计算机网络最基本概念-1.

计算机网络最基本概念之一理工大学谢希仁2003年中国人民解放军(使用OfficeXP或Office2003演示)F走进互联网（一）1.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语网络的重要性信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的网络。网络已成为信息社会的命脉和重要基础。计算机网络的地位现在有三种最主要的网络：•电信网络（电话网）•有线电视网络•计算机网络在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。因特网(Internet)改变了世界因特网是世界上最大的计算机网络，是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，使世界发生了极大的变化。我国的情况1994年4月20日我国正式接入因特网。根据统计资料，在2003年6月：•我国上网计算机数：2572万台•上网用户数：6800万1.引言2.重要术语•计算机网络、互连网、互联网•internet与Internet•带宽与宽带3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F计算机网络、互连网、互联网计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。互连网：一些相互连接的计算机网络的集合（网络的网络）。互联网：就是互连网的同义词。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络互连网，互联网互连与互联1994年全国自然科学名词审定委员会公布的名词：•interconnection——互连•interconnectionnetwork——互连网络•internetworking——网际互连1997年8月全国科学技术名词审定委员会在其“推荐名(一)”中：•internet•internetwork•interconnectionnetwork而在注释中给出：“又称互连网”。因此“互联网”和“互连网”应当是同义词。互连与互联（续）——互联网常见的几种计算机连网方法点对点连接（这是最简单的网络）总线网星形网集线器环形网不管哪一种计算机网络都可以用一朵云来表示计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络使用路由器可以把不同的计算机网络互连起来网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器•互连网(互联网)由许多网络通过路由器互连而成•互连网(互联网)是：“网络的网络”互连网互连网也可以用一朵云来表示结点与链路可以把计算机网络抽象为结点（计算机或路由器）与链路（连接的线路）的集合。Node有两个译名：•结点——用于计算机网络中，表示计算机或路由器。•节点——用于天线中，表示驻波电场强度为零的点。•但目前这两个名词的使用比较混乱。1.引言2.重要术语•计算机网络、互连网、互联网•internet与Internet•带宽与宽带3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语Finternet与Internetinternet是普通名词•泛指一般的互连网（互联网）Internet是专有名词•世界范围的互连网（互联网）•使用TCP/IP协议族•前身是美国的阿帕网ARPANETInternet的推荐译名是“因特网”使用“因特网”这个名词可体现Internet是专有名词。既然英文名词internet和Internet具有不同的意思，那么中文译名就应当反映出这种区别。“国际互联网”或“互联网”有人愿意用“国际互联网”或“互联网”来表示Internet。但这是不严格的。例如，中国某校园网和外国某校园网互连起来就构成了“互联网”，并且是“国际互联网”，但这并不是Internet。许多文献和资料同时使用具有不同意义的名词internet和Internet。如果把Internet译为“互联网”，那么internet将没有合适的译名。1.引言2.重要术语•计算机网络、互连网、互联网•internet与Internet•带宽与宽带3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。描述带宽也常常把“比特/秒”省略。•例如，带宽是10M，实际上是10Mb/s。•这里的M是106。计算机网络的带宽什么是宽带？宽带线路：可通过较高数据率的线路。宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。对宽带传输的错误概念有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“比特在网络上传输”，认为宽带传输的好处就是传输更快，好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样。对于这种比喻一定要谨慎对待。常见的错误是混淆了两种速率在网络中有两种不同的速率：•信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，或公里/秒）•计算机向网络发送比特的速率（比特/秒）这两种速率的意义和单位完全不同。宽带传输：计算机向网络发送比特的速率较高。ABAB宽带线路窄带线路在宽带线路上比特传播得快在窄带线路上比特传播得慢错误的概念ABAB宽带线路窄带线路宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。正确的概念比喻：汽车运货宽带线路窄带线路宽带和窄带线路：车速一样宽带线路：车距缩短另一种错误概念——“宽带”相当于“多车道”多车道公路是并行传输……100101110100100111010001011010通信线路上通常都是串行传输(但ADSL是例外的）1.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换•电路交换•分组交换•存储转发4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。传统电话网使用电路交换但若要将5部电话机两两相连，则需要10对电线。传统电话网使用电路交换交换机当电话机的数量很大时，就必须使用电话交换机进行连接。传统电话网使用电路交换A1.通话前先拨号建立连接。•可能只要经过一个交换机（如A到B）•可能要经过多个交换机（如C到D）2.通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。3.通话结束后，挂机释放连接。电路交换的特点交换机交换机交换机交换机交换机交换机BCD计算机终端早期的计算机网络采用电路交换那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能）通过通信线路（可能要经过许多个交换机）使用处于网络中心的计算机的资源。1.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换•电路交换•分组交换•存储转发4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F分组交换(packetswitching)的出现电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。这就导致分组交换的问世。美国军方促进了计算机网络的发展20世纪60年代美苏冷战激烈。美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络。•即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。数据数据数据分组交换F在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块F每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）F依次把各分组发送到接收端F接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数据分组11010011101••••••••00101001110报文发送端首部分组数据首部分组首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101••••••••001010011101.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换•电路交换•分组交换•存储转发4.IP协议与TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F分组从A传送到B的过程网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器这就是基于存储转发的分组交换1.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议•协议的概念•IP协议•TCP协议5.客户服务器方式6.结束语F协议在计算机网络中，协议(protocol)是通信双方必须严格遵守的规则。•协议也就是网络协议。协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序。协议在计算机网络中起着非常重要的作用。协议必须保证在任何复杂的情况下都能正确工作，因此网络协议非常复杂。我们在日常生活中所使用的许多约定，都远远达不到网络协议的要求，因此经常会使约定失败。总之，网络协议必须考虑如何对付各种异常情况的出现。下面看一个例子。网络协议非常复杂……蓝军联合进攻白军——必胜蓝军单独进攻白军——必败明日正午进攻?同意收到“同意”收到：收到“同意”协议无法保证必胜！分层次的网络体系结构OSI的七层网络体系结构已经过时TCP/IP的四层网络体系结构已成主流使用五层原理体系结构来阐明网络的工作原理较为合适54321数据链路层应用层运输层网际层物理层ApplicationlayerTransportlayerInternetlayerDatalinklayerPhysicallayerTCP/IP的体系结构网络接口层IP各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP,DNS等TCP网际层运输层UDP应用层TCP:传输控制协议(TransmissionControlProtocol)IP:网际协议UDP:用户数据报协议(UserDatagramProtocol)5432154321H3物理传输媒体数据部分数据部分数据部分数据部分10100110100101比特流11010111010T2计算机1H5H4H2首部尾部……AP2AP1应用程序数据计算机2比特帧IP数据报IP分组TCP报文段UDP报文段1.引言2.重要术语3.电路交换与分组交换4.IP协议与TCP协议•协议的概念•IP协议•TCP协议5.客户服务器方式6.结束语FIP协议因特网的IP协议最重要，它为分组在互连网中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。IP是InternetProtocol的缩写，中文标准译名是“网际协议”。使用IP协议的互连网络常称为：•IP网络，或•IP网。在IP网络传送的分组常称为：•IP分组，或•IP数据报(IPdatagram)。构造路由表在因特网中，路由器之间不断地互相通告路由信息。路由器根据所掌握的路由信息构造出自己的路由表。路由器之间交换路由信息都要遵守有关的路由选择协议。当网络状况发生变化时，路由器中的路由表能够自动进行更新，从而保证了正确地转发分组。路由器之间不断交换路由信息（这里没有画出路由器之间的网络以及连接在网络上的计算机）因特网的路由器之间不断交换路由信息的复杂过程对用户是透明的（用户看不见）IP网络的生存性很强当IP网络中的某些路由器或链路被破坏时，路由器可以自动调整路由，使得网络一直保持连通。这种路由的动态调整过程对用户是透明的（即用户感觉不到）。IP网络当部分结点或链路被摧毁时分组交换仍可保持网络畅通路由器IP网络的重要特点每一个分组独立选择路由。发往同一个目的地的分组，后发送的有可能先收到（即可能不按顺序接收）。当网络中的通信量过大时，路由器就来不及处理分组，于是要丢弃一些分组。因此，IP网络不保证分组的可靠地交付。IP网络提供的服务被称为：尽最大努力服务(besteffortservice)和传统的电信网相比较电信网向用户（即电话机）提供的服务质量有保证。连接在电信网上的电话机几乎没有智能，因此全部的服务质量由电信网完成。电路交换的电信网电信网电信网向用户电话机提供可靠交付分组交换的因特网TCP协议带有TCP协议的计算机向