《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)》課件-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介N

網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是將分布在不同地理位置的具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，并配置網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)不同地理位置終端通信設(shè)備和通信線路資源共享計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)用“圖”表示網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)鏈路結(jié)點(diǎn)鏈路結(jié)點(diǎn)圖例計(jì)算機(jī)集線器路由器網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與功能1自主性自主功能的計(jì)算機(jī)主機(jī)（Host）或節(jié)點(diǎn)40%+=數(shù)據(jù)資源軟件資源硬件資源通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及通信線路連接起來，并遵循所規(guī)定的通信規(guī)則計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與功能1自主性2互聯(lián)性主機(jī)主機(jī)通信設(shè)備傳輸介質(zhì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與功能1自主性2互聯(lián)性3三個(gè)目的實(shí)現(xiàn)通信交往信息資源交流計(jì)算機(jī)分布資源共享或協(xié)同工作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)與功能1自主性2互聯(lián)性3三個(gè)目的1計(jì)算機(jī)之間及用戶間相互通信2實(shí)現(xiàn)硬件、軟件及數(shù)據(jù)等資源的共享3計(jì)算機(jī)之間或用戶間協(xié)同工作計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)路由器主機(jī)服務(wù)器通信子網(wǎng)：由通信控制處理機(jī)、通信線路和其他網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備組成資源子網(wǎng)：由主機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、連網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源組成。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從互聯(lián)網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為兩大塊：邊緣部分：

由所有連接在互聯(lián)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。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）?；ヂ?lián)網(wǎng)的核心部分互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分主機(jī)路由器網(wǎng)絡(luò)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)處在互聯(lián)網(wǎng)邊緣的部分就是連接在互聯(lián)網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng)(endsystem)。端系統(tǒng)在功能上可能有很大的差別：1.小的端系統(tǒng)可以是一臺(tái)普通個(gè)人電腦，具有上網(wǎng)功能的智能手機(jī)，甚至是一個(gè)很小的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。2.大的端系統(tǒng)則可以是一臺(tái)非常昂貴的大型計(jì)算機(jī)。3.端系統(tǒng)的擁有者可以是個(gè)人，也可以是單位（如學(xué)校、企業(yè)、政府機(jī)關(guān)等），當(dāng)然也可以是某個(gè)ISP。互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)端系統(tǒng)之間通信的含義“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”。簡(jiǎn)稱為“計(jì)算機(jī)之間通信”。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)端系統(tǒng)之間的兩種通信方式端系統(tǒng)之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶

服務(wù)器方式（C/S方式）即Client/Server方式，簡(jiǎn)稱為C/S方式。對(duì)等方式（P2P方式）即Peer

to

Peer方式，簡(jiǎn)稱為P2P方式。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?？蛻?/p>

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?？蛻羰欠?wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。服務(wù)請(qǐng)求方和服務(wù)提供方都要使用網(wǎng)絡(luò)核心部分所提供的服務(wù)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)客戶

服務(wù)器工作方式運(yùn)行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行服務(wù)器程序AB①請(qǐng)求服務(wù)客戶服務(wù)器客戶A向服務(wù)器B發(fā)出請(qǐng)求服務(wù)，服務(wù)器B向客戶A提供服務(wù)②得到服務(wù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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。客戶與服務(wù)器的通信關(guān)系建立后，通信可以是雙向的，客戶和服務(wù)器都可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.對(duì)等連接方式對(duì)等連接(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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)等連接工作方式（P2P方式）網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序DCEF運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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。對(duì)等連接工作方式可支持大量對(duì)等用戶（如上百萬個(gè)）同時(shí)工作。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)的核心部分網(wǎng)絡(luò)核心部分是互聯(lián)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)。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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分路由器網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)的核心部分網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器

(router)。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。分組轉(zhuǎn)發(fā)是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)典型交換技術(shù)包括：電路交換分組交換報(bào)文交換等。互聯(lián)網(wǎng)的核心部分采用了分組交換技術(shù)。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.電路交換的主要特點(diǎn)2部電話機(jī)只需要用1對(duì)電線直接連接就能夠互相通話。

(a)兩部電話直接相連電話機(jī)的不同連接方法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.電路交換的主要特點(diǎn)5部電話機(jī)兩兩直接相連，需10對(duì)電線。(b)5部電話機(jī)兩兩直接相連電話機(jī)的不同連接方法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)N部電話機(jī)兩兩直接相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。這種直接連接方法所需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)量的平方（N

2）成正比。1.電路交換的主要特點(diǎn)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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)。交換機(jī)每一部電話都直接連接到交換機(jī)上，而交換機(jī)使用交換的方法，讓電話用戶彼此之間可以很方便地通信。

所采用的交換方式就是電路交換(circuitswitching)。

(c)用交換機(jī)連接許多部電話電話機(jī)的不同連接方法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)“交換”的含義“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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電路交換特點(diǎn)電路交換必定是面向連接的。電路交換分為三個(gè)階段：建立連接：建立一條專用的物理通路，以保證雙方通話時(shí)所需的通信資源在通信時(shí)不會(huì)被其他用戶占用；通信：主叫和被叫雙方就能互相通電話；釋放連接：釋放剛才使用的這條專用的物理通路（釋放剛才占用的所有通信資源）。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電路交換的用戶始終占用端到端的通信資源AB電信網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)中繼線用戶線用戶線CDEF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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)電路交換特點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致在傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，通信線路的利用率很低（用來傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間往往不到10%甚至不到1%）。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2.分組交換的主要特點(diǎn)分組交換則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。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)文假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸1101000110101010110101011100010011010010計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(packet)。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)首部首部首部分組1分組2分組3報(bào)文請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù)據(jù)首部分組1數(shù)據(jù)首部分組2數(shù)據(jù)首部分組3以分組為基本單位在網(wǎng)絡(luò)中傳送計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組1數(shù)據(jù)首部分組2數(shù)據(jù)首部分組3收到的數(shù)據(jù)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的傳輸單元每一個(gè)分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）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)。每個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地選擇傳輸路徑。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。計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的示意圖(a)核心部分的路由器把網(wǎng)絡(luò)互連起來網(wǎng)絡(luò)核心部分H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)主機(jī)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的示意圖(b)核心部分中的網(wǎng)絡(luò)可用一條鏈路表示H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC主機(jī)網(wǎng)絡(luò)核心部分計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換網(wǎng)的示意圖注意分組路徑的變化！H1

向H5

發(fā)送分組H2

向H6

發(fā)送分組ABDEC路由器H2H4H6H5H3H1互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)計(jì)算網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1ABDECH5H6H2H3路由器最后到達(dá)目的主機(jī)H5互聯(lián)網(wǎng)H1

向H5

發(fā)送分組H4在路由器A暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口轉(zhuǎn)發(fā)在路由器