新編-計01計算機網(wǎng)絡概述課件

計算機網(wǎng)絡概述

計算機網(wǎng)絡概述

1計算機網(wǎng)絡的定義

將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設備及傳輸媒體互連起來,在通信軟件支持下,實現(xiàn)計算機間信息傳輸與交換的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的定義

將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設備及2

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展

第一代：面向終端的計算機網(wǎng)絡。是以單個主機為中心的星形網(wǎng)第二代：以分組交換網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡。是以網(wǎng)絡為中心，主機都處在網(wǎng)絡的外圍。

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展第一代：面向終端的計算機網(wǎng)絡。是以單個主3從主機為中心到以網(wǎng)絡為中心主機終端以主機為中心以分組交換網(wǎng)為中心從主機為中心到以網(wǎng)絡為中心主機終端以主機為中心以分組交換網(wǎng)為4因特網(wǎng)時代因特網(wǎng)的基礎結構大體上經(jīng)歷了三個階段的演進。因特網(wǎng)時代因特網(wǎng)的基礎結構大體上經(jīng)歷了三個階段的演進。5因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一個分組交換網(wǎng)ARPANET最初只是一個單個的分組交換網(wǎng)。

因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一個分組交換網(wǎng)ARPANET最初只6因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986年，NSF（美國國家科學基金會）建立了國家科學基金網(wǎng)NSFNET。它是一個三級計算機網(wǎng)絡：主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986年，NSF（美國國家科學基金會7三級結構的因特網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)三級結構的因特網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干8校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)主機到主機的通信要經(jīng)過多種網(wǎng)絡校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地9計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展(1)中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHINANET(2)中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET(3)中國科學技術網(wǎng)CSTNET(4)中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET(5)中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET(6)中國國際經(jīng)濟貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET(7)中國移動互聯(lián)網(wǎng)CMNET(8)中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET（建設中）(9)中國衛(wèi)星集團互聯(lián)網(wǎng)CSNET（建設中）

計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展(1)中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHIN10今日多級結構的因特網(wǎng)將因特網(wǎng)分為以下五個接入級網(wǎng)絡接入點NAP國家主干網(wǎng)（主干ISP—因特網(wǎng)服務提供商）地區(qū)ISP本地ISP校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機上網(wǎng)用戶今日多級結構的因特網(wǎng)將因特網(wǎng)分為以下五個接入級11多級結構的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡接入點NAP（對等點）公司校園網(wǎng)主干服務提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP本地ISP本地ISP大公司大公司網(wǎng)絡接入點NAP（對等點）主機到主機的通信可能經(jīng)過多種ISP。多級結構的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡接入點公司校園網(wǎng)主干服12因特網(wǎng)的標準化工作

因特網(wǎng)協(xié)會ISOC因特網(wǎng)研究指導小組IRSG因特網(wǎng)研究部IRTF因特網(wǎng)工程部IETF因特網(wǎng)工程指導小組IESG…RGWG……RG…領域領域因特網(wǎng)體系結構研究委員會IABWGWGWG因特網(wǎng)的標準化工作

因特網(wǎng)協(xié)會ISOC因特網(wǎng)研究指導小組因13制訂因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下的四個階段

因特網(wǎng)草案(InternetDraft)建議標準(ProposedStandard)草案標準(DraftStandard)因特網(wǎng)標準(InternetStandard)

制訂因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下的四個階段因特網(wǎng)草案(Int14計算機網(wǎng)絡的分類廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)計算機網(wǎng)絡的分類廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNet15廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關系

城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)……廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關系城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接16報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。

1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的17數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理（二）每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理18分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。數(shù)19分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)20數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理（五）在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復成為原來的報文。報文1101000110101010110101011100010011010010數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理（五21分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結點交換機主機分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H22分組的存儲轉發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結點交換機主機在結點交換機

A

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口在結點交換機

C

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口在結點交換機

E

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口最后到達目的主機

H5分組的存儲轉發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H23注意結點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路結點交換機123412341

2

3

412

3

41

2

3

4注意結點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高24主機和結點交換機的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)絡發(fā)送分組，從網(wǎng)絡接收分組。結點交換機對分組進行存儲轉發(fā)，最后把分組交付給目的主機。主機和結點交換機的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)25分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速充分使用鏈路的帶寬?？煽客晟频木W(wǎng)絡協(xié)議；分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段26分組交換帶來的問題分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。

分組必須攜帶的首部造成了一定的開銷。

分組交換帶來的問題分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這就會造成27計算機網(wǎng)絡的主要性能指標

“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。

計算機網(wǎng)絡的主要性能指標

“帶寬”(bandwidth)本來28常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是29數(shù)字信號流隨時間的變化在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。

每秒

106

個比特時間1

01

0

111s帶寬為1Mb/s時間每秒

4

106

個比特0.25s帶寬為4Mb/s數(shù)字信號流隨時間的變化在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄30時延(delay)發(fā)送時延:發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。信道帶寬:數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。

發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）時延(delay)發(fā)送時延:發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結點進入到傳31傳播時延:電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。

信號傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。

傳播時延=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）傳播時延:電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。傳播32處理時延:交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間。結點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延是處理時延中的重要組成部分。處理時延:交換結點為存儲轉發(fā)而進行一些必要的處理所花費的時間33數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延和處理時延之和。

總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延和處理時延之和?？倳r34三種時延所產(chǎn)生的地方

1011001…發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結點

B結點

A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時延在隊列中產(chǎn)生處理時延數(shù)據(jù)從結點A向結點B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路三種時延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊列35作業(yè)1.都有哪些網(wǎng)絡采用分組交換?2.我國都有哪些ISP?3.分組的三種延時分別在哪里產(chǎn)生?作業(yè)1.都有哪些網(wǎng)絡采用分組交換?36計算機網(wǎng)絡概述

計算機網(wǎng)絡概述

37計算機網(wǎng)絡的定義

將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設備及傳輸媒體互連起來,在通信軟件支持下,實現(xiàn)計算機間信息傳輸與交換的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的定義

將若干臺具有獨立功能的計算機通過通信設備及38

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展

第一代：面向終端的計算機網(wǎng)絡。是以單個主機為中心的星形網(wǎng)第二代：以分組交換網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡。是以網(wǎng)絡為中心，主機都處在網(wǎng)絡的外圍。

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展第一代：面向終端的計算機網(wǎng)絡。是以單個主39從主機為中心到以網(wǎng)絡為中心主機終端以主機為中心以分組交換網(wǎng)為中心從主機為中心到以網(wǎng)絡為中心主機終端以主機為中心以分組交換網(wǎng)為40因特網(wǎng)時代因特網(wǎng)的基礎結構大體上經(jīng)歷了三個階段的演進。因特網(wǎng)時代因特網(wǎng)的基礎結構大體上經(jīng)歷了三個階段的演進。41因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一個分組交換網(wǎng)ARPANET最初只是一個單個的分組交換網(wǎng)。

因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一個分組交換網(wǎng)ARPANET最初只42因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986年，NSF（美國國家科學基金會）建立了國家科學基金網(wǎng)NSFNET。它是一個三級計算機網(wǎng)絡：主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986年，NSF（美國國家科學基金會43三級結構的因特網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)三級結構的因特網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干44校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)主機到主機的通信要經(jīng)過多種網(wǎng)絡校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地45計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展(1)中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHINANET(2)中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET(3)中國科學技術網(wǎng)CSTNET(4)中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET(5)中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET(6)中國國際經(jīng)濟貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET(7)中國移動互聯(lián)網(wǎng)CMNET(8)中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET（建設中）(9)中國衛(wèi)星集團互聯(lián)網(wǎng)CSNET（建設中）

計算機網(wǎng)絡在我國的發(fā)展(1)中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)CHIN46今日多級結構的因特網(wǎng)將因特網(wǎng)分為以下五個接入級網(wǎng)絡接入點NAP國家主干網(wǎng)（主干ISP—因特網(wǎng)服務提供商）地區(qū)ISP本地ISP校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機上網(wǎng)用戶今日多級結構的因特網(wǎng)將因特網(wǎng)分為以下五個接入級47多級結構的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡接入點NAP（對等點）公司校園網(wǎng)主干服務提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP本地ISP本地ISP大公司大公司網(wǎng)絡接入點NAP（對等點）主機到主機的通信可能經(jīng)過多種ISP。多級結構的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡接入點公司校園網(wǎng)主干服48因特網(wǎng)的標準化工作

因特網(wǎng)協(xié)會ISOC因特網(wǎng)研究指導小組IRSG因特網(wǎng)研究部IRTF因特網(wǎng)工程部IETF因特網(wǎng)工程指導小組IESG…RGWG……RG…領域領域因特網(wǎng)體系結構研究委員會IABWGWGWG因特網(wǎng)的標準化工作

因特網(wǎng)協(xié)會ISOC因特網(wǎng)研究指導小組因49制訂因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下的四個階段

因特網(wǎng)草案(InternetDraft)建議標準(ProposedStandard)草案標準(DraftStandard)因特網(wǎng)標準(InternetStandard)

制訂因特網(wǎng)的正式標準要經(jīng)過以下的四個階段因特網(wǎng)草案(Int50計算機網(wǎng)絡的分類廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)計算機網(wǎng)絡的分類廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNet51廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關系

城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)廣域網(wǎng)局域網(wǎng)局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)……廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關系城域網(wǎng)城域網(wǎng)接入網(wǎng)接52報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。

1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸報文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的53數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理（二）每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文分組交換的原理54分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。數(shù)55分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。數(shù)56數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理（五）在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復成為原來的報文。報文1101000110101010110101011100010011010010數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換的原理（五57分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5發(fā)送分組H2向H6發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結點交換機主機分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H58分組的存儲轉發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結點交換機主機在結點交換機

A

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口在結點交換機

C

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口在結點交換機

E

暫存查找轉發(fā)表找到轉發(fā)的端口最后到達目的主機

H5分組的存儲轉發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H59注意結點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路結點交換機123412341

2

3

412

3

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2

3

4注意結點交換機有多個端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高60主機和結點交換機的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)絡發(fā)送分組，從網(wǎng)絡接收分組。結點交換機對分組進行存儲轉發(fā)，最后把分組交付給目的主機。主機和結點交換機的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網(wǎng)61分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速充分使用鏈路的帶寬?？煽客晟频木W(wǎng)絡協(xié)議；分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段62分組交換帶來的問題分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。

分組必須攜帶的首部造成了一定的開銷。

分組交換帶來的問題分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這就會造成63計算機網(wǎng)絡的主要性能指標

“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。

計算機網(wǎng)絡的主要性能指標

“帶寬”(bandwidth)本來64常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是65數(shù)字信號流隨時間的變化在時間軸