計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教學(xué)課件 高殿武 王昊 王登科等 第1章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論

1、在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)： :/教材其余課件及動畫素材請查閱在線教務(wù)輔導(dǎo)網(wǎng)QQ:349134187 或者直接輸入下面地址：本章學(xué)習(xí)要求：掌握：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展 掌握：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類掌握：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與邏輯結(jié)構(gòu)掌握：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念與原理了解：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織 掌握：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的幾個重要性能參數(shù)的概念實(shí)踐: 網(wǎng)絡(luò)實(shí)際考察實(shí)例 第一章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論介紹：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作用21世紀(jì)的一些重要特征：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化網(wǎng)絡(luò)為核心網(wǎng)絡(luò)是指電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這三種網(wǎng)絡(luò)通常簡稱為“三網(wǎng)”。典型代表：因特網(wǎng)(Internet) 1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和發(fā)展 1

2、.1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 資源共享觀點(diǎn)將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機(jī)系統(tǒng)的集合。四個方面來理解：（1）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)資源共享。資源共享：硬件資源共享和軟件資源共享要實(shí)現(xiàn)這一目的，網(wǎng)絡(luò)中需配備功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件 （2）互聯(lián)的計算機(jī)是分布在不同地理位置的多臺獨(dú)立的“自治計算機(jī)”。主機(jī)（Host） 結(jié)點(diǎn)（Node）或節(jié)點(diǎn)（3）網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)之間的連接需要有一條通道，即，由傳輸介質(zhì)實(shí)現(xiàn)物理互聯(lián)。 （4）聯(lián)網(wǎng)計算機(jī)之間的通信必須遵守共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 任何一種新技術(shù)的出現(xiàn)都必須具備兩個條件：一是強(qiáng)烈的社會需求，二是前期技術(shù)的成熟。1.1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)

3、展 第一階段（始于20世紀(jì)50年代初）：以單個計算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)第二階段（始于20世紀(jì)60年代末）：多臺主機(jī)通過通信線路互聯(lián)資源共享的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三階段（始于20世紀(jì)70年代末）：具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第四階段（始于20世紀(jì)80年代末）：向互連、高速方向發(fā)展的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展可分為四個階段其基本特征：地理位置分散的多個終端一臺中心計算機(jī)面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng) 單機(jī)系統(tǒng)與多機(jī)系統(tǒng) 1面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng) 通信線路單機(jī)系統(tǒng)兩個主要缺點(diǎn)多機(jī)系統(tǒng)對單機(jī)系統(tǒng)的改善背景：資源共享需求典型代表：ARPANET 、公用數(shù)據(jù)網(wǎng) 、局域計算機(jī)

4、網(wǎng)絡(luò) 2多臺主機(jī)通過通信線路互聯(lián)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 美國國防部高級研究計劃局（Advanced Research Projects Agency，ARPA）研制 在1969年ARPANET只有個結(jié)點(diǎn)1973年ARPANET發(fā)展到40個結(jié)點(diǎn)1983年已經(jīng)達(dá)到100多個結(jié)點(diǎn)ARPANET通過有線、無線與衛(wèi)星通信線路，使網(wǎng)絡(luò)覆蓋了從美國本土到歐洲的廣闊地域。ARPANET是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個重要里程碑ARPANET（1）完成了對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義、分類與子課題研究內(nèi)容的描述（2）提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念（3）研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法（4）采用了層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型與協(xié)議

5、體系（5）促進(jìn)了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展（6）為Internet的形成與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)ARPANET主要貢獻(xiàn) 在20世紀(jì)70年代中期，世界上便出現(xiàn)了由郵電部門或通信公司統(tǒng)一組建和管理的公用分組交換網(wǎng)，即公用數(shù)據(jù)網(wǎng)（Public Data Network，PDN）。 采用的技術(shù)公用數(shù)據(jù)網(wǎng)在20世紀(jì)70年代初期，一些大學(xué)和研究所為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室或校園內(nèi)多臺計算機(jī)共同完成科學(xué)計算與資源共享的目的，開始了局域計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究背景1972年美國加州大學(xué)研制了Newhall環(huán)網(wǎng)1976年美國Xerox公司研究了總線拓?fù)涞膶?shí)驗(yàn)性Ethernet網(wǎng)1974年英國劍橋大學(xué)研制了Cambridge Ring環(huán)網(wǎng)局域計算

6、機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)研究和制定IBM公司的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（System Network Architecture，SNA）、DEC公司的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Digital Network Architecture，DNA）UNIVAC公司的分布式計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)（Distributed Computer Architecture，DCA）不同公司網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，將會限制計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自身的發(fā)展和應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須走國際化、標(biāo)準(zhǔn)化道路 3遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOInternational Organization for Sta

7、ndardization1984年ISO正式頒布了一個稱為“開放系統(tǒng)互連基本參考模型”的國際標(biāo)準(zhǔn) ISO/OSI參考模型與協(xié)議的研究成果對推動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展起了很大的作用。國際標(biāo)準(zhǔn)與業(yè)內(nèi)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn) OSI RM（Open System Interconnection Basic Reference Model） 在1969年ARPANET的實(shí)驗(yàn)性階段：研究人員就開始了TCP/IP協(xié)議雛形的研究在1979年：越來越多的研究人員投入到TCP/IP協(xié)議的研究與開發(fā)中在1980年前后：ARPANET所有的主機(jī)都轉(zhuǎn)向了TCP/IP協(xié)議到1983年1月：ARPANET向TCP/IP的轉(zhuǎn)換全部結(jié)束TC

8、P/IP協(xié)議與體系結(jié)構(gòu) 業(yè)內(nèi)事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：在ISO/OSI參考模型制定過程中，TCP/IP協(xié)議已經(jīng)成熟并開始應(yīng)用，且贏得了大量的用戶和投資TCP/IP協(xié)議的成功促進(jìn)了Internet的發(fā)展，Internet的發(fā)展又進(jìn)一步擴(kuò)大了TCP/IP協(xié)議的影響IBM、DEC等大公司紛紛宣布支持TCP/IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與大型數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品都支持TCP/IP協(xié)議。 TCP/IP協(xié)議與體系結(jié)構(gòu) 20世紀(jì)80年代：在局域網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域中以太網(wǎng)（Ethernet）令牌總線（token bus）令牌環(huán)（token ring）產(chǎn)品形成三足鼎立之勢，并且已經(jīng)形成了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn) FDDI采用光纖作為傳輸介質(zhì)的光纖

9、分布式數(shù)據(jù)接口（Fiber Distributed Data Interface，F(xiàn)DDI）產(chǎn)品在高速與主干網(wǎng)應(yīng)用方面起了重要的作用。在20世紀(jì)90年代：局域網(wǎng)技術(shù)在傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)與客戶機(jī)/服務(wù)器計算模式等方面取得了重要進(jìn)展。 局域網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn) Internet被廣泛應(yīng)用信息高速公路NII1993年9月美國公布了國家信息基礎(chǔ)設(shè)施（National Information Infrastructure，NII）建設(shè)計劃，NII被形象地稱為信息高速公路。Internet 2與NGI美國政府又分別于1996年和1997年開始研究發(fā)展更加快速可靠的互聯(lián)網(wǎng)2（Internet 2）和下一代互聯(lián)網(wǎng)（

10、Next Generation Internet）4. 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與高速網(wǎng)絡(luò) 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅速發(fā)展寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN異步傳輸模式ATM高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)與虛擬網(wǎng)絡(luò)基于光纖通信技術(shù)的寬帶局域網(wǎng)與寬帶接入網(wǎng)技術(shù) 4. 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與高速網(wǎng)絡(luò) 分類的標(biāo)準(zhǔn)不同，類別也不一樣。按覆蓋的地理范圍劃分，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為以下3類：局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network，MAN）廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）。 1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類1.2.1 按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類 局域網(wǎng)用于將有限范圍內(nèi)（如一個實(shí)驗(yàn)室，

11、一幢大樓，一個校園）的各種計算機(jī)、終端與外部設(shè)備互聯(lián)成網(wǎng)。從局域網(wǎng)應(yīng)用的角度看，局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍（2）局域網(wǎng)提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s10Gb/s）、低誤碼率（一般在10-810-11之間）的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境1局域網(wǎng) （3）局域網(wǎng)一般屬于一個單位所有，易于建立、維護(hù)與擴(kuò)展（4）從介質(zhì)訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為：共享介質(zhì)式局域網(wǎng)交換式局域網(wǎng)兩類局域網(wǎng)還可以用于：個人計算機(jī)局域網(wǎng)大型計算設(shè)備群的后端網(wǎng)絡(luò)存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)高速辦公室網(wǎng)絡(luò)企業(yè)與學(xué)校的主干局域網(wǎng)城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)常簡稱為城域網(wǎng)城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)城域網(wǎng)設(shè)計的

12、目標(biāo)是：要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求從技術(shù)上看，很多城域網(wǎng)采用的是以太網(wǎng)技術(shù)，由于城域網(wǎng)與局域網(wǎng)使用相同的體系結(jié)構(gòu)，一般并入局域網(wǎng)進(jìn)行討論2城域網(wǎng) 廣域網(wǎng)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里廣域網(wǎng)覆蓋一個國家、地區(qū)，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)它將分布在不同地區(qū)的計算機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)起來，達(dá)到資源共享的目的3廣域網(wǎng) 在通信技術(shù)中，通信信道的類型有兩類：廣播通信信道點(diǎn)對點(diǎn)通信信道計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所采用的傳輸技術(shù)也只可能有兩類：廣播方式點(diǎn)對點(diǎn)方式相應(yīng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以分為兩類：廣播式網(wǎng)絡(luò)與點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)1.2.2 按網(wǎng)絡(luò)

13、傳輸技術(shù)進(jìn)行分類 當(dāng)一臺計算機(jī)利用共享通信信道發(fā)送報文分組時，所有其他的計算機(jī)都會“收聽”到這個分組目的地址與源地址接收規(guī)則 在廣播式網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送的報文分組的目的地址可以有3類：單一結(jié)點(diǎn)地址多結(jié)點(diǎn)地址廣播地址1廣播式網(wǎng)絡(luò) 在點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)中，每條物理線路連接一對計算機(jī)假如兩臺計算機(jī)之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的分組傳輸就要通過中間結(jié)點(diǎn)的接收、存儲與轉(zhuǎn)發(fā)，直至目的結(jié)點(diǎn)采用分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)與路由選擇機(jī)制是點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)和廣播式網(wǎng)絡(luò)的重要區(qū)別之一 2點(diǎn)對點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò) 公用網(wǎng)（public network）簡稱公網(wǎng)，是指國家的電信公司（國有或私有）出資建造的大型網(wǎng)絡(luò) “公用”的意思就是所有愿意按電信公司的

14、規(guī)定交納費(fèi)用的人都可以使用，因此公用網(wǎng)也稱為公眾網(wǎng)。 1.2.3 按網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類1公用網(wǎng) 專用網(wǎng)（private network）簡稱專網(wǎng)，是某個部門為單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)這種網(wǎng)絡(luò)不向本單位以外的人提供服務(wù)2專用網(wǎng) 對等網(wǎng)：最簡單的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)中不需要專門的服務(wù)器，接入網(wǎng)絡(luò)的每臺計算機(jī)沒有工作站和服務(wù)器之分，都是平等的比較適合于部門內(nèi)部協(xié)同工作的小型網(wǎng)絡(luò)，適于小于 10 臺的網(wǎng)絡(luò)連接1.2.4 按網(wǎng)絡(luò)的管理方式分類 1對等網(wǎng)絡(luò) 對等網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點(diǎn)：組建簡單不需要專門的服務(wù)器各用戶分散管理自己機(jī)器的資源，因而網(wǎng)絡(luò)維護(hù)容易缺點(diǎn)：較難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中管理與監(jiān)控整個系統(tǒng)的安全性較低1.2.

15、4 按網(wǎng)絡(luò)的管理方式分類 1對等網(wǎng)絡(luò) 在客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中（簡稱C/S結(jié)構(gòu)）：有一臺或多臺高性能的計算機(jī)專門為其它計算機(jī)提供服務(wù)，這類計算機(jī)稱之為服務(wù)器其他與服務(wù)器相連的用戶計算機(jī)通過向服務(wù)器發(fā)出請求可獲得相關(guān)服務(wù)，這類計算機(jī)稱之為客戶機(jī)一般實(shí)現(xiàn)某種服務(wù)時，服務(wù)器端的安裝軟件和客戶端的安裝軟件不同2客戶機(jī)/服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（Client/Server） C/S方式是最常用、最重要的一種網(wǎng)絡(luò)類型，不僅適合于同類計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也適合于不同類型的計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)優(yōu)點(diǎn)：適用于較大網(wǎng)絡(luò)，便于網(wǎng)絡(luò)管理員管理缺點(diǎn)：服務(wù)器操作與應(yīng)用較復(fù)雜隨著Internet技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，出現(xiàn)的一種對C/S結(jié)構(gòu)的改進(jìn)結(jié)構(gòu)：B/SB/S

16、中：客戶機(jī)上只要安裝一個瀏覽器（Browser），如Netscape Navigator或Internet Explorer服務(wù)器安裝Oracle、Sybase、Informix或SQL Server等數(shù)據(jù)庫瀏覽器通過Web Server與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交互瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)B/S（Browser/Server） B/S最大的優(yōu)點(diǎn)：可以在任何地方進(jìn)行操作而在客戶端不用安裝任何專門的軟件只要有一臺能上網(wǎng)的電腦就能使用，客戶端零維護(hù)系統(tǒng)的擴(kuò)展非常容易，只要能上網(wǎng)，再由系統(tǒng)管理員分配一個用戶名和密碼，就可以使用了瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)B/S（Browser/Server） 拓?fù)?計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：在計

17、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，為了便于對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究和設(shè)計，人們借用拓?fù)鋵W(xué)的概念，通常把計算機(jī)、終端、通信處理機(jī)等設(shè)備抽象為“點(diǎn)”，把連接這些設(shè)備的通信線路抽象為“線”，并將這些“點(diǎn)”和“線”構(gòu)成的拓?fù)浞Q為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)往往指網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)或邏輯結(jié)構(gòu)1.2.5 按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類 結(jié)點(diǎn)與鏈路：計算機(jī)及通信設(shè)備是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的結(jié)點(diǎn)（也稱節(jié)點(diǎn)），兩個結(jié)點(diǎn)間的連線稱為鏈路計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映了：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各設(shè)備結(jié)點(diǎn)之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)關(guān)系，對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能、網(wǎng)絡(luò)的可靠性與通信費(fèi)用都有很大的影響構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時要慎重考慮選擇哪種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常見的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型、

18、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型星型、總線型、環(huán)型是三種基本的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、傳輸特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)討論 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成：網(wǎng)絡(luò)硬件網(wǎng)絡(luò)軟件從邏輯功能上典型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又可分為（邏輯組成）：資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 網(wǎng)絡(luò)硬件包括：計算機(jī)系統(tǒng)服務(wù)器工作站傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)有線傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線和光纖無線傳輸介質(zhì)無線傳輸介質(zhì)包括無線電波、微波、紅外線和激光網(wǎng)絡(luò)設(shè)備調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)卡、集線器、中繼器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)等1.3.1 網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件 網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和通信軟件網(wǎng)絡(luò)管理及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成兩大基本功能：數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)通信計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在邏輯結(jié)構(gòu)上必然分成

19、兩個部分：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的主計算機(jī)與終端，即資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的通信控制處理機(jī)（Communication Control Processor，CCP）與通信線路，即通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)1.3.2 資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) 資源子網(wǎng)：主計算機(jī)系統(tǒng)終端終端控制器聯(lián)網(wǎng)外設(shè)各種軟件資源與信息資源通信子網(wǎng)：通信控制處理機(jī)通信線路其他通信設(shè)備1.3.2 資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) 需要指出的是：廣域網(wǎng)可以明確的劃分出資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)局域網(wǎng)由于采用的工作原理與結(jié)構(gòu)的限制，不能明確地劃分出資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng)隨著微型計算機(jī)

20、的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生變化：大量的微型計算機(jī)通過局域網(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)是通過路由器實(shí)現(xiàn)的。 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)被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（protocol）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成：（1）語法：是用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)與格式（2）語義：是需要發(fā)出何種控制信息，以及要完成的動作與應(yīng)做出的響應(yīng)（3）時序：是對事件實(shí)現(xiàn)順序的說明，解決何時進(jìn)行通信的問題1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 1.4.1 協(xié)議與層次 1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念 2協(xié)議的組織與分層 對于非常復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其組織結(jié)構(gòu)應(yīng)該是層次化的（即分層的），否則網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計由于過于復(fù)雜而無

21、法實(shí)現(xiàn)。層次化的思想 （1）各層之間是獨(dú)立的實(shí)現(xiàn)接口服務(wù)復(fù)雜問題分解（2）靈活性好層內(nèi)變化允許對某一層提供的服務(wù)的修改網(wǎng)絡(luò)分層可以帶來的很多好處 （3）結(jié)構(gòu)上可分割開各層都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)（4）易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)因?yàn)檎麄€的系統(tǒng)己被分解為若干個相對獨(dú)立的子系統(tǒng)（5）能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作因?yàn)槊恳粚拥墓δ芗捌渌峁┑姆?wù)都已有了精確的說明分層時應(yīng)注意的問題 （1）差錯控制（2）流量控制（3）分段和重裝（4）復(fù)用和分用（5）連接建立和釋放（6）尋址網(wǎng)絡(luò)各層所要完成的主要功能 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（Network Architecture）：網(wǎng)絡(luò)層次模型和各層協(xié)議的集合，它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其構(gòu)件所應(yīng)完成的功能的

22、精確定義實(shí)現(xiàn)（Implementation）問題 3網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念 4層次模型 （1）實(shí)體：在每一層中，任何可以發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程稱為實(shí)體實(shí)體在許多情況下是一個特定的軟件模塊不同結(jié)點(diǎn)上位于同一層次、完成相同功能的實(shí)體被稱為對等實(shí)體（2）服務(wù)：在網(wǎng)絡(luò)分層模型中，每一層為相鄰的上一層所提供的功能稱為服務(wù)層次模型中的一些概念（3）協(xié)議：協(xié)議是控制兩個（或多個）對等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合（4）接口：在同一系統(tǒng)中，相鄰兩層的實(shí)體交換信息的地方稱為接口或服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（Service Access Point） 服務(wù)是垂直的服務(wù)定義了兩層之間的接口上層是服務(wù)對象（用戶），下層是服務(wù)提供

23、者協(xié)議是水平的協(xié)議是定義同層對等實(shí)體之間交換的幀、包（分組）和報文的格式及意義的一組規(guī)則協(xié)議和服務(wù)的關(guān)系 在協(xié)議的控制下，兩個對等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下面一層所提供的服務(wù)只要不改變提供給用戶的服務(wù)，實(shí)體可以任意地改變它們的協(xié)議協(xié)議和服務(wù)的關(guān)系 服務(wù)用戶與服務(wù)提供者之間要進(jìn)行交互，交互的信息稱為服務(wù)原語。 任何相鄰兩層之間的關(guān)系 主機(jī)A和主機(jī)B通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行的通信 在物理傳輸媒體（也叫傳輸介質(zhì)）上的實(shí)通信基礎(chǔ)上，通過對等層（peer layers）之間的虛通信來完成的（對等通信）1.4.2 OSI與TCP/IP模型1OSI模型 7層由低3層（物理層、數(shù)

24、據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層）一起組成通信子網(wǎng)，高3層（會話層、表示層和應(yīng)用層）一起組成資源子網(wǎng)，中間的傳輸層起著“承上啟下”的作用開放 OSI失敗的原因 OSI模型最重要的貢獻(xiàn)：將服務(wù)、接口、協(xié)議3個概念區(qū)分清楚 2TCP/IP協(xié)議與五層模型 （1）開放、免費(fèi)（2）獨(dú)立于特定的計算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)（3）獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中（4）統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都具有唯一的地址（5）標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供可靠的用戶服務(wù)TCP/IP協(xié)議主要有以下幾個特點(diǎn) （6）在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不很清楚（7）TCP/IP模型不適合于其它非TCP/IP協(xié)

25、議族（8）主機(jī)網(wǎng)絡(luò)層問題（9）物理層與數(shù)據(jù)鏈路層的劃分問題核心特點(diǎn)：開放、簡單、實(shí)用、兼容從目前的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來看，所采用的是一種五層的協(xié)議結(jié)構(gòu)：網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層采用TCP/IP協(xié)議棧數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)由不同的組織或廠商制訂五層模型 應(yīng)用層的基本任務(wù)和功能：直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)應(yīng)用層包括了所有的高層協(xié)議，并且總是不斷有新的協(xié)議加入。Telnet File Transfer Protocol，F(xiàn)TPSimple Mail Transfer Protocol，SMTPDomain Name System，DNS Simple Network Management Proto

26、col，SNMP Hyper Text Transfer Protocol，HTTP 3五層模型各層的主要功能（1）應(yīng)用層（Application Layer） 傳輸層的基本任務(wù)和功能：在源主機(jī)與目的主機(jī)的對等實(shí)體間建立用于會話的端到端連接負(fù)責(zé)向兩個主機(jī)中進(jìn)程之間的通信提供服務(wù)傳輸層的復(fù)用和分用的功能：復(fù)用：多個應(yīng)用層進(jìn)程可同時使用下面?zhèn)鬏攲拥姆?wù)分用：傳輸層把收到的信息分別交付給上面應(yīng)用層中的相應(yīng)的進(jìn)程（2）傳輸層（Transport Layer） 面向連接 可靠的，即有差錯控制和流量控制 字節(jié)流數(shù)據(jù)單元：報文段Transmission Control Protocol，TCP無連接 不可靠

27、 主要用于：不要求分組順序到達(dá)的傳輸中，分組傳輸順序檢查與排序由應(yīng)用層完成也被廣泛地應(yīng)用于只有一次的客戶服務(wù)器模式的請求應(yīng)答查詢快速遞交比準(zhǔn)確遞交更重要的應(yīng)用程序 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇怯脩魯?shù)據(jù)報 User Datagram Protocol，UDP 網(wǎng)絡(luò)層基本任務(wù)和功能：為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)即將源主機(jī)的報文分組發(fā)送到目的主機(jī)，源主機(jī)與目的主機(jī)可以在一個網(wǎng)上，也可以在不同的網(wǎng)上網(wǎng)絡(luò)層的主要功能包括以下幾點(diǎn)：處理來自傳輸層的報文段或用戶數(shù)據(jù)報發(fā)送請求處理接收的數(shù)據(jù)報 處理互聯(lián)的路由選擇、流量控制與擁塞問題數(shù)據(jù)單元： IP數(shù)據(jù)報 、數(shù)據(jù)報分組和包（3）網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）

28、 IP協(xié)議：一種提供不可靠、無連接的數(shù)據(jù)報傳送服務(wù)的協(xié)議，它提供的是一種“盡力而為（best-effort）”的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層也叫做網(wǎng)絡(luò)互連層、網(wǎng)際層或IP層 IP（Internet Protocol）協(xié)議 數(shù)據(jù)鏈路層基本任務(wù)和功能：將物理層提供的可能出錯的物理連接改造成為邏輯上無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，向網(wǎng)絡(luò)層提供透明的、可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)鏈路：從一個結(jié)點(diǎn)到相鄰結(jié)點(diǎn)的一段物理線路一條鏈路只是一條通路的組成部分，因此，鏈路又稱為物理鏈路將實(shí)現(xiàn)規(guī)程和協(xié)議的硬件和軟件加到物理線路上，這樣就構(gòu)成了數(shù)據(jù)鏈路數(shù)據(jù)單元：幀 （4）數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer） 鏈路管理 幀的封裝幀的同步 差錯控制 流

29、量控制 透明傳輸 物理尋址數(shù)據(jù)鏈路層必須具有以下主要功能 物理層的基本任務(wù)和功能：利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)之間建立、管理和釋放物理連接并實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸為數(shù)據(jù)鏈路層提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)物理層的數(shù)據(jù)傳輸單元：比特（bit）（5）物理層（Physical Layer） 典型問題：用多少伏特電壓表示“1”，多少伏特電壓表示“0”一個比特持續(xù)多少微秒傳輸是否在兩個方向上同時進(jìn)行最初的物理連接如何建立和完成，通信后連接如何終止網(wǎng)絡(luò)接插件有多少針以及各針的用途處理接口的4個基本功能特性：機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的功能特性物理傳輸介質(zhì) （5）物理層（Physical Layer） 在五層的體系結(jié)構(gòu)中

30、各層協(xié)議間的關(guān)系 1.4.3 具有五層的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的傳輸 五層體系結(jié)構(gòu)同樣采用對等通信的模式，其數(shù)據(jù)的傳輸過程可以總結(jié)：源主機(jī)的封裝，再通過物理層的實(shí)通信到達(dá)目的主機(jī)，并在目的主機(jī)進(jìn)行解封裝（也叫拆裝）的過程相同的兩個層被叫做“對等層”，各層協(xié)議實(shí)際上就是在各個對等層之間傳遞數(shù)據(jù)時的各項規(guī)定計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大類：事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)法定標(biāo)準(zhǔn)1.5 標(biāo)準(zhǔn)化組織 1國際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union）ITU-T的任務(wù)是制定 、電報和數(shù)據(jù)通信接口的技術(shù)建議例如：V系列建議和X建議，、ITU有3個主要部門：（1）無線通信部門（ITU-R）（

31、2）電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（ITU-T）19531993年，ITU-T曾被稱為CCITT（國際電報 咨詢委員會）（3）開發(fā)部門（ITU-D）1.5.1 電信界最有影響的組織 2電子工業(yè)協(xié)會EIA（Electronic Industries Association）EIA的成員包括電子公司和電信設(shè)備制造商EIA主要定義設(shè)備間的電氣連接和數(shù)據(jù)的物理傳輸如RS-232（或稱EIA-232） 1國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（International Standards Organization）國際標(biāo)準(zhǔn)是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO制定的，它是在1946年成立的一個自愿的、非條約的組織例如：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的七層模型 2美國國

32、家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSI（American National Standards Institute）美國在ISO中的代表是美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會ANSI 典型應(yīng)用有：美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼（ASCII）和光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）等 1.5.2 國際標(biāo)準(zhǔn)界最有影響的組織 3電器和電子工程師協(xié)會IEEE （Institute of Electrical and Electronics Engineers） IEEE是世界上最大的專業(yè)組織，建會于1963年，由從事電氣工程、電子和計算機(jī)等有關(guān)領(lǐng)域的專業(yè)人員組成，是世界上最大的專業(yè)技術(shù)團(tuán)體。每年出版大量的雜志和召開很多次會議IEEE下設(shè)許多專業(yè)委員會，其定義或

33、開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)界有極大的影響和作用力例如IEEE802系列，就是關(guān)于局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能一般是用幾個重要的性能指標(biāo)來衡量。除了這些性能指標(biāo)外，還有一些非性能特征也對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能有很大的影響例如網(wǎng)絡(luò)的價格、網(wǎng)絡(luò)的質(zhì)量、是否遵循通用的國際標(biāo)準(zhǔn)、可靠性、可擴(kuò)展性和可升級性、是否易于管理和維護(hù)等1.6 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能特性 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的速率：連接在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率，它也稱為數(shù)據(jù)率（data rate）或比特率（bit rate）單位：b/s 、bps 、kb/s、Mb/s，Gb/s，Tb/s 1.6.1 速率與帶寬 1速率 （1）信號的帶寬：該信號所包含的各種不同頻率成份所占據(jù)的頻率范圍例如，在傳統(tǒng)的通信線路上傳送的 信號的標(biāo)準(zhǔn)帶寬是（從300 Hz到3.4 kHz）。這種意義的帶寬的單位：赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。（2）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的帶寬：用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在單位時間內(nèi)從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”這種意義的帶寬的單位：b/s。2帶寬 延遲（delay或latency）：指數(shù)據(jù)（一個報文或分組