CH计算机网络概述课件.ppt

1、第一页，共66页。第 1 章 概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用1.2 计算机网络的开展过程*1.2.1 分组交换的产生*1.2.2 因特网时代*1.2.3 关于因特网的标准化工作 1.2.4 计算机网络在我国的开展1.3 计算机网络的分类 1.3.1 计算机网络的不同定义 1.3.2 几种不同的分类方法计算机网络第二页，共66页。第 1 章 概述续*1.4 计算机网络的主要性能指标1.4.1 带宽1.4.2 时延1.4.3 时延带宽积和往返时延计算机网络第三页，共66页。第 1 章 概述续*1.5 计算机网络的体系构造1.5.1 计算机网络体系构造的形成1.5.2 划分层次的必要性1.

2、5.3 计算机网络的原理体系构造1.5.4 实体、协议、效劳和效劳访问点1.5.5 面向连接效劳和无连接效劳1.5.6 OSI 与 TCP/IP 体系构造的比较*1.6 应用层的客户-效劳器方式计算机网络第四页，共66页。1.4 计算机网络的主要性能指标1.4.1 带宽n“带宽(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫或千赫、兆赫、吉赫等。n现在“带宽是数字信道所能传送的“最高数据率的同义语，单位是“比特每秒，或 b/s(bit/s)。计算机网络第五页，共66页。常用的带宽单位n更常用的带宽单位是n千比每秒，即 kb/s 103 b/sn兆比每秒，即 Mb/s106 b/sn吉

3、比每秒，即 Gb/s109 b/sn太比每秒，即 Tb/s1012 b/sn请注意：在计算机界，K=210=1024n M=220,G=230,T=240。计算机网络第六页，共66页。数字信号流随时间的变化n在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。每秒 106 个比特时间1 0 1 0 1 11 s带宽为1 Mb/s 时间每秒 4 106 个比特0.25 s带宽为4 Mb/s 计算机网络第七页，共66页。时延(delay 或 latency)n发送时延传输时延 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。n信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。发送时延=数据块

4、长度（比特）信道带宽（比特/秒）计算机网络第八页，共66页。时延(delay 或 latency)n传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。n信号传输速率即发送速率和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）计算机网络第九页，共66页。时延(delay 或 latency)n处理时延 交换结点为存储转发而进展一些必要的处理所花费的时间。n结点缓存队列中分组排队所经历的时延是处理时延中的重要组成局部。n处理时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。n有时可用排队时延作为处理时延。计算机网络第十页，共66页。时延(delay 或

5、latency)n数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：总时延=发送时延+传播时延+处理时延计算机网络第十一页，共66页。三种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生发送时延(即传输时延)在队列中产生处理时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路计算机网络第十二页，共66页。容易产生的错误概念 n对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。n提高链路带宽减小了数据的发送时延。计算机网络第十三页，共66页。1.4.3 时延带宽积和往返时延传播时延链路带宽时延带宽积=传播时延 带宽n链

6、路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。时延带宽积计算机网络第十四页，共66页。往返时延 RTT n往返时延 RTT(Round-Trip Time)表示从发送端发送数据开场，到发送端收到来自接收端确实认接收端收到数据后立即发送确认，总共经历的时延。计算机网络第十五页，共66页。1.5 计算机网络的体系构造1.5.1 计算机网络体系构造的形成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，转化为假设干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。计算机网络第十六页，共66页。关于开放系统互连参考模型OSI/RMn只要遵循

7、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展通信。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，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。计算机网络第十七页，共66页。两种国际标准n法律上的(de jure)国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。n是非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。nTCP/IP 常被称为事实上的(de facto)国际标

8、准。计算机网络第十八页，共66页。1.5.2 划分层次的必要性n计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规那么。n这些规那么明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题同步含有时序的意思。n为进展网络中的数据交换而建立的规那么、标准或约定即网络协议(network protocol)，简称为协议。计算机网络第十九页，共66页。网络协议的组成要素 n语法 数据与控制信息的构造或格式。n语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。n同步 事件实现顺序的详细说明。计算机网络第二十页，共66页。划分层次的概念举例 n计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。n可以将要做的工作进展如

9、下的划分。n第一类工作与传送文件直接有关。n确信对方已做好接收和存储文件的准备。n双方协调好一致的文件格式。n两个计算机将文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作由下面的模块负责。计算机网络第二十一页，共66页。两个计算机交换文件 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好似文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进展发送把收到的文件交给上层模块计算机网络第二十二页，共66页。再设计一个通信效劳模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信效劳模块好似可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进展发送把收到的文件交给上层模块通

10、信效劳模块通信效劳模块计算机网络第二十三页，共66页。再设计一个网络接入模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信效劳模块通信效劳模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。计算机网络第二十四页，共66页。分层的好处 n各层之间是独立的。n灵活性好。n构造上可分割开。n易于实现和维护。n能促进标准化工作。计算机网络第二十五页，共66页。层数多少要适当 n假设层数太少，就会使每一层的协议太复杂。n层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。计算机网络第二十六页，共66页。计算

11、机网络的体系构造 n计算机网络的体系构造(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。n体系构造就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的准确定义。n实现(implementation)是遵循这种体系构造的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。n体系构造是抽象的，而实现那么是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。计算机网络第二十七页，共66页。1.5.3 五层协议的体系构造 nTCP/IP 是四层的体系构造：应用层、运输层、网际层和网络接口层。n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方法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系

12、构造。计算机网络第二十八页，共66页。五层协议的体系构造 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 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层计算机网络第二十九页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 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计算机网络第三十页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321

13、计算机 1AP2AP1计算机 2应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文计算机网络第三十一页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报或分组计算机网络第三十二页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧计算机网络第三十三页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层帧再传

14、送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机网络第三十四页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 n应用层(application layer)5432154321物理传输媒体计算机 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计算机 2计算机网络第三十五页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层计算机网络第三十六页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据局

15、部，上交给网络层计算机网络第三十七页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据局部上交给运输层计算机网络第三十八页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去首部，取出数据局部上交给应用层计算机网络第三十九页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程计算机网络第四十页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1A

16、P2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！计算机网络第四十一页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H5比 特 流 注意观察参加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链路层尾部计算机网络第四十二页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2比 特 流 计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链

17、路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机网络第四十三页，共66页。H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据局部交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机网络第四十四页，共66页。H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据局部交给运输层计算机网络第四十五页，共66页。H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用

18、程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据局部交给应用层计算机网络第四十六页，共66页。应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 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计算机网络第四十七页，共66页。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！计算机网络第四十八页，共66页。1.5.4 实体、协议、效劳和效劳访

19、问点 n实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。n协议是控制两个对等实体进展通信的规那么的集合。n在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供效劳。n要实现本层协议，还需要使用下层所提供的效劳。计算机网络第四十九页，共66页。实体、协议、效劳和效劳访问点续 n本层的效劳用户只能看见效劳而无法看见下面的协议。n下面的协议对上面的效劳用户是透明的。n协议是“水平的，即协议是控制对等实体之间通信的规那么。n效劳是“垂直的，即效劳是由下层向上层通过层间接口提供的。n同一系统相邻两层的实体进展交互的地方，称为效劳访问点 SAP(Service Access Poin

20、t)。计算机网络第五十页，共66页。实体、协议、效劳和效劳访问点续 协 议交换原语交换原语服 务 用 户提 供 服 务服 务 提 供 者第 n 层第 n+1 层服 务 用 户SAPSAP计算机网络第五十一页，共66页。协议很复杂 n协议必须将各种不利的条件事先都估计到，而不能假定一切情况都是很理想和很顺利的。n必须非常仔细地检查所设计协议能否应付所有的不利情况。n应当注意：事实上难免有极个别的不利情况在设计协议时并没有预计到。在出现这种情况时，协议就会失败。因此实际上协议往往只能应付绝大多数的不利情况。计算机网络第五十二页，共66页。著名的协议举例计算机网络第五十三页，共66页。同意收到：收到

21、“同意”第五十四页，共66页。结论计算机网络第五十五页，共66页。1.5.6 OSI 与 TCP/IP体系构造的比较 应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系构造应用层网络接口层网际层 IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系构造无连接分组交付效劳运输效劳(可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个效劳层次计算机网络第五十六页，共66页。TCP/IP 四层协议的表示方法举例 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计算

22、机网络第五十七页，共66页。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效劳IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上计算机网络第五十八页，共66页。1.6 应用层的客户-效劳器方式n在 TCP/IP 的应用层协议使用的是n 客户-效劳器方式n计算机的进程(process)就是运行着的计算机程序。n为解决具体应用问题而彼此通信的进程称为“应用进程。n应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议

23、。计算机网络第五十九页，共66页。客户和效劳器n客户(client)和效劳器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。n客户-效劳器方式所描述的是进程之间效劳和被效劳的关系。n客户是效劳请求方，效劳器是效劳提供方。计算机网络第六十页，共66页。客户软件的特点 n在进展通信时临时成为客户，但它也可在本地进展其他的计算。n被用户调用并在用户计算机上运行，在打算通信时主动向远地效劳器发起通信。n可与多个效劳器进展通信。n不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。计算机网络第六十一页，共66页。效劳器软件的特点 n专门用来提供某种效劳的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。n在共享计算机上运行。

24、当系统启动时即自动调用并一直不断地运行着。n被动等待并承受来自多个客户的通信请求。n一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。计算机网络第六十二页，共66页。客户进程和效劳器进程使用 TCP/IP 协议进展通信数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层 客户发起连接建立请求 服务器接受连接建立请求应用层应用层因特网客户服务器以后就逐级使用下层提供的效劳(使用 TCP 和 IP计算机网络第六十三页，共66页。功能较强的计算机可同时运行多个效劳器进程 数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机 3服务器1服务器2数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机 1客户 1数据链路层物理层运输层网络层应用层计算机 2客户 2因特网计算机网络第六十四页，共66页。谢谢第六十五页，共66页。NoImage内容总结CH计算机网络概述。“带宽(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫或千赫、兆赫、吉赫等。有时可用排队时延作为处理时延。OSI 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。假设层数太少，就会使每一层的协议太复杂。从发送端物理层传送到接收端物理层。数据链路层剥去帧首部和帧尾部。数据链路层剥去帧首部和帧尾部后。实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。谢谢第六十六页，共66页。