《因特网发展》PPT课件.ppt

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1、1因特网的发展12主要内容n计算机网络的产生和特点n电路交换n分组交换n因特网发展的三个阶段n因特网的标准化n因特网的组成n网络体系结构n计算机网络在我国的发展3计算机网络的产生n计算机网络是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。n60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(Advanced Research Project Agency)提出要研制一种生存性很强的网络。n传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。n如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间

2、。4新型网络的特点n网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。n网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。n所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。n计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。n网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。5电路交换n两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。nN 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。6使用交换机n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。交换机7交换机与交换机相连 交换机 交换机 交换机8电话网的网路等级结构图9电路交换的特点n电路交换必定是面向连接的。n电路交换的三个阶

3、段：n建立连接n通信n释放连接10电路交换举例nA 和 B 通话经过四个交换机n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线用户线中继线中继线BDCA11电路交换举例nC 和 D 通话只经过一个本地交换机n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BDCA12电路交换传送计算机数据效率低n计算机数据具有突发性。n这导致通信线路的利用率很低。13报文分组交换n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。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输14数 据数 据数 据

4、报文添加首部构成分组n每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 315分组交换的传输单元n分组交换网以“分组”作为数据传输单元。n依次把各分组发送到接收端。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 316分组首部的重要性n每一个分组的首部都含有地址等控制信息。n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。n用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。17收到分组后剥去首部n接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据18数 据数 据数 据最后还原成原来

5、的报文n最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。n这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文110100011010101011010101110001001101001019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 1983 年作为因特网的诞生时间。20三级结构的因特网 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）。21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

6、 结构的因特网。n出现了因特网服务提供者 ISP(Internet Service Provider)。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。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 本地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 IS

7、P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 ISP24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 WGWGWG25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

8、 Standard)n因特网标准(Internet Standard)26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 RFC27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）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29因特网边缘部分的两种通信方式在网络边缘的端

9、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 301.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。322.对等连接方式 n对等连接(peer-to-peer，简写为 P2P

10、)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。n只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。n双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。网络边缘网络核心运行P2P 程序运行P2P 程序DCEF运行P2P 程序运行P2P 程序34因特网的核心部分n网络核心部分是因特网中最复杂的部分。n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，使边缘部分中的主机都能够相互通信。n在网络核心部分起特殊作用的是路由器。n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，这是网络核心部分最重要的功能。H1

11、H5H2H4H3H6发送的分组路由器AEDBC网络核心部分主机36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37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38计算机网络的体系结构n相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。n“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局

12、部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。n邮政物流系统是个例子39运输工具运输工具(出发出发)运输工具运输工具(到达到达)运输线路运输线路信件发送方信件发送方信件接收方信件接收方中间交通枢纽运输线路运输线路运输线路运输线路用户用户(寄件者寄件者)用户用户(收件者收件者)快递员快递员(取信取信)快递员快递员(送信送信)分检员分检员(分检分检)分检员分检员(分检分检)邮政物流系统邮政物流系统40n 结构清晰n 简化设计与实现n 便于更新与维护层次结构方法要达到的目标层次结构方法要达到的目标41层次结构方法要解决的问题层次结构方法要解决的问题n网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分

13、层与功能分层与功能）n各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口服务与接口）n通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议协议）42两种国际标准n法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。n非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。nTCP/IP 常被称为事实上的国际标准。43开放系统互连参考模型OSIn只要遵循 OSI 标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。n在市场化方面 OSI 却失败了。nOSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力；nOSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；nOSI 标准的制定周期太长，

14、因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及时进入市场；nOSI 的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。44具有五层协议的体系结构 nTCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。n但最下面的网络接口层并没有具体内容。n因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。45五层协议的体系结构 n应用层(application layer)n运输层(transport layer)n网络层(network layer)n数据链路层(data link layer)n物理层(physical layer)数据链路层5

15、 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层

16、首部和尾部，成为数据链路层帧主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体主机 1 向主机 2 发送数据 n应用层(application layer)5432154321物理传输媒体主机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机 2主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层主机 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取

17、出数据部分，上交给网络层主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程主机 1 向主机 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！主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应 用 程

18、序 数 据应用层首部H5比 特 流 注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 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 2比 特 流 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H2T2H3

19、H4H5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

20、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！65TCP/IP的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。66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67

21、计算机网络在我国的发展(1)中国公用计算机互联网 CHINANET(2)中国教育和科研计算机网 CERNET(3)中国科学技术网 CSTNET(4)中国联通互联网 UNINET(5)中国网通公用互联网 CNCNET(6)中国国际经济贸易互联网 CIETNET(7)中国移动互联网 CMNET(8)中国长城互联网 CGWNET（建设中）(9)中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）68中国教育科研网CERNET的发展现状n我国第一个全国性计算机互联网络（1994），目前我国第二大计算机互联网n全国主干网2.5Gbps，国际带宽800M以上；地区网155Mbps；300多个高校具有100M以上的接入

22、速度n与电信运营商的国内互联带宽达5Gbpsn国家网络中心、地区网络中心和省主节点分布在全国36个城市的38所高校，通达全国200多个城市n联网单位超过1300个，大学800多个；网络用户达1500万人n2001年开始，由赛尔网络公司负责CERNET主干网的运营和技术服务69CERNET的网络结构 国家主干网国家主干网国家主干网国家主干网地区主干网地区主干网地区主干网地区主干网地区主干网地区主干网地区主干网地区主干网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网省市教育科研网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网.70CERNET主干网71CERNET高速传输网72电信骨干网整体网络结构维持骨干网和城域网2级，IDC与城域网平级。骨干网络层城域层网间与国际疏通层73天津IP城域网IP承载网承载网城域网城域网承载网承载网BASSRNE5000ENE80ERPRRPRRPRRPRAGAGAGAGAGAG747576