計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述課件

§1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

、網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的原因

■一臺(tái)獨(dú)立計(jì)算機(jī)資源有限

■不同計(jì)算機(jī)之間相互通信的要求

、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的條件

網(wǎng)絡(luò)=計(jì)算機(jī)技術(shù)+通信技術(shù)

三、網(wǎng)絡(luò)的定義

以能夠相互共享資源的方式互連起來(lái)的自治

的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。

自治——計(jì)算機(jī)有獨(dú)立處理的功能.

［目的：資源共享A

通信

§1.2網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展

一、遠(yuǎn)程終端聯(lián)機(jī)階段

由一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)和若干終端通過(guò)通

信線路連接起來(lái)的遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)處理系統(tǒng)Q

實(shí)例：

SAGE(1951)

SABRE-1(20世紀(jì)60年代)

GEInformationService(1968)

ARPANET的特點(diǎn):

■通信雙方都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

■采用存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)原理及分組交換技

術(shù)（分組交換之父）

■第一個(gè)實(shí)現(xiàn)資源共享的網(wǎng)絡(luò)

■現(xiàn)代電信時(shí)代的開(kāi)始

Nll(1993)：NationalInformationInfrastructure

國(guó)家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)行動(dòng)計(jì)劃/信息高速公路

目的：實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的高速通信

“未來(lái)的信息高速公路是以光纖為傳輸媒體,

傳輸速率很高，集電話、數(shù)據(jù)、電報(bào)、有線電視、

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等所有網(wǎng)絡(luò)為一體的信息高速公路。”

Gll(1994)全球信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)

:‘五、我國(guó)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

；’-1989年CNPAC我國(guó)第一個(gè)分組交換網(wǎng)建成運(yùn)

,.行.

?，”■1993年CHINAPAC中國(guó)公用分組交換網(wǎng)

''■20世紀(jì)80年代各單位部門相繼建立各自的局域

L網(wǎng)

■1994年4月我國(guó)正式接入因特網(wǎng)（64Jkbps專I

I線接入）

9個(gè)全國(guó)范圍的公用網(wǎng)絡(luò)

*CHINANET中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)

UCERNET中國(guó)教育科研網(wǎng)

i*CSTNET中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)

[*UNINET中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)

I*CNCNET中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)Q

!*CIETNET中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)

pCMNET中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

*CGWNET中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)，

?CSNET中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)

一、局域網(wǎng)

I在一個(gè)局部范圍內(nèi)，由多臺(tái)計(jì)算機(jī)，外

,圍設(shè)備和通信線路組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).

,局域網(wǎng)的特點(diǎn)：，

J覆蓋地理范圍?。◣坠镆詢?nèi)），

■網(wǎng)絡(luò)規(guī)模?。?00臺(tái)計(jì)算機(jī)以內(nèi)）■

■通信速率高，可靠性好2

■網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，組網(wǎng)方便

三、城域網(wǎng)(MAN)

,為滿足幾十公里內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、

公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連需求，實(shí)現(xiàn)大量

用戶的數(shù)據(jù)交互。<

產(chǎn)品：FDDI、ATM

1.4網(wǎng)絡(luò)的組成

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成

d.硬件:服務(wù)器、工作站、網(wǎng)卡（NIC）、通

信介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備（HUB、交換機(jī)、

路由器）

軟件:NOS

網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

1.5網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌和ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)與通

信線路的幾何關(guān)系來(lái)反映網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步

1.總線型

公用的廣播式網(wǎng)絡(luò)

沖突的產(chǎn)生

1.6網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù)

、數(shù)據(jù)傳輸率

每秒傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)（比特?cái)?shù)）

單位：bpsb/sbitpersecond

?更常用的帶寬單位是

千比每秒,即kb/s(103b/s)

兆比每秒,即Mb/s(106b/s)

吉比每秒,即Gb/s(109b/s)

太比每秒,即Tb/s(1012b/s)

常用的帶寬單位

警請(qǐng)注意：區(qū)別于計(jì)算機(jī)案量計(jì)算中

K=210=1024

M=22。=1024K

G=23。

T=240

?在其它條件一定的情況下,通常傳輸速率

越高,誤碼率越大。I

餐如電話線路平均誤碼率4

10-4~10-6（傳輸率300~2000bps）

10-2~10-4（傳輸率4800~9600bps）

計(jì)算機(jī)通信的平均誤碼率要求＜10-9

三、時(shí)延

?定義：數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所需要的時(shí)間。

橐時(shí)延根據(jù)產(chǎn)生的位置和原因，由三部分組成：

＞發(fā)送時(shí)延：數(shù)據(jù)塊從發(fā)送結(jié)點(diǎn)進(jìn)入傳輸媒體所

需的時(shí)間。

＞傳播時(shí)延：電磁波在信道中傳播一定距離所需

時(shí)間。

＞處理時(shí)延：數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)進(jìn)行處理所花費(fèi)的

時(shí)間。

總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延

17網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念

看什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

為保證網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體之間能有效通信而制定的一

系列規(guī)則

?協(xié)議的組成

I語(yǔ)法：信息的結(jié)構(gòu)和形式

語(yǔ)義：控制信息的種類和其規(guī)定的動(dòng)作和響應(yīng)

時(shí)序：對(duì)事件順序的詳細(xì)說(shuō)明

*協(xié)議的兩種形式：

?文字描述

?程序代碼

警所有因特網(wǎng)協(xié)議都是以RFC（Request

ForComments"請(qǐng)求評(píng)論”）的形式在網(wǎng)上發(fā)

表。（不斷更新）.

*協(xié)議的分層■

復(fù)雜——簡(jiǎn)單

各層之間相互獨(dú)立

靈活性好■JI

易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)一

有利于標(biāo)準(zhǔn)化?

*TCP/IP參考模型四層

傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議

TCP/IP是目前最流行的商業(yè)化協(xié)議

“事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)”

幾乎所有的工作站中都配有TCP/IP協(xié)議

TCP/IP的特點(diǎn):

＞免費(fèi)、開(kāi)放

＞獨(dú)立與硬件

＞統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)地址

＞可提供多種可靠服務(wù)

1.5.6OSI與TCP/IP

體系結(jié)構(gòu)的比較

I的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)

TCP/IP與OSI的區(qū)另U：

7應(yīng)用層應(yīng)用層

?沒(méi)有表示層和會(huì)話

6表示層（各種應(yīng)用層協(xié)議）

層.

5會(huì)話層

A沒(méi)有對(duì)最底兩層作

運(yùn)輸層

4運(yùn)輸層出定義

3

網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層

2數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)接口層

1物理層

第1章概述

*1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

1.5.2劃分層次的必要性

1.5.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)

1.5.5面向連接服務(wù)和無(wú)連接服務(wù)

1.5.6OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

*1.6應(yīng)用層的客戶-服務(wù)器方式

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在信息時(shí)代的作用

*21世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)

絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心

的信息時(shí)代。

*網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知

識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。

揖網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線

電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展

集進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，以因特網(wǎng)為

I代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。

I橐已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為

商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大

1網(wǎng)絡(luò)。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程

1.2.1分組交換的產(chǎn)生

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。.

60年代初，美國(guó)遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA

(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研

前一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)落。

傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網(wǎng)的缺

點(diǎn)：正在通信的電路中只要有一個(gè)交換機(jī)或一條

鏈路被炸毀，整個(gè)通信電路就會(huì)中斷。如要改用

其他迂回電路，必須重新?lián)芴?hào)建立連接。這將要

延誤一些時(shí)間。

新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)

攆網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了

打電話。

*網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)，不局限于單

bI-類型的計(jì)算機(jī)。

警所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)

絡(luò)的生存性。

棠計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。

*網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠非

常可靠地傳送數(shù)據(jù)。

名詞“結(jié)點(diǎn)”

1結(jié)點(diǎn)”的英文名詞是node。

奈雖然node有時(shí)也可譯為“節(jié)點(diǎn)”，但這

是指像天線上的駐波的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)

很像竹竿上的“節(jié)”。，

I?T在網(wǎng)絡(luò)中的node的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點(diǎn)”

而不是“節(jié)點(diǎn)”。

回顧一下電路交換的特點(diǎn)

t奈兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互

<U相連接起來(lái)。.

更多的電話機(jī)互相連通

r

1*5部電話機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。

二就

h琳N部電話機(jī)兩兩相連，需N(N-1)/2對(duì)電線

&4當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線

對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。

電路交換的特點(diǎn)

*電路交換必定是面向連接的。

麋電路交換的三個(gè)階段：

建立連接

通信

釋放連接

分組交換的原理（一）

琳在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短

的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。.

-------------------報(bào)文------------------

假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)

不便于傳輸

分組交換的原理（二）

*每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組

請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”

分組交換的原理（三）

*今組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單

JGo

麋依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收

端在左邊）。

_____________________________人_____________________________

數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)

—

_____________________________入___________

數(shù)據(jù)

分組首部的重要性

%攆每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信

Mo

*分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的

分組的首部中的地址信息，把分組

到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。

事用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，分組就能傳送

到最終目的地。

分組交換的原理（四）

*接收端收■到分組后_剝?nèi)ナ?部還原成報(bào)文

數(shù)據(jù)

分組2

數(shù)據(jù)

分組3

數(shù)據(jù)

際權(quán)的數(shù)據(jù)

分組交換的原理（五）

琳最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為

原來(lái)的報(bào)文。）

1101000110101010110101011100010011010010

?這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出

現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。

親接收端在發(fā)送端的左方時(shí)，首部往往畫在

分組的左方。

接發(fā)

傳送方向箜送

收端

端數(shù)據(jù)

舞接收端在發(fā)送端的右方時(shí)，首部往往畫在

分組的右方。

發(fā)

接

送

收

端

端

主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的作用不同

警主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)

絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。

警結(jié)點(diǎn)交換機(jī)對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后

把分組交付給目的主機(jī)。

分組交換的優(yōu)點(diǎn)

1*高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路

■是逐段占用?！?/p>

;警靈活以分組為傳送單位和查找路由。］

*迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)

7發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。

*完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；口適應(yīng)的路山

,選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。

分組交換帶來(lái)的問(wèn)題

奈分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這

就會(huì)造成一定的時(shí)延。

警分組必須攜帶的首部（里面有必不可少

的控制信息）也造成了一定的開(kāi)銷。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理

并北完全新的概念

麋在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了

I基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(message

switching)o

「東報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小

時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使

i用了。

rt.三種交換的比較

■

分組交換

II

ARPANET的成功使

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化

奈早期的面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以H個(gè)

主機(jī)為中心的星形網(wǎng)

I?各終端通過(guò)通信線路共享昂貴的中心主木

I■硬件和軟件資源。

橐分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都

處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。

用尸通過(guò)分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)，

許多硬件和各種豐富的軟件資源。

1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代

*因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階

段的演進(jìn)。.

1

*但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分

開(kāi)而是有部分重疊的，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的

演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。

因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段

從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)APRANET向互連網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程

?第一個(gè)分組交換網(wǎng)ARPANET最初只是一個(gè)單

?r個(gè)的分組交換網(wǎng)。

1?ARPA研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。一，

?1983年TCP/IP協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

*同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：

*ARPANE1進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)

?MILNET——軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

.1983T984年,形成了因特網(wǎng)Iinterneto

?1990年ARPANET正式宣布關(guān)閉。

因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段

?建成三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

警1986年，NSFNET（國(guó)家科學(xué)基金網(wǎng)）。它

一是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：

主干網(wǎng)

地區(qū)網(wǎng)

校園網(wǎng)

1991年，美國(guó)政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)

交給私人公司來(lái)經(jīng)營(yíng)，并開(kāi)始對(duì)接入因特網(wǎng)的

單位收費(fèi)。

?1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45Mb/s

（T3速率）。a

三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

*各網(wǎng)絡(luò)之間需要使用路由器來(lái)連接。

卜：因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段

1?從1993年開(kāi)始，NSFNET逐漸被若干個(gè)商用

..的ISP（因特網(wǎng)服務(wù)提供商）網(wǎng)絡(luò)所代替。

'?東1994年開(kāi)始創(chuàng)建了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP,分

,■,別由4個(gè)電信公司經(jīng)營(yíng)。

舞NAP就是用來(lái)交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。目的

是使不同ISP所經(jīng)營(yíng)的網(wǎng)絡(luò)能夠互通。在NAP

中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)初，

美國(guó)的NAP的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。

卜*從1994年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)

構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

因特網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展

時(shí)間：20世紀(jì)90年代

*接入主機(jī)的不斷增加

歐洲原子核研究組織開(kāi)發(fā)出WWW（萬(wàn)純

網(wǎng)），成為因特網(wǎng)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。

*主干網(wǎng)速度的不斷提高

198656kbps

19891.544Mbps

199345Mbps

1995155Mbps

19982.5Gbps

NGI（下一代因特網(wǎng)）

?1996年由美國(guó)一些研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)提出

*目標(biāo):

毋更高的速率（比現(xiàn)在高100倍的速率連

接至少100個(gè)研究機(jī)構(gòu)）■

先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)及應(yīng)用（遠(yuǎn)程醫(yī)。

遠(yuǎn)程教育、地球能源研究、環(huán)境檢測(cè)、］

高性能的全球通信）

超高速全光網(wǎng)絡(luò).

1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作

因特網(wǎng)協(xié)會(huì)ISOC負(fù)責(zé)因特網(wǎng)的全面管理促進(jìn)

因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)相關(guān)協(xié)議的開(kāi)發(fā)

研究委員會(huì)IAB

特網(wǎng)工程部IETF

因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組

IRSGIESG

領(lǐng)域領(lǐng)域

RGRGWGWGIWG

負(fù)責(zé)理論研究和長(zhǎng)期考慮的問(wèn)題每個(gè)領(lǐng)域集中研究某一特定的短期和中期

工程問(wèn)題，主要針對(duì)協(xié)議的開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化

工制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過(guò)

I以下的四個(gè)階段

3*所有因特網(wǎng)協(xié)議都是以RFC(Request

1：＞.ForComments"請(qǐng)求評(píng)論”)的形式在網(wǎng)上發(fā)表。

i產(chǎn)(不斷更新)W

1?因特網(wǎng)草案(InternetDraft)-----在這個(gè)階段

還不是RFC文檔。

*建議標(biāo)準(zhǔn)(ProposedStandard)-----從這個(gè)階

R段開(kāi)始就成為RFC文檔。

*草案標(biāo)準(zhǔn)(DraftStandard)

t?因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(InternetStandard)

1.2.4因特網(wǎng)在我國(guó)的發(fā)展

率1989年11月我國(guó)第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)

CNPAC建成運(yùn)行。

*20世紀(jì)80年代后期公安、銀行、軍隊(duì)等

相繼建立各自專用的計(jì)算機(jī)廣域網(wǎng)。

率1993年9月新的CHINAPAC,由國(guó)家主干

網(wǎng)和各省、市、區(qū)的省內(nèi)網(wǎng)組成，在北京、

上海設(shè)有國(guó)際出口

警1994年4月20日64K專線正式接入國(guó)際互

目前我國(guó)9個(gè)全國(guó)范圍的共用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

(1)中國(guó)公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET

](2)中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET

1(3)中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET

f(4)中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET，

(5)中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET

|(6)中國(guó)國(guó)際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET

(7)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)CMNET

(8)中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET

(9)中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

?1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義

[最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接

,的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。

因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。

*計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

軟件不同(需不需要用戶參與)

分布式計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)特例

*多處理機(jī)系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1.3.2幾種不同的分類方法

(二)

集從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類

廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)

接入網(wǎng)AN(AccessNetwork)

廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及

局域網(wǎng)的關(guān)系

1

,廣域網(wǎng)

城域網(wǎng)4城域網(wǎng)

接入網(wǎng)X接入網(wǎng)X接入網(wǎng)

卜■11■1■***

\———

*局域網(wǎng)

校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)局域

1.3.2幾種不同的分類方法

(三)

麋從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

公用網(wǎng)(publicnetwork)電信建立和經(jīng)營(yíng)的

大型網(wǎng)絡(luò)。

專用網(wǎng)(privatenetwork)不向本單位以外提

供服務(wù)。

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指

1.4.1帶寬(P10)

L

1帶寬”(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的

頻帶寬度，單位是赫(或千赫、兆赫、

吉赫等)。一.

東現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的

“最高傳輸速率”的同義語(yǔ)，單位是

“比特每秒”，或b/s(bit/s)。

常用的帶寬單位

警更常用的帶寬單位是

七千比每秒，即kb/s(103b/s)

“兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

吉比每秒，即Gb/s(109b/s)

太比每秒,即Tb/s(1012b/s)

警請(qǐng)注意：區(qū)別于計(jì)算機(jī)容量計(jì)算中

K=210=1024

2040

M=2,G=23°,T=2O

時(shí)延(delay或latency)

槃發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，

數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的

時(shí)間。\

*信道帶寬數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。

發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）

信道帶寬（比特/秒）

時(shí)延(delay或latency)

*傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一

定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。

警信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在

信道上的傳播速率是完全不同的概念。

信道長(zhǎng)度（米）

傳播時(shí)延=

信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）

時(shí)延(delay或latency)

*處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行

一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。

"*結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延

是處理時(shí)延中的重要組成部分。

*處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)

的通信量。

攆有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。

時(shí)延(delay或latency)

警數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播

時(shí)延和處理時(shí)延之和：

總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延

容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念

警對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是

數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的

傳播速率。J

麋提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。

.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)（P6）

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（協(xié)議）為什么要分層？

才，橐相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)

調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)

?雜的。

I*“分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化

為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的

局部問(wèn)題就比較易于研究和處理。

F關(guān)于開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

OSI/RM

OSI/RM——開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型

*“開(kāi)放”：只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可

以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)

準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。

?1983年ISO7489國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一七層協(xié)議

*在市場(chǎng)化方面OSI卻失敗了。

?OSI的專家們?cè)谕瓿蒓SI標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有商業(yè)驅(qū)動(dòng)■

*OSI的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很

?OSI標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按

產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；,

?OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多滯

次中重復(fù)出現(xiàn)。

兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

是非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛

的應(yīng)用。

TCP/IP常被稱為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)

.一個(gè)新產(chǎn)品的出現(xiàn)，不一定反映出最：

技術(shù)水品，而是有著一定的市場(chǎng)背景：

1.5.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念

*計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先

:約定好的規(guī)則。

'棠這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格

式以及有關(guān)的同步問(wèn)題(同步含有時(shí)序

『的意思)。

親為進(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)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network

protocol),簡(jiǎn)稱為協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素

V麋語(yǔ)法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

親語(yǔ)義需要發(fā)出何種控制信息，完成何

種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。

*同步事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。

協(xié)議有兩種形式:

?文字描述

?程序代碼

劃分層次的概念舉例

I

［計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。

可以將要做的工作進(jìn)行如下的劃分。

*第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。

確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。

雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。

?兩個(gè)計(jì)算機(jī)將文件傳送模塊作為最高的

一層。剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。

兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件

只看這兩個(gè)文件傳送模塊

計(jì)算機(jī)1好像文件及文件傳送命令計(jì)算機(jī)2

是按照水平方向的虛線傳送的

文件傳送模塊文件傳送模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊

機(jī)1計(jì)算機(jī)2

文件傳送模塊只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊文件傳送模塊

好像可直接把文件

可靠地傳送到對(duì)方

■通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

再設(shè)計(jì)，個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊

機(jī)1計(jì)算機(jī)2

文件傳送模塊文件傳送模塊

通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊

一V、

網(wǎng)絡(luò)z網(wǎng)絡(luò)

接口、『才1)'接口

網(wǎng)絡(luò)接入模塊\通信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)接入模塊

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。

分層的好處

攆各層之間是獨(dú)立的。（各層對(duì)上層是透明的,

有利于將復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化）

*靈活性好。

『看結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。（各層都可以采用最合

I技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)）■

■事易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。（分別實(shí)現(xiàn)和調(diào)試各子?xùn)|

r攆能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。（每層的功能都有詳事

精確的說(shuō)明）」

習(xí)題:

簡(jiǎn)述三種數(shù)據(jù)交換技術(shù)的名稱和特點(diǎn)。

當(dāng)今因特網(wǎng)可分為哪五個(gè)接入級(jí)?

什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？它和分布式系統(tǒng)的

區(qū)別是什么?

4什么是時(shí)延？由哪三部分組成?

5什么是協(xié)議？協(xié)議的三要素是什么?

6名詞解釋：ISP、NAP、NGL

CERNET、OSI/RM、TCP/IP

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?！橄蟮?/p>

**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(wèn)

題?！唧w的

1.5.3具有層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

L

?TCP/IP的四層體系結(jié)構(gòu)：

應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層、網(wǎng)絡(luò)接口層,

款最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)有具體內(nèi)容。

I橐往往采取折中的辦法，即綜合OSI（七

■層協(xié)議）和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，采用一種

I只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

慢用層(HTTP、SMTP、FTP)數(shù)據(jù)

5應(yīng)用層

運(yùn)輸層(TCP、UDP)報(bào)文

4運(yùn)輸層

網(wǎng)絡(luò)層(IP)IP數(shù)據(jù)包、分組、包

3網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層幀

2數(shù)據(jù)鏈路層物理層(physicallayer)比特流

:物理層

HTTP：超文本傳輸協(xié)議TCP：傳輸控制協(xié)議IP：網(wǎng)絡(luò)層

SMTP：簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議UDP：用尸數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議

協(xié)議各層的功能(參考P5)

警應(yīng)用層(applicationlayer)：直接為用戶的應(yīng)

用進(jìn)程提供服務(wù)。

橐運(yùn)輸層(transportlayer)：負(fù)責(zé)兩個(gè)進(jìn)程之

間的通信。(本網(wǎng)通信)

*網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)：提供網(wǎng)絡(luò)間的路徑

選擇、擁擠控制等功能。為分組交換網(wǎng)上的不

,同主機(jī)提供通信。(網(wǎng)絡(luò)間的數(shù)據(jù)交換,)

警數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)：實(shí)現(xiàn)相鄰兩結(jié)

|點(diǎn)間的可靠數(shù)據(jù)傳輸。(差錯(cuò)控制、流量控制］

餐物理層(physicallayer)：定義網(wǎng)絡(luò)的硬件特

性，實(shí)現(xiàn)透明地傳送比特流。

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層

IAP2

加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層PDU5

4

3

2

1

g.二

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

■■■計(jì)算機(jī)

■r2

fAP1

AP2

5應(yīng)用層PDU再傳送到運(yùn)輸層5

4加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文4

33

22

國(guó)11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

APiIIAP2

E5■5

4運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層4

3加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）3

22

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

APiIIAP2

E5■5

44

3IP數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層3

2加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀2

1I1

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層

最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

AP

APi12

55

4

3

2

物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

|AP2

5

4

3

數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊?

取出數(shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層

1

狐

CLry計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

AP2

55

44

網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

33

上交給運(yùn)輸層

22

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

上交給應(yīng)用層

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

甯1計(jì)算機(jī)2

AP2

IAP1

應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞浚〕鰬?yīng)用程序數(shù)據(jù)

55

上交給應(yīng)用進(jìn)程

4

3

2

1

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?/p>

鏈路層

.應(yīng)用程序數(shù)據(jù)尾部

10100110100101比特流110101110101

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

2

計(jì)算機(jī)2

APiAP2

55

44

計(jì)算機(jī)2的物理層收到比特流后

3交給數(shù)據(jù)鏈路層3

2

2%H3H4也應(yīng)用程序數(shù)據(jù)

110100110100101比特流1101011101011

rt.i計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

■計(jì)算機(jī)2

AP1IIAP2

L5I5

數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢?/p>

4把幀的數(shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層4

H3.應(yīng)用程序數(shù)據(jù)3

3H4H5

2應(yīng)用程序數(shù)據(jù)2

11

rt.i計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

AP2

網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后

5把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層5

HH應(yīng)用程序數(shù)據(jù)

444

3HH4H應(yīng)用程序數(shù)據(jù)3

22

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

2

計(jì)算機(jī)

運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后2

APi把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層

5H應(yīng)用▲程序數(shù)據(jù)

4應(yīng)用程序數(shù)據(jù)4

33

22

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用程.序

AP2

5H應(yīng)用程序數(shù)據(jù)5

4應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后4

把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程

33

22

11

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)

*實(shí)體(entity)表示任何可發(fā)送或接收信息

,的硬件或軟件進(jìn)程。

今協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)

則的集合。。

泰在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通

信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。

集要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提

匕供的服務(wù)。r

協(xié)議很復(fù)雜

*協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計(jì)

到，而不能假定一切情況都是很理想和

很順利的。

■，應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個(gè)別的不利I

況在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)并沒(méi)有預(yù)計(jì)到。在出現(xiàn)i

種情況時(shí)，協(xié)議就