第2章網(wǎng)絡(luò)基本概念

第2章網(wǎng)絡(luò)基本概念

2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展

20世紀(jì)50年代

通信技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，奠定了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。

20世紀(jì)60年代

以ARPANET為代表的分組交換技術(shù)的發(fā)展，為Internet的發(fā)展奠定基

礎(chǔ)。

20世紀(jì)70年代中期開始

以O(shè)SI模型為代表的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究工作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)

生了重要作用。

20世紀(jì)90年代至今

標(biāo)志為Internet的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度突飛猛進(jìn)。同時，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的

趨勢向?qū)拵Щ?，多媒體化方向進(jìn)行。

Internet的發(fā)展

Internet是通過路由器實現(xiàn)多個廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)互連的大型網(wǎng)際網(wǎng)

更高性能的Internet2正在發(fā)展之中。

局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展高速日hernet：10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps

寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

寬帶骨干網(wǎng)

寬帶接入網(wǎng)

2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

2.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的基本內(nèi)容

不同時期對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有不同的定義，符合網(wǎng)絡(luò)特征的是資源共享的

觀點。

“以能夠相互共享資源的方式互連起來的多臺自治計算機(jī)系統(tǒng)的集

合?！?/p>

三層含義：

聯(lián)網(wǎng)的目的：資源共享和信息傳輸。資源指計算機(jī)硬件、軟件與數(shù)據(jù)。

“自治計算機(jī)”：聯(lián)網(wǎng)必須使用多臺獨立的計算機(jī)，沒有主從關(guān)系，可

連網(wǎng)工作，也可獨立工作?？梢詾檫h(yuǎn)程用戶服務(wù)，也可為本地用戶服

務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。

2.2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其特點

1.早期計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

結(jié)構(gòu)上：包括主機(jī)、終端、CCP與通信線路

邏輯功能上：包括資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)

2.現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點

微型計算機(jī)通過局域網(wǎng)連入廣域網(wǎng)，而局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣

域網(wǎng)的互聯(lián)是通過路由器實現(xiàn)的

Internet：由路由器互聯(lián)的大型、層次結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

2.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

2.3.1網(wǎng)絡(luò)分類方法

網(wǎng)絡(luò)分類方法有很多，如：

按網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)：廣播網(wǎng)和點對點網(wǎng)；

按網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；

按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型網(wǎng)、總線網(wǎng)、環(huán)形網(wǎng)、樹形網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng);

按交換技術(shù)：線路交換網(wǎng)、分組交換網(wǎng)和信元交換網(wǎng)；

按帶寬分為窄帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng)；

最主要的分類方法有兩種:

傳輸技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)規(guī)模

2.3.1網(wǎng)絡(luò)分類方法

1.根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)分類

廣播式，所有計算機(jī)共享一個通信信道，一臺計算機(jī)發(fā)送的

數(shù)據(jù)，所有計算機(jī)都可以接收到每個消息中都有目的地址和源地址

局域網(wǎng)大多是廣播式網(wǎng)絡(luò)

點到點

需要使用分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇技術(shù)，數(shù)據(jù)通過專門的存儲轉(zhuǎn)發(fā)

設(shè)備（如路由器）選擇路徑

廣域網(wǎng)大多是點到點網(wǎng)絡(luò)

2.根據(jù)其覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類

是最能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本質(zhì)特征和最常見網(wǎng)絡(luò)分類方法

按網(wǎng)絡(luò)的分布距離來分類，可分為：

廣域網(wǎng)（WAN）

局域網(wǎng)（LAN）

城域網(wǎng)（MAN）

2.3.2廣域網(wǎng)WAN

作用范圍：兒十到兒千公里，可覆蓋一個國家、地區(qū)、或橫跨兒個洲

通信子網(wǎng)：可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)

廣域網(wǎng)的主要特點有：

適應(yīng)大容量與突發(fā)性通信的要求；

適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的要求；

開放的設(shè)備接口與規(guī)范化的協(xié)議；

完善的通信服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)管理。

擁塞控制

計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸具有‘突發(fā)性”，廣域網(wǎng)需要進(jìn)行擁塞控制

幾種常見廣域網(wǎng)技術(shù)

分組交換網(wǎng)X.25

建立在原有的速率較低、誤碼率較高的電纜傳輸介質(zhì)之上

為保證數(shù)據(jù)的可靠性，X.25協(xié)議包括了差錯控制、流量控制、擁塞控

制等功能

幀中繼

X.25的簡化版本

傳輸介質(zhì)光纖化、通信設(shè)備的數(shù)字化智能化，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e率降

低到可以忽略不計

將流量控制、差錯控制等功能全部交由智能終端設(shè)備處理

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)B-ISDN和異步傳輸模式ATM

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（BISDN）：

提供64Kb計/s~150Mbit/s、甚至到600Mbit/s的各種信息速率業(yè)

務(wù)

技術(shù)基礎(chǔ)：ATM

ATM技術(shù)

.以信元為單位

.綜合了以往電路交換方式和分組交換方式的優(yōu)點

.對各種媒體信息，進(jìn)行一元化的處理、加工、傳遞和交換，大

大提高網(wǎng)絡(luò)效率

.服務(wù)質(zhì)量QoS(QualityofService)

.多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用及實時通信要求網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母咚俾逝c低延遲

2.3.3局域網(wǎng)LAN

作用范圍：一般在10公里以內(nèi)，以一個單位或一個部門的范圍為限,

由這些單位或部門單獨組建

主要技術(shù)

以太網(wǎng)、令牌總線、令牌環(huán)

交換式局域網(wǎng)

10Mbps100Mbps以太網(wǎng)、1Gbps以太網(wǎng)作主干

2.3.4城域網(wǎng)MAN

介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的一種技術(shù)

目標(biāo)：滿足兒十公里范圍內(nèi)的多個局域網(wǎng)的互聯(lián)

主要技術(shù)

早期：使用傳統(tǒng)的FDDI技術(shù)

現(xiàn)在：傳輸介質(zhì)：光纖

交換結(jié)點：基于IP的高速路由交換機(jī)和ATM交換機(jī)

體系結(jié)構(gòu)：采用核心交換層、業(yè)務(wù)匯聚層、接入層3層模式

2.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型

2.4.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x

抽象

“點”：工作站、服務(wù)器、通信設(shè)備等

“線”：通信介質(zhì)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：通過網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)

結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中個實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

拓?fù)涞闹匾?，對網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用都有重大影響

主要指通信子網(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型

2.4.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸惙椒?/p>

采用點-點線路的通信子網(wǎng)

星型、環(huán)型、樹型與網(wǎng)狀型

采用廣播信道的通信子網(wǎng)

總線型、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信型

2.4.2網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸惙椒?/p>

1.星型拓?fù)?/p>

結(jié)點通過點-點通信線路與中心結(jié)點連接，中心結(jié)點控制全網(wǎng)的通信

優(yōu)點：容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點，易于實現(xiàn)和管理

缺點：中心節(jié)點的故障會引起整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。

2.環(huán)型拓?fù)?/p>

結(jié)點通過點一點通信線路連接成閉合環(huán)路

優(yōu)點：容易安裝和監(jiān)控

缺點：容量有限，網(wǎng)絡(luò)建成后，難以增加新的站點

3.樹型拓?fù)?/p>

星型拓?fù)涞臄U(kuò)展

結(jié)點按層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上、下結(jié)點之間進(jìn)行，相鄰及

同層結(jié)點之間一般不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小匯集信息的應(yīng)用

要求

4.網(wǎng)狀拓?fù)?/p>

結(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律

優(yōu)點：系統(tǒng)可靠性高，

缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制方法

廣域網(wǎng)基本上都是采用網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型

2.5數(shù)據(jù)傳輸速率與誤碼率

2.5.1數(shù)據(jù)傳輸速率的定義

1.數(shù)據(jù)傳輸速率

在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸?shù)臉?gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特數(shù)，又稱比特

率

單位為比特/秒，記作b/s、Ht/s或bps

對于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率可定義為：S=l/T

常用的數(shù)據(jù)傳輸速率的單位還有Kbps、Mbps、

Gbps和Tbps。換算關(guān)系：

1Kbps=1x103bps1Mbps=1X106bps

1Gbps=1X109bps1Tbps=1X1012bps

2.帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率關(guān)系

帶寬：某個信號具有的頻率寬度，單位是赫茲（Hz）。

“帶寬”和“速率”幾乎成了同義詞

通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關(guān)系：

奈奎斯特準(zhǔn)則：理想的低通環(huán)境

香農(nóng)定理：隨機(jī)噪聲環(huán)境下

奈奎斯特準(zhǔn)則

描述了有限帶寬、無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系

二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬（B=f,單

位HZ）的關(guān)系為：Rmax=2/

例如，對于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，若B=3000Hz,則最

大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax=6OOObpSo

香農(nóng)定理

描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道時，最大傳輸速率與信道帶寬、

信號噪聲功率比之間的關(guān)系：

其中：Rmax:數(shù)據(jù)最大傳輸速率，單位是bps

B:信道帶寬，單位是Hz

S/N:信號與噪聲功率比

例如：信道帶寬B=3000Hz,S/N=1000,那么

Rnax^30kbps。

香農(nóng)定理給出了一個有限帶寬、有熱噪聲信道的最大

數(shù)據(jù)傳輸速率的極限值

Rmax=Blog2(1+SIN}

2.5.2誤碼率的定義

定義：二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，定義為：

Pe=Ne/N

其中：N：傳輸總碼元數(shù)；Ne：傳輸出錯的碼元

定義的理解：

（1）誤碼率是衡量正常狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù)

（2）對于一個實際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說，誤碼率越低

越好。誤碼率越低，設(shè)備則越復(fù)雜，價格越貴

（3）誤碼率是二進(jìn)制的比值。誤碼率的測試是一種統(tǒng)計數(shù)字，測

試的值越多，越接近精確值

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率通常要求低于10-6,通信系統(tǒng)達(dá)不到，需

要進(jìn)行差錯控制。

2.6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念

2.6.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念

1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

定義：為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)

三要素：

語法：用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式；

語義：需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應(yīng)；

時序：對事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

2.網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

定義：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合體系結(jié)構(gòu)是抽象

的，實現(xiàn)是具體的

3.層次結(jié)構(gòu)模型

結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法

層次結(jié)構(gòu)模型優(yōu)點：

各層之間是獨立的

設(shè)計靈活

結(jié)構(gòu)上可分割開

易于實現(xiàn)和維護(hù)

能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作

第一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：IBM公司的SNA

2.6.2ISO/OSI參考模型

OSI/RM-OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel,

開放系統(tǒng)互連

基本參考模型

分層的體系結(jié)構(gòu)、三級抽象：

第一級抽象：體系結(jié)構(gòu)

第二級抽象：服務(wù)定義

第三級抽象：協(xié)議規(guī)格說明

OSI/RM并不是一個標(biāo)準(zhǔn)，而只是一個概念性的框架

ISO劃分七層結(jié)構(gòu)的基本原則

.網(wǎng)中各結(jié)點都具有相同的層次;

.不同結(jié)點的同等層具有相同的功能；

.同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信；

.每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上

層提供服務(wù);

.不同結(jié)點的同等層通過協(xié)議來實現(xiàn)對等層之間的通信0

OSI參考模型各層的功能

物理層(Physicallayer)

利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接；

透明地傳送比特流。

數(shù)據(jù)鏈路層(Datalinklayer)

在通信的實體之間建立數(shù)據(jù)鏈路連接；

傳送以“幀”為單位的數(shù)據(jù)；

采用差錯控制、流量控制方法，使有差錯的物理線路變成無差錯

的數(shù)據(jù)鏈路。

網(wǎng)絡(luò)層(Networklayer)

通過路由算法，為分組通過通信子網(wǎng)選擇一條最佳路徑；

網(wǎng)絡(luò)層要實現(xiàn)路由選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互連等功能。

傳輸層(Transportlayer)

向用戶提供可靠的端到端(End-to-End)服務(wù)，透明地傳送報文;

向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)；

計算機(jī)通信體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的一層。

會話層(Sessionlayer)

組織兩個會話進(jìn)程之間的通信，并管理數(shù)據(jù)的交換

表示層(Presentationlayer)

處理在兩個通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式；

數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。

應(yīng)用層(Applicationlayer)

為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；

應(yīng)用層需要識別并保證通信對方的可用性，使得協(xié)同工作的應(yīng)用

程序之間的同步；

建立傳輸錯誤糾正與保證數(shù)據(jù)完整性的控制機(jī)制。

2.6.3TCP/IP參考模型與協(xié)議

1.TCP/IP參考模型與協(xié)議的發(fā)展過程

TCP/IP------TransmissionControlProtocol/1nternetProtocol,傳輸控

制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議

最早在ARPANET中使用

TCP/IP^點：開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費使用

獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件

統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案

標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議

TCP/IP參考模型與層次

TCP/IPOSI參考模型

應(yīng)用層

應(yīng)用層表示層

會話層

傳輸層傳輸層

互連層網(wǎng)絡(luò)層

數(shù)據(jù)鏈路層

主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層

物理層

主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層(Host-to-Networklayer),與OSI的數(shù)據(jù)鏈路層和物

理層相對應(yīng)

功能：

負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之

從網(wǎng)絡(luò)口接收物理幀，裝配成IP數(shù)據(jù)報上交給互連層

TCP/IP中并沒有定義這一部分

可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)類型局域網(wǎng)：如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線網(wǎng)

公共數(shù)據(jù)網(wǎng)：如X.25、幀中繼、DDN等

互連層(Internetlayer),相當(dāng)于OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層的無連接網(wǎng)

絡(luò)服務(wù)

主要功能：

處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求；

處理接收的數(shù)據(jù)報；

處理互連的路徑選擇、流量控制與擁塞控制等問題。

主要協(xié)議：

IP協(xié)議：互連層的核心協(xié)議；

ICMP：因特網(wǎng)控制報文協(xié)議，用于差錯控制；

IGMP：Internet組管理協(xié)議；

ARP：地址解析協(xié)議，負(fù)責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址；

RARP反向地址解析協(xié)議，負(fù)責(zé)將物理地址轉(zhuǎn)換IP地址。

傳輸層(Transportlayer),對應(yīng)于OSI參考模型的傳輸層

主要功能：

負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程之間的端-端(End-End)通信；

在互聯(lián)網(wǎng)中源主機(jī)與目的主機(jī)的對等實體之間建立用于會話的端一

端連接

士要協(xié)議：

TCP：傳輸控制協(xié)議

一種可靠的、面向連接的、全雙工的面向數(shù)據(jù)流的協(xié)議

UDP：用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議

一種不可靠的、無連接協(xié)議，差錯與排序由應(yīng)用層完成

應(yīng)用層(Applicationlayer),對應(yīng)于OSI參考模型的會話層、表示

層和應(yīng)用層

直接對用戶服務(wù)

主要協(xié)議：

網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議TELNET,用于遠(yuǎn)程登錄；

文件傳輸協(xié)議FTP,用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳輸功能；

域名服務(wù)DNS,用于設(shè)備名字到I丹也址映射；

電子郵件協(xié)議SMTP,用于電子郵件傳送；

超文本傳輸協(xié)議HTTP,用于WWW服務(wù)；

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP,用于網(wǎng)絡(luò)管理；

2.6.4OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較

共同點：

層次結(jié)構(gòu)的概念

傳輸層功能相似

OSI參考模型主要缺陷：

模型的層次數(shù)量與內(nèi)容不是最佳的選擇

把“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義結(jié)合起來使得模型變得很復(fù)雜，尋址、流量

控制與差錯控制在每一層重復(fù)出現(xiàn)，效率低

受到通信思想的支配，不適合計算機(jī)與軟件的工作方式

TCP/IP參考模型主要缺陷：

在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不清楚

在某些層次的劃分上不夠合理

2.7典型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

2.7.1ARPANET

阿帕網(wǎng)（APRANET）是Internet的前身

一個分組交換網(wǎng)，促進(jìn)了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展，分成兩個獨立的部分一

部分仍叫做ARPANET,用于進(jìn)一步的研究工作；另一部分成為著名

的MILNET,用于軍方的非機(jī)密通信

2.7.2NSFNET

第一個使用TCP/IP協(xié)議的廣域網(wǎng)，初始速率56kbps

層次型結(jié)構(gòu)：分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)與校園網(wǎng)主機(jī)連入校園網(wǎng)，校園網(wǎng)

連入地區(qū)網(wǎng)，地區(qū)網(wǎng)連入主干網(wǎng)，主干網(wǎng)再通過高速通信線路與

ARPANET相連。

NSFNET:包括主干網(wǎng)與地區(qū)網(wǎng)

第二個主干網(wǎng)：采用T1載波，速率1.544Mbps

2.7.3Internet

由NFSNET與ARPANET發(fā)展起來的

.傳統(tǒng)的應(yīng)用：

.電子郵件：E-Mail

.文件傳輸：FTP

.遠(yuǎn)程登錄：Telnet

.網(wǎng)絡(luò)新聞：USERNET

.WWW（WorldWideWeb,萬維網(wǎng)）的發(fā)展使Internet應(yīng)用達(dá)到新高

潮

2.7.4Internet2

1996年10月付諸實施

初始運行速率可達(dá)lOGbps

網(wǎng)絡(luò)層運行的是IPv4,但同時也支持IPv6業(yè)務(wù)

IPv4地址是32位，地址有限

IPv6地址是128位，地址空間非常大

2.8網(wǎng)絡(luò)計算研究與應(yīng)用的發(fā)展

2.8.1網(wǎng)絡(luò)計算的基本概念

“計算”內(nèi)涵的發(fā)展

網(wǎng)絡(luò)將被視為最強(qiáng)有力的超級計算環(huán)境，包含了豐富的計算、數(shù)據(jù)、

存儲、傳輸?shù)雀黝愘Y源

王要包括：

移動計算網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)多媒體計算、網(wǎng)絡(luò)并行計算、網(wǎng)格計算、存儲區(qū)

域網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)分布式對象計算

2.8.2移動計算網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用

移動計算的基本概念

為用戶提供移動的計算環(huán)境和新的計算模式

在任何時間都能夠及時一、準(zhǔn)確地將有用信息提供給在任何地理位置的

用戶

包括移動計算網(wǎng)絡(luò)和移動Internet

無線局域網(wǎng)

用微波、激光、紅外線等無線電波來部分或全部代替有線局域網(wǎng)中的

同軸電纜、雙絞線、光纖

Adhoc網(wǎng)絡(luò)移動的對等網(wǎng)絡(luò)

一種由一組用戶群構(gòu)成、不需要基站的移動通信模式，沒有固定的路

由器，每個系統(tǒng)都具備動態(tài)搜索、定位和恢復(fù)連接的能力

WAP協(xié)議,讓用戶使用內(nèi)置瀏覽器在移動電話的小屏幕上訪問Intemet

移動IP技術(shù)

支持移動結(jié)點在Intemet中的操作

包括移動IPv4和B/6

2.8.3多媒體網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用

1.多媒體網(wǎng)絡(luò)的基本概念

能夠傳輸多媒體數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)

需要支持多媒體傳輸所需要的交互性與實時性要求

.2.網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)

一種典型的網(wǎng)絡(luò)多媒體系統(tǒng)

多媒體會議系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)：H.320、H.323o

工具：

微軟公司的NetMeeting

多播主干網(wǎng)（Mbone）

應(yīng)用系統(tǒng)分為：

一對一系統(tǒng)、一對多系統(tǒng)、多對一系統(tǒng)、多對多系統(tǒng)

3.多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對數(shù)據(jù)通信的要求

高傳輸帶寬要求；

不同類型的數(shù)據(jù)對傳輸?shù)囊蟛煌?/p>

網(wǎng)絡(luò)中的多媒體流傳輸?shù)倪B續(xù)性與實時性要求；

網(wǎng)絡(luò)中多媒體數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡蜁r延要求；

網(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸同步要求；

網(wǎng)絡(luò)中的多媒體的多方參與通信的特點。

4.傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對多媒體應(yīng)用的不適應(yīng)及解決的思路

傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)不適合多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

改進(jìn)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的方法主要兩種：

增大帶寬：傳輸介質(zhì)和路由器性能兩個方面著手

改進(jìn)協(xié)議：支持IP多播、資源預(yù)留協(xié)議、區(qū)分服務(wù)與多協(xié)議標(biāo)識交換

（了解）

路由器的硬件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展經(jīng)歷

5個發(fā)展階段：從單總線單CPU一單總線主從CPLJf單總線對稱CPUf

多總線多CPU-交換結(jié)構(gòu)

從基于軟件實現(xiàn)路由功能的單總線單CPU結(jié)構(gòu)路由器，轉(zhuǎn)到使用專門

的ASIC芯片的交換式路由器發(fā)展

2.8.4網(wǎng)絡(luò)并行計算的研究與應(yīng)用

1.網(wǎng)絡(luò)并行計算的基本概念

使用多個CPU或者計算機(jī)來協(xié)同工作的計算模式

并行計算的結(jié)構(gòu)：

并行計算機(jī)：上千個CPU組成

虛擬超級計算機(jī)：由網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的多臺計算機(jī)組成

從互聯(lián)結(jié)構(gòu)上，可分為：

緊耦合

松耦合

2.機(jī)群計算

主要思想：將一些主機(jī)連接起來，通過網(wǎng)絡(luò)互連，使得計算機(jī)硬件、

操作系統(tǒng)、中間件軟件、各種系統(tǒng)管理軟件有機(jī)結(jié)合起來，從而獲得

較高的性能價格比。

組件：

高性能的計算結(jié)點機(jī)（PC或工作站）、具有較強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能的微內(nèi)核操作

系統(tǒng)、高性能的局域網(wǎng)系統(tǒng)、高速傳輸協(xié)議和服務(wù)、中間件與并行程

序設(shè)計環(huán)境、編譯器和語言等

分類：

按應(yīng)用目標(biāo)分：高性能機(jī)群與高可用性機(jī)群；

按處理機(jī)類型分：PC機(jī)群、工作站機(jī)群、對稱多處理器機(jī)群；

按處理機(jī)的配置分：同構(gòu)性機(jī)群與非同構(gòu)性機(jī)群。

3.網(wǎng)格計算

目標(biāo)：

將廣域網(wǎng)上一些計算資源、數(shù)據(jù)源和其他設(shè)備等互聯(lián)，形成一個大的

可相互利用、合作的高性能計算網(wǎng)，用戶可以像登錄一臺超級巨型機(jī)

一樣使用它

定義：

一個廣域范圍的“無縫的集成和協(xié)同計算環(huán)境”.應(yīng)用：桌面超級計

算、智能設(shè)備、協(xié)同環(huán)境與分布式并行計算

2.8.5存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的基本概念

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN

網(wǎng)絡(luò)連接存儲NAS

存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

存儲服務(wù)提供商SSP

典型考題分析

【例27】以下關(guān)于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特征的描述中，哪一個是錯誤的？

（2006年9月）

A）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實現(xiàn)計算機(jī)資源的共享

B）網(wǎng)絡(luò)用戶可以調(diào)用網(wǎng)中多臺計算機(jī)共同完成某項任務(wù)

C）聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)既可以聯(lián)網(wǎng)工作也可以脫網(wǎng)工作

D）聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)必須作同一的操作系統(tǒng)

答案：D

【例2-2】建立計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實現(xiàn)計算機(jī)資源的共享。計

算機(jī)資源主要指計算機(jī)的。（2002年9月）

I.硬件、軟件H.Web服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)III.數(shù)據(jù)IV.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

A）I和IIB）II和IV

oI、II和wD）I和ni

答案：D

【例2-3】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本分類方法主要有兩種：一種是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)

所使用的傳輸技術(shù)；另一種是根據(jù)o（2002年9月）

A）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

B）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)類型

C）覆蓋范圍與規(guī)模

D）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器類型與規(guī)模

答案：C

【例2-4】在通信技術(shù)中，通信信道有點一點通信信道和通信信

道兩類。（2005年9月.答案：廣播式

【例2-5】點-點式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)在技術(shù)上有重要區(qū)別。點一點式

網(wǎng)絡(luò)需要采用分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)與o（2005年4月）

A）路由選擇

B）交換

C）層次結(jié)構(gòu)

D）地址分配

答案：A

【例2-6】廣域網(wǎng)覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。它的通信

子網(wǎng)主要使用o（2004年9月）

A）報文交換技術(shù)

B）分組交換技術(shù)

C）文件交換技術(shù)

D）電路交換技術(shù)

答案：B

【例2-7】由于要進(jìn)行大型科學(xué)計算、信息處理、多媒體數(shù)據(jù)服務(wù)與

視頻服務(wù)，廣域網(wǎng)需要能提供很高的帶寬。同時，計算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸

又具有“突發(fā)性”的特點，因此可能帶來通信子網(wǎng)暫時的與局部的

現(xiàn)象。（2002年9月）.答案：擁塞或擁擠

【例2-8】哪種廣域網(wǎng)技術(shù)是在X.25公用分組交換網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起

來的？_____（2006年9月）

A）ATM

B）幀中繼

C)ADSL

D）光纖分布式數(shù)據(jù)接口

答案：B

【例2-9】由于在多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中需要同時傳輸語音、數(shù)字、文

字、圖形與視頻信息等多種類型的數(shù)據(jù)，不同類型的數(shù)據(jù)對傳輸?shù)姆?/p>

務(wù)要求不同，因此多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用要求網(wǎng)絡(luò)傳輸提供高速率與低

的服務(wù)。（2005年4月）

答案：時延

【例2-10】城域網(wǎng)設(shè)計的目標(biāo)是滿足城市范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)與

學(xué)校的多個_____o（2006年4月）

A）局域網(wǎng)互聯(lián)

B）局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)

C）廣域網(wǎng)互聯(lián)

D）廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)互聯(lián)

答案：A

【例2-L1］以下關(guān)于城域網(wǎng)建設(shè)方案特點的描述中，那些是正確的？

_______（2004年9月）

I、主干傳輸介質(zhì)采用光纖

II、交換結(jié)點采用基于IP交換的高速路由交換機(jī)或ATM

交換機(jī)

IIL采用ISO/OSI七層結(jié)構(gòu)模型

IV、采用核心交換層，業(yè)務(wù)匯聚層與接入層3層模式

A）I、n、WB）IKIII

C）I、IILWD）I、n、in

答案：A

【例2-12］在實際的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組建過程中，一般首先應(yīng)該做什么？

（2006年9月）

A）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計

B）設(shè)備選型

C）應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)設(shè)計

D）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議選型

答案：A

【例2-13】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵缸泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型，它對網(wǎng)

絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用度有重大影響。（2005年4月）

答案：通信

【例2-14】廣域網(wǎng)一般采用網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型，該構(gòu)型的系統(tǒng)可靠性高，

但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。為了實現(xiàn)正確的傳輸必須采用o（2004年9月）

I、光纖傳輸技術(shù)H、路由選擇算法

IIL無線通信技術(shù)IV、流量控制方法

A）I和IIB）I和HI

C）II和IVD）III和IV

答案：C

【例2-15］描述計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)參數(shù)是數(shù)據(jù)傳輸速

率與。（2005年4月）

A）服務(wù)質(zhì)量

B）傳輸延遲

C）誤碼率

D）響應(yīng)時間

答案：C

【例2-16】數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)之一,

數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制

o（2003年4月）

A）比特數(shù)

B）字符數(shù)

C）幀數(shù)

D）分組數(shù)

答案：A

【例2-17］常用的數(shù)據(jù)傳輸率單位有Kbps、Mbps、Gbps,如果局域網(wǎng)

的傳輸速率100Mbps,那么發(fā)送Ibit數(shù)據(jù)需要的時間是o（2006

年9月）

A）1X10-6SB）1X10-7S

C）1X10-8sD）1X10-9S

答案：C

【例2-18］常用的數(shù)據(jù)傳輸速率單位有Kbps、Mbps、Gbps與Tbps。

1Mbps等于o（2005年4月）

A)1X103bpsB)1X106bps

C）1X109bpsD）1X1012bps

答案：D

【例2-19】奈奎斯特定理描述了有限帶寬、無噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳

輸速率與信道帶寬的關(guān)系。對于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，若信道帶寬B=3000Hz,

則最大數(shù)據(jù)傳輸速率為o（2003年9月）

A）300bpsB）3000bps

C）6000bpsD）2400bps

答案：C

【例2-20］香農(nóng)定理描述了信道帶寬與那些參數(shù)之間的關(guān)系？

（2005年4月）

1.最大傳輸速率2.信號功率3.功率噪聲

A）1、2和3B）僅1和2

C）僅1和3D）僅2和3

答案：A

【例2-21】誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的

o（2006年9月）

A）比特數(shù)

B）字節(jié)數(shù)

C）概率

D）速度

答案：C

【例2-22】以下關(guān)于誤碼率的描述中，哪種說法是錯誤的？

（2006年4月）

A）誤碼率是指二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中傳錯的概率

B）數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的誤碼率必須為0

C）在數(shù)據(jù)傳輸速率確定后，誤碼率越低，傳輸系統(tǒng)設(shè)備越復(fù)雜

D）如果傳輸?shù)牟皇嵌M(jìn)制碼元，要折合成二進(jìn)制碼元計算

答案：B

【例2-23】一個功能完備的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一套復(fù)雜的協(xié)議集。

對于復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，最好的組織方式是o（2002

年9月）

A）連續(xù)地址編碼模型

B）層次結(jié)構(gòu)模型

C）分布式進(jìn)程通信模型

D）混合結(jié)構(gòu)模型

答案：B

【例2-24】以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的描述中，錯誤的是o（2005

年9月）

A）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)是具體的

B）層次結(jié)構(gòu)的各層之間相對獨立

C）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對實現(xiàn)所規(guī)定功能的硬件和軟件有明確的定義

D）當(dāng)任何一層發(fā)生變化時，只要接口保持不變，其他各層均不受影

響

答案：C

【例2-25】一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成：語法、語義與時

序。其中語法規(guī)定了哪些信息的結(jié)構(gòu)與格式？（2003年4月）

I.用戶數(shù)據(jù)II.服務(wù)原語

III.控制信息IV.應(yīng)用程序

A）?和IIB）?和ni

C）I、II和IVD）II和IV

答案：B

【例2-26】以下關(guān)于0SI參考模型的描述中，哪一種說法是錯誤的？

（2006年9月）

A）OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)

B）OSI參考模型定義了各層所包括的可能的服務(wù)

C）OSI參考模型定義了各層接口的實現(xiàn)方法

D）OSI參考模型作為一個框架協(xié)調(diào)組織各層協(xié)議的制定

答案：C

【例2-27］關(guān)于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，以下哪種描述是錯誤的？（2006

年4月）

A）物理層完成比特流的傳輸

B）數(shù)據(jù)鏈路層用于保證端到端數(shù)據(jù)的正確傳輸

C）網(wǎng)絡(luò)層為分組通過通信子網(wǎng)選擇適合的傳輸路徑

D）應(yīng)用層處于參考模型的最高層

答案：B

【例2-28］在IS0/0SI參考模型中，網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是O（2002

年9月）

A）提供可靠的端一端服務(wù)，透明地傳送報文

B）路由選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互連

C）在通信實體之間傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)

D）數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)加密與解