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互联网体系结构课程简介

本门课程所讲授的是计算机网络最基本的原理，比较系统地介绍了计算机网络的发展和原理体系结构，物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层和网络安全等内容。本章目标1.了解因特网的基本知识2.掌握因特网的组成3.了解计算机网络的分类与性能指标4.理解计算机网络的体系结构本章重难点教学重点:1.因特网的组成2.计算机网络体系结构教学难点:1.分组交换的原理2.计算机网络体系结构任务一:因特网概述1.1网络的网络1.2因特网发展的三个阶段任务一:因特网概述1.1网络的网络

网络是由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成结点链路任务一:因特网概述互联网任务一:因特网概述1.1网络的网络

互联网(internet)

泛指由多个计算机网络互连而成的网络

因特网(Internet)指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络任务一:因特网概述1.2因特网发展的三个阶段

从单个网络ARPANNET向互联网发展的过程

建成了三级结构的因特网

逐渐形成多层次ISP结构的因特网任务一:因特网概述用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者一级ISP一级ISP第一层

ISP大公司本地

ISP大公司大公司公司本地

ISP本地

ISP校园网校园网校园网校园网第二层

ISP第二层

ISPNAPNAPAB主机A→本地ISP→第二层ISP→NAP→第一层ISP→NAP→第二层ISP→本地ISP→主机B第一层

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第一层

ISP第一层第二层第三层本地

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP第二层

ISP任务二:因特网的组成因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器任务二:因特网的组成从因特网的工作方式上看，可以分为两大块：

边缘部分：

核心部分：由所有连在因特网上的主机组成由大量网络和连接这些网络的路由器组成任务二:因特网的组成2.1因特网的边缘部分

主机通信的含义“主机A和主机B进行通信”指的是运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信

主机通信方式分为两类：

客户服务器方式（C/S）

对等连接方式（P2P)任务二:因特网的组成

客户服务器方式(C/S)

客户和服务器指的是通信中所涉及的两个应用程序

客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方2.1因特网的边缘部分运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB①请求服务②得到服务客户服务器客户/服务器工作方式任务二:因特网的组成2.1因特网的边缘部分

客户程序的特点

客户程序必须知道服务器程序的地址

不需要复杂的硬件和强大的操作系统任务二:因特网的组成2.1因特网的边缘部分

服务器程序的特点

一种专门用来提供某种服务的程序,可同时处理多个本地和

服务器程序不需要知道客户程序的地址远地的客户请求

一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持任务二:因特网的组成2.1因特网的边缘部分

对等连接方式(P2P)

对等连接方式是指两个主机在通信时并不区分哪一个主机是服务的请求方,哪一个主机是服务的提供方

只要两个主机都运行了对等连接软件,它们就可以进行平等,对等的连接通信

双方都可以下载对方已经存储在对方硬盘中的共享文件网络边缘网络核心运行P2P程序运行P2P程序DCEF运行P2P程序运行P2P程序P2P方式任务二:因特网的组成2.2因特网的核心部分

电路交换

分组交换

报文交换任务二:因特网的组成

电路交换

两部电话五部电话任务二:因特网的组成

电路交换…

交换机

多部电话任务二:因特网的组成

电路交换“交换”的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来

电路交换的三个阶段

建立连接

通信

释放连接

电路交换是面向连接的任务二:因特网的组成((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换任务二:因特网的组成

电路交换

优点：

传输延迟小

不可能发生冲突

缺点：

建立连接需要花费很长的时间

资源利用率不高任务二:因特网的组成

分组交换

分组的概念数据数据数据报文数据数据数据首部首部首部分组1分组2分组3在发送端，把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段，数据段前面加上首部构成分组任务二:因特网的组成

分组交换

分组的概念在接收端，收到分组以后剥离掉首部，还原成原来的数据。数据数据数据报文H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

发送分组路由器主机分组的存储转发过程任务二:因特网的组成

分组交换

路由器

路由器的用途则是用来转发分组的，即进行分组交换的

路由器转发分组的过程：

把收到的分组放入缓存

查找转发表，找出某个目的地址应从哪个端口转发出去

把分组送到适当的端口转发出去P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t报文P2P1比特流直达终点报文报文报文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发任务二:因特网的组成

三种交换的比较：

电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传送

报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后，转发下一个结点。

分组交换：单个分组传送到相邻结点，存储下来后，转发到下一个结点。任务三:计算机网络的类别3.1计算机网络的定义计算机网络是利用通信线路和通信设备地理位置分散的、具有独立功能的计算机连接起来，在网络协议的支持下，实现数据通信和资源共享的计算机系统任务三:计算机网络的类别3.2几种不同类别的网络

不同作用范围的网络

广域网(WAN)

城域网(MAN)

局域网(LAN)任务三:计算机网络的类别3.2几种不同类别的网络

不同使用者的网络

公用网(publicnetwork)

专用网(privatenetwork)任务四:计算机网络的性能4.1计算机网络的性能指标

速率网络技术中的速率指的是连在计算机网络的主机在数字信道上传输数据的速率,也称为比特率任务四:计算机网络的性能4.1计算机网络的性能指标

带宽带宽有以下两种不同的意义

带宽本来是指某个信号具有的频带宽度,单位为Hz

带宽表示在单位时间内从网络的某一点到另一点所能通过的最高数据速率,单位为b/s任务四:计算机网络的性能4.1计算机网络的性能指标

吞吐量吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口）的数据量。任务四:计算机网络的性能4.1计算机网络的性能指标

时延时延是指数据从网络的一端传送另一端所需的时间，也称为延迟或迟延。任务五:计算机网络体系结构5.1协议与划分层次

网络协议的概念网络协议（networkprotocol），简称协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定任务五:计算机网络体系结构5.1协议与划分层次

网络协议的三要素语法数据和控制信息的结构或格式语义需要发出何种控制信息，完成何种动作以同步事件实现顺序的详细说明及做出何种响应任务五:计算机网络体系结构5.1协议与划分层次

分层的好处

各层之间是独立的

灵活性好

结构上可分开

易于实现和维护

能促进标准化工作任务五:计算机网络体系结构5.1协议与划分层次

计算机网络体系结构的定义我们把计算机网络的各层及其协议的结合，称为网络的体系结构任务五:计算机网络体系结构5.1具有五层协议的体系结构

计算机网络体系结构的定义我们把计算机网络的各层及其协议的结合，称为网络的体系结构

应用层（各种应用层协议和TELNET。FTP，SMTP等）

运输层（TCP或UDP）

网络层IP网络接口层数据链路层7应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层5会话层6表示层任务五:计算机网络体系结构5.2具有五层协议的体系结构OSI的七层协议TCP/IP的四层协议任务五:计算机网络体系结构5.2具有五层协议的体系结构应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层五层协议任务五:计算机网络体系结构5432154321计算机

1AP2AP1计算机

2应用程序数据应用层首部