三级网络技术第二章

三级网络技术第二章第1页，课件共59页，创作于2023年2月2.1计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展20世纪50年代通信技术和计算机技术相结合，奠定了计算机网络发展的理论基础。20世纪60年代以ARPANET为代表的分组交换技术的发展，为Internet的发展奠定基础。20世纪70年代中期开始以OSI模型为代表的网络体系结构的研究工作为网络发展的标准化产生了重要作用。20世纪90年代至今标志为Internet的发展，网络发展速度突飞猛进。同时，网络发展的趋势向宽带化，多媒体化方向进行。第2页，课件共59页，创作于2023年2月2.1计算机网络的形成与发展(续)Internet的发展Internet是通过路由器实现多个广域网和局域网互连的大型网际网更高性能的Internet2正在发展之中。局域网技术的发展高速Ethernet：10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps宽带网络的发展宽带骨干网宽带接入网第3页，课件共59页，创作于2023年2月2.2计算机网络的定义2.2.1计算机网络定义“以能够相互共享资源的方式互连起来的多自治计算机系统的集合。”第4页，课件共59页，创作于2023年2月计算机网络的基本结构及其特点1．早期计算机网络结构结构上：包括主机、终端、CCP与通信线路逻辑功能上：包括资源子网、通信子网第5页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.2计算机网络的分类网络分类方法有很多，如：按网络的传输技术：广播网和点对点网；按网络的规模：局域网、城域网和广域网；按拓扑结构：星型网、总线网、环形网、树形网和网状网；……最主要的分类方法有两种：传输技术网络规模

第6页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.2网络分类方法(ys)1．根据网络所使用的传输技术分类广播式所有计算机共享一个通信信道，一台计算机发送的数据，所有计算机都可以接收到每个消息中都有目的地址和源地址局域网大多是广播式网络点到点需要使用分组的存储转发和路由选择技术，数据通过专门的存储转发设备(如路由器)选择路径广域网大多是点到点网络第7页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.2网络分类方法2．根据其覆盖的地理范围进行分类是最能反映网络技术本质特征和最常见网络分类方法按网络的分布距离来分类，可分为：广域网（WAN）局域网（LAN）城域网（MAN）第8页，课件共59页，创作于2023年2月广域网WAN(ys)作用范围:几十到几千公里，可覆盖一个国家、地区、或横跨几个洲通信子网：可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网广域网的主要特点有：适应大容量与突发性通信的要求；适应综合业务服务的要求；开放的设备接口与规范化的协议；完善的通信服务与网络管理。第9页，课件共59页，创作于2023年2月几种常见广域网技术分组交换网X.25建立在原有的速率较低、误码率较高的电缆传输介质之上为保证数据的可靠性，X.25协议包括了差错控制、流量控制、拥塞控制等功能帧中继X.25的简化版本传输介质光纤化、通信设备的数字化智能化，使数据传输的差错率降低到可以忽略不计将流量控制、差错控制等功能全部交由智能终端设备处理第10页，课件共59页，创作于2023年2月几种常见广域网技术(续)宽带综合业务数据网B-ISDN和异步传输模式ATM宽带综合业务数字网（B-ISDN）：提供64Kbit/s~150Mbit/s、甚至到600Mbit/s的各种信息速率业务技术基础：ATMATM技术以信元为单位综合了以往电路交换方式和分组交换方式的优点对各种媒体信息，进行一元化的处理、加工、传递和交换，大大提高网络效率服务质量QoS（QualityofService）多媒体网络应用及实时通信要求网络传输的高速率与低延迟第11页，课件共59页，创作于2023年2月局域网LAN作用范围：一般在10公里以内，以一个单位或一个部门的范围为限，由这些单位或部门单独组建主要技术以太网、令牌总线、令牌环交换式局域网10Mbps到桌面100Mbps以太网、1Gbps以太网作主干第12页，课件共59页，创作于2023年2月城域网MAN介于局域网和广域网之间的一种技术目标：满足几十公里范围内的多个局域网的互联主要技术早期：使用传统的FDDI技术现在：传输介质：光纤交换结点：基于IP的高速路由交换机和ATM交换机体系结构：采用核心交换层、业务汇聚层、接入层3层模式第13页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.3计算机网络拓扑构型2.4.1计算机网络拓扑的定义抽象“点”：工作站、服务器、通信设备等“线”：通信介质网络拓扑结构通过网络中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中个实体间的结构关系。拓扑的重要性对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响

第14页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.3网络拓扑分类方法采用点-点线路的通信子网星型、环型、树型与网状型不可能存在总线型采用广播信道的通信子网总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信型不可能存在网状型第15页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.4数据传输速率与误码率1．数据传输速率在数值上等于每秒钟传输的构成数据代码的二进制比特（位）数，又称比特率单位为比特/秒，记作b/s、bit/s或bps常用的数据传输速率的单位还有Kbps、Mbps、Gbps和Tbps。换算关系：1Kbps=1×103bps1Mbps=1×106bps1Gbps=1×109bps1Tbps=1×1012bps第16页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.4数据传输速率的定义(续)2．带宽与数据传输速率关系带宽：某个信号具有的频率宽度，单位是赫兹（Hz）。“带宽”和“速率”几乎成了同义词通信信道最大传输速率与信道带宽之间存在着明确的关系：奈奎斯特准则香农定理第17页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.4数据传输速率的定义(续)奈奎斯特准则描述了有限带宽、无噪声信道的最大数据传输速率与信道带宽的关系二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽（B=f，单位HZ）的关系为：例如，对于二进制数据，若B=3000Hz，则最大数据传输速率Rmax=6000bps。

第18页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.4数据传输速率的定义(续)香农定理描述了有限带宽、有随机热噪声信道时，最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间的关系：其中：Rmax:数据最大传输速率，单位是bpsB:信道带宽，单位是HzS/N:信号与噪声功率比例如：信道带宽B=3000Hz，S/N=1000，那么Rmax≈30kbps。香农定理给出了一个有限带宽、有热噪声信道的最大数据传输速率的极限值第19页，课件共59页，创作于2023年2月2.2.4误码率的定义定义：二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，定义为:Pe=Ne/N其中：N：传输总码元数；Ne：传输出错的码元定义的理解：（1）误码率是衡量正常状态下传输可靠性的参数（2）对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说，误码率越低越好。误码率越低，设备则越复杂，价格越贵（3）误码率是二进制的比值。误码率的测试是一种统计数字，测试的值越多，越接近精确值计算机网络中，误码率通常要求低于10-6，通信系统达不到，需要进行差错控制。第20页，课件共59页，创作于2023年2月2.3分组交换技术的基本概念1.早期广域网的通信子网数据交换方式:电路交换和存储转发交换存储转发交换分为：报文交换和分组交换分组交换技术分为：数据报与虚电路第21页，课件共59页，创作于2023年2月2.4网络体系结构与网络协议2.4.1网络体系结构的基本概念1．网络协议定义：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准三要素：语法：用户数据与控制信息的结构和格式；语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；时序：对事件实现顺序的详细说明。第22页，课件共59页，创作于2023年2月2.4.1网络体系结构的基本概念(续)2．网络体系结构定义：计算机网络层次结构模型和各层协议的集合体系结构是抽象的，实现是具体的3．层次结构模型结构化设计方法层次结构模型优点：各层之间是独立的设计灵活结构上可分割开易于实现和维护能促进标准化工作第一个计算机网络体系结构：IBM公司的SNA第23页，课件共59页，创作于2023年2月OSI参考模型的结构第24页，课件共59页，创作于2023年2月OSI参考模型各层的功能1.网中各结点都有相同的层次2.不同结点的同等层次具有相同的功能3.同一结点内相邻层次之间通过接口通信4。每一层使用下层提供的服务，并向上层提供服务5.不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信第25页，课件共59页，创作于2023年2月OSI参考模型各层的功能物理层（Physicallayer）利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接；透明地传送比特流。数据链路层（Datalinklayer）在通信的实体之间建立数据链路连接；传送以“帧”为单位的数据；采用差错控制、流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。网络层（Networklayer）通过路由算法，为分组通过通信子网选择一条最佳路径；网络层要实现路由选择、拥塞控制与网络互连等功能。第26页，课件共59页，创作于2023年2月OSI参考模型各层的功能(续)传输层（Transportlayer）向用户提供可靠的端到端（End-to-End）服务，透明地传送报文；向高层屏蔽了下层数据通信的细节；计算机通信体系结构中最关键的一层。会话层（Sessionlayer）组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换第27页，课件共59页，创作于2023年2月OSI参考模型各层的功能(续)表示层（Presentationlayer）处理在两个通信系统中交换信息的表示方式；数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。应用层（Applicationlayer）为应用程序提供了网络服务；应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使得协同工作的应用程序之间的同步；建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制第28页，课件共59页，创作于2023年2月2.4.3TCP/IP参考模型与协议TCP/IP——TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/互联网协议TCP/IP特点：开放的协议标准，可以免费使用独立于特定的网络硬件统一的网络地址分配方案标准化的高层协议第29页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP参考模型与层次

第30页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP参考模型与层次(续)

主机-网络层（Host-to-Networklayer）与OSI的数据链路层和物理层相对应功能：负责接收IP数据报并通过网络发送之从网络口接收物理帧，装配成IP数据报上交给互连层可以连接不同的网络类型局域网：如以太网、令牌环网、令牌总线网公共数据网：如X.25、帧中继、DDN等第31页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP参考模型与层次(续)

互连层（Internetlayer）相当于OSI参考模型网络层的无连接网络服务主要功能：处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据报；处理互连的路径选择、流量控制与拥塞控制等问题。主要协议：IP协议：互连层的核心协议；ICMP：因特网控制报文协议，用于差错控制；IGMP：Internet组管理协议；ARP：地址解析协议，负责将IP地址转换为物理地址；RARP反向地址解析协议，负责将物理地址转换IP地址。第32页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP参考模型与层次(续)

传输层（Transportlayer）对应于OSI参考模型的传输层主要功能：负责应用进程之间的端-端（End-End）通信；在互联网中源主机与目的主机的对等实体之间建立用于会话的端一端连接主要协议：TCP：传输控制协议一种可靠的、面向连接的、全双工的面向数据流的协议UDP：用户数据报协议一种不可靠的、无连接协议，差错与排序由应用层完成第33页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP参考模型与层次(续)

应用层（Applicationlayer）对应于OSI参考模型的会话层、表示层和应用层直接对用户服务主要协议：网络终端协议TELNET，用于远程登录；文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能；域名服务DNS，用于设备名字到IP地址映射；电子邮件协议SMTP，用于电子邮件传送；超文本传输协议HTTP，用于WWW服务；简单网络管理协议SNMP，用于网络管理；……第34页，课件共59页，创作于2023年2月TCP/IP协议簇第35页，课件共59页，创作于2023年2月

2.5互联网应用的发展第36页，课件共59页，创作于2023年2月典型考题分析第37页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-1】以下关于计算机网络特征的描述中，哪一个是错误的？______（2006年9月）A）计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享B）网络用户可以调用网中多台计算机共同完成某项任务C）联网计算机既可以联网工作也可以脱网工作D）联网计算机必须作同一的操作系统答案：D第38页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-4】在通信技术中，通信信道有点-点通信信道和______通信信道两类。（2005年9月）答案：广播式第39页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-8】哪种广域网技术是在X.25公用分组交换网的基础上发展起来的？______（2006年9月）A）ATM B）帧中继 C）ADSL D）光纤分布式数据接口答案：B第40页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-9】由于在多媒体网络应用中需要同时传输语音、数字、文字、图形与视频信息等多种类型的数据，不同类型的数据对传输的服务要求不同，因此多媒体网络应用要求网络传输提供高速率与低______的服务。（2005年4月）答案：时延第41页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-10】城域网设计的目标是满足城市范围内的大量企业、机关与学校的多个______。（2006年4月）A）局域网互联 B）局域网与广域网互联C）广域网互联 D）广域网与广域网互联答案：A第42页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-11】答案：第43页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-12】在实际的计算机网络组建过程中，一般首先应该做什么？______（2006年9月）A）网络拓扑结构设计 B）设备选型C）应用程序结构设计 D）网络协议选型答案：A第44页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-17】常用的数据传输率单位有Kbps、Mbps、Gbps，如果局域网的传输速率100Mbps，那么发送1bit数据需要的时间是______。（2006年9月）A）1×10-6s B）1×10-7sC）1×10-8s D）1×10-9s答案：C第45页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-18】常用的数据传输速率单位有Kbps、Mbps、Gbps与Tbps。1Tbps等于______。（2005年4月）A）1×103bps B）1×106bpsC）1×109bps D）1×1012bps答案：D第46页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-20】香农定理描述了信道带宽与那些参数之间的关系？______（2005年4月）1.最大传输速率 2.信号功率3.功率噪声A）1、2和3 B）仅1和2 C）仅1和3 D）仅2和3答案：A第47页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-21】误码率是指二进制码元在数据传输系统中被传错的______。（2006年9月）A）比特数 B）字节数 C）概率 D）速度答案：C第48页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-22】以下关于误码率的描述中，哪种说法是错误的？______（2006年4月）A）误码率是指二进制码元在数据传输系统中传错的概率B）数据传输系统的误码率必须为0C）在数据传输速率确定后，误码率越低，传输系统设备越复杂D）如果传输的不是二进制码元，要折合成二进制码元计算答案：B第49页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-24】以下关于网络体系结构的描述中，错误的是______。（2005年9月）A）网络体系结构是抽象的，而实现是具体的B）层次结构的各层之间相对独立C）网络体系结构对实现所规定功能的硬件和软件有明确的定义D）当任何一层发生变化时，只要接口保持不变，其他各层均不受影响答案：C第50页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-26】以下关于OSI参考模型的描述中，哪一种说法是错误的？______（2006年9月）A）OSI参考模型定义了开放系统的层次结构B）OSI参考模型定义了各层所包括的可能的服务C）OSI参考模型定义了各层接口的实现方法D）OSI参考模型作为一个框架协调组织各层协议的制定答案：C第51页，课件共59页，创作于2023年2月【例2-27】关于网络体系结构，以下哪种描述是错误的？______（2006年4月）A）物理层完成比特流的传输B）数据链路层用于保证端到端数据的正确传输C）网络层为分组通过通信子网选择适