计算机网络技术 计算机网络教研室 主讲教师：史建政 Email:lfsjz2008@126.com

计算机网络技术 计算机网络技术在网络工程专业中的地位 计算机网络技术的主要内容 如何学习本门课程 课程要求

计算机网络技术 第１章 计算机网络基础 第２章 计算机网络体系结构 第３章 物 理 层 第４章 数据链路层 第５章 局域网技术

计算机网络技术 第６章 网络层 第７章 网络互连和广域网 第８章 传 输 层 第９章 应 用 层 第６章 网络层 第７章 网络互连和广域网 第８章 传 输 层 第９章 应 用 层 第10章 Internet/ Intranet/Extranet 第11章 计算机网络安全

第１章 计算机网络基础 本章学习目标 理解计算机网络的定义 了解计算机网络的产生与发展过程 理解计算机网络的分类和组成 第１章 计算机网络基础 本章学习目标 理解计算机网络的定义 了解计算机网络的产生与发展过程 理解计算机网络的分类和组成 掌握计算机网络的主要性能指标 了解计算机网络的功能和应用

第１章 计算机网络基础 计算机网络的定义 计算机网络的产生与发展过程 本章主要内容 计算机网络的分类和组成 计算机网络的主要性能指标 第１章 计算机网络基础 计算机网络的定义 计算机网络的产生与发展过程 计算机网络的分类和组成 计算机网络的主要性能指标 计算机网络的功能和应用 本章主要内容

1.1 计算机网络定义 计算机网络的定义 将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的多个计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。

1.2 计算机网络的产生与发展 1.2.1 计算机网络的产生 1. 通信技术的发展 2. 计算机网络的产生

1.2 计算机网络的产生与发展 1.2.2 计算机网络的发展 具有通信功能的单机系统 具有通信功能的多机系统 1.2 计算机网络的产生与发展 1.2.2 计算机网络的发展 具有通信功能的单机系统 具有通信功能的多机系统 以共享资源为主要目的计算机网络阶段 标准、开放的计算机网络阶段 高速、智能、综合、易用的计算机网络阶段 返回

具有通信功能的单机系统 ● IBM AS/400 中心主机 多重 线路 控制 器 电话网 PSTN Modem 终端

具有通信功能的多机系统 中心主机 前端处理机 电话网PSTN 高速线路 终端 Modem 集中器 低速线路 ●

以共享资源为主要目的计算机网络阶段 HOST T 通信线路 返回

以共享资源为主要目的计算机网络阶段 以共享资源为主要目的计算机网络阶段 返回

1.2 计算机网络的产生与发展 计算机网络的核心技术：存储转发技术（1965年，美国兰德公司首次提出） 信息高速公路、三网合一 1.2 计算机网络的产生与发展 计算机网络的核心技术：存储转发技术（1965年，美国兰德公司首次提出） 三个重要的里程碑： 第一个里程碑以报文或分组交换技术为标志，如1968年美国国防部的高级研究计划局开始建设的以TCP/IP为基础的ARPANET； 第二个里程碑以1980出现的开放式系统互联参考模型（OSI/RM）为标志； 第三个里程碑以Internet的迅速发展与推广为特征。 信息高速公路、三网合一 信息传输网 信息传输与信息处理的信息网络

1.3 计算机网络的分类 按网络的拓扑结构划分： 按网络的覆盖范围划分： 总线型、星形、环形、网状、树状和星形环 1.3 计算机网络的分类 按网络的拓扑结构划分： 总线型、星形、环形、网状、树状和星形环 按网络的覆盖范围划分： 广域网、 城域网、 局域网、 接入网 （WAN） （MAN） （LAN） （AN）

广域网、城域网、接入网以及局域网的关系

1.3 计算机网络的分类 按数据传输方式划分： 广播网络：单播、组播、广播 点对点网络 按通信传输介质划分： 有线网络和无线网络

1.3 计算机网络的分类 按使用网络的对象划分： 专用网和公用网 按网络组件的关系划分： 对等网络和基于服务器网络 1

拓朴结构的定义 将网络单元抽象为结点，通信线路抽象为链路。计算机网络是由一组结点和连接结点的链路组成的，拓扑结构指计算机网络的几何形状。 返回

总线型网络拓朴结构 工作站 终接器 返回 工作站 工作站 工作站

星型网络拓朴结构 工作站 集线器或交换机 返回 工作站 工作站

环型网络拓朴结构 工作站 返回

树型网络拓朴结构 工作站 返回

网型网络拓朴结构 工作站 返回

对等网络 共享服务使用方便简捷，但是资源散布在整个网络上，因此管理这些共享服务是比较麻烦的。 返回

基于服务器的网络 所有的工作站的注册登录和资源访问操作，均受服务器控制。 服务器上安装网络操作系统，所有其他工作站（客户机）的管理工作都以此服务器为中心。 所有的工作站的注册登录和资源访问操作，均受服务器控制。 返回

1.4 计算机网络的组成 硬件 资源构成 软件 资源子网 功能角度 通信子网

1.4 计算机网络的组成 通信子网由通信控制处理机（CCP）、通信线路与其他通信设备组成，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。 1.4 计算机网络的组成 通信子网由通信控制处理机（CCP）、通信线路与其他通信设备组成，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。 资源子网由主机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享，它由各种硬件和软件组成。

1.4 计算机网络的组成 资源子网 通信子网 通信处理机

典型三级网络拓扑 CERNET INTERNET NE20 NE20 出口层 核心层 S8512 S8512 汇聚层 接 入 层 S6500 S3552G Or E050 接 入 层 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026

1.5 计算机网络的主要性能指标 带宽 时延

带 宽 在通信线路上传输模拟信号时，将通信线路允许通过的信号频带范围称为线路的带宽（或通频带）。 带 宽 在通信线路上传输模拟信号时，将通信线路允许通过的信号频带范围称为线路的带宽（或通频带）。 在通信线路上传输数字信号时，带宽等同于数字信道所能传输的“最大数据率”。

注意！ 数字信道传输数字信号的速率称为数据率或比特率，带宽的单位是比特每秒（bps 即 bit/s），即通信线路每秒所传输的比特数。

数字信号流随时间的变化 带宽为 1 Mb/s 带宽为 4 Mb/s 1 s 时间 1 0 1 0 1 1 每秒 106 个比特 1 0 1 0 1 1 每秒 106 个比特 时间 每秒 4  106 个比特 0.25 s 带宽为 4 Mb/s

带宽和吞吐量的关系 吞吐量是指一组特定的时间段经过特定的路径所传输的信息量的实际测量值。 由于诸多原因使吞吐量常常远小于所用介质本身可提供的带宽

时 延 是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传输到另一端所需的时间。

时 延 时延由发送时延、传播时延、排队时延构成。 指结点在发送数据时使数据块从结点进入传输介质所需的时间。 数据块长度（比特） 发送时延 = 时 延 时延由发送时延、传播时延、排队时延构成。 发送时延 = 数据块长度（比特） 信道带宽（比特/秒） 指结点在发送数据时使数据块从结点进入传输介质所需的时间。

时 延 时延由发送时延、传播时延、排队时延构成。 指电磁波在信道上传播所需要的时间。 信道长度（米） 传播时延 = 时 延 时延由发送时延、传播时延、排队时延构成。 指电磁波在信道上传播所需要的时间。 传播时延 = 信道长度（米） 信号在信道上的传播速率（米/秒）

时 延 时延由发送时延、传播时延、排队时延构成。 指数据在交换结点等候发送而在缓存的队列中排队所经历的时延。

三种时延所产生的地方 从结点 A 向结点 B 发送数据 在队列中产生 排队时延 在链路上产生 在发送器产生发送时延 传播时延 (即传输时延) 1 0 1 1 0 0 1 … 队列 链路 结点 A 发送器 结点 B

例题 收发两端的传输距离为1000KM，信号在媒体上的传播速度为2×108ms。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延： 1）数据长度为100MB，数据发送速率为1Mb/s。 2）数据长度为1B，数据发送速率为1Mb/s。 3）数据长度为1B，数据发送速率为100Gb/s

分析 1）发送时延＝100×1048567×8/106=838.9s（14分钟） 传播时延＝1000Km/2.0×105Km＝5ms 对于这种情况发送时延占主导地位，总时延基本由发送时延决定 2）发送时延＝8/ 106＝8×10-6s 传播时延＝ 5ms 总时延＝5.008s 将信道带宽提高1000倍，结果怎样？ 这种情况下，传播时延决定总时延。我们不能认为“数据的发送速率越高传送的就越快” 所谓高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率

时延带宽积 （传播）时延 链 路 带宽 时延带宽积 = 传播时延  带宽 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

例题 某段链路传播时延为20ms，带宽为10Mb/s,时延带宽积＝20×103×10×106=2×105bit 若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端已发送了20万个比特，而这20万个比特都正在链路上传输，因此，时延带宽积又称以比特为单位的链路长度

往返时延 RTT 表示从发送端发送数据开始，到发送 端收到来自接收端的确认（接收端收到数 据后立即发送确认），总共经历的时延。

往返时延 RTT 往返时延RTT（round-trip-Time)是一个重要的性能指标 其意义是当发送端连续发送数据时，在收到确认之前，就已有这样多的比特发送到链路上。

1.6 计算机网络的功能和应用 功 能 计算机系统的资源共享 进行数据信息的集中和综合处理 能均衡负载，相互协作 提高了系统的可靠性和可用性 数据通信 计算机系统的资源共享 进行数据信息的集中和综合处理 能均衡负载，相互协作 提高了系统的可靠性和可用性 进行分布式处理

1.6 计算机网络的功能和应用 应 用 方便的信息检索 现代化的通信方式 办公自动化 电子商务与电子政务 企业的信息化 远程教育与E-learning 丰富的娱乐和消遣 军事指挥自动化

1.7 计算机网络技术发展趋势 计算机网络的支撑技术 计算机网络的关键技术 计算机网络研究热点

1.7 计算机网络技术发展趋势 1.7.1 计算机网络的支撑技术 从系统的观点看，计算机网络的两个重要的支撑技术就是微电子技术和光电子技术。

1.7 计算机网络技术发展趋势 1.7.2 计算机网络的关键技术 计算机网络架构的发展方向将是IP技术+光网络，光网络将会演进为全光网络。 从传送层面上看将是一个光的世界； 从接入层面上看将是一个有线和无线多元化的世界。

1.7 计算机网络技术发展趋势 为此，目前比较关键的技术主要有: 1. 软交换技术 2. IPv6技术 3. 光交换与智能光网络技术 4. 宽带接入技术 5. 3G以上的移动通信系统技术等。

软交换技术 作为NGN网络的核心技术，软交换的发展因而到越来越多的关注，作为下一代网络的控制功能模块，软交换为下一代网络(NGN)具有实时性要求的业务提供呼叫控制和连接控制功能。我国信息产业部电信传输研究所对软交换的定义是： “软交换是网络演进以及下一代分组网络的核心设备之一，它独立于传送网络，主要完成呼叫控制、资源分配、协议处理、路由、认证、计费等主要功能，同时可以向用户提供现有电路交换机所能提供的所有业务，并向第三方提供可编程能力。”

1.7 计算机网络技术发展趋势 1.7.3 计算机网络研究热点 1. 下一代Web研究 2. 网络计算 3. 业务综合化 4. 移动通信 5. 网络安全与管理

作业 收发两端的传输距离为1000KM，信号在媒体上的传播速度为2×108ms。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延： 1）数据长度为107bit，数据发送速率为100kb/s。 2）数据长度为103bit，数据发送速率为100Gb/s。

常用的带宽单位 更常用的带宽单位是 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 请注意：在计算机界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。

解答 （1）发送时延为100s，传播时延为5ms。 （2）发送时延为1微秒，传播时延为5ms。 结论： 若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。 若数据长度短而发送速率高，则传播时延又可能是总时延中的主要成分

作业 1.什么是计算机网络链路的带宽？带宽的单位是什么？什么是数据的发送时延、传播时延、排队时延和往返时延RTT 2.假设信号在媒体上的传播速度2.3×108m/s，媒体的长度l分别为： (1)10cm(网卡） (2)100m（局域网）(3)100km（城域网） (4)5000km（广域网） 试计算当数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传输的比特数。

解答 媒体长度l 传播时延 媒体中的比特数 (1)0.1m 4.35×10-10s 4.35×10-4 4.35 (2)100m 数据率＝1Mb/s 数据率＝10Gb/s (1)0.1m 4.35×10-10s 4.35×10-4 4.35 (2)100m 4.35×10-7s 0.435 4.35×103 (3)100Km 4.35×10-4s 4.35×102 4.35×106 (4)5000Km 0.0217s 2.17×104 2.17×108

谢谢同学们！