上海市二輕工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)教研組張杰.ppt

網(wǎng)絡(luò)基本概念（一）,上海市第二輕工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)教研組 張 杰,網(wǎng)絡(luò)的重要性,信息的傳遞要依靠網(wǎng)絡(luò)，因此實(shí)現(xiàn)信息化離不開完善的網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)已成為信息社會的命脈和重要基礎(chǔ)。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的地位,現(xiàn)在有三種最主要的網(wǎng)絡(luò)： 電信網(wǎng)絡(luò) 有線電視網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 在這三種網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展最快，其技術(shù)已成為信息時(shí)代的核心技術(shù)。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互連網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：一些相互連接的計(jì)算機(jī)的集合。 互連網(wǎng)：一些相互連接的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的集合（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）。 互聯(lián)網(wǎng)：就是互連網(wǎng)的同義詞。,互連網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng),常見網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu),點(diǎn)對點(diǎn)連接,總線網(wǎng),星形網(wǎng),環(huán)形網(wǎng),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以表示為一朵云,使用路由器可以把不同的 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來,互連網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))由許多網(wǎng)絡(luò)通過路由器互連而成 互連網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))是：“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”,互連網(wǎng),互連網(wǎng)也可以用一朵云來表示,結(jié)點(diǎn)與鏈路,可以把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為結(jié)點(diǎn)（計(jì)算機(jī)或路由器）與鏈路（連接的線路）的集合。 Node有兩個(gè)譯名： 結(jié)點(diǎn)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，表示計(jì)算機(jī)或路由器。 節(jié)點(diǎn)用于天線中，表示駐波電場強(qiáng)度為零的點(diǎn)。 但目前這兩個(gè)名詞的使用比較混亂。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。 描述帶寬也常常把“比特/秒”省略。 例如，帶寬是 10 M，實(shí)際上是 10 Mb/s。 這里的 M 是 106。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬,什么是寬帶？,寬帶線路：可通過較高數(shù)據(jù)率的線路。 寬帶是相對的概念，并沒有絕對的標(biāo)準(zhǔn)。 在目前，對于用戶接入到因特網(wǎng)的用戶線來說，每秒傳送幾個(gè)兆比特就可以算是寬帶速率。,A,B,A,B,寬帶線路,窄帶線路,寬帶線路：每秒有更多比特從計(jì)算機(jī) 注入到線路。 注：寬帶線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。,好比汽車運(yùn)貨,寬帶線路,寬帶和窄帶線路：車速一樣 寬 帶 線 路：車距縮短,兩部電話機(jī)只需要用一對電線 就能夠互相連接起來。,傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換,如果需要將 5 部電話機(jī)兩兩相連， 則需要 10 對電線。,傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換,當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，就必須 使用電話交換機(jī)進(jìn)行連接。,傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換,(,(,A,通話前先撥號建立連接。 可能只要經(jīng)過一個(gè)交換機(jī)（如 A 到 B） 可能要經(jīng)過多個(gè)交換機(jī)（如 C 到 D） 通話過程中，通信雙方一直占用所建立的連接。 通話結(jié)束后，掛機(jī)釋放連接。,電路交換的特點(diǎn),(,(,(,(,(,(,B,C,D,早期網(wǎng)絡(luò)采用電路交換,那時(shí)計(jì)算機(jī)很少，非常昂貴。遠(yuǎn)地終端（沒有處理功能） 通過通信線路（可能要經(jīng)過許多個(gè)交換機(jī)） 使用處于網(wǎng)絡(luò)中心的計(jì)算機(jī)的資源。,分組交換(packet switching)的出現(xiàn),電話網(wǎng)是為電話通信設(shè)計(jì)的。電路交換的電話網(wǎng)很適合于電話通信。 但計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有很大的突發(fā)性。使用電路交換會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)重浪費(fèi)。 計(jì)算機(jī)逐漸增多，連網(wǎng)的需求日益迫切，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要使用更加有效的連網(wǎng)技術(shù)。 這就導(dǎo)致分組交換的問世。,美國軍方促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,20 世紀(jì) 60 年代美蘇冷戰(zhàn)激烈。 美國軍方要研制一種生存性很強(qiáng)的新型分布式網(wǎng)絡(luò)。 即使少數(shù)結(jié)點(diǎn)或鏈路被摧毀，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍保持暢通。 這種新型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是采用分組交換的、基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,分組交換,在發(fā)送端把要發(fā)送的報(bào)文分隔為較短的數(shù)據(jù)塊 每個(gè)塊增加帶有控制信息的首部構(gòu)成分組（包） 依次把各分組發(fā)送到接收端 接收端剝?nèi)ナ撞?，抽出?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文,首部,首部,首部,發(fā) 送,發(fā) 送,接收端,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,11010011101 00101001110,分組從 A 傳送到 B 的過程,網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò),路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換,協(xié)議,協(xié)議(protocol)是通信雙方必須嚴(yán)格遵守的規(guī)則。 協(xié)議精確地規(guī)定在網(wǎng)絡(luò)通信中使用的各種控制信息的格式、意義以及各種事件出現(xiàn)的先后順序。 協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用。,協(xié)議必須保證在任何復(fù)雜的情況下都能正確工作，因此網(wǎng)絡(luò)協(xié)議非常復(fù)雜。 我們在日常生活中所使用的許多約定，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的要求，因此經(jīng)常會使約定失敗。 總之，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須考慮如何對付各種異常情況的出現(xiàn)。下面看一個(gè)例子。,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議非常復(fù)雜,藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍必勝 藍(lán)軍單獨(dú)進(jìn)攻白軍必?cái)?明日正午進(jìn)攻?,同意,收到“同意”,收到：收到“同意”,協(xié)議無法保證必勝！,分層次的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),OSI 的七層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)過時(shí) TCP/IP 的四層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已成主流 使用五層原理體系結(jié)構(gòu)來闡明網(wǎng)絡(luò)的工作原理較為合適,5 4 3 2 1,數(shù)據(jù)鏈路層,應(yīng)用層,運(yùn)輸層,網(wǎng)際層,物理層,Application layer,Transport layer,Internet layer,Data link layer,Physical layer,TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò) 接口層,IP,各種應(yīng)用層協(xié)議 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等,TCP,網(wǎng)際層,運(yùn)輸層,UDP,應(yīng)用層,TCP: 傳輸控制協(xié)議 (Transmission Control Protocol),IP: 網(wǎng)際協(xié)議,UDP: 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 (User Datagram Protocol),5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,H3,物 理 傳 輸 媒 體,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,數(shù) 據(jù) 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,計(jì)算機(jī) 1,H5,H4,H2,首部,尾部,AP2,AP1,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),計(jì)算機(jī) 2,比特,幀,IP數(shù)據(jù)報(bào) IP分組,TCP報(bào)文段 UDP報(bào)文段,IP 協(xié)議,因特網(wǎng)的 IP 協(xié)議最重要，它為分組在互連網(wǎng)中的發(fā)送、傳輸和接收制定了詳盡的規(guī)則。 IP 是 Internet Protocol 的縮寫，中文標(biāo)準(zhǔn)譯名是“網(wǎng)際協(xié)議”。 使用 IP 協(xié)議的互連網(wǎng)絡(luò)常稱為： IP 網(wǎng)絡(luò)，或 IP 網(wǎng)。 在 IP 網(wǎng)絡(luò)傳送的分組常稱為： IP 分組，或 IP 數(shù)據(jù)報(bào) (IP datagram)。,構(gòu)造路由表,在因特網(wǎng)中，路由器之間不斷地互相通告路由信息。 路由器根據(jù)所掌握的路由信息構(gòu)造出自己的路由表。 路由器之間交換路由信息都要遵守有關(guān)的路由選擇協(xié)議。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)狀況發(fā)生變化時(shí)，路由器中的路由表能夠自動(dòng)進(jìn)行更新，從而保證了正確地轉(zhuǎn)發(fā)分組。,路由器之間不斷交換路由信息,路由器之間不斷交換路由信息的過程對用戶是透明的（用戶看不見）,IP 網(wǎng)絡(luò)的生存性很強(qiáng),當(dāng) IP 網(wǎng)絡(luò)中的某些路由器或鏈路被破壞時(shí)，路由器可以自動(dòng)調(diào)整路由，使得網(wǎng)絡(luò)一直保持連通。 這種路由的動(dòng)態(tài)調(diào)整過程對用戶是透明的（即用戶感覺不到）。,IP 網(wǎng)絡(luò),當(dāng)部分結(jié)點(diǎn)或鏈路被摧毀時(shí) 分組交換仍可保持網(wǎng)絡(luò)暢通,路由器,IP 網(wǎng)絡(luò)的重要特點(diǎn),每一個(gè)分組獨(dú)立選擇路由。 發(fā)往同一個(gè)目的地的分組，后發(fā)送的有可能先收到（即可能不按順序接收）。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的通信量過大時(shí)，路由器就來不及處理分組，于是要丟棄一些分組。 因此， IP 網(wǎng)絡(luò)不保證分組的可靠地交付。 IP 網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)被稱為： 盡最大努力服務(wù)(best effort service),和傳統(tǒng)的電信網(wǎng)相比較,電信網(wǎng)向用戶（即電話機(jī)）提供的服務(wù)質(zhì)量有保證。 連接在電信網(wǎng)上的電話機(jī)幾乎沒有智能，因此全部的服務(wù)質(zhì)量由電信網(wǎng)完成。,電路交換的電信網(wǎng),電信網(wǎng),分組交換的因特網(wǎng),TCP,TCP,TCP 協(xié)議的用途,TCP 是 Transmission Control Protocol 的縮寫，中文譯名是傳輸控制協(xié)議。 TCP 協(xié)議駐留在用戶計(jì)算機(jī)中，它的作用是保證應(yīng)用程序之間端到端的可靠通信。,TCP 協(xié)議的主要功能,TCP 給要傳送的每一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)都進(jìn)行編號。 接收端在收到數(shù)據(jù)后必須向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)信息。 若發(fā)送端在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到對方的確認(rèn)，就重傳這部分?jǐn)?shù)據(jù)。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的通信量過大時(shí)，TCP 就告訴發(fā)送端要放慢發(fā)送數(shù)據(jù)。這叫做流量控制。,核心協(xié)議 TCP/IP,因特網(wǎng)使用的協(xié)議很多，但其中最為重要的協(xié)議就是 IP 和 TCP。 分組在因特網(wǎng)中傳送要使用 IP 協(xié)議。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃杂?TCP 協(xié)議來保證。 通常用 TCP/IP 這樣的記法表示以 TCP 和 IP 為核心的協(xié)議族。,因特網(wǎng),最重要的兩個(gè)協(xié)議：IP 和 TCP,客戶與服務(wù)器,客戶是服務(wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。,服務(wù)請求方,服務(wù)提供方,客戶(client),服務(wù)器(server),數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用層,應(yīng)用層,因特網(wǎng),計(jì)算機(jī)A,計(jì)算機(jī)B,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用層,應(yīng)用層,應(yīng)用層,計(jì)算機(jī)A,計(jì)算機(jī)B,計(jì)算機(jī)C,客戶1,服務(wù)器 1,服務(wù)器 2,客戶2,因特網(wǎng),結(jié)束語,因特網(wǎng)(Internet)是世界范圍相互連接起來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使用 TCP/IP 協(xié)議族，其前身是美國阿帕網(wǎng) ARPANET。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬是網(wǎng)絡(luò)可通過的最高數(shù)據(jù)率。 因特網(wǎng)使用基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換，并使用 IP 協(xié)議傳送 IP 分組。,結(jié)束語（續(xù)）,路由器把許多網(wǎng)絡(luò)互連起來，構(gòu)成了互連網(wǎng)。路由器收到分組后