计算机网络 chap1概述

1计算机网络原理教师姓名：隋永平办公室：12J806办公电话：82767529（内线：7529）电子信箱：[e-mail]2“教”、“学”本课程的要求“教”：•精心备课；•按时上课；•全身心投入讲课；•按时下课，尽量不拖堂；•认真批改作业；•课后答疑（电子邮件或办公室答疑）。3“学”：•不旷课，不迟到，不早退。•严格执行请假制度。•上课不睡觉，不玩手机。•提高学习主动性，有效利用上课时间。•课后复习和预习。•独立按时完成作业。•互学互助。4课程考核考试方式：期末闭卷考试。最终的成绩：期末卷面成绩和平时成绩的加权和。平时成绩的构成：作业、实验报告、考勤，以及课堂表现等。5学时分配3-17周的周一7、8节（10J312）和周五的3、4节（10J312）。15周和17周的周五1、2节。课堂授课学时约52学时。实验学时大约12学时。实验地点：12J214或者216。6说明：1、课件：，然后登录。（济南大学主页—内部信息—教学资源—课件服务器）2、作业本：每个同学准备一个本子，用于记课堂笔记、做作业。7课程内容本课程介绍了计算机网络的工作原理，主要围绕着TCP/IP参考模型进行讲解。分为7个部分。第一部分概述，介绍网络技术的发展，基本概念，网络的类别，网络的体系结构等；第二部分物理层，介绍数据通信的基本概念和技术，物理接口及设备；第三部分介绍数据链路层的主要概念，并对广域网和局域网的链路层协议进行分析，重点讨论以太网工作原理；第四部分网络层，介绍网络层的基本概念、IP协议、网络互联、路由选择与路由器基本概念、IPv6协议特点，移动IP；第五部分传输层，重点讲解TCP与UDP协议；第六部分应用层，以DNS、FTP、、Email、DHCP为例，讨论网络应用系统功能、结构；第七部分网络安全，简单介绍加密技术和网络安全以及因特网安全。8学习目标掌握计算机网络的基本概念、基本原理；理解计算机网络的体系结构；理解体系结构中每一层次的功能；掌握典型网络协议的工作原理；理解常见的网络设备的工作原理；理解Internet的各种应用。9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1.3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1.4计算机网络在我国的发展101.5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111.1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信息化、数字化和网络化，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。网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。“融合网络”或者“三网融合”。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。12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。从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网。13学习。工作。生活。通信方式。……因特网的意义因特网的负面影响病毒。网络犯罪。网上欺诈。网络游戏。……14计算机网络向用户提供的最重要的功能连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，用户之间的距离好像很近，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。151.2因特网概述网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。结点可以是计算机、集线器、交换机或者路由器。互联网（互连网）：网络和网络由路由器互连起来。互联网是“网络的网络”(networkofnetworks)。因特网是目前世界上最大的互联网。连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。1.2.1网络的网络16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。17计算机网络通常用一朵云来表示计算机网络18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(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路主机因特网211.2.2因特网发展的三个阶段1969年，美国国防部的ARPANET。ARPA（AdvancedResearchProjectAgency）1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。人们把1983年作为因特网的诞生时间。第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。22internet和Internet的区别以小写字母i开始的internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。以大写字母I开始的的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。23第二阶段：三级结构的因特网第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。三级计算机网络：1985年NSF围绕六个大型计算机中心建设的国家科学基金网NSFNET。覆盖了全美主要的大学和研究所。主干网地区网校园网（或企业网）24三级结构的因特网各网络之间需要使用路由器来连接。校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网有时候路由器可以不用画出来。25三级结构的因特网主机到主机的通信可能要经过多种网络。校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网26第三阶段：多层次ISP结构的因特网(1993年开始)第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。出现了因特网服务提供者ISP(InternetServiceProvider)。也叫因特网服务提供商。例：中国移动、中国联通、中国电信等。ISP拥有多个IP地址、通信线路以及路由器等上网设备。27ISP可以从因特网管理机构申请到很多IP地址，拥有通信线路以及路由器等连网设备。现在的因特网由全世界无数个大大小小的ISP共同拥有。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。主干ISP、地区ISP、本地ISP（第一层ISP、第二层ISP、本地ISP）用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者用户通过ISP上网不同的ISP可以为用户提供不同类型的网络接入，如56Kbps拨号调制解调器接入、DSL宽带接入、无线接入等。ISP3大公司公司本地ISPAB本地ISP主干ISP本地ISP本地ISP地区ISP主干ISP主干ISP地区ISP地区ISP地区ISP本地ISP本地ISPIXP本地ISP校园网校园网具有三层ISP结构的因特网的概念示意图3中国大陆14德国15法国16日本19巴西85美国IXP数国家到2012年3月，全球已经有91个国家拥有IXP，其中拥有10个以上IXP的国家仅有9个，而仅拥有一个IXP的有48个国家。31万维网的问世因特网的迅猛发展始于20世纪90年代。由欧洲原子核研究组织CERN的TimBerner-Lee开发的万维网(WorldWideWeb)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。万维网是一个大规模的、联机式的信息储藏所。万维网用链接的方法能非常方便地从因特网上的一个站点访问另一个站点，从而主动地按需获取丰富的信息。321.2.3关于因特网的标准化工作因特网协会ISOC因特网研究指导小组IRSG因特网研究部IRTF因特网工程部IETF因特网工程指导小组IESG…RGWG……RG…领域领域因特网体系结构研究委员会IABWGWGWG33制订因特网的正式标准经过四个阶段因特网草案(InternetDraft)：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。草案标准(DraftStandard)因特网标准(InternetStandard)因特网文档RFC:RequestForComments341.3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部分：(1)边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这些主机又称为端系统(endsystem)。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2)核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。核心部分为边缘部分提供连通性和交换服务。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361.3.1因特网的边缘部分在网络环境下，许多问题的解决往往是通过位于不同主机中的多个进程之间的通信和协同工作来完成的。这些为了解决具体的应用问题而彼此通信的进程就称为“应用进程”。进程就是运行中的程序。“主机A和主机B进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。即“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”。37两种通信方式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381.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。运行客户程序运行服务器程序AB网络边缘网络核心客户服务器客户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。40客户软件的特点被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，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。客户机主机既可能有时打开，也可能总是打开。41服务器软件的特点一种专门用来提供某种服务的程序，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。服务器具有固定的、周知的地址，即IP地址。42万维网以客户服务器方式工作。浏览器就是在用户计算机上的具有标准接口的万维网客户程序。用户通过浏览器将web请求发送到web服务器，并将接收到的服务器响应在浏览器界面中向用户显示。流行的浏览器包括Firefox和MicrosoftInternetExplorer等。Web服务器是提供web信息服务的服务器软件，主要功能包括管理和存储各种web对象，每个对象由URL寻址。服务器程序接收来自浏览器的请求，向客户程序送回客户所要的万维网文档。流行的web服务器程序有Apache和MicrosoftInternetInformationServer。万维网文档所驻留的计算机运行服务器程序，因此这个计算机也称为万维网服务器。432.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