1-2 计算机网络定义与分类

第二讲计算机网络的定义与分类TheDefinitionandClassificationofComputerNetwork第一章计算机网路的概述一、计算机网络的定义计算机网路的定义与分类网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。自治：网络中的各计算机之间没有明显的主从关系。关于计算机网络的精确定义并未统一。计算机网络是以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。计算机网路的定义与分类思考：最简单的计算机网络和最庞大的网络？最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个结点和一条链路。最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互连而成。因特网也称为“网络的网络”。按网络传输技术进行分类广播式网络（BroadcastNetworks）点-点式网络（Point-to-PointNetworks）二、计算机网络的分类计算机网路的定义与分类按网络的作用范围进行分类局域网LAN（LocalAreaNetwork）广域网WAN（WideAreaNetwork）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）按网络的使用者进行分类公用网（PublicNetworks）专用网（PrivateNetworks）计算机网路的定义与分类二、计算机网络的分类电路交换分组交换报文交换混合交换按网络的交换功能进行分类广播式网络（BroadcastNetworks）：所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听“到这个分组。按网络传输技术进行分类计算机网路的定义与分类CDAE匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号）匹配电阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B发送的数据点对点式网络（Point-to-PointNetworks）每条线路连接一对计算机。若两台计算机之间没有直接连接的线路，它们之间的分组传输就要通过中间结点进行存储转发，直至目的结点；从源结点到目的结点可能存在多条路由，决定路由需要有路由选择算法。计算机网路的定义与分类A机B机C机D机E机点对点式网络（Point-to-PointNetworks）每条线路连接一对计算机。若两台计算机之间没有直接连接的线路，它们之间的分组传输就要通过中间结点进行存储转发，直至目的结点；从源结点到目的结点可能存在多条路由，决定路由需要有路由选择算法。计算机网路的定义与分类A机B机C机D机E机采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一计算机网路的定义与分类广域网WAN：也称为远程网（longhaulnetwork）。覆盖范围从几十公里到几千公里，可以将一个国家、地区或几个洲的计算机和网络互连起来的网络。按网络的覆盖范围进行分类计算机网路的定义与分类【特点】：地理范围从几十公里到几千公里；覆盖一个国家、地区或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；通信子网主要由专用分组交换机组成，其任务就是通过长距离运送主机所发送的数据。从传输技术的角度来看，广域网属于点到点的网络。局域网LAN：用于有限地理范围（如一幢大楼），将各种计算机、终端与外部设备互联起来的网络。【特点】：覆盖有限的地理范围，站点数有限；一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；提供高数据传输速率（10Mbps～10Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境；从传输技术的角度来看，局域网属于广播式网络。计算机网路的定义与分类城域网ＭAN：可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户之间数据、语音、图像等多种信息传输的网络。【特点】：城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；实现大量用户之间的数据、语音、视频等多种信息的传输功能；城域网在技术上与局域网相似。计算机网路的定义与分类最早出现的是广域网，后出现局域网。这两种网络后来得以完全并行的发展，并已可将这两种网络连接起来形成互连网络。计算机网路的定义与分类电路交换是传统的电信网所使用的交换技术。两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。但若要将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。电路交换的特点按网络的交换功能进行分类计算机网路的定义与分类当电话机的数量很大时，就必须使用电话交换机进行连接。交换机计算机网路的定义与分类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。计算机网路的定义与分类计算机网路的定义与分类这种必须经过建立连接→通信→释放连接的联网方式称为面向连接的(connection-oriented)。电路交换必定是面向连接的。但面向连接的却不一定是电路交换。计算机网路的定义与分类电路交换举例•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BDCA计算机网路的定义与分类•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BDCA计算机网路的定义与分类电路交换举例不够灵活：只要在通信双方建立的通路中的任何一点出了故障，就会中断通话，必须重新拨号建立新的连接。效率低：计算机数据具有很大的突发性，会导致网络资源严重浪费。另外，采用电路交换，不同速率的终端和计算机之间很难互相通信。电路交换的缺点计算机网路的定义与分类报文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分组交换的原理（一）计算机网路的定义与分类数据数据数据报文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（二）计算机网路的定义与分类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分组交换的原理（三）计算机网路的定义与分类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收到的数据分组交换的原理（四）计算机网路的定义与分类数据数据数据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分组交换的原理（五）计算机网路的定义与分类数据数据数据分组交换在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数据分组11010011101••••••••00101001110报文发送端首部分组数据首部分组首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101••••••••00101001110分组交换的特征是基于标记（label-based)。不先建立连接而随时可发送数据的联网方式称为无连接（connectionless）式。分组交换还可以使用面向连接方式。因此面向连接的网络不一定就是电路交换的网络。分组交换的特点计算机网路的定义与分类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！结点交换机主机H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5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H5注意分组交换的存储转发过程高效：动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活：以分组为传送单位，为每个分组独立选择转发路由。迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组；网络使用高速链路。可靠：完善的网络协议；分布式多路由的分组交换网使网络有很好的生存性。分组交换的优点计算机网路的定义与分类在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(messageswitching)。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。存储转发原理并非全新的概念计算机网路的定义与分类报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文连接释放三种交换的比较计算机网路的定义与分类项目电路交换报文交换分组交换数据传输单位整个报文分段报文分组链路建立与拆除需要不需要不需要路由选择链路建立时进行每个报文进行每个分组进行链路故障影响无法继续传输无影响无影响传输延迟需要一定的链路建立时间，但数据传输延迟最短不需链路建立，但存储转发因排队会造成延迟，数据传输慢不需链路建立，但存储转发排队会造成延迟，数据传输比报文传输快三种交换的比较计算机网路的定义与分类主机终端以主机为中心以分组交换网为中心用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和软件资源。各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。主机分组交换网计算机网路的发展概况分组交换的成功使计算机网络的概念发生根本变化通信子网与资源子网计算机网路的定义与分类通信子网主机A机C机B机D机主机主机主机终端终端终端终端终端终端终端终端终端终端主机资源子网的概念组成：主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源。功能：负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。主计算机：资源子网的主要组成单元，为本地及远地用户提供服务。终端：用户访问网络的界面；分类：简单终端，智能终端；接入途径：可以通过主机连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内。计算机网路的定义与分类通信子网的概念组成：通信控制处理机、通信线路与其他通信设备。功能：完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信控制处理机作用：1.作为资源子网的主机、终端的连接的接口，将其接入网内；2.作为存储转发结点，实现数据的准确发送。通信线路：作用是提供通信信道，种类有电话线、双绞线、同轴电缆、光缆、无线通信信道、微波、卫星通信信道等。计算机网路的定义与分类通信子网和资源子网之间的关系：通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上。没有通信子网，网络就不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者合起来组成了统一的资源共享的两层网络。ARPANET网是两层网络的代表。计算机网路的定义与分类★公用网：是指由国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公用”的意思是指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用。因此公用网也可称为公众网。比如网通、铁通、中原网络都属于公用网。专用网：是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。比如，军队、铁路、电力等系统均由本系统的网络。★计算机网路的定义与分类按网络的适用范围分类根据网络的传输技术进行分类，计算机网络分为广播式网络、点-点式网络；根据网络的覆盖范围与规模分类，计算机网络分为局域网、城域网与广域网。采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别之一。计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，网络技术对当前社会发展产生着重要的影响；当前计算机网络发展的特点是Int