购物l计算机网：三网合一15高速网络技术：高速网络技术：l高

9、速以太网技术100Base-T,1000Base-Tl光纤分布式接口FDDIl分布式队列双总线DQDBl综合业务数字网ISDN,B-ISDNl帧中继FrameRelayl交换式多兆比特数据服务SMDSl异步转移模式ATM16l1.宽带网络宽带网络：宽带骨干网和宽带接入网传输介质：光纤接入、铜线接入、光纤同轴电缆接入和无线接入l2.全光网络：光节点代替电节点，用光纤连成网全光网是未来通信网发展的优选方案17l3.多媒体网络（1）高传输带宽要求（2）不同类型的数据对传输要求也不同（3）对多媒体传输有连续性与实时性的要求（4）对多媒体传输有同步的要求（5）具有多方参与通信的特点：需增加带宽l4.移动

10、网络l5.下一代网络18计算机网络中的计算计算机网络中的计算机通常都处于不同的机通常都处于不同的地理位置地理位置相互连接的计算机之相互连接的计算机之间不存在互为依赖的间不存在互为依赖的关系。关系。通信线路包括通信线路包括通信媒体、通通信媒体、通信设备关系。信设备关系。网络软件网络软件（单机单机OSOS功能功能+ +网络通信协网络通信协议议+ +网络资源管理网络资源管理+ +网络服务）网络服务）网络的根本目的是为了网络的根本目的是为了实现资源共享，资源包实现资源共享，资源包括硬件与软件，如程序括硬件与软件，如程序、数据库、存储设备、数据库、存储设备、打印机等。打印机等。1.2.1计算机网络的定义

11、1920l计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物，计算机网络由通信子网通信子网与资源子网资源子网构成1、资源子网负责全网的数据处理业务，向全网用户提供所需的网络资源和网络服务。*主机HOST*终端T2、通信子网通信子网由网络节点、通信链路组成。网络节点作用：控制信息的传输和在端节点之间的转发信息。通信链路是传递信息的通道21221、计算机网络的功能（1）硬件资源共享（2）软件资源共享（3）用户间信息交换试图解除“地理上的束缚”232、计算机网络的应用、计算机网络的应用241.3.1 按拓扑类型分类按拓扑类型分类将通信子网中的将通信子网中的通信处理机、和其他通信设备抽象成点，通信处理机、和其

12、他通信设备抽象成点，把连接这些设备的通信线路抽象成线，并将由这些点和线把连接这些设备的通信线路抽象成线，并将由这些点和线所构成的形状所构成的形状称为网络拓扑结构称为网络拓扑结构。如图如图拓扑结构应考虑因素：（拓扑结构应考虑因素：（1 1）可靠性）可靠性 （2 2）费用）费用 (3) (3)灵活灵活性性 (4) (4)响应时间和吞吐量响应时间和吞吐量根据通信子网的通信信道类型，分为：根据通信子网的通信信道类型，分为：l广播信道通信子网广播信道通信子网l点到点线路通信子网点到点线路通信子网点对点点对点常见的网络拓扑结构常见的网络拓扑结构星型星型树型树型环型环型网状型网状型广播通信子网广播通信子网:

13、 总线型总线型树型树型环型环型无线通信型无线通信型25星型星型环型环型树型树型网状型网状型总线型总线型26星型拓扑结构特点星型拓扑结构特点每个从结点均以一条单独信道与中心主结点相每个从结点均以一条单独信道与中心主结点相连连,中心主结点可与各从结点直接通信中心主结点可与各从结点直接通信,而从结点之间必须而从结点之间必须经中心结点接才能通信。经中心结点接才能通信。 l优点：结构简单、容易实现、管理方便。l缺点：中心结点是网络的瓶颈，若发生故障，导致全网瘫痪。星型结构常用于以下三种场合星型结构常用于以下三种场合:数据传输主要在从结点与中心结点之间数据传输主要在从结点与中心结点之间,而从结点间很少交换

14、数而从结点间很少交换数据据;.采用专用自动交换机采用专用自动交换机(PABX)或计算机交换分机或计算机交换分机(CBX)的电话网的电话网;智能大厦智能大厦:因为在智能大厦双绞线布线中因为在智能大厦双绞线布线中,一般是在每个楼层一般是在每个楼层设置集线器设置集线器,连接足连接足够数量的站点设备够数量的站点设备,再通过总集线器将各层的再通过总集线器将各层的集线器连接起来。集线器连接起来。 27l所有节点直接连到一条所有节点直接连到一条物理链路上，除此之外物理链路上，除此之外节点间不存在任何其他节点间不存在任何其他连接。连接。l每一个节点可以收到来每一个节点可以收到来自其他任何节点所发送自其他任何节

15、点所发送的信息的信息l优点：简单、易于实现优点：简单、易于实现l缺点：可靠性和灵活性缺点：可靠性和灵活性差差 、传输延时不确定、传输延时不确定28各主机或终端经过环接口连各主机或终端经过环接口连成一个封闭环型成一个封闭环型。优点：环型结构简单，初始安装比较容易,故障诊断定位较准确,由于环网是单向传输,点到点连接,非常适合于用光纤连接。缺点：但可靠性较差但可靠性较差, ,环中任何一环中任何一个节点出故障，全网瘫痪。个节点出故障，全网瘫痪。重新配置较难。重新配置较难。29树型是星型的扩展树型是星型的扩展, ,是是分层结构分层结构, ,具有根结具有根结点和各分支结点。点和各分支结点。特点：信息交换主

16、要在特点：信息交换主要在上下结点间进行，相上下结点间进行，相邻结点间一般不进行邻结点间一般不进行数据交换或交换量很数据交换或交换量很小。小。优点：便于分级管理，优点：便于分级管理，某结点发生故障只影某结点发生故障只影响它的下层结点。响它的下层结点。树型树型30网状结构是由分布在不网状结构是由分布在不同地点的计算机同地点的计算机系统系统经信道连接而成经信道连接而成, ,其其形状任意。形状任意。l优点：系统可靠性高、易于故障诊断。l缺点：结构和配置复杂，投资费用高；必须使用路由选择算法和流量控制算法。网状型网状型31l将以上某两种单一拓扑结构混合起来，取两者的有点构成的拓扑称为混合型拓扑结构。星-

17、环形、星-总线形l混合型拓扑优点：（1）故障诊断和隔离方便。（2）易于扩展（3）安装方便缺点：（1）需选用带智能的集中器（2）集中器到各个站点的电缆长度会增加32 按网络的交换方式分类：电路交换网、报文交按网络的交换方式分类：电路交换网、报文交换网和分组交换网换网和分组交换网1、电路交换网：用户在通信前，必须申请一条、电路交换网：用户在通信前，必须申请一条从发送端到接收端的物理信道，并且在双方通从发送端到接收端的物理信道，并且在双方通信期间始终占用该通道。信期间始终占用该通道。2 2、报文交换（、报文交换（message switchingmessage switching） 原理：信息以报文

18、（逻辑上完整的信息段）为原理：信息以报文（逻辑上完整的信息段）为单位进行存储转发。单位进行存储转发。3 3、分组交换（、分组交换（packet switchingpacket switching） 原理：信息以分组为单位进行存储转发。源结原理：信息以分组为单位进行存储转发。源结点把报文分为分组，在中间结点存储转发，目点把报文分为分组，在中间结点存储转发，目的结点把分组合成报文。的结点把分组合成报文。33l按照地理分布范围分类：1）局域网2）广域网3）城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广域网局域网局域网校园网企业网34覆盖范围一般在几覆盖范围一般在几公里以内，如一幢公里以内，

19、如一幢大楼内或一个校园大楼内或一个校园内。内。典型的典型的LANLAN技术技术: :Ethernet Ethernet Token-RingToken-RingFDDIFDDI35覆盖范围一般是几十公里覆盖范围一般是几十公里到几千公里以上。到几千公里以上。典型的广域网技术有：典型的广域网技术有：Modems Modems ISDN (Integrated Services ISDN (Integrated Services Digital Network)Digital Network)DSL (Digital Subscriber DSL (Digital Subscriber Loop)

20、Loop) Frame relay Frame relay ATM (Asynchronous Transfer ATM (Asynchronous Transfer Mode) Mode) T-Carrier Series (T1, T3, T-Carrier Series (T1, T3, etc.) etc.) SONET (Synchronous Optical SONET (Synchronous Optical Network)Network)36覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主要是满足城市、郊区的联网需求。要是满足城市、郊区的联网需求。如连

21、接南京各大高校的南京城域网。如连接南京各大高校的南京城域网。城域网技术与局域网技术、城域网技术与城域网技术与局域网技术、城域网技术与广域网技术之间的边界正在日益模糊。广域网技术之间的边界正在日益模糊。37分类缩写分布距离（近似）典型覆盖地域传输速率局域网LAN10米房间4Mbps2Gbps100米楼宇数千米校园城域网MAN10千米城市50Kbps100Mbps广域网WAN城市、国家、洲或全球9.6Kbps45Mbps因特网Internet、局域网、城域网、广域网、因特网的比较、局域网、城域网、广域网、因特网的比较38网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数网络中的计算机或设备通过一条共

22、享的通信介质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于种传输方式主要应用于局域网局域网中。广播网络中有三种传输中。广播网络中有三种传输类型：类型：和和。网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方传播方式主要应用于广域网中式主要应用于广域网中。两者区别：采用分组存储转发和路有选择机制3940l计算机网络的体系标准lIBMSNA（SystemNetworkArchite

23、cture）1974lDECDNA（DigitalNetworkArchitecture）1975lISO/OSI（InternationalStandardOrganization/OpenSystemInterconnection)参考模型，1982lTCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetworkProtocol)协议，198341谢谢42l1计算机网络的发展可以分为哪几个阶段？每个阶段各有什么特点？A.面向终端的计算机网络：以单个计算机为中心的远程联机系统。这类简单的“终端通信线路计算机”系统，成了计算机网络的雏形。B.计算机计算机网络：呈

24、现出多处中心的特点。C.开放式标准化网络：OSI/RM的提出，开创了一个具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络新时代。D.因特网广泛应用和高速网络技术发展：覆盖范围广、具有足够的带宽、很好的服务质量与完善的安全机制，支持多媒体信息通信，以满足不同的应用需求，具备高度的可靠性与完善的管理功能。43l2计算机网络可分为哪两大子网？它们各实现什么功能？l通信子网和资源子网。l资源子网负责信息处理.l通信子网负责全网中的信息传递。44l1.星形拓扑结构的优点是：控制简单；故障诊断和隔离容易；方便服务，中央节点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。l缺点是：电缆长度和安装工作量客观；

25、中央节点的l负担较重形成“瓶颈”；各站点的分布处理能力较低。l2.总线拓扑结构的优点是：所需要的电缆数量少；简单又是无源工作，有较高的可靠性；易于扩充增加或减少用户比较方便。l缺点是：传输距离有限，通信范围受到限制；故障诊断和隔离较困难；分布式协议不能保证信息的及时传输，不具有实时功能。l3.树形拓扑结构的优点是：易于扩展、故障隔离较容易。l缺点是：各个节点对根的依赖性太大。45l4.环形拓扑结构的优点是：电缆长度短；可采用光纤，光纤的传输率高，十分适合于环形拓扑的单方向传输；所有计算机都能公平地访问网络的其它部分，网络性能稳定。l缺点是：节点的故障会引起全网故障；环节点的加入和撤出过程较复杂

26、；环形拓扑结构的介质访问控l制协议都采用令牌传递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低。l5.混合形拓扑结构的优点是：故障诊断和隔离较为方便；易于扩展；安装方便。l缺点是：需要选用带智能的集中器；像星形拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。l6.网形拓扑结构的优点是：不受瓶颈问题和失效问题的影响。l缺点是：这种结构比较复杂，成本比较高，提供上述功能的网络协议也较复杂。46l在广播式网络中,所有联网计算机都共享一个公共信道。当一台计算机利用共享信道发送报文分组时，所有其它计算机都会“收听”到这个分组。由于发送的分组中带有目的地十和源地址，如果接收到该分组的计算机的地址与该分组的目的地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。l在点对点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。如果源节点与目的节点之间没有直接连接的线路，那么源节点发送的分组就要通过中间节点的接收、存储与转发，直至传输到目的节点。因此从源节点到目的节点可能存在多条路径，决定分组从通信子网的源节点到达目的节点的路由需要有选择算法。l采用分组存储转发和路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区