《计算机通信与网络》课件第一讲计算机网络概述

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课件制作人：谢希仁,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课件制作人：谢希仁,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课件制作人：谢希仁,计算机通信与网络,教学内容,计算机网络概述,协议与体系结构,物理层,数据链路层,信道共享技术,局域网,广域网(网络层),网络互联(,IP,及其配套协议),传输层(,TCP、UDP),应用层,第一讲 计算机网络概述,要点:,计算机网络的概念,计算机网络的发展过程,通信子网和资源子网的概念,三种交换方式,Internet,的发展,OSI/RM,与,TCP/IP,的体系结构,标准及其标准组织,计算机网络的分类,有关三网融合,网络的拓扑,计算机网络的主要性能指标,1.1 计算机网络的概念,计算机网络:,利用通信设备和线路将地理位置不同、,自主的,多个计算机系统,互连,起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。,自主的:,autonomous,互连:,interconnect,1.2 计算机网络的发展过程,面向终端的的计算机网络，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源,以通信子网为中心，用户通过分组交换网可共享用户资源子网的硬件和软件资源,采用标准的分层体系结构,一、面向终端的计算机网络,(1),H: Host,主机,T:,终端,M:,调制解调器,线路控制器: 负责计算机和线路的通信，主要完成串行和并行传,输的转换和简单的差错控制。,Host,T,Line controller,M,M,一、面向终端的计算机网络,(2),多重线路控制器: 控制多条电路，主机负责每条,线路的收发;,通过拨号，多个终端可同时上到主机上。,Host,T,Multiline controller,M,M,M,M,M,M,T,T,PSTN,一、面向终端的计算机网络,(3),Host,T,Front End Processor,M,M,M,M,M,M,T,T,PSTN,FEP,一、面向终端的计算机网络,(4),为了节省通信费用，可在远程终端密集处加一个集中器。集中器的一端用多条低速线路与各个终端相连，其另一端则用一条较高速率的线路和计算机相连。由于集中器不是简单的多路复用器而是一个智能复用器，它可利用一些终端的空闲时间来传送其他处于工作状态的终端的数据。,Host,T,Front End Processor,M,M,M,M,T,T,PSTN,FEP,concentrator,分组交换的产生,60,年代初，美国国防部领导的远景研究规划局,ARPA (Advanced Research Project Agency),提出要研制一种生存性,(survivability),很强的网络。,传统的电路交换,(circuit switching),的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。,如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。,计算机网络的产生背景,新型网络的基本特点,网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。,网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。,所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。,计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。,网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。,回顾一下电路交换的特点,两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。,更多的电话机互相连通,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。,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,“,交换,”,的含义,在这里，“,交换,”,(switching),的含义是：,转接,把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。,从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式,动态地分配,传输线路的资源。,电路交换的特点,电路交换必定是面向连接的。,电路交换的三个阶段：,建立连接,通信,释放连接,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,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,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,电路交换传送计算机数据效率低,计算机数据具有突发性。,这导致通信线路的利用率很低。,二、,从主机为中心到以网络为中心,主机,终端,以主机为中心,以分组交换网为中心,主机,分组交换网,以通信子网为中心的计算机网络,通信子网: 负责计算机网络中的信息传递。由网络节点,IMP(Interface message Processor),和通信链路组成，将主机、终端连在一起的部分。,资源子网: 负责信息处理，由主机和终端构成。,主机:网络中的设备，运行用户程序的机器,。,Host,IMP,Host,T,Host,Communication subnet,Resource subnet,IMP(Interface message Processor),报文,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、固定长度的数据段,。,1101000110101010110101011100010011010010,假定这个报文较长,不便于传输,数 据,数 据,数 据,报文,分组交换的原理（二）,每一个数据段前面添加上,首部,构成分组。,首部,首部,首部,分组,1,分组,2,分组,3,请注意：现在左边是,“,前面,”,分组交换的原理（三）,分组交换网以“,分组,”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）。,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,每一个,分组的首部都含有,地址,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部中的,地址信息,，把分组,转发,到下一个结点交换机。,用这样的,存储转发,方式，最后分组就能到达,最终目的地,。,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。,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,数 据,数 据,数 据,分组交换的原理（五）,最后，在接收端把收到的数据,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，在转发时也没有被丢弃。,报文,1101000110101010110101011100010011010010,分组交换网的示意图,H,1,A,分组交换网,B,D,E,C,H,5,H,6,H,4,H,2,H,3,H,1,向,H,5,发送分组,H,2,向,H,6,发送分组,注意分组路径的变化！,结点交换机,主机,注意分组的,存储转发,过程,H,1,A,分组交换网,B,D,E,C,H,5,H,6,H,4,H,2,H,3,H,1,向,H,5,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,H,5,三种交换方式(电路交换、报文交换、分组交换),电路交换,：,电话系统，通信前先建立连接，预先分配资源,报文交换,：,邮政系统，存储转发方式，动态分配资源，,数据传送的单位是较长的报文,（,message）,分组交换,：,存储转发方式，动态分配资源，数据传送的,单位是较短的分组,（,packet，,包）,三种交换的比较,A,P,1,P,2,P,3,P,4,P,1,P,2,P,3,P,4,P,1,P,2,P,3,P,4,B,C,D,分组交换,报文交换,报,文,报,文,报,文,A,B,C,D,A,B,C,D,报文,t,呼,叫,阶段,数据传送,电路交换,连接释放,三种交换的比较,P,1,P,2,P,3,P,4,P,1,P,2,P,3,P,4,P,3,P,4,报,文,报,文,报,文,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,连接建立,数据传送,报文,P,2,P,1,连接释放,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,三种交换方式比较,(1),:,1 接续时间:,电路交换: 拨号时间相对长,报文交换: 发送用户不需建立端到端的连接，,接通本地交换机的时间小于1秒。,分组交换:,面向连接:(第,5,版) 谢希仁等著 电子工业出版社,(第,4,版) 谢希仁等著 电子工业出版社, 谢希仁著 大连理工大学出版社, 熊桂喜等译 清华大学出版社,COMPUTER NETWORKS,第三版,Andrews Tanenbaum,Computer Networks and Internets THIRD EDITION,Douglas E.Comer,TCP/IP,详解 卷1:协议 范建华等译 机械工业出版社,参考书,试卷题目质量,1.,计算机通信与网络（张彬）：试卷出题规范，作为选修课，还是较正规的。总的看没有太难的题目，以基本概念和基础理论为主检查教学成果。大部分同学分数集中在,70-79,、,80-89,段，且,80-89,为多。填空、选择题目较多覆盖面较大。,