计算机网络发展与分类ppt课件.ppt

北京网络职业学院,计算机网络发展与分类,计算机网络发展与分类,网络的发展： 事实上计算机网络是二十世纪60年代起源于美国,原本用于军事通讯,后逐渐进入民用,经过短短40年不断的发展和完善,现已广泛应用于各个领域,并正以高速向前迈进。20年前,在我国很少有人接触过网络。现在,计算机通信网络以及Internet已成为我们社会结构的一个基本组成部分。网络被应用于工商业的各个方面,包括电子银行、电子商务、现代化的企业管理、信息服务业等都以计算机网络系统为基础。从学校远程教育到政府日常办公乃至现在的电子社区,很多方面都离不开网络技术。可以不夸张地说,网络在当今世界无处不在。 第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国宾夕法尼亚诞生。1946年2月美国宾夕法尼亚大学莫尔学院制成的大型电子数字积分计算机(ENIAC)，最初也专门用于火炮弹道计算，后经多次改进而成为能进行各种科学计算的通用计算机。,计算机网络发展与分类,计算机网络的发展大致可划分为4个阶段第一阶段:诞生阶段：20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘,无CPU和内存。随着远程终端的增多,在主机前增加了前端机(FEP)。当时,人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来,实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”,但这样的通信系统已具备了网络的雏形。第二阶段:形成阶段：20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来,为用户提供服务,兴起于60年代后期,典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连,而是由接口报文处理机(IMP)转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务,构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序,提供资源共享,组成了资源子网。这个时期,网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”,形成了计算机网络的基本概念。,计算机网络发展与分类,第三阶段:互联互通阶段 20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。ARPANET兴起后,计算机网络发展迅猛,各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准,不同厂商的产品之间互联很困难,人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境,这样应运而生了两种国际通用的最重要的体系结构,即TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构。第四阶段:高速网络技术阶段 20世纪90年代末至今的第四代计算机网络,由于局域网技术发展成熟,出现光纤及高速网络技术,多媒体网络,智能网络,整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统,发展为以Internet为代表的互联网。,计算机网络发展与分类,1、网络的覆盖范围分类根据网络的覆盖范围进行分类，可以分为三类： 局域网LAN（Local Area Network） 广域网WAN（Wide Area Network） 城域网MAN（Metropolitan Area Network） （1）、 局域网LAN： 局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网。局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同可以分为共享局域网与交换局域网。局域网技术发展迅速，应用日益广泛，是计算机网络中最活跃的领域之一。局域网的特点： 限于较小的地理区域内，一般不超过2km，通常是由一个单位组建拥有的。如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。并且局域网的组建简单、灵活，使用方便。如下图：,计算机网络发展与分类,局域网拓扑结构图,计算机网络发展与分类,（2）、 城域网MAN ： 城市地区网络常简称为城域网。目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。其实城域网基本上是一种大型的局域网，通常使用与局域网相似的技术，把它单列为一类主要原因是它有单独的一个标准而且被应用了。 城域网地理范围可从几十公里到上百公里，可覆盖一个城市或地区，分布在一个城市内，是一种中等形式的网络。如下图：,计算机网络发展与分类,（3）、 广域网WAN ： 广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。广域网覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。广域网的通信子网主要使用分组交换技术。广域网的通信子网可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。如下图：,计算机网络发展与分类,另外，从逻辑功能上看，计算机网络是以传输信息为基础目的，用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合，一个计算机网络组成包括传输介质和通信设备。从用户角度看，计算机网络是这样定义的：存在着一个能为用户自动管理的网络操作系统。由它调用完成用户所调用的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样，对用户是透明的。 一个比较通用的定义是：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来，以功能完善的网络软件及协议实现资源共享和信息传递的系统。 从整体上来说计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。 最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路，即两个节点和一条链路。,计算机网络发展与分类,（2）按连接定义 计算机网络就是通过线路互连起来的、资质的计算机集合，确切的说就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、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。（3）按需求定义 计算机网络就是由大量独立的、但相互连接起来的计算机来共同完成计算机任务。这些系统称为计算机网络（computer networks）3、计算机网络结构 计算机的网络结构可以从网络体系结构，网络组织和网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络，网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局，硬件、软件和通信线路来描述计算机网络，网络体系结构是从功能上来描述计算机网络结构。,计算机网络发展与分类,网络协议是计算机网络必不可少的，一个完整的计算机网络需要有一套复制的协议集合，组织复杂的计算机网络协议的最好方式就是层次模型。而将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构（Network Architecture）计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。通常所说的计算机网络体系结构，即在世界范围内统一协议，制定软件标准和硬件标准，并将计算机网络及其部件所应完成的功能精确定义，从而使不同的计算机能够在相同功能中进行信息对接。,计算机网络发展与分类,三种网络的比较局域网的范围在2km内,同一栋建筑物内或同一园区，传输速度快(10M/100M),成本便宜。城域网的范围比局域网的大，210km,同一都市内，但传输速度比不上局域网，属于中等，成本也较昂贵。广域网是三个网中范围最大的，10km以上,可跨越国家或洲界，可传输速度是最慢的，成本很贵。原因关键在于：传输距离不同，技术不同，性能和成本也不同交换方式分类按交换方式进行分类，我们可以分为三类：电路交换、报文交换、分组交换。 1、电路交换 最早出现在电话系统中，早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的，数字信号经过变换成为模拟信号后才能在线路上传输。 2、 报文交换 是一种数字化网络。当通信开始时，源机发出的一个报文被存储在交换器里，交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文，这种方式称做存储一转发方式。,计算机网络发展与分类,3、 分组交换 采用报文传输，但它不是以不定长的报文作为传输的基本单位，而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。灵活性高且传输效率高。 这不仅大大简化了对计算机存储器的管理，而且也加速了信息在网络中的传播速度。由于分组交换优于电路交换和报文交换，具有许多优点，因此它已成为计算机网络的主流。按网络拓扑结构分类按网络拓扑结构进行分类，我们可以分为五类：星形网络、树形网络、总线形网络、环形网络、网状网络 计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点,也称为工作站。,计算机网络发展与分类,1、 星形拓扑结构 星形布局是以中央结点为中心与各结点连接而组成的，各个结点间不能直接通信，而是经过中央结点控制进行通信。这种结构适用于局域网,特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。星型拓扑结构的优点是： 安装容易,结构简单,费用低,通常以集线器(Hub)作为中央节点,便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的，便于管理、组网容易、网络延迟时间短、误码率低 星型拓扑结构的缺点是： 共享能力较差、通信线路利用率不高、中央结点负担过重，如下图：,计算机网络发展与分类,计算机网络发展与分类,环形拓扑结构 环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环路上任何结点均可以请求发送信息。请求一旦被批准，便可以向环路发送信息。 一个结点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口，信息流中目的地址与环上某结点地址相符时，即被该结点的环路接口所接收，而后信息继续流向下一环路接口，一直流回到发送该信息的环路接口结点为止 这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。 环型拓扑结构的优点是： 安装容易,费用较低,电缆故障容易查找和排除。有些网络系统为了提高通信效率和可靠性,采用了双环结构,即在原有的单环上再套一个环,使每个节点都具有两个接收通道，简化了路径选择的控制、可靠性较高、实时性强 环型拓扑结构的缺点是： 结点过多时传输效率低、故扩充不方便、如下图：,计算机网络发展与分类,计算机网络发展与分类,总线形拓扑结构 用一条称为总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式称为总线形拓扑。总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。这种结构中总线具有信息的双向传输功能，普遍用于局域网的连接,总线一般采用同轴电缆或双绞线。总线拓扑结构的优点是： 安装容易,扩充或删除一个节点很容易,不需停止网络的正常工作,节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路,信道的利用率高。 结构简单灵活、便于扩充、可靠性高、响应速度快；设备量少、价格低、安装使用方便、共享资源能力强、便于广播式工作 。总线结构也有其缺点： 由于信道共享,连接的节点不宜过多，并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。总线长度有一定限制，一条总线也只能连接一定数量的结点。如下图：,计算机网络发展与分类,计算机网络发展与分类,树形拓扑结构 树形结构是总线形结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路。树型拓扑结构就像一棵“根”朝上的树,与总线拓扑结构相比,主要区别在于总线拓扑结构中没有“根”。这种拓扑结构的网络一般采用同轴电缆,用于军事单位、政府部门等上、下界限相当严格和层次分明的部门。 树型拓扑结构的优点：优点是容易扩展、故障也容易分离处理,缺点是整个网络对根的依赖性很大,一旦网络的根发生故障,整个系统就不能正常工作。具有一定容错能力、可靠性强、便于广播式工作、容易扩充 。树型拓扑结构的缺点：联系固定、专用性强，如下图：,计算机网络发展与分类,计算机网络发展与分类,网状拓扑结构：这种拓扑结构主要指各节点通过传输线互联连接起来，并且每一个节点至少与其他两个节点相连网状拓扑结构具有较高的可靠性，但其结构复杂，实现起来费用较高，不易管理和维护，不常用于局域网。网状拓扑的优点：1.网络可靠性高，任意两个节点之间，存在着两条或两条以上的通信路径，这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路径把信息送至节点。2.网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。3.网内节点共享资源容易、可改善线路的信息流量分配并且可以选择最佳路径。网状拓扑的缺点：控制复杂、线路费用高、不易扩充。网状拓扑结构一般用于Internet骨干网上，使用路由算法来计算发送数据的最佳路径。,计算机网络发展与分类,网状网络拓扑结构,计算机网络发展与分类,思考：理解什么是网络架构？1.举例说明你所接触过的网络中，那些是局域网？2.我们每天都在接触应用的互联网是由那些基本单元组成的？3.举例说明你所接触过的电子产品中有那些是属于终端设备？4.专业打字指法训练三十分钟。,