計算機網(wǎng)絡(luò)原理與實用技術(shù)

計算機網(wǎng)絡(luò)原理與實用技術(shù)第1頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四ImportanceofthiscourseSurveyinclass：比爾·蓋茨：互聯(lián)網(wǎng)將改變?nèi)祟惿畹姆椒矫婷妗pinions第2頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四開發(fā)信息資源，服務(wù)四化建設(shè)。

1984年9月 為《經(jīng)濟參考》題詞Somefamouspeople第3頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四四個現(xiàn)代化，哪一化也離不開信息化。

1991年Somefamouspeople第4頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四2000年10月9日（關(guān)于制定“十五”計劃建議的說明）

新的歷史機遇，使我們可以把工業(yè)化與信息化結(jié)合起來，以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)生產(chǎn)力跨越式發(fā)展。

我們講抓住機遇，很重要的就是要抓住信息化這個機遇

。Somefamouspeople第5頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四 科學(xué)發(fā)現(xiàn)正在為技術(shù)創(chuàng)新和生產(chǎn)力發(fā)展開辟更加廣闊的道路，科技成果產(chǎn)業(yè)化周期縮短，技術(shù)更新速度越來越快，以信息科技、生物科技為主要標(biāo)志的高技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，不斷創(chuàng)造出新的科技制高點和經(jīng)濟增長點，成為科技創(chuàng)新和先進生產(chǎn)力的集中體現(xiàn)，成為推動經(jīng)濟社會發(fā)展的強大動力。

----胡錦濤在兩院院士大會上的講話

Somefamouspeople第6頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四大力推進國民經(jīng)濟和社會信息化，是覆蓋現(xiàn)代化建設(shè)全局的戰(zhàn)略舉措。以信息化帶動工業(yè)化，發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢，實現(xiàn)社會生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展。

《十五規(guī)劃建議》高度廣度大思路第7頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四課程相關(guān)信息Instructor:CHENTAOOffice:550,SCHOOLOFPUBLICADMINISTRATIONE-mail:chentao15@163.comWebsite:/2008/Classroom/cn/第8頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四課程相關(guān)信息參考教材:計算機網(wǎng)絡(luò)原理與實用技術(shù)（第2版），高陽，2005，電子工業(yè)出版社第9頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四課程相關(guān)信息課時安排:課堂教學(xué)28學(xué)時

實踐教學(xué)20學(xué)時考試安排:平時成績20％

考試成績50％

上機成績30％第10頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四教學(xué)內(nèi)容章節(jié)周次日期第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論第2章數(shù)據(jù)通信第3章局域網(wǎng)第4章網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與廣域網(wǎng)第5章Internet第6章Intranet與Extranet第7章網(wǎng)絡(luò)管理第8章網(wǎng)絡(luò)安全第9章網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)管理第10章網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第11章網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與案例分析第11頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四

第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概論1.1計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與功能1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的類型

1.4計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢

第12頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展1.1.3信息社會對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的挑戰(zhàn)1.1.4信息高速公路必將加速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進一步發(fā)展第13頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物，是隨社會對信息的共享和信息傳遞的要求而發(fā)展起來的。所謂的計算機網(wǎng)絡(luò)就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件，如網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式以及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。這里所謂功能獨立的計算機系統(tǒng)，一般指有CPU的計算機。第14頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1946:世界上第一臺計算機Eniac第15頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四通信技術(shù)的發(fā)展第16頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展1．聯(lián)機系統(tǒng)所謂聯(lián)機系統(tǒng)，即以一臺中央主計算機連接大量在地理上處于分散位置的終端。所謂終端通常指一臺計算機的外部設(shè)備，包括顯示器和鍵盤，無中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）和內(nèi)存。隨著連接的終端數(shù)增加，為了減輕中心計算機的負(fù)擔(dān)，在通信線路和中心計算機之間設(shè)置了一個前端處理機FEP（FrontEndProcessor）或通信控制器CCU（CommunicationControlUnit），專門負(fù)責(zé)與終端之間的通信控制，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與通信控制的分工，以便更好地發(fā)揮中心計算機的處理能力。如圖1.1所示的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。第17頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展圖1.1單計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)第18頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展2.計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)60年代中期開始，出現(xiàn)了若干個計算機互連系統(tǒng)，開創(chuàng)了計算機——計算機通信的時代。隨后各大計算機公司都陸續(xù)推出了自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以及實現(xiàn)這些網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的軟件硬件產(chǎn)品。但這些網(wǎng)絡(luò)也存在不少弊端，主要問題是各廠家提供的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品實現(xiàn)互連十分困難。這種自成體系的系統(tǒng)稱為“封閉”系統(tǒng)。因此，人們迫切希望建立一系列的國際標(biāo)準(zhǔn)，渴望得到一個“開放”系統(tǒng)，這正是推動計算機網(wǎng)絡(luò)走向國際標(biāo)準(zhǔn)化的一個重要因素。第19頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展第二階段典型的計算機網(wǎng)絡(luò)如圖1.2所示。這一階段計算機網(wǎng)絡(luò)的主要特點是：資源的多向共享、分散控制、分組交換、采用專門的通信控制處理機、分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，這些特點往往被認(rèn)為是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的典型特征。但這個時期的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品彼此之間是相互獨立的，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。第20頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展圖1.2以多計算機為中心的網(wǎng)絡(luò)邏輯結(jié)構(gòu)圖

第21頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展3.標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)20世紀(jì)70年代中期，計算機網(wǎng)絡(luò)開始向體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的方向邁進，即正式步入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化時代。20世紀(jì)80年代,隨著微機的廣泛使用,局域網(wǎng)獲得了迅速發(fā)展。美國電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）為了適應(yīng)微機、個人計算機（PC）以及局域網(wǎng)發(fā)展的需要,于1980年2月在舊金山成立了IEEE802局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)委員會,并制定了一系列局域網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。在此期間,各種局域網(wǎng)大量涌現(xiàn)。這一階段典型的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1.3所示，通信子網(wǎng)的交換設(shè)備主要是路由器和交換機。第22頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展圖1.3標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖第23頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展4.網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)進入20世紀(jì)90年代，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，特別是1993年美國宣布建立國家信息基礎(chǔ)設(shè)施NII（NII，NationalInformationInfrastructure）后，全世界許多國家紛紛制定和建立本國的NII，從而極大的推動了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。使計算機網(wǎng)絡(luò)進入一個嶄新的階段，這就是計算機網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)階段。目前，全球以Internet為核心的高速計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)形成，Internet已經(jīng)成為人類最重要的、最大的知識寶庫。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)和高速計算機網(wǎng)絡(luò)就成為第四代計算機網(wǎng)絡(luò)，如圖1.4所示。第24頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的演變和發(fā)展圖1.4網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)的基本模型

第25頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.3信息社會對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的挑戰(zhàn)在信息社會，人們的工作、生活、學(xué)習(xí)和娛樂在很大程度上將不再受地理環(huán)境的限制，而大部分可在家庭進行，也即人們的就業(yè)方式、生產(chǎn)方式、工作方式、學(xué)習(xí)方式以至生活方式將發(fā)生深刻變化。光纖、數(shù)據(jù)通信、衛(wèi)星通信和移動通信等現(xiàn)代信息技術(shù)將使世界范圍內(nèi)的交流變得更加方便更加容易，真正實現(xiàn)所謂天涯若比鄰。應(yīng)該看到，信息社會對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)、新的要求，特別是業(yè)務(wù)量的增長、網(wǎng)絡(luò)站點數(shù)的擴大、以及多媒體的應(yīng)用，要求網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模更大、帶寬更寬、速率更高。第26頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.1.4信息高速公路必將加速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展1993年9月，美國克林頓政府做出了一項重大決策，即放棄已經(jīng)花費300億美元的星球大戰(zhàn)計劃，終止擬投入80～120億美元的超導(dǎo)對撞機計劃，放慢航天計劃步伐，推出一項舉世矚目的高科技項目——國家信息基礎(chǔ)設(shè)施，也被稱為信息高速公路計劃。信息高速公路是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，是一個由許多客戶機/服務(wù)器和同等層與同等層組成的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，它能以每秒數(shù)兆位、數(shù)十兆位、甚至數(shù)千兆位的速率在其主干網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)。第27頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與功能1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能第28頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成

一般而論，計算機網(wǎng)絡(luò)有三個主要組成部分：若干個主機，它們各為用戶提供服務(wù)；一個通信子網(wǎng)，它主要由結(jié)點交換機和連接這些結(jié)點的通信鏈路所組成；一系列的協(xié)議。為了便于分析，按照數(shù)據(jù)通信和數(shù)據(jù)處理的功能，一般從邏輯上將網(wǎng)絡(luò)分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個部分。如圖1.5所示。第29頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成圖1.5計算機網(wǎng)絡(luò)第30頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1．通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)由通信控制處理機（CCP）、通信線路與其他通信設(shè)備組成，負(fù)責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。通信控制處理機在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)結(jié)點。它一方面作為與資源子網(wǎng)的主機、終端連結(jié)的接口，將主機和終端連入網(wǎng)內(nèi)；另一方面它又作為通信子網(wǎng)中的分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點，完成分組的接收、校驗、存儲、轉(zhuǎn)發(fā)等功能，實現(xiàn)將源主機報文準(zhǔn)確發(fā)送到目的主機的作用。目前通信控制處理機一般為路由器和交換機。通信線路為通信控制處理機與通信控制處理機、通信控制處理機與主機之間提供通信信道。第31頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成2．資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)主要包括實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的計算機與終端。資源子網(wǎng)實現(xiàn)全網(wǎng)的面向應(yīng)用的數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)資源共享，它由各種硬件和軟件組成。

主機Host。它是資源子網(wǎng)的主體，裝有本地操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、用戶應(yīng)用系統(tǒng)等軟件。

終端設(shè)備。它是用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的接口，用戶通過網(wǎng)絡(luò)終端取得網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。它是建立在各主機操作系統(tǒng)之上的一個操作系統(tǒng)，用于實現(xiàn)不同主機之間的用戶通信。

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫。它是建立在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)之上的一種數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

應(yīng)用系統(tǒng)。它是建立在上述部件基礎(chǔ)的具體應(yīng)用，以實現(xiàn)用戶的需求。

第32頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成圖1.6中表示了主機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的關(guān)系。

圖1.6主機操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)之間的關(guān)系

第33頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成3.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點在現(xiàn)代的廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，隨著使用主機系統(tǒng)用戶的減少，資源子網(wǎng)的概念已經(jīng)有了變化。目前，通信子網(wǎng)由交換設(shè)備與通信線路組成，它負(fù)責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。交換設(shè)備主要是路由器與交換機。另外，從組網(wǎng)的層次角度看網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)，也不一定再是一種簡單的平面結(jié)構(gòu)，而可能變成一種分層的立體結(jié)構(gòu)。圖1.7所示的是一個典型的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。第34頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成圖1.7層次型網(wǎng)絡(luò)組成第35頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能1．?dāng)?shù)據(jù)通信

這是計算機網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，也是實現(xiàn)其他功能的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)通信功能包含以下幾項具體內(nèi)容：

連接的建立和拆除數(shù)據(jù)傳輸控制差錯檢測流量控制路由選擇多路復(fù)用第36頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能2．資源共享計算機網(wǎng)絡(luò)中的資源可分為數(shù)據(jù)、軟件、硬件三類。相應(yīng)地，資源共享也分為以下三類：

數(shù)據(jù)共享軟件共享硬件共享

3．負(fù)荷均衡和分布處理負(fù)荷均衡分布處理第37頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能4．提高系統(tǒng)的安全可靠性計算機通過網(wǎng)絡(luò)中的冗余部件可大大提高可靠性，例如在工作過程中，一臺機器除了故障，可以使用網(wǎng)中的另一臺機器；網(wǎng)中一條通信線路出了故障，可以取道另一條線路，從而提高了網(wǎng)絡(luò)整體系統(tǒng)的可靠性。第38頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的類型1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1.3.2按網(wǎng)絡(luò)控制方式分類1.3.3按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分類1.3.4按通信傳輸方式分類1.3.5按網(wǎng)絡(luò)配置分類1.3.6其他分類方式第39頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般指點和線的幾何排列或組成的幾何圖形。計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指一個網(wǎng)絡(luò)的通信鏈路和結(jié)點的幾何排列或物理布局圖形。鏈路是網(wǎng)絡(luò)中相鄰兩個結(jié)點之間的物理通路，結(jié)點指計算機和有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，甚至指一個網(wǎng)絡(luò)。按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，計算機網(wǎng)絡(luò)可分為以下五類。第40頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類1．星形網(wǎng)絡(luò)

星形拓?fù)涫怯芍醒虢Y(jié)點為中心與各結(jié)點連接組成的，多結(jié)點與中央結(jié)點通過點到點的方式連接，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.8（a）所示。圖1.8星形和樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?1頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類它具有以下特點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于管理?？刂坪唵危ňW(wǎng)容易。網(wǎng)絡(luò)延遲時間較短，誤碼率較低。網(wǎng)絡(luò)線路共享能力較差。通信線路利用率不高。中央結(jié)點負(fù)荷太重。網(wǎng)絡(luò)可靠性低。第42頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類2．樹形網(wǎng)絡(luò)

樹形網(wǎng)絡(luò)是將多級星形網(wǎng)絡(luò)按層次方式排列得到的網(wǎng)絡(luò)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.8（b）所示。圖1.8星形和樹形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?3頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類圖1.9某大學(xué)校園網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖第44頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類特點：結(jié)構(gòu)簡單，成本低。每個鏈路都支持雙向傳輸。結(jié)點擴充方便靈活。除葉結(jié)點及其相連的鏈路外，任何一個結(jié)點或鏈路產(chǎn)生的故障都會影響整個網(wǎng)絡(luò)。星形和樹形網(wǎng)絡(luò)是LAN中最常見的實現(xiàn)形式。第45頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類3．總線形網(wǎng)絡(luò)由一條高速公用總線連接若干個結(jié)點所形成的網(wǎng)絡(luò)即為總線形網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.10（a）所示。圖1.10總線形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?6頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類特點：結(jié)構(gòu)簡單靈活，便于擴充。信道利用率高。傳輸速率高。可靠性不高。產(chǎn)生沖突問題。第47頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類4．環(huán)形網(wǎng)絡(luò)環(huán)形網(wǎng)中各結(jié)點通過環(huán)路接口連在一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中，環(huán)上任何結(jié)點均可請求發(fā)送信息，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.10（b）所示。圖1.10總線形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞?8頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類特點：大大簡化了路徑選擇的控制?？煽啃愿摺＝Y(jié)點過多時，網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時間長。網(wǎng)絡(luò)確定時，其延時固定，實時性強。第49頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類圖1.11某大學(xué)主干網(wǎng)第50頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類5．網(wǎng)狀形網(wǎng)網(wǎng)狀形網(wǎng)是廣域網(wǎng)中最常采用的一種網(wǎng)絡(luò)形式。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1.12所示。圖1.12網(wǎng)狀形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

第51頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類特點：網(wǎng)絡(luò)可靠性高?？蓴U充性好。網(wǎng)絡(luò)可建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。第52頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類以上介紹了五種基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，事實上以此為基礎(chǔ)，還可構(gòu)造出一些復(fù)合型的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。例如，中國教育科研計算機網(wǎng)絡(luò)（CERNET）可認(rèn)為是網(wǎng)狀形網(wǎng)、樹形網(wǎng)和環(huán)形網(wǎng)的復(fù)合，如圖1.13所示。其主干網(wǎng)為網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)，連接的每一所大學(xué)大多是樹形結(jié)構(gòu)或環(huán)形結(jié)構(gòu)。第53頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.1按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類圖1.13中國教育科研計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D第54頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.2按網(wǎng)絡(luò)控制方式分類1.集中式計算機網(wǎng)絡(luò)這種網(wǎng)絡(luò)的處理和控制功能都高度集中在一個或少數(shù)幾個結(jié)點上，所有的信息流都必須經(jīng)過這些結(jié)點之一。因此，這些結(jié)點是網(wǎng)絡(luò)的處理和控制中心，其余的大多數(shù)結(jié)點則只有較少的處理和控制功能。2.分布式計算機網(wǎng)絡(luò)在這種網(wǎng)絡(luò)中，不存在一個處理和控制中心，網(wǎng)絡(luò)中任一結(jié)點都至少和另外兩個結(jié)點相連接，信息從一個結(jié)點到達另一結(jié)點時，可能有多條路徑。第55頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.3按網(wǎng)絡(luò)規(guī)模分類

1.局域網(wǎng)一般用微機通過高速線路相連，作用范圍通常在10公里以內(nèi)，一般是一幢樓房或一個單位。

2.城域網(wǎng)作用范圍介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，通常為數(shù)十至數(shù)百公里。

3.廣域網(wǎng)又稱遠程網(wǎng)，作用范圍通常為幾十到幾千公里。CHINADDN，CHINAGBN，CERNET以及覆蓋全球的Internet均是廣域網(wǎng)。第56頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.4按通信傳輸方式分類

1．點到點信道網(wǎng)絡(luò)中的每兩臺主機、兩臺結(jié)點交換機之間或主機與結(jié)點交換機之間都存在一條物理信道。

2．廣播信道所有主機共享一條信道，某主機發(fā)出的數(shù)據(jù)，其他主機都能收到。第57頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.5按網(wǎng)絡(luò)配置分類1．同類網(wǎng)如果在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每臺機器既是服務(wù)器，又是工作站，那這個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是同類網(wǎng)，也稱對等網(wǎng)絡(luò)（Peer-to-peerNetwork）。2．單服務(wù)器網(wǎng)單服務(wù)器網(wǎng)指只有一臺機器作為整個網(wǎng)的服務(wù)器，其他機器全部都是工作站。3．混合網(wǎng)如果網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器不只一個，同時又不是每個工作站都可以當(dāng)作服務(wù)器來使用，那么這個網(wǎng)就是混合網(wǎng)。第58頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.6其他分類方式

（1）按網(wǎng)絡(luò)傳輸信息采用的物理信道來分類，可劃分為有線網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)。（2）按通信速率的不同來分類，可劃分為低速網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)傳輸速率在1.5Mbps以下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）、中速網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)傳輸速率在50Mbps以下的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）、高速網(wǎng)絡(luò)（數(shù)據(jù)傳輸速率在50Mbps以上的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）。第59頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.3.6其他分類方式（3）按使用范圍的大小分類，可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。其中專用網(wǎng)絡(luò)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境又可細(xì)分為部門網(wǎng)絡(luò)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)三種。（4）按傳輸?shù)男盘柗诸悾煞譃閿?shù)字網(wǎng)和模擬網(wǎng)。（5）按采用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類，可分為Novell網(wǎng)、WindowsNT網(wǎng)、Windows2000Server網(wǎng)、Unix網(wǎng)、Linux網(wǎng)等。第60頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議1.4.1引言1.4.2網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)1.4.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型ISO/OSI1.4.4

TCP/IP協(xié)議1.4.5

OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較第61頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.1引言為了對體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議有一個初步了解，我們先分析一下實際生活中的郵政系統(tǒng)，如圖1.14所示。圖1.14郵政系統(tǒng)分層模型第62頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.層次結(jié)構(gòu)人類思維能力不是無限的，如果同時面臨的因素太多，就不可能做出精確的思維。處理復(fù)雜問題的一個有效方法，就是用抽象和層次的方式去構(gòu)造和分析。同樣，對于計算機網(wǎng)絡(luò)這類復(fù)雜的大系統(tǒng)，亦可如此。如圖1.15所示，可將一個計算機網(wǎng)絡(luò)抽象為若干層。其中，第n層是由分布在不同系統(tǒng)中的處于第n層的子系統(tǒng)構(gòu)成。第63頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)圖1.15網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)第64頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)2.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是指在計算機網(wǎng)絡(luò)中，各計算機之間或計算機與終端之間在有關(guān)信息傳輸順序、信息格式和信息內(nèi)容等方面的一組約定或規(guī)則。它由三個要素組成：

語義。指構(gòu)成協(xié)議的協(xié)議元素含義的解釋，如在基本型數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議中，SOH的語義表示報頭開始，ETX表示正文結(jié)束。

語法。指用于規(guī)定將若干個協(xié)議元素組合在一起表達一個更完整的內(nèi)容時所應(yīng)遵循的格式。

規(guī)則。規(guī)定事件的執(zhí)行順序。第65頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.2網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)3.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的層次及其協(xié)議的集合，即網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。具體而言是關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)設(shè)置哪幾層，每層應(yīng)提供哪些功能的定義。至于這些功能應(yīng)如何實現(xiàn)，則不屬于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)部分。第66頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型ISO/OSI1.有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織為確保發(fā)送方和接受方能彼此協(xié)調(diào)，若干標(biāo)準(zhǔn)化組織促進了通信標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)，先簡單介紹5個這種組織：ANSI、ITU(CCITT)、EIA、IEEE和ISO。

ANSI：美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會（AmericanNationalStandardInstitute）

ITU：國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationUnion）

EIA：電子工業(yè)協(xié)會（ElectronicIndustriesAssociation）

IEEE：電氣和電子工程師協(xié)會（InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）

ISO：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（InternationalStandardOrganization）

第67頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型ISO/OSI2．開放系統(tǒng)互連參考模型的制定國際標(biāo)準(zhǔn)化組織信息處理系統(tǒng)技術(shù)委員會（ISOTC97）于1978年為開放系統(tǒng)互連建立了分委員會SC16,并于1980年12月發(fā)表了第一個開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI/RM：OpenSytermsInterconnection/ReferenceModel）的建議書,1983年它被正式批準(zhǔn)為國際標(biāo)準(zhǔn)，即著名的0SI7498國際標(biāo)準(zhǔn)。通常人們也將它稱為OSI參考模型，并記為OSI/RM，有時簡稱為OSI。我國相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)是GB9398。第68頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型ISO/OSI3.OSI的七層體系結(jié)構(gòu)

OSI參考模型的體系結(jié)構(gòu)如圖1.16所示，由低層至高層分別稱為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。第69頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.3網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型ISO/OSI圖1.16OSI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考模型及協(xié)議

第70頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.4TCP/IP協(xié)議1．TCP/IP協(xié)議分層前已介紹，OSI模型最基本的技術(shù)就是分層，TCP/IP也采用分層體系結(jié)構(gòu)，每一層提供特定的功能，層與層間相對獨立，因此改變某一層的功能就不會影響其他層。這種分層技術(shù)簡化了系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，提高了系統(tǒng)的可靠性及靈活性。TCP/IP也采用分層體系結(jié)構(gòu)，共分四層，即網(wǎng)絡(luò)接口層、Internet層、傳輸層和應(yīng)用層。每一層提供特定功能，層與層之間相對獨立，與OSI七層模型相比，TCP/IP沒有表示層和會話層，這兩層的功能由應(yīng)用層提供，OSI的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能由網(wǎng)絡(luò)接口層完成。TCP/IP參考模型及協(xié)議族如圖1.17所示。第71頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.4TCP/IP協(xié)議圖1.17TCP/IP參考模型第72頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.4TCP/IP協(xié)議2.TCP/IP協(xié)議簡介

TCP/IP的最高層是應(yīng)用層。在這層中有許多著名協(xié)議，如遠程登錄協(xié)議Telnet，文件傳輸協(xié)議FTP，簡單郵件傳送協(xié)議SMTP等。在往下的一層是TCP/IP的傳輸層，也叫主機到主機層。這一層可使用兩種不同的協(xié)議：一種是面向連接的傳輸控制協(xié)議（TCP,TransmissionControlProtocol），另一種是無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP,UserDataProtocol）。傳輸層傳送的數(shù)據(jù)單位是報文（message）或數(shù)據(jù)流（stream）。報文也常稱為報文段（segment）。第73頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.4TCP/IP協(xié)議

傳輸層下面的是TCP/IP的互連層，其主要的協(xié)議就是無連接的網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議（IP,InternetProtocol）。該層傳送的數(shù)據(jù)單位是分組（packet）。與IP協(xié)議配合使用的還有三個協(xié)議，那就是Internet控制報文協(xié)議（ICMP,InternetControlMessageProtocol）、地址解析協(xié)議（ARP,AddressResolutionProtocol）和逆地址解析協(xié)議（RARP,ReverseAddressResolutionProtocol）。有關(guān)TCP/IP的詳細(xì)內(nèi)容將在第5章作介紹。

第74頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.4.5OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較OSI模型和TCP/IP模型之間有很多相似之處：它們都采用了層次體系結(jié)構(gòu),每一層實現(xiàn)的特定功能大體相似。當(dāng)然,除了一些基本的相似之處以外,這兩個模型之間也存在著許多差異。兩個模型在層的數(shù)量上有明顯的差別:OSI模型有七層,而TCP/IP協(xié)議模型只有四層。相對而言,TCP/IP協(xié)議要簡單得多,ISO/OSI協(xié)議在數(shù)量上也要遠遠大于TCP/IP協(xié)議。第75頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢第76頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢人們常用C&C（computerandcommunication）來描述計算機網(wǎng)絡(luò)，但從系統(tǒng)的觀點看，這還很不夠。固然計算機和通信系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡(luò)中非常重要的基本要素，但計算機網(wǎng)絡(luò)并不是計算機和通信系統(tǒng)的簡單結(jié)合，也不是計算機或通信系統(tǒng)的簡單擴展或延伸，而是融合了信息采集、存儲、傳輸、處理和利用等一切先進信息技術(shù)，是具有新功能的新系統(tǒng)。因此，對于現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)的研究和分析，應(yīng)該特別強調(diào)“計算機網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)”的觀點，站在更高的高度來重新認(rèn)識計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、性能及網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用中的重要問題，便于把握計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢。

第77頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢1.計算機網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)從系統(tǒng)的觀點看，計算機網(wǎng)絡(luò)是由單個結(jié)點和連結(jié)這些結(jié)點的鏈路所組成。單個結(jié)點主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計算機以及負(fù)責(zé)通信功能的結(jié)點交換機、路由器，這些設(shè)備的物理組成主要是集成電路，而集成電路的一個重要支撐就是微電子技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的另一個組成部分就是通信鏈路，負(fù)責(zé)所有結(jié)點間的通信，通信鏈路的一個重要支撐就是光電子技術(shù)。為了對計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有所把握，我們首先要對計算機網(wǎng)絡(luò)的兩個重要的支撐技術(shù)，即微電子技術(shù)和光電子技術(shù)做深入探討。第78頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢微電子技術(shù)的發(fā)展是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)，也是驅(qū)動信息革命的基礎(chǔ)。其發(fā)展速度是驚人的，可用摩爾定理來預(yù)測，微電子芯片的計算功能每18個月提高一倍。這一發(fā)展趨勢到2010年趨于成熟，那時芯片最多可包含1010個元件，理論上的物理極限是每個芯片可包含1011個元件。對于典型的傳統(tǒng)邏輯電路，每個芯片可包含的元件數(shù)少于108到109個。每個芯片的實際元件數(shù)可能因經(jīng)濟上的限制而低于物理上的極限值。第79頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢自1980年以來，微處理器的速度一直以每5年10倍的速度增長。PC的處理能力在2000年達103MIPS（MillionInstructionsPerSecond），預(yù)測在2011可達105MIPS。Metcalfe定理用于預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能的增長，該定理預(yù)測網(wǎng)絡(luò)性能的增長是連到網(wǎng)上PC的能力的平方。這表示網(wǎng)絡(luò)帶寬的增長率是每年3倍。不久的將來會出現(xiàn)每秒1015位的網(wǎng)絡(luò)頻寬需求。第80頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢驅(qū)動信息革命的另一個支撐技術(shù)是光電子技術(shù)。光電子技術(shù)是一個較為龐大的領(lǐng)域，可應(yīng)用于信息處理的各個環(huán)節(jié)，這里我們討論的是在信息傳輸中的光電子技術(shù)——光纖通信。評價光纖傳輸發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)是傳輸?shù)谋忍芈屎托盘栃枰偕翱蓚鬏數(shù)木嚯x的乘積，在過去10年間，該性能每年翻一番，這種增長速度可望持續(xù)10到15年。第一代光纖傳輸使用0.8μm波長的激光器，傳輸速率可達280Mbps。第二代使用1.3μm波長的激光器和單模光纖，傳輸速率可達560Mbps。第三代使用單頻1.5μm波長的激光器和單模光纖。目前使用的第四代采用光放大器，數(shù)據(jù)傳輸率可達10G～20Gbps。第81頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢2.計算機網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)上面我們從系統(tǒng)物理組成的角度分析了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢，下面我們再從系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)做一分析。計算機網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展方向?qū)⑹荌P技術(shù)+光網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)將會演進為全光網(wǎng)絡(luò)。目前比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有軟交換技術(shù)、IPv6技術(shù)、光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、寬帶接入技術(shù)、3G以上的移動通信系統(tǒng)技術(shù)等。第82頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）軟交換技術(shù)為了把服務(wù)控制功能和網(wǎng)絡(luò)資源控制功能與傳送功能完全分開，需要應(yīng)用軟交換技術(shù)。根據(jù)新的網(wǎng)絡(luò)功能模型分層，計算機網(wǎng)絡(luò)將分為接入與傳輸層，媒體層，控制層，業(yè)務(wù)／應(yīng)用層（也叫網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層）四層，從而可對各種功能作不同程度的集成。第83頁，共89頁，2023年，2月20日，星期四1.5計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢

（2）IPv6技術(shù)未來的計算機網(wǎng)絡(luò)是基于IPv6技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)有的IPv4技