ch01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用技術(shù)

1、整理課件,1,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)用技術(shù),整理課件,2,主要內(nèi)容,上篇：網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) 概述 、低層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互連與TCP/IP、局域網(wǎng)組網(wǎng) 下篇：Internet應(yīng)用 Internet接入、DNS 、WWW、E-mail、FTP 網(wǎng)頁制作技術(shù),整理課件,3,參考書,1.李俊娥，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)，武漢大學(xué)出版社，2006 2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第五版），謝希仁，電子工業(yè)出版社 ，2006 3.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，吳功宜，清華大學(xué)出版社，2003 4.互聯(lián)網(wǎng)資料,整理課件,4,1.網(wǎng)絡(luò)的前世今生什么來頭？ 2.網(wǎng)絡(luò)的定義到底什么是網(wǎng)絡(luò)？ 3.網(wǎng)絡(luò)解剖網(wǎng)絡(luò)如何構(gòu)成的？ 4.聯(lián)網(wǎng)的動(dòng)機(jī)為何要聯(lián)網(wǎng)？ 5.網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用能做什么？,

2、第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論,整理課件,5,1.1概述1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展,第一階段：1950 數(shù)據(jù)通信技術(shù)的研究與發(fā)展 第二階段：1960 ARPANET與分組交換技術(shù) 第三階段：1970 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化 第四階段：1990 Internet技術(shù)的廣泛應(yīng)用,整理課件,6,單機(jī): 大、中、小型機(jī)龐大，昂貴 網(wǎng)絡(luò): 始于50s，近20年發(fā)展迅速,發(fā)展的動(dòng)力： 資源共享的需求 大型項(xiàng)目的合作 人與人之間的溝通,1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成,整理課件,7,第一階段：以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),20世紀(jì)60s以前。 特征共享主機(jī)資源 單臺(tái)主機(jī)計(jì)算、通信 多臺(tái)終端用戶交互 本地、遠(yuǎn)程連接,整理

3、課件,8,美國(guó)的飛機(jī)訂票系統(tǒng)SABRE-1 1 HOST 2000 Terminal 通信線路（電話線路） 此結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)至今仍在使用 缺點(diǎn) 主機(jī)負(fù)荷重，數(shù)據(jù)處理通信 線路利用率低,EXAMPLE,整理課件,9,20世紀(jì)60s 20世紀(jì)70s 特征 單主機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，形成多主機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機(jī)終端” 轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C(jī)主機(jī)” 結(jié)構(gòu),第二階段：主機(jī)主機(jī)網(wǎng)絡(luò),整理課件,10,通信任務(wù)從主機(jī)中分離 CCP(Communication Control Processor) 通信控制處理機(jī) 專門處理主機(jī)之間的通信任務(wù),主機(jī)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變演變階段1,整理課件,11,兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn),1.由CC

4、P組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)，為資源子網(wǎng)提供信息傳輸服務(wù),整理課件,12,C,C,C,H,H,H,T,T,T,T,T,T,T,資源子網(wǎng),通信子網(wǎng),T,T,2.主機(jī)的集合資源子網(wǎng)，提供各種網(wǎng)絡(luò)資源，建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上（可多系統(tǒng)并存）,整理課件,13,通信子網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大，私有社會(huì)公用 公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（public data network,PDN） 美國(guó)TELENET，英國(guó)PSS，日本DDX 優(yōu)點(diǎn) 降低用戶系統(tǒng)建設(shè)成本 通信線路利用率高 兼容性好,演變階段2,整理課件,14,因特網(wǎng)的前身ARPANET 美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局（advanced research projects agency,ARPA）

5、建立的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò) 最初4個(gè)節(jié)點(diǎn)70s的60多個(gè)節(jié)點(diǎn)-80s到100多個(gè) 地域跨越美洲、歐洲,Example,整理課件,15,ARPANET的主要貢獻(xiàn),提出資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)的概念 研究了分組交換 采用分層的體系結(jié)構(gòu)模型和協(xié)議體系 促進(jìn)了TCP/IP的形成 為Internet奠定了基礎(chǔ),整理課件,16,20世紀(jì)70s-至今 不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的原動(dòng)力 各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是其基礎(chǔ) 標(biāo)準(zhǔn)化過程的兩個(gè)階段 廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA,DEC-DNA,第三階段：體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò),整理課件,17,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO-OS

6、I/RM Open System Interconnection/ Recommended Model （開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡(jiǎn)稱OSI參考模型） OSI沒有成為真正的標(biāo)準(zhǔn) 事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)階段,整理課件,18,第四階段：Internet應(yīng)用與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展,Internet是全球最大和最具影響力的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)表現(xiàn)在： 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN 異步傳輸模式ATM Fast Ethernet，Gigabit Ethernet， 寬帶城域網(wǎng)和寬帶接入技術(shù),整理課件,19,1970s 局域網(wǎng)技術(shù),以太網(wǎng)Ethernet、令牌總線token bus、令牌環(huán)token

7、 ring,光纖分布式數(shù)據(jù)接口（fiber distributed data interface,FDDI ） Ethernet,10/100M,雙絞線 操作系統(tǒng)：netware /Windows NT server/IBM LAN server/Unix 綜合布線技術(shù) 客戶/服務(wù)器計(jì)算模式,整理課件,20,以相互共享資源方式連接起來，且各自具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合； 歸納：自主計(jì)算機(jī)的互連集合 自主：不是主從關(guān)系 主控從屬 主機(jī)終端（終端網(wǎng)絡(luò)） 互連：以任何通信方式 銅線、光纖 紅外、激光、微波、衛(wèi)星,1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,整理課件,21,1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成,計(jì)算機(jī)設(shè)備

8、 傳輸介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Protocol）實(shí)體 計(jì)算機(jī)間通信共同遵循的約定或通信規(guī)則,整理課件,22,現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖,整理課件,23,1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類,主要有以下兩種分類方法 （1）按傳輸技術(shù)：廣播式、點(diǎn)到點(diǎn)式 （2）按覆蓋范圍：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng) （3）根據(jù)用戶：公用網(wǎng)、專用網(wǎng) （4）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):總線型、環(huán)形、星型、網(wǎng)狀、 （5）按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI、ATM、Novell、TCP/IP （6）按交換方式：電路交換、報(bào)文交換、分組交換,整理課件,24,(1)按傳輸技術(shù)分類,通信信道的類型有： 廣播式信道 點(diǎn)到點(diǎn)信道 相應(yīng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為： 廣播式網(wǎng)絡(luò)（Broad

9、cast Networks） 點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point Networks）,整理課件,25,廣播式（broadcast）網(wǎng)絡(luò),一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送廣播分組，其他計(jì)算機(jī)都要接收； 一臺(tái)計(jì)算機(jī)向指定的計(jì)算機(jī)發(fā)送分組，所有都能“聽”到，但只有與目的地址相同的計(jì)算機(jī)才接收；,整理課件,26,點(diǎn)到點(diǎn)（Point-to-Point）網(wǎng)絡(luò),每條物理線路只連接一對(duì)計(jì)算機(jī) 采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇,(,(,(,(,交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),用戶線,用戶線,中繼線,中繼線,B,A,整理課件,27,(2)按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍,局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network） 城域網(wǎng)（MAN，Metro

10、politan Area Network） 廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）,整理課件,28,局域網(wǎng),覆蓋有限的地理范圍，適用于機(jī)關(guān)、學(xué)校、工廠等。 提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s10Gb/s）、低誤碼率。 一般屬于一個(gè)單位所有，易于建立、維護(hù)和擴(kuò)展。 例：以太網(wǎng)、令牌環(huán)、令牌總線、FDDI,整理課件,29,城域網(wǎng),城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)； 城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求； 實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能； 城域網(wǎng)在技術(shù)上與局域網(wǎng)相似。,整理課件,30,廣域網(wǎng),廣域網(wǎng)也

11、稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)； 覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里； 覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)，或橫跨幾個(gè)洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)； 通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)； 例:ARPANET，中國(guó)電信chinaNet,ChinaPac,整理課件,31,1.3拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系; 拓?fù)湓O(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費(fèi)用都有重大影響。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型；,some possible topologies,整理課件,33,1.4 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 1.4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，

12、簡(jiǎn)稱為協(xié)議，是為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。 三要素： 語法表示要做什么？ 語義表示要怎么做？ 時(shí)序表示什么時(shí)候做？,整理課件,34,1.4.2 協(xié)議分層的必要性,協(xié)議分層的目的，是為了減少協(xié)議設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性，應(yīng)用了“分而治之”的思想。 “分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。,整理課件,35,兩個(gè)主機(jī)交換文件,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,只看這兩個(gè)文件傳送模塊 好像文件及文件傳送命令 是按照水平方向的虛線傳送的,把文件交給下層模塊 進(jìn)行發(fā)送,把收到的文件交給 上層模塊,整理課件,36,再設(shè)計(jì)一

13、個(gè)通信服務(wù)模塊,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊 好像可直接把文件 可靠地傳送到對(duì)方,把文件交給下層模塊 進(jìn)行發(fā)送,把收到的文件交給 上層模塊,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,整理課件,37,再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,通信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò) 接口,網(wǎng)絡(luò) 接口,網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作 例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。,整理課件,38,郵政系統(tǒng)信件發(fā)送、接收過程,整理課件,39,分層的好處,各層之間是獨(dú)立的。 靈活性好。 結(jié)構(gòu)上可分割開。 易于

14、實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。,整理課件,40,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。 體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。 實(shí)現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。 體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。,整理課件,41,1.4.3典型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的參考模型,應(yīng)用層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,表示層,會(huì)話層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,7 6 5 4 3 2 1,OSI 的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用層,網(wǎng)絡(luò)接口層,網(wǎng)際層 IP,(各種應(yīng)用層協(xié)議如

15、 TELNET, FTP, SMTP 等),運(yùn)輸層(TCP 或 UDP),TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),整理課件,44,五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用層(application layer) 運(yùn)輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer),數(shù)據(jù)鏈路層,5 應(yīng)用層,4 運(yùn)輸層,3 網(wǎng)絡(luò)層,2 數(shù)據(jù)鏈路層,1 物理層,整理課件,45,整理課件,46,OSI的歷史經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),OSI是80年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的主流 OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的核心和貢獻(xiàn)： 分層模型 服務(wù)、接口、協(xié)議,整理課

16、件,47,OSI的歷史經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),Andrew S. Tanenbaum 在 “Computer Networks”第三版中評(píng)價(jià)OSI： Bad timing（too late） Bad technology（both the model and the protocol are flawed） Bad implementations（huge，unwieldy，and slow） Bad politics（government and organizations bureaucrats）,整理課件,48,1.5典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),ARPANET 1969年11月，實(shí)驗(yàn)性的ARPANET開通；

17、1975年，ARPANET 已經(jīng)連入了100多臺(tái)主機(jī)，并且結(jié)束了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)階段，移交美國(guó)國(guó)防部國(guó)防通信局正式運(yùn)行； 1983年1月，ARPANET向TCP/IP的轉(zhuǎn)換結(jié)束； 80年代中期，ARPANET成為Internet的主干網(wǎng)； 1990年，ARPANET退役。 ARPANET對(duì)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展起了重要的影響。,整理課件,49,NSFNET,1984年，NSF決定組建NSFNET； NSFNET采取的是一種層次型結(jié)構(gòu)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)與校園網(wǎng)； 1990年，NSFNET主干網(wǎng)的傳輸速率為44.746Mbps； 1995年4月1日，NSF和MCI合作創(chuàng)建了vBNS（very high-spe

18、ed backbone network service） ； vBNS主干網(wǎng)運(yùn)行的速率范圍是從622Mbps（OC12）到4.8G bps（OC48）。,整理課件,50,整理課件,51,Internet,80年代中期人們開始認(rèn)識(shí)到Internet的重要作用； 90年代是Internet歷史上發(fā)展的最快的時(shí)期； Internet應(yīng)用主要有E-mail、WWW、Telnet、FTP與Usenet等，隨著Internet規(guī)模和用戶的不斷增長(zhǎng)，Internet上的應(yīng)用領(lǐng)域也進(jìn)一步得到開拓； 從用戶的角度來看，Internet是一個(gè)全球范圍的信息資源網(wǎng)； 從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)角度看，Internet是一個(gè)由路由器

19、互聯(lián)起來的大型網(wǎng)際網(wǎng)。,整理課件,52,Internet2,由于Internet的商業(yè)化與業(yè)務(wù)量增多，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)整體性能降低； 1996年10月，一些大學(xué)申請(qǐng)建立Internet2，為其成員組織服務(wù)，初始運(yùn)行速率可達(dá)10Gbps； Internet 2可以用于多媒體虛擬圖書館、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)、視頻會(huì)議、視頻點(diǎn)播、天氣預(yù)報(bào)等領(lǐng)域； Internet 2在網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)行的是IPv4，同時(shí)也支持IPv6業(yè)務(wù)，希望形成下一代Internet的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。,整理課件,53,1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,商業(yè) resource sharing,communication,e-commerce 家庭 www,instant messaging,online-library Twritter 移動(dòng)用戶: WAP,m-commerc(移動(dòng)商務(wù)), iPhone,整理課件,54,Virtual Laboratories,Interactive research and instruction Real-time access to remote scientific instruments,Image