計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義：一些互相連接的計(jì)算機(jī)的集合。局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、因特網(wǎng)。n本課程的主要內(nèi)容：n五層體系結(jié)構(gòu)、分層原因（分工）n物理層(信號(hào)發(fā)送與接收)、數(shù)據(jù)鏈路層(檢驗(yàn)糾錯(cuò))、網(wǎng)絡(luò)層(路由)、傳輸層、應(yīng)用層n網(wǎng)絡(luò)安全、 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的地位n三種最主要的網(wǎng)絡(luò)：n電信網(wǎng)絡(luò)（電話網(wǎng)）n有線電視網(wǎng)絡(luò)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)n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)。n三網(wǎng)融合（非物理融合、業(yè)務(wù)層面融合）例如手機(jī)上網(wǎng)、手機(jī)電視、電視網(wǎng)絡(luò)視頻點(diǎn)播計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互連網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：一些相互連接的計(jì)算機(jī)的集合。n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)）

2、。 interconnection network n互聯(lián)網(wǎng)：就是互連網(wǎng)的同義詞。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)n1997 年 8 月全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)在其“推薦名(一)”中：ninternetninternetworkninterconnection network 而在注釋中給出：“又稱互連網(wǎng)”。n以大寫字母I開頭的Internet是指因特網(wǎng)，這是一個(gè)專用名詞，特指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。互連與互聯(lián)（續(xù)） 1.2 因特網(wǎng)概述1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)n起源于美國(guó)的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的國(guó)際性計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) n網(wǎng)絡(luò)(network)由若

3、干結(jié)點(diǎn)(node)和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路(link)組成。 n互聯(lián)網(wǎng)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(network of networks)。 n連接在因特網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)都稱為主機(jī)(host)。 (a)(b)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）結(jié)點(diǎn)鏈路主機(jī)因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起。因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起。 多層次 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng) n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)階段的特點(diǎn)是逐漸形成了多層次 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。n因特網(wǎng)服務(wù)提供者 ISP (Internet Service Provider)。ISP從因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)到多個(gè)IP，同時(shí)擁有通信線路以及路由器等連網(wǎng)設(shè)備。 用戶因特網(wǎng)ISP1ISP2因特網(wǎng)服務(wù)提供者用戶通過(guò)

4、 ISP 上網(wǎng)萬(wàn)維網(wǎng) 與因特網(wǎng)的區(qū)別與因特網(wǎng)的區(qū)別n萬(wàn)維網(wǎng)（亦作“WWW”、“3W”，英文“Web”或“World Wide Web”），是一個(gè)資料空間。在這個(gè)空間中資源由一個(gè)統(tǒng)一資源標(biāo)識(shí)符（URL）標(biāo)識(shí)。這些資源通過(guò)超文本傳輸協(xié)議(Hypertext Transfer Protocol)傳送給使用者，而后者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器來(lái)獲得資源。n萬(wàn)維網(wǎng)常被當(dāng)成因特網(wǎng)的同義詞，不過(guò)其實(shí)萬(wàn)維網(wǎng)是靠著因特網(wǎng)運(yùn)行的一項(xiàng)服務(wù)。 1.3 因特網(wǎng)的組成 從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：(1) 邊緣部分 由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來(lái)進(jìn)行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共

5、享。(2) 核心部分 由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。因特網(wǎng)的核心部分因特網(wǎng)的邊緣部分主機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由器因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分1.3.1 因特網(wǎng)的邊緣部分n處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng)(end system)。n “主機(jī) A 和主機(jī) B 進(jìn)行通信”，實(shí)際上是指 “主機(jī) A 的某個(gè)進(jìn)程和主機(jī) B 上的另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信”?；蚝?jiǎn)稱為“計(jì)算機(jī)之間通信” 兩種通信方式在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾簄客戶服務(wù)器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 n對(duì)等

6、方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式 運(yùn)行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行服務(wù)器程序AB 請(qǐng)求服務(wù) 得到服務(wù)客戶服務(wù)器客戶 A 向服務(wù)器 B 發(fā)出請(qǐng)求服務(wù)，而服務(wù)器 B 向客戶 A 提供服務(wù)。n在QQ出現(xiàn)之前，人們上網(wǎng)聊天大多通過(guò)聊天室，信息的傳遞方式是：用戶A聊天室服務(wù)器用戶B。這種被稱為“客戶端/服務(wù)器”模式（Client/Server，簡(jiǎn)稱C/S。在基于HTTP協(xié)議的基礎(chǔ)上，又被命名為“瀏覽器/服務(wù)器”模式，Brower/Server，簡(jiǎn)稱B/S）。這些都不是P2P的方式。n在QQ時(shí)代，用戶與服務(wù)器的交互是用來(lái)完成登陸、維持在線狀態(tài)等等。用戶之間的信息傳遞不需要服務(wù)器參與，

7、信息傳遞方式為：用戶A用戶B。這就是典型的P2P應(yīng)用。n不過(guò)，當(dāng)信息的接收方不在線時(shí)，信息會(huì)通過(guò)服務(wù)器中轉(zhuǎn)，這就又變成了上面提到的C/S模式。n網(wǎng)絡(luò)上許多服務(wù)可以歸入P2P的行列。即時(shí)訊息系統(tǒng)譬如ICQ、Anychat、Yahoo Pager、微軟的MSN Messenger以及國(guó)內(nèi)的騰訊QQ是最流行的P2P應(yīng)用1. 客戶服務(wù)器方式n客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程。n客戶服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。n客戶是服務(wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方?？蛻糗浖奶攸c(diǎn) n被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請(qǐng)求服務(wù)）。因

8、此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。n不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。 服務(wù)器軟件的特點(diǎn) n一種專門用來(lái)提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。n系統(tǒng)啟動(dòng)后即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著，被動(dòng)地等待并接受來(lái)自各地的客戶的通信請(qǐng)求。因此，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址。n一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。2. 對(duì)等連接方式 n對(duì)等連接(peer-to-peer，簡(jiǎn)寫為 P2P)是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。n只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件（P2P 軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、對(duì)等連接通信。n雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享

9、文檔。 對(duì)等連接方式的特點(diǎn)n對(duì)等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對(duì)等連接中的每一個(gè)主機(jī)既是客戶又同時(shí)是服務(wù)器。n例如主機(jī) C 請(qǐng)求 D 的服務(wù)時(shí)，C 是客戶，D 是服務(wù)器。但如果 C 又同時(shí)向 F提供服務(wù)，那么 C 又同時(shí)起著服務(wù)器的作用。網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行P2P 程序運(yùn)行P2P 程序DCEF運(yùn)行P2P 程序運(yùn)行P2P 程序1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分n網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。n網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一個(gè)主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信（即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)）。n在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)。n路

10、由器是實(shí)現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。 1. 電路交換的主要特點(diǎn)n兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來(lái)。 更多的電話機(jī)互相連通n5 部電話機(jī)兩兩相連，需 10 對(duì)電線。nN 部電話機(jī)兩兩相連，需 N(N 1)/2 對(duì)電線。n當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。 使用交換機(jī)n當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換機(jī)來(lái)完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。 交換機(jī)電路交換的特點(diǎn)P11n電路交換必定是面向連接的。 n電路交換的三個(gè)階段：n建立連接n通信n釋放連接通話時(shí)完全占用電路，傳輸效率低，

11、不適合計(jì)算機(jī)突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸。電路交換舉例nA 和 B 通話經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)n通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例nC 和 D 通話只經(jīng)過(guò)一個(gè)本地交換機(jī)n通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA報(bào)文2. 分組交換的主要特點(diǎn) n在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。 1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報(bào)文添加首部構(gòu)成分組n每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2

12、分組 3請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的傳輸單元n分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。n依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3分組首部的重要性n每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。n分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。n用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。收到分組后剝?nèi)ナ撞縩接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)最后還原成原來(lái)的報(bào)文n最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。n

13、這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。n分組交換動(dòng)畫報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010分組交換特點(diǎn)n存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)式n按需分配帶寬、線路利用率高。n節(jié)點(diǎn)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)靈活選擇路由n不用預(yù)先建立連接因特網(wǎng)的核心部分n因特網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來(lái)的路由器組成，而主機(jī)處在因特網(wǎng)的邊緣部分。n在因特網(wǎng)核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機(jī)接入到核心部分則通常以相對(duì)較低速率的鏈路相連接。n主機(jī)的用途是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可以和其他主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分

14、組交換的。 H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)核心網(wǎng)中的網(wǎng)絡(luò)用一條鏈路表示分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機(jī)注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組路由器主機(jī)在路由器 E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī) H5在路由器 C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器 A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口路由器n路由器處理分組的過(guò)程是：n把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存

15、儲(chǔ)）；n查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；n把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。 1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類n1.5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義n最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。n因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。n 1.3.2 幾種不同的類別的網(wǎng)絡(luò)n不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò) n從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類 1.5.2 幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)n不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)n廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)n城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)n局域網(wǎng) LAN (Local Area Network) 2. 不同使用者的網(wǎng)

16、絡(luò)n從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類n公用網(wǎng) (public network) 如電信網(wǎng)絡(luò) n專用網(wǎng) (private network) 如軍事部門，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1. 速率n比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。nBit 來(lái)源于 binary digit，意思是一個(gè)“二進(jìn)制數(shù)字”，因此一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè) 1 或 0。n速率即數(shù)據(jù)率(data rate)或比特率(bit rate)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)性能指標(biāo)。速率的單位是 b/s，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等n速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率

17、。 2. 帶寬 n“帶寬”(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。n現(xiàn)在“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語(yǔ)，單位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)。 常用的帶寬單位n更常用的帶寬單位是n千比每秒，即 kb/s （103 b/s）n兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）n吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）n太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）n請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，K = 210 = 1024 M = 220, G = 230, T = 240。數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化n在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。 每秒

18、106 個(gè)比特時(shí)間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時(shí)間每秒 4 106 個(gè)比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 4. 時(shí)延(delay 或 latency)n發(fā)送時(shí)延 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。上車n也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。 發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）信道帶寬（比特/秒）時(shí)延(delay 或 latency)n傳播時(shí)延 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。 開車n信號(hào)發(fā)送速率和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。 傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）時(shí)延(de

19、lay 或 latency)n處理時(shí)延 交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。 n排隊(duì)時(shí)延 結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延。n排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。時(shí)延(delay 或 latency)n數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延之和： 總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方 1 0 1 1 0 0 1發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn) B結(jié)點(diǎn) A在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸時(shí)延(即發(fā)送時(shí)延)在結(jié)點(diǎn) A 中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路n習(xí)題1-10，P34容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念 n對(duì)于高速

20、網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 n提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)延。5. 時(shí)延帶寬積（傳播）時(shí)延鏈路帶寬時(shí)延帶寬積 = 傳播時(shí)延 帶寬n鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度。 時(shí)延帶寬積n習(xí)題1-18，P346. 利用率n信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過(guò)）。完全空閑的信道的利用率是零。n網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。n信道利用率并非越高越好。 時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系n根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。 n若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適

21、當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系： UDD10U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。 時(shí)延 D利用率 U10D0時(shí)延急劇增大1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成n相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。 n“分層”可將龐大而復(fù)雜的問題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。 關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RMn只要遵循 OSI 標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。n在市場(chǎng)化方面 OSI 卻失敗了。nOSI 的專家們

22、在完成 OSI 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；nOSI 的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；nOSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；nOSI 的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn)。 兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)n法律上的(de jure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。n是非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。nTCP/IP 常被稱為事實(shí)上的(de facto) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?；靖拍頽網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義：為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合

23、。 五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) n應(yīng)用層(application layer) n運(yùn)輸層(transport layer) n網(wǎng)絡(luò)層(network layer) n數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) n物理層(physical layer) 數(shù)據(jù)鏈路層5 應(yīng)用層4 運(yùn)輸層3 網(wǎng)絡(luò)層2 數(shù)據(jù)鏈路層1 物理層主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2應(yīng)用層 PDU 再傳送到運(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文主機(jī) 1

24、向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2IP 數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) n應(yīng)用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體主機(jī) 1AP2AP1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送

25、端物理層傳送到接收端物理層主機(jī) 2主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)輸層主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī)

26、 2應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)應(yīng)用層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟螒?yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4運(yùn)輸層首部H3網(wǎng)絡(luò)層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154

27、321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 210100110100101 比 特 流 110101110101計(jì)算機(jī) 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層H2T2H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H3H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層H5應(yīng) 用

28、程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)H5應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù)主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù) 5432154321主機(jī) 1AP2AP1主機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！體系結(jié)構(gòu)動(dòng)畫1.7.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn) n實(shí)體(entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 n協(xié)

29、議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 n在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。n要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)（續(xù)） n本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無(wú)法看見下面的協(xié)議。n下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的（不用理會(huì)的。 n協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。n服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。n同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn) SAP (Service Access Point)。 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)（續(xù)） 協(xié)議(n + 1)SAPSAP交換原語(yǔ)交換原語(yǔ)實(shí)體(n + 1)服務(wù)提供者第 n 層第 n + 1 層實(shí)體(n + 1)服務(wù)用戶實(shí)體(n)實(shí)體(n)協(xié)議(