第二講

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與分類TheDefinitionandClassificationofComputerNetwork第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的概述一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源的共享；互連的計(jì)算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺(tái)獨(dú)立的“自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”連網(wǎng)計(jì)算機(jī)在通信過(guò)程中必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。自治：網(wǎng)絡(luò)中的各計(jì)算機(jī)之間沒(méi)有明顯的主從關(guān)系。關(guān)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確定義并未統(tǒng)一。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以能夠相互共享資源的方式互連起來(lái)的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類思考：最簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和最龐大的網(wǎng)絡(luò)？最簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就只有兩臺(tái)計(jì)算機(jī)和連接它們的一條鏈路，即兩個(gè)結(jié)點(diǎn)和一條鏈路。最龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是因特網(wǎng)。它由非常多的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)許多路由器互連而成。因特網(wǎng)也稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行分類

廣播式網(wǎng)絡(luò)（BroadcastNetworks）點(diǎn)-點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-PointNetworks）二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類按網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類局域網(wǎng)LAN（LocalAreaNetwork）廣域網(wǎng)WAN（WideAreaNetwork）城域網(wǎng)MAN（MetropolitanAreaNetwork）

按網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

公用網(wǎng)（PublicNetworks）專用網(wǎng)（PrivateNetworks）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類電路交換分組交換報(bào)文交換

混合交換

按網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類廣播式網(wǎng)絡(luò)（BroadcastNetworks）：所有聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)都共享一個(gè)公共通信信道。當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)利用共享通信信道發(fā)送報(bào)文分組時(shí)，所有其他的計(jì)算機(jī)都會(huì)“收聽(tīng)“到這個(gè)分組。

按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)進(jìn)行分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類CDAE匹配電阻（用來(lái)吸收總線上傳播的信號(hào)）匹配電阻不接受不接受不接受接受B只有D接受B發(fā)送的數(shù)據(jù)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-PointNetworks）每條線路連接一對(duì)計(jì)算機(jī)。若兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間沒(méi)有直接連接的線路，它們之間的分組傳輸就要通過(guò)中間結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，直至目的結(jié)點(diǎn)；從源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)可能存在多條路由，決定路由需要有路由選擇算法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類A機(jī)B機(jī)C機(jī)D機(jī)E機(jī)

點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-PointNetworks）每條線路連接一對(duì)計(jì)算機(jī)。若兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間沒(méi)有直接連接的線路，它們之間的分組傳輸就要通過(guò)中間結(jié)點(diǎn)進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，直至目的結(jié)點(diǎn)；從源結(jié)點(diǎn)到目的結(jié)點(diǎn)可能存在多條路由，決定路由需要有路由選擇算法。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類A機(jī)B機(jī)C機(jī)D機(jī)E機(jī)采用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇機(jī)制是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)的重要區(qū)別之一

計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類廣域網(wǎng)WAN

：也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)（longhaulnetwork）。覆蓋范圍從幾十公里到幾千公里，可以將一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或幾個(gè)洲的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類【特點(diǎn)】：地理范圍從幾十公里到幾千公里；覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)或橫跨幾個(gè)洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)；通信子網(wǎng)主要由專用分組交換機(jī)組成，其任務(wù)就是通過(guò)長(zhǎng)距離運(yùn)送主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。從傳輸技術(shù)的角度來(lái)看，廣域網(wǎng)屬于點(diǎn)到點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)LAN：用于有限地理范圍（如一幢大樓），將各種計(jì)算機(jī)、終端與外部設(shè)備互聯(lián)起來(lái)的網(wǎng)絡(luò)?！咎攸c(diǎn)】：

覆蓋有限的地理范圍，站點(diǎn)數(shù)有限；一般屬于一個(gè)單位所有，易于建立、維護(hù)與擴(kuò)展；提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mbps～

10Gbps）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；從傳輸技術(shù)的角度來(lái)看，局域網(wǎng)屬于

廣播式網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類

城域網(wǎng)ＭAN：可以滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)的需要，并能實(shí)現(xiàn)大量用戶之間數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像等多種信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)。

【特點(diǎn)】：城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)；城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求；實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻等多種信息的傳輸功能；城域網(wǎng)在技術(shù)上與局域網(wǎng)相似。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類最早出現(xiàn)的是廣域網(wǎng)，后出現(xiàn)局域網(wǎng)。這兩種網(wǎng)絡(luò)后來(lái)得以完全并行的發(fā)展，并已可將這兩種網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)形成互連網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類電路交換是傳統(tǒng)的電信網(wǎng)所使用的交換技術(shù)。兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來(lái)。但若要將5部電話機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。N部電話機(jī)兩兩相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。

電路交換的特點(diǎn)

按網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，就必須使用電話交換機(jī)進(jìn)行連接。

…

交換機(jī)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來(lái)。從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類這種必須經(jīng)過(guò)建立連接→通信→釋放連接的聯(lián)網(wǎng)方式稱為面向連接的(connection-oriented)。電路交換必定是面向連接的。但面向連接的卻不一定是電路交換。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類電路交換舉例A和B通話經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類C和D通話只經(jīng)過(guò)一個(gè)本地交換機(jī)通話在C到D的連接上進(jìn)行((((交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類電路交換舉例不夠靈活：只要在通信雙方建立的通路中的任何一點(diǎn)出了故障，就會(huì)中斷通話，必須重新?lián)芴?hào)建立新的連接。效率低：計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有很大的突發(fā)性，會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)重浪費(fèi)。另外，采用電路交換，不同速率的終端和計(jì)算機(jī)之間很難互相通信。

電路交換的缺點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類報(bào)文在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。

1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸分組交換的原理（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類分組交換網(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（假定接收端在左邊）。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）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)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）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010分組交換的原理（五）計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換

在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包）依次把各分組發(fā)送到接收端接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文數(shù)據(jù)分組11010011101?

???????00101001110報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù)據(jù)首部分組首部數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部11010011101?

???????00101001110分組交換的特征是基于標(biāo)記（label-based)。不先建立連接而隨時(shí)可發(fā)送數(shù)據(jù)的聯(lián)網(wǎng)方式稱為無(wú)連接（connectionless）式。分組交換還可以使用面向連接方式。因此面向連接的網(wǎng)絡(luò)不一定就是電路交換的網(wǎng)絡(luò)。分組交換的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類分組交換網(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(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5注意分組交換的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程高效：動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活：以分組為傳送單位，為每個(gè)分組獨(dú)立選擇轉(zhuǎn)發(fā)路由。迅速：不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；網(wǎng)絡(luò)使用高速鏈路?？煽浚和晟频木W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式多路由的分組交換網(wǎng)使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(messageswitching)。

報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理并非全新的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放三種交換的比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類

項(xiàng)目電路交換報(bào)文交換分組交換數(shù)據(jù)傳輸單位整個(gè)報(bào)文分段報(bào)文分組鏈路建立與拆除需要不需要不需要路由選擇鏈路建立時(shí)進(jìn)行每個(gè)報(bào)文進(jìn)行每個(gè)分組進(jìn)行鏈路故障影響無(wú)法繼續(xù)傳輸無(wú)影響無(wú)影響傳輸延遲需要一定的鏈路建立時(shí)間，但數(shù)據(jù)傳輸延遲最短不需鏈路建立，但存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)因排隊(duì)會(huì)造成延遲，數(shù)據(jù)傳輸慢不需鏈路建立，但存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)排隊(duì)會(huì)造成延遲，數(shù)據(jù)傳輸比報(bào)文傳輸快三種交換的比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類主機(jī)終端以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心用戶通過(guò)分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和軟件資源。各終端通過(guò)通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。主機(jī)分組交換網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的發(fā)展概況分組交換的成功使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

發(fā)生根本變化

通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類通信子網(wǎng)主機(jī)A機(jī)C機(jī)B機(jī)D機(jī)主機(jī)主機(jī)主機(jī)終端終端終端終端終端終端終端終端終端終端主機(jī)

資源子網(wǎng)的概念

組成：主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源。

功能：負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

主計(jì)算機(jī)：資源子網(wǎng)的主要組成單元，為本地及遠(yuǎn)地用戶提供服務(wù)。

終端：用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的界面；分類：簡(jiǎn)單終端，智能終端；接入途徑：可以通過(guò)主機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)，也可以通過(guò)終端控制器、報(bào)文分組組裝與拆卸裝置或通信控制處理機(jī)連入網(wǎng)內(nèi)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類

通信子網(wǎng)的概念

組成：通信控制處理機(jī)、通信線路與其他通信設(shè)備。

功能：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(jī)作用：作為資源子網(wǎng)的主機(jī)、終端的連接的接口，將其接入網(wǎng)內(nèi)；作為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確發(fā)送。

通信線路：作用是提供通信信道，種類有電話線、雙絞線、同軸電纜、光纜、無(wú)線通信信道、微波、衛(wèi)星通信信道等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)路的定義與分類

通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)之間的關(guān)系：通信子網(wǎng)為資源子網(wǎng)提供信息傳輸服務(wù)，資源子網(wǎng)上用戶間的通信是建立在通信子網(wǎng)的基礎(chǔ)上。沒(méi)有通信子網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)就不能工作，而沒(méi)有資源子網(wǎng)，通信子網(wǎng)的傳輸也失去了意義，