南京大学计算机网络2

Chap1.计算机网络概述计算机网络产生与发展阶段计算机网络的要素及概念计算机网络的组成和分类计算机网络协议标准化计算机网络体系结构概述计算机网络发展的四个阶段60s↑：联机终端---以单个主机为中心60～70s：计算机通信---以通信子网为中心70～90：层次化体系结构网络---开放式标准化90s↓：以Internet为中心的高速互联网计算机网络的概念及特点网络三要素异地独立的个体间能共享资源------网络服务具有通道能使彼此连接------传输介质应用规则来支持个体间的通信------协议计算机网络的定义完整表述把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，通过通讯设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络中资源共享为目标的系统。理解自主计算机（autonomouscomputers）的互联集合。互联：两台计算机能互相交换信息。计算机网络的组成和分类计算模式的变化：单用户多用户（计算中心）分布式处理群集(cluster)、网格(grid)、云(cloud)网络出现之前数据共享处理方式主机和终端简单的端到端网络计算模型与网络的组成以服务器为中心的计算模式C/S模式计算模型与网络组成客户机/网络（Client/Network）用户登录到网络并连到一组服务，而非一台特定的服务器计算模型与网络发展B/S模式网络的分类按区域规模按操作方式按技术点到点广播按网络连接方式按网络通信介质有线网无线网络按网络使用对象公用网专用网按通信子网交换方式网络的区域分类网络分类表示分布距离同一范围特点局域网LAN10米房间地理范围有限，传输介质类型少；传输速率快10M~1000M；传输距离短，受干扰小，延迟小，误码率低；组网灵活方便，成本低。100米建筑物1~10公里校园城域网MAN10~100公里城市、地区50k~100M(IEEE802.6标准规定速率44.736Mbps)广域网WAN100公里以上国家采用的技术较复杂；是一个公共的网络(Internet不属于一个机构或国家)。9.6kbps~45Mbps互联网Internet1千公里洲或洲际局域网PCPCPCPCPCPCPCserver相互通信，协同工作、资源共享、高可靠性、节约经费。Intranet（LAN）网络互联通信设备局域网局域网局域网主机网络互联资源共享简单的广域网互联网络网络的分类按操作方式对等式最简单的网络类型网络的分类对等操作方式没有集中式的资源储存系统优点：易于架设；成本低廉；适用于10台以下小型网络缺点：规模限制；用户要求高；“无政府状态”—管理分散各处的资源几乎不可能主从操作方式主从式Client-to-server有一台或数台服务器——专门提供客户端计算机所需的资源优点：适用于较大的网络；便于资源管理缺点：对服务器的要求高；操作系统和应用程序较复杂；管理员必须受过相当的训练主从式网络的分类网络的分类按网络的连接方式全连通型交换型共享介质型网络的分类按通信子网交换方式公用电路交换网报文交换网分组交换网ATM交换网互联网通常由路由器联接的LAN组成通信子网通常为点到点子网传输机理为存储-转发传输方式为分组交换HHH1H3HH2H5H4IMP1IMP2IMP3IMP4IMP5网络的总功能信号的传输与接受差错控制链接管理数据流控制路径选择顺序控制对话控制信息的表示处理应用服务计算机网络体系结构概述概念——“分而制之”：若干个功能相关的模块层次模式示意图公用线路AABBCCDD编址、路由选择、报文分组层应用管理层对话管理层数据链路控制层实体1实体2输入命令解释、处理建立联系接受信号二进制脉冲分层体系结构设计为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成定义明确的层次（Layer/Level），规定了相邻层之间的接口及服务以及同层次进程通信的协议。1。将网络功能分解为许多层次，在每一个功能层次中，通信双方共同遵守许多约定和规程，这些约定和规程称为同层协议2。层次之间逐层过渡，上层向下层提出服务要求，下一层完成上一层的要求。上一层必须做好进入下一层的准备工作，下一层向上一层屏蔽其无关信息。这种两相邻层次之间要完成的过渡条件，称作接口协议层、协议与接口主机1主机2第5层第3层第4层第2层第1层第1层第2层第3层第4层第5层物理介质第5层协议第4层协议第3层协议第2层协议第1层协议4/5层接口3/4层接口2/3层接口1/2层接口第四层服务访问点SAP第三层服务访问点SAP计算机网络分层的一些概念实体（entity）：每层中的活动元素（如进程或接口电路）。对等实体（peerentity）：不同开放系统上同一层中的实体。系统（system）：包含一个或多个实体，具有信息处理和通信功能的整体。层（layer）：处理复杂问题的一种结构化技术。协议（protocol）：某层上通信的规则和约定的集合。协议栈（protocolstack）：各层协议按层次顺序排列的协议序列。服务（service）：低层向相邻高层提供的通信能力。接口（interface）：相邻层之间的边界。服务访问点（SAP）：位于接口上的具体地点（地址）。服务提供者（serviceprovider）：服务中的底层实体。服务用户（serviceuser）：服务中的高层实体。协议的要素语法用来规定由协议的控制信息和传递的数据所组成的传输信息应遵循的格式，即传输信息的数据结构。语义指对构成协议的各个协议元素的含义的解释，不同的协议元素规定了通信双方要表达的不同含义。同步规定实体之间通信的操作执行顺序，协调双方的操作，使两个实体之间有序地进行合作，共同完成数据传输任务。分层的益处通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题每一层的设计都是独立的，它不必关心下一层是如何实现的，只需要知道下一层为其提供的服务，和其必须为上一层提供哪些服务当由于技术的变化而使某层的实现需要改变时，可以不影响到其它的层次计算机网络体系结构计算机网络系统中所有功能层次和对等层通信协议以及相邻层接口的集合。计算机网络系统的设计采用结构化功能分层的方法，将系统划分为若干层，层与层之间通过接口连接，每层完成部分确定的功能，所有各层子功能的集合实现总功能。为对在两个实体间正确地进行通信，双方必须共同遵守一定的规则或约定，如通信的同步方式、差错处理方式、数据格式、编码方式等。——这些规则的集合称为协议。协议是贯穿体系结构每个层次的核心体系结构是贯穿网络系统的主线各层设计的问题寻址方式（addressing）：标识特定的收发者。数据传输的规则：单工通信（simplex）半双工通信（half-duplex）全双工通信（full-duplex）差错控制（errorcontrol）：检错，纠错，策略。保序（sequencing）流量控制（flowcontrol）报文的分割（disassembling）及组合（reassembling）多路复用（multiplexing）路由选择（routing）计算机网络的体系结构各厂商的体系结构IBM的SNA（SystemNetworkArchitecture）DEC的DNA（DigitalNetworkArchitecture）UNIVAC的DCA（Distributed.CommunicationArchitecture）Honeywell的DSA（DistributeSystemsArchitecture）Borroughs的BNA（BurroughtsNetworkArchitecture）FUJITSU的FNA（FujitsuNetworkArchitecture）HP的DSN（DistributedSystemNetwork）Novell的NetWareMicrosoft的LANManagerApple的AppleTalkXerox的以太网标准化网络层次模型ISO的OSI模型DoD的TCP/IP模型LAN/RMOpenSystemInterconnectionReferenceModelOSI参考模型的七个层次物理层：负责在物理介质上传输原始的二进制比特流。数据链路层：将有差错的物理链路转化成对网络层来说是没有传输错误的数据链路。网络层：负责分组从信源到信宿如何选择路由穿越通信子网。传输层：为上层用户提供独立于具体网络的高效经济透明的端-端数据传输服务。会话层：管理不同主机上各进程间的对话。表示层：为上下层之间提供对数据或信息的语法和语义的转换。应用层：为应用进程提供访问OSI环境的手段。记住这句话：AllPeopleSeemToNeedDataProcessingAllpeopleseemtoneeddataprocessing7ApplicationLayer应用层6PresentationLayer表示层5SessionLayer会话层4TransportLayer传输层3NetworkLayer网络层2DataLinkLayer数据链路层1PhysicalLayer物理层记清层次：网络的OSI七层协议1.物理层（physicallayer）的任务物理层定义了数据传输的规则及为激活、维护和终止物理链路定义机械、电气、功能和过程特性的规则——与传输媒体的接口，完成传输媒体上的信号与二进制数据之间的转换插头插座的几何尺寸、每根引脚的功能定义、逻辑电平的定义、持续时间及交互过程、信号带宽定义网络结构（物理拓扑结构）传输介质的原理和电子定义位处理的编码和定时规则（无论信号是数字还是模拟的用户定义位接收和传输的同步方法）在这一层的关键词是“Bits”（位）网络的OSI七层协议2.数据链路层（datalinklayer）任务提供点到点可靠的数据传输——数据分帧，并保证帧的正确接收。须解决：识别帧的标志帧的接收需要校验、确认发送发送方在超时或否定性确认后，要支持重发机制重复帧要丢弃在共享网络中，需要解决信道共享问题定义网络和协议特性物理编址：设备在此层的编址方式拓扑结构：连接方式错误校验：向发生传输错误的上层告警数据帧序列和流控：整理、延缓在数据链路层，物理层发送的字节流被组织进入称为“帧”（Frames)的逻辑组此层的关键词：Frame（帧）网络的OSI七层协议3.网络层（networklayer）任务提供主机到主机的通路，其间可能存在多条通道——路由选择、拥塞控制、协议转换、对用户分组的分段和重组、字符计数等功能将信息分段组织进入称为报文（datagram）的逻辑组将报文路由到正确的目标当网络层收到来自上层的信息，它将信息组织成报文，并在头上加上段号和路由信息，然后将包路由到目的地；当网络层收到一个来自数据链路层的信息时，它使用段号和路由信息重新装配信息并传输到上层。网络层的关键词：Datagram（数据报）网络的OSI七层协议常用的路由选择协议：边界网关协议BGP（BorderGatewayProtocol）互联网络域间的路由选择协议开放最短路径优先OSPF（OpenShortestPathFirst）链路状态协议路由选择信息协议RIP（RoutingInformationProtocol）使用站点计数作为计算标准的网络路由选择协议网络的OSI七层协议4.传输层（transportlayer）任务提供端到端（endtoend）控制，应用到应用的通路将高层要求传输的数据分成若干个报文——段（segment）报文与帧不同，帧只有帧标志，报文有源宿地址及端口、报文的顺序号、确认号等等其功能是提供端端通路和错误检查以决定数据包是否已经到达关键词：Reliability（可靠性）包含TCP、NBP、OSI传输协议5.会话层（sessionlayer）的功能建立有关会话的机