(3.1.1)--计算机网络及通信技术（一）.pdf

Internet+Education Solutions物联网工程导论计算机网络技术15:56/2 网络无处不在，网络无时不在智能手表智能冰箱智能交通灯工作场所家庭路上车站万物互连的物联网15:56/3普通用户看到的网络 网络应用上网设备15:56/4互联网（Internet，因特网）15:56/5内容1.计算机网络的定义2.因特网是什么3.因特网如何工作4.计算机网络的发展历程15:56/61.计算机网络的定义三个关键词:资源 连接 软件 1-6 计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。15:56/71.1 网络以资源共享为目的特点是：q 资源类型多种多样q 数字化q 存储在各种类型的计算机设施中，且地理位置不同。1-715:56/81.2 以通信连接为手段特点是：q 资源的通信服务需求多元化q 终端的通信能力多样化q 通信的覆盖地理范围的区域化1-815:56/91.3 以软件协调为保障特点是：q 软件架构的复杂性q 协议工作的可靠性q 管理功能的可扩展性1-915:56/102.因特网是什么1-10q 因特网（Internet，互联网）v 规模最大的计算机网络v 最重要的信息基础设施从以下两个角度描述:q 因特网的功能q 因特网的具体构成15:56/111-112.1 因特网的功能因特网定义一：因特网是为分布式应用提供通信服务的基础设施。分布式应用：Web，E-MailQQ，微信P2P，流媒体因特网提供应用程序的服务接口：一组用于在因特网上发送和接收数据的应用编程接口API15:56/121-122.2 因特网的具体构成1)终端：称 主机（host）或端系统（end system）运行应用程序路由器桌面机服务器笔记本手持设备有线链路无线链路2)通信链路：光纤，双绞线，电磁波主要指标为传输速率，也称带宽(bandwidth)3)交换设备:转发分组（packet）路由器和交换机15:56/131-132.2 因特网的具体构成4)接入网（access networks）将终端连接到其边缘路由器的物理链路.移动接入网（Mobile network）家庭接入网（Home network）企业接入网（Institutional network）Mobile networkHome networkInstitutional network15:56/141-142.2 因特网的具体构成5)网络核心（network core）路由器和通信链路组成的网络Mobile networkHome networkInstitutional network6)路径（route,path）分组从源主机到达目的主机经过的链路及交换设备序列。网络核心是网状网络。15:56/15Regional ISPGlobal ISP1-152.2 因特网的具体构成 7)Internet服务提供商 （ISP，Internet Service Provider）交换设备和通信链路组成的网络的拥有者。为终端提供因特网接入服务本地ISP（Local ISP）地区ISP（Regional ISP）全球ISP（Global ISP）每个ISP是自治的Mobile networkHome networkInstitutional networkLocal ISP15:56/161-16因特网的具体构成（续）8)协议规定了设备之间通信需要遵循的规则。语义，确定协议元素的类型。语法，确定协议元素的格式。时序，通信的次序。Home networkInstitutional networkMobile networkGlobal ISPRegional ISP15:56/171-17因特网的具体构成（续）9)因特网协议标准由IETF组织统一管理，以RFC xxx文档的形式发布因特网中最核心的两个协议是TCP和IP，因特网协议统称为TCP/IP协议族.Home networkInstitutional networkMobile networkGlobal ISPRegional ISP15:56/181-18因特网的具体构成（续）q因特网定义二：由一群遵循TCP/IP协议的ISP，按照松散的层次结构组织而成的网络，网络由终端、接入网和网络核心三部分构成。15:56/19 Introduction1-192.2.1 接入网如何连接终端到边缘路由器?q住宅接入v电话线（电话modem，数字用户线DSL）v闭路电视线（电缆，HFC）v光纤到户FTTH（PON，“光猫”）q企业接入（学校，公司）v以太网EthernevWiFiq移动接入v3G/4G/5G关注：q接入网的带宽是多少？q共享还是专用？15:56/201-202.2.2 网络核心网络核心：由路由器和链路形成的网状网络任务：将数据包从发送侧的边缘路由器，传送到接收侧的边缘路由器基本问题：数据包如何在网络核心中高效地传递？分组传输延迟小网络吞吐量高15:56/21Network Layer 1-21网络核心的两个重要功能转发（forwarding）：交换设备按照转发表，将分组移动到相应的输出链路routing algorithmlocal forwarding tableheader value output link010001010111100132211230111dest address in arrivingpackets header选路（routing）：交换设备通过路由算法，确定分组要走的路径，生成转发表15:56/22网络性能的主要指标延迟分组从源终端到达目的终端的时间丢包率未成功交付到目的终端的分组比例吞吐量单位时间内网络成功交付的数据量1-2215:56/231-23ticket(purchase)baggage(check)gates(load)runway(takeoff)airplane routingdepartureairportarrivalairportintermediate air-trafficcontrol centersairplane routingairplane routingticket(complain)baggage(claimgates(unload)runway(land)airplane routingticketbaggagegatetakeoff/landingairplane routing例子：乘飞机旅行系统分层：将系统按功能划分成一系列水平的层次，每一层实现一个功能（服务）层次间关系：每一层的功能实现都要依赖其下各层提供的服务3.因特网如何工作15:56/241-24分层的好处系统分层：易于处理复杂的系统 显式的层次结构易于确定系统的各个部 分及其相互关系 模块化简化了系统的维护和升级改变某层服务的实现方式，对于其它层次是透明的15:56/251-25Internet协议栈应用层（application）:在应用程序之间传输应用特定的报文（message）E.g.,FTP,SMTP,HTTP传输层（transport）:在应用程序与网络的接口间（进程-进程）传输报文段（segment）TCP,UDP网络层（network）:在源主机和目的主机（终端-终端）之间传输分组（packet）IP,routing protocols链路层（link）:在相邻设备之间传输帧（frame）E.g.,PPP,Ethernet物理层（physical）:在物理媒体上传输比特（bit）applicationtransportnetworklinkphysical15:56/261-26sourceapplicationtransportnetworklinkphysicalHtHnMsegmentHtdatagramdestinationapplicationtransportnetworklinkphysicalHtHnHlMHtHnMHtMMnetworklinkphysicalHtHnHlMHtHnMHtHnMHtHnHlMrouterswitch工作过程messageMHtMHnframe因特网工作过程封装15:56/271-274.计算机网络的发展历程20世纪50年代：萌芽主机-终端模式单机联机系统为主。20世纪60年代至70年代中期：雏形计算机-计算机网络模式提出分组交换技术1969年ARPNET项目立项、建设1970年ALOHNET无线网络项目在夏威夷群岛实施20世纪70年代中期至80年代：发展标准化体系结构广域网、局域网标准1976年施乐公司提出以太网技术，1979年ARPNET规模达到200节点1983年TCP/IP协议发布，email、FTP、DNS应用部署20世纪90年代至21世纪00年代中期：成熟高速综合网络和网络互连模式Internet推广应用1990sWeb应用2000sP2P应用15:56/282008年开启:国际电信联盟正式公布第三代移动通信标准（3G）苹果公司发布iPhone3G、iOS 2.0，推出App Store移动互联网：通过智能移动终端，从互联网获取业务和服务2009开启物联网时代：物联网计划在欧洲、美国（智慧地球）、中国（感知中国）启动物联网：在互联网的基础上，将用户端扩展和延伸到任何物体，允许对任何能够被独立寻址的普通物体进行智能化识别、定位、跟踪、监控和管理1-28计算机网络的发展历程（续）15:56/291.计算机网络的定义 理解三个关键词：资源、连接、软件2.因特网是什么 从功能角度看，因特网是信息基础设施。从组成结构看，因特网包括终端、接入网和网络核心。3.因特网如何工作 功能分层，接口标准。发送逐层封装，接收逐层解封装。4.计算机网络的发展历程 萌芽 雏形 发展 成熟 革新1-29小结Internet+Education Solutions欢迎各位优秀学子加入物联网大家庭One World，One Network