1、2第第1章章 计算机网络概述计算机网络概述3本章内容本章内容q计算机网络的发展q计算机网络的定义与功能q计算机网络的组成q计算机网络的分类q计算机网络的拓扑结构 41.1 计算机网络的发展计算机网络的发展q计算网络的发展历史q网络体系结构的发展51.1.1 计算机网络的发展历史计算机网络的发展历史q 计算机网络的形成q 分组交换网q Internet的发展6计算机网络的形成计算机网络的形成q第一台数字电子计算机于1946年问世，但计算机技术与通信技术的结合直到20世纪50年代才开始出现。q1954年，人们开始使用一种称为收发器的终端，将输入的数据通过电话线路传送到远程计算机中。q20世纪60年
2、代初期，出现了多重线路控制器，它能够将计算机与多个远程终端相连接。这种以一台计算机为核心，多个终端散布于各处的联机系统也称为面向终端的计算机通信网，这就是最原始的计算机网络。7分组交换网分组交换网q电话交换网进行数据通信有两个主要缺点：l通信线路资源的利用率低。l电路交换的方式不够灵活。q分组交换网采用的是存储转发技术。l它将要发送的数据报文分成一个个较短的“分组”在网络上传送。l分组的头部通常带有目的地址和源地址等控制信息。l分组交换网由若干个结点交换机和连接这些结点的通信链路组成，结点能够根据网络实际情况决定如何进行分组的转发。8Internet的发展的发展qInternet的前身是美国国
3、防部高级研究计划局研制的ARPANET。ARPANET自1969年问世。q到1984年，ARPANET已连接了1000多台主机，供美国政府部门和各研究机构使用。在1984年，ARPANET分解成两个网络。其中一个仍称为ARPANET，是民用科研网；另一个是军用计算机网络（MILNET）。9Internet的发展的发展q美国国家自然科学基金会（National Science Foundation，NSF）从1985年开始，围绕其6个大型计算机中心构建计算机网络。q1986年，NSF建成了国家科学基金网（NSFNET）。该网络覆盖了美国的主要大学和研究机构，它采用三级模式：主干网、地区网和校园网
4、。qNSFNET后来接管了ARPANET，并将网络更名为Internet。10Internet的发展的发展q从1991年开始，世界上许多公司和单位纷纷接入Internet。美国政府开始将Internet主干网交给私人公司进行商业化运作，并开始对接入单位进行收费。q到1991年，Internet主干网的速率提高到T3(44.736Mbps)；1996年，Internet主干网速率升级到155Mbps，部分干线的速率达到622Mbps；1999年，MCI和Worldcom公司将美国Internet主干网速率提高到2.5Gbps；到2004年，下一代互联网Internet2的主干网速率从2.5Gbp
5、s提高到10Gbps。11Internet的发展的发展q目前，Internet的应用在全球已经非常普及。据统计，截止到2008年，全球Internet用户数已达15亿7千多万人。qInternet在我国的发展也非常迅速，截止到2008年12月31日，我国互联网普及率达到22.6，首次超过21.9%的全球平均水平。我国网民人数已达2.98亿，其中宽带网民人数为2.7亿，CN下的域名数达1,357.2万个，这三项指标均位居世界第一。另外，其他互联网基础资源统计结果为：IPv4地址数为181,273,344个，域名数总量为16,826,198个，网站数为2,878,053 个，网页总数超过160亿个
6、，国际出口带宽达到640,286.67Mbps。121.1.2 网络体系结构的发展网络体系结构的发展q计算机通过计算机网络进行通信所面临的问题：l发起通信的计算机如何对传送的数据进行封装，包括如何表示目的计算机的地址和自身的地址？l发起通信的计算机如何知道接收方已经准备好接收数据？l数据发送方发出的数据能否被接收方所理解？双方是否有一致的数据格式？l网络中参与数据传输的中间结点如何进行数据的接收、存储及转发？l当通信线路或中间结点出现故障，造成数据出现差错时，发送方能否知道？如何纠正这些错误？l不同厂家的网络设备和软件如何保证兼容？131.1.2 网络体系结构的发展网络体系结构的发展q1974
7、年，IBM公司提出了系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。这个网络体系结构标准是按照分层的方法制定的。q为了使世界上具有不同体系结构的计算机网络能够互连，国际标准化组织ISO于1983年提出了著名的国际标准：开放系统互连参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)，简称OSI。qOSI参考模型的设计目的是：世界上任何两个网络系统，无论它们在什么地方或是属于什么类型，只要它们都遵循OSI标准，就可以进行互连和信息交换。141.2 计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能q计算机网络
8、的定义 q计算机网络的功能151.2.1 计算机网络的定义计算机网络的定义q利用通信设备和通信软件，通过有线或无线通信线路，将分散在不同地理位置上的多个独立计算机系统连接起来，以达到资源共享和信息传递的目的。q这里的资源可以是数据、软件或硬件。161.2.2 计算机网络的功能计算机网络的功能 q 数据通信q 资源共享q 提高系统的可靠性q 分布式处理171.3 计算机网络的组成计算机网络的组成 q早期计算机网络的组成结构 qInternet的组成结构 q网络硬件 q网络软件 181.3.1 早期计算机网络的组成结构早期计算机网络的组成结构 191.3.2 Internet的组成结构的组成结构2
9、01.3.3 网络硬件网络硬件 q计算机：客户机和服务器。q网络互连设备：中继器、集线器、交换机、网桥、路由器和网关。q连网部件：网卡、调制解调器、连接器、收发器等。q通信介质：有线介质和无线介质。211.3.4 网络软件网络软件 q网络协议软件 q网络通信软件 q网络操作系统 q网络管理软件 q网络安全软件 q网络应用软件 221.4 计算机网络的分类计算机网络的分类 q按照网络覆盖的地域范围分类 q按照网络的传输技术分类 q按照网络的使用性质分类 231.4.1 按照网络覆盖的地域范围分类按照网络覆盖的地域范围分类 q局域网 q城域网 q广域网 l公共电话交换网（Public Switch
10、ed Telephone Network,PSTN）lX.25分组交换网 l数字数据网（Digital Data Network，DDN）l综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）l异步传输模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）网 l光以太网技术等241.4.2 按照网络的传输技术分类按照网络的传输技术分类 q广播式网络（Broadcast Network）q点到点网络（Point-to-Point Network）251.4.3 按照网络的使用性质分类按照网络的使用性质分类 q公用网（Public Net
11、work）l包括公共交换电话网（PSTN）、数字数据网（DDN）和综合业务数字网（ISDN）等。q专用网（Private Network）261.5 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 q计算机网络拓扑的概念 q网络拓扑结构的分类 271.5.1 计算机网络拓扑的概念计算机网络拓扑的概念 q计算机网络包括通信线路和网络中的各种设备。各种设备如何通过通信线路进行连接，反映了网络的结构。q为了方便地分析计算机网络的结构，通常将各种设备抽象为点，将通信线路抽象为线，形成以点和线组成的几何图形，这种几何图形称作计算机网络的拓扑结构。281.5.2 网络拓扑结构的分类网络拓扑结构的分类 29星型拓
12、扑结构星型拓扑结构 q在实际的网络中，中心结点通常是服务器群或一台高性能主机。与其他网络拓扑结构相比，星型网络易于管理和控制。q星型拓扑结构中所有数据的传输都必须经过中心结点，因此对中心结点的可靠性要求很高。一旦中心结点出现了故障，整个网络的通信就会陷入瘫痪。q电话网从局部来看就属于星型网络：所有电话都连接到电信部门的交换机上，通过交换机进行通话转接。30总线型拓扑结构总线型拓扑结构 q在总线型网络中，总线可以被看做是一种通信介质。在通信过程中，所有结点都会收到总线上的信号。一般来说，在某一个时刻，总线上只能有一组数据被传送，否则可能会发生冲突。q总线型拓扑结构简单，实现方便，是局域网采用最多
13、的一种拓扑结构。31树型拓扑结构树型拓扑结构 q在树型拓扑结构中，有一个根结点，另外还有多个层次，这与公司组织图的结构是一样的。q可以把树型结构的网络应用于公司内部：公司的主服务器作为网络的根结点；各个部门的部门服务器作为网络的第2个层次；在每个部门中，可以有多台用于日常业务操作的个人机，它们构成了树型拓扑结构中的叶子结点。q在树型拓扑结构中，层次不宜过多，否则数据经过层层转发，会增加很多额外的开销，还会对高层结点带来很大的通信压力。32环型拓扑结构环型拓扑结构 q在环型拓扑结构中，所有结点前后相接，形成一个闭合的环。q在环型网中，通信信号是沿环逐站进行传送的。在一个环上，有多个结点要进行相互
14、通信，要对结点发送数据的先后顺序进行控制，以避免冲突。q对于环型拓扑结构来说，如果其中一个结点出现故障，则整个环路的通信就会受到影响。为了防止因个别结点出现故障而造成整个网络瘫痪，在实际应用中，可以采用双环结构（内、外环结构）。当其中一个环的某个结点出现问题，可利用另一个环重新构建传输通道。33网状型拓扑结构网状型拓扑结构 q在网状型拓扑结构中，结点之间的连接是任意的，结点之间的距离也是任意的，其结构复杂。q在网状型网络中，由于两个通信结点之间可能存在多条传输路径，因此如何选择一条代价最低的传输路径，是其要解决的关键问题。广域网结构就是一种典型的网状型拓扑结构。34本章小结本章小结 q计算机网络的发展：计算机网络的形成、分组交换网的产生、Internet的发展。q计算机网络的定义。q计算机网络的主要功能，包括：数据通信、资源共享、提高系统的可靠性、分布式处理。q早期计算机网络的组成结构和Internet的组成结构。q网络硬件与网络软件。q计算机网络的分类。按照网络覆盖的地域范围划分，可分为局域网、城域网和广域网；按照网络使用的传输技术划分，可分为广播式网络和点到点网络；按照网络的使用性质划分，可分为公用网和专用网。q计算机网络拓扑的概念和类型：星型拓扑结构、总线型拓扑结构、树型拓扑结构、环型拓扑结构和网状拓扑结构。
