计算机网络组成和分类

计算机网络组成和分类主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网主机系统和网络系统主机和终端组成的主机系统Client/Server结构的计算机网络系统主机和终端外设处理器主机磁盘机磁带机打印机前端处理机终端终端终端终端主机系统和网络系统主机和终端组成的主机系统Client/Server结构的计算机网络系统Client/Server结构（C/S）服务器1服务器2服务器3交换机集线器3集线器1集线器2WSWSWSWSWSWS计算机网络组成和分类主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网计算机网络与分布式系统计算机网络分布式系统计算机网络是由不同通信媒体连接的、物理上独立的多台计算机组成的、将需传输的数据分成不同长度的分组进行传输和处理的系统多台自主计算机的互联系统用户必须指定网络中哪一台计算机来完成什么样的操作计算机网络计算机网络图示R1RkRjRiR2H1H2H3HnHm┊两个概念：互联和自主互联：如两台计算机能互相交换信息，则称这两台计算机互联自主计算机：不从属于其它任何计算机的计算机称为自主计算机计算机网络与分布式系统计算机网络分布式系统分布式系统通常也基于自主计算机的互联，但由一个操作系统统一管理，对用户来说，具有高度的整体性和透明性虚拟计算机，可能是多台计算机的有机组合用户向虚拟系统递交一个任务后，由操作系统来安排任务的完成分布式系统计算机网络组成和分类主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网企业网络和公众网络企业网络公众网络企业网络资源共享：网上的资源，无论在那里，都可随时取用高可靠性：任何资源都可有多个副本节约经费：不必每台自主计算机上都配备所有的软硬件资源企业网络硬件平台互联网路由器主交换机防火墙部门交换机路由器网管工作站服务器企业网络和公众网络企业网络公众网络公众网络访问远程信息：WebServer的浏览网上购物个人间的通信：E-MailBBS交互式的娱乐：网上游戏VOD点播公众网络首先是一个互联网络互联网络硬件平台互联网局域网局域网局域网路由器计算机网络组成和分类主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网网络分类按技术分按规模分按传输介质分广播式网络点到点网络局域网城域网广域网互联网有线网无线网按拓扑结构分按使用范围分总线环形网状星形专用网公共网网络分类（续）计算机网络组成和分类主机系统和网络系统计算机网络与分布式系统企业网络和公众网络计算机网络的分类局域网、城域网和广域网局域网LAN（LocalAreaNetwork）总线型IEEE802.3（以太网）CSMA/CD10M总线型IEEE802.4（令牌总线）10M环型IEEE802.5（IBM令牌环）4M16M地域：覆盖范围较小传输技术：城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）私有网络──一个连锁超市，有十几个或几十个分布在市内公用网络──上海科技网大型的LAN广域网WAN（WideAreaNetwork）跨越地域较大的网络主机（host）端点系统（endsystem）通信子网（communicationsubnet）简称子网资源子网（resourcesubnet）通信子网传输线：线路（circuit）干线（trunk）信道（channel）交换单元：分组交换节点（packetswitchingnode）通常分组交换节点为路由器（router）通信子网负责计算机之间的数据通信，由传输线和交换单元组成资源子网由通信子网互连在一起的计算机构成资源子网中的计算机负责运行对信息进行处理的应用程序，他们是网络中信息流动的源与宿，向用户提供可供共享的硬件、软件和信息资源互联网通常由路由器联接的LAN组成通信子网通常为点到点子网（point-to-point）其传输机理为存储-转发（store-and-forward）其传输方式为分组交换（packet-switched）第1章概述1.计算机网络组成和分类2.计算机网络参考模型3.数字通信的基本概念计算机网络参考模型ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型ISO/OSI参考模型应用主机A层7654321应用协议表示协议会话协议传输协议表示网络传输物理数据链路会话交换单元名称APDUPPDUSPDUTPDU分组帧比特应用表示网络传输物理数据链路会话主机B网络物理物理网络数据链路数据链路路由器路由器通信子网协议物理层主机-路由器协议数据链路层主机-路由器协议网络层主机-路由器协议通信子网边界TnbmP39Fig.1-20OSI参考模型层、协议和接口第5层第4层第3层第2层第1层第2层第1层第3层第4层第5层物理介质4/5层接口3/4层接口2/3层接口1/2层接口主机1主机2第5层协议第4层协议第3层协议第2层协议第1层协议TnbmP27Fig.1-13层、协议和接口接口和服务每一层的功能都是为它的上一层服务的实体entity每层中活动的元素称为实体对等实体peerentity如第n层是服务提供者，则第n+1层为服务对象分层的好处通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题每一层的设计都是独立的，它不必关心下一层是如何实现的，只需知道下一层为我提供的服务，和我必须为上一层提供哪些服务当由于技术的变化使某层的实现需要变化时，不影响其他的层次物理层（physicallayer）与传输媒体的接口，完成传输媒体上的信号与二进制数据间的转换物理接口上发送或接收的是一串以某种规则表示的二进制的数据物理层定义的是接口的机械特性、电气特性、功能和过程特性等例如：插头、插座的几何尺寸，每根引脚的功能定义，逻辑[0]和[1]的电平定义，信号宽带定义数据链路层（datalinklayer）提供点到点的可靠传输，通常需把数据分成帧，并且保证帧的正确发送和接收识别帧的标志帧的发送和接收，需校验、确认发送方在超时或收到否定性确认后，要重发重复帧要丢弃在共享网络中，需解决信道共享问题等网络层（networklayer）提供主机到主机的通路，其间可能存在多条通路，网络层将实现的功能包括：选择路由拥塞控制协议的转换分段和重组对用户的分组、字符等计数等等传输层（transportlayer）提供端到端的通路，应用到应用的通路传输层将把高层要求传输的数据分成若干个报文报文与帧不一样，帧只有帧标志（起始标志、结束标志），而报文有信源和信宿的地址及端口、报文的顺序号、确认号等等低三层的通信对象通常是路由器，传输层是端到端的，必须考虑该报文怎样才能从源端正确地传输到目的端，而源端和目的端通常是主机会话层（sessionlayer）建立有关会话的机制，或双向对话，或双向对话时要有切换等如：说的一方应说一段就听一下对方的反应，因为，可能线路已断表示层（presentationlayer）表示层关心的是语法和语义对相关的数据的描述采用抽象的定义，如浮点数都用科学表示法相关数据的表示法转换抽象数据结构的转换应用层（applicationlayer）包括所有应用方面的协议如：全屏幕功能，不同的终端其控制字符不尽相同，应作相应的转换，通常定义一个网络虚拟终端不同系统之间的文件传输的方式不同，但表示的形式必须一致OSI模型的数据传输应用协议表示协议会话协议传输协议网络协议发送进程实际数据传输路径应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层接收进程NH数据PH数据SH数据TH数据AH数据bitsDH数据DT应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层举例：某人给他的朋友写一封信邮政袋箱信信封邮政信袋应用层网络层数据链路层物理层传输层计算机网络参考模型ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型TCP/IP参考模型OSITCP/IP在模型中不存在7654321应用表示会话传输网络数据链路物理应用传输互联网主机至网络TnbmP43Fig.1-21TCP/IP参考模型互联网层（internetlayer）这里的互联网是基于无连接的分组交换网络互联网层定义了正式的分组格式和协议，即IP协议（internetprotocol），每个IP包的路由问题是互联网层要解决的问题互联网层与OSI中的网络层相对应一个报文的各个不同的分组（称为IP包），可以通过不同的路径到达目的地，其到达顺序与发送顺序可能不一致传输层（transportlayer）位于互联网层的上层，与OSI中的传输层相对应其功能是使源端和目的端主机的对等实体进行对话定义了两个端到端的协议：传输控制协议TCP（transmissioncontrolprotocol）用户数据报协议UDP（userdatagramprotocol）应用层（applicationlayer）TCP/IP模型的应用层包括所有的高层协议（实际上，OSI模型中的会话层和表示层在很多应用中是没用的）应用层常用协议：TELNET：标准终端仿真协议FTP（FileTransferProtocol）：文件传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）：电子邮件协议DNS（DomainNameService）：域名系统服务主机至网络层在互联网层以下，TCP/IP参考模型没有定义，认为互联网是网络的互联，至于主机如何接入网络不是TCP/IP模型所需要考虑的问题TCP/IP模型面向的是网络，而不是主机TCP/IP模型中的协议与网络(OSI)层名应用协议传输网络网络数据链路+物理TELNETTCPDNSSMTPFTPSATNETARPANETIPUDPLAN分组无线网TnbmP43Fig.1-22TCP/IP模型中的协议和网络TCP/IP协议簇TCP/IP协议是一组协议的总称，包括：IP层（即互联网层）：IP、ICMP、ARP、RARP、OSPF……TCP层（即传输层）：TCP、UDP应用层：FTP、SMTP、SNMP、TELNET、HTTP、DNS……计算机网络参考模型ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型本课程的网络模型本课程的网络模型结合ISO/OSI七层模型和TCP/IP四层模型的特点的五层网络模型OSITCP/IP7654321应用表示会话传输网络数据链路物理应用传输互联网主机至网络应用传输网络数据链路物理本课程模型第1章概述1.计算机网络组成和分类2.计算机网络参考模型3.数字通信的基本概念数据通信基本概念信号和信道位同步和帧同步数据的编码串行和并行采样和量化复用技术数据的传输交换技术1.数字信号的Fourier分析2.数据通信概念3.信道和信道基本参数4.信道工作方式5.数据传输6.基带传输和宽带传输7.异步通信和同步通信8.串行通信和并行通信9.多路复用技术基本概念10.电路交换与存储转发数字信号的Fourier分析傅立叶级数：任何正常周期为T的函数g(t)，都可由（无限个）正弦和余弦函数合成：其中，f=1/T是基频，an和bn称为正弦和余弦函数的n次谐波的振幅，c是常数11)2cos()2sin(21)(nnnnnftbnftactg任何信号的传输都可理解为以傅立叶级数的形式传递如每个傅立叶级数的信号分量被等量衰减，则合成后，振幅有所衰减，基本形状不变对任何已知的g(t)，可求得：TTnTndttgTcdtnfttgTbdtnfttgTa000)(2)2cos()(2)2sin()(2谐波数越高，传输质量越好如传输ASCII字符b，即01100010，可求得：8/3)]4/6sin()4/7sin()4/sin()4/3[sin(1)