上海市二輕工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)教研組張杰市公開課一等獎(jiǎng)省賽課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

網(wǎng)絡(luò)基本概念（一）上海市第二輕工業(yè)學(xué)校計(jì)算機(jī)教研組張杰1/48網(wǎng)絡(luò)主要性信息傳遞要依靠網(wǎng)絡(luò)，所以實(shí)現(xiàn)信息化離不開完善網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)已成為信息社會(huì)命脈和主要基礎(chǔ)。2/48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)地位現(xiàn)在有三種最主要網(wǎng)絡(luò)：電信網(wǎng)絡(luò)有線電視網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在這三種網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最快，其技術(shù)已成為信息時(shí)代關(guān)鍵技術(shù)。3/48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互連網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：一些相互連接計(jì)算機(jī)集合。互連網(wǎng)：一些相互連接計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)集合（網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)）。互聯(lián)網(wǎng)：就是互連網(wǎng)同義詞。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連網(wǎng)，互聯(lián)網(wǎng)4/48常見網(wǎng)絡(luò)拓樸結(jié)構(gòu)點(diǎn)對點(diǎn)連接總線網(wǎng)星形網(wǎng)集線器環(huán)形網(wǎng)5/48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠表示為一朵云計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)6/48使用路由器能夠把不一樣

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來

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)路由器路由器路由器路由器路由器路由器互連網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))由許多網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過路由器互連而成互連網(wǎng)(互聯(lián)網(wǎng))是：“網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)”互連網(wǎng)互連網(wǎng)也能夠用一朵云來表示7/48結(jié)點(diǎn)與鏈路能夠把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)抽象為結(jié)點(diǎn)（計(jì)算機(jī)或路由器）與鏈路（連接線路）集合。Node有兩個(gè)譯名：結(jié)點(diǎn)——用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，表示計(jì)算機(jī)或路由器。節(jié)點(diǎn)——用于天線中，表示駐波電場強(qiáng)度為零點(diǎn)。但當(dāng)前這兩個(gè)名詞使用比較混亂。8/48計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬是指網(wǎng)絡(luò)可經(jīng)過最高數(shù)據(jù)率，即每秒多少比特。描述帶寬也經(jīng)常把“比特/秒”省略。比如，帶寬是10M，實(shí)際上是10Mb/s。這里M是106。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬9/48什么是寬帶？寬帶線路：可經(jīng)過較高數(shù)據(jù)率線路。寬帶是相正確概念，并沒有絕正確標(biāo)準(zhǔn)。在當(dāng)前，對于用戶接入到因特網(wǎng)用戶線來說，每秒傳送幾個(gè)兆比特就能夠算是寬帶速率。10/48ABAB寬帶線路窄帶線路寬帶線路：每秒有更多比特從計(jì)算機(jī)注入到線路。注：寬帶線路和窄帶線路上比特傳輸速率是一樣。11/48好比汽車運(yùn)貨寬帶線路窄帶線路寬帶和窄帶線路：車速一樣寬帶線路：車距縮短12/48

兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠相互連接起來。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換13/48假如需要將5部電話機(jī)兩兩相連，則需要10對電線。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換

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交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)數(shù)量很大時(shí)，就必須使用電話交換機(jī)進(jìn)行連接。傳統(tǒng)電話網(wǎng)使用電路交換

15/48((A通話前先撥號(hào)建立連接?？赡苤灰?jīng)過一個(gè)交換機(jī)（如A到B）可能要經(jīng)過多個(gè)交換機(jī)（如C到D）通話過程中，通信雙方一直占用所建立連接。通話結(jié)束后，掛機(jī)釋放連接。電路交換特點(diǎn)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)((((((交換機(jī)交換機(jī)BCD16/48計(jì)算機(jī)終端早期網(wǎng)絡(luò)采取電路交換那時(shí)計(jì)算機(jī)極少，非常昂貴。遠(yuǎn)地終端（沒有處理功效）經(jīng)過通信線路（可能要經(jīng)過許多個(gè)交換機(jī)）使用處于網(wǎng)絡(luò)中心計(jì)算機(jī)資源。17/48分組交換(packetswitching)出現(xiàn)電話網(wǎng)是為電話通信設(shè)計(jì)。電路交換電話網(wǎng)很適合于電話通信。但計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)含有很大突發(fā)性。使用電路交換會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源嚴(yán)重浪費(fèi)。計(jì)算機(jī)逐步增多，連網(wǎng)需求日益迫切，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要使用愈加有效連網(wǎng)技術(shù)。這就造成分組交換問世。18/48美國軍方促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)激烈。美國軍方要研制一個(gè)生存性很強(qiáng)新型分布式網(wǎng)絡(luò)。即使少數(shù)結(jié)點(diǎn)或鏈路被摧毀，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)仍保持通暢。這種新型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是采取分組交換、基于存放轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。19/48數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)分組交換在發(fā)送端把要發(fā)送報(bào)文分隔為較短數(shù)據(jù)塊每個(gè)塊增加帶有控制信息首部組成份組（包）依次把各分組發(fā)送到接收端接收端剝?nèi)ナ撞浚槌鰯?shù)據(jù)部分，還原成報(bào)文數(shù)據(jù)分組11010011101?

???????00101001110報(bào)文發(fā)送端首部分組數(shù)據(jù)首部分組首部數(shù)據(jù)發(fā)送發(fā)送發(fā)送在前發(fā)送接收端數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部數(shù)據(jù)首部11010011101?

???????0010100111020/48分組從A傳送到B過程網(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)路由器路由器路由器路由器路由器路由器AB查找路由表目地下一跳路由器查找路由表目地下一跳路由器查找路由表目地下一跳路由器基于存放轉(zhuǎn)發(fā)分組交換21/48協(xié)議協(xié)議(protocol)是通信雙方必須嚴(yán)格恪守規(guī)則。協(xié)議準(zhǔn)確地要求在網(wǎng)絡(luò)通信中使用各種控制信息格式、意義以及各種事件出現(xiàn)先后次序。協(xié)議在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中起著非常主要作用。22/48協(xié)議必須確保在任何復(fù)雜情況下都能正確工作，所以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議非常復(fù)雜。我們在日常生活中所使用許多約定，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到網(wǎng)絡(luò)協(xié)議要求，所以經(jīng)常會(huì)使約定失敗?？傊W(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須考慮怎樣對付各種異常情況出現(xiàn)。下面看一個(gè)例子。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議非常復(fù)雜23/48……藍(lán)軍聯(lián)合進(jìn)攻白軍——必勝藍(lán)軍單獨(dú)進(jìn)攻白軍——必?cái)∶魅照邕M(jìn)攻?同意收到“同意”收到：收到“同意”協(xié)議無法確保必勝！24/48分層次網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)OSI七層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已經(jīng)過時(shí)TCP/IP四層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)已成主流使用五層原理體系結(jié)構(gòu)來說明網(wǎng)絡(luò)工作原理較為適當(dāng)25/4854321數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層物理層ApplicationlayerTransportlayerInternetlayerDatalinklayerPhysicallayer26/48TCP/IP

體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接口層IP各種應(yīng)用層協(xié)議HTTP,FTP,SMTP,DNS

等TCP網(wǎng)際層運(yùn)輸層UDP應(yīng)用層TCP:

傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol)IP:

網(wǎng)際協(xié)議UDP:

用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議(UserDatagramProtocol)27/485432154321H3物理傳輸媒體數(shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分?jǐn)?shù)據(jù)部分10100110100101比特流11010111010T2計(jì)算機(jī)1H5H4H2首部尾部……AP2AP1應(yīng)用程序數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)2比特幀IP數(shù)據(jù)報(bào)IP分組TCP報(bào)文段UDP報(bào)文段28/48IP協(xié)議因特網(wǎng)IP協(xié)議最主要，它為分組在互連網(wǎng)中發(fā)送、傳輸和接收制訂了詳盡規(guī)則。IP是InternetProtocol縮寫，漢字標(biāo)準(zhǔn)譯名是“網(wǎng)際協(xié)議”。使用IP協(xié)議互連網(wǎng)絡(luò)常稱為：IP網(wǎng)絡(luò)，或IP網(wǎng)。在IP網(wǎng)絡(luò)傳送分組常稱為：IP分組，或IP數(shù)據(jù)報(bào)(IPdatagram)。29/48結(jié)構(gòu)路由表在因特網(wǎng)中，路由器之間不停地相互通告路由信息。路由器依據(jù)所掌握路由信息結(jié)構(gòu)出自己路由表。路由器之間交換路由信息都要恪守相關(guān)路由選擇協(xié)議。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)情況發(fā)生改變時(shí)，路由器中路由表能夠自動(dòng)進(jìn)行更新，從而確保了正確地轉(zhuǎn)發(fā)分組。30/48路由器之間不停交換路由信息

路由器之間不停交換路由信息過程對用戶是透明（用戶看不見）31/48IP網(wǎng)絡(luò)生存性很強(qiáng)當(dāng)IP網(wǎng)絡(luò)中一些路由器或鏈路被破壞時(shí)，路由器能夠自動(dòng)調(diào)整路由，使得網(wǎng)絡(luò)一直保持連通。這種路由動(dòng)態(tài)調(diào)整過程對用戶是透明（即用戶感覺不到）。32/48IP網(wǎng)絡(luò)當(dāng)部分結(jié)點(diǎn)或鏈路被摧毀時(shí)分組交換仍可保持網(wǎng)絡(luò)通暢路由器33/48IP網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn)每一個(gè)分組獨(dú)立選擇路由。發(fā)往同一個(gè)目標(biāo)地分組，后發(fā)送有可能先收到（即可能不按次序接收）。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中通信量過大時(shí)，路由器就來不及處理分組，于是要丟棄一些分組。所以，IP網(wǎng)絡(luò)不確保分組可靠地交付。IP網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)被稱為：盡最大努力服務(wù)(besteffortservice)34/48和傳統(tǒng)電信網(wǎng)相比較電信網(wǎng)向用戶（即電話機(jī)）提供服務(wù)質(zhì)量有確保。連接在電信網(wǎng)上電話機(jī)幾乎沒有智能，所以全部服務(wù)質(zhì)量由電信網(wǎng)完成。35/48電路交換電信網(wǎng)電信網(wǎng)電信網(wǎng)向用戶電話機(jī)提供可靠交付36/48分組交換因特網(wǎng)TCP協(xié)議帶有TCP協(xié)議計(jì)算機(jī)向用戶程序提供可靠交付丟棄丟棄丟棄分組交換因特網(wǎng)不確保可靠交付TCPTCP37/48TCP協(xié)議用途TCP是TransmissionControlProtocol縮寫，漢字譯名是傳輸控制協(xié)議。TCP協(xié)議駐留在用戶計(jì)算機(jī)中，它作用是確保應(yīng)用程序之間端到端可靠通信。38/48TCP協(xié)議主要功效TCP給要傳送每一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)都進(jìn)行編號(hào)。接收端在收到數(shù)據(jù)后必須向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)信息。若發(fā)送端在要求時(shí)間內(nèi)沒有收到對方確實(shí)認(rèn)，就重傳這部分?jǐn)?shù)據(jù)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中通信量過大時(shí)，TCP就告訴發(fā)送端要放慢發(fā)送數(shù)據(jù)。這叫做流量控制。39/48關(guān)鍵協(xié)議TCP/IP因特網(wǎng)使用協(xié)議很多，但其中最為主要協(xié)議就是IP和TCP。分組在因特網(wǎng)中傳送要使用IP協(xié)議。計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸可靠性由TCP協(xié)議來確保。通慣用TCP/IP這么記法表示以TCP和IP為關(guān)鍵協(xié)議族。40/48因特網(wǎng)

應(yīng)用程序

TCP協(xié)議確保了應(yīng)用程序之間可靠通信應(yīng)用程序IP協(xié)議控制分組在因特網(wǎng)傳輸?shù)蛱鼐W(wǎng)不確?？煽拷桓蹲钪饕獌蓚€(gè)協(xié)議：IP和TCP41/48客戶與服務(wù)器客戶是服務(wù)請求方，服務(wù)器是服務(wù)提供方。服務(wù)請求方服務(wù)提供方客戶(client)服務(wù)器(server)42/48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發(fā)起連接建立請求應(yīng)用層應(yīng)用層客戶服務(wù)器因特網(wǎng)②接收連接建立請求計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B43/48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)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層應(yīng)用層應(yīng)用層計(jì)算機(jī)A計(jì)算機(jī)B計(jì)算機(jī)C客戶1服務(wù)器1服務(wù)器2客戶2因特網(wǎng)44/48結(jié)束語因特網(wǎng)(Internet)是世界范圍相互連接起來計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使用TCP/IP協(xié)議族，其前身是美國阿帕網(wǎng)ARPANET。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)帶寬是網(wǎng)絡(luò)可經(jīng)過最高數(shù)據(jù)率。因特網(wǎng)使用基于存放轉(zhuǎn)發(fā)分組交換，并使用IP協(xié)議傳送IP分組。45/48