计算机网络课件第一章 概述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机网络,李慧慧,手机：,15329204235,邮箱：,muzixiaoyue2002,第一章 概述,1.1,计算机网络的定义,1.,2,计算机网络的产生和发展,1.3,计算机网络的组成,1.4,计算机网络的功能,1.,5,计算机网络的分类,1.6,计算机网络的主要性能指标,1.7,计算机网络技术发展趋势,1.8,计算机网络体系结构,1.1,计算机网络的定义,1,网络的定义,定义：,将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机网络资源共享的系统。,2.,网络必须具备的,三个基本要素,（,1,）两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络，达到资源共享的目的。,（,2,）两台或两台以上的计算机连接，互相通信交换信息，需要有一条通道。这条通道的连接是物理的，由硬件实现，这就是连接介质（有时称为信息传输介质）。,（,3,）计算机系统之间的信息交换，必须有某种约定和规则，这就是协议。这些协议可以由硬件或软件来完成。,1.2,计算机网络的产生和发展,1.,联机系统,联机系统，即以一台中央主计算机连接大量在地理上处于分散位置的终端。所谓终端通常指一台计算机的外部设备，包括显示器、键盘、中央处理器和内存。,图,1-1 【,单计算机为中心的远程联机系统结构示意图,】,2.,计算机互联网络,这一阶段计算机网络的主要特点是：资源的多向共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议，这些特点往往被认为是现代计算机网络的典型特征。,图,1-2 【,以多计算机为中心的网络结构示意图,】,3.,标准化网络,20,世纪,70,年代中期，计算机网络开始向体系结构标准化的方向迈进，即正式步入网络标准化时代。,1984,年,ISO,正式颁布了一个开放系统互连参考模型的国际标准,IS07498,。模型分为七个层次,有时也被称为,ISO,七层模型。,图,1-3 【,标准化网络结构示意图,】,4.,网络互连与高速网络,从20,世纪,80,年代末开始，计算机网络技术进入新的发展阶段，其特点是：互联、高速和智能化。,图,1-4 【,网络互连与高速网络结构示意图,】,网络互连和高速计算机网络被称为第四代计算机网络。,1.3,计算机网络的组成,从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。图,1-5,给出了典型的计算机网络结构。,图,1-5 【,计算机网络的基本结构,】,1.4,计算机网络的功能,1.,数据交换和通信,2.,资源共享,3.,提高系统的可靠性和可用性,4.,均衡负荷，相互协作,5.,分布式网络处理,6.,提高系统性能价格比，易于扩充，便于维护,1.5,计算机网络的分类,1.,按网络覆盖的地理范围分类,按网络覆盖的地理范围分类是最常用的分类方法，也是我们最熟悉的分类方法。按照网络覆盖的地理范围的大小，可以把计算机网络划分为,局域网、广域网和城域网,三种类型。,局域网（,Local Area Network,；,LAN,）,通常我们常见的,“,LAN,”,就是指局域网，这是我们最常见、应用最广的一种网络。所谓局域网，那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小,(,如,1km,左右,),。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。局域网可应用于一幢大楼（教学楼）、一个学校或一个企业内，不存在寻径问题，不包括网络层的应用。,这种网络的特点就是：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。,IEEE,的,802,标准委员会定义了多种主要的,LAN,网：以太网（,Ethernet,）、令牌环网（,Token Ring,）、光纤分布式接口网络（,FDDI,）、异步传输模式网（,ATM,）以及最新的无线局域网（,WLAN,）。,广域网（,Wide Area Network,；,WAN,）,广域网也称为远程网，所覆盖的范围可从几十公里到几千公里。广域网是因特网的一个组成部分，其任务是通过长距离运送主机所发送的数据。连接广域网各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。,特点：适应大容量与突发性通信的要求；适应综合业务服务的要求；开放的设备接口与规范化的协议；完善的通信服务与网络管理。,城域网（,Metropolitan Area Network,；,MAN,）,城域网,(Metropolitan Area Network),是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，简称,MAN,。城域网所覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间。城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库以及,LAN,等互相联接起来。,城域网与局域网、广域网的区别？,2.,按网络的拓扑结构分类,网络物理连接的构型便称为拓扑结构。常见的拓扑结构主要有星型、总线型、环型、树型。,星型拓扑,由中央结点集线器与各个结点连接组成。这种网络各结点必须通过中央结点才能实现通信。星型结构的优点是结构简单、建网容易，便于控制和管理。其缺点是中央结点负担较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高。,总线型结构,由一条高速公用主干电缆即总线连接若干个结点构成网络。网络中所有的结点通过总线进行信息的传输。这种结构的优点是结构简单灵活，建网容易，使用方便，性能好。其缺点是主干总线对网络起决定性作用，总线故障将影响整个网络。,环型拓扑,由各结点首尾相连形成一个闭合环型线路。环型网络中的信息传送是单向的，即沿一个方向从一个结点传到另一个结点；每个结点需安装中继器，以接收、放大、发送信号。这种结构的优点是结构简单，建网容易，便于管理，消除了端用户对中心系统的依赖性。其缺点是当结点过多时，将影响传输效率；不利于扩充；节点的故障会引起全网故障。,树型结构,是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。,3.,按传输技术分类,依据所使用的传输技术，分为：广播式网络和点到点网络。,4.,按应用领域分类,（,2,）专用网,（,1,）公用网,1.6,计算机网络的主要性能指标,带宽,时延,“,带宽,”,(bandwidth),本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。,现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率,”的同义语，单位是“比特每秒”，或,b/s,(bit/s),。,带 宽,常用的带宽单位,更常用的带宽单位是,千比特每秒，即,kb/s,（,10,3,b/s,）,兆比特每秒，即,Mb/s,（,10,6,b/s,）,吉比特每秒，即,Gb/s,（,10,9,b/s,）,太比特每秒，即,Tb/s,（,10,12,b/s,）,请注意：在计算机界，,K=2,10,=1024,M=2,20,G=2,30,T=2,40,。,传输数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和：,总时延,=,发送时延,+,传播时延,+,处理时延,时 延,发送时延,（传输时延）发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。,信道带宽,数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的,传输速率,。,发送时延,=,数据块长度（,比特,）,信道带宽（,比特,/,秒,）,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。,传播时延,=,信道长度（,米,）,信号在信道上的传播速率（,米,/,秒,）,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。,结点缓存队列中分组,排队,所经历的时延是处理时延中的重要组成部分。,时 延,三种时延所产生的地方,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,在链路上产生,传播时延,结点,B,结点,A,在发送器产生发送时延,(,即传输时延,),在队列中产生,处理时延,数据,从结点,A,向结点,B,发送数据,链路,1.7,计算机网络技术的发展趋势,计算机网络的支撑技术,计算机网络的关键技术,计算机网络研究热点,1.8,计算机网络体系结构,1.8.1,建立计算机网络体系结构的必要性,计算机网络系统，一般采用层次模型。在层次模型中，将系统所要实现的复杂功能分解为若干个相对简单的细小功能，每一项分功能以相对独立的方式去实现。,1.8.2,计算机网络的分层模型,实体,N+1,层,N+1,层协议,N+1,层,实体,实体,N,层,N,层协议,N,层,实体,实体,N-1,层,N-1,层协议,N-1,层,实体,接口,接口,接口,接口,实 体,：,每一层中，用于实现该层功能的活动元素被称为实体，包括实际存在的所有硬件和软件。,对等实体,：,不同机器上位于同一层次、完成相同功能的实体。,在网络分层结构模型中，每一层为相邻的上一层所提供的功能称为服务。,接 口,：,接口定义下层向其相邻的上层提供的服务及,原语操作,，并使下层服务的实现细节对上层是透明的。,服 务,：,服务类型,面向连接服务,无连接服务,以,电话系统为模式,以,邮政系统为模式,指示原语,实体,实体,第,n,层,第,n+1,层,实体,请求原语,响应原语,确认原语,系统,A,系统,B,服务原语的调用过程,实体,协 议,：,为进行网络中的数据交换而建立的规则,标准或约定即称为网络协议。,语 法,语 义,同 步,协 议：,服 务：,“协议”与“服务”的区别,“水平的”，控制对等实体之间通信的规则。,“垂直的”，由下层向上层通过层间接口提供的。,1.8.3 OSI,开放系统互连基准模型,物理层是,OSI,的最低层，它建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特（,bit,）流传输。为建立、维持和拆除物理连接，物理层规定了传输介质的机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。,传输层负责整个消息从信源到信宿（端到端）的传递过程，同时保证整个消息无差错、按顺序地到达目的地，并在信源和信宿的层次上进行差错控制和流量控制。,数据链路层从网络层接收数据并加上有意义的比特位形成报文头和尾部（用来携带地址和其他控制信息）。这些附加信息的数据单元称为帧。数据链路层负责将数据帧无差错地从一个站点送达下一个相邻站点，即通过一些数据链路层协议完成在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。,会话层是网络对话控制器，它建立、维护和同步通信设备之间的交互操作，保证每次会话都正常关闭而不会突然断开，使用户被挂起在一旁。会话层建立和验证用户之间的连接，包括口令和登录确认；它也控制数据的交换，决定以何种顺序将对话单元传送到传输层，以及在传输过程的哪一点需要接收端的确认。,表示层保证了通信设备之间的互操作性。该层的功能使得两台内部数据表示结构都不同的计算机能实现通信。它提供了一种对不同控制码、字符集和图形字符等的解释，而这种解释是使两台设备都能以相同方式理解相同的传输内容所必需的。表示层还负责为安全性引入的数据提供加密与解密，以及为提高传输效率提供必需的数据压缩及解压等功能。,这一这是,OSI,模型的最高层。它是应用进程访问网络服务的窗口。这一层直接为网络用户或应用程序提供各种各样的网络服务，它是计算机网络与最终用户间的界面。应用层提供的网络服务包括文件服务、打印服务、报文服务、目录服务、网络管理以及数据库服务等。,网络层负责数据包经过多条链路、由信源到信宿的传递过程，并保证每个数据包能够成功和有效率地从出发点到达目的地。,逻辑结构！,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,L7,Data,L6,L5,L4,L3,L2H,L2T,L7,Data,L6,L5,L4,L3,L7,Data,L6,L5,L4,L7,Data,L6,L5,L7,Data,L6,L7,Data,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,L7,Data,L6,L5,L4,L3,L2H,L2T,L7,Data,L6,L5,L4,L3,L7,Data,L6,L5,L4,L7,Data,L6,L5,L7,Data,L6,L7,Data,主机,A,主机,B,1.8.4 OSI,的层间通信,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,主机,A,主机,B,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,网络层,数据链路层,物理层,路由器,C,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,上层数据,数据,数据,数据,01011101010010000010,MAC,头,LLC,头,IP,头,TCP,头,数据,段,报,帧,比特,FCS,FCS,上层数据,封 装,解 封 装,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,应用层,上层数据,01011101010010000010,LLC,头,IP,头,TCP,头数据,MAC,头,IP,头,TCP,头数据,LLC,头,IP,头,TCP,头,TCP,头数据,上层数据,1.8.5 TCP/IP,模型,网络层,网络接口层是参考模型的最低层，它负责通过网络发送和接收,IP,数据报。,接收到其它主机发送的数据报后，检查目的地址，如果要转发，则选择发送路径，转发出去。如目的地址为本结点,IP,地址，则除去报头，将分组交送传输层处理。,处理网络互联的路径选择、流量控制和拥塞控制问题。,在源节点和目的节点的两个对等实体间提供可靠的端到端的数据通信。传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。,应用层为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务。,1.8.6 TCP/IP,各层主要协议,HTTP,SMTP,DNS,FTP,TCP,UDP,IP,网际层,网络接口层,运输层,应用层,网络接口,1,网络接口,2,网络接口,3,ICMP RARP ARP,1.,客户机,/,服务器模式,(Client-Server),，简称,C,S,模式,.,应用被分为前端,(,客户部分,),和后端,(,服务器部分,),。客户部分,运行在微机或工作站上,.,而服务器部分可以运行在从微机到大,型机等各种计算机上。,1.8.7,应用层的两种服务模式,基于浏览器、,WWW,服务器和应用服务器的计算结,构称为浏览器服务器,(Browser,Server),的模式，,简称,B,S,模式。,2,浏览器,/,服务器模式,Client,查询请求,B/S,运作过程,浏览器,用户界面,Web,服务器,控制模块应用程序,数据库服务器,DBMS,数据请求,接收数据,返回数据,1.8.8 TCP/IP,网络模型数据封装,生成数据,为端到端的传输将数据打包,在报头上附加目的网络地址,附加目的地址；传输比特,1.,层数不同。,1.8.9 OSI,模型和,TCP/IP,模型的区别,2.TCP/IP,模型在网络层只支持无连接的一种服务，但在传输层中支持面向连接和无连接两种服务；,OSI,模型在网络层支持无连接和面向连接两种服务，而在传输层中仅支持面向连接的服务。,3.TCP/IP,简单，已经成为网络互连的事实标准；,OSI,仅仅作为理论的参考模型被广泛使用。,