计算机网络-HuJun-南京航空航天大学ppt课件

-Part4.计算机网络,胡军南京航空航天大学hujun.nju2010,10,2020/5/11,.,2,本章内容纲要,计算机网络的起源计算机网络的传输媒体计算机网络分类及其拓扑结构计算机体系结构InternetTCP/IP协议簇网络安全,2020/5/11,.,3,4.1计算机网络的起源,计算机网络的发展过程：从简单到复杂、从单机到多机、由终端与计算机之间的通信、演变到计算机与计算机之间的直接通信。计算机网络的发展经历了四个阶段：联机系统阶段、网络互联阶段、标准化网络阶段、网络互连与高速网络阶段。,2020/5/11,.,4,1.联机系统阶段,4.1计算机网络的起源,2020/5/11,.,5,2.网络互联阶段,4.1计算机网络的起源,2020/5/11,.,6,3.标准化网络阶段问题：同一体系结构的网络产品互连容易实现；但是不同系统体系结构的产品却很难实现互连。国际标准化组织(ISO)1984年正式颁布了“开放系统互连基本参考模型”(OSI/RM:OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel)的国际标准。,4.1计算机网络的起源,2020/5/11,.,7,4.网络互联与高速网络阶段进入90年代，计算机网络向互联、高速、智能化方向发展，并获得广泛的应用。计算机网络发展的特点是Internet的广泛应用与ATM技术的迅速发展。美国的NII（信息高速公路）计划(1993年)网络互连和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。,4.1计算机网络的起源,2020/5/11,.,8,计算机网络的定义,计算机网络没有精确的定义，在计算机网络发展过程的不同阶段，人们给出的计算机网络定义是不同的。概要的理解：计算机网络系统是利用通信设备和线路将地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机系统连接起来，使用功能完善的网络软件(如：网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)进行数据通信，以实现网络中资源共享和信息传递的系统。,2020/5/11,.,9,4.2计算机网络的传输媒体,有线传输介质双绞线无屏蔽双绞线和屏蔽双绞线(网线)同轴电缆光缆无线传输介质短波无线地面微波接力通信卫星通信红外线通信和激光通信,2020/5/11,.,10,数据通信的基本方式：串行通信和并行通信,4.2计算机网络的传输媒体,串行通信,2020/5/11,.,11,4.2计算机网络的传输媒体,并行通信,2020/5/11,.,12,数据通信方式：单工、半双工和全双工通信,4.2计算机网络的传输媒体,2020/5/11,.,13,中继器(Repeater)：用来扩展同一个网络的物理连接范围（集线器Hub)网桥(Bridge):用来连接两个同类型的网络交换机(Switch):可以来连接多个同类型的网络路由器(Router)：连接不同类型的网络（如：Internet）,4.2计算机网络的传输媒体,2020/5/11,.,14,4.2计算机网络的传输媒体,2020/5/11,.,15,4.2计算机网络的传输媒体,2020/5/11,.,16,4.3计算机网络的分类,(1)广域网(WideAreaNetwork：WAN)(2)城域网(MetropolitanAreaNetwork：MAN)(3)接入网(AccessNetwork：AN)(4)局域网(LocalAreaNetwork：LAN),2020/5/11,.,17,4.4计算机网络拓扑结构,拓扑（toplogy）的概念计算机科学家采用从图论演变而来的“拓扑”方法来研究计算机网络中的问题:基本思想：把工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆等通信媒体抽象为“线”;从拓扑学的观点看计算机网络系统，网络就是点和线组成的抽象几何构形，从而可以进行有效的分析.,2020/5/11,.,18,(1)总线型网络(BusNetwork)结构,4.4计算机网络拓扑结构,2020/5/11,.,19,(2)树型网络(TreeNetwork)结构,4.4计算机网络拓扑结构,2020/5/11,.,20,(3)星型网络(StarNetwork)结构,4.4计算机网络拓扑结构,2020/5/11,.,21,(4)环型网络(RingNetwork)结构,4.4计算机网络拓扑结构,2020/5/11,.,22,客户端-服务器模式(Client-Server:CS)一个服务器，许多个客户端服务器端的进程必须持续运行进程通信通常由客户端进程发起端对端模式（Peer-to-peer：P2P，对等)通信双方进程处于同等地位双方进程都可能只是短时间运行,4.5基于网络的进程之间通信方式,2020/5/11,.,23,4.6计算机网络的体系结构,问题：物理媒介上的连接为网络之间数据交换提供了物资基础和可能性，但并不能保证两个网络一定能够进行有效的数据交换，这还要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容。计算机网络系统中的两个节点（具有通信功能的计算机系统）之间要想实现正常的通信，必须使用相同的语言以及遵从双方都能接受的规则，这些规则的集合称为网络协议(NetworkProtocol)。,2020/5/11,.,24,CSMA/CD带冲突检测的载波侦听多路访问协议（CarrierSense，Multi-AccesswithCollisionDetection）在局域网（Ethernet以太网）中被广泛使用,4.6.1一个网络通信协议的例子,2020/5/11,.,25,CSMA/CD基本思想：各节点计算机对网络中所有报文进行监听；各节点计算机允许随机发送数据报文；发现冲突，则暂停发送一段时间，再次尝试发送。,4.6.1一个网络通信协议的例子,2020/5/11,.,26,4.6.2Internet和TCP/IP协议簇,Internet是由大量计算机连接在一个巨大的、开放的、动态的通信系统平台上，它们共同遵循TCP/IP协议簇。现在的Internet是以美国国家科学基金会NSF(NationalScienceFoundation)的主干网NSFnet为基础的全球最大的计算机互联网。Internet与人类的社会、经济生活密切相关。,2020/5/11,.,27,Internet的起源,Internet的前身是ARPANETARPA:美国高级研究计划署（AdvancedResearchProjectAgency）-1969开始研制；解决异种计算机通信互联问题。1983年美国加利福尼亚大学伯克莱分校（UCBerkeley）将TCP/IP协议簇放入UNIX系统中，开放使用；促成现代Internet的出现。TCP/IP协议为任何一台计算机连入Internet提供了技术上的保障，任何形式的计算实体都可以加入到Internet中。,2020/5/11,.,28,TCP/IP协议簇(栈),2020/5/11,.,29,生活中物流包裹传输的例子,2020/5/11,.,30,应用层:准备报文(message)，并加上目的地地址传输层：将报文分成相同大小的分组网络层：为每个分组分配中间转发地址，负责网络传输的路由；数据链路层：将分组传送到中转地址，负责实际的物理数据分组的传输,TCP/IP协议簇(栈),2020/5/11,.,31,TCP/IP协议簇(栈),2020/5/11,.,32,TCP/IP协议簇(栈),2020/5/11,.,33,4.6.3IP地址,IP地址基本结构,IP地址编码方案：点分十进制（32位）,2020/5/11,.,34,下一代的网际协议：IPv6将原来32位的IPv4地址增大到128位；允许与IPv4在若干年内共存；对IP数据报协议单元的头部进行了简化，仅包含7个字段(IPv4有13个)；,4.6.3IP地址,2020/5/11,.,35,4.6.4SOI/RM模型,2020/5/11,.,36,4.7Internet提供的服务,WWW服务(WorldWideWeb)超文本与超媒体、URL与信息定位、主页、Web浏览器、搜索引擎、域名系统IP地址很难记忆，为了使用和记忆方便，Internet还采用了域名管理系统，简称DNS(DomainNameSystem)。任何一个连接在Internet上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名;例如：(南航信息学院的主机)；(美国加州大学伯克莱分校计算机系的主机),2020/5/11,.,37,电子邮件服务文件传输服务又称为FTP服务远程登录服务Telnet,bbs,4.7Internet提供的服务,2020/5/11,.,38,4.8移动通信与无线上网,无线应用协议(WirelessApplicationProtocol，WAP)是一个全球性的开放协议,为了满足人们在移动中连接互联网的需要;相对互联网而言，无线数据网络的带宽窄，连接的稳定性差，手机的CPU功率相对于计算机会更小，内存和显示器更小，输入设备更为简单等。,2020/5/11,.,39,WAP协议栈(1)无线应用环境(WirelessApplicationEnvironment：WAE)(2)无线会话协议(WirelessSessionLayer：WSP)(3)无线事务协议(WirelessTransactionLayer：WTP)(4)无线传输层安全(WirelessTransportLayerSecurity：WTLS)(5)无线数据报文协议(WirelessTransportLayer：WDP)(6)承载器(Bearer)层(7)其他服务和应用,4.8移动通信与无线上网,2020/5/11,.,40,4.9网络安全,网络安全性已经成为现代社会信息化建设的一个核心问题；网络安全建设是一个系统工程。要保证计算机网络系统的安全性和可靠性，必然要涉及到人、计算机、网络、管理、法律与法规等一系列问题