计算机网络概述-课件

计算机网络技术计算机网络技术计算机网络技术计算机网络技术第1章 计算机网络概述Ch1 Introduction to Computer Network2024/7/212江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有Ch1 计算机网络概述第1章的主要内容计算机网络的形成与发展，计算机网络的基本概念，计算机联网的目的和基本功能，计算机网络的分类，计算机网络系统的组成结构，计算机网络的拓扑结构，因特网和我国计算机网络的发展，计算机网络的现状和发展趋势等。第1章的授课安排课堂讲授：68课时 课外10课时第1章的重点和难点计算机网络的定义和功能计算机网络的系统结构与拓扑结构2024/7/213江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有Ch1 计算机网络概述2024/7/214江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有CH1 CH1 计算机网络概述计算机网络概述第1节 计算机网络的形成与发展Section1 The Formation and Development of Computer Network2024/7/215江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络诞生之前ENIACEDVACIBM S/360IBM S/370DEC PDP小型机体积庞大价格昂贵体积庞大价格昂贵体积庞大价格昂贵体积庞大价格昂贵高额的计算成本高额的计算成本高额的计算成本高额的计算成本数据资源不能共享数据资源不能共享数据资源不能共享数据资源不能共享无法为更多的使用无法为更多的使用无法为更多的使用无法为更多的使用者提供服务者提供服务者提供服务者提供服务2024/7/216江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络形成的原因及意义诱发因素主要需求因素1、军事需求指挥系统等2、社会需求数据共享等3、科研需求信息交换等4、商业需求快速高效安全5、个人需求娱乐信息服务现实条件：计算机技术+通信技术 计算机网络技术现代意义：信息时代+知识经济时代信息化+全球化无处不在的通信网络发展潮流：单一信息网络的并行运行综合信息网络三网合一国家战略地位：支柱产业、核心技术、信息资源保障计算机与通信是两计算机与通信是两个相互作用的领域个相互作用的领域物物物物质质质质条条条条件件件件：电电电电子子子子技技技技术术术术和和和和半半半半导导导导体体体体技技技技术术术术2024/7/217江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络解决的基本问题2024/7/218江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有主机-终端模式2024/7/219江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有主机-终端模式特点特点特点特点（1 1 1 1）使用模拟电话线路，费用高、效率低。使用模拟电话线路，费用高、效率低。使用模拟电话线路，费用高、效率低。使用模拟电话线路，费用高、效率低。（2 2 2 2）将数据处理与数据通信分开，主机开销大。）将数据处理与数据通信分开，主机开销大。）将数据处理与数据通信分开，主机开销大。）将数据处理与数据通信分开，主机开销大。2024/7/2110江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络技术的萌芽前端处理机前端处理机前端处理机前端处理机(Front End Processor)(Front End Processor)(Front End Processor)(Front End Processor)不仅可以帮助主机实现多重线路的不仅可以帮助主机实现多重线路的不仅可以帮助主机实现多重线路的不仅可以帮助主机实现多重线路的接入控制，还可帮助主机处理大部分的通信事务，使主机可以节省大接入控制，还可帮助主机处理大部分的通信事务，使主机可以节省大接入控制，还可帮助主机处理大部分的通信事务，使主机可以节省大接入控制，还可帮助主机处理大部分的通信事务，使主机可以节省大量的处理时间和系统资源，更专心于数据处理业务。量的处理时间和系统资源，更专心于数据处理业务。量的处理时间和系统资源，更专心于数据处理业务。量的处理时间和系统资源，更专心于数据处理业务。2024/7/2111江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络技术的雏形集集中中器器(C Co on nc ce en nt tr ra at to or r)的的使使用用有有效效地地解解决决的的使使用用有有效效地地解解决决密密集集型型终终端端接接入入主主机机的的线线路路浪浪费费现现象象，同同密密集集型型终终端端接接入入主主机机的的线线路路浪浪费费现现象象，同同时时也也可可以以实实现现一一部部分分的的通通信信控控制制功功能能。时时也也可可以以实实现现一一部部分分的的通通信信控控制制功功能能。2024/7/2112江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有首现“信息孤岛现象”相对独立的主机系统A“信息孤岛信息孤岛”A A相对独立的主机系统B“信息孤岛信息孤岛”B B相对独立的主机系统C“信息孤岛信息孤岛”C C如如如如何何何何打打打打破破破破单单单单个个个个主主主主机机机机各各各各自自自自形形形形成成成成的的的的“信信信信息息息息孤孤孤孤岛岛岛岛”限限限限制制制制，实实实实现现现现多多多多个个个个主主主主机机机机之之之之间间间间的的的的直直直直接接接接通通通通信信信信和和和和信息共享？信息共享？信息共享？信息共享？采采采采用用用用通通通通信信信信线线线线路路路路和和和和有有有有关关关关设设设设备备备备把把把把主主主主机机机机系系系系统统统统连连连连接接接接起起起起来来来来，通通通通过过过过一一一一定定定定的的的的通通通通信信信信软软软软件件件件实实实实现现现现主主主主机机机机间间间间的的的的直直直直接接接接通通通通信信信信和和和和数据交换。数据交换。数据交换。数据交换。主主机机之之间间的的连连接接主主机机之之间间的的连连接接与与通通信信形形成成了了真真与与通通信信形形成成了了真真正正意意义义上上的的计计算算正正意意义义上上的的计计算算机机网网络络。机机网网络络。2024/7/2113江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有分组交换网络主机独立的计算机系统终端节点收发数据包通信控制处理机中间节点数据包存储与转发早期广域网形态的通信子网后期出现简单的局域网形态第一个真正意义上的分第一个真正意义上的分第一个真正意义上的分第一个真正意义上的分组交换网络是组交换网络是组交换网络是组交换网络是1969196919691969年年年年11111111月开始月开始月开始月开始服务美国军事领服务美国军事领服务美国军事领服务美国军事领域的域的域的域的ARPANETARPANETARPANETARPANET！分组交换技术有效改进了电路交换存在的问题和缺陷，大大提高了线路利用率和通信效率。2024/7/2114江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有ARPANET1969年11月开始运行的ARPANET仅有几个节点，分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机。ARPANET主 要是用于军事研究目的，它的主要指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。2024/7/2115江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有ARPANET的演变ARPANET第一阶段的运行任务主要服务于美国军事系统，取得了成功，但主要目标还是进行科学试验。20世纪70年代中期，ARPANET试验进入第二阶段，目标是有效实现网络更大范围的互连和更高可靠性的运行，主要的改进是通信协议，由此产生了最杰出的成果TCP/IP协议，并在80年代完成全网部署和运行，极大地促进了网络技术的发展和应用。进入20世纪80年代中期，ARPANET分解为两个独立运行的网络，其一专门服务于美国军事领域，命名为MILNET，该网络历经技术更迭一直服务至今；其一主要服务于科研领域，仍然称为ARPANET。但随着更多的科研人员等提出对网络使用的需求，ARPANET不能完全满足需求了，因此80年代中期美国国家自然科学基金会NSF牵头，依托其掌握的全美重要的超级计算中心和通信资源建立了覆盖全美的NSFNET。到80年代末期NSFNET基本取代了ARPANET，成为美国最主要的公共服务网络，ARPANET正式谢幕推出历史舞台。随着NSFNET的用户越来越多功能越来越强大，有更多的商家发现了其中蕴含的商业价值。进入20世纪90年代，越来越多的商业公司接入到NSFNET的运营和服务中来，网络商业化的氛围加重。随着Web技术的成功，NSFNET越来越被普通民众了解和使用，由此逐渐演变成为今天的Internet，其服务范围很快从美国本土发展到全球各地。2024/7/2116江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络技术的多样化ARPANET及后来的NSFNET等网络的成功运行引发了更多的科研人员和技术人员以及商业公司等对网络技术关注，大量的人力、物力、财力被投入到网络技术的研发中，促使越来越多新型网络技术的诞生。网络技术的多样性主要体现在两个方面：网络硬件和网络软件。网络硬件方面早期主要以ARPANET等远程广域网络设备为主，20世纪70年代末发明了局域网技术，带来日益丰富的局域网联网设备及网络互连设备。网络软件方面最突出的是TCP/IP通信协议以及随着局域网技术发展的各种局域网通信协议和服务软件等，进入90年代以后网络操作系统成为重要网络软件技术。网络技术多样化促进了网络技术市场的繁荣，但背后隐藏的问题也日益凸显。2024/7/2117江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有再现“信息孤岛现象”网络系统A网络系统B网络系统C“信息孤岛”A“信息孤岛”B“信息孤岛”C如如如如何何何何打打打打破破破破单单单单个个个个网网网网络络络络各各各各自自自自形形形形成成成成的的的的更更更更大大大大的的的的“信信信信息息息息孤孤孤孤岛岛岛岛”限限限限制制制制，实实实实现现现现多多多多个个个个网网网网络络络络之之之之间间间间的的的的互互互互连和信息共享？！连和信息共享？！连和信息共享？！连和信息共享？！在在一一定定的的网网络络技技术术标标准准支支持持下下，采采取取相相关关的的技技术术和和设设备备，实实现现不不同同层层次次的的不不同同技技术术形形态态网网络络的的互互连连，由由此此形形成成更更大大规规模模的的互互互互联联 网网 络络联联 网网 络络(internetinternet)。国国际际互互联联网网国国际际互互联联网网(I In nt te er rn ne et t)(I In nt te er rn ne et t)是基于TCP/IP技术实现的，全世界范围内的最大规模的互联网络，是在ARPANET的基础上逐渐发展演变而形成的。2024/7/2118江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络技术的标准化网络技术的标准化可在三个层次实现网络硬件层面的标准化设计与制造促进不同厂家设备之间的互换互用互操作网络软件层面的标准化设计与运行促进不同网络形态之间的互通互连互操作网络体系结构层面的标准化与应用促进任何异构网络之间的互连互通互操作网络技术的标准化工作最早是在20世纪70年代中期由美国主要的网络产品公司提出，然后相关国家的标准组织和国际标准组织加入到标准的制定和推广应用的行列中，到20世纪90年代形成了相对完整且成熟的网络技术标准，大大改善了网络技术的生存空间和运用效果，由此促使计算机网络技术走上标准化、正规化的良性发展道路。2024/7/2119江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络发展历程20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代至年代至年代至年代至70707070年代中期年代中期年代中期年代中期202020202020世纪世纪世纪世纪世纪世纪505050505050年代年代年代年代年代年代20202020世纪世纪世纪世纪70707070年代中年代中年代中年代中期至期至期至期至80808080年代年代年代年代20202020世纪世纪世纪世纪90909090年代至年代至年代至年代至现在现在现在现在萌芽萌芽萌芽萌芽雏形雏形雏形雏形发展发展发展发展成熟成熟成熟成熟主机-终端模式单机联机系统为主，作技术准备和理论层面 的 研 究；计 算 机-计 算机 网 络 模 式广域网技术为主，形成分组交换技术，以ARPANET网 络为典型代表；标准化体系结构计算机网络模式发展各种广域网和局域网技术，形成多种网络体系结构推出具有重大历史意义的TCP/IP协议、以太 网 等 技 术；高速综合网络和网 络 互 连 模 式以Internet的发展与推广应用为主，大力发展多种高速网络技术，网络安全技术显得更为重要，网络结构化布线与系统集成等技术投入使用。计算机网络技术发展小结计算机网络技术发展小结2024/7/2120江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络发展历程中的重大事件1969年由DARPA资助研制的ARPANET网络投入运行；20世纪70年代网络体系结构标准的建立与竞争；20世纪70年代末局域网技术形成，80年代推广应用；1983年由DARPR组织开发的TCP/IP协议投入应用；1993年美国政府提出NII行动计划和1994年提出GII倡议，构建“数字化地球”设想；1994年中国政府提出建设三金（金桥、金卡、金关）工程，而后又陆续开展了多个领域的金字工程；1996年美国提出开发和建设Internet 2（NGI）；20世纪末中国提出全民上网的目标2024/7/2121江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络发展历程中的技术突破突破突破突破突破 5 5 5 5高速数据交换和传输技术高速数据交换和传输技术高速数据交换和传输技术高速数据交换和传输技术突破突破突破突破 4 4 4 4网络管理和安全技术网络管理和安全技术网络管理和安全技术网络管理和安全技术突破突破突破突破 3 3 3 3网络核心软件技术网络核心软件技术网络核心软件技术网络核心软件技术突破突破突破突破 2 2 2 2TCP/IPTCP/IPTCP/IPTCP/IP技术技术技术技术突破突破突破突破 1 1 1 1分组交换技术分组交换技术分组交换技术分组交换技术突破突破突破突破?2024/7/2122江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有发展计算机网络的支撑技术uu硬件技术硬件技术硬件技术硬件技术uu软件技术软件技术软件技术软件技术uu有线通讯技术有线通讯技术有线通讯技术有线通讯技术uu无线通讯技术无线通讯技术无线通讯技术无线通讯技术uu微电子技术微电子技术微电子技术微电子技术uu光电子技术光电子技术光电子技术光电子技术NetworkNetworkNetworkNetwork计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络ElectronicsElectronicsElectronicsElectronicsElectronicsElectronics电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术电子技术CommunicationCommunicationCommunicationCommunicationCommunicationCommunication通讯技术通讯技术通讯技术通讯技术通讯技术通讯技术ComputerComputerComputerComputerComputerComputer计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术计算机技术2024/7/2123江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有CH1 CH1 计算机网络概述计算机网络概述第2节 计算机网络的概念Section2 The Concepts of Computer Network2024/7/2124江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的定义 计计算算机机网网络络是是个个发发展中的概念和技术展中的概念和技术u计计算算机机网网络络的的精精确确定定义至今没有统一。义至今没有统一。u不不同同的的网网络络定定义义反反映映了了人人们们对对网网络络本本质质的的不不同同理理解解，也也体体现现了了网网络络技术的发展水平与阶段。技术的发展水平与阶段。资源共享的观点：资源共享的观点：实质上是从计实质上是从计实质上是从计实质上是从计算机网络的基本功能来定义计算机网算机网络的基本功能来定义计算机网算机网络的基本功能来定义计算机网算机网络的基本功能来定义计算机网络，比较符合当前人们对计算机网络络，比较符合当前人们对计算机网络络，比较符合当前人们对计算机网络络，比较符合当前人们对计算机网络本质的认识，较常采用。本质的认识，较常采用。本质的认识，较常采用。本质的认识，较常采用。用户透明的观点：用户透明的观点：实质上定义了实质上定义了实质上定义了实质上定义了分布式计算机系统；分布式系统和计分布式计算机系统；分布式系统和计分布式计算机系统；分布式系统和计分布式计算机系统；分布式系统和计算机网络系统是两个不同的概念，但算机网络系统是两个不同的概念，但算机网络系统是两个不同的概念，但算机网络系统是两个不同的概念，但二者有十分密切的关系。二者有十分密切的关系。二者有十分密切的关系。二者有十分密切的关系。广义的观点：广义的观点：实质上定义了计算实质上定义了计算实质上定义了计算实质上定义了计算机网络中的通讯网络；主要应用在主机网络中的通讯网络；主要应用在主机网络中的通讯网络；主要应用在主机网络中的通讯网络；主要应用在主机机机机-终端系统中，目前已经不适用。终端系统中，目前已经不适用。终端系统中，目前已经不适用。终端系统中，目前已经不适用。2024/7/2125江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的定义一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互联起来，彼此间实现互相通信，并且计算机的硬件、软件和数据资源大家都可以共同使用，实现资源共享的整个系统就叫做计算机网络。摘自计算机与信息科学十万个为什么计算机网络(Computer Network)就是指使用一定的通信线路，把地理位置上相对分散的、具有独立自治能力的计算机系统等连接起来，在一定通信协议的约束与控制下，实现数据交换的通信系统。参考教材P5王群定义2024/7/2126江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的含义计计计计算算算算机机机机网网网网络络络络就就是是指指使使用用一一定定的的通通信信线线路路，把把地地理理位位置置上上相相对对分分散散的的、具具有有独独立立自自治治能能力力的的计计算算机机系系统统等等连连接接起起来来，在在一一定定通通信信协协议议的的约约束束与与控控制制下下，实实现现数数据据交交换的通换的通信信系统。系统。含义一含义一计计算算机机网网络络是是一一个个由由计计算算机机等等通通信信设设备备组组成成的的数数据通信系统据通信系统；含义二含义二计计算算机机网网络络是是以以实实现现计计算算机机之之间间的的数数据据交交换换为为基基本出发点的；本出发点的；含义含义三三计计算算机机网网络络是是采采用用各各种种有有形形或或无无形形的的通通信信线线路路把把相相关关的的连连网网设设备备连连接接起起来来而而形形成成的的，没没有有线线路就没有网络；路就没有网络；含义四含义四现现代代意意义义上上的的计计算算机机网网络络要要求求各各个个联联网网的的计计算算机机在在地地理理位位置置上上相相对对分分散散，并并且且各各个个计计算算机机具具有独立自治能力；有独立自治能力；含义五含义五在在同同一一个个计计算算机机网网络络中中的的所所有有计计算算机机等等设设备备必必须须遵遵守守共共同同的的行行为为规规范范即即通通信信协协议议才才能能进进行行有有效的数据交换。效的数据交换。2024/7/2127江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的技术三要素uuLOCLOCLOCLOC：Line of Line of Line of Line of CommunicationCommunicationCommunicationCommunication通信通信通信通信线路线路线路线路uuDOCDOCDOCDOC：Device of CommunicationDevice of CommunicationDevice of CommunicationDevice of Communication通信设备通信设备通信设备通信设备uuPOCPOCPOCPOC：Protocol of CommunicationProtocol of CommunicationProtocol of CommunicationProtocol of Communication通信协议通信协议通信协议通信协议“没有线结不成网没有线结不成网没有线结不成网没有线结不成网”，有形的或无形的传输介质，有形的或无形的传输介质，有形的或无形的传输介质，有形的或无形的传输介质计算机设备、网络连接设备、布线设备等计算机设备、网络连接设备、布线设备等计算机设备、网络连接设备、布线设备等计算机设备、网络连接设备、布线设备等通信的规则，必须共同遵守，一般属于软件范畴通信的规则，必须共同遵守，一般属于软件范畴通信的规则，必须共同遵守，一般属于软件范畴通信的规则，必须共同遵守，一般属于软件范畴2024/7/2128江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机连网的本质目的计算机之间实现连网的根本目的实现计算机等设备之间的数据（信息）交换Data(Information)Exchange扩大计算机应用的迫切需求计算机之间实现数据交换的传统方式手工交换：采用各种类型的可移动存储介质实现手工交换的缺点：体现在交换的数据量、交换的效率、安全性、可靠性、时效性等诸方面计算机网络实现数据交换的优势何在？当前计算机网络实现数据交换面临的新问题2024/7/2129江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的基本功能资资源源共共享享非非实实时性的数据交换时性的数据交换在在数数据据已已处处理理好好的的基基础础上上通通过过某某种种形形式式在在计计算算机机网网络络上上交交换换从从而而实实现现资资源源的的共共享享，针针对对不不同同的的资资源源所所需需的的数数据据量量和和数数据据类类型型的的不不同同，该该功功能能对对网网络络性性能能的的要要求求也也各不相同。各不相同。基本功能基本功能基本功能基本功能Computer NetworkComputer NetworkComputer NetworkComputer Network数数据据通通信信实实时时性的数据交换性的数据交换在在数数据据形形成成过过程程中中实实时时进进行行交交换换从从而而实实现现各各种种具具体体的的网网络络功功能能，如如网网络络电电话话、网网络络广广播播、网网络络直直播播、网网络络课课堂堂等等，这这些些实实时时数数据据交交换换功功能能对对计计算算机机网网络络的的性性能能要要求一般比较高。求一般比较高。透透过过底底层层的的数数据据交交换换，基基于于计计算算机机网网络络可可以以实实现现形形式式多多样样的的网网络络功能和应用。功能和应用。根根据据通通信信双双方方所所交交换换的的数数据据类类型型的的不不同同，可可把把计计算算机机网网络络基基本本功功能归结为两类。能归结为两类。2024/7/2130江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络资源共享形式Form1Form1Form2Form2Form3Form3 初级形式：硬件资源共享初级形式：硬件资源共享Sharing Hardware Sharing Hardware ResourcesResources 中级形式：软件资源共享中级形式：软件资源共享Sharing Software Sharing Software ResourcesResources 高级形式：数据资源共享高级形式：数据资源共享Sharing Data Sharing Data ResourcesResources2024/7/2131江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络数据实时通信2024/7/2132江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的其他功能2024/7/2133江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有CH1 CH1 计算机网络概述计算机网络概述第3节 计算机网络的分类Section3 The Categories of Computer Network2024/7/2134江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的基本分类WANWANWANWANMANMANMANMANLANLAN广广广广 域域域域 网网网网 WANWANWANWAN：Wide Wide Wide Wide Area Area Area Area NetworkNetworkNetworkNetwork。广广广广域域域域网网网网又又又又称称称称远远远远程程程程网网网网，通通通通常常常常是是是是指指指指作作作作用用用用范范范范围围围围为为为为几几几几十到几千公里的网络。十到几千公里的网络。十到几千公里的网络。十到几千公里的网络。城城城城域域域域网网网网MANMANMANMAN：Metropolitan Metropolitan Metropolitan Metropolitan Area Area Area Area NetworkNetworkNetworkNetwork。通通通通常常常常是是是是指指指指作作作作用用用用范范范范围围围围在在在在WANWANWANWAN与与与与LANLANLANLAN之之之之间间间间，其其其其运运运运行行行行方方方方式式式式与与与与LANLANLANLAN相相相相似似似似，但但但但距距距距离离离离可可可可以以以以到到到到5 5 5 5至至至至50505050千千千千米的网络。米的网络。米的网络。米的网络。局局局局域域域域网网网网LANLANLANLAN：Local Local Local Local Area Area Area Area NetworkNetworkNetworkNetwork。在在在在近近近近距距距距离离离离内内内内具具具具有有有有很很很很高高高高数数数数据据据据传传传传输输输输速速速速率率率率的的的的物物物物理理理理网网网网络络络络，覆覆覆覆盖盖盖盖范范范范围围围围在在在在几几几几米米米米到到到到几几几几千千千千米米米米之之之之间间间间。如如如如：以以以以太太太太网网网网、令令令令牌牌牌牌总总总总线线线线网网网网、令牌环网等。令牌环网等。令牌环网等。令牌环网等。L LA AN NL LA AN N、M MA AN NM MA AN N、W WA AN NW WA AN N三三个个术术语语在在很很多多场场合合用用来来三三个个术术语语在在很很多多场场合合用用来来表表 示示 三三 种种 不不 同同 的的 网网 络络 技技 术术 形形 态态。表表 示示 三三 种种 不不 同同 的的 网网 络络 技技 术术 形形 态态。哪种网络形态最先出现？2024/7/2135江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的分类公用网公用网公用网公用网pp为为为为公公公公众众众众提提提提供供供供信信信信息息息息服服服服务务务务的的的的网络系统如：因特网。网络系统如：因特网。网络系统如：因特网。网络系统如：因特网。pp只只只只要要要要符符符符合合合合网网网网络络络络拥拥拥拥有有有有者者者者的的的的要求就能使用的网络。要求就能使用的网络。要求就能使用的网络。要求就能使用的网络。pp公公公公用用用用网网网网是是是是国国国国家家家家电电电电信信信信网网网网的的的的主主主主体体体体，在在在在我我我我国国国国由由由由电电电电信信信信部部部部门门门门等等等等经经经经营营营营和和和和建建建建设设设设，许许许许多多多多国国国国家家家家由政府和私营企业建设。由政府和私营企业建设。由政府和私营企业建设。由政府和私营企业建设。专用网专用网专用网专用网pp为为为为一一一一个个个个或或或或几几几几个个个个部部部部门门门门所所所所拥拥拥拥有有有有，它它它它只只只只为为为为拥拥拥拥有有有有者者者者提提提提供供供供相相相相关的网络服务。关的网络服务。关的网络服务。关的网络服务。pp这这这这种种种种网网网网一一一一般般般般不不不不直直直直接接接接向向向向拥拥拥拥有者以外的人提供服务。有者以外的人提供服务。有者以外的人提供服务。有者以外的人提供服务。pp专专专专用用用用网网网网通通通通常常常常是是是是由由由由组组组组织织织织和和和和部部部部门门门门甚甚甚甚至至至至个个个个人人人人根根根根据据据据实实实实际际际际需需需需要投资建立。要投资建立。要投资建立。要投资建立。Public NetworkPublic NetworkPublic NetworkPublic NetworkPrivate NetworkPrivate NetworkPrivate NetworkPrivate Network2024/7/2136江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的分类按数据交换的方式分类：电路交换网络、分组交换网络、信元交换网络等按网络的拓扑结构分类：总线型网络、环型网络、星型网络、树型网络等按数据传输的机制和信道的使用方式分类：广播式通信网络、点对点式通信网络按网络操作系统的类型分类：Windows网络、UNIX网络、Netware网络、Macintosh网络、Linux网络等按网络所用通信协议分类：TCP/IP网络、IPX/SPX网络等2024/7/2137江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有CH1 CH1 计算机网络概述计算机网络概述第4节 计算机网络的组成结构Section4 The Structure of Computer Network2024/7/2138江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络组成结构的两个层次2024/7/2139江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络系统观计算机网络是一个实现数据交换的通信系统，应该采用系统的观点从整体上把握和理解计算机网络的构成。任何系统都是由若干个子系统(组件/元素)组合而成。一个系统的运行依赖于子系统(组件/元素）间的组合方式和相互作用方式。研究一个系统就必须研究系统的构成方式。从不同的角度和层面来观察一个系统，可能会看到系统的不同组织结构，这更有利于深入透彻地了解这个系统的结构和运行方式。计算机网络系统也是如此。2024/7/2140江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络系统技术构成要素SubSubSystem1System1通信线路LOC包含相关设备包含相关设备包含相关设备SubSubSystem2System2通信设备DOC包含相关设备包含相关设备包含相关设备SubSubSystem3System3包含相关软件包含相关软件包含相关软件通信协议POC2024/7/2141江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络就是计算机计算机计算机计算机计算机网网网网 络络络络系系系系 统统统统硬件是软件的物质基础！硬件是软件的物质基础！硬件是软件的物质基础！硬件是软件的物质基础！软件是硬件工作的控制者！软件是硬件工作的控制者！软件是硬件工作的控制者！软件是硬件工作的控制者！2024/7/2142江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有资源子网和通信子网通信子网通信子网Communication SubnetCommunication Subnetp它它主主要要负负责责全全网网的的信信息息/数数据据处处理理，为为网网络络用用户户提提供供网网络络服服务务和和资资源源共享功能等。共享功能等。p它它主主要要包包括括网网络络中中所所有有的的主主机机、I/OI/O设设备备、终终端端，各各种种网网络络协协议议、网网络软件和数据库等。络软件和数据库等。p它它负负责责全全网网的的数数据据通通信信，为为网网络络用用户户提提供供数数据据传传输输、转转接接、加加工工和和变变换换等通信处理工作。等通信处理工作。p它它包包括括通通信信线线路路（即即传传输输介介质质）、网网络络连连接接设设备备（如如网网络络接接口口设设备备、通通信信控控制制处处理理机机、网网桥桥、路路由由器器、交交换换机机、网网关关、卫卫星星地地面面接接收收站站等等）、网网络络通通信信协协议议和和通通信信控控制软件等。制软件等。介质介质协议协议计算机计算机交换机交换机资源资源终端终端路由器路由器没没有有资资源源子子网网，通通信信子子网网就就失失去去存存在在的的意意义义。没没有有通通信信子子网网，资资源源子子网网中中的的没没有有资资源源子子网网，通通信信子子网网就就失失去去存存在在的的意意义义。没没有有通通信信子子网网，资资源源子子网网中中的的资资源源就就不不能能流流通通，也也就就不不存存在在网网络络的的概概念念。二二者者缺缺一一不不可可相相互互作作用用。资资源源就就不不能能流流通通，也也就就不不存存在在网网络络的的概概念念。二二者者缺缺一一不不可可相相互互作作用用。一一次次完完整整的的数数据据交交换换过过程程必必须须由由网网络络中中的的资资源源子子网网和和通通信信子子网网共共同同作作用用紧紧密密一一次次完完整整的的数数据据交交换换过过程程必必须须由由网网络络中中的的资资源源子子网网和和通通信信子子网网共共同同作作用用紧紧密密配配合合才才能能真真正正实实现现。对对于于有有些些网网络络很很难难分分清清楚楚资资源源子子网网和和通通信信子子网网。配配合合才才能能真真正正实实现现。对对于于有有些些网网络络很很难难分分清清楚楚资资源源子子网网和和通通信信子子网网。资源子网资源子网Resource SubnetResource Subnet2024/7/2143江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有资源子网和通信子网资源子网中的设备是网络的终结节点，资源子网中的设备是网络的终结节点，资源子网中的设备是网络的终结节点，资源子网中的设备是网络的终结节点，通信子网中的设备是网络的中间节点。通信子网中的设备是网络的中间节点。通信子网中的设备是网络的中间节点。通信子网中的设备是网络的中间节点。资资资资源子网利用某种通信链路连接到相应的通信子网，源子网利用某种通信链路连接到相应的通信子网，源子网利用某种通信链路连接到相应的通信子网，源子网利用某种通信链路连接到相应的通信子网，通信子网和资源子网在通信协议的控制下协调工作。通信子网和资源子网在通信协议的控制下协调工作。通信子网和资源子网在通信协议的控制下协调工作。通信子网和资源子网在通信协议的控制下协调工作。资源子网是网络资源的承载者、发送者、资源子网是网络资源的承载者、发送者、资源子网是网络资源的承载者、发送者、资源子网是网络资源的承载者、发送者、接收者和使用者；接收者和使用者；接收者和使用者；接收者和使用者；通信子网是网络资源的传输者、转发者、通信子网是网络资源的传输者、转发者、通信子网是网络资源的传输者、转发者、通信子网是网络资源的传输者、转发者、临时存储者。临时存储者。临时存储者。临时存储者。2024/7/2144江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有信息高速公路系统路路车车货货驾驶员驾驶员管理管理物理网络平台（硬件）物理网络平台（硬件）网络应用系统（软件）网络应用系统（软件）网络数据（信息）网络数据（信息）网络用户（网民）网络用户（网民）网络管理系统网络管理系统计算机网络系统计算机网络系统计算机网络系统计算机网络系统公路系统公路系统公路系统公路系统2024/7/2145江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络拓扑结构拓扑（Topology）是几何学和图论中的基本概念，用于描述点、线、面之间的几何关系。计算机网络技术借用拓扑概念来描述网络系统中节点间的相互关系，从而确定节点在网络中的确切位置以及它与网络中其他节点之间的相对关系。网络中参与通讯过程的设备实体被抽象抽象成节点，连接各个通讯设备的通讯链路被抽象抽象成线条，节点用线条连接而成的几何图形就是网络的拓扑结构。拓扑结构是对网络具体连接形态的抽象抽象，是用于对网络构成与特性分析的基本手段。2024/7/2146江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有先来看一个计算机网络拓扑结构图先来看一个计算机网络拓扑结构图计算机网络拓扑结构采用图形描述的形式给出网络中所有设备的连接形态以及各个设备之间的相互关系，甚至可以通过拓扑结构了解网络的基本工作方式和管理形式等信息。2024/7/2147江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络拓扑结构的意义设计计算机网络总是从设计网络的拓扑结构开始。计算机网络的拓扑结构对该网络的特性起决定性的作用，如网络的性能、可靠性、安全性、通讯费用等。不同的计算机网络拓扑结构可能需要采用不同的通信线路、通信设备和通信协议来实现。不同拓扑结构的计算机网络通信机制各不相同，系统实现的复杂程度和系统维护的难度等方面也不同。计算机网络拓扑结构图相当于“建筑蓝图”，它既是对整个网络系统结构的把握，又是网络连接的具体实现指南。分析和掌握一个已有的计算机网络，尤其是复杂结构的大规模网络也必须从其拓扑结构着手。2024/7/2148江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的拓扑结构不同技术形态的计算机网络覆盖的范围和拥有的节点数量等不同，采用的通信技术、设备、线路和连接方式等也就不同，它们所采用的拓扑结构会存在一定的差异，由此导致各自所用的通信协议和通信软硬件等技术也不同。局域网LAN通常是分布在一个有限地理范围内的网络系统，所涉及的地理范围只有几公理，其专用性非常强，节点密度往往比较大，一般采用比较稳定和规范的拓扑结构。广域网WAN往往是由多个小型网络(如局域网)通过一定的技术、线路、连接方式互连而成的大型网络，可把一个局域网视作是广域网中的一个节点来研究广域网的拓扑结构。城域网MAN是介于局域网和广域网之间一种网络形态，会根据技术类型的不同采用不同的拓扑结构。2024/7/2149江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有局域网的基本拓扑结构环型结构环型结构环型结构环型结构RingRingRingRing网络中所有网络中所有网络中所有网络中所有节点都连接节点都连接节点都连接节点都连接在一条首尾在一条首尾在一条首尾在一条首尾连接在一起连接在一起连接在一起连接在一起的封闭的通的封闭的通的封闭的通的封闭的通信线路上。信线路上。信线路上。信线路上。总线型结构总线型结构总线型结构总线型结构BusBusBusBus网络中所有网络中所有网络中所有网络中所有的节点都连的节点都连的节点都连的节点都连接在一条开接在一条开接在一条开接在一条开放的通信线放的通信线放的通信线放的通信线路上。路上。路上。路上。星型结构星型结构星型结构星型结构StarStarStarStar网络中所有网络中所有网络中所有网络中所有节点通过各节点通过各节点通过各节点通过各自的通行线自的通行线自的通行线自的通行线路连接到同路连接到同路连接到同路连接到同一个中心节一个中心节一个中心节一个中心节点设备上。点设备上。点设备上。点设备上。BusBusBusBus总线型总线型总线型总线型RingRingRingRing环型环型环型环型StarStarStarStar星型星型星型星型2024/7/2150江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有总线型拓扑结构优点：优点：1 1、结构简单，组网成本较低。、结构简单，组网成本较低。2 2、联网所需电缆较少，布线容易实现。、联网所需电缆较少，布线容易实现。缺点：缺点：1 1、扩展潜力有限，随着网络中节点数量的增、扩展潜力有限，随着网络中节点数量的增加和通信数据量的递增，网络的性能急剧加和通信数据量的递增，网络的性能急剧下降。下降。2 2、网络中任何一个节点发生故障都可能导致、网络中任何一个节点发生故障都可能导致整个网络的瘫痪，且寻找故障点比较困难。整个网络的瘫痪，且寻找故障点比较困难。2024/7/2151江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有环型拓扑结构优点：优点：1 1、结构简单，组网成本较低。、结构简单，组网成本较低。2 2、网络中所有节点访问网络的机会均等。、网络中所有节点访问网络的机会均等。缺点：缺点：1 1、扩展潜力有限，网络节点的增加和减、扩展潜力有限，网络节点的增加和减少都带来麻烦。少都带来麻烦。2 2、网络中任一个节点发生故障都可导致、网络中任一个节点发生故障都可导致整个网络瘫痪，且寻找故障点比较困难。整个网络瘫痪，且寻找故障点比较困难。2024/7/2152江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有星型拓扑结构优点：优点：1 1、网络易于扩展和改变，增加和减少节点比较、网络易于扩展和改变，增加和减少节点比较简单。简单。2 2、网络中任何一个节点发生故障不会影响其他、网络中任何一个节点发生故障不会影响其他节点的正常工作。节点的正常工作。缺点：缺点：1 1、由于需要专门的中心节点设备且每个节点的、由于需要专门的中心节点设备且每个节点的连接都需要单独的连接线路，组网成本较高。连接都需要单独的连接线路，组网成本较高。2 2、中心节点设备发生故障会导致整个网络瘫痪。、中心节点设备发生故障会导致整个网络瘫痪。2024/7/2153江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有三种基本拓扑结构的比较类型优点缺点总线型结构简单，成本较低。所需的电缆较少，易于组网。具备一定的可靠性。扩展的潜力有限，随着网络的扩展和通信流量的增加，性能会下降。网络上任何部分的故障都会影响整个网络，且发生故障时不易判断故障点。星型网络上计算机通过hub进行集中管理。任何一台计算机发生故障都不会影响整个网络。网络易于扩展和改变。一旦hub出现故障，整个网络就将无法正常工作。环型网络上的计算机均有平等访问网络的机会，采用令牌传递方式时传递速度很快，当网络上的计算机数量较多时性能也不易受影响。与总线型网络类似，当网络上的任意一台计算机出现故障时都会影响整个网络，且不易判断故障点。网络不易扩展和修改。请在课程内容结束后再来全面比较三种拓扑结构的特点。2024/7/2154江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有两种复杂的局域网拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构2024/7/2155江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有混合型局域网拓扑结构2024/7/2156江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有经典的城域网拓扑结构DQDB:DQDB:DQDB:DQDB:Distributed Queue Dual Bus Distributed Queue Dual Bus Distributed Queue Dual Bus Distributed Queue Dual Bus分布式队列双总线分布式队列双总线分布式队列双总线分布式队列双总线由由由由IEEEIEEEIEEEIEEE 802.6802.6802.6802.6 协议标准定义传输介质协议标准定义传输介质协议标准定义传输介质协议标准定义传输介质 及其及其及其及其 工作原理工作原理工作原理工作原理2024/7/2157江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有曾经流行的城域网拓扑结构FDDI:FDDI:FDDI:FDDI:FiberDistributedDataInterfaceFiberDistributedDataInterfaceFiberDistributedDataInterfaceFiberDistributedDataInterface光光光光纤纤分布式数据接口分布式数据接口分布式数据接口分布式数据接口由美国国家由美国国家由美国国家由美国国家标标准化准化准化准化组织组织 (ANSI)(ANSI)(ANSI)(ANSI)定定定定义传输义传输介介介介质质 及其及其及其及其 基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理2024/7/2158江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有广域网的拓扑结构广域网连接的三种形态两个远程节点之间的连接远程节点接入到一个网络两个远程网络之间的互连广域网拓扑结构设计的影响因素连接所采用的通信线路类型及其费用连接所采用的通信信号类型及其模式连接所采用的通信协议类型及其设备2024/7/2159江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络拓扑结构范例2024/7/2160江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络拓扑结构范例2024/7/2161江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有网络拓扑结构范例2024/7/2162江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有信道类型和拓扑结构信道Channel：数据（信号）传输的通道。信道的类型：根据信道的使用方式分类共享信道广播式信道多个节点共享使用某个节点发送数据时其他所有的节点接收数据广播式的数据通信独占信道点-点式信道一对节点独占使用一个节点发送数据时另一个节点直接接收数据点对点式的数据通信不同类型的信道适用不同的拓扑结构广播式信道：总线型、环型、树型、无线广播型等点-点信道：星型、环型、树型、网状型等2024/7/2163江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有共享信道的通信机制采用共享介质【共享信道】构建的计算机网络需要解决的基本问题：如何控制每个通信节点获得介质的使用权/访问权，而控制方式有两种不同的方式，即集中式控制和分散式控制，由此带来两种完全不同的通信网络。在共享介质网络中，当某个通信节点获取介质访问权后，就可以发起基于数据交换的通信过程，根据参与一次通信过程的节点数量不同，可分为三种不同的通信类型：单播通信Unicast：一个数据发送者，对应一个指定数据接收者组播通信Multicast：一个数据发送者，对应一组【多个】数据接收者（组的控制与管理）广播通信Broadcast：一个数据发送者，网络中所有节点都是数据接收者（此处的广播与上一页所说的广播不是一个概念！）2024/7/2164江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络的拓扑结构根据网络中节点之间相互关系描述方式的不同，把计算机网络的拓扑结构分成两种类型。物理拓扑结构把网络中节点间的物理连接形式直接直接抽象而成描述节点（设备）间的物理关系表面结构网络组建和施工时采用逻辑拓扑结构把网络中节点间的数据流向关系间接间接抽象而成描述节点（设备）间的逻辑关系本质结构分析网络工作原理时采用有些计算机网络的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构是一致的，如早期的以同轴电缆为线路组建的以太网。表里一致表里一致有些计算机网络的物理拓扑结构和逻辑拓扑结构不一致，如以令牌机制工作的总线型网络。表里不一表里不一2024/7/2165江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有CH1 CH1 计算机网络概述计算机网络概述第5节 计算机网络技术标准化及其组织Section5 The Standards and Organizations of Computer Network2024/7/2166江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有计算机网络技术标准计算机网络技术的发展离不开标准的制定和应用标准不仅使不同的计算机之间可能实现通信，而且可以使符合标准的产品得到推广，从而扩大生产规模，降低生产和使用成本。现代社会任何技术和产品都需要标准化。拥有标准就拥有发言权。标准一般可以分为既成事实的标准和合法的标准两类既成事实的标准是那些没有正式计划，但却存在的标准，如IBM PC、UNIX等。合法的标准往往是由一些国际权威机构采纳/设计并公开发布的标准，如IEEE 802.3、RS-232C等。国际权威机构一般分为两大类一类是根据国家政府间的协议而建立的