CHAP1 计算机网络概述

1、 计算机网络：概述q韩立刚韩立刚qQQQQ：458717185458717185qQQQQ教数学群：教数学群：327706790q 更多课程：更多课程：http:/http:/课程安排序号序号教学内容教学内容学时学时备注备注1第一章 概述42第二章 物理层63第三章 数据链路层64第四章 网络层125第五章 运输层106第六章 应用层67第七章 网络安全28第八章 因特网上的音频/视频服务29第九章 无线网络210第十章 下一代因特网4合计54课程考核课程性质：专业必修课课程性质：专业必修课 考核通过，得到考核通过，得到3 3学分。学分。期末考试采用笔试方式，笔试为闭卷。期末考试采用笔试方式，

2、笔试为闭卷。课程成绩组成：课程成绩组成：平时成绩：平时成绩：3030分（作业分（作业+ +课堂表现课堂表现+ +出勤）出勤）期末考试成绩：期末考试成绩：7070分分指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 1.1 计算机网络在信息时代的作用21世纪数字化网络化三网电信网络计算机网

3、络因特网其它网络有线电视网络信息化没有计算机网络，人们的生产生活会是什么样子？计算机网络的重要功能 连通性 彼此连通，交换信息共享 信息共享、软硬件共享指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 1.2 因特网概述网络、互联网、因特网网络、互联网、因特网(a)(b) 网络 (N

4、etwork) 互联网(Network of Networks)结点链路结点结点结点1.2 因特网概述网络、互联网、因特网网络、互联网、因特网网络：网络：许多计算机连接在一起；许多计算机连接在一起；互联网：互联网：许多网络连接在一起；许多网络连接在一起；因特网：因特网：全球最大的一个互联网全球最大的一个互联网。主机 因特网(Internet)(C)hostTCP/IP Suite1.2 因特网概述 因特网发展的三个阶段因特网发展的三个阶段1st: ARPANET向互联网发展上世纪60年代到80年代中期2nd: 三级结构的因特网上世纪80年代中期到90年代初3rd: 多层次ISP结构的因特网1.

5、2 因特网概述多层次多层次ISPISP结构的互联网结构的互联网中国互联网ISP、企业网以及网民1.2 因特网概述万维网万维网 World Wide Web World Wide WebTim Berners LeeQ: Whats the relationship between WWW and Internet?/People/Berners-Lee/因特网的标准化工作因特网的标准化工作因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF RGRG因特网协会 ISOC因特网体系结构研究委员会 IAB 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG WG领域领

6、域WGWGWG http:/www.IAB.org1.2 因特网概述因特网的标准化工作因特网的标准化工作RFC: Request For Comments(上图)各种RFC之间的关系 http:/www.IAB.org1.2 因特网概述指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能

7、计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 1.3 因特网的组成 本节知识结构图本节知识结构图因特网边缘部分核心部分因特网边缘部分核心部分 资源子网通信子网 1.3 因特网的组成 因特网的边缘部分端系统之间的通信方式端系统之间的通信方式主机之间的通信方式客户服务器方式(Client/Server方式 -C/S)对等(Peer-to-Peer方式-P2P)方式1.3 因特网的组成 客户服务器方式客户服务器方式(C/S)(C/S)1.3 因特网的组成 对等连接方式对等连接方式(P2P)(P2P)1.3 因特网的组成 因特网的核心部分端系统之间的通信方式端系统之间的通信

8、方式数据交换方式电路交换(Circuit Switching)报文交换(Message Switching)分组交换(Packet Switching)1.3 因特网的组成 -电路电路交换交换方式方式(Circuit Switching)(Circuit Switching)1.3 因特网的组成 -电路电路交换面向连接交换面向连接建立连接 申请占用通信资源通话 一直占用通信资源释放连接 释放通信资源1.3 因特网的组成 -电路电路交换面向连接交换面向连接Q: What if we use Circuit Switching to transmit Computer data?1.3 因特网的组

9、成 电路交换适合于数据量很大的实时性传输：电路交换适合于数据量很大的实时性传输： 核心路由器之间可以使用电路交换。核心路由器之间可以使用电路交换。1.3 因特网的组成 -分组分组交换方式交换方式(Packet Switching)(Packet Switching)1101000110101010110101011100010011010010数 据数 据数 据报文首部首部首部分组 1分组 2分组 3发送端发送端1.3 因特网的组成 -分组分组交换方式交换方式1101000110101010110101011100010011010010数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3发

10、送端发送端1.3 因特网的组成 -分组分组交换方式交换方式1101000110101010110101011100010011010010数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3接收端接收端1.3 因特网的组成 -分组的分组的转发转发H1 向 H5 发送分组1.3 因特网的组成 -分组的分组的转发转发H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组路由器注意分组路径的变化！主机1.3 因特网的组成 -路由器的路由器的存储转发存储转发功能功能H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组路由器主机在路由器 E 暂存查找转发表

11、找到转发的端口最后到达目的主机 H5在路由器 C 暂存查找转发表找到转发的端口在路由器 A 暂存查找转发表找到转发的端口1.3 因特网的组成 -分组交换的总结分组交换的总结高效灵活迅速可靠优点时延开销问题1.3 因特网的组成 -报文报文交换方式交换方式(Message Switching)(Message Switching)报文一般比分组长的多报文交换的时延较长1.3 因特网的组成 三种交换方式的比较三种交换方式的比较1.3 因特网的组成 指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1

12、.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 中国在中国在19941994年年4 4月月2020日正式接入互联网日正式接入互联网截至截至20122012年年6 6月，网民达月，网民达5.385.38亿，手机网民接近亿，手机网民接近6 6亿亿1.4 计算机网络在我国的发展指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.

13、4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 计算机网络最简单的定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合计算机网络最简单的定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合作用范围 广域网WAN 城域网MAN 局域网LAN 个人区域网PAN使用者 公用网Public Network 专用网Private Network拓扑结构 总线型 环型 星型 树型 网状交换方式 电路交换网 报文交换网 分组交换网工作方式 资源子网 通信子网 接入网1.5 计算机

14、网络的类别 指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 性能指标1.速率2.带宽3.吞吐量4.时延5.时延带宽积6.往返时间7.利用率1.6.1计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1.6 计算机网络的性能1.1.速率速率1.速率连接在计算机网络上的主机主机在数字信道上传送数

15、据位数数据位数的速率，也称为data rate或bit rate。单位是b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s.1.6 计算机网络的性能2. 2. 带宽带宽数据通信领域中，数字信道信道所能传送的最高数据率单位是 b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s.2.带宽1.6 计算机网络的性能3. 3. 吞吐量吞吐量即在单位时间内通过某个网络的数据量;单位b/s, Mb/s, 等.3.吞吐量1.6 计算机网络的性能4.4.时延时延4.时延*发送时延*传播时延处理时延排队时延发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）1.6 计算机网络的性能4.4.时延时延4.时延*发送时延*传播时延处理

16、时延排队时延传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）1.6 计算机网络的性能4.4.时延时延4.时延*发送时延*传播时延处理时延排队时延网络结点存储转发处理时间1.6 计算机网络的性能4.4.时延时延4.时延*发送时延*传播时延处理时延排队时延网络结点缓存队列排队时间1.6 计算机网络的性能4.4.时延时延4.时延*发送时延*传播时延处理时延排队时延1.6 计算机网络的性能5.5.时延带宽积时延带宽积5.时延带宽积1.6 计算机网络的性能6. 6. 往返时间往返时间RTTRTT6.往返时间RTT(Round-Trip Time)从发送方发送数据开始，到发送方收到接收方确认1

17、.6 计算机网络的性能7.7. 利用率利用率信道利用率：信道利用率：网络利用率网络利用率: 信道利用率信道利用率加权平均值7.利用率1.6 计算机网络的性能非性能指标1.费用2.质量3.标准化4.可靠性5.可扩展性6.可升级性7. 管理与维护1.6.1计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1.6 计算机网络的性能指引1.1 1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 1.2 因特网概述因特网概述1.3 1.3 因特网的组成因特网的组成1.4 1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别1.6 1.6 计算机网

18、络的性能计算机网络的性能1.7 1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 几个基本概念几个基本概念 国际标准化组织ISO 互联网法律上的国际标准OSI/RM 因特网事实上的国际标准TCP/IP Suite 数据交换遵守的规则、标准或约定Network Protocols 计算机网络各层及其协议的集合网络体系结构1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.7 计算机网络的体系结构开放系统信息交换涉及的几个概念开放系统信息交换涉及的几个概念 交换信息的硬件或软件进程实体(entity) 控制两个对等实体通信的规则协议(protocol) 下层向上层提供服务，上层

19、需要使用下层提供的服务来实现本层的功能服务(service) 相邻两层实体间交换信息的地方服务访问点(SAP)1.7 计算机网络的体系结构开放系统信息交换涉及的几个概念开放系统信息交换涉及的几个概念1.7 计算机网络的体系结构1.7 计算机网络的体系结构层次参考模型中各层的功能从排错的角度来看层次参考模型 排错原则：从底层向高层排错从安全角度来看层次参考模型1.7 计算机网络的体系结构实验1-1：使用ipconfig查看本机IP地址实验1-2：使用ping测试网络连通性实验1-3：使用防火墙保护系统的安全扩展实验1-1：使用netstat 命令查看木马扩展实验1-2：UNC资源共享五层协议对应的数据单元五层协议对应的数据单元数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层应用层（传输数据单元PDU） 运输层报文 数据帧IPIP数据报(IPIP分组)011010101010000010010001101010101000001001001.7 计算机网络的体系结构主机 1 向主机 2 发送数