计算机网络_第一章_概述

《计算机网络_第一章_概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机网络_第一章_概述（116页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、计算机网络,张长明 ncepubd,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 1.3 因特网的组成 1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别 1.6 计算机网络的性能 1.7 计算机网络的体系结构,1.1 计算机网络在信息时代的作用 21 世纪的一个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。 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。 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 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 进入 20 世纪 90 年代以后，以因特

2、网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 现在人们生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。,计算机网络向用户提供的最重要的功能 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。 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 一、网络 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。,二、互联网（ internet ） 网络和网络通过

3、路由器互连起来，就构成了覆盖范围更大的网络，即互联网。互联网是“网络的网络”。,三、因特网（ Internet） 因特网是世界上最大的互联网。,internet 和 Internet 的区别 以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 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，其前身是美国的 ARPANET。,1.2.2 因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发

4、展的过程。 ARPANET,1.2.2 因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 互联网,1.2.2 因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。 人们把 1983 年作为因特网的诞生时间,第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。,第三阶段的特点是逐渐形成多层次 ISP结构的因特网。 ISP： Internet Service Provider，因特网服务提供者 用户通过 ISP 上网,一级

5、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,第二层 ISP,第二层 ISP,NAP,NAP,A,B,主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 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,1.2.3 关于因特网的标准化工作,因特网协会 IS

6、OC,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,RG,WG,RG,领域,领域,因特网体系结构 研究委员会 IAB,WG,WG,WG,制订因特网的正式标准要经过四个阶段： 因特网草案(Internet Draft) 建议标准(Proposed Standard) 草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard),1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上看，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

7、）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 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)。 “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”，可以简称为“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

8、序之间的通信方式通常可划分为两大类： 客户服务器方式（C/S方式），即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式），即 Peer-to-Peer方式,客户服务器方式 客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。 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。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,A,B,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 (1) 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

9、）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。 (2) 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 (1) 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。(提供某种服务的程序，可同时处理多个请求) (2) 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。 (3) 一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。,2. 对等连接方式 对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P)是指两个主机在通信时并不区分服务请求方和服务提供方。 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以

10、进行平等的、对等连接通信。 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。因此这种工作方式也称为P2P文件共享。,对等连接方式的特点 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户同时又是服务器。 例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户，D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。,网络边缘,网络核心,运行 P2P 程序,运行 P2P 程序,D,C,E,F,运行 P2P 程序,运行 P2P 程序,1.3.2 因特网的核心部分 网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他

11、主机通信（即传送或接收各种形式的数据），因此网络核心部分是因特网中最复杂的部分。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组(核心部分最重要功能)，这是网络核心部分最重要的功能。,1. 电路交换的主要特点 两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。5 部电话机两两相连，需 10 对电线。,N 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。,“交换”的含义

12、 在这里，“交换”(switching)的含义就是转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。,电路交换的特点: 电路交换须经过三个阶段： 建立连接 通信 释放连接 电路交换是面向连接的，对端到端通信质量有可靠保证。(通信有质量保证) 在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。 电路交换传送计算机数据效率低 计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。,电路交换举例,A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户

13、线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,D,C,A,电路交换举例,2. 分组交换的主要特点,在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。,数 据,数 据,数 据,添加首部构成分组,每一个数据段前面添加上首部构成分组。,首部,首部,首部,请注意：现在左边是“前面”,分组交换的传输单元,分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。,分组首部的重要性,每一个分组的首部都含有地址等控制信息。

14、 分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。,收到分组后剥去首部,接收端收到分组后剥去首部还原成报文。,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,3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，而主机处在因特网的边缘部分。 因特网核心部分的路由器间一般用高速链路相连接；网络边缘的主机接入到核心部分则常以相对较低速率的链路相连接； 主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息；路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。,H1,

15、H5,H2,H4,H3,H6,路由器,网络,网络核心部分,主机,H1,H5,H2,H4,H3,H6,发送的 分组,路由器,A,E,D,B,C,网络核心部分,主机,分组交换网的示意图,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 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,H1,A,互联网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 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,路由器,在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 路由器处理分组的过程是： 把收到的分组先放入缓存（暂时存储）； 查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发； 把分组送到适当的端口转发出去。,