級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課件2章.ppt

三級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù),第2章 網(wǎng)絡(luò)基本概念,2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展,2.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史,20世紀(jì)50年代 通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，奠定了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的理論基礎(chǔ)。 20世紀(jì)60年代 以ARPANET為代表的分組交換技術(shù)的發(fā)展，為Internet的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。 20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始 以O(shè)SI模型為代表的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究工作為網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)生了重要作用。 20世紀(jì)90年代至今 標(biāo)志為Internet的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展速度突飛猛進(jìn)。 同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)向?qū)拵Щ嗝襟w化方向進(jìn)行。,2.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展(續(xù)),Internet的發(fā)展 Internet是通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)多個(gè)廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)互連的大型網(wǎng)際網(wǎng) 更高性能的Internet2正在發(fā)展之中。 局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展 高速Ethernet：10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps 寬帶網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 寬帶骨干網(wǎng) 寬帶接入網(wǎng),2.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成,20世紀(jì)50年代初，由于美國(guó)軍方的需要，美國(guó)半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)開(kāi)始計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合的嘗試。 后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)通信系統(tǒng)將地理位置分散的多個(gè)終端，通過(guò)通信線(xiàn)路連接到一臺(tái)中心計(jì)算機(jī)上，該計(jì)算機(jī)以集中方式處理不同地理位置的用戶(hù)數(shù)據(jù)；用戶(hù)可以在自己辦公室內(nèi)的終端鍵入程序，通過(guò)通信線(xiàn)路傳送到中心計(jì)算機(jī)，分時(shí)訪(fǎng)問(wèn)和使用資源進(jìn)行信息處理，處理結(jié)果再通過(guò)通信線(xiàn)路回送到用戶(hù)終端顯示或打印。這種以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)稱(chēng)做面向終端的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。 隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，出現(xiàn)了多臺(tái)計(jì)算機(jī)互連的需求。將分布在不同地點(diǎn)的計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線(xiàn)路互連便成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 ARPANET是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中的一個(gè)里程碑，是Internet出現(xiàn)的基礎(chǔ)。 20世紀(jì)70年代一些機(jī)構(gòu)開(kāi)始局域網(wǎng)計(jì)算機(jī)的研究，并取得了很多成果，這對(duì)局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。,2.1.3 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）在1984年正式公布了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互連的參考模型，全名為“開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型”（OSI/RM，Open System Interconnection Basic Reference Model），簡(jiǎn)稱(chēng)OSI，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境中的互連性、互操作性和應(yīng)用的可移植性。后來(lái)ISO與CCITT等組織分別為參考模型的各個(gè)層次制定一些列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 OSI雖然為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，但并不實(shí)用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展TCP/IP協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。,2.1.4 互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,瀏覽器、超文本標(biāo)記語(yǔ)言、搜索引擎、Java跨平臺(tái)編程技術(shù)的發(fā)展，對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展產(chǎn)生了重要的作用。在過(guò)去的30年里，由于各種互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的出現(xiàn)，促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展。這些應(yīng)用包括遠(yuǎn)程登錄Telnet、電子郵件E-mail、文件傳輸服務(wù)FTP、新聞組BBS、網(wǎng)絡(luò)電話(huà)、網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、網(wǎng)絡(luò)電視、電子商務(wù)、電子政務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、搜索引擎、P2P文件共享、即時(shí)通信、播客、博客和網(wǎng)絡(luò)游戲等。 1993年9月，美國(guó)公布了國(guó)家信息基礎(chǔ)設(shè)施（NII）計(jì)劃，該計(jì)劃被形象地稱(chēng)為信息高速公路。1992年2月，全球信息基礎(chǔ)設(shè)施委員會(huì)（GIIC）成立，以推動(dòng)與協(xié)調(diào)各國(guó)信息技術(shù)與信息服務(wù)的發(fā)展和應(yīng)用。目前高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要表現(xiàn)在：寬帶城域網(wǎng)、異步傳輸模式、高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)、虛擬網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)。,2.1.5 寬帶城域網(wǎng)的發(fā)展,從當(dāng)前城域網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，城域網(wǎng)的概念泛指網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在城市范圍內(nèi)提供各種信息服務(wù)業(yè)務(wù)的所有網(wǎng)絡(luò)，它是以寬帶光傳輸網(wǎng)為開(kāi)放平臺(tái)，以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、圖像、視頻、IP電話(huà)、IP 接入和各種增值業(yè)務(wù)與智能業(yè)務(wù)，并與運(yùn)營(yíng)商的廣域計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)、傳統(tǒng)公用電話(huà)交換網(wǎng)互聯(lián)互通的本地綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)。 寬帶城域網(wǎng)包括核心交換網(wǎng)與接入網(wǎng)。核心交換網(wǎng)為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供一個(gè)高速、寬帶的中心連接，并能提供所有城域網(wǎng)連入Internet所需要的路由服務(wù)，實(shí)現(xiàn)與全國(guó)骨干網(wǎng)絡(luò)的互連，提供城市高速I(mǎi)P數(shù)據(jù)出口。接入網(wǎng)技術(shù)解決的是最終用戶(hù)接入地區(qū)性網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題。目前，可用作用戶(hù)接入網(wǎng)的有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信通信網(wǎng)和廣播電視網(wǎng)。,2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,2.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念,不同時(shí)期對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有不同的定義，符合網(wǎng)絡(luò)特征的是資源共享的觀點(diǎn)。 “以能夠相互共享資源的方式互連起來(lái)的多臺(tái)自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合?！?三層含義： 聯(lián)網(wǎng)的目的：資源共享和信息傳輸。資源指計(jì)算機(jī)硬件、軟件與數(shù)據(jù)。 “自治計(jì)算機(jī)”：聯(lián)網(wǎng)必須使用多臺(tái)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)，沒(méi)有主從關(guān)系，可連網(wǎng)工作，也可獨(dú)立工作?？梢詾檫h(yuǎn)程用戶(hù)服務(wù)，也可為本地用戶(hù)服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：必須遵循相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。,2.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),1早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)上：包括主機(jī)、終端、CCP與通信線(xiàn)路 邏輯功能上：包括資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng),2.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)(續(xù)),2現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 微型計(jì)算機(jī)通過(guò)局域網(wǎng)連入廣域網(wǎng)，而局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)、廣域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的互聯(lián)是通過(guò)路由器實(shí)現(xiàn)的 Internet：由路由器互聯(lián)的大型、層次結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),2.2.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi),最能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本質(zhì)特征和最常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)方法是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的分布距離來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。按網(wǎng)絡(luò)的分布距離來(lái)分類(lèi)，可分為： 廣域網(wǎng)（WAN） 局域網(wǎng)（LAN） 城域網(wǎng)（MAN）,局域網(wǎng)LAN,作用范圍：一般在10公里以?xún)?nèi)，以一個(gè)單位或一個(gè)部門(mén)的范圍為限，由這些單位或部門(mén)單獨(dú)組建 按照局域網(wǎng)采用的技術(shù)、應(yīng)用范圍和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不同，局域網(wǎng)可以分為共享局域網(wǎng)與交換局域網(wǎng)。交換式局域網(wǎng)通過(guò)局域網(wǎng)交換機(jī)，可以在它的多個(gè)端口之間建立多個(gè)并發(fā)連接，來(lái)提高局域網(wǎng)帶寬。,局域網(wǎng)LAN（續(xù)）,從局域網(wǎng)應(yīng)用的角度來(lái)看，局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)如下： 地理覆蓋范圍有限，適用于學(xué)校、機(jī)關(guān)、工廠(chǎng)的需求。 數(shù)據(jù)傳輸速率高、誤碼率低。 易于建立、維護(hù)和擴(kuò)展。 從介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)角度可分為共享式局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)；從使用的傳輸介質(zhì)類(lèi)型的角度看，可以分為有線(xiàn)介質(zhì)的局域網(wǎng)和適用無(wú)線(xiàn)介質(zhì)通信信道的局域網(wǎng)。,城域網(wǎng)MAN,介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的一種技術(shù) 目標(biāo)：滿(mǎn)足幾十公里范圍內(nèi)的多個(gè)局域網(wǎng)的互聯(lián) 主要技術(shù) 早期： 使用傳統(tǒng)的FDDI技術(shù) 現(xiàn)在： 傳輸介質(zhì)：光纖 交換結(jié)點(diǎn)：基于IP的高速路由交換機(jī)和ATM交換機(jī) 體系結(jié)構(gòu)：采用核心交換層、業(yè)務(wù)匯聚層、接入層3層模式,廣域網(wǎng)WAN,作用范圍:幾十到幾千公里，可覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)、或橫跨幾個(gè)洲 通信子網(wǎng)：可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)分組交換網(wǎng) 用戶(hù)機(jī)可以通過(guò)局域網(wǎng)方式接入，也可以選擇公用電話(huà)交換網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)或者無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)方式接入到作為地區(qū)級(jí)主干網(wǎng)的城域網(wǎng)。城域網(wǎng)又通過(guò)路由器與光纖接入到作為國(guó)家級(jí)或區(qū)域主干網(wǎng)的廣域網(wǎng)。,2.2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸?lèi)方法 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)線(xiàn)路通信子網(wǎng)的拓?fù)?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x,抽象 “點(diǎn)”：工作站、服務(wù)器、通信設(shè)備等 “線(xiàn)”：通信介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)與通信線(xiàn)路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中個(gè)實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。 拓?fù)涞闹匾?對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性與通信費(fèi)用都有重大影響 主要指通信子網(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸?lèi)方法,采用點(diǎn)-點(diǎn)線(xiàn)路的通信子網(wǎng) 星型、環(huán)型、樹(shù)型與網(wǎng)狀型 不可能存在總線(xiàn)型 采用廣播信道的通信子網(wǎng) 總線(xiàn)型、樹(shù)型、環(huán)型、無(wú)線(xiàn)通信與衛(wèi)星通信型,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞诸?lèi)方法,1星型拓?fù)?結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)通信線(xiàn)路與中心結(jié)點(diǎn)連接，中心結(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)的通信 優(yōu)點(diǎn)：容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)和管理 缺點(diǎn)：中心節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)引起整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 2環(huán)型拓?fù)?結(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)-點(diǎn)通信線(xiàn)路連接成閉合環(huán)路 優(yōu)點(diǎn)：容易安裝和監(jiān)控 缺點(diǎn)：容量有限，網(wǎng)絡(luò)建成后，難以增加新的站點(diǎn) 3環(huán)型拓?fù)?星型拓?fù)涞臄U(kuò)展 結(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上、下結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行，相鄰及同層結(jié)點(diǎn)之間一般不進(jìn)行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小 匯集信息的應(yīng)用要求 4網(wǎng)狀拓?fù)?結(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，沒(méi)有規(guī)律 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)可靠性高， 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法與流量控制方法 廣域網(wǎng)基本上都是采用網(wǎng)狀拓?fù)錁?gòu)型,2.2.5 描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的參數(shù),數(shù)據(jù)傳輸速率 誤碼率 帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率關(guān)系,數(shù)據(jù)傳輸速率,在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸?shù)臉?gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，又稱(chēng)比特率 單位為比特/秒，記作b/s、bit/s或bps 對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率可定義為： S=1/T 常用的數(shù)據(jù)傳輸速率的單位還有Kbps、Mbps、Gbps和Tbps。換算關(guān)系： 1Kbps=1103bps 1Mbps=1106bps 1Gbps=1109bps 1Tbps=11012bps,帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率關(guān)系,帶寬：某個(gè)信號(hào)具有的頻率寬度，單位是赫茲（Hz）。 “帶寬”和“速率”幾乎成了同義詞 通信信道最大傳輸速率與信道帶寬之間存在著明確的關(guān)系： 奈奎斯特準(zhǔn)則 香農(nóng)定理,帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率關(guān)系(續(xù)),奈奎斯特準(zhǔn)則 描述了有限帶寬、無(wú)噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率與信道帶寬的關(guān)系 二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬（B=f，單位HZ）的關(guān)系為： 例如，對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，若B=3 000Hz，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax=6 000bps。,帶寬與數(shù)據(jù)傳輸速率關(guān)系(續(xù)),香農(nóng)定理 描述了有限帶寬、有隨機(jī)熱噪聲信道時(shí)，最大傳輸速率與信道帶寬、信號(hào)噪聲功率比之間的關(guān)系： 其中：Rmax:數(shù)據(jù)最大傳輸速率，單位是bps B:信道帶寬，單位是Hz S/N:信號(hào)與噪聲功率比 例如：信道帶寬B=3000Hz，S/N=1 000，那么Rmax30kbps 。 香農(nóng)定理給出了一個(gè)有限帶寬、有熱噪聲信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率的極限值,誤碼率的定義,定義：二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯(cuò)的概率，定義為: Pe = Ne / N 其中：N：傳輸總碼元數(shù)；Ne：傳輸出錯(cuò)的碼元 定義的理解： （1）誤碼率是衡量正常狀態(tài)下傳輸可靠性的參數(shù) （2）對(duì)于一個(gè)實(shí)際的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，不能籠統(tǒng)地說(shuō)，誤碼率越低越好。誤碼率越低，設(shè)備則越復(fù)雜，價(jià)格越貴 （3）誤碼率是二進(jìn)制的比值。誤碼率的測(cè)試是一種統(tǒng)計(jì)數(shù)字，測(cè)試的值越多，越接近精確值 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率通常要求低于10-6 ，通信系統(tǒng)達(dá)不到，需要進(jìn)行差錯(cuò)控制。,2.3分組交換技術(shù),2.3.1 電路交換,在早期廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)數(shù)據(jù)交換方式中，可以采用的方法基本可以分為兩類(lèi)：電路交換和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換。電路交換方式與電話(huà)交換的工作過(guò)程類(lèi)似。電路交換的通信過(guò)程分為3個(gè)階段。 線(xiàn)路建立階段 數(shù)據(jù)傳輸階段 線(xiàn)路釋放階段,2.3.1 電路交換(續(xù)),電路交換方式的優(yōu)點(diǎn)是：通信實(shí)時(shí)性強(qiáng)，適用于交互式會(huì)話(huà)類(lèi)通信。 電路交換方式的缺點(diǎn)是：對(duì)突發(fā)性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低，同時(shí)不具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力和差錯(cuò)控制能力，不能平滑通信量，也無(wú)法發(fā)現(xiàn)和糾正傳輸過(guò)程中發(fā)生的差錯(cuò)。,2.3.2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換也是一種早期廣域網(wǎng)中使用的數(shù)據(jù)交換方式。它將發(fā)送的數(shù)據(jù)與目的地址、源地址、控制信息按照一定的格式組成一個(gè)數(shù)據(jù)單元（報(bào)文或報(bào)文分組）進(jìn)入通信子網(wǎng)；通信子網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)是通信控制處理機(jī)，負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)單元的接收、差錯(cuò)驗(yàn)證、存儲(chǔ)、路由選擇和轉(zhuǎn)發(fā)功能。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式分為報(bào)文交換和報(bào)文分組交換。 報(bào)文交換中不控制數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，只把數(shù)據(jù)當(dāng)作一個(gè)邏輯單元，在數(shù)據(jù)中加上目的地址、源地址與控制信息后，按一定格式打包后組成一個(gè)報(bào)文。 分組交換則限制數(shù)組的最大長(zhǎng)度，源結(jié)點(diǎn)需要將一個(gè)長(zhǎng)報(bào)文分成多個(gè)分組，由目的結(jié)點(diǎn)將多個(gè)分組按順序重新組織成報(bào)文。,2.3.2 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換（續(xù)）,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式，它克服了電路交換方式的缺點(diǎn)，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 通信子網(wǎng)的路由器可以存儲(chǔ)分組，因此多個(gè)分組可以共享通信信道，線(xiàn)路利用率高。 路由器具有路由選擇功能，可以動(dòng)態(tài)選擇分組通過(guò)通信子網(wǎng)的最佳路徑，同時(shí)可以平滑通信量，提高系統(tǒng)的效率。 分組在通過(guò)通信子網(wǎng)中的每個(gè)路由時(shí)，都需要進(jìn)行差錯(cuò)檢查和糾錯(cuò)處理，因此可以減少傳輸錯(cuò)誤，提供系統(tǒng)的可靠性。 路由器可以對(duì)不同通信速率的線(xiàn)路進(jìn)行速率轉(zhuǎn)換，也可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)代碼格式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。,2.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式,1數(shù)據(jù)報(bào)方式 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，分組傳輸不需要預(yù)先在源主機(jī)和目的主機(jī)之間建立“線(xiàn)路連接”。源主機(jī)發(fā)送的每個(gè)分組都可以獨(dú)立選擇一條傳輸路徑，每個(gè)分組在通信子網(wǎng)中可能通過(guò)不同的傳輸路徑到達(dá)目的主機(jī)。 數(shù)據(jù)報(bào)方式具有以下特點(diǎn)： 同一報(bào)文的不同分組可能經(jīng)過(guò)不同的傳輸路徑通過(guò)通信子網(wǎng)。 同一報(bào)文的不同分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象。 每個(gè)分組在傳輸過(guò)程中都必須帶有目的地址和源地址。 傳輸延遲較大，適用于突發(fā)性通信，不適用于長(zhǎng)報(bào)文、會(huì)話(huà)式通信。,2.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式（續(xù)）,2虛電路方式 虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報(bào)和電路交換方式結(jié)合起來(lái)，發(fā)揮其各自的優(yōu)點(diǎn)，以達(dá)到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。 虛電路方式在分組發(fā)送前，在發(fā)送方和接收方之間建立一條邏輯連接的虛電路，在這點(diǎn)上與電路交換方式類(lèi)似，工作過(guò)程分為3個(gè)階段：虛電路建立階段、數(shù)據(jù)傳輸階段與虛電路拆除階段。 在數(shù)據(jù)傳輸階段，利用已經(jīng)建立的虛電路以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式順序傳送分組，在這點(diǎn)上與數(shù)據(jù)報(bào)方式類(lèi)似。,2.3.3 數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式（續(xù)）,虛電路方式主要有以下特點(diǎn)。 在每次分組傳輸前，需要在源主機(jī)和目的主機(jī)之間建立一條邏輯電路，而不需要真正去建立一條物理連接。 一次通信的所有分組都通過(guò)虛電路順序傳遞，因此分組中不必帶目的地址、源地址等信息，分組到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)亂序、重復(fù)或丟失現(xiàn)象。 分組通過(guò)虛電路上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，結(jié)點(diǎn)只需要進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)，不需進(jìn)行路由選擇。 通信子網(wǎng)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以與任何結(jié)點(diǎn)建立多條虛電路連接。,2.4 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念,2.4.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念,1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 定義：為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn) 三要素： 語(yǔ)法：用戶(hù)數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式； 語(yǔ)義：需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動(dòng)作與做出的響應(yīng)； 時(shí)序：對(duì)事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。,2.4.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念(續(xù)),2網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合 體系結(jié)構(gòu)是抽象的，實(shí)現(xiàn)是具體的 3層次結(jié)構(gòu)模型 結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法 層次結(jié)構(gòu)模型優(yōu)點(diǎn)： 各層之間是獨(dú)立的 設(shè)計(jì)靈活 結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi) 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù) 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作 第一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：IBM公司的SNA,2.4.2 ISO/OSI參考模型,OSI/RM Open System Interconnection Basic Reference Model，開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型 分層的體系結(jié)構(gòu)、三級(jí)抽象： 第一級(jí)抽象：體系結(jié)構(gòu) 第二級(jí)抽象：服務(wù)定義 第三級(jí)抽象：協(xié)議規(guī)格說(shuō)明 OSI/RM并不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，而只是一個(gè)概念性的框架,ISO劃分七層結(jié)構(gòu)的基本原則,網(wǎng)中各結(jié)點(diǎn)都具有相同的層次； 不同結(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能； 同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間通過(guò)接口通信； 每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)； 不同結(jié)點(diǎn)的同等層通過(guò)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)等層之間的通信。,OSI參考模型的結(jié)構(gòu),OSI參考模型的結(jié)構(gòu),OSI參考模型各層的功能,物理層（Physical layer） 利用物理傳輸介質(zhì)為數(shù)據(jù)鏈路層提供物理連接； 透明地傳送比特流。 數(shù)據(jù)鏈路層（Data link layer） 在通信的實(shí)體之間建立數(shù)據(jù)鏈路連接； 傳送以“幀”為單位的數(shù)據(jù)； 采用差錯(cuò)控制、流量控制方法，使有差錯(cuò)的物理線(xiàn)路變成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。 網(wǎng)絡(luò)層（Network layer） 通過(guò)路由算法，為分組通過(guò)通信子網(wǎng)選擇一條最佳路徑； 網(wǎng)絡(luò)層要實(shí)現(xiàn)路由選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互連等功能。,OSI參考模型各層的功能(續(xù)),傳輸層（Transport layer） 向用戶(hù)提供可靠的端到端（End-to-End）服務(wù)，透明地傳送報(bào)文； 向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)； 計(jì)算機(jī)通信體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的一層。 會(huì)話(huà)層（Session layer） 組織兩個(gè)會(huì)話(huà)進(jìn)程之間的通信，并管理數(shù)據(jù)的交換,OSI參考模型各層的功能(續(xù)),表示層（Presentation layer） 處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式； 數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等功能。 應(yīng)用層（Application layer） 為應(yīng)用程序提供了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)； 應(yīng)用層需要識(shí)別并保證通信對(duì)方的可用性，使得協(xié)同工作的應(yīng)用程序之間的同步； 建立傳輸錯(cuò)誤糾正與保證數(shù)據(jù)完整性的控制機(jī)制。,2.4.3 TCP/IP參考模型與協(xié)議,1TCP/IP參考模型與協(xié)議的發(fā)展過(guò)程 TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol，傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 最早在ARPANET中使用 TCP/IP特點(diǎn)： 開(kāi)放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用 獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案 標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議,TCP/IP參考模型與層次,TCP/IP參考模型與層次(續(xù)),主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層（Host-to-Network layer） 與OSI的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層相對(duì)應(yīng) 功能： 負(fù)責(zé)接收IP數(shù)據(jù)報(bào)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送之 從網(wǎng)絡(luò)口接收物理幀，裝配成IP數(shù)據(jù)報(bào)上交給互連層 TCP/IP中并沒(méi)有定義這一部分 可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型 局域網(wǎng)：如以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、令牌總線(xiàn)網(wǎng) 公共數(shù)據(jù)網(wǎng)：如X.25、幀中繼、DDN等,TCP/IP參考模型與層次(續(xù)),互連層（Internet layer） 相當(dāng)于OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 主要功能： 處理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求； 處理接收的數(shù)據(jù)報(bào)； 處理互連的路徑選擇、流量控制與擁塞控制等問(wèn)題。 主要協(xié)議： IP協(xié)議：互連層的核心協(xié)議； ICMP：因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議，用于差錯(cuò)控制； IGMP：Internet組管理協(xié)議 ； ARP：地址解析協(xié)議 ，負(fù)責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址； RARP反向地址解析協(xié)議，負(fù)責(zé)將物理地址轉(zhuǎn)換IP地址。,TCP/IP參考模型與層次(續(xù)),互連層（Internet layer） 相當(dāng)于OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層的無(wú)連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 主要功能： 處理來(lái)自傳輸層的分組發(fā)送請(qǐng)求； 處理接收的數(shù)據(jù)報(bào)； 處理互連的路徑選擇、流量控制與擁塞控制等問(wèn)題。 主要協(xié)議： IP協(xié)議：互連層的核心協(xié)議； ICMP：因特網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議，用于差錯(cuò)控制； IGMP：Internet組管理協(xié)議 ； ARP：地址解析協(xié)議 ，負(fù)責(zé)將IP地址轉(zhuǎn)換為物理地址； RARP反向地址解析協(xié)議，負(fù)責(zé)將物理地址轉(zhuǎn)換IP地址。,TCP/IP參考模型與層次(續(xù)),傳輸層（Transport layer） 對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的傳輸層 主要功能： 負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程之間的端-端（End-End）通信； 在互聯(lián)網(wǎng)中源主機(jī)與目的主機(jī)的對(duì)等實(shí)體之間建立用于會(huì)話(huà)的端一端連接 主要協(xié)議： TCP：傳輸控制協(xié)議 一種可靠的、面向連接的、全雙工的面向數(shù)據(jù)流的協(xié)議 UDP：用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議 一種不可靠的、無(wú)連接協(xié)議，差錯(cuò)與排序由應(yīng)用層完成,TCP/IP參考模型與層次(續(xù)),應(yīng)用層（Application layer） 對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的會(huì)話(huà)層、表示層和應(yīng)用層 直接對(duì)用戶(hù)服務(wù) 主要協(xié)議： 網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議TELNET，用于遠(yuǎn)程登錄； 文件傳輸協(xié)議FTP，用于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳輸功能； 域名服務(wù)DNS，用于設(shè)備名字到IP地址映射； 電子郵件協(xié)議SMTP，用于電子郵件傳送； 超文本傳輸協(xié)議HTTP，用于WWW服務(wù)； 簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，用于網(wǎng)絡(luò)管理； ,TCP/IP協(xié)議簇,2.4.4 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較,共同點(diǎn)： 層次結(jié)構(gòu)的概念 傳輸層功能相似 OSI參考模型主要缺陷： 模型的層次數(shù)量與內(nèi)容不是最佳的選擇 把“服務(wù)”與“協(xié)議”的定義結(jié)合起來(lái)使得模型變得很復(fù)雜 ，尋址、流量控制與差錯(cuò)控制在每一層重復(fù)出現(xiàn)，效率低 受到通信思想的支配，不適合計(jì)算機(jī)與軟件的工作方式 TCP/IP參考模型主要缺陷： 在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不清楚 在某些層次的劃分上不夠合理,2.5 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的發(fā)展,2.5.1 基于Web應(yīng)用的發(fā)展,Web服務(wù)器中儲(chǔ)存著各種形式的信息，從可執(zhí)行程序和服務(wù)軟件到文本、語(yǔ)音、圖形和視頻等。信息以頁(yè)面的形式表示。Web頁(yè)面由各種文件組成，這些文件包含如何顯示信息的說(shuō)明以及用戶(hù)可以看到的最終結(jié)果。用戶(hù)通過(guò)瀏覽器可以方便地觀看Web頁(yè)面中的內(nèi)容。 為了支持各種基于Web的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)必須具有足夠的帶寬、良好的服務(wù)質(zhì)量和完善的安全機(jī)制，以滿(mǎn)足電子政務(wù)、電子商務(wù)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、分布式計(jì)算、數(shù)字圖書(shū)館與視頻點(diǎn)播的不同應(yīng)用需求。一部分仍叫做ARPANET，用于進(jìn)一步的研究工作；,2.5.2 搜索引擎技術(shù)的發(fā)展,搜索引擎是運(yùn)行在Web上的應(yīng)用軟件系統(tǒng)。互聯(lián)網(wǎng)中信息種類(lèi)多、覆蓋范圍廣，在信息海洋中要獲取想要的信息不可能完全使用人工方法完成，需要借助于互聯(lián)網(wǎng)中的搜索引擎技術(shù)。最初人們通過(guò)使用匿名訪(fǎng)問(wèn)的FTP站點(diǎn)的方式來(lái)共享信息資源。1990年麥基爾大學(xué)的研究人員在開(kāi)發(fā)了一個(gè)軟件Archie，以便于人們?cè)贔TP資源中找到所需的信息。Archie被公認(rèn)為現(xiàn)代搜索引擎技術(shù)的鼻祖。 現(xiàn)代搜索引擎的思路源于Web Wanderer。Web Wanderer由Matthew Gray于1993年開(kāi)發(fā)，是世界上第一個(gè)利用HTML網(wǎng)頁(yè)之間的鏈接關(guān)系來(lái)檢測(cè)Web發(fā)展規(guī)模的“robot程序”。由于它通過(guò)在Web中沿超鏈接“爬行”的方式實(shí)現(xiàn)檢索功能，因此這種程序也稱(chēng)為“蜘蛛”。目前，常用的搜索引擎有Google、百度、天網(wǎng)等。,2.5.3 播客技術(shù)的應(yīng)用,播客是基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字廣播技術(shù)之一。根據(jù)節(jié)目類(lèi)型的不同，播客可以分為3類(lèi)：傳統(tǒng)廣播節(jié)目的播客、專(zhuān)業(yè)播客提供商和個(gè)人播客。傳統(tǒng)廣播節(jié)目的播客中提供的內(nèi)容是經(jīng)過(guò)編輯后的電視節(jié)目、網(wǎng)絡(luò)廣播等；專(zhuān)業(yè)播客提供商作為信息服務(wù)業(yè)的新業(yè)態(tài)出現(xiàn)，提供各種節(jié)目供播客用戶(hù)下載；個(gè)人播客使用麥克風(fēng)、視頻頭與計(jì)算機(jī)將自己的生活感悟記錄下來(lái)，作為個(gè)人音頻版的日記傳輸?shù)讲タ凸蚕砜臻g與網(wǎng)友共享。 由于播客技術(shù)繼承了傳統(tǒng)播音的大眾性，同時(shí)增加收聽(tīng)節(jié)目的靈活性，聽(tīng)眾選擇節(jié)目與參與節(jié)目的主動(dòng)性、互動(dòng)性，因此很快得到年輕人的青睞。2004年8月誕生了世界上第一個(gè)專(zhuān)業(yè)的播客網(wǎng)站“每日源代碼”；2004年底，中國(guó)第一個(gè)播客網(wǎng)站“土豆網(wǎng)”誕生。,2.5.4 博客技術(shù)的應(yīng)用,博客即網(wǎng)絡(luò)日志，是指以文章的形式在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)信息共享。提供博客服務(wù)的網(wǎng)站會(huì)為博客使用者開(kāi)辟一個(gè)共享空間，使用戶(hù)可以使用文字、視頻、圖片或鏈接建立自己的個(gè)性化信息共享空間。 現(xiàn)實(shí)意義的博客是從20世紀(jì)90年代中后期開(kāi)始的。最早的博客軟件是由Blogger公司的前身Pyra公司開(kāi)發(fā)的，1999年在網(wǎng)上公布了免費(fèi)的Blogger程序，并得到廣泛的認(rèn)同和支持。2000年，博客成為網(wǎng)絡(luò)社會(huì)的一個(gè)熱點(diǎn)話(huà)題。博客作為在網(wǎng)絡(luò)中人與人之間交流的一種新的、重要的形式，受到全社會(huì)的關(guān)注。2002年8月，博客中國(guó)網(wǎng)站出現(xiàn)。,2.5.5 網(wǎng)絡(luò)電視,網(wǎng)絡(luò)電視是通過(guò)寬帶IP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)?，可以?shí)行與用戶(hù)的互動(dòng)點(diǎn)播，同時(shí)也可以方便地將傳統(tǒng)的電視服務(wù)與WWW、E-mail以及其他的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)功能結(jié)合起來(lái)。 從2004年，全球網(wǎng)絡(luò)電視（IPTV）市場(chǎng)持續(xù)發(fā)展，中國(guó)電信與中國(guó)網(wǎng)通開(kāi)始進(jìn)入IPTV領(lǐng)域。2005年，國(guó)家廣播電視局正式在國(guó)內(nèi)發(fā)放第一張IPTV業(yè)務(wù)經(jīng)營(yíng)許可證。,2.5.6 P2P技術(shù),P2P網(wǎng)絡(luò)淡化服務(wù)提供者與服務(wù)使用者之間的界限，彼此接連的計(jì)算機(jī)之間處于一種對(duì)等的地位，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)一般不依賴(lài)于專(zhuān)