计算机网络第一章概述1

第一章教师个人介绍姓名：杨文元办公室：励志楼206Tel:[phone]QQ:539869678第一章计算机网络（第六版）谢希仁编著第一章成绩评定方法•70％期末考试+30％平时=总成绩理论课考勤5％：迟到3分钟扣1分，15分钟以上扣2分作业10％：1次没按时完成上交扣2分实验(考勤、报告)15％：1次没按时完成上交扣2分平时成绩第一章实验简介（七个实验）•实验一：网线制作•Windowsserver2000下的：实验二：基本操作设置(IP地址、资源共享..)实验三：域服务器实验四：DHCP服务器实验五：DNS服务器实验六：软路由实验七：IIS服务器、FTP服务器第一章基本常用图例交换机计算机(PC)路由器因特网第一章课程的任务、目的、基本要求•了解计算机网络的基本概念•掌握计算机网络各层协议的基本工作原理及其采用的技术•对典型计算机网络特点和具体实现有基本印象•为以后计算机网络及其应用的专题学习和研究打下基础第一章第一章概述P1~P16第一章1.1计算机网络的作用21世纪的一些重要特征：数字化、网络化、信息化•21世纪是------------------------信息时代•实现信息化必须依靠的是完善的网络•网络现已成为：•网络是指“三网”：以网络为核心的信息社会的命脉发展知识经济的重要基础电信网络有线电视网络计算机网络第一章1.1计算机网络的作用•发展最快并起到核心作用的是计算机网络–20世纪90年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速发展。–因特网已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。–成为仅次于全球电话网的世界第二大网络网络融合：随着技术的发展，电信网络和有线电视网络逐渐融入现代计算机网络的技术三网融合第一章1.1计算机网络的作用计算机网络向用户提供的2个最重要功能：①连通性(好像用户的计算机都可以彼此直接连通一样)②共享(信息共享、软件共享、硬件共享)——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息。——即资源共享。第一章1.2因特网概述•1.2.1网络的网络•1.2.2因特网发展的三个阶段•1.2.3因特网的标准化工作20世纪90年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速发展。（1.1节）第一章1.2.1网络的网络•基本概念：–什么是“网络”–什么是“互联网”–什么是“因特网”第一章1.2.1网络的网络•基本概念：–什么是“网络”本书中的网络，指的是计算机网络网络：由若干结点和连接这些结点的链路组成结点：可以是计算机，也可以是交换机、路由器、集线器等网络设备链路：点到点的物理线路段，中间没有任何其它的结点(补充)结点链路第一章1.2.1网络的网络•基本概念：–什么是“互联网”网络和网络可以通过路由器互连起来互联网可泛指由多个计算机网络相互连接而成一个大型网络（1.2.2）计算机网络的代表是因特网互联网是网络的网络网络互联网第一章1.2.1网络的网络•基本概念：–什么是“因特网”世界上最大的互联网络常常用一朵云来表示主机：习惯上称呼连接在因特网上的计算机主机因特网第一章1.2.1网络的网络•互联网因特网区别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以大写字母I开始的的Internet（因特网)是一个专用名词当前全球最大的、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协议族作为通信的规则，前身是美国的阿帕网(ARPANET)。第一章1.2.1网络的网络•概念总结–网络把许多计算机连接在一起–因特网把许多网络连接在一起–本书中的网络，指的是计算机网络–网络互连并非将计算机简单的在物理上连接–隐含表示，这些计算机上已安装相应软件，才可使得计算机之间可通过网络交换信息。第一章1.2.2因特网发展3阶段•第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。•第二阶段：特点是建成了三级结构的因特网。•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。第一章1.2.2因特网发展3阶段•第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。–1969创建的ARPANET起初是单个的网络。–20世纪70年代，单独的网络无法满足所有通信问题。–1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。这使得所有使用TCP/IP协议的计算机都可利用互联网相互通信。（1983年作为因特网的诞生时间）（开始研究网络互联问题）第一章1.2.2因特网发展3阶段•第二阶段：特点是建成了三级结构的因特网。–1985年起，美国国家科学基金会NSF围绕6个大型计算机中心建设计算机网络。–范围：覆盖全美主要大学和研究所。–由美国政府资助。–三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。第一章•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1.2.2因特网发展3阶段第一章1.2.2因特网发展3阶段•第二阶段~第三阶段之间–许多大公司接入因特网，通信量剧增。–现有因特网无法满足需求–美国政府将因特网主干网转交私人公司经营第一章1.2.2因特网发展3阶段•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。–1993年开始，NSFNET逐渐被若干商用因特网主干网替代。–ISP：因特网服务提供者(因特网服务提供商)–IP地址管理机构将一批IP地址有偿分配给ISP第一章1.2.2因特网发展3阶段•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。–根据提供服务的覆盖面积、IP地址的数目，ISP分为不同的层次（主干、地区、本地ISP）用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者第一章大公司公司本地ISPAB主机A→本地ISP→地区ISP→主干ISP→地区ISP→本地ISP→主机B本地ISP主干ISP本地ISP本地ISP地区ISP主干ISP主干ISP地区ISP地区ISP地区ISP本地ISP本地ISPIXP本地ISP校园网校园网三层ISP结构的因特网的概念示意图IXP：因特网交换点第一章1.2.2因特网发展3阶段•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。–20世纪90年代万维网被开发后广泛使用在因特网上。–大大方便了非网络专业人员对网络的使用，成为因特网指数级增长的主要驱动力。第一章1.2.2因特网发展3阶段•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。网络数主机数用户数管理机构数198010102102100199010310510610120001051071081022005106108109103第一章1.2.2因特网发展3阶段•第三阶段：特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。–现有因特网存在技术、功能上的不足，且用户数量猛增，现有因特网不堪重负。–1996年美国的NGI计划（下一代因特网计划）1.3第一章1.3因特网的组成从因特网的工作方式上看可划分为两大块：•边缘部分（资源子网）–由所有连接在因特网上的主机组成。–由用户直接使用，用来进行通信（传送数据、音频、视频）和资源共享。•核心部分（通信子网）–由大量网络和连接这些网络的路由器组成。–为边缘部分提供服务（提供连通性和交换）第一章1.3因特网的组成因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器第一章1.3.1因特网的边缘部分•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（这些主机又称为端系统）•“主机A和主机B进行通信”–实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。–即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信第一章1.3.1因特网的边缘部分在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：•客户服务器方式（C/S方式）•对等方式（P2P方式）第一章1.3.1因特网的边缘部分客户服务器方式（C/S方式）•客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。•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。•客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。第一章运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB客户服务器客户A向服务器B发出请求服务，而服务器B向客户A提供服务。第一章1.3.1因特网的边缘部分对等方式（P2P方式）•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。•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。•本质上看仍然是使用客户服务器方式•eg:双方都可下载对方已经存储在硬盘中的共享文档第一章1.3.2因特网的核心部分•网络核心部分是因特网中最复杂的部分。•网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信。•在网络核心部分起特殊作用的是路由器•路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能第一章电路交换两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来第一章电路交换5部电话机两两相连，需10对电线•N部电话机两两相连，需N(N–1)/2对电线。第一章电路交换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交换机第一章电路交换“交换”的含义•在这里，“交换”(switching)的含义就是转接：把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。•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。第一章电路交换电路交换的特点•电路交换必定是面向连接的。•电路交换的三个阶段：–建立连接–通信–释放连接第一章电路交换•A和B通话经过四个交换机•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第一章电路交换•C和D通话只经过一个本地交换机•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第一章电路交换•计算机数据具有突发性•电路交换传送计算机数据效率低第一章分组交换分组交换采用储存转发•通常将要发送的整块数据称为报文•在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。•每一个数据段前面加上首部构成“分组”第一章分组交换数据数据数据报文首部首部首部分组1分组2分组3第一章分组交换•分组交换网以“分组”作为数据传输单元。•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第一章分组交换•每一个分组的首部都含有地址等控制信息。•分组交换网中的结点交换机根据收到的分组首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。•用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。第一章分组交换接收端收到分组后，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：第一章分组交换•这样，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。*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。第一章•因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在因特网的边缘部分。•在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。•主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。1.3.2因特网的核心部分第一章分组交换的优点：•高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。•灵活以分组为传送单位和查找路由。•迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组。•可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。1.3.2因特网的核心部分第一章存储转发原理并非完全新的概念：•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。•报文交换的时延较长