計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件趙青松第1章概述資料說課材料

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課件趙青松第1章概述資料參考書目計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自頂向下方法(第4版)（美）庫羅斯等著，陳鳴譯機(jī)械工業(yè)出版社計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版)AndrewS.Tanenbaum潘愛民譯清華大學(xué)出版社第1章概述1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用1.2因特網(wǎng)概述1.3因特網(wǎng)的組成1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展

1.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別1.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

在信息時代的作用21世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快的并起到核心作用的是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的

最重要的功能連通性——計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息，好像這些用戶的計算機(jī)都可以彼此直接連通一樣。共享——即資源共享?？梢允切畔⒐蚕?、軟件共享，也可以是硬件共享。1.2因特網(wǎng)概述1.2.1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)(network)由若干結(jié)點(node)和連接這些結(jié)點的鏈路(link)組成。(a)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點鏈路網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)(互連網(wǎng))是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(networkofnetworks)。互聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)通過路由器連起來。(b)互聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)因特網(wǎng)是世界是最大的互連網(wǎng)。連接在因特網(wǎng)上的計算機(jī)都稱為主機(jī)(host)。主機(jī)因特網(wǎng)1.2.2因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物。60年代初，美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網(wǎng)有一個缺點：正在通信的電路中有一個交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。ARPANET的成功使

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化早期的面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個主機(jī)為中心的星形網(wǎng)各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。

分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。

從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心主機(jī)終端以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心主機(jī)分組交換網(wǎng)因特網(wǎng)發(fā)展的第一個階段第一階段是從單個網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。1969年,世界上出現(xiàn)第一個分組交換網(wǎng)ARPANET。1983年TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。人們把1983年作為因特網(wǎng)的誕生時間。internet和Internet的區(qū)別以小寫字母i開始的internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。internet和Internet的區(qū)別以大寫字母I開始的的Internet（因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的ARPANET。因特網(wǎng)發(fā)展的第二個階段第二階段的特點是建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。1985年，建成NSFNET，取代ARPANET，成為Internet主干網(wǎng)。NSFNET是一個三級網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。Internet的接入除了科研院所，開始大量的公司接入。因特網(wǎng)發(fā)展的第三個階段第三階段的特點是逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。從1993年，NSFNET被商用的因特網(wǎng)主干網(wǎng)替代。出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務(wù)提供者ISP(InternetServiceProvider)。用戶因特網(wǎng)ISP1ISP2因特網(wǎng)服務(wù)提供者用戶通過ISP上網(wǎng)根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的IP地址數(shù)目的不同，ISP也分成為不同的層次。

一級ISP一級ISP第一層

ISP大公司本地

ISP大公司大公司公司本地

ISP本地

ISP校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)第二層

ISP第二層

ISPNAPNAPAB主機(jī)A→本地ISP→第二層ISP→NAP→第一層ISP→NAP→第二層ISP→本地ISP→主機(jī)B第一層

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第一層

ISP第一層第二層第三層本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISP本地

ISP本地

ISP第二層

ISP萬維網(wǎng)WWW的問世因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展始于20世紀(jì)90年代。由歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬維網(wǎng)WWW(WorldWideWeb)被廣泛使用在因特網(wǎng)上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員對網(wǎng)絡(luò)的使用，成為因特網(wǎng)的這種指數(shù)級增長的主要驅(qū)動力。因特網(wǎng)的未來NGI：美國政府的下一代因特網(wǎng)計劃。Internet2是UCAID（120多個大學(xué)會員）的一項研究計劃。1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化對因特網(wǎng)的發(fā)展起到非常重要的作用。因特網(wǎng)制定標(biāo)準(zhǔn)的特色是面向公眾。1.2.3關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)協(xié)會ISOC因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IRSG因特網(wǎng)研究部IRTF因特網(wǎng)工程部IETF因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG…RGWG……RG…領(lǐng)域領(lǐng)域因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會IABWGWGWG什么是RFC所有的因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都是以RFC的形式在因特網(wǎng)上發(fā)表。RFC(RequestForComments)的意思是“請求評論”。制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個階段因特網(wǎng)草案(InternetDraft)——在這個階段還不是RFC文檔。建議標(biāo)準(zhǔn)(ProposedStandard)——從這個階段開始就成為RFC文檔。草案標(biāo)準(zhǔn)(DraftStandard)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(InternetStandard)各種RFC之間的關(guān)系因特網(wǎng)草案建議標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)歷史的RFC實驗的RFC提供信息的RFC6種RFC1.3因特網(wǎng)的組成(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，用來進(jìn)行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。(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)。“主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行通信”，實際上是指：“運行在主機(jī)A上的某個程序(進(jìn)程)和運行在主機(jī)B上的另一個程序(進(jìn)程)進(jìn)行通信”。簡稱為“計算機(jī)之間通信”。兩種通信方式在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾嚎蛻舴?wù)器方式（C/S方式）即Client/Server方式對等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式1.客戶服務(wù)器方式客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進(jìn)程?？蛻舴?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?？蛻羰欠?wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。運行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運行服務(wù)器程序AB①請求服務(wù)②得到服務(wù)客戶服務(wù)器客戶A向服務(wù)器B發(fā)出請求服務(wù)，而服務(wù)器B向客戶A提供服務(wù)?？蛻糗浖奶攸c被用戶調(diào)用后運行，在打算通信時主動向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請求服務(wù)）。因此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。服務(wù)器軟件的特點一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時處理多個遠(yuǎn)地或本地客戶的請求。系統(tǒng)啟動后即自動調(diào)用并一直不斷地運行著，被動地等待并接受來自各地的客戶的通信請求。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級的操作系統(tǒng)支持。2.對等連接方式對等連接(peer-to-peer，簡寫為P2P)是指兩個主機(jī)在通信時并不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方。只要兩個主機(jī)都運行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、對等連接通信。雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運行P2P程序運行P2P程序DCEF運行P2P程序運行P2P程序?qū)Φ冗B接方式的特點對等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對等連接中的每一個主機(jī)既是客戶又同時是服務(wù)器。1.3.2因特網(wǎng)的核心部分網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是實現(xiàn)分組交換(packetswitching)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兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠互相連接起來。

更多的電話機(jī)互相連通5部電話機(jī)兩兩相連，需10對電線。N部電話機(jī)兩兩相連，需N(N–1)/2對電線。

使用交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時，就要使用交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)?！?/p>

交換機(jī)電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個交換機(jī)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C和D通話只經(jīng)過一個本地交換機(jī)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電路交換傳送計算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。往往傳送數(shù)據(jù)的時間不到10%甚至1%。報文2.分組交換的主要特點在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報文添加首部構(gòu)成分組每一個數(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分組

3請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的傳輸單元分組交換網(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分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的路由器根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，查找路由表,把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個路由器。用這樣的存儲轉(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)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報文。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)最后還原成原來的報文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯，在轉(zhuǎn)發(fā)時也沒有被丟棄。報文1101000110101010110101011100010011010010因特網(wǎng)的核心部分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)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)注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程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)的端口路由器路由器處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表(路由表)，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

分組交換的優(yōu)點高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對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?？煽勘ＷC可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換的缺點分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。分組交換不像電路交換通過連接來保證通信時所需的各種資源,無法確保通信時帶寬。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文ABCDABCDABCD報文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點比特流直達(dá)終點報文報文報文分組分組分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)存儲轉(zhuǎn)發(fā)

課后作業(yè)1.習(xí)題1-02、1-03、1-052..走進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)學(xué)術(shù)報告（一）（二）,謝希仁4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展(1)中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET(2)中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)CERNET(3)中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET(4)中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET(5)中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng)CNCNET(6)中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)CIETNET(7)中國移動互聯(lián)網(wǎng)CMNET(8)中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET（建設(shè)中）(9)中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET（建設(shè)中）

中國下一代因特網(wǎng)計劃國家863高技術(shù)研究發(fā)展計劃863-306，863-317中國高速信息示范網(wǎng)絡(luò)CAINONET（863-300）CERNET2000（高速網(wǎng)絡(luò)）工程面向21世紀(jì)中國教育振興計劃：現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育工程中國高速信息示范網(wǎng)IP/SDH/DWDM地區(qū)AOXC節(jié)點A1OADM節(jié)點A3OADM節(jié)點A2CRSDHUASPSTNADSL地區(qū)BOXC節(jié)點B1SDHOADM節(jié)點B3ADMUASERLANOADM節(jié)點B2地區(qū)COXC節(jié)點C1OADM節(jié)點C2OADM節(jié)點C3OADM節(jié)點C4TMERLANERLANLAN…ERCRCR中國高速信息示范網(wǎng)CAINONet示意圖PSTNATM設(shè)備ATM設(shè)備TMTMATM設(shè)備ATM設(shè)備ADM北大清華GSR12012GSR12008POSOC-48GEDPTRing北航GSR12008北郵GSR12008基金委GSR12008中科院GSR12008CERNETCSTNETAPAN/STAR1.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別1.5.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義最簡單的定義：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計算機(jī)的集合。1.5.2幾種不同的類別的網(wǎng)絡(luò)不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)

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)不同作用范圍的網(wǎng)絡(luò)廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)個人區(qū)域網(wǎng)PAN(PersonalAreaNetwork)

以計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)劃分2.不同使用者的網(wǎng)絡(luò)從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類公用網(wǎng)(publicnetwork)專用網(wǎng)(privatenetwork)

用來把用戶

接入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)接入網(wǎng)AN(AccessNetwork)，它又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。由ISP提供的接入網(wǎng)只是起到讓用戶能夠與因特網(wǎng)連接的“橋梁”作用。1.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1.速率速率即數(shù)據(jù)率(datarate)或比特率(bitrate)是指連接在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率。速率的單位是b/s(bps)，或kb/s,Mb/s,Gb/s等速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率。

2.帶寬“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F(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，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。常用的帶寬單位更常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）請注意：在計算機(jī)界，K=210=1024M=220,G=230,T=240。3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。4.時延(delay或latency)時延是數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時間。包括:發(fā)送時延、傳播時延、處理時延、排隊時延。發(fā)送時延發(fā)送時延(傳輸時延)是主機(jī)或路由器發(fā)送數(shù)據(jù)幀所需要的時間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）傳播時延傳播時延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。傳播時延=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）計算收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的發(fā)送時延和傳播時延：（1）數(shù)據(jù)長度為107bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。（2）數(shù)據(jù)長度為103bit,數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。從以上的計算結(jié)果可得出什么結(jié)論?容易產(chǎn)生的錯誤概念對于高速網(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。提高鏈路帶寬減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延。時延處理時延主機(jī)或路由器為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費的時間。排隊時延分組在路由器輸入隊列中排隊所經(jīng)歷的時延。排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。時延數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和：總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延+處理時延四種時延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點

B結(jié)點

A在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸時延(即發(fā)送時延)在結(jié)點A中產(chǎn)生處理時延和排隊時延數(shù)據(jù)從結(jié)點A向結(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路時延帶寬積（傳播）時延鏈路帶寬時延帶寬積=傳播時延帶寬時延帶寬積6.往返時間往返時間指從發(fā)送數(shù)據(jù)開始,到發(fā)送方收到來自接收方確認(rèn),總共經(jīng)歷的時間。7.利用率信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過）。完全空閑的信道的利用率是零。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。信道利用率并非越高越好。時延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系若令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時的時延，D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡單公式表示D和D0之間的關(guān)系：U是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在0到1之間。

時延

D利用率

U10D0時延急劇增大1.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景——計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性不同的通信介質(zhì)——有線、無線、……不同種類的設(shè)備——主機(jī)、路由器、交換機(jī)、復(fù)用設(shè)備、……不同的操作系統(tǒng)——Unix、Windows、……不同的軟/硬件、接口和通信約定（協(xié)議）不同的應(yīng)用環(huán)境——固定、移動、……不同種類業(yè)務(wù)——分時、交互、實時、……寶貴的投資和積累——有形、無形、……用戶業(yè)務(wù)的延續(xù)性——不允許出現(xiàn)大的跌宕起伏1.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.7.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成相互通信的兩個計算機(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。關(guān)于開放系統(tǒng)互連參考模型

OSI/RM只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個系統(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。在市場化方面OSI卻失敗了。OSI的專家們在完成OSI標(biāo)準(zhǔn)時沒有商業(yè)驅(qū)動力；OSI的協(xié)議實現(xiàn)起來過分復(fù)雜，且運行效率很低；OSI標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長，因而使得按OSI標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無法及時進(jìn)入市場；OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個層次中重復(fù)出現(xiàn)。

兩種國際標(biāo)準(zhǔn)法律上的(dejure)國際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒有得到市場的認(rèn)可。非國際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP常被稱為事實上的(defacto)國際標(biāo)準(zhǔn)。1.7.2劃分層次的必要性計算機(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)的同步問題（同步含有時序的意思）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡稱為協(xié)議，是為進(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。人相互交流的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的對比HiHiWhat’s

thetime?2:00請求連接傳送文件：xxxxx.xxx<文件>time連接確認(rèn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素語法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。在HDLC協(xié)議中，標(biāo)志Flag(7EH)表示報文的開始和結(jié)束同步事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。FlagAddressCtrlDataFCSSFlagHDLC確認(rèn)釋放連接釋放確認(rèn)釋放確認(rèn)連接確認(rèn)數(shù)據(jù)連接請求連接確認(rèn)tt時序例釋放連接數(shù)據(jù)傳輸建立連接分層思想“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?？罩新眯械慕M織一系列的步驟機(jī)票(購買)行李(托運)旅客(出發(fā))飛機(jī)(起飛)飛行航線機(jī)票(投訴)行李(認(rèn)領(lǐng))旅客(到達(dá))飛機(jī)(著陸)飛行航線飛行航線空中旅行的組織:從另一種不同的角度觀察層次的觀點：

每層實現(xiàn)一種特定的服務(wù)自己內(nèi)部的功能依賴自己的下層提供的服務(wù)機(jī)票(購買)行李(托運)旅客(出發(fā))飛機(jī)(起飛)飛行航線機(jī)票(投訴)行李(認(rèn)領(lǐng))旅客(到達(dá))飛機(jī)(著陸)飛行航線飛行航線分層的空中旅行組織:服務(wù)從出發(fā)地到目的地的航線：導(dǎo)航服務(wù)柜臺-to-柜臺：“旅客+行李”票務(wù)服務(wù)行李托運-to-行李認(rèn)領(lǐng)：行李服務(wù)登機(jī)入口-to-到達(dá)出口：旅客乘務(wù)服務(wù)

跑道-to-跑道：飛機(jī)“航運”服務(wù)層次功能的分布式實現(xiàn)飛機(jī)(起飛)飛機(jī)(著陸)飛行航線起飛機(jī)場到達(dá)機(jī)場中間空中交通樞紐飛行航線飛行航線機(jī)票(購買)機(jī)票(投訴)行李(托運)行李(認(rèn)領(lǐng))旅客(出發(fā))旅客(到達(dá))劃分層次的概念舉例主機(jī)

1

向主機(jī)

2

通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對方已做好接收和存儲文件的準(zhǔn)備。雙方協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個主機(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)。兩個主機(jī)交換文件文件傳送模塊主機(jī)

1主機(jī)

2文件傳送模塊只看這兩個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)計一個通信服務(wù)模塊文件傳送模塊主機(jī)

1主機(jī)

2文件傳送模塊只看這兩個通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對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)模塊通信服務(wù)模塊再設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)接入模塊文件傳送模塊主機(jī)

1主機(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?，幀的最大長度等。分層的好處各層之間是獨立的。靈活性好。結(jié)構(gòu)上可分割開。易于實現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。層數(shù)多少要適當(dāng)若層數(shù)太少，就會使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多又會在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時遇到較多的困難。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。實現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機(jī)硬件和軟件。1.7.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP是四層的體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。而OSI是一種七層的體系結(jié)構(gòu)。但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有具體內(nèi)容。因此往往采取折中的辦法，即綜合

OSI和

TCP/IP

的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。OSI和TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(applicationlayer)運輸層(transportlayer)網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)物理層(physicallayer)數(shù)據(jù)鏈路層5應(yīng)用層4運輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層物理層：在物理線路上傳輸原始的二進(jìn)制數(shù)據(jù)位-比特流（基本網(wǎng)絡(luò)硬件）。數(shù)據(jù)鏈路層：在有差錯的物理線路上提供無差錯的數(shù)據(jù)（幀frame）傳輸。網(wǎng)絡(luò)層：控制通信子網(wǎng)提供源點到目的點的數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)報datagram）傳送，提供路徑選擇、流量控制等功能。各層的主要功能各層的主要功能傳輸層：通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，讓主機(jī)之間透明地傳輸報文段(segment)。應(yīng)用層：用戶應(yīng)用進(jìn)程的接口，負(fù)責(zé)信息的語意表示。（文件傳輸、電子郵件等)(報文message)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

PDUOSI參考模型將對等層次之間送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)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再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文段主機(jī)

1

向主機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機(jī)

1AP2AP1主機(jī)

2運輸層報文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報（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)應(yīng)用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體主機(jī)

1AP2AP1電信號（或光信號）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運輸層剝?nèi)ナ撞浚〕鰯?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)

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)5432154321主機(jī)

1AP2AP1主機(jī)

210100110100101比特流110101110101計算機(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)部分交給運輸層H5應(yīng)用程序數(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運輸層剝?nèi)笪氖撞亢蟀褕笪牡臄?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)來的應(yīng)用程序數(shù)