《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)》課件第1章

第一章

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)本章小結(jié)

習(xí)題

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史

1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個(gè)階段。

1.面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)50年代中期至20世紀(jì)60年代末期，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)初步結(jié)合，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。這個(gè)時(shí)期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被稱為簡(jiǎn)單聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，主要目的是解決遠(yuǎn)地站點(diǎn)的計(jì)算機(jī)問(wèn)題。其主要特點(diǎn)是：在計(jì)算機(jī)內(nèi)部增加通信概念，可以讓遠(yuǎn)地站點(diǎn)的I/O設(shè)備通過(guò)通信線路直接和計(jì)算機(jī)相連，做到輸入、處理同時(shí)進(jìn)行，任務(wù)完成后將處理結(jié)果送回遠(yuǎn)地點(diǎn)，如圖1-1和圖1-2所示。圖1-1具有通信功能的單機(jī)系統(tǒng)圖1-2面向終端的網(wǎng)絡(luò)

2.初級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又稱為計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)，又稱為復(fù)雜聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)有效地解決了主機(jī)負(fù)擔(dān)重的問(wèn)題，在主機(jī)前設(shè)置一個(gè)前端處理機(jī)，負(fù)責(zé)與主機(jī)通信，使主機(jī)從繁重的通信任務(wù)中解脫出來(lái)，集中精力完成數(shù)據(jù)處理；同時(shí)在終端集中區(qū)域設(shè)置線路集中器，大量終端通過(guò)低速線路連接到集中器，而集中器通過(guò)高速專線和主機(jī)相連，這樣有效地解決了線路利用率低的問(wèn)題，如圖1-3所示。圖1-3具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)

3.開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)以通信子網(wǎng)為中心，主機(jī)與終端都處于網(wǎng)絡(luò)的外圍，構(gòu)成了用戶資源網(wǎng)，可以共享的資源得到了有效的擴(kuò)充，如圖1-4所示。圖1-4開(kāi)放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

4.新一代的綜合性、智能化、寬帶高速網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)初期，寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為社會(huì)信息化提供了技術(shù)基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了重要安全保障，基于光纖通信技術(shù)的寬帶城域網(wǎng)與接入技術(shù)，以及移動(dòng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)多媒體計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與Internet(即因特網(wǎng))向著全面互連、高速和智能化發(fā)展，并得到了廣泛的應(yīng)用。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義是：將地理位置不同的，具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備通過(guò)通信線路連接起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信交往、資源共享和協(xié)同工作，利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散的、各自具備自主功能的一組計(jì)算機(jī)有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，并且由功能完善的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議進(jìn)行管理的計(jì)算機(jī)復(fù)合系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。概括地說(shuō)，一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須具備以下三個(gè)基本要素：

(1)至少有兩個(gè)具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，且它們之間有相互共享某種資源的需求。

(2)兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間必須有某種通信手段將其連接。

(3)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間要能相互通信，必須制定相互可確認(rèn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。以上三條是組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的必要條件，三者缺一不可。1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用范圍和其自身的功能有了突破性的發(fā)展。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)具有以下三個(gè)基本功能：

(1)計(jì)算機(jī)之間和計(jì)算機(jī)用戶之間的相互通信交往。

(2)資源共享，包含計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)與信息資源共享。

(3)計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)用戶之間的協(xié)同工作。

2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用隨著高速信息社會(huì)進(jìn)程的推進(jìn)，通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用日益多元化，打破了空間和時(shí)間的限制，幾乎深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域?？梢栽谝惶紫到y(tǒng)上提供集成的信息服務(wù)，包括來(lái)自政治、經(jīng)濟(jì)等方面的信息資源，同時(shí)還提供多媒體信息，如圖像、語(yǔ)音、動(dòng)畫(huà)等，在多功能、多元化的發(fā)展趨勢(shì)下，許多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新形式不斷出現(xiàn)，如電子郵件、IP-Phone、視頻點(diǎn)播、網(wǎng)上交易、視頻會(huì)議等。其應(yīng)用可歸納為下列幾個(gè)方面：

(1)管理信息系統(tǒng)(ManagementInformationSystem，MIS)。

(2)辦公自動(dòng)化(OfficeAutomation，OA)。

(3)信息檢索系統(tǒng)(InformationRetrieveSystem，IRS)。

(4)電子收款機(jī)系統(tǒng)(PointofSells，POS)。

(5)分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS)。

(6)計(jì)算機(jī)集成與制造系統(tǒng)(ComputerIntegratedManufacturingSystem，CIMS)。

(7)電子數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)(ElectronicDataInterchangeSystem，EDI)。

(8)信息服務(wù)系統(tǒng)。1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渫ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)是工程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的起點(diǎn)，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。1.2.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理連接方式叫做網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型、網(wǎng)狀和組合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1.總線型拓?fù)?BusTopology)總線型拓?fù)洳捎脝胃鶄鬏斁€作為傳輸介質(zhì)，它將所有入網(wǎng)的計(jì)算機(jī)通過(guò)相應(yīng)的硬件接口直接接入到一條通信線路上。為防止信號(hào)反射，一般在總線兩端連有終結(jié)器匹配線路阻抗，防止信號(hào)反饋，以吸收信號(hào)。圖1-5所示為總線拓?fù)洹?0Base-5、10Base-2等以太網(wǎng)技術(shù)都采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖1-5典型的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2.星型拓?fù)?StarTopology)星型拓?fù)涫且砸粋€(gè)節(jié)點(diǎn)為中心的處理系統(tǒng)，各種類型的入網(wǎng)計(jì)算機(jī)均與該中心節(jié)點(diǎn)由物理鏈路直接相連，其他節(jié)點(diǎn)間不能直接通信，通信時(shí)需要通過(guò)該中心節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。如圖1-6所示，星型拓?fù)湟灾醒牍?jié)點(diǎn)為中心，執(zhí)行集中式通信控制策略，因此，中央節(jié)點(diǎn)相當(dāng)復(fù)雜，而其余各個(gè)節(jié)點(diǎn)的通信處理負(fù)擔(dān)都很小，又稱集中式網(wǎng)絡(luò)。

圖1-6星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖1-7所示為帶有配線架的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，配線架相當(dāng)于中間集中點(diǎn)，可以在每個(gè)樓層配置一個(gè)，并具有足夠數(shù)量的連接點(diǎn)，以供該樓層的節(jié)點(diǎn)使用，節(jié)點(diǎn)的位置可靈活放置。

圖1-7帶有配線架的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

3.環(huán)型拓?fù)?RingTopology)環(huán)型拓?fù)涫菍⒏髋_(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)用通信線路連接成一個(gè)閉合的環(huán)。如圖1-8所示是一個(gè)點(diǎn)到點(diǎn)的環(huán)路，每臺(tái)設(shè)備都直接連接到環(huán)上，或通過(guò)一個(gè)分支電纜連到環(huán)上。在環(huán)型結(jié)構(gòu)中，信息按固定方向流動(dòng)，或按順時(shí)針?lè)较?，或按逆時(shí)針?lè)较颉５湫偷沫h(huán)型網(wǎng)絡(luò)有令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)和光纖分布式接口網(wǎng)絡(luò)(FDDI)等圖1-8環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

4.樹(shù)型拓?fù)?TreeTopology)樹(shù)型拓?fù)涫怯煽偩€拓?fù)溲葑兌鴣?lái)的，它把星型和總線型結(jié)合起來(lái)，形狀像一棵倒置的樹(shù)，頂端有一個(gè)帶分支的根，每個(gè)分支還可以延伸出子分支，如圖1-9所示。圖1-9樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5.網(wǎng)狀拓?fù)渚W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)分為全連接網(wǎng)狀和不完全連接網(wǎng)狀兩種形式。在全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)中其他節(jié)點(diǎn)均有鏈路連接。在不完全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，兩節(jié)點(diǎn)之間不一定有直接鏈路連接，它們之間的通信依靠其他節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。這種網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)點(diǎn)間路徑多，碰撞和阻塞可大大減少，局部的故障不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的正常工作，可靠性高；網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充和主機(jī)入網(wǎng)比較靈活簡(jiǎn)單。但這種網(wǎng)絡(luò)關(guān)系復(fù)雜，建網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)控制機(jī)制復(fù)雜。廣域網(wǎng)中一般用不完全連接網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，如圖1-10所示。圖1-10網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3.1按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍、信息的傳遞速率及其應(yīng)用目的，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通常被分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。這也是目前較為流行的一種分類方法。

1.廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(WAN，WideAreaNetwork)指的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)距離連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，可以把眾多的城域網(wǎng)、局域網(wǎng)連接起來(lái)，也可以把全球的城域網(wǎng)、局域網(wǎng)連接起來(lái)。

2.城域網(wǎng)城域網(wǎng)(MAN，MetropolitanAreaNetwork)有時(shí)又稱之為城市網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、都市網(wǎng)。城域網(wǎng)介于LAN和WAN之間，其覆蓋范圍通常為一個(gè)城市或地區(qū)，距離從幾十千米到上百千米。城域網(wǎng)通常采用光纖或微波作為網(wǎng)絡(luò)的主干通道，現(xiàn)在已經(jīng)弱化這一劃分概念。

3.局域網(wǎng)局域網(wǎng)(LAN，LocalAreaNetwork)也稱局部網(wǎng)，是指將有限的地理區(qū)域內(nèi)的各種通信設(shè)備互連在一起的通信網(wǎng)絡(luò)。它具有很高的傳輸速率(幾十至千兆比特)，其覆蓋范圍一般不超過(guò)幾十千米，通常將一座大樓或一個(gè)校園內(nèi)分散的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)構(gòu)成LAN，同時(shí)以是否處于限定范圍及是否接入同層設(shè)備作為判定的條件。

4.接入網(wǎng)接入網(wǎng)(AN，AccessNetwork)又稱本地接入網(wǎng)或用戶接入網(wǎng)。它是近年來(lái)由于用戶對(duì)高速上網(wǎng)需求的增加而出現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。如圖1-11所示。接入網(wǎng)是局域網(wǎng)(或校園網(wǎng))和城域網(wǎng)之間的橋接區(qū)。接入網(wǎng)提供多種高速接入技術(shù)，使用戶接入Internet的瓶頸得到某種程度上的解決。各類網(wǎng)絡(luò)具有的特征參數(shù)見(jiàn)表1-1?？偟囊?guī)律是距離越長(zhǎng)，速率越低。局域網(wǎng)距離最短，傳輸速率最高，一般以距離中心機(jī)房為判定條件。圖1-11廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)和局域網(wǎng)的關(guān)系網(wǎng)絡(luò)分類縮寫(xiě)分布距離大約為機(jī)位范圍傳輸速率范圍局域網(wǎng)LAN房間4Mb/s～10Gb/s建筑物校園城域網(wǎng)MAN城市50kb/s～2Gb/s廣域網(wǎng)WAN100～國(guó)家9.6kb/s～2Gb/s表1-1各類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù)1.3.2按數(shù)據(jù)的傳輸方式分類根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又可以分為“廣播網(wǎng)絡(luò)”和“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)”兩大類。廣播網(wǎng)絡(luò)(BroadcastingNetwork)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備使用一個(gè)共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)散傳播，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都能收到任何節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。廣播網(wǎng)絡(luò)中的傳輸方式目前有以下3種：

單播(Unicast)發(fā)送的信息中包含明確的目的地址，所有節(jié)點(diǎn)都檢查該地址。如果與自己的地址相同，則處理該信息，如果不同，則忽略，可以認(rèn)為是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳播。

組播(Multicast)將信息傳送給網(wǎng)絡(luò)中部分節(jié)點(diǎn)，可以認(rèn)為是有選擇的部分傳播。

說(shuō)明廣播(Broadcast)在發(fā)送的信息中使用一個(gè)指定的代碼標(biāo)識(shí)目的地址，將信息發(fā)送給所有的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。當(dāng)使用這個(gè)指定代碼傳輸信息時(shí)，其余所有節(jié)點(diǎn)都接收并處理該信息，可以認(rèn)為是全網(wǎng)傳播。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(PointtoPointNetwork)中的計(jì)算機(jī)或設(shè)備以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間都可能有多條單獨(dú)的中間鏈路。這種傳播方式應(yīng)用于廣域網(wǎng)中。以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)都屬于廣播網(wǎng)，而ATM和幀中繼網(wǎng)都屬于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)。除了按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍和數(shù)據(jù)傳輸方式這兩種最常見(jiàn)的分類方式外，還可以有其他分類方式：

按通信傳輸介質(zhì)劃分，可分為有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。

按使用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)象分類可分為專用網(wǎng)和公用網(wǎng)。

按照網(wǎng)絡(luò)中各組件的功能來(lái)劃分，可分為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和基于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

從資源構(gòu)成的角度講，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由硬件和軟件組成的。硬件包括各種主機(jī)、終端等用戶端設(shè)備，以及交換機(jī)、路由器等通信控制處理設(shè)備，而軟件則由各種系統(tǒng)程序和應(yīng)用程序以及大量的數(shù)據(jù)資源組成。從功能上將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。圖1-12給出了典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中，資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。資源子網(wǎng)主要由主機(jī)、終端以及相應(yīng)的I/O設(shè)備、各種軟件資源和數(shù)據(jù)資源構(gòu)成。圖1-12典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.4.1資源子網(wǎng)的組成與功能資源子網(wǎng)由擁有資源的主機(jī)系統(tǒng)、請(qǐng)求資源的用戶終端、終端控制器、通信子網(wǎng)的接口設(shè)備、軟件資源、硬件共享資源和數(shù)據(jù)資源等組成。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)客戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。1.4.2通信子網(wǎng)的組成與功能通信子網(wǎng)按功能可以分為數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸兩個(gè)部分。通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，完成全網(wǎng)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制和轉(zhuǎn)換等通信任務(wù)；負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及通信處理等工作。在廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，隨著使用主機(jī)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(jī)。隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，連入局域網(wǎng)的微型計(jì)算機(jī)數(shù)目日益增多，主要是通過(guò)路由器將局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)相連接。另外，從組網(wǎng)的層次角度看，網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)也不再是一種簡(jiǎn)單的平面結(jié)構(gòu)，可能變成一種分層的層次結(jié)構(gòu)。圖1-13所示為一個(gè)典型的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最上層稱為核心層，中間層稱為分布層，最下層稱為訪問(wèn)層，為最終用戶接入網(wǎng)絡(luò)提供接口。圖1-13典型的三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

1.5.1帶寬

在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)中，都使用帶寬(Bandwidth)來(lái)描述它們的傳輸容量。帶寬本來(lái)是指某個(gè)信號(hào)具有的頻帶寬度。帶寬的單位為赫茲(或千赫、兆赫等)。在通信線路上傳輸模擬信號(hào)時(shí)，將通信線路允許通過(guò)的信號(hào)頻帶范圍稱為線路的帶寬(或通頻帶)。吞吐量是指一組特定數(shù)據(jù)在特定的時(shí)間段經(jīng)過(guò)特定的路徑所傳輸?shù)男畔⒘康膶?shí)際測(cè)量值。由于諸多原因使得吞吐量常常遠(yuǎn)小于所用介質(zhì)本身可以提供的最大數(shù)字帶寬。決定吞吐量的因素主要有：

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備；

所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型；

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

網(wǎng)絡(luò)上的并發(fā)用戶數(shù)量；

用戶的計(jì)算機(jī)；

服務(wù)器；

擁塞。1.5.2時(shí)延時(shí)延(Delay或Latency)是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。通常來(lái)講，時(shí)延由以下幾部分組成。

1.發(fā)送時(shí)延發(fā)送時(shí)延是節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)使數(shù)據(jù)塊從節(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳輸介質(zhì)所需要的時(shí)間，也就是從數(shù)據(jù)塊的第一個(gè)比特開(kāi)始發(fā)送算起，到最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間，又稱為傳輸時(shí)延。它的計(jì)算公式是：信道帶寬就是數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率，也常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸效率。

2．傳播時(shí)延傳播時(shí)延是電磁波在信道上需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。傳播時(shí)延的公式是：電磁波在自由空間的傳播速率是光速，即3.0?×?108m/s。電磁波在網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體中的傳播速率比在自由空間要略低一些。在銅纜中的傳播速率約為2.3?×?106m/s，在光纖中的傳播速率約為2.0?×?108m/s。例如，1000km長(zhǎng)的光纖線路產(chǎn)生的傳播時(shí)延大約為5ms。

3．處理時(shí)延處理時(shí)延是指數(shù)據(jù)在交換節(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。在節(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延是處理時(shí)延中的重要組成部分。因此，處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的通信量很大時(shí)，還會(huì)發(fā)生隊(duì)列溢出，使分組丟失，這相當(dāng)于處理時(shí)延為無(wú)窮大。有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。這樣，數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是以上三種時(shí)延之和：總時(shí)延?=?傳播時(shí)延?+?發(fā)送時(shí)延?+?處理時(shí)延圖1-14所示為三種時(shí)延所產(chǎn)生的位置。圖1-14三種時(shí)延產(chǎn)生的位置

4．時(shí)延帶積和往返時(shí)延將傳播時(shí)延和帶寬相乘就是傳播時(shí)延帶積，即傳播時(shí)延帶積?=?傳播時(shí)延?×?帶寬在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，往返時(shí)延RTT(Round-TripTime)表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送端收到來(lái)自接收端的確認(rèn)(接收端收到數(shù)據(jù)后便立即發(fā)送確認(rèn))，總共經(jīng)歷的時(shí)延。在互聯(lián)網(wǎng)中，往返時(shí)延包括各中間節(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送時(shí)延。1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)從系統(tǒng)的觀點(diǎn)看，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由單個(gè)節(jié)點(diǎn)和連接這些節(jié)點(diǎn)的鏈路所組成的。單個(gè)節(jié)點(diǎn)主要是連入網(wǎng)內(nèi)的計(jì)算機(jī)以及負(fù)責(zé)通信功能的節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、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(gè)重要支撐就是微電子技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)組成部分就是通信鏈路，負(fù)責(zé)所有節(jié)點(diǎn)間的通信，通信鏈路的一個(gè)重要支撐就是光電子技術(shù)。因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要的支撐技術(shù)就是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)。1.6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)計(jì)算機(jī)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(huì)演進(jìn)為全光網(wǎng)絡(luò)。從網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)層面上看將是一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)的世界；從傳送層面上看將是一個(gè)光的世界；從接入層面上看將是一個(gè)有線和無(wú)線多元化的世界。為此，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(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)等。

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(kāi)，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(jì)算機(jī)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(也稱網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層)四層，從而可對(duì)各種功能作不同程度的集成。通過(guò)軟交換技術(shù)能把網(wǎng)絡(luò)的功能層分離開(kāi)，并通過(guò)各種接口規(guī)約(規(guī)程公約的簡(jiǎn)稱)，使業(yè)務(wù)提供者可以非常靈活地將業(yè)務(wù)傳送和控制規(guī)約結(jié)合，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)融合與業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)移，非常適用于不同網(wǎng)絡(luò)并存互通的需要，也適用于從話音網(wǎng)向數(shù)據(jù)網(wǎng)和多業(yè)務(wù)多媒體網(wǎng)演進(jìn)。

2.

IPv6技術(shù)未來(lái)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是基于IPv6技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。和IPv4相比，IPv6的主要改變就是地址的長(zhǎng)度為128位，也就是說(shuō)可以有2128個(gè)IP地址，足以保證地球上的每個(gè)人擁有一個(gè)或多個(gè)IP地址。

3.光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)當(dāng)前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復(fù)用(OADM)和光交叉連接(OXC)功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機(jī)構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展；從光→電→光交換向全光交換發(fā)展。即在光連網(wǎng)中引入自動(dòng)波長(zhǎng)配置功能，也就是自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)(ASON)，使靜態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)走向動(dòng)態(tài)的光聯(lián)網(wǎng)。

4.寬帶接入技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)必須要有寬帶接入技術(shù)的支持，各種寬帶服務(wù)與應(yīng)用才有可能開(kāi)展。當(dāng)前寬帶接入有兩個(gè)新技術(shù)，一個(gè)是基于以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)的光纖到戶技術(shù)，一個(gè)是自由空間光系統(tǒng)(FSO)。

EPON是把全部數(shù)據(jù)都裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)。EPON的基本實(shí)現(xiàn)方法是在G.983的基礎(chǔ)上，設(shè)法保留物理層PON，而用以太網(wǎng)代替ATM作為數(shù)據(jù)鏈路層，構(gòu)成一個(gè)可以提供更大帶寬、更低成本和更多更好業(yè)務(wù)能力的結(jié)合體?，F(xiàn)今95％的局域網(wǎng)都是以太網(wǎng)，故將以太網(wǎng)技術(shù)用于接入網(wǎng)是非常合乎邏輯的。

5.

3G以上的移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)

3G以上包括后3G、4G乃至5G系統(tǒng)將是以寬帶多媒體業(yè)務(wù)為基礎(chǔ)，使用更高更寬的頻帶，傳輸容量會(huì)更上一層樓。它們?cè)诓煌W(wǎng)絡(luò)間無(wú)縫連接，提供滿意的服務(wù)；網(wǎng)絡(luò)可以自行組織，終端可以重新配置和隨身攜帶，是一個(gè)包括衛(wèi)星通信在內(nèi)的端到端的IP系統(tǒng)，可與其他技術(shù)共享一個(gè)IP核心網(wǎng)。它們都是構(gòu)成下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施。本章小結(jié)本章從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生及發(fā)展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類及應(yīng)用作了概述；介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念及分類、功能、應(yīng)用等基本知識(shí)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)等。通過(guò)學(xué)習(xí)，要求熟悉和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史、發(fā)展前景，關(guān)注當(dāng)今計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的更新?lián)Q代趨向，以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)、組成分類、應(yīng)用領(lǐng)域等相關(guān)應(yīng)用技能。要掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類及組成結(jié)構(gòu)，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(總線型，星型、環(huán)型、樹(shù)型、混合型等)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)。為后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。習(xí)

題一、名詞解釋計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

局域網(wǎng)單播組播廣播網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

帶寬二、填空題

1.按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為

、

和

。

2.根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方式的不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為

和

兩大類。

3.廣播網(wǎng)絡(luò)傳輸方式有

、

、

三種。

4.從功能上來(lái)看將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分為

和

。

5.從組網(wǎng)的層次角度看，網(wǎng)絡(luò)的組成是一個(gè)典型的三層結(jié)構(gòu)，最上層稱為核心層，中間層稱為

，最下層稱為

，為最終用戶接入網(wǎng)絡(luò)提供接口。

6.影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素有

、

、

、

。

7.時(shí)延是指一個(gè)報(bào)文或分組從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或一條鏈路)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。通常來(lái)講，時(shí)延是由

、

、

組成的。

8.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)重要的支撐技術(shù)是

和

。

9.目前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)比較關(guān)鍵的技術(shù)主要有

、

、光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、

、

等。三、選擇題

1.一座大樓內(nèi)的一個(gè)