計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和分類.ppt

第二講計算機網(wǎng)絡(luò)的定義及分類 熟練掌握交換技術(shù) 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義1 計算機網(wǎng)絡(luò) 目的在于實現(xiàn)資源共享和信息交流 關(guān)鍵點地理上分散獨立功能通信系統(tǒng)資源信息交流 計算機網(wǎng)絡(luò)是由若干地理上分散的 具有獨立功能的計算機系統(tǒng)利用各種通信系統(tǒng)互相連接起來而形成的計算機系統(tǒng)集合 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義2 分布式系統(tǒng) 透明 transparent 指某物或某種機制的存在不為觀察者所察覺 看上去象不存在一樣 多臺獨立自主的計算機的存在對用戶來說是透明的 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義3 兩者的區(qū)別 兩者的區(qū)別分布式系統(tǒng)中多個自治計算機系統(tǒng)的存在對用戶是透明的 分布式系統(tǒng)負責作業(yè)的分配和協(xié)調(diào) 相關(guān)數(shù)據(jù)的移動和匯合 整個系統(tǒng)的管理 兩者的共同點分布式系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)都要在系統(tǒng)內(nèi)對文件進行調(diào)度分布式系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)的一個特例 網(wǎng)絡(luò)和分布式的區(qū)別更多地取決于軟件 尤其是OS 而不是硬件 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義4 計算機網(wǎng)絡(luò)的元素 主機通信鏈路路由器通信軟件拓撲結(jié)構(gòu) 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義5 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 功能資源共享通信功能多媒體及可視化功能應(yīng)用訪問遠程信息人 人交互交互娛樂 TeleworkingTeleconsultingTelemarketingTeletraining 資源共享 高可靠性節(jié)約經(jīng)費 擴展性強有力的通信手段 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義5 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 單機環(huán)境 網(wǎng)絡(luò)化后 一 計算機網(wǎng)絡(luò)定義5 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 Request Reply 客戶機 服務(wù)器模式 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1 傳輸技術(shù) 廣播網(wǎng)絡(luò)發(fā)送模式單播 unicast 廣播 broadcast 多播 multicast 分配策略靜態(tài)動態(tài) 廣播網(wǎng)絡(luò)只有一個通信信道 為網(wǎng)絡(luò)上所有的機器所共享 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1 傳輸技術(shù) 點到點網(wǎng)絡(luò) 小型 地理位置上集中的網(wǎng)絡(luò)多采用廣播形式 大型網(wǎng)絡(luò)通常采用點到點方式 由許多一對對計算機間的連接組成 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類2 地理區(qū)域 處理器距離處理器位于同一 0 1m電路板 1m系統(tǒng) 10km城市 10000km星球 數(shù)據(jù)流機器 城域網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng) 多機 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類2 地理區(qū)域 局域網(wǎng) LAN 覆蓋距離一般為10km左右廣播 共享媒體總線型 環(huán)型網(wǎng)卡 集線器 網(wǎng)橋 中繼器 交換機 路由器 一般指處于幾公里內(nèi)校園或一幢建筑物內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò) 中低速網(wǎng)絡(luò) IEEE802 3IEEE802 4IEEE802 5 高速網(wǎng)絡(luò) 快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng) 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類2 地理區(qū)域 城域網(wǎng) MAN 支持多媒體可與本地有線電視網(wǎng)絡(luò)相關(guān)可有一條或兩條電纜不包含交換元素 基本上是LAN的稍大形式 通常采用相同的技術(shù) 802 6DQDB體系 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類2 地理區(qū)域 廣域網(wǎng) WAN 子網(wǎng)的組成傳輸線交換元素 連接方式公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò) PDN T1 T3高速數(shù)字線DDN專線 覆蓋的地理范圍非常大 可達數(shù)百公里或數(shù)千公里 點 點存儲 轉(zhuǎn)發(fā)分組交換 衛(wèi)星地面無線系統(tǒng) 交換元素 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 交換 Switch 電路交換 circuitswitching 報文交換 messageswitching 分組交換 packetswitching 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 電路交換優(yōu)點實時性好穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸速率不存在信道訪問延遲 缺點不能充分發(fā)揮傳輸媒體的潛力傳輸媒體的價格昂貴長距離連接的建立過程長 在電路交換中 發(fā)送方和接收方設(shè)備之間將建立一條專用的物理鏈路 并在通話期間保持不變 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 每個端 端電路獲得鏈路帶寬的l n部分一條鏈路上的n條電路可以是FDM或TDM電路 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 FDM TDM 所有標為2的槽都用于特定的發(fā)送者 接收者 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 電路交換例1 A給B發(fā)送一長為640kbits的文件 每條電路的傳輸率 1 536Mbps 24 64kbps傳輸文件時間 640kb 64kbps 10s發(fā)送該文件所需時間 建立連接時間 傳輸文件時間 10 5s 采用24槽的TDM位速率為1 536Mbps連接建立時間為500ms 假設(shè) 問 發(fā)送該文件需多少時間 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 報文交換存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲 轉(zhuǎn)發(fā)延遲排隊延遲 報文 message 一整段有意義的信息 存儲轉(zhuǎn)發(fā)延遲 中間節(jié)點存儲并轉(zhuǎn)發(fā)報文而產(chǎn)生的延遲 典型實例 電子郵件 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 報文交換優(yōu)點提供有效的通信管理減輕網(wǎng)絡(luò)通信的擁擠情況 和電路交換相比 更加有效地利用信道資源在不同的時區(qū)里報文交換提供了異步通信能力 缺點不能滿足實時應(yīng)用的要求投資可能大不適合交互式通信 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換特點在繁忙的通信電路中 由于能將數(shù)據(jù)分隔到不同的路由 故能對帶寬資源進行有效的利用 傳輸過程中 如果網(wǎng)絡(luò)的一條特定的鏈路出現(xiàn)故障而中斷 剩余的數(shù)據(jù)包可通過其它路由傳送 缺點存儲 轉(zhuǎn)發(fā)延遲排隊延遲包丟失 包 分組 packet 沒有完整意義 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 A A A B B A A B包的到達順序并不遵循任何間隔次序 而是隨機的或統(tǒng)計的 即只要鏈路上出現(xiàn)包 即可發(fā)送 統(tǒng)計多路復用 1 544Mbps 28 8kbps 28 8kbps 28 8kbps 10Mbps PacketSwitch PacketSwitch PacketSwitch A B C E D 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換例2 從A向E發(fā) 長為L位的包 在A與E之間有Q條鏈路 每條鏈路速率為Rbps 忽略排隊延遲 忽略端 端的傳播延遲 沒有連接建立時間 假設(shè) 問延遲 發(fā)到第一條鏈路所需時間為L R 然后依次在Q 1條鏈路上傳輸 因為它必須存儲轉(zhuǎn)發(fā)Q 1次 故整個延遲為Q L R 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換與電路交換的區(qū)別靜態(tài)地 動態(tài)地保留所要帶寬透明 非透明收費方法不同比電路交換優(yōu)在更有效地利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源交換節(jié)點可同時對多個數(shù)據(jù)包進行路由選擇交換節(jié)點動態(tài)調(diào)整數(shù)據(jù)包的路由未用頻帶可為其他分組利用 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換例3 多個用戶共享1Mbps的鏈路 電路交換網(wǎng)絡(luò) 用戶交互時間 以100kbps速率 與不交互時間交替 用戶交互時間只占10 假設(shè) 包交換網(wǎng)絡(luò) 每個用戶占100kbps 1Mbps能支持10個用戶 同時有多于10個用戶的概率P 10 0 0004 同時有少于10個用戶的概率p 10 0 9996 數(shù)據(jù)的總到達率 1Mbps 鏈路的輸出速率 支持的用戶數(shù)可達3倍 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換與報文交換的區(qū)別包交換限制數(shù)據(jù)包最大尺寸 比報文交換優(yōu)在傳輸延遲短出現(xiàn)傳輸錯誤時的處理不同 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 M M M M 0 5 10 15 Time sec 例4 L 7 5MbitsR 1 5Mbps假設(shè) 無擁塞 采用報文交換技術(shù) 忽略傳播延遲 問 將報文從源端傳輸?shù)侥康亩诵瓒嚅L時間 從源到第一個交換機需7 5 1 5 5秒 第一個報文到達第二個交換機需10秒 以此類推 共需15秒 PS PS Time ms t1 1 5kb 1 5Mbps 1ms第一個包從源端到第一個交換機t2 t1 1 5kb 1 5Mbps 2ms第2個包從源端傳到第一個交換機 t5000 5000ms 5s第5000個包從源端傳到第一個交換機t t5000 2ms 5 002第5000個包傳到目的地 1 5Mbps 1 5Mbps 1 5Mbps 01234 1 假設(shè) 源端將報文分成5000個包 每個包長1 5kbits 問 5000個包從源端到目的端需多長時間 源 目的 數(shù)據(jù)報 分組交換 數(shù)據(jù)交換方式 計算機網(wǎng)絡(luò)的類型 與報文交換類似按主機目的地址路由包的網(wǎng)絡(luò) Internet 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換 虛電路 虛擬 兩個設(shè)備之間實際并不存在一條專用的物理電路 與電路交換類似 按虛電路號路由包的網(wǎng)絡(luò) X 25幀中繼ATM 二 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3 數(shù)據(jù)交換方式 分組交換 兩種分組交換技術(shù)的比較 數(shù)據(jù)包沿著不同的路由發(fā)送 避免了呼叫建立階段 更靈活 本質(zhì)上更可靠 所有數(shù)據(jù)包都沿著發(fā)送與接收之間建立的邏輯鏈路傳送 網(wǎng)絡(luò)可提供順序性 網(wǎng)絡(luò)提供差錯控制 包的傳送更快 數(shù)據(jù)包虛擬電路 交換機是按照主機目的地址還是按照虛電路號來路由包