计算机网络PPT

计算机网络参考书：1、计算机网络谢希仁2、计算机网络（自顶向下方法与Internet特色）陈鸣等译机械工业出版社3、TCP/IP详解卷1:协议W.RichardStevens著主讲：熊建华有关课程说明关于教材的说明只用一本好教材是不够的。（任何教材都有大量的废话)取各教材之长，把握重点，难点。关于听课记录不需要将书上有的再抄一遍不需要将幻灯片上有的再抄一遍需要将每一章的重点和难点记录下来，然后整理细节需要将书上和幻灯片上都没有的记录下来，然后整理每章都要抓住一根主线，不要只记下琐碎的片断有关平时成绩的说明考勤＋回答问题关于考试学习不是为了考试，但考试可以强迫你学习考试内容不仅仅是教材，还包括上课讲授的其他内容第1章概述开启因特网奥秘的探索之旅……课程索引□网络的引入□网络的基本概念□因特网及其基本组成□数据通信基础与网络传输介质□网络体系结构和协议分层学习内容□网络的引入□网络的基本概念□因特网的基本组成□数据通信基础与网络传输介质□网络体系结构和协议分层网络无所不在有线电话网络无线计算机网络有线电视网络移动电话网络有线计算机网络信息网络的融合网络在我国的发展□世界范围内的互联网普及率2007-2008中国宽带网民规模对比计算机网络发展20世纪60年代20世纪70-80年代20世纪90年代计算机网络发展的第一个阶段标志性的事件：ARPANET关键技术：分组交换计算机网络发展的第二个阶段标志性的事件：NSFNet关键技术：TCP/IP计算机网络发展的第三个阶段标志性的事件：浏览器Mosaic关键技术：Web技术21世纪???学习内容□网络的引入□网络的基本概念□因特网的基本组成□数据通信基础与网络传输介质□网络体系结构和协议分层网络的基本概念□网络协议□网络交换技术□网络的拓扑结构□网络带宽和延迟1）网络协议□网络协议规定了通信双方具体的通信规则，包括消息的传递细节。□协议的三要素：语法、语义、同步你好你好人类通信的类比：见面说”你好”;语法：中文语义：问候语同步：当有人向你问好时，你也要向他问好什么是协议?人们交往的协议:“现在几点了?”“我有个问题.”…定义发送的信息…定义信息接收后,或某个事件发生后的动作网络协议:通信设备之间的交互而不是人们的交往所有在因特网上的通信活动全部是由协议所控制的一个协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和顺序,以及在报文发送/接收或其他事件方面所需采取的动作（语法、语义、同步或规则）2）网络交换技术交换——按照某种方式动态地分配传输线路的资源，从输入线路连通输出线路。三种网络交换技术电路交换报文交换分组交换电路交换技术－电话系统交换机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两个电话直连电话多了要保证两两互连，所需电缆过多，程控交换机出现。长途电话的通信本地电话的通信电路交换的特点提供面向连接的服务（拨号拿起话筒建立连接，语音数据通信，挂电话释放连接）资源独占(你在打电话时，别人不能打进来会占线)讨论：电路交换有什么优点和缺点？通信质量好资源利用率低报文交换技术邮政系统报文交换的特点无连接服务（发信前不需要建立连接）存储转发（信件逐站传递）资源共享（邮筒可以同时存放多人的信件，邮筒之间的道路并不会始终被独占。）计算机网络该用哪种交换方式？计算机数据传输的特点突发性：计算机数据是突发性地出现在传输线路上，其余大部分时间通信线路上是空闲的。复杂性：可能是一对一通信，但也可能是一对多通信（不能独占资源）。计算机网络不适合采用电路交换，否则资源利用率很低，也不适合采用报文交换。计算机网络使用分组交换技术。分组交换技术核心思想：分组，存储转发，资源共享分组：将所需传输的较大文件分成多个小的报文存储转发：分组交换机（路由器）收到分组，先存储到缓存中，然后排队等待处理，最后选择输出链路转发出去。资源共享：多个用户可以共享一段链路一般的链路都是串行传输的，一个时刻只能一个用户占有链路，因此资源共享是宏观的。数据数据数据分组交换在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端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存储转发H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组路由器主机在路由器E暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机H5在路由器C暂存查找转发表找到转发的端口在路由器A暂存查找转发表找到转发的端口资源共享H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！路由器主机关于分组的讨论为什么要把长报文分组？降低传输中出错的概率以及出错后重传的代价体现公平性提高资源利用率分组分多大比较好？太大容易出错，太小则额外的首部信息所占比重过大，有效数据传输速率低。原则：在保证低出错的前提下尽可能大。分组的首部有什么作用？包含地址等控制信息，控制分组的传输使接收方能够有效的将分组还原(99.9999%)1000000=?36.79%!分组交换网络的路由选择模式分组每经过一个路由器，必须决定下一步向何处转发，这个问题就是选路问题，又叫路由选择。根据分组交换网络的路由选择模式，可以将分组交换网分成以下两种：数据报网络虚电路网络数据报网络每个分组的首部均携带完整的目标地址。路由器收到分组后，根据分组首部携带的目标地址选择当前最优的下一条路。同一个报文的不同分组各自独立选路，应此可能沿不同的路径传输。分组在传输过程中可能需要排队，甚至被丢弃，分组也不一定能够按序到达。因特网使用的就是数据报网络！？主机A发送分组给主机B，根据目标决定下一条路路由器收到分组，根据分组的目标地址选择当前时刻最优的下一条路同一个文件的不同分组可能沿不同的路传输数据报网络示例AB虚电路网络传输数据前需要先建立一条虚拟的电路，沿途的路由器负责维持该虚电路的状态。每个分组的首部携带虚电路号。路由器收到分组后，根据分组首部携带的虚电路号来决定分组的转发。建立虚电路后，该次通信中所有后续分组均通过同一固定路径快速有序的传送。ATM和帧中继网络使用虚电路网络主机发送分组，首先和接收方建立一条虚拟的电路路由器收到分组，根据分组标签确定选择哪条虚电路一个文件的不同分组沿着同一条的虚拟电路传输注意：虚电路仍然是分组交换，在链路资源空闲时可以给任何其它用户使用虚电路网络示例BA数据报网络和虚电路网络比较□数据报网络：可靠性不强，可能形成环路，但是速度快，路由器的工作相对小,不容易实现QoS(服务质量保证)□虚电路网络：可靠性较好，路由器需要为每个虚电路维护状态，代价较高，建立虚电路需要时间，容易实现QoS(服务质量保证)□因特网主要使用数据报网络□ATM和帧中继网络属于虚电路网络QoS问题的产生一个人网上冲浪太舒服了～让道～让道～我要看在线电影！都别跟我抢～邮件再不发就完了!抱歉！带宽有限，我们尽力而为，连不连得上就看你RP了…QoS的基本概念□QoS，（QualityofService）服务质量是指允许用户在带宽、抖动、延迟，可靠性(丢包率)等方面获得可预期的服务水平的一系列技术的集合.交换方式小结报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文连接释放交换方式小结判断下列说法是否正确：电路交换提供面向连接的服务，分组交换网提供无连接的服务。分组交换网络比电路交换网络效率高。分组交换网络划分分组应当尽可能小。电路交换网络的服务质量比分组交换网络好。报文交换资源独占、可靠性好。数据报网络单个路由器能了解分组的整个传输过程。试比较电路交换网络与虚电路网络面向连接的服务和无连接服务面向连接的服务三个阶段：建立连接－数据通信－释放连接往往提供可靠的数据传输例如：打电话，TCP协议，虚电路网络等无连接服务发送数据无需建立连接，直接通信不可靠，但速度快，又称为尽最大努力服务例如：数据报网络、老师在课堂上讲课，UDP协议，IP协议3)网络分类之拓扑结构星型、环型、总线型、树型，网状型，无线蜂窝型网络分类之规模范围局域网、城域网、广域网、互联网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局域网校园网企业网……WAN与LAN□WAN范围：几十到几千千米作用:用于连接远距离的计算机网络典型应用:Internet□LAN范围：1km左右作用:用于连接较短距离内的计算机典型应用:企业网,校园网384)带宽、吞吐量、传播速度带宽：线路可通过的最高数据传输速率单位:b/s(每秒钟可以通过的比特数)计算机存储单位：1MB=210KB=220Btye=8*220bit网络带宽单位：1Mb/s=103kb/s=106b/s为什么1M的带宽下载速度才100多KB/s？吞吐量：网络实际的平均数据传输速率传播速度：信号(即电磁波)在传输介质上的传播速率，单位为m/s数据传输速率与数据传播速率汽车进入高速公路需要通过收费站，收费站每5秒完成1辆车的收费，汽车离开收费站进入高速公路后的行使速度为60km/h讨论：分析场景中链路、带宽和传播速度分别指什么？链路是高速公路，带宽是收费站的收费速度，传播速度是汽车的行驶速度。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：车距缩短分组交换网络的时延有时候上网慢的原因是什么？分组在传送过程中要经历哪些时延？在链路上产生传播时延在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点A中产生处理时延和排队时延1011001…发送器队列结点B结点A数据链路分组交换网络的时延传输时延(发送时延)：发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据块的第一个比特算起，到其最后一个比特发送完毕所需的时间。发送时延=数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）分组交换网络的时延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。由传播介质，链路长度决定传播时延=信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）分组交换网络的时延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。由转发表规模、交换结点性能决定排队时延：分组在结点的缓存队列中排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。分组在路由器排队等待，路由器查找转发表花费的时间流量强度与排队时延流量强度(trafficintensity)=La/R，其中L=分组长度(比特)a=平均分组到达速率R=链路带宽(bps)排队时延与流量强度的关系La/R~0:平均排队时延小La/R-1:时延变大La/R1:更多“工作”到达，超出了服务能力，平均时延无穷大！1La/R平均排队时延习题收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s,试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：1）数据长度为107bit,数据发送速率为100kb/s;2）数据长度为103bit,数据发送速率为1Gb/s;从以上计算结果可得出什么结论？演示实验往返时延往返时延(Round-TripTime,RTT)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。RTT反映了分组的总的延迟使用Ping命令和TraceRoute(Tracert)命令测试网络延迟和网络路径TraceR