《现代通信网 中国通信学会普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 姚军 毛昕蓉 第7章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代通信网 中国通信学会普通高等教育“十二五”规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 姚军 毛昕蓉 第7章（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章计算机网络与Internet,7.1 计算机网络概述,资源共享的定义符合目前计算机网络的基本特征，主要表现在以下几点。 （1）计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。计算机资源主要指计算机硬件、软件与数据。 （2）互连的计算机是分布在不同地理位置的多立的“自治计算机”（autonomous computer），它们之间可以没有明确的主从关系，可以联网工作，也可以脱网独立工作。 （3）联网工作的计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。,7.1.1 计算机网络的产生与发展,计算机网络的产生与发展大致可以分为四个阶段。 （1）第一阶段：20世纪50年代60年代。 （2）第二阶段：20世
2、纪60年代70年代，标志是美国的ARPANET与分组交换技术。 （3）第三阶段从20世纪70年代中期开始。 （4）第四阶段从是20世纪90年代开始 。,7.1.2 计算机网络的结构与功能,1计算机网络的结构 （1）早期网络结构示意图 （2）目前常见网络结构示意图,2计算机网络的功能,（1）共享软硬件资源。 （2）数据通信。 （3）提高计算机系统的可靠性。 （4）综合信息服务。,7.1.3 计算机网络的分类,（1）根据网络的覆盖范围与规模分类： 广域网 城域网 局域网 （2）根据网络所使用的传输技术分类： 广播式网络 点点式网络,7.2 计算机网络,7.2.1 局域网的定义及特点 局域网是指在一
3、定的地理区域范围内，将多个相互独立的数据通信设备利用通信线路连接起来的并以一定速率进行相互通信的通信系统。 （1）决定局域网特性的主要技术要素是：网络拓扑结构、传输介质的选择以及介质访问控制方法的选取。 （2）从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质局域网和交换式局域网。 （3）局域网特点 高速的数据传输速率（10Mbit/s10Gbit/s）； 覆盖有限的地理范围（10米几十公里）； 低误码率，可靠性高； 各设备平等的访问网络资源，共享网络资源； 易于建立、安装维护简单，造价低，易于扩展； 能进行广播与组播通信。,7.2.2 IEEE 802标准,7.2.3 以太网,在局域网中使用最广
4、泛的是以太网（ Ethernet ）。 具统计超过95%的局域网均采用此技术。 介质访问控制方法：CSMA/CD的。 Ethernet的主要特点是： （1）组网简单，易于实现； （2）由于采用的CSMA/CD是一种随机争用型访问控制方法，所以该网络适用于办公自动化等对数据传输实时性要求不高的应用环境； （3）当网络通信负载增大时，用于冲突增多，网络吞吐率下降，传输时延增加，因此该网络一般用于通信负载较轻的应用环境中。,以太网（续）,（1）快速以太网 速率：100Mbit/s 协议：IEEE802.3u （2）G比特以太网 速率：1000Mbit/s 协议：IEEE802.3z; IEEE802
5、.3ab （3） 10G比特以太网 速率：10Gbit/s 协议：IEEE802.3ae,令牌环网特点,（1）介质访问延时时间确定，因而适用于对数据传输实时性要求较高的应用环境，如工业生产过程控制领域； （2）各节点间没有冲突，重负载下信道利用率高； （3）通过设置，可支持优先级服务； （4）需要复杂的环维护功能，实现较复杂。,7.2.4 交换式局域网,提高网络性能的方法： （1）提高网络的传输速率。 （2）将一个大型局域网划分成多个用网桥或路由器互连的子网，通过减少每个子网内部节点数N的方法，使每个子网的网络性能得到改善。 （3）将“共享介质方式”改为“交换方式”，交换式局域网的核心设备是局
6、域网交换机，它可以在它的多个端口之间建立多个并发连接。,1交换式以太网的工作原理,交换机对数据的转发是以网 络节点计算机的MAC地址为 基础的。在交换机的内部建 立一个“端口-MAC地址”映射 表。交换机会读取出该帧中 的目的节点MAC地址，并通 过“端口-MAC地址”的对照关 系，迅速地将数据帧转发到 相应的端口。,2虚拟局域网 （VLAN）,VLAN的分类,（1）基于交换机端口的虚拟局域网 （2）基于MAC地址的虚拟局域网 （3）基于网络层地址的虚拟局域网 在实际应用过程中，基本上很少使用单一 的划分方式，通常是将两种方式进行结合使 用，如将第1种、第3种方式进行结合就是最 常见的一种方式
7、。,VLAN的配置,（1）手工配置。由管理人员手动进行VLAN的配置，这种配置具有高度的可控制性，但要求网管人员对整个网络熟悉，技术能力强。 （2）半自动配置。半自动配置是指在初始设置和以后修改时具有自动配置选项的设置，也指那些手工进行初始配置，然后自动跟踪用户变化的情况。 （3）全自动配置。根据某种应用、用户ID或其他准则自动地、动态地进行VLAN配置。,7.2.5 广域网,广域网是一个覆盖较大地理范围的计算机网络， 为不同城市、国家或大洲之间提供远程通信服务， 有时也称为远程网。 其特点： （1）适应大容量与突发性通信的要求； （2）适应综合业务服务的要求； （3）开放的设备接口与规范化的
8、协议； （4）完善的通信服务与网络管理； （5）数据传输速率较低，传播时延较大（相对于局域网）。,7.3 计算机网络间互连,7.3.1 计算机网络间互连概述,1计算机网络间互连的类型,（1）局域网局域网间的互连 同种局域网互连：使用相同协议的局域网间的互连叫做同种局域网的互联。 异种局域网互连：使用不同网络协议或不同介质控制方法的局域网间的互连。 （2）局域网广域网互连 （3）广域网广域网互连,2计算机网络间互连的层次,（1）物理层互连：如图 所示，在物理层进行网 络互连主要是完成不同 的电缆段之间信号的复 制。,计算机网络间互连的层次（续1）,（2）数据链路层互连：如图所示数据链路层互连主要
9、解决的问题是不同网络之间存储转发数据帧。,计算机网络间互连的层次（续2）,（3）网络层互连：如图 所示网络层互连要解决 的问题是在不同的网络 之间存储转发分组,计算机网络间互连的层次（续3）,（4）高层互连：传输层 及以上各层协议不同的 网络之间的互连属于高 层互连，如图所示。,7.3.2 计算机网络间互连设备,几个相关的概念： 广播：向网络上的所有设备发送数据。 广播域：网络上所有能够接收到同样广播分组的设备的集合。 冲突域：网络中的一部分，以网桥、交换机或者路由器为边界，在冲突域中任意两台主机同时发送数据都会产生冲突。 一个广播域包含一个或多个冲突域。,1中继器,工作层次：物理层。 主要功
10、能：信号整形和放大，在网段之间复制比特流。 特点：对信号不进行存储，因此信号延迟小；不进行检查错误；因此会造成错误的扩散；不对信息进行任何过滤；可进行介质转换，,2网桥,工作层次：数据链路层。 主要功能：主要用于一个单位内各个部门之间的局域网互连 特点：实现不同类型的局域网的互连，有效隔离错误帧，不会使错误扩散；限制了冲突域的范围；对局部故障能够实现隔离，保证整个网络的正常运行。不能抑制广播风暴；只能用存储转发方式，速度比较慢；无流量控制，负载重时会出现丢帧现象等缺点。,网桥工作原理图,网桥连接异构网示意图,3网络交换机,工作层次：数据链路层。 主要功能：与网桥相同，但端口更多，速度更快 。
11、特点：首先是交换速度快，可实现线速转发；其次能解决网络主干上的通信拥挤问题；第三端口密度高，一台交换机可连接多个网段，降低了组网成本。,交换机的分类,从广义上来看，网络交换机分为两种：广域网交 换机和局域网交换机。 广域网交换机：广域网交换机主要是应用于电信城域网互连、Internet接入等领域的广域网中，提供通信用的基础平台。 局域网交换机：局域网交换机应用于局域网络，用于连接终端设备，如服务器、工作站、集线器、路由器、网络打印机等网络设备，提供高速独立通信通道。,局域网交换机的分类,（1）按照网络结构层次划分。按照网络结构层次，网络交换机被划分为核心层、汇聚层和接入层交换机。 （2）按照O
12、SI的七层网络模型划分。按照OSI的七层网络模型交换机又可以分为二层交换机、三层交换机、四七层交换机。 （3）按照架构特点。按照架构特点将局域网交换机分为模块化、带扩展槽固定端口配置式、不带扩展槽固定端口配置式。 （4）按照应用规模。按照应用规模交换机分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机。 （5）按照交换机的可管理性。按照交换机的可管理性，交换机分为可网管型交换机和不可网管型交换机。 （6）按照交换机是否可堆叠。按照交换机是否可堆叠，交换机可分为可堆叠型交换机和不可堆叠型交换机两种。,4路由器,路由器是在网络层上实现多个网络互连的 设备，是目前在网络互连中应用最多、应用 最广泛的网络
13、互连设备。工作在网络层。 基于TCP/IP的全球最大的计算机互连网络 Internet的主体脉络是通过路由器构建的，因 此可以说，没有路由器就没有今天的Internet。,路由器的功能, 路由的选择及数据的转发：路由的选择是路由器的基本功能。 协议的转换：路由器负责完成不同网络协议间的转换，同时还包括将不同网络的数据包重新封装的过程。 流量的控制：路由器的每个端口都有大容量的缓冲区设计，实现不同速率接口间的数据包的转发。 除了上述的主要功能之外，路由器还具有访问控制、 网络管理、NAT转换等功能。,路由器的工作原理,在互连网络中，路由器一般采用表驱动的 方法进行路由选择。每台路由器中均保存一
14、张路由表，需要传送IP数据报时，它就查询 该表，决定把数据报发往何处。 一个路由表通常由许多（目的网络的IP地 址，下一跳地址）对序偶组成 。,路由表产生的方式, 静态路由表：由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态路又表，一般是在路由器进行安装配置时就根据网络的配置情况预先设定的，它不会随未来网络结构的改变而改变。 动态路由表：动态路由表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路由表。局域网中动态路由表的产生基本上采用RIP、OSPF这两种动态路由协议。,路由器的工作过程,路由器的工作过程依靠查找路由表，并根 据路由表进行数据报的转发。 1、路由器从数据包中提取目的主机的IP地 址，然
15、后计算目的主机所属网络的网络地 址； 2、如果目的主机所属网络的网络地址与路 由器直接相连的网络地址匹配，则直接在 该网络进行投递（封装、物理地址映射、 转发数据）； 3、如果不是则查看路由表，看其中是否包 含有到达目的主机的IP的路由，有就将数据 包转发到指定的下一跳地址； 4、如果没有则查看路由表，看其中是否包 含有到达目的网络的IP的路由，有就将数据 包转发到指定的下一跳地址； 5、若还没有，则按默认路由进行数据包的 转发。,路由器的分类, 按功能划分：分为骨干级路由器、企业级路由器和接入级路由器。 按处理能力划分：分为高、中、低端路由器。（各厂家划分标准并不完全一致 ） 按结构划分：分
16、为模块化结构与非模块化结构。 按所处网络位置划分：分为核心路由器与接入路由器。 按通用性划分：分为通用路由器与专用路由器。,5网关,工作层次：传输层及以上层次。 主要功能：实现不同高层协议的网络之间的互连，包括不同网络操作系统的网络之间互连。（协议转换） 网关实现协议转换的方法： （1）直接将输入网络数据单元的格式转换成输出网络数据单元的格式。 （2）将输入网络数据单元的格式转换成一种统一的标准网间数据单元的格式。,7.4 Internet,7.4.1 Internet概述,1Internet的产生和发展,1、ARPANET的产生及应用 2、TCP/IP协议的广泛使用 目前Internet已扩展到了全球200多个国家和地区，成了名 符其实的全球高速数据通信网。 1991年10月，是我国接入Internet的开始。 1994年3月，中国获准加入Internet，并与同年5月完成连 网工作。 目前，我国有权直接与Internet连接的网络有4个：中国科 技网（CSTNet）、中国教育科研网（CERNE
