第3章 计算机网络概述,计算机网络的形成与发展 计算机网络的定义 计算机网络的结构 计算机网络的功能与分类 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的应用模式,3.1 计算机网络形成与发展,,,,,,计算机通信网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，在讲到计算机通信网络的发展历程时，一般将计算机网络的形成与发展分为四个阶段 1. 单个计算机为中心的远程联机系统 (50年代）,,,图3-1 单个计算机为中心的远程联机系统,1. 单个计算机为中心的远程联机系统（50年代）,特点： 1）资源单向共享 2）集中管理方式 3）数据保密性强，安全性强范例： 1）美国的半自动地面环境防空系统SAGE 2）1963年美国飞机订票系统 3）银行ATM取款,3.1 计算机网络形成与发展,2. 计算机-计算机网络 （60年代）在第二代计算机网络中，终端和中心计算机间的通信已发展到计算机和计算机间的通信，用单台中心计算机为所有用户服务的集中式工作模式被大量分散而又互连在一起的多台计算机协同工作的模式代替第二代计算机网络的主要特点是资源已不再是单向共享，而是互连在一起的多个计算机的多向资源共享；对信息的集中式控制方式改为由计算机进行分散控制；采用的信息交换方式是我们上一章所介绍过的存储转发式的分组交换，主机之间不是通过直接的通信线路，而是通过接口报文处理机(IMP )转接后互连的；采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。
这个时期的网络产品彼此之间是相互独立的，没有统一标准，为实现更大范围内的信息交换和共享，要把不同的第二代计算机网络互连起来相对困难计算机-计算机网络,2.计算机-计算机网络（60年代）,特点： 1）分级结构：通信子网、资源子网； 2）采用分组交换技术、分层协议； 3）实现了多台计算机之间的资源共享；范例： ARPANET、IBM的SNA网络等3.开放式标准化计算机网络（70年代中期-80年代） 由于相对独立的网络产品难以实现互连，国际标准化组织ISO(International Standards Organization)于1984年颁布了一个称为“开放系统互连参考模型”的国际标准，简称ISO/OSI RM，即著名的OSI七层模型从此，网络产品有了统一标准，促进了企业的竞争，大大加速了计算机网络的发展3.1 计算机网络形成与发展,标准： 1）开放系统互联参考模型(OSI/RM) 1984年国际标准化组织(ISO)制订 2）TCP/IP协议 1983年 美国国防部高级研究计划局(ARPA)制订 范例： Internet 等。
4. 新一代的计算机网络 （90年代至今） 首先，计算机网络向高速化方向发展；其次，早期计算机网络中传输的主要是数字、文字和程序等数据，但随着应用的扩展，提出了越来越多的图形、图像、声音和影像等多媒体信息在网络中传输的要求，这不但要求网络有更高的数据速率，而且对延迟时间(实时性 )、时间抖动及服务质量等方面都提出了更高的要求新一代计算机网络在技术上最主要的特点就是综合化和高速化，被人们形象地称为信息高速公路特点： 1） Internet普及化 2）高速、综合性业务 信息高速公路、ATM技术、ADSL、千兆/万兆以太网 3）交互性、可视化 网上电视点播、电视会议、可视、网上购物、 网上银行、网络图书馆等3.2 计算机网络的定义,,,计算机网络的定义三要素： 1）网络主体： 具有独立自主功能的计算机 2）连接手段： 硬件：通信线路和通信设备 软件：通信协议，网络软件 3）联网目的： 实现信息交换、资源共享、协同工作3.3 计算机网络的结构,为了便于分析，按照数据通信和数据处理的功能，一般从逻辑上将网络分为两级结构：“通信子网”和“资源子网”两大部分。
图3-3 计算机网络的功能结构,1、计算机资源子网,1）资源子网的组成 资源子网由拥有资源的主计算机、请求资源的用户终端、终端控制器、联网的外部设备、各种软件资源与信息资源等组成2）资源子网基本功能 资源子网负责全网的数据处业务，并向网络用户提供各种网络资源与网络服务，如校园网和企业网的服务器、工作站2．计算机通信子网,1）通信子网的组成 通信子网按功能可以分为数据交换和数据传输两部分；通信子网由通信控制处理机（现在一般为路由器）、通信线路与其他通信设备组成2）通信子网的功能 通信子网提供网络通信功能，完成全网主机之间的数据传输、交换、控制和变换等通信任务，负责全网的数据传输、转发及通信处理等工作组成通信子网的设备示例,光端机,网卡,,交换机,双绞线,路由器,无线网桥,企业网示例,网,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,数据库服务器WEB服务器 等,100M交换器,10M交换器,10M交换器,集线器,打印机,,,100M,100M,,远程用户全国各分公司,,,,,,,DDN专线网,,,10M,10M,主楼,集线器,,辅楼1,辅楼2,,路由器,3.3 计算机网络的结构,通信子网分为以下两种类型：1. 点对点通信子网：从信源端发出的信息经过多个交换节点转发到达指定的信宿端，一般用于广域网。
2. 广播式通信子网：所有计算机共享同一信道，必须有相应的信道访问控制技术分配信道使用权，一般用于局域网3.4 计算机网络的功能和分类,3.4.1 计算机网络的功能,数据通信；,资源共享；（核心）,为用户提供各种应用服务;,提供分布处理和均衡计算机负荷的功能；,提高系统的可靠性；,为网络用户提供最佳的性能价格比;,对分布式系统和分散的网络资源进行集中控制和管理；,3.4.2 计算机网络的分类,图3-4 计算机网络的分类,从网络的作用范围进行分类，可以将网络分为局域网、城域网和广域网局域网、城域网、广域网的作用范围如图3-4所示3.4.2 计算机网络的分类,3.4.2 计算机网络的分类,NetBEUI，即NetBios Enhanced User Interface，或NetBios增强用户接口它是NetBIOS协议的增强版本，曾被许多操作系统采用，例如Windows for Workgroup、Win 9x系列、Windows NT等NETBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信IPX(Internet work Packet Exchange，互联网络数据包交换)是一个专用的协议簇，它主要由Novell NetWare操作系统使用。
IPX是IPX协议簇中的第三层协议SPX（Sequenced Packet Exchange protocol， 序列分组交换协议）序列分组交换协议（SPX）是 Novell 早期传输层协议，为 Novell NetWare 网络提供分组发送服务在局域网中用得的比较多的网络协议是IPX/SPX3.4.2 计算机网络的分类,1、局域网（LAN）,特点：,定义：局部范围的计算机网络1）分布距离短；（<10公里）,（2）速率高；,（3）通信子网与资源子网从属于同一个机构4）类型规范、单一局域网示例,3.4.2 计算机网络的分类,2、广域网（ WAN ）,定义：分布范围较广的计算机网络特点：,（1）分布距离远；（几百到上万公里）,（2）速度低；,（3）通信子网与资源子网从属于不同机构；,（4）类型多样广域网示例,广域网示例,China Public Packet Switched Data Network (ChinaPAC) 中国信息产业部经营管理的公用分组交换网它以CCITT X.25协议为基础，可满足不同速率、不同型号终端之间，终端与计算机之间，计算机之间以及局域网之间的通信 中国公用分组交换数据网(ChinaPAC)于1993年建成投产。
中国公用分组交换数据网是中国电信经营的全国性分组交换数据网，网络已直接覆盖到全部地市和绝大部分县城，通过网可以覆盖到网通达的所有城市，用户可就近以专线或拨号方式入网，使用分组交换业务3.4.2 计算机网络的分类,定义：介于广域网和局域网之间，在城市范围内实现 信息传输与交换的一种网络3、城域网（MAN-Metropolis Local Network ）,特点：,(1)传输距离介于LAN与WAN之间；(几十至几百公里),(2)速率高；,(3)类型多样;,(4)支持不同网络协议和信道速率；,(5)支持话音、数据和视频等多种业务城域网示例,图 基于RPR（弹性分组环技术）的城域网应用实例,3.5 计算机网络拓扑结构,3.5.1 计算机网络拓扑的定义 从拓扑学的角度看网络，计算机网络可以看成是由一些点和线组成的所谓的点和线是指：1. “点”：又称为“网络节点”，对应网络中的计算机和各种中继设备网络节点分为访问节点(终端节点)和转接节点(交换节点)两类访问节点指用户端的计算机，是信息的“信源”或“信宿”转接节点指负责传递信息的中间通信设备，如集中器、路由器等。
2. “线”：对应网络中的通信信道通信信道由传输介质和相关通信设备组成 归纳起来，计算机网络的拓扑结构是指通信子网中节点和链路排列而成的几何图形，它反映出通信网络中各实体之间的结构关系3.5.2 计算机网络拓扑结构的分类,1. 总线型拓扑 总线型拓扑结构是指网络中的计算机和其他通信设备均连接到一条公用的总线上，所有节点共同使用这条总线，如图3-5所示图3-5 总线型拓扑结构,总线型拓扑示例,图 粗缆以太网,1. 总线型拓扑,优点： (1)所有节点共享总线信道和带宽; (2)广播式通信：一点发送，多点接收； (3)结构简单、价格便宜； (4)易于安装、配置和使用1. 总线型拓扑,缺点： (1)总线是全网瓶颈； (2)节点增加会导致网络性能下降； (3)不易扩展； (4)故障查找较难、不易管理； (5)网络覆盖的范围有限范例：10BASE2、 10BASE5网络2. 环形拓扑,环形拓扑结构中，计算机首尾相连，组成一个闭合的环形，如图3-6所示图3-6 环形拓扑结构,环型拓扑示例,图 FDDI网络,2. 环形拓扑,优点： (1) 所有节点共享闭合环路; (2) 信号单向传送，适合光纤； (3) 信息流控制简单； (4) 无冲突、实时性好，适合高负荷网络。
2. 环形拓扑,缺点： (1)任何一段线路都是全网瓶颈； (2)灵活性和可扩展性差 范例：FDDI网络采用星型拓扑时，网络中的每个节点通过传输介质都与一个中央设备(如集线器 )连接在一起，任意一根缆线只连接两个设备如图3-7所示3. 星型拓扑结构,图3-7 星型拓扑结构,星型拓扑结构示例1,星型拓扑结构示例2,星型拓扑结构示例-网吧,星型拓扑结构示例---校园网,3. 星型拓扑结构,优点： (1)中央节点控制全网通信，所有节点共享中央节 点带宽; (2)扩展方便；（使用中央节点） (3)故障检测容易；（集线器或交换机上的LED灯） (4)可连接多种传输介质和网络；（多种类型接口） (5)造价和维护费用低。