第1章：网络概论.ppt

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1、吴功宜吴功宜 编著编著计算机网络计算机网络（第（第2版）版）第第1章章计算机网络概论计算机网络概论本章学习要求本章学习要求：了解：了解：计算机网络的形成与发展过程计算机网络的形成与发展过程掌握：计算机网络的定义与分类方法掌握：计算机网络的定义与分类方法掌握：计算机网络的及组成与结构的基本概念掌握：计算机网络的及组成与结构的基本概念掌握：计算机网络拓扑构型的定义、分类与特点掌握：计算机网络拓扑构型的定义、分类与特点掌握：分组交换技术的基本概念掌握：分组交换技术的基本概念了解：典型的计算机网络了解：典型的计算机网络了解：了解：网络计算研究与应用的发展网络计算研究与应用的发展 3计算机网络第计算机网

2、络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展1.1.1 计算机网络发展阶段的划分计算机网络发展阶段的划分第一阶段：第一阶段：20世纪世纪50年代年代 数据通信技术的研究与发展数据通信技术的研究与发展第二阶段：第二阶段：20世纪世纪60年代年代 ARPAnet与分组交换技术的研究与发展与分组交换技术的研究与发展第三阶段：第三阶段：20世纪世纪70年代年代 网络体系结构与协议标准化的研究网络体系结构与协议标准化的研究 广域网、局域网与分组交换技术的研究与应用广域网、局域网与分组交换技术的研究与应用第四阶段：第四阶段：20世纪世纪90年代年代 In

3、ternet技术的广泛应用技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展网络与信息安全技术的研究与发展 4计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.1.2 计算机网络的形成计算机网络的形成 1946年世界上第一台电子数字计算机年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系；时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系；20世纪世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系

4、统（自动地面防空系统（SAGE）的研究开始了计算机的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试；技术与通信技术相结合的尝试；随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的；共享的目的；典型的研究成果是典型的研究成果是ARPAnet。5计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.1.3 网络体系结构与协议标准化的研究网络体系结构与协议标准化的研究一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系结构与网络协议；结

5、构与网络协议；国际标准化组织（国际标准化组织（ISO）成立专门委员会研究网成立专门委员会研究网络体系结构与网络协议国际标准化问题；络体系结构与网络协议国际标准化问题；ISO正式制订了开放系统互连参考模型，制订正式制订了开放系统互连参考模型，制订了一系列的协议标准；了一系列的协议标准；在在1969年年ARPAnet的实验性阶段，研究人员就的实验性阶段，研究人员就开始了开始了TCP/IP协议雏形的研究；协议雏形的研究；TCP/IP协议的成功促进了协议的成功促进了Internet的发展，的发展，Internet的发展又进一步扩大了的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的协议的影响。影响。6计算机网络第

6、计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.1.4 Internet的应用与网络计算技术发展的应用与网络计算技术发展Internet的的广广泛泛应应用用促促进进了了电电子子商商务务、电电子子政政务务、远远程程教教育育、远远程程医医疗疗、分分布布式式计计算算与与多多媒媒体网络应用的发展；体网络应用的发展；高高速速局局网网络络技技术术发发展展迅迅速速，Fast Ethernet、Gigabit Ethernet、10Gb/s的的Ethernet已已开开始始进进入入实实用用阶阶段段，速速率率为为100Gb/s的的Ethernet网网正正在在研究之中；研究之中；基基于于光光纤纤与与IP技技

7、术术的的宽宽带带城城域域网网与与宽宽带带接接入入网网技技术术已已经经成成为为研研究究、应应用用与与产产业业发发展展的的热热点点问问题之一；题之一；网网络络计计算算技技术术已已经经成成为为重重要要的的网网络络应应用用与与研研究究领域。领域。7计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论基于基于Web技术的技术的Internet应用的高速发展应用的高速发展 搜索引擎应用搜索引擎应用P2P应用应用 播客播客 podcast 应用应用博客博客 blog 应用应用即时通信应用即时通信应用网络电视应用网络电视应用8计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.1.

8、5 宽带网络与无线网络技术的研究与发展宽带网络与无线网络技术的研究与发展 20世纪世纪80年代后期提出了城域网年代后期提出了城域网MAN的的概念；概念；城域网是以光纤为传输介质，能够提供高城域网是以光纤为传输介质，能够提供高传输速率、支持综合业务数据传输、覆盖传输速率、支持综合业务数据传输、覆盖跨度在跨度在50公里到公里到100公里的城市范围，实公里的城市范围，实现高速宽带传输的数据通信网络；现高速宽带传输的数据通信网络；早期的城域网的首选技术光纤环网，产品早期的城域网的首选技术光纤环网，产品是光纤分布式数据接口是光纤分布式数据接口FDDI。9计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论

9、计算机网络概论宽带城域网概念的产生宽带城域网概念的产生当前城域网的概念泛指网络运营商在城市范围当前城域网的概念泛指网络运营商在城市范围内提供各种信息服务业务的所有网络；内提供各种信息服务业务的所有网络；它是以宽带光传输网为开放平台，以它是以宽带光传输网为开放平台，以TCP/IP协协议为基础，与运营商的广域计算机网络、广播议为基础，与运营商的广域计算机网络、广播电视网、传统电话交换网电视网、传统电话交换网PSTN互连互通的本互连互通的本地综合业务网络；地综合业务网络；为了满足语音、数据、图像、多媒体应用的需为了满足语音、数据、图像、多媒体应用的需求，现实意义上的城域网一定是能提供高传输求，现实意

10、义上的城域网一定是能提供高传输速率和保证服务质量的网络系统；速率和保证服务质量的网络系统；传统意义上的城域网扩展到宽带城域网传统意义上的城域网扩展到宽带城域网10计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论宽带城域网在网络概念与技术上引起的重大变化：宽带城域网在网络概念与技术上引起的重大变化：宽带城域网使得传统的局域网、城域网宽带城域网使得传统的局域网、城域网与广域网在技术上的界限越来越模糊；与广域网在技术上的界限越来越模糊；宽带城域网使得传统的电信传输网技术宽带城域网使得传统的电信传输网技术与计算机网络技术的界限越来越模糊；与计算机网络技术的界限越来越模糊；宽带城域网使得

11、传统的电信服务业务与宽带城域网使得传统的电信服务业务与Internet应用的界限越来越模糊；应用的界限越来越模糊；宽带城域网使得电信传输网、计算机网宽带城域网使得电信传输网、计算机网络与广播电视网的界限越来越模糊。络与广播电视网的界限越来越模糊。11计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.2 计算机网络的定义与分类计算机网络的定义与分类 1.2.1 计算机网络定义的基本内容计算机网络定义的基本内容 资源共享观点的定义：资源共享观点的定义：以能够相互以能够相互共享资源共享资源的方的方式式互连互连起来的起来的自治计算机系统自治计算机系统的集合。的集合。网络建立的主要目的

12、是实现计算机资源的共享；网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的的“自治计算机系统自治计算机系统”；连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。议。12计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络的分类方法主要的是以下两种计算机网络的分类方法主要的是以下两种：根据网络所使用的传输技术分类根据网络所使用的传输技术分类根据网络的覆盖范围与规模分类根据网络的覆盖范围与规模分类 13计算机网络第计算

13、机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.按网络传输技术进行分类按网络传输技术进行分类通信信道的类型有两类通信信道的类型有两类：广播通信信道广播通信信道 点点-点通信信道点通信信道相应的计算机网络也可以分为两类相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络广播式网络 （broadcast networks）点点-点式网络（点式网络（point-to-point networks）14计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论2.按网络的覆盖范围进行分类按网络的覆盖范围进行分类 按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为以下

14、三类：为以下三类：局域网局域网（local area network，LAN）城域网城域网（metropolitan area network，MAN）广域网（广域网（wide area network，WAN）15计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论局域网的技术特点局域网的技术特点覆覆盖盖有有限限的的地地理理范范围围，它它适适用用于于公公司司、机机关关、校校园园、工工厂厂等等有有限限范范围围内内的的计计算算机机、终终端端与与各各类信息处理设备连网的需求；类信息处理设备连网的需求；提提供供高高数数据据传传输输速速率率（10Mb/s10Gb/s）、低低误码率的高质量数

15、据传输环境；误码率的高质量数据传输环境；一一般般属属于于一一个个单单位位所所有有，易易于于建建立立、维维护护与与扩扩展；展；从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共 享介质式局域网与交换式局域网两类。享介质式局域网与交换式局域网两类。16计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论局域网的应用领域局域网的应用领域个人计算机局域网个人计算机局域网大型计算设备群的后端网络大型计算设备群的后端网络存储区域网络存储区域网络办公室与实验室的网络办公室与实验室的网络企业与学校的主干网企业与学校的主干网 17计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算

16、机网络概论计算机网络概论城域网的技术特点城域网的技术特点城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；求；实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；等多种信息的传输功能；城域网在技术上与局域网相似。城域网在技术上与局域网相似。18计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论广域网的技术特点广域网的技术特点广域

17、网也称为远程网；广域网也称为远程网；覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；际性的远程网络；通信子网主要使用分组交换技术；通信子网主要使用分组交换技术；它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。达到资源共享的目的。19计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.3 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能；计算机网络要完成数据处理与数据通

18、信两大基本功能；早期计算机网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为早期计算机网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为资源子网和通信子网两个部分；资源子网和通信子网两个部分；资源子网资源子网负责数据处理的主计算机与终端负责数据处理的主计算机与终端通信子网通信子网负责数据通信处理的通信控制处理机与通负责数据通信处理的通信控制处理机与通 信线路信线路 20计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论 资源子网和通信子网结构示意图资源子网和通信子网结构示意图 21计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.3.1 资源子网的概念资源子网的概念资源子网的组成资源子网的

19、组成 主机主机 终端终端 终端控制器终端控制器 外设外设 软件资源软件资源 信息资源信息资源主机主机（host）大型机、大型机、中型机、小型机、工作站或微机中型机、小型机、工作站或微机 终端终端（terminal）用户访问网络的界面用户访问网络的界面;终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端理机的智能终端;终端可以通过主机连入网内，也可以通过通信控制处理终端可以通过主机连入网内，也可以通过通信控制处理机连入网内。机连入网内。22计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.3.2 通信子网的概念通信子网

20、的概念 早期的早期的ARPA net中，承担通信控制处理中，承担通信控制处理机功能的设备是接口报文处理机机功能的设备是接口报文处理机IMP，也就是现在广泛使用的路由器；也就是现在广泛使用的路由器；IMP将主机和终端连入网内；将主机和终端连入网内；IMP完成分组接收、校验、存储、转发完成分组接收、校验、存储、转发功能；功能；23计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.3.3 现代网络结构的变化现代网络结构的变化随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域

21、网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的；的；在在Internet中，用户计算机需要通过校园网、中，用户计算机需要通过校园网、企业网或企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的网际网的网际网的Internet网络结构。网络结构。24计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论Internet网络结构示意图网络结构示意图25计算机网络第计算机网络第1

22、 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.4 计算机网络的拓扑构型计算机网络的拓扑构型1.4.1 计算机网络拓扑的定义计算机网络拓扑的定义拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系之间的关系;计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构何关系表示网络结构，反映出网络

23、中各实体间的结构关系关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。大影响。26计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.4.2 计算机网络拓扑的分类计算机网络拓扑的分类1.网络拓扑网络拓扑 按通信子网中通信信道类型分类按通信子网中通信信道类型分类 通信信道类型：通信信道类型：广播信道广播信道 点点-点线路点线路广广播播信信道道的的特特点点：一一个个公公共共的的通通信信信信道道被被多多个个网络结点共享；网络结点共享；广播信道通信子

24、网广播信道通信子网4种基本拓扑构型：种基本拓扑构型：总线型总线型 环型环型 树型树型 无线通信与卫星通信型无线通信与卫星通信型27计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论点点-点线路的通信子网基本拓扑构型点线路的通信子网基本拓扑构型点点-点线路的特点：点线路的特点：每条物理线路连接一对结点每条物理线路连接一对结点点点-点线路的通信子网点线路的通信子网4种基本拓扑构型：种基本拓扑构型：星型星型 环型环型 树型树型 网状型网状型28计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论 点对点线路通信子网的拓扑构型示意图点对点线路通信子网的拓扑构型示意图 29计算

25、机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.5 分组交换技术的基本概念分组交换技术的基本概念广域网中的数据交换技术广域网中的数据交换技术 线路交换（线路交换（circuit exchanging）存储转发（存储转发（store-and-forward exchanging）交换交换存储转发存储转发交换技术交换技术 报文（报文（message exchanging）报文分组交换（报文分组交换（packet exchanging）30计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论线路交换线路交换方式方式线路交换是面向连接的服务；线路交换是面向连接的服务；两台计

26、算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；输与释放连接的三个阶段；线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用于交互线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；式会话类通信；线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低，系统不具有存储数据的能力，不能平滑交通效率低，系统不具有存储数据的能力，不

27、能平滑交通量。量。31计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论线路交线路交换过程换过程示意图示意图32计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论存储转发交换存储转发交换方式方式存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别：发发送送的的数数据据与与目目的的地地址址、源源地地址址、控控制制信信息息按按照照一一定定格格式式组组成成一一个个数数据据单单元元（报报文文或或报报文文分分组组）进进入入通通信信子网；子网；通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差

28、错校验、存储、路选和转发功能。据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。33计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论存储转发方式的优点存储转发方式的优点由由于于通通信信子子网网中中的的通通信信控控制制处处理理机机可可以以存存储储分分组组，多多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；个分组可以共享通信信道，线路利用率高；通通信信子子网网中中通通信信控控制制处处理理机机具具有有路路选选功功能能，可可以以动动态态选择报文分组通过通信子网的最佳路径；选择报文分组通过通信子网的最佳路径；可以平滑通信量，提高系统效率；可以平滑通信量，提高系统效率；分分组组在在通通过过通通信信子子

29、网网中中的的每每个个通通信信控控制制处处理理机机时时，均均要要进进行行差差错错检检查查与与纠纠错错处处理理，因因此此可可以以减减少少传传输输错错误误，提高系统可靠性；提高系统可靠性；通过通信控制处理机可以对不同通信速率的线路进行通过通信控制处理机可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。34计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论报文与报文分组报文与报文分组数据通过通信子网传输时可以有报文数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（与报文分组（packet）两种方式；两种方式；报文传

30、输：不管发送数据的长度是多少，都把报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；它当作一个逻辑单元发送；报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。就将它分成多个报文分组发送。35计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论报文和报文分组结构报文和报文分组结构 由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；发花费的时间较少；限定分组最大数据长度，有

31、利于提高存储转发结点的限定分组最大数据长度，有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率；存储空间利用率与传输效率；公用数据网采用的是分组交换技术。公用数据网采用的是分组交换技术。36计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论3.7.3 数据报方式数据报方式 数据报是分组存储转发的一种形式；数据报是分组存储转发的一种形式；在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立与目的主机之间建立“线路连接线路连接”；源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；

32、输路径；每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机。达目的主机。37计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论数据报方式的工作原理示意图数据报方式的工作原理示意图 38计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论数据报工作方式的特点数据报工作方式的特点同同一一报报文文的的不不同同分分组组可可以以由由不不同同的的传传输输路路径径通通过过通通信信子网；子网；同同一一报报文文的的不不同同分分组组到到达达目目的的结结点点时时可可能能出出现现乱乱序序、重复与丢失现象；重复与丢失现象；每每一一个个分分组组

33、在在传传输输过过程程中中都都必必须须带带有有目目的的地地址址与与源源地地址；址；数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。不适用于长报文、会话式通信。39计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论虚电路方式虚电路方式 虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起来，处分发挥两种方法的优点，以达到最佳的数据交来，处分发挥两种方法的优点，以达到最佳的数据交换效果换效果;数据报方式在分组发送之前，发送方与接收方之间不数据报方式在分组发送之前，发送方与接收

34、方之间不需要预先建立连接。虚电路方式在分组发送之前，需需要预先建立连接。虚电路方式在分组发送之前，需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路;虚电路方式与线路交换方式相同，整个通信过程分为虚电路方式与线路交换方式相同，整个通信过程分为以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放阶段。阶段。40计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论虚电路方式虚电路方式 原理示意图原理示意图41计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论虚电路的特点虚电路的特点在在每每次次分分

35、组组发发送送之之前前，必必须须在在发发送送方方与与接接收收方方之之间间建建立立一一条条逻逻辑辑连连接接。这这是是因因为为不不需需要要真真正正去去建建立立一一条条物物理理链链路，连接发送方与接收方的物理链路已经存在；路，连接发送方与接收方的物理链路已经存在；一一次次通通信信的的所所有有分分组组都都通通过过这这条条虚虚电电路路顺顺序序传传送送，因因此此报报文文分分组组不不必必带带目目的的地地址址、源源地地址址等等辅辅助助信信息息。分分组组到到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象；达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象；分分组组通通过过虚虚电电路路上上的的每每个个结结点点时时，结结点点只只

36、需需要要做做差差错错检检测，而不需要做路径选择；测，而不需要做路径选择；通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。接。42计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论虚电路方式与线路交换方式的不同之处虚电路方式与线路交换方式的不同之处虚电路是在传输分组时建立起的逻辑连接，称为虚电路是在传输分组时建立起的逻辑连接，称为“虚虚电路电路”是因为这种电路不是专用的。每个结点到其它是因为这种电路不是专用的。每个结点到其它结点间可能有无数条虚电路存在；结点间可能有无数条虚电路存在；一个结点可以同时与多个结点之间具有虚电路；一个结

37、点可以同时与多个结点之间具有虚电路；每条虚电路支持特定的两个结点之间的数据传输。每条虚电路支持特定的两个结点之间的数据传输。由于虚电路方式具有分组交换与线路交换两种方式的由于虚电路方式具有分组交换与线路交换两种方式的优点，因此在计算机网络中得到了广泛的应用。优点，因此在计算机网络中得到了广泛的应用。43计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.6 典型计算机网络典型计算机网络ARPANETNSFNET InternetInternet244计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.6.1 ARPAnet 1969年年11月，实验性的月，实验性

38、的ARPAnet开通；开通；1975年年，ARPAnet 已已经经连连入入了了100多多台台主主机机，并并且且结结束束了了网网络络实实验验阶阶段段，移移交交美美国国国国防防部部国国防防通通信信局局正式运行；正式运行；1983年年1月，月，ARPAnet向向TCP/IP的转换结束；的转换结束；80年代中期，年代中期，ARPAnet成为成为Internet的主干网；的主干网；1990年，年，ARPAnet退役。退役。ARPAnet对网络的产生与发展产生了重要的影响。对网络的产生与发展产生了重要的影响。45计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.6.2 NSFnet 19

39、84年年NSF决定组建决定组建NSFnet；NSFnet采取的是一种层次型结构，分为主干网、采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网；地区网与校园网；1990年年NSFnet主干网的传输速率为主干网的传输速率为44.746Mb/s；1995年年4月月1日，日，NSF和和MCI合作创建了合作创建了NvBS（very high-speed backbone service）；vBNS主干网运行的速率范围是从主干网运行的速率范围是从622Mb/s（OC12）到到4.8G b/s（OC48）。）。46计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.6.3 Internet

40、 80年代中期人们开始认识到年代中期人们开始认识到Internet的重要作用；的重要作用；90年代是年代是Internet历史上发展的最快的时期；历史上发展的最快的时期；Internet应应 用用 主主 要要 有有 E-mail、WWW、Telnet、FTP与与Usenet等等，随随着着Internet规规模模和和用用户户的的不不断断增长，增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓；上的应用领域也进一步得到开拓；从从用用户户的的角角度度来来看看，Internet是是一一个个全全球球范范围围的的信信息资源网；息资源网；从从网网络络结结构构角角度度看看，Internet是是一一个个由由路路

41、由由器器互互联联起来的大型网际网。起来的大型网际网。47计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.6.4 Internet2 由于由于Internet的商业化，业务量增多，导致网络性能降低；的商业化，业务量增多，导致网络性能降低；1996年年10月，一些大学申请建立月，一些大学申请建立Internet2，为其成员组织为其成员组织服务，初始运行速率可达服务，初始运行速率可达10Gb/s；Internet2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播学、视频会议、视频点播VOD、天气预报等领域；天气预报等领域；

42、Internet2在网络层运行的是在网络层运行的是IPv4，同时也支持同时也支持IPv6业务，业务，希望形成下一代希望形成下一代Internet的技术与标准；的技术与标准；人们希望利用更加先进的网络服务技术，开展全球通信、人们希望利用更加先进的网络服务技术，开展全球通信、数字地球、环境检测预报、能源与地球资源的利用研究，数字地球、环境检测预报、能源与地球资源的利用研究，以及紧急事务的快速反应系统的研究与应用。以及紧急事务的快速反应系统的研究与应用。48计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论 从从ARPAnet到到Internet2的发展过程的发展过程 49计算机网络第

43、计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.7 网络计算研究与应用的发展网络计算研究与应用的发展 1.7.1 网络计算的基本概念网络计算的基本概念 移动计算网络的研究与应用移动计算网络的研究与应用网络多媒体计算的研究与应用网络多媒体计算的研究与应用网络并行计算的研究与应用网络并行计算的研究与应用存储区域网络的研究与应用存储区域网络的研究与应用 50计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论“计算计算”这个词在不同的时代有不同的内涵；这个词在不同的时代有不同的内涵；2020世纪初，图灵设计的第一个理论计算机模型和第一世纪初，图灵设计的第一个理论计算机模型和第一台

44、电子计算机台电子计算机ENIAC问世，从那时以来，人类开始进问世，从那时以来，人类开始进入了计算机计算时代；入了计算机计算时代；需求和计算机能力迅速交替上升需求和计算机能力迅速交替上升,而每一次计算能力的而每一次计算能力的重大进步都会对科学和人类生活带来重大的影响；重大进步都会对科学和人类生活带来重大的影响；电子邮件、电子邮件、Web服务、电子商务与服务、电子商务与IP电话己给我们的电话己给我们的生活带来了很多变化，但是这仅仅是一个开始；生活带来了很多变化，但是这仅仅是一个开始；网络带宽迅速地增长，软件越来越丰富，网络用户数网络带宽迅速地增长，软件越来越丰富，网络用户数与日剧增，人们的生活、学

45、习和工作将离不开网络，与日剧增，人们的生活、学习和工作将离不开网络，21世纪人类将进入的网络世纪人类将进入的网络计算时代；计算时代；51计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论网络时代的网络时代的“计算计算”已经有了更为广泛的含义；已经有了更为广泛的含义；网络将被看作是最强有力的超级计算环境，它包含了网络将被看作是最强有力的超级计算环境，它包含了丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，用户可丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，用户可以在任何地方登录，处理以前不能完成的问题；以在任何地方登录，处理以前不能完成的问题；人们可以在不同的地点，很多人共同完成大型的科学人们可

46、以在不同的地点，很多人共同完成大型的科学计算和工程设计；计算和工程设计；学生可以在网上听世界任何一家其它大学知名教授的学生可以在网上听世界任何一家其它大学知名教授的讲座，查阅全球的数字图书馆的图书、文献；讲座，查阅全球的数字图书馆的图书、文献；电话、电视机、收音机、空调和家庭安全装置等各种电话、电视机、收音机、空调和家庭安全装置等各种信息家电都可以联入网络，可以用户在异地和移动过信息家电都可以联入网络，可以用户在异地和移动过程中控制和管理。程中控制和管理。52计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.7.2 移动计算网络的研究与应用移动计算网络的研究与应用 移移动动计

47、计算算网网络络是是当当前前网网络络领领域域中中一一个个重重要要的的研研究课题；究课题；移移动动计计算算是是将将计计算算机机网网络络和和移移动动通通信信技技术术结结合合起起来来，为为用用户户提提供供移移动动的的计计算算环环境境和和新新的的计计算算模模式式，其其作作用用是是在在任任何何时时间间都都能能够够及及时时、准准确确地将有用信息提供给在任何地理位置的用户；地将有用信息提供给在任何地理位置的用户；移移动动计计算算技技术术可可以以使使用用户户在在汽汽车车、飞飞机机或或火火车车里里随随时时随随地地办办公公，从从事事远远程程事事务务处处理理、现现场场数数据据采采集集、股股市市行行情情分分析析、战战场

48、场指指挥挥、异异地地实实时时控制等。控制等。53计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论无线网络的研究与发展无线网络的研究与发展无线城域网与无线城域网与IEEE802.16标准标准无线局域网与无线局域网与IEEE802.11标准标准无线个人区域网络与无线个人区域网络与IEEE802.15标准标准无线自组网无线自组网Ad hoc与无线传感器网络与无线传感器网络WSN、无线网格网、无线网格网WMN54计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论Ad hoc网络的基本结构网络的基本结构 55计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论无

49、线传感器网络无线传感器网络WSN的基本结构的基本结构 56计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论1.7.3 多媒体网络的研究与应用多媒体网络的研究与应用 多媒体网络的基本概念多媒体网络的基本概念 通通过过网网络络和和多多媒媒体体技技术术的的结结合合，参参与与者者与与计计算算机机组组成成了了一一个个统统一一的的虚虚拟拟环环境境。在在网网络络多多媒媒体体系系统统所所提提供供的的虚虚拟拟空空间间中中，多多台台计计算算机机及及其其用用户户通通过过网网络络构构成一个分布式交互仿真环境成一个分布式交互仿真环境;多多媒媒体体网网络络需需要要支支持持多多媒媒体体传传输输所所需需要要的

50、的交交互互性性与与实时性要求实时性要求;典典型型的的网网络络多多媒媒体体系系统统有有网网络络视视频频会会议议系系统统、分分布布式式多多媒媒体体交交互互仿仿真真系系统统、远远程程教教学学系系统统与与远远程程医医疗疗系统。系统。57计算机网络第计算机网络第1 1章章 计算机网络概论计算机网络概论多媒体网络应用对数据通信的要求多媒体网络应用对数据通信的要求 高传输带宽要求高传输带宽要求不同类型的数据对传输的要求不同不同类型的数据对传输的要求不同 网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求 网络中多媒体数据传输的低时延要求网络中多媒体数据传输的低时延要求 网络中的