第五版計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 概述

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第5版）課件

電子工業(yè)出版社2007年

謝希仁編著

（使用OfficeXP

或Office2003演示動(dòng)畫）

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課件制作人：謝希仁

課件制作人聲明

■本課件共10個(gè)Powerpoint文件（每章

一個(gè)）。教師可根據(jù)教學(xué)要求自由修改

此課件（增加或刪減內(nèi)容），但不能自

行出版銷售。

■對(duì)于課件中出現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎讀

者提出寶貴意見，以便及時(shí)修訂。

課件制作人謝希仁

2006年11月

課件制作人：謝希仁

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因特網(wǎng)概述

1.2.1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)

1.2.2因特網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段

1.2.3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(guó)的發(fā)展

1.3因特網(wǎng)的組成

1.3.1因特網(wǎng)的邊緣部分

1.3.2因特網(wǎng)的核心部分

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第1章概述（續(xù)）

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展

1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

1.5.2幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)

1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能

1.6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1.6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征

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第1章概述（續(xù)）

1.7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

1.7.2協(xié)議與劃分層次

1.7.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

1.7.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)

1.7.5TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)

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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)。

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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)。

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因特網(wǎng)的意義

■因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最

大M變革。

■現(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都

已離不開因特網(wǎng)。

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的

最重要的功能

■連通性—外算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間

都可以交換信息，好像這些用戶的計(jì)算

機(jī)都可以彼此直接連通一樣。

-共享——即資源共享?？梢允切畔⒐蚕?、

軟件共享，也可以是硬件共享。

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1.2因特網(wǎng)概述

121網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)

■起源于美國(guó)的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成為世界

上最大的國(guó)際性計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)

■網(wǎng)絡(luò)(network)由若干結(jié)點(diǎn)(node)和連接

這些結(jié)點(diǎn)的鏈路(link)組成。

■互聯(lián)網(wǎng)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(networkof

networks)o

■連接在因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)都稱為主機(jī)

(host)o

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請(qǐng)注意名詞“結(jié)點(diǎn)”

■“結(jié)點(diǎn)”的英文名詞是node。

■雖然node有時(shí)也可譯為“節(jié)點(diǎn)”，但這

是指像天線上的駐波的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)

很像竹竿上的“節(jié)”。

■在網(wǎng)絡(luò)中的node的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點(diǎn)”

而不是“節(jié)點(diǎn)”。

■但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的樹(tree)中的node應(yīng)當(dāng)譯

為“節(jié)點(diǎn)”。

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網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)

■網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起。

■因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起。

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網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)(網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò))

、、一

(a)(b)

Tu

1.2.2因特網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段

■第一階段是從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互

聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。

■1983年TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上

的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

-人們把1983年作為因特網(wǎng)的誕生時(shí)間。

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Internet和Internet的區(qū)別

■以小寫字母i開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或

互連網(wǎng)）是一個(gè)通用名詞，它泛指由多

個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。

■以大寫字母I開始的的Internet（因特網(wǎng)）

則是一個(gè)專用名詞，它指當(dāng)前全球最大

的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成

的特定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議

族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國(guó)的

ARPANETo

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三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

■第二階段的特點(diǎn)是建成了三級(jí)結(jié)構(gòu)的因

特網(wǎng)。

■三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)

和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。

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多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

■第三階段的特點(diǎn)是逐漸形成了多層次

ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。

-出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務(wù)提供者ISP(Internet

ServiceProvider)o

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用戶通過ISP上網(wǎng)

根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的

IP地址數(shù)目的不同，ISP也分成為不同的層次。

本地ISP第三層…

一一……本地ISP”、、、

//本地ISP—二第二層

、本地ISP'、'、、、

二層ISP:f、、.

第一層「大公司

/本地ISP/大公司、本地ISP

'、、第二層ISR\

，本地ISP，

廣本地ISP

NAP1Z

二層isRz

、本地ISP\

本地ISP,，

二層

大公司本地ISP/

ISP

本地ISP

公司

AB

主機(jī)A一本地ISPT第二層ISPTNAPT第一層ISP-NAP-＞第二層ISP一本地ISP一主機(jī)B

萬維網(wǎng)WWW的問世

■因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長(zhǎng)

速率最快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，沒有人能夠準(zhǔn)

確說出因特網(wǎng)究竟有多大。

■因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展始于20世紀(jì)90年代。

由歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬

維網(wǎng)WWW(WorldWideWeb)被廣泛使

用在因特網(wǎng)上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡(luò)

專業(yè)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用，成為因特網(wǎng)的

這種指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。

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因特網(wǎng)的發(fā)展情況概況

.

網(wǎng)絡(luò)數(shù)主機(jī)數(shù)用戶數(shù)管理機(jī)構(gòu)數(shù)

19801010210210°

1990103105106101

2000105107108102

2005106108109103

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41.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作

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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)

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1.3因特網(wǎng)的組成

從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以

下的兩大塊：

(1)邊緣部分由所有連接在因特網(wǎng)上的主

機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用

來進(jìn)行通信(傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻)

和資源共享。

(2)核心部分由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)

的路由器組成。這部分是為邊緣部分提

供服務(wù)的(提供連通性和交換)。

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因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分

1.3.1因特網(wǎng)的邊緣部分

■處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特

網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端

系統(tǒng)(endsystem)o

■“主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行通信”，實(shí)際上

是指：“運(yùn)行在主機(jī)A上的某個(gè)程序和

運(yùn)行在主機(jī)B上的另一個(gè)程序進(jìn)行通

信”。

■即“主機(jī)A的某個(gè)進(jìn)程和主機(jī)B上的另

一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信”?；蚝?jiǎn)稱為“計(jì)算

機(jī)之間通信”課件制作人：謝希仁

兩種通信方式

在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的

通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾?/p>

■客戶服務(wù)器方式（C/S方式）

即Client/Server方式

-對(duì)等方式（P2P方式）

即Peer-to-Peer方式

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1.客戶服務(wù)器方式

■客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信

中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。

■客戶服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服

務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。

■客戶是服務(wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的

提供方。

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運(yùn)行

客戶

程序

請(qǐng)

,

B

務(wù)

服

求

出

發(fā)

A

器

務(wù)

服

向

戶

客

。

務(wù)

服

供

提

務(wù)

A

B

戶

客

向

器

服

而

客戶軟件的特點(diǎn)

■被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向

遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請(qǐng)求服務(wù)）。因此,

客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。

■不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。

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服務(wù)器軟件的特點(diǎn)

■一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可

同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。

■系統(tǒng)啟動(dòng)后即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)

行著，被動(dòng)地等待并接受來自各地的客

戶的通信請(qǐng)求。因此，服務(wù)器程序不需

要知道客戶程序的地址。

■一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)

支持。

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2.對(duì)等連接方式

■對(duì)等連才妾（peer-to-peer,簡(jiǎn)寫為P2P）是

指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是

服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。

■只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件

（P2P軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、

對(duì)等連接通信。

■雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中

的共享文檔。

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對(duì)等連接方式的特點(diǎn)

-對(duì)等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客

戶服務(wù)器方式，只是對(duì)等連接中的每一

個(gè)主機(jī)既是客戶又同時(shí)是服務(wù)器。

■例如主機(jī)C請(qǐng)求D的服務(wù)時(shí)，C是客戶,

D是服務(wù)器。但如果C又同時(shí)向F提供

服務(wù)，那么C又同時(shí)起著服務(wù)器的作用。

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運(yùn)行-Eji6、運(yùn)行

P2P程序hJ」I憫境邁第:P2P程序

F|U＜網(wǎng)絡(luò)核心I

二八、^^/■

運(yùn)行'＞「I—」―運(yùn)行

P2P程序一—?P2P程序

.1.3.2因特網(wǎng)的核心部分

F網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。

■網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量

主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一

個(gè)主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信(即傳送或

接收各種形式的數(shù)據(jù))。

■在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器

(router)o

■路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換(packetswitching)

的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，

這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。

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路由器的重要任務(wù)

■路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換(packetswitching)

的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，

這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。

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1.電路交換的主要特點(diǎn)

■兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互

相連接起來。

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>更多的電話機(jī)互相連通

■5部電話機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。

■N部電話機(jī)兩兩相連，需A/(/V-1)/2對(duì)電線。

■當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線

對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。

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使用交換機(jī)

■當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換

機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。

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“交換”的含義

■在這里，“交換”(switching)的含義就是

轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電

話線，使它們連通起來。

■從通信資源的分配角度來看，“交換”

就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路

的資源。

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電路交換的特點(diǎn)

-電路交換必定是面向連接的。

■電路交換的三個(gè)階段：

■建立連接

■通信

■釋放連接

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電路交換舉例

■A和B通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)

■通話在A到B的連接上進(jìn)行

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電路交換舉例

■C和D通話只經(jīng)過一個(gè)本地交換機(jī)

■通話在C到D的連接上進(jìn)行

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電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低

■計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。

■這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。

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2.分組交換的主要特點(diǎn)

■在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短

的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。

-------------------報(bào)文------------------

1101000110101010110101011100010011010010

假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)

不便于傳輸

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添加首部構(gòu)成分組

每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。

-------------------報(bào)文------------------

I多組1據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

分組2

________

分組3

請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”

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分組交換的傳輸單元

-今組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單

JLo

■依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收

端在旗邊）。

V-----------

------------------分組2_

首部數(shù)據(jù)

一分組3;____

首部數(shù)據(jù)

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分組首部的重要性

■每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信

息。

■分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的

分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)

到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。

■用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能

到達(dá)最終目的地。

課件制作人：謝希仁

收到分組后剝?nèi)ナ撞?/p>

-接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。

分組1

_________________________入__________________________

廠

---------------分組2

__________________________入__________________________

------------__-_-_-____分__組___3_____

r_______________

￥3~i~i-

收到的數(shù)據(jù)

課件制作人：謝希仁

最后還原成原來的報(bào)文

-最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為

原來的報(bào)文。

-------------------報(bào)文------------------

1101000110101010110101011100010011010010I

■這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出

現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。

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因特網(wǎng)的核心部分

■因特網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連

起來的路由器組成，而主機(jī)處在因特網(wǎng)的邊緣

部分。

■在因特網(wǎng)核心部分的路由器之間一般都用高速

鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機(jī)接入到核心

部分則通常以相對(duì)較低速率的鏈路相連接。

■主機(jī)的用途是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可

以和其他主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用

途則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分組交換的。

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網(wǎng)絡(luò)核心部分I口

q\」心

路由器

D&

E

主機(jī)

H」

H

發(fā)送的C5

分組

分組交換網(wǎng)的示意圖

H2BI|

注意分組路徑的變化!

D

路由器

B

H

主機(jī)□6

EH向H發(fā)送分組

A26

H向H發(fā)送分組

c15

互聯(lián)網(wǎng)

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注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程

Hjn

課件制作人：謝希仁

路由器

■在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有

直接連線。

-路由器處理分組的過程是：

■把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；

■查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)

端口轉(zhuǎn)發(fā)；

■把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

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主機(jī)和路由器的作用不同

■主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)

絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。

■路由器對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分

組交付目的主機(jī)。

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分組交換的優(yōu)點(diǎn)

■高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路

是逐段占用。

■靈活以分組為傳送單位和查找路由。

■迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)

發(fā)送分組。

■可靠保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式

的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性O(shè)

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分組交換帶來的問題

■分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這

就會(huì)造成一定的時(shí)延。

■分組必須攜帶的首部（里面有必不可少

的控制信息）也造成了一定的開銷。

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存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理

并非完全新的概念

■在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了

基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(message

switching)o

-報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小

時(shí)不等。現(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使

用了。

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三種交換的比較

電路交換報(bào)文交換分組交換

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

■是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。

■60年代初，美國(guó)國(guó)防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局

ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提

出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)落。

■傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網(wǎng)有一

個(gè)缺點(diǎn)：正在通信的電路中有一個(gè)交換機(jī)或有一

條鏈路被炸毀，則整個(gè)通信電路就要中斷。

■如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴?hào)建立連接。

這將要延誤一些時(shí)間。

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新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)

■網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了

打電話。

■網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)，不局限于單

一類型的計(jì)算機(jī)。

■所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)

絡(luò)的生存性。

■計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。

■網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠非

?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。

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ARPANET的成功使

工計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化

■早期的面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個(gè)

主機(jī)為中心的星形網(wǎng)

■各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的

硬件和軟件資源。

■分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都

處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。

■用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的

許多硬件和各種豐富的軟件資源。

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從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心

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、.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展

~JI------------------------

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

(2)中國(guó)教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET

(3)中國(guó)科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET

(4)中國(guó)聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET

(5)中國(guó)網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET

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

(7)中國(guó)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)CMNET

(8)中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET(建設(shè)中)

(9)中國(guó)衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET(建設(shè)中)

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1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

■1.5.1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幾種不同的類別的網(wǎng)絡(luò)

■不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)

■從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

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1.5.2幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)

＞不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)

■廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

■局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

■城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN(PersonalAreaNetwork)

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2.不同使用者的網(wǎng)絡(luò)

■從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

■公用網(wǎng)(publicnetwork)

■專用網(wǎng)(privatenetwork)

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3.用來把用戶

接入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)

■接入網(wǎng)AN(AccessNetwork),它又稱為

本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。

-由ISP提供的接入網(wǎng)只是起到讓用戶能

夠與因特網(wǎng)連接的“橋梁，，作用。

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1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能

1.6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1.速率

■比特(bit)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是

信息論中使用的信息量的單位。

■Bit來源于binarydigit,意思是一個(gè)“二進(jìn)制

數(shù)字”，因此一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的

一個(gè)1或0。

■速率即數(shù)據(jù)率(datarate)或比特率(bitrate)是

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。速率

的單位是b/s,或kb/s,Mb/s,Gb/s等

■速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率。

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.H*??J.?

2.市范

■“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

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常用的帶寬單位

■更常用的帶寬單位是

■千比每秒,即kb/s(103蚓

■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(IO.b/s)

■請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，K=21。=1024

M=22。，G=23°,T=240o

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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

7工11K乍。

1|LlS

帶寬為||1|0|1|0|1||1|時(shí)間

1MJS|ILZlI__CZZJ”

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

0.25juts

每秒4x106個(gè)比特

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3.吞吐量

■吞吐量(throughput)表示在單位時(shí)間內(nèi)通

過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的數(shù)據(jù)量。

■吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)

絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有

多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。

■吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率

的限制。

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4.時(shí)延(delay或latency)

■傳輸時(shí)延（發(fā)送時(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

一間。

■也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起,

到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的

時(shí)間。

數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）

發(fā)送時(shí)延=

信道帶寬（比特/秒）

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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）

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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。

■排隊(duì)時(shí)延結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所

經(jīng)歷的時(shí)延。

-排隊(duì)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。

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、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、處理時(shí)延和排隊(duì)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+處理時(shí)延

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四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方

從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)

在結(jié)點(diǎn)A中產(chǎn)生

處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延

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容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念

■對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是

數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的

傳播速率。

■提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。

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5.時(shí)延帶寬積

------------（傳播）時(shí)延-----------------

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。

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6.利用率

■信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)

間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空

閑的信道的利用率是零。

■網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的

加權(quán)平均值。

■信道利用率并非越高越好。

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時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系

L根據(jù)排隊(duì)論的理論,當(dāng)某信道的利用率增

大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。

■若令。0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，。表示

網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下,

可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示D和。。之間

的關(guān)系：

1-U

U是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在0到1之間。

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時(shí)延。A

時(shí)延

急劇

增大

。0利用率

*U

01

卜6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征

1~?費(fèi)用

■質(zhì)量

?標(biāo)準(zhǔn)化

-可靠性

-可擴(kuò)展性和可升級(jí)性

-易于管理和維護(hù)

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1.7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.7.1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。

■“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。

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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)。

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兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

■法律上的(deJure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒有

得到市場(chǎng)的認(rèn)可。

■是非國(guó)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(defacto)國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)。

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1.7.2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。

■這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格

式以及有關(guān)的同步問題(同步含有時(shí)序

的意思)。

■網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol),簡(jiǎn)稱為協(xié)

議，是為進(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。

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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