计算机网络课件2013.ppt

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1、计算机网络,继续教育讲座 新疆师范大学 年梅 2013年7月16日,新疆师范大学 制作人：年梅,课件制作人：年梅,引言：无“网”而不胜,网上淘金：电子商务与电子银行 教育革命：无围墙的大学（远程教育） 世纪战争：信息战 虚拟社区：网上家园、网络影视 工作的新世界：SOHO “e”成了21世纪的万能前缀,网络给我们带来了什么？,课件制作人：年梅,高速计算机信息网络是信息社会的神经和血管 体系结构：网络的骨架和神经 协议：网络的心脏和血液,课件制作人：年梅,本课程核心技术的国内外进展,三网合一：电信网、计算机网和有线电视网 核心技术：IPv6、IPTV、移动交易、物联网，云计算,1. 计算机网络的

2、作用,21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。,课件制作人：年梅,因特网(Internet)的发展,进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。,课件制作人：年梅,因特网的意义,因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。,课件

3、制作人：年梅,计算机网络向用户提供的 最重要的功能,连通性计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。,课件制作人：年梅,2. 计算机网络的形成与发展,2.1 计算机网络的形成 计算机网络形成的三个阶段： 具有通信功能的单机系统 具有通信功能的多机系统 计算机-计算机网络 分布式计算机网络（称为第四阶段）,课件制作人：年梅,具有通信功能的单机系统,课件制作人：年梅,由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统，即多个终端用户分时占用主机上的资源。,具有通信功能的多机系统,前端机：即通信控制处理机，

4、完成通信任务； 集中器 负责从终端到主机的数据集中 负责从主机到终端的数据分发,课件制作人：年梅,实例:具有通信功能的多机系统,课件制作人：年梅,计算机计算机网络,课件制作人：年梅,随着计算机技术和通信技术的进步，将多个单处理机联机终端网络互相连接起来，形成了以多处理机为中心的网络。 建立了OSI参考模型和TCP/IP参考模型,实例：Internet结构示意图,课件制作人：年梅,计算机网络的快速发展,20世纪80年代中期 20世纪90年代中期迅猛发展 以商业化后达到 5000 万用户为例： 电视用了13年， 收音机用了38年，电话更长 Internet 商业化后用了4 年时间 分布式网络：单机

5、局域网广域网,课件制作人：年梅,2.2 计算机网络的发展方向,计算机网络的发展趋势可概括为： 一个目标、两个支撑、三个融合、四个热点 一个目标：建立完善的信息基础设施 两个支撑：微电子技术和光技术 三个融合 计算机、通信、信息这三种技术的融合。 电信网、电视网、计算机网三种网络的统一。 四个热点：多媒体、宽带网、移动通信、信息安全,课件制作人：年梅,3 因特网概述,3.1 网络的网络 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。

6、 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,ARPANET,19601969,TCP/IP,80年代初,ARPANET TCP/IP,1983,NSFNET,1986,90年代至今,Internet,Internet的形成与发展,课件制作人：年梅,因特网非常奇特的网络,一无所有的网络： 不属于任何个人、企业和部门 无所不在的网络 来去自由的网络： 因特网的成员可以自由地“接入”和“退出” 包罗万象的网络,课件制作人：年梅,Internet的主要特点,(1) Internet的基础与核心是TCP/IP协议。 (2) 网络用户透明地使用Internet，方

7、便地接入Internet。 (3) Internet是一个庞大的国际互联网络。 (4) Internet没有统一的管理机构。,网络与因特网,网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。,课件制作人：年梅,3.2 因特网的组成,从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块： (1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。 (2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,因特网的核心部分,因特网的边缘部分,主机

8、,网络,路由器,因特网的边缘部分与核心部分,因特网的边缘部分,处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(end system)。 “主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指：“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。 即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”,课件制作人：年梅,资源共享的两种通信方式,在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类： 客户服务器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Pe

9、er方式,课件制作人：年梅,客户服务器方式,客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。 客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,运行 客户 程序,网络边缘,网络核心,运行 服务器 程序,A,B,客户,服务器,客户 A 向服务器 B 发出请求服务， 而服务器 B 向客户 A 提供服务。,客户软件的特点,被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。 不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。,课件制作人：年梅,服

10、务器软件的特点,一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。 系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。,课件制作人：年梅,对等连接方式,对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。,课件制作人：年梅,对等连接方式的特点,对等连接方式从本质上看仍

11、然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。 例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,网络边缘,网络核心,运行 P2P 程序,运行 P2P 程序,D,C,E,F,运行 P2P 程序,运行 P2P 程序,3.3 资源共享技术,资源的标识：地址 资源的组织：WWW，HTTP，URL，HTML 资源的共享方式： 服务器和客户模式 P2P模式 资源的搜索：搜索引擎 网络资源的组织和管理：网站和网络服务器的建设,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,地

12、址1：物理地址（MAC）,在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为“物理地址”，即MAC地址。 物理地址属于非层次化的地址，也不能被修改,课件制作人：年梅,地址2：IP地址,1、什么是IP地址： Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一台主机分配一个IP地址，以此屏蔽物理网络地址的差异。 通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。,课件制作人：年 梅,IP地址的表示：点分十进制记法,采用点分十进制记法 则进一步提高可读性,128.11.3.31,128 11 3 31,将每 8 位的二

13、进制数 转换为十进制数,课件制作人：年 梅,IP 地址的一些重要特点,(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。,课件制作人：年 梅,IP 地址的一些重要特点,(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应

14、的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。,课件制作人：年 梅,IP 地址的一些重要特点,(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.

15、1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的

16、net-id,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上

17、的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.

18、,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,

19、222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 图中的网络号就是 IP 地址中的 net-id,互联网中的 IP 地址,B,222.1.1.,222.1.1.1,222.1.1.2,222.1.1.3,222.1.1.4,R1,222.1.2.5,222.1.2.2,222.1.2.1,222.1.2.3,222.1.2.4,222.1.2.,222.1.6.1,222.1.5.1,222.1.5.2,222.1.

20、6.2,222.1.4.1,222.1.4.2,222.1.3.3,222.1.3.2,222.1.3.1,R3,R2,222.1.3.,LAN3,N3,N2,222.1.4.,222.1.5.,222.1.6.,N1,LAN2,LAN1,互联网,路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。,课件制作人：年梅,地址3：域名,Internet上的地址有两类：IP地址和字符地址 如果WWW服务器地址 IP地址用点分十进制表示，例如218.22.72.211，那么用户很难记住； 如果告诉用户WWW服务器地址用字符表示为，每个字符都有一定的意义，

21、且书写有一定的规律，用户容易理解与记忆。,课件制作人：年梅,域名系统（DNS）,Internet的域名结构是由TCP/IP协议集的域名系统（DNS）定义的； 域名系统与IP地址的结构一样，采用典型的层次结构 域名系统将整个Internet划分为多个顶级域，并为每个顶级域规定了通用的顶级域名； 网络信息中心（CNNIC）将顶级域的管理权授予指定的管理机构；,课件制作人：年梅,Internet域名的格式,域名的结构由若干个分量组成，各分量分别代表不同级别的域名，分量之间用点隔开： 主机名. .三级域名.二级域名.顶级域名 例如： ,主机名,三级域名,二级域名,顶级域名,课件制作人：年梅,顶级域名分

22、配,顶级域名有三大类： 国家顶级域名。如.cn表示中国，.uk表示英国，.fr表示法国，.jp表示日本。现在使用的国家顶级域名有200多个。 国际顶级域名。采用.int，国际性的组织可在.int下注册。 通用顶级域名。现在共有13个，如下表：,课件制作人：年梅,通用项级域名,课件制作人：年梅,我国的域名结构,中国互联网信息中心（CNNIC）负责管理我国的顶级域，它将cn域划分为多个二级域； Internet主机域名的格式为： 四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名 例如： 。,课件制作人：年梅,域名树型结构,课件制作人：年梅,域名的解析过程,资源的组织：万维网 WWW,因特网已经成为世界上规

23、模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。 因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万维网 WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,WWW服务的主要特点,以超文本方式(HTML)组织网络多媒体信息； 用户可以在Internet范围内的任意网站之间查询、检索、浏览及发布信息； 提供生动、直观、统一的图形用户界面； WWW服务的核心技术是： 超文本标记语言（HTML） 超文本传输协议（H

24、TTP） 超链接（hyperlink）,课件制作人：年梅,万维网必须解决的问题,(1) 怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？ 使用统一资源定位符 URL 使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的地址。 (2) 用何协议实现万维网上各种超链的链接？ 超文本传送协议 HTTP 。 HTTP 使用TCP连接进行可靠的传送。,课件制作人：年梅,冒号和两个斜线是规定的格式,这是网站的域名,这是路径和文件名,使用 FTP或 HTTP的 URL,使用 FTP/HTTP 的 URL 举例 http:/rtfm.mit.edu/pub/abc.htm,课件制作人：年梅,万维网的工作过程,课件制作人：年梅,

25、万维网的工作过程,因特网的发展情况概况,网络数 主机数 用户数 管理机构数 1980 10 102 102 100 1990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108 109 103,课件制作人：年梅,3.4 因特网的核心部分,网络核心部分是因特网中最复杂的部分。 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够和其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。 路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组

26、，这是网络核心部分最重要的功能。,课件制作人：年梅,路由器的重要任务,路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。,课件制作人：年梅,1. 电路交换的主要特点,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。,课件制作人：年梅,更多的电话机互相连通,5 部电话机两两相连，需 10 对电线。 N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。,课件制作人：年梅,使用交换机,当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。,课件制作人

27、：年梅,交换机,“交换”的含义,在这里，“交换”(switching)的含义就是转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,课件制作人：年梅,电路交换的特点,电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段： 建立连接 通信 释放连接,课件制作人：年梅,电路交换举例,A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行,课件制作人：年梅,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,电路交换举例,C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到

28、 D 的连接上进行,课件制作人：年梅,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,电路交换传送计算机数据效率低,计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。,课件制作人：年梅,2. 分组交换的主要特点,在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。,课件制作人：年梅,报文,添加首部构成分组,每一个数据段前面添加上首部构成分组。,课件制作人：年梅,数 据,数 据,数 据,首部,首部,首部,请注意：现在左边是“前面”,分组交换的传输单元,分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。,课件

29、制作人：年梅,分组首部的重要性,每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。,课件制作人：年梅,收到分组后剥去首部,接收端收到分组后剥去首部还原成报文。,课件制作人：年梅,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,最后还原成原来的报文,最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。,课件制作人：年梅,数 据,数 据,数 据,因特网的核心部分,因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起

30、来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。 在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,H1,H5,H2,H4,H3,H6,路由器,网络,网络核心部分,主机,课件制作人：年梅,H1,H5,H2,H4,H3,H6,发送的 分组,路由器,A,E,D,B,C,网络核心部分,主机,分组交换网的示意图,课件制作人：年梅,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,

31、H2,H3,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6 发送分组,注意分组路径的变化！,路由器,主机,注意分组的存储转发过程,课件制作人：年梅,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,路由器,主机,在路由器 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口,最后到达目的主机 H5,在路由器 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口,在路由器 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口,路由器,在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 路由器处理分组的过程是： 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； 把分组送到适当的端

32、口转发出去。,课件制作人：年梅,主机和路由器的作用不同,主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。 路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。,课件制作人：年梅,分组交换的优点,高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。,课件制作人：年梅,分组交换带来的问题,分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。,课件制作人：年梅,存储转发原理

33、 并非完全新的概念,在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。,课件制作人：年梅,4 计算机网络系统的组成,从资源构成来划分： 网络软件 网络硬件 从网络的功能上来划分： 资源子网 通信子网,课件制作人：年梅,4.1 网络软件,网络协议软件 实现网络协议功能，如TCP/IP、IPX/SPX等 网络通信软件 用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件 网络操作系统 网络管理软件和网络应用软件,课件制作人：年梅,4.2 网络硬件,主机 大型机、中型机、小型机

34、、工作站或微机。 终端/终端控制器 终端是直接面向用户的交互设备。 通信线路（传输介质）,课件制作人：年梅,4.2 网络硬件联网设备,连网外设 高速打印机、大型绘图仪等。 通信控制处理机 又被称为网络节点。 信号变换设备 如调制解调器等。,课件制作人：年梅,4.3 资源子网和通信子网,课件制作人：年梅,4.3 资源子网和通信子网,资源子网 资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。 资源子网负责全网的数据处理业务。 通信子网 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成， 完成网络数据传输、转发等数据通信任务。,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,5 局域

35、网技术,局域网最主要的特点是：网络为一个单位所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网具有如下的一些主要优点： 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。,课件制作人：年梅,决定局域网特性的主要技术要素有三点： * 网络拓扑 * 传输介质 * 介质访问控制方法；,5.1 计算机网络的拓扑结构,拓扑结构就是网络中通信线路和结点（计算机或设备）的几何排列形式。 常见的几种计算机网络拓扑结构： 星型、总线型、环型、网状型、树型,课件制作人：年梅

36、,1. 星形结构：,课件制作人：年梅,1. 星形结构：,特点： 网络结构简单，便于管理（集中式） 线路利用率低 中心处理机负载重 入网机故障，网络可正常工作； 中心机故障，网络瘫痪,课件制作人：年梅,2.总线型结构：,课件制作人：年梅,2.总线型结构：,特点： 多台机器共用一条传输信道 信道利用率较高； 同一时刻只能由两台计算机通信 某个结点的故障不影响网络的工作 网络的延伸距离有限，结点数有限,课件制作人：年梅,3.环型结构,课件制作人：年梅,3.环型结构,特点： 实时性较好 每个结点只与相邻两个结点有物理链路 某个结点的故障将导致物理瘫痪 结点数有限,课件制作人：年梅,4.网状结构,结点之

37、间的连接不唯一，完整性、可靠性高 主要用于覆盖范围大 入网主机多（机型多）的环境， 常用于构造广域网络,课件制作人：年梅,5、树状结构,物理星型网络 逻辑星型网络,课件制作人：年梅,课件制作人：年梅,5.2 传输媒体1,双绞线 屏蔽双绞线 STP (Shielded Twisted Pair) 无屏蔽双绞线 UTP (Unshielded Twisted Pair) 同轴电缆 50 同轴电缆 75 同轴电缆 光缆,课件制作人：年梅,各种电缆,铜线,铜线,聚氯乙烯 套层,聚氯乙烯 套层,屏蔽层,绝缘层,绝缘层,外导体屏蔽层,绝缘层,绝缘保护套层,内导体,无屏蔽双绞线 UTP,屏蔽双绞线 STP,

38、同轴电缆,课件制作人：年梅,光线在光纤中的折射,折射角,入射角,包层 （低折射率的媒体）,包层 （低折射率的媒体）,纤芯 （高折射率的媒体）,包层,纤芯,课件制作人：年梅,光纤的工作原理,高折射率 (纤芯),低折射率 (包层),光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射,课件制作人：年梅,多模光纤与单模光纤,多模光纤,课件制作人：年梅,5.2 传输媒体2,无线传输所使用的频段很广。 短波通信主要是靠电离层的反射，但短波信道的通信质量较差。 微波在空间主要是直线传播。 地面微波接力通信 卫星通信,课件制作人：年梅,5.3 媒体访问控制方法： 以太网的两个标准,DIX Ethernet V2 是世界上第

39、一个局域网产品（以太网）的规约。 IEEE 的 802.3 标准。 DIX Ethernet V2 标准与 IEEE 的 802.3 标准只有很小的差别，因此可以将 802.3 局域网简称为“以太网”。 严格说来，“以太网”应当是指符合 DIX Ethernet V2 标准的局域网,以太网媒体访问控制方法CSMA/CD,局域网采用了广播通信方式，为此其共享媒体的控制协议为CSMA/CD，控制过程如下： 先听后发 边发边听 冲突停止 随机等待,课件制作人：年梅,5.4 局域网的扩展,网络的扩展可以在不同次上进行，因此也就有了不同的联网设备，网络中最常见的联网设备包括： 集线器 网桥和交换机 路由

40、器,课件制作人：年梅,物理层: Ethernet/802.3,集线器,多个主机,主机,10Base2细缆以太网 10Base5粗缆以太网,10BaseT双绞线,A,B,C,D,物理层,所有设备在同一冲突域 所有设备在同一广播域 所有设备共享相同的带宽,集线器运行在物理层,冲突域 广播域,冲突 （collision）：在以太网中，当两个节点同时传输数据时，从两个设备发出的帧将会碰撞，在物理介质上相遇，彼此数据都会被破坏 冲突域（collision domain）一个支持共享介质的网段 广播域 (broadcast domain)：广播帧传输的网络范围，一般是路由器来设定边界（因为router不转

41、发广播）。,集线器：同一个冲突域,接入设备越多冲突机率越大 用CSMA/CD技术,每段有自己的冲突域 所有的段都在同一广播域,数据链路层,或,1,2,3,1,2,交换机和桥运行在链路层,交换机,每段有自己的冲突域 广播信息向所有段转发,缓冲区,交换,路由器：运行在网络层,广播信息控制 多点发送信息控制 路径优化 流量管制 逻辑寻址 提供WAN连接,集线器,桥,交换机,路由器,冲突域,1 4 4 4,广播域,1 1 1 4,网络设备的域,地址学习 帧的转发/过滤 回路防止,局域网交换机的三个功能,局域网,课件制作人：年梅,实例：校园网,课件制作人：年梅,实例：无线局域网,课件制作人：年梅,实例：

42、一个园区网,课件制作人：年梅,因特网（Internet）,课件制作人：年梅,7 计算机网络的性能 7.1 计算机网络的性能指标,1. 速率 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。 Bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等 速率往往是指额定速率或标称速率。,课件制作人：年梅,2. 带宽,“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有

43、的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。,课件制作人：年梅,常用的带宽单位,更常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。,课件制作人：年梅,数字信号流随时间的变化,在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。,课件制作人：年梅,3. 吞吐量,

44、吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。,课件制作人：年梅,4. 时延(delay 或 latency),传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。,课件制作人：年梅,时延(delay 或 latency),传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上

45、的传播速率是完全不同的概念。,课件制作人：年梅,时延(delay 或 latency),处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。,课件制作人：年梅,时延(delay 或 latency),数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：,课件制作人：年梅,总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延,四种时延所产生的地方,课件制作人：年梅,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,结点 B,结点 A,在结点 A 中产生 处理时延和排队时延,数据,从结点 A

46、向结点 B 发送数据,链路,容易产生的错误概念,对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。,课件制作人：年梅,8 计算机网络的体系结构 8.1 计算机网络体系结构的形成,相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。 “分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。,课件制作人：年梅,关于开放系统互连参考模型 OSI/RM,只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。 在市场化方面 OSI 却失败了。 OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力； OSI 的协议实现起来