数据通信与计算机网络--网络互连与Internet技术（2）.ppt

第三章网络互连与Internet技术 3 5Internet技术 3 5 1Internet的形成和发展Internet的形成形成阶段 1969年分组交换网ARPAnet建成 1974年TCP IP协议诞生 实用阶段 80年代后 NSFnet诞生并取代了ARPAnet商业化阶段 1994 NSF宣布不再给NSFnet的运行和维护以经费支持 3 5Internet技术 Internet的发展史70 s startedasaresearchproject 56kbps 100computers80 83 ARPANETandMILNETsplit 85 86 NSFbuildsNSFNETasbackbone links6Supercomputercenters 1 5Mbps 10 000computers87 90 linkregionalnetworks NSI NASA ESNet DOE DARTnet TWBNet DARPA 100 000computers90 92 NSFNETmovesto45Mbps 16mid levelnetworks94 NSFbackbonedismantled multipleprivatebackbonesToday backbonesrunat2 5 10Gbps 10smillionscomputersin150countries 3 5Internet技术 近年来的发展 1991 2000 NumberofHostsontheInternet Aug 1981213Oct 19841 024Dec 198728 174Oct 1990313 000Oct 19932 056 000Apr 19955 706 000Jul 199719 540 000Jul 200093 047 785 3 5Internet技术 3 5Internet技术 Internet的发展速度是历史上发展最快的一种技术以商业化后达到5000万用户为例电视用了13年 收音机用了38年 电话更长Internet从商业化后达到5000万用户用了4年时间Internet正在以超过摩尔定理的速度发展 3 5Internet技术 摩尔定律 CPU性能18个月翻番 10年100倍 所有电子系统 包括电子通信系统 计算机 都适用 光纤定律 超摩尔定律 骨干网带宽9个月翻番 10年10000倍 带宽需求呈超高速增长的趋势 迈特卡尔夫定律 联网定律 网络价值随用户数平方成正比 未联网设备增加N倍 效率增加N倍 联网设备增加N倍 效率增加N2倍 Internet的发展的规律 3 5Internet技术 网络带宽与CPU性能 2000 1998 1996 AllOther IPX TCP IP TrafficRatios Source Gartner1997 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 3 5Internet技术 RelativeUserPopulation MultimediaDynamicWWWStaticWWWFTPandTelnetE MailandNewsOther 8 17 39 27 7 2 13 18 23 23 16 7 14 17 12 15 28 14 ToTransactionalPages Red andAudio VideoContent Purple 100 80 60 40 20 0 2000 1998 1996 Source TheYankeeGroup 1996 3 5Internet技术 SimpleVideo Multimedia Browsing PCMVoice IP PCS E Mail FileTransfer Paging VideoConferencing MPEG1NTSCVideo Telnet VoIP ISDN FrameRelay ATM POS T3 E3 T1 E1 NewModem WirelessWAN OldModem 004 0192 0288 128 1 5 3 155 Mb s MinimumBandwidthforApplicationperUser VirtualReality MedicalImaging 3 5Internet技术 Data Voice VideoTransportConvergence 3 5Internet技术 Internet的应用在信息交流方面的应用在教育方面的应用在医疗方面的应用在政府工作中的应用在商业领域的应用在娱乐方面的应用 3 5Internet技术 Sharedaccesstocomputingresourcestelnet 1970 s Sharedaccesstodata filesFTP NFS AFS 1980 s Communicationmediumoverwhichpeopleinteractemail 1980 s on linechatrooms instantmessaging 1990 s audio video 1990 s replacingtelephonenetwork AmediumforinformationdisseminationUSENET 1980 s WWW 1990 s replacingnewspaper magazine audio video 1990 s replacingradio CD TV 3 5Internet技术 Internet提供的服务 Everythingisdigital voice video music picturesEverythingison line bankstatement medicalrecord books airlineschedule weather highwaytraffic toaster refrigerator Everyoneisconnected doctor teacher broker mother son friends enemies 3 5Internet技术 当前的状况 ElectroniccommercevirtualenterpriseInternetentertainmentinteractivesitcomWorldasasmallvillagecommunityorganizedaccordingtointerestsenhancedunderstandingamongdiversegroupsElectronicdemocracylittlepeoplecanvoicetheiropinionstothewholeworldbridgethegapbetweeninformationhavesandhaveno sElectronicterrorismhackercanbringthewholeworldtoitsknee 3 5Internet技术 Internet的展望 3 5Internet技术 3 5 2Internet的特点和结构Internet的特点具有公平性 所有的子网的地位是平等的具有开放行 采用TCP IP协议入网方式灵活多样 可拨号 专线 无线上网信息资源极为丰富 安全性差 资源分散 Backbone ISP ISP 3 5Internet技术 Internet的逻辑结构 3 5Internet技术 Internet的协议结构 OSIModel 3 5Internet技术 3 5Internet技术 TCP IPModel 3 5Internet技术 3 5 3Internet在中国的发展中国科技网 CSTNET 始建于1990年 主要为科研单位 科技管理部门 政府部门以及高新企业的研发提供服务中国公用计算机互联网 CHINANET 由邮电部1994年投资建设 主要用于商业用途中国教育与科研网 CERNET 国家计委投资 教育部主持于1994年建设 主要目标是将全国的高校连接起来 为教育和科研服务中国金桥信息网 CGBNET 又叫国家公用经济信息通信网 由吉通公司主持建设其他互联网 包括联通 网通 移动等 1992年美国政府的 国家信息基础设施NII 1993年西方七国的 全球信息基础设施GII 美国NII组成部分 高性能计算和通信HPCC NGI和vBNSInternet2和AbileneTransPAC APAN STARTAPCANARIE和CA net3 国际高速信息网络技术研究计划 美国总统和副总统宣布启动NGI 1996 10 10 保证美国的重要利益保持技术领先 创造更多的就业和市场机会NGI的三个主要目标 先进网络技术的实验研究下一代网络测试床革命性的应用政府协调 计算机 信息和通信协调办公室CCIC可访问的Web站点 www ccic gov www ngi govNGI的进展 NGI实现计划 1998年2月 NGI概念文章 1997年7月 NGI 美国下一代Internet研究计划 NGI目标1 先进网络技术的实验研究 网络工程规划和模拟 监视 集成 数据传递 网络管理 动态和自适应的网络服务质量 端到端 服务质量体系结构 允许控制 计费和优先权 可观察和控制的API DrillDown技术安全用户用安全和公平的方法服务网络资源 优越的网络管理 网络内部的监视 移动 远程访问 公钥基础设施 NGI目标2 下一代网络测试床 开发下一代网络测试床 用比现在Internet快100倍以上的速度连接至少100个大学和国家研究实验室以1997年1 54Mbps计 10个连接点速度达到比现在Internet快1000倍端到端连接速度达到100Mbps 1GbpsNGI目标2包括高性能连接 开发广域网结构 用100 Mbps速度连接100个广域点下一代网络技术和超高性能连接 开发超高速交换和传输技术 用1 Gbps速度连接10个以上的局域点主要策略 协调建立一个高性能的协作网络利用现有的网络试验床 vBNS ESnet NREN评价标准 连接点的数量 端到端的性能支持目标1的研究 支持目标3的应用 NGI目标3 革命性的网络应用 开发今天Internet没有 对国家重要的网络应用健康保健 远程医疗 紧急医疗响应支持教育 远程教育 数字图书馆科学研究 能源 地理系统 气象 生物国家安全 高性能全球通信 先进的信息传播环境 监测 预测 警告 响应政府 传递政府服务和信息给公民和企业突发事件 灾难响应 危机管理设计和制造 制造工程主要策略 重点研究基础性应用分布式计算应用 协同性应用 Internet2 UCAID 120多个大学会员 的一项研究计划UniversityCorporationforAdvancedInternetDevelopment形成大学试验网 开发下一代Internet技术和应用IPv6 Multicasting QOS以竞争方式得到NGI计划的经费支持NGI是政府计划 Internet2是大学合作计划相互补充 相互依靠Internet2和NGI的合作范围NSF支持的vBNSInternet2将建立用于地区连接的gigaPoPInternet2的许多网络应用开发由NGI支持 RichercontentthroughhigherbandwidthVideo audioVirtualrealityDynamicnotstaticMoreinteractivityviaminimaldelayReliablecontentdeliverythroughqualityofservicemodel Internet2 AdvancedInternetBenefits Deliverqualitativeandquantitativeimprovementsintheconductof ResearchTeachingLearningRequireadvancednetworking Internet2 Internet2Applications InteractiveresearchandinstructionReal timeaccesstoremotescientificinstruments VirtualLaboratories VirtualLaboratories Real timeaccesstoremoteinstrumentsUniversityofPittsburgh PittsburghSupercomputingCenter3 DBrainMapping VideoandaudioIndianaUniversityVariationsProject DigitalLibraries DistributedComputation Multi sitedatabasesOldDominionUniversityChesapeakeBaySimulation 我国的高速网络研究计划 国家 九五 十五 科技攻关项目国家863高技术研究发展计划863计算机主题 863通信主题中国高速信息示范网络CAINONET 863 300 国家 十五 863高技术研究发展计划中国高速互连网络示范工程CAINET中科院 上海市 广电部 铁道部联合建设中国高速计算机互连试验网络NSFCNET国家自然科学基金会CERNET2000 高速网络 工程面向21世纪中国教育振兴计划 现代远程教育工程 北大 清华 GSR12012 GSR12008 POSOC 48GEDPTRing CERNET CSTNET APAN STAR 中国高速信息示范网IP SDH DWDM 地区A OXC节点A1 OADM节点A3 OADM节点A2 CR SDH UAS PSTN ADSL 地区B OXC节点B1 SDH OADM节点B3 ADM UAS ER LAN OADM节点B2 地区C OXC节点C1 OADM节点C2 OADM节点C3 OADM节点C4 TM ER LAN ER LAN LAN ER CR CR 中国高速信息示范网CAINONet示意图 PSTN ATM设备 ATM设备 TM TM ATM设备 ATM设备 ADM 机会和挑战并存 挑战大于机会 知识经济 机会和挑战并存 挑战大于机会Internet 高速信息网络是国家信息基础设施的主要部分 具有重要的战略地位要特别重视网络基础理论和关键技术的研究优先发展以Internet 高速信息网络及其应用为主的我国信息产业建立平等开放的市场竞争机制是Internet 高速信息网络及其应用发展的重要条件 3 6TCP IP协议 3 6 1TCP IP的分层结构 应用层 传输层 网间网络层 数据链路层 物理层 网络接口层包括各种逻辑链路控制协议和介质访问控制协议网间网络层简称网络层 又称互联层 主要协议为IP协议 RARP ARP协议 ICMP协议 IGMP协议传输层提供端 端的通信 主要的协议为TCP协议 UDP协议应用层主要的协议包括FTP TELNET DNS SMTP协议等 3 6TCP IP协议 3 6 2TCP IP中的地址 3 6TCP IP协议 物理地址MAC地址 网卡中的物理地址IP地址逻辑地址 用于统一标识网络中的主机端口地址对应于具体的应用服务 3 6TCP IP协议 Relation shipoflayersandaddressesinTCP IP 3 6TCP IP协议 3 6TCP IP协议 物理地址 Mostlocalareanetworksusea48 bit 6bytes physicaladdresswrittenas12hexadecimaldigits withevery2bytesseparatedbyahyphenasshownbelow 3 6TCP IP协议 07 01 02 01 2C 4BA6 byte 12hexadecimaldigits physicaladdress IP地址 3 6TCP IP协议 AnInternetaddress inIPv4 is32bitsinlength normallywrittenasfourdecimalnumbers witheachnumberrepresenting1byte Thenumbersareseparatedbyadot Belowisanexampleofsuchanaddress 3 6TCP IP协议 202 205 216 160 端口地址 3 6TCP IP协议 3 6TCP IP协议 Aportaddressisa16 bitaddressrepresentedbyonedecimalnumberasshownbelow Port 753A16 bitportaddress 3 6TCP IP协议 3 6 3IP地址 AnIPaddressisa32 bitaddressTheIPaddressesareuniqueTheaddressspaceofIPv4is232or4 294 967 296 3 6TCP IP协议 IP地址的表示方法 二进制的表示方法如 01110101100101010001110111101010整数的表示方法如 3 6TCP IP协议 十六进制的表示方法如 01110101100101010001110111101010 75951DEA 0 x75951DEA 三种表示方法之间是可以相互转换的 3 6TCP IP协议 IP地址被分为五类 3 6TCP IP协议 A类地址用于有大量主机的超大型网络B类地址用于有很多的大型或中型网络C类地址用于主机数量不多的小型网络D类地址用于多目的地址广播传递E类地址保留 主要用于研究和实验 5种IP地址的用途 3 6TCP IP协议 查找地址的过程 3 6TCP IP协议 3 6TCP IP协议 主机的IP地址 包括网络标识号和主机标识号两部分 3 6TCP IP协议 A类地址空间 MillionsofclassAaddressesarewasted 3 6TCP IP协议 B类地址空间 ManyclassBaddressesarewasted C类地址空间 ThenumberofaddressesinaclassCblockissmallerthantheneedsofmostorganizations 3 6TCP IP协议 3 6TCP IP协议 ClassEaddressesarereservedforspecialpurposes mostoftheblockiswasted ClassEaddressesarereservedforspecialpurposes mostoftheblockiswasted 3 6TCP IP协议 特殊的IP地址 3 6TCP IP协议 Networkaddress 3 6TCP IP协议 Directbroadcastaddress 3 6TCP I