计算机网络最基本概念全

走进互联网（一）

2.重要术语

3.电路交换与分组交换

4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

6.结束语

因特网(Internet)改变了世界

-因特网是世界上最大的计算机网络,

是自印刷术以来人类通信方面最大

的变革。

■因特网缩短了人际交往的时间和空

间，改变了人们的生活、工作、学

习和交往方式，使世界发生了极大

的变化。

1.引百

2.重要术语

・计算机网络、互连网、互联网

•internet与Internet

4++-+H-

•市■范与范用

3.电路交换与分组交换

4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

6.结束语

计算机网络、互连网、互联网

计算机网络：一些相互连接的计算机的集

4

□o

互连网：一些相互连接的计算机网络的集

合（网络的网络）。

■互联网：就是互连网的同义词。

互连与互联

1994年全国自然科学名词审定委员会公

布的名词：

•interconnection------互连

•interconnectionnetwork-----互连网络

•internetworking-----网际互连

互连与互联（续）

■1997年8月全国科学技术名词审定委

员会在其“推荐名（一）”中：

•internet]

•internetwork------互联网

•interconnectionnetwork）

而在注释中给出：“又称互连网”。

■因此“互联网”和“互连网”应当是

同义词。

常见的几种计算机连网方法

不管哪一种计算机网络

都可以用一朵云来表示

疆震髓肥及鹦示

•互连网（互联网）由许多网络通过路由器互连而成

•互连网（互联网）是：“网络的网络”

结点与链路

■可以把计算机网络抽象为结点（计算机或

路由器）与链路（连接的线路）的集合。

Node有两个译名：

结点——用于计算机网络中，表示计算机或路

由器

O

节点

的点——用于天线中，表示驻波电场强度为零

O

•但目前这两个名词的使用比较混乱。

1.引言

b2.重要术语

・计算机网络、互连网、互联网

•internet与Internet

•市*■■■-A范i与i-范A■・市l1

3.电路交换与分组交换

■4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

6.结束语

internet与Internet

■internet是普通名词

•泛指一般的互连网（互联网）

■Internet是专有名词

•世界范围的互连网（互联网）

・使用TCP/IP协议族

•前身是美国的阿帕网ARPANET

Internet的推荐译名是“因特网”

■使用“因特网”这个名词可体现

Internet是专有名词。

■既然英文名词internet和Internet具有

不同的意思，那么中文译名就应当反

映出这种区别。

“国际互联网”或“互联网”

-有人愿意用“国际互联网”或“互联网”

来表示Internet。但这是不严格的。

■例如，中国某校园网和外国某校园网互连

起来就构成了“互联网”，并且是“国际

互联网”，但这并不是Internet。

-许多文献和资料同时使用具有不同意义的

名词internet和Internet。如果把Internet译

为“互联网"，那么internet将没有合适的

译名。

1.引言

b2.重要术语

・计算机网络、互连网、互联网

•internet与Internet

,■市44+范■A■与范■市・+H・

3.电路交换与分组交换

4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

6.结束语

计算机网络的带宽

■计算机网络的带宽是指网络可通过的最

高数据率，即每秒多少比特。

-描述带宽也常常把“比特/秒”省略。

•例如，带宽是10M,实际上是10Mb/s。

•这里的M是106o

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。

错误的概念

它4转攸rl在宽带线酣&特传播得快，

克市线路0---------❸

大丑转政■在窄带线谈《特传播得慢

乍市线路«❽

正确的概念

宽带线路GO

窄带线路G---------------------------O

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。

比喻：汽车运货

i范qip市+H-A线U.

率带线

路

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”

________自4

多车道公路是并行传输

'-0I1

通信线路上通常都是串行传输

（但ADSL是例外的）

••••100101110100100111010001011010

传统电话网使用电路交换

两部电话机只需要用一对电线

就能够互相连接起来。

传统电话网使用电路交换

但若要将5部电话机两两相连,

则需要10对电线。

传统电话网使用电路交换

当电话机的数量很大时，

就必须使用电话交换机进行连接。

电路交换的特点

1.通话前先拨号建立连接。

•可能只要经过一个交换机（如A到B）

•可能要经过多个交换机（如C到D）

2.通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。

3.通话结束后，挂机释放连接。

早期的计算机网络采用电路交换

那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能）

通过通信线路（可能要经过许多个交换机）

使用处于网络中心的计算机的资源。

1.引言

■2.重要术语

所卜3.电路交换与分组交换

・电路交换

・分组交换

・存储转发

■4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

■6.结束语1991

____________________________________________________________________________________________________________________

分组交换(packetswitching)的出现

■电话网是为电话通信设计的。电路交换的

电话网很适合于电话通信。

■但计算机数据具有很大的突发性。使用电

路交换会导致网络资源严重浪费。

■计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，

计算机网络需要使用更加有效的连网技术。

■这就导致分组交换的问世。

美国军方促进了计算机网络的发展

20世纪60年代美苏冷战激烈。

美国军方要研制一种生存性很强的新型分

布式网络。

即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持

畅通。

这种新型的计算机网络就是采用分组交换

的、基于存储转发计算机网络。

行在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块

田每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）

分组交换行依次把各分组发送到接收端

A接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文

报文

少±LU

友送"而

接收端

1.引言

2.重要术语

3.电路交换与分组交换

・电路交换

•分组交换

・存储转发_____________

4.IP协议与TCP协议

5.客户服务器方式

■6.结束语

分组从A传送到B的过程

这就是基于存储转发的分组交质

1.引言

-2.重要术语

3.电路交换与分组交换

4.IP协议与TCP协议

•协议的概念

•IP协议

・TCP协议

5.客户服务器方式

6.结束语

协议

■在计算机网络中，协议(protocol)是通

信双方必须严格遵守的规则。

・协议也就是网络协议。

■协议精确地规定在网络通信中使用的

各种控制信息的格式、意义以及各种

事件出现的先后顺序。

■协议在计算机网络中起着非常重要的

作用。

网络协议非常复杂

■协议必须保证在任何复杂的情况下都能正

确工作，因此网络协议非常复杂。

■我们在日常生活中所使用的许多约定，都

远远达不到网络协议的要求，因此经常会

使约定失败。

■总之，网络协议必须考虑如何对付各种异

常情况的出现。下面看一个例子。

明日正午进攻?

同意

I攵至IJ“醺

装协议无法保证必胜！在三

1

■^XQH■▼一▼

••■O'―▼▼■■■▼I

分层次的网络体系结构

■OSI的七层网络体系结构已经过时

■TCP/IP的四层网络体系结构已成主流

■使用五层原理体系结构来阐明网络的

工作原理较为合适

应用层Applicationlayer

运输层Transportlayer

网际层Internetlayer

数据链路层Datalinklayer

物理层Physicallayer

TCP/IP的体系结构

TCP:传输控制协议

各种应用层协议(TransmissionControl

应用层HTTP,FTP,Protocol)

SMTP,DNS等

UDP:用户数据报协议

运输层(UserDatagram

网际层Protocol)

网络IP:网际协议

接口层

1.引言

■2.重要术语

3.电路交换与分组交换

『■4.IP协议与TCP协议一

•协议的概念

・国协议

・TCP协议

■5.客户服务器方式

■6.结束语1991

____________________________________

IP协议

因特网的IP协议最重要，它为分组在互连网

中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。

■IP是InternetProtocol的缩写，中文标准译名

是“网际协议”。

-使用IP协议的互连网络常称为：

•IP网络，或

•IP网。

-在IP网络传送的分组常称为：

•IP分组，或

•IP数据报(IPdatagram)o

构造路由表

■在因特网中，路由器之间不断地互相通告

路由信息。

-路由器根据所掌握的路由信息构造出自己

的路由表。

■路由器之间交换路由信息都要遵守有关的

路由选择协议。

■当网络状况发生变化时，路由器中的路由

表能够自动进行更新，从而保证了正确地

转发分组。

路由器之间不断交换路由信息

（这里没有画出路由器之间的网络

以及连接在网络上的计算机）

因特网的路由器之间不断交换路由信息的复

杂过程对用户是透明的（用户看不见）

IP网络的生存性很强

■当IP网络中的某些路由器或链路被破坏时,

路由器可以自动调整路由，使得网络一直

保持连通。

■这种路由的动态调整过程对用户是透明的

（即用户感觉不到）。

IP网络的重要特点

每一个分组独立选择路由。

■发往同一个目的地的分组，后发送的有可

能先收到(即可能不按顺序接收)。

■当网络中的通信量过大时，路由器就来不

及处理分组，于是要丢弃一些分组。

-因此，IP网络不保证分组的可靠地交付。

-IP网络提供的服务被称为：

尽最大努力服务(besteffortservice)

和传统的电信网相比较

-电信网向用户（即电话机）提供的服务质

量有保证。

■连接在电信网上的电话机几乎没有智能，

因此全部的服务质量由电信网完成。

电路交换的电信网

电信网向用户电话机提供可靠交付

分组交换的因特网

带有TCP协议的计算机

向用户程序提供可靠交付

TCP协议

丢弃

因特网的设计思路

通信必须是可靠的。但应当由谁负责可靠

交付？因特网和传统电信网的思路不同。

-严格地讲，计算机通信是在计算机上运行

的程序之间的通信。所以实现可靠通信最

终应当是让计算机程序之间的通信可靠。

■因特网认为，IP协议没有必要提供可靠服

务（这样做可以使网络简单、灵活性好、

价格便宜）。在计算机中增加TCP协议就

可以实现计算机程序之间的可靠通信。

1.引言

■2.重要术语

3.电路交换与分组交换

『■4.IP协议与TCP协议一

•协议的概念

•IP协议

・TCP协议

■5.客户服务器方式

■6.结束语1991

____________________________________

TCP协议的用途

■TCP是TransmissionControlProtocol的缩写,

中文译名是传输控制协议。

■TCP协议驻留在用户计算机中，它的作用

是保证应用程序之间端到端的可靠通信。

TCP协议的主要功能

-TCP给要传送的每一个字节的数据都进行

编号。

•接收端在收到数据后必须向发送端发送确认信

息。

•若发送端在规定的时间内没有收到对方的确认,

就重传这部分数据。

■当网络中的通信量过大时，TCP就告诉发

送端要放慢发送数据。这叫做流量控制。

核心协议TCP/IP

-因特网使用的协议很多，但其中最为重要

的协议就是IP和TCP0

■分组在因特网中传送要使用IP协议。计算

机数据传输的可靠性由TCP协议来保证。

■通常用TCP/IP这样的记法表示以TCP和

IP为核心的协议族。

最重要的两个协议：IP和TCP

TCP协议保证了

应用应用程序之间的可靠通信应用

程序程序

IP协议控制分组在因特网的传输

但因特网不保证可靠交付

解释一些的现象

■为什么有时从因特网下载文件特别慢？

­可能的原因是：因特网中某处的通信量突然增

大，路由器来不及处理到来的分组。于是丢弃

这些分组。TCP发现少了一些分组，就进行重

传，产生了时延。

-为什么有时发送电子邮件总是失败？

•可能的原因是因特网中的某处的通信量特别大，

路由器大量丢弃分组。即使TCP协议进行重传,

但重传后的分组还是被丢弃。所发送的邮件分

组无法到达接收方。

1.引言

2.重要术语

3.电路交换与分组交换

4.IP协议与TCP协议

”5.客户服务器方式

6.结束语

客户服务器方式

在TCP/IP的应用层协议使用的是客户服务

器方式。

■在网络环境下，许多问题的解决往往是通

过位于不同主机中的多个进程之间的通信

和协同工作来完成的。

■这些为了解决具体的应用问题而彼此通信

的进程就称为“应用进程”。

■进程就是运行中的程序。

客户进程与服务器进程的关系

■客户(client)和服务器(server)都是指通信中所

涉及的两个应用进程。

-客户服务器方式所描述的是进程之间服务和

被服务的关系。

■当A进程需要B进程的服务时就主动呼叫B进

程，在这种情况下，A是客户而B是服务器。

■可能在下一次通信中，B需要A的服务，此

时，B是客户而A是服务器。

客户软件的特点

■在进行通信时临时成为客户，但它也可在

本地进行其他的计算。

■被用户调用并在用户的计算机上运行，在

打算通信时主动向远地服务器发起通信。

-可与多个服务器进行通信。

■不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件的特点

■是一种专门用来提供某种服务的程序，可

同时处理多个远地或本地客户的请求。

■在共享计算机上运行。当系统启动时即自

动调用并一直不断地运行着。

■被动地等待并接受来自多个客户的通信请

泵。

■一般需要强大的硬件和高级的操作系统支

持。

计算机A计算机B

因特网

计算机A计算机C计算机B

应用层应用层应用层

强务器▼服务器

1▲2

运输层运输层运输层

网络层网络层网络层

数据链路层数据链路层数据链路层

物理层物理层物理层

因特网

应当注意

-使用计算机的人是“用户”（user）而不是“客

户”（client）o

■客户和服务器都指的是进程，即计算机软件。

■由于运行服务器进程的机器往往有许多特殊的要求,

因此人们经常将主要运行服务器进程的机器（硬件）

不严格地称为服务器。

■例如，“这台机器是服务器。”意思是：“这台机

器（硬件）主要是用来运行服务器进程（软件）。”

■因此，服务器（server）一词有时指的是软件，但也有

时指的是硬件。

1.引言

■2.重要术语

■3.电路交换与分组交换

■4.IP协议与TCP协议

■5.客户服务器方式

b6.结束语

结束语

■因特网(Internet)是世界范围的、互连起来的

计算机网络，它使用TCP/IP协议族，并且

它的前身是美国阿帕网ARPANETO

■计算机网络的带宽是网络可通过的最高数

据率。

■因特网使用基于存储转发的分组交换，并

使用IP协议传送IP分组。

结束语（续）

■路由器把许多网络互连起来，构成了互连

网。路由器收到分组后，根据路由表查找

出下一跳路由器的地址，然后转发分组。

■路由器根据与其他路由器交换的路由信息

构造出自己的路由表。

■IP网络提供尽最大努力服务，不保证可靠

交付。

结束语（续）

■TCP协议保证计算机程序之间的、端到端

的可靠交付。

■在TCP/IP的应用层协议使用的是客户服务

器方式。

■客户和服务器都是进程（即软件）。客户

是服务请求方，服务器是服务提供方。

■服务器有时也指“运行服务器软件”的机

器。

IP地址的惟一性

■连接在因特网的每一台计算机都有一个IP

地址。这个IP地址在世界范围内必须是惟

一的。

■路由器根据分组首部中的目的IP地址查找

出下一跳路由器的地址。

每个分组的首部都有IP地址信息

根据目的IP地址

查找路由表

查出下一跳路由器的地址

下面的图说明

IP网络是虚拟网络

■IP网络是虚拟的。在IP网络上传送的是IP

数据报（IP分组）。

■实际上在网络链路上传送的是“帧”，使

用的是帧的硬件地址（MAC地址）。

■地址解析协议ARP用来把IP地址（虚拟地

址）转换为硬件地址（物理地址）。

从至从至从至

HA1[JHA3HA4I]HA5HA6IjHA2

二进制与点分十进制

IP协议规定：IP地址是32位二进制数字:

11001010011011001111100111001110

为方便俞&从键%上输入，我把每步息进制

数字转换成X十m物数字，/并用小函点隔开：

06

这就是“点分十进制”记法。我们从键盘上输入

点分十进制的IP地址，计算机就把它转换为32

位的二进制数字。

IP地址是宝贵的网络资源

■IP地址的总数：232=4294967296个，接近

43亿个。

■由于IP地址的总数有限，因此IP地址是非

常宝贵的资源。需要使用大量IP地址的单位

必须向有关机构进行申请。

■考虑到IP地址不久会用尽，因此现在已考虑

对IP协议进行版本升级，即从现在的IPv4

升级到新的版本IPv6o

个人用户怎样获得IP地址?

•向某个本地因特网服务提供者ISP注册

申请，并按月交付费用。

■ISP(InternetServiceProvider)已经向有关机

构申请到了批量的IP地址(相当于批发商)

•购买某个ISP的上网卡。

因特网服务提供者ISP

（拥有批量的IP地址）

调制

角单调器mm

路由器

若同一时间拨号上网用户数地址n

超过ISP所能提供的IP地址数,

则有部分用户将得不到IP地址。

中国的单位用户怎样获得IP地址?

■长期使用大量IP地址（例如，几千个）

・向中国互联网络信息中心CNNIC申请

•CNNIC的网址：

-长期使用少量IP地址

•向就近的本地因特网服务提供者ISP申请

用名字表示IP地址

■IP地址既难记忆，又很难从键盘输入。

■一个事实：

•人不擅长于记忆长串数字，

•但记忆名字却比较容易。

-因此想到把IP地址变成名字。

-因特网设立专门的机构管理名字：

・采用分级管理名字的方法。

•每一级的名字都是各不相同的。

因特网的域名

■域名其实就是名字。只是因为使用分级管

理，因特网使用多级的域，因此就出现了

“域名”这个名词。

■因特网的域名分为：

•顶级域名

•二级域名

•三级域名

级域名

域名服务器DNS

(DomainNameServer)

■因特网中设有很多的域名服务器DNS,用

来把域名转换为IP地址。

■例如，DNS收至IJ后，经过查

询过程，就把这个域名转换为IP地址：

11001010011011001111100111001110

-用点分十进制表示就是：

06

分布在因特网中DNS服务器

可将名字转换为IP地址

的IP地址？二

不知道I

fI不知道3

LIP地址

b2.电子邮件(e-mail)

3.万维网WWW

4.因特网上的实时通信量

5.结束语

电子邮件是因特网

最受欢迎的应用

■电子邮件大大方便了人们的生活、工作和

学习。

■电子邮件也改变了人们生活、工作和学习

的方式。

发送邮件使用的协议——简单邮件传送协议

SMTP(SimpleMailTransferProtocol)

接收邮件使用的协议——邮局协议版本3

POP3(PostOfficeProtocolversion3)

发送端ISP接收端ISP

发送方使用SMTP协议使用PO协妾收方

一)一、厂vy、一

使用SMTP协议

\因特网>

用户邮箱

邮件缓存

邮件服务器邮件服务器

发信人地址：xyz5678@收信人地址：ab30@

用户名邮件的传送仍然要使用

读作

(用户邮箱)

邮件服务器的域名IP和TCP协议

电子邮件的优点与缺点

■优点：

•快捷

・价廉

•不打断对方工作或休息

■缺点

•有时邮件很慢或甚至丢失

•对垃圾邮件尚无有效对策

1.IP地址

■2.电子邮件

b|-3.万维网WWW

4r因在I网上的实时通信量

5.结束语

万维网WWW

(WorldWideWeb)

-万维网是大规模分布式的信息储藏所。

■万维网是因特网中最重要的应用之一。

■万维网使用超文本(hypertext)：

•由多个信息源链接而成的文本

•用户利用一个链接可找到位于世界上任何超文

本系统中的另一个文档

-超文本链接(超链)：

这是一个到CCTV的超链

浏览器与服务器

■用户计算机运行浏览器程序，用来在屏幕

上浏览从万维网下载的文档。

■因特网中的服务器运行服务器程序，它根

据浏览器的请求，向用户返回所请求的文

档。

■浏览器窗口显示的万维网文档称为页面。

浏览器向服务器发出请求

服务器向浏览器返回所请求的文档

服务器

浏览器程序

员务'器

月艮务器

服务器

•服务器服务器程序

服

服务器

因特网

这里同样要用到IP和TCP协议

客户-服务器方式

■在用户PC机上运行的浏览器程序也叫做

客户程序，简称客户(client)。

■在因特网中服务器上运行的服务器程序也

叫做月员务器(server)□

■客户-服务器方式

•客户向服务器发出请求；

•服务器向客户返回所请求的文档。

统一资源定位符URL

(UniformResourceLocator)

■URL用来标识万维网上的各种文档。

■因特网上的每一个文档，在整个因特

网的范围内具有惟一的标识符URLO

-URL实际上就是文档在因特网中的地

址。

URL的格式

■举例:

http:///news/china/index.shtml

超文本传送协议HTTP