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1、第第1章计算机网络概章计算机网络概论论本讲稿第一页，共三十一页本讲稿第二页，共三十一页 1.计算机网络的发展历史 2.计算机网络的定义和组成 3.计算机网络的类型 4.计算机网络的功能 7.TCP/IP体系结构 5.计算机网络体系结构 6.开放系统互联参考模型第第1章章 计算机网络概论计算机网络概论本讲稿第三页，共三十一页本章主要内容本章主要内容1.掌握计算机网络的发展历史2.掌握计算机网络的定义和组成 3.掌握计算机网络的类型、功能、体系结构 4.掌握开放系统互联参考模型 5.掌握TCP/IP体系结构本讲稿第四页，共三十一页1.1 计算机网络的发展历史计算机网络的发展历史v 计算机网络的发展
2、历史计算机网络的发展历史1面向终端的计算机网络以数据通信为主2面向通信的计算机网络以资源共享为主3面向应用的计算机网络体系标准化4面向未来的计算机网络以Internet为核心的高速计算机网络本讲稿第五页，共三十一页计计算算机机网网络络是是利利用用通通信信设设备备和和线线路路将将地地理理位位置置不不同同的的、功功能能独独立立的的多多个个计计算算机机系系统统互互相相连连接接起起来来,以以功功能能完完善善的的网网络络软软件件(即即网网络络通通信信协协议议、信信息息交交换换方方式式和和网网络络操操作作系系统统等等)实实现现网网络络中中的的资资源源共共享享和信息传递的系统。和信息传递的系统。计算机网络中
3、的计算机通常都处于不同的地理位置相互连接的计算机之间不存在互为依赖的关系。网络操作系统（单机OS功能+网络通信协议+网络资源管理+网络服务）网络的根本目的是为了实现资源共享，资源包括硬件与软件，如程序、数据库、存储设备、打印机等。1.2 计算机网络的定义和组成计算机网络的定义和组成 本讲稿第六页，共三十一页v计算机网络的组成：计算机网络的组成：计算机网络是由计算机系统、网络节点和通信链路等组成的系统。逻辑上分为资源子网和通信子网两部分。图图图图1-1-1 1 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络的组成1.2 计算机网络的定义和组成计算机网络的定义和组成 本讲稿第七页，共三
4、十一页1.3 计算机网络的分类v按通信媒体划分按通信媒体划分：包括有线网和无线网包括有线网和无线网v按网络的管理方式划分按网络的管理方式划分：包括对等网和客户机包括对等网和客户机/服务器网络服务器网络v按使用对象划分按使用对象划分：包括公用网和专用网包括公用网和专用网1.3 计算机网络的类型计算机网络的类型本讲稿第八页，共三十一页1.3 计算机网络的分类v按距离划分按距离划分：局域网局域网广域网广域网城域网城域网v按网络的传输技术划分按网络的传输技术划分：广播式网络：所有联网计算机共享一个公共通广播式网络：所有联网计算机共享一个公共通信信道信信道点到点网络：每条物理线路连接一对计算机点到点网络
5、：每条物理线路连接一对计算机1.3 计算机网络的类型计算机网络的类型本讲稿第九页，共三十一页1.4 计算机网络的功能 数据传送数据传送 资源共享资源共享 提高计算机的可靠性和可用性提高计算机的可靠性和可用性 易于进行分布式处理易于进行分布式处理 系统负载的均衡与调节系统负载的均衡与调节 1.4 计算机网络的功能计算机网络的功能本讲稿第十页，共三十一页1.5 计算机网络体系结构计算机网络体系结构v协议协议(Protocol)是一种通信约定。就邮政通信而言，就存在很多通是一种通信约定。就邮政通信而言，就存在很多通信约定。信约定。v网络协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定，它主网络协议
6、就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定，它主要由语法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素。要由语法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素。语法：是用户数据与控制信息的结构与格式。语法：是用户数据与控制信息的结构与格式。语义：是需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与应做语义：是需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与应做出的响应。出的响应。时序：是对事件实现顺序控制的时间。时序：是对事件实现顺序控制的时间。网络体系结构-协议本讲稿第十一页，共三十一页 网络体系结构-实体、层次、接口1.5 计算机网络体系结构计算机网络体系结构 实体实体(Entity)v在网络分层体系结构中，每一层都由
7、一些实体组成，这些实体抽象地表示通信时的软件元素(如进程或子程序)或硬件元素(如智能I/O芯片等)。v实体是通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施。层次层次(Layer)接口接口(Interface)v接口是同一个节点或节点内相邻层之间交换信息的连接点。在邮政系统中，邮箱就是发信人与邮递员之间规定的接口。本讲稿第十二页，共三十一页计算机网络体系结构1.5 计算机网络体系结构计算机网络体系结构v把网络层次结构模型与各层次协议的集合定义为计算把网络层次结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络体系结构。网络体系结构对计算机网络应实现的功机网络体系结构。网络体系结构对计算机网络应实现的功能进行了精确
8、的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现问题。为了减少计算机网络件去完成的，则是具体的实现问题。为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影起到隔离作用，使得低层功能具体实现方法的变更不会影响到高一层所
9、执行的功能。响到高一层所执行的功能。本讲稿第十三页，共三十一页 计算机网络体系结构1.5 计算机网络体系结构计算机网络体系结构v计算机网络中采用层次结构的好处是：计算机网络中采用层次结构的好处是：各层之间相互独立。灵活性好。各层都可采用最合适的技术来实现。易于实现维护。有利于促进标准化。本讲稿第十四页，共三十一页开放系统互连参考模型OSI v1974年年，美美国国IBM公公司司首首先先公公布布了了世世界界上上第第一一个个计计算算机机网网络络体体系系结结构构（SNA，System Network Architecture），凡是遵循凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。的网络设备都可以
10、很方便地进行互连。v1977年年3月月，国国际际标标准准化化组组织织ISO的的技技术术委委员员会会TC97成成立立了了一一个个新新的的技技术术分分委委会会SC16专专门门研研究究“开开放放系系统统互互连连”，并并于于1983年年提提出出了了开开放放系系统统互互连连参参考考模模型型，即即著著名名的的ISO 7498国国际际标标准准（我我国国相相应应的的国国家家标标准准是是GB 9387），记记为为OSI/RM。1.6 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型本讲稿第十五页，共三十一页OSI参考模型分层的原则是：参考模型分层的原则是：v每每层层的的功功能能应应是是明明确确的的，并并且且是是相相互互
11、独独立立的的。当当某某一一层层具具体体实实现现方方法法更更新新时时，只只要要保保持持与与上上、下下层层的的接接口口不变，那么就不会对邻层产生影响。不变，那么就不会对邻层产生影响。v层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。v每一层的功能选定都应基于已有的成功经验。每一层的功能选定都应基于已有的成功经验。v在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或更多的子层次，当不需要该服务时，也可绕过这些子更多的子层次，当不需要该服务时，也可绕过这些子层次。层次。1.6 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型
12、本讲稿第十六页，共三十一页 OSIOSI参考模型各层间的关系参考模型各层间的关系 表示层协议应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层物 理 媒 体网络层数据链路层物理层 应用层协议 会话层协议 传输层协议系统 A系统 B1.6 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型本讲稿第十七页，共三十一页OSI七层协议模型七层协议模型1.6 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型本讲稿第十八页，共三十一页OSI的通信模型结构的通信模型结构1.6 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型本讲稿第十九页，共三十一页 OSI中数据传输过程中数据传输过程1.6
13、 开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型本讲稿第二十页，共三十一页 TCP/IP TCP/IP的概念的概念 v TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是指传输控制协议/网际协议。它起源于美国ARPAnet网，由它的两个主要协议即TCP和IP协议而得名。TCP/IP是Interent上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同“语言”，是Internet上使用得一组完整得标准网络连接协议。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十一页，共三十一页TCP/IP协议桟的特点：协议桟的特点：v 开开放放的的协协议议标标准准，可
14、可以以免免费费使使用用，并并且且独独立立于于特特定定的的计计算机硬件与操作系统。算机硬件与操作系统。v独独立立于于特特定定的的网网络络硬硬件件，可可以以运运行行在在局局域域网网、广广域域网网中中，更适用于互联网中。更适用于互联网中。v统统一一的的网网络络地地址址分分配配方方案案，使使得得整整个个TCP/IP设设备备在在网网络络中中具有唯一的地址。具有唯一的地址。v标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十二页，共三十一页OSIOSI与与TCP/IPTCP/IP对应关系表对应关系表 1.7 TCP/
15、IP体系结构体系结构本讲稿第二十三页，共三十一页TCP/IP分层：分层：v网网络络接接口口层层：也也叫叫网网络络访访问问层层，是是模模型型的的最最底底层层，负负责责将将帧帧放放入入线线路路或或从从线线路路中中取取下下帧帧。它它包包括括了了能能使使用用与与物物理理网网络络进进行行通通信信的的协协议议，且且对对应应着着OSI的的物物理层和数据链路层。理层和数据链路层。vInternet层层：也也叫叫网网际际层层，是是在在Internet标标准准中中正正式式定定义义的的第第一一层层。它它将将数数据包封装成据包封装成Internet数据包并运行必要的路由算法。数据包并运行必要的路由算法。v传传输输层层
16、：也也被被称称为为主主机机至至主主机机层层，它它主主要要负负责责主主机机至至主主机机之之间间的的端端到到端通信。端通信。v应用层：本层是应用程序进入网络的通道，用于提供网络服务。应用层：本层是应用程序进入网络的通道，用于提供网络服务。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十四页，共三十一页 TCP/IP各层协议各层协议 1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十五页，共三十一页InternetInternet层协议：层协议：v网际协议（Internet Protocol，IP）：IP是一个无连接的协议，它的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。v网际控
17、制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）：为IP协议提供差错报告。v网际主机组管理协议（Internet Group ManageMent Protocol，IGMP）：负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。v地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）和反向地址解析协议RARP：它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十六页，共三十一页传输层协议：传输层协议：v传传输输控控制制协协议议（Transmission
18、Control Protocol，TCP）：TCP协协议议是是传传输输层层的的一一种种面面向向连连接接的的通通信信协协议议，它它提提供供可可靠靠的的数数据据传传送送。TCP协协议议将将源源主主机机应应用用层层的的数数据据分分成成多多个个分分段段，然然后后将将每每个个分分段段传传送送到到网网际际层层，网网际际层层将将数数据据封封装装为为IP数数据据包包，并并发发送送到到目目的的主主机机。目目的的主主机机的的网网际际层层将将IP数数据据包包中中的的分分段段传传送送给给传传输输层层，再再由由传传输输层层对对这这些些分分段段进进行行重重组组，还还原原成成原原始始数数据据，并并传传送送给给应应用用层层。
19、另另外外，TCP协协议议还还要要完完成成流流量量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十七页，共三十一页传输层协议：传输层协议：v用用户户数数据据报报协协议议（User Datagram Protocol，UDP）：UDP协协议议是是一一种种面面向向无无连连接接的的协协议议，它它不不能能提提供供可可靠靠的的数数据据传传输输，而而且且UDP不不进进行行差差错错检检验验，必必须须由由应应用用层层的的应应用用程程序序来来实实现现可可靠靠性性机机制制和和差差错错控控制制，以以保保证证端端到到端端数数据据传传
20、输输的的正正确确性性。若若要要实实现现多多个个主主机机之之间间的的一一对对多多或或多多对对多多的的数数据据传输，即广播或多播，就需要使用传输，即广播或多播，就需要使用UDP协议。协议。1.7 TCP/IP体系结构体系结构本讲稿第二十八页，共三十一页1.7 TCP/IP体系结构体系结构应用层协议：应用层协议：v文件传输协议文件传输协议FTP：实现主机之间的文件传送。：实现主机之间的文件传送。v简单邮件传输协议简单邮件传输协议SMTP：实现主机之间电子邮件的传送。：实现主机之间电子邮件的传送。v域名服务域名服务DNS：用于实现主机名与：用于实现主机名与IP地址之间的映射。地址之间的映射。v动态主机
21、配置协议动态主机配置协议DHCP：实现对主机的地址分配和配置工作。：实现对主机的地址分配和配置工作。v路由信息协议路由信息协议RIP：用于网络设备之间交换路由信息。：用于网络设备之间交换路由信息。v超文本传输协议超文本传输协议HTTP：用于：用于Internet中的客户机与中的客户机与WWW服务器服务器之间的数据传输。之间的数据传输。v网络文件系统网络文件系统NFS：实现主机之间的文件系统的共享。：实现主机之间的文件系统的共享。v引导协议引导协议BOOTP：用于无盘主机或工作站的启动。：用于无盘主机或工作站的启动。v简单网络管理协议简单网络管理协议SNMP：实现网络的管理。：实现网络的管理。本
22、讲稿第二十九页，共三十一页OSI和TCP/IP的共同点1.7 TCP/IP体系结构体系结构v都采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若都采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题干个较容易处理的范围较小的问题v各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层应用层v两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信算机之间的通信v都是计算机通信的国际性标准都是计算机通信的国际性标准 v都是计算机通信的国际性标准都是计算机通信的国际性标准 v都是基于一种协议栈的概念都是基于一种协议栈的概念本讲稿第三十页，共三十一页OSIOSI和和TCP/IPTCP/IP的差别的差别1.7 TCP/IP体系结构体系结构v模型设计的差别模型设计的差别 v层数和层间调用关系不同层数和层间调用关系不同 v最初设计的差别最初设计的差别 v对可靠性的强调不同对可靠性的强调不同 v标准的效率和性能上存在差别标准的效率和性能上存在差别 v市场应用和支持上不同市场应用和支持上不同 本讲稿第三十一页，共三十一页