计 算 机 网 络 原 理黄立 群
Huanglq2002cn@163.com
13971007117
027-62808092
课程的任务、目的和基本要求
了解计算机网络的知识
掌握分析计算机网络的工具
学会计算机网络的一些基本设计方法
学习计算机网络（ Internet） 的具体技术
了解计算机网络发展的新技术
为计算机网络及其应用进一步的专题学习和研究打下基础主要教学内容和学时分配第一章 引言第二章 计算机网络的体系结构第三章 数据通信的基本原理第四章 物理层接口及其协议第五章 数据链路控制及其协议第六章 局域网与介质访问子层第七章 网络互联和访问控制第八章 运输层的可靠传输第九章 Internet网络应用第十章 下一代网络的发展共计 32
A.S Tanebaum,Computer Networks,Prentice-Hall,1996
谢希仁，计算机网络,电子工业出版社
李大友等,计算机网络,清华大学出版社
Douglas E,Comer,Computer Networks and Internets,
Prentice-Hall,1997
主要参考书第一章 引 言
1.1 计算机网络的发展过程
1.2计算机网络的业务
1.3计算机网络的性能要求
1.4计算机网络的分类
1.5局域网的拓扑结构计算机网络的定义计算机网络是利用通信线路和通信设备，将分散在不同地点、并具有独立功能的多个计算机系统互相联接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。
计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物
1.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展经历了以下三个阶段：
1 具有通信功能的批处理系统具有通讯功能的单机系统，具备了计算机网络的雏形
2 具有通信功能的分时系统具有通讯功能的多机系统，计算机网络属于面向终端的计算机通讯网
3 计算机网络
ARPAnet的出现，以资源共享为目的的计算机网络诞生
1.2计算机网络的业务
业务的特性
-峰值速率 (Vp)
-平均速率 (Vm)
-突发 (Vp/Vm)
业务量模型分组语音低速数据 LAN
连接音响图象文件传输分组视频可变编码视频突发率
1000
100
10
峰值比特率
Bit/s
10k 100k 1M 100M
语音
CBR
视频分组图象
VBR
视频很了解不了解
1.3 计算机网络性能要求
影响网络形式的因素
1、业务特性
2、服务质量要求
3、网络性能要求
4、传输介质
5、安全
1.2 计算机网络的分类计算机网络分类的方式：
拓扑结构传输介质传输技术作用范围按网络作用范围分类
1．局域网 （ Local Area Network,LAN ）
一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方 圆几公里远的地域）
内的专用网络。局域网在 传输介质和拓扑与其他网络有其特殊性。
2 城域网（ Metropolitan Area Network,MAN）
基本上是一种大型的 LAN,通常使用与 LAN相似的技术。
它可能覆盖一组邻近的公司办公室和一个城市。
3 广域网（ Wide Area Network,WAN）
1 计算机网络的构成：
资源子网 ( Resource Subnet),或用户子网通信子网 (Communication Subnet)
1.3 计算机网的构成和拓扑结构
2 局域网的拓扑结构拓扑：网络在物理上或逻辑上的布置方式。
局域网的拓扑结构：
网状星型树型总线环型
网状每台设备都与其他设备有连接链路
N个设备的网络：
链路数,N（ N-1） /2
每个设备的端口数,N-1
优点：
通信独占链路健壮安全保密性好故障易症断缺点：
电缆和设备端口数量大，成本高环形拓扑设备与两侧的设备有点到点的连接 。 这种拓扑的网络由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环 。
环形拓扑的优点：
电缆长度短、无需接线盒、可用光纤、
使用不同的传输介质环形拓扑的缺点：
单向传输、一个结点故障会引起全网故障、
诊断故障困难,不易重新配置网络、
拓扑结构影响访问协议总线拓扑总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质,所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上,或称总线上 。 任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播,而且能被其他所有站接收 （ 广播方式 ） 。
总线拓扑的优点：
1.电缆长度短（用量少），容易布线
2.可靠性高
3.易于扩充总线拓扑的缺点：
1.故障诊断困难
2,一个故障则所有通信中断
3.信号衰减，需要中继器配置
4.设备的数量和布局影响性能星形拓扑星形拓扑是由中央结点和通过点到点链路接到中央结点的各站点组成 。
星形拓扑的优点：
1.配置方便
2.每个连接点只接一个设备单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网 。
3.集中控制和故障诊断容易容易检测和隔离故障,可方便地将有故障的结点从系统中删除 。
4.简单的访问协议
5.健壮星形拓扑的缺点：
1.电缆长度和安装这种拓扑结构需要大量电缆，增加的费用相当可观。
2.扩展困难在初始安装时，可能要放置大量冗余的电缆，
以配置更多的连接点。
3.依赖于中央结点中央结点产生故障，则全网不能工作。
树型树型：是星型的一种变种。
中央集线器：带有中继器的有源集线器次级集线器：无源集线器
性能与星型相似，次级集线器的引入带来以下优势：
传输距离增加，设备增多隔离不同计算机间的通信网络拓扑的选择选择拓扑结构时,应考虑以下几点：
1.连接设备的相互关系,对等关系,主从关系
2.费用低最理想的情况是建楼的同时进行安装,并考虑今后扩展的要求 。
3.灵活性要考虑到设备搬动时,能容易地重新配置网络拓扑 。
4.可靠性拓扑的选择要使故障检测和故障隔离较为方便 。
广域网网络结构
分层结构
二级网络结构骨干网接入网因特网组织结构
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核心层汇聚层边缘层
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用户接入层接入层本地传输层 文本文本市分生产楼杰特曼长虹大楼市人大新建路建行祥龙大酒店冶金厅城市雕塑凯达健康教育并东商场铁道宾馆财院新生代并州路营业厅清汾泰宝车管所园艺所许东金星工作厂煤炭院家具大世界水利机械厂环 3
联通办公室东方红鞋城综合接入点普通接入点图例汇聚环（ 3 ）接入示意图主干网接入网网络的拓扑设计：
在给定计算机和终端位置及保证可靠性,延时、
吞吐量等服务性能要求的情况下,通过选择合适的通路、线路的容量以及流量分配，使整个网络的成本最低。
设计分为：主干网设计和接入网设计骨干网设计中的主要问题：
骨干网的拓扑结构
线路容量和容量的分配接入网设计中的主要问题：
边缘设备的位置
用户场地的分配：哪个场地与哪个边缘设备连接
终端的布局：场地内设备的连接
Huanglq2002cn@163.com
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027-62808092
课程的任务、目的和基本要求
了解计算机网络的知识
掌握分析计算机网络的工具
学会计算机网络的一些基本设计方法
学习计算机网络（ Internet） 的具体技术
了解计算机网络发展的新技术
为计算机网络及其应用进一步的专题学习和研究打下基础主要教学内容和学时分配第一章 引言第二章 计算机网络的体系结构第三章 数据通信的基本原理第四章 物理层接口及其协议第五章 数据链路控制及其协议第六章 局域网与介质访问子层第七章 网络互联和访问控制第八章 运输层的可靠传输第九章 Internet网络应用第十章 下一代网络的发展共计 32
A.S Tanebaum,Computer Networks,Prentice-Hall,1996
谢希仁，计算机网络,电子工业出版社
李大友等,计算机网络,清华大学出版社
Douglas E,Comer,Computer Networks and Internets,
Prentice-Hall,1997
主要参考书第一章 引 言
1.1 计算机网络的发展过程
1.2计算机网络的业务
1.3计算机网络的性能要求
1.4计算机网络的分类
1.5局域网的拓扑结构计算机网络的定义计算机网络是利用通信线路和通信设备，将分散在不同地点、并具有独立功能的多个计算机系统互相联接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。
计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物
1.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展经历了以下三个阶段：
1 具有通信功能的批处理系统具有通讯功能的单机系统，具备了计算机网络的雏形
2 具有通信功能的分时系统具有通讯功能的多机系统，计算机网络属于面向终端的计算机通讯网
3 计算机网络
ARPAnet的出现，以资源共享为目的的计算机网络诞生
1.2计算机网络的业务
业务的特性
-峰值速率 (Vp)
-平均速率 (Vm)
-突发 (Vp/Vm)
业务量模型分组语音低速数据 LAN
连接音响图象文件传输分组视频可变编码视频突发率
1000
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峰值比特率
Bit/s
10k 100k 1M 100M
语音
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视频分组图象
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视频很了解不了解
1.3 计算机网络性能要求
影响网络形式的因素
1、业务特性
2、服务质量要求
3、网络性能要求
4、传输介质
5、安全
1.2 计算机网络的分类计算机网络分类的方式：
拓扑结构传输介质传输技术作用范围按网络作用范围分类
1．局域网 （ Local Area Network,LAN ）
一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方 圆几公里远的地域）
内的专用网络。局域网在 传输介质和拓扑与其他网络有其特殊性。
2 城域网（ Metropolitan Area Network,MAN）
基本上是一种大型的 LAN,通常使用与 LAN相似的技术。
它可能覆盖一组邻近的公司办公室和一个城市。
3 广域网（ Wide Area Network,WAN）
1 计算机网络的构成：
资源子网 ( Resource Subnet),或用户子网通信子网 (Communication Subnet)
1.3 计算机网的构成和拓扑结构
2 局域网的拓扑结构拓扑：网络在物理上或逻辑上的布置方式。
局域网的拓扑结构：
网状星型树型总线环型
网状每台设备都与其他设备有连接链路
N个设备的网络：
链路数,N（ N-1） /2
每个设备的端口数,N-1
优点：
通信独占链路健壮安全保密性好故障易症断缺点：
电缆和设备端口数量大，成本高环形拓扑设备与两侧的设备有点到点的连接 。 这种拓扑的网络由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环 。
环形拓扑的优点：
电缆长度短、无需接线盒、可用光纤、
使用不同的传输介质环形拓扑的缺点：
单向传输、一个结点故障会引起全网故障、
诊断故障困难,不易重新配置网络、
拓扑结构影响访问协议总线拓扑总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质,所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上,或称总线上 。 任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播,而且能被其他所有站接收 （ 广播方式 ） 。
总线拓扑的优点：
1.电缆长度短（用量少），容易布线
2.可靠性高
3.易于扩充总线拓扑的缺点：
1.故障诊断困难
2,一个故障则所有通信中断
3.信号衰减，需要中继器配置
4.设备的数量和布局影响性能星形拓扑星形拓扑是由中央结点和通过点到点链路接到中央结点的各站点组成 。
星形拓扑的优点：
1.配置方便
2.每个连接点只接一个设备单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网 。
3.集中控制和故障诊断容易容易检测和隔离故障,可方便地将有故障的结点从系统中删除 。
4.简单的访问协议
5.健壮星形拓扑的缺点：
1.电缆长度和安装这种拓扑结构需要大量电缆，增加的费用相当可观。
2.扩展困难在初始安装时，可能要放置大量冗余的电缆，
以配置更多的连接点。
3.依赖于中央结点中央结点产生故障，则全网不能工作。
树型树型：是星型的一种变种。
中央集线器：带有中继器的有源集线器次级集线器：无源集线器
性能与星型相似，次级集线器的引入带来以下优势：
传输距离增加，设备增多隔离不同计算机间的通信网络拓扑的选择选择拓扑结构时,应考虑以下几点：
1.连接设备的相互关系,对等关系,主从关系
2.费用低最理想的情况是建楼的同时进行安装,并考虑今后扩展的要求 。
3.灵活性要考虑到设备搬动时,能容易地重新配置网络拓扑 。
4.可靠性拓扑的选择要使故障检测和故障隔离较为方便 。
广域网网络结构
分层结构
二级网络结构骨干网接入网因特网组织结构
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核心层汇聚层边缘层
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用户接入层接入层本地传输层 文本文本市分生产楼杰特曼长虹大楼市人大新建路建行祥龙大酒店冶金厅城市雕塑凯达健康教育并东商场铁道宾馆财院新生代并州路营业厅清汾泰宝车管所园艺所许东金星工作厂煤炭院家具大世界水利机械厂环 3
联通办公室东方红鞋城综合接入点普通接入点图例汇聚环（ 3 ）接入示意图主干网接入网网络的拓扑设计：
在给定计算机和终端位置及保证可靠性,延时、
吞吐量等服务性能要求的情况下,通过选择合适的通路、线路的容量以及流量分配，使整个网络的成本最低。
设计分为：主干网设计和接入网设计骨干网设计中的主要问题：
骨干网的拓扑结构
线路容量和容量的分配接入网设计中的主要问题：
边缘设备的位置
用户场地的分配：哪个场地与哪个边缘设备连接
终端的布局：场地内设备的连接
