計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)綱要.ppt

1、課程簡介,本課程是一門計(jì)算機(jī)類的專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課程，該課程由課堂講授，課下習(xí)題，上機(jī)實(shí)驗(yàn)等具體環(huán)節(jié)組成。作為計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一門核心基礎(chǔ)課程，該課程旨在講授計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?fàn)顩r、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行原理、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、應(yīng)用層等具體內(nèi)容。 本課程旨在培養(yǎng)學(xué)生了解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本原理、基本技術(shù)和實(shí)際操作知識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的常用工具，初步具備分析、設(shè)計(jì)、維護(hù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的能力。,輔助教學(xué)方式, 課后復(fù)習(xí)提綱及閱讀資料 本科教學(xué)辦公網(wǎng)： 頁面：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)與應(yīng)用課程資源 功能：發(fā)布課程相關(guān)信息,課后復(fù)習(xí)及閱讀資料 疑問解答 個(gè)人郵箱：,復(fù)習(xí)提綱（

2、第一章）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用（兩大作用） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史（三個(gè)階段） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成（兩大部分） 三種數(shù)據(jù)交換方式特點(diǎn)及比較（重點(diǎn)分組交換） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、分類（從作用范圍、使用者、信息交流對(duì)象和接入方式四方面劃分） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（三種結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)（重點(diǎn)時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)利用率計(jì)算） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（分層、協(xié)議、OSI與TCP/IP） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（各層協(xié)議的構(gòu)成和主要功能）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用,21世紀(jì)的重要特征是：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的時(shí)代。 “三網(wǎng)”指的是電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其中起到核

3、心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。“三網(wǎng)融合”指的是電信網(wǎng)絡(luò)和有限電視網(wǎng)絡(luò)都逐漸融入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。 （實(shí)例：手機(jī)上網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)電視 IPTV） 網(wǎng)絡(luò)改變了人們的工作方式與生活方式，它最主要的功能是：連通性和共享性。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念,網(wǎng)絡(luò)（network）：由若干結(jié)點(diǎn)（node）和連接這些節(jié)點(diǎn)的鏈路（link）組成。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)可以是計(jì)算機(jī)、集線器、交換機(jī)、路由器等組成。 互聯(lián)網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)可以通過路由器連起來，構(gòu)成一個(gè)覆蓋范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，因此是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。 因特網(wǎng)：世界上最大的互連網(wǎng)（用戶以億計(jì)，互連網(wǎng)絡(luò)百萬計(jì)），通常用“一朵云”表示。網(wǎng)絡(luò)把計(jì)算機(jī)連接起來，因特網(wǎng)把網(wǎng)絡(luò)連接起來。 主機(jī)：連接在因特網(wǎng)

4、上的計(jì)算機(jī)。 Internet（專用）和internet（通用）的區(qū)別,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的三個(gè)階段,第一階段是從單個(gè)網(wǎng)絡(luò) ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。 第二階段的特點(diǎn)是建成了三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。 第三階段的特點(diǎn)是逐漸形成了多層次 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成,按工作方式分為以下兩大塊： 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。 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）。 按邏輯結(jié)構(gòu)分為以下兩大子網(wǎng)： 資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)

5、據(jù)處理，即向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其主要包括主機(jī)和終端，主機(jī)通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制處理機(jī)相連接，而終端是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。 通信子網(wǎng)由通信控制處理機(jī)、通信線路與其他通信設(shè)備組成，其主要完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。通信控制處理機(jī)在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。通信線路為通信處理機(jī)之間以及通信處理機(jī)與主機(jī)之間提供通信信道。,邊緣部分（資源子網(wǎng)）,在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾?客戶/服務(wù)器方式（C/S 方式） 例如：Web瀏覽器/服務(wù)器，電子郵件客戶/服務(wù)器 對(duì)等方式（P2P 方式） 例如：Emule，BT，PT軟件,核心部

6、分（通信子網(wǎng)）,網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(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)。 路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換(packet switching)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。,核心部分（通信子網(wǎng)）,基本問題 數(shù)據(jù)如何通過路由器 連接的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸 兩大解決途徑 電路交換 呼叫專用電路 - 電話網(wǎng) 分組交換 數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)以離散 的“塊”發(fā)送 - 分組交換網(wǎng),電路交換的定義和重要特點(diǎn),電路交換的三個(gè)階段： 建立連

7、接 通信 釋放連接 這種必須通過“建立連接”、“通話”、“釋放連接”三個(gè)步驟的交換方式稱為電路交換。 電路交換的重要特點(diǎn)是在通話的全部時(shí)間內(nèi)，通話的兩個(gè)用戶始終占用端到端的通信資源，所以資源利用率低。,報(bào)文/分組（包）交換技術(shù),報(bào)文/分組交換技術(shù)是將被傳數(shù)據(jù)劃分成若干報(bào)文/分組作為獨(dú)立的單元在線路上傳輸，并在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。該技術(shù)具有通信線路利用率高、出錯(cuò)后糾錯(cuò)效率高等優(yōu)點(diǎn)，被計(jì)算機(jī)與通信界廣泛采用。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)是該技術(shù)的核心。 報(bào)文/分組的概念 報(bào)文（message）是指要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)，發(fā)送時(shí)報(bào)文（message）被不斷存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā) 分組（packet，又稱“包”是指在報(bào)文被分成很多數(shù)據(jù)段，每

8、個(gè)數(shù)據(jù)段前加上一些必要控制信息組成的首部（header）構(gòu)成一個(gè)分組（packet） 分組=首部（header）+數(shù)據(jù)段,報(bào)文/分組（包）交換示例,報(bào)文交換的典型代表電報(bào)通信，由于報(bào)文交換的時(shí)延較長，從幾分鐘到幾小時(shí)不等。現(xiàn)在報(bào)文交換已很少有人使用了。 分組（包）交換的典型代表路由器（router）,主機(jī)和路由器的作用區(qū)別,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),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。 可靠 保證可

9、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。,電信網(wǎng)絡(luò)按數(shù)據(jù)交換方式分類,總結(jié)-從電路交換到分組交換,核心部分（通信子網(wǎng)）中的三種數(shù)據(jù)交換方式 電路交換（Circuit Switching）整個(gè)報(bào)文的比特流連續(xù)地從源點(diǎn)直達(dá)終點(diǎn)，好像在一個(gè)管道中傳輸； 報(bào)文交換（Message Switching）整個(gè)報(bào)文傳送到相鄰節(jié)點(diǎn)，全部存儲(chǔ)下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)； 分組（包）交換（Packet Switching）單個(gè)分組（只是整個(gè)報(bào)文的

10、一部分）傳送到相鄰節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)下來后查找轉(zhuǎn)發(fā)表，轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)；,三種交換方式的比較與適用范圍,由于電路交換需要獨(dú)占物理線路，所以若要傳送大量的數(shù)據(jù)，且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于連接建立時(shí)間時(shí)，該種方式傳輸速率較快； 由于報(bào)文/分組（包）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； 報(bào)文/分組（包）交換比較而言，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（包）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；,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展,中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) CHINANET1994.9 中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng) CERNET 中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CSTNET 中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)

11、UNINET 中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng) CNCNET 中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng) CIETNET 中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) CMNET 中國長城互聯(lián)網(wǎng) CGWNET（建設(shè)中） 中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng) CSNET（建設(shè)中）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,早期定義一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信線路(連網(wǎng)設(shè)備)將地理上分散的、具有獨(dú)立功能的許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，按照某種協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，以實(shí)現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)。 最簡單計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)（計(jì)算機(jī)）一條鏈路 電話通信、計(jì)算機(jī)通信與數(shù)據(jù)通信的區(qū)別： 電話通信中強(qiáng)調(diào)通信的主體是人 計(jì)算機(jī)通信（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）中強(qiáng)調(diào)通信的主體是計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的程序 數(shù)據(jù)通信中強(qiáng)調(diào)通信的

12、內(nèi)容是數(shù)據(jù)（在進(jìn)行計(jì)算機(jī)通信時(shí)）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,1. 按不同作用范圍劃分 廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network) 城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network) 局域網(wǎng) LAN (Local Area Network) 個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network) 因特網(wǎng)Internet,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,2. 按不同使用者劃分 公用網(wǎng)（Public Networks）- 由電信部門或從事專業(yè)電信運(yùn)營業(yè)務(wù)的公司提供的面向公眾服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)，如中國電信提供的以X.25協(xié)議為基礎(chǔ)的分組交換網(wǎng)Chinapac、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)ChinaDDN、

13、中國英特網(wǎng)Chinanet，以及非電信部門提供的以衛(wèi)星通信為基礎(chǔ)的“金橋網(wǎng)”。 專用網(wǎng)（Private Networks）- 政府、行業(yè)、企業(yè)事業(yè)單位和學(xué)術(shù)社團(tuán)為本行業(yè)、本企業(yè)和本事業(yè)單位服務(wù)而建立的網(wǎng)絡(luò)。專用網(wǎng)的實(shí)例很多，其中有代表性的包括教育科研網(wǎng)CERNET、中科院網(wǎng)CASNET、中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)CEINET以及各級(jí)政府部門的網(wǎng)絡(luò)等等。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,3. 按信息交流對(duì)象劃分(TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)) Internet（互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)際網(wǎng)或英特網(wǎng)）- 是以TCPIP為基礎(chǔ)的全球唯一的國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的總稱，或某電信部門提供的國家、地區(qū)的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。如中國英特網(wǎng)Chinanet。 Intran

14、et （內(nèi)聯(lián)網(wǎng)）- 以TCP/IP協(xié)議集為基礎(chǔ)的企、事業(yè)專用網(wǎng)，在內(nèi)外部間通過防火墻（Firewall）實(shí)施隔離，通過代理服務(wù)器（Proxy Server）、加密等措施保證內(nèi)部信息的通信與訪問安全。從這種意義上講，Intranet 是Internet技術(shù)在專用網(wǎng)絡(luò)中的一種應(yīng)用。 Extranet (內(nèi)聯(lián)外延網(wǎng)）- 為增加企業(yè)與合作伙伴、提供商、客戶和咨詢者的業(yè)務(wù)交往而將Intranet的互聯(lián)范圍擴(kuò)大到內(nèi)部以外的伙伴。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,4. 按用戶接入方式劃分 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)接入調(diào)制解調(diào)器、ADSL 電纜/光纜接入HFC網(wǎng)（光纖同軸混合網(wǎng)）、FTTx網(wǎng)（光纖到戶網(wǎng)絡(luò)）,典型家庭網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,ADSL或電纜

15、調(diào)制解調(diào)器 路由器/防火墻/NAT 以太網(wǎng) 無線接入點(diǎn),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互連的幾何構(gòu)形，即指各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互相連接方式。 基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型、總線型等三種。任何一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都規(guī)定了它們各自的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。,星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)將分成端點(diǎn)和中間節(jié)點(diǎn)兩種，每個(gè)端點(diǎn)必須通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接到中間節(jié)點(diǎn)上，任何兩個(gè)端節(jié)點(diǎn)之間都要通過中間節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和通信。 在節(jié)點(diǎn)通信時(shí)，網(wǎng)絡(luò)必須采用適當(dāng)?shù)脑L問控制策略和方法來解決節(jié)點(diǎn)之間的有序通信問題。 分布式訪問控制策略的星形網(wǎng)絡(luò)中，中間節(jié)點(diǎn)主要是網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備，采用存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供傳輸路

16、徑和轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。另外，中間節(jié)點(diǎn)還可以根據(jù)需要將一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給其它所有的節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)“廣播式”傳輸。,環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過收發(fā)器連入網(wǎng)絡(luò)，收發(fā)器之間通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接成一個(gè)閉合的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。發(fā)送節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的數(shù)據(jù)幀沿著環(huán)路單向傳遞，每經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)要判斷這個(gè)數(shù)據(jù)幀是否發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的，如果是發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的，則要將數(shù)據(jù)幀拷貝下來。然后再將數(shù)據(jù)幀傳遞到下游節(jié)點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)幀歷遍各個(gè)節(jié)點(diǎn)后，由發(fā)送節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)幀從環(huán)路上取下。這樣，通過數(shù)據(jù)幀歷遍各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)“廣播式”傳輸。 在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中，常用的訪問控制方法是基于令牌(Token)的訪問控制，它是一種分布式訪問控制技術(shù)，

17、由令牌及其傳遞規(guī)則來控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)訪問，并且將令牌控制機(jī)制分布在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上，各個(gè)節(jié)點(diǎn)將根據(jù)令牌傳遞協(xié)議控制節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的訪問。,總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)都直接連接到同一條傳輸介質(zhì)上，這條傳輸介質(zhì)稱為總線。各個(gè)節(jié)點(diǎn)將依據(jù)一定的訪問規(guī)則分時(shí)地使用總線來傳輸數(shù)據(jù)，發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀沿著總線向兩端傳播，總線上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能接收到這個(gè)數(shù)據(jù)幀，并判斷是否發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的，如果是發(fā)送給本節(jié)點(diǎn)的，則將該數(shù)據(jù)幀保留下來，否則將丟棄該數(shù)據(jù)幀。 總線形網(wǎng)絡(luò)的“廣播式”傳輸是依賴于數(shù)據(jù)信號(hào)沿著總線向兩端傳播的基本特性實(shí)現(xiàn)的。 總線形網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié)點(diǎn)共享一條總線，一次只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，

18、其它節(jié)點(diǎn)只能處于接收狀態(tài)。為了使各個(gè)節(jié)點(diǎn)能夠有序而合理地使用總線傳輸數(shù)據(jù)，必須采用一種適當(dāng)?shù)脑L問控制策略來控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)總線的訪問。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo),速率（bit rate） 指的是連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率，叫做比特率。速率的單位是b/s或bps，Kb/s, Mb/s, Gb/s。1bit=1個(gè)0/1。 帶寬（bandwidth）表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力，網(wǎng)絡(luò)帶寬表示在單位時(shí)間內(nèi)從某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過的“最高數(shù)據(jù)率”。不是信號(hào)帶寬，b/s。 吞吐量（throughput）表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（信道、接口）的數(shù)據(jù)量；吞吐量受網(wǎng)絡(luò)帶寬或額定速率

19、的限制，例如對(duì)于100Mb/s的以太網(wǎng)，典型的吞吐量也就只有70Mb/s。 時(shí)延（delay）數(shù)據(jù)（分組）從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間，也稱作延遲或遲延?？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。 請(qǐng)注意：在計(jì)算機(jī)界以二進(jìn)制為基礎(chǔ)，K = 210 = 1024，M = 220, G = 230, T = 240，P = 250 ，E = 260 ，Z = 270 ，Y = 280 。,分組時(shí)延的4種來源,1. 處理時(shí)延: 檢查比特差錯(cuò) 決定輸出鏈路,2. 排隊(duì)時(shí)延 等待輸出鏈路傳輸?shù)臅r(shí)間 取決于路由器擁塞的等級(jí),分組時(shí)延的4種來源-在分組交換網(wǎng)中的時(shí)延,3. 發(fā)送（傳輸）時(shí)延:

20、 R= 發(fā)送速率 (bps) L= 數(shù)據(jù)幀長度 (比特) 發(fā)送比特進(jìn)入鏈路的時(shí)間= L/R,4. 傳播時(shí)延: d = 信道長度 s = 在信道中傳播速度 (2x108 m/sec) 傳播時(shí)延 = d/s,注意: s 和R 是極為不同的量！,4種時(shí)延所產(chǎn)生的地方,1 0 1 1 0 0 1,發(fā)送器,隊(duì)列,結(jié)點(diǎn) B,結(jié)點(diǎn) A,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),從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù),鏈路,車隊(duì)類比,車以100 km/hr 速度“傳播” 收費(fèi)站6 sec服務(wù)一輛車(處理+排隊(duì)+發(fā)送時(shí)延) 車比特；車隊(duì)分組 問題: 在第二個(gè)收費(fèi)站前排起車隊(duì)需多長時(shí)間？,通過收費(fèi)站向公路“推出”整

21、個(gè)車隊(duì)的發(fā)車時(shí)間= 6*10 = 60 sec=1min（處理+排隊(duì)+發(fā)送時(shí)延） 最后一輛車從第一到第二個(gè)收費(fèi)站傳播的時(shí)間： 50km/(100km/hr)= 30min（傳播時(shí)延） 答案: 31分鐘,10輛車的車隊(duì),50 km,50 km,節(jié)點(diǎn)總時(shí)延,dproc = 處理時(shí)延 通常幾個(gè)微秒或更少 dqueue = 排隊(duì)時(shí)延 取決于擁塞程度 dtrans = 傳輸時(shí)延 = L/R, 對(duì)低速鏈路很大 dprop = 傳播時(shí)延 = d/s, 幾微秒到幾百毫秒,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（發(fā)送速率）減小了數(shù)據(jù)的發(fā)

22、送時(shí)延，但并不影響其傳播時(shí)延。,“實(shí)際的”因特網(wǎng)時(shí)延和路由,“實(shí)際的”因特網(wǎng)時(shí)延和丟包是怎樣的呢？ Traceroute程序: 為路由器提供從源到目的地，朝著目的地沿著端到端因特網(wǎng)路徑的時(shí)延測(cè)量。對(duì)所有i: 發(fā)送3個(gè)分組，該分組在朝著目的地的路徑上到達(dá)路由器 i 路由器i 將向發(fā)送方返回分組 發(fā)送方度量傳輸和響應(yīng)間的時(shí)間間隔。,3 探測(cè)分組,3 探測(cè)分組,3 探測(cè)分組,1 cs-gw (54) 1 ms 1 ms 2 ms 2 (45) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vb

23、 (30) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0- (29) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (36) 21 ms 18 ms 18 ms 6 () 22 ms 18 ms 22 ms 7 (6) 22 ms 22 ms 22 ms 8 53 (62.40.1

24、03.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2- (29) 109 ms 102 ms 104 ms 10 (0) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater- (4) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (3) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (02) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi

25、.renater.fr (10) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom- (4) 135 ms 128 ms 133 ms 16 5 (5) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (42) 132 ms 128 ms 136 ms,traceroute: to www.eurecom.fr,Three delay measeme

26、nts from to ,* means no reponse (probe lost, router not replying),trans-oceanic link,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo),時(shí)延帶寬積：時(shí)延帶寬積 = 傳播時(shí)延帶寬； 往返時(shí)間RTT：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； 利用率：信道或網(wǎng)絡(luò)利用率過高會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)延（類似高速公路）；,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

27、權(quán)平均值。 信道利用率并非越高越好。,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。 U過高會(huì)產(chǎn)生非常大的時(shí)間延遲，U一般不超過50,時(shí)延 D,利用率 U,1,0,D0,時(shí)延 急劇 增大,時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成及各組成部分的相互關(guān)系與基本工作原理的抽象。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)必須解決： 多臺(tái)計(jì)算

28、機(jī)間交換信息：信息格式（語義）、如何交換（語法）？ 什么樣的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)（組成與相互關(guān)系）能達(dá)到計(jì)算機(jī)間的信息交換的目的？ 如何在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間實(shí)現(xiàn)資源共享（資源的定義、發(fā)布、尋找、訪問與利用）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層的好處及層數(shù)問題,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。 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。 層數(shù)多少問題 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。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)協(xié)議,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（network protocol），簡稱為協(xié)議（protocol），是指為進(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

29、定。 協(xié)議的三個(gè)基本要素 語法(Syntax)：怎么講？語法包括數(shù)據(jù)格式、編碼及信號(hào)電平等。 語義(Semantics)：講什么？語義包括用于協(xié)調(diào)同步和差錯(cuò)處理的控制信息。 同步(Synchronous/Time)：何時(shí)講？同步包括速度匹配和事件實(shí)現(xiàn)排序。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的概念,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。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)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

30、件和軟件。（可參看Richard Stevens的Unix網(wǎng)絡(luò)編程和TCP/IP詳解2卷）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)協(xié)議的分層結(jié)構(gòu),在實(shí)際的數(shù)據(jù)通信時(shí)，數(shù)據(jù)不是從一臺(tái)機(jī)器的第N層直接傳到另一臺(tái)機(jī)器的的第N層，而是把數(shù)據(jù)和控制信息交給它的下一層，直到最下層。最下層是物理介質(zhì)，它進(jìn)行實(shí)際的通信。 每層完成一定的功能（Function），每層都向它的上層提供一定的服務(wù)(Service)，而將如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)的細(xì)節(jié)對(duì)上層屏蔽，即低層協(xié)議對(duì)高層而言是透明的。相鄰兩層之間為層間接口（Interface）。對(duì)等層用戶通話時(shí)所必須遵守的規(guī)則稱為對(duì)等層協(xié)議。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)-兩種國際標(biāo)準(zhǔn),世界上一些主要的標(biāo)準(zhǔn)化組

31、織在這方面做了卓有成效的工作，研究和制定了一系列有關(guān)數(shù)據(jù)通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn)OSI/RM參考模型。 法律上的國際標(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(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)OSI,OSI參考模型共有7層，由低層至高層分別為 物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 傳輸層 會(huì)話層 表示層 應(yīng)用層,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)OSI/RM,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)OSI/RM,OSIRM參考模型與網(wǎng)絡(luò)組成的對(duì)應(yīng)關(guān)系 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信（簡稱“數(shù)通”）是包括“網(wǎng)絡(luò)通信”和“數(shù)據(jù)通信”這兩個(gè)部分的，網(wǎng)絡(luò)通信是在“通信子網(wǎng)”（

32、OSI/RM下面的三層）中進(jìn)行的（不需要上面各層），用來構(gòu)建通信雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)通信所需的網(wǎng)絡(luò)通路；而數(shù)據(jù)通信是在“資源子網(wǎng)”（OSI/RM上面的四層）中進(jìn)行，是在網(wǎng)絡(luò)通信過程完成之后才能進(jìn)行的，也就是首先要進(jìn)行的是最下面三層進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通信，構(gòu)建好通信平臺(tái)，然后才能利用上面四層進(jìn)行用戶會(huì)話，傳輸用戶數(shù)據(jù)。 更具體劃分：13層主要負(fù)責(zé)通信功能，屬于通信子網(wǎng)層。上三層即57層屬于資源子網(wǎng)的功能范疇，屬于資源子網(wǎng)層。傳輸層起著銜接上下三層的作用。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) OSI/RM,OSIRM參考模型 物理層(Physical Layer)：提供為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)的特性

33、；提供有關(guān)在傳輸介質(zhì)上傳輸非結(jié)構(gòu)的位流及物理鏈路故障檢測(cè)指示。 數(shù)據(jù)鏈路層(Data Link Layer)：為網(wǎng)絡(luò)層實(shí)體提供點(diǎn)到點(diǎn)無差錯(cuò)幀傳輸功能，并進(jìn)行流控制。 網(wǎng)絡(luò)層(Network Layer)：為傳輸層實(shí)體提供端到端的交換網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳送功能。使得傳輸層擺脫路由選擇、交換方式、擁擠控制等網(wǎng)絡(luò)傳輸細(xì)節(jié)；可以為傳輸層實(shí)體建立、維持和拆除一條或多條通信路徑；對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸中發(fā)生的不可恢復(fù)的差錯(cuò)予以報(bào)告。 傳輸層(Transport Layer)：為會(huì)話層實(shí)體提供透明、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證端到端的數(shù)據(jù)完整性；選擇網(wǎng)絡(luò)層能提供最適宜的服務(wù)；提供建立、維護(hù)和拆除傳輸連接功能。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

34、OSI/RM,OSIRM參考模型 會(huì)話層(Session Layer)：為彼此合作的表示層實(shí)體提供建立、維護(hù)和結(jié)束會(huì)話連接的功能；完成通信進(jìn)程的邏輯名字與物理名字間的對(duì)應(yīng)；提供會(huì)話管理服務(wù)。 表示層(Presentation Layer)：為應(yīng)用層進(jìn)程提供能解釋所交換信息含義的一組服務(wù)，如代碼轉(zhuǎn)換、格式轉(zhuǎn)換、文本壓縮、文本加密與解密等。 應(yīng)用層(Application Layer)：提供OSI用戶服務(wù)，例如事務(wù)處理程序、電子郵件和網(wǎng)絡(luò)管理程序等。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) OSI/RM,OSI的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 概念描述清楚完備 理論也比較完善 過于復(fù)雜，不夠?qū)嵱?因此引入更為簡潔的TCP

35、/IP體系結(jié)構(gòu)，到目前已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP,TCP/IP是一個(gè)四層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) TCP/IP包括4層： 應(yīng)用層（Application layer）- 對(duì)應(yīng)OSI上三層 傳輸層（ Transport layer ） 網(wǎng)絡(luò)層（ Network layer ） 網(wǎng)絡(luò)接口層（ Network interface layer ）- 對(duì)應(yīng)OSI下兩層,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)TCP/IP,TCP/IP各層的主要功能: 應(yīng)用層 - 直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù) 傳輸層 - 負(fù)責(zé)向兩個(gè)主機(jī)中進(jìn)程之間通信提供服務(wù)。 TCP協(xié)議: 面向連接

36、，提供可靠的傳輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文段（segment）;UDP協(xié)議：無連接的，數(shù)據(jù)傳輸單位是用戶數(shù)據(jù)報(bào)，不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，只能提供“盡最大努力傳輸”。 網(wǎng)絡(luò)層：負(fù)責(zé)分組交換，把傳輸層用戶的報(bào)文段封裝成分組/包，稱為IP數(shù)據(jù)報(bào)，進(jìn)行傳送。 網(wǎng)絡(luò)接口層（暫未定義）：鏈路層將上層網(wǎng)絡(luò)層交下來的IP數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀（frame），并加上頭部，即數(shù)據(jù)的控制信息。一般的幀大小為幾百KB到1024KB；物理層所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是比特（bit），需要考慮的是如何表示發(fā)送信號(hào)”1”或“0”，而不需要理解比特的含義。 總之，目前在因特網(wǎng)所使用的各種協(xié)議中，最常用的就是TCP/IP協(xié)議族。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)五層協(xié)議結(jié)構(gòu),