第1章计算机网络概述PPT讲稿.ppt

第第1章章 计算机网络概述计算机网络概述第1页，共139页，编辑于2022年，星期一网络技术：一类技术而非一门技术网络技术：一类技术而非一门技术l理论基础l工程技术l应用技术l管理技术l安全技术l开发技术 各种新技术新产品层出不穷，令人应接不暇各种新技术新产品层出不穷，令人应接不暇 基基础理论基本原理并未改变，万变不离其宗础理论基本原理并未改变，万变不离其宗第2页，共139页，编辑于2022年，星期一n学习目标 了解现代计算机网络的基本理论和基本原理，掌握数据通信、网络体系结构、独立网络和互联网络技术原理和相关知识，为今后深入学习网络技术和网络工程实践打基础。n 学习特点 术语多，概念多学习目标与学习特点学习目标与学习特点第3页，共139页，编辑于2022年，星期一计算机网络对社会发展的影响计算机网络对社会发展的影响 第4页，共139页，编辑于2022年，星期一1 计算机网络对社会的影响计算机网络对社会的影响l网络才是计算机网络才是计算机1997年在美国拉斯维加斯的全球计算机技术博览会上，微软公司总裁比尔盖茨先生发表了著名的演说。在演说中，“网网络才是计算机络才是计算机”的精辟论点充分体现出信息社会中计算机网络的重要基础地位。l在计算机网络时代，信息将会变成一个重要的社会资源，将会成为社会发展所要依赖的综合性要素，而借助于网络，信息资源的开发和利用将会变的更为简单。l目前，无论在经济发达国家还是发展中国家，通过网络延伸的产品已经在各行业中占据了重要地位，成为了一些国家调整社会产业结构、推动经济发展的主要力量。现在各个国家都已意识到在今后的经济竞争中，对信息的了解和利用的能力高低将会对竞争的结果产生直接的影响。只有建立起一个高效的社会信息网络，才能为经济振兴的获取新一个起点和有效保证。对一个国家如此，对一个企业也是如此。第5页，共139页，编辑于2022年，星期一l企业信息时代的开始l人类的工作和劳动方式也将会发生许多改变l自动化的实现，可以借助计算机网络把我们的工作思维和方法输入到机器里面，完成本来我们必须亲手完成的任务。l电子化管理，计算机网络将会开辟电子化管理的时代。通过计算机网络，将会给政府部门的管理工作带来新的方式和方法。电子化的政府管理模式得以实现l对老百姓生活的改变也将产生极大的影响第6页，共139页，编辑于2022年，星期一l计算机网络的发展将会对人类社会产生积极的影响，将会引起社会的生产和生活的革命性变化，将会推动人类文明向更高的阶段发展。第7页，共139页，编辑于2022年，星期一计算机网络应用第8页，共139页，编辑于2022年，星期一网络网络娱乐娱乐 网络音乐网络音乐 网络视频网络视频网络文学网络文学 网络游戏网络游戏第9页，共139页，编辑于2022年，星期一信息获取信息获取 网络新闻网络新闻搜索引擎搜索引擎第10页，共139页，编辑于2022年，星期一交流交流 沟通沟通 即即时时通通信信 电电子子邮邮件件社社交交网网站站博博客客应应用用论论坛坛/BBS 第11页，共139页，编辑于2022年，星期一商务商务交易交易 网网络络购购物物网网上上支支付付网网络络炒炒股股网网上上银银行行旅旅行行预预订订第12页，共139页，编辑于2022年，星期一l今天的计算机网络五彩缤纷，计算机网络已成为一种集商业、学习、娱乐、休闲、广告于一体的综合性媒介，丰富着人们的文化和生活。快捷的电子商务已经在全球范围内形成，不论你在哪里，只要一上网，一笔交易只要几秒钟就能完成。网络大学到处都是，你只要上网，就可以学到全世界的知识，网络已经成为知识的海洋第13页，共139页，编辑于2022年，星期一我国计算机网络发展现状第14页，共139页，编辑于2022年，星期一图 1 中国网民规模与普及率 2010年上半年，我国网民继续保持增长态势，截至2010年6月，总体网民规模达到4.2亿，突破了4亿关口，较2009年底增加3600万人。互联网普及率攀升至31.8%，较2009年底提高2.9个百分点。网民规模网民规模 第15页，共139页，编辑于2022年，星期一中国和一些国家的互联网普及率对比中国和一些国家的互联网普及率对比图图 2 部分国家的互联网普及率部分国家的互联网普及率第16页，共139页，编辑于2022年，星期一宽带网民规模继续扩大，截止2009年6月，已有3.2亿网民使用了宽带访问互联网，占比高达94.3%，较2008年底上升了3.7个百分点。图图 3 中国大陆宽带网民规模对比中国大陆宽带网民规模对比 从统计结果看，我国宽带互联网的普及率已经很高了。但是，我们必须清醒地看到，这里的宽带网民只是使用宽带接入方式的网民，而不是以网络传输速率来定义区分的。虽然我国宽带网民的绝对规模在增长，但其在总体网民中的比例却有所下降。这主要是由于只使用手机上网的群体规模增速过快所致。截至2010年6月，只使用手机上网的网民规模增加到4914万，较2009年底增长1842万人，占整体网民的比重提高到11.7%。同时，“宽带不宽”的问题仍然存在。根据Akamai5公司的报告数据计算，我国平均上网速度，只有857kbps，接入速度远远落后于美国、日本、韩国等互联网发达国家。宽带网民规模宽带网民规模 第17页，共139页，编辑于2022年，星期一网民结构特征网民结构特征（一）性别结构（一）性别结构 网民性别结构对比网民性别结构对比第18页，共139页，编辑于2022年，星期一（二）年龄结构（二）年龄结构（二）年龄结构（二）年龄结构 l网民年龄结构继续向成熟化发展。30岁以上各年龄段网民占比均有所上升，整体从2009年底的38.6%攀升至2010年中的41%。这主要是由于互联网的门槛降低，网络渗透的重点从低龄群体逐步转向中高龄群体所致。第19页，共139页，编辑于2022年，星期一（三）学历结构（三）学历结构 网民学历结构呈低端化变动趋势。截至2010年6月，初中和小学以下学历网民分别占到整体网民的27.5%和9.2%，增速超过整体网民。大专及以上学历网民占比继续降低，下降至23.3%。第20页，共139页，编辑于2022年，星期一（四）职业结构（四）职业结构 分职业看，网民中学生、个体户/自由职业者、农林牧渔劳动者等群体占比上升较快，无业/下岗/失业、农村外出务工人员、产业服务业工人等职业占比在下降。学生群体在整体网民中的占比仍远远高于其他群体，接近1/3的网民为学生。第21页，共139页，编辑于2022年，星期一互联网进一步向低收入者覆盖。与2009年底相比，个人月收入在500元以下的网民占比从18%上升到20.5%，月收入在1501-2000的网民群体占比也有所上升。无收入群体网民占比有所下降（五）收入结构（五）收入结构 第22页，共139页，编辑于2022年，星期一截至2010年6月，农村网民规模达到11508万，占整体网民的27.4%，半年增幅为7.7%；城镇网民规模达到30492万，占比72.6%，半年增幅为10%。受制于经济社会发展水平滞后、互联网接入条件不足、硬件设备落后等因素，农村地区网民的增长仍显得较为缓慢，增幅小于城镇地区。值得期待的是，目前三网融合方案已经获得通过，并在部分农村地区已经开始试点推广，这将会对农村互联网的发展带来质的变化，未来农村网民规模有望加快增长。（六）城乡结构（六）城乡结构 第23页，共139页，编辑于2022年，星期一互联网基础资源互联网基础资源第24页，共139页，编辑于2022年，星期一网络国际出口带宽网络国际出口带宽 第25页，共139页，编辑于2022年，星期一中国大陆主要骨干网络国际出口带宽数中国大陆主要骨干网络国际出口带宽数 第26页，共139页，编辑于2022年，星期一网民网络应用行为网民网络应用行为 第27页，共139页，编辑于2022年，星期一网民网络生活形态网民网络生活形态 第28页，共139页，编辑于2022年，星期一中国各省区互联网普及状况中国各省区互联网普及状况 中国互联网普及状况中国互联网普及状况第29页，共139页，编辑于2022年，星期一第一章 计算机网络概述第30页，共139页，编辑于2022年，星期一本章学习要求：本章学习要求：l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。l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。l掌握：计算机网络的组成与结构的基本概念。掌握：计算机网络的组成与结构的基本概念。l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。l了解：典型的计算机网络。了解：典型的计算机网络。l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。第31页，共139页，编辑于2022年，星期一1.计算机网络的定义及功能计算机网络的定义及功能1 1 1 1、计算机网络的定义、计算机网络的定义计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。计算机网络是计算机技术和数据通信技术紧密结合的产物。所谓所谓”计算机网络计算机网络”,通俗地讲通俗地讲,就是将地理位置不同的具有独立功能就是将地理位置不同的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的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络以功能完善的网络软件软件(在协议控制下在协议控制下)实现网络中实现网络中资源共享资源共享资源共享资源共享和和数据交换数据交换数据交换数据交换的系统。的系统。第32页，共139页，编辑于2022年，星期一2.计算机网络的功能计算机网络的功能数据通信数据通信是计算机网络最基本的功能资源共享软、硬件资源共享、数据共享实现分布式处理均衡各计算机的负载、充分利用网络资源、并构成高性能的计算机体系集中管理通过MIS系统、OA等系统可以实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济效益 l提高可靠性 重要的资源可以通过网络在多个地点互做备份，并使用用户可以通过几条路由来访问网内的资源，从而可以有效地避免单个部件、计算机等的故障影响用户的使用第33页，共139页，编辑于2022年，星期一l第一阶段：第一阶段：计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络的雏形。l50年代，美国半自动地面防空系统SAGE 雷达与IBM计算机连接l60年代初期，美国航空公司 飞机订票系统SABRE-Il主要特点：是终端到计算机的连接，而不是计算机到计算机的连接。即“终端终端 通信线路 计算机”系统。l主机负担太重。终端设备没有自处理的功能，多个终端共同使用一台主计算机，主计算机既要处理通信功能，又要处理作业，它的负担过重。终端终端 严格地说只是提供输入、输严格地说只是提供输入、输出的设备，没有自己的出的设备，没有自己的CPUCPU，是主机的，是主机的输入、输出设备，离开主机不能进输入、输出设备，离开主机不能进行工作。行工作。工作站工作站 是一台独立可运行的是一台独立可运行的计算机，许多工作可自己完成。计算机，许多工作可自己完成。3.计算机网络的发展和现状计算机网络的发展和现状第34页，共139页，编辑于2022年，星期一1具有通信功能的单机具有通信功能的单机系统系统2具有通信功能具有通信功能的多机系统的多机系统主机终端以主机为中心第35页，共139页，编辑于2022年，星期一l第二阶段：第二阶段：以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，在计算机通信网络的基础上，完成网络体系结构与协议的研究，形成了计算机网络 l-典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPAnet l主要特点：l是计算机到计算机的连接，即“计算机 计算机”系统第36页，共139页，编辑于2022年，星期一计算机计算机计算机网络计算机网络以分组交换网为中心主机分组交换网第37页，共139页，编辑于2022年，星期一第三阶段第三阶段（标准化）（标准化）互联互通阶段互联互通阶段，具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。第38页，共139页，编辑于2022年，星期一第四阶段第四阶段互连、高速、智能与更为广泛的应用互连、高速、智能与更为广泛的应用，计算机网络技术的进步，促进了网络应用的普及。而网络应用的新需求又推动了计算机网络的新发展。从网络应用角度看，21世纪计算机网络技术会在以下一些方面有更大的进步：l网络的高速化网络的高速化l通信网络的综合服务和宽带化通信网络的综合服务和宽带化l网络智能化网络智能化l通信的可移动性通信的可移动性l网络的安全性网络的安全性第39页，共139页，编辑于2022年，星期一4.互互 联联 网网 发发 展展 史史l什么是Internet?Internet是计算机交互网络的简称，又称网间网。它是利用通信设备和线路将全世界上不同地理位置的功能相对独立的数以千万计的计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、网络操作系统等）实现网络资源共享和信息交换的数据通信网。第40页，共139页，编辑于2022年，星期一Internet的起源和发展的起源和发展l1969年Internet的前身ARPANET网问世l1983年初具规模，连入300多台计算机，供美国个研究机构和政府部门使用l1984年ARPARNET分解成：ARPARNET，是民用科研网军用计算机网络MILNETl1986年美国国家科学基金会组建了国家科学基金会网络（NSFNET）。NSFNET后来接管了ARPANET，并将网络改名为Internet。l1989年ARPARNET解散，NSFNET对公众开放l1992年成立Internet协会负责管理Internet第41页，共139页，编辑于2022年，星期一5.5.中国中国Internet的发展阶段的发展阶段的发展阶段的发展阶段 l第一阶段为1986.61993.3是研究试验阶段 此期间中国一些科研部门和高等院校开始研究Internet联网技术，并开展了科研课题和科技合作工作。这个阶段的网络应用仅限于小范围内的电子邮件服务，而且仅为少数高等院校、研究机构提供电子邮件服务 1987年9月20日，钱天白教授通过意大利公用分组交换网设在北京的分组装卸设备发出了我国的第一封电子邮件，与德国某大学进行通信，揭开了中国人使用Internet的序幕第42页，共139页，编辑于2022年，星期一l第二阶段为1994.4至1996年，是起步阶段 1994年4月，北京中关村地区教育与科研示范网络工程进入互联网，实现和Internet的TCP/IP连接，从而开通了Internet全功能服务。从此中国被国际上正式承认为有互联网的国家 此后纷纷形成了各大互联网络1、中国公用计算机互联网（CHINANET）2、中国科技（CSTNET）3、中国教育和科研计算机网（CERNET）4、中国金桥信息网（CHINAGBN）第43页，共139页，编辑于2022年，星期一6.计算机网络组成计算机网络组成资源子网硬件资源（主机、终端、硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务网络服务 通信子网传输介质（电缆、光纤、传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网（交换机等），承担全网的数据传输、转接、加工的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作和变换等通信处理工作 第44页，共139页，编辑于2022年，星期一7.计算机网络分类计算机网络分类1、根据网络的覆盖范围进行分类，计算机网络可以分为三种基本类型：局域网（局域网（Local Area Network，LAN）、城城域网（域网（Metropolitan Area Network，MAN）和广域网（）和广域网（Wide Area Network，WAN）。这种分类方法也是目前比较流行的一种方法。第45页，共139页，编辑于2022年，星期一局域网通常是由地理范围在几公里以内的、采用单一或有限的传输介质、按照某种网络结构相互连接起来的计算机组成的网络。采用广播(broadcast)技术共享传输媒介传送局域网还有以下特点：分布距离近（通常在10002000m范围内），传输速度高，连接费用低，数据传输可靠，延迟低，误码率低，易维护。局域网（局域网（LAN,Local Area Network）第46页，共139页，编辑于2022年，星期一广域网广域网（WAN,Wide Area Network）l广域网也称为远程网，它的联网设备分布范围很广，从数百公里至数千或数万公里不等。它所涉及的地理范围可以是市、地区、省、国家，乃至世界范围。广域网是通过卫星、微波、无线电、电话线、光纤等传输介质连接的国家网络和国际网络，它是全球计算机网络的主干网络。l广域网一般具有以下几个特点：地理范围没有限制；传输介质复杂；由于长距离的传输，数据的传输速率较低，且容易出现错误，采用的技术比较复杂WAN通信一般称为通信一般称为“服务服务”（service）收费收费第47页，共139页，编辑于2022年，星期一传送距离介于LAN和WAN之间(通常是一个城市）l城域网一般具有以下几个特点：采用的传输介质相对复杂；数据传输速率次于局域网；数据传输距离相对局域网要长，信号容易受到干扰；组网比较复杂，成本较高。城域网城域网(MAN,Metropolitan Area Networks)第48页，共139页，编辑于2022年，星期一城域网示意图城域网示意图本市教育网市政府办公网本市电子商务网本市其他网城市公用网络第49页，共139页，编辑于2022年，星期一介于LAN和MAN之间的自治性网络由某一实体（企业、高校、小区、研究院所、政府等）独立管理若干相对独立的LAN组成外连城域网或因特网形式有：lIntranet（内联网）lCampusnetworks(园区网/校园网)区域网区域网(CAN,Campus Network)第50页，共139页，编辑于2022年，星期一大量使用外部信息资源（特别是Internet)服务基于Internet技术WWW、E-mail、FTP、BBS、安全技术等组网基于LAN技术交换机为主要通信设备，独立的网络资源（服务器）和管理系统，专门敷设的线路本身可由若干个LAN组成或是一个大型的LAN与LAN一样的高带宽区域网区域网区域网区域网的特点的特点第51页，共139页，编辑于2022年，星期一互连网络和因特网互连网络和因特网internet and Internetn互连网络(internet)几个网络相互连接形成n因特网(Internet)世界上最大的互连网络路由器第52页，共139页，编辑于2022年，星期一2 根据网络的通信方式分类点到点式网络：点到点式网络：点到点传播指网络中每两台主机、两台节点交换机之间或主机与节点交换机之间都存在一条物理信道，即每条物理线路连接一对计算机。机器（包括主机和节点交换机）沿某信道发送的数据确定无疑地只有信道另一端的唯一一台机器收到。广播式网络：广播式网络：广播式网络中的广播是指网络中所有连网计算机都共享一个公共通信信道，当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其它计算机都会将会接收并处理这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，网络中所有计算机接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本节点的地址相同。如果被接受报文分组的目的地址与本节点地址相同，则接受该分组，否则将收到的分组丢弃。第53页，共139页，编辑于2022年，星期一8.计算机的网络常用的拓扑结构计算机的网络常用的拓扑结构 l按照拓扑学的观点，将工作站、服务器、交换机等网络将工作站、服务器、交换机等网络单元抽象为单元抽象为“点点”，网络中的传输介质抽象为，网络中的传输介质抽象为“线线”，计算机网络系统就变成了由点和线组成的几何图形，它计算机网络系统就变成了由点和线组成的几何图形，它表示了通信媒介与各节点的物理连接结构，这种结构称表示了通信媒介与各节点的物理连接结构，这种结构称为网络的拓扑结构。为网络的拓扑结构。l计算机的网络最基本的拓扑结构有星型、总线型、环型星型、总线型、环型。其它拓扑结构如树型和网状型拓扑结构都是由这三种结构扩展而成的。在局域网中，最常用的拓扑结构是星型和总线型两种，而网状型拓扑结构是广域网及Internet的拓扑结构。如果从计算机网络的构成来看，拓扑结构就是通信子网的拓扑结构图。第54页，共139页，编辑于2022年，星期一第55页，共139页，编辑于2022年，星期一（1）总线型拓扑网络总线型拓扑网络l在总线形拓扑结构中，网络中的所有节点都直接连接到在总线形拓扑结构中，网络中的所有节点都直接连接到同一条传输介质上，这条传输介质称为总线。由于在同同一条传输介质上，这条传输介质称为总线。由于在同一时刻在总线上只能传输一路信号，因此，一次只允许一时刻在总线上只能传输一路信号，因此，一次只允许一个节点发送数据，其他节点只能处于接收状态。各个一个节点发送数据，其他节点只能处于接收状态。各个节点将依据一定的访问规则分时地使用总线来传输数据，节点将依据一定的访问规则分时地使用总线来传输数据，发送节点发送的数据帧沿着总线向两端传播，总线上的发送节点发送的数据帧沿着总线向两端传播，总线上的各个节点都能接收到这个数据帧，并判断是否是发送给各个节点都能接收到这个数据帧，并判断是否是发送给本节点的。如果是发送给本节点的，则将该数据帧保留本节点的。如果是发送给本节点的，则将该数据帧保留下来；否则将丢弃该数据帧。总线形网络的下来；否则将丢弃该数据帧。总线形网络的“广播式广播式”传输是依赖于数据信号沿着总线向两端传播的基本特性传输是依赖于数据信号沿着总线向两端传播的基本特性实现的。实现的。第56页，共139页，编辑于2022年，星期一第57页，共139页，编辑于2022年，星期一u总线型拓扑结构有如下优点：结构简单灵活，非常便于扩充，网络响应速度快。设备量少、价格低廉、安装使用方便。某个站点失效不会影响到其他站点。共享资源能力强，极便于广播式工作，一个节点发送的数据帧所有节点都可接收。所需电缆长度很短，减少了安装费用，易于布线和维护。网络扩展性好。由于采用总线结构，增加节点时只需要往总线上连接就行了。多个节点共用一条传输信道，信道利用率高。u总线型拓扑结构缺点如下：总线拓扑的网不是集中控制，故障检测需在网上各个站点进行，使故障诊断困难。总线不能过长，有一定的限制。另外，一条总线上连接的节点数量也不能过多。接在总线上的站点要有介质访问控制功能，因此站点必须具有智能，从而增加了站点的硬件和软件费用。所有的工作站通信均通过一条共用的总线，导致实时性很差。第58页，共139页，编辑于2022年，星期一（2）星型拓扑网络星型拓扑网络l在星型拓扑结构中，节点将在星型拓扑结构中，节点将分成端节点和中央节点两种，分成端节点和中央节点两种，每个端节点必须通过点到点每个端节点必须通过点到点链路连接到中央节点上。任链路连接到中央节点上。任何两个端节点之间都要通过何两个端节点之间都要通过中央节点实现数据交换和通中央节点实现数据交换和通信。由于中央节点要与多机信。由于中央节点要与多机连接，线路较多，为便于集连接，线路较多，为便于集中连线，目前多采用一种称中连线，目前多采用一种称为交换设备的硬件作为中央为交换设备的硬件作为中央节点。星型网是目前广泛而节点。星型网是目前广泛而又首选使用的网络拓朴设计又首选使用的网络拓朴设计之一。之一。第59页，共139页，编辑于2022年，星期一u使用星型结构，主要有以下优点：传输可靠性好，即使某个端节点发生了故障，也不会影响其他端节点的数据传输。并且故障容易检测。易增加端结点、实现数据安全和优先级控制、实现网络监控。网络结构简单，便于管理，便于大型网络的维护和调试。控制简单，建网容易，移动某个工作站非常简单。网络延迟时间较短，误码率较低。每个站点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离，可很方便地将有故障的站点从系统中删除。任何一个连接只涉及到中央节点和一个站点，控制介质访问的方法简单，使访问协议也十分简单。u星型结构主要存在如下缺点：一条通信线路只被该线路上的中央节点和一个站点使用，因此线路利用率不高；中央节点负荷太重，而且对中心结点依赖性大。当中央节点产生故障时，全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。星型拓扑中每个站点直接和中央节点相连，需要大量电缆，电缆沟、维护、安装等一系列问题会产生，因此而增加的费用相当可观。由于中央节点的端口有限而且端口越多结构越复杂，因此能够接上的节点数量有限。第60页，共139页，编辑于2022年，星期一（3）环型拓扑网络环型拓扑网络l在环形拓扑结构中，各个节点通过在环形拓扑结构中，各个节点通过收发器连入网络，收发器之间通过收发器连入网络，收发器之间通过点到点链路连接成一个闭合的环形点到点链路连接成一个闭合的环形网络。发送节点所发送的数据帧沿网络。发送节点所发送的数据帧沿着环路单向传递，每经过一个节点，着环路单向传递，每经过一个节点，该节点要判断这个数据帧是否是发该节点要判断这个数据帧是否是发送给本节点的，如果是发送给本节送给本节点的，如果是发送给本节点的，则要将数据帧拷贝下来，然点的，则要将数据帧拷贝下来，然后再将数据帧传递到下游节点。当后再将数据帧传递到下游节点。当数据帧历遍各个节点后，由发送节数据帧历遍各个节点后，由发送节点将数据帧从环路上取下。这样，点将数据帧从环路上取下。这样，通过数据帧历遍各个节点可以实现通过数据帧历遍各个节点可以实现“广播式广播式”传输。传输。第61页，共139页，编辑于2022年，星期一u环型拓扑结构具有如下优点：数据沿固定方向逐点传输（固定的单向流动），网络结构简单，传输延时确定，容易实现高速以及长距离传送。某个节点发生故障时，可以自动旁路（由“中继器”完成），可靠性较高。所需电缆长度比星型拓扑要短得多，同时不需像星型拓扑结构那样配制接线盒。每个节点地位平等，每个节点可获得平行控制权u环型拓扑主要有以下这些缺点：扩充环的配置比较困难，同样要关掉一部分已接入网的站点也不容易。由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固定，实时性强。环上每个节点接到数据后，要负责将它发送至环上，这意味着要同时考虑访问控制协议。节点发送数据前，必须事先知道传输介质对它是可用的。环型网结构比较适合于实时信息处理系统和工厂自动化系统。典型的环形网络有Token-Ring和FDDI等。第62页，共139页，编辑于2022年，星期一第二部分 网络体系结构与网络协议第63页，共139页，编辑于2022年，星期一l掌握：掌握：协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。协议、层次、接口与网络体系结构的基本概念。l掌握：掌握：网络体系结构的层次化研究方法。网络体系结构的层次化研究方法。l掌握：掌握：OSI参考模型及各层的基本服务功能。参考模型及各层的基本服务功能。l掌掌握握：TCP/IP参参考考模模型型的的层层次次划划分分、各各层层的的基基本本服服务务功功能与主要协议。能与主要协议。l了解：了解：OSI参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型的比较。参考模型的比较。本章学习要求：本章学习要求：第64页，共139页，编辑于2022年，星期一1.计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构l网络体系结构的定义和发展网络体系结构的定义和发展计算机网络是一个复杂的系统，相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作。为了降低系统设计和实现的难度，把计算机网络要实现的功能进行结构化和模块化的设计，将整体功能分为几个相对独立的子功能层次，各个功能层次间进行有机的连接，将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题进行处理，使问题简单化。第65页，共139页，编辑于2022年，星期一（一）为什么要分层（一）为什么要分层?从应用（用户）角度考虑从应用（用户）角度考虑v应用（用户）并不关心网络是如何传输的，即网络提供的服务对用户是透明的；v传输最终是通过物理链路上的比特流实现的；数据传输的过程（功能）被分解为若干个相对独立的数据传输的过程（功能）被分解为若干个相对独立的层次层次v整个传输的过程是一个复杂的过程；v为降低其复杂性，将一个复杂的系统（过程）分解为若干个子系统，即若干层；v每一个子系统有相对独立的功能；v分层的目的是为了降低复杂性，提高灵活性；v每一层都有一些约定的标准、规则；第66页，共139页，编辑于2022年，星期一分层举例分层举例社会上存在的邮政系统社会上存在的邮政系统第67页，共139页，编辑于2022年，星期一划分层次的概念举例划分层次的概念举例 l主机1向主机2通过网络发送文件。l可以将要做的工作进行如下的划分。l第一类工作与传送文件直接有关。l确信对方已做好接收和存储文件的准备。l双方协调好一致的文件格式。l两个主机将文件传送模块文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。第68页，共139页，编辑于2022年，星期一两个主机交换文件两个主机交换文件 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块第69页，共139页，编辑于2022年，星期一再设计一个通信服务模块再设计一个通信服务模块 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块第70页，共139页，编辑于2022年，星期一再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块再设计一个网络接入模块 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。第71页，共139页，编辑于2022年，星期一分层的好处分层的好处 l各层之间是独立的。l灵活性好。l结构上可分割开。l易于实现和维护。l能促进标准化工作。第72页，共139页，编辑于2022年，星期一（二）网络协议（二）网络协议l计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则必须遵守事先约定好的规则。l这些规则规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。l网络协议网络协议(networkprotocol)，简称为协议协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。第73页，共139页，编辑于2022年，星期一网络协议三要素网络协议三要素 l一个网络协议由语法、语义和同步三个要素所组成。一个网络协议由语法、语义和同步三个要素所组成。语法语法是指数据和控制信息的结是指数据和控制信息的结构或格式，它用于确定通信时采用的数据格式、编码、信号电平等。通俗地讲，语法构或格式，它用于确定通信时采用的数据格式、编码、信号电平等。通俗地讲，语法规定了通信双方之间规定了通信双方之间“讲什么讲什么”的问题。的问题。语义语义由通信过程的说明构成，它规定了由通信过程的说明构成，它规定了需要发出何种控制信息、完成何种控制动作及做出何种响应，对发布请求、需要发出何种控制信息、完成何种控制动作及做出何种响应，对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。执行动作以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。语义解决了通信双方之间语义解决了通信双方之间“如何讲如何讲”的问题。的问题。同步同步是对事件实现顺序的详是对事件实现顺序的详细说明，它用于确定事件的顺序以及速度匹配。同步解决了通信双方之细说明，它用于确定事件的顺序以及速度匹配。同步解决了通信双方之间间“何时讲何时讲”的问题。的问题。l语法语法 数据与控制信息的结构或格式。l语义语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。l同步同步 事件实现顺序的详细说明。第74页，共139页，编辑于2022年，星期一层数多少要适当层数多少要适当 l若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。l层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。第75页，共139页，编辑于2022年，星期一（三）计算机网络体系结构概念（三）计算机网络体系结构概念l网络体系结构（architecture）计算机网络的各层、层中协议和层间接口的集合。l为了完成计算机间的通信协作，把开放系统互连的功能划分成定义明确的层次，并规定了对等层实体间通信的协议；而在相邻层之间都有层间接口，接口定义了下层向上层提供的服务。在协议的控制下，各对等层实体间的通信使得每一层能够向上一层提供服务，从而实现了网络的通信。网络各层、对等层进行通信的协议以及相邻层接口的集合称为网络体系结构。第76页，共139页，编辑于2022年，星期一（四）（四）实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点 l实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。l协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。l在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。l要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。第77页，共139页，编辑于2022年，星期一（四）实体、协议、服务和服务访问点（续）（四）实体、协议、服务和服务访问点（续）l本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。l下面的协议对上面的服务用户是透明的。l协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。l服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。l同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)。第78页，共139页，编辑于2022年，星期一（四）实体、协议、服务和服务访问点（续）（四）实体、协议、服务和服务访问点（续）协议(n+1)SAPSAP交换原语交换原语实体(n+1)服务提供者第 n 层第 n+1 层实体(n+1)服务用户实体(n)实体(n)协议(n)第79页，共139页，编辑于2022年，星期一2.OSI参考模型参考模型L1L2L3L4L5L6L7Physical LayerNetwork LayerTransportSessionPresentationApplicationApplicationData Link Control7 应用层应用层6 表示层表示层5 会话层会话层4 传输层传输层3 网络层网络层2 数据链路层数据链路层1 物理层物理层 用户用户系统层系统层 数据数据通信网通信网衔接衔接 软件 由软件实现（面向通信用户）资源子网的任务 网络由硬件实现（完成传送服务）通信子网任务 第80页，共139页，编辑于2022年，星期一l在在OSI（Open System Interconnect）开放式系统互联）开放式系统互联中中 的的“开放开放”是指只要遵循是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何位于世界上任何地方、同样遵循同一标准的其他任何系统进行通信；系统进行通信；lOSI标准中，采用的是三级抽象：标准中，采用的是三级抽象：体系结构（体系结构（architecture）；）；服务定义（服务定义（service definition）；）；协议说明（协议说明（protocol specification）。）。OSI参考模型参考模型第81页，共139页，编辑于2022年，星期一（1）体系结构）体系结构l开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所开放系统的层次结构、层次之间的相互关系及各层所包括的可能的服务；包括的可能的服务；l作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；作为一个框架来协调和组织各层协议的制定；l对网络内部结构最精炼地概括与描述。对网络内部结构最精炼地概括与描述。第82页，共