计算机网络导论1概述.ppt

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1、2010级通信工程专业级通信工程专业通信工程专业导论第六讲计算机网络主讲周华春第14周周三12月1日上午第二大节（10点），东教二楼DQ210412月1日下午第五大节（4点），东教二楼DQ2105主要内容1.计算机网络体系结构概述概述，边缘和核心，分组交换，路由器，TCP/IP2.IP可应用到各式各样的网络上IP作用，移动互联网，三网融合，物联网3.IP可为各式各样的应用程序提供服务DNS，email，WWW，ICP，云计算4.未来互联网的研究现有网络体系的局限，国家工程实验室，学习方法，作业 1.1计算机网络、互联网、因特网n计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。n互联网、因特网：一些相互

2、连接的计算机网络的集合（网络的网络）。n网络包含电信网络、有线电视网络和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络互联网、因特网计算机网络在信息时代的作用n互联网是人类智慧的结晶，20世纪的重大科技发明，当代先进生产力的重要标志。n互联网深刻影响着世界经济、政治、文化和社会的发展，促进了社会生产生活和信息传播的变革。n互联网也日益成为人们生活、工作、学习不可或缺的工具，正对社会生活的方方面面产生着深刻影响。既是一个虚拟的社会，又是现实社会的一部分。中国互联网状况中国互联网状况白皮书白皮书 2010年年06月月08日日 中国投入大量资金建设互联网

3、基础设施n到2009年底，中国基础电信企业互联网宽带接入端口已达1.36亿个，互联网国际出口带宽达866,367Gbps，拥有7条登陆海缆、20条陆缆，总容量超过1,600Gb。n中国99.3%的乡镇和91.5%的行政村接通了互联网，96.0%的乡镇接通了宽带。n2009年1月，中国政府开始发放第三代移动通信(3G)牌照，目前3G网络已基本覆盖全国。移动互联网正快速发展，互联网将惠及更广泛的人群。互联网基础设施的建设和完善促进了互联网的普及和应用n中国拥有IPv4地址约2.3亿个，已成为世界第二大IPv4地址拥有国。n截至2009年底，中国网民人数达到3.84亿，比1997年增长了618倍，年

4、均增长3,195万人，互联网普及率达到28.9%，超过世界平均水平。n中国使用宽带上网的网民达到3.46亿人，使用手机上网的网民达到2.33亿人。n中国网民上网方式已从最初以拨号上网为主，发展到以宽带和手机上网为主。中国互联网发展与普及水平居发展中国家前列。应用多元化阶段到来，互联网逐步走向繁荣 n互联网成为推动中国经济发展的重要引擎。2008年，中国互联网产业规模达到6,500亿元人民币。n中国电子商务快速发展。2009年，中国电子商务交易额超过3.6万亿元人民币。中国网络购物用户已超过1亿人。n互联网促进了文化产业发展。网络游戏、网络动漫、网络音乐、网络影视等产业迅速崛起，大大增强了中国文

5、化产业的总体实力。2009年中国网络游戏市场规模为258亿元人民币，居世界前列。应用多元化阶段到来，互联网逐步走向繁荣n互联网促进了政府信息公开。截至2009年底，中国已建立政府门户网站4.5万多个。互联网在满足公众知情要求等方面的作用日益凸显。n互联网成为人们社会生活的重要工具。n2009年，中国约有2.3亿人经常使用搜索引擎查询各类信息；n约2.4亿人经常利用即时通信工具进行沟通交流；n约4,600万人利用互联网学习和接受教育；n约3,500万人利用互联网进行证券交易；n约1,500万人通过互联网求职；n约1,400万人通过互联网安排旅行。计算机网络向用户提供的最重要的功能n连通性计算机网

6、络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。n共享即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。因特网概述n网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。n互联网是“网络的网络”(networkofnetworks)。n连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。nInternet（因特网）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，它采用TCP/IP 协议族作为通信的规则。(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路集线器、交换机等路由器等n网络把许多计算机连接在一起。n因特网则把许多网络连

7、接在一起。1.2因特网的组成从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：(1)边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2)核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分1.2.1因特网的边缘部分n处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem)。n“主机A和主机B进行通信”，实际上是指：“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”。

8、n即“主机A 的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：n客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式n对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式（1）客户服务器方式n客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。n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。n客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB 请求服务 得到服务客户服务器客户A向服务器B发出请求服务，而服务器B向客户A提

9、供服务。ftpserverwwwserver（2）对等连接方式n对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。n只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。n例：双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。电驴eDonkey电骡eMule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程序对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。1.2.2因特网的核心部分n网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通

10、性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。n在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。n路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。数 据数 据数 据分组交换F 在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块F 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）F 依次把各分组发送到接收端F 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文数 据分组11010011101 11010011101 00101001110 00101001110报文发送端首部分组数 据首部分组首部数 据发送发送发送在前发送接收端数 据首部数 据

11、首部数 据首部11010011101 11010011101 00101001110 00101001110H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机核心部分的路由器把网络互连起来H1H5H2H4H3H6发送的分组路由器AEDBC网络核心部分主机核心部分中的网络可用一条链路表示分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组H2向H6发送分组注意分组路径的变化！路由器主机注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1向H5发送分组路由器主机在路由器 E 暂存查找路由表找到转发的端口最后到达目的主机 H5在路由器 C 暂存查找路由表找到转发

12、的端口在路由器 A 暂存查找路由表找到转发的端口主机和路由器的作用不同n主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。n路由器查找路由表对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。1.3计算机网络的体系结构n网络协议(networkprotocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。nTCP/IP常被称为事实上的国际标准。n1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。1983年作为因特网的诞生时间。沙漏计时器形状的TCP/IP协议族HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP网际层网络接口层运输层应用层网络接口1网络接口2网络接口3E

13、verythingoverIPIP可为各式各样的应用程序提供服务IPoverEverythingIP可应用到各式各样的网络上1.3.1客户进程和服务器进程使用TCP/IP协议进行通信数据链路层物理层运输层网络层数据链路层物理层运输层网络层 客户发起连接建立请求 服务器接受连接建立请求应用层应用层因特网客户客户服务器服务器以后就逐级使用下层提供的服务(使用 TCP 和 IP）主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应

14、 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部TCP/IP的体系结构应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。5432154321主机H1主机H2R1R4R5R2R3R1R2R3H1R5H2R4间接交付间接交付间接交付间接交付间接交付直接交付3221132211322113221132211分组在互联网中的传送 1.3.2 IP 协议n因特网的IP协议最重要，它为分组在互

15、连网中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。nIP是InternetProtocol的缩写，中文标准译名是“网际协议”。n使用IP协议的互连网络常称为：nIP 网络，或 IP 网。n在IP网络传送的分组常称为：nIP 分组，或 IP 数据报(IP datagram)。构造路由表n在因特网中，路由器之间不断地互相通告路由信息。n路由器根据所掌握的路由信息构造出自己的路由表。n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

16、户看不见）IP 网络的生存性很强n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。n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 网络网络当部分结点或链路被摧毁时当部分结点或链路被摧毁时分组交换仍可保持网络畅通分组交换仍可保持网络畅通路由器路由器IP 网络的重要特点n每一个分组独立选择路由。n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）。n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。n因此，IP网络不保证分组的可靠地交付。nIP网络提供的服务被称为：尽最大努力服务(besteffortservi

17、ce)因特网的设计思路n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。n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。n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。1.3.3 TCP 协议的用途nTCP是TransmissionControlProtocol的缩写，中文译名是传输控制协议。nTCP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。核心协议 TCP/IPn因特网使用的协议很多

18、，但其中最为重要的协议就是IP和TCP。n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。n通常用TCP/IP这样的记法表示以TCP和IP为核心的协议族。分组交换的因特网TCP TCP 协议协议协议协议带有 TCP 协议的计算机向用户程序提供可靠交付丢弃丢弃丢弃丢弃丢弃丢弃分组交换的因特网 不保证可靠交付TCPTCPTCPTCP小结n互联网是“网络的网络”。n互联网边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。n互联网核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性服务。n路由器是实现分组交换的关键构件。n客户和服务器进程使用TCP/IP协议进行通信。n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。