第一章网络概述资料

高级网络编程第一讲计算机网络概述马东超教师：马东超[e-mail]:23839353本课程安排简介一、计算机网络概述、网络层回顾二、传输层、socket编程并安排实验三、讲解网卡驱动并安排实验四、讲解路由协议BGP以及代码实现五、讲解FTP、TELNET、电子邮件协议六、介绍IGMP协议，编码实现IGMP教师：马东超本课程安排简介章节内容总课时讲授课时实验第一讲Internet概述、TCP/IP协议-网络层22第二讲TCP/IP协议-传输层，socket编程8协议1,socket编程3实验44第三讲网卡驱动422第四讲远程登录和FTP，电子邮件22第五讲路由协议编程-Bgp6协议2-3，代码讲解1-2，实验22第六讲IGMP协议讲解及编程建议1028合计321616教师：马东超[e-mail]:23839353参考书编程方面：《UNIX网络编程-卷1》网络原理方面：《计算机网络-谢希仁编著》教师：马东超[e-mail]:23839353第1章概述1.1计算机网络在信息时代中的作用1.2因特网概述1.2.1网络的网络1.2.2因特网发展的三个阶段1.2.3因特网的标准化工作1.2.4计算机网络在我国的发展1.3因特网的组成1.3.1因特网的边缘部分1.3.2因特网的核心部分教师：马东超[e-mail]:23839353第1章概述（续）1.4计算机网络在我国的发展1.5计算机网络的类别1.5.1计算机网络的定义1.5.2几种不同类别的网络1.6计算机网络的性能1.6.1计算机网络的性能指标1.6.2计算机网络的非性能特征教师：马东超[e-mail]:23839353第1章概述（续）1.7计算机网络的体系结构1.7.1计算机网络体系结构的形成1.7.2协议与划分层次1.7.3具有五层协议的体系结构1.7.4实体、协议、服务和服务访问点1.7.5TCP/IP的体系结构教师：马东超[e-mail]:238393531.1计算机网络在信息时代的作用21世纪什么最贵？网络有多重要？什么是网络？宏观上包括哪些？发展最快的并起到核心作用的是什么网络？教师：马东超[e-mail]:23839353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计算机网络是第几大网络？教师：马东超[e-mail]:23839353因特网的意义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教师：马东超[e-mail]:23839353计算机网络向用户提供的最重要的功能连通性共享教师：马东超[e-mail]:23839353网络与因特网网络把许多计算机连接在一起。因特网则把许多网络连接在一起。(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路教师：马东超[e-mail]:238393531.2.2因特网发展的三个阶段第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网发展的过程第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者用户通过ISP上网根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。一级ISP一级ISP第一层ISP大公司本地ISP大公司大公司公司本地ISP本地ISP校园网校园网校园网校园网第二层ISP第二层ISPNAPNAPAB主机A→本地ISP→第二层ISP→NAP→第一层ISP→NAP→第二层ISP→本地ISP→主机B第一层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第一层ISP第一层第二层第三层本地ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第二层ISP本地ISP本地ISP第二层ISP教师：马东超[e-mail]:238393531.3因特网的组成从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：(1)边缘部分(2)核心部分因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分教师：马东超[e-mail]:238393531.3.1因特网的边缘部分端系统(endsystem)“计算机之间通信”的本质教师：马东超[e-mail]:23839353两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序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方式）即Client/Server方式对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式教师：马东超[e-mail]:238393531.客户服务器方式客户(client)和服务器(server)进程客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方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，而服务器B向客户A提供服务。教师：马东超[e-mail]:238393532.对等连接方式对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)平等的、对等连接通信。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程序教师：马东超[e-mail]:23839353因特网的核心部分网络核心部分是因特网中最复杂的部分在网络核心部分起最重要作用的是路由器(router)路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件教师：马东超[e-mail]:23839353报文分组交换的主要特点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教师：马东超[e-mail]:23839353数据数据数据报文添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组1分组2分组3请注意：现在左边是“前面”教师：马东超[e-mail]:23839353分组交换的传输单元分组交换网以“分组”作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3教师：马东超[e-mail]:23839353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。教师：马东超[e-mail]:23839353收到分组后剥去首部接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3收到的数据教师：马东超[e-mail]:23839353数据数据数据最后还原成原来的报文最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机H1H5H2H4H3H6发送的分组路由器AEDBC网络核心部分主机教师：马东超[e-mail]:23839353分组交换网的示意图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！路由器主机教师：马东超[e-mail]:23839353注意分组的存储转发过程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教师：马东超[e-mail]:23839353路由器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，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。教师：马东超[e-mail]:23839353主机和路由器的作用不同主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。教师：马东超[e-mail]:23839353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。可靠保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。教师：马东超[e-mail]:23839353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。教师：马东超[e-mail]:23839353网络协议概述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）。网络协议(networkprotocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。教师：马东超[e-mail]:23839353五层协议的体系结构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物理层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层PDU主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层PDU再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体主机1向主机2发送数据应用层(applicationlayer)5432154321物理传输媒体主机1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机2主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2物理层接收到比特流，上交给数据链路层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程主机1向