计算机网络第五版课件第1章 计算机网络基础.ppt

1 计算机网络 一 本课程成绩计算 平时作业 实验报告占30 期末考试占70 平时出勤若无故缺席n次 则在学期总分中扣21 22 2n 无上限 讲授 池莹 2 二 参考书 计算机网络 第4版 清华大学出版社AndrewS Tanenbaum 计算机网络 第2版 电子工业出版社谢希仁 计算机网络 清华大学出版社吴功宜 用TCP IP进行网际互连 1 2 3卷 电子工业出版社DOUGLASE COMER 计算机网络 自顶向下方法与Internet特色 影印版 高等教育出版社 JamesF Kurose KeithW Ross 3 第1章计算机网络基础 1 1计算机网络的概念1 1 1什么是计算机网络 计算机网络是将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来 以功能完善的网络软件 网络协议 信息交换方式及网络操作系统等 实现网络资源共享和数据通信的系统 4 1 1 2计算机网络的分类1 局域网 LAN LocalAreaNetwork 5 2 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 3 广域网 WAN WideAreaNetwork 6 ATM交换机 以太交换器 WAN Router 网络云团 7 8 1 1 3计算机网络的模式1 基于服务器的网络 客户 服务器模式 2 对等网络 对等模式 9 3 混合型网络1 1 4共享介质的网络和交换式网络1 共享介质的网络 10 2 交换式网络1 2计算机网络的组成1 2 1计算机网络的硬件组成1 服务器 文件服务器 打印服务器 应用系统服务器 通信服务器 11 2 工作站3 网卡4 调制解调器5 中继器和集线器6 网桥 路由器和交换器1 2 2计算机网络的软件组成1 网络操作系统2 网络操作系统组成 网络适配器驱动程序 子网协议和应用协议 12 1 2 3通信子网和资源子网 二级结构网络模型 DBS 激光打印 资源子网 通信子网 13 1 3计算机网络的作用1 3 1共享硬件资源1 共享磁盘空间2 共享打印机3 共享通信设备1 3 2共享软件1 共享软件包2 使用多用户软件1 4计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构是指计算机网络的硬件系统的连接形式 14 1 4 1总线结构1 4 2环状网络 端接器 15 1 4 3星状网络1 4 4星状总线 16 1 4 5网状网络 17 1 5计算机网络的性能1 5 1计算机网络的性能指标 1 速率比特 bit 是计算机中数据量的单位 也是信息论中使用的信息量的单位 Bit来源于binarydigit 意思是一个 二进制数字 因此一个比特就是二进制数字中的一个1或0 网络技术中的速率即数据率 datarate 或比特率 bitrate 指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率 速率的单位是b s 或kb s Mb s Gb s等速率往往是指额定速率或标称速率 2 带宽 带宽 bandwidth 本来是指信号具有的频带宽度 单位是赫 或千赫 兆赫 吉赫等 现在 带宽 是数字信道所能传送的 最高数据率 的同义语 即每秒多少比特 单位是 比特每秒 或b s bit s 描述带宽也常常把 比特 秒 省略 例 带宽是10M 实际上是10Mb s 常用的带宽单位 更常用的带宽单位是千比每秒 即kb s 103b s 兆比每秒 即Mb s 106b s 吉比每秒 即Gb s 109b s 太比每秒 即Tb s 1012b s 请注意 在计算机界 K 210 1024M 220 G 230 T 240 数字信号流随时间的变化 在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄 什么是宽带 宽带线路 可通过较高数据率的线路 宽带是相对的概念 并没有绝对的标准 在目前 对于用户接入到因特网的用户线来说 每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率 对宽带传输的错误概念 有些人愿意用 汽车在公路上跑 来比喻 比特在网络上传输 认为宽带传输的好处就是传输更快 好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样 对于这种比喻一定要谨慎对待 常见的错误是混淆了两种速率 在网络中有两种不同的速率 信号 即电磁波 在传输媒体上的传播速率 米 秒 或公里 秒 计算机向网络发送比特的速率 比特 秒 这两种速率的意义和单位完全不同 宽带传输 计算机向网络发送比特的速率较高 A B A B 宽带线路 窄带线路 在宽带线路上比特传播得快 在窄带线路上比特传播得慢 错误的概念 A B A B 宽带线路 窄带线路 宽带线路 每秒有更多比特从计算机注入到线路 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的 正确的概念 比喻 汽车运货 宽带和窄带线路 车速一样宽带线路 车距缩短 另一种错误概念 宽带 相当于 多车道 多车道公路是并行传输 100101110100100111010001011010 通信线路上通常都是串行传输 但ADSL是例外的 3 吞吐量 吞吐量 throughput 表示在单位时间内通过某个网络 或信道 接口 的数据量 吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量 以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制 4 时延 delay或latency 传输时延 发送时延 发送数据时 数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间 也就是从发送数据帧的第一个比特算起 到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间 时延 delay或latency 传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间 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 时延 delay或latency 处理时延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 排队时延结点缓存队列中分组排队所经历的时延 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量 时延 delay或latency 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 四种时延所产生的地方 1011001 发送器 队列 结点B 结点A 在结点A中产生处理时延和排队时延 数据 从结点A向结点B发送数据 链路 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 1 6计算机网络参考模型 ISO OSI参考模型TCP IP参考模型本课程的网络模型 ISO OSI参考模型 OSI参考模型 层 协议和接口 层 协议和接口 接口和服务 每一层的功能都是为它的上一层服务的实体entity每层中活动的元素称为实体每一层和对方的同一层称为对等实体peerentity如第n层是服务提供者 则第n 1层为服务对象 分层的好处 通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题每一层的设计都是独立的 它不必关心下一层是如何实现的 只需知道下一层为我提供的服务 和我必须为上一层提供哪些服务当由于技术的变化使某层的实现需要变化时 不影响其他的层次 物理层 physicallayer 与传输媒体的接口 完成传输媒体上的信号与二进制数据间的转换 物理接口上发送或接收的是一串以某种规则表示的二进制的数据物理层定义的是接口的机械特性 电气特性 功能和过程特性等例如 插头 插座的几何尺寸 每根引脚的功能定义 逻辑 0 和 1 的电平定义 信号宽带定义 数据链路层 datalinklayer 提供点到点的可靠传输 通常需把数据分成帧 并且保证帧的正确发送和接收识别帧的标志帧的发送和接收 需校验 确认发送方在超时或收到否定性确认后 要重发重复帧要丢弃在共享网络中 需解决信道共享问题等 网络层 networklayer 提供主机到主机的通路 其间可能存在多条通路 网络层将实现的功能包括 选择路由拥塞控制协议的转换分段和重组对用户的分组 字符等计数等等 传输层 transportlayer 提供端到端的通路 应用到应用的通路传输层将把高层要求传输的数据分成若干个报文报文与帧不一样 帧只有帧标志 起始标志 结束标志 而报文有信源和信宿的地址及端口 报文的顺序号 确认号等等低三层的通信对象通常是路由器 传输层是端到端的 必须考虑该报文怎样才能从源端正确地传输到目的端 而源端和目的端通常是主机 会话层 sessionlayer 建立有关会话的机制 或双向对话 或双向对话时要有切换等 如 说的一方应说一段就听一下对方的反应 因为 可能线路已断 表示层 presentationlayer 表示层关心的是语法和语义对相关的数据的描述采用抽象的定义 如浮点数都用科学表示法相关数据的表示法转换抽象数据结构的转换 应用层 applicationlayer 包括所有应用方面的协议如 全屏幕功能 不同的终端其控制字符不尽相同 应作相应的转换 通常定义一个网络虚拟终端不同系统之间的文件传输的方式不同 但表示的形式必须一致 OSI模型的数据传输 发送进程 实际数据传输路径 接收进程 举例 某人给他的朋友写一封信 计算机网络参考模型 ISO OSI参考模型TCP IP参考模型本课程的网络模型 TCP IP参考模型 OSI TCP IP 在模型中不存在 7654321 TCP IP参考模型 互联网层 internetlayer 这里的互联网是基于无连接的分组交换网络互联网层定义了正式的分组格式和协议 即IP协议 internetprotocol 每个IP包的路由问题是互联网层要解决的问题互联网层与OSI中的网络层相对应 一个报文的各个不同的分组 称为IP包 可以通过不同的路径到达目的地 其到达顺序与发送顺序可能不一致 传输层 transportlayer 位于互联网层的上层 与OSI中的传输层相对应其功能是使源端和目的端主机的对等实体进行对话定义了两个端到端的协议 传输控制协议TCP transmissioncontrolprotocol 用户数据报协议UDP userdatagramprotocol 应用层 applicationlayer TCP IP模型的应用层包括所有的高层协议 实际上 OSI模型中的会话层和表示层在很多应用中是没用的 应用层常用协议 TELNET 标准终端仿真协议FTP FileTransferProtocol 文件传输协议SMTP SimpleMailTransferProtocol 电子邮件协议DNS DomainNameService 域名系统服务 主机至网络层 在互联网层以下 TCP IP参考模型没有定义 认为互联网是网络的互联 至于主机如何接入网络不是TCP IP模型所需要考虑的问题TCP IP模型面向的是网络 而不是主机 TCP IP模型中的协议与网络 TCP