计算机网络(第 5 版)第一章

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1、第 1 章 概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络1.2.2 因特网发展的三个阶段1.2.3 因特网的标准化工作1.2.4 计算机网络在我国的发展 1.3 因特网的组成1.3.1 因特网的边缘部分1.3.2 因特网的核心部分第 1 章 概述（续）1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别1.5.1 计算机网络的定义1.5.2 几种不同类别的网络 1.6 计算机网络的性能 1.6.1 计算机网络的性能指标 1.6.2 计算机网络的非性能特征第 1 章 概述（续）1.7 计算机网络的体系结构 1.7.1 计算机网络体系结构的形成 1.7.2

2、 协议与划分层次 1.7.3 具有五层协议的体系结构 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点 1.7.5 TCP/IP 的体系结构1.1 计算机网络在信息时代的作 用n21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和 信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。n网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济 的重要基础。n网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络 和计算机网络。n发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 因特网(Internet)的发展n进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网 为代表的计算机网络得到了飞速的发展 。n已从最初的教育科研网络逐步发展成为 商业网络。n已成为仅次于全球电

3、话网的世界第二大 网络。 因特网的意义n因特网是自印刷术以来人类通信方面最 大的变革。n现在人们的生活、工作、学习和交往都 已离不开因特网。 我国的情况n1994 年4 月 20 日我国正式接入因特网。n根据统计资料，在 2003 年 6 月：n 我国上网计算机数： 2572 万台n 上网用户数： 6800 万计算机网络向用户提供的 最重要的功能 n连通性计算机网络使上网用户之间 都可以交换信息，好像这些用户的计算 机都可以彼此直接连通一样。 n共享即资源共享。可以是信息共享 、软件共享，也可以是硬件共享。 1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络n起源于美国的因特网现已发展成为世界 上最大的

4、国际性计算机互联网 n网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。 n互联网是“网络的网络”(network of networks)。 n连接在因特网上的计算机都称为主机 (host)。 请注意名词“结点”n“结点”的英文名词是 node。n虽然 node 有时也可译为“节点”，但这 是指像天线上的驻波的节点，这种节点 很像竹竿上的“节”。n在网络中的 node 的标准译名是“结点” 而不是“节点”。n但数据结构的树(tree)中的 node 应当译 为“节点”。网络与因特网n网络把许多计算机连接在一起。n因特网则把许多网络连接在一起。 (a)(b)网

5、络互联网（网络的网络）结点链路主机因特网计算机网络、互连网、互联 网n计算机网络：一些相互连接的计算机的 集合。n互连网：一些相互连接的计算机网络的 集合（网络的网络）。n互联网：就是互连网的同义词。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络互连网，互联网互连网，互联网internet 与 Internetninternet 是普通名词n泛指一般的互连网（互联网）nInternet 是专有名词n世界范围的互连网（互联网）n使用 TCP/IP 协议族n前身是美国的阿帕网 ARPANETInternet 和 Internet 的区别n以小写字母 i 开始的 internet（互联网 或互连网）是一个

6、通用名词，它泛指由 多个计算机网络互连而成的网络。 n以大写字母I开始的的 Internet（因特 网）则是一个专用名词，它指当前全球 最大的、开放的、由众多网络相互连接 而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其 前身是美国的 ARPANET。n计算机网络的带宽是指网络可通过的最 高数据率，即每秒多少比特。n描述带宽也常常把“比特/秒”省略。n例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。n这里的 M 是 106。计算机网络的带宽什么是宽带？n宽带线路：可通过较高数据率的线路 。n宽带是相对的概念，并没有绝对的标 准。n在目前，对于用户接入到因特网的用 户线来

7、说，每秒传送几个兆比特就可 以算是宽带速率。常见的错误是混淆了两种速 率n在网络中有两种不同的速率：n信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率 （米/秒，或公里/秒）n计算机向网络发送比特的速率（比特/秒）n这两种速率的意义和单位完全不同。n宽带传输：计算机向网络发送比特的速率 较高。对宽带传输的错误概念n有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“ 比特在网络上传输”，认为宽带传输的 好处就是传输更快，好比汽车在高速公 路上可以跑得更快一样。n对于这种比喻一定要谨慎对待。ABAB宽带线路窄带线路在宽带线路上比特传播得快在窄带线路上比特传播得慢错误的概念A A B BA A B B宽带线路窄带线路宽带

8、线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率 是一样的。正确的概念比喻：汽车运货宽带线路 窄带线路宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短另一种错误概念 “宽带”相当于“多车道”多车道公路是并行传输多车道公路是并行传输100101110100100111010001011010通信线路上通常都是串行传输通信线路上通常都是串行传输 ( (但但 ADSL ADSL 是例外的）是例外的）1.2.2 因特网发展的三个阶 段n第一阶段是从单个网络 ARPANET 向 互联网发展的过程。 n1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。n人们把 1

9、983 年作为因特网的诞生时间 。 三级结构的因特网 n第二阶段的特点是建成了三级结构的因 特网。 n三级计算机网络，分为主干网、地区网 和校园网（或企业网）。 三级结构的因特网n各网络之间需要使用路由器来连接。n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地区网地区网地区网路由器三级结构的因特网n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地区网地区网地区网多层次 ISP 结构的因特 网 n第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。n出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Pro

10、vider)。 用户因特网ISP1ISP2因特网 服务提供者用户通过 ISP 上网根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。 今日的多级结构的因特网n大致上可将因特网分为以下五个接入级 n网络接入点 NAPn国家主干网（主干 ISP）n地区 ISPn本地 ISPn校园网、企业网或 PC 机上网用户一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大公司 本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本

11、地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP多级结构的因特网大公司地区 ISP网络接入点 NAP （对等点）公司校园网主干服务 提供者校园网校园网校园网校园网本地 ISP地区 ISP地区 ISP地区 ISP本地 ISP本地 ISP大公司大公司网络接入点 NAP （对等点）n主机到主机的通信可能经过多种 ISP。万维网 WWW 的问世n因特网已经成为世界上规模最大和增长 速率最快的计算机网络

12、，没有人能够准 确说出因特网究竟有多大。n因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年 代。由欧洲原子核研究组织 CERN 开 发的万维网 WWW (World Wide Web) 被广泛使用在因特网上，大大方便了广 大非网络专业人员对网络的使用，成为 因特网的这种指数级增长的主要驱动力 。 因特网的发展情况概况网络数 主机数 用户数 管理机构数 1980 10 102 102 100 1990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108 109 1031.2.3 关于因特网的标准化 工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组 IRSG 因

13、特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组 IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构 研究委员会 IAB WGWGWG制订因特网的正式标准要经 过以下的四个阶段 n因特网草案(Internet Draft) 在这个 阶段还不是 RFC 文档。n建议标准(Proposed Standard) 从 这个阶段开始就成为 RFC 文档。n草案标准(Draft Standard)n因特网标准(Internet Standard) 各种RFC之间的关系 因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFC1.3 因特网的组成 从因特网的

14、工作方式上看，可以划分为以 下的两大块： (1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的 主机组成。这部分是用户直接使用的， 用来进行通信（传送数据、音频或视频 ）和资源共享。 (2) 核心部分 由大量网络和连接这些网 络的路由器组成。这部分是为边缘部分 提供服务的（提供连通性和交换）。因特网的核心部分因特网的边缘部分 主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分1.3.1 因特网的边缘部 分n处在因特网边缘的部分就是连接在因特 网上的所有的主机。这些主机又称为端 系统(end system)。n “主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上 是指：“运行在主机 A 上的某个程序和 运行在主机 B 上的另

15、一个程序进行通 信”。n即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另 一个进程进行通信”。或简称为“计算机 之间通信” 两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的 通信方式通常可划分为两大类：n客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 n对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 1. 客户服务器方式n客户(client)和服务器(server)都是指通 信中所涉及的两个应用进程。n客户服务器方式所描述的是进程之间服 务和被服务的关系。n客户是服务的请求方，服务器是服务的 提供方。运行 客户 程序网络边缘网络核心运行 服务器 程序AB 请求服务 得到服务客户服务器客户 A 向服务器 B 发出请求服务， 而服务器 B 向客户 A 提供服务。客户软件的特点 n被用户调用后运行，在打算通信时主动 向远地服务器发起通信（请求服务）。 因此，客户程序必须知道服务器程序的 地址。n不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统 。 服务器软件的特点 n一种专门用来提供某种服务的程序，可 同时处理多个远地或本地客户的请求。n系统启动后即自动调用并一直不断地运 行着，被动地等待并接受来自各地的客 户的通信请求。因此，服务器程序不需 要知道客户程序的地址。n一般需要强大的硬件和高级的操