局域网与分布式处理

1. 局域网与分布式处理 汪 芸 yunwang@seu.edu.cn 2004年2月

2. 课程概况 • 主要内容 -- 局域网技术：网络体系结构，网络各层协议，主要算法，基本设计方法 -- 分布计算：CORBA技术，容错理论，分布算法 • 时间：40学时 • 参考书 -- 计算机网络，Andrew Tanenbaum, third edition, 清华大学出版社，1998 -- CORBA技术及其应用，汪芸，东南大学出版社，1999 -- IP Routing Fundamentals, Mark A. Sportack, Cisco 系列丛书, 清华大学出版社, 1999 -- High-Speed Networks and Internets – Performance and Quality of Service (second edition), William Stallings, Prentice Hall, 2002 -- Introduction to Distributed Algorithms(second edition), Gerard Tel, 电子工业出版社，2003

3. 什么是计算机网络？

4. 计算机网络 • 自主计算机的互联集合 -- 三个基本要点：具有独立计算能力的计算机，相互连接，能够相互通信 • 网络的优势 -- 便于沟通信息 -- 利用共享资源 -- 进行协作工作

5. 计算机网络（续） • 网络面临的问题 -- 从如何通信到如何可靠通信（通信协议，容错理论，安全理论等） -- 从如何传输数据到如何高速有效传输数据（路由问题，纠错问题，信号传输问题，可靠传输问题等） -- 从提供什么服务到如何提供用户友好服务 -- 从如何构建网络到如何应用网络

6. 什么是分布计算？

7. 分布计算实例 • E-learning, E-business, E-game • WWW applications • CSCW • Groupware • Mobile phone roaming

8. 分布计算 • Distributed Computing • Client/server Computing • P2P Computing, eg. SIT@HOME • Eg. HTTP, DCE • OO view of distributed computing • Eg. Java, J2EE, CORBA, DCOM

9. Motivation • Information exchange • Resource sharing • Increased reliability through replication • Increased performance through parallelization • Simplification of design through specialization

10. 分布计算特点 • 位置透明性 • 服务透明性 • 分布透明性 • 网络透明性 • 协同工作

11. 计算机网络和分布计算的关系 • 各自的侧重点不同 -- 计算机网络侧重于计算机之间的通信，分布计算侧重于如何为一个共同目标而进行数据沟通 • 相互联系 -- 分布计算环境通常是建立在计算机网络基础上的

12. What Are Those “Hot” Topics • Peer-to-peer systems. • Application-level multicast. • Overlay networks. • Gossip-based (epidemic) protocols. • Distributed file systems. • Security (e.g., of all the above). • Solutions of the above for wireless networks.

13. 第一章 网络基础

14. Source Transmitter Transmission System Destination Receiver 1.1 A Communication Model

15. 1.2 网络的分类（1） • 按照传输技术分： 广播式网络和点到点网络 • 广播式网络： -- 仅有一条通道 -- 多点接收 • 点到点网络 • Broadcast, multicast and unicast

16. 网络的分类（2） • 按照连接距离和规模可以分为： 局域网，城域网和广域网 • 局域网：一般在10公里范围内 • 城域网：覆盖一个城市 • 广域网：覆盖整个地球

17. 广域网 • 分为通信子网和资源子网 • 通信子网是网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合 • 资源子网是网络中面向数据处理的资源集合，由用户的主机资源组成 • 广域网通常由多个局域网组成

18. 局域网和广域网的关系 • 范围 • 传输技术 -- 传统局域网是广播式网络 -- 广域网主要采用分组交换加路由 • 拓扑结构 -- 局域网主要采用总线型、环型和星型 -- 广域网主要采用层次结构（网状）

19. 网络分类（3） • 按照传输介质可以分为： -- 有线网络 -- 无线网络

20. 1.3 拓扑结构(1) • 总线型 -- tap: hardware interfacing -- full-duplex operation between the station and the tap -- terminator: absorbs any signal, removing it from the bus

21. An Example A A B C (a) C transmits frame addressed to A A A B C (b) Frame is not addressed to B;B ignores it

22. An Example (Cont’d) A A B C (c) A receives the frame -- no special action needs to be taken to remove frames from the medium -- there needs to be some way of indicating for whom the transmission is intended -- a mechanism is needed to regulate transmission

23. Solution • Stations transmit in frames. • A frame= a frame header + a portion of the data • A frame header contains control information, e.g. addresses.

24. 讨论 • Frame, packet, datagram, stream和message有什么不同？

25. 拓扑结构（2） • 环型 • A closed loop • A set of repeaters: no buffering, only one direction

26. C A B A (a) C transmits frame addressed to A An Example C A B A (b) Frame is not addressed to B;B ignores it

27. C B A A (c) A copies frame as it goes by An Example （Cont’d) C B A A (d) C absorbs returning frame

28. 讨论 • 环型结构与总线型结构有什么相同点和不同点？

29. 网络拓扑（3） • 星型 Central hub, switch,

30. Central Node • To operate in a broadcast fashion -- A transmission of a frame from one station to the node is retransmitted on all of the outgoing links • To act as a frame switching device -- An incoming frame is buffered in the node and then retransmitted on an outgoing link to the destination station

31. 讨论 • 给出使用总线型、环型和星型拓扑结构的应用实例。