第1章网络概论13

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1、第 1 章 计算机通信网络技术概论,主讲人: 施荣华 教授 博士生导师中南大学信息科学与工程学院 ,2,要求整体上了解计算机通信网络。通过本章的学习，应掌握以下内容：1.计算机通信网络的定义、功能2.计算机通信网络的分类3. 计算机通信网络的组成4.网络体系结构,【本章目标】,3,【本章要点】,1 计算机通信网络的定义与发展2 计算机通信网络的分类3 计算机通信网络系统的组成与主要设备4 计算机通信网络体系结构,4,1.1 计算机通信网络的定义与发展,1.1.1 计算机通信网络的定义1.1.2 计算机通信网络的发展,5,计算机通信网络定义： 将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互

2、连起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息传输与交换的系统，称之为计算机通信网络。简单地说，计算机通信网络是指实现计算机与计算机之间互连与通信的网络。,6,几个相关的定义,计算机通信 （数字）计算机之间的通信。数据通信 数字计算机或其他数字终端装置之间的通信。计算机网络 以共享资源为目的,利用通信手段把地域上相对分散的若干独立的计算机系统、终端设备和数据设备连接起来，并在协议的控制下进行数据交换的系统。,7,计算机通信网络与计算机网络的区别？,将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件的支持下，实现计算机间的信息传输与交换的系统，称之为计算机通信网络。计算机网络

3、是指以共享资源为目的,利用通信手段把地域上相对分散的若干独立的计算机系统、终端设备和数据设备连接起来，并在协议的控制下进行数据交换的系统。,8,计算机通信网络的功能,（1）实现资源共享（设备 程序 数据）（2）突破地域界限（局域 城域 广域 互联网-地球）（3）增加可靠性(灾备 多途径访问）（4）提高处理能力（协同 并行处理 负载均衡）（5）进行数据通信（电子邮政 电子会议 网络教育 数字图书馆 网络银行 网络商店.),9,计算机通信网络的发展,10,计算机通信网络的发展,11,计算机通信网络的发展,12,计算机通信网络的发展,13,计算机通信网络的发展趋势,（1）开放性方向发展（统一协议标准

4、-跨平台 )（2）一体化方向发展（协同技术 虚拟技术-云计算 透明计算 增强功能 降低成本 方便使用）（3）多媒体网络方向发展（支持多种媒体-电信网电视网 计算机网-“三网合一”）（4）高效，安全的网络管理方向发展（可用安全瓶颈）（5）智能化网络方向发展（模拟人-分析 归纳 推理 学习能力-专家系统）,14,1.2 计算机通信网络的分类,1.2.1 按拓扑结构分类1.2.2 按地域范围分类1.2.3 按传输技术分类1.2.4 按传输介质分类,15,1.2.1 按拓扑结构分类,（1）总线拓扑（Bus Topology）结构 （2）环型拓扑（Ring Topology）结构 （3）星型拓扑（Sta

5、r Topology） 结构 （4）网状拓扑（Net Topology）结构,16,拓扑结构,集线器,干线耦合器,总线网,星形网,树形网,环形网,17,总线拓扑（Bus Topology）结构,18,环形拓扑和星型拓扑,19,网状拓扑（Net Topology）,20,1.2.2 按地域范围分类,局域网LAN（Local Area Network） 城域网MAN（Metropolitan Area Network）广域网WAN（Wide Area Network）,21,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,城域网,城域网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,广域网,局域网,局域

6、网,校园网,企业网,22,1.2.3 按传输技术分类,广播网络-共享一条传输通道 局域网：以太网 令牌环网 令牌总线网 FDDI网等。 点到点网络-分组交换网、多条传输通道 广域网：x.25网 帧中继网 ATM网等。,23,1.2.4 按传输介质分类,（1）有线网络 有线网络指采用同轴电缆、双绞线、光纤等有线介质来连接的计算机通信网络。 （2）无线网络 无线网络采用微波、红外线、无线电等电磁波作为传输介质。由于无线网络的联网方式灵活方便，不受地理因素影响，因此是一种很有前途的组网方式 。 目前无线通信系统主要有：低功率的无绳电话系统、模拟蜂窝系统、数字蜂窝系统、移动卫星系统、无线LAN和无线W

7、AN等。,24,1.2.5 其它分类,计算机通信网络的实现技术与应用方式等许多方面是多种多样的，很难对网络进行严格的分类。通常从不同的角度进行分类，比如前面的按拓扑结构、地域范围、传输技术、传输介质等，还常从传输速率、 交换方式、服务方式、连接类型等对网络进行分类，相应的有对应的某某网络。 对等网、传感器网、 移动网、移动自组网、 物联网等,25,1.3 计算机通信网络系统的组成,1.3.1 计算机通信网络系统的组成1.3.2 DTE与DCE 1.3.3 因特网的组成与工作方式 1.3.4 计算机通信网络系统的组成结构,26,1.3.1计算机通信网络系统的组成,计算机通信网络系统的组成可分为三

8、个部分,即硬件系统,软件系统及网络信息系统。 硬件系统：计算机、通信设备、连接设备及辅助设备。,27,1.3.2 DTE与DCE,DTE是数据终端设备，DTE提供或接收数据，连接到网络中的用户端机器，主要是计算机和终端设备。与此相对地，在网络端的连接设备称为 DCE ( Date Circuit - terminating Equipment )。DCE是数据通信设备，如MODEM，是连接DTE设备的通信设备。,28,1.3.3 因特网的组成与工作方式,从因特网的功能上看，可以划分为以下的两大块： (1)资源子网，由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、

9、音频或视频）和资源共享。 (2)IP通信子网，由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为资源子网提供服务的（提供连通性和交换）。,29,资源子网中的主机-端系统,在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方式和对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式。 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。,30,客户服务器方式,客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是

10、指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。,31,1.3.4计算机通信网络系统的组成结构,1独立网络-局域网 独立网络不与其他网络进行连接，其组成的设备有：服务器、工作站、网卡、集线器或交换机等。ARPAnet也是一个独立网络。2三级结构网络 3. 多级结构网络,32,2.三级结构的因特网,主机到主机的通信可能要经过多种网络。,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,国家主干网,33,3.多级结构的因特网,大公司,地区 ISP,网络接入点

11、NAP（对等点）,公司,主干服务提供者,本地 ISP,地区 ISP,地区 ISP,地区 ISP,本地 ISP,本地 ISP,大公司,大公司,网络接入点NAP（对等点）,主机到主机的通信可能经过多种 ISP。,34,1.4 计算机通信网络体系结构及协议,1.4.1 协议与体系结构1.4.2 OSI模型,35,1.4.1协议与体系结构,1网络协议(Protocol)约定集 语法（Syntax）：包括数据格式、编码及信号电平等。 语义（Semantics）：包括用于协调和差错处理的控制信息。 定时（Timing）：包括速度匹配和排序。2网络的体系结构层次划分所遵循的原则 所谓网络的体系结构(Arch

12、itecture)就是计算机通信网络各层次及其协议的集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示。,36,n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用了n-1层以及以下所有各层的服务。层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交流、理解和标准化。,37,计算机通信网络层次模型,38,层次结构的特点：, 除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。 对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实

13、现的。,39,层次结构划分的原则, 当在处理数据的过程中需要建立不同的抽象层次时，应进行分层； 不能把结构的层分得太多，以免在描述和综合这些层次时发生困难； 当需要完成显然不同的处理功能或者需要采用完全不同的技术时，应进行分层； 应把相似的功能放在同一层内； 在建立分层边界时，应使其服务描述简单且应保证通过边界往返的次数最少。 在分层时应允许各层重新设计，且允许各层协议为适应结构、软、硬件方面的新技术而作某种变化； 分层后每一层应仅与其相邻的上下层有接口； 根据不同的通信服务需要可以在同一层内进一步建立若干子层； 允许对子层进行旁路。,40,网络体系结构的特点, 以功能作为划分层次的基础。 第

14、n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。 第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含由下层服务提供的功能。 仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。,41,1.4.2 OSI模型,1OSI参考模型的描述 OSI模型是一种将异构系统互连的分层结构。共有七层，由低到高分别是：物理层（Physical Layer）数据链路层（Data Link Layer）网络层（Network Layer）传输层（Transport Layer）会话层（Session Layer）表示层（Presentation Layer）应用层（A

15、pplication Layer）,42,43,2.OSI参考模型的特征,（1）提供了控制互连系统交互规则的标准框架。（2）定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述。（3）不同系统上的相同层的实体称为同等层实体。（4）同等层实体之间通信由该层的协议管理。（5）相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务。（6）所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。（7）直接的数据传送仅在最低层实现。（8）每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。,44,3.OSI参考模型各层的功能,（1）物理层（Physical Layer）物理层位于OSI参考模型的最底层，是整个OSI参考模型的基础。该层规定了通信设备的机械、电气、功能和过程的特性，用以建立、维护和拆除物理链路连接。,45,（2）数据链路层（Data Link Layer）,数据链路层在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻结点之间的数据链路，通过差错控制提供数据帧（Frame）在信道上无差错的传输，并进行各电路上的动作系列。该层的作用概括如下： 在网络层实体间提供传送数据的功能和过程。 提供数据链路的流控。 检测和校正物理链路产生的差错。 保证报文以帧为单位在链路上可靠传送。,