《计算机网络(第03讲)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络(第03讲)（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、计算机网络,（第三讲）主讲：李 勇二零一六年八月,计算机网络讲义,2,上次课主要内容,计算机网络发展的第一阶段 电路交换分析 计算机网络发展的第二阶段 分组交换技术,计算机网络讲义,2,计算机网络讲义,3,11、分组交换可靠性,可靠性高1、通信链路中一个结点出现了问题，可通过改变路由利用其他的链路进行通信。（1）分组独立传输；（2）有冗余路由；（3）提供路由选择协议。2、支持面向连接和面向非连接的传输服务。 分组交换可动态重新分配物理链路的带宽1、采用存储转发；2、 分段占用通讯资源；3、通过重用技术动态分配链路的带宽。,计算机网络讲义,3,计算机网络讲义,4,12、分组交换的延迟,分组交换的
2、延迟是指报文的第一位从发送方发送开始到报文的最后一位到达接收方所需要的时间。在这段时间内，分组经过了发送、传输、接收、存储、排队、转发六个步骤，其延迟则包括发送延迟、传播延迟、排队延迟和处理延迟。1、发送延迟（Ts）:Ts=Ls/Cs2、传播延迟（Td）:Td=L/V3、排队延迟（Tq）4、处理延迟（Th） 分组交换延迟（Tp）= Tq+Ts+Td+Th 。,计算机网络讲义,4,计算机网络讲义,5,13、处理时延（Th）,处理时延1、交换机在收到分组时花费的处理时间称为处理时延；2、处理包括:提取数据部分、进行差错校验、查找适当路由等。,计算机网络讲义,5,计算机网络讲义,6,14、排队时延（
3、Tq）,排队时延1、分组在进入交换机的队列等待发送的时间称为排队时延；2、有输入队列和输出队列。,分组1,分组2,分组3,分组n,分组j,分组m,交换机制,输入,输出,交换机,缓存,排队时延,计算机网络讲义,6,计算机网络讲义,7,15、分组交换延迟分析,由于采用划分分组、独立传输和路由选择协议，因此，不需要建立连接的时间。 由于采用存储转发，在不考虑流量控制的前提下，不存在请求阻塞，也不存在独占线路的情况。 事实上，除排队延迟不可精确计算外，处理延迟和发送延迟都可通过硬件设备以及分组大小了控制，而传播延迟则是一个相对固定的值。因此，可以得出结论。 1、排队延迟可通过流量控制、拥塞控制来解决；
4、 2、在不考虑排队延迟的情况下，分组交换延迟中主要因素是发送延迟； 3、分组交换线路利用率Pe=Ts/ Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)。在控制好的情况下，Tq=0, Th和Td相对Ts很小。,计算机网络讲义,7,计算机网络讲义,8,15、分组交换效率分析,分组交换线路利用率较高，但数据传输效率受影响。1、对于面向连接服务，在建立连接阶段确定路由；面向非连接服务，不需要事先确定路由。因此，不需要电路建立时间；2、通过流量控制、拥塞控制可最大限度减少排队延迟；3、处理延迟很小；4、因此，当选择了合适的分组大小时，分组交换链路利用率Pe=Ts/ Tp=Ts/(Tq+Ts+Td+Th)较高；5
5、、但由于增加了分组头、尾，影响了数据传输效率。,计算机网络讲义,8,计算机网络讲义,9,16、分组交换示意图,计算机网络讲义,9,计算机网络讲义,10,17、分组交换总结,综上所述，相对电路交换，可以得出如下结论：1、分组交换可靠性高；2、分组交换效率较高；3、分组交换适用于突发数据流量的传输。 计算机之间的数据传输是突发数据流量的传输，所以分组交换适用于计算机网络。 分组交换技术出现后，一般认为，计算机网络由通信子网和资源子网构成。1、通信子网：一般是公用网，由集线器、交换机、路由器和通信线缆等网络设备构成。2、资源子网：向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源的计算机集合。,计算机网络讲
6、义,10,计算机网络讲义,11,18、报文交换,不采用将报文划分分组的思想，而将报文作为分组发送，其他则与分组交换相同，可理解为报文交换。1、可靠性差；2、效率低。,计算机网络讲义,11,计算机网络讲义,12,19、报文交换示意图,计算机网络讲义,12,三种交换的比较,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,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,计算机网络讲义,14,1.2.2.3 第三阶段,20世纪70年代中后期是局域网络(LAN)发展的重要阶段，其主要特征为：1、局域网
7、络作为一种新型的计算机体系结构开始出现。2、1976年，美国Xerox公司的Palo Alto研究中心推出以太网(Ethernet)，它成功地采用了夏威夷大学ALOHA无线电网络系统的基本原理，使之发展成为第一个总线竞争式局域网络。3、1974年，英国剑桥大学计算机研究所开发了著名的剑桥环局域网(Cambridge Ring)。 这些网络的成功实现，一方面标志着局域网络的产生，另一方面，它们形成的以太网及环网对以后局域网络的发展起到导航的作用。 在这个阶段，局域网技术获得了空前的发展。,计算机网络讲义,14,计算机网络讲义,15,1、局域网（LAN）,在一个小区域范围内，将独立系统互连起来，实
8、现资源的共享，便构成了局域网。局域网就是对各种数据通信设备提供互连的通信网。1、覆盖范围有几十米到几十千米；2、数据传输速率从10Mbit/s到10Gbit/s；3、遵循局域网标准（IEEE 802.3）；4、采用环行、总线、树型和星型拓扑；5、误码率较低（=10-8）；6、具有私有性。 典型应用1、以太网：传统、快速和高速以太网；2、环网：令牌环、FDDI。,计算机网络讲义,15,计算机网络讲义,16,2、广域网（WAN）,在一个较大区域范围内，将位于不同地区的局域网、大型计算机或城域网互连起来，实现资源的共享，便构成了广域网。 1、覆盖范围有几十千米到几千千米；2、数据传输速率从几Kbit
9、/s到几Gbit/s；3、遵循广域网标准；4、采用网状拓扑；5、采用分组交换技术。 典型应用1、PSTN，DDN、X.25以及ATM等 ；2、GE与10GE的光Ethernet技术；3、波分复用（WDM）技术。,计算机网络讲义,16,计算机网络讲义,17,3、城域网（MAN）,城域网是指能够覆盖一个城市范围的计算机网络，主要用于局域网互联。 1、覆盖范围有几十千米到几百千米（50-100）；2、数据传输速率从几十兆bit/s到几百兆bit/s（45-150）；3、遵循城域网标准（802.5、802.2等）；4、采用环行拓扑；5、采用分组交换技术。 典型应用1、FDDI 光纤分布式数据接口 ；2
10、、SDH 准同步光纤体系；3、RPR 弹性分组环。,计算机网络讲义,17,计算机网络讲义,18,4、个人区域网（PAN）,个人区域网是在个人工作地方把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。 1、覆盖范围有十米左右；2、数据传输速率从几百Kbit/s到几十兆bit/s；3、采用无线通信技术。 典型应用1、篮牙；2、射频。,计算机网络讲义,18,计算机网络讲义,19,1.2.2.4 第四阶段,20世纪80年代到20世纪90年代产生了网络体系结构，是计算机网络快速发展时期。其主要特征是：1、1974年，美国的IBM公司宣布了系统网络体系结构SNA。不久后，其他一些公司也相继推出了自己公司的
11、具有不同名称的体系结构；2、1980年2月，IEEE (美国电气和电子工程师学会)下属的802局域网络标准委员会宣告成立，并相继提出IEEE801.5802.6等局域网络标准草案，其中的绝大部分内容已被国际标准化组织(ISO)正式认可。作为局域网络的国际标准，它标志着局域网协议及其标准化的确定，为局域网的进一步发展奠定了基础。3、1983年ISO正式颁布了开放式系统互连（OSI）参考模型，使计算机网络进入了开放式标准化网络时代，产生了统一的网络体系结构。 4、局域网络完全从硬件上实现了ISO的开放系统互连通信模式协议的能力；5、计算机局域网及其互连产品的集成，使得局域网与局域互连、局域网与各类
12、主机互连，以及局域网与广域网互连的技术越来越成熟。,计算机网络讲义,19,计算机网络讲义,20,1、体系结构的引入,计算机网络体系结构的提出1、利用计算机网络实现主机之间的数据传送是一件非常复杂的问题，那么如何面对一个复杂的问题呢？2、解决一个复杂问题的一般手段是将一个复杂的问题分解成一个个相对简单的子问题，然后各个“击破”；（1）划分的子问题相互之间通过接口相互访问，子问题内部对与其他的子问题是不可见的；（2）划分的子问题要有层次。 为解决某个问题，将某个问题划分若干子问题，这些子问题的某个拓扑组合构成以及相互作用的方法构成了某个问题体系结构。,计算机网络讲义,20,计算机网络讲义,21,1
13、、体系结构概述,为什么要有计算机网络体系结构1、主机之间通信的复杂性；2、连接到计算机网络上的主机差异很大；3、需要一个统一的标准解决上述问题。 计算机网络的体系结构是分层次的1、通过划分层次将计算机网络通讯这个复杂的问题简化成相对简单的若干个子问题；2、每个子问题是一层，各层之间有严格的拓扑关系和访问方法。 计算机网络的体系结构从功能上描述计算机网络的结构，不涉及硬件和软件，是高度抽象的结果。 利用计算机网络的体系结构可以解决网络通信这个复杂的问题，可以统一不同厂家的产品，消除各自的差异，实现相互通信。,计算机网络讲义,21,计算机网络讲义,22,1、体系结构概述,计算机网络的各层及其协议的
14、集合，称为网络的体系结构。1、计算机网络的体系结构就是计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义。2、体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正正在运行的计算机硬件和软件。3、目前，主要讨论的有两种体系结构，既OSI/RM和TCP/IP体系结构。,计算机网络讲义,22,计算机网络讲义,23,2、 体系结构发展,1974年IBM公布了自己的系统网络体系结构SNA（System Network Architecture）。 其他公司也相继推出自己的网络体系结构。 不同的网络体系结构影响了计算机网络的发展。 1983年国际标准化组织试图指定一个统一的网络体系结构，结束网络体系结构混乱的局面，从而促进
15、计算机网络的发展。 国际标准化组织推出了著名的OSI/RM（Open System Interconnection Reference Model）。,计算机网络讲义,23,3、OSI/RM体系结构,OSI/RM将计算机网络功能划分成7个层次。OSI模型概念清楚、理论完整，但没有实现。尽管如此，引出了一系列的相关问题。,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,OSI/RM,计算机网络讲义,24,3-1 划分层次,计算机网络体系结构将计算机网络功能划分成具有多层的结构。,第n层,第n-1层,第1层,计算机网络体系结构在每个主机上实现。,计算机网络讲义,25,3-2 对等通信,
16、计算机网络的通信在不同的主机之间进行，主机之间是对等的。 位于每个主机内部的实现网络体系各层功能的进程之间通信也是对等的。,第n层,第n-1层,第1层,第n层,第n-1层,第1层,主机A,主机B,第n层通信,第n+1层通信,第1层通信,计算机网络讲义,26,3-3 实体、协议和服务,任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程都可以称为实体。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。,N层,N-1层,1层,N层,N-1层,1层,协议,N-1层的功能对于N层来讲是服务 N-1层需要使用N-2层的服务实现自己的功能，并对N层提供服务,实现第i层功能的模块称为实体,计算机网络讲义,27,3-4 协议,为实现对等通信，参与通信的双方要有一个约定，该约定包括了通信过程中双方需要遵守的所有规则。 这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关同步的问题。 通信双方关于如何进行通信的一种约定既为网络协议，也可以理解为：为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 网络协议的要素语法：数据与控制信息的格式；语义：控制信息的含义；同步（时序）：事件发生顺序的描述。 协议是对等的，协议是分层的，各层的协议组成协议栈。,
