计算机网络基本概念之一

1、1,计算机网络 基本概念之一,电子工程学院李明 Email: ,2,走进互联网（一）,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,3,网络的重要性,信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的网络。 网络已成为信息社会的命脉和重要基础。 网络为通信提供了支撑，通信是网络存在和发展的目的。,4,计算机网络的地位,现在有三种最主要的网络： 电信网络（电话网） 有线电视网络 计算机网络 在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。,5,因特网(Internet)改变了世界,因特网是世界上最大

2、的计算机网络。 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。,6,我国的情况,1994 年4 月 20 日我国正式接入因特网。 根据中国互联网络信息中心(CNNIC)统计资料，截至 2010 年 12 月 31 日： 中国网民规模达到4.57亿人，普及率达到34.3%，较2009年底增长7330万人，我国网民规模已占全球网民总数的23.2%，亚洲网民总数的55.4%。 宽带网民规模达到4.5亿人，有线（固网）用户中的宽带普及率达到98.3%。 中国手机网民规模达到3.03亿人，较2009年底增加了6930万人，占整体网民的66.2%。 农村

3、网民规模达到1.25亿，占整体网民的27.3%，同比增长16.9%。 网民的上网工具多元化：台式电脑上网的占78.4%，居于首位；使用手机和笔记本电脑上网的网民分别为66.2%和45.7%。,7,我国的情况,截至2010年12月，我国IPv4地址数量达到2.78亿，预计2011年2月IPv4地址将最终分发完毕（已经分发完毕！）。 全国平均网络连接速度仅为100.9KB/s（非常慢！）。各省中河南、湖南和河北的连接速度排名前三，分别为131.2 KB/s，128.2 KB/s和124.5 KB/s。 商务类应用用户中，网络购物用户规模年增幅48.6%，是增幅最快的应用。 微博客和团购的用户数已初

4、具规模：我国微博客用户规模达到6311万，在网民中占13.8%；团购用户规模达到1875万，在网民中占4.1%。,8,我国的情况,互联网已经成为了中小企业与客户沟通和为客户服务的主要渠道之一，57.2%的中小企业正在利用互联网与客户沟通及为客户提供咨询服务。 中小企业对于互联网安全防护：其中，安装了杀毒软件的中小企业达到91.7%；加装防火墙的中小企业达到76.5%；仅5.4%中小企业未采取任何安全防范措施。,9,我国的情况,个人互联网应用状况 整体互联网应用情况 信息获取：搜索引擎、网络新闻 商务交易：网络购物、团购、网上支付、旅行预订 交流沟通：即时通信、博客、微博客、社交网站 网络娱乐：

5、网络游戏、网络文学、网络视频 手机网络应用状况 手机即时通信 手机网络新闻 手机搜索,10,我国的情况,互联网安全环境 个人使用互联网情况,11,我国的情况,互联网安全环境 企业使用互联网情况,12,我国的情况,各地区IP地址分配情况,13,1. 引言 2. 重要术语 计算机网络、互连网、互联网 带宽 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,F,14,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合。 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。,常见的几种计算机连网方法,点对点连接

6、 （这是最简单的网络）,总线网,星形网,环形网,不管哪一种计算机网络都可以用一朵云来表示,使用路由器可以把不同的计算机网络互连起来,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”,互连网,18,结点与链路,拓扑学中，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。 拓扑学中，不用考虑结点的大小、形状、类型等物理形态，统一用“点”来表示；也不用考虑链路的长短、种类等特征，统一用“线”来表示。 拓扑学中，计算机网络可以用点、线、面之间的各种关系来表述。,19,1. 引言 2. 重要术语 计算机网络、互连网、互联网 带宽 3. 电路交换与分组

7、交换 4. IP 协议与 TCP 协议 5. 客户服务器方式 6. 结束语,F,20,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 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 106。,计算机网络的带宽,21,1. 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,F,两部电话机只需要用一条电线 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 条电线。,传统电话网使用电路交换,

8、当电话机的数量很大时， 就必须使用电话交换机进行连接。,传统电话网使用电路交换,(,(,A,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） 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。 通话结束后，挂机释放连接。,电路交换的特点,(,(,(,(,(,(,B,C,D,早期的计算机网络采用电路交换,27,1. 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,F,28,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

9、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。,分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,首部,首部,首部,发 送,发 送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,11010011101 00101001110,30,1. 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.

10、 结束语,F,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,这就是基于存储转发的分组交换,32,1. 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,F,33,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。,34,分层次的网络体系

11、结构,OSI 的七层网络体系结构没得到大规模应用 TCP/IP 的四层网络体系结构已成主流,应用层,传输层,互连网层,网络接入层,Application layer,Transport layer,Internet layer,Network Access layer,TCP/IP 的体系结构,网络 接入层,IP,各种应用层协议 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等,TCP/UDP,互连网层,传输层,应用层,TCP: 传输控制协议 (Transmission Control Protocol),IP: 因特网协议,UDP: 用户数据报协议 (User Datagram Protocol

12、),X.25, GSM, Ethernet,4,3,2,1,4,3,2,1,H3,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,计算机 1,H4,H2,首部,尾部,AP2,AP1,应 用 程 序 数 据,计算机 2,比特,帧,IP数据报 IP分组,TCP报文段 UDP报文段,38,1. 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,F,39,IP 协议,IP 是 Internet Pro

13、tocol 的缩写，中文标准译名是“因特网协议”。 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 (Packet)，或IP包 IP 数据报 (IP datagram)。,40,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,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）,42,IP 网

14、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,当部分结点或链路被摧毁时 分组交换仍可保持网络畅通,路由器,44,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，路由器来不及处理分组，可能要丢弃一些分组。 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(best effort service),45,和传统的电信网相比较,电信网向用

15、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,分组交换的因特网,TCP,TCP,48,因特网的设计思路,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。,49,1. 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

16、务器方式 6. 结束语,F,50,TCP 协议的用途,TCP 是 Transmission Control Protocol 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。,51,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。,52,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 TCP。

17、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。,因特网,最重要的两个协议：IP 和 TCP,54,1. 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,F,55,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”

18、的程序。,56,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。,57,客户与服务器,客户是服务请求方，服务器是服务提供方。,网络接入层,传输层,互连网层,网络接入层,传输层,互连网层,应用层,应用层,因特网,计算机A,计算机B,网络接入层,传输层,互连网层,网络接入层,传输层,互连网层,网络接入层,传输层,互连网层,应用层,应用层,应用层,计算机A,计算机B,计算机C,客户1,服务器 1,服务器 2,客户2,因特网,60,1. 引言 2. 重要术语 3. 电路交换与分组交换