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1、主讲人： 西安交通大学 程向前计算机网络教程计算机网络教程 主讲人：程向前主讲人：程向前教科书：计算机网络教程教科书：计算机网络教程 谢希仁谢希仁 人民邮电出版社人民邮电出版社参考书：参考书：Computer Networking James. F. Kurose 高等教育出版社高等教育出版社1第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前第第1讲：计算机网络与因特网概述讲：计算机网络与因特网概述本讲目标本讲目标: q了解环境了解环境, “感觉感觉” 网网络络q为课程内容进行铺垫为课程内容进行铺垫q使用方法使用方法:全面讲述网络要点全面讲述网络要点使用因特网作为实使用因特网作为实
2、例例q教科书参考教科书参考第一章第一章 第二章第二章概述概述:q什么是因特网什么是因特网?q什么是协议什么是协议?q网络边缘网络边缘q网络核心网络核心q访问网络访问网络,物理介质物理介质q网络性能网络性能: 数据丢失数据丢失, 延迟延迟q协议分层协议分层, 服务模型服务模型q骨干网络骨干网络, NAP, ISPq因特网简史因特网简史2第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网因特网: 工程视角工程视角q数以百万计的互联计算设备数以百万计的互联计算设备: 主机主机, 端接系统端接系统Pc工作站工作站, 服务器服务器PDA电话电话, 智能家电智能家电运行运行 网络应用程序网
3、络应用程序q通信链路通信链路光纤光纤, 铜缆铜缆, 无线电无线电,卫星卫星q路由器路由器: 将数据分组将数据分组(数据数据块块)转发通过网络转发通过网络q教科书参考教科书参考第第3章、第章、第4章章local ISPcompanynetworkregional ISProuterworkstationservermobile3第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网因特网: 工程视角工程视角q协议协议: 控制报文的收发控制报文的收发e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPPq因特网因特网: “万网之网万网之网”松散的层次结构松散的层次结构公共的公共的I
4、nternet（因特网）因特网） vs. 专有的专有的 intranet（内联网）内联网）q因特网标准因特网标准RFC: Request for commentsIETF: Internet Engineering Task Force（因特网工程部）因特网工程部）local ISPcompanynetworkregional ISProuterworkstationservermobile4第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网因特网: 服务视角服务视角q通信系统基础上通信系统基础上 运行分布运行分布式的应用程序式的应用程序:WWW, email, 网络游戏网络游
5、戏, 电子商务电子商务, 数据库应用数据库应用, 网上网上调查调查, 文件共享文件共享q所提供的通信服务所提供的通信服务:无连接（无连接（connectionless）面向连接（面向连接（connection-oriented）5第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前什么是协议什么是协议?人们交往的协议人们交往的协议:q“现在几点了现在几点了?”q“我有个问题我有个问题.”q彼此作自我介绍彼此作自我介绍 定义发送的信息定义发送的信息 定义信息接收后定义信息接收后,或某或某个事件发生后的动作个事件发生后的动作网络协议网络协议:q通信设备之间的交互而通信设备之间的交互而不是人
6、们的交往不是人们的交往q所有在因特网上的通信所有在因特网上的通信活动全部是由协议所控活动全部是由协议所控制的制的 协议定义网络实体之间信协议定义网络实体之间信息收发的格式和顺序息收发的格式和顺序, 以及以及信息发送和接收后所需采取信息发送和接收后所需采取的动作的动作 （语法、语义、同步或规则）语法、语义、同步或规则）6第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前什么是协议什么是协议?人际交往的协议和计算机网络协议人际交往的协议和计算机网络协议:Q: 其它人际交往的协议其它人际交往的协议? HiHiGot thetime?2:00TCP connection req.TCP co
7、nnectionreply.Get http:/gaia.cs.umass.edu/index.htmtime7第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前近观网络结构近观网络结构:q网络边缘网络边缘: 应用程序和应用程序和主机主机q网络核心网络核心: 路由器路由器万网之网万网之网q访问网络访问网络,物理介质物理介质: 通通信链路信链路8第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络边缘网络边缘:q端接系统端接系统 (主机主机):运行应用程序运行应用程序e.g., WWW, email在在 “网络的边缘网络的边缘”上上q客户端客户端/服务器服务器(client
8、/server )模型模型客户端发出请求客户端发出请求, 接收来自服务器接收来自服务器的服务的服务e.g., WWW客户端客户端(浏览器浏览器)/ 服服务器务器; email 客户端客户端/服务器服务器q对等对等(peer-peer)模型模型: 主机对称的进行交互主机对称的进行交互e.g.: Gnutella, KaZaA9第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络边缘网络边缘: 面向连接的服务面向连接的服务目的目的: 在端系统间进行数在端系统间进行数据传输据传输.q握手握手: 在数据传输之前在数据传输之前(作为准备工作作为准备工作) 设置系设置系统间的连接统间的连接He
9、llo, hello back 人际人际交往协议交往协议 建立连接建立连接“状态状态” 于两个于两个通信主机之间通信主机之间 qTCP - Transmission Control Protocol(传输传输控制协议控制协议) 因特网面向连接的服务因特网面向连接的服务TCP服务服务 RFC 793q可靠可靠, 有序的有序的字节流数据传字节流数据传输输数据丢失数据丢失: 应答和重传应答和重传q流量控制流量控制: 发送端不会将接收端发送端不会将接收端“淹没淹没”q拥塞控制拥塞控制: 当网络拥塞时发送端须当网络拥塞时发送端须 “降降低发送速率低发送速率”q教科书参考教科书参考第第8章章10第一讲 计
10、算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络边缘网络边缘: 无连接的服务无连接的服务目标目标: 在端接系统间传输数在端接系统间传输数据据与与TCP一样一样!qUDP - User Datagram Protocol(用户数据报协议用户数据报协议) RFC 768: 因特网的无因特网的无连接服务连接服务不可靠的数据传输不可靠的数据传输没有流量控制没有流量控制没有拥塞控制没有拥塞控制q教科书参考教科书参考第第8章章使用使用TCP的应用程序的应用程序: qHTTP (WWW), FTP (文件传输文件传输), Telnet (远远程登录程登录), SMTP (email)使用使用UDP的应
11、用程序的应用程序:q流媒体流媒体, 视讯会议视讯会议, IP 电话电话11第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心q由路由器勾结而成的网由路由器勾结而成的网(眼眼)q最根本的问题最根本的问题: 数据是如何数据是如何传输并通过网络的传输并通过网络的?电路交换电路交换: 为每个通信为每个通信连接指定电路连接指定电路: 电话网电话网络络分组交换分组交换: 数据划分成数据划分成分离的分离的“数据块数据块” 通过网通过网络传送络传送12第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心: 电路交换电路交换为通信为通信(call)在两端需在两端
12、需要预留资源要预留资源q链路带宽链路带宽, 交换能力交换能力q专用资源专用资源: 没有共享没有共享q电路交换的通信性能电路交换的通信性能 (有承诺的有承诺的)q在通信进行之前要建立在通信进行之前要建立连接连接q参考教科书（参考教科书（p4,图图1-2）13第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心: 电路交换电路交换网络资源网络资源 (e.g., 带宽带宽) 划分成划分成 “片片”q各资源片分配给各个通信各资源片分配给各个通信连接连接q如果拥有资源的通信连接如果拥有资源的通信连接没有使用没有使用,则该资源片就被则该资源片就被闲置闲置(idle,没有共享没有共享
13、)q将链路带宽分将链路带宽分“片片”的办的办法法频谱划分频谱划分时隙划分时隙划分qdividing link bandwidth into “pieces”frequency divisiontime division14第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前电路交换电路交换: FDMA和和TDMAFDMAfrequencytimeTDMAfrequencytime4 用户例如:15第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心: 分组交换分组交换每个端到端的数据流被划分成每个端到端的数据流被划分成分组分组(packet)q用户用户 A, B
14、 的分组可共享网的分组可共享网络资源络资源 q每个分组使用全部的链路带每个分组使用全部的链路带宽宽 q资源在资源在必要时必要时才使用才使用, 资源竞争资源竞争: q资源可能供不应求资源可能供不应求q拥塞拥塞: 分组排队分组排队, 等待链等待链路资源路资源q在路由器上存储转发在路由器上存储转发: 分分组一次移动一个步跳组一次移动一个步跳通过链路传输通过链路传输等待下一条链路等待下一条链路q参考教科书参考教科书p5(图图1-4)带宽划分成带宽划分成“片片”专门分配专门分配资源预留资源预留16第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心: 分组交换分组交换分组交换分组
15、交换vs.电路交换电路交换: 可以使用饭店的经营方式比喻可以使用饭店的经营方式比喻q其他人类社会的生活实例的类比其他人类社会的生活实例的类比?ABC10 Mb/s以太网1.5 Mb/s45 Mb/sDE统计多路等待输出链路的分组队列17第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络核心网络核心: 分组交换分组交换分组交换分组交换: 存储转发的过程存储转发的过程q将报文划分成较小的数据将报文划分成较小的数据块块: “分组（分组（packets）”q存储转发存储转发: 交换机等到整交换机等到整个分组到达完毕后个分组到达完毕后, 再进再进行转发或路由接力行转发或路由接力qQ:如果报
16、文以整个的形式如果报文以整个的形式发送又将如何发送又将如何?q参考教科书参考教科书p6-7,图图1-518第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分组交换分组交换vs. 电路交换电路交换q1 Mb/s链路链路q每个用户每个用户: 100Kb/s 当当“激活激活”激活时间为激活时间为 10% q电路交换电路交换: 10 用户用户q分组交换分组交换: 对对 35个用户来说个用户来说, 概率概率: 10个用户同时激活小于个用户同时激活小于 .0004分组交换使得更多用户可分组交换使得更多用户可“同时同时”使用网络使用网络!N users1 Mbps link19第一讲 计算机网络
17、与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分组交换分组交换vs. 电路交换电路交换q在突发性数据传输过程中表现优异在突发性数据传输过程中表现优异资源共享资源共享无须事先建立连接无须事先建立连接q过度拥塞过度拥塞: 导致分组延迟和丢失导致分组延迟和丢失需要协议来保障可靠的数据传输需要协议来保障可靠的数据传输, 拥塞控制拥塞控制qQ: 如何在分组交换网中提供电路交换的性能如何在分组交换网中提供电路交换的性能?为音频为音频/视频（视频（audio/video）应用提供带宽保障应用提供带宽保障仍然是一个需要解决的问题仍然是一个需要解决的问题分组交换是不是分组交换是不是 “大满贯冠军大满贯冠军?”20第
18、一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分组交换分组交换:路由选择问题路由选择问题q目标目标: 将分组沿路由器从信源送达信宿将分组沿路由器从信源送达信宿介绍因特网的路由选择协议介绍因特网的路由选择协议 (第第7章章)q数据报网络数据报网络: 由信宿地址来由信宿地址来决定下一个步跳决定下一个步跳(hop)在会话过程中在会话过程中,路由可能发生变化路由可能发生变化比喻比喻: 开车问路开车问路 q虚电路网络虚电路网络: 每个分组携有标签每个分组携有标签 (虚电路虚电路 ID), 由标签来确定下一个步跳由标签来确定下一个步跳在在连接建立阶段连接建立阶段确定固定的路由确定固定的路由,
19、全部数据通过该路由传递全部数据通过该路由传递路由器为每个正在通信中的连接维持状态路由器为每个正在通信中的连接维持状态q教科书参考（教科书参考（p140-146）21第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前访问网络和物理介质访问网络和物理介质Q: 如何将端接路由器与端如何将端接路由器与端系统进行连接系统进行连接(How to connection end systems to edge router)?q居民区访问网络居民区访问网络q企事业单位访问网络企事业单位访问网络 (学学校校, 公司公司)q移动访问网络移动访问网络时刻牢记时刻牢记: q访问网络的带宽访问网络的带宽 (b
20、/s)?q共享或独占共享或独占?22第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前居民区访问居民区访问: 点对点访问点对点访问q拨号访问拨号访问可达可达 56Kb/s对路由器的直接访问对路由器的直接访问 (理理论上论上)qISDN(一线通一线通): integrated services digital network: 128Kb/s对路由器的全对路由器的全数字化连接数字化连接 qADSL(非对称用户线路非对称用户线路): asymmetric digital subscriber line上行可达上行可达 1 Mb/s home-to-router下行可达下行可达 8 Mb/
21、s router-to-homeADSL 的应用的应用: 已经普及已经普及23第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前居民区访问居民区访问: 线缆调制解调器线缆调制解调器qHFC: hybrid fiber coax(光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络)非对称非对称: 下行可达下行可达 10Mb/s, 1 Mb/s 的上行速的上行速率率q光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络将家庭连接到将家庭连接到 ISP路由器路由器在若干家庭用户间共享访问带宽在若干家庭用户间共享访问带宽关注点关注点: 拥塞拥塞, 规模控制问题规模控制问题 q应用应用: 在国内的个别地区试点在国内
22、的个别地区试点, e.g., 上海，个别上海，个别“智能小区智能小区”24第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前居民区访问居民区访问: 线缆调制解调器线缆调制解调器Diagram: http:/ 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前单位访问单位访问: 局域网局域网q公司公司/大学大学 局域网局域网 (LAN) 将将端系统连接到端接路由器端系统连接到端接路由器q以太网以太网(Ethernet): 共享或专线电缆将端系统共享或专线电缆将端系统连接端系统和路由器连接端系统和路由器10 Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s 以太网以太网q应用应用: 企事业单位
23、企事业单位, 家庭用家庭用户户 普遍使用的普遍使用的LANqLAN: 第第 5章章26第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前无线访问网络无线访问网络q共享的无线访问网络连接共享的无线访问网络连接端系统和路由器端系统和路由器q无线无线LAN:使用无线频谱替代网线使用无线频谱替代网线e.g., 朗讯朗讯 Wavelan 11 Mb/sq广域无线访问广域无线访问CDPD: 通过蜂窝式网络无通过蜂窝式网络无线访问线访问ISP路由器路由器basestationmobilehostsrouter27第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前物理介质物理介质q物理链路
24、物理链路: 沿链路发送沿链路发送和传输数据的位流和传输数据的位流q有线介质有线介质(guided media): 信号沿固体介质传播信号沿固体介质传播: 铜铜线缆线缆, 光纤光纤q无线介质无线介质(unguided media): 信号在大气或外层空间自信号在大气或外层空间自由传播由传播, e.g., 无线电无线电双绞线双绞线(Twisted Pair ,TP)q两根互相绝缘的铜线两根互相绝缘的铜线三类线三类线(Category 3 TP): 普通电话线普通电话线, 10 Mb/s Ethernet五类线五类线(Category 5 TP): 100Mb/s Ethernet28第一讲 计算机
25、网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前物理介质物理介质: 同轴电缆同轴电缆, 光纤光纤同轴电缆同轴电缆:q芯线芯线(携带信号携带信号)为皮线所为皮线所缠绕缠绕 (屏蔽层屏蔽层)基带基带: 在一条电缆中只有一在一条电缆中只有一路信号路信号宽带宽带: 在一条电缆中有多个在一条电缆中有多个数据通道数据通道q双向传输双向传输q常用在常用在 10Mb/s Ethernet光缆光缆:q在玻璃纤维中传播光脉冲在玻璃纤维中传播光脉冲q高速运行高速运行:100Mb/s Ethernet高速点对点传输高速点对点传输 (e.g., 5 Gb/s)q低误码率低误码率29第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人：
26、西安交通大学 程向前物理介质物理介质: 无线电无线电q使用电磁波谱传送信号使用电磁波谱传送信号q不使用物理不使用物理 “导线导线”q双向传输双向传输q传播环境影响传播环境影响:反射反射 为障碍物所阻隔为障碍物所阻隔干扰干扰无线链路类型无线链路类型:q微波微波e.g. 可以达到可以达到45 Mb/s的信的信道道 qLAN (e.g., WaveLAN)2Mb/s, 11Mb/sq广域网广域网 (e.g., 蜂窝电话蜂窝电话)e.g. CDPD, 10s Kb/sq卫星卫星可达可达 50Mb/s 信道信道 (或多个或多个较小的信道较小的信道)270 Ms的端对端延迟的端对端延迟地球同步卫星地球同步
27、卫星vs. LEOS30第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分组交换网络的延迟问题分组交换网络的延迟问题分组在端到端传输的过程分组在端到端传输的过程中会经历中会经历延迟延迟q在每个步跳中产生的延在每个步跳中产生的延迟可分为迟可分为四四种种q结点处理结点处理: 校验错误校验错误确定输出链路确定输出链路q排队排队在输出链路中等待被发送在输出链路中等待被发送 取决于路由器的拥塞程度取决于路由器的拥塞程度ABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing31第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分组交换网络的延
28、迟问题分组交换网络的延迟问题发送延迟发送延迟:qR=链路带宽链路带宽 (b/s)qL=分组长度分组长度 (bits)q将分组位流发送到链路将分组位流发送到链路上的时间上的时间= L/R传播延迟传播延迟:qd = 物理链路的长度物理链路的长度qs = 介质中的信号传播速介质中的信号传播速度度 (2x108 m/s)q传播延迟传播延迟 = d/sABpropagationtransmissionnodalprocessingqueueing注意注意: s 和和 R 是完全不同是完全不同的两个概念的两个概念!32第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前排队延迟排队延迟 (再议再议
29、)qR=链路带宽链路带宽 (b/s)qL=分组长度分组长度 (bits)qa=平均分组到达速率平均分组到达速率数据流量的强度数据流量的强度 = La/RqLa/R 0: 平均延迟时间很小平均延迟时间很小qLa/R - 1: 延迟时间变长延迟时间变长qLa/R 1: “任务任务”到达的速度超过服务能力到达的速度超过服务能力, 平均延迟趋于无穷平均延迟趋于无穷!33第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前“真正的真正的” 因特网的延迟和路由因特网的延迟和路由1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.
30、gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms4 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.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32
31、.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2- (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms10 (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater- (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98
32、.102) 123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom- (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 msTraceroute(tracert): 显示信源到信宿路径
33、上的路由器 also: pingplotter, 各种视窗程序34第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前协议的协议的 “层次层次”网络是复杂的网络是复杂的! q诸多诸多 “成分成分”:主机主机路由器路由器各种介质的链路各种介质的链路应用程序应用程序协议协议硬件硬件, 软件软件问题问题: 如何将复杂的网络问题依据一定如何将复杂的网络问题依据一定的规则组织成一定的结构的规则组织成一定的结构?至少要为讨论网络问题建设一个至少要为讨论网络问题建设一个技术平台技术平台?35第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前航空旅行的组织和运作航空旅行的组织和运作q一系列的
34、步骤一系列的步骤ticket (purchase)baggage (check)gates (load)runway takeoffairplane routingticket (complain)baggage (claim)gates (unload)runway landingairplane routingairplane routing36第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前航空旅行的组织和运作航空旅行的组织和运作: 不同的视角不同的视角层次层次: 每个层次实现一种服务每个层次实现一种服务通过该层次本身的活动通过该层次本身的活动依赖于下一个层次所提供的服务依赖
35、于下一个层次所提供的服务ticket (purchase)baggage (check)gates (load)runway takeoffairplane routingticket (complain)baggage (claim)gates (unload)runway landingairplane routingairplane routing37第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分层的航空旅行分层的航空旅行: 服务服务Counter-to-counter delivery of person+bagsbaggage- check -to-baggage-c
36、laim deliverypeople transfer: loading gate to arrival gaterunway-to-runway delivery of planeairplane routing from source to destination38第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分布式分布式 的实现分层的功能的实现分层的功能ticket (purchase)baggage (check)gates (load)runway takeoffairplane routingticket (complain)baggage (claim)gate
37、s (unload)runway landingairplane routingairplane routingDeparting airportarriving airportintermediate air traffic sitesairplane routingairplane routing39第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前为什么要分层为什么要分层?对于复杂的系统对于复杂的系统:q显式的结构使得复杂系统的问题定位和不同组成部分显式的结构使得复杂系统的问题定位和不同组成部分之间的关联讨论称为可能之间的关联讨论称为可能分层的分层的参考模型参考模型(refer
38、ence model) 可用于讨论可用于讨论q模块化简化了系统的维护和升级模块化简化了系统的维护和升级某个层次服务实现对系统的其余部分是透明的某个层次服务实现对系统的其余部分是透明的e.g., 改变登机过程不会影响航空旅行的效果改变登机过程不会影响航空旅行的效果q分层的做法有没有坏处分层的做法有没有坏处?40第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前网络与我网络与我(一个工程硕士生的感受一个工程硕士生的感受)q 大四的上半年开了一门网络课，讲了一堆大四的上半年开了一门网络课，讲了一堆的东西，现在只记得有网络的的东西，现在只记得有网络的7层结构和一些层结构和一些晦涩的名词。以至
39、于工作以后经常分不清某某晦涩的名词。以至于工作以后经常分不清某某协议是那个层的，互相之间是些什么关系。特协议是那个层的，互相之间是些什么关系。特别是别是TCP/IP 被叫的越来越响亮以后，一直想被叫的越来越响亮以后，一直想把它和把它和7层结构做个比较，可是越弄越糊涂。层结构做个比较，可是越弄越糊涂。q 41第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网协议栈因特网协议栈(计算机网络的原理体系结构计算机网络的原理体系结构)q应用层应用层: 支持网络应用支持网络应用ftp, smtp, httpq传输层传输层: 主机进程间的数据传递主机进程间的数据传递tcp, udpq网络层网
40、络层: 将数据报从信源传递到信宿将数据报从信源传递到信宿ip, 路由选择协议路由选择协议q链路层链路层: 数据在网络上的相邻结点间的数据在网络上的相邻结点间的传输传输ppp, ethernetq物理层物理层: 信道上传送的位流信道上传送的位流applicationtransportnetworklinkphysical42第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分层分层: 逻辑通信逻辑通信 applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtran
41、sportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysical每个层次每个层次:q分布的运行分布的运行q“实体实体” 在每个在每个节点上实现该层节点上实现该层的功能的功能q实体实现动作实体实现动作, 与对等实体交换与对等实体交换信息信息43第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分层分层: 逻辑逻辑通信通信applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplica
42、tiontransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicaldatadataE.g.: 传输层传输层q从应用层取得数从应用层取得数据据q加上地址加上地址,校验信校验信息形成息形成 “数据报数据报”q向对等实体向对等实体( peer)发送数据报发送数据报q等待对等体在接等待对等体在接收后的应答收后的应答q比喻比喻: 邮局服务邮局服务datatransporttransportack44第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前分层分层: 物理通信物理通信 ap
43、plicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicaldatadata45第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前协议分层和数据的封装协议分层和数据的封装每个层次都从上层取得数据每个层次都从上层取得数据q加上首部信息形成新的数据单元加上首部信息形成新的数据单元q将新的数据单元传递给下一层
44、次将新的数据单元传递给下一层次applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalsourcedestinationMMMMHtHtHnHtHnHlMMMMHtHtHnHtHnHlmessagesegmentdatagramframe46第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网结构因特网结构: 万网之网万网之网q松散的层次结构松散的层次结构q国家国家/国际骨干网络提供商国际骨干网络提供商(national/international backbone provide
45、rs ,NBP)e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet对等体可以采用专有的方式对等体可以采用专有的方式,或通或通过公共网络访问点过公共网络访问点( Network Access Point, NAP) 互联互联q地区性地区性ISP连接到连接到 NBPq本地本地ISP, 公司公司连接到连接到 ISPNBP ANBP BNAPNAPregional ISPregional ISPlocalISPlocalISP47第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前国家级骨干网提供商国家级骨干网提供商(NBP)e.g. Sprint 全美骨干网络48第
46、一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网简史因特网简史q1961: Kleinrock 使使用排队论证明分组交换用排队论证明分组交换网络在数据通信方面的网络在数据通信方面的优越性优越性q1964: Baran 在军用在军用网络中实现分组交换网络中实现分组交换q1967: DARPA构思了构思了ARPAnetq1969: 首个首个ARPAnet 结点运行结点运行q1972: ARPAnet 向公众展示向公众展示NCP (Network Control Protocol) 第一个主机间第一个主机间通信的协议通信的协议 首个电子邮件程序运行首个电子邮件程序运行ARPAnet有
47、了有了15结点结点1961-1972: 早期的分组交换原理早期的分组交换原理49第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网简史因特网简史q1970: ALOHAnet 卫星网卫星网络络, Hawaiiq1973: Metcalfe在其博士在其博士论文中建议了论文中建议了Ethernetq1974: Cerf 和和 Kahn 提提出网络互连的体系结构出网络互连的体系结构qlate70s: 厂家标准厂家标准: DECnet, SNA, XNAqlate 70s: 交换固定长度交换固定长度的分组的分组 (ATM的先驱的先驱)q1979: ARPAnet有了有了 200 结点结
48、点Cerf和和Kahns 网络互连的原则网络互连的原则:minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networksbest effort service modelstateless routersdecentralized control定义了今天因特网的体系结构定义了今天因特网的体系结构1972-1980: 网络互连网络互连, 新型和厂商网络新型和厂商网络50第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网简史因特网简史q1983: 开始使用开始使用 TCP/IPq1982: 定
49、义了定义了smtp e-mail 协议协议 q1983: 定义了定义了DNS 用用于于 name-to-IP-address 转换转换q1985: 定义了定义了ftp 协议协议q1988: TCP 拥塞控制拥塞控制q新的国家级网络新的国家级网络: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitelq100,000 台主机加入到台主机加入到网络联盟中网络联盟中1980-1990: 新的协议新的协议, 网络的大量增殖网络的大量增殖51第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前因特网简史因特网简史qEarly 1990s: ARPAnet 退役退役q1991: NSF 取
50、消了禁止商业化取消了禁止商业化使用使用 NSFnet的限制的限制 (退役退役, 1995)qearly 1990s: WWW超文本链接超文本链接 Bush 1945, Nelson 1960sHTML, http: Berners-Lee1994: Mosaic, later Netscapelate 1990s: WWW的商业的商业化化Late 1990s:q估计因特网中有估计因特网中有5千千万台主机接入万台主机接入q估计估计1亿个网络用户亿个网络用户q主干链路的运行速率主干链路的运行速率在在 1 Gb/s1990s: 商业化商业化, WWW52第一讲 计算机网络与因特网概述主讲人： 西安交通大学 程向前本讲小结本讲小结本讲内容的覆盖面甚广本讲内容的覆盖面甚广!q因特网的概述因特网的概述q什么是协议什么是协议?q网络边缘网络边缘, 核心核心, 访问网络访问网络分组交换分组交换vs. 电路交换电路交换q网络性能网络性能:数据丢失数据丢失,延迟延迟q分层和服务模型分层和服务模型q骨干网络骨干网络, NAP, ISPq因特网简史因特网简史诸位同学诸位同学: q“感觉感觉”到网络了吗到网络了吗?q后继课程将对网络各层后继课程将对网络各层的问题和网络应用的专的问题和网络应用的专题展开讨论题展开讨论53第一讲 计算机网络与因特网概述
