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1、数据通信与计算机网络,电信学院信通系 洪伟,课程简介,数据通信与计算机网络课程是为信息专业本科学生开设的一门重要的专业理论课，它以它以分层的计算机网络体系结构为线索向学生系统地讲述了数据通信和计算机网络的发展、基本原理、基本概念、网络体系结构、各层协议及其性能分析等。 其主要内容有：（1）计算机网络体系结构 （2）物理层（3）数据链路层（4）局域网（5）广域网（6）网际互连 （7）运输层。,第1章 概述,1.1 计算机网络在信息时代的作用 1.2 计算机网络的发展过程 1.3 计算机网络的分类 1.4 计算机网络的主要性能指标 1.5 计算机网络的体系结构 1.6 应用层的客户-服务器方式,1
2、.1 计算机网络在信息时代的作用,21世纪的特征：数字化，网络化，信息化， 是一个以网络为核心的信息时代. 三网融合：电信网络，有线电视网络，计算机网络. 20世纪90年代：因特网（Internet） 1993.9.15，美国发布NII行动计划：国家信息基础结构行动计划（信息高速公路） 1994.9，美国提出GII行动计划：全球信息基础结构行动计划，其目的是将各国的NII互连起来，因特网是GII的雏形,1.1 计算机网络在信息时代的作用,1.2 计算机网络的发展过程,1.2.1 计算机网络的产生 计算机技术和通信技术相互渗透、密切结合的产物： （1）通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必
3、要的手段。 （2）数字计算技术提高了通信网络的各种性能。 现代计算机网络起始于60年代苏美冷战时期： （1） 计算机之间的数据传送 （2）能够连接不同的计算机 （3）所有网络结点同等重要 （4）必须有冗余的路由 （5）结构简单，可靠性高,1.2 计算机网络的发展过程,什么是计算机网络：一些互相连接的、自治的计算机的集合。 （1）地理位置分散。 （2）具有独立功能的设备相互连接。 （3）以资源共享为目的。 根据交换方式的不同，对计算机网络的发展阶段进行了划分。 交换：按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,1.2 计算机网络的发展过程,第一代：50年代面向终端的计算机通信网，采用电路交换方式。
4、第一阶段：联机系统-计算机通过线路控制器与远程终端相连。线路控制器功能-串并转换和简单的差错控制,1.2 计算机网络的发展过程,第二阶段：使用多重线路控制器，可以和多个远程终端相连。,1.2 计算机网络的发展过程,第三阶段：用前端处理机完成通信任务，让主机专门进行数据处理，目前仍起着着重要作用。,1.2 计算机网络的发展过程,第四阶段：采用集中器，提高通信线路的利用率，降低通信费用。,1.2 计算机网络的发展过程,电路交换 ： 工作方式： （1）建立连接 （2）数据传送 （3）释放连接,1.2 计算机网络的发展过程,电路交换的特点： （1）所用设备及操作简单； （2）线路接通后，数据直通，延迟
5、短； （3）信息能按顺序传送； （4）接通线路时间较长； （5）接通后，线路独占，效率低，费用高； 在通信的全部时间用户始终占用端到端的固定传输带宽，这种联网方式称为面向连接的。,1.2 计算机网络的发展过程,第一代计算机网络的特点： 以单个主机为中心的星型网，各终端通过通信线路共享主机的软硬件资源。 第二代：60年代出现了分组交换计算机网络，采用分组交换方式。 传统的线路交换技术不适合计算机数据的传输： （1）计算机通信具有突发性，断续性。 （2）线路利用率低。 （3）建立通路的呼叫过程对计算机通信太长。,1.2 计算机网络的发展过程,报文交换：整个报文（Message）作为一个整体一起发送
6、。 在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地，这种数据传输技术称为存储-转发。,1.2 计算机网络的发展过程,报文交换的缺点： （1）报文大小不一，造成缓冲区管理复杂。 （2）大报文造成存储转发的延时过长； （3）出错后整个报文全部重发。 分组交换：将报文划分成为若干个大小相等的分组（Packet）进行存储转发。,1.2 计算机网络的发展过程,优点： （1）存储量要求较小，可以用内存来缓冲分组，速度快 （2）转发延时小，适用于交互式通信。 （3）某个分组出错仅重发该分组，效率高。,1.2 计算机网络的发展过程,分组交换的方式： （1）数据报（
7、datagram）方式，通信时不必建立一条连接，可随时发送数据的联网方式，称为无连接的（connectionless）,1.2 计算机网络的发展过程,（2）虚电路（virtual circuit）方式 工作方式: （a）建立连接 （b）数据传送（c）释放连接 这种联网方式称为面向连接的（connection-oriented),1.2 计算机网络的发展过程,电路交换、报文交换和分组交换的比较：,1.2 计算机网络的发展过程,分组交换网的优点： （1）高效，动态或断续分配传输带宽； （2）灵活，每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据作必要的处理； （3）迅速，以不太长的分组为传送单位，在每
8、个结点存储时间很短； （4）可靠，完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。,1.2 计算机网络的发展过程,1.2.2 现代网络的发展 基于40年代电报通信的存储转发概念和报文交换方式。 1966年6月英国国家物理实验室NPL提出分组一词。 1967年美国国防部高级研究计划局（ARPA）研究分组交换网。 1969年12月APRANET投入运行，使网络发展的重要标志。,1.2 计算机网络的发展过程,1.2 计算机网络的发展过程,1.2 计算机网络的发展过程,资源子网：主机、终端、联网外设、软件和信息资源所组成。 任务：完成数据处理、提供资源共享。 通信子网：结点交换机（node switch）、通
9、信线路和通信设备所组成，也称为分组交换网。 任务：完成网络数据传输（ns负责存储，转发和路由选择）。 结点交换机在网络拓扑中称为网络节点（简称节点），也称为路由器。,1.2 计算机网络的发展过程,现代网络结构的变化 （1）随着微机的广泛应用，大量的微机通过局域网连入广域网，而局域网与广域网，广域网与广域网的互连是通过路由器实现的； （2）在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的互连网络。,1.2 计算机网络的发展过程,1.2 计算机网络的发展过程,因特网时代-发展过
10、程 （1）ARPAnet（ARPA-美国国防部高级研究计划局） 1969年11月，实验性运行，四个节点（四所大学） 1975年，连入100多台主机，结束实验阶段，正式 运行 1980年，转向TCP/IP协议，1983年，转换结束。 1984年，主机超过1000台，成为Internet的雏形。 1990年，退役。 ARPAnet对网络的产生和发展起到重要的影响和作用。,1.2 计算机网络的发展过程,NSFnet（NSF-美国国家科学基金会） 1984年组建，直接采用TCP/IP协议。 采用层次结构（主干网，地区网和校园网），主干网与ARPAnet相连。 1986年建成，主干网速率：56kb/s
11、1989年主干网速率：1.544Mb/s（T1速率） 1990年接管ARPAnet，改名Internet。 1993年主干网速率：4.5Mb/s（T3速率） 1996年主干网速率：155Mb/s 1999年主干网速率：2.5Gb/s,1.2 计算机网络的发展过程,Internet 20世纪80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用； 20世纪90年代是Internet历史上发展最快的时期； Internet应用主要有E-mail、WWW、telnet、ftp等，随着规模的增大和用户的增长，应用领域也的到近一步开拓； 从用户的角度看，Internet是一个全球范围内的信息资源网； 从网络结构角度来看，Internet是一个由路由器互连起来的大型网际网。,
