1、1第一章第一章 计算机网络计算机网络和和InternetInternet2第一章第一章: : 计算机网络和计算机网络和Internet Internet 目标目标: 理清本书章节关系理清本书章节关系直观感受计算机网络直观感受计算机网络, ,了解计算机网了解计算机网络术语络术语 后续章节深入、详细展开后续章节深入、详细展开方法途径方法途径: :l简单描述简单描述l以以InternetInternet为实例为实例3第一章第一章: : 内容大纲内容大纲1.1 1.1 什么是什么是Internet? Internet? 1.2 1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 1.3 网络核心部分网络核心部分1
2、.4 1.4 接入网络和物理介质接入网络和物理介质1.5 Internet1.5 Internet主干主干/ISPs/ISPs的结构组成的结构组成1.6 1.6 分组交换网络中的延迟和丢失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 1.7 协议层及其服务模型协议层及其服务模型1.8 1.8 计算机网络和计算机网络和InternetInternet发展史发展史4 首先补充首先补充“计算机网络计算机网络”定义：定义： 两台以上具有独立操作系统的计算机两台以上具有独立操作系统的计算机通过某些介质连接成的相互共享软硬件资通过某些介质连接成的相互共享软硬件资源的集合体。源的集合体。 对于对于InternetInt
3、ernet，无法给出一个明确的定，无法给出一个明确的定义义 无论是从它的硬件和软件组件上看，还无论是从它的硬件和软件组件上看，还是从它所提供的服务上看，都很复杂是从它所提供的服务上看，都很复杂1.1 什么是什么是Internet？51.1.1 1.1.1 什么是什么是Internet: Internet: 具体构成描述具体构成描述主机主机hosts或端系统或端系统end-systems： 数以亿计的计算设备互连数以亿计的计算设备互连 l主机主机-PCs, workstations, serversl端系统端系统-PDAs,phones, 家用家用电器等电器等运行着各种运行着各种网络应用程序网络
4、应用程序通信链路通信链路l双绞线双绞线,光纤光纤, 无线电频谱无线电频谱, 卫卫星星l传输速率传输速率 = 带宽带宽路由器和交换机路由器和交换机: 转发分组转发分组 (包包)本地本地ISP公司网络公司网络区域区域ISProuterworkstationservermobile6协议协议控制发送和接收消息控制发送和接收消息,le.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPPInternet标准标准lIETF: Internet Engineering Task Force 因特网工程任务组因特网工程任务组lRFC: Request for comments 请求评论请求评论Intern
5、et: “由网络构成的网络由网络构成的网络”l松散分层松散分层l公共公共Internet与专用与专用intranet1.1.1 1.1.1 什么是什么是Internet:Internet:具体构成描具体构成描述述（续）（续）本地本地ISP公司网络公司网络区域区域ISProuterworkstationservermobile71.1.2 什么是Internet: 服务上描述通信基础设施通信基础设施 允许终端系统上运行分布式应用程允许终端系统上运行分布式应用程序，并彼此交换数据序，并彼此交换数据:lWeb, email, games, e-commerce, database, VOIP, P2
6、P file sharing为分布式应用程序提供的通信服务为分布式应用程序提供的通信服务:l无连接服务无连接服务connectionlessl面向连接服务面向连接服务connection-orientedl不提供数据传递时间保证（发送端到接不提供数据传递时间保证（发送端到接收端）的服务收端）的服务电脑空间电脑空间cyberspace Gibson巫师（Neuromancer）:“世界各国数以亿计的人们每天都可以拥有的一种共同感受或世界各国数以亿计的人们每天都可以拥有的一种共同感受或幻觉幻觉. 81.1.3 什么是协议?人类活动的类比:“whats the time?”“I have a que
7、stion” 发送特定报文 当收到报文或发生其他事件时，采取特定的行动（响应）HiHiGot thetime?2:00time91.1.3 1.1.3 什么是协议什么是协议? ?网络协议网络协议:计算机代替人计算机代替人Internet中所有的通中所有的通信活动均由协议来支信活动均由协议来支配配协议：协议：定义了两个或多个通信定义了两个或多个通信实体间所交换报文的格式和次实体间所交换报文的格式和次序，以及在报文发送和序，以及在报文发送和/或接或接收或者其他事件方面所采取的收或者其他事件方面所采取的行动（响应）。行动（响应）。协议的基本要素：协议的基本要素：语法、语义语法、语义和同步和同步TCP
8、 connection reqTCP connectionresponsetimeGet a file10第一章第一章: 内容大纲内容大纲1.1 什么是什么是Internet? 1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 网络核心部分网络核心部分1.4 接入网络和物理介质接入网络和物理介质1.5 Internet主干主干/ISP的结构组成的结构组成1.6 分组交换网络中的延迟和丢失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 协议层及其服务模型协议层及其服务模型1.8 计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史11网络的结构组成网络的结构组成: :网络边缘部分网络边缘部分: 网络应用程序和主机网络应
9、用程序和主机 /端系统端系统网络核心部分网络核心部分: l路由器路由器l由网络构成的网络由网络构成的网络接入网络和物理介质接入网络和物理介质: 通信链路通信链路121.2.1 1.2.1 端系统、客户和服务器端系统、客户和服务器: :端系统端系统 (/主机主机):l运行网络应用程序运行网络应用程序l处在网络的边缘处在网络的边缘l传统主机传统主机/网络计算机和瘦客户网络计算机和瘦客户客户客户/服务器服务器C/S模型模型l客户请求，并接收服务器提供客户请求，并接收服务器提供的服务的服务le.g. Web browser/server; email client/server端对端模型端对端模型pe
10、er-peer model:l 极少或不采用专门服务器极少或不采用专门服务器le.g. Gnutella, KaZaA131.2.2 1.2.2 因特网提供的服务因特网提供的服务: :因特网为端系统应因特网为端系统应用程序提供了哪些用程序提供了哪些服务呢？服务呢？141.2.2 1.2.2 面向连接的服务面向连接的服务 目的目的: 在端系统间传送数据。在端系统间传送数据。握手握手: 客户和服务器事先进客户和服务器事先进入戒备状态，为接下来的分入戒备状态，为接下来的分组交换做好准备组交换做好准备l如同如同Hello, hello back 这样这样的人类电话通信的人类电话通信l建立建立“连接连接
11、” ，在两个彼此，在两个彼此通信的端系统之间通信的端系统之间TCP - Transmission Control Protocol lInternet的面向连接的服务的面向连接的服务TCP 服务服务 RFC 793可靠、顺序、字节流传可靠、顺序、字节流传输输: l丢失丢失: 确认和重传确认和重传流量控制流量控制: l发送者不至于淹没接收发送者不至于淹没接收者者拥塞控制拥塞控制: l当网络拥塞时发送者降当网络拥塞时发送者降低发送速率低发送速率151.2.2 1.2.2 无连接服务无连接服务（续）（续）目的目的: 在端系统间传送数在端系统间传送数据。据。UDP - User Datagram Pr
12、otocol RFC 768: Internet无连接服务无连接服务l不可靠数据传输不可靠数据传输l无流量控制无流量控制l无拥塞控制无拥塞控制使用使用TCP的网络应用的网络应用: HTTP (Web), FTP (file transfer), Telnet (remote login), SMTP (email)使用使用UDP的网络应的网络应用用:流媒体流媒体, 视频会议视频会议, DNS, Internet电话电话16第一章第一章: 内容大纲内容大纲1.1 什么是什么是Internet?1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 网络核心部分网络核心部分1.4 接入网络和物理介质接入网络和物理
13、介质1.5 Internet主干主干/ISP的结构组成的结构组成1.6 分组交换网络中的延迟和丢失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 协议层及其服务模型协议层及其服务模型1.8 计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史171.3.1 1.3.1 网络核心部分网络核心部分相互连接的路由器构成的网络相互连接的路由器构成的网络基本原理基本原理: 如何在这个网络中如何在这个网络中 传送数据？传送数据？l电路交换电路交换: 每次会话预留沿每次会话预留沿其路径（线路）所需的独占其路径（线路）所需的独占资源电话网资源电话网l分组交换分组交换: 数据以离散的数数据以离散的数据块通过网络来发送据块通过
14、网络来发送181. 1. 电路交换电路交换网络资源（如带宽）被分片网络资源（如带宽）被分片分片分配到会话分片分配到会话分片没有被会话使用的情况分片没有被会话使用的情况下，分片空载下，分片空载(不共享不共享)电路级性能（有保证）电路级性能（有保证）要求呼叫建立建立一个要求呼叫建立建立一个专门的端到端线路专门的端到端线路(意味着每意味着每个链路上预留一个线路个链路上预留一个线路)链路带宽分片链路带宽分片l频分频分frequency divisionl时分时分time division191. 1. 电路交换电路交换( (续续: FDMA and TDMA): FDMA and TDMA)FDMAf
15、requencytimeTDMAfrequencytime4 usersExample:20电路交换举例电路交换举例从主机从主机A到主机到主机B经一个电路交换网络需要多长时间发送经一个电路交换网络需要多长时间发送一个一个640Kb的文件的文件? 假设：假设：所有链路都是所有链路都是 1.536 Mbps每个链路使用每个链路使用TDM划分成划分成24个时隙个时隙创建一条端到端的链路需要创建一条端到端的链路需要500msec212. 2. 网络核心部分网络核心部分: : 分组交换分组交换每个端到端的数据流被划分成分组每个端到端的数据流被划分成分组所有分组共享网络资源所有分组共享网络资源 每个分组使
16、用全部链路带宽每个分组使用全部链路带宽 资源按需使用资源按需使用 带宽分片带宽分片独占分配资源独占分配资源资源预留资源预留222. 2. 网络核心部分网络核心部分: : 分组交换统计复用分组交换统计复用A & B 分组没有固定的顺序分组没有固定的顺序 统计复用统计复用。在时分复用中，每个主机获得各在时分复用中，每个主机获得各TDM循环帧的固循环帧的固定时隙。定时隙。ABC10 MbsEthernet1.5 MbsDE统计复用统计复用等待输出链路等待输出链路的分组队列的分组队列232. 2. 网络核心部分网络核心部分: : 分组交换分组交换资源竞争资源竞争: 资源需求总量可以大于可资源需求总量可
17、以大于可 获得资源的总获得资源的总量量拥塞拥塞: 采用分组队列采用分组队列, 等待使用链路等待使用链路存储转发存储转发: 分组每次转发分组每次转发1站站在在1个链路上传输个链路上传输每经过每经过1个链路转发个链路转发1次次转发分组前，要求收到完整分组转发分组前，要求收到完整分组24比较分组交换与电路交换比较分组交换与电路交换假设：假设：用户共享用户共享1 Mbps 的链路的链路每个用户每个用户: l活动期传输率活动期传输率100 kbpsl只有只有10%的时间活动的时间活动电路交换电路交换: l10 users分组交换分组交换: l如果如果35个用户个用户l10个以上活动用户的概率个以上活动用
18、户的概率小于小于 0 .0004 分组交换允许更多的用户使用网络分组交换允许更多的用户使用网络 !N users1 Mbps link25比较分组交换与电路交换比较分组交换与电路交换大量的突发数据大量的突发数据l资源共享资源共享l简单简单, 不需要建立连接不需要建立连接过渡竞争过渡竞争: 分组延迟与丢失分组延迟与丢失l需要可靠数据传输、拥塞控制协议需要可靠数据传输、拥塞控制协议Q: 如何提供电路级的性能如何提供电路级的性能?l对于音视频的网络应用需要带宽保障对于音视频的网络应用需要带宽保障l仍然是仍然是1个没有解决的问题个没有解决的问题 (chapter 6)”分组交换是最后的赢家吗分组交换是
19、最后的赢家吗?”262. 2. 分组交换网络有两大类分组交换网络有两大类数据报网络数据报网络: TCP/IPl分组目的地址决定下一跳分组目的地址决定下一跳l会话期间路由可以改变会话期间路由可以改变l比方比方: 驱车逐段问路驱车逐段问路 虚电路网络虚电路网络: X.25,FR,ATMl每个分组有每个分组有1个标签个标签 (虚电路号虚电路号,virtual circuit ID), 标签决定下标签决定下1跳跳l连接建立时确定固定的路径连接建立时确定固定的路径, 并且将保持于整个并且将保持于整个会话期间会话期间l路由器必须为每个连接维护状态信息路由器必须为每个连接维护状态信息27网络的分类网络的分类
20、电信网络电信网络电路交换网络电路交换网络FDMTDM分组交换网络分组交换网络虚电路网络虚电路网络数据报网络数据报网络虚电路网络一定是面向连接的。虚电路网络一定是面向连接的。 数据报网络既可以提供面向连接的服务也可以提供无连接数据报网络既可以提供面向连接的服务也可以提供无连接的服务。如：的服务。如： Internet为网络应用既提供面向连接的传输为网络应用既提供面向连接的传输服务服务 (TCP)，也提供无连接的传输服务，也提供无连接的传输服务(UDP)。28第一章第一章: 内容大纲内容大纲1.1 什么是什么是Internet?1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 网络核心部分网络核心部分1.4
21、 接入网络和物理介质接入网络和物理介质1.5 Internet主干主干/ISP的结构组成的结构组成1.6 分组交换网络中的延迟和丢失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 协议层及其服务模型协议层及其服务模型1.8 计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史291.4.1 1.4.1 接入网络接入网络Q: 如何将终端系统连接如何将终端系统连接到网络边缘的路由器到网络边缘的路由器?一种粗糙分类：一种粗糙分类：住宅接入网络住宅接入网络机构接入网络机构接入网络 (学校学校, 公公司司)无线接入网络无线接入网络注意注意: 接入网络的带宽接入网络的带宽(bps)?共享共享/独占独占?301. 1.
22、住宅接入网络住宅接入网络: : 点对点接入点对点接入拨号线路上使用拨号线路上使用modeml可达可达56Kbps 直接接入边缘路由器直接接入边缘路由器 (实际远小于该值实际远小于该值,数字模拟调制解调数字模拟调制解调)l不能同时网上冲浪和拨打电话不能同时网上冲浪和拨打电话: 不能不能一直在线一直在线ADSL: 非对称数字用户线路非对称数字用户线路（asymmetric digital subscriber line）可达可达1 Mbps 上行速率上行速率 (目前典型目前典型 256 kbps)可达可达 8 Mbps 下行速率下行速率 (目前典型目前典型 1: 分组猝发到达分组猝发到达,形成队列
23、形成队列,队列长度迅速增加队列长度迅速增加,排队延排队延 迟大幅增大迟大幅增大La/R 1: 输出队列平均位到达速率超过送走这些位的极限速输出队列平均位到达速率超过送走这些位的极限速 率，输出队列持续增长，排队延迟趋于无穷大。率，输出队列持续增长，排队延迟趋于无穷大。58真实的真实的Internet分组时延和丢失看起来怎么样呢分组时延和丢失看起来怎么样呢? Traceroute 程序程序: 提供从源节点至目的节点路提供从源节点至目的节点路径上所有路由器的延迟测量径上所有路由器的延迟测量. 对所有对所有 router i:l发送发送3个分组到源节点至目的节点路径沿路所有路由器个分组到源节点至目的
24、节点路径沿路所有路由器（ router i ）l路由器（路由器（router i ）将返回发送者）将返回发送者3个分组个分组l发送方在发送和响应期间计时发送方在发送和响应期间计时推荐访问推荐访问http:/www.traceroute.org3 probes3 probes3 probes真实的真实的Internet Internet 时延和路由时延和路由59真实的真实的Internet Internet 延迟和路由延迟和路由1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.
25、145) 1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms4 jn1-at1-0-0- (204.147.132.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms
26、8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2- (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms10 (62.40.96.50) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater- (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 m
27、s14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom- (193.48.50.54) 135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 mstraceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.frThree de
28、lay measements from gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu * means no reponse (probe lost, router not replying)越洋链路trans-oceaniclink60分组丢失分组丢失路由器输出链路入口点的缓冲区输出队路由器输出链路入口点的缓冲区输出队列容量有限列容量有限当分组到达路由器输出队列发现缓冲区当分组到达路由器输出队列发现缓冲区队列已满，路由器只好丢弃分组队列已满，路由器只好丢弃分组丢失的分组可能被前路由节点、源节点丢失的分组可能被前路由节点、源节点重传，或不重传重传，或不重传61端
29、到端延迟端到端延迟前面集中讨论单台路由器中的延迟前面集中讨论单台路由器中的延迟假设假设 1. 源到目的端之间存在源到目的端之间存在Q-1个路由器个路由器 2. 无拥塞无拥塞(从而忽略不计排队延迟）从而忽略不计排队延迟）所有节点延迟累加端到端延迟所有节点延迟累加端到端延迟 )(proptransprocend-enddddQd62第一章第一章: 内容大纲内容大纲1.1 什么是什么是Internet?1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 网络核心部分网络核心部分1.4 接入网络和物理介质接入网络和物理介质1.5 Internet主干主干/ISP的结构组成的结构组成1.6 分组交换网络中的延迟和丢
30、失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 协议层及其服务模型协议层及其服务模型1.8 计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史631.7.1 1.7.1 分层的体系结构分层的体系结构Internet极端复杂极端复杂:lhostslroutersllinks of various medialapplicationslprotocolslhardware, software64民航系统飞机旅行的过程民航系统飞机旅行的过程机票机票(购买购买)行包行包 (托运托运)登机口登机口 (登机登机)跑道起飞跑道起飞导航飞行导航飞行机票机票(投诉投诉)行包行包 (认领认领)登机口登机口 (离机离机)跑道
31、着路跑道着路导航飞行导航飞行飞机导航飞机导航65民航系统功能的水平分层民航系统功能的水平分层分层分层: 每层实现一个服务每层实现一个服务l自己本层的具体实现自己本层的具体实现l依赖于直接下层提供的服务依赖于直接下层提供的服务66为什么要分层为什么要分层? ?处理复杂的系统处理复杂的系统:清楚的结构允许我们对大型复杂系统定义其特定清楚的结构允许我们对大型复杂系统定义其特定部分，探讨其各部分的关系部分，探讨其各部分的关系l分层参考模型的讨论分层参考模型的讨论模块化使得系统的维护、升级简化模块化使得系统的维护、升级简化l改变其某一层服务的具体实现对系统其余部改变其某一层服务的具体实现对系统其余部分透
32、明（不影响）分透明（不影响）le.g.,改变登机口程序（不影响系统其余部分）改变登机口程序（不影响系统其余部分） 分层的弊端分层的弊端? 各层可能重复较低层功能各层可能重复较低层功能 .67网际协议栈网际协议栈应用层应用层application: 支持网络应用，支持网络应用，报文传送报文传送lFTP, SMTP, STTP 传输层传输层transport: 主机进程间主机进程间数据段数据段传送传送lTCP, UDP网络层网络层network: 主机主机(源目标节点源目标节点)间间分组分组传送传送l主要是主要是IP协议协议, 路由协议路由协议 链路层链路层link: 相邻网络节点间的相邻网络节点
33、间的数据帧数据帧传送传送lPPP, Ethernet 物理层物理层physical: 物理介质上的物理介质上的比特比特传送传送applicationtransportnetworklinkphysicalmessagesegmentdatagramframebit68分层分层: : 逻辑通信逻辑通信 applicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkp
34、hysicalnetworklinkphysical各层各层:分布式分布式在各节点的网络实在各节点的网络实体体(entities) 实现了实现了各层的功能各层的功能 主机实现主机实现5层功能，层功能，路由器和交换机实路由器和交换机实现现2-3层功能。层功能。网络实体完成功能网络实体完成功能动作动作, 对等实体交换对等实体交换消息消息 定义自身功能的硬定义自身功能的硬/软件的集合软件的集合: 两台计算机上同一层所属两台计算机上同一层所属的程序、进程或实体称为该层的对等的程序、进程或实体称为该层的对等程序、对等进程或对等实体。程序、对等进程或对等实体。69分层分层: : 逻辑通信逻辑通信 appl
35、icationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicaldatadataE.g.: 传输层传输层从应用层获取从应用层获取消息消息添加地址可靠添加地址可靠校验等，创建校验等，创建报文段报文段发送报文段发送报文段等待对方应答等待对方应答datatransporttransportack70分层: 物理通信 appli
36、cationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalnetworklinkphysicaldatadata71协议分层与数据协议分层与数据各层发方从上层到下层，收方从下层到上层传递数据各层发方从上层到下层，收方从下层到上层传递数据发方添加头部信息创建新的数据单元，收方去掉头部发方添加头部信息创建新的数据单元，收方去掉头部传递新的数据单元到下层传递新
37、的数据单元到下层/上层上层各层传送不同的协议数据单元各层传送不同的协议数据单元PDUapplicationtransportnetworklinkphysicalapplicationtransportnetworklinkphysicalsourcedestinationMMMMHtHtHnHtHnHlMMMMHtHtHnHtHnHlmessagesegmentdatagramframebit72messagesegmentdatagramframesourceapplicationtransportnetworklinkphysicalHtHnHlMHtHnMHtMMdestination
38、applicationtransportnetworklinkphysicalHtHnHlMHtHnMHtMMnetworklinkphysicallinkphysicalHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnHlMrouterswitch封装73第一章第一章: 内容大纲内容大纲1.1 什么是什么是Internet?1.2 网络边缘部分网络边缘部分1.3 网络核心部分网络核心部分1.4 接入网络和物理介质接入网络和物理介质1.5 Internet主干主干/ISP的结构组成的结构组成1.6 分组交换网络中的延迟和丢失分组交换网络中的延迟和丢失1.7 协议层及其服务
39、模型协议层及其服务模型1.8 计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史74计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史如果说如果说18世纪是机械时代，世纪是机械时代，19世纪是蒸汽机时代，人类用机世纪是蒸汽机时代，人类用机器来代替手。那么器来代替手。那么20世纪则是计算机时代，人类开始用机器世纪则是计算机时代，人类开始用机器来代替脑。而来代替脑。而21世纪则将是信息时代，或者说是网络时代。世纪则将是信息时代，或者说是网络时代。计算机网络和计算机网络和Internet可以追根溯到可以追根溯到1960s。当时，电话网络。当时，电话网络使用电路交换技术传输信息，分时操作系统计算机
40、允许散布使用电路交换技术传输信息，分时操作系统计算机允许散布各地的用户通过电话网络共享使用。但是通信量的突发性却各地的用户通过电话网络共享使用。但是通信量的突发性却导致线路利用率极低。导致线路利用率极低。751. 1. 分组交换原理的早期发展与演化分组交换原理的早期发展与演化：1961-19721961-19721961: Kleinrock 用排队理论成功的论证了分组交换方用排队理论成功的论证了分组交换方法在处理猝发通信量上的有效性法在处理猝发通信量上的有效性 1964: Baran 在军用网络上传输语音，研究使用分组在军用网络上传输语音，研究使用分组交换技术交换技术1967: 美国国防部高
41、级研究计划署美国国防部高级研究计划署DARPA始建始建ARPAnet1969: 第第1台台ARPAnet接口消息处理机接口消息处理机IMP研制并安装使研制并安装使用用1972: lRobert Kahn首次公开演示首次公开演示ARPAnetl制订第制订第1个主机到主机的协议个主机到主机的协议NCP (Network Control Protocol)l研制第研制第1个电子邮件程序个电子邮件程序lARPAnet 增长到增长到15个节点个节点762. 2. 网际互连与新兴的专属网络：网际互连与新兴的专属网络：1972-19801972-19801970: ALOHAnet微波网络微波网络出现在出现
42、在Hawaii1973: Robert Metcalfes PhD论文提出了论文提出了Ethernet1974: Vinton Cerf and Robert Kahn 网际互连的网络体系结构网际互连的网络体系结构late70s: 专属网络体系结构专属网络体系结构: DECnet, SNA, XNSlate70s: 固定长度的分组交固定长度的分组交换换 (ATM先驱先驱)1979: 200个节点连接到个节点连接到ARPAnetCerf and Kahns 开放开放网络体系结构的系统设网络体系结构的系统设计原则计原则:l最简单化最简单化,自治原则自治原则 网络网络独立运作，与其他网络互独立运作，
43、与其他网络互连时无须进行内部改动连时无须进行内部改动l尽力服务原则尽力服务原则 提供尽最提供尽最大努力的端到端服务大努力的端到端服务l无状态路由器无状态路由器 路由器无路由器无须维护连接状态信息须维护连接状态信息l分散式控制分散式控制定义了当今定义了当今Internet体系体系结构的理论基础结构的理论基础30年后年后773. TCP/IP新协议与网络数量激增：1980-19901983: 正式部署TCP/IP替代NCP1982: 定义了SMTP e-mail协议1983: 开发了DNS 实现 name-to-IP-address 转换1985: 定义了FTP protocol1988: 实现了
44、TCP congestion control新的国家网络: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel100,000主机连接到多个网络组成的联盟78Early 1990s: ARPAnet完成使命终结1991: NSF放宽NSFnet的商业使用限制 (1995完成使命终结)early 1990s: Webl超文本 源于Bush 1945, Nelson 1960s的早期研究lHTML, HTTP: 由Berners-Lee及其同事开发l1994: Mosaic浏览器及公司, 后来Netscape llate 1990s: Web的商业使用l1996:Microsoft大规模进
45、军WebLate 1990s 2000s:电子商务应用激增高速路由器和路由技术以及高速局域网技术进展显著音视频流媒体实时通信、播放的成功应用更多的杀手级应用: 及时通信IM, P2P文件共享 (e.g., Naptser)网络安全走向前沿估计5千万主机, 1亿多用户主干链路带宽达到 Gbps3. 商业化, Web, 新的网络应用：1990-200079以太网在不到十年的期间，其容量从10Mbps发展到 1000Mbps，很快将发展到 10000Mbps全球Internet从1980年正式成立以来用户早已超过7亿。中国的Internet：Internet用户已超过8千万人。上网计算机已超过3千万
46、台建立了多个国家范围的网络。ChinaNet、CerNet、CstNet、ChinaGBN和UniNet等等“网络就是计算机” “以网络为中心的计算。”第十三次中国互联网发展状况统计报告第十三次中国互联网发展状况统计报告 2006年年7月月,中国互联网络信息中心中国互联网络信息中心CNNIC发布了发布了第第18次次 中国互中国互联网发展状况统计报告联网发展状况统计报告，中国网民总数已达到，中国网民总数已达到12300万人万人, 上网计算机上网计算机总数为总数为5450万台万台 。80第一章第一章: : 小结小结本章覆盖了大量基本知识和素材本章覆盖了大量基本知识和素材!什么是什么是Interne
47、t？Protocol?网络边缘部分、核心部分、网络边缘部分、核心部分、接接入网络及其物理介质入网络及其物理介质l分组交换与电路交换分组交换与电路交换 (packet-switching versus circuit-switching)Internet主干主干/ISP 组成结构组成结构分组交换网络的性能：分组交换网络的性能：延迟和丢失延迟和丢失协议层及其服务模型协议层及其服务模型计算机网络和计算机网络和Internet发展史发展史81第一章：复习大纲第一章：复习大纲计算机网络的定义计算机网络的定义协议的定义和基本要素协议的定义和基本要素InternetInternet的构成描述：的构成描述：l具体构成：边缘（端系统，包括软件和硬件）、核具体构成：边缘（端系统，包括软件和硬件）、核心、接入网络和物理介质心、接入网络和物理介质l网络交换方式：电路和分组网络交换方式：电路和分组l电路：时分和频分电路：时分和频分l分组：数据报和虚电路分组：数据报和虚电路分组交换网络中的延迟及其计算分组交换网络中的延迟及其计算TCP/IPTCP/IP的分层模型，各层的分层模型，各层PDUPDU的名称和功能的名称和功能
