《计算机网络教学课件》ch1概述

1,计算机网络,教师：竹翠电话：67392370-83电子邮件：cuizhu办公地点：信息楼西304北课件下载：tinanetwork201009,xinxi304bei,2,教材及参考书,教材计算机网络(第4版)，AndrewS.Tanenbaum著，潘爱民译，清华大学出版社参考书计算机网络：自顶向下方法(第3版)，JAMESF.KUROSEKEITHW.ROSS著，陈鸣等译，机械工业出版社计算机网络与因特网(第4版),DOUGLASE.COMER著，林生译，机械工业出版社用TCP/IP进行网际互连第一卷-原理、协议与结构(第5版)，DouglasE.Comer著，林瑶等译，电子工业出版社TCP/IP详解卷一：协议，W.RichardStevens著，范建华等译，机械工业出版社,3,主要内容,概述物理层数据链路层介质访问控制子层网络层传输层应用层,4,Ch1概述,计算机网络应用网络硬件网络软件参考模型网络实例网络标准化,5,计算机网络,计算机网络用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息系统通信线路将各个计算机连接起来的传输介质和互连设备资源共享硬件、软件、信息资源等资源的共享计算机之间相互独立连网的计算机不能强制性地控制另一台计算机网络协议指通信双方关于如何进行通信的一种约定,6,计算机网络,与分布式系统的区别计算机网络：以共享资源为主要目的，各计算机独立工作，向用户呈现分散系统分布式系统：以提高整体性能为主要目的，强调多计算机系统的整体性，各计算机协调自治工作，向用户呈现整体系统。如：万维网分布式系统是建立于网络之上的软件系统，它们的区别更多取决于软件（特别是操作系统），而不是硬件,7,1.1计算机网络的应用,商业应用家庭应用移动用户社会问题,8,商业应用,资源共享（resourcesharing）物理资源共享信息共享,一个网络，包括两个客户机、一个服务器和一个打印机,9,商业应用,强大的通信媒介(communicationmedium)E-mail视频会议电子商务（e-commerce)公司间的电子商务公司与客户间的电子商务等,10,家庭应用,访问远程信息浏览Web在线图书馆等个人间通信电子邮件（E-mail）即时消息（如：QQ等）对等通信（P2P）,对等通信（P2P）,11,家庭应用,交互式娱乐视频点播（videoondemand）网络游戏电子商务家庭购物访问金融机构,12,移动用户,无线网络和移动计算并不相同,无线网络和移动计算的组合,13,社会问题,不良信息发布网络犯罪,14,1.2网络硬件,计算机网络按距离尺寸分类局域网城域网广域网因特网,15,按距离尺寸分类,处理器间的距离处理器所在的位置例子,16,局域网（LocalAreaNetwork）,主要特征范围：一个建筑物内或一个校园内，也可远到几千米传输特点:延迟低（微妙或纳秒量级），很少有传输错误传输技术：10Mbps-10Gbps，拓扑结构：总线型，环型，星型等,17,城域网（MetropolitanAreaNetwork）,一个基于有线电视的城域网无线城域网IEEE802.16(WiMax),18,广域网（WideAreaNetwork）,跨越了一个很大的地域，通常包括一个国家或一个洲广域网包含了大量的机器称为主机，这些主机通过通信子网连接起来,19,广域网,通信子网（简称子网）的功能把消息从主机传到另一台主机广域网中子网由两个独立部分组成传输线和交换单元,主机和通信子网间的关系,20,互联网,互联网（internetwork或internet）一组相互连接起来的网络Internet（因特网）特定的、世界范围内的互联网,21,1.2网络硬件,计算机网络按距离尺寸分类局域网城域网广域网因特网计算机网络按传输技术分类广播式网络(broadcastnetwork）点到点网络(point-to-pointnetwork),22,广播式网络,特点只有一个通信信道，网上所有机器共享该信道任何一台机器发送的分组都可以被其他所有机器接收到分组的地址域指明该分组应被哪台机器接收一台机器收到了一个分组后，检查地址域；如果该分组是发送给它的，则处理该分组，否则忽略该分组关键技术介质访问控制方法注意两个以上机器同时发送会产生冲突,23,广播式网络,广播（broadcasting）分组的地址域中使用一个特殊编码，分组传输给网络上的所有机器,24,广播式网络,多播（multicasting）分组传输给网上所有机器的一个子集,25,点到点网络,特点一条线路连接二台网络互连设备（点到点）二台机器的传输要经过多台网络互连设备（一般情况下）采用存储、转发方式进行信息传输（一般情况下）二台机器的传输有多条路径可供选择（一般情况下）关键技术路由选择(Routing),26,点到点网络,单播只有一个发送方和一个接收方的点到点传播模式,27,1.2网络硬件,计算机网络按距离尺寸分类局域网城域网广域网因特网计算机网络按传输技术分类广播式网络(broadcastnetwork）点到点网络(point-to-pointnetwork)什么传输技术适用于什么范围的网络？,28,无线网络（WirelessNetworks）,分类系统互联通过短距离的无线电，将一台计算机的各部件连起来（蓝牙）无线LAN（IEEE802.11）无线WAN（蜂窝无线网络、IEEE802.16）,(a)蓝牙配置(b)无线LAN,29,家庭网络（HomeNetwork）,家庭网络将来大多数家庭都将会建立起一个网络环境，家庭中的每一个设备都具备与其他设备通信的能力，通过Internet可以访问所有这些设备家庭网络的属性网络与设备必须易于安装网络与设备必须易于操作低的价格网络需要具备足够的传输能力安全性和可靠性非常重要,30,1.3网络软件,协议层次接口与服务各层的设计问题面向连接的服务和无连接的服务服务和协议的关系,31,提出背景计算机网络的复杂性、异质性多种通信媒介有线、无线不同种类的设备主机、路由器、交换机、复用设备、不同的操作系统Unix、Windows不同的软/硬件、接口和通信约定（协议）不同的应用环境固定、移动不同种类业务分时、交互、实时宝贵的投资和积累有形、无形用户业务的延续性不允许出现大的跌宕起伏它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。,1.3.1协议层次,32,对于复杂的网络系统，用什么方法能合理地组织网络的结构，以达到：结构清晰简化设计与实现便于更新与维护较强的独立性和适应性,解决：分而治之！一个生活中的例子：,1.3.1协议层次,33,哲学家-翻译-秘书结构,34,哲学家-翻译-秘书结构,消息,选择语言,选择传真,35,哲学家-翻译-秘书结构,消息,选择语言,选择传真,一系列的步骤层次的观点：每层实现一种特定的服务通过自己内部的功能依赖自己的下层提供的服务,36,哲学家-翻译-秘书结构,消息,选择语言,选择传真,每层都向上一层提供特定的服务每层都把实现服务的细节对上一层屏蔽一方的第n层与另一方的第n层对话对应层的实体称为对等体对话中用到的规则和约定统称为第n层协议每层都通过接口享受下一层提供的服务,37,问题：两个哲学家之间、两个翻译之间，他们是在直接通信吗？翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？一方的哲学家与翻译、翻译与秘书之间的接口改变对另一方有影响吗？一方换翻译/秘书对通信有影响吗？,消息,选择语言,选择传真,哲学家-翻译-秘书结构,38,1.3.1协议层次,举例2：邮政特快专递模型,39,层次化方法在其它领域的应用,程序设计把一个大的程序分解为若干个层次的小模块来实现，如操作系统，抽象数据类型、数据封装及面向对象程序设计。邮政系统邮递员、邮政分局、邮政总局、邮政运输银行系统物流系统,40,1.3.1协议层次,分层的好处每一层不需要知道下一层是如何实现的，只需要知道层间的接口和所提供的服务当某一层协议发生改变时不影响上下层协议结构上分开，各层可采用最适合的技术易于实现和维护促进标准化,41,计算机网络体系结构的定义,计算机网络中也采用了分层方法。把复杂的问题划分为若干个较小的、单一的局部问题，在不同层上予以解决。网络的层次结构方法要解决的问题：网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口）通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）,42,计算机网络中，层和协议的集合被称为计算机网络体系结构。换句话说：体系结构包括两个内容：分层结构与每层的协议。每层实现的细节和层间的接口规范并不属于网络体系结构的内容。最早的网络体系结构源于IBM的SNA；其它的网络体系结构还有DEC的DNA等由国际化标准组织ISO制定的网络体系结构国际标准是OSI/RM；实际中应用最广泛的是TCP/IP体系结构事实上的标准,计算机网络体系结构的定义,43,协议,人际交流的协议:人类之间“现在几点了?”“10点.”说明发送的消息说明接收到某消息后所应采取的行动说明动作的次序,通信协议:计算机之间网络中所有的通信活动都是由协议所控制,协议：定义网络实体间发送和接收报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取的行动。（语义、语法和时序）,44,人相互交流的协议和通信协议之间的对比,45,通信协议的三要素,语义对协议中各协议元素的含义的解释，例如：在HDLC协议中，标志Flag(7EH)表示报文的开始和结束在BSC协议中，SOH(01H)表示报文的开始，STX(02H)表示报文正文的开始，ETX(03H)表示报文正文的结束语法协议元素与数据的组合格式，即报文格式。例如：时序通信过程中，通信双方操作的执行顺序和规则,BSC,HDLC,46,t,t,时序例,47,1.3.1协议层次,协议计算机网络的同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则和约定第n层协议一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，对话中用到的规则和约定合起来称为第n层协议,48,1.3.1协议层次,对等体不同机器里包含对应层的实体，对等体用协议进行通信接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务网络体系结构层和协议的集合协议栈一个特定系统所使用的一组协议（每层一个协议）注物理介质上进行的是实通信对等体间进行的是虚拟通信,层、协议和接口,49,对等层通信的实质,网络分层体系结构原理禁止不同主机的对等层之间进行直接通信。(想一想，为什么?),实际上，每一层必须依靠下层提供的服务来与另一台主机的对等层