CH15ed概述.ppt
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1、课件制作人:谢希仁,第 1 章 概述,1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述 1.3 因特网的组成 1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别 1.6 计算机网络的性能 1.7 计算机网络的体系结构,课件制作人:谢希仁,1.1 计算机网络 在信息时代的作用,网络是指“三网”,即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。 进入 20 世纪 90 年代以后,以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。,课件制作人:谢希仁,计算机网络向用户提供的 最重要的功能,连通性计算机网络
2、使上网用户之间都可以交换信息,好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享,也可以是硬件共享。,课件制作人:谢希仁,1.2 因特网概述,1.2.1 网络的网络 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。,课件制作人:谢希仁,1.2.2 因特网发展的三个阶段,第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 人们把 1983 年作
3、为因特网的诞生时间。 以小写字母 i 开始的 internet(互联网或互连网)是一个通用名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet(因特网)则是一个专用名词,课件制作人:谢希仁,三级结构的因特网,第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。,课件制作人:谢希仁,多层次 ISP 结构的因特网,第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。 出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。,用户,因特网,ISP1,ISP2,因特网 服务提供者,用户通过
4、 ISP 上网,根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同,ISP 也分成为不同的层次。,一级 ISP,一级 ISP,第一层 ISP,大公司,本地 ISP,大公司,大公司,公司,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,第二层 ISP,NAP,NAP,A,B,主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B,第一层 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第一层 ISP,第一层,第二层,第三层,本地 ISP,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP,本地 ISP
5、,第二层 ISP,本地 ISP,本地 ISP,第二层 ISP,因特网的核心部分,因特网的边缘部分,主机,网络,路由器,因特网的边缘部分与核心部分,1.3 因特网的组成,H1,H5,H2,H4,H3,H6,路由器,网络,网络核心部分,主机,课件制作人:谢希仁,两种通信方式,在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类: 客户服务器方式(C/S 方式) 即Client/Server方式 对等方式(P2P 方式) 即 Peer-to-Peer方式,课件制作人:谢希仁,1. 电路交换的主要特点,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。,课件制作人:谢希仁,更多的电话机互相连通,
6、5 部电话机两两相连,需 10 对电线。 N 部电话机两两相连,需 N(N 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时,这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。,课件制作人:谢希仁,使用交换机,当电话机的数量增多时,就要使用交换机来完成全网的交换任务。,交换机,课件制作人:谢希仁,电路交换举例,A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 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,B,D,C,A,课件制作人:谢希仁,电路交换举例,C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行,(,(,(,(,交换机,
7、交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,课件制作人:谢希仁,报文,2. 分组交换的主要特点,在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。,课件制作人:谢希仁,数 据,数 据,数 据,添加首部构成分组,每一个数据段前面添加上首部构成分组。,首部,首部,首部,请注意:现在左边是“前面”,课件制作人:谢希仁,主机和路由器的作用不同,主机是为用户进行信息处理的,并向网络发送分组,从网络接收分组。 路由器对分组进行存储转发,最后把分组交付目的主机。,课件制作人:谢希仁,存储转发原理 并非完全新的概念,在 20 世纪 40 年代,电报通信也采用了基于存储转发原理
8、的报文交换(message switching)。 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。,三种交换的比较,A B C D,A B C D,A B C D,报文交换,电路交换,分组交换,t,数据传送 的特点,比特流直达终点,报文,报文,报文,分组,分组,分组,存储 转发,存储 转发,存储 转发,存储 转发,课件制作人:谢希仁,从主机为中心到以网络为中心,以主机为中心,以分组交换网为中心,课件制作人:谢希仁,1.5 计算机网络的分类,1.5.1 计算机网络的不同定义 最简单的定义:计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。 因特网(Internet)是“
9、网络的网络”。 将具有自主能力的计算机,通过线路互联,按照一定的规则和协议实现资源的共享。 1.5.2 几种不同的类别的网络 不同作用范围的网络 从网络的使用者进行分类,课件制作人:谢希仁,2. 不同使用者的网络,从网络的使用者进行分类 公用网 (public network) 专用网 (private network) 接入网 AN (Access Network),它又称为本地接入网或居民接入网。 由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。,课件制作人:谢希仁,1.6 计算机网络的性能 1.6.1 计算机网络的性能指标,1. 速率 比特(bit)是计算机中数据量
10、的单位,也是信息论中使用的信息量的单位。 Bit 来源于 binary digit,意思是一个“二进制数字”,因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。 速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s,或kb/s, Mb/s, Gb/s 等 速率往往是指额定速率或标称速率。,课件制作人:谢希仁,2. 带宽,“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度,单位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语,单位是“比特每秒”,或 b/s (bit/s)。,课件制作人:谢
11、希仁,常用的带宽单位,更常用的带宽单位是 千比每秒,即 kb/s (103 b/s) 兆比每秒,即 Mb/s(106 b/s) 吉比每秒,即 Gb/s(109 b/s) 太比每秒,即 Tb/s(1012 b/s) 请注意:在计算机界,K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。,课件制作人:谢希仁,数字信号流随时间的变化,在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。,课件制作人:谢希仁,3. 吞吐量,吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量,以便知道实际上到底有多少数据
12、量能够通过网络。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。,课件制作人:谢希仁,4. 时延(delay 或 latency),传输时延(发送时延 ) 发送数据时,数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 也就是从发送数据帧的第一个比特算起,到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。,课件制作人:谢希仁,时延(delay 或 latency),传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率(即发送速率)和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。,课件制作人:谢希仁,时延(delay 或 latency),处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队
13、时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。,课件制作人:谢希仁,时延(delay 或 latency),数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和:,总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+处理时延,课件制作人:谢希仁,四种时延所产生的地方,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,结点 B,结点 A,在结点 A 中产生 处理时延和排队时延,数据,从结点 A 向结点 B 发送数据,链路,课件制作人:谢希仁,5. 时延带宽积,(传播)时延,链路,带宽,时延带宽积 = 传播时延 带宽,链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
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