网络基本概念(一)

上海市第二轻工业学校计算机教研组张杰网络的重要性信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的网络。网络已成为信息社会的命脉和重要基础。计算机网络的地位现在有三种最主要的网络：•电信网络•有线电视网络•计算机网络在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。计算机网络、互连网、互联网计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。互连网：一些相互连接的计算机网络的集合（网络的网络）。互联网：就是互连网的同义词。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络互连网，互联网常见网络拓朴结构点对点连接总线网星形网集线器环形网计算机网络可以表示为一朵云计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络使用路由器可以把不同的计算机网络互连起来网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器•互连网(互联网)由许多网络通过路由器互连而成•互连网(互联网)是：“网络的网络”互连网互连网也可以用一朵云来表示结点与链路可以把计算机网络抽象为结点（计算机或路由器）与链路（连接的线路）的集合。Node有两个译名：•结点——用于计算机网络中，表示计算机或路由器。•节点——用于天线中，表示驻波电场强度为零的点。•但目前这两个名词的使用比较混乱。计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。描述带宽也常常把“比特/秒”省略。•例如，带宽是10M，实际上是10Mb/s。•这里的M是106。计算机网络的带宽什么是宽带？宽带线路：可通过较高数据率的线路。宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。ABAB宽带线路窄带线路宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。注：宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。好比汽车运货宽带线路窄带线路宽带和窄带线路：车速一样宽带线路：车距缩短两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。传统电话网使用电路交换如果需要将5部电话机两两相连，则需要10对电线。传统电话网使用电路交换交换机当电话机的数量很大时，就必须使用电话交换机进行连接。传统电话网使用电路交换A1.通话前先拨号建立连接。•可能只要经过一个交换机（如A到B）•可能要经过多个交换机（如C到D）2.通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。3.通话结束后，挂机释放连接。电路交换的特点交换机交换机交换机交换机交换机交换机BCD计算机终端早期网络采用电路交换那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能）通过通信线路（可能要经过许多个交换机）使用处于网络中心的计算机的资源。分组交换(packetswitching)的出现电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。这就导致分组交换的问世。美国军方促进了计算机网络的发展20世纪60年代美苏冷战激烈。美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络。•即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。数据数据数据分组交换在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数据分组11010011101••••••••00101001110报文发送端首部分组数据首部分组首部数据发送发送发送在前发送接收端数据首部数据首部数据首部11010011101••••••••00101001110分组从A传送到B的过程网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器查找路由表目的地下一跳路由器基于存储转发的分组交换协议协议(protocol)是通信双方必须严格遵守的规则。协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序。协议在计算机网络中起着非常重要的作用。协议必须保证在任何复杂的情况下都能正确工作，因此网络协议非常复杂。我们在日常生活中所使用的许多约定，都远远达不到网络协议的要求，因此经常会使约定失败。总之，网络协议必须考虑如何对付各种异常情况的出现。下面看一个例子。网络协议非常复杂……蓝军联合进攻白军——必胜蓝军单独进攻白军——必败明日正午进攻?同意收到“同意”收到：收到“同意”协议无法保证必胜！分层次的网络体系结构OSI的七层网络体系结构已经过时TCP/IP的四层网络体系结构已成主流使用五层原理体系结构来阐明网络的工作原理较为合适54321数据链路层应用层运输层网际层物理层ApplicationlayerTransportlayerInternetlayerDatalinklayerPhysicallayerTCP/IP的体系结构网络接口层IP各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP,DNS等TCP网际层运输层UDP应用层TCP:传输控制协议(TransmissionControlProtocol)IP:网际协议UDP:用户数据报协议(UserDatagramProtocol)5432154321H3物理传输媒体数据部分数据部分数据部分数据部分10100110100101比特流11010111010T2计算机1H5H4H2首部尾部……AP2AP1应用程序数据计算机2比特帧IP数据报IP分组TCP报文段UDP报文段IP协议因特网的IP协议最重要，它为分组在互连网中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。IP是InternetProtocol的缩写，中文标准译名是“网际协议”。使用IP协议的互连网络常称为：•IP网络，或•IP网。在IP网络传送的分组常称为：•IP分组，或•IP数据报(IPdatagram)。构造路由表在因特网中，路由器之间不断地互相通告路由信息。路由器根据所掌握的路由信息构造出自己的路由表。路由器之间交换路由信息都要遵守有关的路由选择协议。当网络状况发生变化时，路由器中的路由表能够自动进行更新，从而保证了正确地转发分组。路由器之间不断交换路由信息路由器之间不断交换路由信息的过程对用户是透明的（用户看不见）IP网络的生存性很强当IP网络中的某些路由器或链路被破坏时，路由器可以自动调整路由，使得网络一直保持连通。这种路由的动态调整过程对用户是透明的（即用户感觉不到）。IP网络当部分结点或链路被摧毁时分组交换仍可保持网络畅通路由器IP网络的重要特点每一个分组独立选择路由。发往同一个目的地的分组，后发送的有可能先收到（即可能不按顺序接收）。当网络中的通信量过大时，路由器就来不及处理分组，于是要丢弃一些分组。因此，IP网络不保证分组的可靠地交付。IP网络提供的服务被称为：尽最大努力服务(besteffortservice)和传统的电信网相比较电信网向用户（即电话机）提供的服务质量有保证。连接在电信网上的电话机几乎没有智能，因此全部的服务质量由电信网完成。电路交换的电信网电信网电信网向用户电话机提供可靠交付分组交换的因特网TCP协议带有TCP协议的计算机向用户程序提供可靠交付丢弃丢弃丢弃分组交换的因特网不保证可靠交付TCPTCPTCP协议的用途TCP是TransmissionControlProtocol的缩写，中文译名是传输控制协议。TCP协议驻留在用户计算机中，它的作用是保证应用程序之间端到端的可靠通信。TCP协议的主要功能TCP给要传送的每一个字节的数据都进行编号。•接收端在收到数据后必须向发送端发送确认信息。•若发送端在规定的时间内没有收到对方的确认，就重传这部分数据。当网络中的通信量过大时，TCP就告诉发送端要放慢发送数据。这叫做流量控制。核心协议TCP/IP因特网使用的协议很多，但其中最为重要的协议就是IP和TCP。分组在因特网中传送要使用IP协议。计算机数据传输的可靠性由TCP协议来保证。通常用TCP/IP这样的记法表示以TCP和IP为核心的协议族。因特网应用程序TCP协议保证了应用程序之间的可靠通信应用程序IP协议控制分组在因特网的传输但因特网不保证可靠交付最重要的两个协议：IP和TCP客户与服务器客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务请求方服务提供方客户(client)服务器(server)数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层①发起连接建立请求应用层应用层客户服务器因特网②接受连接建立请求计算机A计算机B数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层应用层应用层应用层计算机A计算机B计算机C客户1服务器1服务器2客户2因特网结束语因特网(Internet)是世界范围相互连接起来的计算机网络，使用TCP/IP协议族，其前身是美国阿帕网ARPANET。计算机网络的带宽是网络可通过的最高数据率。因特网使用基于存储转发的分组交换，并使用IP协议传送IP分组。结束语（续）路由器把许多网络互连起来，构成了互连网。路由器收到分组后，根据路由表查找出下一跳路由器的地址，然后转发分组。路由器根据与其他路由器交换的路由信息构造出自己的路由表。IP网络提供尽最大努力服务，不保证可靠交付。结束语（续）TCP协议保证计算机程序之间的、端到端的可靠交付。在TCP/IP的应用层协议使用的是客户服务器方式。客户和服务器都是进程（即软件）。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。服务器有时也指“运行服务器软件”的机器。END