网络技术ch1

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1、网 络 技 术孙述和孙述和 20112011年年2 2月月-6-6月月参考资料l计算机网络技术与应用 清华大学出 版社 钮焱 主编l计算机网络教程（第5版）电子工业 出版社 谢希仁 编著l计算机网络技术教程 机械工业出版 社 黄淑华 编著l网络工程技术与实验教程 清华大学 出版社 张新有 主编第 1 章 网络基本知识1.1 计算机网络概述 1.2 网络协议与网络体系结构 1.3 TCP/IP 参考模型 1.4 Internet 概览1.1 计算机网络概述 一、网络的定义 二、网络的组成 三、网络的形成和发展过程 四、网络的分类 五、网络的功能 六、网络的拓扑结构 七、C/S模式和B/S模式一、

2、网络的定义 你所知道的“计算机网络”你用计算机网络做过什么？ 听说过“资源”一词吗？你是怎样理解的？ 你知道连（联）网需要些什么？ 网络中传递的是什么？文字、数据编码：10110电磁/光信号 网络的基本特征 目的是：实现网络内计算机资源的共享； 互连的计算机是：地理上分散、功能上自治的； 连网的计算机之间必须遵循共同的网络“协议”。 计算机网络的定义：计算机网络是指一组地理位置不同的、相 互连接的、自治的计算机及其外部设备的集 合二、网络的组成Internet计算机网络中包括：计算机、通信设 备、信道、网络软件、网络资源等。 硬件服务器、客户机、网卡、调制解调器、 中继器、集线器、网桥、交换机

3、、路由器 软件网络操作系统、网络协议软件 网络信息网络上存储或传输的信息三、网络的形成和发展过程1969年12月建成了，APRANETNCP ；1983年，过渡到APRANETTCP/IP 第一阶段：面向终端的数据通信阶段（20世 纪50年代） 第二阶段：分组交换技术应用阶段（20世纪 60年代初到70年代初） 第三阶段：网络层次化标准化阶段（20世纪 70年代初到80年代初） 第四阶段：Internet的应用阶段（20世纪 90年代至今） 计算机网络方面的标准化组织国际标准化组织，ISO国际电信联盟，ITU美国国家标准协会，ANSI电子工业联盟，EIA电气与电子工程师协会，IEEE美国国家科

4、学基金会，NSF 因特网的标准化工作 自1992年 因特网协会 ISOC因特网研究指导小组 IRSG 因特网研究部 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四、网络的分类 按覆盖的地理范围分：局域、城域、 广域、接入 按通信传播方式分：点对点、广播 按信息交换方式分：电路、报文、分 组、混合 按网络的适用范围分：公共网、专用 网五、网络的功能 数据通信 程序、文字、声音、动画、影视 资源共享 软、硬件资源 分布处理 协同工作、分工合作 综合信息服务 社会各领域的业务、内容信息服务平台六、网络的拓扑结构

5、总线型 星型 环型 树型匹配电阻总线网集线器星形网树形网 干线耦合器环形网七、C/S模式和B/S模式 C/S模式客户端应用程序、服务器端管理程序和中 间件三个部分组成。 特点： 应用与服务分离，系统具有稳定性和灵活性； 点对点的结构模式，适用于局域网，有可靠的 安全性； 客户端与服务器端直接连接、客户进程与服务 器进程直接通信，因此服务响应速度快； 客户与服务程序联系紧密，系统升级和维护较 为复杂。Internet数据 服务器 B/S模式 基于Web技术的三层结构：客户端应用程 序被简化成通用的“浏览器”、Web （及应 用）服务器、数据库服务器。 特点： 浏览器的通用性，使客户机结构简单，资

6、源消 耗少，配置灵活； 系统开放性好，降低了使用成本，方便了用户 ； Web的平台无关性，使系统易于实现和扩展， 开发及升级维护成本低，推广方便；InternetWeb 服务器数据 服务器1.2 网络协议与网络体系结构 什么是网络协议？ 网络协议（protocol）就是为进行网络数 据交换而制定的规则、约定与标准。 网络协议的三要素 语法：规定数据和控制信息的结构或格式 ； 语义：对协议元素含义的解释，即发出何 种信息，完成何种动作，做出何种响应； 时序：事件的执行顺序。 协议的表达与实现网络体系结构的概念 什么是计算机网络体系结构？ 将计算机网络的分层及其协议的集合称为网 络体系结构。 是对

7、网络组成（或结构）的一种抽象。 采用层次结构的优点 层间相互独立，互不影响，配置灵活，相邻 的层通过接口提供或被服务； 分层后，系统实现简单，维护方便； 各层的功能和服务可精确定义，易于标准化 。实体、协议、服务和服务访问点 实体(entity) 表示任何可发送或接收信 息的硬件或软件（进程）。 协议是控制两个对等实体进行通信的规 则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通 信使得本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提 供的服务。实体、协议、服务和服务访问点 本层的服务用户只能看见服务而无法看 见下面的协议。 下面的协议对上面的服务用户是透明的 。 协议是“水平的”

8、，即协议是控制对等实 体之间通信的规则。 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上 层通过层间接口提供的。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地 方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。实体、协议、服务和服务访问点协议(n + 1)SAPSAP实体(n + 1)提供 服务第 n 层第 n + 1 层实体(n + 1)调用 服务实体(n)实体(n)协议(n)OSI的体系结构 ISO/OSI-RM开放系统互连参考模型 1977年成立了研究组，1983年发布，七 层 因复杂性及商业推广问题，而被逐渐抛弃 应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层运输

9、层网络层数据链路层物理层应用层协议表示层协议会话层协议运输层协议网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层通信子网传输媒体ISO/OSI-RM中各层的功能 物理层：比特流，电气（光）信号、物理接口 数据链路层：数据帧（有结构的比特流） 网络层：报文分组（数据包/报） 传输层：变长的报文 会话层：会话活动、数据传输同步管理 表示层：数据转换、压缩、加/解密 应用层：应用功能及用户界面主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的

10、层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层 首部T2链路层 尾部主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H

11、5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程主机 1 向

12、主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！1.3 TCP/IP参考模型 TCP/IP协议泛指TCP、IP、UDP、 ARP、ICMP等上百个协议的集合，它 是一个协议族。 由于Internet的发展与普及，TCP/IP 网络体系结构已经取代OSI-RM成为事 实上的公认的国际标准。TCP/IP网络体系结构应用层表示层会话层运输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型应用层运输层网际互连层网络接口层TCP/IP模型TCP/IP网络体系结构应用层运输层网际层网络 接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络 接口层网

13、际层网络 接口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层 而没有使用运输层和应用层。 沙漏计时器形状的 TCP/IP协议族 HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层网络接口 1网络接口 2网络接口 3Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上TCP/IP协议族 常见协议及其功能TelnetTCPIPEthernet 10GE/ IEEE802.3aeUDPFTPMIMESMTPDNS SNMPToken RingFrame RelayFDDIARPIGMPICM

14、PHTTPTFTPPOP3NFSIMAPRARPRIPOSPFATM1.4 Internet 概览 起源于ARPANET的因特网现已发展成为世 界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这 些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机(host) 。 Internet 与 internet ISPInternet Services Provider一、因特网的组成 因特网的边缘部分与核心部分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 处在因特网边缘

15、部分的就是用户连接在 因特网上的所有的主机。这些主机又称 为端系统(end system)。 “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 上的另一个程序进行通 信”。 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” 因特网的核心部分 因特网的核心部分是由许多网络和把它 们互连起来的路由器组成，提供连通性 和交换功能。 在因特网核心部分的路由器之间一般都 用高速链路相连接，而在网络边缘的主 机接入到核心部分则通常以相对较低速 率的链路相连接。H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机主机和路由器的作用 主机是为用户进行信息处理的，并向网 络发送分组，从网络接收分组，即和其 他主机通过网络交换信息。 路由器对分组进行存储转发，即进行分 组交换的，最后把分组交付目的主机。二、分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！路由器主机注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组 路由器主机在路由器 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口最后到达目的主机 H5在路由器 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口在路由器 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口三、