计算机网络-谢希仁-第7版-01章

《计算机网络》教材：《计算机网络（第七版）》谢希仁著新生入班沟通交流同学们来自哪些专业？学过什么课程？对信管专业的认知？对《计算机网络》课程的认知？对专升本的过程有什么感受？有没有考研的想法？第1章概述1.1计算机网络在信息时代中的作用（了解）1.2互联网概述（了解）1.3互联网的组成（理解）1.4计算机网络在我国的发展（了解）1.5计算机网络的类别（了解）1.6计算机网络的性能（理解）1.7计算机网络的体系结构（掌握）1.1计算机网络在信息时代中的作用21世纪的时代特征：数字化、网络化、信息化。是一个以网络为核心的信息时代。网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。1.1计算机网络在信息时代中的作用三大网络：电信网络：（电话、电报及传真）有线电视网络：（电视节目）计算机网络：（计算机之间传送数据文件）三网融合：电信网络和有线电视网络都逐渐融入了现代计算机网络技术；计算机网络也能够向用户提供电话通信、视频通信以及传送视频节目的服务。但实现融合并不简单，因为这涉及到各方面的经济利益和行政管辖权的问题。发展最快并起到核心作用的是计算机网络。补充：计算机网络的四代发展史第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统。第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为军事提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPAnet（阿帕网）（军网，Internet的雏形）。第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。ISO在1984年颁布了OSI七层模型，公认为新一代计算机网络体系结构的基础，为普及局域网奠定了基础。第四代计算机网络从80年代末开始，局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，多媒体，智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。internet与Internet的区别以小写字母“i”开始的internet（互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络通过路由器互连而成的网络。以大写字母“I”开始的的Internet（互联网）则是一个专用名词，它特指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成、覆盖全球的特定计算机网络。Internet中文译名Internet的中文译名并不统一。现有的Internet译名有两种：因特网：官方译名，但却长期未得到推广；互联网：这是目前流行最广的、事实上的标准译名。“互联网”中文译名能够体现出Internet最主要的特征：由数量极大的各种计算机网络互连起来的。本教材采用该译名。什么是互联网及其基本特点？互联网是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的网络。上网玩游戏看网上视频微信聊天……绝大多数人通过使用互联网而认识了互联网。互联网两个重要基本特点：连通性(connectivity)共享(Sharing)互联网的应用：互联网+特点：把互联网的创新成果深度融合于经济社会各领域中，从而大大地提升了实体经济的创新力和生产力。互联网工业政务金融农业交通医疗教育指“互联网+各个传统行业”。例：网上银行、网上办公、网上学习、网上点餐、滴滴打车等互联网负面影响互联网也给人们带来了一些负面影响，例如：利用互联网传播计算机病毒利用互联网窃取国家机密和盗窃银行或储户的钱财网上欺诈在网上肆意散布谣言、不良信息和播放不健康的视频节目青少年弃学而沉溺于网络游戏等因此，必须加强对互联网的管理。1.2互联网概述1.2.1网络的网络1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段1.2.3互联网的标准化工作补充知识：集线器、交换机、路由器补充知识：集线器、交换机、路由器集线器(Hub)--工作在物理层，将一些机器连接起来组成一个局域网。集线器为共享式带宽工作方式。集线器发出数据以广播方式发送到每个接口。补充知识：集线器、交换机、路由器交换机(Switch)--工作在数据链路层，主要用于连接计算机等网络终端设备。交换机为独享宽带工作方式。发送的数据可能不再以广播方式发送到每个接口，而是直接到达目的接口。补充知识：集线器、交换机、路由器路由器把数据从一个网络发送到另一个网络，这个过程就叫路由。路由器(Router)--工作在网络层，连接不同的网段并且找到网络中数据传输最合适的路径。路由器处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表（路由表），找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。1.2.1网络的网络计算机网络（网络）互连网（网络的网络）习惯上，与网络相连的计算机常称为主机(host)。主机可以是计算机，也可以是智能手机等智能机器。互联网1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第一阶段：从单个网络ARPANET（阿帕网）向互联网发展的过程。1983年，TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议，使得所有使用TCP/IP协议的计算机都能利用互连网相互通信。人们把1983年作为互联网的诞生时间。1990年，ARPANET正式宣布关闭。1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第二阶段：建成了三级结构的互联网。它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。主干网校园网校园网校园网校园网地区网地区网校园网地区网1.2.2互联网基础结构发展的三个阶段第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。ISP：互联网服务提供者(InternetServiceProvider)。互联网的发展情况概况从1993年至2016年互联网用户数的增长情况如图所示。在2005年互联网的用户数超过了10亿，在2010年超过了20亿，而在2014年已接近了30亿。1993年至2016年互联网用户的增长情况1.2.3互联网的标准化工作互联网协会ISOC互联网研究指导小组IRSG互联网研究部IRTF互联网工程部IETF互联网工程指导小组IESG…RGWG……RG…领域领域互联网体系结构研究委员会IABWGWGWG互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。成为互联网正式标准要经过三个阶段互联网草案(InternetDraft)——有效期只有六个月。在这个阶段还不是RFC文档。建议标准(ProposedStandard)——从这个阶段开始就成为RFC文档。互联网标准(InternetStandard)——达到正式标准后，每个标准就分配到一个编号STDxx。一个标准可以和多个RFC文档关联。所有互联网标准都以RFC的形式在互联网上发表。RFC（RequestForComments），是一系列以编号排定的文件。1.3互联网的组成1.3.1边缘部分1.3.2核心部分(1)边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。用来进行资源共享和通信。(2)核心部分：由网络和路由器组成。为边缘部分提供服务（连通性和交换）。（端系统）互联网1.3互联网的组成互联网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成，而主机处在互联网的边缘部分。互联网核心部分中的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。主机的用途是为用户进行信息处理的，并且可以和其他主机通过网络交换信息。路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的。1.3.1互联网的边缘部分主机之间通信的含义“主机A和主机B进行通信”实际上是指：注：进程指正在运行者的程序。“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。主机之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S）：Client/Server例：浏览网页对等方式（P2P）：Peer-to-Peer例：QQ传送文件运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB客户服务器客户A向服务器B发出请求服务，服务器B向客户A提供服务客户-服务器工作方式1.客户服务器方式客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户—服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。客户和服务器软件的特点客户软件的特点客户程序必须知道服务器程序的地址。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。服务器软件的特点可同时处理多个远地或本地客户的请求。系统启动后即自动调用并一直不断地运行着，被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。网络边缘网络核心运行P2P程序运行P2P程序DCEF运行P2P程序运行P2P程序对等连接工作方式（P2P方式）2.对等连接方式对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又是服务器。重现：互联网的组成1.3.1边缘部分1.3.2核心部分(1)边缘部分：由所有连接在互联网上的主机组成。用来进行资源共享和通信。(2)核心部分：由网络和路由器组成。为边缘部分提供服务（连通性和交换）。（端系统）互联网1.3.2互联网的核心部分交换“交换”(switching)的含义就是转接：把一条线路转接到另一条线路，使它们连通来。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。在计算机网络及通信系统中常谈到的交换方式•电路交换（CS:CircuitSwitching）•报文交换（MS:Messageswitching）•分组交换（PS:PacketSwitching）补充知识：报文、存储转发报文（message）是网络中交换与传输的数据单元。报文包含了将要发送的完整的数据信息，其长短很不一致，长度不限且可变。报文组成：报头+正文+报尾存储转发（StoreandForward）：交换机将输入端到来的数据包缓存起来，先检查数据包是否正确，确定包正确后，取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。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数据传送特点比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发1.电路交换N部电话机两两直接相连，需N(N–1)/2对电线。使用交换机当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。交换机每一部电话都直接连接到交换机上，让电话用户彼此之间可以很方便地通信。电话机的不同连接方法(c)用交换机连接许多部电话电路交换过程电路交换(circuitswitching)是指按照需求建立连接并允许专用这些连接直至它们被释放的一个过程。电路交换分为三个阶段：建立连接通信释放连接特点：在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源线路的传输效率很低2.报文交换报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。优点不独占线路，提高了通信线路的利用率。可以支持多点传输（一个报文传输给多个用户，例：电子邮件系统（E-mail））缺点经历存储、转发这一过程，从而引起时延要求网络中每个结点有较大的存储空间如果传输错误，需重传整个报文3.分组交换分组交换（PS:packetswitching）是以分组为数据交换的单位，在交换结点采用存储转发的传输方式。在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数