计算机网络基本概

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1、计算机网络基本概念计算机网络的产生、发展、定义和分类，计算机网络的主要功能及应用.一、计算机网络的产生与发展1、面向终端的计算机通信网1954年，人们开始使用收发器（Transceiver）、线路控制器(Linecontroller)、调制解调器（modem）电话线与计算机相连组成面向终端的计算机通信网。当人们发现可以利用电话线使远程计算机作数据处理时，计算机的用户数量就迅速增长。但是，每当需要增加一个新的远程终端时，上述的这种线路控制器就要进行许多硬件和软件的改动，以便和新加入的终端的字符集和传输速率等特性相适应。然而，这种线路控制器对主机却造成了相当大的额外开

2、销。人们终于认识到应当有另一种不同硬件结构的设备来完成数据通信的任务。这就导致了具有较多智能的通信处理机的出现。通信处理机也称为前端处理机FEP(FrontEndprocessor)，负责完成全部的通信任务，而让主机(即原来的计算机)专门进行数据的处理。这样就大大地提高了主机进行数据处理的效率。图1-1表示用一个前端处理机与多个远程终端相连的情况。由于可采用较便宜的小型计算机充当大型计算机的前端处理机，因此这种面向终端的计算机通信网就获得了很大的发展。一直到现在，大型计算机组成的网络仍使用前端处理机，而对于目前接人局域网的个人计算机，其使用的接口网卡在原理上就相当

3、于这种前端处理机。图1-1用前端处理机完成通信任务.2、分组交换网要实现计算机之间的通信，就必须在用户之间建立线路联系，在所有用户之间架设直达的专用线路，线路投资太大而且没有必要。我们可以利用交换技术来解决这个问题。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。电路交换（CircuitSwitching）技术很好的解决了电话用户之间通话电路的建立问题。电路交换是在通话之前，通过用户的呼叫（即拨号），由网络预先给用户分配传输带宽（这里指的是广义的带宽，即将时分制的时隙宽度也称为带宽）。用户若呼叫成功，则从主叫端到被叫端就建立了一条物理通

4、路。此后双方才能互相通话。通话完毕挂机后即自动释放这条物理通路。电路交换的关键点就是：在通话的全部时间内用户始终占用端到端的固定传输带宽。图1-2为电路交换的示意图。应当注意的是，用户线归电话用户专用，而对交换机之间拥有大量话路的中继线则通话的用户只占用了其中的一个通路。图1-2电路交换的示意图但是必须认识到，由于计算机的数字信号是不连续的，具有突发性和间歇性，利用电路交换传送这种信号真正占用线路的时间很少，往往不到10％，在绝大部分时间里通信线路实际上是空闲的，用户却必须对所有的占用时间付费；电路交换建立通路的时间为10秒—20秒，对于传输速率在ms数量级的计算

5、机数据来说太长；电路交换很难适应不同类型、规格的终端和计算机之间的通信，适用性太差；并且，电路交换难以做到在传送过程中进行差错控制，难以保证可靠性。所以，电路交换虽然是一种很好的思路，但其本身并不适合作为计算机网络的交换技术。1964年8月，巴兰（Baran）首先提出分组交换（PacketSwitching）的概念。分组交换也称为包交换，它是现代计算机网络的技术基础。1969年12月，美国的分组交换网ARPAnet投入运行。图1-3为分组交换网的示意图，图中虚线内部的通信结点（结点交换机）和连接这些结点的链路组成通信子网，虚线框外部，都是一些独立的并且可以进行通信

6、的计算机，称为主机，计算机可接一个或多个终端，并通过它与网络进行联系。主机和终端则处于网络的外围，构成用户资源子网。在当主机要向其他主机发送数据时，首先将数据划分为一系列等长的分组，同时附上一些有关信息（目的地址等），然后将这些分组依次发往与其相连的结点。网内通信链路并不被目前通信的双方所占用，只有当分组正在该链路上传送时才被占用，在各分组传送的空闲时间，仍可用于传送其他主机发送的分组。图1-3分组交换网结点收到分组后，先将收到的分组存入缓冲区，再根据分组携带的地址信息按一定的路由算法，确定将该分组发往哪个结点。一个分组交换网只要不超过网络容量，能允许很多主机同时

7、进行通信。各结点交换机的主要作用是负责分组的存储、转发及路由选择。存储、转发、分组交换技术，实质上采用的策略是动态分配传输通道，因此非常适合传输突发式的计算机数据，降低了用户的使用费用，极大地提高了通信线路的利用率。每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据进行处理，是交换具有较高的灵活性。具有完善的网络协议和分布式多路由的通信子网，提高了线路的可靠性。ARPAnet的试验成功，使计算机网络由以单个主机为中心的面向终端的计算机网转变为以通信子网为中心的分组交换网。用户不仅共享通信子网的资源，还可共享资源子网的硬件和软件资源。这种以通信子网为中心的计算机网络通常称

8、为第二代计