[工学]网络课件-第一章.ppt

1,第一章 网络技术基础,1.1 网络的作用 1.2 网络的发展 1.3 协议与体系结构 1.4 网络的分类,2,1.1 网络的作用,信息化，知识经济 信息共享推动技术进步 载体：“三网” 电信网 有线电视网 计算机网络 “三网合一”,3,PSTN,1.2 计算机网络的发展,1.2.1 早期阶段(网络的雏形) 使用transceiver(收发器)进行简单的结合,面向终端的计算机通信网,MODEM,4,网络的雏形,面向终端的计算机通信网 特点:多终端围绕高性能计算机 计算机:网络的中心和控制者 Line controller：进行串/并转换和简单的差错控制 该种系统又称联机系统，以区别脱机系统,5,网络的雏形,前端处理机的使用,PSTN,MODEM,6,网络的雏形,FEP（Front End Processor） 分担全部通信任务 存在于现在的大型机中 网卡,7,网络的雏形,集中器（concentrator）,8,1.2 计算机网络的发展,1.2.2 分组交换网（packet switching） 1. 传统电路交换不适合计算机数据传输 (1)资源浪费：电路交换（circuit switching）： 使用专用的物理通路。 (2)不同规格的终端互连不便。 需要协调缓冲机制和转换机制。 (3)不灵活。 单点故障，全线瘫痪需要重拨,9,分组交换网（packet switching）,现代电话交换网,10,分组交换网（packet switching）,2. 分组交换的出现 1966年，提出分组交换的概念（packet） 1969年，ARPANET 3. 分组交换的特点 （1）报文（message） （2）分组（packet），又称包。,11,分组交换网,报文，分组，首部（header）,首部是对数据的描述和控制信息 packet=header+data,12,分组交换网,分组交换网的组成 结点交换机（node switch） 主机（host） P4 图1-3 (b),13,分组交换网,分组交换的优点 高效：逐段占用通信链路，动态分配传输带宽 灵活：智能结点能够独立处理数据分发 迅速：分组作为传输单位，无需建立连接 可靠：完善的网络协议 缺点：1. 传输时延 2. 首部数据存在开销,14,分组交换网,电路交换 报文交换 分组交换,15,分组交换网,三种交换方式的对比 电路交换适合传输大量，连续的数据 如果要传输少量，突发的数据则应该使用分组交换 分组交换链路分配灵活,16,分组交换网,一个例子：IP电话,端局,端局,长途局的PBX,长途局的PBX,中心交换局,17,分组交换网,IP电话的工作方式,IP电话网关,IP电话网关,IP分组交换网,18,1.2 计算机网络的发展,1.2.3 Internet时代 1969-1985 分组交换网络理论研究 1974 ARPA网络设计公开 1983 NFSnet的建立 1986 第一个路由器诞生 1989/90 出现商业化网络服务 1994 商业化WWW的出现 1995 NFSnet停止运行,19,Internet时代,Internet的发展和新技术 WWW NGI Internet的标准化 ISOC：Internet Society RFC文档,20,Internet时代,ISOC,IAB (Internet Architecture Board),IRTF,IETF (Internet Engineering Task Force),ISOC的组织机构,21,Internet时代,RFC文档 Request For Comment 文档的级别 草案（Internet Draft） 建议标准（Proposed Standard） 草案标准（Draft Standard） 正式标准（Official Standard）,22,Internet时代,中国的互联网建设 中国公用计算机互联网CHINANET(邮电部) 中国教育科研网CERNET(教育部) 中国科技网CSTNet(中科院) 中国金桥网CHINAGBN(电子部),23,24,1.3 协议与体系结构,1.3.1 网络体系结构的发展 网络体系结构的内容 激活：使用信令确保发送的通路 进行数据分析 发送方对接收方的就绪检测 文件系统的格式转换 差错控制 其他,25,1.3 协议与体系结构,1.3.2 分层的网络体系结构 为什么要分层？哲学家交流模型,乌尔都语/英语,法语/汉语,26,I like rabbits,Jaime les lapins,翻译层 使用荷兰语 作为协议,27,分层的网络体系结构,为什么要分层？ 层次间的相对独立性 灵活性 易于分割 易于实现与维护 易于标准化,28,分层原则 层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。通常要遵循如下一些通用的原则： 1层次的数量不能过多。真正需要的时候才划分一个层次， 2 层次的数量也不能过少。层次的数量应该保证能够从逻辑上将功能分开，截然不同的功能最好不要合在同一层。 3 类似的功能放在同一层。 4在实现技术经常变化的地方增加层次。 5. 层次边界要选得合理，使层次之间的信息流量最小。,29,网络体系结构的几个基本概念： 网络体系结构：计算机网络的层次及其协议的集合，是对网络及其组成部分的功能的精确定义。 协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定。网络协议的三要素：语义、语法、时序。 实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程，每一层中的活跃元素。 对等实体：位于不同系统内同一层次的两个实体。 协议作用在对等实体之间。 接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的原语操作及上层对下层的服务。 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。 协议栈：某一系统内的各层协议集。,30,数据传输与层次,应用层,运输层,应用层,提供服务,协议,31,分层的网络体系结构,更加接近网络的分层模型-电话 用户层 协议层 物理层,32,33,网络体系结构的发展,第一个阶段：“群雄逐鹿” 各个公司各自拥有自己的网络体系结构，如： IBM的SNA（System Network Architecture） Novell 造成大公司的垄断，技术不兼容。,34,网络体系结构的发展,第二阶段：OSI“一统天下” OSI七层模型-ISO 7498 ISO：International Standard Organization OSI：Open System Interconnection Reference Model OSI/RM：开放系统互连基本参考模型 开放：任何系统间进行互连 系统：现实系统中与互连相关的部分,35,1.3 协议与体系结构,1.3.3 五层体系结构 OSI 七 层 模 型,36,网络体系结构的发展,OSI七层模型的失败 给我们的教训： 糟糕的提出时机 糟糕的技术 糟糕的实现 糟糕的策略,37,网络体系结构的发展,糟糕的时机：两头大象,38,五层体系结构,应用层,运输层,网络层,五层体系结构,OSI/RM,39,五层体系结构,TCP/IP协议体系结构,Http telnet Smtp POP .,TCP UDP,IP,40,五层体系结构,物理层：透明的传送比特流 数据链路层：无差错传输，以帧为单位 网络层：实现数据在不同的子网中传输， 以分组或包为单位，进行路径选择。 运输层：以报文（message）为单位。提 供可靠的端到端的数据传输。 应用层,41,五层体系结构,数据传输与层次 PDU(Protocol Data Unit)：在对等层次上传送数据的基本单元。 SAP(Service Access Point)：相邻的层次间的逻辑接口。 协议与服务透明,42,H5,应用程序数据,应用程序数据,应用程序,应用程序,H4,数 据 部 分,H3,数 据 部 分,H2,数 据 部 分,T2,10010 比 特 流11011,传输媒体,43,1.4 网络类型,一、按规模大小可分为：LAN、MAN、WAN LAN 局域网（local-area network）： 分布几公里范围的高速低差错率数据网，传输延时小于10ms的网络，工作在有限的地理范围；不通过ISP申请网络 相关技术： Ethernet，Token ring等。 WAN 广域网（wide-area network）： 可在很宽的 地理区域内为用户服务的数据通信网络，一般是使用公共设备商提供的传输设备。,44,WAN设备,Modem Router WAN switch : L 3 ATM (asynchronous transfer mode ) switch,45,WAN类型,PSTN（public switch telephone network)公共电话网 ISDN（integrated services digital network）综合业务数字网 Leased line 专线： DDN X.25：定义了PDN（公共数据网）上怎么维护DTE 和DCE之间用于远程终端接入和计算机通信的连接 Frame-relay: ATM (asynchronous transfer mode ) :,46,二、从网络的拓扑结构