1、1第一章 网络技术基础 1.1 网络的作用 1.2 网络的发展 1.3 协议与体系结构 1.4 网络的分类21.1 网络的作用 信息化，知识经济 信息共享推动技术进步 载体：“三网”电信网 有线电视网 计算机网络“三网合一”3PSTN1.2 计算机网络的发展 1.2.1 早期阶段(网络的雏形)使用transceiver(收发器)进行简单的结合面向终端的计算机通信网MODEMLine controller4网络的雏形 面向终端的计算机通信网 特点:多终端围绕高性能计算机 计算机:网络的中心和控制者 Line controller：进行串/并转换和简单的差错控制 该种系统又称联机系统，以区别脱机系
2、统5网络的雏形 前端处理机的使用PSTNMODEMFEP6网络的雏形 FEP（Front End Processor）分担全部通信任务 存在于现在的大型机中 网卡7网络的雏形 集中器（concentrator）PSTNFEP低速线路高速线路集中器集中器81.2 计算机网络的发展 1.2.2 分组交换网（packet switching）1.传统电路交换不适合计算机数据传输(1)资源浪费：电路交换（circuit switching）：使用专用的物理通路。(2)不同规格的终端互连不便。需要协调缓冲机制和转换机制。(3)不灵活。单点故障，全线瘫痪需要重拨9分组交换网（packet switchin
3、g）现代电话交换网PBX端局端局长途局的PBX长途局的PBX中心交换局10分组交换网（packet switching）2.分组交换的出现1966年，提出分组交换的概念（packet）1969年，ARPANET3.分组交换的特点（1）报文（message）（2）分组（packet），又称包。11分组交换网 报文，分组，首部（header）首部是对数据的描述和控制信息packet=header+data首部首部首部1001011010011100101101001110010110100111001011010011 1001011010011 1001011010011messagepacke
4、t12分组交换网 分组交换网的组成 结点交换机（node switch）主机（host）P4 图1-3(b)13分组交换网 分组交换的优点 高效：逐段占用通信链路，动态分配传输带宽 灵活：智能结点能够独立处理数据分发 迅速：分组作为传输单位，无需建立连接 可靠：完善的网络协议 缺点：1.传输时延 2.首部数据存在开销14分组交换网 电路交换 报文交换 分组交换呼叫阶段数据传送报文报文报文P1P2P4P3P1P2P4P3P1P2P4P315分组交换网 三种交换方式的对比 电路交换适合传输大量，连续的数据 如果要传输少量，突发的数据则应该使用分组交换 分组交换链路分配灵活16分组交换网 一个例子：
5、IP电话PBX端局端局长途局的PBX长途局的PBX中心交换局17分组交换网 IP电话的工作方式IP电话网关IP电话网关IP分组交换网181.2 计算机网络的发展 1.2.3 Internet时代 1969-1985分组交换网络理论研究分组交换网络理论研究 1974ARPA网络设计公开网络设计公开 1983NFSnet的建立的建立 1986第一个路由器诞生第一个路由器诞生 1989/90出现商业化网络服务出现商业化网络服务 1994商业化商业化WWW的出现的出现 1995NFSnet停止运行停止运行19Internet时代 Internet的发展和新技术 WWW NGI Internet的标准化
6、 ISOC：Internet Society RFC文档20Internet时代ISOCIAB (Internet Architecture Board)IRTFIETF(Internet Engineering Task Force)ISOC的组织机构21Internet时代 RFC文档 Request For Comment 文档的级别 草案（Internet Draft）建议标准（Proposed Standard）草案标准（Draft Standard）正式标准（Official Standard）22Internet时代 中国的互联网建设 中国公用计算机互联网CHINANET(邮电部
7、)中国教育科研网CERNET(教育部)中国科技网CSTNet(中科院)中国金桥网CHINAGBN(电子部)23241.3 协议与体系结构 1.3.1 网络体系结构的发展 网络体系结构的内容 激活：使用信令确保发送的通路 进行数据分析 发送方对接收方的就绪检测 文件系统的格式转换 差错控制 其他251.3 协议与体系结构 1.3.2 分层的网络体系结构 为什么要分层？哲学家交流模型乌尔都语/英语法语/汉语26I like rabbitsL:Dutch lk houvan konijnenL:Dutch lk houvan konijnenL:Dutch lk houvan konijnenFax
8、#-L:Dutch lk houvan konijnenFax#-Jaimeleslapins翻译层使用荷兰语作为协议27分层的网络体系结构 为什么要分层？层次间的相对独立性 灵活性 易于分割 易于实现与维护 易于标准化28分层原则分层原则 层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。通常要遵循如下一些通用的原则：1层次的数量不能过多。真正需要的时候才划分一个层次，2 层次的数量也不能过少。层次的数量应该保证能够从逻辑上将功能分开，截然不同的功能最好不要合在同一层。3 类似的功能放在同一层。4在实现技术经常变化的地方增加层次。5.层次边界要选得合理，使层次之间的信息流
9、量最小。29网络体系结构的几个基本概念：网络体系结构：计算机网络的层次及其协议的集合，是对网络及其组成部分的功能的精确定义。协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。网络协议的三要素：语义、语法、时序。实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程，每一层中的活跃元素。对等实体：位于不同系统内同一层次的两个实体。协议作用在对等实体之间。接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的原语操作及上层对下层的服务。服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。协议栈：某一系统内的各层协议集。30数据传输与层次应用层运输层应用层SAPSAP提供服务协议交换原语交换原
10、语31分层的网络体系结构更加接近网络的分层模型-电话 用户层 协议层 物理层32例如：张三打电话请李四吃饭，服务提供者为电话局 CONNECT.request -张三拨李四的电话号码 CONNECT.indication -李四的电话振铃 CONNECT.response -李四摘机 CONNECT.confirm -张三听到振铃停止，知道有人应答 DATA.request -张三说话，发出邀请DATA.indication -李四听到张三的邀请DATA.request -李四说话，接受邀请DATA.indication -张三听到李四的答复 DISCONNECT.request -李四挂机D
11、ISCONNECT.indication-张三听到李四挂机，也挂机。电话系统工作示例电话系统工作示例33网络体系结构的发展 第一个阶段：“群雄逐鹿”各个公司各自拥有自己的网络体系结构，如：IBM的SNA（System Network Architecture）Novell 造成大公司的垄断，技术不兼容。34网络体系结构的发展 第二阶段：OSI“一统天下”OSI七层模型-ISO 7498 ISO：International Standard Organization OSI：Open System Interconnection Reference Model OSI/RM：开放系统互连基本参考
12、模型 开放：任何系统间进行互连 系统：现实系统中与互连相关的部分351.3 协议与体系结构 1.3.3 五层体系结构 OSI 七 层 模 型应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层36网络体系结构的发展 OSI七层模型的失败给我们的教训：糟糕的提出时机 糟糕的技术 糟糕的实现 糟糕的策略37网络体系结构的发展 糟糕的时机：两头大象研究应用开发标准38五层体系结构应用层运输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层五层体系结构OSI/RM39五层体系结构 TCP/IP协议体系结构应用层表示层会话层运输层网络层链路层物理层Http t
13、elnet Smtp POP.TCP UDPIP40五层体系结构 物理层：透明的传送比特流 数据链路层：无差错传输，以帧为单位 网络层：实现数据在不同的子网中传输，以分组或包为单位，进行路径选择。运输层：以报文（message）为单位。提供可靠的端到端的数据传输。应用层41五层体系结构 数据传输与层次 PDU(Protocol Data Unit)：在对等层次上传送数据的基本单元。SAP(Service Access Point)：相邻的层次间的逻辑接口。协议与服务透明42H5应用层运输层网络层链路层物理层应用层运输层网络层链路层物理层应用程序数据应用程序数据应用程序应用程序H5应用程序数据H
14、4数 据 部 分H4数 据 部 分H3数 据 部 分H3数 据 部 分H2数 据 部 分T210010 比 特 流11011传输媒体431.4 网络类型一、按规模大小可分为：LAN、MAN、WANLAN 局域网（local-area network）：分布几公里范围的高速低差错率数据网，传输延时小于10ms的网络，工作在有限的地理范围；不通过ISP申请网络 相关技术：Ethernet，Token ring等。WAN 广域网（wide-area network）：可在很宽的 地理区域内为用户服务的数据通信网络，一般是使用公共设备商提供的传输设备。44WAN设备 Modem Router WAN
15、switch :L 3 ATM(asynchronous transfer mode)switch45WAN类型PSTN（public switch telephone network)公共电话网ISDN（integrated services digital network）综合业务数字网Leased line 专线：DDN X.25：定义了PDN（公共数据网）上怎么维护DTE 和DCE之间用于远程终端接入和计算机通信的连接Frame-relay:ATM(asynchronous transfer mode):46二、从网络的拓扑结构划分：1、星型网 2、总线网3、环形网 4、不规则网络（网状）网络拓扑是指网络的形状，或者是它在物理上的连通性。47三、从网络的使用范围划分：1、公用网 一般是国家的电信部门建造的网络 2、专用网 是某个部门为本系统的特殊业务而建造的网络。如教育、军事、电力、铁路等 481.4 网络的分类四、按交换功能分类电路交换、分组交换、混合式五、按照传输技术分类 广播式网络、点对点式网络；
