計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-謝希仁-第五版-第六版-第7版-多媒體課件ppt-全部9章

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章概述第

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章概述1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用1.2互聯(lián)網(wǎng)概述1.3互聯(lián)網(wǎng)的組成1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.1

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用21世紀(jì)的一些重要特征是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在已經(jīng)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)。大眾熟悉的三大類網(wǎng)絡(luò)有：電信網(wǎng)絡(luò)：提供電話、電報(bào)及傳真等服務(wù)；有線電視網(wǎng)絡(luò)：向用戶傳送各種電視節(jié)目；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：使用戶能在計(jì)算機(jī)之間傳送數(shù)據(jù)文件；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)代中的作用隨著技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相互融合：電信網(wǎng)絡(luò)和有線電視網(wǎng)絡(luò)都逐漸融入了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擴(kuò)大了原有的服務(wù)范圍；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也能夠向用戶提供電話通信、視頻通信以及傳送視頻節(jié)目的服務(wù)。從理論上講，可以把上述三種網(wǎng)絡(luò)融合成一種網(wǎng)絡(luò)就能夠提供所有的上述服務(wù)，這就是很早以前就提出來的“三網(wǎng)融合”。但實(shí)現(xiàn)融合并不簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@涉及到各方面的經(jīng)濟(jì)利益和行政管轄權(quán)的問題。Internet發(fā)展自從20世紀(jì)90年代以后，以Internet為代表的計(jì)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)（免費(fèi)）逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)（有償使用）。已成為全球最大的和最重要的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。是人類自印刷術(shù)發(fā)明以來人類在存儲(chǔ)和交換信息領(lǐng)域中的最大變革。Internet中文譯名Internet的中文譯名并不統(tǒng)一?，F(xiàn)有的Internet譯名有兩種：因特網(wǎng)，這個(gè)譯名是全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)推薦的，但卻長期未得到推廣；互聯(lián)網(wǎng)，這是目前流行最廣的、事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)譯名?，F(xiàn)在我國的各種報(bào)刊雜志、政府文件以及電視節(jié)目中都毫無例外地使用這個(gè)譯名。該譯名能夠體現(xiàn)出

Internet最主要的特征：由數(shù)量極大的各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來的?；ミB網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)不同的網(wǎng)絡(luò)?；ミB網(wǎng)：指在局部范圍互連起來的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。互聯(lián)網(wǎng)：指當(dāng)今世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Internet?！熬W(wǎng)”與互聯(lián)網(wǎng)有時(shí)，往往使用更加簡(jiǎn)潔的方式表示互聯(lián)網(wǎng)，這就是只用一個(gè)“網(wǎng)”字。例如：“上網(wǎng)”就是表示使用某個(gè)電子設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，而不是連接到其他的網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)民、網(wǎng)吧、網(wǎng)銀（網(wǎng)上銀行）、網(wǎng)購（網(wǎng)上購物）等。這里的“網(wǎng)”，一般都不是指電信網(wǎng)或有線電視網(wǎng)，而是指當(dāng)今世界上最大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Internet——互聯(lián)網(wǎng)。什么是互聯(lián)網(wǎng)？互聯(lián)網(wǎng)是由數(shù)量極大的各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來而形成的網(wǎng)絡(luò)?？梢詮膬煞N不同的方面來認(rèn)識(shí)互聯(lián)網(wǎng)：互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)工作原理與特點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用絕大多數(shù)人通過使用互聯(lián)網(wǎng)而認(rèn)識(shí)了互聯(lián)網(wǎng)。上網(wǎng)玩游戲看網(wǎng)上視頻和朋友在微信上聊天在互聯(lián)網(wǎng)上搜索和查閱各種信息利用互聯(lián)網(wǎng)的電子郵件相互通信（包括傳送各種照片和視頻文件）互聯(lián)網(wǎng)上購買各種物品在互聯(lián)網(wǎng)上購買機(jī)票或火車票在互聯(lián)網(wǎng)上預(yù)訂酒店利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)賬或買賣股票等交易……互聯(lián)網(wǎng)的兩個(gè)重要特點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)之所以能夠向用戶提供許多服務(wù)，是因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)具有兩個(gè)重要基本特點(diǎn)：連通性(connectivity)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息（數(shù)據(jù)，以及各種音頻視頻），好像這些用戶的計(jì)算機(jī)都可以彼此直接連通一樣。注意，互聯(lián)網(wǎng)具有虛擬的特點(diǎn)，無法準(zhǔn)確知道對(duì)方是誰，也無法知道對(duì)方的位置。共享(Sharing)指資源共享。資源共享的含義是多方面的。可以是信息共享、軟件共享，也可以是硬件共享。由于網(wǎng)絡(luò)的存在，這些資源好像就在用戶身邊一樣，方便使用。互聯(lián)網(wǎng)在生活中的地位現(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開互聯(lián)網(wǎng)?；ヂ?lián)網(wǎng)已經(jīng)成為現(xiàn)代社會(huì)最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施。同時(shí)，互聯(lián)網(wǎng)也使人們的生活方式發(fā)生了重大的變化?；ヂ?lián)網(wǎng)+指“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”。利用信息通信技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，讓互聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深度融合，創(chuàng)造新的發(fā)展生態(tài)。特點(diǎn)：把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果深度融合于經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域之中，從而大大地提升了實(shí)體經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新力和生產(chǎn)力?；ヂ?lián)網(wǎng)負(fù)面影響互聯(lián)網(wǎng)也給人們帶來了一些負(fù)面影響，例如：利用互聯(lián)網(wǎng)傳播計(jì)算機(jī)病毒利用互聯(lián)網(wǎng)竊取國家機(jī)密和盜竊銀行或儲(chǔ)戶的錢財(cái)網(wǎng)上欺詐在網(wǎng)上肆意散布謠言、不良信息和播放不健康的視頻節(jié)目青少年棄學(xué)而沉溺于網(wǎng)絡(luò)游戲

等因此，必須加強(qiáng)對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的管理。1.2互聯(lián)網(wǎng)概述1.2.1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)1.2.2互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段1.2.3互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作1.2.1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)(Internet)特指Internet，起源于美國，現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的、覆蓋全球的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(簡(jiǎn)稱為網(wǎng)絡(luò))由若干結(jié)點(diǎn)(node)和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路(link)組成?；ミB網(wǎng)(internetwork或internet)可以通過路由器把網(wǎng)絡(luò)互連起來，這就構(gòu)成了一個(gè)覆蓋范圍更大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，稱之為互連網(wǎng)?！熬W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(networkofnetworks)。1.2.1網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)(a)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（網(wǎng)絡(luò)）結(jié)點(diǎn)鏈路(b)互連網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)

簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)(a)和

由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的互連網(wǎng)(b)網(wǎng)絡(luò)圖例計(jì)算機(jī)集線器路由器請(qǐng)注意名詞“結(jié)點(diǎn)”在網(wǎng)絡(luò)中，node的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點(diǎn)”而不是“節(jié)點(diǎn)”。雖然node有時(shí)也可譯為“節(jié)點(diǎn)”，但這是指像天線上的駐波的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)很像竹竿上的“節(jié)”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的樹(tree)中的node應(yīng)當(dāng)譯為“節(jié)點(diǎn)”。關(guān)于“云”當(dāng)使用一朵“云”來表示網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可能會(huì)有兩種不同的情況：云表示的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)包含了和網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)。云表示的網(wǎng)絡(luò)里面就只剩下許多路由器和連接這些路由器的鏈路，把有關(guān)的計(jì)算機(jī)畫在云的外面。習(xí)慣上，與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)

(host)。主機(jī)互連網(wǎng)

互連網(wǎng)與所連接的主機(jī)基本概念要清楚網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起?；ミB網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)通過路由器連接在一起。與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)。互連網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)主機(jī)可以是計(jì)算機(jī)，也可以是智能手機(jī)等智能機(jī)器。1.2.2互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段第一階段：從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。1983年，TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，使得所有使用TCP/IP協(xié)議的計(jì)算機(jī)都能利用互連網(wǎng)相互通信。人們把1983年作為因特網(wǎng)的誕生時(shí)間。1990年，ARPANET正式宣布關(guān)閉。internet和Internet的區(qū)別以小寫字母“i”開始的internet（互連網(wǎng)）是一個(gè)通用名詞，它泛指由多個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。以大寫字母“I”開始的的Internet（互聯(lián)網(wǎng)或因特網(wǎng)）則是一個(gè)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用TCP/IP協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的ARPANET。internet和Internet的區(qū)別任意把幾個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來（不管采用什么協(xié)議），并能夠相互通信，這樣構(gòu)成的是一個(gè)互連網(wǎng)(internet)，而不是互聯(lián)網(wǎng)(Internet)。1.2.2互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段第二階段：建成了三級(jí)結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)。它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)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)）。主干網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)1.2.2互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段第三階段：逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)。出現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供者ISP(InternetServiceProvider)。任何機(jī)構(gòu)和個(gè)人只要向某個(gè)ISP交納規(guī)定的費(fèi)用，就可從該ISP獲取所需IP地址的使用權(quán)，并可通過該ISP接入到互聯(lián)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也分成為不同層次的ISP：主干ISP、地區(qū)ISP和

本地ISP。主機(jī)A→本地ISP→地區(qū)ISP→主干ISP→地區(qū)ISP→本地ISP→主機(jī)B大公司公司本地

ISPAB本地

ISP主干

ISP本地

ISP本地

ISP地區(qū)

ISP主干

ISP主干

ISP地區(qū)

ISP地區(qū)

ISP地區(qū)

ISP本地

ISP本地

ISPIXP本地

ISP校園網(wǎng)校園網(wǎng)基于ISP的多層結(jié)構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)的概念示意圖到2016年3月，全球已經(jīng)有226個(gè)IXP，分布在172個(gè)國家和地區(qū)。但互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在全世界還很不平衡?；ヂ?lián)網(wǎng)交換點(diǎn)IXP在全球的分布圖（2016年）萬維網(wǎng)WWW的問世互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長速率最快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，沒有人能夠準(zhǔn)確說出互聯(lián)網(wǎng)究竟有多大?；ヂ?lián)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)被廣泛使用在互聯(lián)網(wǎng)上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用，成為互聯(lián)網(wǎng)的這種指數(shù)級(jí)增長的主要驅(qū)動(dòng)力?；ヂ?lián)網(wǎng)的發(fā)展情況概況從1993年至2016年互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)的增長情況如圖所示。這里的用戶是指在家中上網(wǎng)的人?？梢钥闯?，在2005年互聯(lián)網(wǎng)的用戶數(shù)超過了10億，在2010年超過了20億，而在2014年

已接近了30億。1993年至2016年互聯(lián)網(wǎng)用戶的增長情況互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況概況年份網(wǎng)絡(luò)數(shù)主機(jī)數(shù)用戶數(shù)管理機(jī)構(gòu)數(shù)198010102102100199010310510610120001051071081022005106108109103互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展概況（統(tǒng)計(jì)到2005年）1.2.3互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作互聯(lián)網(wǎng)協(xié)會(huì)ISOC互聯(lián)網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IRSG互聯(lián)網(wǎng)研究部IRTF互聯(lián)網(wǎng)工程部IETF互聯(lián)網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG…RGWG……RG…領(lǐng)域領(lǐng)域互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會(huì)IABWGWGWG互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作對(duì)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展起到了非常重要的作用。成為互聯(lián)網(wǎng)正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過三個(gè)階段互聯(lián)網(wǎng)草案(InternetDraft)——有效期只有六個(gè)月。在這個(gè)階段還不是

RFC文檔。建議標(biāo)準(zhǔn)(ProposedStandard)——從這個(gè)階段開始就成為RFC文檔?；ヂ?lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(InternetStandard)——達(dá)到正式標(biāo)準(zhǔn)后，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就分配到一個(gè)編號(hào)STDxx。

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以和多個(gè)RFC文檔關(guān)聯(lián)。所有互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)都以RFC的形式在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)表。各種RFC之間的關(guān)系互聯(lián)網(wǎng)草案建議標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)歷史的RFC實(shí)驗(yàn)的RFC提供信息的RFC除了建議標(biāo)準(zhǔn)和互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)這兩種RFC文檔外，還有三種RFC文檔，即歷史的、實(shí)驗(yàn)的和提供信息的RFC文檔。1.3互聯(lián)網(wǎng)的組成1.3.1互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分1.3.2互聯(lián)網(wǎng)的核心部分1.3互聯(lián)網(wǎng)的組成從互聯(lián)網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為兩大塊：(1)邊緣部分：

由所有連接在互聯(lián)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）?；ヂ?lián)網(wǎng)的核心部分互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分主機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由器互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分與核心部分互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分與核心部分1.3.1互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分處在互聯(lián)網(wǎng)邊緣的部分就是連接在互聯(lián)網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng)(endsystem)。端系統(tǒng)在功能上可能有很大的差別小的端系統(tǒng)可以是一臺(tái)普通個(gè)人電腦，具有上網(wǎng)功能的智能手機(jī)，甚至是一個(gè)很小的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。大的端系統(tǒng)則可以是一臺(tái)非常昂貴的大型計(jì)算機(jī)。端系統(tǒng)的擁有者可以是個(gè)人，也可以是單位（如學(xué)校、企業(yè)、政府機(jī)關(guān)等），當(dāng)然也可以是某個(gè)ISP。端系統(tǒng)之間通信的含義

“主機(jī)A和主機(jī)B進(jìn)行通信”實(shí)際上是指：“運(yùn)行在主機(jī)A上的某個(gè)程序和運(yùn)行在主機(jī)B上的另一個(gè)程序進(jìn)行通信”。即“主機(jī)A的某個(gè)進(jìn)程和主機(jī)B上的另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信”。簡(jiǎn)稱為“計(jì)算機(jī)之間通信”。端系統(tǒng)之間的兩種通信方式

端系統(tǒng)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，簡(jiǎn)稱為C/S方式。對(duì)等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式，簡(jiǎn)稱為P2P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(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻簟?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(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。服務(wù)請(qǐng)求方和服務(wù)提供方都要使用網(wǎng)絡(luò)核心部分所提供的服務(wù)。運(yùn)行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行服務(wù)器程序AB①請(qǐng)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(qǐng)求服務(wù)，服務(wù)器B向客戶A提供服務(wù)客戶-服務(wù)器工作方式客戶軟件的特點(diǎn)被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請(qǐng)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(diǎn)一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。系統(tǒng)啟動(dòng)后即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著，被動(dòng)地等待并接受來自各地的客戶的通信請(qǐng)求。因此，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持?？蛻襞c服務(wù)器的通信關(guān)系建立后，通信可以是雙向的，客戶和服務(wù)器都可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。2.對(duì)等連接方式對(duì)等連接(peer-to-peer，簡(jiǎn)寫為P2P)是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件(P2P軟件)，它們就可以進(jìn)行平等的、對(duì)等連接通信。雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔。對(duì)等連接方式的特點(diǎn)對(duì)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(duì)等連接中的每一個(gè)主機(jī)既是客戶又是服務(wù)器。例如主機(jī)C請(qǐng)求D的服務(wù)時(shí)，C是客戶，D是服務(wù)器。但如果C又同時(shí)向F提供服務(wù)，那么C又同時(shí)起著服務(wù)器的作用。對(duì)等連接工作方式可支持大量對(duì)等用戶（如上百萬個(gè)）同時(shí)工作。網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序DCEF運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序?qū)Φ冗B接工作方式（P2P方式）1.3.2互聯(lián)網(wǎng)的核心部分網(wǎng)絡(luò)核心部分是互聯(lián)網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一個(gè)主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信（即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)）。在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(router)。1.3.2互聯(lián)網(wǎng)的核心部分路由器是實(shí)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。為了理解分組交換，首先了解電路交換的基本概念。1.電路交換的主要特點(diǎn)

2部電話機(jī)只需要用1對(duì)電線直接連接就能夠互相通話。電話機(jī)的不同連接方法(a)兩部電話直接相連1.電路交換的主要特點(diǎn)5部電話機(jī)兩兩直接相連，需10對(duì)電線。電話機(jī)的不同連接方法

(b)5部電話機(jī)兩兩直接相連

1.電路交換的主要特點(diǎn)N部電話機(jī)兩兩直接相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。這種直接連接方法所需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)量的平方（N2

）成正比。使用交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，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)每一部電話都直接連接到交換機(jī)上，而交換機(jī)使用交換的方法，讓電話用戶彼此之間可以很方便地通信。

所采用的交換方式就是電路交換(circuitswitching)。電話機(jī)的不同連接方法

(c)用交換機(jī)連接許多部電話“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義就是轉(zhuǎn)接——把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。電路交換特點(diǎn)電路交換必定是面向連接的。電路交換分為三個(gè)階段：建立連接：建立一條專用的物理通路，以保證雙方通話時(shí)所需的通信資源在通信時(shí)不會(huì)被其他用戶占用；通信：主叫和被叫雙方就能互相通電話；釋放連接：釋放剛才使用的這條專用的物理通路（釋放剛才占用的所有通信資源）。電路交換舉例A和B通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行

ABCDEF電信網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)中繼線用戶線用戶線電路交換的用戶始終占用端到端的通信資源電路交換缺點(diǎn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致在傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，通信線路的利用率很低（用來傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間往往不到10%甚至1%）。2.分組交換的主要特點(diǎn)分組交換則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。在發(fā)送端，先把較長的報(bào)文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長不便于傳輸添加首部構(gòu)成分組每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組(packet)。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文首部首部首部分組

1分組

2分組

3請(qǐng)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以分組為基本單位在網(wǎng)絡(luò)中傳送分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）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)。每個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地選擇傳輸路徑。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。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(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)最后還原成原來的報(bào)文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文11010001101010101101010111000100110100101.3.2互聯(lián)網(wǎng)的核心部分互聯(lián)網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來的路由器組成，而主機(jī)處在互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分?；ヂ?lián)網(wǎng)核心部分中的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機(jī)接入到核心部分則通常以相對(duì)較低速率的鏈路相連接。主機(jī)的用途是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可以和其他主機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分組交換的。網(wǎng)絡(luò)核心部分H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)主機(jī)分組交換的示意圖(a)核心部分的路由器把網(wǎng)絡(luò)互連起來網(wǎng)絡(luò)核心部分H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC主機(jī)分組交換的示意圖(b)核心部分中的網(wǎng)絡(luò)可用一條鏈路表示分組交換網(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(chǔ)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)的端口路由器在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。路由器處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。

主機(jī)和路由器的作用不同主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。路由器對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付目的主機(jī)。分組交換的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)所采用的手段高效在分組傳輸?shù)倪^程中動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活為每一個(gè)分組獨(dú)立地選擇最合適的轉(zhuǎn)發(fā)路由。迅速以分組作為傳送單位，可以不先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。可靠保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式多路由的分組交換網(wǎng)，使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來的問題分組在各結(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）也造成了一定的開銷。

存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理并非完全新的概念在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(messageswitching)。報(bào)文交換的時(shí)延較長，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送特點(diǎn)比特流直達(dá)終點(diǎn)報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組分組分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)三種交換的比較若要連續(xù)傳送大量的數(shù)據(jù)，且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于連接建立時(shí)間，則電路交換的傳輸速率較快。報(bào)文交換和分組交換不需要預(yù)先分配傳輸帶寬，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)可提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信道利用率。由于一個(gè)分組的長度往往遠(yuǎn)小于整個(gè)報(bào)文的長度，因此分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小，同時(shí)也具有更好的靈活性。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展1980年，鐵道部開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)。1989年11月，我國第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)CNPAC建成運(yùn)行。1994年4月20日，我國用64kbit/s專線正式連入互聯(lián)網(wǎng)，我國被國際上正式承認(rèn)為接入互聯(lián)網(wǎng)的國家。1994年5月，中國科學(xué)院高能物理研究所設(shè)立了我國的第一個(gè)萬維網(wǎng)服務(wù)器。1994年9月中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)CHINANET正式啟動(dòng)。1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展到目前為止，我國陸續(xù)建造了基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的并能夠和互聯(lián)網(wǎng)互連的多個(gè)全國范圍的公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其中規(guī)模最大的就是下面這五個(gè)：(1)中國電信互聯(lián)網(wǎng)CHINANET（也就是原來的中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)）(2)中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)UNINET(3)中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)CMNET(4)中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET(5)中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)CSTNET1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)CERNET(ChinaEducationandResearchNETwork)始建于1994年，是我國第一個(gè)IPv4互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)。2004年2月，我國的第一個(gè)下一代互聯(lián)網(wǎng)CNGI的主干網(wǎng)CERNET2試驗(yàn)網(wǎng)正式開通，并提供服務(wù)。中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心CNNIC(NetworkInformationCenterofChina)每年兩次公布我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展情況。1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.5.2幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確定義并未統(tǒng)一。較好的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要是由一些通用的、可編程的硬件互連而成的，而這些硬件并非專門用來實(shí)現(xiàn)某一特定目的（例如，傳送數(shù)據(jù)或視頻信號(hào)）。這些可編程的硬件能夠用來傳送多種不同類型的數(shù)據(jù)，并能支持廣泛的和日益增長的應(yīng)用。1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義根據(jù)這個(gè)定義：(1)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所連接的硬件，并不限于一般的計(jì)算機(jī)，而是包括了智能手機(jī)。(2)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并非專門用來傳送數(shù)據(jù)，而是能夠支持很多種的應(yīng)用（包括今后可能出現(xiàn)的各種應(yīng)用）。請(qǐng)注意，上述的“可編程的硬件”表明這種硬件一定包含有中央處理機(jī)(CPU)。1.5.2幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種類別。典型包括：1.從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類2.從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類3.用來把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)1.從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)：作用范圍通常為幾十到幾千公里。局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)：作用距離約為5~50公里。城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)：局限在較小的范圍（如1公里左右）。個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN(PersonalAreaNetwork)：范圍很小，大約在10米左右若中央處理機(jī)之間的距離非常近（如僅1米的數(shù)量級(jí)甚至更小些），則一般就稱之為多處理機(jī)系統(tǒng)，而不稱它為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。2.從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類公用網(wǎng)

(publicnetwork)按規(guī)定交納費(fèi)用的人都可以使用的網(wǎng)絡(luò)。因此也可稱為公眾網(wǎng)。專用網(wǎng)(privatenetwork)為特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)和專用網(wǎng)都可以傳送多種業(yè)務(wù)。如傳送的是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，則分別是公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。3.用來把用戶接入到互聯(lián)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)。接入網(wǎng)是一類比較特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用于將用戶接入互聯(lián)網(wǎng)。接入網(wǎng)本身既不屬于互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，也不屬于互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分。接入網(wǎng)是從某個(gè)端系統(tǒng)到另一個(gè)端系統(tǒng)的路徑中，由這個(gè)端系統(tǒng)到第一個(gè)路由器（也稱為邊緣路由器）之間的一些物理鏈路所組成的。3.用來把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)從覆蓋的范圍看，很多接入網(wǎng)還是屬于局域網(wǎng)。從作用上看，接入網(wǎng)只是起到讓用戶能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接的“橋梁”作用。1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1.6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征1.6.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能一般是指它的幾個(gè)重要的性能指標(biāo)，主要包括：速率帶寬吞吐率時(shí)延時(shí)延帶寬積往返時(shí)間RTT利用率1.速率比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。比特（bit）來源于binarydigit，意思是一個(gè)“二進(jìn)制數(shù)字”，因此一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè)1或0。速率是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，指的是數(shù)據(jù)的傳送速率，它也稱為數(shù)據(jù)率

(datarate)或比特率

(bitrate)。速率的單位是bit/s，或kbit/s、Mbit/s、Gbit/s等。例如41010

bit/s的數(shù)據(jù)率就記為40Gbit/s。速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率，非實(shí)際運(yùn)行速率。2.帶寬兩種不同意義：“帶寬”(bandwidth)本來是指信號(hào)具有的頻帶寬度，其單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來表示網(wǎng)絡(luò)中某通道傳送數(shù)據(jù)的能力。表示在單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中的某信道所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。單位是bit/s，即

“比特每秒”。在“帶寬”的上述兩種表述中，前者為頻域稱謂，而后者為時(shí)域稱謂，其本質(zhì)是相同的。也就是說，一條通信鏈路的“帶寬”越寬，其所能傳輸?shù)摹白罡邤?shù)據(jù)率”也越高。數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒

106

個(gè)比特時(shí)間1

01

0

111s帶寬為1Mb/s時(shí)間每秒

4

106

個(gè)比特0.25s帶寬為4Mb/s3.吞吐量吞吐量(throughput)表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。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(shí)延(delay或latency)時(shí)延(delay或latency)是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。有時(shí)也稱為延遲或遲延。網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延由以下幾個(gè)不同的部分組成：(1)發(fā)送時(shí)延(2)傳播時(shí)延(3)處理時(shí)延(4)排隊(duì)時(shí)延4.時(shí)延(delay或latency)(1)發(fā)送時(shí)延也稱為傳輸時(shí)延。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)幀從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)幀長度（bit）發(fā)送速率（bit/s）4.時(shí)延(delay或latency)(2)傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延與傳播時(shí)延有本質(zhì)上的不同。信號(hào)發(fā)送速率和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播時(shí)延=信道長度（米）信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）4.時(shí)延(delay或latency)(3)處理時(shí)延主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)，為處理分組（例如分析首部、提取數(shù)據(jù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)或查找路由）所花費(fèi)的時(shí)間。(4)排隊(duì)時(shí)延分組在路由器輸入輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理所經(jīng)歷的時(shí)延。排隊(duì)時(shí)延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。4.時(shí)延(delay或latency)數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延之和?？倳r(shí)延

= 發(fā)送時(shí)延

+傳播時(shí)延

+處理時(shí)延

+排隊(duì)時(shí)延必須指出，在總時(shí)延中，究竟是哪一種時(shí)延占主導(dǎo)地位，必須具體分析。四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方1011001…發(fā)送器隊(duì)列在鏈路上產(chǎn)生傳播時(shí)延結(jié)點(diǎn)

B結(jié)點(diǎn)

A在發(fā)送器產(chǎn)生發(fā)送時(shí)延(即傳輸時(shí)延)在結(jié)點(diǎn)A中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延數(shù)據(jù)假設(shè)從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路幾種時(shí)延產(chǎn)生的地方不一樣容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念對(duì)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(shí)延。以下說法是錯(cuò)誤的：“在高速鏈路（或高帶寬鏈路）上，比特會(huì)傳送得更快些”。5.時(shí)延帶寬積鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。（傳播）時(shí)延鏈路帶寬時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延帶寬只有在代表鏈路的管道都充滿比特時(shí)，鏈路才得到了充分利用。鏈路像一條空心管道6.往返時(shí)間RTT互聯(lián)網(wǎng)上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互的。因此，有時(shí)很需要知道雙向交互一次所需的時(shí)間。往返時(shí)間表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時(shí)間。在互聯(lián)網(wǎng)中，往返時(shí)間還包括各中間結(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送時(shí)延。當(dāng)使用衛(wèi)星通信時(shí)，往返時(shí)間RTT相對(duì)較長，是很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。7.利用率分為信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率。信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)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。當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。若令D0表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示D和D0之間的關(guān)系：其中：U是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在0到1之間。時(shí)延

D利用率

U10D0時(shí)延急劇增大時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系當(dāng)信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延迅速增加。1.6.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征一些非性能特征也很重要。它們與前面介紹的性能指標(biāo)有很大的關(guān)系。主要包括：費(fèi)用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化可靠性可擴(kuò)展性和可升級(jí)性易于管理和維護(hù)1.7計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1.7.2協(xié)議與劃分層次1.7.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)1.7.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)1.7.5TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)1.7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。相互通信的兩個(gè)計(jì)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?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱?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。1.7.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1974年，美國的IBM公司宣布了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA

(SystemNetworkArchitecture)。這個(gè)著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)就是按照分層的方法制定的。不久后，其他一些公司也相繼推出自己公司的具有不同名稱的體系結(jié)構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同，不同公司的設(shè)備很難互相連通。開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互連，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1977年成立了專門機(jī)構(gòu)研究該問題。他們提出了一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM

(OpenSystemsInterconnectionReferenceModel)，簡(jiǎn)稱為OSI。只要遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)，一個(gè)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。開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RMOSI只獲得了一些理論研究的成果，在市場(chǎng)化方面卻失敗了。原因包括：OSI的專家們?cè)谕瓿蒓SI標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；OSI的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來過分復(fù)雜，且運(yùn)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(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；OSI的層次劃分也不太合理，有些功能在多個(gè)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(chǎng)的認(rèn)可。非國際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP卻獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP常被稱為事實(shí)上的(defacto)國際標(biāo)準(zhǔn)。1.7.2協(xié)議與劃分層次計(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)的同步問題（同步含有時(shí)序的意思）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(networkprotocol)，簡(jiǎn)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。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)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(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。同步：事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。由此可見，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不可缺少的組成部分。協(xié)議的兩種形式一種是使用便于人來閱讀和理解的文字描述。另一種是使用讓計(jì)算機(jī)能夠理解的程序代碼。這兩種不同形式的協(xié)議都必須能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上信息交換過程做出精確的解釋。層次式協(xié)議結(jié)構(gòu)ARPANET的研制經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該是層次式的。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?？梢詫⒁龅墓ぷ鬟M(jìn)行如下的劃分：第一類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。雙方已協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個(gè)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(gè)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(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)模塊文件傳送模塊主機(jī)

1主機(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。分層的好處與缺點(diǎn)好處各層之間是獨(dú)立的。靈活性好。結(jié)構(gòu)上可分割開。易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。缺點(diǎn)降低效率。有些功能會(huì)在不同的層次中重復(fù)出現(xiàn)，因而產(chǎn)生了額外開銷。層數(shù)多少要適當(dāng)層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多，又會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。各層完成的主要功能①差錯(cuò)控制：使相應(yīng)層次對(duì)等方的通信更加可靠。②流量控制：發(fā)送端的發(fā)送速率必須使接收端來得及接收，不要太快。③分段和重裝

：發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊劃分為更小的單位，在接收端將其還原。④復(fù)用和分用：發(fā)送端幾個(gè)高層會(huì)話復(fù)用一條低層的連接，在接收端再進(jìn)行分用。⑤連接建立和釋放：交換數(shù)據(jù)前先建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后釋放連接。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。實(shí)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(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)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)OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念清楚，理論也較完整，但它既復(fù)雜又不實(shí)用。TCP/IP是四層體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。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(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

1.7.3具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層表示層會(huì)話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層IP(各種應(yīng)用層協(xié)議，如DNS,HTTP,SMTP等)運(yùn)輸層(TCP或UDP)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)(a)(b)(c)運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層54321五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)（這一層并沒有具體內(nèi)容）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：(a)OSI的七層協(xié)議；(b)TCP/IP的四層協(xié)議；(c)五層協(xié)議五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層(applicationlayer)運(yùn)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(yùn)輸層3網(wǎng)絡(luò)層2數(shù)據(jù)鏈路層1物理層主機(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PDUPDU(ProtocolDataUnit)：協(xié)議數(shù)據(jù)單元。OSI參考模型把對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU。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(yùn)輸層加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文主機(jī)

1

向主機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)5432154321主機(jī)

1AP2AP1主機(jī)

2運(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）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(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)5432154321物理傳輸媒體主機(jī)

1AP2AP1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)ナ撞浚〕鰯?shù)據(jù)部分上交給運(yùn)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(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?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(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主機(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(yùn)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(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(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)據(jù)！主機(jī)

1

向主機(jī)

2

發(fā)送數(shù)據(jù)OSI參考模型把對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU(ProtocolDataUnit)。這個(gè)名詞現(xiàn)已被許多非OSI標(biāo)準(zhǔn)采用。任何兩個(gè)同樣的層次把數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)單元加上控制信息）通過水平虛線直接傳遞給對(duì)方。這就是所謂的“對(duì)等層”(peerlayers)之間的通信。各層協(xié)議實(shí)際上就是在各個(gè)對(duì)等層之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的各項(xiàng)規(guī)定。1.7.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)實(shí)體(entity)表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。協(xié)議是控制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)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，還需要使用下層所提供的服務(wù)。

協(xié)議和服務(wù)在概念上是不一樣的協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見服務(wù)而無法看見下面的協(xié)議。即下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過層間接口提供的。上層使用服務(wù)原語獲得下層所提供的服務(wù)。服務(wù)訪問點(diǎn)同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)。服務(wù)訪問點(diǎn)SAP是一個(gè)抽象的概念，它實(shí)際上就是一個(gè)邏輯接口。OSI把層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元SDU

(ServiceDataUnit)。SDU可以與PDU不一樣，例如，可以是多個(gè)SDU合成為一個(gè)PDU，也可以是一個(gè)SDU劃分為幾個(gè)PDU。1.7.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問點(diǎn)協(xié)議(n+1)SAPSAP交換原語交換原語實(shí)體(n+1)服務(wù)提供者第n層第n+1層實(shí)體(n+1)服務(wù)用戶實(shí)體(n)實(shí)體(n)協(xié)議(n)相鄰兩層之間的關(guān)系協(xié)議很復(fù)雜協(xié)議必須把所有不利的條件事先都估計(jì)到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的?？匆粋€(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否正確，不能光看在正常情況下是否正確，還必須非常仔細(xì)地檢查這個(gè)協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況?！纠?-1】著名的協(xié)議舉例占據(jù)東、西兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍1和藍(lán)軍2與駐扎在山谷的白軍作戰(zhàn)。其力量對(duì)比是：?jiǎn)为?dú)的藍(lán)軍1或藍(lán)軍2打不過白軍，但藍(lán)軍1和藍(lán)軍2協(xié)同作戰(zhàn)則可戰(zhàn)勝白軍?，F(xiàn)藍(lán)軍1擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是用計(jì)算機(jī)發(fā)送電文給藍(lán)軍2。但通信線路很不好，電文出錯(cuò)或丟失的可能性較大（沒有電話可使用）。因此要求收到電文的友軍必須送回一個(gè)確認(rèn)電文。但此確認(rèn)電文也可能出錯(cuò)或丟失。試問能否設(shè)計(jì)出一種協(xié)議使得藍(lán)軍1和藍(lán)軍2能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)，因而一定（即100%而不是99.999…%）取得勝利？明日正午進(jìn)攻，如何？同意收到“同意”收到：收到“同意”………………這樣的協(xié)議無法實(shí)現(xiàn)！結(jié)論這樣無限循環(huán)下去，兩邊的藍(lán)軍都始終無法確定自己最后發(fā)出的電文對(duì)方是否已經(jīng)收到。沒有一種協(xié)議能夠使藍(lán)軍100%獲勝。這個(gè)例子告訴我們，看似非常簡(jiǎn)單的協(xié)議，設(shè)計(jì)起來要考慮的問題還是比較多的。1.7.5TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層主機(jī)A主機(jī)B路由器網(wǎng)絡(luò)

2網(wǎng)絡(luò)

1應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層4321路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只用到網(wǎng)際層而沒有使用運(yùn)輸層和應(yīng)用層。TCP/IP是四層體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的另一種表示方法實(shí)際上，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)使用的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)有時(shí)已經(jīng)發(fā)生了演變，即某些應(yīng)用程序可以直接使用IP層，或甚至直接使用最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層。TCPUDPIP應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層（子網(wǎng)層）沙漏計(jì)時(shí)器形狀的TCP/IP協(xié)議族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層運(yùn)輸層應(yīng)用層………網(wǎng)絡(luò)接口

1網(wǎng)絡(luò)接口

2網(wǎng)絡(luò)接口

3EverythingoverIPIP

可為各式各樣的應(yīng)用程序提供服務(wù)IPoverEverythingIP

可應(yīng)用到各式各樣的網(wǎng)絡(luò)上沙漏計(jì)時(shí)器形狀的TCP/IP協(xié)議族【例1-2】客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程

使用TCP/IP協(xié)議棧進(jìn)行通信數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層①

客戶發(fā)起連接建立請(qǐng)求②

服務(wù)器接受連接建立請(qǐng)求應(yīng)用層應(yīng)用層互聯(lián)網(wǎng)客戶服務(wù)器以后就逐級(jí)使用下層提供的服務(wù)(使用TCP和IP）在應(yīng)用層的客戶進(jìn)程和服務(wù)器進(jìn)程的交互功能較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)

可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)服務(wù)器進(jìn)程數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)3服務(wù)器1服務(wù)器2數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)1客戶1數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)2客戶2互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)3的兩個(gè)服務(wù)器進(jìn)程分別向1和2的客戶進(jìn)程提供服務(wù)第2章

物理層第2章

物理層2.1

物理層的基本概念2.2數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.3物理層下面的傳輸媒體2.4信道復(fù)用技術(shù)2.5數(shù)字傳輸系統(tǒng)2.6寬帶接入技術(shù)2.1物理層的基本概念物理層考慮的是怎樣才能在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)比特流，而不是指具體的傳輸媒體。物理層的作用是要盡可能地屏蔽掉不同傳輸媒體和通信手段的差異。用于物理層的協(xié)議也常稱為物理層規(guī)程

(procedure)。物理層的主要任務(wù)機(jī)械特性：指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。電氣特性：指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。功能特性：指明某條線上出現(xiàn)的某一電平的電壓表示何種意義。過程特性：指明對(duì)于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。主要任務(wù)：確定與傳輸媒體的接口的一些特性。2.2

數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型2.2.2

有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念2.2.3

信道的極限容量2.2.1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型一個(gè)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)包括三大部分：源系統(tǒng)（或發(fā)送端、發(fā)送方）、傳輸系統(tǒng)（或傳輸網(wǎng)絡(luò)）和目的系統(tǒng)（或接收端、接收方）。傳輸系統(tǒng)輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)(數(shù)字的或模擬的)接收的信號(hào)(數(shù)字的或模擬的)輸出數(shù)據(jù)源點(diǎn)終點(diǎn)發(fā)送器接收器調(diào)制解調(diào)器PC公用電話網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器數(shù)字比特流數(shù)字比特流模擬信號(hào)模擬信號(hào)輸入漢字顯示漢字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)源系統(tǒng)目的系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)輸出信息PC數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型常用術(shù)語數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。模擬信號(hào)(analogoussignal)——代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的。數(shù)字信號(hào)(digitalsignal)——代表消息的參數(shù)的取值是離散的。碼元(code)——在使用時(shí)間域（或簡(jiǎn)稱為時(shí)域）的波形表示數(shù)字信號(hào)時(shí)，代表不同離散數(shù)值的基本波形。2.2.2有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念信道

——一般用來表示向某一個(gè)方向傳送信息的媒體。單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。2.2.2有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念基帶信號(hào)（即基本頻帶信號(hào)）——來自信源的信號(hào)。像計(jì)算機(jī)輸出的代表各種文字或圖像文件的數(shù)據(jù)信號(hào)都屬于基帶信號(hào)?；鶐盘?hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。因此必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。2.2.2有關(guān)信道的幾個(gè)基本概念調(diào)制分為兩大類：基帶調(diào)制：僅對(duì)基帶信號(hào)的波形進(jìn)行變換，使它能夠與信道特性相適應(yīng)。變換后的信號(hào)仍然是基帶信號(hào)。把這種過程稱為編碼

(coding)。帶通調(diào)制：使用載波

(carrier)進(jìn)行調(diào)制，把基帶信號(hào)的頻率范圍搬移到較高的頻段，并轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，這樣就能夠更好地在模擬信道中傳輸（即僅在一段頻率范圍內(nèi)能夠通過信道）。帶通信號(hào)：經(jīng)過載波調(diào)制后的信號(hào)。(1)常用編碼方式不歸零制：正電平代表1，負(fù)電平代表0。歸零制：正脈沖代表1，負(fù)脈沖代表0。曼徹斯特編碼：位周期中心的向上跳變代表0，位周期中心的向下跳變代表1。但也可反過來定義。差分曼徹斯特編碼：在每一位的中心處始終都有跳變。位開始邊界有跳變代表0，而位開始邊界沒有跳變代表1。(1)常用編碼方式不歸零制曼徹斯特1111100000比特流差分曼徹斯特歸零制數(shù)字信號(hào)常用的編碼方式(1)常用編碼方式從信號(hào)波形中可以看出，曼徹斯特(Manchester)編碼和差分曼徹斯特編碼產(chǎn)生的信號(hào)頻率比不歸零制高。從自同步能力來看，不歸零制不能從信號(hào)波形本身中提取信號(hào)時(shí)鐘頻率（這叫作沒有自同步能力），而曼徹斯特編碼和差分曼徹斯特編碼具有自同步能力。(2)基本的帶通調(diào)制方法基帶信號(hào)往往包含有較多的低頻成分，甚至有直流成分，而許多信道并不能傳輸這種低頻分量或直流分量。為了解決這一問題，就必須對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制(modulation)。最基本的二元制調(diào)制方法有以下幾種：調(diào)幅(AM)：載波的振幅隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)頻(FM)：載波的頻率隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。調(diào)相(PM)：載波的初始相位隨基帶數(shù)字信號(hào)而變化。

(2)基本的帶通調(diào)制方法010011100基帶信號(hào)調(diào)幅調(diào)頻調(diào)相最基本的三種調(diào)制方式正交振幅調(diào)制QAM

(QuadratureAmplitudeModulation)

r(r,)不是碼元越多越好。若每一個(gè)碼元可表示的比特?cái)?shù)越多，則在接收端進(jìn)行解調(diào)時(shí)要正確識(shí)別每一種狀態(tài)就越困難，出錯(cuò)率增加。舉例為了達(dá)到更高的信息傳輸速率，必須采用技術(shù)上更為復(fù)雜的多元制的振幅相位混合調(diào)制方法。例如：可供選擇的相位有12種，而對(duì)于每一種相位有1或2種振幅可供選擇?？偣灿?6種組合，即16個(gè)碼元。由于4bit編碼共有16種不同的組合，因此這16個(gè)點(diǎn)中的每個(gè)點(diǎn)可對(duì)應(yīng)于一種4bit的編碼。數(shù)據(jù)傳輸率可提高4倍。2.2.3信道的極限容量任何實(shí)際的信道都不是理想的，在傳輸信號(hào)時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種失真以及帶來多種干擾。

碼元傳輸?shù)乃俾试礁?，或信?hào)傳輸?shù)木嚯x越遠(yuǎn)，或傳輸媒體質(zhì)量越差，在信道的輸出端的波形的失真就越嚴(yán)重。數(shù)字信號(hào)通過實(shí)際的信道實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）發(fā)送信號(hào)波形接收信號(hào)波形有失真，但可識(shí)別發(fā)送信號(hào)波形實(shí)際的信道（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）接收信號(hào)波形失真大，無法識(shí)別2.2.3信道的極限容量

從概念上講，限制碼元在信道上的傳輸速率的因素有以下兩個(gè)：信道能夠通過的頻率范圍信噪比信道能夠通過的頻率范圍具體的信道所能通過的頻率范圍總是有限的。信號(hào)中的許多高頻分量往往不能通過信道。1924年，奈奎斯特(Nyquist)就推導(dǎo)出了著名的奈氏準(zhǔn)則。他給出了在假定的理想條件下，為了避免碼間串?dāng)_，碼元的傳輸速率的上限值。信道能夠通過的頻率范圍在任何信道中，碼元傳輸?shù)乃俾适怯猩舷薜?，否則就會(huì)出現(xiàn)碼間串?dāng)_的問題，使接收端對(duì)碼元的判決（即識(shí)別）成為不可能。如果信道的頻帶越寬，也就是能夠通過的信號(hào)高頻分量越多，那么就可以用更高的速率傳送碼元而不出現(xiàn)碼間串?dāng)_。(2)信噪比噪聲存在于所有的電子設(shè)備和通信信道中。噪聲是隨機(jī)產(chǎn)生的，它的瞬時(shí)值有時(shí)會(huì)很大。因此噪聲會(huì)使接收端對(duì)碼元的判決產(chǎn)生錯(cuò)誤。但噪聲的影響是相對(duì)的。如果信號(hào)相對(duì)較強(qiáng)，那么噪聲的影響就相對(duì)較小。信噪比就是信號(hào)的平均功率和噪聲的平均功率之比。常記為

S/N，并用分貝(dB)作為度量單位。即：

信噪比(dB)=10log10(S/N)(dB)例如，當(dāng)

S/N

=10時(shí)，信噪比為10dB，而當(dāng)

S/N

=1000時(shí)，信噪比為30dB。

(2)信噪比1984年，香農(nóng)(Shannon)用信息論的理論推導(dǎo)出了帶寬受限且有高斯白噪聲干擾的信道的極限、無差錯(cuò)的信息傳輸速率（香農(nóng)公式）。信道的極限信息傳輸速