計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(第五版)

《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》學(xué)時：48

把世界帶給你！把你帶給世界！ComputerNetwork經(jīng)典參考教材1、Tanenbaum，A.S.，ComputerNetwork，3rdEd清華大學(xué)出版社影印版2、Peterson，ComputerNetworks，ASystemApproach，2ndEd機(jī)械工業(yè)出版社影印版3、Kurose，ComputerNetworking，ATop－DownApproachFeaturingtheInternet高等教育出版社影印版4、InternetworkingwithTCP/IPVol.1,人民郵件出版社影印版5、TCP/IPProtocolSuit中譯本：清華大學(xué)出版社第一章概論演變與發(fā)展功能與應(yīng)用層次體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化組織網(wǎng)絡(luò)實(shí)例1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展第一代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：以主機(jī)為中心(分時系統(tǒng))計算機(jī)的數(shù)量少，非常昂貴。為了充分利用計算機(jī)資源，用戶使用計算機(jī)首先要將程序和數(shù)據(jù)制成紙帶或卡片，然后送到計算中心進(jìn)行處理，再等待結(jié)果

這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：如果計算機(jī)的負(fù)荷較重，會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時間過長；單機(jī)系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦計算機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓圖1-1多用戶分時系統(tǒng)第二代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：發(fā)展歷程為了克服第一代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺計算機(jī)相互連接的方法如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)？借鑒電路交換的思想？電路交換本來是為電話通信而設(shè)計的，對于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來說，建立通路的呼叫過程太長，安全性難以保證1964年8月，巴蘭(Baran)在美國蘭德(Rand)公司“論分布式通信”的研究報告中提到了存儲轉(zhuǎn)發(fā)的概念(報文交換)1962-1965年，美國國防部高級研究計劃署(AdvancedResearchProjectsAgency，ARPA)和英國的國家物理實(shí)驗(yàn)室(NationalPhysicsLaboratory，NPL)都在對新型的計算機(jī)通信技術(shù)進(jìn)行研究英國NPL的戴維斯(David)于1966年首次提出了“分組”(Packet)的概念到1969年12月，DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，ARPA)的計算機(jī)分組交換網(wǎng)ARPANET投入運(yùn)行(最早的Internet)，網(wǎng)絡(luò)在戰(zhàn)時的安全性得以保證第二代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：以通信子網(wǎng)為中心圖1-2以通信子網(wǎng)為中心的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)HostLANRouterSubnet七十年代：以試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)為主X.25分組交換網(wǎng)：各國的電信部門建設(shè)運(yùn)行各種專用的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：SNA，DNAInternet的前身ARPANET進(jìn)行實(shí)驗(yàn)運(yùn)行八十年代：以學(xué)術(shù)網(wǎng)絡(luò)為主標(biāo)準(zhǔn)化計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：OSI局部網(wǎng)絡(luò)LAN技術(shù)空前發(fā)展建成NSFNET，Internet初具規(guī)模九十年代：以商業(yè)網(wǎng)絡(luò)為主Internet空前發(fā)展Web技術(shù)在Internet/Intranet得到廣泛應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史三網(wǎng)(電話、有線電視、數(shù)據(jù))融合IPovereverything5w的個人通信（whoever、whenever、wherever、whomever、whatever）網(wǎng)絡(luò)計算的新時代whatiscomputernetwork

由各自具有自主功能而有通過各種通信手段相互連接起來以便進(jìn)行信息交換、資源共享或協(xié)同工作的計算機(jī)集合。自主功能相互連接信息交換特點(diǎn)：1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)計算機(jī)間的數(shù)據(jù)通信資源子網(wǎng)向用戶提供可共享的軟、硬件資源1.功能ResourcesharingHighreliabilitySavemoneyCommunicationmedium1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能與應(yīng)用2.應(yīng)用

用于企業(yè)或單位(校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng))

服務(wù)于公眾訪問遠(yuǎn)程信息()個人間通信(email、www)交互式娛樂(VOD)Internet的歷史試驗(yàn)網(wǎng)ARPANET(1969,美國國防部)學(xué)術(shù)網(wǎng)NSFNET(1986，美國國家科學(xué)基金會)傳輸速率56kbps （1986）1.544Mbps （1988) 45Mbps （1992)商業(yè)網(wǎng)1995年4月30日以后完全商業(yè)化Internet的覆蓋范圍Internet的主機(jī)數(shù)量統(tǒng)計流量分布8%17%39%27%7%2%13%18%23%23%16%7%14%17%12%15%28%14%100%80%60%40%20%0%200019981996Source:TheYankeeGroup,1996Internet各種應(yīng)用的比例MultimediaDynamicWWWStaticWWWTelnetE-MailandNewsOther中國的公用計算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)商業(yè)性網(wǎng)絡(luò)中國公用計算機(jī)互連網(wǎng)CHINANET中國“金橋”網(wǎng)CHINAGBN公益性網(wǎng)絡(luò)中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)CERNET中國科技網(wǎng)CSTNETCERNET發(fā)展歷史1994年國家立項(xiàng)投資建設(shè)，1995年底完成第一期工程國家教育部領(lǐng)導(dǎo)管理，服務(wù)于教育和科研等公益事業(yè)第一個全國范圍Internet主干網(wǎng)，中國四大互連網(wǎng)之一1997年開始分擔(dān)通信費(fèi)用，自我運(yùn)行CERNET發(fā)展現(xiàn)狀已連接900多個單位，通達(dá)70多個城市，用戶達(dá)800萬全國主干網(wǎng)速度：512KDDN，2M衛(wèi)星信道八大地區(qū)主干網(wǎng)速度：64K升級到256K-512KDDN用戶單位接入速度：64K到10M國際信道：2M＋512K，4M+2x512K+2M主要應(yīng)用：Internet服務(wù)，教育和科研信息，圖書文獻(xiàn)全國高校招生系統(tǒng)，分配系統(tǒng)，遠(yuǎn)程教育等CERNET聯(lián)網(wǎng)單位數(shù)量CERNET聯(lián)網(wǎng)主機(jī)數(shù)量CERNET聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)量CERNET主干網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)CERNET與國內(nèi)CSTNET、CHINANET和CHINAGBN實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。在國際出口方面，CERNET已經(jīng)有12條國際和地區(qū)性信道，與美國、加拿大、英國、德國、日本和香港特區(qū)聯(lián)網(wǎng)，總帶寬在100M以上。附圖地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心是CERNET的重要組成部分。各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé)地區(qū)網(wǎng)的運(yùn)行管理和信息資源服務(wù)，負(fù)責(zé)管轄范圍內(nèi)單位和用戶入網(wǎng)，技術(shù)支持與培訓(xùn)。它是廣大校園網(wǎng)與CERNET聯(lián)系的紐帶與橋梁。CERNET的地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心和地區(qū)主結(jié)點(diǎn)分布在全國八個城市的十所高等院校。CERNET各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心華北清華大學(xué)(北京)北京大學(xué)(北京，天津，河北)北京郵電大學(xué)(北京，山西，內(nèi)蒙古)西北西安交通大學(xué)(陜西，甘肅，寧夏，青海，新疆)西南電子科技大學(xué)(四川，重慶，貴州，云南，西藏)華南華南理工大學(xué)(廣東，廣西，海南)華中華中理工大學(xué)(湖北，湖南，河南)華東(北)東南大學(xué)(江蘇，安徽，山東)華東(南)上海交通大學(xué)(上海，浙江，江西，福建)東北東北大學(xué)(遼寧，吉林，黑龍江)CERNET各地區(qū)網(wǎng)絡(luò)中心1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)1.層次模型裸機(jī)OS高級語言應(yīng)用程序1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)

對等層實(shí)體之間虛擬通信,實(shí)際通信在最底層完成1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)多層通信的實(shí)質(zhì)：

對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議下層向上層提供服務(wù),實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)對上層是透明的分層的原則：

各層功能明確，相互獨(dú)立層數(shù)應(yīng)足夠大，以避免不同的功能混雜在同一層中，但也不能太多，否則體系結(jié)構(gòu)會過于龐大層間接口清晰1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的幾個基本概念：協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換（通信）而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。實(shí)體：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進(jìn)程，每一層中的活躍元素。對等實(shí)體：位于不同系統(tǒng)內(nèi)同一層次的兩個實(shí)體。協(xié)議作用在對等實(shí)體之間。接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的原語操作及上層對下層的服務(wù)。服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次及其協(xié)議的集合，是對網(wǎng)絡(luò)及其組成部分的功能的精確定義。協(xié)議棧：某一系統(tǒng)內(nèi)的各層協(xié)議集。1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)OSI/RM

應(yīng)用層表示層會話層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層通信子網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議表示層協(xié)議會話層協(xié)議運(yùn)輸層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議鏈路層協(xié)議鏈路層協(xié)議物理層協(xié)議物理層協(xié)議1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1物理層保證在通信信道上傳輸原始比特。物理層協(xié)議規(guī)定傳輸媒體本身及與機(jī)器相連接的機(jī)械和電氣接口。1.物理層(physicallayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2數(shù)據(jù)鏈路層加強(qiáng)物理層原始比特流的傳輸功能，使之對網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)為一條無差錯鏈路。主要功能有成幀、差錯校驗(yàn)、流量控制2.數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)3網(wǎng)絡(luò)層完成通信子網(wǎng)的運(yùn)行控制。它負(fù)責(zé)選擇從發(fā)送端傳輸數(shù)據(jù)包到達(dá)接收端的路由。3.網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4運(yùn)輸層為OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中最核心的一層，它把實(shí)際使用的通信子網(wǎng)與高層應(yīng)用分開，提供發(fā)送端和接收端之間的高可靠、低成本的數(shù)據(jù)傳輸。4.運(yùn)輸層(transportlayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)5會話層使用運(yùn)輸層提供的可靠的端到端通信服務(wù)，并增加一些用戶所需要的附加功能和建立不同機(jī)器上的用戶之間的會話聯(lián)系。5.會話層(sessionlayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)6表示層完成被傳輸數(shù)據(jù)的表示的解釋工作，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)壓縮等。6.表示層(presentationlayer)1.4ISO/OSI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)7應(yīng)用層包含用戶普遍需要的應(yīng)用服務(wù)，例如虛擬終端、文件傳送、遠(yuǎn)程用戶登錄和電子數(shù)據(jù)交換以及電子郵件等。7.應(yīng)用層(applicationlayer)1.4OSI各層功能層次功能應(yīng)用層提供電子郵件、文件傳輸?shù)扔脩舴?wù)(“做什么”)

表示層轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)加密和解密(“對方看起來象什么”)會話層通信同步，錯誤恢復(fù)和事務(wù)操作(“該誰講話”“從哪兒講起”)運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)決策，實(shí)現(xiàn)分組和重新組裝(“對方在哪兒”)網(wǎng)絡(luò)層路由選擇，計費(fèi)信息管理(“走哪條路可以到達(dá)對方”)

數(shù)據(jù)鏈路層錯誤檢測和校正，組幀(“每一步該怎么走”)

物理層數(shù)據(jù)的物理傳輸(“怎樣利用物理媒體”)

與接口和服務(wù)相關(guān)的名詞：服務(wù)提供者和服務(wù)用戶：N層向N+1層提供服務(wù)，N層實(shí)體稱為服務(wù)提供者；N+1層實(shí)體為服務(wù)用戶服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）：接口上相鄰兩層實(shí)體交換信息之處接口數(shù)據(jù)單元（IDU）：相鄰兩層實(shí)體之間交換的信息單元接口控制信息（ICI）：相鄰兩層實(shí)體之間交換信息時的控制信息服務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU）：來自上一層，需要在本層與對等實(shí)體交換的信息協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）：對等實(shí)體之間交換的信息單元協(xié)議控制信息（PCI）：對等實(shí)體之間交換信息時的控制信息相鄰兩層接口上的數(shù)據(jù)交換層間服務(wù)服務(wù)原語：服務(wù)用戶（N+1實(shí)體）與服務(wù)提供者（N實(shí)體）之間進(jìn)行交互時，所交換的必要信息，用以通知服務(wù)用戶采取某種行動，或向服務(wù)用戶報告其服務(wù)提供者的對等實(shí)體以采取的行動。四種服務(wù)原語：Request請求源（N+1）實(shí)體源（N）實(shí)體Indication指示 目的（N）實(shí)體目的（N+1）實(shí)體Response響應(yīng) 目的（N+1）實(shí)體目的（N）實(shí)體Confirm證實(shí) 源（N）實(shí)體源（N+1）實(shí)體①連接請求(CONNECT.request)主叫方服務(wù)用戶請求建立連接②連接指示(CONNECT.indication)被叫方服務(wù)提供者向其服務(wù)用戶報告有連接建立請求③連接響應(yīng)(CONNECT.response)被叫方服務(wù)用戶表示接受連接請求④連接證實(shí)(CONNECT.confirm)主叫方服務(wù)提供者通知其服務(wù)用戶連接已建立⑤數(shù)據(jù)請求(DATA.request)服務(wù)用戶請求其服務(wù)提供者把數(shù)據(jù)傳送給對方⑥數(shù)據(jù)指示(DATA.indication)服務(wù)提供者向其服務(wù)用戶報告有數(shù)據(jù)到達(dá)⑦斷連指示(DISCONNECT.request)服務(wù)用戶請求釋放連接⑧斷連指示(DISCONNECT.indication)服務(wù)提供者通知服務(wù)用戶對方已釋放連接ApplicationLayerTrans