计算机网络教程ppt第2章
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计算机网络基础第2章精品PPT课件
第三阶段：1995年以后，是开始商业应用阶段。 1995年1月邮电部开通ChinaNet，通过电话网、 DDN专线以及X.25等方式正式向社会提供接入 Internet服务。
1996年9月第二个商业网ChinaGBN开通。
各地ISP纷纷开办。
3.中国互联网的主干网
1、中国科学技术网络(CSTNet)—由中科院主管 2、中国公用计算机互联网(ChinaNet)—由中国电信主管 3、中国教育和科研计算机网(CERNet)—由国家教育委员
国际出口带宽8M256K
2.2、对互联网基本认识
2.2.1 进一步认识Internet Internet上的资源 Internet的工作方式
2.2.1 认识TCP/IP协议及IP地址 2.2.3 认识WWW
Internet上的资源
1. 信息资源——包含了人类知识的方方面面
2. 服务资源——可主要归纳如下：
电子邮件(E-mail) 远程登录(Telnet) 文件传输(FTP) 新闻(Usenet) 电子公告栏(BBS) 信息查找（Brows）
万维网WWW 菜单式信息查询服务(Gopher) 档案查询 服务(Archie) 广域信息服务系统(WAIS)
Internet的工作方式
采用客户机/服务器系统（Client/Server System）。提供资源的计算机叫作服务器，使用资源 的计算机叫作客户机。
国际出口带宽4M。
(2) 中国公用计算机互联网(ChinaNet)
中国邮电部组建，包括8个地区网络中心和31省 市网络分中心，是主干线覆盖全国的商业网之 一。目前在北京、上海分别有两条专线作为国 际出口。
国际出口带宽123M（99年）
(3) 中国教育和科研计算机网(CERNet)
计算机网络02讲.ppt
建议标准(Proposed Standard) ——从 这个阶段开始就成为 RFC 文档。
草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard)
15
1.2.4 计算机网络在我国的发展
(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）
16
1.3 计算机网络的分类
1.3.1 计算机网络的不同定义
最简单的定义：计算机网络是一些互相连接 的、自治的计算机的集合。
因特网(Internet)是“网络的网络”。
1.3.2 几种不同的分类方法
从网络的交换功能进行分类 从网络的作用范围进行分类 从网络的使用者进行分类
17
1.3.2 几种不同的分类方法 （一）
13
1.2.3 关于因特网的标准化工作
因特网协会 ISOC
因特网研究部 IRTF 因特网研究指导小组
IRSG
RG … RG
因特网体系结构 研究委员会 IAB
因特网工程部 IETF
因特网工程指导小组 IESG
领域 …
领域
WG … WG Biblioteka G … WG14制订因特网的正式标准要经过 以下的四个阶段
因特网草案(Internet Draft) ——在这个 阶段还不是 RFC 文档。
各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的 硬件和软件资源。
草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard)
15
1.2.4 计算机网络在我国的发展
(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）
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1.3 计算机网络的分类
1.3.1 计算机网络的不同定义
最简单的定义：计算机网络是一些互相连接 的、自治的计算机的集合。
因特网(Internet)是“网络的网络”。
1.3.2 几种不同的分类方法
从网络的交换功能进行分类 从网络的作用范围进行分类 从网络的使用者进行分类
17
1.3.2 几种不同的分类方法 （一）
13
1.2.3 关于因特网的标准化工作
因特网协会 ISOC
因特网研究部 IRTF 因特网研究指导小组
IRSG
RG … RG
因特网体系结构 研究委员会 IAB
因特网工程部 IETF
因特网工程指导小组 IESG
领域 …
领域
WG … WG Biblioteka G … WG14制订因特网的正式标准要经过 以下的四个阶段
因特网草案(Internet Draft) ——在这个 阶段还不是 RFC 文档。
各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的 硬件和软件资源。
计算机网络课件第2章 物理层与数据通信基础
– 传统的电话通信系统。
• 数字传输系统
– 数字传输信号，只要它
代表了0和1的相互变化模式的数据就可以采 用数字传输。
– 2020/10/14 转发器（再生器）中继信号。
24
2.3.2 数字调制技术
• 调制就是进行波形变换。或者更严格些，是进行频谱变换 ，将基带数字信号的频谱变换成为适合于在模拟信道中传 输的频谱。
话信号。 2020/10/14
10.8
11.2
9.5
125 250 375 500 625 750 875 1000
时间/μs
27
2.3.3 脉码调制(3/3)
2、量化
–量化就是将采样点处测得的信号幅值分级取 整。
–先将模拟信号的最大可能幅值等分为若干级( 通常为2n级)，而后测量得到的幅值按此分级 舍入取整，得到一个正整数。如，模拟信号的 最大幅值的上确界为256，可将其分为128级， 则幅值在[0，2）中量化为O；幅值在[2，4） 中量化为l；……；幅值在[254，256）中量化 为127等。
– 光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝， 主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体。纤
芯很细，其直径只有8 ~ 100 m。正是这个 纤芯用来传导光波。
• 光纤的分类：
– 单模光纤 – 多模光纤
2020/10/14
17
2.2.3 光纤(2/3)
• 单模光纤和多模光纤的比较
2020/10/14
18
2.2.3 光纤(3/3)
20
2.2.4 无线传输媒体
• 微波接力通信缺点：
– 相邻站之间必须直视，不能有障碍物，有时 一个天线发射出的信号也会分成几条略有差 别的路径到达接收天线，因而造成失真。
计算机网络技术教程PPT
➢ 通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分， 完成全网之间的数据传输、交换、控制。
27.01.2021
17
1.5 网络的拓扑结构
1. 拓扑的概念 拓扑学是几何学中的图论演变而
来的“拓扑” (TOPOLOGY) 方法。 它把具体实体抽象为“点”，把连接实 体的线路抽象为“线”，进而研究点、 线、面之间的关系。
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。
计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。
通信线路： 双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。
网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。
资源：硬件、软件、数据。
➢ 1993年9月美国政府正式提出了建立“国家信息 基础设施”计划，即美国信息高速公路计划，简 称NII计划。
27.01.2021
7
（2）信息高速公路的基本组成
信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分： 通信网、计算机、信息和人 从信息高速公路的结构来看，可分为三部分： 主干线、支线和支点
（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程
➢ 具有通信功能的单机系统 （终端）；
➢ 具有通信功能的多机系统 ；
➢ 以共享资源为主要目的的计算机网络阶段 (ARPAnet);
➢ 局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计 算阶段。
27.01.2021
6
三． 信息高速公路与未来的计算机网络
1. 信息高速公路
（1）信息高速公路的由来
➢ 1991年美国国会参议员阿尔•戈尔提出了“信息 高速公路法案”。
27.01络的功能和分类
一． 计算机网络的功能
27.01.2021
17
1.5 网络的拓扑结构
1. 拓扑的概念 拓扑学是几何学中的图论演变而
来的“拓扑” (TOPOLOGY) 方法。 它把具体实体抽象为“点”，把连接实 体的线路抽象为“线”，进而研究点、 线、面之间的关系。
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。
计算机：微型计算机、大型计算机，巨型计算机。
通信线路： 双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波。
网络软件：网络协议、信息交换方式、网络操作系统。
资源：硬件、软件、数据。
➢ 1993年9月美国政府正式提出了建立“国家信息 基础设施”计划，即美国信息高速公路计划，简 称NII计划。
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7
（2）信息高速公路的基本组成
信息高速公路的全部内涵，包括以下四部分： 通信网、计算机、信息和人 从信息高速公路的结构来看，可分为三部分： 主干线、支线和支点
（3）我国的信息高速公路计划与“金”字工程
➢ 具有通信功能的单机系统 （终端）；
➢ 具有通信功能的多机系统 ；
➢ 以共享资源为主要目的的计算机网络阶段 (ARPAnet);
➢ 局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计 算阶段。
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三． 信息高速公路与未来的计算机网络
1. 信息高速公路
（1）信息高速公路的由来
➢ 1991年美国国会参议员阿尔•戈尔提出了“信息 高速公路法案”。
27.01络的功能和分类
一． 计算机网络的功能
《计算机网络》课件第二章
数据链路层设备
网卡（NIC）
中继器（Repeater）
网桥（Bridge）
交换机（Switch）
网卡是计算机与局域网相互连 接的接口，它负责将计算机内 部的数据转换为适合在网络上 传输的格式，并通过网络进行 传输。
中继器是一种简单的网络设备 ，用于扩展网络的传输距离。 它接收来自一个端口的信号， 将其放大或再生后发送到另一 个端口，从而延长信号的传输 距离。
数据通信基础
数据通信系统的基本模型
数据通信系统包括信源、信宿、信道 和噪声源等基本要素。
模拟信号与数字信号
模拟信号是连续变化的信号，而数字 信号则是离散的信号。
调制与解调
调制是将数字信号转换为模拟信号的 过程，而解调则是将模拟信号还原为 数字信号的过程。
数据传输速率与带宽
数据传输速率是指单位时间内传输的 数据量，而带宽则是指信道能够传输 的最高频率与最低频率之差。
IP地址
IP地址是标识网络中设备的唯一地址，包括IPv4 和IPv6两种版本。
3
IP数据包格式
IP数据包包括头部和数据部分，其中头部包含了 源IP地址、目的IP地址、生存时间等信息。
ARP与RARP协议
ARP协议
ARP协议用于将32位的IP地址转 换为MAC地址，实现网络中设备 之间的通信。
RARP协议
制等功能。
02
传输层的协议
传输层主要有两个协议，即传输控制协议（TCP）和用户数据报协议
（UDP）。TCP协议提供面向连接的、可靠的数据传输服务；而UDP协
议则提供无连接的、不可靠的数据传输服务。
03
传输层的端口
传输层通过端口号来识别不同的应用进程，实现多路复用和分用。端口
计算机网络PPT第2章
脉冲编码调制方法
A 1.5 1.52≈1.5 1.28≈1.3 1.0 0.62≈0.6 0.5 0.27≈0.3 0 D8 D7 D6 D5 D4 (a) 样本 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 量化级 1 4 7 13 15 13 6 3 二进制编码 0001 0100 0111 1101 1111 1101 0110 0011 (b) 编码信号 D3 D2 0.73≈0.7 0.41≈0.4 0.12≈0.1 D1 t 1.26≈1.3
数字数据的数字信号编码 数据编码类型 （1）不归零码 NRZ （2）曼彻斯特编码 （3）差分曼彻斯特编码
模拟数据编码方法
0 数据 1 ω 0 0 1 ω 0
(a)ASK ω2 (b)FSK π (c)PSK(绝对) +0 (d)PSK(相对) +π +0 +0 +π +0 0 π π 0 π ω1 ω2 ω1 ω2 ω1
标题
第2章 数据通信基础
2.1数据通信基本概念和数据 编码技术
2.1.1 基本概念 2.1.2模拟信号 2.1.3数据编码技术
2.2数据传输，多路复用和 差错控制技术
2.2.1数据传输模式 2.2.2数字数据传输 2.2.3数据通信接口标准 2.2.4数据传输信道 2.2.5数据通信的主要指标 2.2.6多路复用 2.2.7差错控制
PCM用于数字语音系统：
• • • • • • 声音分为128个量化级； 每个量化级采用7位二进制编码表示； 采样速率为8000样本/秒； 数据传输速率应达到7位×8000/秒=56Kbps； 如果每个量化级采用7+1=8位二进制编码表示; 数据传输速率应达到8位×8000 /秒= 64Kbps。
《计算机网络技术教程》课件第2章
包括硬件资源（如打印机、硬盘 等）、软件资源（如数据库软件、 办公软件等）和数据资源（如文件、 邮件、网页等）。
信息传输
包括电子邮件、网页浏览、文件传 输、远程登录等各种形式的信息交 换和传输。
计算机网络发展历程
01
02
03
第一阶段
面向终端的计算机网络， 20世纪50年代，单个计算 机与多个终端相连，实现 数据传输。
双绞线
由两根绝缘铜导线相互缠绕而成，常用作电话线等低速、短距离的 传输介质。
同轴电缆
由内导体、绝缘层和外部金属屏蔽层组成，常用于电视信号和宽带 网络的传输。
光纤电缆
由光导纤维和保护套组成，具有传输容量大、传输距离长、抗电磁干 扰等优点，是高速、长距离的网络传输首选线缆。
05
网络操作系统与服务器
网络操作系统概述
模型作用
TCP/IP模型是互联网的核心协议，广泛应用于各种计算机 网络中，为全球范围内的数据传输和通信提供了基础。
应用层协议
1 2 3
协议概念
应用层协议是计算机网络中用于特定应用服务的 协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
协议功能
应用层协议规定了应用程序之间的通信方式和数 据交换规则，以确保不同应用程序之间能够进行 可靠、有效的信息交互。
THANKS
感谢观看
模型作用
OSI参考模型为不同厂商和不同系统之间的互操作性提供了统一的 框架，促进了计算机网络的发展。
TCP/IP模型
模型概述
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模型是互联网协议簇的简称，它是一种网络协 议分层模型。
层次功能
TCP/IP模型包括四个层次，分别是网络接口层、网络层、 传输层和应用层。其中，传输层包含TCP和UDP两种协议。
信息传输
包括电子邮件、网页浏览、文件传 输、远程登录等各种形式的信息交 换和传输。
计算机网络发展历程
01
02
03
第一阶段
面向终端的计算机网络， 20世纪50年代，单个计算 机与多个终端相连，实现 数据传输。
双绞线
由两根绝缘铜导线相互缠绕而成，常用作电话线等低速、短距离的 传输介质。
同轴电缆
由内导体、绝缘层和外部金属屏蔽层组成，常用于电视信号和宽带 网络的传输。
光纤电缆
由光导纤维和保护套组成，具有传输容量大、传输距离长、抗电磁干 扰等优点，是高速、长距离的网络传输首选线缆。
05
网络操作系统与服务器
网络操作系统概述
模型作用
TCP/IP模型是互联网的核心协议，广泛应用于各种计算机 网络中，为全球范围内的数据传输和通信提供了基础。
应用层协议
1 2 3
协议概念
应用层协议是计算机网络中用于特定应用服务的 协议，如HTTP、FTP、SMTP等。
协议功能
应用层协议规定了应用程序之间的通信方式和数 据交换规则，以确保不同应用程序之间能够进行 可靠、有效的信息交互。
THANKS
感谢观看
模型作用
OSI参考模型为不同厂商和不同系统之间的互操作性提供了统一的 框架，促进了计算机网络的发展。
TCP/IP模型
模型概述
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）模型是互联网协议簇的简称，它是一种网络协 议分层模型。
层次功能
TCP/IP模型包括四个层次，分别是网络接口层、网络层、 传输层和应用层。其中，传输层包含TCP和UDP两种协议。
计算机网络课件_第二章
■基带传输型(主要用于LAN)
50Ω—— RG-8（粗缆）单段传输距离最远为500米 RG-58 (细缆）单段传输距离最远为185米
■频带传输型(主要模拟传输) 75Ω——公用天线电视系统(CATV)用
同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光缆（光导纤维）
外包层
玻璃纤维（核心） 外壳
两种材料的密度差异必 须达到能够使纤芯中的光线 只能反射回来而不能折射入 覆层的程序。
Multimode Fiber 多模光纤
多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同 时传输的光纤。其光纤芯径在50到100μm的范围内，多条入 射角度不同的光线可以同时在一条光纤反射式地传播。
输入脉冲
多模光纤
2.2.2 有关信号的几个基本概 念
单向通信（单工通信）——只能有一个方 向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的 双方都可以发送信息，但不能双方同时发 送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的 双方可以同时发送和接收信息。
基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号
光纤系统中使用的光源器件
有两种类型，皆为施 加电压便可发射光束的 半导体装置。
LED (发光二极管) 价廉，工作温度范围
较大，工作寿命较长， 但只能发射发散的光线， 只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管)
根据激光原理工作， 光线具有高度集中性， 高效高数据速率长距离
光纤通信的原理
0
尺寸更小且重量更轻
衰减最小
电磁隔离 不受外部电磁场影响(干扰、冲激噪声和串扰影响小) 无能量辐射，也难以分接（防窃听功能)
50Ω—— RG-8（粗缆）单段传输距离最远为500米 RG-58 (细缆）单段传输距离最远为185米
■频带传输型(主要模拟传输) 75Ω——公用天线电视系统(CATV)用
同轴电缆
同轴电缆
绝缘保护套层 外导体屏蔽层
绝缘层
内导体
光缆（光导纤维）
外包层
玻璃纤维（核心） 外壳
两种材料的密度差异必 须达到能够使纤芯中的光线 只能反射回来而不能折射入 覆层的程序。
Multimode Fiber 多模光纤
多模光纤是指在给定的工作波长上，能以多个模式同 时传输的光纤。其光纤芯径在50到100μm的范围内，多条入 射角度不同的光线可以同时在一条光纤反射式地传播。
输入脉冲
多模光纤
2.2.2 有关信号的几个基本概 念
单向通信（单工通信）——只能有一个方 向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）——通信的 双方都可以发送信息，但不能双方同时发 送(当然也就不能同时接收)。
双向同时通信（全双工通信）——通信的 双方可以同时发送和接收信息。
基带(baseband)信号和 带通(band pass)信号
光纤系统中使用的光源器件
有两种类型，皆为施 加电压便可发射光束的 半导体装置。
LED (发光二极管) 价廉，工作温度范围
较大，工作寿命较长， 但只能发射发散的光线， 只在短距离内使用。 ILD (注入式激光二极管)
根据激光原理工作， 光线具有高度集中性， 高效高数据速率长距离
光纤通信的原理
0
尺寸更小且重量更轻
衰减最小
电磁隔离 不受外部电磁场影响(干扰、冲激噪声和串扰影响小) 无能量辐射，也难以分接（防窃听功能)
计算机网络第2章 数据通信基础PPT课件
• 位——位同步
• 字符——字符同步
• 帧(Frame)——帧同步
▪ 接收端要校准自己的时间和重复频率，以便
和发送端保持一致
19
01.11.2020
码元1 码元2 码元3 码元4 码元5
发送方
01.11.2020
接收方
12
调制与解调
载波
模拟信号
s(t)
g(t)
数字或 模拟数据
Modulator 调制
模拟信道
发送方
Demodulator 解调制
g(t)
数字或 模拟数据
接收方
13
01.11.2020
2.2.2 信道
▪ 信道（Channel）：传送信息的线路（或通路） ▪ 数字信道：以数字脉冲形式（离散信号）传输数据
• 发送器：通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能够在传输系 统中进行传输。
▪ 目的系统
• 接收器：接收传输系统传送过来的信号，并将其转换为能够被目的 设备处理的信息。
• 终点：终点设备从接收器获取传送来的信息。
▪ 传输系统
• 可以是简单的物理通信线路
• 也可以是连接源系统和目的系统之间的复杂网络设备
5
01.11.2020
▪ 模拟信号
• 时间上连续，包含无穷多个信号值
▪ 数字信号
• 时间上离散，仅包含有限数目的信号值。最常 见的是二值信号
t
t
a） 模拟信号
01.11.2020
b） 数字信号
6
▪ 周期信号 信号由不断重复的固定模式组成（如正弦波）
▪ 非周期信号 信号没有固定的模式和波形循环（如语音的音波信 号）。
▪ 半双工 数据可以双向交替传输，但不能在同一时刻双向
第2章-计算机网络技术PPT课件
(1)局域网的通信子网：由传输介质和主机网络接口板 (网卡)组成。
传输介质有：以太网电缆、双绞线等。
(2)广域网的通信子网：除了包括传输介质和网卡之外， 还包括一些转发部件。
转发部件有：分组交换机、路由器、网关
-
16
第一节 计算机网络概述
计算机网络的分类
按照拓扑结构分类
拓扑（Topology）是一种研究与大小、距离无关的几何图 形特性的方法。计算机网络的拓扑结构按通信子网中数据 传输类型可分为两大类：点对点传输结构和广 网状结构无严格的布点规定，形状任意，节点之间有
多条线路可供选择。是一种广域网的拓朴结构。
优点：具有较高的可靠性，而且资源共享容易方便、 可改善线路的信息流量分配及负荷均衡，可选择最佳 路径、传输延时少等。
缺点：应具有路径选择和信息流量控制机制，所以网 络控制和管理复杂、布线工程量大、硬件成本较高等。
第二节 计算机网络计算模式
在Client-Server模式，应用被分为前端（客户端）和 后端（服务器端）；
客户部分运行在微机或工作站上，而服务器部分可以 运行在从微机到大型机等各种计算机上。
客户机和服务器分别工作在不同的逻辑实体中，并协 同工作。服务器主要是运行客户机不能完成或费时的 工作，比如大型数据库的管理，而客户机可以通过预 先指定的语言向服务器提出请求，要求服务器去执行 某项操作，并将操作结果返送给客户机。
-
36
Internet的应用
交互式信息检索（WWW） 电子邮件（E-mail） 文件传输（FTP） 电子公告板（BBS） 网络传呼机（IM） 博客（Blog） 社交（SNS）
……
-
37
交互式信息检索WWW
WWW 是 World Wide Web （万维网）的缩写，也可 以简称为 Web，它是Internet提供的最常见的服务， 我们每天用网页浏览器在浏览各种信息时，就是在使 用WWW提供的服务功能
传输介质有：以太网电缆、双绞线等。
(2)广域网的通信子网：除了包括传输介质和网卡之外， 还包括一些转发部件。
转发部件有：分组交换机、路由器、网关
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第一节 计算机网络概述
计算机网络的分类
按照拓扑结构分类
拓扑（Topology）是一种研究与大小、距离无关的几何图 形特性的方法。计算机网络的拓扑结构按通信子网中数据 传输类型可分为两大类：点对点传输结构和广 网状结构无严格的布点规定，形状任意，节点之间有
多条线路可供选择。是一种广域网的拓朴结构。
优点：具有较高的可靠性，而且资源共享容易方便、 可改善线路的信息流量分配及负荷均衡，可选择最佳 路径、传输延时少等。
缺点：应具有路径选择和信息流量控制机制，所以网 络控制和管理复杂、布线工程量大、硬件成本较高等。
第二节 计算机网络计算模式
在Client-Server模式，应用被分为前端（客户端）和 后端（服务器端）；
客户部分运行在微机或工作站上，而服务器部分可以 运行在从微机到大型机等各种计算机上。
客户机和服务器分别工作在不同的逻辑实体中，并协 同工作。服务器主要是运行客户机不能完成或费时的 工作，比如大型数据库的管理，而客户机可以通过预 先指定的语言向服务器提出请求，要求服务器去执行 某项操作，并将操作结果返送给客户机。
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Internet的应用
交互式信息检索（WWW） 电子邮件（E-mail） 文件传输（FTP） 电子公告板（BBS） 网络传呼机（IM） 博客（Blog） 社交（SNS）
……
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37
交互式信息检索WWW
WWW 是 World Wide Web （万维网）的缩写，也可 以简称为 Web，它是Internet提供的最常见的服务， 我们每天用网页浏览器在浏览各种信息时，就是在使 用WWW提供的服务功能
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10
提供虚拟专网（VPN）服务 • 帧中继网的设计目标主要是局域网之间的互连。
• 帧中继网的虚拟专网服务能提供较高的安全性和 服务质量。
• 帧中继采用面向连接的方式，为用户提供虚拟专 用网络服务。 • 帧中继网在数据链路层VPN技术中占主导地位。
11
基于帧中继的VPN结构
帧中继交换网 VPN
路由器
广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
20
2.2 局域网技术演变与发展
2.2.1 局域网技术发展过程
随机访问型 无线分组网 ALOHANET 局域网 LAN 环形局域网 Newhall/ Cambridge Ring 无线局域网 WLAN：802.11 高速局域网 FE/GE/10GE 交换式局域网 Switched Ethernet 局域网互联 LAN bridge 虚拟局域网 VLAN
计算机网络技术教程
—自顶向下的分析与设计方法
吴功宜 吴英
编著
1
第2章 广域网、局域网与 城域网技术发展
2
主要内容
本章主要回答以下几个问题： ·广域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·是什么原因引起了城域网的概念与技术的演变？ ·高速局域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·接入技术与局域网、城域网是什么关系？ ·广域网、局域网与城域网技术的发展与TCP/IP协议有什么关系？
18
光以太网的技术优势： • 组建同样规模的广域网或城域网，光以 太网的造价是SONET的1/5，是ATM的 1/10。 • IEEE已完成速率从10Mbps、100Mbps、 1Gbps到10Gbps的Ethernet技术标准制 定，正在研发的速率为100Gbps的 Ethernet产品； • 能够覆盖从广域网、城域网到局域网的 整个范围。
28
ZigBee无线网络技术及应用
• ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准，早期的名字是 HomeRF或FireFly； • ZigBee联盟于2001年8月成立；2002年摩托罗拉公司、 飞利浦公司、三菱公司与Invensys公司宣布加ZigBee联 盟，研究下一代无线网络通信标准； • ZigBee适应于数据采集与控制的点多、数据传输量不 大、覆盖面广、造价低的应用领域；
25
蓝牙技术的研究与发展
蓝牙技术研究的背景 • 1994年，Ericsson公司与IBM、Intel、Nokia和Toshiba 等4家公司发起，开发一个用于将计算机与通信设备、 附加部件和外部设备，通过短距离的、低功耗的、低 成本的无线信道连接的无线标准。这项技术被命名为 蓝牙（Bluetooth）技术； • 特别兴趣组SIG由Ericsson、Intel、IBM、Nokia和 Toshiba等公司成立； • SIG的主要任务是致力于发展蓝牙规范； • 1999年7月，SIG发布蓝牙规范1.0版，除了详细规定通 信信道与通信过程，还规定13种网络应用所需的专门 协议集。
15
光网络研究
• 第一代：铜缆与无线射频； • 第二代：光纤； • 第三代：在传输网络中引入光交换机、光路由器，直接 在光层配置光通道的传输网络。
电结点 光结点
铜缆 光纤
第一代传输网
第二代传输网
第三代传输网
16
光以太网技术
光以太网技术研究的背景 • 利用光纤的巨大带宽资源，以及成熟和 广泛应用的Ethernet网技术，为运营商 建造新一代的网络提供技术支持；
3
2.1 广域网技术特征与发展 2.1.1 广域网的主要特征 广域网是一种公共数据网络。
• 广域网通常由电信运营商组建、运营与维护。
• 网络运营商运营的广域网为用户提供高质量的 数据传输服务，属于公共数据网络（PDN）的 性质。
• 用户使用广域网服务需要向广域网的运营商租 用通信线路或其他资源。
4
• B-ISDN的设计目标是将语音、数据、静 态与动态图像的传输，以及传统的服务 综合在一个通信网中，覆盖从低传输速 率到高传输速率的各种非实时、实时与 突发性的传输要求； • ATM技术符合B-ISDN的需求，B-ISDN 的底层传输网选择了ATM技术。
14
ATM技术的主要特点：
• ATM采用的是一种面向连接的技术。 • ATM采用的信元（cell）长度为53B，其中 信元头部长度为5B，数据长度为48B； • ATM以统计时分多路复用方式来动态分配 带宽，网络传输延时小，能够适应实时通 信的要求； • ATM的数据传输速率为155Mbps～ 2.4Gbps。
1988 1989
7
从X.25网、帧中继网到ATM网
X.25分组交换网的基本概念
X.25协议 X.25协议X.5 交换机X.25 分组交换网
X.25 交换机
X.25网
8
帧中继技术发展的背景 • 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高; • 局域网的数据传输速率提高得很快，大量 局域网之间高速互连的需求越来越强烈; • 用户计算机性能提高，可以承担一部分原 来是由通信子网承担的通信处理功能。
以太网 Ethernet：802.3 令牌总线形局域网 Token Bus：802.4
令牌环形局域网 Token Ring：802.5
分布式数据接口 FDDI：802.6
城域网 MAN
21
不同的局域网技术按照时间排列的顺序
1960年
1970年
1980年
1990年
1995年
2000年
2005年
2010年
19
2.1.3 广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
TCP/IP协议 体系结构 应用层协议 TCP/UDP协议 X.25网络层协议 X.25数据链路层协议 X.25物理层协议 X.25网 ATM网络层协议 ATM数据链路层协议 ATM物理层协议 ATM网 帧中继网 RF IP协议 PPP协议 SDH/SONET IP over SDH GE/10GE 光以太网 应用层 传输层 互联层 主机-网络层
• 基于这样一个设计思想，一种可运营的 光以太网的概念应运而生，从根本上改 变电信运营商规划、建设、管理思想。
17
光以太网的主要特征
• 根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证 带宽资源充分、合理应用； • 用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保 用户对网络资源安全的使用； • 及时获得用户的上网时间记录和流量记录，实 行计费功能； • 支持VPN和防火墙，有效地保证网络安全； • 提供分级的QoS服务； • 方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。
广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
• 早期的广域网主要用于大型计算机系统的 互联。 • 互联网中广域网更多地是作为覆盖地区、 国家、洲际地理区域的核心交换平台。 • 广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
5
2.1.2 广域网技术的发展趋势
用于构成广域网的主要通信技术与网络类型
• 公共电话交换网 （PSTN） • 综合业务数字网 （ISDN） • 数字数据网 （DDN） • X.25分组交换网
电子政务
宽带城域网
远程医疗
城市公共服务
办公室
数据中心
家庭网络
33
宽带城域网技术的主要特征（1）
• 宽带城域网是基于计算机网络技术与 IP协议，以电信网的可扩展性、可管 理性为基础，在城市范围内汇聚宽带 和窄带用户的接入，以满足政府、企 业、学校等集团用户和个人用户对互 联网和宽带多媒体服务需求为目标， 而组建的综合宽带网络。
31
宽带城域网的应用和业务
• 大规模互联网接入的需求与交互式 应用； • 远程办公、视频会议、网上教育等 新的办公与生活方式； • 网络电视、视频点播、网络电话， 以及由此引起的新的服务； • 家庭网络的应用。
32
现代化城市的宽带城域网功能
电子商务 社区网络服务 远程教育
网络银行 Internet
26
无线个人区域网与IEEE802.15.4标准
• IEEE802.15.4标准，主要考虑低速无线 个人区域网络（LR-WPAN）应用问题； • 2003年，IEEE批准低速无线个人区域网 LR-WPAN标准—IEEE802.15.4，为近距 离范围内不同设备之间低速互连提供统 一标准。
27
IEEE802.15.4标准的主要特点 • 在不同的载波频率下实现20kbps、 40kbps和250kbps三种不同的传输速率； • 支持星形、点-点等2种网络拓扑结构； • 使用16位和64位的2种地址格式，其中64 位地址是全球惟一的扩展地址； • 支持冲突避免（CA）的载波侦听多路访 问技术； • 支持确认机制，保证传输可靠性。
35
Ethernet 802.3 Cambridge Ethernet v2.0 Ring Newhall
FDDI 10BASE-T Switched LAN
FE
802.11WLAN GE
10GE
100GE
22
2.2.2 高速以太网技术的研究与发展 局域网发展的基本思路
研究交换式局域网
局域网发展 的基本思路
研究高速局域网
研究局域网互联技术
23
2.2.3 无线局域网技术研究与发展
无线局域网的应用领域： • 作为传统局域网的扩充； • 用于建筑物之间的互连； • 用于移动结点的漫游访问； • 用于构建特殊的移动网络。
24
无线局域网的分类
无线局域网分为： • 红外线局域网 • 扩频局域网 • 窄带微波局域网 红外无线局域网分为： • 定向光束红外传输 • 全方位红外传输 • 漫反射红外传输 扩频无线局域网分为： • 跳频扩频（FHSS） • 直接序列扩频（DSSS）
• 基于ZigBee的无线传感器网络已在家庭网络、安全监 控、汽车自动化、消费电器、儿童玩具、医用设备控 制、工业控制、无线定位等领域广泛应用。
提供虚拟专网（VPN）服务 • 帧中继网的设计目标主要是局域网之间的互连。
• 帧中继网的虚拟专网服务能提供较高的安全性和 服务质量。
• 帧中继采用面向连接的方式，为用户提供虚拟专 用网络服务。 • 帧中继网在数据链路层VPN技术中占主导地位。
11
基于帧中继的VPN结构
帧中继交换网 VPN
路由器
广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
20
2.2 局域网技术演变与发展
2.2.1 局域网技术发展过程
随机访问型 无线分组网 ALOHANET 局域网 LAN 环形局域网 Newhall/ Cambridge Ring 无线局域网 WLAN：802.11 高速局域网 FE/GE/10GE 交换式局域网 Switched Ethernet 局域网互联 LAN bridge 虚拟局域网 VLAN
计算机网络技术教程
—自顶向下的分析与设计方法
吴功宜 吴英
编著
1
第2章 广域网、局域网与 城域网技术发展
2
主要内容
本章主要回答以下几个问题： ·广域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·是什么原因引起了城域网的概念与技术的演变？ ·高速局域网的技术特征与发展趋势是什么？ ·接入技术与局域网、城域网是什么关系？ ·广域网、局域网与城域网技术的发展与TCP/IP协议有什么关系？
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光以太网的技术优势： • 组建同样规模的广域网或城域网，光以 太网的造价是SONET的1/5，是ATM的 1/10。 • IEEE已完成速率从10Mbps、100Mbps、 1Gbps到10Gbps的Ethernet技术标准制 定，正在研发的速率为100Gbps的 Ethernet产品； • 能够覆盖从广域网、城域网到局域网的 整个范围。
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ZigBee无线网络技术及应用
• ZigBee的基础是IEEE802.15.4标准，早期的名字是 HomeRF或FireFly； • ZigBee联盟于2001年8月成立；2002年摩托罗拉公司、 飞利浦公司、三菱公司与Invensys公司宣布加ZigBee联 盟，研究下一代无线网络通信标准； • ZigBee适应于数据采集与控制的点多、数据传输量不 大、覆盖面广、造价低的应用领域；
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蓝牙技术的研究与发展
蓝牙技术研究的背景 • 1994年，Ericsson公司与IBM、Intel、Nokia和Toshiba 等4家公司发起，开发一个用于将计算机与通信设备、 附加部件和外部设备，通过短距离的、低功耗的、低 成本的无线信道连接的无线标准。这项技术被命名为 蓝牙（Bluetooth）技术； • 特别兴趣组SIG由Ericsson、Intel、IBM、Nokia和 Toshiba等公司成立； • SIG的主要任务是致力于发展蓝牙规范； • 1999年7月，SIG发布蓝牙规范1.0版，除了详细规定通 信信道与通信过程，还规定13种网络应用所需的专门 协议集。
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光网络研究
• 第一代：铜缆与无线射频； • 第二代：光纤； • 第三代：在传输网络中引入光交换机、光路由器，直接 在光层配置光通道的传输网络。
电结点 光结点
铜缆 光纤
第一代传输网
第二代传输网
第三代传输网
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光以太网技术
光以太网技术研究的背景 • 利用光纤的巨大带宽资源，以及成熟和 广泛应用的Ethernet网技术，为运营商 建造新一代的网络提供技术支持；
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2.1 广域网技术特征与发展 2.1.1 广域网的主要特征 广域网是一种公共数据网络。
• 广域网通常由电信运营商组建、运营与维护。
• 网络运营商运营的广域网为用户提供高质量的 数据传输服务，属于公共数据网络（PDN）的 性质。
• 用户使用广域网服务需要向广域网的运营商租 用通信线路或其他资源。
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• B-ISDN的设计目标是将语音、数据、静 态与动态图像的传输，以及传统的服务 综合在一个通信网中，覆盖从低传输速 率到高传输速率的各种非实时、实时与 突发性的传输要求； • ATM技术符合B-ISDN的需求，B-ISDN 的底层传输网选择了ATM技术。
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ATM技术的主要特点：
• ATM采用的是一种面向连接的技术。 • ATM采用的信元（cell）长度为53B，其中 信元头部长度为5B，数据长度为48B； • ATM以统计时分多路复用方式来动态分配 带宽，网络传输延时小，能够适应实时通 信的要求； • ATM的数据传输速率为155Mbps～ 2.4Gbps。
1988 1989
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从X.25网、帧中继网到ATM网
X.25分组交换网的基本概念
X.25协议 X.25协议X.5 交换机X.25 分组交换网
X.25 交换机
X.25网
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帧中继技术发展的背景 • 传输介质由原来的电缆逐步发展到光纤， 光纤的误码率很低，数据传输速率高; • 局域网的数据传输速率提高得很快，大量 局域网之间高速互连的需求越来越强烈; • 用户计算机性能提高，可以承担一部分原 来是由通信子网承担的通信处理功能。
以太网 Ethernet：802.3 令牌总线形局域网 Token Bus：802.4
令牌环形局域网 Token Ring：802.5
分布式数据接口 FDDI：802.6
城域网 MAN
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不同的局域网技术按照时间排列的顺序
1960年
1970年
1980年
1990年
1995年
2000年
2005年
2010年
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2.1.3 广域网技术发展与TCP/IP协议的关系
TCP/IP协议 体系结构 应用层协议 TCP/UDP协议 X.25网络层协议 X.25数据链路层协议 X.25物理层协议 X.25网 ATM网络层协议 ATM数据链路层协议 ATM物理层协议 ATM网 帧中继网 RF IP协议 PPP协议 SDH/SONET IP over SDH GE/10GE 光以太网 应用层 传输层 互联层 主机-网络层
• 基于这样一个设计思想，一种可运营的 光以太网的概念应运而生，从根本上改 变电信运营商规划、建设、管理思想。
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光以太网的主要特征
• 根据终端用户的实际应用需求分配带宽，保证 带宽资源充分、合理应用； • 用户访问网络资源必须经过认证和授权，确保 用户对网络资源安全的使用； • 及时获得用户的上网时间记录和流量记录，实 行计费功能； • 支持VPN和防火墙，有效地保证网络安全； • 提供分级的QoS服务； • 方便、快速、灵活地适应用户和业务的扩展。
广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
• 早期的广域网主要用于大型计算机系统的 互联。 • 互联网中广域网更多地是作为覆盖地区、 国家、洲际地理区域的核心交换平台。 • 广域网研究的重点是宽带核心交换技术。
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2.1.2 广域网技术的发展趋势
用于构成广域网的主要通信技术与网络类型
• 公共电话交换网 （PSTN） • 综合业务数字网 （ISDN） • 数字数据网 （DDN） • X.25分组交换网
电子政务
宽带城域网
远程医疗
城市公共服务
办公室
数据中心
家庭网络
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宽带城域网技术的主要特征（1）
• 宽带城域网是基于计算机网络技术与 IP协议，以电信网的可扩展性、可管 理性为基础，在城市范围内汇聚宽带 和窄带用户的接入，以满足政府、企 业、学校等集团用户和个人用户对互 联网和宽带多媒体服务需求为目标， 而组建的综合宽带网络。
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宽带城域网的应用和业务
• 大规模互联网接入的需求与交互式 应用； • 远程办公、视频会议、网上教育等 新的办公与生活方式； • 网络电视、视频点播、网络电话， 以及由此引起的新的服务； • 家庭网络的应用。
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现代化城市的宽带城域网功能
电子商务 社区网络服务 远程教育
网络银行 Internet
26
无线个人区域网与IEEE802.15.4标准
• IEEE802.15.4标准，主要考虑低速无线 个人区域网络（LR-WPAN）应用问题； • 2003年，IEEE批准低速无线个人区域网 LR-WPAN标准—IEEE802.15.4，为近距 离范围内不同设备之间低速互连提供统 一标准。
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IEEE802.15.4标准的主要特点 • 在不同的载波频率下实现20kbps、 40kbps和250kbps三种不同的传输速率； • 支持星形、点-点等2种网络拓扑结构； • 使用16位和64位的2种地址格式，其中64 位地址是全球惟一的扩展地址； • 支持冲突避免（CA）的载波侦听多路访 问技术； • 支持确认机制，保证传输可靠性。
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Ethernet 802.3 Cambridge Ethernet v2.0 Ring Newhall
FDDI 10BASE-T Switched LAN
FE
802.11WLAN GE
10GE
100GE
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2.2.2 高速以太网技术的研究与发展 局域网发展的基本思路
研究交换式局域网
局域网发展 的基本思路
研究高速局域网
研究局域网互联技术
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2.2.3 无线局域网技术研究与发展
无线局域网的应用领域： • 作为传统局域网的扩充； • 用于建筑物之间的互连； • 用于移动结点的漫游访问； • 用于构建特殊的移动网络。
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无线局域网的分类
无线局域网分为： • 红外线局域网 • 扩频局域网 • 窄带微波局域网 红外无线局域网分为： • 定向光束红外传输 • 全方位红外传输 • 漫反射红外传输 扩频无线局域网分为： • 跳频扩频（FHSS） • 直接序列扩频（DSSS）
• 基于ZigBee的无线传感器网络已在家庭网络、安全监 控、汽车自动化、消费电器、儿童玩具、医用设备控 制、工业控制、无线定位等领域广泛应用。