1-2 计算机网络定义与分类.ppt

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1、第第二二讲讲计算机网络的计算机网络的定义与分类定义与分类The Definition and Classification of Computer Network第第一一章章 计计算算机机网网路路的的概概述述一、计算机网络的定义一、计算机网络的定义一、计算机网络的定义一、计算机网络的定义计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类网络建立的主网络建立的主要目的是实现要目的是实现计算机资源计算机资源的的共享；共享；互连互连的计算机是分的计算机是分布在不同地理位置布在不同地理位置的多台独立的的多台独立的“自自治计算机系统治计算机系统”连网计算机在通连网计算机在通信过程中必须遵信过程中必须遵循相同的

2、循相同的网络协网络协议。议。自治：网络中的各计算机之间没有明显的主从关系自治：网络中的各计算机之间没有明显的主从关系。r关于计算机网络的精确定义并未统一。关于计算机网络的精确定义并未统一。r计算机网络是以能计算机网络是以能够相互共享资源的方式互连起够相互共享资源的方式互连起 来的自治计算机系统的集合。来的自治计算机系统的集合。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类I思考：最简单的计算机网络和最庞大的网络？思考：最简单的计算机网络和最庞大的网络？r最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个结点和一条链路。一条链路，即两个结点

3、和一条链路。r最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互连而成。因特网也称为机网络通过许多路由器互连而成。因特网也称为“网网络的网络络的网络”。v按网络传输技术进行分类按网络传输技术进行分类 广播式网络广播式网络（Broadcast NetworksBroadcast Networks）点点-点式网络点式网络（Point-to-Point NetworksPoint-to-Point Networks）二、计算机网络的分类二、计算机网络的分类二、计算机网络的分类二、计算机网络的分类计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类

4、类v按网络的作用范围进行分类按网络的作用范围进行分类n局域网局域网LAN（Local Area NetworkLocal Area Network）n广域网广域网WAN（Wide Area NetworkWide Area Network）n城域网城域网MAN（Metropolitan Area NetworkMetropolitan Area Network）v按网络的使用者进行分类按网络的使用者进行分类 公用网公用网（Public Networks）专用网专用网（Private Networks）计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类二、计算机网络的分类二、计算机网络的分类二、计算机

5、网络的分类二、计算机网络的分类n电路交换电路交换n分组交换分组交换n报文交换报文交换n混合交换混合交换 v按网络的交换功能进行分类按网络的交换功能进行分类广播式网络广播式网络（Broadcast Networks）：）：r所有联网计算机都共享一个公共通信信道。所有联网计算机都共享一个公共通信信道。r当当一一台台计计算算机机利利用用共共享享通通信信信信道道发发送送报报文文分分组组时时，所所有有其他的计算机都会其他的计算机都会“收听收听“到这个分组。到这个分组。n按网络传输技术进行分类按网络传输技术进行分类计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类 C D A E匹配电阻（用来吸收总线上传播的信

6、号匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻匹配电阻不接受不接受不接受不接受不接受不接受接受接受B只有只有 D 接受接受B 发送的数据发送的数据 点对点式网络点对点式网络（Point-to-Point Networks）r每条线路连接一对计算机。每条线路连接一对计算机。r若若两两台台计计算算机机之之间间没没有有直直接接连连接接的的线线路路，它它们们之之间间的的分分组组传输就要通过传输就要通过中间结点中间结点进行进行存储转发存储转发，直至目的结点；，直至目的结点；r从从源源结结点点到到目目的的结结点点可可能能存存在在多多条条路路由由，决决定定路路由由需需要要有有路由选择算法。路由选择算法。计计

7、算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类A机B机C机D机E机 点对点式网络点对点式网络（Point-to-Point Networks）r每条线路连接一对计算机。每条线路连接一对计算机。r若若两两台台计计算算机机之之间间没没有有直直接接连连接接的的线线路路，它它们们之之间间的的分分组组传输就要通过传输就要通过中间结点中间结点进行存储转发，直至目的结点；进行存储转发，直至目的结点；r从从源源结结点点到到目目的的结结点点可可能能存存在在多多条条路路由由，决决定定路路由由需需要要有有路由选择算法。路由选择算法。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类A机B机C机D机E机采用分组存储转发与路由选择

8、机制是点对采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一点式网络与广播式网络的重要区别之一计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类广广域域网网WAN ：也也称称为为远远程程网网（long haul network）。覆覆盖盖范范围围从从几几十十公公里里到到几几千千公公里里，可可以以将将一一个个国国家家、地地区区或或几几个个洲洲的的计计算算机机和和网网络互连起来的网络。络互连起来的网络。n按网络的覆盖范围进行分类按网络的覆盖范围进行分类计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类 【特点特点】：p地理范围从几十公里到几千公地理范围从几十公里到几千公 里；里；p覆盖一个

9、国家、地区或横跨几覆盖一个国家、地区或横跨几 个洲，形成国际性的远程网个洲，形成国际性的远程网 络；络；p通信子网主要由专用分组交换通信子网主要由专用分组交换 机组成，其任务就是通过长距机组成，其任务就是通过长距 离运送主机所发送的数据。离运送主机所发送的数据。p从传输技术的角度来看，广域从传输技术的角度来看，广域 网属于网属于点到点的网络点到点的网络。局域网LAN：用于有限地理范围（如一幢大楼），将各种计算用于有限地理范围（如一幢大楼），将各种计算机、终端与外部设备互联起来的网络。机、终端与外部设备互联起来的网络。【特点特点】：n 覆盖有限的地理范围，站点数有限；覆盖有限的地理范围，站点数有

10、限；n 一般属于一个单位所有，易于建立、一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；维护与扩展；n 提供高数据传输速率（提供高数据传输速率（10Mbps10Mbps 10Gbps10Gbps）、低误码率的高质量数据传）、低误码率的高质量数据传 输环境；输环境；n 从传输技术的角度来看，局域网属从传输技术的角度来看，局域网属于于 广播式网络广播式网络。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类 城域网AN：可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、可以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联的需要，并能实现大量用户之间数据、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户之间数据、语

11、音、图像等多种信息传输的网络。语音、图像等多种信息传输的网络。【特点特点】：n城域网是介于广域网与局域网之城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；间的一种高速网络；n城域网设计的目标是要满足几十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、公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；公司的多个局域网互连的需求；n实现大量用户之间的数据、语音、实现大量用户之间的数据、语音、视频等多种信息的传输功能；视频等多种信息的传输功能；n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。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类最早出现的是广域网，后出现局域网。这两种网络

12、最早出现的是广域网，后出现局域网。这两种网络后来得以完全并行的发展，并已可将这后来得以完全并行的发展，并已可将这两种网络连接起来形成互连网络。两种网络连接起来形成互连网络。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n电路交换是传统的电信网所使用的交换技术。电路交换是传统的电信网所使用的交换技术。n两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。n但若要将但若要将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。nN 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 N(N 1)/2对电线。对电线。电路交换的特点电路交换的特点 n按网络的交

13、换功能进行分类按网络的交换功能进行分类计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n当电话机的数量很大时，就必须使用当电话机的数量很大时，就必须使用电话交换机电话交换机进行进行 连接。连接。交换机 计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类r在这里，在这里，“交换交换”(switching)的含义是：的含义是：n转接转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们把一条电话线转接到另一条电话线，使它们 连通起来。连通起来。r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”就是按照某种方就是按照某种方式式动态地分配动态地分配传输线路的资源。传输线路的资源。计计算算机机网网路路的的定定

14、义义与与分分类类计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n这种必须经过这种必须经过建立连接建立连接通信通信释放连接释放连接的联网的联网 方式称为方式称为面向连接的面向连接的(connection-oriented)。n电路交换必定是面向连接的。但面向连接的却不电路交换必定是面向连接的。但面向连接的却不一定是电路交换。一定是电路交换。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类电路交换举例电路交换举例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BDCA计计算算机机网网路路的的定定义义与与

15、分分类类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BDCA计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类电路交换举例电路交换举例n不够灵活：不够灵活：只要在通信双方建立的通路中的任何一点只要在通信双方建立的通路中的任何一点 出了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立新的连出了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立新的连 接。接。n效率低：效率低：计算机数据具有很大的突发性，会导致网络计算机数据具有很大的突发性，会导致网络 资源严重浪费。资源严重浪费。n另外，另外，采用电路交换，不同

16、速率的终端和计算机之间采用电路交换，不同速率的终端和计算机之间 很难互相通信。很难互相通信。电路交换的缺点电路交换的缺点计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类报文n在发送端，先把较长的报文在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定划分成较短的、固定长度的数据段长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输分组交换的原理（一）分组交换的原理（一）计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类数 据数 据数 据报文n每一个数据段前面添加上每一个数据段前面添加上首部首部构成分组。构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组

17、3请注意：现在左边是“前面”分组交换的原理（二）分组交换的原理（二）计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元。作为数据传输单元。n依次依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组交换的原理（三）分组交换的原理（三）计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n接收端收到分组后剥去首部还原成报文。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据分组交换的原理（四）分组交换的原理（四）计计

18、算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类数 据数 据数 据n最后，在接收端把收到的数据最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。恢复成为原来的报文。n这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010分组交换的原理（五）分组交换的原理（五）计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类数 据数 据数 据分组交换F 在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块F 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）F 依次把各分组发送到接收端F 接

19、收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数 据分组11010011101 11010011101 00101001110 00101001110报文发送端首部分组数 据首部分组首部数 据发送发送发送在前发送接收端数 据首部数 据首部数 据首部11010011101 11010011101 00101001110 00101001110n分组交换的特征是分组交换的特征是基于标记基于标记（label-based)。n不先建立连接而随时可发送数据的联网方式称为不先建立连接而随时可发送数据的联网方式称为 无连接无连接（connectionless）式式。n分组交换还可以使用面向连接方式。因此分组交换还可

20、以使用面向连接方式。因此面向连面向连 接的网络不一定就是电路交换的网络。接的网络不一定就是电路交换的网络。分组交换的特点分组交换的特点计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类分组交换网的示意图分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5注意注意分组交换的

21、分组交换的存储转发存储转发过程过程n高效：高效：动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。n灵活：灵活：以分组为传送单位，为每个分组独立选择转发以分组为传送单位，为每个分组独立选择转发 路由。路由。n迅速：迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组；网不必先建立连接就能向其他主机发送分组；网 络使用高速链路。络使用高速链路。n可靠：可靠：完善的网络协议；分布式多路由的分组交换网完善的网络协议；分布式多路由的分组交换网 使网络有很好的生存性。使网络有很好的生存性。分组交换的优点分组交换的优点计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n在在 20 20 世纪

22、世纪 40 40 年代，电报通信也采用了基于存储年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的转发原理的报文交换报文交换(message switching)。n报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。在报文交换已经很少有人使用了。存储转发原理并非全新的概念存储转发原理并非全新的概念计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放三种交换的比较三种交换的比较计计算算机机网

23、网路路的的定定义义与与分分类类 项目项目 电路交换电路交换报文交换报文交换分组交换分组交换数据传输单位数据传输单位 整个报文整个报文分段报文分段报文分组分组链路建立与拆除链路建立与拆除需要需要不需要不需要不需要不需要路由选择路由选择链路建立时进行链路建立时进行每个报文进行每个报文进行每个分组进行每个分组进行链路故障影响链路故障影响无法继续传输无法继续传输无影响无影响无影响无影响传输延迟传输延迟需要一定的链路需要一定的链路建立时间，但数建立时间，但数据传输延迟最短据传输延迟最短 不需链路建立，不需链路建立，但存储转发因但存储转发因排队会造成延排队会造成延迟，数据传输迟，数据传输慢慢 不需链路建立

24、，不需链路建立，但存储转发排队但存储转发排队会造成延迟，数会造成延迟，数据传输比报文传据传输比报文传输快输快 三种交换的比较三种交换的比较计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类主机终端以主机为中心以分组交换网为中心用户通过分组交换网可用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许共享连接在网络上的许多硬件和软件资源。多硬件和软件资源。各终端通过通信线路共各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。件和软件资源。主机分组交换网计计算算机机网网路路的的发发展展概概况况分组交换的成功使计算机网络的概念分组交换的成功使计算机网络的概念发生根本变化发生根本变化 通信子网与资

25、源子网通信子网与资源子网计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类通信子网通信子网主机A机C机B机D机主机主机主机终端终端终端终端终端终端终端终端终端终端主机 资源子网的概念资源子网的概念n 组成：组成：主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源。种软件资源与信息资源。n 功能：功能：负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。络资源与网络服务。n 主计算机：主计算机：资源子网的主要组成单元，为本地及远地用户资源子网的主要组成单元，为本地及远地用户提供服务。提供服务

26、。n 终端：终端：用户访问网络的界面；用户访问网络的界面；n分类：简单终端，智能终端；分类：简单终端，智能终端；n接入途径：可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、接入途径：可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内。报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类 通信子网的概念通信子网的概念n 组成：组成：通信控制处理机、通信线路与其他通信设备。通信控制处理机、通信线路与其他通信设备。n 功能：功能：完成网络数据传输、转发等通信处理任务。完成网络数据传输、转发等通信处理任务。n 通信控制处理机作

27、用：通信控制处理机作用：1.1.作为资源子网的主机、终端的连接的接口，将其作为资源子网的主机、终端的连接的接口，将其接入网内；接入网内；2.2.作为存储转发结点，实现数据的准确发送。作为存储转发结点，实现数据的准确发送。n 通信线路：通信线路：作用是提供通信信道，种类有电话线、双作用是提供通信信道，种类有电话线、双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、微波、卫星通绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、微波、卫星通信信道等。信信道等。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类 通信子网和资源子网之间的关系：通信子网和资源子网之间的关系：n通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用通信子网为资

28、源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。户间的通信是建立在通信子网的基础上。n没有通信子网，网络就不能工作，而没有资源子网，通没有通信子网，网络就不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。资源共享的两层网络。nARPANET网是两层网络的代表。网是两层网络的代表。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类公用网公用网：是指由国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。：是指由国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公用公用”的意思是指所有愿意按电

29、信公司的规定缴纳费用的人都可以使用。的意思是指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用。因此公用网也可称为公众网。比如网通、铁通、中原网络都属于公用网。因此公用网也可称为公众网。比如网通、铁通、中原网络都属于公用网。专用网专用网：是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。：是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。比如，军队、铁路、电力等这种网络不向本单位以外的人提供服务。比如，军队、铁路、电力等系统均由本系统的网络。系统均由本系统的网络。计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n按网络的适用范围分类按网络的适用范围分类根据根据

30、网络的传输技术进行分类，网络的传输技术进行分类，计算机网络分为计算机网络分为广播式网络、点广播式网络、点-点式网络；点式网络；根据网络的覆盖范围与规模分类，计算机网络分为局根据网络的覆盖范围与规模分类，计算机网络分为局域网、城域网与广域网。域网、城域网与广域网。采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。的重要区别之一。n计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，网络技术对当前社会发展产生着重要的影响；网络技术对当前社会发展产生着重要的影

31、响；n当前计算机网络发展的特点是当前计算机网络发展的特点是InternetInternet的广泛应用与高速网络技的广泛应用与高速网络技术的迅速发展；术的迅速发展；n从资源共享观点来看，计算机网络是从资源共享观点来看，计算机网络是“以能够相互共享资源的方以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合式互连起来的自治计算机系统的集合”；计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n计算机网络与计算机分布式系统在概念上有什计算机网络与计算机分布式系统在概念上有什么不同？么不同？n计算机网络的发展可以划分为几个阶段？每个计算机网络的发展可以划分为几个阶段？每个阶段各有何特点？阶段各有何特点？计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类n计算机网络与计算机分布式系统在概念上有什计算机网络与计算机分布式系统在概念上有什么不同？么不同？计计算算机机网网路路的的定定义义与与分分类类