高級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與Internet(1-2)

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過(guò)程

1.2.1分組交換的產(chǎn)生

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景

■是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。

■60年代初，美國(guó)國(guó)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)瓦

■傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網(wǎng)有一

個(gè)缺點(diǎn)：正在通信的電路中有一個(gè)交換機(jī)或有一

條鏈路被炸毀，則整個(gè)通信電路就要中斷。

■如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴?hào)建立連接。

這將要延誤一些時(shí)間。課件制作人：謝希仁

新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)

■網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了

打電話。

■網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，不局限于單

一類(lèi)型的計(jì)算機(jī)。

■所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)

絡(luò)的生存性。

■計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。

■網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡(jiǎn)單，同時(shí)還能夠非

?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。

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請(qǐng)注意名詞“結(jié)點(diǎn)”

■“結(jié)點(diǎn)”的英文名詞是node。

■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)”。

■在網(wǎng)絡(luò)中的node的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點(diǎn)”

而不是“節(jié)點(diǎn)”。

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回顧一下電路交換的特點(diǎn)

■兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互

相連接起來(lái)。

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>更多的電話機(jī)互相連通

■5部電話機(jī)兩兩相連，需10對(duì)電線。

■N部電話機(jī)兩兩相連，需A/(/V-1)/2對(duì)電線。

■當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線

對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。

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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(lái)完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。

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“交換”的含義

■在這里，“交換”(switching)的含義是：

■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(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)地分配傳輸線路

的資源。

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電路交換的特點(diǎn)

-電路交換必定是面向連接的。

■電路交換的三個(gè)階段：

■建立連接

■通信

■釋放連接

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電路交換舉例

■A和B通話經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)

■通話在A到B的連接上進(jìn)行

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電路交換舉例

■C和D通話只經(jīng)過(guò)一個(gè)本地交換機(jī)

■通話在C到D的連接上進(jìn)行

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電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低

■計(jì)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。

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分組交換的原理（一）

■在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短

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

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分組交換的原理（二）

每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。

-------------------報(bào)文------------------

I多組1據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

分組2

________

分組3

請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”

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分組交換的原理（三）

-今組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單

JLo

■依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收

端在旗邊）。

V-----------

------------------分組2_

首部數(shù)據(jù)

一分組3;____

首部數(shù)據(jù)

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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。

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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。

分組1

_________________________入__________________________

廠

---------------分組2

__________________________入__________________________

------------__-_-_-____分__組___3_____

r_______________

￥3~i~i-

收到的數(shù)據(jù)

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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。

-------------------報(bào)文------------------

1101000110101010110101011100010011010010I

■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。

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分組交換網(wǎng)的示意圖

H2BI|

注意分組路徑的變化!

D

結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

B

H

主機(jī)□6

EH向H發(fā)送分組

A26

H向H發(fā)送分組

c15

分組交換網(wǎng)

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注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程

H』n

最后到達(dá)目的主機(jī)七

結(jié)點(diǎn)交

主機(jī)

注意結(jié)點(diǎn)交換機(jī)有多個(gè)端口

謝希仁

結(jié)點(diǎn)交換機(jī)

■在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中的輸入和輸出端口之間

沒(méi)有直接連線。

-結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過(guò)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。

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主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)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。

■結(jié)點(diǎn)交換機(jī)對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后

把分組交付給目的主機(jī)。

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分組交換的優(yōu)點(diǎn)

■高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，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。

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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)。

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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(message

switching)o

-報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，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。

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ARPANET的成功使

工計(jì)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個(gè)

主機(jī)為中心的星形網(wǎng)

■各終端通過(guò)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(guò)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。

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從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心

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1.2.2因特網(wǎng)時(shí)代

■因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階

段的演進(jìn)。

■但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分

開(kāi)而是有部分重疊的，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的

演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。

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因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段

七第一個(gè)分組交換網(wǎng)ARPA?，

個(gè)的分組交換網(wǎng)。

■ARPA研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。

■1983年TCP/IP協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。

■同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：

-ARPANET——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)

-MILNET——軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

■1983T984年，形成了因特網(wǎng)Internet。

■1990年ARPANET正式宣布關(guān)閉。

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因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段

網(wǎng)。

NSFNETo它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):

■主干網(wǎng)

■地區(qū)網(wǎng)

■校園網(wǎng)

■1991年，美國(guó)政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)

交給私人公司來(lái)經(jīng)營(yíng)，并開(kāi)始對(duì)接入因特網(wǎng)的

單位收費(fèi)。

■1993年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到45Mb/s

（T3速率）。

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三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

各網(wǎng)絡(luò)之間需要使用路由器來(lái)連接。

■有時(shí)在結(jié)構(gòu)圖中可不但I(xiàn)出路由器。

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三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

-主機(jī)到主機(jī)的通信可能要經(jīng)過(guò)多種網(wǎng)絡(luò)。

國(guó)家主干網(wǎng)

方豳）徐園網(wǎng)B建園網(wǎng);g交園"）豚園網(wǎng):口感應(yīng)

」「」△

zJ\

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因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段

七從兩年開(kāi)始,由美國(guó)政府資助的NSFNET

逐漸被若干個(gè)商用的ISP網(wǎng)絡(luò)所代替。

■1994年開(kāi)始創(chuàng)建了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP

(NetworkAccessPoint),分別由4個(gè)電信公

司經(jīng)營(yíng)。

■NAP就是用來(lái)交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。在

NAP中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)

初，美國(guó)的NAP的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。

■從1994年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)

構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

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多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

-主機(jī)到主機(jī)的通信可能經(jīng)過(guò)多種ISP。

大公司大公司地區(qū)ISP

網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)

NAP主干服務(wù)NAP

（對(duì)等點(diǎn)）提供者（對(duì)等點(diǎn)）

地區(qū)ISP大/司、（地區(qū)ISP地區(qū)ISP

本SP本地ISP公司本地出P

校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園

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今日的多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

■大致上可將因斗寺網(wǎng)分為以下五個(gè)接入級(jí)

■網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP

-國(guó)家主干網(wǎng)（主干ISP）

■地區(qū)ISP

■本地ISP

■校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機(jī)上網(wǎng)用戶

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1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)

■1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義

?最簡(jiǎn)單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接

的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。

■因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。

-1.3.2幾種不同的分類(lèi)方法

■從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類(lèi)

■從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類(lèi)

.從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類(lèi)

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1.3.2幾種不同的分類(lèi)方法

(―)

■從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類(lèi)

■電路交換

■報(bào)文交換

■分組交換

■混合交換

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1.3.2幾種不同的分類(lèi)方法

（二）

-從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類(lèi)

■廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)

■局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

■城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■接入網(wǎng)AN(AccessNetwork)

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廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及

局域網(wǎng)的關(guān)系

廣域網(wǎng).

/、

城域網(wǎng)---------城域網(wǎng)

一//?二二\、4

接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)接入網(wǎng)

局域網(wǎng)校園網(wǎng)企業(yè)網(wǎng)局域網(wǎng)

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1.3.2幾種不同的分類(lèi)方法

?(三)

-從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類(lèi)

■公用網(wǎng)(publicnetwork)

■專用網(wǎng)(privatenetwork)

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1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)

L1.4.1帶寬

■“帶寬”(bandwidth)本來(lái)是指信號(hào)具有的

頻帶寬度，單位是赫(或千赫、兆赫、

吉赫等)。

■現(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(yǔ)，單位是“比

特每秒”，或b/s(bit/s)o

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常用的帶寬單位

■更常用的帶寬單位是

■千比每秒,即kb/s(103蚓

■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(IO.b/s)

■請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界，K=21。=1024

M=22。，G=23°,T=240o

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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

7工11K乍。

1|LlS

帶寬為||1|0|1|0|1||1|時(shí)間

1MJS|ILZlI__CZZJ”

k---------------------每秒106個(gè)比特-----------------?

0.25juts

每秒4x106個(gè)比特

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時(shí)延(delay或latency)

■發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，

數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的

時(shí)間。

■信道帶寬數(shù)據(jù)在信道上的發(fā)送速率。

常稱為數(shù)據(jù)在信道上的傳輸速率。

數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度（比特）

發(fā)送時(shí)延=

信道帶寬（比特/秒）

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時(shí)延(delay或latency)

■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。

■信號(hào)傳輸速率（即發(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。

信道長(zhǎng)度（米）

傳播時(shí)延=

信號(hào)在信道上的傳播速率（米/秒）

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時(shí)延(delay或latency)

■處理時(shí)延交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行

一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間。

-結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延

是處理時(shí)延中的重要組成部分。

-處理時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)

的通信量。

■有時(shí)可用排隊(duì)時(shí)延作為處理時(shí)延。

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時(shí)延(delay或latency)

-數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播

時(shí)延和處理時(shí)延之和：

總時(shí)延=發(fā)送時(shí)延+傳播時(shí)延+處理時(shí)延

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三種時(shí)延所產(chǎn)生的地方

在隊(duì)列中產(chǎn)生I|從結(jié)點(diǎn)A向結(jié)點(diǎn)B發(fā)送數(shù)據(jù)

處理時(shí)延

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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。

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1.4.3時(shí)延帶寬積和往返時(shí)延

時(shí)延帶寬積

（傳播）時(shí)延?A

■4+hrnip

市范

鏈路

時(shí)延帶寬積=傳播時(shí)延X(jué)帶寬

■鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位

的鏈路長(zhǎng)度。

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往返時(shí)延RT1

■往返時(shí)延RTT(Round-TripTime)表示

從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送端收到

來(lái)自接收端的確認(rèn)(接收端收到數(shù)據(jù)后

立即發(fā)送確認(rèn))，總共經(jīng)歷的時(shí)延。

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1.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

1.5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成

■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。

■“分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化

為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的

局部問(wèn)題就比較易于研究和處理。

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關(guān)于開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型

OSI/RM

■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。

■在市場(chǎng)化方面OSI卻失敗了。

-OSI的專家們?cè)谕瓿蒓SI標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；

-OSI的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；

■OSI標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按OSI標(biāo)準(zhǔn)生

產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；

-OSI的層次劃分并也不太合理，有些功能在多個(gè)層

次中重復(fù)出現(xiàn)。

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兩種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

■法律上的(deJure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒(méi)有

得到市場(chǎng)的認(rèn)可。

■是非國(guó)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(shí)上的(defacto)國(guó)際標(biāo)

準(zhǔn)。

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1.5.2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)或藥定即網(wǎng)密協(xié)飯(network

protocol),簡(jiǎn)稱為協(xié)議。

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網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的組成要素

語(yǔ)法數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

語(yǔ)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(shuō)明。

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劃分層次的概念舉例

■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。

-可以將要做的工作進(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)。

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兩個(gè)計(jì)算機(jī)交換文件

只看這兩個(gè)文件傳送模塊

計(jì)算機(jī)1好像文件及文件傳送命令計(jì)算機(jī)2

是按照水平方向的虛線傳送的

文件傳送模塊文件傳送模塊

____

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

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?再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)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)模塊文件傳送模塊

好像可直接把文件

可靠地傳送到對(duì)方

通信服務(wù)模塊?通信服務(wù)模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進(jìn)行發(fā)送上層模塊

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再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

文件傳送模塊文件傳送模塊

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。

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分層的好處

-各層之間是獨(dú)立的。

-靈活性好。

-結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。

-易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。

-能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

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層數(shù)多少要適當(dāng)

-若層數(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。

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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(wèn)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。

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1.5.3五層協(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(yùn)

輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。

■最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)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)。

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>五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)

7

5應(yīng)用層■應(yīng)用層(applicationlayer)

/

4運(yùn)輸層■運(yùn)輸層(transportlayer)

/

3網(wǎng)絡(luò)層■網(wǎng)絡(luò)層(networklayer)

/

2數(shù)據(jù)鏈路層■數(shù)據(jù)鏈路層(datalinklayer)

/

1物理層■物理層(physicallayer)

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到應(yīng)用層

AP2

加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層PDU5

4

3

2

1

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP2

應(yīng)用層PDU再傳送到運(yùn)輸層5

加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文4

3

2

11

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APiAP2

55

4運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層4

3加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為IP數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）3

22

11

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APAP2

___1Lk=7

55

4

IP數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層3

加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀2

1

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APAP2

___1Lk=7

55

4

3

數(shù)據(jù)鏈路層幀再傳送到物理層2

最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體1

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APiAP2

55

44

33

2電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播2

從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層

11

Q一物理傳輸媒體

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APiAP2

55

44

33

22

t

1物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層1占

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

APiAP2

55

44

33

數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊?/p>

22

取出數(shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層

11

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、■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

-----------------------------

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP2

5

網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

3

上交給運(yùn)輸層

2

1

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、■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

-----------------------------

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

AP

_2___

運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

上交給應(yīng)用層4

3

2

1

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)5

上交給應(yīng)用進(jìn)程

4

3

2

1

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1我收到了AP1發(fā)來(lái)的計(jì)算機(jī)2

、應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！AP2

5

4

3

2

1

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、■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

"JI----------------------

幾1注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟斡?jì)算機(jī)2

APi應(yīng)用層首部應(yīng)用數(shù)據(jù)AP2

運(yùn)輸層首部

應(yīng)用數(shù)據(jù)5

H5

網(wǎng)絡(luò)層首部

4，鏈塞層\程序數(shù)據(jù)4

鏈路層

首部

3^3程序數(shù)據(jù)尾部3

2

H2H3H4H應(yīng)用程序數(shù)據(jù)

10100110100101比特流1101011101011

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

課件制作人：謝希仁

、■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

4

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

課件制作人：謝希仁

、■計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

4

課件制作人：謝希仁

計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1計(jì)算機(jī)2

//

應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層PDU首部后4

把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程T

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計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)

計(jì)算機(jī)1我收到了AP1發(fā)來(lái)的計(jì)算機(jī)2

、應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！AP2

5

4

3

2

1

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1.5.4實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問(wèn)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)。

課件制作人：謝希仁

實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)(續(xù))

■本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面

的協(xié)議。

■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(guò)層間接口提供的。

■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(wèn)點(diǎn)SAP(ServiceAccessPoint)o

課件制作人：謝希仁

實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)

和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)（續(xù)）

第n+1層

SAPSAP第n層

服務(wù)提供者

課件制作人：謝希仁

協(xié)議很復(fù)雜

■協(xié)議必須將各種不利的條件事先都估計(jì)

至IJ,而不能假定一切情況都是很理想和

很順利的。

■必須非常仔細(xì)地檢查所設(shè)計(jì)協(xié)議能否應(yīng)

付所有的不利情況。

■應(yīng)當(dāng)注意：事實(shí)上難免有極個(gè)別的不利情

況在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí)并沒(méi)有預(yù)計(jì)到。在出現(xiàn)這

種情況時(shí)，協(xié)議就會(huì)失敗。因此實(shí)際上協(xié)

議往往只能應(yīng)付絕大多數(shù)的不利情況。

課件制作人：謝希仁

著名的協(xié)議舉例

■占據(jù)兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍與駐扎在這山谷的白軍作

戰(zhàn)。力量對(duì)比是：一個(gè)山頂上的藍(lán)軍打不過(guò)白

軍，但兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍協(xié)同作戰(zhàn)就可戰(zhàn)勝白軍。

一個(gè)山頂上的藍(lán)軍擬于次日正午向白軍發(fā)起攻

擊。于是發(fā)送電文給另一山頂上的友軍。但通

信線路很不好，電文出錯(cuò)的可能性很大。因此

要求收到電文的友軍必須發(fā)送確認(rèn)電文。但確

認(rèn)電文也可能出錯(cuò)。試問(wèn)能否設(shè)計(jì)出一種協(xié)議,

使得藍(lán)軍能實(shí)現(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)因而一定（即100%）

取得勝利？

課件制作人：謝希仁

明日正午進(jìn)攻，如何?

結(jié)論

■這樣無(wú)限循環(huán)下去，兩邊的藍(lán)軍都始終

無(wú)法確