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ch05_大学计算机应用技术_[共26页]
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第5章Internet网络应用技术【本章重点】计算机网络的定义与功能；计算机网络的组成与分类；OSI参考模型与TCP/IP参考模型；Internet基础知识；物联网技术。
【本章难点】OSI参考模型与TCP/IP参考模型；计算机网络拓扑结构；IP地址的构成与分类；物联网技术原理与体系结构。
【学习目标】掌握计算机网络的定义与功能；掌握计算机网络的分类与拓扑结构；掌握计算机网络的体系结构；掌握IP地址的构成与分类；熟悉Internet基础知识；掌握IE的使用与设置。
5.1 计算机网络概述在信息化社会中，计算机已经从单一使用发展成集群使用，越来越多的应用领域需要计算机在一定的地域范围内协同工作，从而促进了计算机技术和通信技术紧密地结合，形成了计算机网络这门学科。
随着计算机技术的快速发展，计算机网络的应用也越来越普及和广泛，已渗透到国民经济和人们日常生活的各个领域。
我们可以通过计算机网络来获取所需要的各种信息，也可以通过它向全社会发布各种经济信息、科研情报、技术资料等。
当今的时代就是一个以网络为核心的信息时代，它最主要的特征就是数字化、信息化与网络化。
现在人们的生活、工作、学习都已离不开计算机网络。
没有网络我们无法到银行存钱或者取钱，没有网络我们无法预订火车票、飞机票，没有网络我们无法上网查询自己需要的相关资料，没有网络我们更无法在网上与朋友及时交流信息。
由此可见人们已经越来越依赖于网络，那么计算机网络到底是什么？它由哪些部分组成？为什么我们可以使两台相距那么远的主机进行通信，它的工作原理又是什么呢？接下来，我们一点点来看。
5.1.1 计算机网络的定义及功能什么是计算机网络？计算机网络的精确定义并未统一，最简单的定义就是：一些互相连接的、自治的计算机的集合。
从定义中看出一个计算机网络涉及3个方面的问题。
（1）至少两台计算机互联。
（2）通信设备与线路介质。
（3）包括相应的网络软件，通信协议。
167168按照此定义两台计算机和连接它们的一条链路，就可以构成一个最简单的计算机网络，世界上最大、最复杂的网络就是我们通常所说的因特网Internet。
c05广域网[dhcp]PPT课件
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B
18
电路交换的主要特点
1. 电路交换是一种实时交换，适用于实时要求高的 话音通信( 全程 200 ms ) 。
2. 在通信前要通过呼叫为主、被叫用户建立一条物 理连接。如果呼叫请求数超过交换网的连接能力( 过负荷)，用户会听到忙音。衡量电话交换服务质 量指标之一：呼叫损失率。
3. 电路交换是预分配带宽，话路接通后，即使无信 息传送也白白占电路，据统计，传送话音时电路 利用率仅为36%。
4. 在传送信息时，没有任何差错控制措施，不利于 传输可靠性要求高的突发性数据业务。
19
电路交换的主要特点
• 电路交换网的交换设备可选用程控电话交换机 （ 数字化）。电话网的设计对象是话音通信，在电话 网的数据传输，是电话网的增值业务。
• 计算机在电路交换网上通信：点到点，遵循ITU-T 的V系列建议。
报文交换的时延特性
报文从用户电报终端到交换节点，或交换节点间 的存储转发过程包括四方面的时延：
(1) 传播时延 (Propagation Delay)
tprop= L / v 式中，tprop为传播时延，L为传输距离，v为电波速 度(3x105公里/秒)
(2) 传输时延 (Transmission Delay)
• 要求通信双方主机设置一致，如异步串行通信： • 数据速率 • 数据位 • 停止位 • 校验方式（E、O、N）
20
报文交换的特点：存储-转发
用户电报机A A局
B局
C局
用户电报机B
M1 M1
传播时延 传输时延 存储 / 处理时延
M1 t
M1
报文交换的传输时延
报 文
报 文
报 文 t ABCD
22
9
第五广域网技术-PPT精品文档
第五章 广域网技术
5.1 5.2 5.3 广域网概述 X.25网 综合业务数字网ISDN
5.4
5.5
DDN
帧中继
5.6 ATM网络
5.7 xDSL接入技术 小结 习题
5.1 广域网概述
广域网（WAN, wide area net）也称为远程 网，所覆盖的范围比城域网(MAN)更广，它一般 是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联， 地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较 远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要 租用专线，通过IMP(接口信息处理)协议和线路 连接起来，构成网状结构，解决循径问题。
5.1.1. 广域网的概念
(2) 分组交换网 分组交换网使用无连接的服务，系统中任意两个 节点之间被建立起来的是虚电路。信息以分组的 形式沿着虚电路从发送设备传输到接收设备。大 多数现代的网络都是分组交换网，例如X.25网、 帧中继网等网是指两个节点之间建立一个安全永久 的信道。专用线路网不需要经过任何建立或拨号 进行连接，它是点到点连接的网络。典型的专用 线路网采用专用模拟线路、E1线路等。
5.1.2 广域网相关技术
路由算法根据控制方式还可以分为集中路由算法和分布式路 由算法。 (1) 集中路由算法：在集中式路由算法中，所有可选择的 路由都由一个网控中心算出，并且由网控中心将这些信息 加载到各个路由器中。这种算法只适用于小规模的网络。 (2) 分布式路由算法：在分布式路由算法中，每个路由器 自己进行各自的路由计算。并且通过路由消息的交换来互 相配合。这种算法可以适应大规模的网络，但是容易产生 一些不一致的路由结果。而这些不同路由器计算的不同路 由结果可能会导致路由环路的产生。
5.1.2 广域网相关技术
与数据广域网相关的技术问题主要有2个： (1) 路由选择：由于源和目的站不是直接连接的， 因此网络必须将分组从一个节点选择路由传输到 另一个节点，最后通过整个网络。 (2) 拥塞控制：进入网络的通信量必须与网络的 传输量相协调，以获得有效、稳定、良好的性能。
5.1 5.2 5.3 广域网概述 X.25网 综合业务数字网ISDN
5.4
5.5
DDN
帧中继
5.6 ATM网络
5.7 xDSL接入技术 小结 习题
5.1 广域网概述
广域网（WAN, wide area net）也称为远程 网，所覆盖的范围比城域网(MAN)更广，它一般 是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联， 地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较 远，信息衰减比较严重，所以这种网络一般是要 租用专线，通过IMP(接口信息处理)协议和线路 连接起来，构成网状结构，解决循径问题。
5.1.1. 广域网的概念
(2) 分组交换网 分组交换网使用无连接的服务，系统中任意两个 节点之间被建立起来的是虚电路。信息以分组的 形式沿着虚电路从发送设备传输到接收设备。大 多数现代的网络都是分组交换网，例如X.25网、 帧中继网等网是指两个节点之间建立一个安全永久 的信道。专用线路网不需要经过任何建立或拨号 进行连接，它是点到点连接的网络。典型的专用 线路网采用专用模拟线路、E1线路等。
5.1.2 广域网相关技术
路由算法根据控制方式还可以分为集中路由算法和分布式路 由算法。 (1) 集中路由算法：在集中式路由算法中，所有可选择的 路由都由一个网控中心算出，并且由网控中心将这些信息 加载到各个路由器中。这种算法只适用于小规模的网络。 (2) 分布式路由算法：在分布式路由算法中，每个路由器 自己进行各自的路由计算。并且通过路由消息的交换来互 相配合。这种算法可以适应大规模的网络，但是容易产生 一些不一致的路由结果。而这些不同路由器计算的不同路 由结果可能会导致路由环路的产生。
5.1.2 广域网相关技术
与数据广域网相关的技术问题主要有2个： (1) 路由选择：由于源和目的站不是直接连接的， 因此网络必须将分组从一个节点选择路由传输到 另一个节点，最后通过整个网络。 (2) 拥塞控制：进入网络的通信量必须与网络的 传输量相协调，以获得有效、稳定、良好的性能。
CH5 广域网技术
5.4
本章小结
本章主要学习了广域网的基本概念、几种广
域网的技术以及网络互连技术，同时详细介 绍了组建计算机网络常用的连接设备。
5.3层或第四层以上实现不同网络体系间 互联的网络设备。网关经常是作为软件安装在路由 器里。网关与路由器不同，网关实现不同网络协议 的转换，所以网关也称为协议转换器。例如网关可 以接收一种协议的数据包(如IPX/SPX)，然后在转发 之前将它转换为另一种协议的数据包(如TCP/IP)。 而路由器只能在相同的协议之间接收和转发数据包。
5.1.2 广域网的设备
1.路由器 路由器也就是提供诸如局域网互连、广域网接口等多种服务，包 括局域网和广域网的设备连接端口。 2.WAN交换机 WAN交换机的作用是在连接到广域网带宽上时，进行语音、数据资 料及视频通信 3.调制解调器(Modem) 它包括针对各种语音级服务的不同接口，信道服务单元/数字服务 单元(CSU/DSU)是T1/E1服务的接口，终端适配器/网络终结器 (TA/NT1)是综合业务数字网(ISDN)的接口。 4.通信服务器 它的主要任务在于提供网络主机及异步终端间相互通信桥梁，以 达到资源共享的目的。
3.ISDN的优点 (1)业务实现方便，提供的业务种类丰富。 (2)用户使用非常灵活便捷。 (3)适宜的性价比。 4.ISDN的应用 ISDN的作用是为用户提供一系列综合的业务，这些 业务分为承载业务、用户终端业务和补充业务三大 类。
5.2.4 XDSL
XDSL是HDSL、ASDL、VDSL等技术的统称。在XDSL的 这几项技术中，由于HDSL主要支持2Mbps及以下的速 率；VDSL提供的速率虽然很高(可达25Mbps以上)， 但线路长度较短(25 Mbps时约为1Km)，且部分技术 尚未完全确定；故在实际使用中，ADSL相比最为普 遍。
CH5广域网.ppt
H2
H4
D
B
H1
A
H6 E
C H3
H5 分组交换网
主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意
通信就发回提响供应，虚然后电双路方就服建务立了的虚特电路点。
H1 要和 H5 通信 虚电路
H2 B
H1
A
H4 H1 向 H5 发送的 D 所有分组都沿此
转发是当交换结点收到分组后，根据其目的地址 查找转发表(forwarding table)，并找出应从结点 的哪一个接口将该分组发送出去。
路由选择是构造路由表(routing table)的过程。
路由表是根据一定的路由选择算法得到的，而转 发表又是根据路由表构造出的。
“转发”和“路由选择”
路由选择协议负责搜索分组从某个结点到目的结 点的最佳传输路由，以便构造路由表。
1
机2
7 33
[3, 2] [3, 3]
[2, 1] [2, 2]
这里给出结点交换机 2 中的转发表作为例子 例如，一个欲发往主机[3, 2]的分组到达了交换机 2。 这时应查找交换机 2 的转发表，找目的站为[3, 2]的项目。
[1, 1] [1, 3]
交 1换 2机
4 5 6
31 7
4 56 7
5.1.2 数据报和虚电路
网络层为接在网络上的主机所提供的服 务可以有两大类：
无连接的网络服务（数据报服务） 面向连接的网络服务（虚电路服务）。
网络随时接受主机发送的分组（即数据报）
网络提为供每数个分据组报独服立地务选的择路特由点。
H2
H1 向 H5 发送分组
B
《计算机网络》课件CH5 广域网PPT文档共64页
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
《计算机网络》课件CH5 广域网
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
Thank you
《计算机网络》课件CH5 广域网
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
计算机网络课件 ch5
Client IP:B
TCP的分用
9157
80
P1
P0
5775
9157
P2 P1P3
client IP: A
P1: 9157 P2: 80 IP1: A IP2: C
server IP: C
P1: 5775 P2: 80 IP1: B IP2: C
P1: 9157 P2: 80 IP1: B IP2: C
• 将应用进程与外界（操作系统）通信的接 口称为socket（套接字），socket是进程与 互联网收发数据的“门”，一个socket只能 属于一个进程，一个进程可能有多个socket 。
• 端口号标识的是socket。 • 复用：从多个进程的多个socket接收数据，
封装首部，传递给网络层。
• 分用：从网络层收到数据，递交到合适的 socket中，等待对应进程处理。
IP 层
AP3 AP45 4 3 2 1
主机 A
AP1 AP2
路由器 1
路由器 2
LAN1
WAN
LAN2
IP 协议的作用范围 运输层协议 TCP 和 UDP 的作用范围
主机 B
AP3 AP4
运输层概述
• Internet的运输层为应用层（进程）提供了两种可 选服务，面向连接、可靠的TCP和无连接、不可 靠的UDP
IP地址1，端口号1，IP地址2，端口号2
• 四元组唯一确定一个连接。
TCP的分用
9157
80
P1
P0
5775
9157
P2 P1P3
client IP: A
server IP: C
Client IP:B
TCP的分用
CH5局域网tec 80页PPT文档
CSMA方法分为：
• 非坚持 CSMA • 时隙非坚持 CSMA • 1－坚持 CSMA • P－坚持 CSMA
坚持和非坚持CSMA
非坚持CSMA
• 站点发现信道忙则不再侦听，等待一个随机 长的时间后，再开始侦听/发送过程
1－坚持CSMA
• 发现信道空闲后发送数据（概率为1） • 发现信道忙则持续等待，直至信道空闲
P－坚持CSMA
• 发现信道空闲后发送数据（概率为P），以 （1－P）概率推迟发送。
• 发现信道忙则持续等待，直至信道空闲，再 以概率P发送数据。
CSMA/CD协议的基本原理
尽管已发送前载波监听，但由于 通信的随机性，仍然可能发生冲突。
CSMA 的冲突处理方法
• 继续完成已经开始发送的帧的传送过程，直 至应答超时后再进行处理。
时隙ALOHA：将时间分为等长的时隙，只 能在每个时隙的开始才发送分组，目的是 减少冲突。信道利用率最高为36.8%。
CSMA介质访问控制方法
CSMA, Carrier Sense Multiple Access
• 每个站点在发送分组前，监听公共信道上其它 站点是否在发送分组。如果信道忙，就暂不发 送。如果信道空闲，则进入发送处理。
SA
L
DATA
Pr SD FC DA
SA
I
SD AC ED
SD AC
FC DA SA
I
尾标
Pad
FCS
FCS
ED
FCS
ED
FS
Pr : 帧头 ( Preamble ) , SD : 帧开始定界符 , ED : 帧结束定界符 , DA : 终点地址 , SA : 源点地址 ,
L: FC : Pad : FCS : FS : AC :
• 非坚持 CSMA • 时隙非坚持 CSMA • 1－坚持 CSMA • P－坚持 CSMA
坚持和非坚持CSMA
非坚持CSMA
• 站点发现信道忙则不再侦听，等待一个随机 长的时间后，再开始侦听/发送过程
1－坚持CSMA
• 发现信道空闲后发送数据（概率为1） • 发现信道忙则持续等待，直至信道空闲
P－坚持CSMA
• 发现信道空闲后发送数据（概率为P），以 （1－P）概率推迟发送。
• 发现信道忙则持续等待，直至信道空闲，再 以概率P发送数据。
CSMA/CD协议的基本原理
尽管已发送前载波监听，但由于 通信的随机性，仍然可能发生冲突。
CSMA 的冲突处理方法
• 继续完成已经开始发送的帧的传送过程，直 至应答超时后再进行处理。
时隙ALOHA：将时间分为等长的时隙，只 能在每个时隙的开始才发送分组，目的是 减少冲突。信道利用率最高为36.8%。
CSMA介质访问控制方法
CSMA, Carrier Sense Multiple Access
• 每个站点在发送分组前，监听公共信道上其它 站点是否在发送分组。如果信道忙，就暂不发 送。如果信道空闲，则进入发送处理。
SA
L
DATA
Pr SD FC DA
SA
I
SD AC ED
SD AC
FC DA SA
I
尾标
Pad
FCS
FCS
ED
FCS
ED
FS
Pr : 帧头 ( Preamble ) , SD : 帧开始定界符 , ED : 帧结束定界符 , DA : 终点地址 , SA : 源点地址 ,
L: FC : Pad : FCS : FS : AC :
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H6 E
C H3
H5 分组交换网
网络尽最大努力地将分组交付给目的主机，
提但网供络数对源据主报机服没有务任的何特承诺点。
H2 B
H1
A
H4 D
H6 E
C H3
H5 分组交换网
网络不保证所传送的分组不丢失 也不保证按源主机发送分组的先后顺序
以及在提时供限数内必据须报将分服组务交的付给特目点的主机
H2 B
电信网负责保证可靠通信的一切措施，因此 电信网的结点交换机复杂而昂贵。
数据报服务力求使网络生存性好和使对网 络的控制功能分散，因而只能要求网络提 供尽最大努力的服务。
可靠通信由用户终端中的软件（即TCP）来 保证。
数据报服务与虚电路服务之争
让网络只提供数据报服务就可大大简化网 络层的结构。
H2
H4
D
B H6
E
H1
A
C H3
H5 分组交换网
到达目的站的分组顺序就与发送时的顺序一致， 因此网络提供虚电路服务对通信的
服务质量提Q供oS虚(Qu电alit路y of服Se务rvic的e)有特较好点的保证。
H2 B
H1
A
H4 D
H6 E
C H3
H5 分组交换网
两种服务的思路来源不同
虚电路服务的思路来源于传统的电信网。
虚电路传送。
H6
E
C H3
H5 分组交换网
同理，主机提H2供和主虚机电H6路通信服之务前，的也特要建点立虚电路。
H2 B
H1
A
H4 D
H6 E
C H3
H5 分组交换网
在虚电路建立后，网络向用户提供的服务就好像在 两个主机之间建立了一对穿过网络的数字管道。
先所进有先提发出送的供的原分虚则组沿电都着按路此顺管服序道进传务入送的管到道目特，的然点站后主按机照。
计算机网络
第 5 章 广域网
第 5 章 广域网
*5.1 广域网的基本概念 5.1.1 广域网的构成 5.1.2 数据报和虚电路
*5.2 广域网中的分组转发机制 5.2.1 结点交换机中查找转发表 5.2.2 在路由表中使用默认路由
*5.3 拥塞控制 5.3.1 拥塞控制的意义 5.3.2 拥塞控制的一般原理
但在使用虚电路时，结点发生故障就必 须重新建立另一条虚电路。
数据报服务还很适合于将一个分组发送 到多个地址(即广播或多播)。
数据报服务和虚电路服务 优缺点的归纳
对比的方面 思路
连接的建立 目的站地址
虚电路服务
可靠通信应当 由网络来保证
数据报服务
可靠通信应当 由用户主机来保证
必须有
不要
仅在连接建立阶段 使用，每个分组使 用短的虚电路号
应当注意
即使是覆盖范围很广的互联网，也不是广域 网，因为在这种网络中，不同网络的“互连” 才是其最主要的特征。
广域网是单个的网络，它使用结点交换机连 接各主机而不是用路由器连接各网络。
结点交换机在单个网络中转发分组，而路由 器在多个网络构成的互联网中转发分组。
连接在一个广域网（或一个局域网）上的主 机在该网内进行通信时，只需要使用其网络 的物理地址即可。
这就使分组的控制信息部分的比特数减 少，因而减少了额外开销。
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，主机承担端到端的差 错控制和流量控制。
在使用虚电路时，分组按顺序交付，网 络可以负责差错控制和流量控制。
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
数据报服务对军事通信有其特殊的意义。 当某个结点发生故障时，后续的分组就 可另选路由，因而提高了可靠性。
但技术的进步使得网络出错的概率已越来 越小，因而让主机负责端到端的可靠性不 但不会给主机增加更多的负担，反而能够 使更多的应用在这种简单的网络上运行。
因特网发展到今天的规模，充分说明了在 网络层提供数据报服务是非常成功的。
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
网络上传送的报文长度，在很多情况下 都很短。
5.1.2 数据报和虚电路
网络层为接在网络上的主机所提供的服 务可以有两大类：
无连接的网络服务（数据报服务） 面向连接的网络服务（虚电路服务）。
网络随时接受主机发送的分组（即数据报）
网络提为供每数个分据组报独服立地务选的择路特由点。
H2
H1 向 H5 发送分组
B
路径可能变化
H1
A
H4
D
H2 向E
C H3
H5 分组交换网
当网络发生拥塞时
网络中提的供结数点可据根报据情服况务将的一些特分点组丢弃
H2 B
H1
A
H4 D
H6 E
C H3
H5 分组交换网
数据报提供的服务是不可靠的， 它不能保证服务质量。
提实供际就上是数“没尽据有最质报大量努保服力证务交的付服的”务的特。服点务
用数据报既迅速又经济。 若用虚电路，为了传送一个分组而建立
虚电路和释放虚电路就显得太浪费网络 资源了。
数据报服务和虚电路服务 都各有一些优缺点
在使用数据报时，每个分组必须携带完 整的地址信息。
在使用虚电路的情况下，每个分组不需 要携带完整的目的地址，而仅需要有个 很简单的虚电路号码的标志。
第 5 章 广域网（续）
*5.4 X.25 网 5.5 帧中继 FR
*5.5.1 帧中继的工作原理 5.5.2 帧中继的帧格式 5.5.3 帧中继的拥塞控制
第 5 章 广域网（续）
*5.6 异步传递方式 ATM 5.6.1 ATM 的基本概念 5.6.2 ATM 的协议参考模型和信元结构 5.6.3 ATM 的逻辑连接机制 5.6.4 AAL 层举例：AAL5
H2
H4
D
B
H1
A
H6 E
C H3
H5 分组交换网
主机 H1 先向主机 H5 发出一个特定格式的控制信息分组， 要求进行通信，同时寻找一条合适路由。若主机 H5 同意
通信就发回提响供应，虚然后电双路方就服建务立了的虚特电路点。
H1 要和 H5 通信 虚电路
H2 B
H1
A
H4 H1 向 H5 发送的 D 所有分组都沿此
每个分组都有 目的站的全地址
数据报服务和虚电路服务 优缺点的归纳
第 5 章 广域网
5.1 广域网的基本概念
5.1.1 广域网的构成
当主机之间的距离较远时，例如，相隔几十 或几百公里，甚至几千公里，局域网显然就 无法完成主机之间的通信任务。这时就需要 另一种结构的网络，即广域网。
由局域网和广域网组成互联网
互联网 结点交换机
局域网
局域网
路由器
广域网
相距较远的局域网通过路由器与广域网相连 组成了一个覆盖范围很广的互联网