網(wǎng)絡第一章課件

1《COMPUTERNETWORKS》主講人：陶曉玲2課程信息課程名稱：計算機網(wǎng)絡（外文教材）理論學時：48實驗學時：8上課周次：7～18教材：《COMPUTERNETWORKS》4thEdition

參考書目：《計算機網(wǎng)絡》（第五版）潘愛民譯

《計算機網(wǎng)絡》（第三版）謝希仁主編《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡》（第二版）

3課程信息考核方式：考試（閉卷，全英文試卷）成績構成：期末考試（60％）實驗成績（15％）平時（作業(yè)+考勤）成績（25％）輔導老師：韋毅老師輔導答疑時間：每周周一下午5,6節(jié)（7~18周）地點：花江校區(qū)科技樓1365課程意義

計算機網(wǎng)絡是由計算機技術和通信技術緊密結合而產(chǎn)生的一門綜合性、交叉性學科。計算機網(wǎng)絡的理論發(fā)展和應用水平反映了一個國家信息技術的發(fā)展水平，在現(xiàn)代社會經(jīng)濟發(fā)展中，扮演了越來越重要的角色。為了適應信息社會對人才培養(yǎng)的需要，《計算機網(wǎng)絡》已經(jīng)成為各行各業(yè)人士、各學科、各專業(yè)學生學習的必修課程。通過學習計算機網(wǎng)絡基礎理論、實用技術和掌握基本操作進一步提高自身價值及社會競爭力。6課程要求●掌握五層網(wǎng)絡的模型結構和原理

●掌握應用層中相關協(xié)議的基本組成及原理●掌握Ethernet的原理及協(xié)議

●掌握主要的路由算法及路由協(xié)議●掌握主要的傳輸層協(xié)議7教材特點

每一章都遵循相同的方法：首先給出主要原理，然后用現(xiàn)實生活中的示例網(wǎng)絡來說明這些原理。

作者采用結構化的方法從內(nèi)到外解釋了網(wǎng)絡如何工作。首先闡述了物理層、計算機硬件和傳輸系統(tǒng)，然后順序介紹物理層以上各層直到應用層。8Chapter1IntroductionOVERVIEW:

1.1USESOFCOMPUTERNETWORKS1.2NETWORKHARDWARE1.3NETWORKSOFTWARE

1.4

REFERENCEMODELS10Chapter1Introduction[1]Theoldmodelofasinglecomputerservingalloftheorganization’scomputationalneedshasbeenreplacedbyoneinwhichalargenumberofseparate

but

interconnectedcomputersdothejob.TheDefinitionofComputerNetwork:[2]凡是利用通信設備和線路按不同的拓撲結構將位于不同地理位置、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡軟件（網(wǎng)絡通信協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡中硬件、軟件資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。12●1986年美國國家科學基金會(NSF)投資在美國普林斯頓大學、匹茲堡大學、加州大學圣地亞哥分校、依利諾斯大學和康納爾大學建立5個超級計算中心，并通過56Kbps的通信線路連接形成NSFNET的雛形。至1991年，NSFNET的子網(wǎng)從100個迅速增加到3000多個。●進入90年代初期，Internet事實上已成為一個“網(wǎng)際網(wǎng)”：各個子網(wǎng)分別負責自己的架設和運作費用，而這些子網(wǎng)又通過NSFNET互聯(lián)起來?！?993年，開始應用WWW（萬維網(wǎng)）和瀏覽器。●到2000年底，世界上網(wǎng)人數(shù)已突破4億，到2004年底已經(jīng)達到7億，到2010年底已經(jīng)達到18億左右。Chapter1Introduction14Chapter1Introduction●分布式計算機系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡之上的軟件系統(tǒng)。特點：1、系統(tǒng)擁有多種通用的物理和邏輯資源，他們可以被動態(tài)的分配任務；2、系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過計算機網(wǎng)絡進行信息交換；3、系統(tǒng)存在著一個以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)；4、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的各計算機間相互合作又各自獨立自治；5、系統(tǒng)內(nèi)部結構對于用戶而言完全透明?！衤?lián)系：計算機網(wǎng)絡為分布式計算機系統(tǒng)提供了基礎，分布式計算機系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡的高級形式?！癜l(fā)展：網(wǎng)格（Grid）、P2P（Peer-To-Peer）、云計算151.1USESOFCOMPUTERNETWORKS

1.1.1BusinessApplications1.1.2HomeApplications1.1.3MobileUsers1.1.4SocialIssues161.1.1BusinessApplications1、ResourceSharing:打印機、掃描儀、財務報告、顧客信息等。

2、Satisfypeople’srequirements:視頻會議、電子郵件等3、E-commerce:服務上網(wǎng)、網(wǎng)上訂票、在線查詢等。主要應用：171.1.1BusinessApplicationsC/SModel：Figure1-1.Anetworkwithtwoclientsandoneserver.Server：為多個客戶端應用程序管理數(shù)據(jù)Client：發(fā)送、請求和分析從服務器接收的數(shù)據(jù)181.1.1BusinessApplicationsC/SModel：工作流程：1、服務器等待客戶端請求2、客戶端發(fā)送請求，等待應答消息3、服務器執(zhí)行客戶端請求，發(fā)回應答消息201.1.3MobileUsersFigure1-5.Combinationsofwirelessnetworksandmobilecomputing.211.1.4SocialIssues●個人隱私●電子賭博●黑客●計算機癖●環(huán)境問題●高科技詐騙

“信息高速公路”的發(fā)展會不會與交通公路的發(fā)達一樣，給環(huán)境帶來不利的影響呢？231.2NetworkHardware●分類標準：transmissiontechnologyandscale●twotypesoftransmissiontechnology：

Broadcasting:Apacketissenttoalldestinationsbyusingaspecialcodeintheaddressfield,whichisreceivedandprocessedbyeverymachineonthenetwork.

Multicasting:Apacketisonlyalloweditsenttoasubsetofthenetwork.1.Broadcastlinks2.Point-to-pointlinks

Unicasting:Point-to-pointtransmissionwithonesenderandonereceiver.241.2NetworkHardware●Classifycomputernetworkbyscale263.TwotopologiesforbroadcastLANs1.2.1LocalAreaNetworksFigure1-7.Twobroadcastnetworks.(a)Bus.(b)Ring.△Bus:IEEE802.3(Ethernet),isabus-basedbroadcastnetworkwithdecentralizedcontrol.

△Ring:IEEE802.5△TokenRing:IEEE802.4271.2.2MetropolitanAreaNetworksFigure1-8.AmetropolitanareanetworkbasedoncableTV.281.2.3WideAreaNetworksFigure1-9.RelationbetweenhostsonLANsandthesubnet.廣域網(wǎng)HostSubnetTransmissionlinesRouter301.2.4WirelessNetworksThreemaincategories:1.Systeminterconnection:master-slaveparadigm2.WirelessLANs:IEEE802.113.WirelessWANs.Figure1-11.(a)Bluetoothconfiguration.(b)WirelessLAN.311.3NetworkSoftware1.3.1ProtocolHierarchiesFigure1-13.Layers,protocols,andinterfaces.321.3NetworkSoftware●aprotocolisanagreementbetweenthecommunicatingpartiesonhowcommunicationistoproceed.●Theentitiescomprisingthecorrespondinglayersondifferentmachinesarecalledpeers.●Toreducetheirdesigncomplexity,mostnetworksareorganizedasastackoflayersorlevels,eachonebuiltupontheonebelowit.33●Asetoflayersandprotocolsiscalledanetworkarchitecture.●Betweeneachpairofadjacentlayersisaninterface.Theinterfacedefineswhichprimitiveoperationsandservicesthelowerlayermakesavailabletotheupperone.1.3NetworkSoftware●Alistofprotocolsusedbyacertainsystem,oneprotocolperlayer,iscalledaprotocolstack.34Figure1-15.Exampleinformationflowsupportingvirtualcommunicationinlayer5.1.3NetworkSoftware351.3.2DesignIssuesfortheLayers●addressing●

errorcontrol●flowcontrol●

multiplexinganddemultiplexing●

routing361.3.3Connection-OrientedandConnectionlessServices●

Connection-oriented:telephonesystem①firstestablishaconnection②doalotcommunication③releasetheconnection

●

Connectionless:Thepostalmodel:yourdataisputintosomekindofenvelopeonwhichthedestinationaddresshasbeenwritten.Theenvelope+contentsissenttothedestination,andthat’sit.

●Eachservicecanbecharacterizedbyaqualityofservice.37Figure1-16.Sixdifferenttypesofservice.1.3.3Connection-OrientedandConnectionlessServices381.3.4ServicePrimitivesAserviceisformallyspecifiedbyasetofprimitives(operations)availabletoauserprocesstoaccesstheservice.Figure1-17.Fiveserviceprimitivesforimplementingasimpleconnection-orientedservice.391.3.5TheRelationshipofServicestoProtocolsAserviceisasetofprimitives(operations)thatalayerprovidestothelayeraboveit.thelowerlayerbeingtheserviceproviderandtheupperlayerbeingtheserviceuser.Aprotocol,incontrast,isasetofrulesgoverningtheformatandmeaningofthepackets,ormessagesthatareexchangedbythepeerentitieswithinalayer.40Figure1-19.Therelationshipbetweenaserviceandaprotocol.1.3.5TheRelationshipofServicestoProtocols411.4ReferenceModels1.4.1TheOSIReferenceModel1.4.2TheTCP/IPReferenceModel1.4.3TheHybridReferenceModelForThisCourse

421.4.1TheOSIReferenceModelFigure1-20.TheOSIreferencemodel.1.4.1TheOSIReferenceModel（1）當需要一個不同抽象體的時候，應該創(chuàng)建一層。（2）每一層都應該執(zhí)行一個明確定義的功能。（3）選擇每一層功能的時候，應該考慮到定義國際標準化的協(xié)議。（4）選擇層邊界的時候，應該使“跨接口所需要的信息流”盡可能最小。（5）層數(shù)應該足夠多，以保證不同的功能不會被混雜在同一層中，同時層數(shù)也不能夠太多，以避免整個體系結構變得過于龐大。OSI模型有7層，這7層的分層原則如下所述：441.4.1TheOSIReferenceModelThephysicallayerisconcernedwithtransmittingrawbitsoveracommunicationchannel.ThePhysicalLayerTheDataLinkLayerThemaintaskofthedatalinklayeristotransformarawtransmissionfacilityintoalinethatappearsfreeofundetectedtransmissionerrorstothenetworklayer.TheNetworkLayerThenetworklayercontrolstheoperationofthesubnet.TheTransportLayerThebasicfunctionofthetransportlayeristoacceptdatafromabove,splititupintosmallerunitsifneedbe,passthesetothenetworklayer,andensurethatthepiecesallarrivecorrectlyattheotherend.451.4.1TheOSIReferenceModelTheapplicationlayercontainsavarietyofprotocolsthatarecommonlyneededbyusers.TheSessionLayerThePresentationLayerTheApplicationLayerThesessionlayerallowsusersondifferentmachinestoestablishsessionsbetweenthem.Thepresen