第1课计算机网络基础课件

第1课计算机网络基础本课内容计算机网络的产生和演变计算机网络的概念计算机网络的功能计算机网络的分类计算机网络的术语1计算机及网络应用基础第1课第1课计算机网络基础本课内容1计算机及网络应用基础第11.1计算机网络的产生和演变早期的计算机应用模式——单机大、中、小型机—庞大，昂贵，资源无法共享计算机网络产生始于1950’s，发展的动因：资源共享的需求（CPU、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）2计算机及网络应用基础第1课1.1计算机网络的产生和演变早期的计算机应用模式——单机2计从体系结构来观察，其发展可分为

三个阶段（三代网络）：以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互连具有层次化体系结构的标准化网络1.1计算机网络的产生和演变3计算机及网络应用基础第1课从体系结构来观察，其发展可分为

三个阶段（三代网络）：1.11.以主机为中心的联机终端网络系统特征——共享主机软硬件资源单台主机：执行计算和通信任务多台终端：执行用户交互连接方式——本地或远程连接HOSTTSTTTTTTT1.1计算机网络的产生和演变4计算机及网络应用基础第1课1.以主机为中心的联机终端网络系统HOSTTSTTTTTTT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＋通信线路利用率低改进终端集中器(近/远距)前端处理机（FrontEndProcessor,FEP），通信任务从主机分离出来1.1计算机网络的产生和演变5计算机及网络应用基础第1课例子：飞机订票系统1.1计算机网络的产生和演变5计算机及网络2.以通信子网为中心的主机互连特征多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的网络网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路1.1计算机网络的产生和演变6计算机及网络应用基础第1课2.以通信子网为中心的主机互连HOSTHOSTHOSTTTT1.1计算机网络的产生和演变主机/主机网络演变演变阶段1通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT7计算机及网络应用基础第1课1.1计算机网络的产生和演变主机/主机网络演变CCPCCPH两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络——通信子网，

为主机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CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网1.1计算机网络的产生和演变8计算机及网络应用基础第1课两层网络概念的出现CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTC两层网络的概念结构CCCHHH资源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HH9计算机及网络应用基础第1课两层网络的概念结构CCCHHH资源子网通信子网在通信子网上可主机/主机网络演变阶段2通信子网规模逐渐扩大私有→社会公用公用数据通信网PSTNX.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通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT1.1计算机网络的产生和演变10计算机及网络应用基础第1课主机/主机网络演变阶段2公用数据HOSTHOSTTTTTTT主机互连的例子因特网的前身——ARPANET美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络最初4个节点→70’s的60多个节点地域跨越美洲、欧洲1.1计算机网络的产生和演变11计算机及网络应用基础第1课主机互连的例子1.1计算机网络的产生和演变11计算机及网络应3.具有层次化体系结构的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1.1计算机网络的产生和演变12计算机及网络应用基础第1课3.具有层次化体系结构的标准化网络1.1计算机网络的产生和演标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？1.1计算机网络的产生和演变13计算机及网络应用基础第1课标准化过程的演变1.1计算机网络的产生和演变13计算机及网络国际标准OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(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详细规划了网络体系结构的框架事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)1.1计算机网络的产生和演变14计算机及网络应用基础第1课国际标准1.1计算机网络的产生和演变14计算机及网络应用基础1.2计算机网络的概念计算机网络定义的主要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利用各种通信手段，把地理分散的计算机互联起来，互相通信且共享资源的系统15计算机及网络应用基础第1课1.2计算机网络的概念计算机网络定义的主要观点15计算机及网计算机网络定义的综合归纳：相互连接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？主机－终端（第一代终端网络）？互连：以任何通信方式有线方式：铜线、光纤无线方式：红外、无线电波、微波、卫星1.2计算机网络的概念16计算机及网络应用基础第1课计算机网络定义的综合1.2计算机网络的概念16计算机及网络应计算机网络与分布式系统的区别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1.2计算机网络的概念17计算机及网络应用基础第1课计算机网络与分布式系统的区别1.2计算机网络的概念17计算机计算机网络与分布式系统的区别（续）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。在因特网中，域名服务系统（DNS)是分布式系统的一项著名的应用。1.2计算机网络的概念18计算机及网络应用基础第1课计算机网络与分布式系统的区别（续）1.2计算机网络的概念181.3计算机网络的功能数据通信(CommunicationMedium)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(ResourceSharing)软件、硬件、数据（数据库）高可靠性(HighReliability)利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务节省投资(SaveMoney)替代昂贵的大中型机系统19计算机及网络应用基础第1课1.3计算机网络的功能数据通信(Communication1.4计算机网络的主要分类形式按地域范围分类局域网(LocalAreaNetwork，LAN)范围：小，＜20KM传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低（10-11）城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范围：中等，＜100KM传输技术：宽带/基带广域网(WideAreaNetwork，WAN)范围：大，＞100KM传输技术：宽带，延迟大，出错率高20计算机及网络应用基础第1课1.4计算机网络的主要分类形式按地域范围分类20计算机及网络按通信传播方式分类：点对点传播方式的网络：由一对对机器间的多条链路构成。这种网络上的报文分组在信源和信宿之间需通过一台和多台中间设备进行传播。广播方式网络：仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。一般来说，局域性网络使用广播方式；广域性网络使用点对点方式。1.4计算机网络的主要分类形式21计算机及网络应用基础第1课1.4计算机网络的主要分类形式21计算机及网络应用基础第1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树形一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成星形拓扑树形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式22计算机及网络应用基础第1课按拓扑结构分类星形拓扑树形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式按拓扑结构（续）总线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，结点之间为点到点连接总线形拓扑环形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式23计算机及网络应用基础第1课按拓扑结构（续）总线形拓扑环形拓扑1.4计算机网络的主要分类按拓扑结构分类（续）全连接点到点全连接，随节点数的增长（Nx(N-1)/2），建造成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中不规则点到点部分连接，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全连接1.4计算机网络的主要分类形式24计算机及网络应用基础第1课按拓扑结构分类（续）不规则拓扑全连接1.4计算机网络的主要分1.5计算机网络术语带宽带宽是通信信道的宽度，是信道频率上界与下界之间之差，是介质传输能力的度量，在传统的通信工程中通常以赫兹（Hz）为单位计量。在计算机网络中，一般使用每秒位数(b/s或bps)作为带宽的计量单位。主要单位：kb/s，Mb/s，Gb/s一个以太局域网理论上每秒可以传输1千万比特，它的带宽相应为10Mb/s。25计算机及网络应用基础第1课1.5计算机网络术语带宽25计算机及网络应用基础第1课1.5计算机网络术语时延信息从网络的一端传送到另一端所需的时间时延之和=处理时延+排队时延+发送时延+传播时延处理时延=分组首部和错误校验等处理（微秒）排队时延=数据在中间结点等待转发的延迟时间发送时延=数据位数/信道带宽传播时延=d/s（毫秒）d:距离s:传播速度≈光速26计算机及网络应用基础第1课1.5计算机网络术语时延26计算机及网络应用基础第1课时延带宽乘积某一链路所能容纳的比特数时延带宽乘积=带宽×传播时延例如，某链路的时延带宽乘积为100万比特，这意味着第一个比特到达目的端时，源端已发送了100万比特。链路带宽传播时延体积=时延带宽乘积1.5计算机网络术语27计算机及网络应用基础第1课时延带宽乘积链路带宽传播时延体积=时延带宽乘积1.5计算机往返时延(Round-TripTime，RTT)从信源发送数据开始，到信源收到信宿确认所经历的时间RTT≈2×传播时延传输可靠性两个含义：数据能正确送达数据能有序送达(当采用分组交换时)1.5计算机网络术语28计算机及网络应用基础第1课往返时延(Round-TripTime，RTT)1.5本章小节计算机网络的产生和演变三代计算机网络的概念和演化过程计算机网络的概念相互连接的自治计算机的集合计算机网络的功能通信、共享、可靠性、节约投资计算机网络的分类地域分布、传播方式、拓扑结构29计算机及网络应用基础第1课本章小节计算机网络的产生和演变29计算机及网络应用基础第1第1课计算机网络基础本课内容计算机网络的产生和演变计算机网络的概念计算机网络的功能计算机网络的分类计算机网络的术语30计算机及网络应用基础第1课第1课计算机网络基础本课内容1计算机及网络应用基础第11.1计算机网络的产生和演变早期的计算机应用模式——单机大、中、小型机—庞大，昂贵，资源无法共享计算机网络产生始于1950’s，发展的动因：资源共享的需求（CPU、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）31计算机及网络应用基础第1课1.1计算机网络的产生和演变早期的计算机应用模式——单机2计从体系结构来观察，其发展可分为

三个阶段（三代网络）：以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互连具有层次化体系结构的标准化网络1.1计算机网络的产生和演变32计算机及网络应用基础第1课从体系结构来观察，其发展可分为

三个阶段（三代网络）：1.11.以主机为中心的联机终端网络系统特征——共享主机软硬件资源单台主机：执行计算和通信任务多台终端：执行用户交互连接方式——本地或远程连接HOSTTSTTTTTTT1.1计算机网络的产生和演变33计算机及网络应用基础第1课1.以主机为中心的联机终端网络系统HOSTTSTTTTTTT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＋通信线路利用率低改进终端集中器(近/远距)前端处理机（FrontEndProcessor,FEP），通信任务从主机分离出来1.1计算机网络的产生和演变34计算机及网络应用基础第1课例子：飞机订票系统1.1计算机网络的产生和演变5计算机及网络2.以通信子网为中心的主机互连特征多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的网络网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路1.1计算机网络的产生和演变35计算机及网络应用基础第1课2.以通信子网为中心的主机互连HOSTHOSTHOSTTTT1.1计算机网络的产生和演变主机/主机网络演变演变阶段1通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT36计算机及网络应用基础第1课1.1计算机网络的产生和演变主机/主机网络演变CCPCCPH两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络——通信子网，

为主机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CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网1.1计算机网络的产生和演变37计算机及网络应用基础第1课两层网络概念的出现CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTC两层网络的概念结构CCCHHH资源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HH38计算机及网络应用基础第1课两层网络的概念结构CCCHHH资源子网通信子网在通信子网上可主机/主机网络演变阶段2通信子网规模逐渐扩大私有→社会公用公用数据通信网PSTNX.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通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT1.1计算机网络的产生和演变39计算机及网络应用基础第1课主机/主机网络演变阶段2公用数据HOSTHOSTTTTTTT主机互连的例子因特网的前身——ARPANET美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络最初4个节点→70’s的60多个节点地域跨越美洲、欧洲1.1计算机网络的产生和演变40计算机及网络应用基础第1课主机互连的例子1.1计算机网络的产生和演变11计算机及网络应3.具有层次化体系结构的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1.1计算机网络的产生和演变41计算机及网络应用基础第1课3.具有层次化体系结构的标准化网络1.1计算机网络的产生和演标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？1.1计算机网络的产生和演变42计算机及网络应用基础第1课标准化过程的演变1.1计算机网络的产生和演变13计算机及网络国际标准OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(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详细规划了网络体系结构的框架事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)1.1计算机网络的产生和演变43计算机及网络应用基础第1课国际标准1.1计算机网络的产生和演变14计算机及网络应用基础1.2计算机网络的概念计算机网络定义的主要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利用各种通信手段，把地理分散的计算机互联起来，互相通信且共享资源的系统44计算机及网络应用基础第1课1.2计算机网络的概念计算机网络定义的主要观点15计算机及网计算机网络定义的综合归纳：相互连接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？主机－终端（第一代终端网络）？互连：以任何通信方式有线方式：铜线、光纤无线方式：红外、无线电波、微波、卫星1.2计算机网络的概念45计算机及网络应用基础第1课计算机网络定义的综合1.2计算机网络的概念16计算机及网络应计算机网络与分布式系统的区别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1.2计算机网络的概念46计算机及网络应用基础第1课计算机网络与分布式系统的区别1.2计算机网络的概念17计算机计算机网络与分布式系统的区别（续）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。在因特网中，域名服务系统（DNS)是分布式系统的一项著名的应用。1.2计算机网络的概念47计算机及网络应用基础第1课计算机网络与分布式系统的区别（续）1.2计算机网络的概念181.3计算机网络的功能数据通信(CommunicationMedium)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(ResourceSharing)软件、硬件、数据（数据库）高可靠性(HighReliability)利用可替代的资源，提供连续的高可靠服务节省投资(SaveMoney)替代昂贵的大中型机系统48计算机及网络应用基础第1课1.3计算机网络的功能数据通信(Communication1.4计算机网络的主要分类形式按地域范围分类局域网(LocalAreaNetwork，LAN)范围：小，＜20KM传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低（10-11）城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范围：中等，＜100KM传输技术：宽带/基带广域网(WideAreaNetwork，WAN)范围：大，＞100KM传输技术：宽带，延迟大，出错率高49计算机及网络应用基础第1课1.4计算机网络的主要分类形式按地域范围分类20计算机及网络按通信传播方式分类：点对点传播方式的网络：由一对对机器间的多条链路构成。这种网络上的报文分组在信源和信宿之间需通过一台和多台中间设备进行传播。广播方式网络：仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。一般来说，局域性网络使用广播方式；广域性网络使用点对点方式。1.4计算机网络的主要分类形式50计算机及网络应用基础第1课1.4计算机网络的主要分类形式21计算机及网络应用基础第1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树形一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成星形拓扑树形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式51计算机及网络应用基础第1课按拓扑结构分类星形拓扑树形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式按拓扑结构（续）总线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，结点之间为点到点连接总线形拓扑环形拓扑1.4计算机网络的主要分类形式52计算机及网络应用基础第1课按拓扑结构（续）总线形拓扑环形拓扑1.4计算机网络的主要分类按拓扑结构分类（续）全连接点到点全连接，随节点数的增长（Nx(N-1)/2），建造成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中不规则点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不完全