計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述,計(jì)算機(jī)教學(xué)比賽,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),電路交換,分組交換技術(shù)課件

1、第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 教師：時(shí) 間 ：2015年7月8號(hào)安徽中醫(yī)學(xué)院 醫(yī)藥信息工程學(xué)院主要內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用電路交換、分組交換技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)一二三21 世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線(xiàn)電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快的并起到核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展因特網(wǎng)商業(yè)化1986年NSF建立了NSFNET1983年ARPAnet分為ARPAnet和MILNET 1969年建立一個(gè)名為ARPANET的網(wǎng)絡(luò) 因特網(wǎng)的意義1因特網(wǎng)

2、是自印刷術(shù)以來(lái)人類(lèi)通信方面最大的變革3因特網(wǎng)縮短了人際交往的時(shí)間和空間，改變了人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往方式，使世界發(fā)生了極大的變化2現(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開(kāi)因特網(wǎng)電路交換兩部電話(huà)機(jī)只需要用一對(duì)電線(xiàn)就能夠互相連接起來(lái) 更多的電話(huà)機(jī)互相連通5 部電話(huà)機(jī)兩兩相連，需 10 對(duì)電線(xiàn)。N 部電話(huà)機(jī)兩兩相連，需 N(N 1)/2對(duì)電線(xiàn)。 “交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接把一條電話(huà)線(xiàn)轉(zhuǎn)接到另一條電話(huà)線(xiàn)，使它們連通起來(lái)。從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線(xiàn)路的資源。電路交換的特點(diǎn)電路交換的三個(gè)階段：建立連接通信釋放連接所以,

3、電路交換必定是面向連接的。(A通話(huà)前先撥號(hào)建立連接?？赡苤灰?jīng)過(guò)一個(gè)交換機(jī)（如 A 到 B）可能要經(jīng)過(guò)多個(gè)交換機(jī)（如 C 到 D）通話(huà)過(guò)程中，通信雙方一直占用所建立的連接。通話(huà)結(jié)束后，掛機(jī)釋放連接。交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)(交換機(jī)交換機(jī)BCD分組交換針對(duì)電路交換的電信網(wǎng)的這一重大缺點(diǎn)，一種靈活的分組交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)世了。分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文(欲發(fā)送的整塊數(shù)據(jù))劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組

4、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分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。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)。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。分組交換的原理（四）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)分組交換的原理（五）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。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報(bào)文110100011010101011010101

5、1100010011010010數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交換全過(guò)程 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)文數(shù) 據(jù)分組11010011101 00101001110報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù) 據(jù)首部分組首部數(shù) 據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(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分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(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！結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)分組交換的優(yōu)點(diǎn)高效 動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，

6、對(duì)通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速 不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。可靠 完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來(lái)的問(wèn)題分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開(kāi)銷(xiāo)。劃分層次的必要性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。 這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問(wèn)題（同步含有時(shí)序的意思）。為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(network protocol)，簡(jiǎn)稱(chēng)為協(xié)議。 劃分層次的概念舉例計(jì)算

7、機(jī) 1 向計(jì)算機(jī) 2 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件?？梢詫⒁龅墓ぷ鬟M(jìn)行如下的劃分。第一類(lèi)工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個(gè)計(jì)算機(jī)將文件傳送模塊作為最高的一層 。剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個(gè)文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線(xiàn)傳送的把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對(duì)方把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送把收到的文件交給上層模塊通信服務(wù)模塊通

8、信服務(wù)模塊再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件傳送模塊計(jì)算機(jī) 1計(jì)算機(jī) 2文件傳送模塊通信服務(wù)模塊通信服務(wù)模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊網(wǎng)絡(luò)接入模塊通信網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作例如，規(guī)定傳輸?shù)膸袷?，幀的最大長(zhǎng)度等。五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(application layer) 運(yùn)輸層(transport layer) 網(wǎng)絡(luò)層(network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層(data link layer) 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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用

9、層加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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）5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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應(yīng)用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體計(jì)算機(jī) 1AP2AP

10、1電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層計(jì)算機(jī) 25432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 2運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(jī) 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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算

11、機(jī) 2我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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)5432154321計(jì)算機(jī) 1AP2AP1計(jì)算機(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 程 序 數(shù) 據(jù)H4H5應(yīng) 用 程