計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述教學(xué)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信

課程的基本要求

■了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念

■掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議的基本工作原理

及其所采用的技術(shù)

■學(xué)會(huì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的一些基本設(shè)計(jì)方法

參考書

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)，（美）Douglas

EComer著林生譯，機(jī)械工業(yè)出版社

2005o

-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版），謝希仁，電子工

業(yè)2006o

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第四版），AndrewS.

Tanenbaum,清華大學(xué)出版社。

本書結(jié)構(gòu)和課程安排

■數(shù)據(jù)傳輸（2周）

-分組傳輸（4-5周）

-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（4-5周）

■網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（2-3周）

第1章概述

>1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程

1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代

1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作

1.2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義

1.3.2幾種不同的分類方法

第1章概述（續(xù)）

1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

1.5.2劃分層次的必要性

1.5.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的原理體系結(jié)構(gòu)

1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)

1.5.5面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)

1.5.6OSI與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的比較

、■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義

-JI---------------

?按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以共享資源為

主要目的，將地理上分散且獨(dú)

立的計(jì)算機(jī)互相連接起來形成

的集合體。

?著重資源共享，稱作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在信息時(shí)代的作用

■21世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)

絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心

的信息時(shí)代。

■網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知

識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。

■網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視

網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

■發(fā)展最快的并起到核心作用的是計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)。

198119831985198719891991199319951997199920012003

因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展

■進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，以因特網(wǎng)為

代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。

■已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為

商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。

■已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大

網(wǎng)絡(luò)。

1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代

■因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階

段的演進(jìn)。

■但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分

開而是有部分重疊的,這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的

演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。

因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段

■第一個(gè)分組交換網(wǎng)ARPANET最初只是一個(gè)單

個(gè)的分組交換網(wǎng)。

■ARPA研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。

■1983年TCP/IP協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

■同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：

-ARPANET——進(jìn)彳亍實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)

■MILNET——軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

■1983?1984年，形成了因特網(wǎng)Internet。

■1990年ARPANET正式宣布關(guān)閉。

因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段

■1986年，NSF建立了國家科學(xué)基金網(wǎng)。

NSFNETo它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：

■主干網(wǎng)

■地區(qū)網(wǎng)

■校園網(wǎng)

■1991年，美國政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)

交給私人公司來經(jīng)營(yíng)，并開始對(duì)接入因特網(wǎng)的

單位收費(fèi)。

■1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45Mb/s

（T3速率）。

三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

■各網(wǎng)絡(luò)之間需要使用路由器來連接。

■有時(shí)在結(jié)構(gòu)圖中可不畫出路由器。

三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

?主機(jī)到主機(jī)的通信可能要經(jīng)過多種網(wǎng)絡(luò)。

因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段

■從1993年開始，由美國政府資助的NSFNE1

逐漸被若干個(gè)商用的ISP網(wǎng)絡(luò)所代替。

■1994年開始創(chuàng)建了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP

(NetworkAccessPoint),分別由4個(gè)電信公

司經(jīng)營(yíng)。

■NAP就是用來交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。在

NAP中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)

初，美國的NAP的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。

■從1994年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)

構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

-主機(jī)到主機(jī)的通信可能經(jīng)過多種ISP。

大公司大公司地區(qū)ISP

網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)

NAP主干服務(wù)NAP

（對(duì)等點(diǎn)）提供者（對(duì)等點(diǎn)）

地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)

大公司

本SP本地ISP公司本地右P

校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)》逑園網(wǎng)

1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作

制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過

以下的四個(gè)階段

■因特網(wǎng)草案(InternetDraft)------在這個(gè)

階段還不是RFC文檔。

■建議標(biāo)準(zhǔn)(ProposedStandard)------從

這個(gè)階段開始就成為RFC文檔。

■草案標(biāo)準(zhǔn)(DraftStandard)

■因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(InternetStandard)

1.2.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展

(1)中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET

(2)中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET

(3)中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET

(4)中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET

(5)中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET

(6)中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET

(7)中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)CMNET

Internet在中國的發(fā)展2

□cn下注冊(cè)的域名382,216

\(,c\

Internet在中國的發(fā)展3

□WWW站點(diǎn)數(shù)626,200

AC.CN4800.1

COM(.CN)412,13465.8

EDU.CN

GOV(.CN)12,3322.0

NET(.CN)88,43014.1

ORG.CN27,6144.4

行政區(qū)域.CN2,4560.4

?CN83,15413.2

Internet在中國的發(fā)展5

中國大陸494218242A+242B+30C

I

PV4

地中國臺(tái)+161C

址中國香港551628884B+44C

中國澳門1269761B+240C

Internet在中國的發(fā)展6

n第一階段1987?1993電子郵件轉(zhuǎn)發(fā)

01987北京計(jì)算所與德國卡爾斯魯厄大學(xué)合作

01989科學(xué)院高能所與美國斯坦福大學(xué)合作

O1990電子部十五所、電科院、復(fù)旦、交大與德國

GMD合作，清華校園網(wǎng)與加拿大UBC合作

口第二階段1994?實(shí)現(xiàn)與Internet的TCP/IP

聯(lián)結(jié)__________________________________

三

。中國國家計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施

NCFC層

。中國教育科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)CERNET結(jié)

。中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)(CHINANET)構(gòu)

o中國金橋信息網(wǎng)(CHINAGBA)

中國教育科研網(wǎng)絡(luò)CERNET

NCnet網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

北京天津

探測(cè)因特網(wǎng)一ping

探測(cè)因特網(wǎng)一tracert

c'C:\fIHDO￥S\systeB32\c>d.exe-Pl*

MicrosoftWindoi-isXP[^^^57^2600^^

<C>1985-2001MicrosoftCorp.

C：\DocunentsandSettings\fldministi*ator>cd\

C：\>tracertvn/v/.sina.con.cn

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oueramaximumof30hops：

14RS15ms15|T)S61.130.120.134

215ms15ms15ms61.130.126.113

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415ns15ms15ns61.153.8.230

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MicrosoftWindowsXP5.1.2600]

<C>1985-2001MicrosoftCorp.

C：\DocunentsandSettings\Adninistratoi*>ipcon￡ig

WindowsIPConfiguration

Ethernetadapter本地連接：

Connection-specificDNSSuffix.：

IPAddress........................：11

SubnetMask...........?92

DefaultGateway................：5

PPPadapterlan：

Connection-specificDNSSuffix.：

IPAddress........................：08

SubnetMask....................:55

DefaultGateway................：08

C：\DocunentsandSettings\Administratoi*>

1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

-1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義

?最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接

的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。

■因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。

-1.3.2幾種不同的分類方法

■從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類

■從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類

■從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

1.3.2幾種不同的分類方法

（一）

■從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類

-電路交換

■報(bào)文交換

-分組交換

■混合交換

1.3.2幾種不同的分類方法

（二）

-從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類

■廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

■局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

■城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■接入網(wǎng)AN(AccessNetwork)

廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及

局域網(wǎng)的關(guān)系

廣域網(wǎng)

城域網(wǎng)一一城域網(wǎng)

//X/\、

接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)

UJU」」」

局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)局域網(wǎng)

1.3.2幾種不同的分類方法

(三)

-從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

■公用網(wǎng)(publicnetwork)

■專用網(wǎng)(privatenetwork)

14計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

I14.1帶寬

■“帶寬”(bandwidth)本來是指信號(hào)具有的

頻帶寬度，單位是赫(或千赫、兆赫、

吉赫等)。

■現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高

數(shù)據(jù)率”的同義語,單位是“比特每秒

或b/s(bit/s)o

常用的帶寬單位

■更常用的帶寬單位是

■千比每秒,即kb/s(103b/s)

■兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

■吉比每秒,即Gb/s(109b/s)

■太比每秒，即Tb/s(ab/s)

■請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，K=21。=1024

M=22。，G=23。，T=240o

數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化

-在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而

/Ils

工侶O

1ILLS

帶寬為||1|0|1|0|1||1|時(shí)間

1拓s|ILZILZIHZZJ

k--------------------每秒106個(gè)比特------------------

0.25|is

松出血和叫可

--------------每秒4x106個(gè)比特----------------

時(shí)延（delay或latency）

■發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),

數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的

時(shí)間。

■信道帶寬數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。

常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。

數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）

發(fā)送時(shí)延=

信道帶寬（比特/秒）

時(shí)延(delay或latency)

■傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一

定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。

■信號(hào)傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號(hào)在

信道上的傳播速率是完全不同的概念。

信道長(zhǎng)度（米）

傳播時(shí)延=

信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）

時(shí)延(delay或latency)

■處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行

一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。

■結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延

是處理時(shí)延中的重要組成部分。

■處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)

的通信量。

■有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。

時(shí)延(delay或latency)

-數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播

時(shí)延和處理時(shí)延之和：

總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延

三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方

在隊(duì)列中產(chǎn)生］從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)

處理時(shí)延

結(jié)點(diǎn)A發(fā)送器結(jié)點(diǎn)B

1.4.3時(shí)延帶寬積和往返時(shí)延

時(shí)延帶寬積

（傳播）時(shí)延?A

I卜,?|\"i

市范

鏈路

時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延X帶寬

■鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位

的鏈路長(zhǎng)度。

往返時(shí)延RT1

■往返時(shí)延RTT(Round-TripTime)表示

從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到

來自接收端的確認(rèn)(接收端收到數(shù)據(jù)后

立即發(fā)送確認(rèn))，總共經(jīng)歷的時(shí)延。

4分布式系統(tǒng)

口分布式系統(tǒng)

“多臺(tái)獨(dú)立自主的計(jì)算機(jī)的存在對(duì)用戶來說是透明

的“

。透明(transparent)

指某物或某種機(jī)制的存在不為觀察者所察覺,

看上去象不存在一樣。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的元素

區(qū)域網(wǎng)絡(luò)

本地ISP

路由器

。主機(jī)

。通信鏈路

。路由器L--主機(jī)

。通信軟件

。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

□計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能□優(yōu)點(diǎn)

。資源共享。資源共享

。通信功能。高可靠性

。多媒體可視化功能。節(jié)約經(jīng)費(fèi)

。擴(kuò)展性

□應(yīng)用。強(qiáng)大通信手段

。訪問遠(yuǎn)程信息令email

。個(gè)人一個(gè)人通信e協(xié)同工作

。交互娛樂（VoD,游戲…）☆視頻會(huì)議

。電子商務(wù)令電子商務(wù)＜

。移動(dòng)計(jì)算

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

網(wǎng)

絡(luò)

化

后

…

.

廣播網(wǎng)路

廣播網(wǎng)絡(luò)只有一個(gè)通信信道,

口發(fā)送模式為網(wǎng)絡(luò)上所有的機(jī)器所共享。

。單播(unicast)口分配策略

。廣播(broadcast)

。多播(multicast)

點(diǎn)—點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)

I由許多一對(duì)對(duì)計(jì)算機(jī)間的連接用最

O小型、地理位置上集中的網(wǎng)絡(luò)多

采用廣播形式；

O大型網(wǎng)絡(luò)通常采用點(diǎn)到點(diǎn)方式；

無線網(wǎng)絡(luò)

O系統(tǒng)互連

□無線LAN

口無線WAN

32.11

?蜂窩電話(1G/2G/3G)

?無線高速接入IEEE802.16

1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

time

什么是協(xié)議？2

協(xié)議：控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行

通信的規(guī)則的集合

S1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

■相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)

調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜

的。

激活；發(fā)送/接收；兼容；差錯(cuò).??

■“分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若

干較小的局部問題，而這些較小的局部

問題就比較易于研究和處理。

標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)機(jī)

活動(dòng)研究投資

關(guān)鍵：在兩個(gè)駝峰之間的低谷階段制定標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型

OSI/RM

■只要遵循osi標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世

界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任

何系統(tǒng)進(jìn)行通信。

■在市場(chǎng)化方面OSI卻失敗了。

-OSI的專家們?cè)谕瓿蒓SI標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；

-OSI的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來過分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；

■OSI標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按OSI標(biāo)準(zhǔn)生

產(chǎn)的設(shè)備無法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；

-OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層

次中重復(fù)出現(xiàn)。

兩種國際標(biāo)準(zhǔn)

■法律上的(de/⑥)國際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒有

得到市場(chǎng)的認(rèn)可。

■是非國際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛

的應(yīng)用。

-TCP/IP常被稱為事實(shí)上的(defact。)國際標(biāo)

準(zhǔn)。

1.5.2劃分層次的必要性

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先

約定好的規(guī)則。

■為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)

則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network

protocol),簡(jiǎn)稱為協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素

語法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何

種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。

同步事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。

劃分層次的概念舉例

-計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。

-可以將要做的工作進(jìn)行如下的劃分。

-第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。

?確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。

-雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。

-兩個(gè)計(jì)算機(jī)將文件傳送模塊作為最高的

一層。剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。

兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件

只看這兩個(gè)文件傳送模塊

計(jì)算機(jī)1好像文件及文件傳送命令計(jì)算機(jī)2

是按照水平方向的虛線傳送的

文件傳送模塊--------------------------?文件傳送模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

文件傳送模塊只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊文件傳送模塊

好像可直接把文件

可靠地傳送到對(duì)方

通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

&再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊

計(jì)算機(jī)2

網(wǎng)絡(luò)

接口

網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作

例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。

分層

分層的好處

■各層之間是獨(dú)立的。

■靈活性好。

■結(jié)構(gòu)上可分割開。

■易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

■能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

層數(shù)多少要適當(dāng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

■計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)算機(jī)

網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。

■OSI和TCP/IP

OSI參考模型

aOSI

olSO制定的關(guān)于開放系統(tǒng)

互連的參考模型。

a開放系統(tǒng)

。為了與其它系統(tǒng)通信而相

互開放的系統(tǒng)。

a分層原則

。根據(jù)需要分層

。每層實(shí)現(xiàn)明確定義的功能

。界面減少跨接口的信息量

。層數(shù)應(yīng)足夠多但不能太多

OSI的失敗原因

□OSI的缺陷

。錯(cuò)誤的時(shí)機(jī)

。錯(cuò)誤的技術(shù)

。錯(cuò)誤的實(shí)現(xiàn)

。錯(cuò)誤的政策

令會(huì)話層在大多數(shù)應(yīng)用中幾乎沒什么用;

令表示層幾乎是空的；

令網(wǎng)絡(luò)層和數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)繁重；

令打印出來恐怕有一米高；

?既難得實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率又低；

令尋址、流控和差錯(cuò)控制在每層都出現(xiàn);

TCP/IP參考模型

■四層協(xié)議

■TCP、IP兩個(gè)具體的協(xié)議，TCP/IP的泛

化含義

OSI與TCP/IP

□osi模型（去掉會(huì)話和表示層）對(duì)討論計(jì)

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相當(dāng)有用，但協(xié)議卻不流行；

□TCP/IP模型實(shí)質(zhì)上是不存在的但協(xié)議

被廣泛使用；

1.5.3五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

OSI的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)

因此往往采取

應(yīng)用層

（各種應(yīng)用層協(xié)議如折中的辦法，

TELNET,FTP,即綜合和

SMTP等）OSI

/的優(yōu)

運(yùn)輸層（TCP或UDP）TCP/IP

/點(diǎn)，采用一種

網(wǎng)際層IP

/只有五層協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層的體系結(jié)構(gòu)。

五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

5應(yīng)用層/■應(yīng)用層(applicationlayer)

4運(yùn)輸層/■運(yùn)輸層(transportlayer)

3網(wǎng)絡(luò)層/■網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)

2數(shù)據(jù)鏈路層/■數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)

1物理層■物理層(physicallayer)

物理層

□典型問題口基本功能

。多少電壓代表1和。O比特的發(fā)送和接收

O比特持續(xù)多少微秒O數(shù)據(jù)傳輸率

。傳輸是否在兩個(gè)方向。物理連接的建立、保

O連接如何建立及終止持與釋放

。網(wǎng)絡(luò)連接器有多少針。定義媒體的機(jī)械、電

氣及規(guī)格

□ISO：2110、2593、4902、4903等

□CCITT：v.24、x,21、x.22、x.24等

數(shù)據(jù)鏈路層

口典型問題a基本功能

。成幀o建立、保持和釋放鏈路

O差錯(cuò)控制O成幀和拆幀

O流量控制O差錯(cuò)控制

。線路競(jìng)爭(zhēng)O流量控制

O訪問控制。鏈路管理與媒體訪問

□面向字符的協(xié)議(ISO1754/IBMBSC/DECDDCMP)

口面向比特的協(xié)議(ISOHDLC/IBMSDLC/ANSIADCCP)

網(wǎng)絡(luò)層

口典型問題n基本功能

。確定分組路徑。數(shù)據(jù)交換

。解決網(wǎng)絡(luò)擁塞。流控

。記帳。擁塞控制（預(yù)分配）

。異種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。差錯(cuò)控制及恢復(fù)

。路由選擇（自適應(yīng)/非適應(yīng)）

。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)（源路由/透明）

nCCITT：X.25

aTCP/IP：IP

傳輸層

一口主要功能

。在源端與目的端之間建立可靠的端到端服務(wù)。隔離網(wǎng)

絡(luò)的上下層協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用與下層無關(guān)。

。擁塞與流控

O多路復(fù)用與服務(wù)質(zhì)量

OTCP、UDP/ATM

應(yīng)用層

□主要功能

。各種應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)虛終端、文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)

程作業(yè)錄入、目錄查找等。

□基本功能

。網(wǎng)絡(luò)完整透明性

I￡H■gi?挈

一rrs

l^Tna：；8chun

而切。用戶源物理配置

^WHUsaaooi.c?i

山：“虹uar-iu.Led..

_jlauZhesy帛

：。應(yīng)用管理

"Len^inc?FFAFane.Ri”

。系統(tǒng)管理

'festerda>-sorning,Idichi-f

ioiainvoui-discussi。”jJ

。分布式信息服務(wù)

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層AP2

加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層PDU5

44

33

22

11

Q

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP2

應(yīng)用層PDU再傳送到運(yùn)輸層5

加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文4

3

2

1

Q

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP1AP2

55

4運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層2

3加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）2

22

11

Q

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

55

_____Z

44

.1_____Z

3

3_____Z

2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層2

_____Z

1最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體1

Q

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP1AP2

55

44

33

2電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播2

1從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層1

0物理傳輸媒體

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP

警2

55

44

33

22

1物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層1

Q

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

0

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

0

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

0

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

警

5應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)

上交給應(yīng)用進(jìn)程

44

33

22

11

0

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?/p>

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用層首部

AP1應(yīng)用數(shù)據(jù)AP2

運(yùn)輸層首部

應(yīng)用數(shù)據(jù)5

H5

網(wǎng)絡(luò)層首部

4HH程序數(shù)據(jù)4

，鏈路層45鏈路層

首部程序數(shù)據(jù)尾部3

3H3H4H5

2^3H用程序數(shù)據(jù)2

H453T2

1101001101001011k特流1101011101011

0

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

0

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

Q

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

S計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

警

5

4應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后|4

把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程;

3

2

11

0

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問點(diǎn)

■實(shí)體（en寸ty）表示任何可發(fā)送或接收信息

的硬件或軟件進(jìn)程。

■協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)

則的集合。

■在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通

信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。

■要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提

供的服務(wù)。

實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問點(diǎn)(續(xù))

■本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面

的協(xié)議。

■下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。

■協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間

通信的規(guī)則。

■服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過

層間接口提供的。

-同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱

為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)o

實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問點(diǎn)（續(xù)）

服務(wù)用戶-----協(xié)議-------*服務(wù)用戶E

::第n+［層

交換原語交換原語

提供服務(wù){(diào)

SAPSAPj^j第n層

服務(wù)提供者|

協(xié)議很復(fù)雜

■協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計(jì)

至I」，而不能假定一切情況都是很理想和

很順利的。

■必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計(jì)協(xié)議能否應(yīng)

付所有的不利情況。

■應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個(gè)別的不利情

況在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)并沒有預(yù)計(jì)到。在出現(xiàn)這

種情況時(shí)，協(xié)議就會(huì)失敗。因此實(shí)際上協(xié)

議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。

著名的協(xié)議舉例

■占據(jù)兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍與駐扎在這山谷的白軍作

戰(zhàn)。力量對(duì)比是：一個(gè)山頂上的藍(lán)軍打不過白

軍，但兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍協(xié)同作戰(zhàn)就可戰(zhàn)勝白

軍。一個(gè)山頂上的藍(lán)軍擬于次日正午向白軍發(fā)

起攻擊。于是發(fā)送電文給另一山頂上的友軍。

但通信線路很不好，電文出錯(cuò)的可能性很大。

因此要求收到電文的友軍必須發(fā)送確認(rèn)電文。

但確認(rèn)電文也可能出錯(cuò)。試問能否設(shè)計(jì)出一種

協(xié)議,使得藍(lán)軍能實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)因而一定（即

100%）取得勝利？

結(jié)論

-這樣無限循環(huán)下去，兩邊的藍(lán)軍都始終

無法確定自己最后發(fā)出的電文對(duì)方是否

已經(jīng)收到。

■沒有一種協(xié)議能夠藍(lán)軍能100%獲勝。

1.5.5面向連接服務(wù)與

無連接服務(wù)

■面向連接服務(wù)(connection-oriented)

■面向連接服務(wù)具有連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連

接釋放這三個(gè)階段。

■無連接服務(wù)(connectionless)

■兩個(gè)實(shí)體之間的通信不需要先建立好連接。

■是一種不可靠的服務(wù)。這種服務(wù)常被描述為

“盡最大努力交付”(besteffortdelivery)或“盡

力而為”。

1.5.6OSI與TCP/IP

體系結(jié)構(gòu)的比較

J

OSI的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP的三個(gè)服務(wù)層次

7應(yīng)用層應(yīng)用層

6表示層（各種應(yīng)用層協(xié)議如

TELNET,FTP,

5會(huì)話層SMTP等）/

4運(yùn)輸層運(yùn)輸層（TCP或UDP）

3網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層IP/

2數(shù)據(jù)鏈路層

網(wǎng)絡(luò)接口層

1物理層

TCP/IP參考模型的優(yōu)點(diǎn)與缺陷

口TCP/IP的優(yōu)勢(shì)口TCP/IP的不足

。TCP/IP協(xié)議有詳細(xì)說。模型沒有明確劃分服務(wù)、

明，并享有廣泛使用。接口和協(xié)議概念

。TCP/IP協(xié)議最初是由□TCP/IP模型缺乏通用性很

美國軍方研究開放的,難適合非TCP/IP協(xié)議棧

得到美國國防部的。主機(jī)一網(wǎng)絡(luò)層并不是真正

(DoD)的資助。意義上的層

oInternet是建立在OTCP/IP模型并不區(qū)分(或

TCP/IP協(xié)議集的基礎(chǔ)論述)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層

之上，WW