第1章计算机网络概述.ppt

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1、任课教师任课教师:计算机网络1第1章 计算机网络概述目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络图1-1 基本的面向终端的计算机网络1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络图1-2 扩展的面向终端的计算机网络第一代计算机网络系统缺点如果计算机的负荷较重,会导

2、致如果计算机的负荷较重,会导致系统响应时间过长;而且单机系系统响应时间过长;而且单机系统的可靠性一般较低,一旦计算统的可靠性一般较低,一旦计算机发生故障,将导致整个网络系机发生故障,将导致整个网络系统的瘫痪。统的瘫痪。1.1.2 分组交换网第二代计算机网络第二代计算机网络将分散在不同地点的第二代计算机网络将分散在不同地点的计算机经通信线路互联,是以计算机经通信线路互联,是以资源子网资源子网为中心的计算机网络,从为中心的计算机网络,从逻辑功能逻辑功能上来上来看,可以分为看,可以分为资源子网资源子网和和通信子网通信子网两个两个部分,如图部分,如图1-3所示。所示。1.1.2 分组交换网第二代计算机

3、网络图1-3 计算机网络结构示意图两个术语资源子网:主要包括各类主机、终端、外部设备、网络资源子网:主要包括各类主机、终端、外部设备、网络协议及网络软件等,它的主要任务是负责收集、存储和协议及网络软件等,它的主要任务是负责收集、存储和处理信息,为用户提供网络服务和资源共享功能等。处理信息,为用户提供网络服务和资源共享功能等。通信子网:把网络中各站点互相连接起来的数据通信系通信子网:把网络中各站点互相连接起来的数据通信系统,主要包括通信线路(传输介质)、网络连接设备统,主要包括通信线路(传输介质)、网络连接设备(如通信控制处理器)、网络协议和通信控制软件等。(如通信控制处理器)、网络协议和通信控

4、制软件等。第二代计算机网络系统特点在第二代计算机网络中,多台计在第二代计算机网络中,多台计算机通过通信子网构成了一个有算机通过通信子网构成了一个有机的整体,既分散又统一,从而机的整体,既分散又统一,从而使整个系统性能大大提高;原来使整个系统性能大大提高;原来单一主机的负载可以分散到全网单一主机的负载可以分散到全网的各个机器上,使得网络系统的的各个机器上,使得网络系统的响应速度加快;而且在这种系统响应速度加快;而且在这种系统中,单机故障也不会导致整个网中,单机故障也不会导致整个网络系统的全面瘫痪。络系统的全面瘫痪。1.1.3 标准化的计算机网络第三代计算机网络第三代计算机网络的阶段是第三代计算机

5、网络的阶段是20世纪世纪70年年代中后期出现的计算机网络,是具有网代中后期出现的计算机网络,是具有网络体系标准化的网络。络体系标准化的网络。1.1.4 Internet第四代计算机网络第四代计算机网络从第四代计算机网络从20世纪世纪80年代末开始年代末开始逐渐形成,是国际互联网与信息高速公路逐渐形成,是国际互联网与信息高速公路阶段。伴随着局域网技术日渐成熟,出现阶段。伴随着局域网技术日渐成熟,出现了光纤及高速网络、智能网络等技术。整了光纤及高速网络、智能网络等技术。整个网络就像一个对用户透明的、大的计算个网络就像一个对用户透明的、大的计算机系统,最终发展为以机系统,最终发展为以Internet

6、为代表的为代表的互联网。互联网。目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能计算机网络的功能Internet接入方式计算机网络的功能资源共享负载均衡与分布式处理数据通信 提高可靠性综合信息服务目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、计算机网络的定义、组成与分类组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式计算机网络最简单定义可以描述为:一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。AB一个比较通用的定义是:利用通信线路将地理上分散的

7、、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来,以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。C计算机网络的定义计算机网络的定义从用户角度看,计算机网络就像一个能为用户自动管理的网络操作系统,调用完成用户所调用的资源,整个网络像一个大的计算机系统一样,对用户是透明的。计算机网络的组成从从逻辑上逻辑上来看,计算机网络是由来看,计算机网络是由“通信子网通信子网”和和“资源资源子网子网”两部分组成;从两部分组成;从软硬件的角度软硬件的角度来看,一个完整的来看,一个完整的计算机网络系统是由网络硬件和网络软件所组成的。计算机网络系统是由网络硬件和网络软件所组成的。网络硬件 服务器、工

8、作站信息变换设备传输介质通信处理机网络终端01010202030304040505网络软件网络操作系统网络应用软件网络通信软件网络管理软件网络协议软件01010202030304040505计算机网络的分类计算机网络的分类个域网:个域网一般是指利用短距离、低功率无线传输技术,使得在便携式消费电器与通信设备之间进行短距离通信的网络,其覆盖范围一般在10米半径以内。AB城域网:城域网可以看做是一种大型的局域网,它的覆盖范围介于局域网和广域网之间,一般为几千米至几万米。C局域网:局域网是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。广域网:广域网是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、

9、图像信息传输的计算机网络。D目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式1.4 计算机网络拓扑结构计算机网络的拓扑结构借鉴了拓扑学的知识,是指网络计算机网络的拓扑结构借鉴了拓扑学的知识,是指网络上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线的物理构成上计算机或设备与传输媒介形成的节点与线的物理构成模式。计算机网络上的节点有两类:一类是转换和交换模式。计算机网络上的节点有两类:一类是转换和交换信息的转接节点,包括节点交换机、集线器和终端控制信息的转接节点,包括节点交换机、集线器

10、和终端控制器等;另一类是访问节点,包括计算机主机和终端等。器等;另一类是访问节点,包括计算机主机和终端等。线则代表各种传输媒介,包括有线传输介质和无线传输线则代表各种传输媒介,包括有线传输介质和无线传输介质。介质。拓扑结构总线型结构网状结构树型结构环型结构星型结构01010202030304040505图1-7 总线型网络拓扑结构示意图总线型网络的优点是:结构简单,布线容易,总线型网络的优点是:结构简单,布线容易,可靠性高,易于扩充,节点的故障不会殃及可靠性高,易于扩充,节点的故障不会殃及系统,是局域网常用的拓扑结构;其缺点一系统,是局域网常用的拓扑结构;其缺点一是出现故障后诊断困难,出错节点

11、的排查比是出现故障后诊断困难,出错节点的排查比较困难,因此节点不易过多;二是传送数据较困难,因此节点不易过多;二是传送数据的速度较慢,总线利用率不高。因为所有节的速度较慢,总线利用率不高。因为所有节点共享一条总线,在某一时刻,只能有其中点共享一条总线,在某一时刻,只能有其中一个节点发送信息,其他节点只能接收,不一个节点发送信息,其他节点只能接收,不能发送。最著名的总线型网络是能发送。最著名的总线型网络是共享介质式共享介质式以太网以太网。图1-8 星型网络拓扑结构示意图星型网络的优点是:结构简单、便于维护和星型网络的优点是:结构简单、便于维护和管理,因为当网络中某个节点或者某条线缆管理,因为当网

12、络中某个节点或者某条线缆出现问题时,不会影响其他节点的正常通信,出现问题时,不会影响其他节点的正常通信,维护比较容易;其缺点一是通信线路专用,维护比较容易;其缺点一是通信线路专用,电缆成本高;二是中心节点是全网络的可靠电缆成本高;二是中心节点是全网络的可靠瓶颈,中心节点出现故障会导致网络的瘫痪瓶颈,中心节点出现故障会导致网络的瘫痪。图1-9 环型网络拓扑结构示意图环型网络的优点是:结构简单、控制简便、环型网络的优点是:结构简单、控制简便、结构对称性好、传输速率高;其缺点是:任结构对称性好、传输速率高;其缺点是:任意节点出现故障都会造成网络瘫痪,节点故意节点出现故障都会造成网络瘫痪,节点故障检测

13、困难,节点的加入和撤出过程复杂,障检测困难,节点的加入和撤出过程复杂,节点过多时,影响传输效率。节点过多时,影响传输效率。图1-10 树型网络拓扑结构示意图树型网络的优点是:成本低、结构简单、维树型网络的优点是:成本低、结构简单、维护方便、扩充节点方便灵活;缺点是:资源护方便、扩充节点方便灵活;缺点是:资源共享能力差,可靠性低,对根节点的依赖性共享能力差,可靠性低,对根节点的依赖性大,一旦根节点出现故障,将导致全网不能大,一旦根节点出现故障,将导致全网不能工作,电缆成本高。工作,电缆成本高。图1-11 网状网络拓扑结构示意图网状结构的网络的优点是:具有较高的可靠网状结构的网络的优点是:具有较高

14、的可靠性,某一线路或节点有故障时,不会影响整性,某一线路或节点有故障时,不会影响整个网络的工作;因为有多条路径,所以可以个网络的工作;因为有多条路径,所以可以选择最佳路径,减少时延,改善流量分配,选择最佳路径,减少时延,改善流量分配,提高网络性能,但路径选择比较复杂;缺点提高网络性能,但路径选择比较复杂;缺点是:结构复杂、不易管理和维护、线路成本是:结构复杂、不易管理和维护、线路成本高。高。目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式1.5 网络交换技术从网络交换技术的发展

15、历史看,数据交换经历了从网络交换技术的发展历史看,数据交换经历了电路交电路交换换、报文交换报文交换、分组交换分组交换和和综合业务数字交换综合业务数字交换的发展过的发展过程。程。电路交换技术电路交换又称线路交换。电路交换是指呼叫双方在开始电路交换又称线路交换。电路交换是指呼叫双方在开始通话之前,必须先由交换设备在两者之间建立一条专用通话之前,必须先由交换设备在两者之间建立一条专用电路,并在整个通话期间由他们电路,并在整个通话期间由他们独占独占这条电路,直到通这条电路,直到通话结束为止的一种交换方式。电路交换方式的通信过程话结束为止的一种交换方式。电路交换方式的通信过程包括包括3 3个阶段:个阶段

16、:电路建立阶段电路建立阶段、数据传输阶段数据传输阶段和和电路释放电路释放阶段阶段。电路交换技术的优点电路交换的优点是:实时性好、传输时延很小,特别适电路交换的优点是:实时性好、传输时延很小,特别适合话音通信类的实时通信场合,信息的传输时延小,对合话音通信类的实时通信场合,信息的传输时延小,对一次接续而言,传输时延几乎固定不变;通信双方一次接续而言,传输时延几乎固定不变;通信双方按发按发送顺序传送数据送顺序传送数据,不存在失序问题;既适用于传输模拟,不存在失序问题;既适用于传输模拟信号,也适用于传输数字信号;交换设备及控制简单。信号,也适用于传输数字信号;交换设备及控制简单。电路交换技术的缺点电

17、路交换的缺点是:电路利用率低、电路建立时间长,电路交换的缺点是:电路利用率低、电路建立时间长,不适合于突发性强的数据通信;平均电路连接建立时间不适合于突发性强的数据通信;平均电路连接建立时间比数据通信时间长;在传送信息期间,没有任何差错控比数据通信时间长;在传送信息期间,没有任何差错控制措施,控制简单,但不利于可靠性要求高的数据业务制措施,控制简单,但不利于可靠性要求高的数据业务传送。传送。报文交换技术报文交换又称为消息交换,用于交换电报、信函、文本报文交换又称为消息交换,用于交换电报、信函、文本文件等报文消息。报文交换以报文为数据交换的单位,文件等报文消息。报文交换以报文为数据交换的单位,报

18、文携带有报文携带有目标地址目标地址、源地址源地址等信息,在交换结点采用等信息,在交换结点采用存储转发存储转发的传输方式。的传输方式。报文交换技术的优点报文交换的优点是:不需要先建立专用的通信线路,不报文交换的优点是:不需要先建立专用的通信线路,不必等待收方空闲,发方就可随时发送报文。因此电路利必等待收方空闲,发方就可随时发送报文。因此电路利用率高,而且各中间节点交换机还可进行速率和代码转用率高,而且各中间节点交换机还可进行速率和代码转换,同一报文可转发至多个收信站点。换,同一报文可转发至多个收信站点。报文交换技术的缺点报文交换的缺点是:由于报文没有长度限制,要求交换报文交换的缺点是:由于报文没

19、有长度限制,要求交换机有较大的缓冲区;网络中数据传输需要存储转发,时机有较大的缓冲区;网络中数据传输需要存储转发,时延较大,且时延不确定,实时性差;因此,这种交换方延较大,且时延不确定,实时性差;因此,这种交换方式只适合于数字信号传输,不适合于实时交互通信,如式只适合于数字信号传输,不适合于实时交互通信,如话音通信等。话音通信等。分组交换技术在分组交换中,报文被分割为在分组交换中,报文被分割为一定长度一定长度的若干个数据分的若干个数据分组(也称数据包),每个分组通常含数百至数千比特。组(也称数据包),每个分组通常含数百至数千比特。将该分组数据加上地址和适当的控制信息等送往分组交将该分组数据加上

20、地址和适当的控制信息等送往分组交换机。换机。分组交换技术的优点分组交换技术的优点是加速了数据在网络中的传输,简分组交换技术的优点是加速了数据在网络中的传输,简化了存储管理;较少了出错几率和重发数据量;由于分化了存储管理;较少了出错几率和重发数据量;由于分组较短,更适用于采用优先级策略,便于及时发送一些组较短,更适用于采用优先级策略,便于及时发送一些紧急数据。紧急数据。分组交换技术的缺点分组交换技术的缺点是:存在存储转发时延,需要结点分组交换技术的缺点是:存在存储转发时延,需要结点交换机有更强的处理能力;每组需要加入附加信息,增交换机有更强的处理能力;每组需要加入附加信息,增大了信息量,降低了通

21、信效率,增加了处理时间;可能大了信息量,降低了通信效率,增加了处理时间;可能出现失序、丢失或重复分组,目的结点需要对组进行排出现失序、丢失或重复分组,目的结点需要对组进行排序。序。目录CONTENTS计算机网络的产生与发展计算机网络的定义、组成与分类计算机网络拓扑结构网络交换技术1335246计算机网络的功能Internet接入方式接入方式网络接入的三种方式计算机网络有线电视网络电信网络 电信网络接入电信网络接入PSTN方式接入:PSTN是最容易实施的方法,费用低廉。只要一条可以连接ISP的电话线和一个账号就可以。但缺点是传输速度低,最高速率仅为56Kbps,线路可靠性差。ABISDN方式接入

22、:采用数字传输和数字交换技术,将电话、传真、数据、图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。CDDN方式接入:利用数字信道提供半永久性连接电路,以传输数据信号为主的数字传输网络。通过DDN节点的交叉连接,在网络内为用户提供一条固定的、由用户独自完全占有的数字电路物理通道。ADSL方式接入: 一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术,也是目前极具发展前景、应用广泛的一种接入技术。D局域网接入局域网接入方式主要是利用局域网接入方式主要是利用以太网以太网技术,采用光缆双技术,采用光缆双绞线的方式对社区进行综合布线。局域网接入通常被称绞线的方式对社区进行综合布线。局域网接入通常被称为

23、小区宽带接入,是因为目前在各接入宽带的小区中,为小区宽带接入,是因为目前在各接入宽带的小区中,采用此种方式的最多。用户家里的电脑通过五类跳线接采用此种方式的最多。用户家里的电脑通过五类跳线接入墙上的五类模块就可以实现上网。此外,在某一个单入墙上的五类模块就可以实现上网。此外,在某一个单位内的用户,通常是通过单位的局域网接入到互联网中。位内的用户,通常是通过单位的局域网接入到互联网中。有线电视网接入有线电视网接入方式是用户利用有线电视网接入到互联有线电视网接入方式是用户利用有线电视网接入到互联网,在接入的过程中,要用到网,在接入的过程中,要用到Cable ModemCable Modem(线缆调

24、制解(线缆调制解调器)设备。调器)设备。Cable ModemCable Modem是一种超高速是一种超高速ModemModem,它利用,它利用现成的有线电视网进行数据传输,是比较成熟的一种技现成的有线电视网进行数据传输,是比较成熟的一种技术。术。有线电视网接入CATV网Internet分支器电话Cable Modem同轴电缆主机 电视图1-16 有线电视网方式接入示意图小结本章主要对四代计算机网络进行了阐述,总结归纳了计本章主要对四代计算机网络进行了阐述,总结归纳了计算机网络的功能,给出了计算机网络的定义与组成部分,算机网络的功能,给出了计算机网络的定义与组成部分,对个域网、局域网、城域网、

25、广域网、因特网等五种网对个域网、局域网、城域网、广域网、因特网等五种网络类型进行了简要介绍,对总线型结构、星型结构、环络类型进行了简要介绍,对总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构、网状结构等五种常见的网络拓扑结型结构、树型结构、网状结构等五种常见的网络拓扑结构进行了分析;此外,对比分析了三种网络交换技术;构进行了分析;此外,对比分析了三种网络交换技术;最后,对电信网络、计算机网络和有线电视网络等三种最后,对电信网络、计算机网络和有线电视网络等三种流行的网络接入的方式进行了介绍。流行的网络接入的方式进行了介绍。习题1.1 1.1 简述四代计算机网络及其特点。简述四代计算机网络及其特点。1.2

26、 1.2 计算机网络的功能包括哪几个方面?计算机网络的功能包括哪几个方面?1.3 1.3 如何理解计算机网络的定义,个域网、局域网、城如何理解计算机网络的定义,个域网、局域网、城域网、广域网各自的特点是什么?域网、广域网各自的特点是什么?1.4 1.4 总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构、网总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构、网状结构等不同拓扑类型的特点是什么?状结构等不同拓扑类型的特点是什么?1.5 1.5 简述电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术简述电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术各自的特点。各自的特点。1.6 1.6 简述简述InternetInternet接入方式。接入方式。

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