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计算机网络 信息科学与技术学院周文峰 2 本章内容提要 计算机网络定义因特网的结构协议分层与服务模型分组交换网的性能指标计算机网络简史小结 第一章计算机网络概论 3 教学目的总体把握网络的分层体系结构 理解重要概念 术语 性能测度 理解导致因特网成功的关键结构特征 奠定后继学习基础 学习方法总体把握 理解概念 第一章计算机网络概论 4 第1章 内容提要 1 1计算机网络定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史1 6小结 5 计算机网络在信息时代的作用21世纪的一些重要特征 数字化 网络化 信息化网络为核心网络是指电信网络 有线电视网络和计算机网络 这三种网络通常简称为 三网 典型代表 因特网 Internet 互联网 广电网 电信网 电网形成了当今社会发展迫切需要四网融合 在打造互联网 智慧生活 同时 也构筑能源与互联网发展新格局 6 在第十二届全国人民代表大会第三次会议上 李克强总理提出制定 互联网 行动计划 互联网 战略就是利用互联网的平台 利用信息通信技术 把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来 在新的领域创造一种新的生态 7 互联网 XX传统行业 互联网XX行业传统集市 互联网有了淘宝 传统百货卖场 互联网有了京东 传统银行 互联网有了支付宝 传统的红娘 互联网有了世纪佳缘 传统交通 互联网有了快的滴滴 而传统新闻 互联网有了柴静 穹顶之下 病毒式的传播 8 9 任何一种新技术的出现都必须具备两个条件 一是强烈的社会需求二是前期技术的成熟 计算机网络的出现 1949年8月 苏联爆炸了第一颗原子弹 出于对可能遭受远程核打击的担扰 美国空军意识到建立牢固的周边防御体系的迫切性与必要性 空军许以每年100万美元的研制经费 要求MIT以 旋风 电脑为核心 构建出一种 半自动地面环境防御系统 1951年 MIT林肯实验室应运而生 正是这个实验室 为互联网的早期孕育做出了不可磨灭的贡献 1957年10月4日 苏联发射了第一颗人造地球卫星 伴侣一号 它震惊了美国朝野 11月20日提出要建立一个名叫 国防部高级研究规划署 即ARPA 的专门机构 ARPA研究的重点是为美军夺回外层空间的霸主地位 同时努力改进军队的通讯网络 防止苏联人摧毁其通讯控制中心 10 根据2015年CNNIC第35次中国互联网络发展状况统计报告显示 截至2014年12月 我国网民规模达6 49亿 全年共计新增网民3117万人 互联网普及率为47 9 较2013年底提升了2 1个百分点 根据2016年CNNIC第37次中国互联网络发展状况统计报告显示 截至2015年12月 中国网民规模达6 88亿 全年共计新增网民3951万人 互联网普及率为50 3 较2014年底提升了2 4个百分点 11 12 根据2015年CNNIC第35次中国互联网络发展状况统计报告显示 2015年 42 7 的网民遭遇过网络安全问题 较2014年底下降了3 6个百分点 在安全事件中 电脑或手机中病毒或木马情况最为严重 发生率为24 2 其次是账号或密码被盗 发生率为22 9 这两类安全事件的发生率与2014年底相比均有所下降 同时 随着网络购物群体的不断增大 网络消费安全问题明显上升 2015年 在网上遭遇到消费欺诈比例为16 4 较2014年提升了3 8个百分点 网络安全的维护 需要政府 企业 网民三方群策群力 全体网民应致力于提高自我保护意识和技能 提高对网络虚假有害信息的辨识和抵抗能力 共建安全的网络环境 13 14 你所认识的网络时代 人类失去网络 世界将会怎样 生活中 通过网络 我们能干什么 15 网络无所不在 网空灿烂 万千气象 16 生活中的网络应用 电子邮箱 17 生活中的网络应用 网上聊天 18 生活中的网络应用 视频电话 19 生活中的网络应用 搜索引擎 掌握搜索技巧 20 生活中的网络应用 搜索引擎 21 生活中的网络应用 P2P文件共享软件 22 生活中的网络应用 软件上传或下载服务 23 生活中的网络应用 网络视频 24 生活中的网络应用 门户网站新闻查询 25 生活中的网络应用 彩铃短信 26 生活中的网络应用 网络游戏 27 生活中的网络应用 网上预订 中国网络股在美国上市最活跃的部分 百度 携程和新浪 28 生活中的网络应用 网上购物 29 生活中的网络应用 网上购物 查看信誉评价与退换服务 一定使用安全支付方式 30 生活中的网络应用 网上拍卖 31 生活中的网络应用 专业BBS论坛 32 生活中的网络应用 IT信息网站 33 生活中的网络应用 思科认证体系 34 生活中的网络应用 政府上网 35 生活中的网络应用 FTP资源共享 36 因特网应用 丰富多彩 创造无限 后PC时代 嵌入式端系统遍及人类社会生活的方方面面 计算机 主机 host 端系统 endsystem 37 IP相册 具有网络天气预报功能的烤面包机 Internet电话 比较 酷 的网络应用 因特网冰箱 38 计算机网络应用实例 军事方面将正确的信息在正确的时间以正确的形式传递到正确的接收者手中 为将 谋求信息优势 转化为 谋求决策优势 提供平台学习方面知道如何在网络上找到其相关细节医疗方面对搜索关键词 流感 计算 定位流感病毒肆虐地区电子商务双十一会战某购物网站销售额高达912亿 39 什么是计算机网络 计算机网络 computernetwork 定义由通信信道连接的主机和网络设备的集合 以方便用户共享资源和相互通信主要特征通用性 不对特定应用优化能支持广泛 不断出现的新型应用 40 计算机网络的定义 计算机网络是自主计算机的互联集合 互联可以通过电缆 电话线 网线或光纤等 来实现 也可以采用无线连接 使用无线电信号 激光或红外技术 或者卫星传输 总之 两台计算机如果能互相交换信息即称为互联 自主计算机其实就是指具有独立功能的计算机 如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作 则不是自主的 41 计算机网络的定义 计算机网络是现代计算机技术和通信技术密切结合的产物 是随社会对信息的共享和信息传递的要求而发展起来的 所谓的计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的 功能独立的多个计算机系统互连起来 以功能完善的网络软件 如网络通信协议 信息交换方式以及网络操作系统等来实现网络中信息传递和资源共享的系统 42 计算机网络的定义 对计算机网络定义的几点说明 网络 一定是两台或以上的计算机互联 目的是资源共享 计算机必需是自治计算机 各计算机互连时需有一条通道 通道的连接是物理的 传输媒体 计算机之间交换信息需要有某些规定与规则 43 计算机网络用途 共享信息具有访问在共享存储设备上的数据和信息的能力协同计算组织许多计算机共同完成特定的计算任务方便通信人之间的信息沟通共享硬件访问和使用网络上的特定硬件 1 2 3学生公寓等 实验楼410 主楼219 综合楼224 金物楼302 逸夫馆301 矿研所306 图书馆301 图书馆201 理化楼201 文法楼110 主楼240 管理楼321 计算中心一楼 自动化楼203 金物楼219 金物楼加层201 主楼接入 校医院 博士后公寓 教学楼205 低温楼 北库 图书馆301接入 图书馆后楼115 图书馆101 核心交换机2 核心交换机1 核心交换机3 核心交换机1下挂区域 Internet Cernet 服务器 10GE骨干网 S8512 S8512 NE20 4 S8512 E050 S3528P 区域2 区域3 区域1 防火墙 计费网关 GE 10GE S2403H EI FE 某大学校园网 S3552GOrE050 S6500 S8512 S8512 核心层 分布层 接入层 CERNET NE20 NE20 出口层 S6500 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 汇聚层 INTERNET 整个网络分为核心 汇聚 接入 出口 在核心层与汇聚层之间 核心层与出口之间都采用双归属的方式进行组网 确保网络的安全 稳定 核心采用华为3Com万兆核心交换机S8512两台 出口采用2台NE20路由器 区域汇聚采用S6500 小汇聚层采用S3552 接入层采用E系列交换机 某大学校园网 FTP S8505 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 E026 www web 出口路由器 Internet Cernet 校园网核心 接入层 汇聚层 核心层 网管 S5516 S5516 S5516 GE GE GE 网络中心 A楼 C楼 B楼 GE GE GE 新生宿舍核心采用S8505万兆核心交换机 汇聚采用S5516纯千兆三层交换机 接入采用E系列交换机共200余台 学生公寓组网图 47 网络组成 网络实体可抽象为两种基本构件 结点 node 亦称节点 计算设备链路 link 物理媒体 48 构成网络的三种方式之一 直接连接 直接连接的网络 用于地理范围有限的区域 由某种物理媒体直接相连所有主机组成直接连接的网络的分类物理链路与一对结点相连 点到点链路 point to pointlink 多结点共享同一物理链路 多路访问链路 multipleaccess 49 随着结点数目的不断增加和网络服务覆盖范围的不断扩大 直接连接的网络难以胜任 直接连接发展成间接连接 交换结点 一种能够将从一条链路接收到的数据转发到另一条链路上的连接设备 50 构成网络的三种方式之二 网络云 网络云网络云 多个交换结点 switchingnode 形成的交换网 网络云 将网络云内部结点和网络云外部结点分开 可以用网络云表示任何类型的网络通常采用分组交换技术主机间接连通的第一种方法 51 交换网中两种传递数据的方法 电路交换 circuitswitching 主要用于电话网 在发送方和接收方之间通过多台交换机建立一条连接 电路circuit 分组交换 packetswitching 主要用于计算机网络分组 packets 长数据划分为等长的短段 并为每个段加上首部 52 构成网络的三种方式之三 网络云互联 网络云互联递归地连接网络云形成更大规模的网络 有很好的扩展性由网络云构建成网络称为互联网 或网络的网络 当前使用TCP IP的国际互联网写成Internet即因特网技术术语internet即互联网连接两个或多个网络云的结点称路由器主机间接连通的第二种方法 53 网络服务 网络服务是向用户所提供的有用网络功能 由运行在网络中不同主机上的网络应用程序协作提供网络为分布于主机中的应用程序进程提供了通信基础设施应用程序运行在端系统上 而不运行在交换机和路由器上因特网成功的因素 在网络边缘用软件方便地增加新的网络应用功能 54 主机操作系统提供的两种API 应用程序编程接口 ApplicationProgrammingInterface API 55 第1章 内容提要 1 1计算机网络定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史1 6小结 56 因特网组成 网络边缘 edge 应用程序与主机网络核心 core 通信网与路由器 网络的网络 接入网 accessnetwork 连接两者的通信链路 57 因特网结构特点 端到端原则 end to endarguments 边缘智能 核心简单将复杂的网络处理功能 如差错控制 流量控制功能 安全保障和应用等 置于网络边缘相对简单的分组交付功能 如分组的选路和转发功能 置于网络核心位于网络边缘的端系统的强大计算能力 用软件方式处理大量复杂的控制和应用逻辑 位于网络核心的路由器尽可能简单 以高速地转发分组 58 因特网边缘 端系统 桌面计算机 服务器 移动计算机等等 运行各种应用程序例如Web 电子邮件 聊天程序等等在 网络边缘 应用程序体系结构 规定在各种端系统上应当如何组织该应用程序 59 两种主流应用程序体系结构 客户 服务器体系结构模式 C S模式 即Client Server方式对等方到对等方体系结构模式 P2P模式 即Peer to Peer方式 60 客户服务器体系结构模式 客户机程序 client 和服务器程序 server 是指通信中所涉及的两个应用程序 客户服务器方式所描述的是应用程序之间服务和被服务的关系 客户机程序是服务的请求方 服务器程序是服务的提供方 61 运行客户程序 网络边缘 网络核心 运行服务器程序 A B 客户 服务器 客户A向服务器B发出请求服务 而服务器B向客户A提供服务 62 服务器的特点 运行服务器程序的主机总是在运行 具有永久的IP地址和固定的端口号 对客户程序的请求进行响应 提供所需服务 客户机的特点 通过客户程序向服务器发出请求 接收服务器的响应 可以间歇的与服务器连接 具有动态的IP地址和随机的端口号 客户机之间彼此不互相通信 63 P2P体系结构模式 对等方到对等方模式 peer to peer 简写为P2P 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方 只要两个主机都运行了对等连接软件 P2P软件 它们就可以进行平等的 对等连接通信 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档 对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式 只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器 64 网络边缘 网络核心 运行P2P程序 运行P2P程序 D C E F 运行P2P程序 运行P2P程序 对等连接方式 65 接入网 accessnetwork 将端系统连接到其边缘路由器 edgerouter 的物理链路及设备的集合 66 因特网核心 网络的网络 由许多路由器形成的网状网 大致为等级制在中心 第一层 ISP 如UUNet BBN Genuity Sprint AT T 覆盖国家 国际互相视为对等 第一层ISP 第一层ISP 第一层ISP 67 因特网核心 网络的网络 第二层 ISP 较小的 常为区域的 ISP 如中国电信 中国网通 中国移动 与一个或更多的第一层ISP相连 也可能与其他第二层ISP相连大公司和内容提供商 如谷歌 直接与区域ISP甚至第一层ISP相连 第一层ISP 第一层ISP 第一层ISP 68 因特网核心 网络的网络 第三层 ISP和本地ISP最后一跳 接入 网络 最靠近端系统 第一层ISP 第一层ISP 第一层ISP 69 分组通过因特网核心 70 第1章 内容提要 1 1计算机网络定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史1 6小结 71 什么是协议 人类协议vs 计算机网络协议 问题 其他人类协议 Hi Hi 72 网络协议 为进行网络中的数据交换而建立的规则 标准或约定即称为网络协议约会看电影的例子 P16网络协议3要素 语法 数据与控制信息的结构或格式语义 发出何种控制信息 完成何种动作以及做出何种响应定时 事件实现顺序的详细说明 73 例如在面向连接的链路上 当A要向B发送数据时 首先要在这两个设备之间建立数据链路 上图表示了数据链路连接的建立过程 经过上述4步 在A与B之间就建立起了一个数据连接 A就可以向B发送数据了 在上述建立连接的过程当中 通信双方要表达的内容是 A B准备好了吗 B 准备好了 语义 上述内容的表现形式是 ENQACK 语法 上述元素间的应答顺序是 ENQ问ACK答 定时 74 协议很复杂协议必须把所有不利的条件事先都估计到 而不能假定一切都是正常的和非常理想的 看一个计算机网络协议是否正确 不能光看在正常情况下是否正确 而且还必须非常仔细地检查这个协议能否应付各种异常情况 网络协议不是万能的 红蓝军问题 P35 75 网络是复杂的 许多 构件 主机路由器各种介质的链路应用协议硬件 软件 问题 是否存在某种组织网络结构方式 使之协调工作 76 网络中采用 分而治之 的方法 网络设计存在巨大复杂性 要采用科学有效的方法对付复杂系统最为有效的方法 分而治之 例子 秦始皇统一中国后 BC221 的开始实行治理办法网络中如何 分而治之 找出相对独立的重要功能梳理功能间关系 使一个功能为另一功能提供服务相近功能仅在一个层次中实现 并尽可能位于较高层次 77 复杂系统的例子 两名大公司总裁签署合同过程 垂直通信 封装 水平通信 层次 每一层实现一种服务上层服务的实现依赖下层提供的服务 78 为何要分层 处理复杂系统 简化系统设计明确标识复杂系统构件间的关系模块化易于维护 系统的更新改变各层服务实现对系统其他部分透明如运邮件由飞机变为高速铁路不影响系统其他部分分层的负面影响信息冗余 降低性能层次可能难定协议首部越来越大 79 引入网络分层方法 引入多个中间抽象层次 网络呈模块化设计好处 接口灵活 隐藏技术细节 易于扩展新功能 各层独立发展缺点 可能降低系统性能 分布式操作复杂 网络分层方法 网络功能模块化 去除不同网络应用之间以及网络应用与网络技术之间的紧密耦合用端到端原则决定网络关键功能应当在哪些模块中实现 一个分层的体系结构允许通过定义良好的接口将大而复杂的系统划分为不同层次 80 网络体系结构 NetworkArchitecture 计算机网络各层和各层协议的集合 它是计算机网络及其构件所应完成的功能的精确定义 这些功能用何种硬件或软件完成是一个遵循这种体系结构的实现 Implementation 问题 网络的体系结构是抽象的 而特定网络则是具体的 一个计算机网络是遵循某种网络体系结构实现的 是具体的计算机和通信硬件以及应用软件和协议的运行实例 网络体系结构 81 报文在各层之间的传递 协议栈对等层 垂直通信 水平通信 82 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用程序数据 10100110100101比特流110101110101 注意观察加入或剥去首部 尾部 的层次 应用程序数据 83 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 10100110100101比特流110101110101 计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层 84 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层 H2 T2 85 H3 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层 86 H4 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层 87 应用程序数据 H5 应用程序数据 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程 88 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 我收到了AP1发来的应用程序数据 89 水平协议和垂直服务 向上一层提供服务 service 协议是 水平的 服务是 垂直的 实体 任何可发送或接收信息的硬件或软件进程 90 几种不同的体系结构的比较 91 TCP IP体系结构特点 协议栈呈 沙漏 形状IP是 细腰 细腰部代表最小的 精选的通用功能集使高层应用和低层通信网技术独立发展 因特网设计实现时 为提高效率并未严格分层 92 报文 段 数据报 帧 源 应用层运输层层网络层链路层物理层 目的地 应用层运输层层网络层链路层物理层 路由器 交换机 报文流经端系统 路由器和链路层交换机的层次 93 端到端原则 DavidD Clark著名的 端到端原则 网络某个特定功能应当放在哪个层次的模块中为好如路由选择 数据可靠传输等 边缘智能 核心简单端系统处理能力日益增强 用软件来增强网络协议的处理能力 性价比不断提高降低网络的复杂性 等价于提升网络的传输速率 也等价于增强网络适应新兴应用的灵活性 94 文件可靠传输方案的比较 方案一保证文件在每两个结点之间都能可靠传输 从而最终到达接收方 方案二只进行发送方到接收方的端到端检查 如果有必要则再重传该文件 方案一看着全面结点存储出错 缓存不足等方案二则更完善和简单无需链路层 网络层和运输层分别提供 使传输更为快速 如果在较高层能够完善地实现某种功能 就无需再由较低层提供这种功能 95 因特网标准化工作 网络标准分类 专用的 开放的和事实上的因特网标准是开放 免费的请求评论 RequestForComments RFC 因特网协会因特网体系结构委员会电气及电子工程师协会 IEEE 802工程 96 因特网的正式标准 制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 因特网草案 InternetDraft 在这个阶段还不是RFC文档 建议标准 ProposedStandard 从这个阶段开始就成为RFC文档 草案标准 DraftStandard 因特网标准 InternetStandard 97 第1章 内容提要 1 1计算机网络定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史1 6小结 98 时延是计算机网络的重要性能测度单向时延 Delay 指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需的时间 往返时延 RTT 是指一组从网络路径的一端传到另一端并返回所需要的时间 99 时延和丢包是怎样出现的 分组在路由器缓存中排队分组到达链路的速率超过输出链路能力将导致分组排队分组在缓存中排队等待交换 排队过多则丢包 A B 100 时延由以下几部分组成 1 传输时延 dtrans 结点在发送数据时数据块从结点进入传输媒体所需要的时间 计算机网络的性能指标 101 2 传播时延 dprop 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间 注意 信号传输速率 即发送速率 和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念 计算机网络的性能指标 102 3 处理时延 dproc 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间 4 排队时延 dqueue 结点缓存队列中分组排队所经历的时延 处理时延的长短取决于网络中当时的通信量 有时可用排队时延作为处理时延 计算机网络的性能指标 103 因此 数据经历的总时延就是发送时延 传播时延 处理时延和排队时延之和 总时延 发送时延 传播时延 处理时延 排队时延 计算机网络的性能指标 104 四种时延所产生的地方 1011001 发送器 队列 结点B 结点A 数据 从结点A向结点B发送数据 链路 105 容易产生的错误概念 对于高速网络链路 我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率 提高链路带宽减小了数据的发送时延 106 排队 R 链路带宽 bps L 分组长度 比特 a 平均分组到达速率 流量强度 La R La R 0 平均排队时延小La R 1 时延急剧变大La R 1 更多 工作 到达 超出了服务能力 平均时延无穷大 平均排队时延 107 计算时延的例子 50MB数据块通过1Mbps信道传输传输时延50 220 8 106 419 45s 近7分钟 用光纤 2 105 传送到1000km远 传播时延 5ms传输时延占主导若采用100Gbps高速信道传输时延50 220 8 1011 4 1945ms传输时延和传播时延相当 两者占主导 若传播距离减小到1km传输时延则占主导 在总时延中 究竟是哪一种时延占主导地位 必须具体分析 108 丢包率 定义 在一定的时段内在两结点间传输过程丢失分组数量与总的分组发送数量的比率无拥塞时为0 轻度拥塞为1 4 严重拥塞为5 15 丢包率高的网络无法使网络应用正常工作 IP网丢包主要原因路由器无法容纳到达的分组 只能丢弃 drop 到达的分组丢包概率也是非常重要的性能指标 109 带宽和吞吐量 网络带宽链路在一段特定的时间内所能传送的比特数的额定值吞吐量网络在单位时间内无差错地传输数据的能力 110 带宽和吞吐量 吞吐量与带宽的区分例如 以太网的带宽是10Mbps 但是需要区分链路上的可用带宽 带宽与干扰流量之差 与实际链路中每秒所能传送的比特数 吞吐量 通常更倾向于用 吞吐量 一词来表示一个系统的测试性能 因为实现受各种低效率因素的影响 瓶颈链路 所以由一段带宽为10Mbps的链路连接的一对节点可能只达到2Mbps的吞吐量 这样 一个主机上的应用就是以2Mbps的速度向另外的一个主机发送数据 111 服务器和客户之间有n条链路的一个网络 每条链路都有各自的传输速率这n条链路中的瓶颈链路的传输速率决定了服务器到客户机的文件传送吞吐量 一般认为对吞吐量的限制因素主要是接入网的传输速率 112 跳与路径 路径可以定义为形式为的序列 是单向的每个hi是一个结点每个li是一条hi 1到hi之间的链路对于端到端路径而言 h0和hn是端系统 而h1 hn 1是路由器 每个二元组被称为一 跳 113 时延与带宽乘积 物理意义应用进程之间的信道看作中空的管道 时延相当于管道的长度 带宽相当于管道的直径 则时延与带宽乘积就是管道的容积 即管道能够容纳的比特数应用场合发送方协议在没有填满管道之前就停下来等待接收方的响应 剩余部分的带宽就会被白白浪费掉 114 第1章 内容提要 1 1计算机网络定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史 自学 1 6小结 115 因特网历史 1961 Kleinrock 排队表明了分组交换的效能1964 Baran 在军事网络中的分组交换1967 由高级研究项目局构想的ARPAnet1969 首个ARPAnet节点运行 1972 ARPAnet对公众演示NCP 网络控制协议 第一个主机到主机协议第一个电子邮件程序ARPAnet有15个节点 1961 1972 早期分组交换原则 116 因特网历史 1970 在夏威夷的ALOHAnet卫星网络1973 Metcalfe s博士论文提出了以太网1974 Cerf和Kahn 互联网络的体系结构20世纪70年代后期 专用体系结构 DECnet SNA XNA20世纪70年代后期 交换固定长度的分组 ATM先驱 1979 ARPAnet具有200个节点 Cerf的Kahn的网络互联原则 最低限度的 自治的 不需要互联网络改变其内部尽力而为的服务模型无状态路由器分布式控制定义了今天的因特网体系结构 1972 1980 联网 新的和专用网络 117 因特网历史 20世纪90年代 ARPAnet退役1991 NSF为NSFnet的商用设置了限制 1995退役 20世纪90年代早期 Web超文本 Bush1945 Nelson1960 s HTML HTTP Berners Lee1994 Mosaic 以后Netscape20世纪90年代 Web的商业化 20世纪90年代以后 更多的招人喜爱的应用 即时消息 P2P文件共享网络安全成为热点估计5千万台主机 10亿以上用户主干链路的速率在Gbps级 1990 2000年代 商业化 Web 新型应用 118 因特网发展 近期研究热点未来互联网 Futureinternet 云计算 Cloudcomputing 物联网 InternetofThings 容迟 容断网络 Delay DisruptedTolerantNetwork 119 第1章 内容提要 1 1计算机网络的定义1 2因特网的结构1 3协议分层与服务模型1 4分组交换网的性能指标1 5计算机网络简史1 6小结 120 小结 涉及大量概念因特网 2 3 2 特点 2类构件 3种建网方法 2种编程接口因特网结构3个部分网络协议3要素协议分层与服务模型端到端原则 边缘智能 核心简单 TCP IP沙漏模型 主要性能测度时延 丢包率 吞吐量与时延和带宽乘积 121 分类的标准不同 类别也不一样 1 按覆盖的地理范围划分 计算机网络可以分为以下3类 局域网 LocalAreaNetwork LAN 城域网 MetropolitanAreaNetwork MAN 广域网 WideAreaNetwork WAN 计算机网络分类 122 局域网用于将有限范围内 如一个实验室 一幢大楼 一个校园 的各种计算机 终端与外部设备互联成网 它一般属于一个单位所有 易于建立 维护与扩展 城域网是城市地区网络的简称 是介于广域网与局域网之间的一种高速网络 广域网也称为远程网 它覆盖一个国家 地区 或横跨几个洲 形成国际性的远程网络 计算机网络分类 123 2 按网络传输技术进行分类广播式网络点对点式网络在广播式网络中 当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时 所有其他的计算机都会 收听 到这个分组 在点对点式网络中 每条物理线路连接一对计算机 假如两台计算机之间没有直接连接的线路 那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收 存储与转发 直至目的结点 计算机网络分类 124 3 按网络的使用者进行分类公用网专用网公用网 publicnetwork 简称公网 是指国家的电信公司 国有或私有 出资建造的大型网络 公用 的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用 因此公用网也称为公众网 专用网 privatenetwork 简称专网 是某个部门为单位的特殊业务工作的需要而建造的网络 这种网络不向