计算机网络第一章计算机网络体系结构

1、CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 第 1 章 计算机网络体系结构 1 1 计算机网络概述 是计算机技术和通信技术紧密结合的产物 对信息产业的发展有着至关重要的影响 成为人们日常生活中不可缺少的工具 衡量一个国家综合国力 科技水平和社会 信息化的重要标志 2 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 1 计算机网络的定义 计算机网络是利用通信线路将地理位置分 散的 具有独立功能的许多计算机系统连 接起来 按照某种协议进行数据通信 以 实现资源共享的信息系统 3 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 2 计算机网络的组成 赖以存在的基础是网络软件系统和网络硬 件系统 网络软件则是挖掘网络潜力的工具 协调系统资源 系统需要通过软件工具对网络资 源进行全面的管理 调度和分配 网络软件是实现网络功能不可缺少的各种程序 4 CHONGQINGU

2、NIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 2 计算机网络的组成 网络软件包括以下几种 网络协议和通信软件 网络操作系统 网络管理及网络应用软件 网络软件最重要的特征 网络软件所研究的重点不是在网络中所互联的各 个独立的计算机本身的功能方面 而是在如何实 现网络特有的功能方面 5 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 2 计算机网络的组成 硬件对网络的选择起着决定性作用 网络硬件是计算机网络系统的物质基础 构成一个计算机网络系统 首先要将计算机 及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系 统连接起来 随着计算机技术和网络技术的发展 网络硬 件日趋多样化 功能更加强大 更加复杂 6 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 逻辑功能上 计算机网络系统由通信子网 和资源子网两层构成 通信子网负责网络的数据传输 交换及通信 控制等

3、通信处理工作 资源子网则负责网络的数据处理业务 向网 络用户提供各种网络资源和网络服务 7 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 T T NC HOST T NC NC T NC NC 通信子网 HOST T T HOST 资源子网 T NC 通信处理机 粗线 高速线路 细线 低速线路 图 1 1 计算机网络逻辑结构图 8 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 3 计算机网络的功能 数据通信 计算机网络最基本的功能 计算机网络联网之后 便可以相互传输数据 进行通信 资源共享 计算机网络的主要目的是共享资源 计算机网络 突破了地域范围的限制 在网络上的计算机无论 远近彼此之间都可以实现资源共享 9 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 3 计算机网络的功能 集中管理 管理信息系统 MIS 办公

4、自动化系统 OA 等 将分散的信息与对象进行集中控制和管理 实现分布式处理 科学计算和信息处理 可采用适当的算法 把任 务分散到不同的计算机上进行处理 然后再集中 起来 解决问题 10 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 1 计算机网络的概念 组成与功能 3 计算机网络的功能 负荷均衡 负荷均衡是指工作被均匀的分配给网络上的多台 计算机系统 网络控制中心负责分配和检测 当 某台计算机负荷过重时 系统会自动转移负荷到 较轻的计算机系统去处理 提高计算机可用性 网络中的计算机彼此可以互为备用 如果计算机 网络中有单个部件或少量计算机失效发生 网络 可通过不同路由来访问这些资源 不影响用户对 同类资源的访问 11 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 1 按照网络的覆盖范围分类 局域网 LAN LocalAreaNetwork 局域网是一种在小范围内实现的计算机网络 一 般在一个建筑物内 或一个工厂 一个事业单位 内部 为单位独有 局域网

5、有三个不同的特征 范围 传输技术 拓 扑结构 传输技术方面局域网主要使用的技术 所有的机 器都连接到同一根电缆上 运行速度在 10Mbit s 10Gbit s 采用广播式传输方式 广播式局域 网的两种主要的拓扑结构是总线型和环型 12 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 电缆 计算机 a b 图 1 2 两种广播式网络 13 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 城域网是在一个城市内部组建的计算机信息网络 提供全市的信息服务 城域网的范围在 WAN 与 LAN 之间 其运行方式与 LAN 相似 大多数广域网中 子网是由两个独立的部分组成 的 传输线和交换单位 传输线用于在机器之间 传送数据位 它们可以是由铜线 光纤 甚至无 线电链路构成的 交换单元是一种特殊的计算机 它们连接了三条或者更多条传输线 当数据在一 条路线上到达的时候 交换单位必须选择

6、一条出 线 以便将数据转发出去 14 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 广域网 WAN WideAreaNetwork 1 1 2 计算机网络的分类 子网 路由器 局域网 图 1 3LAN 上的主机和子网之间的关系 15 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 2 按照网络的通信介质分类 有线网 采用如同轴电缆 双绞线 光纤等物理介质来传 输数据的网络 采用卫星 微波等无线形式来传输数据的网络 无线网 16 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 3 按照网络的使用范围分类 公用网 公用网又称为公众网 一般是指电信公司建造的 公用网络 专门为一个或几个部门所拥有 它只为拥有者提 供服务 这种网络不向拥有者以外的人提供服务 专用网 17 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分

7、类 4 按照网络的传输技术分类 点对点网络 以点对点的连接方式把各个计算机连接起来的网 络 主要拓扑结构有星形 树形 环形 网状 用一个共同的传播介质把各个计算机连接起来的 网络 主要有以同轴电缆连接起来的共享总线网 络和以无线 微波 卫星方式传播的广播网 18 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 广播式网络 1 1 2 计算机网络的分类 5 按照数据的交换方式分类 线路交换网络 CS CircuitSwitching 线路交换最早出现在电话系统中 早期的计算机 网络就是采用此方式来传输数据的 数字信号经 过变换成为模拟信号后才能在线路上传输 整个通信过程必须经过 建立连接 通信 释放 连接 三个过程 使用电路交换来传送计算机数据时 其线路的传 输效率往往很低 19 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 5 按照数据的交换方式分类 报文交换网络 MS MessageSwitching 当通信开始时 源主机发出的一个报文被存储在 交换器里 交

8、换器根据报文的目的地址选择合适 的路径发送报文 这种方式称作存储 转发方式 分组交换网络 PS PacketSwitching 分组交换也采用报文传输 不是以不定长的报文做传输的基本单位 而是定 长的报文分组 以分组作为传输的基本单位 分组交换优于线路交换和报文交换 已成为计算 机联网的主流 20 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 拓扑 Topology 是从图论演变而来的 它 把物理实体抽象成与其大小和形状无关的点 把连接实体的线路抽象成线 进而研究点 线和面之间的关系 计算机网络的拓扑结构反映了网络中各实体 间的结构关系 它对网络性能 系统可靠性 与通信费用都有重大影响 21 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 环形拓扑结构 总线形拓扑结构 树形拓扑结构 全互连型拓扑结构 网状拓扑结构 22 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSAN

9、DTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 A E S B C D a 星形结构 b 环形结构 c 总线型结构 d 树形结构 e 全互连型结构 f 网状结构 23 图 1 4 网络拓扑结构示意图 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 星形拓扑结构 由一个功能较强的中心结点以及一些通过点到点 链路连到中心结点的从结点组成 星形结构有两类 一类是中心结点仅完成与各从 结点连通的作用 另一类中心结点是有很强处理 能力的计算机 从结点是一般计算机或终端 这 时中心结点有转接和数据处理的双重功能 优点 网络结构简单 便于控制 建网容易 易 于扩展 缺点 中心结点是网络可靠性的 瓶颈 会影 响全网的通信 24 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 环形拓扑结构 各结点通过环形接口连在一条首尾相连的闭合环 形通信线路中 环路上任何结点均可以请求发

10、送 信息 环形网中的数据传输可以是单向 也可以是双向 一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接 口 信息流中目的地址与环上某结点地址相符时 信息便被该结点的环路接口所接受 而后信息继 续流向下一环路接口 一直流回到发送该信息的 环路接口结点为止 25 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 环形拓扑结构 优点是结构简单 实现容易 数据传输延迟确定 缺点是每两个结点之间的通信线路都是网络可靠 形的 瓶颈 环中任何一个结点出现故障 均 可造成全网瘫痪 环中有新结点加入或有结点撤 出时 环路的恢复工作都较复杂 局域网常用的拓扑结构之一 IBM 公司推出的令 牌环形网 TokenRing 和光纤分布式数据接口 FDDI 26 CHONGQINGUNIVERSITYOFPOSTSANDTELECOMMUNICATIONS 1 1 2 计算机网络的分类 6 按照网络的拓扑结构分类 总线形拓扑结构 由一条高速公用总线连接若干个结点所形成 总线形网络采用广播通信方式 即由一个结点发 出的

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