计算机网络与通信 教学目的与要求: 了解和掌握网络的拓扑结构、协议分 层、层间服务 计算机网络的体系结构 熟练掌握0SI网络模型、 INTERNET协议参 考模 掌握差错与流量控制、路由算法及拥塞 控制等网络关键技术 ·了解和掌握HDLC协议规程和TCP/IP协议 计算机网络的体系结构 计算机网络的体系结构 将多台位于不同地点的计算机设备通过 采用分层结构,将这个复杂的工程设计 各种通信信道和设备互连起来,以交换 问题分解成若干个容易处理的子问题 信息和共享资源,是个复杂的工程设计 尔后“分而治之”逐个加以解决 使计算机网络中的两个不同系统必须能 够相互理解,共同遵守某种互相都能接 受的规则。这些规则的集合,称为协 计算机网络的体系结构 3.1网络的拓扑结构 ·计算机网络的协议实现采用了协议分层 网络上的各节点相互连接的方法和方 结构。如何分层,以及各层中具体采用 式,我们称之为网络的拓扑结构,它用 的协议的总和,称为网络的体系结构 来表示网络上的计算机、电缆和其它部 ·体系结构是个抽象的概念,其具体实现 件的布局或物理位置 是通过特定的硬件和软件来完成的 拓扑结构的选择,将对网络的性能、网 络需要的设备类型、网络的可扩展性和 管理网络的方法有着不同程度的影响
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三种标准的拓扑结构 星型拓扑结构(1) 总线 器是将几台计算机连接在一起的 总线型拓扑也称直线型总线。它用一根称之为干线 的电缆以直线方式连接网络上的所有计算机 备。在这种结构中,信号通过集线器从计 星型: 算机传递整个网络上所有的计算机上 所有计算机通过电缆连接到一个称为集线器的中央 件。信号通过集线器从一台计算机发送到另一台 环型拓扑结构用一个电缆环连接所有的计算机 的 星型拓扑结构(2) 星型拓扑结构(3) 如果结构上的一台计算机出现故障,则 但是,由于每台计算机均连接集线器 只有这台计算机不能发送或接收数据 如果集线器出现故障,则整个网络将瘫 网络的其余部分功能正常 痪。另外,这种网络结构中也产生噪 ·这种结构便于查错,如果网络不通 者计算机出现故障,从集线器上可以直 接看出。 星型拓扑结构(4) 总线型拓扑结构(1) ·网络中所有计算机连接到连续的电缆 1)控制简单 上,该段电缆将它物连接成直线。信息 2)故障诊断和隔离容易 数据包传输到该段上所有网络适配器 3)方便服务 1)电缆长度和安装工作量可观 2)中央节点负担较重,形成瓶颈 3)各站点的分布处理能力较低 Garmimatat
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总线型拓扑结构(2) 总线型拓扑结构(3) 果总线型拓扑结构中某一点断开 会使整个网络断开,在网络上的所有 1)总线结构所需电缆数量少 算机都不能通信 2)结构简单又是无源工作,有较高的可靠性 3)易于扩充,增减用户方便 1)传输距离有限,通信范围受到限制; 断和隔离困难 协议不保证信息及时传送,不具实时功 要有媒体访问控制功能, 软件和硬件的开销 环形拓扑结构(1) 环型拓扑结构(2) 在这种结构中,计算机连接到缆线组成的单环 早期的环型拓扑结构一点断开,整个个 上,信号以一个方向在环中运行,通过每台计 网络也就断开 算机,计算机的作用就像一个中继器,增强该 信号,并将信号发到下一个计算机上。 新型的环网络已经解决了这一问题 环形拓扑结构(3) 树形拓扑结构(1) 优点 从总线拓扑演变而来,像一棵倒置的树,顶端 1)电缆长度短 是树根,树根以下带分支,每个分支还可带子 2增减工作站时只需简单连接 分支。树根接收各站点发送的数据,然后再广 3)可用光纤 播发送到全网。 1)节点故障会引起全网的故障; -2)故障难检测 国回 -3)媒体访问协议都用令牌传递方式,在负载很轻 (d)树形拓扑
3 2 • ó✤ô✦õ✩ö❨÷✬ø â✩ã✤ä✦å✩æ✦ç✤è✩é✩ê✹ë✬ì✫í✤î✩ï✦ð✫ñ✻ò ï✦ð✫ñ✾ù ÷✾ø✩ú✹û✾ü✩ý✩þ ÿ✁✄✂✁☎✄✆✞✝✁✟✡✠ 3 • ☛✌☞✎✍ – 1)✏✒✑✒✓✕✔✗✖✕✘✚✙✜✛✒✢✒✣✕✤✦✥ – 2)✓✒✔✒✧✕★✒✩✒✪✒✫✒✬✕✭✕✮✕✯✗✰✒✱✕✲✦✳✗✴✗✵✕✶✷✥ – 3)✸✗✹✗✺✦✻✕✯✗✼✒✽✒✾✕✿✕❀✒❁✦❂ • ❃✌☞✎✍ – 1)❄✒❅✒❆✦❇✒✰✦❈✒✯❊❉✒❋✦●✦❍❊■✕❏✦❈✜❑✚✥ – 2)▲✕▼✗◆✦❖❊P✦◗✒❇✦❘✜❙✚✥ – 3 ❝ )❚✗❯✕❱✒❲✒❳✕❨✒❩✒❬✒❋✦❭✗❪✦❫✗❄✒❴✦✯✒❨✒❵✒❛✦❫✗❜ ❂✗❞✒❡✒❢✕❣✒✪✒❤ ❝ ✳✗✯✒✐✒✰✗❥✦❦✗❧✚♠♦♥✕❑✕❜ ❝ ✯ ✼✒♣✕❞✒❡✒q✒r✒P✒s✕r✷✳❊t✕✉✦❂ 1 • ✈①✇①②✌③✚④⑥⑤✚⑦✷⑧①⑨①⑩✌❶①❷✌❸①❹①❺✌❻✚❼✞❽✦❾✌❿ ➀ ⑦✷➁✌➂✞➃✦➄①➅①➆⑥➇✕✈✌❿✞⑤✦➈①➉✞⑦✷➊①➋①➌✞➍✷⑧ ⑨①⑩✎⑦✷⑧①⑨✌⑩✞❽✦➎①➏①➐✌➑①➄①➅✞⑤✷➒①➓✎⑦✷➔✌→✌➣ ➁✌➂✌⑦✚↔✚↕✌➁✌➂①➙①❸✚➛✌➄①➅①⑧①⑨✌⑩➀✞➜ 2 • ➝✁➞➠➟✎➡✄➢⑥➤➠➥✁➦✁➧✁➨✄➩✁➫⑥➭➲➯✎➳✁➵✁➵ ➸✌➺✄➻✁➼➫⑥➭✡➽ • ➾✁➢➠➟✎➡ ➸✌➺➪➚✌➶⑥➹✄➘➲➴✌➷➨➮➬①➱✡➽ 3 • ✃✌❐✎❒ – 1)❮✜❰✕Ï✗Ð✕Ñ✷Ò – 2)Ó✗Ô✦Õ✒Ö✒×✦Ø✗Ù✒Ú✕Û✒Ü✗Ý✕Þ✷Ò – 3)ß✗à✦á✒â✦ã • ä✌❐✎❒ – 1)å✕æ✕ç✕è❊é✷ê❊ë✒ì✚í✒î❊ç✦è✕Ò – 2)ç✕è✗ï✒ð✕ñ✷Ò – 3)ò✕ó✒ô✚õ♦ö✕÷✕ø✗à✦ù✒ú✗û✦ü✒ý✒þ✦ÿ✁✄✂✆☎✞✝✞✟ Ø✕ÿ✁✠✞✡✞☛✗à✄☞✆✌✎✍✚ã 1 • ✏✒✑✔✓✖✕✖✗✔✘✒✙✖✚✒✛✢✜✤✣✒✥✖✦✒✧✒★✪✩✄✫✪✜✤✬✒✭ ✮✫✒✯✪✜✤✫✒✯✱✰✄✲✖✳✔✴✒✵✢✜✔✶✒✷✒✴✒✵✒✸✖✹✖✳✔✺ ✴✒✵✪✻✤✫✒✯✒✼✖✽✒✾✒✿ ❈ ✌❐✒❀✔❁✱✩✄❂✒❃✢✜✤❄✖❅✒❆✒❇ ❀✔❁✢❉✔❊✪❋✒✻
树形拓扑结构(2) 网型拓扑结构(1) 优点: 这种结构中,每台计算机通过单独的缆线连接 1)易于扩展: 到其余的计算机。提供了通过网络的冗余路 -2)故障隔离较容易。 径,如果一条缆线出故障,另一条缆线通信, 网络继续发挥作用 -1)节点对根依赖性太大,若根发生故障, 全网不能正常工作 网型拓扑结构(2) 混合型拓扑结构 优点: 将两种单一拓扑结构混合起来,取两者的优点 -1)应用广泛 构成的拓扑。 不受瓶颈问题和失效问题的影响。 1)故障诊断和隔离方便; 2)易于扩展 -1)结构较复杂,网终协议也复杂,建设成本 3)安装方便; 1)需用带智能的集中器; 2)集中器到各站点的电缆长度会增加 网络的类型(1) 网络的类型(2) 对等网 基于服务器的网络 所有机器地位平等,没有从属关系 有专门响应用户请求的计算机作服务器 没有特定的服务器 安全性验证在本地进行。 用户数<10 成长性不好 单如
4 2 • ●■❍■❏ – 1)❑✒▲✔▼✒◆✪❖ – 2)P✖◗✒❘✔❙✔❚✖❯✖❑✢❱ • ❲■❍■❏ – 1 ❢✪❣✤❤✢✐✔❥✒❦✔❧✖♠ )❳✖❨✔❩✒❬✒❭✖❪✒❫✒❴✒❵✪❛✤❜✒❬✖❝✒❞✖P✖◗✒❛✔❡ ❱ 1 • ♥✒♦✖♣✒q✪r✔❛✤s✱t✄✉✒✈✒✇✒①✖②✒③✒④✪⑤✤⑥✒⑦✒⑧✒⑨ ⑩✔❶✒❷ ⑤✄✉✒✈✒✇✱❱✄❸✒❹✪❺✄①✖②❣✄❻⑤✄❼❷✒❽ ❾ ❣✄❻✒➆✖➇ ❛✤❿✢➀✔➁✒➂✖⑥✒⑦✪➃✤P✖◗✒❛✒➄✔➁✒➂✖⑥✔⑦✖①✒➅✢❛ ❝✔➈♠✖➉ ❱ 2 • ➊■➋■➌ – 1)➍✒➎✒➏✒➐✪➑ – 2)➒✔➓✒➔✒→✱➣✄↔✒↕✖➙✒➛✱➣✞↔✪➜✤➝✖➞✢➟ • ➠■➋■➌ – 1 ➺ )➡✔➢✒➤✖➥✒➦✢➧✖➨✄➩✒➫✖➭✖➯✒➥✒➦✖➧✔➲✖➳✔➵✒➸ ➟ • ➻✒➼✒➽✖➾✒➚✒➪✖➶✖➡✔➢✒➹✒➘✒➴✖➷✢➧✤➬✒➼✒➮✱➜✄➱✖✃ ➢✒➵✪➜✤➪✖➶✢➟ • ➱✖✃✢❐ – 1)❒✞❮✆❰✄Ï✁Ð✄Ñ✎Ò✎Ó✎Ô✤Õ – 2)Ö✆×✆Ø✄Ù✄Õ – 3)Ú✆Û✞Ó✞Ô✄Õ • Ü✖✃✢❐ – 1)Ý✆Þ✞ß✞à✞á✞â✁ã✤äæå✔Õ – 2)ã✤äæå✄ç✎è✎é✞ê✄â✞ë✁ì✎í✆î✞ï✞ð✎ñ✤ò 1 • óõô÷ö – ø✒ù✒ú✖û✒ü✒ý✒þ✖ÿ✁ ✂ù☎✄✝✆☎✞✝✟☎ – ✂ù✝✠✁✡✁☛✌☞☎✍✒û✏✎ – ✑✓✒✝✔☎✕✝✖✝✗✝✘✖ü✝✙✝✚✏✎ – ✛✝✜✝✢<10 ✎ – ✣✝✤✝✔✁✥✓✦✏✎ 2 • ✧✩★✫✪✩✬✫✭✯✮✱✰☎✲ – ✳✝✴✫✵✷✶✷✸☎✹✝✺✝✻✝✼✏✽✷✾✝✿✝❀✝❁☎❂☎❃✓❄✏❅
CS距离通B/C距离 C到赫半断受 网络操作系统 式协议 的隔困难分布 行通过每台作用就 必智要证媒息 像继器通过每增强该并将发下早 的分布难体 期的其环下型早拓扑将发早 常见网络操作系统 3.2协议分 Window 2000 UNIX TCP/IP 构二搞断,协整个通雨照快速通过舒 长下爱解决了这 Netware IPX/SPX 增减工作站时,短该,下只下;电 时咨作该需下用。简时,述接用就可用 34通过每 长缺 采用层次式结构举例 对等实体间的通信 新 检测媒体谝协测议都令牌传递都令方 障会 用户约定 传递都令式,信须遵守测议协议方一台机器上问n议都 令与另一台机器上n议都令式信所使用问协议,称之 为第n议协议方 后间的定「鄘政 数据并检是在两个传递都令式直接传送,而是由发送 收方最下议逐次议议向上传递直至传递都令,完成传 递都令式问,信方
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层次体系结构 分层原则 除了在物理媒体上进行的是实通信外,其余各 对等层实体间进行的都是虚通信 方法更新时证只要分目网互独立位当某定层具 每层的功能应长明确 保持层平接口增变证会器 邻层造成影响位 对等层的虛通信必须遵循该层的协议 层平接口清晰证跨越接口的,息量应尽可能少位 n层的虚通信是通过n-1/n层间接口处n-1层提供 层户应适等位若太少训则层平能划分增明确证多种 服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来 功能混杂不定层等正造成每定层的关系太复杂位若太 应用要 原则:目标站n层服机的器象应当安源 器象完全定致位 计算机网络层次结构模型OSI 0s|/RM的设计原理 OSI模型是一种具有指导作用的抽象模 型,并不是计算机网络协议的具体实现 实例 质现到达收 完而成,递给 间汰动作 在OSI模型的基础上,计算机网络协议的 具体实现还有很多灵活性和可扩展空 延便修部社合现性到互操修,回少 依赖关系围 间 方法采用具有层次 0s|/RM的设计原理 的的设能原 )划的原 标准的提出应当独立实现的是依环 1简单又:源工作筒有高的可性易于扩又充增减可用户方便 0SI/的确立采用了三级抽象技术 简单又;源工作简缺传输距离限又通的可信范;围受到距筒 制障距限又信范可诊断和扩单又困难分可布用式传;协 建立计算机网络在概念和功能上的框架,包括确定0I的层次 模型,以及公共术语、属性和子模块的功能等 议信范筒不 则送具 在子横杰子价个根供的质务 如站必须智 向控须加软件硬开 定义确子模块服务的提供会应使整的个网 ,扑 须接到绩线都
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0 SI 影独晰跨造彩越息量尽独可少适若适该太则 ≠RM的设一- 划多该造影种混及 独于各组装任影务困独可少难重分 斜杂复种混及 的设 目标心独于各混象务困独常保各源杂复出若出分 n: M 其标独果是和组具独有各源导作用种的只 应秘独可少不计算柳杂复分多谏终及 必独体实具现协议,抽该互例在基础独 案北独于各新供该只独和口也各导作 0/R 格基道率 接由发将到送达收将逐送漫过给向完成给向达 之间动作保证系 审热周打热0S工d 操,同 将到设计发单 依軼关使用化理 将逐送达 模根抽用了蝴功能公 动具有层次型与应可 趣 的设计保原理、抽没对象标准的 是嫌和搜果做 象技 第 应萋撳送保 确空伸末了层 抽上的所 确有计了功抽算 建了;Sr 现应依的理 OSURM可子接 提供,冗 梯倒的 糖送据后到网优子:易于扩展:故后 总总线装 容点 演变而 端的 对根站依賴性于太大后广,到,若发点 点全网不能正常工全网一作 这种结构于中 帮分的 台计太大生生算机后通太过单独的生则于算 nuuuuuuuuuuu 机缆线连
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顶端根 度短:增减 的单增强环该信号荆运通将发下早期 工作站时度短只需简度短单连接可用光纤缺节点故 倍号号应运过每台期型就 度短只需接可用障会引起全的难媒娲媒肪 问娜少可用议都令牌传递方 结出早一物网 度短:式 电 立s扑演传而宋。节做矩利光 题点岩 传议都令难测倒置简的,工树,递方 物理层协议举例 下带分支 下带每个还可子 圣网优点 阿下各站发送数据然后 EIA RS-232C了 泛果条出 S点应 我易护障后离较轴节点发对根依赖 点构较优 障后大, 点这科吉构 计算赖 常 司(会料)国 容机易于扩障后大,通过单较独的较缆线下 询发则,接后中点 混来建者点扑 博辨帶智展能峡漆 期应有作服器完 1.到各站点电 须遵须循服成过接有孩 等属以及门须常也)来 数处提长服 232C缆长度会增加对等25的网缆层 所机器地位平增加等,9等号,系定的 有9网缆层 全性证在S-232进缆网缆行用有户数成 15M,不、好基<20Kbp
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应数生计算机单 訛点:故诊 最强r 豳离方点:故诊;易于点展安装缺需用 带智能的集中器到各 易于哺鲙關 位V本在v 加缆长。电艘 泛不受瓶颈可题和失影响颈。题颈失鵁影结 对等易于点展网层所;有机等饼点展 没,;关繃各 15y15V 除,物理体进的,实通 ITL 体进信外 都虚必须 遵循该协 Rs-232 体进信外,接口处须 体进服务以议及常也)来须现每实通过 行用泛数成长峡数成基于胩务器的树有专结 响用的计算机作腰器数成结 法更新时要保 持口变会,造影响清除 在基础上在还很多灵活在性很和可扩 越尽可持少适若太则量 适若太则种,划分混杂少响复结各少组 展空体 体例 绒型是a感目标适站象源重组出全 LE ETX 的原理 推导作 用屏之,复结抽象 的 算原算邻口跨越网络脊 上界b都在 口变会出 灵志扩 持口变 物总线,结构、例
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