第一章：绪论-高级计算机网络-教学课件.ppt

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1、高级计算机网络任课老师：姚琳Email:1教科书与参考书教科书教科书:数据通信与网络数据通信与网络 Behrouz A.Forouzan著著 王嘉祯等译王嘉祯等译 机械工业出版社机械工业出版社参考书参考书:Computer Networks（第四版，英文影印）（第四版，英文影印）Andrew S.Tanenbaum 著著 清华大学出版社清华大学出版社 2004年年1月月 计算机网络计算机网络（第四版）（第四版）谢希仁著谢希仁著 电子电子工业出版社工业出版社 2003年年6月月 2课程概览物理层物理层介质、通信知识介质、通信知识数据链路层数据链路层(Data Link Layer)二层协议、局域

2、网交换、交换机原理、二层协议、局域网交换、交换机原理、网络层网络层(Network Layer)路由协议、路由器工作原理路由协议、路由器工作原理传输层传输层(Transport Layer)传输层协议、拥塞控制传输层协议、拥塞控制应用层应用层(Application Layer)网络管理网络管理SNMP重点:TCP/IP协议族3课程目的能够独立阅读能够独立阅读RFC、IEEE802等标准；等标准；熟悉熟悉TCP/IP协议栈的开发流程；协议栈的开发流程；熟悉交换机、路由器等数据产品的研发过程；熟悉交换机、路由器等数据产品的研发过程；掌握网络管理的原理掌握网络管理的原理41.1 什么是计算机网络？

3、“网络网络”电话网络电话网络（有线电话网络和移动电话网络）（有线电话网络和移动电话网络）有线电视网络有线电视网络计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络相互之间能够进行通信的多个计算机及其通信相互之间能够进行通信的多个计算机及其通信线路的集合线路的集合计算机网络举例：计算机网络举例：The Internet6网络定义网络定义 计算机网络是用通信介质连接起来的计算机网络是用通信介质连接起来的一组计算机，这些计算机能够通信，并以此为基一组计算机，这些计算机能够通信，并以此为基础协同完成各种应用和任务。础协同完成各种应用和任务。网络的四要素网络的四要素：(1)连接对象（元件）连接对象（元件）(2)连

4、接介质连接介质(光缆光缆,双绞线等双绞线等)(3)连接的控制机制连接的控制机制(约定约定,协议协议)(4)连接方式与结构连接方式与结构网络的功能网络的功能：7计算机网络源于计算机与通信技术的结合计算机网络发展的几个阶段（1）第一代：面向终端的计算机网络（2）第二代：以共享资源为目标的网络（3）第三代：标准化网络1.2 计算机网络的发展阶段计算机网络的发展阶段82、第二代计算机网络、第二代计算机网络 IMPIMPIMPIMPIMPHHHH通信子网 例如：ARPANET103、标准化网络、标准化网络 第二代计算机网络的缺点是没有统一的体系结构，各网自第二代计算机网络的缺点是没有统一的体系结构，各网

5、自行研制，互连困难。行研制，互连困难。70年代末，国际标准化组织（年代末，国际标准化组织（ISO）开始制定标准，）开始制定标准，1984年年颁布了颁布了OSI开放系统互连标准，网络发展进入第三代计算开放系统互连标准，网络发展进入第三代计算机网络机网络11 (1)电路交换13报文交换的优点报文交换的优点1)1)电路利用率高。电路利用率高。2)2)通信量大时仍然可以接收报文，不过传通信量大时仍然可以接收报文，不过传送延迟会增加。送延迟会增加。3)3)报文交换系统可以把一个报文发送到多报文交换系统可以把一个报文发送到多个目的地。个目的地。报文交换的缺点报文交换的缺点1)1)不能满足实时或交互式的通信

6、要求，报不能满足实时或交互式的通信要求，报文经过网络的延迟时间长且不定。文经过网络的延迟时间长且不定。2)2)有时节点收到过多的数据而无空间存储有时节点收到过多的数据而无空间存储或不能及时转发时，就不得不丢弃报文。或不能及时转发时，就不得不丢弃报文。15（3）分组交换：16三种数据交换技术总结如下：三种数据交换技术总结如下：（1 1）线线路路交交换换：在在数数据据传传送送之之前前需需建建立立一一条条物物理理通通路路，在在线线路路被被释释放放之之前前，该该通通路路将将一一直直被被一一对对用用户户完全占有。完全占有。（2 2）报文交换：报文从发送方传送到接收方采用存）报文交换：报文从发送方传送到接

7、收方采用存储转发的方式。储转发的方式。（3 3）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被）分组交换：此方式与报文交换类似，但报文被分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的分成组传送，并规定了分组的最大长度，到达目的地后需重新将分组组装成报文。地后需重新将分组组装成报文。18结论：结论：电路交换适用于实时信息和模拟信号传送，在线路电路交换适用于实时信息和模拟信号传送，在线路带宽比较低的情况下使用比较经济；带宽比较低的情况下使用比较经济；报文交换适用于线路带宽比较高的情况，可靠灵活，报文交换适用于线路带宽比较高的情况，可靠灵活，但延迟大；但延迟大；分组交换缩短了延迟，也能满足一般的实时信息传分

8、组交换缩短了延迟，也能满足一般的实时信息传送。在高带宽的通信中更为经济、合理、可靠。是送。在高带宽的通信中更为经济、合理、可靠。是目前公认较（最）好的一种交换技术。目前公认较（最）好的一种交换技术。计算机网络常常是分组交换的，偶尔才是电路交换，计算机网络常常是分组交换的，偶尔才是电路交换，但决不会是报文交换。但决不会是报文交换。19三种交换方式的比较三种交换方式的比较201.3 计算机网络系统的组成计算机网络系统的组成简而言之：硬件，软件两部分组成。简而言之：硬件，软件两部分组成。计算机网络的计算机网络的逻辑组成逻辑组成21资源子网的功能资源子网的功能向用户提供可共享的软件、硬件和数据资源，其

9、向用户提供可共享的软件、硬件和数据资源，其中主机负责运行程序；中主机负责运行程序；通信子网的功能通信子网的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；221.4 计算机网络拓扑结构拓扑学拓扑学:首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;计算机网络拓扑计算机网络拓扑:网中结点网中结点+通信线路通信线路,反映出网络中各实体反映出网络中各实体间的结构关系间的结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型计算机网

10、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重大影响。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。1.4.1 拓扑的概念拓扑的概念24 1.1.节点节点2.2.链路链路 链路是两个节点间的连线。链路是两个节点间的连线。3.3.通路通路 通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。点和链路。251，星型拓扑HSHH 1.4.2 常见的网络拓扑结构262，树型拓扑n是星型的一个变体，引进次级HUB，形成树状n某站点发送信息时，先由根接收，然后再重新发布到全网HHHHH282树型拓扑n优点和

11、缺点和星型基本相似n次级集线器带来两个优势允许更多的设备连接到中央集线器上次级集线器的转发作用可以使信息传输到更远的距离允许网络隔离不同的计算机之间的通信，即对计算机进行分组允许网络对不同的计算机设定通信的优先级n在有线电视技术中采用293 总线型拓扑n优点：易于安装，需要电缆少总线结构简单，可靠性高n缺点不是集中控制，故障检测需要在各个结点进行，不容易难于进行重新配置系统范围受限制，扩展总线长度需要中继器等设备分布式协议不能保证实时功能总线故障或断裂会终止所有传输314 环型拓扑 HHH324 环型拓扑n优点：容易安装和重新配置，增删结点时，仅需简单地连接线路长度比星型拓扑结构短n缺点：一旦

12、某个结点发生故障会引起全网故障，可以通过双环来解决采用分布式控制，故障检测需在各个结点上进行，比较困难335网型拓扑n在任何两个节点直接有链路，构成全连通图HHHH345网型拓扑n优点：两个节点之间可以使用专用链路，避免共享链路中的通信量问题具有健壮性，当一条链路不可用时间，不会引起网络瘫痪使用专用链路具有秘密性或安全性，从物理上防止其他用户截获信息故障识别和隔离容易n缺点：电缆数和设备上输入输出端口数过于巨大356 混合拓扑361.按照网络的拓扑结构 总线网以总线拓扑结构组建的网络为总线网。(2)环形网以环形拓扑结构组建的网络为总线网。(3)星形网(4)树状网(5)网状网1.5 计算机网络的

13、类型计算机网络的类型37 2.按通信传播方式划分 点对点传播方式网 广播式传播结构网ABEDC38 3.按信息传输距离的长短划分 局域网局域网 指十几公里的地理范围内将计算机、外设和通指十几公里的地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络系统。信设备互连在一起的网络系统。采用局域网，传输速率较高（采用局域网，传输速率较高（10M-1000M），误码率），误码率较低（较低（10-8-10-11）。组网方便，技术简单。）。组网方便，技术简单。广域网广域网 涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、几涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更远。百公里，甚至更远。传输距离远，误码率较

14、高。机制复杂。传输距离远，误码率较高。机制复杂。393城域网（MAN）宽带城域网的接入方式：ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）HFC（同轴电缆/光纤混合网）以太网（FTTB+LAN）40基于个人计算机的局域网：EthernetToken RingFDDIFDDIDual RingTokenRing41广域网、城域网、接入网以及局域网的关系 城域网城域网接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42概述计算机网络定义计算机网络功能计算机网络发展过程常见的拓扑结构计算机网络构成计算机网络分类四要素资源共享通信可靠性节省费用分布式处理主机-终端系统共享资源的网络标准化网络星型总线型等等基本组成逻辑组成拓扑传播距离广播点|点星环总线树网LANMANWAN联系43