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计算机网络定义及要素几乎无处不在的计算机网络家/宿舍办公室/机场/酒店汽车/火车/飞机户外用户上网设备什么是计算机网络计算机网络是由若干地理上分散的、具有独立功能的计算机系统(用户终端)利用各种通信系统互相连接起来而形成的计算机系统集合。计算机网络的发展历程是计算机技术和通信技术逐步结合的过程，计算机网络是计算机和通信技术相结合的产物。通信系统理解计算机网络的关键点用户终端包括台式机、笔记本、平板电脑、智能手机主机终端计算机网络示意图计算机必须在地理上是分散的计算机必须具备独立计算能力所有计算机通过一个通信系统连接在一起提供多种资源的共享为用户提供信息交流手段通信系统：提供通信服务•电话网络•电视网络•卫星系统•计算机网络通信系统理解计算机网络的关键点计算机(用户终端)必须在地理上是分散的计算机必须具备独立计算能力所有计算机通过一个通信系统连接在一起提供多种资源共享为用户提供信息交流手段计算机网络示意图资源：硬件、软件、信息•文件/邮件/网页服务•视频/游戏服务•即时通信服务•。。。交流：用户交流•即时通信•异步通信•文本•音视频通信系统主机：包括用户终端和各种提供网络服务的服务器计算机网络的五大基本元素主机(用户终端/服务器)交换节点通信链路拓扑结构通信软件通信系统主机交换节点通信链路通信软件拓扑结构：指计算机网络的物理布局，包括节点的摆放位置和线路的走向。用户终端服务器交换节点网络节点多种形式的网络如何表述家/宿舍办公室/机场/酒店汽车/火车/飞机户外用户上网设备计算机网络的公共特性按照网络覆盖地理范围大小加以区分覆盖范围按照网络传输数据方式加以区分传输方式按照网络交换数据技术加以区分交换技术计算机网络的共同特性计算机网络分类方法概述按网络覆盖范围分类通信系统网络覆盖范围越来越大个域网局域网城域网广域网•地理上分散•独立计算能力•通信系统•多种资源共享•信息交流手段关键点•主机•通信链路•交换节点•拓扑结构•通信软件基本元素按网络传输技术分类通信系统数据传输技术越来越复杂广播发送点-点传输•地理上分散•独立计算能力•通信系统•多种资源共享•信息交流手段关键点•主机•通信链路•交换节点•拓扑结构•通信软件基本元素按数据交换技术分类通信系统数据交换效率越来越高电路交换包交换•地理上分散•独立计算能力•通信系统•多种资源共享•信息交流手段关键点•主机•通信链路•交换节点•拓扑结构•通信软件基本元素按传输介质分类通信系统信道访问技术越来越难有线网络无线网络•地理上分散•独立计算能力•通信系统•多种资源共享•信息交流手段关键点•主机•通信链路•交换节点•拓扑结构•通信软件基本元素基于网络覆盖范围的分类个域网（PAN）个域网(PAN)：覆盖的地理范围通常围绕着一个人通信用的设备。主节点PAN:PersonalAreaNetwork蓝牙(IEEE802.15.4)：一种短距离无线通信标准。组网方式：一个节点作为主设备连接多个从设备，从设备之间可以通信。Bluetooth:蓝牙局域网络——有线局域网局域网(LAN):覆盖的地理范围通常为一个办公室、一个楼层、一座建筑物、一个园区、一个企业…LAN:LocalAreaNetwork组网方式：所有主机都连接到一个网络专用设备，以竞争的方式使用信道。集线器交换机因特网以太网(对应于IEEE802.3)：一种局域网通信标准。局域网络——无线局域网组网方式：所有用户终端通过无线介质连接到一个提供无线接入功能的网络专用设备。无线局域网(WLAN)：通常用在一个办公区域、居家环境、机场/车站/咖啡馆等公共区域。WLAN:WirelessLocalAreaNetwork无线接入点因特网WiFi(对应于IEEE802.11)：一种无线局域网通信标准。城域网(MAN)城域网(MAN):覆盖的地理范围通常为一座城市。MAN：MetropolitanAreaNetworkWiMa18x（全球微波互联接入）：WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess因特网有线电视系统WiMax（IEEE802.16）：提供超高速网络连接，数据传输距离可达几十公里。组网方式：用户终端通过无线介质连接到一个提供无线接入功能的高性能基站。广域网(WAN)广域网(WAN)覆盖的地理范围非常大，可达数百公里或数千公里。组网方式：节点之间通过点-点链路连接成一定拓扑结构的网状形式。蜂窝卫星WAN：WideAreaNetwork基于网络传输技术的分类广播网络广播网络只有一个通信信道(共享介质)，网络上所有的主机/节点共享该信道进行数据通信。注意：本讲把发送的数据/信息统称为的消息。通常用总线型表示广播网络•这是一对一的通信模式。•发送者将消息发给指定的某个接收者。单播•这是一对全部的通信模式。广播•发送者将消息发给网络上的全部用户，即用户要接收全部的广播消息。•这是一对多个的通信模式。•发送者将消息发给网络上符合某种特性的一组用户。组播广播网络——单播单播特点节点必须有标识自己的标识符(ID)发送消息时必须指定接收方ID接收消息时必须检查消息的接收方ID注意：即使消息已经被接收，它依然要走遍所有节点(图中H4仍然能看到该消息)单播通信H1H2H3H4图例：主机H1给主机H3发送一个消息消息单播（unicast）：一对一的通信模式，发送者将消息发给指定的某个接收者。一般节点标识符(ID)就是该节点所在层次上的地址(例如网卡地址、IP地址等)广播网络——广播广播特点每个节点有标识自己的ID网络必须有标识全体接收者的ID消息的目的地是全体接收者IDH1H2H3H4图例：主机H1给所有主机发送一个消息广播通信用一个地址表示全体主机可以节省消息时标识接收者所需要的空间。广播地址：用来标识全体节点的标识符。广播（broadcast）：一对全部的通信模式，发送者将消息发给网络上的全体节点。消息广播网络——组播H1H2H3H4图例：主机H1给主机H2和H4发送一个消息组播特点节点有标识自己的ID网络必须有标识某个组成员的ID消息的目的地是某个组的组ID组播通信组播地址：用来标识一组节点的地址组成员：通常具有某种共同的特性消息组播（multicast）：一对多的通信模式，发送者将消息发给网络上具备某种公共特性的节点。用一个地址表示一些主机可简化操作，但同时增加了组管理的复杂性。广播网络——共享介质注意：以后将用这种总线型结构来标识共享介质H1H2H3H4共享介质共享介质：所有主机发送和接收消息都通过同一个介质进行。•谁可以用这个公共信道•如果多个人想用怎么办•会不会“打”起来？广播网络——信道分配静态分配•固定分配模式•控制算法简单•资源利用率低动态分配•按需分配模式•控制算法复杂•资源利用率高介质访问控制（MAC）：负责共享信道带宽的分配和管理。H1H2H3H4共享介质MAC：MediaAccessControl示例：主机H1给主机H3发送一个消息.•所有共享该介质的主机都能看到该消息•只有H3会接收该消息•H3接收消息不妨碍该消息沿介质传播到H4例如：给每个节点分配1/4信道容量。例如：只有当节点需要发送时才分配所需要的信道容量。点—点网络——拓扑结构点-点网络：由许多一对对计算机之间的链路组成。拓扑结构：指计算机网络的物理布局。星型环型树型全连通点—点网络——单播单播通信当两点之间非直接相连时，如何找到对方，以及如何传递报文？？消息H1H2H3H4考虑两种情况：•H1给H2发送消息•H1给H3发送消息点-点链路点-点链路消息只能沿着点-点链路的这头发到那头。点—点网络——多跳传输多跳传输：指消息的传递需要借助恰当的其他节点辅助才能完成发送。H1H3H4H2单播H1H4H2组播H3•如何找到消息的接收方•如何转发消息到接收方？示例：H1给H3发送一个消息消息示例：H1给H4发送一个消息广播网络vs.点—点网络小型、地理位置集中的网络多采用广播形式大型、地理位置分散的网络通常采用点到点方式点-点网络H1H2H3H4广播网络H1H2H3H4该消息能被所有主机看到。消息该消息只被到达H2。计算机网络的一般形式因特网一般形式因特网(Internet)网络核心区域居家区域办公/公共区域公路/街道区域户外区域用户终端用户终端课程展开的主要内容网络核心网络接入网络接入云端服务计算机网络的核心技术1接入网有哪些技术2接入网有哪些技术2在不同网络中主机通信4在同一网络中主机通信3在不同主机上进程通信5网络服务/安全怎么做6本课程的内容组织计算机网络原理网络协议上向底自网络接入与访问网络互联与路由传输与服务质量应用与安全网络与通信概述•计算机网络概论•数据通信基础•网络接入点-点协议•共享介质访问控制•案例学习：以太网,WiFi•网络结构与互联•数据报传递与路由算法•案例学习：IPv4/v6•端-端数据传输•面向连接与可靠性•案例学习：TCP,UDP•网络应用和服务质量•信息安全用户认证和数字签名•案例学习：RTP/RTCP,IPSec,SSL应用层传输层网络层主机-网络