[计算机网络：自顶向下方方法].topdownv3-1

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1、第1章 计算机网络和因特网概述 Computer Networks and the Internet 计算机网络：自顶向下方法 (原书第三版) 陈鸣译，机械工业出版社，2005年Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004. 1计算机网络和因特网概述第1章 计算机网络和因特网我们的目标： q找到“感觉”，学习术语q在后面的课程中更深入 地学习，更为细致q方法:m使用因特网作为例 子概述:q

2、什么是因特网q什么是协议？q网络边缘q网络核心q接入网，物理媒体q因特网/ISP结构q性能：丢包率，时延q协议层次，服务模型q网络模型2计算机网络和因特网概述第1章 要点1.1 什么是因特网？ 1.2 网络边缘 1.3 网络核心 1.4 网络接入和物理媒体 1.5 因特网结构和ISP 1.6 分组交换网络中的时延和丢包率 1.7 协议层次与服务模型 1.8 历史3计算机网络和因特网概述什么是因特网：“具体细节”观点q数以百万计的互联的计 算设备：主机 = 端系统q运行网络应用 q通信链路m光纤，铜缆，无线电， 卫星m传输速率 = 带宽m路由器: 转发分组（数据 块）本地ISP公司网络区域 IS

3、P路由器工作站服务器移动节点4计算机网络和因特网概述什么是因特网：“具体细节”观点q协议控制报文的发送，接收m例如，TCP, IP, HTTP, FTP, PPPq因特网：“网络的网络”m松散的等级结构m公共因特网比较专用互联网q因特网标准mRFC:请求评论（因特网标准）mIETF:因特网工程任务组本地ISP公司网络区域 ISP路由器工作站服务器移动节点5计算机网络和因特网概述什么是因特网：服务的观点q通信基础设施使能分布式应 用：mWeb, email, 游戏, 电子商务， 文件共享q提供给应用通信服务:m不可靠无连接m可靠的面向连接6计算机网络和因特网概述什么是协议?人类协议:q“几点了?

4、”q“我有一个问题”q介绍 发送特定的消息 当收到消息或发生其 他事件，采取特定的动 作网络协议:q及其而不是人类q因特网中的所有活动均 有协议支配协议定义了格式，网络 实体间发送和接收报文 顺序，和传输，收到报 文所采取的动作7计算机网络和因特网概述什么是协议?一个人类协议和一个计算机网络的协议:问题: 其他人类协议 ? HiHi请问几点了?2:00TCP 连接请求 TCP 连接响应Get http:/ 要点1.1 什么是因特网？ 1.2 网络边缘 1.3 网络核心 1.4 网络接入和物理媒体 1.5 因特网结构和ISP 1.6 分组交换网络中的时延和丢包率 1.7 协议层次与服务模型 1.

5、8 历史9计算机网络和因特网概述仔细观察网络结构q网络边缘: 应用与主 机q网络核心: m路由器m网络的网络q接入网络，物理媒体 : 通信链路10计算机网络和因特网概述网络边缘q端系统 (主机):m运行应用程序m例如Web, 电子邮件m在“网络边缘”q客户机/服务器模式：m客户机主机请求，从总是开的服 务器接收服务m例如Web浏览器/服务器；电子 邮件客户机/服务器q对等模式:m最小限度(或不)使用专用服务器 m例如Gnutella, KaZaA11计算机网络和因特网概述网络边缘：面向连接服务目标: 在端系统之间传送 数据q握手：事先设置准备数 据传送m人类协议Hello, 返回hellom在

6、两台通信主机中建立“ 状态”qTCP - 传输控制协议m因特网的面向连接服务TCP服务RFC 793q可靠的，有序的字节流数据 传送m丢包: 确认和重传q流控制: m发送方不能过载接收方q拥塞控制: m当网络拥塞时发送方“降低发 送速率”12计算机网络和因特网概述网络边缘：无连接服务目的: 在端系统之间传送数 据m与前面相同!qUDP - 用户数据报协议 RFC 768: m无连接 m不可靠的数据传送m无流控m无拥塞控制使用TCP的应用：qHTTP (Web), FTP (文件 传送), Telnet (远程注册), SMTP (电子邮件)使用UDP的应用:q流媒体，电信会议，DNS ，以太网

7、电话13计算机网络和因特网概述第1章 要点1.1 什么是因特网？ 1.2 网络边缘 1.3 网络核心 1.4 网络接入和物理媒体 1.5 因特网结构和ISP 1.6 分组交换网络中的时延和丢包率 1.7 协议层次与服务模型 1.8 历史14计算机网络和因特网概述网络核心q互联的路由器形成的网孔q基本问题: 数据怎样通过网 络传送?m电路交换: 每呼叫专用的 电路：电话网m分组交换: 数据通过网络 以离散的“块”发送15计算机网络和因特网概述网络核心：电路交换为“呼叫”预留端到端资 源q链路带宽，交换机能力q专用资源：非共享q类电路(确保的)性能q需要建立呼叫16计算机网络和因特网概述网络核心：

8、电路交换网络资源(如带宽) 划 分为“片”q分配给呼叫片q如果未被拥有的呼叫 使用则资源片空闲(非 共享) 将链路带宽划分为“片 ” 频率分割 时间分割17计算机网络和因特网概述电路交换: FDM和TDMFDM频率时间 TDM频率时间4 个用户例子:18计算机网络和因特网概述数字的例子q从主机A到主机B经一个电路交换网络发送一 个640,000 比特的文件需要多长时间？m所有链路是1.536 Mbpsm每条链路使用具有24个时隙的TDMm创建端到端电路需500 msec将该例子计算出来!19计算机网络和因特网概述网络核心：分组交换每个端到端数据流划分为分组q用户A、B的分组共享网络资 源q每个

9、分组使用全部链路带宽q使用所需的资源 资源争夺： 聚合资源要求能超过 可用的量 拥塞：分组队列，等 待链路使用 存储转发 ：分组一次 移动一跳 节点在转发前接收完整的分 组带宽 划分为“片” 专用分配 资源预留20计算机网络和因特网概述分组交换：统计复用A & B分组的序列没有固定的模式 统计复用. 在TDM中，每台主机在 循环出现的TDM帧中获得相同 的帧。ABC10 Mbps 以太网1.5 MbpsDE统计复用等待输出链路的分组队列21计算机网络和因特网概述分组交换对比电路交换q1 Mbps链路q每个用户: m当“活跃”时100 kbpsm时间的10% 活跃q电路交换: m10用户q分组交

10、换 m有35个用户，概率 10 活 跃小于.0004分组交换允许更多的用户使用网络!N 用户 1 Mbps 链路22计算机网络和因特网概述分组交换对比电路交换q对突发数据极为有效m资源共享m较简单，无呼叫建立q过多的拥塞: 分组时延和丢包m需要可靠数据传送、拥塞控制的协议q问题: 怎样提供类似电路的行为？m对音频/视频应用需要带宽保证m仍是一个未解决的问题分组交换是一个“强有力的赢家”？23计算机网络和因特网概述分组交换：存储转发q传输(推出)L个比特到速 率为R bps链路上，需要 L/R秒 q在分组能向下一段链路传 输前，整个分组必须到达 路由器：存储转发q时延 = 3L/R例子:qL =

11、 7.5 MbqR = 1.5 Mbpsq时延 = 15 secRRRL24计算机网络和因特网概述分组交换网络：转发q目的: 从源到目的地通过路由器移动分组m我们将学习几种路径选择(即选路)算法 (chapter 4)q数据报网络: m分组中的目的地址决定下一跳m在会话中路由可以变化m类比: 驾车，询问方向q虚电路网络: m每个分组携带标签(虚电路ID)，标签决定下一跳m固定的路径在呼叫建立时决定，在呼叫期间保持不变m路由器保持每呼叫状态25计算机网络和因特网概述网络分类电信网络电路交换网络FDMTDM分组交换网络具有VC的网络数据报网络数据报网络不是面向连接的，而是无连接的 。 因特网为应用

12、提供了面向连接服务 (TCP) 和无连接服务 (UDP) 。26计算机网络和因特网概述第1章 要点1.1 什么是因特网？ 1.2 网络边缘 1.3 网络核心 1.4 网络接入和物理媒体 1.5 因特网结构和ISP 1.6 分组交换网络中的时延和丢包率 1.7 协议层次与服务模型 1.8 历史27计算机网络和因特网概述接入网和物理媒体问题: 端系统怎样连接到边 缘路由器？q住宅接入网q机关接入网(学校，公司) q移动接入网 记住: q接入网的带宽(每秒比特) ？q共享或专用？28计算机网络和因特网概述住宅接入：点对点接入q经调制解调器拨号m最高达56Kbps直接接入到路由 器(经常较少)m不能同

13、时上网和打电话：不能“ 总是在线” ADSL: 不对称数字用户线 最高达1 Mbps 上行 (今天典型地 1: 时延变大 La/R 1: 更多“工作”到达，超出了服务能 力，平均时延无穷大！平均排队时延 55计算机网络和因特网概述“实际的”因特网时延和路由q“实际的”因特网时延和丢包是怎样的呢？qTraceroute程序: 为路由器提供从源到目的地，朝着目的地沿着端到端因特网路径的时延测量。对所有i:m发送3个分组，该分组在朝着目的地的路径上到达路由器 im路由器i 将向发送方返回分组m发送方度量传输和响应间的时间间隔。3 探测分组3 探测分组3 探测分组56计算机网络和因特网概述“实际的”因

14、特网时延和路由1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0- (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.e

15、du (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2- (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater- (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom- (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126