上海市二輕工業(yè)學校計算機教研組張杰.ppt

網絡基本概念（一）,上海市第二輕工業(yè)學校計算機教研組 張 杰,網絡的重要性,信息的傳遞要依靠網絡，因此實現信息化離不開完善的網絡。 網絡已成為信息社會的命脈和重要基礎。,計算機網絡的地位,現在有三種最主要的網絡： 電信網絡 有線電視網絡 計算機網絡 在這三種網絡中，計算機網絡的發(fā)展最快，其技術已成為信息時代的核心技術。,計算機網絡、互連網、互聯網,計算機網絡：一些相互連接的計算機的集合。 互連網：一些相互連接的計算機網絡的集合（網絡的網絡）。 互聯網：就是互連網的同義詞。,互連網，互聯網,常見網絡拓樸結構,點對點連接,總線網,星形網,環(huán)形網,計算機網絡可以表示為一朵云,使用路由器可以把不同的 計算機網絡互連起來,互連網(互聯網)由許多網絡通過路由器互連而成 互連網(互聯網)是：“網絡的網絡”,互連網,互連網也可以用一朵云來表示,結點與鏈路,可以把計算機網絡抽象為結點（計算機或路由器）與鏈路（連接的線路）的集合。 Node有兩個譯名： 結點用于計算機網絡中，表示計算機或路由器。 節(jié)點用于天線中，表示駐波電場強度為零的點。 但目前這兩個名詞的使用比較混亂。,計算機網絡的帶寬是指網絡可通過的最高數據率，即每秒多少比特。 描述帶寬也常常把“比特/秒”省略。 例如，帶寬是 10 M，實際上是 10 Mb/s。 這里的 M 是 106。,計算機網絡的帶寬,什么是寬帶？,寬帶線路：可通過較高數據率的線路。 寬帶是相對的概念，并沒有絕對的標準。 在目前，對于用戶接入到因特網的用戶線來說，每秒傳送幾個兆比特就可以算是寬帶速率。,A,B,A,B,寬帶線路,窄帶線路,寬帶線路：每秒有更多比特從計算機 注入到線路。 注：寬帶線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。,好比汽車運貨,寬帶線路,寬帶和窄帶線路：車速一樣 寬 帶 線 路：車距縮短,兩部電話機只需要用一對電線 就能夠互相連接起來。,傳統(tǒng)電話網使用電路交換,如果需要將 5 部電話機兩兩相連， 則需要 10 對電線。,傳統(tǒng)電話網使用電路交換,當電話機的數量很大時，就必須 使用電話交換機進行連接。,傳統(tǒng)電話網使用電路交換,(,(,A,通話前先撥號建立連接。 可能只要經過一個交換機（如 A 到 B） 可能要經過多個交換機（如 C 到 D） 通話過程中，通信雙方一直占用所建立的連接。 通話結束后，掛機釋放連接。,電路交換的特點,(,(,(,(,(,(,B,C,D,早期網絡采用電路交換,那時計算機很少，非常昂貴。遠地終端（沒有處理功能） 通過通信線路（可能要經過許多個交換機） 使用處于網絡中心的計算機的資源。,分組交換(packet switching)的出現,電話網是為電話通信設計的。電路交換的電話網很適合于電話通信。 但計算機數據具有很大的突發(fā)性。使用電路交換會導致網絡資源嚴重浪費。 計算機逐漸增多，連網的需求日益迫切，計算機網絡需要使用更加有效的連網技術。 這就導致分組交換的問世。,美國軍方促進了計算機網絡的發(fā)展,20 世紀 60 年代美蘇冷戰(zhàn)激烈。 美國軍方要研制一種生存性很強的新型分布式網絡。 即使少數結點或鏈路被摧毀，整個網絡仍保持暢通。 這種新型的計算機網絡就是采用分組交換的、基于存儲轉發(fā)計算機網絡。,分組交換,在發(fā)送端把要發(fā)送的報文分隔為較短的數據塊 每個塊增加帶有控制信息的首部構成分組（包） 依次把各分組發(fā)送到接收端 接收端剝去首部，抽出數據部分，還原成報文,首部,首部,首部,發(fā) 送,發(fā) 送,接收端,數 據,首部,數 據,首部,數 據,首部,11010011101 00101001110,分組從 A 傳送到 B 的過程,網絡,網絡,網絡,網絡,網絡,網絡,網絡,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,基于存儲轉發(fā)的分組交換,協議,協議(protocol)是通信雙方必須嚴格遵守的規(guī)則。 協議精確地規(guī)定在網絡通信中使用的各種控制信息的格式、意義以及各種事件出現的先后順序。 協議在計算機網絡中起著非常重要的作用。,協議必須保證在任何復雜的情況下都能正確工作，因此網絡協議非常復雜。 我們在日常生活中所使用的許多約定，都遠遠達不到網絡協議的要求，因此經常會使約定失敗。 總之，網絡協議必須考慮如何對付各種異常情況的出現。下面看一個例子。,網絡協議非常復雜,藍軍聯合進攻白軍必勝 藍軍單獨進攻白軍必敗,明日正午進攻?,同意,收到“同意”,收到：收到“同意”,協議無法保證必勝！,分層次的網絡體系結構,OSI 的七層網絡體系結構已經過時 TCP/IP 的四層網絡體系結構已成主流 使用五層原理體系結構來闡明網絡的工作原理較為合適,5 4 3 2 1,數據鏈路層,應用層,運輸層,網際層,物理層,Application layer,Transport layer,Internet layer,Data link layer,Physical layer,TCP/IP 的體系結構,網絡 接口層,IP,各種應用層協議 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等,TCP,網際層,運輸層,UDP,應用層,TCP: 傳輸控制協議 (Transmission Control Protocol),IP: 網際協議,UDP: 用戶數據報協議 (User Datagram Protocol),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,H3,物 理 傳 輸 媒 體,數 據 部 分,數 據 部 分,數 據 部 分,數 據 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,計算機 1,H5,H4,H2,首部,尾部,AP2,AP1,應 用 程 序 數 據,計算機 2,比特,幀,IP數據報 IP分組,TCP報文段 UDP報文段,IP 協議,因特網的 IP 協議最重要，它為分組在互連網中的發(fā)送、傳輸和接收制定了詳盡的規(guī)則。 IP 是 Internet Protocol 的縮寫，中文標準譯名是“網際協議”。 使用 IP 協議的互連網絡常稱為： IP 網絡，或 IP 網。 在 IP 網絡傳送的分組常稱為： IP 分組，或 IP 數據報 (IP datagram)。,構造路由表,在因特網中，路由器之間不斷地互相通告路由信息。 路由器根據所掌握的路由信息構造出自己的路由表。 路由器之間交換路由信息都要遵守有關的路由選擇協議。 當網絡狀況發(fā)生變化時，路由器中的路由表能夠自動進行更新，從而保證了正確地轉發(fā)分組。,路由器之間不斷交換路由信息,路由器之間不斷交換路由信息的過程對用戶是透明的（用戶看不見）,IP 網絡的生存性很強,當 IP 網絡中的某些路由器或鏈路被破壞時，路由器可以自動調整路由，使得網絡一直保持連通。 這種路由的動態(tài)調整過程對用戶是透明的（即用戶感覺不到）。,IP 網絡,當部分結點或鏈路被摧毀時 分組交換仍可保持網絡暢通,路由器,IP 網絡的重要特點,每一個分組獨立選擇路由。 發(fā)往同一個目的地的分組，后發(fā)送的有可能先收到（即可能不按順序接收）。 當網絡中的通信量過大時，路由器就來不及處理分組，于是要丟棄一些分組。 因此， IP 網絡不保證分組的可靠地交付。 IP 網絡提供的服務被稱為： 盡最大努力服務(best effort service),和傳統(tǒng)的電信網相比較,電信網向用戶（即電話機）提供的服務質量有保證。 連接在電信網上的電話機幾乎沒有智能，因此全部的服務質量由電信網完成。,電路交換的電信網,電信網,分組交換的因特網,TCP,TCP,TCP 協議的用途,TCP 是 Transmission Control Protocol 的縮寫，中文譯名是傳輸控制協議。 TCP 協議駐留在用戶計算機中，它的作用是保證應用程序之間端到端的可靠通信。,TCP 協議的主要功能,TCP 給要傳送的每一個字節(jié)的數據都進行編號。 接收端在收到數據后必須向發(fā)送端發(fā)送確認信息。 若發(fā)送端在規(guī)定的時間內沒有收到對方的確認，就重傳這部分數據。 當網絡中的通信量過大時，TCP 就告訴發(fā)送端要放慢發(fā)送數據。這叫做流量控制。,核心協議 TCP/IP,因特網使用的協議很多，但其中最為重要的協議就是 IP 和 TCP。 分組在因特網中傳送要使用 IP 協議。計算機數據傳輸的可靠性由 TCP 協議來保證。 通常用 TCP/IP 這樣的記法表示以 TCP 和 IP 為核心的協議族。,因特網,最重要的兩個協議：IP 和 TCP,客戶與服務器,客戶是服務請求方，服務器是服務提供方。,服務請求方,服務提供方,客戶(client),服務器(server),數據鏈路層,物理層,運輸層,網絡層,數據鏈路層,物理層,運輸層,網絡層,應用層,應用層,因特網,計算機A,計算機B,數據鏈路層,物理層,運輸層,網絡層,數據鏈路層,物理層,運輸層,網絡層,數據鏈路層,物理層,運輸層,網絡層,應用層,應用層,應用層,計算機A,計算機B,計算機C,客戶1,服務器 1,服務器 2,客戶2,因特網,結束語,因特網(Internet)是世界范圍相互連接起來的計算機網絡，使用 TCP/IP 協議族，其前身是美國阿帕網 ARPANET。 計算機網絡的帶寬是網絡可通過的最高數據率。 因特網使用基于存儲轉發(fā)的分組交換，并使用 IP 協議傳送 IP 分組。,結束語（續(xù)）,路由器把許多網絡互連起來，構成了互連網。路由器收到分組后