计算机网络技术基础.ppt
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1、计算机网络技术基础计算机网络技术基础计算机网络技术基础计算机网络技术基础高等院校“十一五”规划教材于德海 王亮 主编中国水利水电出版社第第1章章计算机网络概论计算机网络概论本章主要内容本章主要内容l计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用 l计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展 l计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能 l计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络的组成 l计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络
2、的分类计算机网络的分类 l计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 1.1计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用 当当当当今今今今世世世世界界界界正正正正经经经经历历历历着着着着一一一一场场场场信信信信息息息息革革革革命命命命,信信信信息息息息已已已已成成成成为为为为人人人人类类类类赖赖赖赖以以以以生生生生存存存存的的的的重重重重要要要要资资资资源源源源。信信信信息息息息的的的的流流流流通通通通离离离离不不不不开开开开通通通通信信信信,信信信信息息息息的的的的处处处处理理理理离离离离不不不不开开开开计计计计算算算算机机机机,计计计计算算算算
3、机机机机网网网网络络络络正正正正是是是是计计计计算算算算机机机机技技技技术术术术与与与与通通通通信信信信技技技技术术术术密密密密切切切切结结结结合合合合的的的的产产产产物物物物。信信信信息息息息的的的的社社社社会会会会化化化化、网网网网络络络络化化化化、全全全全球球球球经经经经济济济济的的的的一一一一体体体体化化化化,无无无无不不不不受受受受到到到到计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络技技技技术术术术的的的的巨巨巨巨大大大大影影影影响响响响。网网网网络络络络使使使使人人人人类类类类的的的的工工工工作作作作方方方方式式式式、学学学学习习习习方方方方式式式式乃乃乃乃至至至至思思思思维维维维方方
4、方方式式式式发发发发生生生生了了了了深深深深刻刻刻刻变变变变革。本章主要介绍网络的基础知识。革。本章主要介绍网络的基础知识。革。本章主要介绍网络的基础知识。革。本章主要介绍网络的基础知识。我们通过网络可以实现什么我们通过网络可以实现什么我们通过网络可以实现什么我们通过网络可以实现什么?计算机网络的范畴覆盖了很多不同种类的网络,有大计算机网络的范畴覆盖了很多不同种类的网络,有大计算机网络的范畴覆盖了很多不同种类的网络,有大计算机网络的范畴覆盖了很多不同种类的网络,有大的,有小的,有知名的,也有不知名的。它们有不同的,有小的,有知名的,也有不知名的。它们有不同的,有小的,有知名的,也有不知名的。它
5、们有不同的,有小的,有知名的,也有不知名的。它们有不同目标、规模和技术,计算机网络从目标、规模和技术,计算机网络从目标、规模和技术,计算机网络从目标、规模和技术,计算机网络从6060年代诞生到现在,年代诞生到现在,年代诞生到现在,年代诞生到现在,经历了很多不同的阶段。经历了很多不同的阶段。经历了很多不同的阶段。经历了很多不同的阶段。在计算机网络产生之前,通信主要依靠公共电话网络,在计算机网络产生之前,通信主要依靠公共电话网络,在计算机网络产生之前,通信主要依靠公共电话网络,在计算机网络产生之前,通信主要依靠公共电话网络,电话网非常脆弱。电话网非常脆弱。电话网非常脆弱。电话网非常脆弱。电话网络与
6、计算机网络区别电话网络与计算机网络区别在在在在19691969年年年年1212月,一个包含有月,一个包含有月,一个包含有月,一个包含有4 4个节点的实验网络运个节点的实验网络运个节点的实验网络运个节点的实验网络运行了,行了,行了,行了,4 4个节点都有许多不同类型并且完全不兼容的个节点都有许多不同类型并且完全不兼容的个节点都有许多不同类型并且完全不兼容的个节点都有许多不同类型并且完全不兼容的主机,这便是主机,这便是主机,这便是主机,这便是ARPANETARPANET最初的形式,随着技术的最初的形式,随着技术的最初的形式,随着技术的最初的形式,随着技术的发展,发展,发展,发展,ARPANETAR
7、PANET迅速成长起来。迅速成长起来。迅速成长起来。迅速成长起来。在在在在2020世纪世纪世纪世纪8080年代,其他的一些网络,特别是局域网年代,其他的一些网络,特别是局域网年代,其他的一些网络,特别是局域网年代,其他的一些网络,特别是局域网都连接到了都连接到了都连接到了都连接到了ARPANETARPANET上。其中影响最广的就是上。其中影响最广的就是上。其中影响最广的就是上。其中影响最广的就是NSFNETNSFNET与与与与ARPANETARPANET的连接。这之后,网络快速的的连接。这之后,网络快速的的连接。这之后,网络快速的的连接。这之后,网络快速的增长,到了增长,到了增长,到了增长,到
8、了2020世纪世纪世纪世纪8080年代中期,人们开始把网络的年代中期,人们开始把网络的年代中期,人们开始把网络的年代中期,人们开始把网络的集合看作集合看作集合看作集合看作互联网。互联网。互联网。互联网。互联网互联网互联网互联网即即即即InternetInternet,并不是单个网络,而是大量不同,并不是单个网络,而是大量不同,并不是单个网络,而是大量不同,并不是单个网络,而是大量不同的网络的集合,的网络的集合,的网络的集合,的网络的集合,“Internet”Internet”起源于起源于起源于起源于“International”International”与与与与“Network”Networ
9、k”两个词的拆解和合成。两个词的拆解和合成。两个词的拆解和合成。两个词的拆解和合成。因此,从字面的解释看,有互联网、交互网、国际网的因此,从字面的解释看,有互联网、交互网、国际网的因此,从字面的解释看,有互联网、交互网、国际网的因此,从字面的解释看,有互联网、交互网、国际网的意思。意思。意思。意思。InternetInternet是将全球范围的成千上万个不同形式是将全球范围的成千上万个不同形式是将全球范围的成千上万个不同形式是将全球范围的成千上万个不同形式的网络利用各种方式连接起来形成的一个集合体。的网络利用各种方式连接起来形成的一个集合体。的网络利用各种方式连接起来形成的一个集合体。的网络利
10、用各种方式连接起来形成的一个集合体。未来网络的发展呈现多样化,高速化。目前,网络正未来网络的发展呈现多样化,高速化。目前,网络正未来网络的发展呈现多样化,高速化。目前,网络正未来网络的发展呈现多样化,高速化。目前,网络正在走向三网合一:在走向三网合一:在走向三网合一:在走向三网合一:电视网、电话网和计算机网络。电视网、电话网和计算机网络。电视网、电话网和计算机网络。电视网、电话网和计算机网络。1.2计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展1.2.11.2.1以主机为中心的联机以主机为中心的联机以主机为中心的联机以主机为中心的联机系统系统系统系统 l由单用户独占一个系统发由单用户独占一个系统
11、发由单用户独占一个系统发由单用户独占一个系统发展到分时多用户系统,即展到分时多用户系统,即展到分时多用户系统,即展到分时多用户系统,即多个终端用户分时占用主多个终端用户分时占用主多个终端用户分时占用主多个终端用户分时占用主机上的资源,这种结构被机上的资源,这种结构被机上的资源,这种结构被机上的资源,这种结构被称为称为称为称为第一代网络第一代网络第一代网络第一代网络。l每一个分散的终端都要单每一个分散的终端都要单每一个分散的终端都要单每一个分散的终端都要单独占用一条通信线路,线独占用一条通信线路,线独占用一条通信线路,线独占用一条通信线路,线路利用率低。路利用率低。路利用率低。路利用率低。多点通
12、信线路多点通信线路l为了提高通信线路的利用率并减轻主机的为了提高通信线路的利用率并减轻主机的为了提高通信线路的利用率并减轻主机的为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担,使用了多点通信线路、通信控制处理负担,使用了多点通信线路、通信控制处理负担,使用了多点通信线路、通信控制处理负担,使用了多点通信线路、通信控制处理机以及集中器。机以及集中器。机以及集中器。机以及集中器。使用通信控制处理机和集中器的通信系统使用通信控制处理机和集中器的通信系统通信控制处理机通信控制处理机通信控制处理机通信控制处理机 l完成全部的通信任务,让主机专门进行数据的处理,提高数据处理的效率;集中器集中器集中器集中器 l负
13、责从终端到主机的数据集中以及从主机到终端的数据分发。1.2.2计算机计算机-计算机网络计算机网络l随着计算机技术和通信技术的进步,将多个单处理机联机终端网随着计算机技术和通信技术的进步,将多个单处理机联机终端网随着计算机技术和通信技术的进步,将多个单处理机联机终端网随着计算机技术和通信技术的进步,将多个单处理机联机终端网络互相连接起来,形成了以多处理机为中心的网络。利用通信线路将络互相连接起来,形成了以多处理机为中心的网络。利用通信线路将络互相连接起来,形成了以多处理机为中心的网络。利用通信线路将络互相连接起来,形成了以多处理机为中心的网络。利用通信线路将多台主机连接起来,为用户提供服务。多台
14、主机连接起来,为用户提供服务。多台主机连接起来,为用户提供服务。多台主机连接起来,为用户提供服务。l l有两种连接形式:有两种连接形式:有两种连接形式:有两种连接形式:1.2.3分组交换技术的产生分组交换技术的产生回顾一下电路交换的特点回顾一下电路交换的特点回顾一下电路交换的特点回顾一下电路交换的特点l两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。来。来。来。更多的电话机互相连通更多的电话机互相连通55部电话机两两相连,需部电话机两两相连,需部电话机两两相连,需部电话机
15、两两相连,需 1010对电线。对电线。对电线。对电线。N N 部电话机两两相连,需部电话机两两相连,需部电话机两两相连,需部电话机两两相连,需 NN(NN1)/21)/2对电线。对电线。对电线。对电线。当电话机的数量很大时,这种连接方法需要的电线当电话机的数量很大时,这种连接方法需要的电线当电话机的数量很大时,这种连接方法需要的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。对的数量与电话机数的平方成正比。对的数量与电话机数的平方成正比。对的数量与电话机数的平方成正比。使用交换机使用交换机l当电话机的数量增多时,就要使用交换机来完成当电话机的数量增多时,就要使用
16、交换机来完成当电话机的数量增多时,就要使用交换机来完成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。全网的交换任务。全网的交换任务。全网的交换任务。交换机电路交换的特点电路交换的特点l电路交换必定是面向连接的。电路交换必定是面向连接的。电路交换必定是面向连接的。电路交换必定是面向连接的。l电路交换的三个阶段:电路交换的三个阶段:电路交换的三个阶段:电路交换的三个阶段:n建立连接n通信n释放连接电路交换举例电路交换举例AA和和和和 BB通话经过四个交换机通话经过四个交换机通话经过四个交换机通话经过四个交换机通话在通话在通话在通话在 AA到到到到 BB的连接上进行的连接上进行的连接上进
17、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电路交换举例电路交换举例CC和和和和 DD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通话在通话在 CC到到到到 DD的连接上进行的连接上进行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分组交换的原理(一)分组交换的原理(一)在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定在发送端,先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。长度的数据段。长度的数
18、据段。长度的数据段。报文1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长分组交换的原理(二)分组交换的原理(二)每一个数据段前面添加上每一个数据段前面添加上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首部首部构成分组。构成分组。构成分组。构成分组。数 据数 据数 据报文首部首部首部分组 1分组 2分组 3分组交换的原理(三)分组交换的原理(三)分组交换网以分组交换网以分组交换网以分组交换网以“分组分组分组分组”作为数据传输单元。作为数据传输单元。作为数据传输单元。作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端(假定接收端在左边)。依次把各分组
19、发送到接收端(假定接收端在左边)。依次把各分组发送到接收端(假定接收端在左边)。依次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分组首部的重要性分组首部的重要性每一个分组的首部都含有每一个分组的首部都含有每一个分组的首部都含有每一个分组的首部都含有地址地址地址地址等控制信息。等控制信息。等控制信息。等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的部中的部中的部中的地址信息地址信息地址信息地址信息,把分组,把
20、分组,把分组,把分组转发转发转发转发到下一个结点交换到下一个结点交换到下一个结点交换到下一个结点交换机。机。机。机。用这样的用这样的用这样的用这样的存储转发方式存储转发方式存储转发方式存储转发方式,最后分组就能到达最终,最后分组就能到达最终,最后分组就能到达最终,最后分组就能到达最终目的地。目的地。目的地。目的地。分组交换的原理(四)分组交换的原理(四)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。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 据首部数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组交换的原理(五)分组交换的原理(五)最后,在接收端
21、把收到的数据最后,在接收端把收到的数据最后,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。恢复成为原来的报文。恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错,在这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错,在这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错,在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。转发时也没有被丢弃。转发时也没有被丢弃。转发时也没有被丢弃。数 据数 据数 据报文1101000110101010110101011100010011010010注意结点交换机有多个端口注意结点交换机有多个端口ABCDEH1H5H2H
22、4H3H6高速链路 结点交换机123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4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!结点交换机注意分组的注意分组的存储转发存储转发过程过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机在结点交换机 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结点交换机结点交换机结点交换机处理分组的过程是:结点交换机处理分组的过程
23、是:结点交换机处理分组的过程是:结点交换机处理分组的过程是:n把收到的分组先放入缓存(暂时存储);n查找转发表,找出到某个目的地址应从哪个端口转发;n把分组送到适当的端口转发出去。主机和结点交换机的作用不同主机和结点交换机的作用不同 主机主机主机主机是为是为是为是为用户进行信息处理用户进行信息处理用户进行信息处理用户进行信息处理的,并向网络发送分的,并向网络发送分的,并向网络发送分的,并向网络发送分组,从网络接收分组。组,从网络接收分组。组,从网络接收分组。组,从网络接收分组。结点交换机结点交换机结点交换机结点交换机对对对对分组进行存储转发分组进行存储转发分组进行存储转发分组进行存储转发,最后
24、把分组交,最后把分组交,最后把分组交,最后把分组交付给目的主机。付给目的主机。付给目的主机。付给目的主机。分组交换的优点分组交换的优点高效高效高效高效动态分配传输带宽,对通信链路是逐段动态分配传输带宽,对通信链路是逐段动态分配传输带宽,对通信链路是逐段动态分配传输带宽,对通信链路是逐段占用。占用。占用。占用。灵活灵活灵活灵活以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。迅速迅速迅速迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组;不必先建立连接就能向其他主机发送分组;不必先建立连接就能向其他主机发送分组;不必先建立连接就能向其他主机发送
25、分组;充分使用链路的带宽。充分使用链路的带宽。充分使用链路的带宽。充分使用链路的带宽。可靠可靠可靠可靠自适应的路由选择协议使网络有很好的生存自适应的路由选择协议使网络有很好的生存自适应的路由选择协议使网络有很好的生存自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。性。性。性。三种交换的比较三种交换的比较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ARPANET的成功使的成功使计算机网络的概念发生根本变化计算机网络的概念发生根本变化早期的面向终端的计算机网络是以早期的面向终端的计算机网络是
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