77计算机网络课程总结

制作人：洪景新1计算机网络课程总结洪景新教材：计算机网络（第4版）谢希仁编著制作人：洪景新2第一章概述课件制作人：洪景新31.1计算机网络在信息时代的作用21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。课件制作人：洪景新4因特网(Internet)的发展进入20世纪90年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。课件制作人：洪景新51.2计算机网络的发展过程1.2.1分组交换的产生是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。计算机网络的产生背景课件制作人：洪景新6新型网络的基本特点网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。课件制作人：洪景新7电路交换的特点电路交换必定是面向连接的。电路交换的三个阶段：建立连接通信释放连接电路交换传送计算机数据效率低计算机数据具有突发性这导致通信线路的利用率很低课件制作人：洪景新8报文分组交换的原理（一）在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输课件制作人：洪景新9分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息。分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。课件制作人：洪景新10分组交换的优点高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。可靠完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。课件制作人：洪景新11分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。课件制作人：洪景新12三种交换的比较报文报文报文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课件制作人：洪景新13ARPANET的成功使计算机网络的概念发生根本变化早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。课件制作人：洪景新141.3计算机网络的分类1.3.1计算机网络的不同定义最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。因特网(Internet)是“网络的网络”。1.3.2几种不同的分类方法从拓扑结构分类从网络的交换功能进行分类从网络的作用范围进行分类从网络的使用者进行分类从网络中主机的台数进行分类按公司的命名分类按操作系统及其版本分类按所用技术分类按使用的传输介质分类按业务范围分类课件制作人：洪景新151.4计算机网络的主要性能指标1.4.1带宽“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)。课件制作人：洪景新16时延(delay或latency)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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。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。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。课件制作人：洪景新17三种时延所产生的地方1011001…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发送数据链路课件制作人：洪景新18容易产生的错误概念对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高链路带宽减小了数据的发送时延。课件制作人：洪景新191.4.3时延带宽积和往返时延（传播）时延链路带宽时延带宽积=传播时延带宽链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。时延带宽积课件制作人：洪景新20往返时延RTT往返时延RTT(Round-TripTime)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。课件制作人：洪景新211.5计算机网络的体系结构信息网络的组成（网络三要素）计算机系统：至少两台计算机通信线路和通信设备：传输介质有线（双绞线、同轴电缆、光纤等）无线（无线电、地表微波、卫星通信、红外）网络设备（中继器、集线器、网桥、交换机、路由器等）网络协议：共同遵守的通信规则（软、硬件分别或共同实现）课件制作人：洪景新221.5.1计算机网络体系结构的形成相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。1982年，国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）公布了异种网络操作系统互连的通信标准，即开放系统互连参考模型（OpenSystemsInterconnectionReferenceModel，OSI/RM）。课件制作人：洪景新23关于开放系统互连参考模型OSI/RM开放性：只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。在市场化方面OSI却失败了。OSI的专家们在完成OSI标准时没有商业驱动力；OSI的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；OSI标准的制定周期太长，因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场；OSI的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。课件制作人：洪景新24两种国际标准法律上的(dejure)国际标准OSI并没有得到市场的认可。非国际标准TCP/IP现在获得了最广泛的应用。TCP/IP常被称为事实上的(defacto)国际标准。课件制作人：洪景新251.5.2划分层次的必要性计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题（同步含有时序的意思）。为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(networkprotocol)，简称为协议。课件制作人：洪景新26网络协议的组成要素语法数据与控制信息的结构或格式。语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。同步事件实现顺序的详细说明。课件制作人：洪景新27分层的好处各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。课件制作人：洪景新28层数多少要适当若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。课件制作人：洪景新29计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。课件制作人：洪景新301.5.3五层协议的体系结构TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。课件制作人：洪景新31五层协议的体系结构应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新32五层协议——物理层定义内容物理网络结构所使用的传输媒介的机械和电气特性位传输编码和计时规则主要功能实现通信节点之间的物理连接，透明地传输二进制比特流（bit、位）相关硬件普通集线器、中继器传输媒介连接器调制解调器数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新33五层协议——物理层(续)课件制作人：洪景新34五层协议——数据链路层主要功能将物理层的位组成以帧为单位的数据错误检测控制数据流识别网上每台计算机相关硬件网桥交换机智能集线器网络接口卡数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新35五层协议——数据链路层(续)课件制作人：洪景新36五层协议——网络层主要功能路由选择。如何在组成网络的各子网之间找到到达传送目的地的最佳路径流量和拥塞控制。防止在于网中间出现过多的分组，而造成通路阻塞和出现“瓶颈”差错及故障的恢复相关硬件路由器数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新37五层协议——网络层(续)网络：这里指具有某个确切网络地址的网络网络地址：逻辑上分离的网络，都有一个唯一的逻辑地址网际通信：网络与网络间的数据通信交换：可以理解为路径选择课件制作人：洪景新38五层协议——网络层(续)课件制作人：洪景新39五层协议——运输层功能为上层处理过程掩盖下层结构的细节，补偿下层协议中面向连接的连接服务在可靠性方面的缺陷。总之，向用户提供可靠的端到端（End-to-End，指应用程序或进程、或会话之间）的数据传输数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新40五层协议——运输层(续)课件制作人：洪景新41五层协议——应用层功能确定进程之间通信的性质以满足用户的需要（这反映在用户所产生的服务请求）数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层课件制作人：洪景新42OSI/RM——会话层功能实现服务请求者和提供者之间的通信如建立、管理和拆除会话进程。数据链路层5会话层4运输层3网络层2数据链路层1物理层6表示层7应用层课件制作人：洪景新43OSI/RM——表示层功能处理通信进程之间交换数据的表示方法，包括语法转换、数据格式的转换、加密与解密、压缩与解压缩等。数据链路层5会话层4运输层3网络层2数据链路层1物理层6表示层7应用层课件制作人：洪景新44OSI/RM——应用层功能为用户提供最直接的服务。数据链路层5会话层4运输层3网络层2数据链路层1物理层6表示层7应用层课件制作人：洪景新45计算机1向计算机2发送数据54321543