计算机网络 (第4版) 吴功宜 吴英 编著,普通高等教育精品教材 普通高等教育“十二五”国家级规划教材,第1章 计算机网络概论,计算机网络（第4版）,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,3,本章学习要求：,了解：计算机网络形成与发展过程 掌握：计算机网络定义与分类 掌握：计算机网络组成与结构的基本概念 掌握：计算机网络拓扑构型的定义、分类与 特点 掌握：分组交换的基本概念 掌握：网络体系结构与网络协议的基本概念,1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.1 计算机网络发展阶段的划分 第一阶段：计算机网络的形成与发展（20世纪50年代）,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,4,第二阶段：互联网的形成与发展（20世纪90年代初期）,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,5,第三阶段：移动互联网的形成与发展 （20世纪90年代末）,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,6,第四阶段：物联网网形成与发展（开始于2010年前后）,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,7,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,8,总结：,1.1.2 计算机网络的形成与发展,1ARPANET研究 通信网络方案的设计两个基本问题： 网络拓扑结构 数据传输方式,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,9,集中式和非集中式 拓扑构型 分布式网络 拓扑构型,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,10,分组交换技术,通信子网结构与分组交换原理示意图,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,11,ARPANET最早四个节点的结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,12,2TCP/IP协议研究与发展,ARPANET的协议结构,计算机网络第1章 计算机网络概论,13,3NSFNET对Internet发展的影响,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,14,1.1.3 Internet的高速发展与信息高速公路的建设,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,15,1.1.4 宽带城域网与三网融合技术的发展,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,16,1.1.5 物联网的形成与发展,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,17,物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术，自动获取物理世界的各种信息，通过三网融合形成的下一代网络系统，构建一个覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统。,1.2 计算机网络技术发展的三条主线,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,18,第一条主线：从ARPANET到Internet,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,19,第二条主线：从无线分组网到无线自组网、无线传感网,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,20,第三条主线：网络安全技术,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,21,1.3 计算机网络定义与分类,1.3.1 计算机网络定义,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,22,计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”,特征1：组建计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享和信 息交互,特征2：联网计算机系统是相互独立的自治系统,特征3：联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议,理解计算机网络主要特征需要注意的问题：,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,23,computer network、internet、Internet与Intranet的区别与联系,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,24,1.3.2 我们生活与 工作的网络环境,1.支撑大学教学科研 工作的计算机网络环境,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,25,2. 计算机网络的分类,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,26,1.3.3 广域网,1. 广域网基本概念,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,27,2. 广域网的基本结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,28,1.3.4 城域网,1. 城域网概念的演变,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,29,宽带城域网是以IP协议为基础，通过计算 机网络、广播电视网、电信网的三网融合， 形成覆盖城市区域的网络通信平台，为语 音、数据、图像、视频传输与大规模的用 户接入提供高速与保证质量的服务。,2.宽带城域网应用领域,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,30,3.宽带城域网技术的主要特征,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,31,4.宽带城域网的功能结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,32,5.宽带城域网网络层次结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,33,1.3.5 局域网,1. 局域网的定义 局域网（LAN）用于将有限范围内（例如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互联成网。 按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同，局域网可以分为共享局域网与交换局域网。,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,34,2.局域网主要技术特征,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,35,1.3.6 个人区域网 1.个人区域网的基本概念,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,36,2.无线个人区域网络技术研究的现状 （1）蓝牙技术特点：,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,37,（2） ZigBee技术特点,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,38,1.3.7 人体区域网 1. 人体区域网（BAN）研究的背景,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,39,应用系统需要将人体携带的传感器或移植到人体内的生物传感器结点组成人体区域网，将采集的人体生理信号（如温度、血糖、血压、心跳等参数），以及人体活动或动作信号、人所在的环境信息，通过无线方式传送到附近的基站；因此用于智能医疗的个人区域网应该是无线个人区域网WPAN,应用系统不需要有很多结点，结点之间的距离一般在1米左右，并且对传输速率要求不高；无线人体区域网（WBAN）的研究目标是希望为健康医疗监控应用提供一个集成硬件、软件的无线通信平台，特别强调要适应于可穿戴与可植入的生物传感器的尺寸，以及低功耗的无线通信要求。因此，无线个人区域网（WBAN）又称为无线个人传感器网络（WBSN）,2. WBAN与IEEE 802.15.6标准,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,40,1.4 计算机网络的组成与结构,1.4.1 早期计算机网络组成与结构,计算机网络第1章 计算机网络概论,41,1.4.2 ISP的层次结构 1. ISP的基本概念,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,42,1.4.2 Internet的网络结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,43,ISP的层次结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,44,Internet交换点（Internet eXchange Point，IXP）,1.4.3 Internet的网络结构,1. Internet的逻辑结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,45,Internet的逻辑结构示意图,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,46,2.Internet核心交换部分与边缘部分的抽象方法,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,47,1.5 计算机网络拓扑结构,1.5.1 计算机网络拓扑的定义 理解网络拓扑知识需要注意的问题：,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,48,1.5.2 计算机网络拓扑的分类与特点,基本的网络拓扑构型的结构,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,49,星形拓扑,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,50,环形拓扑,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,51,总线形拓扑,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,52,树形拓扑,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,53,网状拓扑,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,54,1.6 分组交换技术的基本概念,1.6.1 数据交换方式的分类,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,55,1.6.2 线路交换的特点,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,56,1.6.3 分组交换的特点,1.存储转发交换的特点：,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,57,报文与报文分组的比较,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,58,3.报文交换与分组交换的比较,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,59,1.6.4 数据报方式与虚电路方式,1.数据报方式,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,60,2.虚电路方式,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,61,1.6.5 分组交换网中的延时,1.网络延时的基本概念,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,62,路由器的结点延时示意图,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,63,2. 结点延时的类型及特点,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,64,发送延时 传播延时,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,65,传播延时是指分组的第一个比特从发送端口通过传输介质，到达目的结点的接收端口所用的时间 传播延时（dprop）值与传输介质的长度、电磁波在介质中的传播速度等物理参数相关，与分组的长度与结点网卡的发送速率无关,3. 排队延时与丢包,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,66,排队延时与网络通信状态相关，并且直接影响着结点总延时与网络性能，因此排队延时问题一直是网络技术研究的重点,排队延时一般要采用平均排队延时、排队延时方差，或者是排队延时超过某特定值的概率来表述,端口的发送速率为R（bps），表示每一秒钟网卡从队列取出并通过链路发送的比特数。进入队列的平均速率与端口的发送速率的比例L/R定义为流量强度（traffic intensity）； 设计网络系统时必须保证流量强度不能大于1,面向连接服务与无连接服务对实现服务的协议的复杂性与传输的可靠性有很大影响；根据主机对数据传输效率和可靠性要求的不同，设计者可以选择面向连接服务服务或无连接服务,1.6.6 面向连接服务与无连接服务,1. 通信服务类型,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,67,在网络数据传输的各层（例如物理层、数据链路层、网络层与传输层），都会涉及面向连接服务与无连接服务的问题 物理层、数据链路层、网络层与传输层的通信方式与协议的制定方面都需要事先确定，是采用面向连接的服务，还是无连接服务 采用的通信服务类型不同，通信的可靠性与协议的复杂程度也都不相同,2.面向连接服务,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,68,3.无连接服务,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,69,4.确认和重传机制,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,70,5服务类型 与服务质量,计算机网络（第4版）第1章 计算机网络概论,71,从数据传输的角度来看，面向连接服务、无连接服务与确认、不确认机制之间并没有必然的联系,面向连接服务可以要求采用确认和重传机制，提供最可靠的数据传输服务,面向连接服务也可以不要求采用确认机制，数据传输的可靠性主要由面向连接服务来保证,无连接服务也可以要求采用确认和重传机制，由确认和重传机制来提高数据传输的可靠性,无连接服务也可以采用不确认机制，但是数据传输的