【精品】【考研计算机专业课】武汉大学计算机网络ppt课件 chapter1_outline计算机网络的基础知识（可编辑.ppt

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1、【考研计算机专业课】武汉大学计算机网络PPT课件 chapter1_outline计算机网络的基础知识主要内容主要内容概述（发展、定义、组成）概述（发展、定义、组成）1计算机网络的分类计算机网络的分类2计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构4第第第第1 1章章章章 计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识概述概述1计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展Internet的发展的发展计算机网络发展的里程碑计算机网络发展的里程碑计算机网络的定义与组成计算机网络的定义与组成计算机网络的分类计算机网络的分类2计算机

2、网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构41.1.1计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展 计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络-计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机技术与通信技术相结合的产物。1.1.计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络发展的三个阶段发展的三个阶段发展的三个阶段发展的三个阶段 第一阶段：第一阶段：面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络 第二阶段：第二阶段：计算机通信网络计算机通信网络 第三阶段：第三阶段：共享资源的计算机网络共享资源的计算机网络 第一阶段

3、：面向终端的计算机网络 l通过通信线路把远地终端连接至昂贵的主机，通过通信线路把远地终端连接至昂贵的主机，形成形成以单个主以单个主机为中心机为中心的联机多用户系统。非现代意义的计算机网络的联机多用户系统。非现代意义的计算机网络第三阶段：共享资源的计算机网络第三阶段：共享资源的计算机网络l以共享资源为主要目的以共享资源为主要目的l早期的计算机网络以共享早期的计算机网络以共享硬、软件资源硬、软件资源为主，为主，如：文件服务器、打印机、硬盘、系统与应用如：文件服务器、打印机、硬盘、系统与应用软件。软件。l有了有了Web服务器和服务器和Web浏览器后，主要以共享浏览器后，主要以共享数据和信息数据和信息

4、为主为主l1990年，第一个年，第一个Web服务器服务器l1993年，第一个浏览器年，第一个浏览器Mosail特点：开放、集成、智能特点：开放、集成、智能第四阶段？第四阶段？l网格（网格（Grid）？）？l云计算（云计算（CloudComputing）？）？l物联网（物联网（InternetofThings）？）？l信息物理系统（信息物理系统（CyberPhysicalSystem，CPS）?计算机网络的发展趋势计算机网络的发展趋势l高速高速l移动移动l安全安全l智能智能lInternetofeverything1.1.2Internet的发展的发展第一阶段：第一阶段：19691983，起源阶

5、段，起源阶段第二阶段：第二阶段：19831993，发展阶段，发展阶段第三阶段：第三阶段：1993至今，飞跃阶段至今，飞跃阶段Internet发展的三个阶段：发展的三个阶段：Internet的起源阶段的起源阶段1.19691983，起源阶段，简单分组交换：，起源阶段，简单分组交换：1969：ARPANET，4节点；节点；1972：23节点；节点；1977：111节点；节点；1980：ARPA投资将投资将TCP/IP加进加进Unix2.19831993，发展阶段，形成国家主干、地区、，发展阶段，形成国家主干、地区、校园三级结构校园三级结构3.1993至今，飞跃阶段至今，飞跃阶段Internet的发

6、展阶段的发展阶段1.19691983，起源阶段，简单分组交换，起源阶段，简单分组交换2.19831993，发展阶段，形成国家主干、地区、，发展阶段，形成国家主干、地区、校园三级结构校园三级结构1983：TCP/IP作为标准协议，作为标准协议，ARPANET一分为二；一分为二；1986：NSFnet骨干网建立，连接地区网络骨干网建立，连接地区网络1989：T1（1.544Mbps）1990：ARPAnet关闭，被关闭，被NSFnet彻底取代，并由彻底取代，并由ANS公司接管公司接管Internet，1991：收费收费1992：=100万台计算机联网万台计算机联网1993：T3（45Mbps）3.

7、1993至今，飞跃阶段至今，飞跃阶段Internet的飞跃阶段的飞跃阶段1.19691983，起源阶段，简单分组交换，起源阶段，简单分组交换2.19831993，发展阶段，形成国家主干、地区、，发展阶段，形成国家主干、地区、校园三级结构校园三级结构3.1993至今，飞跃阶段：至今，飞跃阶段：1995：完全商业化完全商业化1996：155Mbps1998：2.5Gbps1999：=1000万台万台=多级结构多级结构NetworkofNetworks用户因特网ISP1ISP2ISP-Internet Service Provider （网络服务提供商）用户通过用户通过ISP连入连入Internet

8、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。15Internet结构示意结构示意一级 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 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 IS

9、P本地 ISP第二层 ISP互互联联网网结结构构示示意意Internet在我国的发展在我国的发展|19861986年年，中国学术网，中国学术网(Chinese Academic Network(Chinese Academic Network，简称，简称CANET)CANET)启动。启动。|1987.9.141987.9.14，钱天白教授发出我国，钱天白教授发出我国第一封电子邮件第一封电子邮件“越过越过长城，通向世界长城，通向世界”|19901990年年1111月月2828日日，钱天白教授代表中国正式，钱天白教授代表中国正式注册登记了注册登记了中国的顶级域名中国的顶级域名CN CN。|1994

10、年年4月月20日日我国用我国用64kb/s专线正式连入因特网。专线正式连入因特网。lInternetInternet在我国的发展经历了两个阶段：在我国的发展经历了两个阶段：l第第一一阶阶段段（1987198719931993），只只是是少少数数高高等等院院校校、研研究究机机构构提提供供了了InternetInternet的电子邮件服务的电子邮件服务l第二阶段（第二阶段（19941994）关于互联网发展的两个比较著名的定律关于互联网发展的两个比较著名的定律（1）吉尔德定律）吉尔德定律(GildersLaw)：主干网带主干网带宽的增长速度至少是运算性能增长速度的三宽的增长速度至少是运算性能增长速度

11、的三倍（每八个月增长一倍）倍（每八个月增长一倍）（2）迈特卡夫定律）迈特卡夫定律(MetcalfesLaw)：网络网络的价值与网络使用者数量的平方成正比。的价值与网络使用者数量的平方成正比。社会和经济价值的估算模式。社会和经济价值的估算模式。1.1.3计算机网络发展的里程碑计算机网络发展的里程碑 计算机网络发展的重要里程碑计算机网络发展的重要里程碑计算机网络发展的重要里程碑计算机网络发展的重要里程碑 2020世纪世纪世纪世纪5050年代年代年代年代，面向终端的计算机网络，面向终端的计算机网络，面向终端的计算机网络，面向终端的计算机网络 19691969年年年年，ARPAnetARPAnet（广

12、域网）建立（广域网）建立（广域网）建立（广域网）建立 19751975年年年年，美国，美国，美国，美国XEROXXEROX公司推出第一个局域网公司推出第一个局域网公司推出第一个局域网公司推出第一个局域网以太网以太网以太网以太网 19851985年年年年，美国国家科学基金会（，美国国家科学基金会（，美国国家科学基金会（，美国国家科学基金会（NSFNSF）开始建设）开始建设）开始建设）开始建设NSFnetNSFnet，19861986年年年年，NSFnetNSFnet与与与与ARPAnetARPAnet相连，以此为基础形成相连，以此为基础形成相连，以此为基础形成相连，以此为基础形成Internet

13、Internet 2020世纪世纪世纪世纪9090年代后年代后年代后年代后，InternetInternet迅速发展迅速发展迅速发展迅速发展 进入进入进入进入2121世纪，世纪，世纪，世纪，开始试验下一代互联网（开始试验下一代互联网（开始试验下一代互联网（开始试验下一代互联网（NGI-NGI-Internet2Internet2）1.1.3计算机网络发展的里程碑计算机网络发展的里程碑 网络标准（体系结构）的发展过程网络标准（体系结构）的发展过程 2020世纪世纪世纪世纪7070年代中期年代中期年代中期年代中期，各家网络产品自成体系结构，各家网络产品自成体系结构，各家网络产品自成体系结构，各家网

14、络产品自成体系结构 19771977 19831983年年年年，ISOISO组织研究并公布组织研究并公布组织研究并公布组织研究并公布OSIOSI参考模型参考模型参考模型参考模型 19771977年年年年，ARPAARPA组织开始研究组织开始研究组织开始研究组织开始研究TCP/IPTCP/IP，19791979年成功，年成功，年成功，年成功，19831983年年年年完成在完成在完成在完成在ARPAnetARPAnet上的应用上的应用上的应用上的应用 TCP/IPTCP/IP成为事实上的工业标准成为事实上的工业标准成为事实上的工业标准成为事实上的工业标准1.1.4计算机网络的定义与组成计算机网络的

15、定义与组成 具有独立功能的计算机或其它设备，用一具有独立功能的计算机或其它设备，用一具有独立功能的计算机或其它设备，用一具有独立功能的计算机或其它设备，用一定通信设备和介质互相连接起来，能够实现信定通信设备和介质互相连接起来，能够实现信定通信设备和介质互相连接起来，能够实现信定通信设备和介质互相连接起来，能够实现信息传递和资源共享的系统。息传递和资源共享的系统。息传递和资源共享的系统。息传递和资源共享的系统。计算机网络的定义计算机网络的定义排除了网络系统中主排除了网络系统中主从关系的可能性从关系的可能性必须是以某种方式必须是以某种方式互连互连-物理互连物理互连逻辑互连逻辑互连计算机之间通信需要

16、遵守的、具有特定语义的计算机之间通信需要遵守的、具有特定语义的一组规则。一组规则。网络协议网络协议实现计算机网络的基础实现计算机网络的基础网络协议的实现网络协议的实现是由软件或硬件、或二者是由软件或硬件、或二者共同完成的，称为协议的共同完成的，称为协议的实体实体(Entity)(Entity)。1.1.4计算机网络的定义与组成计算机网络的定义与组成uu 一次完整的通信过程需要用到：一次完整的通信过程需要用到：n软件协议实体软件协议实体 高层协议族的实现高层协议族的实现高层协议族的实现高层协议族的实现-由软件实现由软件实现由软件实现由软件实现 ：TCP/IP TCP/IP TCP/IP TCP/

17、IP协议软件模块，服务器协议软件模块，服务器协议软件模块，服务器协议软件模块，服务器/客户机程序客户机程序客户机程序客户机程序 n n 硬件协议实体硬件协议实体硬件协议实体硬件协议实体 低层协议族的实现低层协议族的实现低层协议族的实现低层协议族的实现-由硬件实现：由硬件实现：由硬件实现：由硬件实现：网卡，交换机，集线器，路由器，调制解调器网卡，交换机，集线器，路由器，调制解调器网卡，交换机，集线器，路由器，调制解调器网卡，交换机，集线器，路由器，调制解调器 计算机网络系统由什么组成？计算机网络系统由什么组成？计算机网络的组成计算机网络的组成l 从从逻辑的角度看逻辑的角度看计算机设备计算机设备传

18、输介质传输介质网络协议实体网络协议实体具有独立功能的计算具有独立功能的计算机系统和具有独立网机系统和具有独立网络功能的设备络功能的设备 实现网络通信的物理实现网络通信的物理基础。分为基础。分为有线有线和和无无线线两大类。两大类。实现网络协议的软件或硬件实现网络协议的软件或硬件物理组成部分物理组成部分逻辑组成部分逻辑组成部分 实际上，传输介质也可以认为是网络协议实体实际上，传输介质也可以认为是网络协议实体 1.1.4计算机网络的定义与组成计算机网络的定义与组成uu 计算机网络的简单定义计算机网络的简单定义 自主计算机自主计算机（autonomous computers）的互联的互联（interc

19、onnected）集合。集合。具有独立功能具有独立功能既物理连接，又逻辑连接既物理连接，又逻辑连接第第第第1 1章章章章 计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识概述（发展、定义、组成）概述（发展、定义、组成）1计算机网络的分类方法计算机网络的分类方法分组交换与电路交换分组交换与电路交换广播式网络和点到点网络广播式网络和点到点网络局域网、城域网和广域网局域网、城域网和广域网计算机网络的分类计算机网络的分类2计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构41.2.1计算机网络的分类方法计算机网络的分类方法 按照不同标准，

20、计算机网络的分类也不同按照不同标准，计算机网络的分类也不同 曾经有过的分类方法有：曾经有过的分类方法有：曾经有过的分类方法有：曾经有过的分类方法有：按按按按拓扑结构拓扑结构拓扑结构拓扑结构分：分：分：分：总线网、环型网、星型网和网状型（或分布型）网。总线网、环型网、星型网和网状型（或分布型）网。按按按按网络协议网络协议网络协议网络协议分：分：分：分：如以太网、令牌环网、如以太网、令牌环网、FDDI网、网、ATM网、网、Novell 网、网、TCP/IP网等。网等。按按按按传输介质传输介质传输介质传输介质分：分：分：分：如同轴电缆网、双绞线网、光纤网、无线网等。如同轴电缆网、双绞线网、光纤网、无

21、线网等。按按按按交换方式交换方式交换方式交换方式分：分：分：分：电路交换网、报文交换网、分组交换网。电路交换网、报文交换网、分组交换网。按按按按使用者使用者使用者使用者分：分：分：分：公用网和专用网。公用网和专用网。按按按按通信技术通信技术通信技术通信技术分：分：分：分：广播式网络和点到点网络。广播式网络和点到点网络。按按按按分布距离分布距离分布距离分布距离分：分：分：分：广域网、城域网、局域网、个域网、体域网。广域网、城域网、局域网、个域网、体域网。针对底层通信网络针对底层通信网络两个重要概念：两个重要概念：广播式通信和点到点通信广播式通信和点到点通信随着网络应用的发展，目前更多的网络随着网

22、络应用的发展，目前更多的网络是：复合拓扑结构，混合传输介质，使是：复合拓扑结构，混合传输介质，使用多种网络协议的大规模网络用多种网络协议的大规模网络目前最常用目前最常用按按位置或角色位置或角色位置或角色位置或角色分：骨干网、接入网、驻地网分：骨干网、接入网、驻地网1.2.2电路交换与分组交换电路交换与分组交换“交换交换交换交换”的概念的概念的概念的概念l“交换交换”（switching）的含义就是）的含义就是转接转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。起来。l从通信资源的分配角度来看，从通信资源的分配角度来看，“交换交换”就是按就是按照某种

23、方式照某种方式动态地分配动态地分配传输线路的资源。传输线路的资源。电路交换电路交换l面向连接：面向连接：建立连接通信释放连接建立连接通信释放连接通信之前首先要拨号以建立连接（有时间延迟）通信之前首先要拨号以建立连接（有时间延迟）l占用通道占用通道通话过程中始终占用已建立连接的通路通话过程中始终占用已建立连接的通路l固定带宽固定带宽通信线路利用率低通信线路利用率低分组交换分组交换分组交换的概念分组交换的概念分组交换的概念分组交换的概念 在传输数据之前，将要传的数据划分成一个在传输数据之前，将要传的数据划分成一个个小的数据段，并在每一个数据段前加上必要的个小的数据段，并在每一个数据段前加上必要的控

24、制信息，如目的地址、源地址、差错校验信息控制信息，如目的地址、源地址、差错校验信息等，与数据段一起构成一个分组（等，与数据段一起构成一个分组（packetpacket），然），然后再将分组独立地发送到网络上。由于分组中含后再将分组独立地发送到网络上。由于分组中含有地址信息，当源站点和目的站点之间有多条路有地址信息，当源站点和目的站点之间有多条路径时，每一个分组可以独立地选路。径时，每一个分组可以独立地选路。数 据数 据数 据数 据分组11010011101 11010011101 00101001110 00101001110报文发送端首部分组数 据首部分组首部数 据发送发送发送在前发送接收端

25、数 据首部数 据首部数 据首部11010011101 11010011101 00101001110 00101001110分组交换工作原理示意分组交换工作原理示意分组交换网传输方式示意分组交换网传输方式示意H1ABDECH5H6H4H2H3H1 向向 H5 发送分组发送分组H2 向向 H6 发送分组发送分组注意分组路径的变化！结点交换机分组交换的特点分组交换的特点l无连接：无连接：通信时不需事先建立连接而随时可以发送数据通信时不需事先建立连接而随时可以发送数据l存储转发技术：存储转发技术：结点交换机将收到的分组先放入结点交换机将收到的分组先放入缓存缓存，再，再查找路由表查找路由表，然后确定将

26、该分组交给哪，然后确定将该分组交给哪个端口个端口转发转发出去出去l灵活：灵活：每一个分组可以根据每一个分组可以根据header标记而在分组标记而在分组交换网中交换网中独立地选择路由独立地选择路由。l效率高效率高l整体交换速率高（短分组存于缓存中）整体交换速率高（短分组存于缓存中）l通信线路利用率高（动态分配带宽）通信线路利用率高（动态分配带宽）分组交换带来的问题分组交换带来的问题l分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这就会，这就会造成一定的造成一定的时延时延，称为排队时延，称为排队时延。l分组必须携带的分组必须携带的首部首部（里面有必不可少的控（里面有必不可少的控制信

27、息）也造成了一定的制信息）也造成了一定的开销开销。存储转发的原理来自报文交换存储转发的原理来自报文交换l在在20世纪世纪40年代，电报通信也采用了基年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的于存储转发原理的报文交换（报文交换（messageswitching）。l报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。等。l现在报文交换已经没有使用了。现在报文交换已经没有使用了。三种交换的图示三种交换的图示P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报报文文报报文文报报文文A B C D A B C DA B C D报文交换报文交换电路交换电路交换分组交换分组交换t连接建立连

28、接建立数据传送数据传送比特流比特流P2P1连接释放连接释放数据传送数据传送的特点的特点比特流直达终点比特流直达终点报文报文报文报文报文报文分组分组 分组分组 分组分组存储存储转发转发存储存储转发转发存储存储转发转发存储存储转发转发1.2.3广播式网络和点到点网络广播式网络和点到点网络 计算机网络按照（链路层）通信技术分为两类计算机网络按照（链路层）通信技术分为两类 通信信道通信信道通信信道通信信道 广播式信道广播式信道广播式信道广播式信道 两类交互方式两类交互方式两类交互方式两类交互方式 一台计算机向指定目的地址发送分组一台计算机向指定目的地址发送分组一台计算机向指定目的地址发送分组一台计算机

29、向指定目的地址发送分组 一台计算机向广播地址发送广播分组一台计算机向广播地址发送广播分组一台计算机向广播地址发送广播分组一台计算机向广播地址发送广播分组 特点特点特点特点 可以实现一对多的通信可以实现一对多的通信可以实现一对多的通信可以实现一对多的通信 广播式（广播式（广播式（广播式（BroadcastBroadcast）网络）网络）网络）网络 通信信道通信信道通信信道通信信道 点到点信道点到点信道点到点信道点到点信道 两种连接方式两种连接方式两种连接方式两种连接方式 由一条物理线路直接连接由一条物理线路直接连接由一条物理线路直接连接由一条物理线路直接连接 通过中间结点存储转发、选择通过中间结

30、点存储转发、选择通过中间结点存储转发、选择通过中间结点存储转发、选择路由路由路由路由多跳转发网络多跳转发网络多跳转发网络多跳转发网络 特点特点特点特点 只能实现一对一的通信只能实现一对一的通信只能实现一对一的通信只能实现一对一的通信 点到点点到点点到点点到点(Point to Point)(Point to Point)网络网络网络网络区分概念：广播式网络与共享式网络区分概念：广播式网络与共享式网络uu广播式网络不等于共享式网络广播式网络不等于共享式网络n n 共享式网络共享式网络共享式网络共享式网络 n n 非共享广播式网络非共享广播式网络非共享广播式网络非共享广播式网络 只有广播分组（目的

31、地址是广只有广播分组（目的地址是广只有广播分组（目的地址是广只有广播分组（目的地址是广播地址的分组）才能被网上的播地址的分组）才能被网上的播地址的分组）才能被网上的播地址的分组）才能被网上的其他计算机其他计算机其他计算机其他计算机“听听听听”到到到到 所有分组都能被网上的其他所有计算所有分组都能被网上的其他所有计算所有分组都能被网上的其他所有计算所有分组都能被网上的其他所有计算机机机机“听听听听”到；天生的广播式网络到；天生的广播式网络到；天生的广播式网络到；天生的广播式网络 共享式网络必定是广播式网络；共享式网络必定是广播式网络；共享式网络必定是广播式网络；共享式网络必定是广播式网络；广播式

32、网络不一定是共享式网络广播式网络不一定是共享式网络广播式网络不一定是共享式网络广播式网络不一定是共享式网络1.2.4局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网 分布范围：分布范围：几公里以内几公里以内 传输速率：传输速率：目前目前10Mbps-10000Mbps10Mbps-10000Mbps 延迟小延迟小 各站点能各站点能对等对等参与对整个网络的使用与监控参与对整个网络的使用与监控 网络技术网络技术：广播式通信技术广播式通信技术 典型典型的局域网技术有：的局域网技术有：以太网以太网、无线局域网无线局域网、令、令牌环网、令牌总线网和光纤分布式数据接口牌环网、令牌总线网和光纤分布式数据接口（F

33、DDIFDDI）等。）等。驻地网通常是局域网驻地网通常是局域网 局域网局域网局域网局域网 广域网广域网广域网广域网 城域网城域网城域网城域网1.2.41.2.4局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网也称也称 “远程网远程网”，目前演化为，目前演化为“骨干网骨干网”分布范围：分布范围：跨城市、地区、国家跨城市、地区、国家 传输速率：传输速率：根据使用技术的不同差别较大根据使用技术的不同差别较大 拓扑结构：拓扑结构：网状结构网状结构 网络技术：网络技术：点到点通信技术点到点通信技术 典型典型的广域网技术有：的广域网技术有：X.25X.25和帧中继和

34、帧中继 局域网局域网局域网局域网 广域网广域网广域网广域网 城域网城域网城域网城域网1.2.41.2.4局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网局域网、广域网和城域网l 分布范围分布范围：一个城市内一个城市内l 传输速率：传输速率：根据使用技术的不同差别较大根据使用技术的不同差别较大l 网络技术：网络技术：早期主要用广域网技术，目前主要用局早期主要用广域网技术，目前主要用局域网技术域网技术l 专门研究专门研究的城域网技术：的城域网技术：IEEE 802.6 IEEE 802.6城域网，已淘汰城域网，已淘汰 IEEE 802.17IEEE 802.17弹性分组环（弹性分

35、组环（Resilient Packet Resilient Packet RingRing，RPRRPR），），20042004年年6 6月正式推出，一度有应用月正式推出，一度有应用 局域网局域网局域网局域网 广域网广域网广域网广域网 城域网城域网城域网城域网关于：关于：“互联网互联网”和和“接入网接入网”网络的网络网络的网络网络的网络网络的网络 不对应任何的具体物理网络技术不对应任何的具体物理网络技术不对应任何的具体物理网络技术不对应任何的具体物理网络技术 最典型的例子：最典型的例子：最典型的例子：最典型的例子：InternetInternetInternetInternet（区别于（区别于

36、（区别于（区别于internetinternetinternetinternet）互联网互联网 是终端用户计算机（也可能是小型局域网）与互联网之是终端用户计算机（也可能是小型局域网）与互联网之是终端用户计算机（也可能是小型局域网）与互联网之是终端用户计算机（也可能是小型局域网）与互联网之 间的接口间的接口间的接口间的接口 不是独立的网络不是独立的网络不是独立的网络不是独立的网络 接入网接入网讨讨论论l按信息共享方式分类？按信息共享方式分类？lC/S（Client/Server）lP2P（PeertoPeer）仅仅是一种应用模式，非网络自身形式仅仅是一种应用模式，非网络自身形式l按交换技术分：按

37、交换技术分：l信元交换？信元交换？l广播网络？广播网络？不属于同一个层次或同一类事物不属于同一个层次或同一类事物第第第第1 1章章章章 计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识概述（发展、定义、组成）概述（发展、定义、组成）1计算机网络的分类计算机网络的分类2计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构41.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 网络系统中的结点（包括计网络系统中的结点（包括计算机和通信设备）和通信链路构算机和通信设备）和通信链路构成的几何形状成的几何形状 拓扑结构的概念：拓扑结构的概念：1.3

38、计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型4 4树型树型5 5混合型混合型6 6 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型4 4树型树型5 5混合型混合型6 6 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型1.31.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 总线作公共传输信道总线作公共传输信道 所有站点均平等所有站点均平等 共享式网络共享式网络 使用广播式通信技术使用广播式通信技术

39、 缺点：网络整体性能随着站点数的缺点：网络整体性能随着站点数的增加而下降。增加而下降。为数据链路层拓扑时的特点为数据链路层拓扑时的特点总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型4 4树型树型5 5混合型混合型6 61.31.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构有单环结构和双环有单环结构和双环结构两种结构两种 局域网与城域网上局域网与城域网上均有应用均有应用 局域网上为共享信局域网上为共享信道网络，现在已经淘道网络，现在已经淘汰汰缺点？缺点？缺点？缺点？网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型为数据链路

40、层拓扑时的特点为数据链路层拓扑时的特点总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型4 4树型树型5 5混合型混合型6 61.31.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 任意二个结点必须通过中心结点连接任意二个结点必须通过中心结点连接 还可以构成多级星型结构还可以构成多级星型结构 不同技术使用的通信方式也不同不同技术使用的通信方式也不同缺点：中心结点失缺点：中心结点失效，整个网络就会效，整个网络就会瘫痪瘫痪 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型

41、4 4树型树型5 5混合型混合型6 61.31.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 结点之间的连接是任意的，没有规律结点之间的连接是任意的，没有规律 优点优点：系统可靠性高，：系统可靠性高，主要应用在主要应用在广域网上广域网上S1S1S1S1S1S1S1S2S3S4S5S6 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型特点：特点：结构复杂，必须结构复杂，必须采用路由选择算法采用路由选择算法与拥塞控制方法与拥塞控制方法 总线型总线型1 1环型环型2 2星型星型3 3网状型网状型4 4树型树型5 5混合型混合型6 61.3

42、1.3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 计算机网络中，物理上基本不用这种计算机网络中，物理上基本不用这种拓扑结构拓扑结构逻辑应用：生成树（逻辑应用：生成树（Spanning Spanning TreeTree）协议）协议STPSTP 有分支的总线结构有分支的总线结构 典型：典型：CATVCATV系统系统 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型第第第第1 1章章章章 计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识计算机网络的基础知识协议分层模型及概念协议分层模型及概念网络服务及服务类型网络服务及服务类

43、型ISO/OSI参考模型参考模型TCP/IP协议族协议族IEEE802系列标准系列标准概述（发展、定义、组成）概述（发展、定义、组成）1计算机网络的分类计算机网络的分类2计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构3计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构41.4.1网络协议分层模型及相关概念网络协议分层模型及相关概念l相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作，而这种相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作，而这种“协调协调”是相当是相当复杂复杂的；的；l计算机网络中的数据交换计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则，即必须遵守事先约定好的规则，即网络协议；网络协议；l为了减少协议设计的复杂

44、性为了减少协议设计的复杂性，大多数网络都按层，大多数网络都按层（layer）的方式来组织，每一层建立在它的下层之上。的方式来组织，每一层建立在它的下层之上。不同的网络，其层的数量、各层的名字、内容和功能都不不同的网络，其层的数量、各层的名字、内容和功能都不尽相同。这样，尽相同。这样，一个网络的实现，就需要一组协议。一个网络的实现，就需要一组协议。协议分层的目的：协议分层的目的：协议分层的目的：协议分层的目的：分而治之分而治之分而治之分而治之1.4.1网络协议分层模型及相关概念网络协议分层模型及相关概念 协议栈协议栈协议栈协议栈 (protocol stack)(protocol stack)：

45、一个网络系统使用的协议列表：一个网络系统使用的协议列表：一个网络系统使用的协议列表：一个网络系统使用的协议列表 第第2层层第第1层层第第n-1层层发送程序发送程序 第第2层层第第1层层第第n-1层层接收程序接收程序网络网络接收端接收端协议栈协议栈发送端发送端协议栈协议栈n层协议栈层协议栈对等层：对等层：不同机器上的相同层次不同机器上的相同层次 接口（接口（interface）：）：上下层之间交换数据的机制上下层之间交换数据的机制 层次按功能划分层次按功能划分层次结构通信实例层次结构通信实例传真线路传真线路翻译翻译经理助理经理助理秘书秘书翻译翻译经理助理经理助理秘书秘书协议：商务问题协议：商务问

46、题协议：英语协议：英语协议：传真协议：传真结论结论结论结论协议只与对等层有关，是负责协议只与对等层有关，是负责对等实体（对等实体（peer entity）之间通信的之间通信的 经理经理德国公司德国公司中国公司中国公司经理经理协议及其要素协议及其要素l协议：协议：通信双方对等层通信双方对等层/对等实体之间实现对等实体之间实现相同功能应遵守的规则。相同功能应遵守的规则。l协议由三要素组成：协议由三要素组成：l语法语法：数据与控制信息的结构或格式。：数据与控制信息的结构或格式。l语义语义：规定各部分的含义及其操作，如需要发：规定各部分的含义及其操作，如需要发出何种控制信息，完成何种动作以及作出何种出

47、何种控制信息，完成何种动作以及作出何种应答应答l时序（同步）时序（同步）？：事件实现顺序的详细说明：事件实现顺序的详细说明划分层次的优缺点划分层次的优缺点l分层的好处：分层的好处：l将一个复杂的大问题分解为若干个易处理的小问题，将一个复杂的大问题分解为若干个易处理的小问题，易于设计、实现和维护。易于设计、实现和维护。l各层之间是独立的，灵活性好各层之间是独立的，灵活性好可以独立地修改某一层功能可以独立地修改某一层功能各层可以独立地采用合适的技术实现各层可以独立地采用合适的技术实现有利于促进标准化工作有利于促进标准化工作l分层的缺点：分层的缺点：有些功能可能会在不同层次上重复出现，有些功能可能会

48、在不同层次上重复出现，从而造成额外开销从而造成额外开销重复设计的问题重复设计的问题l计算机网络的某些关键问题在不同层的设计中都会出现，计算机网络的某些关键问题在不同层的设计中都会出现，概括起来有如下几个比较重要的问题：概括起来有如下几个比较重要的问题：（1）寻址问题：主机寻址或进程寻址寻址问题：主机寻址或进程寻址（2）数据传送的规则（单工或双工）和连接占用的逻辑通数据传送的规则（单工或双工）和连接占用的逻辑通道数及其优先级道数及其优先级（3）差错控制（差错控制（errorcontrol)（4）报文的分割与重组（报文的分割与重组（reassembling)（5）发送速度控制机制，即流量控制发送速

49、度控制机制，即流量控制（6）多路复用问题多路复用问题（7）路由选择问题。有时，路由选择需要由两层或更多层路由选择问题。有时，路由选择需要由两层或更多层来决定来决定分组的封装与解封分组的封装与解封第第5 5层层第第4 4层层第第3 3层层第第2 2层层第第1 1层层MMH4MH4H3H2MH4H3T2源主机源主机目的主机目的主机MMH4MH4H3H2MH4H3T2第第5层协议层协议第第4层协议层协议第第3层协议层协议第第2层协议层协议几个概念：几个概念：报头报头 ；封装封装 ；解封解封 ；报头：报头：发送端向下传送数据时增加的信息。发送端向下传送数据时增加的信息。封装：封装：将上层数据加上报头后

50、构成本层分组的操作。将上层数据加上报头后构成本层分组的操作。解封：解封：接收端将分组的数据区部分提取出来接收端将分组的数据区部分提取出来交给上一层的操作交给上一层的操作。比比 特特 流流 重要提示重要提示l一个网络系统总是由低层协议和高层协议的一个网络系统总是由低层协议和高层协议的共同实现而构成，并且一个层次上可能实共同实现而构成，并且一个层次上可能实现有多个协议；现有多个协议；l上层协议往往支持多种下层协议，而同一种上层协议往往支持多种下层协议，而同一种下层协议之上又可以运行不同的上层协议下层协议之上又可以运行不同的上层协议网络体系结构的定义网络体系结构的定义两种定义两种定义两种定义两种定义