计算机网络课程PPT课件

.1、高邮职业教育中心王力计算机网络课程。2、课程内容简介、计算机网络体系结构(OSI/RM和TCP/IP)数据通信基础、计算机局域网原理及其实现技术、计算机广域网原理及其实现技术、互联网原理及其实现技术、网络管理和网络安全理论。3、课程学习方法，一般原则：课堂教学，课外自学与计算机实践相结合课堂教学：课外自学的基础理论学习和部分分析：阅读书目及相关理论和实践文章计算机实践：分析网络解决方案，建立实验局域网并接入互联网，编程实现网络交流。4，要求高级知识，熟悉操作系统(视窗、Unix或Linux)，熟悉编程语言(C语言或汇编语言)，数据结构知识，计算机体系结构知识，数据通信理论知识，5，参考书目，详细的TCP/IP解释(第1卷，第2卷)(美国)，理查德史蒂文斯，机械工业出版社计算机网络(第4版)，黄，杨，电子工业出版社计算机网络工程教程，清华大学出版社计算机网络教程，机械工业出版社。6，第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统，1.1协议层次1.2OSI参考模型1.2.1模型结构1.2.2协议层1.2.3服务定义1.2.4协议描述1 . 2 . 4 . 1 1.2.4.2协议操作1.2.4.3协议描述方法，7，第一章现场视察参考模型和传输控制协议/IP协议系统，1.3传输控制协议/IP协议系统1.4基于现场视察的改进模型。8.第一章现场视察参考模型和协议系统。计算机网络出现的原因：资源共享和数据交换的要求。生产的基础是计算机技术和通信技术的结合。(1)通信网络为计算机之间的数据传输和交换提供了必要的手段；(2)数字计算技术的发展已经渗透到通信技术中，提高了通信网络的各种性能。第一章OSI参考模型和TCP/IP协议体系，计算机网络的发展过程1。具有通信功能的单机系统(终端-计算机网络):通过通信线路将一台计算机与几个终端直接连接，如下图所示。20世纪50年代美国的半自动地面防空系统(SAGE)就是属于这种类型的网络。它通过通信线路将远程雷达等测控设备的信号发送到旋风计算机进行处理和控制，首次实现了计算机技术和通信技术的结合。主机，主机终端。10，第1章OSI参考模型和TCP/IP协议系统，缺点：(1)当终端数量增加时，主机负担沉重，效率降低；(2)每个终端需要一条线路，这很贵。2.一种具有通信功能的多机系统：为了减轻负责数据处理的中央计算机的负荷，在通信线路和中央计算机之间设置了前端处理器FEP(FrontEndProcessor)或通信控制器CCP(Communication Control Processor)，专门负责与终端的通信控制。结果，发生了数据处理和通信控制的划分，并且更好地发挥了主计算机的数据处理能力。此外，在终端集中的地方设置集中器。它首先通过低速线路将聚集在附近的终端连接到集中器，然后通过高速通信线路连接到远程中央计算机的前端，如下图所示。第一章现场视察参考模型和TCP/IP协议系统实例：20世纪60年代初，美国建立了国家航空公司机票系统(SABRE)，该系统使用一台主机连接全国2000多个终端。3.计算机网络。20世纪60年代中期，开发了一种由多台计算机互连的系统，即多台计算机通过通信线路连接，计算机之间开始通信。有两种结构形式，如下图所示：12，第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统，a，cc，cc，h，t，t，t，t，h，t，t，t，b，通信子网，资源子网，13，第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统。图a显示了一种结构，其中主机通过通信线路直接互连，并且主机同时进行数据处理和通信工作。图b示出了主机通过通信控制处理器间接连接的结构。通信控制处理器负责网络中主机之间的通信处理和控制，而主机只负责数据处理。4.信息网络：美国于1993年提出的国家信息基础设施NII计划。有人提出，高速信息网络是国家信息基础设施的重要组成部分，也被称为“信息高速公路”。1994年，美国还提议建立全球信息基础设施GII，建议将NII的各个国家联系在一起，形成一个全球范围的信息基础设施。第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统，计算机网络的定义：(没有一致和严格的定义)它是从计算机和通信技术相结合的广义角度定义的：一个将计算技术和通信技术相结合，实现远程信息处理和进一步资源共享的系统。根据这个定义，五十年代的远程终端计算机网络、六十年代的计算机计算机网络和目前开发的分布式计算机网络都属于计算机网络。美国信息处理协会联合会(AFIPS)在1970年从共享资源的角度定义为：“以能够共享资源(硬件、软件、数据等)的方式连接的计算机系统的集合。)相互联系，各有独立的职能。”随着“远程终端计算机”通信向“计算机计算机”通信的发展，人们后来提出了计算机通信网络的定义：为了在计算机之间传输信息而连接的计算机系统的集合称为计算机通信网络。就物理结构而言，计算机网络可以定义为在协议控制下由若干台计算机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理器组成的系统集合。该定义强调计算机网络由通过通信系统连接计算机的协议控制，并且网络协议是区分计算机网络和一般计算机互连系统的标志。总而言之，根据当前流行的观点，计算机网络可以被定义为通过根据网络协议将地理上分散且独立的计算机彼此连接而形成的集合，其主要目的是共享资源。通常，根据人们的环境和研究重点，可以使用不同的术语。当它关注网络资源共享的问题时，它可以被称为计算机网络。当它专注于通信问题的研究和分析时，它通常被称为计算机通信网络。我们不会严格区分这两个术语，它们通常被称为计算机网络。第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统，一个计算机网络应该有三个主要组成部分：1。几个主机，为用户提供服务；2.通信子网，由一些专用节点交换机和连接这些节点的通信链路组成；3.主机之间或主机与子网之间的一系列通信协议。第一章OSI参考模型和TCP/IP协议系统、实体和协议：网络中的通信是指不同系统中的实体之间的通信。实体是指能够发送和接收信息的任何东西，包括终端、应用软件、通信过程等。协议：就像人与人之间的通信一样，实体之间的通信需要一些规则和约定，例如，传输的信息块使用什么样的代码和格式？如何识别发送者和接收者的姓名和地址？如果在传输过程中出现错误，我应该怎么做？如果发送和接收速率不一致怎么办？简而言之，双方在沟通时需要遵守的一套规则和协议就是协议。协议的组成：协议主要由语义、语法和时序组成。语义规定了通信方准备“说什么”，即协议元素的类型被确定。语法规定了通信双方“如何说话”，并决定了数据的信息格式和信号电平。计时包括速度匹配和排序等。第一章OSI参考模型和TCP/IP协议体系，计算机网络数据通信的主要功能：数据传输，用于实现计算机与终端或计算机之间各种信息的传输。有了这个功能，地理上分散的生产单位或业务部门可以通过计算机网络连接起来，进行集中控制和管理。资源共享：包括软件、硬件和数据资源的共享，可以使在线用户享受到这些资源的一部分或全部，使网络各个区域的资源可以相互交换，协同工作，从而大大提高系统资源的利用率。提高计算机的可靠性和可用性：第一章现场视察参考模型和协议系统。为了提高可靠性，网络中的每台计算机都可以通过网络充当彼此的备份计算机。一旦一台计算机发生故障，故障计算机的任务可以由其他计算机来处理，避免了单台计算机在没有备份的情况下使用时，由于某些计算机故障而导致的系统瘫痪现象，大大提高了可靠性。提高可用性意味着当网络中的一台计算机过载时，网络可以将新任务转移到网络中空闲的计算机上来完成，从而平衡每台计算机的负载并提高每台计算机的可用性。分布式处理容易实现：每个用户可以根据情况合理选择网络中的资源，就近快速处理。第一章现场视察参考模型和协议系统，计算机网络分类1。按距离：局域网、城域网和广域网；2.根据数据传输和系统的所有者：公共网络和专用网络。3.按交换方式划分：分组交换和电路交换。21，第一章现场视察参考模型和协议系统，局域网，22，第一章现场视察参考模型和协议系统，城域网。23，第一章现场视察参考模型和协议系统，广域网。24，第一章现场视察参考模型和网际网络协议系统。协议的分层结构，分层的原因：两个系统中实体之间的通信是一个非常复杂的过程。为了降低协议设计和调试过程的复杂性，大多数网络实现都是以分层方式组织的，每一层都执行某些功能，并且每一层都建立在它的较低层上。不同的网络有不同的层数、名称、内容和每一层的功能。然而，在所有网络中，每一层都通过层间接口向下一层提供某种服务，并且如何实现这种服务的细节都与上层隔离开来。26，1.1协议和27，1.1协议的分层结构，更具体地说，如图1-1所示，该分层结构包括以下含义：当实现其自身定义的功能时，层n的实体仅使用层(n-1)提供的服务。第一层为第一层提供服务。该服务不仅包括由N层本身执行的功能，还包括由较低层服务提供的功能的总和。最低层仅提供服务，是提供服务的基础。最高级别只是用户，是使用服务的最高级别；中间层既是下一层的用户，也是前一层的服务提供商。相邻层之间只有接口，下层提供的服务的具体实现细节完全屏蔽了上层。28，1.1协议的分层结构。N层中的活动元素通常称为N层实体。不同机器上同一级别的实体称为对等实体。由N层实体实现的服务由N-1层使用。在这种情况下，层n被称为服务提供商，层n 1是服务用户。服务在服务接入点(SAP)提供给上层。第N层是第N 1层可以访问第N层服务的地方。每个SAP都有一个唯一标识它的地址。从同样的意义上讲，我们可以把电话系统中的电话插孔视为要寄信，你必须知道收件人的SAP地址。在协议的分层结构中，信息必须在相邻层之间交换，并且在接口处必须遵循某些规则。如图1-2所示，在典型的接口上，n 1层实体通过SAP将接口数据单元(IDU)传递给n层实体。IDU由服务数据单元(SDU)和一些控制信息组成。SDU是要通过网络传输到远程对等实体，然后再传输到远程n 1层的信息。控制信息由较低级别的实体用来指导其功能任务的执行，但不是发送给远程对等实体的内容。30，1.1协议的分层结构，31，1.1协议的分层结构，为了传输SDU，N层实体可以将SDU分成几个段，每个段在添加报头之后作为独立的协议数据单元(PDU)被发送。对等实体使用协议数据单元来实现对等协议。对等实体区分哪些数据单元包含数据，哪些数据单元包含控制信息，以及哪些数据单元提供序列号、计数等。基于分组数据单元报头中的信息。下层向上层提供的服务可以分为两类：面向连接和无连接。面向连接的服务类似于打电话。要和某人交谈，我们首先拿起电话，拨号码，交谈，然后挂断。类似地，当使用面向连接的服务时，用户首先建立连接，传输数据，然后释放连接。这种连接本质上就像一根管子。发送方将对象放在管道的一端，接收方在另一端以相同的顺序取出对象。相反，32，1.1协议的分层结构无连接服务类似于邮政系统中普通信件的传递。每条消息(信)都有一个完整的目的地址，每条消息都是通过系统选择的路由独立于其他消息传递的。在正常情况下，当两个消息被发送到同一个目的地时，首先接收第一个消息。然而，也有可能第一条消息在途中被延迟，而稍后的消息被首先接收到。这种情况在面向连接的服务中是绝对不可能的。协议的层次结构，应该指出，服务和协议是完全不同的概念，但它们往往混淆在一起。它们之间的区别如此重要，我们必须在这里再次强调。服务是由每一层提供给上层的一组原语。尽管服务定义了该层可以为其上层执行的操作，但它并没有涉及这些操作是如何执行的。服务定义了两层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务提供者。该协议是一组规则，定义了在同级对等实体之间交换的帧、数据包和消息的格式和含义。实体使用协议来实现它们的服务定义。只要不改变提供给用户的服务，实体就可以任意改变它们的协议。这样，服务和协议就完全分开了。根据协议的层次结构，我们可以将服务与编程语言进行比较。服务就像编程语言中的抽象数据类型。抽象数据类型定义了可以在目标上执行的操作，但没有解释这些操作是如何实现的。该协议与服务的实现相关，但是对于服务的用户是不可见的。在典型的情况下，当接收到服务原语时，一层的协议实体读取原语中的参数，并将它们与附加的协议控制信息组合，以形成该层的协议数据单元。然后，生成的分组数据单元被放入具有附加参数的服务原语的用户数据段，以便传输到相邻的较低层。这可以通过图1-4来说明。协议的分层结构、36、1.2参考模型通常将层和协议的集合称为结构化网络协议设计的网络体系结构。我们已经知道，建立通信协议的主要目的是确保两个通信实体能够发送、接收和解释它们想要交换的信息。网络体系结构定义了一个大框架，在这个框架中，协议功能被正确定义。体系结构对于降低端到端通信任务固有的概念复杂性很有