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1、计算机网络概述计算机网络概述计算机网络的定义计算机网络的定义将若干台具有独立功能的计算机将若干台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互连起通过通信设备及传输媒体互连起来来,在通信软件支持下在通信软件支持下,实现计算实现计算机间信息传输与交换的系统。机间信息传输与交换的系统。计算机网络的发展计算机网络的发展 第一代：面向终端的计算机网络。第一代：面向终端的计算机网络。是以单个主机为中心的星形网是以单个主机为中心的星形网 第二代：以分组交换网为中心的计第二代：以分组交换网为中心的计算机网络。是以网络为中心，主机算机网络。是以网络为中心，主机都处在网络的外围。都处在网络的外围。从主机为中心到以
2、网络为中心从主机为中心到以网络为中心主机终端以主机为中心以主机为中心以分组交换网为中心以分组交换网为中心因特网时代因特网时代 因特网的基础结构大体上经历了因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。三个阶段的演进。因特网发展的第一阶段因特网发展的第一阶段第一个分组交换网第一个分组交换网 ARPANET ARPANET 最最初只是一个单个的分组交换网。初只是一个单个的分组交换网。因特网发展的第二阶段因特网发展的第二阶段1986 1986 年，年，NSFNSF（美国国家科学基（美国国家科学基金会）建立了国家科学基金网金会）建立了国家科学基金网NSFNETNSFNET。它是一个三级计算机网。它是一个
3、三级计算机网络：络：主干网主干网地区网地区网校园网校园网三级结构的因特网校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网主机到主机的通信要经过多种网络主机到主机的通信要经过多种网络计算机网络在我国的发展(1)中国公用计算机互联网中国公用计算机互联网 CHINANET(2)中国教育和科研计算机网中国教育和科研计算机网 CERNET(3)中国科学技术网中国科学技术网 CSTNET(4)中国联通互联网中国联通互联网 UNINET(5)中国网通公用互联网中国网通公用互联网 CNCNET(6)中国国际经济贸易互联网中国国际经
4、济贸易互联网 CIETNET(7)中国移动互联网中国移动互联网 CMNET(8)中国长城互联网中国长城互联网 CGWNET（建设中）（建设中）(9)中国卫星集团互联网中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）（建设中）今日多级结构的因特网 将因特网分为以下五个接入级将因特网分为以下五个接入级 网络接入点网络接入点 NAPNAP国家主干网（主干国家主干网（主干 ISPISP因特网服因特网服务提供商）务提供商）地区地区 ISPISP本地本地 ISPISP校园网、企业网或校园网、企业网或 PC PC 机上网用户机上网用户多级结构的因特网大公司地区 ISP网络接入点NAP（对等点）公司校园网主干服务提供
5、者校园网校园网校园网校园网本地 ISP地区 ISP地区 ISP地区 ISP本地 ISP本地 ISP大公司大公司网络接入点NAP（对等点）主机到主机的通信可能经过多种主机到主机的通信可能经过多种 ISPISP。因特网的标准化工作因特网的标准化工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构研究委员会 IAB WGWGWG制订因特网的正式标准要制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段经过以下的四个阶段 因特网草案因特网草案(Internet Draft)(Internet Draft)
6、建议标准建议标准(Proposed Standard)(Proposed Standard)草案标准草案标准(Draft Standard)(Draft Standard)因特网标准因特网标准(Internet(Internet Standard)Standard)计算机网络的分类计算机网络的分类广域网广域网 WAN(Wide Area WAN(Wide Area Network)Network)城域网城域网 MAN(Metropolitan MAN(Metropolitan Area Network)Area Network)局域网局域网 LAN(Local Area LAN(Local A
7、rea Network)Network)广域网、城域网、接入网广域网、城域网、接入网以及局域网的关系以及局域网的关系 城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网局域网校园网企业网报文分组交换的原理（一）分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输数 据数 据数 据报文分组交换的原理（二）分组交换的原理（二）每一个数据段前面添加上首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首
8、部分组 1分组 2分组 3分组交换的原理（三）分组交换的原理（三）分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单作为数据传输单元。元。依次把各分组发送到接收端。依次把各分组发送到接收端。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3分组交换的原理（四）分组交换的原理（四）接收端收到分组后剥去首部还原成报文。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据数 据数 据数 据分组交换的原理（五）分组交换的原理（五）在接收端把收到的数据恢复成为在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。原来的报文。报文1101000110101010110
9、101011100010011010010分组交换网的示意图分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机分组的存储转发过程分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5注意结点交换机有多个端口注意结点交换机有多个端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速链路 结点交换机12341234
10、1 2 3 41 2 3 41 2 3 4主机和结点交换机的作用不同主机和结点交换机的作用不同 主机是为用户进行信息处理的，主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接并向网络发送分组，从网络接收分组。收分组。结点交换机对分组进行存储转结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主发，最后把分组交付给目的主机。机。分组交换的优点分组交换的优点 高效高效 动态分配传输带宽，对通信链动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。路是逐段占用。灵活灵活 以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。迅速迅速 充分使用链路的带宽。充分使用链路的带宽。可靠可靠 完善的网络协议；完善的
11、网络协议；分组交换带来的问题分组交换带来的问题 分组在各结点存储转发时需要排分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部造成了一定分组必须携带的首部造成了一定的开销。的开销。计算机网络的主要性能指标计算机网络的主要性能指标“带宽带宽”(bandwidth)本来是指信号本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。赫、兆赫、吉赫等）。现在现在“带宽带宽”是数字信道所能传送是数字信道所能传送的的“最高数据率最高数据率”的同义语，单位的同义语，单位是是“比特每秒比特每秒”，或，或 b/s(bit/s)
12、。常用的带宽单位常用的带宽单位 更常用的带宽单位是更常用的带宽单位是千比每秒，即千比每秒，即 kb/s kb/s（10103 3 b/s b/s）兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/sMb/s（10106 6 b/s b/s）吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/sGb/s（10109 9 b/s b/s）太比每秒，即太比每秒，即 Tb/sTb/s（10101212 b/s b/s）数字信号流随时间的变化数字信号流随时间的变化 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。而变窄。每秒 106 个比特时间1 0 1 0 1 11 s带宽为1 Mb/s 时间每秒 4 106 个比
13、特0.25 s带宽为4 Mb/s 时延时延(delay)(delay)发送时延发送时延:发送数据时，数据块从结点进发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。入到传输媒体所需要的时间。信道带宽信道带宽:数据在信道上的发送速率。常数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。称为数据在信道上的传输速率。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）传播时延传播时延:电磁波在信道中需要传播一电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。定的距离而花费的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。信道上的传播速率是完全
14、不同的概念。传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）处理时延处理时延:交换结点为存储转交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所发而进行一些必要的处理所花费的时间。花费的时间。结点缓存队列中分组排队所结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的经历的时延是处理时延中的重要组成部分。重要组成部分。数据经历的数据经历的总时延总时延就是发送就是发送时延、传播时延和处理时延时延、传播时延和处理时延之和。之和。总时延=发送时延+传播时延+处理时延三种时延所产生的地方三种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生发送时延在队列中产生处理时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路作业1.都有哪些网络采用分组交换都有哪些网络采用分组交换?2.我国都有哪些我国都有哪些ISP?3.分组的三种延时分别在哪里产生分组的三种延时分别在哪里产生?
