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1、计算机网络基础本讲稿第一页，共一百一十七页-2-课程概述n本课程是计算专业一门必修的课程。通过本课程的学习，使学生能够理解、掌握计算机网络的基本概念和相关操作n讲述内容主要包括：计算机网络引论、物理层、数据链路层、介质访问控制子层、网络层、运输层、应用层和网络安全等。本讲稿第二页，共一百一十七页-3-内容安排n1.引论n2.物理层n3.数据链路层n4.介质访问子层n5.网络层n6.传输层n7.应用层n8.网络安全本讲稿第三页，共一百一十七页-4-教材n教材q计算机网络n谢希仁编著n电子工业出版社，2003本讲稿第四页，共一百一十七页-5-参考书目n数据通信与网络教程qWilliam A.Sha
2、y，高传善等译q机械工业出版社,2000n计算机网络qAndrew S.Tanenbaum，熊桂喜 王小虎译q清华大学出版社,1998n计算机局域网q胡道元q清华大学出版社,2002本讲稿第五页，共一百一十七页-6-考试n平时20%，包括作业、考勤n考试80%，闭卷考试本讲稿第六页，共一百一十七页-7-1 引论n内容安排q1.1计算机网络发展过程q1.2计算机网络分类 q1.3计算机网络基本概念和功能q1.4计算机网络的体系结构q1.5标准机构本讲稿第七页，共一百一十七页-8-1.1计算机网络发展过程 n简单快速地让信息到达各个地理位置上n计算机网络是通信和计算机技术的结合 n计算机网络实际上
3、是计算机技术和通信技术的结合本讲稿第八页，共一百一十七页-9-通信发展历史1.语言、羊纸皮、石碑和烟雾信号，飞鸽等。2.1819 Hans Oersted在电线上发送了一束电流，偏移了磁化的针3.1837 美国的Samuel F.B.Morse等发明了电报。4.1876 Alexander Graham Bell构造了第1个电话系统5.1906 Lee DeForest发明了真空三极管，用于放大电流。6.1915 AT&T的研究人员首次在纽约和旧金山之间实现了跨洲电话7.1937 Alex Reeves开发了一种语音数字化技术，即脉冲编码调制(P C M)本讲稿第九页，共一百一十七页-10 计
4、算机发展历史n1946年,世界上第一台电子计算机ENIAC问世n1947 贝尔实验室研制成功晶体管n1958集成电路 研制成功n1960阴极射线终端CRTn1961 麻省理工学院的Leonard Kleinrock发表了第一篇关于分组交换网络技术的论文 n1962、1963 EBCDIC和ASCII n1964 Gordon Moore预言计算机的能力每1 8个月会翻一倍 本讲稿第十页，共一百一十七页-11 n1965 第一个WAN建成。术语“超文本”首次引入 n1966 研究人员首次使用光纤来传输电话信号n1969 Steve Crocker编写了第一个RFC文档n1970在ARPA的资助下
5、，夏威夷大学创建了ALOHA netn1972 BBN的Ray Tomlinson发明了E-mail n1974 Vinton Cerf 和Bob Kahn提出了传输控制协议(TCP)本讲稿第十一页，共一百一十七页-12 n1978 Internet协议(IP)计划提出，作为从TCP中分离出来的路由功能 n1981 IBM的个人计算机(PC)n1982 ARPANET采纳TCP和IP作为其主要的协议套 n1990年，ARPANET被Internet 取代，正式退出了历史舞台 n19992001年，全球网络泡沫本讲稿第十二页，共一百一十七页-13 计算机网络发展过程n面向终端的计算机网络q简单的
6、联机系统简单的联机系统以单个主机为中心的星形网，各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源q复杂的联机系统复杂的联机系统q多机系统多机系统本讲稿第十三页，共一百一十七页-14 n“面向通信面向通信”的分组交换网阶段的分组交换网阶段q66年6月，英国国家物理实验室Davies提出“分组”(Packet)概念q69年12月，美国ARPA采用“分组交换”技术，建成ARPANET，第一个分组交换网，INTERNET 的前身本讲稿第十四页，共一百一十七页-15 n 三种交换技术：q电路交换q报文交换q分组交换本讲稿第十五页，共一百一十七页-16 线路交换线路交换n线路交换是在发送方和接收方建立
7、一条实际的专用通路 n当建立成功后，其他的线路就不能占用这条通路，直到数据传输结束，然后拆除连接。n特点q不会发生冲突，q线路的利用率比较低本讲稿第十六页，共一百一十七页-17 线路交换时序线路交换时序n建立连接n数据传送n拆除连接呼叫请求呼叫请求呼叫请求呼叫接受传送数据DCBAAB干线BC干线CD干线时间本讲稿第十七页，共一百一十七页-18 报文交换 n发送方和接收方不会提前建立实际的专用线路，发送方发送数据前，将数据组装成报文发送出去 n交换局（路由器），每个数据块接收后，通过错误校验无误后，随后在转发到其他交换局，使用这种技术的网络称为存储-转发网络 n每个报文没有大小限制，路由器必须使
8、用磁盘来缓存较大的数据报文。这将会引起某些用户长时间独占某条线路，还可能引起线路的阻塞和死锁 本讲稿第十八页，共一百一十七页-19 报文交换时序n存储转发DCBA时间传播延迟报文排队延迟报文报文本讲稿第十九页，共一百一十七页-20 分组交换 n分组交换网络对于数据块的大小有严格的上限，使分组可以被换存在路由器的主存中，保证没有用户独占传输线路太长时间 n第二个分组完全到来之前，多个分组报文的第一个分组已经转发出去了，这样可以减少延迟和提高吞吐量 n计算机网络通常是分组交换的，偶尔是线路交换的，但是绝不会是报文交换的。n虚电路和数据报本讲稿第二十页，共一百一十七页-21 分组交换时序n分组DCB
9、A时间分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文分组报文本讲稿第二十一页，共一百一十七页-22 线路交换和分组交换的区别n线路交换静态的保留了需要的带宽，而分组交换在需要的时候才申请带宽并随后释放它。n使用分组交换时，路由器可以提供高速度和代码转换，以及某种程度上的错误纠正n分组交换中，分组可能以错误的顺序到达目的端，而线路交换中不会。n线路交换是完全透明的，发送方和接收方可以使用任何比特速率、格式或分帧方法，电信公司不知道也不关心，而分组交换中，电信公司决定基本参数n收费方法不同，分组交换一般按传送的分组字节数目和连接时间收费，通常不开虑传输距离，而线路交换收费需要考虑
10、时间和距离而不是流量。本讲稿第二十二页，共一百一十七页-23 n分组交换以网络为中心，主机处在网络的外围用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和软件资源n通信子网：分组交换网n资源子网：用户主机的集合本讲稿第二十三页，共一百一十七页-24 n“面向应用面向应用”的计算机网络阶段的计算机网络阶段q 目的是实现主机间的数据交换q“网络资源共享”的自动管理q“分布式应用系统”的开发q 网络操作系统的形成与发展q 提出和采用“网络体系结构”OSI/RM-ISO本讲稿第二十四页，共一百一十七页-25 因特网时代n从某种意义上，Internet可以说是美苏冷战的产物 n1969年，美国国防部DOD
11、（Department Of Defence）高级研究计划署 ARPA（Advanced Research Projects Agency）资助建立的实验性网络ARPANET，这是一个比较完善的分布式跨国计算机网络，即Internet最早的雏形。本讲稿第二十五页，共一百一十七页-26 n到1972年时，ARPANET网上的网点数已经达到40个nE-mail，FTP和Telnet是Internet上较早出现的重要工具，特别是E-mail仍然是目前Internet上最主要的应用。本讲稿第二十六页，共一百一十七页-27 nARPA开发了针对于ARPAnet的网络协议集，其中最主要的两个协议为TCP和
12、IP，它使得各种类型的计算机网络之间能够彼此通信，因此，加入到ARPAnet中的计算机网络也越来越多，ARPAnet的队伍日益壮大。本讲稿第二十七页，共一百一十七页-28 n1980年ARPA把TCP/IP加入到UNIX内核中，因此以后TCP/IP即成为UNIX系统的标准通信模块，目前Internet网上大部分主机运行的都是UNIX系统。到了1983年，ARPA把TCP/IP正式作为ARPAnet的标准协议 本讲稿第二十八页，共一百一十七页-29 n在ARPAnet发展过程中，美国其它一些机构开始建立自己的面向全国的计算机广域网，这些网络大多数采用与ARPAnet相同的通信协议。其中美国国家科
13、学基金会（NSF）的NSFnet有着很大影响，它为Internet的产生起了积极的促进作用。本讲稿第二十九页，共一百一十七页-30 n此外，美国宇航局（NASA）与能源部的NSINET、ESNET网相继建成。欧洲、日本等也积极发展本地网络。于是在此基础上互联形成了Internet，而ARPAnet 作为一个军事项目，至1989年即不复存在。本讲稿第三十页，共一百一十七页-31 q从单个ARPANET向互联网发展的过程q建成三级结构的因特网q多级结构因特网本讲稿第三十一页，共一百一十七页-32 nInternet经过20年的发展，取得了巨大的成功。目前，Internet已成为世界上规模最大、用户
14、最多、资源最丰富的网络互联系统qInternet上数据越来越多q网民越来越多q服务器越来越多q电子商务交易额越来越多本讲稿第三十二页，共一百一十七页-33 n在我国，越来越多的用户正在关心和使用Internet。q近两年来，Internet在中国的普及越来越广泛，各种应用也越来越多，这必将有助于我国与国际间进行信息交流、资源共享和科技合作，促进我国经济文化发展，并且Internet的巨大商业潜能也正在为国内企业单位所开发利用，有着极其广阔的发展前景 q作为我国社会活动的一大工具，Internet将成为继电话、电视之后的第三大公共系统 本讲稿第三十三页，共一百一十七页-34 1.7标准机构n1.
15、7.1标准化的意义和分类 n1.7.2电信界最有影响的标准n1.7.3国际标准界最有影响的组织n1.7.4因特网标准界最有影响的组织本讲稿第三十四页，共一百一十七页-35 1.7.1标准化的意义和分类 n意义q不同的计算机之间可以通信q大规模生产、规模经济，VLSI实现，降低成本n分类q既成事实的标准：指那些没有正式计划，仅仅是出现了的标准，例如IBM PC,Unix等q合法的标准：一些权威机构采纳的正式标准。国际权威通常又分为：n国家政府间的协议n自愿的，非协议组织本讲稿第三十五页，共一百一十七页-36 1.7.2电信界最有影响的标准n国际电信联盟ITU 本讲稿第三十六页，共一百一十七页-3
16、7 1.7.3国际标准界最有影响的组织nISO:国际标准化组织ISO（international standards organization）qISOnANSI美国国家标准协会qASCIIn电器和电子工程师协会IEEE(institute of electrical and electronics engineers)qLAN 本讲稿第三十七页，共一百一十七页-38 1.7.4因特网标准界最有影响的组织n因特网活动委员会IAB(Internet activities board)，后来变成因特网体系结构委员会nRFC(request for comments)请求评注n因特网特别任务组n因特
17、网工程特别任务组本讲稿第三十八页，共一百一十七页-39 人类历史上几次空前绝后的著名预测 n电话作为一种通信工具，有许多缺陷，对此应加认真考虑。这种设备没有价值。”西欧联盟(1876)n“我认为世界市场上有可能售出五台计算机。”托马斯沃特森(IBM主席，1943)n“未来计算机的重量可能不会超过1.5吨。”大众机械杂志(1949)n“无论对谁来说，640K内存都足够了。”盖茨(1981)n在手机的小键盘上玩上网是个笑话 morrow(2003)本讲稿第三十九页，共一百一十七页-40 1.2 计算机网络应用n文件和打印服务n通信服务借助于网络通信服务，远程用户可以连接到网络（通常通过电话线和调制
18、解调器）n邮件服务nInternet服务n管理服务n电子商务本讲稿第四十页，共一百一十七页-41 1.3计算机网络基本概念和功能n从不同的角度出发，存在着各种不同的理解和定义 q一些互相连接的、自治的计算机的集合n计算机网络、分布式计算机系统区别q多台自主计算机的存在对用户是透明的，用户觉察不到多处理机的存在，分布式系统是建立在网络之上的软件系统，具有高 度的整体性和透明性。本讲稿第四十一页，共一百一十七页-42 计算机网络功能n数据通信。n资源共享，所谓资源是指在有限时间内能为用户服务的设备，包括软设备和硬设备。n提高计算机的可靠性和可用性 n易于进行分布处理，分散负荷本讲稿第四十二页，共一
19、百一十七页-43 1.4 计算机网络的组成n计算机网络硬件q服务器q工作站q网卡qModemq中继器和集线器、网桥、交换机、路由器q传输介质n计算机网络软件q网络操作系统，UNIX,WINDOWSq网络软件，例如数据库程序，下载工具，浏览工具本讲稿第四十三页，共一百一十七页-44 网卡nNC本讲稿第四十四页，共一百一十七页-45 介质n介质本讲稿第四十五页，共一百一十七页-46 1.5 拓扑结构n在计算机网络中各个节点相互连接的方法和策略称为网络拓扑结构网络拓扑结构（Network Topology）n常见的拓扑结构有星型拓扑、总线拓扑，环型拓扑等n具体到一个计算机网络究竟选择哪种拓扑结构，需
20、要考虑诸多因素本讲稿第四十六页，共一百一十七页-47 1.5.1 星型拓扑 n星型拓扑是由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各个节点组成 星型拓扑 本讲稿第四十七页，共一百一十七页-48 优点n方便服务 各站点都通过中央节点实现相互通信，因此中央节点可以方便的提供服务和配置n集中控制和故障诊断 由于每个节点都只接连接到中央节点，因此故障容易诊断和隔离，并且一个节点的损坏不影响其他节点的使用。n简单的访问协议 任何一个连接都只涉及中央节点和一个站点，介质访问方法和协议简单本讲稿第四十八页，共一百一十七页-49 缺点n电缆长度和安装 由于每个站点直接和中央节点相连，因此需要较长的电缆，安装和
21、维护费用也上升。n扩展困难 增加新的站点困难，需要增加到中央节点的连接n依赖于中央节点 由于中央节点负责整个网络的通信控制，如果发生故障则整个崩溃 本讲稿第四十九页，共一百一十七页-50 1.5.2 总线拓扑 n总线拓扑结构是所有站点通过接口连接到一根传输介质上实现通信，这根传输线又称总线 n一次只能有一个设备传输数据。往往采取分布式控制策略来决定下一次哪一个节点发送数据 ABCDE本讲稿第五十页，共一百一十七页-51 优点n电缆长度短，布线容易 因为所有的站点接到总线上，因此需要较短的电缆长度，减少了安装和维护费用n可靠性高 结构简单，并且使用无源器件，可靠性高n易于扩充 增加新站点十分容易
22、，只需要在总线的任意点接入即可本讲稿第五十一页，共一百一十七页-52 缺点n故障诊断困难 因为不采用集中控制，所以故障检测困难，需要在各个节点进行n故障隔离困难 如果故障发生在节点，需要将节点从总线上摘掉；如果故障发生在总线上，则这段总线需要切断，其上的节点均无法通信n中级器配置 当总线长度超出通信范围，需要配置中级器n终端智能 接在总线上的站点都要有介质访问控制功能，因此必须具有智能，增加了硬件和软件费用 本讲稿第五十二页，共一百一十七页-53 1.5.3 环型拓扑 n环型拓扑是各个节点通过点到点链路依次连接成一个封闭的环组成 n在环型拓扑中，数据的流向是单方向的，也就是说，链路上的数据只能
23、按照同一个方向传输 本讲稿第五十三页，共一百一十七页-54 优点n电缆长度短本讲稿第五十四页，共一百一十七页-55 缺点n一个节点的故障会引起整个网络崩溃n诊断故障困难n重新配置网络困难 增加或者删除一个节点都比较困难本讲稿第五十五页，共一百一十七页-56 1.5.4 组合拓扑 n计算机网络中可以组合使用各种拓扑结构。网络中存在一条公共总线，称为主干主干本讲稿第五十六页，共一百一十七页-57 1.6计算机网络分类n计算机网络品种繁多，性能各异，根据不同的分类原则，可以得到各种不同类型的计算机网络。例如按照网络的拓扑结构划分；按照网络涉辖范围和互联距离划分；按照网络数据传输和系统的拥有者划分；按
24、照不同的服务对象划分等等。本讲稿第五十七页，共一百一十七页-58 本讲稿第五十八页，共一百一十七页-59 按网络交换功能进行分类n电路交换n报文交换n分组交换n混合交换（电路与分组结合）本讲稿第五十九页，共一百一十七页-60 从网络作用范围进行分类n按照网络涉辖范围，可以分为以下3类：q局域网（LAN-Local Area Network）q城域网(MAN-Metropolitan Area Network)q广域网(WAN-Wide Area Network)本讲稿第六十页，共一百一十七页-61 从网络使用者进行分类n公用网(公众网)n专用网本讲稿第六十一页，共一百一十七页-62 按拓扑结构
25、进行分类n总线型n星型n环型n组合本讲稿第六十二页，共一百一十七页-63 n按网络的传输介质：陆地网、卫星网、无线网、蜂窝移动网n按网络的传输和交换体制分类：分组交换网、ATM网（信元）、帧中继网本讲稿第六十三页，共一百一十七页-64 计算机网络的主要性能指标n带宽q某个信号具有的频带宽度，hzq线路带宽：表示通信线路允许通过的的信号频带范围q数据率：传送数字信号的速率。q吞吐量：每秒发送的比特（字节、帧）数。b/s本讲稿第六十四页，共一百一十七页-65 时延n一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一端所需要的时间。n它由发送时延、传播时延、处理时延组成。本讲稿第六十五页，共一百一十七页-66
26、 n发送时延：结点在发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间，又称传输时延。其计算公式为：n 发送时延=数据块长度/信道带宽n信道带宽是指数据在信道上的发送速率，又称数据在信道上的传输速率。本讲稿第六十六页，共一百一十七页-67 n传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。其计算公式为：n 传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率n电磁波在自由空间的传播速率是光速，而在传输媒体中的传播速率要略低于自由空间。n信号传输速率与电磁波的传播速率不同。本讲稿第六十七页，共一百一十七页-68 n处理时延：数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。有时用排队时延
27、近似作为处理时延。n数据传输的总时延：n 总时延=处理时延+发送时延+传播时延本讲稿第六十八页，共一百一十七页-69 n传播时延带宽积：传播时延与带宽的乘积，又称以比特为单位的链路长度。其计算公式为：n 时延带宽积=传播时延带宽n例如，传播时延为30ms，带宽为50Mb/s，则其时延带宽积=30 10-3 50 106=1.5 106 bitn第一个比特到达终点时，发送端已经发送了150万个比特，并且正在链路上传输。本讲稿第六十九页，共一百一十七页-70 n往返时延RTT（round-trip time）：从发送端发送数据到发送端接收到来自接收端的确认，总共经历的时延。n往返时延带宽积：是指发
28、送端连续发送数据时，在收到对方确认之前，在链路上传输的比特数。本讲稿第七十页，共一百一十七页-71 网络体系结构n1计算机网络体系结构的形成n2划分层次的必要性n3TCP/IP和OSI/RM参考模型n4实体、协议、服务和服务访问点本讲稿第七十一页，共一百一十七页-72 1计算机网络体系结构的形成n1974 IBM的系统网络体系结构SNAnOSI/RMnTCP/IP本讲稿第七十二页，共一百一十七页-73 划分层次的必要性n协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、标准或约定q语法：数据与控制信息的结构或格式q语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应q同步：事件实现顺序的详
29、细说明本讲稿第七十三页，共一百一十七页-74 n网络体系结构：计算机网络的层次、协议、接口及服务的集合。层次：一种结构化设计方法，将网络功能分成一系列逻辑层次，每一层完成一个特定的功能，各层间经接口交换信息。本讲稿第七十四页，共一百一十七页-75 这是不可容忍的，你这笨蛋转换成外交语言翻译成共同语言对语言做适当修改，复合国家利益那个笨蛋说，这是不可容忍的高层对话，可以使用本国语言适当修改，但是不能产生或改变内容传达信息，不知道或不关心对话意义和含义本讲稿第七十五页，共一百一十七页-76 n实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程，每一层中的活动元素称为实体，可以是软件或硬件n对等实体：位于
30、不同系统内同一层次的两个实体。n 协议栈：某一系统内的各层协议集。本讲稿第七十六页，共一百一十七页-77 n接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的原语操作及上层对下层的服务。n 服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。n协议作用在对等实体之间第n层实体实现的服务为第n+1层所使用，第n层被称为服务提供者第n+1层称为服务用户n服务访问点（SAP）：接口上相邻两层实体交换信息之处n接口数据单元（IDU）：相邻两层实体之间交换的信息单元n接口控制信息（ICI）：相邻两层实体之间交换信息时的控制信息本讲稿第七十七页，共一百一十七页-78 n对等实体传送的数据称为该层的
31、协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）nPDU由两部分组成：q一部分是用户数据，是上一层传下来的数据单元，称为服务数据单元（SDU，Service Data Unit）q另一部分是本层的控制信息PCI。这一层的PDU传到下一层就成为了下一层的SDU 本讲稿第七十八页，共一百一十七页-79 面向连接的服务和面向无连接的服务n下层能够提供两种不同形式的服务q面向连接的服务q面向无连接的服务。本讲稿第七十九页，共一百一十七页-80 面向的连接的服务n以电话系统为模型q通信双方首先要建立连接q然后使用这个连接来传输数据q最后释放连接n连接：两个对等实体为进行数据通信而进行的一种结
32、合n连接就好像一个管道，发送方在一端按照一定的顺序将数据放入管道中，接收方在另一端将数据按照同样的顺序接收。3 1 23 1 2本讲稿第八十页，共一百一十七页-81 面向无连接的服务 n两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预留n以邮政系统为模型q发送方将数据封装成报文分组。q每个报文分组带有完整的目的地地址，并且每一个报文都独立于其他的报文分组q各个报文分组独立的确定自己在网络中路径q接收方可能不是按照发送方发送的顺序接收 3 1 22 1 3本讲稿第八十一页，共一百一十七页-82 n有的服务很可靠，有些可能会丢失数据。我们使用服务质量（QoS,Qual
33、ity of Service）来评价每种服务的特性 本讲稿第八十二页，共一百一十七页-83 开放系统互连参考模型n1 物理层(physical layer)n2 数据链路层(data link layer)n3 网络层(network layer)n4 传输层(transport layer)n5 会话层(session layer)n6 表示层(presentaltion layer)n7 应用层(application layer)n8 OSI模型的数据传输本讲稿第八十三页，共一百一十七页-84 开放系统互连参考模型（OSI/RM）n由国际标准化组织(ISO)提出的n关于如何保开放式系统（
34、为了与其它系统通信而相互开放的系统）连接起来的而提出的一个模型，通常简称OSI模型。n该模型分为7层nISO为各层制定了标准，作为独立的国际标准公布的本讲稿第八十四页，共一百一十七页-85 物理层(physical layer)n物理层负责在网络上传输数据比特流，主要处理数据通信的物理、机械或电气等特性n接收数据后，不加分析，直接传给数据链路层 本讲稿第八十五页，共一百一十七页-86 数据链路层(data link layer)n数据链路层负责监督相邻网络节点的信息流动。加强物理层传输原始比特流的功能，使之能够为网络层提供无错数据q使用检错或纠错技术来确保正确的传输q当检测到错误时，它请求重发
35、或者纠正。q流量控制的问题q管理数据格式 本讲稿第八十六页，共一百一十七页-87 网络层(network layer)n网络层管理路由策略，确定分组从源端到目的端如何选择路由q所谓路由，是指分组所选择的路线AFCDBE本讲稿第八十七页，共一百一十七页-88 n数据报q要对收到的每一个分组在路由器内作出路由选择n虚电路q只需要在建立连接的时候作出一次路由选择本讲稿第八十八页，共一百一十七页-89 n路由选择算法可以分为两大类q非自适应算法:所有的路由都是预先指定好的q自适应算法:根据网络拓扑结构以及通信量等的变化来改变路由选择 本讲稿第八十九页，共一百一十七页-90 传输层(transport
36、layer)n传输层是处理端对端通信的最低层,保证端到端可靠通信n选择通信使用的网络 n流量控制 AB本讲稿第九十页，共一百一十七页-91 会话层(session layer)n为两个端用户建立会话关系，保持和管理会话n会话层提供如下服务：q会话管理q同步q事务本讲稿第九十一页，共一百一十七页-92 会话管理n通过令牌管理就可以协调会话AB本讲稿第九十二页，共一百一十七页-93 n同步：通过在数据流中插入同步点，每次网络崩溃后，仅需要从最后一个同步点开始传送会话单元会话单元会话单元同步点同步点本讲稿第九十三页，共一百一十七页-94 n事务：事务中的信息或者命令要么全部处理，要么全部不处理(原子
37、特性)事务本讲稿第九十四页，共一百一十七页-95 表示层(presentaltion layer)n表示层关心所传输的信息的语法和语义，完成一些特定的功能：编码、数字、数组、链表、数据加密和解密基于ASCII码的计算机基于EBCDIC码的计算机48 45 4C 4C 4F48 45 4C 4C 4FHELLO_!本讲稿第九十五页，共一百一十七页-96 应用层(application layer)n负责与用户和应用程序进行通信，包含了各种应用协议和服务 q文件传输协议q虚拟终端协议q电子邮件q资源管理q远程登录n必须注意的是它并不等同于一个应用程序。本讲稿第九十六页，共一百一十七页-97 OSI
38、模型的数据传输n发送进程将数据提交给应用层EMailHi,Jeson:0101010010本讲稿第九十七页，共一百一十七页-98 n应用层在数据的前面加上应用报头(AH)，构成应用层的PDU，然后传送给表示层 0101010010AH0101010010本讲稿第九十八页，共一百一十七页-99 n表示层接收到数据后，它把这些数据看作一个整体，根据需要对数据进行变换后，加入自己的控制信息，构成表示层的PDU，然后提交给会话层 PH本讲稿第九十九页，共一百一十七页-100 n依次类推，每一层接收到上一层的数据后，分别加入自己的控制信息，构成本层的PDU，然后提交给下一层本讲稿第一百页，共一百一十七页
39、-101 n最后数据到达物理层，然后被转换成物理信号传送到目的设备本讲稿第一百零一页，共一百一十七页-102 n接收方按照发送方相反的顺序，各种控制信息分别被剥去，最后数据到达接收进程 本讲稿第一百零二页，共一百一十七页-103 OSI模型使用示例nfigure应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层发送进程接收进程应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据数据AH数据PH数据SH数据TH数据NH数据DHDT二进制流网络协议表示协议会话协议传输协议网络协议本讲稿第一百零三页，共一百一十七页-104 3.3TCP/IP参考模型n3.3.1IP协议n3.3.2因特网控制消息协议ICM
40、Pn3.3.3IP地址n3.3.4IPv6n3.3.5TCPn3.3.6UDP本讲稿第一百零四页，共一百一十七页-105 n在上个世纪60年代，美国国防部成立了高级研究计划局(ARPA)，研究可能用于军事的高技术n后来通过资助一些大学和公司，建立了ARPANETnARPANET开始只有有限的节点，后来范围逐渐扩大，连接了数百所大学和政府部分。本讲稿第一百零五页，共一百一十七页-106 n当卫星和无线网络出现后，发现现有的ARPANET协议同它们互连时出现了问题，需要一种新的参考体系结构，这导致了TCP/IP模型和协议的产生。本讲稿第一百零六页，共一百一十七页-107 n在TCP/IP模型一般被
41、认为分了4层，从底层到高层分别为：网络接口层、网络层（互连层,Internet）、传输层和应用层 应用层传输网络层网络接口层本讲稿第一百零七页，共一百一十七页-108 nTCP/IP是现在因特网的核心技术，它包括了以TCP协议和IP协议为核心的一系列协议，称为TCP/IP协议簇，简称TCP/IP协议 IPLAN分组无线网SATNETTCPUDPFTPTELNETSMTPDNS本讲稿第一百零八页，共一百一十七页-109 TCP/IPTCP/IP各层功能如下：各层功能如下：1 1）应应用用层层：应应用用层层向向用用户户提提供供一一组组常常用用的的应应用用程程序序，相相当当于于OSIOSI的的高高三
42、三层层。该该层层使用的使用的协议还协议还在不断增加，就目前来在不断增加，就目前来说说，常用的有以下，常用的有以下协议协议：应用层常用的有以下协议：应用层常用的有以下协议：n网络终端协议网络终端协议TELNETTELNET：用于实现互联网中远程登录；：用于实现互联网中远程登录；n文件传输协议文件传输协议FTPFTP：用于实现互联网中交互式文件传输功能；：用于实现互联网中交互式文件传输功能；n电子邮件协议电子邮件协议SMTPSMTP：用于实现互联网中电子邮件传送功能；：用于实现互联网中电子邮件传送功能；本讲稿第一百零九页，共一百一十七页-110 应用层常用的有以下协议：应用层常用的有以下协议：n域
43、域名名服服务务DNSDNS：用用于于实实现现网网络络设设备备名名字字到到IPIP地地址映射的网络服务；址映射的网络服务；n路路由由信信息息协协议议RIPRIP：用用于于网网络络设设备备之之间间交交换换信信息；息；n网网络络文文件件系系统统NFSNFS：用用于于网网络络中中不不同同主主机机间间的的文件共享；文件共享；n超文本传输协议超文本传输协议HTTPHTTP：用于：用于WWWWWW服务。服务。本讲稿第一百一十页，共一百一十七页-111 传输层：传输层提供应用程序之间的通信，相当传输层：传输层提供应用程序之间的通信，相当于于OSIOSI的传输层。这一层定义了以下两种协议：的传输层。这一层定义了
44、以下两种协议：n传传输输控控制制协协议议TCPTCP（Transport Transport Control Control ProtocolProtocol）：是一种可靠的面向连接的协议；）：是一种可靠的面向连接的协议；用用户户数数据据报报协协议议UDPUDP（User User Datagram Datagram ProtocolProtocol）：是一种不可靠的无）：是一种不可靠的无连连接的接的协议协议。本讲稿第一百一十一页，共一百一十七页-112 互联网层：互联网层负责发送分组，相当于互联网层：互联网层负责发送分组，相当于OSIOSI的网络层。这的网络层。这一层的主要协议是一层的主要协
45、议是IPIP（Internet ProtocolInternet Protocol）协议，另外还）协议，另外还有三个与有三个与IPIP配合使用的协议：配合使用的协议：InternetInternet控制报文协议控制报文协议ICMPICMP、地址解析协议地址解析协议ARPARP、逆地址解析协议、逆地址解析协议RARPRARP。4 4）主主机机至至网网络络层层：主主机机至至网网络络层层负负责责网网络络发发送送和和接接收收IPIP数数据据报报。TCP/IPTCP/IP参参考考模模型型允允许许主主机机连连入入网网络络时时使使用用多多种种现现成成的和流行的协议，如局域网协议或其它协议。的和流行的协议，如
46、局域网协议或其它协议。本讲稿第一百一十二页，共一百一十七页-113 应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络接口层网络接口层应用层应用层传输层传输层网际层网际层网络接口层网络接口层网际层网际层网络接口层网络接口层网络1网络2主机主机A A路由器路由器主机主机B B本讲稿第一百一十三页，共一百一十七页-114 OSI/RMOSI/RM与与TCP/IPTCP/IP模型的比较模型的比较1 1）TCP/IPTCP/IP模型更注重模型更注重实现实现，具有，具有简单简单高效的特点。高效的特点。该该模模型将可靠的面向型将可靠的面向连连接的服接的服务务交交给给TCPTCP层层，这样这样IPIP层实现层实现起来
47、起来简单简单高效。而高效。而OSIOSI模型在功能上划分模型在功能上划分过过于于详细详细，使得，使得实现实现起起来比来比较较困困难难，各，各层层的服的服务务存在重复的情况。存在重复的情况。2 2）OSIOSI模模型型是是作作为为一一种种标标准准设设计计出出来来的的，并并没没有有得得到到应应用用，而而TCP/IPTCP/IP模型是模型是实际应实际应用的一个模型。用的一个模型。本讲稿第一百一十四页，共一百一十七页-115 3 3）TCP/IPTCP/IP模型模型实现了异构网络的互连实现了异构网络的互连，将网际将网际协议协议IPIP作为作为TCP/IPTCP/IP的重要组成部分的重要组成部分。4 4
48、）TCP/IPTCP/IP模型模型设计之初就考虑到了网络的管理设计之初就考虑到了网络的管理问题，而问题，而OSIOSI模型模型到后来才开始考虑该问题到后来才开始考虑该问题5 5）TCP/IPTCP/IP 的通用性较差，很难用它来描述其的通用性较差，很难用它来描述其他种类的协议栈他种类的协议栈。TCP/IP TCP/IP模型模型的网络接口层的网络接口层只是一个接口，而不是一个层次。只是一个接口，而不是一个层次。本讲稿第一百一十五页，共一百一十七页-116 作业n课后(page31)n1-03n1-06n1-07n1-09n1-13n1-14n1-19本讲稿第一百一十六页，共一百一十七页Thanks！本讲稿第一百一十七页，共一百一十七页