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1、南京邮电大学 计算机学院计算机硬件基础教学中心Copy Right 2007-v2沈金龙教授内容提要 计算机通信与网络在信息时代中的作用 计算机网络的发展过程 计算机网络的分类 计算机网络的主要性能指标 计算机网络的体系结构 应用层的 C/S和 B/S方式内容提要 计算机通信与网络在信息时代中的作用 计算机网络的发展过程 计算机网络的分类 计算机网络的主要性能指标 计算机网络的体系结构 应用层的 C/S和 B/S方式21世纪网络化数字化 信息化知识经济计算机网电信网CATV网InternetNII，国家信息基础设施GII信息高速公路1.1 计算机通信与网络在信息时代中的作用1.2 计算机网络的
2、发展过程 面向终端的计算机联机系统 计算机系统互联成网 计算机网络体系结构的标准化 网络互联和高速网络1、 面向终端的计算机联机系统通信处理机主机IBM S/370(b) 多点链路(c) 复用方式Multiplexer Multiplexer(d) 集中方式(e) 拨号方式ModemPSTNModem(a) 点 -点链路终端设备 T处理机联机网络，分层星型结构点到点通信线路多点通信线路复用器终端集中器前端处理机（通信处理机）提高信道利用率突发性断续性通信处理信息处理单多面向终端的计算机通信网集中式处理主 从模式分层星型结构有限的数据传输速率可靠性特点计算机网络计算机技术通信技术第一代计算机网络
3、主机直接互联终端(Terminal)主机（ Host）2、 计算机系统互连成网通信子网资源子网终端(Terminal)主机（ Host）通信控制处理机（ CCP）第二代计算机网络计算机网络资源子网通信子网公用数据通信网（ PDN）分组交换网ARPANET（ 1969）到伦敦哈佛 Harvard去夏威夷SRIUCLASDACDefense Advanced Research Project Agency NETwork美国国防部高级计划局网络，称阿帕网。1968年 10月，美国国防部高级计划局和 BBN公司签订合同，研制适合计算机通信的网络。1969年 6月 完成第一阶段的工作，组成了 4个节点
4、的试验性网络，称为 ARPAnet。它被公认为是世界上第一个采用分组交换技术组建的网络。1975年夏天， ARPAnet 结束试验阶段，网络控制权交给美国国防部通信局（ DCA）， DCA在 ARPAnet基础上组建了美国国防数据网（ DDN ）。独立工作的计算机系统允许异种机入网资源共享分散 /分布控制分组交换专用的通信控制处理机（可靠性高）分层的网络协议特点分组交换公用数据网 NPL 英国国家物理实验室 EPSS 英国邮政局的 PSPDN 1973 CYCLADES 法国信息与自动化研究所1975 DATAPAC 加拿大 PSPDN 1976 DDX-3 日本 NTT-PSPDN 1979
5、 TELENET 美国商用 PDNChinaPAC 中国电信 PSPDN 1993（ 1） IBM 公司 （ 1974） SNA（ 2） DEC公司 DNA（ 3） Univac公司 DCA（ 4） Burroughs公司 BNA第三代计算机网络计算机制造厂商网络体系结构标准化3、网络体系结构的标准化国际网络体系结构标准化ISOTC97SC161977年计算机与信息处理标准化委员会开放系统互联分技术委员会1984年 ISO7948ISO/OSI-RM国际标准开放系统异种独立工作的计算机系统入网互联网络资源 /用户资源共享层次结构和通信协议接口标准化特点开放系统4、因特网发展的三个阶段 ARPA
6、NET 最初只是一个单个的分组交换网。 1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议。 同年， ARPANET分解成两个网络： ARPANET进行实验研究用的科研网 MILNET军用计算机网络 19831984 年，形成了因特网 Internet。 1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。Internet（因特网，互联网）1 1986 年， NSF 建立了国家科学基金网。 NSFNET是一个三级计算机网络： 主干网 地区网 校园网校园网 校园网 校园网 校园网校园网 校园网国家主干网地区网地区网地区网2路由器 1993年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代
7、替。 1994 年开始创建了 4 个网络接入点（ NAP， Network Access Point），分别由 4 个电信公司经营。 从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。3大公司地区 ISP网络接入点NAP（对等点）公司校园网主干服务提供者校园网校园网校园网校园网本地 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）U RFC ( Request For Comments)因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFC1.3.1 计算机网络的定义 计算机网络最简单的定义
8、：是一些互相连接的、自治的计算机的集合。 计算机网络的定义包含了三个主要的含义： 计算机网络是指自主计算机的互联集合； 互联必须遵循约定的通信协议； 计算机网络可以实现数据交互通信、资源共享、信息交换、协同工作等功能。1.3 计算机网络的分类多用户系统多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统共享性 各终端用户共享主机资源并行性 各终端用户在一段时间内并行，同一时刻有多于两个或两个以上的用户都在运行1. 计算机网络与终端时分系统2. 计算机网络与多机系统多机系统数据流机多处理机LAN紧耦合度 中 LAN松 WAN处理机距离 / 位置0.1m 同一线路板处理机距离WAN1.0m 同一系统10m
9、1 km 同一室、楼、校25 km 城100km 省、国1000km 洲3. 计算机网络与分布式系统分布式系统计算机硬件连接系统拓扑结构通信控制计算机网络分布式系统在分布式计算机操作系统支持下进行分布式数据库处理和各计算机之间的并行工作。分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。分布式系统和计算机网络之间的区别：在软件（尤其是操作系统）上，而不是硬件。移动文件在于由谁引发：系统或用户。网络软件网络协议和协议软件通信程序网络操作系统网络系统的逻辑结构网络管理及网络应用软件通信子网 资源子网1.3.2 计算机网络的组成通信子网资源子网终端(Terminal)主机（ Host）通信
10、控制处理机（ CCP）网络元素 ：网络节点（网络单元）通信链路端节点转接节点按网络的作用范围划分LANMANWAN按通信介质划分有线网、无线网按通信传播方式划分 点到点、广播、多播按通信速率划分300bps-1.544Mbps-45Mbps-1000Mbps按使用范围划分 公用网、专用网1.3.3 计算机网络分类按网络控制方式划分集中式、分布式按网络环境划分部门网、企业网、校园网按网络拓扑结构划分 星形结构 层次结构或树形结构 总线形结构 环形结构 网形结构（点点部分连接，不规则） 全连接结构星型总线型树型环型层次型网络拓扑结构分布层主干层接入层BackboneDistributionAcce
11、ss1.4 计算机网的主要性能指标主机分组交换网带宽 时延1.4.1 带宽 (bandwidth) 信号带宽：指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 模拟信道：表示通信线路允许通过的信号频带范围就称为线路带宽 (通频带 )。 数字信道： “带宽 ”是所能传送的 “最高数据率 ”同义语，单位是 b/s或 bps（每秒比特）。 常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （ 103b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（ 106b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（ 109b/s） 太比每秒，即 Tb/s（ 1012b/s） 注意：在计算机界，数据量的表示K = 210 , M = 220,
12、 G = 230, T = 240。吞吐量（ throughput） : 每秒发送的比特（或字节，帧，分组）数来表示。 时间轴上信号的宽度随速率的增大而变窄，对应的信号频率增加，则占用带宽也增加。每秒 106个比特时间1 0 1 0 1 11 s带宽为1 Mb/s时间每秒 4106个比特0.25 s带宽为4 Mb/s 发送时延（传输时延）：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 信道带宽：数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特 /秒）1.4.2 时延 (delay 或 latency) 传播时延：电磁波在信道中需要传播
13、一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米 /秒） 处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。 处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 有时可用排队时延作为处理时延。 数据从源点经过网络传送，到达目的点所经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和。总时延 = （发送时延 + 传播时延 + 处理时延）1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生发送时延(即传
14、输时延)在队列中产生处理时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路 所谓高速网络链路，提高的仅仅是数据的发送速率，而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 提高网络传输速率，减小网络传输时延，主要是减少发送时延和处理时延。（传播）时延链路带宽时延带宽积 = 传播时延 带宽 链路的时延带宽积，又称为以比特为单位的链路长度。1.4.3 时延带宽积和往返时延 往返时延 (RTT ， Round-Trip Time) 表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。主机IP网作业：（习题） 1-19， 1-20， 1-21南京邮电大学计算机学院
