计算机网络之Internet概述

第一讲远看Internet1-1硬件组成：终端系统（计算机，服务器，手机，网络电视等）通讯连接（光纤，铜缆，广播，卫星传输等）包交换设备（路由器，交换机）软件组成：分布式应用系统（，电子邮件，电子商务，网络游戏，网上聊天，IP电话，网络会议，文件共享等等）运行在网络终端系统上。本地ISP校园网络区域ISPInternet的组成部分Internet的提供服务从两个角度看InternetInternet的基本硬件hardware与软件software组成。Internet的组成部分什么是互联网Internet？第一讲远看Internet1-2知识点：比特与字节比特是网络通信技术中的最小单位。（bit位）字节是计算机内部存储文件的最小单位。（Byte字节）000101010一字节一比特8位（1byte=8bit）注意：B/s的含义是字节/每秒，b/s的含义是比特/每秒。1KB=1024Byte1Kb=1024bit1MB=1024KByte1Mb=1024Kbit1GB=1024MByte1Gb=1024Mbit1MB/s=8Mb/s对不对？第一讲远看Internet1-3带宽是通信信道频率上界与下界之间的差值。带宽在传统的通信工程中，通常以赫兹（Hz）为单位计量。在计算机网络中，使用每秒传输多少位（比特）作为带宽的计量单位，即数字信道所能传送的“最高数据传输率”。数据传输中，数据是串行传输的，即一个比特接一个比特地传输。数据传输速率的单位是比特/每秒(b/s或bps)bitsperSecond知识点：带宽Kb/s千比每秒（103b/s）Mb/s兆比每秒（106b/s）Gb/s吉比每秒（109b/s）Tb/s太比每秒（1012b/s）注意：K=210=1024M=220,G=230,T=240常用的带宽单位第一讲远看Internet1-4可靠的面向连接服务connection-orientedreliableservice提供从发送终端到接收终端，按数据顺序、以及数据完整性传输的服务。Internet的组成部分Internet的提供服务从两个角度看InternetInternet可以看做为一个网络基础设施，对其上的应用系统提供两种通讯服务。不可靠的无连接服务connectionlessunreliableservice提供从发送终端到接收终端，不确保数据顺序、以及数据完整性的传输服务。Internet提供的服务什么是互联网Internet？第一讲远看Internet1-5本地ISP校园网络区域ISP分布式应用系统提供服务:无连接、面向连接的通讯服务一个应用系统可能使用其中一个或两个服务。Internet的组成部分Internet的提供服务从两个角度看InternetInternet可以看做为一个网络基础设施，对其上的应用系统提供两种通讯服务。Internet提供的服务什么是互联网Internet？第一讲远看Internet1-6本地ISP校园网络区域ISP小结：什么是网络协议？从两个角度看InternetInternet的组成部分Internet上提供的服务硬件组成：终端系统通讯连接包交换设备软件组成：分布式应用系统作为网络基础设施，为应用系统提供通讯服务：面向连接可靠服务无连接不可靠服务Internet上无处不在的网络协议运行在网络终端系统、网络连接及包交换设备中,作为网络中数据传输的规则.第一讲远看Internet1-7Internet的结构：网络的网络ISP互联网服务提供商（InternetServiceProviders）终端系统是通过ISP连接到Internet的。（例如：中国电信，中国网通，长城宽带，铁通等国内ISP）每个ISP都提供一个由不同包交换设备和通讯连接组成的网络，它给网络终端系统提供不同的接入服务。（例如：拨号上网、ISDN、ADSL、无线上网、宽带连接等不同接入服务方式。）各ISP有简单的等级划分，各自独立管理运营。一级ISP、二级ISP、三级ISP第一讲远看Internet1-81级ISP1级ISP1级ISPNAP2级ISP2级ISP2级ISP2级ISP2级ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP3级ISP本地ISP本地ISP本地ISP一个数据包经过许多网络!Internet的结构：网络的网络第一讲远看Internet1-9网络边缘终端系统（或主机）组成：在网络的边缘（硬件）包括：计算机，服务器，IP电话等。运行应用程序（软件）包括：Web,Email,网络游戏，网络聊天等应用…终端系统上应用程序的两种运行模式：客户机/服务器模式(C/SClient/Server)点对点模式(P2PPeer-to-Peer)第一讲远看Internet1-10应用程序运行模式1、客户机/服务器模式C/S客户机：请求服务、获得服务，主机+应用程序软件（客户端）服务器：提供服务，始终保持在线.主机+应用程序软件(服务器端)例如：Web服务器/Web浏览器;Email客户机/Email服务器;FTP文件传输；远程登陆等。Web服务器Web浏览器网络边缘第一讲远看Internet1-112、点对对模式P2PPeertoPeer：对等互联网络技术客户机同时兼做服务器。几乎没有专用在线的服务器。例如:BT,eMule等；（基于P2P技术的文件共享软件）QQ,Skype（网络视频电话）应用程序运行模式网络边缘第一讲远看Internet1-12网络核心的两种构建方式电路交换：CircuitSwitching为每一次通信设置专门线路。在通信的两终端之间，通讯路径中所有的网络资源（网络连接等）在一次通信中完全被占用。举例：预订饭店（饭桌：资源）分组交换：PacketSwitching数据划分成分离的“数据块”通过网络传送，通讯中的资源不被占用。举例：不预订（饭桌：资源），随时去，可能到了有位，可能排队。Internet:分组交换，无连接公用电话交换网：电路交换，有连接。网络核心第一讲远看Internet1-131、电路交换两终端之间的资源被“通信”占用资源独占：不能共享，浪费！确保传输性能，延迟少需要“呼叫”设置电路交换三个过程：1.建立连接2.数据传输3.释放连接相对Internet分组交换来说电路交换浪费资源（带宽bandwidth）。举例：打电话不说话，资源就闲置着。网络核心第一讲远看Internet1-14多路复用的基本思想：把公共共享信道用某种方法划分成多个子信道，每个子信道传输一路数据。链路Link：物理通路。信道Channel:指定线路上传输一路信号的链路的一部分。一条链路可以有N个信道。DEMUX复用器解复用器MUX信源信宿共享信道1条链路，3个信道多路复用网络核心第一讲远看Internet1-15频分复用FDM（FrequencyDivisionMultiplexing）•按频率划分出不同的信道，•应用：电话、无线广播AM或FM，有线电视CATV。波分复用WDM（WaveDivisionMultiplexing）•按波长划分出不同的信道，•应用：用于光纤传输（类似频分，传输模拟信号）时分复用TDM（TimeDivisionMultiplexing）•按时间划分出不同的信道，•应用：在通信网络中应用极为广泛码分复用CDM（CodeDivisionMultiplexing）•按地址码划分出不同的信道，•应用：移动，CDMA，非常有发展前途多路复用的方法模拟信号数字信号CDMA（CodeDivisionMultipleAccess码分多址）网络核心第一讲远看Internet1-16多路复用技术：FDM频分多路复用FDM是用来组合信号的模拟多路复用技术。把整个链路带宽（Hz）划分为若干个频率通道，每路信号占用一个频率通道，给每个用户分配一个频率通道进行传输数据。频率通道之间留有防护频带，以保证各个频带互相隔离不会交叠。举例：高速公路，不同的车道频率时间举例：4个用户网络核心第一讲远看Internet1-17CH2CH1CH3原带宽CH1CH2CH3移频后带宽MUXCH1CH2CH3带宽复用信号f复用器042024kHz2428kHz2832kHz2032假定：一个语音信道占用的带宽是4kHz，要将三个语音信道合并到一条带宽为12kHz(20kHz~32kHz)的链路。多路复用技术：FDM频分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-18数字信号1Mbps数字信号1Mbps数字信号1Mbps数字信号1Mbps模拟信号250kHz模拟信号250kHz模拟信号250kHz250kHz例如:有5个信道，每个占用的带宽是100kHz，全部进行多路转换。如果信道之间需要10kHz的防护频带以防止干扰，则链路的最小带宽是多少？解答:5个信道，至少需要4个防护频带。链路的最小带宽：5x100+4x10=540kHz例如:卫星通道是模拟的。有4个数据信道(每个信道传输速率是1Mbps),占用1MHz的卫星通道。使用FDM设计一种合理的配置。模拟信号FDM1MHz调制调制调制调制多路复用技术：FDM频分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-19例如：基于电路交换网络，从主机A到主机B传送一个大小为640Kb文件需要多少时间?链路总带宽1.536Mbps使用频分复用FDM24channels/frequencies线路建立需要0.5sec解：1.536（总带宽）/24（复用分割数）=0.064Mbps=64Kbps640Kb（文件大小）/64Kbps（传输速度）=10sec（传输时间）10（传输时间）+0.5（线路建立时间）=10.5sec（传输总时间）多路复用技术：FDM频分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-20TDM：是合并数据数字多路复用技术。时分多路复用是按传输信号的时间进行分割的，它使不同的信号在不同时间内传送；即将整个传输时间分为许多时间分隔（Slottime，又称为时隙），每个时间片被一路信号占用。TDM就是通过在时间上交叉发送每一路信号的一部分来实现一条线路传送多路信号的。时隙时间多路复用技术：TDM时分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-21TDM时分多路复用，线路上的每一短暂时刻只有一路信号存在，而频分多路复用是同时传送若干路不同频率的信号。A2A1A3原始信号D2D1D3数字化信号MUX复用后的数据流时隙号1231D3D2D1时间片12时间片2D1时隙D2复用器t多路复用技术：TDM时分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-22例如：基于电路交换网络，从主机A到主机B传送一个大小为640Kb文件需要多少时间?链路总带宽1.536Mbps使用时分复用TDM24slots/sec线路建立需要0.5sec解：1.536（总带宽）/24（复用分割数）=0.064Mbps=64Kbps640Kb（文件大小）/64Kbps（传输速度）=10sec（传输时间）10（传输时间）+0.5（线路建立时间）=10.5sec（传输总时间）多路复用技术：TDM时分多路复用网络核心第一讲远看Internet1-23网络核心的两种构建方式：电路交换：circuitswitchingFDM频分多路复用技术TDM时分多路复用技术分组交换：packetswitching通讯中的资源不被占用。被传输的数据包通过网络进行传输。举例：不预订（饭桌：资源），随时去，可能到了有位，可能排队。2、分组交换Internet:分组交换公用电话交换网：电路交换网络核心第一讲远看Internet1-24每个端对端的数据流分割为若干定长的数据分组或数据包packet；数据包从发送到接收要通过通讯连路与包交换设备；数据包一次移动一跳（即经过一个包交换设备）；每个包交换设备，接收到完整的数据包后转发数据包；每个数据包占用所有连接带宽。ABC10Mb/s以太网1.5Mb/sDE排队的数据包等待出口连接用户A、B数据包共享网络资源2、分组交换（即包交