1、第1章 概述,1.1 计算机网络在信息时代的作用 1.2 计算机网络的发展过程 1.3 计算机网络的分类1.4 计算机网络的主要性能指标练习题,1.1 计算机网络在信息时代的作用,21世纪的重要特征:数字化、网络化、信息化网络为核心的信息时代:三网合一电信网络有线电视网络计算机网络 因特网时代,1.2 计算机网络的发展过程,计算机网络的发展主要经过:计算机网络互联初期的面向终端的计算机通信网以通信子网为中心的分组交换网符合开放系统互连基本参考模型的计算机网络新一代宽带综合业务数字网等几个阶段。其中Internet/Intranet 发展最为迅速。,1.2.1计算机网络的产生面向终端的计算机网络
2、 1早期的“单机工作模式”图1-1 多个用户使用计算机的“单机工作模式”,2 具有通信功能的单机系统 20世纪50年代,一种叫做收发器的终端制作出来了。该设备是一种具有通信功能的输入输出设备,它可以通过电话线路与远程的计算机连接起来,把数据传给远程的计算机,同时可以接受远程的计算机传来处理完的数据结果。 图1-2 具有通信功能的单机系统,图1-3 采用多重线路控制器的“具有通信功能的单机系统”,3 具有通信功能的多机系统 把带有前端处理机及集中器的这样一种系统称为具有通信功能的多机系统,如图1-4所示。 图1- 4 具有通信功能的多机系统,4. 分组交换网,1) 电路交换技术 在拨号的过程中,
3、电话网中的程控交换机建立物理通路的过程,我们称之为电路交换 。面向连接:建立连接、通信、释放连接交换:按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,图 1-5 电路交换的工作模式,2) 存储转发技术 图1- 6 采用存储转发的邮政通信工作模式,3) 分组交换的几个概念,报文:发送的整块数据。分组(包):报文划分成更小的等长数据段,加上控制信息组成的首部报头(源地址、目的地址)。无连接的数据传输结点交换机和链路(p5 图1-4)分组交换的优缺点(p6 表1-1),图1-7 以通信子网为中心的分组交换网,报文交换 报文交换类似于发送信件。报文分组交换 (1)数据报 数据报方式是通信子网将进入子网的分组当
4、作“小报 文”处理. 图1-8 数据报传输分组交换,(2)虚电路:在发送任何分组前,先建立一条端到端的逻辑连接,各结点不需为每个分组作路径判定,但分组在每个结点上仍需缓冲、排队。 图1-.9 虚电路传输分组交换,3三种交换方式比较 电路交换、报文交换、报文分组交换 图1-10 各种交换过程的事件时序比较(a) 电路交换; (b) 报文交换; (c) 报文分组交换,1.2.2因特网时代(自学),互联网名词说明(p8)互联网起源:ARPANET(ARPANET、MILNET)NSFNET 与INTERNETWWW 与INTERNET的发展下一代因特网计划(NGI),1.2.3 关于因特网的标准化工
5、作(自学),ISOC (INTERNET SOCIETY)IAB(INTERNET ARCHITECTURE BOARD)IETF(INTERNET ENGINEERING TASK FORCE)IRTF(INTERNET RESEARCH TASK FORCE),1.3 计算机网络的分类,1.3.1 计算机网络的不同定义在计算机网络的发展过程中,人们从不同侧面对其提出了不同的定义,主要分以下三类: 从强调信息传输的广义观点出发 从强调资源共享的观点出发 从用户透明性的角度出发,计算机网络包括有三个方面的含义: 必须有两台或两台以上的具有独立功能的计算机系统相互连接起来,以达到共享资源为目的。
6、 两台或两台以上的计算机连接,互相通信交换信息,必须有一条通道。这条通道的连接是物理的,由物理介质来实现。 计算机系统之间的信息交换,必须有某种约定和规则, 这就是协议。这些协议可以由硬件或软件来完成。 从以上三个方面,我们可以把计算机网络归纳为: 把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,在功能完善的网络软件和协议的管理下,以实现网络中资源共享为目标的系统。即“一些互相连接的、自治的计算机的集合”,1.3.2 计算机网络的几种不同分类方法,1. 按交换方式分类:电路交换、报文交换、分组交换、混合交换2. 网络的拓扑结构分类:集中式网络、分散式网络、分布式网络。
7、具体有总线型、星形、环形、树形、不规则形。1)总线形结构 图1-11 总线形结构网络,2)星形结构 图1-12 星形结构网络 3) 树形结构 图1-13 树形结构网络,4) 环形结构 环形结构网络即网络中节点计算机连成一个环路 图1-14 环形结构网络5) 全部互连 网络中任意两节点间都有直接的通道相连,故通信速度快、 可靠性高,但建网投资大、灵活性差,主要应用在节点少、 可靠性要求高的军事或工业控制的场合。,3. 网络的作用范围分类 计算机网络分为局域网、城域网、广域网和因特网1)局域网 局域网是局部地区网的简称,计算机网络的通信距离通常限 于中等规模的地理区域内,一般不超过10 km,可以
8、 一个单 位或地区组建。 2) 广域网 广域网又称远程网,其覆盖范围可以是几个城市、地区,甚 至国家、洲和全球。 3) 城域网 城域网是介于局域网与广域网之间的高速网络,其规模限于 一个城市范围 。4. 网络的使用范围分类公用网、专用网,5. 网络通信方式分类1) 点点通信 图1-15 点点通信方式,2) 广播式通信 在广播式通信子网中只有一个公共通信信道,为所有节点共享使用,任一时刻只允许一个节点使用公用信道。 图1-16 广播式通信方式,1.3.4 计算机网络的结构,计算机网络主要由计算机系统(包括计算机和终端)、 网络节点(通信处理机)和通信链路(通信线路和网 络设备)等网络单元组成。从
9、功能上可以将计算机网 络分为资源子网和通信子网。 1)通信子网 不同类型的网络,其通信子网的物理组成各不相同。局 域网最简单,它的通信子网由物理传媒介质和主机网络 接板(网卡)组成。而广域网,除物理传媒介质和主机 网络接板(网卡)外,必须靠通信子网的转接节点传递 信息。,2)资源子网 资源子网一般由主机系统、终端、相关的外部设备和 各种软硬件资源、数据资源组成。 介绍常用的几个网络单元及其在网络中的作用(1) 主计算机 主计算机是在计算机网络中承担数据处理的计算机系 统,可以是单机系统,也可以是多机系统。(2) 通信处理机 通信处理机也称节点计算机或前端处理机。它是主计 算机与通信线路之间设置
10、的计算机,负责通信控制和 通信处理工作 。(3) 集中器 集中器设置在终端较集中的地方,它把若干终端用低,速线路先集中起来再与高速线路连接,以提高通信效率,降低通信费用。(4) 调制解调器 调制解调器提供计算机等数字信号与话音频带线路等模拟信号之间的转换。(5) 通信线路 通信线路主要用来连接网络各节点。,返回,1.4 计算机网络的主要性能指标,1.4.1 带宽带宽:本意指某个信号具有的频带宽度。数字信道带宽:信道上能够传送的数字信号的速率,即数据率或比特率。带宽单位:bit/s、kbit/s、Mbit/s、Gbit/s信号在时间轴上的宽度变化,1.4.2 时延,时延概念:一个报文或分组从一个
11、网络的一端传送到另一端所需时间。时延组成:(1)传播时延:电磁播在信道中传播所需的时间,计算公式:传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率(2)发送时延:发送数据所需的时间。计算公式:发送时延=数据块长度/信道宽度注意:区分信号传输速率(信道带宽)、电磁波在信道上的传播速率不同概念。(3)排队时延:数据在交换结点等候发送时在缓存队列中所经历的时延。,数据传送的总时延:,总时延=传播时延+发送时延+排队时延各类时延在总时延中所占地位分析:举例:p17三种时延所产生的地方:p17 图1-111.4.3 时延带宽积和往返时延时延带宽积概念p18 图1-12往返时延(RTT):从发送端发送数据开始,到发送端收到来自接收端的确认,所经历的时延,