ch01计算机网络实用技术ppt课件.ppt

计算机网络实用技术,1,主要内容,上篇：网络基础概述、低层网络技术、网络互连与TCP/IP、局域网组网下篇：Internet应用Internet接入、DNS、WWW、E-mail、FTP网页制作技术,2,参考书,1.李俊娥，计算机网络基础，武汉大学出版社，20062.计算机网络（第五版），谢希仁，电子工业出版社，20063.计算机网络，吴功宜，清华大学出版社，20034.互联网资料,3,1.网络的前世今生什么来头？2.网络的定义到底什么是网络？3.网络解剖网络如何构成的？4.联网的动机为何要联网？5.网络的应用能做什么？,第一章计算机网络概论,4,1.1概述1.1.1计算机网络的形成与发展,第一阶段：1950数据通信技术的研究与发展第二阶段：1960ARPANET与分组交换技术第三阶段：1970网络体系结构与协议标准化第四阶段：1990Internet技术的广泛应用,5,单机:大、中、小型机庞大，昂贵网络:始于50s，近20年发展迅速,发展的动力：资源共享的需求大型项目的合作人与人之间的沟通,1.计算机网络的形成,6,第一阶段：以主机为中心的联机终端网络系统,20世纪60s以前。特征共享主机资源单台主机计算、通信多台终端用户交互本地、远程连接,7,美国的飞机订票系统SABRE-11HOST2000Terminal通信线路（电话线路）此结构的网络至今仍在使用缺点主机负荷重，数据处理通信线路利用率低,EXAMPLE,8,20世纪60s20世纪70s特征单主机终端网络的互联，形成多主机为中心的网络网络结构从“主机终端”转变为“主机主机”结构,第二阶段：主机主机网络,9,通信任务从主机中分离CCP(CommunicationControlProcessor)通信控制处理机专门处理主机之间的通信任务,主机主机网络的演变演变阶段1,10,两层网络概念的出现,1.由CCP组成的传输网络通信子网，为资源子网提供信息传输服务,11,C,C,C,H,H,H,T,T,T,T,T,T,T,资源子网,通信子网,T,T,2.主机的集合资源子网，提供各种网络资源，建立在通信子网基础上（可多系统并存）,12,通信子网规模扩大，私有社会公用公用数据网（publicdatanetwork,PDN）美国TELENET，英国PSS，日本DDX优点降低用户系统建设成本通信线路利用率高兼容性好,演变阶段2,13,因特网的前身ARPANET美国国防部高级研究计划局（advancedresearchprojectsagency,ARPA）建立的实验性网络最初4个节点70s的60多个节点-80s到100多个地域跨越美洲、欧洲,Example,14,ARPANET的主要贡献,提出资源子网与通信子网的概念研究了分组交换采用分层的体系结构模型和协议体系促进了TCP/IP的形成为Internet奠定了基础,15,20世纪70s-至今不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础标准化过程的两个阶段厂商标准：IBM-SNA,DEC-DNA,第三阶段：体系结构标准化网络,16,国际标准：ISO-OSI/RMOpenSystemInterconnection/RecommendedModel（开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型）OSI没有成为真正的标准事实上的标准TCP/IP,国际标准阶段,17,第四阶段：Internet应用与高速网络技术发展,Internet是全球最大和最具影响力的互联网络高速网络技术表现在：宽带综合业务数字网ISDN异步传输模式ATMFastEthernet，GigabitEthernet，宽带城域网和宽带接入技术,18,1970s局域网技术,以太网Ethernet、令牌总线tokenbus、令牌环tokenring,光纤分布式数据接口（fiberdistributeddatainterface,FDDI）Ethernet,10/100M,双绞线操作系统：netware/WindowsNTserver/IBMLANserver/Unix综合布线技术客户/服务器计算模式,19,以相互共享资源方式连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合；归纳：自主计算机的互连集合自主：不是主从关系主控从属主机终端（终端网络）互连：以任何通信方式铜线、光纤红外、激光、微波、卫星,1.1.2计算机网络的定义,20,1.1.3计算机网络的构成,计算机设备传输介质网络协议（Protocol）实体计算机间通信共同遵循的约定或通信规则,21,现代计算机网络结构示意图,22,1.2计算机网络分类,主要有以下两种分类方法（1）按传输技术：广播式、点到点式（2）按覆盖范围：局域网、城域网、广域网（3）根据用户：公用网、专用网（4）按拓扑结构:总线型、环形、星型、网状、（5）按网络协议：以太网、令牌环、FDDI、ATM、Novell、TCP/IP（6）按交换方式：电路交换、报文交换、分组交换,23,(1)按传输技术分类,通信信道的类型有：广播式信道点到点信道相应的计算机网络分为：广播式网络（BroadcastNetworks）点到点网络（Point-to-PointNetworks）,24,广播式（broadcast）网络,一台计算机发送广播分组，其他计算机都要接收；一台计算机向指定的计算机发送分组，所有都能“听”到，但只有与目的地址相同的计算机才接收；,25,点到点（Point-to-Point）网络,每条物理线路只连接一对计算机采用存储转发和路由选择,(,(,(,(,交换机,交换机,交换机,交换机,用户线,用户线,中继线,中继线,B,A,26,(2)按网络覆盖范围,局域网（LAN，LocalAreaNetwork）城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）广域网（WAN，WideAreaNetwork）,27,局域网,覆盖有限的地理范围，适用于机关、学校、工厂等。提供高数据传输速率（10Mb/s10Gb/s）、低误码率。一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展。例：以太网、令牌环、令牌总线、FDDI,28,城域网,城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；城域网在技术上与局域网相似。,29,广域网,广域网也称为远程网；覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；通信子网主要使用分组交换技术；例:ARPANET，中国电信chinaNet,ChinaPac,30,1.3拓扑结构,计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型；,31,somepossibletopologies,32,1.4网络体系结构1.4.1计算机网络协议,网络协议(networkprotocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。三要素：语法表示要做什么？语义表示要怎么做？时序表示什么时候做？,33,1.4.2协议分层的必要性,协议分层的目的，是为了减少协议设计和实现的复杂性，应用了“分而治之”的思想。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。,34,两个主机交换文件,文件传送模块,主机1,主机2,文件传送模块,只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的,把文件交给下层模块进行发送,把收到的文件交给上层模块,35,再设计一个通信服务模块,文件传送模块,主机1,主机2,文件传送模块,只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方,把文件交给下层模块进行发送,把收到的文件交给上层模块,通信服务模块,通信服务模块,36,再设计一个网络接入模块,文件传送模块,主机1,主机2,文件传送模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,通信网络,网络接口,网络接口,网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。,37,邮政系统信件发送、接收过程,38,分层的好处,各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。,39,计算机网络的体系结构,计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。,40,1.4.3典型计算机网络的参考模型,应用层,运输层,网络层,表示层,会话层,数据链路层,物理层,7654321,OSI的体系结构,应用层,网络接口层,网际层IP,(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等),运输层(TCP或UDP),TCP/IP的体系结构,41,42,43,五层协议的体系结构,应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer),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,44,45,OSI的历史经验和教训,OSI是80年代计算机网络技术，网络体系结构的主流OSI网络体系结构的核心和贡献：分层模型服务、接口、协议,46,OSI的历史经验和教训,AndrewS.Tanenbaum在“ComputerNetworks”第三版中评价OSI：Badtiming（toolate）Badtechnology（boththemodelandtheprotocolareflawed）Badimplementations（huge，unwieldy，andslow）Badpolitics（governmentandorganizationsbureaucrats）,47,1.5典型的计算机网络,ARPANET1969年11月，实验性的ARPANET开通；1975年，ARPANET已经连入了100多台主机，并且结束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行；1983年1月，ARPANET向TCP/IP的转换结束；80年代中期，ARPANET成为Internet的主干网；1990年，ARPANET退役。ARPANET对网络的产生与发展起了重要的影响。,48,NSFNET,1984年，NSF决定组建NSFNET；NSFNET采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网；1990年，NSFNET主干网的传输速率为44.746Mbps；1995年4月1日，NSF和MCI合作创建了vBNS（veryhigh-speedbackbonenetworkservice）；vBNS主干网运行的速率范围是从622Mbps（OC12）到4.8Gbps（OC48）。,49,50,Internet,80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用；90年代是Internet历史上发展的最快的时期；Internet应用主要有E-mail、WWW、Telnet、FTP与Usenet等，随着Internet规模和用户的不断增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓；从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网；从网络结构角度看，Internet是一个由路由器互联起来的大型网际网。,51,Internet2,由于Internet的商业化与业务量增多，导致网络整体性能降低；1996年10月，一些大学申请建立Internet2，为其成员组织服务，初始运行速率可达10Gbps；Internet2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播、天气预报等领域；Internet2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务，希望形成下一代Internet的技术与标准。,52,1.6计算机网络的应用,商业resourcesharing,communication,e-commerce家庭www,instantmessaging,online-libraryTwritter移动用户:WAP,m-commerc(移动商务),iPhone,53,VirtualLaboratories,InteractiveresearchandinstructionReal-timeaccesstoremotescientificinstruments,ImagescourtesyoftheUniversityofMichigan,54,VirtualLaboratories,Real-timeaccesstoremoteinstrumentsUniversityofPittsburgh,PittsburghSupercomputingCenter3-DBrainMapping,55,DigitalLibraries,VideoandaudioIndianaUniversityVariationsProject（变奏曲计划）,56,DistributedComputation,Multi-si