1、Chapter 1 Introduction HH:mm1计算机网络李小红李小红电子信息工程系信号与信息处理研究所电子信息工程系信号与信息处理研究所李小红李小红Chapter 1 Introduction HH:mm2教材及参考书 教材教材：计算机网络教程计算机网络教程 谢希仁谢希仁 人民邮电出版社人民邮电出版社 教材：教材： Communication Networks A First CourseCommunication Networks A First CourseJean Walrand Jean Walrand 机械工业出版社机械工业出版社 参考书：参考书：q数据通信与计算机网络数
2、据通信与计算机网络 高传善等高传善等 高等教育出版社高等教育出版社q计算机网络基础计算机网络基础 陈少红陈少红 清华大学出版社清华大学出版社q计算机网络计算机网络 胡金初胡金初 清华大学出版社清华大学出版社 课件及思考题课件及思考题 网络教学平台下载网络教学平台下载 成绩：平时成绩成绩：平时成绩+卷面成绩卷面成绩Chapter 1 Introduction HH:mm3内容安排第第一章一章 概论概论第二章第二章 数据通信基本概念数据通信基本概念第三章第三章 计算机网络体系计算机网络体系第四章第四章 数据链路层数据链路层第五章第五章 局域网局域网第六章第六章 广域网广域网第七章第七章 Inter
3、net主主要要内内容容第八章第八章 传输层传输层Chapter 1 Introduction HH:mm4第1章 概论 1.1 计算机网络的形成和发展 1.2 计算机网络的定义和功能 1.3 计算机网络的组成 1.4 计算机网络的分类 1.5 计算机网络的拓扑结构Chapter 1 Introduction HH:mm51.1 1.11.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展 21 世纪的一些重要特征就是数字化、网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络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。的信息时代。 网络现已成为信息社会的命脉和发展知网络现已成为
4、信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。识经济的重要基础。 网络是指网络是指“三网三网”，即电信网络、有线，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。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发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。网络。 Chapter 1 Introduction HH:mm6 进入进入 20 世纪世纪 90 年代以后，以因特网为年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。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已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。商业网络。 已成为仅次于全球电话网的世界第二大已成为仅次于全球电话网
5、的世界第二大网络。网络。 Chapter 1 Introduction HH:mm71.11.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展1.1.11.1.1 计算机网络发展阶段的划分计算机网络发展阶段的划分 第三阶段（第三阶段（7070年代中期年代中期8080年代末期）：现年代末期）：现代计算机网络阶段，特征是网络体系结构的代计算机网络阶段，特征是网络体系结构的形成和网络协议的标准化形成和网络协议的标准化Chapter 1 Introduction HH:mm8第一阶段：面向终端的网络 1. 20世纪世纪60年代初期年代初期 由一台中央主计算机由一台中央主计算机通过通信线路连接大通过通信
6、线路连接大量的、在地理位置上量的、在地理位置上处于分散的终端构成处于分散的终端构成系统。这类简单的以系统。这类简单的以单个主机为中心的单个主机为中心的“终端终端通信线通信线路路计算机计算机”联机联机系统称为面向终端的系统称为面向终端的远程联机系统远程联机系统图图 面向终端远程联机系统面向终端远程联机系统Chapter 1 Introduction HH:mm9终端设备与计算机之间连接的方式 点点-点式专线点式专线u每个终端都独占一条每个终端都独占一条线路，形成一种辐射线路，形成一种辐射式星型结构，从而线式星型结构，从而线路利用率很低路利用率很低 Chapter 1 Introduction H
7、H:mm10 多点或分支连接方式多点或分支连接方式 u一条通信线路上串接多个终一条通信线路上串接多个终端端,这样这样,多个终端可以共享同多个终端可以共享同一条通信线路与主机进行通一条通信线路与主机进行通信。由于主机信。由于主机终端间的通信终端间的通信具有突发性和高带宽的特点具有突发性和高带宽的特点,所以各个终端与主机间的通所以各个终端与主机间的通信可以分时地使用同一高速信可以分时地使用同一高速通信线路。通信线路。u极大地提高信道的利用率极大地提高信道的利用率Chapter 1 Introduction HH:mm11图图 面向终端远程联机系统面向终端远程联机系统Chapter 1 Introd
8、uction HH:mm12 在这样的系统中，主机是网络的中心和在这样的系统中，主机是网络的中心和控制者，负担较重，不仅要承担数据处控制者，负担较重，不仅要承担数据处理工作，还要担负起与各个终端的通信理工作，还要担负起与各个终端的通信任务；而终端设备运行速度慢，操作时任务；而终端设备运行速度慢，操作时间长，每个用户独占一条长距离的通信间长，每个用户独占一条长距离的通信线路，线路的利用率较低，费用高。线路，线路的利用率较低，费用高。 Chapter 1 Introduction HH:mm13由于连接的终端数目的增加，为了减轻主机的通信负担，由于连接的终端数目的增加，为了减轻主机的通信负担，计算
9、机系统中附加了专用的、更加智能化的通信控制装置计算机系统中附加了专用的、更加智能化的通信控制装置Chapter 1 Introduction HH:mm14主要问题 主机系统的负荷较重，它既要承担数据主机系统的负荷较重，它既要承担数据处理任务，又要承担通信任务；处理任务，又要承担通信任务； 通信线路的利用率很低，尤其是终端距通信线路的利用率很低，尤其是终端距离主机较远时更是如此。离主机较远时更是如此。Chapter 1 Introduction HH:mm15 2、具有远程通信功能的多机系统、具有远程通信功能的多机系统 在通信线路和主机之间增设一台功能简单的计在通信线路和主机之间增设一台功能简
10、单的计算机作为前端处理机算机作为前端处理机(FEP，Front End Processor，又称通信控制处理机，又称通信控制处理机Communication Control Processor)，专门负责，专门负责与终端之间的通信控制。与终端之间的通信控制。 其次，在终端设备较集中的地区，设置集中器其次，在终端设备较集中的地区，设置集中器(也称多路复用器也称多路复用器)，通过低速线路将附近群集，通过低速线路将附近群集的终端连至集中器，再用高速通信线路与远程的终端连至集中器，再用高速通信线路与远程计算机的前端机相连，构成远程联机系统。计算机的前端机相连，构成远程联机系统。 Chapter 1 I
11、ntroduction HH:mm16 这就形成了这就形成了“终端群终端群低速通信线路低速通信线路集中器集中器高速通高速通信线路信线路前端处理机前端处理机主机主机”系统模式的计算机网络系统模式的计算机网络解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。主要问题：多个用户只能共享一台主机资源主要问题：多个用户只能共享一台主机资源Data低速终端主机主机系统FEP前端处理机调制解调器调制解调器公用电话网调制解调器调制解调器低速终端低速终端高速终端集中器Chapter 1 Introduction HH:mm17著名的面向终端的网络系统 1963年美国航空公司和年美国航空
12、公司和IBM公司研究投入使用公司研究投入使用的的飞机订票系统飞机订票系统SABRAI，其中心是设在纽约，其中心是设在纽约的一台中央计算机，的一台中央计算机，2000个售票终端遍布全国，个售票终端遍布全国，使用多点分支线路与中央计算机相连；使用多点分支线路与中央计算机相连； 1968年建成的美国通用电气公司的信息网络，年建成的美国通用电气公司的信息网络，此网络采用分层星型结构，一台主计算机连接此网络采用分层星型结构，一台主计算机连接7个中心集中器，通过它们与分布在世界上个中心集中器，通过它们与分布在世界上23个地点上的个地点上的75个远程集中器相连。这是世界上个远程集中器相连。这是世界上第一个面
13、向数据处理的商用计算机网络。第一个面向数据处理的商用计算机网络。Chapter 1 Introduction HH:mm18面向终端的网络 存在的主要问题存在的主要问题u计算机的负荷较重，会导致系统响应时间计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长过长 u单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪Chapter 1 Introduction HH:mm19第二阶段：“面向通信”的网络阶段 随着计算机应用的发展，出现了多台计算机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
14、计互连的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的；算机资源共享的目的； 1969年年9月，由于美国军方的需要，美国国防月，由于美国军方的需要，美国国防部高级研究计划局（部高级研究计划局（ARPA)的研究开始了计的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试；算机技术与通信技术相结合的尝试； 典型的研究成果是典型的研究成果是ARPAnet。Chapter 1 Introduction HH:mm20 目的：将若干个大学、科研机构和公司的目的：将若干个大学、科研机构和公司的多台计算机连接起来，实现资源共享多台计算机连接起来，实现资源共享 初期有四个结点，初期有四个结点，83年达到年达到10
15、0多个多个 是第一个较为完善地实现分布式资源共享是第一个较为完善地实现分布式资源共享的网络，是计算机网络理论与技术发展的的网络，是计算机网络理论与技术发展的重要里程碑重要里程碑Chapter 1 Introduction HH:mm21Chapter 1 Introduction HH:mm22特点及贡献 ARPA网的主要特点是网的主要特点是:(1)资源共享资源共享;(2)分散控制分散控制;(3)分组交换分组交换;(4)采用专门的通信控制处理机采用专门的通信控制处理机;(5)分层的分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的一般特征。的一般特
16、征。 完成对计算机网络定义、分类的研究完成对计算机网络定义、分类的研究 提出资源子网、通信子网的网络结构概念提出资源子网、通信子网的网络结构概念 研究了分组交换方法研究了分组交换方法 采用了层次结构的网络体系结构模型和协议体系采用了层次结构的网络体系结构模型和协议体系Chapter 1 Introduction HH:mm23第二阶段与第一阶段的区别 网络中的网络中的通信双方都是具有自主处理能通信双方都是具有自主处理能力的计算机力的计算机； 计算机网络功能以计算机网络功能以资源共享为主资源共享为主，而不，而不是以数据通信为主。是以数据通信为主。Chapter 1 Introduction HH
17、:mm24Chapter 1 Introduction HH:mm25通信处理机DataDataData主机终端终端终端主机终端终端通信处理机主机终端Chapter 1 Introduction HH:mm26第三阶段：现代计算机网络阶段第三阶段：现代计算机网络阶段特征是特征是网络体系结构的形成和网络协议的标准化网络体系结构的形成和网络协议的标准化在计算机通信系统的基础之上，重视网络体系结在计算机通信系统的基础之上，重视网络体系结构和协议标准化的研究，建立全网统一的通信构和协议标准化的研究，建立全网统一的通信规则，用通信协议软件来实现网络内部及网络规则，用通信协议软件来实现网络内部及网络与网络
18、之间的通信，通过网络操作系统，对网与网络之间的通信，通过网络操作系统，对网络资源进行管理，极大的简化了用户的使用，络资源进行管理，极大的简化了用户的使用，使计算机网络对用户提供透明服务使计算机网络对用户提供透明服务。Chapter 1 Introduction HH:mm27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结构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；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络体）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；系结构与网络协议国际标准化
19、问题； ISO正式制订了开放系统互连参考模型，制订了一系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；列的协议标准； 在在1969年年ARPAnet的实验性阶段，研究人员就开始的实验性阶段，研究人员就开始了了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协议的影响。协议的影响。Chapter 1 Introduction HH:mm28 计算机网络是电子计算机及其应用技术与通信计算机网络是电子计算机及其应用技术与通信技术逐步发展、日益密切结合
20、的产物，它的形技术逐步发展、日益密切结合的产物，它的形成过程，是从简单的为解决远程计算、信息收成过程，是从简单的为解决远程计算、信息收集和处理而形成的远程联机系统开始的。随着集和处理而形成的远程联机系统开始的。随着技术的发展和服务的需要，又在联机系统的基技术的发展和服务的需要，又在联机系统的基础上发展到把多台中心计算机相互连接起来，础上发展到把多台中心计算机相互连接起来，并从只是实现计算机之间相互传输数据的通信并从只是实现计算机之间相互传输数据的通信网络，到实现以资源共享为目的的计算机网络网络，到实现以资源共享为目的的计算机网络. 随着网络规模的日益扩大、网络技术的不断发随着网络规模的日益扩大
21、、网络技术的不断发展和网络服务功能的不断增强，计算机网络朝展和网络服务功能的不断增强，计算机网络朝着开放、集成、高性能和智能化的方向发展着开放、集成、高性能和智能化的方向发展 Chapter 1 Introduction HH:mm291.2 计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能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 从对用户透明的角度来定义：从对用户透明的角度来定义：“计算机网络存在一计算机网络存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它来个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它来调度用户在完成其任务时所需要的资源。整个网络调度用户在完成其任务时所需要的资
22、源。整个网络如同一台大型计算机系统，其拥有的如同一台大型计算机系统，其拥有的一切资源对用一切资源对用户是透明的户是透明的。” 从信息传输的角度来定义：从信息传输的角度来定义：“以计算机之间传输信以计算机之间传输信息为目的而连接起来、实现远程信息处理或进一步息为目的而连接起来、实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统达到资源共享的系统”。 从从资源共享观点资源共享观点的定义：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。Chapter 1 Introduction HH:mm301.2 计算机网络的定义计算机网络的定义1
23、.定义：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系定义：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，在功能完善的软件和协统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的软件和协议的管理下实现网络中资源共享系统议的管理下实现网络中资源共享系统2.由定义可知：由定义可知：(1)计算机网络是计算机网络是“通信技术通信技术”与与“计算机技术计算机技术”的结合产物的结合产物(2)数据交换是基础，资源交换为目的数据交换是基础，资源交换为目的 主机主机 终端终端 终端终端 主机主机 终端终端 主机主机 主机主机通信设备通信设备通信线路通信线路通信子网通信子网资源子网资源子网Chap
24、ter 1 Introduction HH:mm31 网络建立的主要目的是实现网络建立的主要目的是实现计算机资源计算机资源的共享的共享； 互连的计算机是分布在不同地理位置的互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的多台独立的“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连网计算机在通信过程中必须遵循相同遵循相同的网络协议的网络协议。Chapter 1 Introduction HH:mm321.2.2 计算机网络的功能计算机网络的功能 数据通信数据通信l电子邮件电子邮件l远程文件传输远程文件传输l电子商务电子商务l对分散的对象进行实时的、集中的跟踪管对分散的对象进行实时的、集
25、中的跟踪管理与监控理与监控企业办公自动化的管理信息系统企业办公自动化的管理信息系统工厂自动化中的计算机集成制造系统工厂自动化中的计算机集成制造系统Chapter 1 Introduction HH:mm33 资源共享资源共享p资源：软硬件资源及要传输和处理的数据信资源：软硬件资源及要传输和处理的数据信息资源。息资源。p硬件共享：提高设备的利用率硬件共享：提高设备的利用率p软件共享：避免重复开发软件共享：避免重复开发 提高可靠性提高可靠性p单机系统：发生故障，替换资源单机系统：发生故障，替换资源p计算机网络：寻找其他资源，避免单点失效计算机网络：寻找其他资源，避免单点失效对用户产生的影响。对用户
26、产生的影响。Chapter 1 Introduction HH:mm34 提高系统处理能力提高系统处理能力p在同一网内的多台计算机可通过协同操作和并行处在同一网内的多台计算机可通过协同操作和并行处理来提高整个系统的处理能力，并使网内各计算机理来提高整个系统的处理能力，并使网内各计算机负载均衡。负载均衡。 分布式处理分布式处理p将某些大型处理任务分解为多个小型任务，从而分将某些大型处理任务分解为多个小型任务，从而分配给网络中的多台计算机分别处理，如分布式数据配给网络中的多台计算机分别处理，如分布式数据库系统库系统p利用计算机网络技术可以把许多小型机或微机连接利用计算机网络技术可以把许多小型机或微
27、机连接成具有大型机处理能力的高性能计算机系统，使其成具有大型机处理能力的高性能计算机系统，使其具有解决复杂问题的能力，如网格计算技术。具有解决复杂问题的能力，如网格计算技术。Chapter 1 Introduction HH:mm351.3 计算机网络的组成 (逻辑） 计算机网络的组成元素可以分为两大类计算机网络的组成元素可以分为两大类,即网络结点和通信链路。即网络结点和通信链路。 网络结点又分为端结点和转接结点。端网络结点又分为端结点和转接结点。端结点指通信的源和宿结点结点指通信的源和宿结点,例如用户主机例如用户主机和用户终端；转接结点指网络通信过程和用户终端；转接结点指网络通信过程中起控制
28、和转发信息作用的结点中起控制和转发信息作用的结点,例如程例如程控交换机控交换机,集中器集中器,接口信息处理机等。接口信息处理机等。 Chapter 1 Introduction HH:mm36 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 Chapter 1 Introduction HH:mm371.3 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计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能；功能；从从宏观宏观上看，网络包括：上看，网络包括：计算机系统计算机系统、通信链路通信链路 和和 网络节网络节点点。从从逻辑逻辑上看，网络包括：上看，网络包括：资源子网
29、资源子网 和和 通信子网通信子网。 资源子网资源子网:功能：提供网络资源共享，处理数据能力功能：提供网络资源共享，处理数据能力 构成：主机系统构成：主机系统(硬件硬件+软件软件) 通信子网通信子网负责数据通信处理的通信控制处理机负责数据通信处理的通信控制处理机与通信线路与通信线路 Chapter 1 Introduction HH:mm38 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 Chapter 1 Introduction HH:mm391. 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
30、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，也可以是带有微处理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机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。连入网内。Chapter 1 Introduction HH:mm402.通信子网的概念通信子网的概念(1)功能：完成网络的通信功能：完成网络的通信 数据的存储转发数据的存
31、储转发 差错控制差错控制 流量控制流量控制 路由选择路由选择 网络安全网络安全 流量计费流量计费(2)构成：构成： 网络结点网络结点+通信线路通信线路Chapter 1 Introduction HH:mm41因特网的组成 从因特网的工作方式上看，可以划分为以从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：下的两大块：(1) 边缘部分边缘部分 由所有连接在因特网上的主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）来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。和资源共享。(2) 核心部分核心部分 由大量网络和连接这些
32、网络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）。供服务的（提供连通性和交换）。Chapter 1 Introduction HH:mm42因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分Chapter 1 Introduction HH:mm43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。这些主机又称为网上的所有的主机。这些主机又称为端端系统系统(end system)。 “主机主机 A 和主机和主机 B 进行通信进行通信”，实际上，
33、实际上是指：是指：“运行在主机运行在主机 A 上的某个程序和上的某个程序和运行在主机运行在主机 B 上的另一个程序进行通信上的另一个程序进行通信”。 即即“主机主机 A 的某个进程和主机的某个进程和主机 B 上的另上的另一个进程进行通信一个进程进行通信”。或简称为。或简称为“计算计算机之间通信机之间通信” Chapter 1 Introduction HH:mm44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主机提供连通性，使边缘部分中的任
34、何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。接收各种形式的数据）。 在网络核心部分起特殊作用的是在网络核心部分起特殊作用的是路由器路由器(router)。 路由器是实现路由器是实现分组交换分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，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。这是网络核心部分最重要的功能。 Chapter 1 Introduction HH:mm45路由器的重要任务 路由器是实现路由器是实现分组交换分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收
35、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到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。功能。 Chapter 1 Introduction HH:mm461.4 计算机网络的分类 从网络的覆盖范围分类从网络的覆盖范围分类 从网络的交换方式分类从网络的交换方式分类 从网络的使用用途分类从网络的使用用途分类Chapter 1 Introduction HH:mm47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三类：为以下三类： 局域网（局域网（ local area network ， L
36、AN） 城域网（城域网（ metropolitan area network ， MAN） 广域网（广域网（wide area network ， WAN ）Chapter 1 Introduction HH:mm48局域网(LAN) 覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；终端与各类信息处理设备连网的需求； 拓扑结构简单而多样：总线、环型、星型拓扑结构简单而多样：总线、环型、星型 提供高数据传输速率（提供高数据传输速率（10Mb/s10Gb/s）、）、低误
37、码率的高质量数据传输环境；低误码率的高质量数据传输环境； 一般属于一个单位所有，易于建立、维护一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；与扩展；Chapter 1 Introduction HH:mm49 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。Chapter 1 Introduction HH:mm50城域网(MAN)也称都市网，它的覆盖范围一般是一个城市，它是在局也称都市网，它的覆盖范围一般是一个城市，它是在局域网不断普及，网络产品增加，应用领域拓展等情况域网不断普及，网络产品增
38、加，应用领域拓展等情况下兴起的。它是将一个城市范围的局域网互连起来，下兴起的。它是将一个城市范围的局域网互连起来，以得到更高的数据传输速率以得到更高的数据传输速率HFUTUSTCChapter 1 Introduction HH:mm51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网城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；络； 城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大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求；量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求； 实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等实现大量用户之间的数据
39、、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；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。 这种网络一般来说是在一个城市内，在地理范围这种网络一般来说是在一个城市内，在地理范围上可以说是上可以说是LAN网络的延伸。网络的延伸。Chapter 1 Introduction HH:mm52广域网(MAN)覆盖范围广阔，又称远程网。广域网覆盖的地理范围可以覆盖范围广阔，又称远程网。广域网覆盖的地理范围可以是一个城市，一个地区，一个省，一个国家。最大的是是一个城市，一个地区，一个省，一个国家。最大的是Internet。广域网的传输速率低。广域网的传输速率低Chapter 1
40、Introduction HH:mm53广域网的技术特点广域网的技术特点 广域网也称为远程网；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。Chapter 1 Introduction HH:mm54广域网、城域网、接入网以及局域网的关系 城域网城域网接
41、入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网Chapter 1 Introduction HH:mm55按网络的交换方式进行分类按网络的交换方式进行分类 电路交换网电路交换网 报文交换网报文交换网 分组交换网分组交换网 信元交换网信元交换网Chapter 1 Introduction HH:mm56交换的概念 两部电话机只需要用一对电线就能够互两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。相连接起来。 Chapter 1 Introduction HH:mm57更多的电话机互相连通 5 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 10 对电线。对电线。 N 部电话机两两相连，
42、需部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的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。对的数量与电话机数的平方成正比。 Chapter 1 Introduction HH:mm58使用交换机 当电话机的数量增多时，就要使用交换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。机来完成全网的交换任务。 交换机Chapter 1 Introduction HH:mm59“交换”的含义 在这里，在这里，“交换交换”(switching)的含义就是的含义就是转接转接把一条电话线转接到另一条电把一条电话
43、线转接到另一条电话线，使它们连通起来。话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，从通信资源的分配角度来看，“交换交换”就是按照某种方式就是按照某种方式动态地分配动态地分配传输线路传输线路的资源。的资源。 Chapter 1 Introduction HH:mm60电路交换网 1电路交换的概念电路交换的概念 电路交换是指两台计算机或终端在相互通信之前，需预先建立起电路交换是指两台计算机或终端在相互通信之前，需预先建立起一条实际的物理链路，在通信中自始至终使用该条链路进行数据信一条实际的物理链路，在通信中自始至终使用该条链路进行数据信息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该链路，通信结
44、束息传输，并且不允许其他计算机或终端同时共享该链路，通信结束后再拆除这条物理链路。可见电路交换属于预分配电路资源。后再拆除这条物理链路。可见电路交换属于预分配电路资源。 2电路交换过程电路交换过程 （1）电路建立阶段）电路建立阶段 （2）数据传输阶段）数据传输阶段 （3）电路拆除阶段）电路拆除阶段 图所示为利用电路交换的数据通信过程。图所示为利用电路交换的数据通信过程。Chapter 1 Introduction HH:mm61电路交换举例 A 和和 B 通话经过四个交换机通话经过四个交换机 通话在通话在 A 到到 B 的连接上进行的连接上进行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
45、DCAChapter 1 Introduction HH:mm62电路交换举例 C 和和 D 通话只经过一个本地交换机通话只经过一个本地交换机 通话在通话在 C 到到 D 的连接上进行的连接上进行交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCAChapter 1 Introduction HH:mm6363图图 电路交换过程示意图电路交换过程示意图图图 电路交换方式的示意电路交换方式的示意Chapter 1 Introduction HH:mm64电路交换的特点 电路交换必定是面向连接的。电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段：电路交换的三个阶段：建立连接建立连接通信通信释放连
46、接释放连接Chapter 1 Introduction HH:mm6565报文交换网 1什么是报文交换什么是报文交换 报文交换的基本思想是报文交换的基本思想是“存储一转发存储一转发”，即当用户的报文（到，即当用户的报文（到达交换机时，先将报文存储在交换机的存储器中，当所需要的输达交换机时，先将报文存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路有空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端。出电路有空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端。 与电路交换相比较，报文交换只有数据传输阶段。与电路交换相比较，报文交换只有数据传输阶段。 2报文格式报文格式 在报文交换方式中，信息是以报文为单位接收、存储和转
47、发。在报文交换方式中，信息是以报文为单位接收、存储和转发。一份报文应包括一份报文应包括3个部分。个部分。 （1）报头或标题。）报头或标题。包括收包括收/发信站地址和其他辅助控制信息等。发信站地址和其他辅助控制信息等。 （2）报文正文。）报文正文。传输用户信息。传输用户信息。 （3）报尾。）报尾。表示报文的结束标志。表示报文的结束标志。Chapter 1 Introduction HH:mm66分组交换网 分组交换的基本原理是存储分组交换的基本原理是存储转发的方式。把转发的方式。把报文分成若干个比较短的、具有一定格式的报文分成若干个比较短的、具有一定格式的“分分组组”（或称为数据包）进行交换和传
48、输。即节点（或称为数据包）进行交换和传输。即节点交换机采用以交换机采用以“分组分组”为单位的存储转发机制为单位的存储转发机制，完成不同终端间的信息交换。，完成不同终端间的信息交换。报文分组：报文分组：报文：报文：报文号目的地址源地址校验报文号目的地址源地址报文分组数据校验报文分组号数据Chapter 1 Introduction HH:mm67信元交换网 随着线路质量和速度的提高随着线路质量和速度的提高,新的交换设备和新的交换设备和网络技术的出现网络技术的出现,以及人们对视频、话音等多以及人们对视频、话音等多媒体信息传输的需求，在分组交换的基础上发媒体信息传输的需求，在分组交换的基础上发展了信
49、元交换。展了信元交换。 信元交换既保留了信元交换既保留了“存储存储-转发转发”方式的优点方式的优点，又吸取电路交换方式的长处，对信道的利用，又吸取电路交换方式的长处，对信道的利用率大大提高，并能满足实时传输的要求。率大大提高，并能满足实时传输的要求。 信元交换是异步传输模式中采用的交换方式信元交换是异步传输模式中采用的交换方式Chapter 1 Introduction HH:mm681.5 计算机网络的拓扑构型计算机网络的拓扑构型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。是研究与距离、大小无关的几何图
50、形特性的科学。是研究与距离、大小无关的几何图形特性的科学。 网络拓扑是由网络结点设备和传输媒体构成的网络网络拓扑是由网络结点设备和传输媒体构成的网络结构图。结构图。 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的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几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系结构关系; ; 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。重大影响。Chapter 1 Introduct
