1、计算机网络技术计算机网络技术整理pptxx2第第 1 章章 概述概述主要内容1.1 计算机网络的形成与发展1.2 计算机网络的定义与分类 1.3 计算机网络的组成与功能1.4 计算机网络的主要性能指标1.5 因特网的初步分析1.6 计算机网络体系结构 整理pptxx31.1 计算机网络的形成与发展n第一阶段:20世纪50年代,具有通信功能的单机系统阶段n第二阶段:20世纪60年代,具有通信功能的多机系统阶段n第三阶段:20世纪70年代,以资源共享为主要目的的计算机网络阶段n第四阶段:20世纪90年代,以局域网络及其互连为主要支撑环境的分布式计算机网络阶段整理pptxx41.2 计算机网络的定义
2、与分类 n什么是计算机网络？多年来并没有一致的严格定义。人们曾经试图从不同的角度对它作出了不同的定义，这些定义归纳起来，可以分为3类。n从强调信息传输的角度出发从强调信息传输的角度出发，人们把计算机网，人们把计算机网络定义为络定义为“计算机技术和通信技术相结合以实计算机技术和通信技术相结合以实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统统”。n从资源共享的角度出发从资源共享的角度出发，美国信息处理学会联，美国信息处理学会联合会认为，计算机网络是以能够相互共享资源合会认为，计算机网络是以能够相互共享资源（硬件、软件、数据）的方式连接起来，并各（硬件、软件、数据）
3、的方式连接起来，并各自具备独立功能的计算机系统的集合。自具备独立功能的计算机系统的集合。计算机网络的定义计算机网络的定义(1)整理pptxx5计算机网络的定义(2)n从用户的角度出发从用户的角度出发，人们把计算机网络定义为，人们把计算机网络定义为“由一个网络操作系统自动管理用户任务所需由一个网络操作系统自动管理用户任务所需的资源，而使整个网络就像一个对用户是透明的资源，而使整个网络就像一个对用户是透明的计算机大系统的计算机大系统”。这里这里“透明透明”的含义是指用户觉察不到在计算机的含义是指用户觉察不到在计算机网络中存在着多个计算机系统。按照这种观点，网络中存在着多个计算机系统。按照这种观点，
4、如果不具备这种透明性，需要用户来熟悉资源如果不具备这种透明性，需要用户来熟悉资源情况，确定和调用资源，那么就认为这种网络情况，确定和调用资源，那么就认为这种网络是计算机通信网络而不是计算机网络。是计算机通信网络而不是计算机网络。整理pptxx6计算机网络的定义(3)n上述3类观点代表了人们在不同的时期、在网络发展的不同阶段，对计算机网络的不同理解。n目前对于计算机网络比较完整和普遍的定义是：“计算机网络是将处于不同地理位置的相互独立的计算机，通过通信设备和线路按一定的通信协议连接起来，以达到资源共享为目的的计算机系统的集合。”整理pptxx7计算机网络的定义(4)n计算机网络的基本特征计算机网
5、络的基本特征n网络建立的主要目的是实现计算机资源的网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享共享n互联的计算机是分布在不同地理位置的多互联的计算机是分布在不同地理位置的多台台独立的计算机系统独立的计算机系统n联网计算机在通信过程中必须遵循相同的联网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议网络协议整理pptxx8计算机网络的定义(5)n注意:并不是所有连在一起的计算机组建系统都是计算机网络。n例如，由例如，由1台主控机和多台从属机组成的系统不是台主控机和多台从属机组成的系统不是网络。同样地，一台有大量终端的大型机也不能称网络。同样地，一台有大量终端的大型机也不能称为网络。为网络。n处于网络中的计算
6、机应具有独立性，如果一台计算机可以强制启动、停止和控制另一台计算机，或者说如果把一台计算机与网络的连接断开，它就不能工作了，这台计算机就不具备独立性。整理pptxx9计算机网络的分类n按网络拓扑结构分类按网络拓扑结构分类n按网络控制方式分类按网络控制方式分类n按网络的规模分类按网络的规模分类 n按通信传输方式分类按通信传输方式分类 n按网络配置分类按网络配置分类 n其他分类方式其他分类方式整理pptxx10按网络拓扑结构分类n拓扑结构拓扑结构一般指一般指点点和和线线的几何排列或组的几何排列或组成的几何图形成的几何图形。n计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构是指一个网络的是指一个网络的通信通
7、信链路链路和和结点结点的几何排列或物理布局的几何排列或物理布局图形。图形。n链路链路是网络中相邻两个结点之间的物理是网络中相邻两个结点之间的物理通路，通路，结点结点指计算机和有关的网络设备，指计算机和有关的网络设备，甚至指一个网络。甚至指一个网络。n按拓扑结构，计算机网络可分为五类。按拓扑结构，计算机网络可分为五类。整理pptxx11(a)星形网络 (b)树形网络 整理pptxx12(a)总线形网络 (b)环形网络整理pptxx13网状形网络 整理pptxx14n以上介绍了五种基本的网络拓扑结构，以上介绍了五种基本的网络拓扑结构，事实上以此为基础，还可构造出一些事实上以此为基础，还可构造出一些
8、复复合型的合型的网络拓扑结构。例如，中国教育网络拓扑结构。例如，中国教育科研计算机网络（科研计算机网络（CERNET）可认为是）可认为是网状形网、树形网和环形网的复合，如网状形网、树形网和环形网的复合，如下图所示。其主干网为网状形结构，连下图所示。其主干网为网状形结构，连接的每一所大学大多是树形结构、星形接的每一所大学大多是树形结构、星形结构或环形结构。结构或环形结构。整理pptxx15中国教育科研计算机网络拓扑图 整理pptxx16按网络控制方式分类n集中式集中式计算机网络计算机网络n这种网络的这种网络的处理处理和和控制控制功能都高度功能都高度集中集中在一个或少在一个或少数几个结点上，所有的
9、信息流都必须经过这些结点数几个结点上，所有的信息流都必须经过这些结点之一。因此，这些结点是网络的处理和控制之一。因此，这些结点是网络的处理和控制中心中心，其余的大多数结点则只有较少的处理和控制功能。其余的大多数结点则只有较少的处理和控制功能。n分布式分布式计算机网络计算机网络n在这种网络中，不存在一个处理和控制中心，网络在这种网络中，不存在一个处理和控制中心，网络中任一结点都至少和另外两个结点相连接，信息从中任一结点都至少和另外两个结点相连接，信息从一个结点到达另一结点时，可能有多条路径。一个结点到达另一结点时，可能有多条路径。整理pptxx17从网络的作用范围进行分类n局域网 LAN(Loc
10、al Area Network)n接入网 AN(Access Network)n城域网 MAN(Metropolitan Area Network)n广域网 WAN(Wide Area Network)n因特网Internet整理pptxx18广域网、城域网、接入网以及局域网的关系 城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网局域网PC校园网企业网整理pptxx19按通信传输方式分类n点到点传播型网点到点传播型网 网络中的每两台主机、两台结点交网络中的每两台主机、两台结点交换机之间或主机与结点交换机之间都存换机之间或主机与结点交换机之间都存在一条物理信道。在一条物理信道。n广播型网广
11、播型网 所有主机共享一条信道，某主机发出所有主机共享一条信道，某主机发出的数据，其他主机都能收到。的数据，其他主机都能收到。整理pptxx20按网络配置分类n 同类网同类网 如果在网络系统中，每台机器既是服务器，又是工作如果在网络系统中，每台机器既是服务器，又是工作站，那这个网络系统就是同类网，也称站，那这个网络系统就是同类网，也称对等网络对等网络（Peer-to-Peer Network）。）。n 单服务器网单服务器网 单服务器网指只有一台机器作为整个网的服务器，其单服务器网指只有一台机器作为整个网的服务器，其他机器全部都是工作站。他机器全部都是工作站。n 混合网混合网 如果网络中的服务器不
12、只一个，同时又不是每个工作如果网络中的服务器不只一个，同时又不是每个工作站都可以当作服务器来使用，则这个网就是混合网。站都可以当作服务器来使用，则这个网就是混合网。整理pptxx21其他分类方式(1)n按网络传输信息采用的物理信道来分类，可按网络传输信息采用的物理信道来分类，可划分为划分为有线网络有线网络和和无线网络无线网络。n按通信速率的不同来分类，可划分为按通信速率的不同来分类，可划分为低速网低速网络络（数据传输速率在（数据传输速率在1.5Mbps以下网络系以下网络系统）、统）、中速网络中速网络（数据传输速率在（数据传输速率在50Mbps以下的网络系统）、以下的网络系统）、高速网络高速网络
13、（数据传输速（数据传输速率在率在50Mbps以上的网络系统）。以上的网络系统）。整理pptxx22其他分类方式(2)n按使用者分类，可分为按使用者分类，可分为公用网公用网和和专用网专用网。其中专。其中专用网络根据网络环境又可细分为用网络根据网络环境又可细分为部门网络部门网络、企业企业网络网络、校园网络校园网络三种。三种。n 按网络的交换功能分类，可分为按网络的交换功能分类，可分为电路交换网络电路交换网络、报文交换网络报文交换网络、分组交换网络分组交换网络、混合交换混合交换网络网络等。等。n 按采用的网络操作系统分类按采用的网络操作系统分类，可分为，可分为Novell网网、Windows NT网
14、网、Windows 2000 Server网网、Unix网网、Linux网网等。等。整理pptxx231.3 计算机网络的组成与功能n一般而论，计算机网络有一般而论，计算机网络有三个三个主要组成主要组成部分部分：若干个主机若干个主机，它们各为用户提供它们各为用户提供服务服务；一个通信子网一个通信子网，它主要由结点交它主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成换机和连接这些结点的通信链路所组成；一系列的协议一系列的协议。n为了便于分析为了便于分析，按照，按照数据通信数据通信和和数据处数据处理理的功能，一般的功能，一般从逻辑上将从逻辑上将网络分为网络分为通通信子网信子网和和资源子网资源子网两个
15、部分。如下图所两个部分。如下图所示。示。计算机网络的组成计算机网络的组成(1)整理pptxx24计算机网络的组成(2)资源子网资源子网和和通信子网通信子网两个部分的结构示意图两个部分的结构示意图整理pptxx25计算机网络的组成(3)n通信子网由通信子网由通信控制处理机（通信控制处理机（CCP）、通信线路通信线路与与其他通信设备其他通信设备组成，负责完组成，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。成网络数据传输、转发等通信处理任务。它由各种它由各种硬件硬件和和软件软件组成。组成。n资源子网资源子网主要包括主要包括实现网络资源共享的实现网络资源共享的主主机机与与终端，终端，实现实现全网的面向应
16、用的数全网的面向应用的数据处理和网络资源共享，它由各种据处理和网络资源共享，它由各种硬件硬件和和软件软件组成。组成。整理pptxx26计算机网络的功能n数据通信数据通信n资源共享资源共享n负荷均衡和分布处理负荷均衡和分布处理n提高系统的安全可靠性提高系统的安全可靠性整理pptxx27数据通信数据通信 n这是计算机网络这是计算机网络最基本的功能最基本的功能，也是实，也是实现其他功能的现其他功能的基础基础。n 连接的建立和拆除连接的建立和拆除 n 数据传输控制数据传输控制 n 差错检测差错检测 n 流量控制流量控制 n 路由选择路由选择 n 多路复用多路复用整理pptxx28资源共享资源共享(1)
17、n资源资源:所谓资源指的是一切可被人类开发和利用所谓资源指的是一切可被人类开发和利用的物质、能量和信息（客观存在）的总称的物质、能量和信息（客观存在）的总称n（网络）（网络）资源资源：存在于计算机网络之中的资源：存在于计算机网络之中的资源 n资源资源种类种类:数据、软件、硬件三类。数据、软件、硬件三类。n资源资源共享种类共享种类n数据共享数据共享n软件共享软件共享n硬件共享硬件共享整理pptxx29资源共享资源共享(2)n资源共享策略n分割分割(Splitting)n将资源容量分成许多片，给每个请求资源的用户将资源容量分成许多片，给每个请求资源的用户分若干片分若干片n排队排队(Queueing
18、)n某一时刻只有一个用户得到服务，而其它请求资某一时刻只有一个用户得到服务，而其它请求资源的用户都排队等待源的用户都排队等待整理pptxx30负荷均衡和分布处理负荷均衡和分布处理n负荷负荷均衡均衡将工作量在不同的计算机之间按将工作量在不同的计算机之间按照一定的策略进行较为平衡地分配。通过合照一定的策略进行较为平衡地分配。通过合理的网络管理理的网络管理,将某时刻处于重负荷计算机将某时刻处于重负荷计算机上的任务分送给别的轻负荷的计算机去处理上的任务分送给别的轻负荷的计算机去处理,可达到均衡负荷的目的。可达到均衡负荷的目的。n分布分布处理处理将本地计算机不能或不能完全处将本地计算机不能或不能完全处理
19、的计算转移到网络中的其它计算机上处理。理的计算转移到网络中的其它计算机上处理。整理pptxx31提高系统的安全可靠性提高系统的安全可靠性n计算机通过网络中的计算机通过网络中的冗余冗余部件可大大提部件可大大提高可靠性。高可靠性。n例如例如:在工作过程中，一台在工作过程中，一台机器机器出了故障，出了故障，可以使用网中的另一台机器；网中一条通信可以使用网中的另一台机器；网中一条通信线路线路出了故障，可以取道另一条线路，从而出了故障，可以取道另一条线路，从而提高了网络整体系统的可靠性。提高了网络整体系统的可靠性。整理pptxx321.4 计算机网络的主要性能指标n速率n带宽n吞吐量n时延n利用率整理p
20、ptxx331.速率n比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。nBit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。n速率即数据率(data rate)或比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。n数据率数据率:数字信道传送数字信号的速率数字信道传送数字信号的速率,也称也称比特率。比特率。n速率的单位是 b/s，或 kb/s,Mb/s,Gb/s 等n速率往往是指额定速率或标称速率。整理pptxx342.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
21、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)。整理pptxx35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/s）n兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）n吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）n太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）n请注意：在计算机界，K=210=1024 M=220,G=230,T=240。整理pptxx36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
22、特0.25 s带宽为4 Mb/s 整理pptxx373.吞吐量n吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。n吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。n吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。整理pptxx384.时延n时延(delay 或 latency)n一个报文或分组从一个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需的时间n主要有五种n发送时延发送时延n传播时延传播时延n处理时延处理时延n排队时延排队时延 n总时延总时延整理pptxx39 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
23、体所需要的时间。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）发送时延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。整理pptxx40传播时延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注意: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）整理pptxx41处理时延和排队时延n处理时延：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。n排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。n排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。整理pptxx42四种时延所产生的地方 1 0 1
24、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)在结点 A 中产生处理时延和排队时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路整理pptxx43总时延n数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和。总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延整理pptxx44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。整理pptxx45时延带宽积时延带宽积=传播时延 带宽含义含义:表示这样的链路可容纳多少个比特表示这样的链路可容纳多少个比特。n链路的时延带
25、宽积又称为以比特为单位的链路长度。（传播）时延链路带宽时延带宽积整理pptxx46往返时延 n往返时延(RTT,Round-Trip Time):表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历的时延。整理pptxx475.利用率n信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。n完全空闲的信道的利用率是零。n网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。n信道利用率并非越高越好。整理pptxx48时延与网络利用率的关系n根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。n若令 D0 表示网络空闲时的时延，D
26、表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示 D 和 D0之间的关系：UDD10U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。整理pptxx49时延 D利用率 U10D0时延急剧增大整理pptxx50n因特网的概貌n因特网的三个阶段n因特网的标准化工作n因特网的组成1.5 因特网的初步分析整理pptxx51n起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网。这就使得20世纪90年代成为公认的因特网时代，或简称为网络时代。n计算机网络把许多计算机连接在一起，而因特网则把许多计算机网络连接在一起n因特网是网络的网络(network of networks)。因特网
27、的概貌整理pptxx52因特网的表示(a)(b)主机因特网主机因特网各种网络(a)(a)表示因特网的方法表示因特网的方法 (b)(b)因特网是因特网是“网络的网络网络的网络”整理pptxx53因特网的三个阶段n因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。n但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。整理pptxx54n从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。n以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。n以大写字母I开始的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最
28、大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议集作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。因特网发展的第一阶段整理pptxx55因特网发展的第二阶段n建成了三级结构的因特网。n分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。整理pptxx56三级结构的因特网n各网络之间需要使用路由器来连接。n有时在结构图中可不画出路由器。校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网路由器整理pptxx57三级结构的因特网n主机到主机的通信可能要经过多种网络。校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网AB整理pptxx58因特网发展的第三阶段
29、n逐渐形成了基于ISP和NAP的多级结构的因特网。n因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider)。又常称为因特网服务提供商。nNAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在NAP 中安装有性能很好的交换设施。NAP又称为对等点(peering point)，表示接入到NAP的设备不存在从属关系而都是平等的。n从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。整理pptxx59用户通过用户通过ISPISP接入因特网接入因特网整理pptxx60多级结构的因特网大公司地区 ISP网络接入点NAP（对等点）公司校园网主干服务提供者校园网校园网校园网校园网本地 ISP地区
30、 ISP地区 ISP地区 ISP本地 ISP本地 ISP大公司大公司网络接入点NAP（对等点）n主机到主机的通信可能经过多种 ISP。AB整理pptxx61今日的多级结构的因特网n大致上可将因特网分为以下五个接入级 n网络接入点 NAPn国家主干网（主干 ISP）n地区 ISPn本地 ISPn校园网、企业网或 PC 机上网用户整理pptxx62注意n由欧洲原子核研究组织(CERN)开发的万维网WWW(World Wide Web)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。整理pptxx63“下一代因特网计划”(1)n由于因特网存在着
31、技术上和功能上的不足，加上用户数量猛增，使得现有的因特网不堪重负。“下一代因特网计划”，即“NGI计划”(Next Generation Internet Initiative)。整理pptxx64“下一代因特网计划”(2)nNGI计划要实现的一个目标是开发下一代网络结构，以比现有的因特网高100倍的速率连接至少100个研究机构，以比现有的因特网高1000倍的速率连接10个类似的网点。整理pptxx65“下一代因特网计划”(3)nNGI计划将使用超高速全光网络，能实现更快速的交换和路由选择，同时具有为一些实时(real time)应用保留带宽的能力。在整个因特网的管理和保证信息的可靠性与安全性
32、方面也会有很大的改进。整理pptxx66因特网的标准化工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构研究委员会 IAB WGWGWG整理pptxx67制订因特网的正式标准经过四个阶段 n因特网标准以RFC(请求评论)文档的形式在因特网发表n因特网草案(Internet Draft)在这个阶段还不是 RFC 文档n建议标准(Proposed Standard)从这个阶段开始就成为 RFC 文档n草案标准(Draft Standard)n因特网标准(Internet Standard
33、)整理pptxx68各种RFC之间的关系 因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFC整理pptxx69n因特网虽然在地理上覆盖了全球，但从因特网虽然在地理上覆盖了全球，但从其其工作方式工作方式上看，可以把整个因特网的上看，可以把整个因特网的组成划分为两大块，即由所有连接在因组成划分为两大块，即由所有连接在因特网上的主机组成的因特网的特网上的主机组成的因特网的边缘部分边缘部分和由大量网络和连接这些网络的路由器和由大量网络和连接这些网络的路由器组成的因特网组成的因特网核心部分。核心部分。因特网的组成整理pptxx70因特网的边缘部分与核心部分因
34、特网的边缘部分与核心部分整理pptxx71因特网的边缘部分n处在因特网边缘的部分就是连接在因特处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为网上的所有的主机。这些主机又称为端端系统系统(end system)(end system)，“端端”就是就是“末端末端”的意思的意思。n因特网的端系统就是前面提到的主机。边缘部分的功能就是利用核心部分所提供的服务，使这样多的主机之间能够互相通信并交换或共享信息。整理pptxx72注意n主机A和主机B进行通信，即指主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信。这种比较准确的说法通常可以简称为“计算机之间通信”。n计算机的计算机的进程进
35、程(process)就是运行着的计算机程序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为解决具体应用问题而彼此通信的进程称为“应应用进程用进程”n在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式可划分为两大类：客户服务器方式和对等方式。整理pptxx73客户服务器方式(1)n这种方式在因特网上是最常用的，也是传统的方式。n客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。n客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。整理pptxx74客户服务器方式(2)这里最主要的特征就是：n客户是服务请求方，服务器是服务提供方。n服务请求方和服务提供方都要使
36、用网络核心部分所提供的服务。整理pptxx75客户服务器工作方式客户服务器工作方式(3)整理pptxx76客户服务器方式(4)n在实际应用中，客户程序和服务器程序通常还具有以下一些主要特点。n客户程序：（1）被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。（2）可与多个服务器进行通信。（3）不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。整理pptxx77客户服务器方式(5)n服务器程序：（1）是一种专门用来提供某种服务的程序，可同时处理多个远地或本地客户的请求。（2）当系统启动时即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自多个客户的通信请求。（3）一般需要强大的硬件和高级的操作
37、系统支持。整理pptxx78注意区分n用户与客户n客户和服务器本来都指的是计算机进程（软件）n国外文献中，运行客户程序的机器称为client，把运行服务器程序的机器称为servern有时，客户端或服务器端表示运行客户程序或服务器程序的机器 整理pptxx79对等连接方式(1)n对等连接（peer-to-peer，简写为P2P）是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。n只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件）,它们就可以进行平等的、对等连接通信。n这时,双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。n也称为P2P文件共享。整理pptxx80对等连接方式(2)整理ppt
38、xx81因特网的核心部分因特网的核心部分n网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络核心部分向网络边缘中的主机提供服务，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。n在网络核心部分，网络和网络的连接要依靠路由器(router)，路由器的具体任务是转发收到的分组，但从通信的角度看，路由器是实现分组交换(packet switching)，这是网络核心部分最重要的功能。整理pptxx82因特网的核心部分因特网的核心部分的示意图H1H5H2H4H3H6(a)路由器网络H1H5H2H4H3H6发送的分组(b)路由器AEDBC网络核心部分网络核心部分主机主机(a)(a)核
39、心部分的路核心部分的路由器把网络互连起来由器把网络互连起来 (b)核心部分中的网核心部分中的网络可用一条链路表示络可用一条链路表示 整理pptxx83回顾一下电路交换的特点 n两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。整理pptxx84更多的电话机互相连通n5 部电话机两两相连，需 10 对电线。nN 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2对电线。n当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。整理pptxx85使用交换机n当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。交换机整理pptxx86“交换”的含义n在这里，“交换”(switching)的
40、含义是：n转接把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。n从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。整理pptxx87电路交换的特点n电路交换必定是面向连接的。n电路交换的三个阶段：n建立连接n通信n释放连接n这种必须经过“建立连接（占用通信资源）通话（一直占用通信资源）释放连接（归还通信资源）”三个步骤的交换方式称为电路交换。整理pptxx88电路交换举例(1)nA 和 B 通话经过四个交换机n通话在 A 到 B 的连接上进行交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA整理pptxx89电路交换举例(2)nC 和 D 通话只经过一个本地交换
41、机n通话在 C 到 D 的连接上进行交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA整理pptxx90电路交换传送计算机数据效率低n计算机数据具有突发性。n这导致通信线路的利用率很低。整理pptxx91报文分组交换的原理（一）n在发送端，先把较长的报文(欲发送的整块数据)划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输整理pptxx92数 据数 据数 据报文分组交换的原理（二）n每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3请注意：现在左边是“前面”整理pptxx93分组
42、交换的原理（三）n分组交换网以“分组”作为数据传输单元。n依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3整理pptxx94分组首部的重要性n每一个分组的首部都含有地址等控制信息。n分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。n用这样的存储转发方式，分组就能传送到最终目的地。整理pptxx95请注意名词“结点”n“结点”的英文名词是 node。n虽然 node 有时也可译为“节点”，但这是指像天线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节”。n在网络中的 node 的标准译名是“结点”而不是“节点”。
43、整理pptxx96分组交换的原理（四）n接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据整理pptxx97数 据数 据数 据分组交换的原理（五）n最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。n这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010整理pptxx98请注意首部的位置n接收端在发送端的左方时，首部往往画在分组的左方。n接收端在发送端的右方时，首部往往画在分组的右方。数 据首部分组接收端发送端传送方向数 据首部分组接收端发送端传送方向整理
44、pptxx99分组交换网的示意图H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机整理pptxx100注意分组的存储转发过程H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组结点交换机主机在结点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 C 暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5整理pptxx101注意结点交换机有多个端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速链路 结点交换机123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4整
45、理pptxx102结点交换机n在结点交换机中的输入和输出端口之间没有直接连线。n结点交换机处理分组的过程是：n把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；n查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；n把分组送到适当的端口转发出去。整理pptxx103主机和结点交换机的作用不同n主机（这种连接到计算机网络上的计算机通常都称为主机(host)）是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。n结点交换机对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机。整理pptxx104分组交换的优点n高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。n灵活 以分组为传送单位和查找路由。n迅速 不必先建立连接就能
46、向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。n可靠 完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。整理pptxx105分组交换带来的问题n分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。n分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。整理pptxx106存储转发原理并非完全新的概念 n在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。n报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。整理pptxx107n电路交换整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送。n报
47、文交换整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。n分组交换单个分组（这只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来后查找转发表，转发到下一个结点。三种交换的比较(1)整理pptxx108三种交换的比较(2)P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放整理pptxx109计算机网络的概念发生根本变化 n早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网n各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。n分组交换网则是以网络为中心，主机都处
48、在网络的外围。n用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。整理pptxx110从主机为中心到以网络为中心主机终端以主机为中心以分组交换网为中心主机分组交换网整理pptxx111n计算机网络体系结构的形成n协议与划分层次 n具有五层协议的体系结构n实体、协议和服务nTCP/IP的体系结构1.6 计算机网络体系结构整理pptxx112计算机网络体系结构的形成n计算机网络多样化（复杂与异构）造成互连的计算机网络多样化（复杂与异构）造成互连的困难困难 n为了能够使不同地理分布且功能相对独立的计算机为了能够使不同地理分布且功能相对独立的计算机之间组成网络实现资源共享，计算机网络
49、系统需要之间组成网络实现资源共享，计算机网络系统需要涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错涉及和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、数据交换和提供用户接口等一系列问控制、寻址、数据交换和提供用户接口等一系列问题。题。n需理论来研究，抽象化，标准化需理论来研究，抽象化，标准化n计算机网络体系结构是为简化这些问题的研究、设计算机网络体系结构是为简化这些问题的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型。计与实现而抽象出来的一种结构模型。产生背景产生背景 整理pptxx113n“分层分层”可将庞大而复杂的问题，可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而转化为若干较小的局部问题
50、，而这些较小的局部问题就比较易于这些较小的局部问题就比较易于研究和处理研究和处理n将分层的思想或方法运用于计算将分层的思想或方法运用于计算机网络中，就产生了计算机网络机网络中，就产生了计算机网络的分层模型的分层模型 分层方法分层方法整理pptxx114层次化的体系结构层次化的体系结构n从功能和顺序抽象出的几何结构从功能和顺序抽象出的几何结构模型模型n就象结构化程序设计就象结构化程序设计整理pptxx115n20世纪世纪70年代的年代的ARPANET n1962-1965年实验研究阶段n1969年投入使用 4个结点n1971年 15个结点n提出了通信子网和资源子网的概念n首次提出了层次结构的思想
