计算机网络基础01复习课程.ppt
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1、计算机网络基础01-2-教材n教材q计算机网络n谢希仁编著n电子工业出版社,2003-3-参考书目n数据通信与网络教程qWilliam A.Shay,高传善等译q机械工业出版社,2000n计算机网络qAndrew S.Tanenbaum,熊桂喜 王小虎译q清华大学出版社,1998n计算机局域网q胡道元q清华大学出版社,2002-4-考试n平时20%,包括作业、考勤n考试80%,闭卷考试-5-1 引论n内容安排q1.1计算机网络发展过程q1.2计算机网络分类 q1.3计算机网络基本概念和功能q1.4计算机网络的体系结构q1.5标准机构-6-1.1计算机网络发展过程 n简单快速地让信息到达各个地理
2、位置上n计算机网络是通信和计算机技术的结合 n计算机网络实际上是计算机技术和通信技术的结合-7-通信发展历史1.语言、羊纸皮、石碑和烟雾信号,飞鸽等。2.1819 Hans Oersted在电线上发送了一束电流,偏移了磁化的针3.1837 美国的Samuel F.B.Morse等发明了电报。4.1876 Alexander Graham Bell构造了第1个电话系统5.1906 Lee DeForest发明了真空三极管,用于放大电流。6.1915 AT&T的研究人员首次在纽约和旧金山之间实现了跨洲电话7.1937 Alex Reeves开发了一种语音数字化技术,即脉冲编码调制(P C M)-8
3、-计算机发展历史n1946年,世界上第一台电子计算机ENIAC问世n1947 贝尔实验室研制成功晶体管n1958集成电路 研制成功n1960阴极射线终端CRTn1961 麻省理工学院的Leonard Kleinrock发表了第一篇关于分组交换网络技术的论文 n1962、1963 EBCDIC和ASCII n1964 Gordon Moore预言计算机的能力每1 8个月会翻一倍 -9-n1965 第一个WAN建成。术语“超文本”首次引入 n1966 研究人员首次使用光纤来传输电话信号n1969 Steve Crocker编写了第一个RFC文档n1970在ARPA的资助下,夏威夷大学创建了ALOH
4、A netn1972 BBN的Ray Tomlinson发明了E-mail n1974 Vinton Cerf 和Bob Kahn提出了传输控制协议(TCP)-10-n1978 Internet协议(IP)计划提出,作为从TCP中分离出来的路由功能 n1981 IBM的个人计算机(PC)n1982 ARPANET采纳TCP和IP作为其主要的协议套 n1990年,ARPANET被Internet 取代,正式退出了历史舞台 n19992001年,全球网络泡沫-11-计算机网络发展过程n面向终端的计算机网络q简单的联机系统简单的联机系统以单个主机为中心的星形网,各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的
5、硬件和软件资源q复杂的联机系统复杂的联机系统q多机系统多机系统-12-n“面向通信面向通信”的分组交换网阶段的分组交换网阶段q66年6月,英国国家物理实验室Davies提出“分组”(Packet)概念q69年12月,美国ARPA采用“分组交换”技术,建成ARPANET,第一个分组交换网,INTERNET 的前身-13-n 三种交换技术:q电路交换q报文交换q分组交换-14-线路交换线路交换n线路交换是在发送方和接收方建立一条实际的专用通路 n当建立成功后,其他的线路就不能占用这条通路,直到数据传输结束,然后拆除连接。n特点q不会发生冲突,q线路的利用率比较低-15-线路交换时序线路交换时序n建
6、立连接n数据传送n拆除连接呼叫请求呼叫请求呼叫请求呼叫接受传送数据DCBAAB干线BC干线CD干线时间-16-报文交换 n发送方和接收方不会提前建立实际的专用线路,发送方发送数据前,将数据组装成报文发送出去 n交换局(路由器),每个数据块接收后,通过错误校验无误后,随后在转发到其他交换局,使用这种技术的网络称为存储-转发网络 n每个报文没有大小限制,路由器必须使用磁盘来缓存较大的数据报文。这将会引起某些用户长时间独占某条线路,还可能引起线路的阻塞和死锁-17-报文交换时序n存储转发DCBA时间传播延迟报文排队延迟报文报文-18-分组交换 n分组交换网络对于数据块的大小有严格的上限,使分组可以被
7、换存在路由器的主存中,保证没有用户独占传输线路太长时间 n第二个分组完全到来之前,多个分组报文的第一个分组已经转发出去了,这样可以减少延迟和提高吞吐量 n计算机网络通常是分组交换的,偶尔是线路交换的,但是绝不会是报文交换的。n虚电路和数据报-19-分组交换时序n分组DCBA时间分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文-20-线路交换和分组交换的区别n线路交换静态的保留了需要的带宽,而分组交换在需要的时候才申请带宽并随后释放它。n使用分组交换时,路由器可以提供高速度和代码转换,以及某种程度上的错误纠正n分组交换中,分组可能以错误的顺序到达目的端,而线路交换中不会。
8、n线路交换是完全透明的,发送方和接收方可以使用任何比特速率、格式或分帧方法,电信公司不知道也不关心,而分组交换中,电信公司决定基本参数n收费方法不同,分组交换一般按传送的分组字节数目和连接时间收费,通常不开虑传输距离,而线路交换收费需要考虑时间和距离而不是流量。-21-n分组交换以网络为中心,主机处在网络的外围用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和软件资源n通信子网:分组交换网n资源子网:用户主机的集合-22-n“面向应用面向应用”的计算机网络阶段的计算机网络阶段q 目的是实现主机间的数据交换q“网络资源共享”的自动管理q“分布式应用系统”的开发q 网络操作系统的形成与发展q 提出和
9、采用“网络体系结构”OSI/RM-ISO-23-因特网时代n从某种意义上,Internet可以说是美苏冷战的产物 n1969年,美国国防部DOD(Department Of Defence)高级研究计划署 ARPA(Advanced Research Projects Agency)资助建立的实验性网络ARPANET,这是一个比较完善的分布式跨国计算机网络,即Internet最早的雏形。-24-n到1972年时,ARPANET网上的网点数已经达到40个nE-mail,FTP和Telnet是Internet上较早出现的重要工具,特别是E-mail仍然是目前Internet上最主要的应用。-25-
10、nARPA开发了针对于ARPAnet的网络协议集,其中最主要的两个协议为TCP和IP,它使得各种类型的计算机网络之间能够彼此通信,因此,加入到ARPAnet中的计算机网络也越来越多,ARPAnet的队伍日益壮大。-26-n1980年ARPA把TCP/IP加入到UNIX内核中,因此以后TCP/IP即成为UNIX系统的标准通信模块,目前Internet网上大部分主机运行的都是UNIX系统。到了1983年,ARPA把TCP/IP正式作为ARPAnet的标准协议-27-n在ARPAnet发展过程中,美国其它一些机构开始建立自己的面向全国的计算机广域网,这些网络大多数采用与ARPAnet相同的通信协议。
11、其中美国国家科学基金会(NSF)的NSFnet有着很大影响,它为Internet的产生起了积极的促进作用。-28-n此外,美国宇航局(NASA)与能源部的NSINET、ESNET网相继建成。欧洲、日本等也积极发展本地网络。于是在此基础上互联形成了Internet,而ARPAnet 作为一个军事项目,至1989年即不复存在。-29-q从单个ARPANET向互联网发展的过程q建成三级结构的因特网q多级结构因特网-30-nInternet经过20年的发展,取得了巨大的成功。目前,Internet已成为世界上规模最大、用户最多、资源最丰富的网络互联系统qInternet上数据越来越多q网民越来越多q服
12、务器越来越多q电子商务交易额越来越多-31-n在我国,越来越多的用户正在关心和使用Internet。q近两年来,Internet在中国的普及越来越广泛,各种应用也越来越多,这必将有助于我国与国际间进行信息交流、资源共享和科技合作,促进我国经济文化发展,并且Internet的巨大商业潜能也正在为国内企业单位所开发利用,有着极其广阔的发展前景 q作为我国社会活动的一大工具,Internet将成为继电话、电视之后的第三大公共系统-32-1.7标准机构n1.7.1标准化的意义和分类 n1.7.2电信界最有影响的标准n1.7.3国际标准界最有影响的组织n1.7.4因特网标准界最有影响的组织-33-1.7
13、.1标准化的意义和分类 n意义q不同的计算机之间可以通信q大规模生产、规模经济,VLSI实现,降低成本n分类q既成事实的标准:指那些没有正式计划,仅仅是出现了的标准,例如IBM PC,Unix等q合法的标准:一些权威机构采纳的正式标准。国际权威通常又分为:n国家政府间的协议n自愿的,非协议组织-34-1.7.2电信界最有影响的标准n国际电信联盟ITU-35-1.7.3国际标准界最有影响的组织nISO:国际标准化组织ISO(international standards organization)qISOnANSI美国国家标准协会qASCIIn电器和电子工程师协会IEEE(institute o
14、f electrical and electronics engineers)qLAN-36-1.7.4因特网标准界最有影响的组织n因特网活动委员会IAB(Internet activities board),后来变成因特网体系结构委员会nRFC(request for comments)请求评注n因特网特别任务组n因特网工程特别任务组-37-人类历史上几次空前绝后的著名预测 n电话作为一种通信工具,有许多缺陷,对此应加认真考虑。这种设备没有价值。”西欧联盟(1876)n“我认为世界市场上有可能售出五台计算机。”托马斯沃特森(IBM主席,1943)n“未来计算机的重量可能不会超过1.5吨。”大
15、众机械杂志(1949)n“无论对谁来说,640K内存都足够了。”盖茨(1981)n在手机的小键盘上玩上网是个笑话 morrow(2003)-38-1.2 计算机网络应用n文件和打印服务n通信服务借助于网络通信服务,远程用户可以连接到网络(通常通过电话线和调制解调器)n邮件服务nInternet服务n管理服务n电子商务-39-1.3计算机网络基本概念和功能n从不同的角度出发,存在着各种不同的理解和定义 q一些互相连接的、自治的计算机的集合n计算机网络、分布式计算机系统区别q多台自主计算机的存在对用户是透明的,用户觉察不到多处理机的存在,分布式系统是建立在网络之上的软件系统,具有高 度的整体性和透
16、明性。-40-计算机网络功能n数据通信。n资源共享,所谓资源是指在有限时间内能为用户服务的设备,包括软设备和硬设备。n提高计算机的可靠性和可用性 n易于进行分布处理,分散负荷-41-1.4 计算机网络的组成n计算机网络硬件q服务器q工作站q网卡qModemq中继器和集线器、网桥、交换机、路由器q传输介质n计算机网络软件q网络操作系统,UNIX,WINDOWSq网络软件,例如数据库程序,下载工具,浏览工具-42-网卡nNC-43-介质n介质-44-1.5 拓扑结构n在计算机网络中各个节点相互连接的方法和策略称为网络拓扑结构网络拓扑结构(Network Topology)n常见的拓扑结构有星型拓扑
17、、总线拓扑,环型拓扑等n具体到一个计算机网络究竟选择哪种拓扑结构,需要考虑诸多因素-45-1.5.1 星型拓扑 n星型拓扑是由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各个节点组成 星型拓扑-46-优点n方便服务 各站点都通过中央节点实现相互通信,因此中央节点可以方便的提供服务和配置n集中控制和故障诊断 由于每个节点都只接连接到中央节点,因此故障容易诊断和隔离,并且一个节点的损坏不影响其他节点的使用。n简单的访问协议 任何一个连接都只涉及中央节点和一个站点,介质访问方法和协议简单-47-缺点n电缆长度和安装 由于每个站点直接和中央节点相连,因此需要较长的电缆,安装和维护费用也上升。n扩展困难 增
18、加新的站点困难,需要增加到中央节点的连接n依赖于中央节点 由于中央节点负责整个网络的通信控制,如果发生故障则整个崩溃-48-1.5.2 总线拓扑 n总线拓扑结构是所有站点通过接口连接到一根传输介质上实现通信,这根传输线又称总线 n一次只能有一个设备传输数据。往往采取分布式控制策略来决定下一次哪一个节点发送数据 ABCDE-49-优点n电缆长度短,布线容易 因为所有的站点接到总线上,因此需要较短的电缆长度,减少了安装和维护费用n可靠性高 结构简单,并且使用无源器件,可靠性高n易于扩充 增加新站点十分容易,只需要在总线的任意点接入即可-50-缺点n故障诊断困难 因为不采用集中控制,所以故障检测困难
19、,需要在各个节点进行n故障隔离困难 如果故障发生在节点,需要将节点从总线上摘掉;如果故障发生在总线上,则这段总线需要切断,其上的节点均无法通信n中级器配置 当总线长度超出通信范围,需要配置中级器n终端智能 接在总线上的站点都要有介质访问控制功能,因此必须具有智能,增加了硬件和软件费用-51-1.5.3 环型拓扑 n环型拓扑是各个节点通过点到点链路依次连接成一个封闭的环组成 n在环型拓扑中,数据的流向是单方向的,也就是说,链路上的数据只能按照同一个方向传输-52-优点n电缆长度短-53-缺点n一个节点的故障会引起整个网络崩溃n诊断故障困难n重新配置网络困难 增加或者删除一个节点都比较困难-54-
20、1.5.4 组合拓扑 n计算机网络中可以组合使用各种拓扑结构。网络中存在一条公共总线,称为主干主干-55-1.6计算机网络分类n计算机网络品种繁多,性能各异,根据不同的分类原则,可以得到各种不同类型的计算机网络。例如按照网络的拓扑结构划分;按照网络涉辖范围和互联距离划分;按照网络数据传输和系统的拥有者划分;按照不同的服务对象划分等等。-56-57-按网络交换功能进行分类n电路交换n报文交换n分组交换n混合交换(电路与分组结合)-58-从网络作用范围进行分类n按照网络涉辖范围,可以分为以下3类:q局域网(LAN-Local Area Network)q城域网(MAN-Metropolitan A
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