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1.3.2 计算机网络的几种不同分类方法
1．从网络的交换功能进行分类
电路交换；报文交换；分组交换；混合交
第
1
章 概
换。
2．从网络的拓扑结构进行分类
的拓扑结构划分，可以分为：集中式网络；分散式网 络；分布式网络。
教
程
网络的管理者非常关心网络的拓扑结构。按网络 述
报文
11010011101 • • • • • • • • 00101001110
数 据 分组
首部
数 据 分组
首部 发送 在前
分组
发 送
数 据 首部
发 送
数 据 首部
发 送
数 据
首部
接收端
数 据 数 据 11010011101 • • •数 • 据 • • 00101001110 • •
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(packet)。分组又称为“包”，而分组的首部也可称为
“包头”。分组交换的特征是基于标记(label-based)。 不先建立连接而随时可发送数据的连网方式，称为无 连接的(connectionless)。
教
程
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分组交换
发送端
数 据 首部

在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文
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第
国际线路总容量 (Mbit/s) 25.408 84.64 143.256 241 351 2799 3257
统计时间 1997.10.31 1998.06.30 1998.12.31 1999.06.30 1999.12.31 2000.12.31
1
29.9 54.2 74.7 146 350 892 1002
教
程
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1992年因特网上的主机超过100万台。1993年因特 网主干网的速率提高到45 Mbit/s (T3速率)。到1996年 速率为155 Mbit/s的主干网vBNS (very high-speed Backbone Service)建成。1998年又开始建造更快的主 干网Abilene，数据率最高达2.5 Gbit/s。1999年MCI和 Worldcom公司开始将美国的因特网主干网速率提高到 2.5 Gbit/s。到1999年底，因特网上注册的主机已超过 1000万台。
C A
交换机 交换机 交换机

交换机

D

交换机 交换机

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分组交换则采用存储转发技术。分组的概念如图
第
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1-3所示。通常我们将欲发送的整块数据称为一个报文
(message)。在每一个数据段前面，加上一些必要的控 制 信 息 组 成 的 首 部 (header) 后 ， 就 构 成 了 一 个 分 组
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分组交换也带来一些新的问题。例如，分组在各 结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 当网络通信量过大时，这种时延可能会很大。此外，
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各分组必须携带的控制信息也造成了一定的开销
(overhead)。 图1-5表示电路交换、报文交换和分组交换的主要 区别。
教
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育科研网络逐步发展成为商业网络，并已成为仅次于
全球电话网的世界第二大网络。
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1.2 计算机网络的发展过程
1.2.1 计算机网络的产生
一百多年来，电话交换机虽然经过多次更
新换代，但交换的方式一直都是电路交换。
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教
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传统电话网使用电路交换

两部电话机只需要用一对电线 就能够互相连接起来。
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分组从 A 传送到 B 的过程
查找路由表
查找路由表 目的地 下一跳路由器 路由器 网络 网络 路由器 目的地 下一跳路由器 查找路由表 目的地 下一跳路由器
A
网络
路由器 路由器 路由器 网络 B 网络 路由器 网络 网络
这就是基于存储转发的分组交换
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表 1-1 优 点 高效 灵活 迅速 可靠
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就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核 心的信息时代。 知识经济中的两个重要特点就是信息化和全球化。
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这里所说的网络是指电信网络(主要的业务是电话， 但也有其他业务，如传真、数据等)、有线电视网络 (即单向电视节目的传送网络，但现已开始逐渐向双向 传输网络改造)和计算机网络。这三种网络通常简称为 “三网”。 进入20世纪90年代以来，以因特网(Internet)为代 表的计算机网络的发展速度十分迅猛，已从最初的教
第
1
们的一条链路。
最复杂的计算机网络就是因特网。它由非常多的 计算机网络通过许多路由器互连而成。因此因特网也 称为“网络的网络”(network of networks)。 计算机网络与分布式计算机系统虽然有相同之处，
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但二者并不等同。分布式系统的最主要特点是整个系
统中的各计算机对用户都是透明的。
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期，分组交换网中的结点交换机曾被称为接口报文处
理机IMP (Interface Message Processor)。
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计 算 机 网 络 第
结点交换机处理分组的过程是：将收到的分组先 1 放入缓存，再查找转发表(转发表中写有到何目的地址
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应从何端口转发的信息)，然后由交换机构从缓存中将 该分组取出，传递给适当的端口转发出去。 分组交换网的主要优点可归纳如表1-1所示。
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2001.06.30
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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
计算机网络的精确定义并未统一。关于计算机网 络的最简单的定义是[TANE96]：一些互相连接的、自
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治的计算机的集合。
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最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它
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个 步 骤 的 连 网 方 式 称 为 面 向 连 接 的 (connectionoriented)。这里我们要指出，电路交换必定是面向连 接的。但面向连接的却不一定是电路交换，因为分组 交换也可以使用面向连接的方式(如广域网的X.25网络 和ATM网络)。
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图1-2为电路交换的示意图。在通话的全部时间内，
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从一个普通文档上升到因特网的正式标准要经过 四个阶段。 （1）因特网草案(Internet Draft)。
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（2）建议标准(Proposed Standard)。
（3）草案标准(Draft Standard)。
教
（4）因特网标准(Internet Standard)。
自20世纪90年代起，我国陆续建造了基于因特网 技术的、可以和因特网互连的9个全国范围的公用计算 机网络。
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计 算 机 网 络 第
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表1-3是中国互联网络信息中心公布的我国
章
最近几年来因特网的发展情况。
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教
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计
表 1-3 我国因特网的发展情况 上网计算机数 (万) 上网用户数 (万) 62 117.5 210 400 890 2250 2650 1500 3700 5300 9906 15153 265405 242739 WWW 站点数
分组交换网由若干个结点交换机(node switch)和连
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接这些交换机的链路组成，如图1-4(a)所示。图1-4(b)
和图1-4(a)的表示方法是一样的，但强调了结点交换机 具有多个端口的概念。 图中H1 ~ H6都是可进行通信的计算机，但在计算 机网络中常称它们为主机(host)。在ARPANET建网初
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教
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表1-2是因特网上的网络数、主机数、用户数和管 理机构数的简单概括[COME00]。
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表 1-2 因特网的发展情况概况 网 络 数 1980 1990 2000 10 103 105 主 机 数 10
2
第
管理机构数 10
0
用 户 数 10
2
1
105 107
106 108
分组交换的优点 所采用的手段
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在分组传输的过程中动态分配传输带宽， 对通信链路是逐段占用 每个结点均有智能，为每一个分组独立地 选择转发路由 以分组作为传送单位，可以不先建立连接 就能向其他主机发送分组；网络使用高速 链路 完善的网络协议；分布式多路由的分组交 换网，使网络有很好的生存性
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计算机网络、互连网、互联网
第
计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。 1 机 互连网：一些相互连接的计算机网络的集合（网络的网络）。 章 互联网：就是互连网的同义词。