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1、因特网时代,因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。,因特网发展的第一阶段,第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网。 ARPA 研究多种网络互连的技术。1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议(针对于ARPANNET）。同年，ARPANET分解成两个网络：ARPANET进行实验研究用的科研网MILNET军用计算机网络19831984 年，形成了因特网 Internet。1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。,因特网发展的第二阶段,1986 年，NSF 建立了国家科
2、学基金网。 NSFNET。它是一个三级计算机网络： 主干网地区网校园网1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。1993 年因特网主干网的速率提高到 45 Mb/s。,三级结构的因特网,各网络之间需要使用路由器来连接。有时在结构图中可不画出路由器。,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,国家主干网,三级结构的因特网,主机到主机的通信可能要经过多种网络。,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,校园网,国家主干网,因特网发展的第三阶段,从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP( Internet Se
3、rvice Provider 互联网服务提供商)网络所代替。 1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP (Network Access Point)，分别由 4 个电信公司经营。NAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在NAP 中安装有性能很好的交换设施。到本世纪初，美国的 NAP 的数量已达到十几个。从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。,今日的多级结构的因特网,大致上可将因特网分为以下五个接入级 网络接入点 NAP国家主干网（主干 ISP）地区 ISP本地 ISP校园网、企业网或 PC 机上网用户中国的ISP都有那些？,网络体系结构概述,1974年，美国IBM公司首
4、先公布了世界上第一个计算机网络体系结构（SNA，System Network Architecture），凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。,返回本章首页,在OSI中采用了三级抽象：参考模型（即体系结构）、服务定义和协议规范（即协议规格说明），自上而下逐步求精。OSI/RM并不是一般的工业标准，而是一个为制定标准用的概念性框架。 经过各
5、国专家的反复研究，在OSI/RM中，采用了如表所示的7个层次的体系结构，表中对于各层主要功能的简略描述还是很粗浅的，更准确的概念将在以后的有关章节中给出。,OSI开放系统互联模型,7 6 5 4 3 2 1,前一页,后一页,OSI互联模型探讨,关于开放系统互连参考模型OSI/RM,只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。在市场化方面 OSI 却失败了。OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；O
6、SI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。,两种国际标准,法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。,网络协议的组成要素,语法 数据与控制信息的结构或格式。语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。,表3-1 OSI/RM七层协议模型,返回本节,3.2.5 OSI/RM特点分析,OSI/RM的概念比较抽象，它并没有规定具体的实现方法和措施，更未对网络的性能提出具体的要求，它只是一个为制定标准用的概念性框架。OSI/RM七层协议模型上
7、、下大，中间小，这是因为最高层要和各种类型的应用进程接口，而最低层要和各种类型的网络接口，因此上、下两头标准特别多，而中间几层标准就稍简单些。有些层的任务过于繁重，如数据链路层和网络层，有些层的任务又太轻，如会话层和表示层。,返回本节,OSI模型层间的交换,7 6 5 4 3 2 1,主机A,主机B,层与层之间的交换,前一页,后一页,OSI互联模型探讨,OSI开放系统互联模型,1、OSI的每一层和它的对应层各自有它自己的通信规范协议，各层各自完成一定的功能。2、在正常工作时，低层实体向相邻的高层实体提供相互通讯的服务。3、在正常工作时，高层实体向相邻的低层实体通过请求服务，完成对等层实体通讯。
8、4、最终都通过物理层将数据信息通过网络物理媒体介质传送到另一对应的网络实体层。,前一页,后一页,OSI互联模型的几点说明：,OSI互联模型探讨,1物理层,2.3.2 OSI的参考模型,物理层传输数据的单位是比特。物理层不是指连接计算机的具体的物理设备或具体的传输媒体是什么，因为它们的种类非常多，物理层的作用是尽可能的屏蔽这些差异，对它的高层即数据链路层提供统一的服务。所以物理层主要关心的是在连接各种计算机的传输媒体上传输数据的比特流。为了达到这个目的，物理层在设计时涉及的主要问题有： 用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，在接收端如何识别出这是比特“1”而不是比特“0”
9、 确定连接电缆材质、引线的数目及定义、电缆接头的几何尺寸、锁紧装置等l 指出一个比特信息占用多长时间l 采用什么样的传输方式l 初始连接如何建立 当双方结束通信如何拆除连接。综上所述，物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。,2数据链路层,数据链路层传输数据的单位是帧(zhn )，数据帧的帧格式中包括的信息有：地址信息部分、控制信息部分、数据部分、校验信息部分。数据链路层的主要作用是通过数据链路层协议（即链路控制规程），在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。,数据链路层把一条有可能出差错的实际链路，转变成为让网络层向下看起来好象是一条不出差错的链路。
10、为了完成这一任务，数据链路层还要解决如下一些主要问题：（1）代码透明性的问题。由于物理层只是接收和发送一串比特流信息而不管其是什么含义。（2）流量控制的问题。在数据链路层还要控制发送方的发送速率必须使接收方来得及接收。当接收方来不及接收时，就必须及时地控制发送方的发送速率，即在数据链路层要解决流量控制的问题。,简介MAC地址,MAC(Media Access Control)地址，或称为 MAC位址、硬件位址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链结层则负责 MAC位址。因此一个主机会有一个IP地址，而每个网络位置会有一个专属于它的MAC位址。,MAC
11、（Medium/MediaAccess Control, 介质访问控制）MAC地址是烧录在NetworkInterfaceCard(网卡,NIC)里的.MAC地址,也叫硬件地址,是由48比特/bit长(6字节/byte),16进制的数字组成，网卡的物理地址通常是由网卡生产厂家烧入网卡的EPROM（一种闪存芯片，通常可以通过程序擦写），它存储的是传输数据时真正赖以标识发出数据的电脑和接收数据的主机的地址。,也就是说，在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的，它一般也是全球唯一的。如：44-45-53-54-00-00,以机器可读的方式存入主机接口中。以太网地址管理机构（IEEE）（
12、IEEE：电气和电子工程师协会）将以太网地址，也就是48比特的不同组合，分为若干独立的连续地址组，生产以太网网卡的厂家就购买其中一组，具体生产时，逐个将唯一地址赋予以太网卡。 形象的说，MAC地址就如同我们身份证上的身份证号码，具有全球唯一性。,IP地址就如同一个职位，而MAC地址则好像是去应聘这个职位的人才，职位既可以让甲坐，也可以让乙坐，同样的道理一个结点的IP地址对于网卡是不做要求，基本上什么样的厂家都可以用，也就是说IP地址与MAC地址并不存在着绑定关系。,无论是局域网，还是广域网中的计算机之间的通信，最终都表现为将数据包从某种形式的链路上的初始结点出发，从一个结点传递到另一个结点，最
13、终传送到目的结点。数据包在这些节点之间的移动都是由ARP(Address Resolution Protocol：地址解析协议)负责将IP地址映射到MAC地址上来完成的。,MAC地址的应用平日身份证的作用并不是很大，但是到了有的关键时刻，身份证就是用来证明你的身份的。那么MAC地址与IP地址绑定就如同我们在日常生活中的本人携带自己的身份证去做重要事情一样的道理。现在我们学校使用的就是交换机端口/IP/MAC 三者的绑定，防止修改MAC的IP盗用。一般绑定MAC地址都是在交换机和路由器上配置的，是网管人员才能接触到的，对于一般电脑用户来说只要了解了绑定的作用就行了。比如你在校园网中把自己的笔记本
14、电脑换到另外一个宿舍就无法上网了，这个就是因为MAC地址与IP地址和端口三者绑定引起的。,3网络层,网络层传送的数据单位是报文分组或包。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能要经过许多个结点和链路，也可能还要经过好几个路由器所连接的通信子网。 1路由功能：网络层的任务就是要选择最佳的路由，使发送站的运输层所传下来的报文能够正确无误地按照目的地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。路由选择的好坏在很大程度上决定了网络的性能，如网络吞吐量（在一个特定的时间内成功发送数据包的数量），平均延迟时间、资源的有效利用率等。路由选择是广域网和网际网中非常重要的问题，局域网则比较简单，甚至可以不需要路由选
15、择功能。路由选择的定义是根据一定的原则和算法在传输通路上选出一条通向目的结点的最佳路径，一个好的路由选择应有以下特点：信息传送所用时间最短使网络负载均衡通信量均匀路由选择算法应简单易实现，不致因拓扑的变化，影响报文正常到达目的结点。,2：拥塞控制（拥塞控制算法）3：异种网络的互连4：记账功能网络层的主要协议IP 本层提供无连接的传输服务（不保证送 达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把分组送到目的地的路径。ICMP （Internet Control Message Protocol）提供控制和传递消息的功能；ARP Address Resolution Protocol）为已知的IP地
16、址确定相应的MAC地址；RARP （Reverse Address Resolution Protocol）根据MAC地址确定相应的IP地址。,传输层,传输层（数据包） “点到点”与“端到端”1：网络连接管理2：差错控制3：流量控制,面向连接的 TCP无连接的 UDP,传输层提供了两种传输协议,5会话层,会话层：虽然不参与具体的数据传送，但它对数据的传送的同步进行着管理，会话层工作在两个不同的系统之间，对两个相互传送应用进程之间建立、组织、协调、约定、终止等联系；同时它还进行交换身份和密码口令、约定传输方式和格式等。(中间人性质),6表示层,表示层：表示层主要向应用层进程提供信息的语法表示，对不同语法表示进行转换管理等；它能使采用不同语法表示的两个系统之间能够进行通信，而使应用层不必考虑对方使用的什么样的语言均能够进行会话；同时它还能够对传送的数据信息有正文压缩（还原）、加密（解密）等功能。 表示层关心的是数据传送的语义和语法两个方面的内容。但其仅完成语法的处理，而语义的处理是由应用层来完成的。表示层是为上层提供共同需要数据或信息语法的表示变换。,
