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1、计算机网络及应用计算机网络及应用 主讲教师：高征主讲教师：高征 联系方式：联系方式：计算机网络应用计算机网络应用n深海深海n太空太空n核辐射核辐射n其他危险环境其他危险环境2计算机网络应用计算机网络应用n机器人系统机器人系统 由机器人和周边设备与工具组成的由机器人和周边设备与工具组成的自动化作业系统。典型的机器人系统包自动化作业系统。典型的机器人系统包括以下几个部分：括以下几个部分：n机器人本体和操作机，可以直接完成各机器人本体和操作机，可以直接完成各种具体作业；种具体作业；n机器人控制器，用来控制机器人和完成机器人控制器，用来控制机器人和完成数据存储，包括计算机系统和伺服系统数据存储，包括计
2、算机系统和伺服系统两部分；两部分；3计算机网络应用计算机网络应用n各种不同的作业工具，如焊枪和手爪等；各种不同的作业工具，如焊枪和手爪等；n各种周边辅助设备；各种周边辅助设备；n为完成特殊任务而使用的传感器；为完成特殊任务而使用的传感器；n用于完成计算机管理、监控和计算机通用于完成计算机管理、监控和计算机通信的通信系统。常见的机器人系统有弧信的通信系统。常见的机器人系统有弧焊机器人系统、喷涂机器人系统和切割焊机器人系统、喷涂机器人系统和切割机器人系统等。机器人系统等。4计算机网络应用计算机网络应用n机电一体化技术是将机械技术、电机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技工电子
3、技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合合，并综合应用到实际中去的综合技术。技术。5计算机网络（第计算机网络（第 5 版）课件版）课件电子工业出版社电子工业出版社 2007 年年 谢希仁谢希仁 编著编著主要内容主要内容n第一章第一章 概述概述n第二章第二章 物理层物理层n第三章第三章 数据链路层数据链路层n第四章第四章 网络层网络层n第五章第五章 运输层运输层n第六章第六章 应用层应用层7计算机网络及应用计算机网络及应用第一章第一章 概述概述课件制作人：谢希仁第
4、一次课第一次课1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用1.2 因特网概述因特网概述 1.2.1 网络的网络网络的网络 1.2.2 因特网发展的三个阶段因特网发展的三个阶段 1.2.3 因特网的标准化工作因特网的标准化工作 1.2.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.3 因特网的组成因特网的组成 1.3.1 因特网的边缘部分因特网的边缘部分 1.3.2 因特网的核心部分因特网的核心部分课件制作人：谢希仁第一次课第一次课1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展1.5 计算机网络的类别计算机网络的类别 1.5.1 计算机网络的定义计算机网络的定义
5、1.5.2 几种不同类别的网络几种不同类别的网络课件制作人：谢希仁主要概念（名词）主要概念（名词）n因特网因特网n客户客户-服务器方式、对等连接方式服务器方式、对等连接方式n路由器、交换机路由器、交换机n分组、电路交换、分组交换、报文分组、电路交换、分组交换、报文交换交换n面向连接、无连接、存储转发面向连接、无连接、存储转发课件制作人：谢希仁1.1 计算机网络计算机网络在信息时代的作用在信息时代的作用n21 世纪的一些重要特征就是数字化、网世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。的信息时代。n网络现已成为信息社会的命脉和发
6、展知网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。识经济的重要基础。n网络是指网络是指“三网三网”，即电信网络、有线，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。电视网络和计算机网络。n发展最快的并起到核心作用的是计算机发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。网络。课件制作人：谢希仁计算机网络的产生背景计算机网络的产生背景n是是 20 世纪世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。年代美苏冷战时期的产物。n60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(Advanced Research Project Agency)提出要研制一种生存性提出要研制一种生存
7、性(survivability)很强的网很强的网络。络。n传统的电路交换传统的电路交换(circuit switching)的电信网有的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。n如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。这将要延误一些时间。课件制作人：谢希仁新型网络的基本特点新型网络的基本特点n网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。打电话。n网络能够
8、连接不同类型的计算机，不局限于单网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。一类型的计算机。n所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。络的生存性。n计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。n网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。常可靠地传送数据。课件制作人：谢希仁ARPANET的成功使的成功使计算机网络的概念发生根本变化计算机网络的概念发生根本变化 n早期的面向终端的计算机网络是以早期的面向终端的计算机网络是以单个单个主机为中心主机为中
9、心的星形网的星形网n各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的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。硬件和软件资源。n分组交换网则是以分组交换网则是以网络为中心网络为中心，主机都，主机都处在网络的外围。处在网络的外围。n用户通过分组交换网可共享连接在网络上的用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。许多硬件和各种丰富的软件资源。课件制作人：谢希仁从主机为中心到以网络为中心从主机为中心到以网络为中心主机主机终端终端以主机为中心以主机为中心以分组交换网为中心以分组交换网为中心主机主机分组交换网分组交换网课件制作人：谢希仁因特网因特网(Internet)的发展的
10、发展n进入进入 20 世纪世纪 90 年代以后，以因特网为年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。代表的计算机网络得到了飞速的发展。n已从最初的教育科研网络逐步发展成为已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。商业网络。n已成为仅次于全球电话网的世界第二大已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。网络。课件制作人：谢希仁因特网的意义因特网的意义n因特网是自印刷术以来人类通信方面最因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。大的变革。n现在人们的生活、工作、学习和交往都现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。已离不开因特网。课件制作人：谢希仁计算机网络向用户提供的计算机网
11、络向用户提供的最重要的功能最重要的功能 n连通性连通性计算机网络使上网用户之间计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。机都可以彼此直接连通一样。n共享共享即资源共享。可以是信息共享、即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。软件共享，也可以是硬件共享。课件制作人：谢希仁1.2 因特网概述因特网概述1.2.1 网络的网络网络的网络n起源于美国的因特网现已发展成为世界上起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网最大的国际性计算机互联网 n网络网络(network)由若干由若干结点结点(no
12、de)和连接这和连接这些结点的些结点的链路链路(link)组成。组成。n结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器结点可以是计算机、集线器、交换机或路由器等等n“结点结点”的英文名词是的英文名词是 node。课件制作人：谢希仁网络的网络网络的网络n网络和网络可以通过路由器互连起来，网络和网络可以通过路由器互连起来，这样构成了一个覆盖范围更大的网络，这样构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网是即互联网是“网络的网络网络的网络”(network of networks)。n因特网是世界上最大的互连网络。因特网是世界上最大的互连网络。课件制作人：谢希仁网络网络n网络把许多计算机连接在一起。网络把许多计
13、算机连接在一起。(a)网络结点链路课件制作人：谢希仁因特网因特网n因特网则把许多网络连接在一起。因特网则把许多网络连接在一起。(b)互联网（网络的网络）课件制作人：谢希仁网络云网络云n因特网常常用一朵云来表示。因特网常常用一朵云来表示。n连接在因特网上的计算机都称为连接在因特网上的计算机都称为主机主机(host)。n把主机画在网络的外边，网络内部的细把主机画在网络的外边，网络内部的细节就省略了。节就省略了。主机主机因特网因特网网络云网络云课件制作人：谢希仁1.2.2 因特网发展的三个阶段因特网发展的三个阶段n第一阶段是从单个网络第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互向互联网发展的过程。联网
14、发展的过程。n1983 年年 TCP/IP 协议成为协议成为 ARPANET 上上的标准协议。的标准协议。n人们把人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。年作为因特网的诞生时间。课件制作人：谢希仁三级结构的因特网三级结构的因特网 n第二阶段的特点是建成了三级结构的因第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。特网。n三级计算机网络，分为主干网、地区网和校三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。园网（或企业网）。课件制作人：谢希仁多层次多层次 ISP 结构的因特网结构的因特网 n第三阶段的特点是逐渐形成了多层次第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。结构的因特网。n
15、出现了因特网服务提供者出现了因特网服务提供者 ISP(Internet Service Provider)。用户用户因特网因特网ISP1ISP2因特网因特网服务提供者服务提供者用户通过用户通过 ISP 上网上网根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP 地址数目的不同，地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。也分成为不同的层次。一级一级 ISP一级一级 ISP第一层第一层 ISP大公司大公司本地本地 ISP大公司大公司大公司大公司公司公司本地本地 ISP本地本地 ISP校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网第二层第二层 ISP第二层第二层 I
16、SPNAPNAPAB主机主机A 本地本地 ISP 第二层第二层 ISP NAP 第一层第一层 ISP NAP 第二层第二层 ISP 本地本地 ISP 主机主机B第一层第一层 ISP第二层第二层 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP第一层第一层 ISP第一层第一层第二层第二层第三层第三层本地本地 ISP第二层第二层 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP第二层第二层 ISP本地本地 ISP本地本地 ISP第二层第二层 ISP课件制作人：谢希仁万维网万维网 WWW 的问世的问世n因特网已经成为世界上规模最大和增长因特网已经成为世界上
17、规模最大和增长速率最快的计算机网络，没有人能够准速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出因特网究竟有多大。确说出因特网究竟有多大。n因特网的迅猛发展始于因特网的迅猛发展始于 20 世纪世纪 90 年代。年代。由欧洲原子核研究组织由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万开发的万维网维网 WWW(World Wide Web)被广泛被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为因特网络专业人员对网络的使用，成为因特网的这种指数级增长的主要驱动力。的这种指数级增长的主要驱动力。课件制作人：谢希仁因特网的发展情况概况因特网的发展情况概况 网络数网
18、络数 主机数主机数 用户数用户数 管理机构数管理机构数1980 10 102 102 1001990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108 109 103课件制作人：谢希仁1.2.3 关于因特网的标准化工作关于因特网的标准化工作因特网协会因特网协会 ISOC因特网研究指导小组因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部因特网研究部 IRTF 因特网工程部因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领域领域领域因特网体系结构因特网体系结构研究委员会研究委员会 IAB WGWGWG课件制作人：谢希仁
19、制订因特网的正式标准要经过制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段以下的四个阶段 n因特网草案因特网草案(Internet Draft)在这在这个阶段还个阶段还不是不是 RFC 文档。文档。n建议标准建议标准(Proposed Standard)从从这个阶段开始就成为这个阶段开始就成为 RFC 文档。文档。n草案标准草案标准(Draft Standard)n因特网标准因特网标准(Internet Standard)课件制作人：谢希仁各种各种RFC之间的关系之间的关系 因特网草案因特网草案建议标准建议标准草案标准草案标准因特网标准因特网标准历史的历史的 RFC实验的实验的 RFC提供信息的提供信
20、息的 RFC6 种种 RFC课件制作人：谢希仁1.3 因特网的组成因特网的组成 从因特网的工作方式上看，可以划分为以从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：下的两大块：(1)边缘部分边缘部分 由所有连接在因特网上的主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）来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。和资源共享。(2)核心部分核心部分 由大量网络和连接这些网络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）。供服务的（提供连通性和
21、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课件制作人：谢希仁1.3.1 因特网的边缘部分因特网的边缘部分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。这些主机又称为网上的所有的主机。这些主机又称为端端系统系统(end system)。n从功能上看，个人电脑、掌上电脑，大型计从功能上看，个人电脑、掌上电脑，大型计算机算机n从拥有者看，可以是个人，单位，从拥有者看，可以是个人，单位，ISPn边缘部分利用核心部分所提供的服务，边缘部分利用核心部分所提供的服务，使众多主机之间能够互相通信并交换或使众多主机之间能够互相通信并
22、交换或共享信息。共享信息。课件制作人：谢希仁须明确的概念须明确的概念n“主机主机 A 和主机和主机 B 进行通信进行通信”，实际上是，实际上是指：指：“运行在主机运行在主机 A 上的某个程序和运行上的某个程序和运行在主机在主机 B 上的另一个程序进行通信上的另一个程序进行通信”。n即即“主机主机 A 的某个进程和主机的某个进程和主机 B 上的另一上的另一个进程进行通信个进程进行通信”。或简称为。或简称为“计算机之计算机之间通信间通信”课件制作人：谢希仁两种通信方式两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的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：通信方式通常可划分为
23、两大类：n客户服务器方式客户服务器方式（C/S 方式）方式）即即Client/Server方式方式 n对等方式对等方式（P2P 方式）方式）即即 Peer-to-Peer方式方式 课件制作人：谢希仁1.客户服务器方式客户服务器方式n客户客户(client)和和服务器服务器(server)都是都是指通信中所涉及的两个应用进程。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客户服务器方式所描述的是进程之间间服务和被服务服务和被服务的关系。的关系。n客户是客户是服务的请求方服务的请求方，服务器是，服务器是服服务的提供方务的提供方。运行运行客户客户程序程序网络边缘网络边缘网络核心网络核
24、心运行运行服务器服务器程序程序AB 请求服务请求服务 得到服务得到服务客户客户服务器服务器客户客户 A 向服务器向服务器 B 发出请求服务，发出请求服务，而服务器而服务器 B 向客户向客户 A 提供服务。提供服务。课件制作人：谢希仁客户软件的特点客户软件的特点 n被用户调用后运行，在打算通信时主动向被用户调用后运行，在打算通信时主动向远地服务器发起通信（请求服务）。因此，远地服务器发起通信（请求服务）。因此，客户程序必须知道服务器程序的地址。客户程序必须知道服务器程序的地址。n不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。课件制作人：谢希仁服务器软件的特点服务器软件的
25、特点 n一种专门用来提供某种服务的程序，可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。同时处理多个远地或本地客户的请求。n系统启动后即自动调用并系统启动后即自动调用并一直不断地运一直不断地运行着行着，被动地等待被动地等待并接受来自各地的客并接受来自各地的客户的通信请求。因此，服务器程序不需户的通信请求。因此，服务器程序不需要知道客户程序的地址。要知道客户程序的地址。n一般需要强大的硬件和高级的操作系统一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。支持。课件制作人：谢希仁2.对等连接方式对等连接方式 n对等连接对等连接(peer-to-peer，简写为，简写为 P2P)是是指两
26、个主机在通信时并不区分哪一个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。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），它们就可以进行软件），它们就可以进行平等的、平等的、对等连接通信对等连接通信。n双方都可以下载对方已经存储在硬盘中双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。的共享文档。课件制作人：谢希仁对等连接方式的特点对等连接方式的特点n对等连接方式从本质上看仍然是使用客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。个主机
27、既是客户又同时是服务器。n例如主机例如主机 C 请求请求 D 的服务时，的服务时，C 是客户，是客户，D 是服务器。但如果是服务器。但如果 C 又同时向又同时向 F提供提供服务，那么服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。又同时起着服务器的作用。网络边缘网络边缘网络核心网络核心运行运行P2P 程序程序运行运行P2P 程序程序DCEF运行运行P2P 程序程序运行运行P2P 程序程序课件制作人：谢希仁1.3.2 因特网的核心部分因特网的核心部分n网络核心部分是因特网中最复杂的部网络核心部分是因特网中最复杂的部分。分。n网络中的核心部分要向网络边缘中的网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通
28、性，使边缘部分中大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通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）。信（即传送或接收各种形式的数据）。课件制作人：谢希仁路由器的重要任务路由器的重要任务n在网络核心部分起特殊作用的是在网络核心部分起特殊作用的是路路由器由器(router)。n路由器是一种专用计算机，没有路路由器是一种专用计算机，没有路由器就无法构成因特网。由器就无法构成因特网。n路由器是实现路由器是实现分组交换分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是的关键构件，其任务是转发（转发（forwarding)收到的分组，这收到的分组
29、，这是网络核心部分最重要的功能。是网络核心部分最重要的功能。课件制作人：谢希仁1.电路交换的主要特点电路交换的主要特点n两部电话机只需要用一对电线就能够互两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。相连接起来。课件制作人：谢希仁更多的电话机互相连通更多的电话机互相连通n5 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 10 对电线。对电线。nN 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。对电线。n当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。对的数量与电话机数的平方成正比。课件制作人：谢希仁使用交
30、换机使用交换机n当电话机的数量增多时，就要使用交换当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。机来完成全网的交换任务。交换机交换机课件制作人：谢希仁“交换交换”的含义的含义n在这里，在这里，“交换交换”(switching)的含义就的含义就是是转接转接把一条电话线转接到另一条把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。电话线，使它们连通起来。n从通信资源的分配角度来看，从通信资源的分配角度来看，“交换交换”就是按照某种方式就是按照某种方式动态地分配动态地分配传输线路传输线路的资源。的资源。课件制作人：谢希仁电路交换的特点电路交换的特点n摘机拨号摘机拨号拨号信令通过多个交换机传
31、送到拨号信令通过多个交换机传送到被叫用户所连接的交换机被叫用户所连接的交换机该交换机向被叫该交换机向被叫用户的电话机振铃用户的电话机振铃摘机信令传送回主叫用摘机信令传送回主叫用户所连接交换机户所连接交换机呼叫完成。呼叫完成。n主叫端到被叫端建立了一条连接（物理通路），主叫端到被叫端建立了一条连接（物理通路），这条连接占用了双方通话时所需的通信资源，这条连接占用了双方通话时所需的通信资源，这些资源在双方通信时不会被其他用户占用。这些资源在双方通信时不会被其他用户占用。n这样，电路交换端对端的这样，电路交换端对端的通信质量通信质量有了有了可靠的可靠的保证。保证。课件制作人：谢希仁总结电路交换的特点
32、总结电路交换的特点n电路交换是电路交换是面向连接面向连接的，即这种交换方的，即这种交换方式具有三个步骤：式具有三个步骤：n建立连接（占用通信资源）建立连接（占用通信资源）n通信（一直占用通信资源）通信（一直占用通信资源）n释放连接（归还通信资源）释放连接（归还通信资源）n在通话的全部时间内，通话的两个用户在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源。始终占用端到端的通信资源。课件制作人：谢希仁电路交换举例电路交换举例nA 和和 B 通话经过四个交换机通话经过四个交换机n通话在通话在 A 到到 B 的连接上进行的连接上进行交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机用户线用户线
33、用户线用户线中继线中继线中继线中继线BDCA课件制作人：谢希仁电路交换举例电路交换举例nC 和和 D 通话只经过一个本地交换机通话只经过一个本地交换机n通话在通话在 C 到到 D 的连接上进行的连接上进行交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机用户线用户线用户线用户线中继线中继线中继线中继线BDCA课件制作人：谢希仁电路交换传送计算机数据效率低电路交换传送计算机数据效率低n计算机数据具有突发性。计算机数据具有突发性。n这导致通信线路的利用率很低。这导致通信线路的利用率很低。课件制作人：谢希仁2.分组交换的主要特点分组交换的主要特点 n分组交换采用分组交换采用存储转发存储转发技术。技术。
34、n在发送端，先把较长的报文在发送端，先把较长的报文划分成较短划分成较短的、固定长度的数据段的、固定长度的数据段。报文报文1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长假定这个报文较长不便于传输不便于传输课件制作人：谢希仁数数 据据数数 据据数数 据据报文报文添加首部构成分组添加首部构成分组n每一个数据段前面添加上每一个数据段前面添加上首部首部构成分组。构成分组。首部首部首部首部首部首部分组分组 1分组分组 2分组分组 3请注意：现在左边是请注意：现在左边是“前面前面”课件制作人：谢希仁分组交换的传输单元分组交换的传输单元n分组交换网以分组交换网
35、以“分组分组”作为数据传输单作为数据传输单元。元。n依次依次把各分组发送到接收端（假定接收把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。端在左边）。数数 据据首部首部分组分组 1数数 据据首部首部分组分组 2数数 据据首部首部分组分组 3课件制作人：谢希仁分组首部的重要性分组首部的重要性n每一个每一个分组的首部都含有分组的首部都含有地址地址等控制信等控制信息。息。n分组交换网中的结点交换机根据收到的分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的分组的首部中的地址信息地址信息，把分组，把分组转发转发到下一个结点交换机。到下一个结点交换机。n用这样的用这样的存储转发存储转发方式，最后分组就能方式，最
36、后分组就能到达到达最终目的地最终目的地。课件制作人：谢希仁收到分组后剥去首部收到分组后剥去首部n接收端收到分组后剥去首部还原成报文。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数数 据据首部首部分组分组 1数数 据据首部首部分组分组 2数数 据据首部首部分组分组 3收到的数据收到的数据课件制作人：谢希仁数数 据据数数 据据数数 据据最后还原成原来的报文最后还原成原来的报文n最后，在接收端把收到的数据最后，在接收端把收到的数据恢复成为恢复成为原来的报文原来的报文。n这里我们假定分组在传输过程中没有出这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。现差错，在转发时也没有被丢弃。报文报文11
37、01000110101010110101011100010011010010课件制作人：谢希仁分组交换网分组交换网n因特网的核心部分是由许多因特网的核心部分是由许多网络网络和把它和把它们互连起来的们互连起来的路由器路由器组成，而组成，而主机处在主机处在因特网的边缘部分因特网的边缘部分。n在因特网核心部分的路由器之间一般都在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接，而在网络边缘的主用高速链路相连接，而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接。率的链路相连接。H1H5H2H4H3H6路由器路由器网络网络网络核心部分网络核心部分主机主机
38、H1H5H2H4H3H6发送的发送的分组分组路由器路由器AEDBC网络核心部分网络核心部分主机主机课件制作人：谢希仁分组交换网的分组的转发分组交换网的分组的转发H1A互联网互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向向 H5 发送分组发送分组H2 向向 H6 发送分组发送分组注意分组路径的变化！注意分组路径的变化！路由器路由器主机主机课件制作人：谢希仁注意分组的注意分组的存储转发存储转发过程过程H1A互联网互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向向 H5 发送分组发送分组路由器路由器主机主机在路由器在路由器 E 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口最后到达目的主机最后到达目
39、的主机 H5在路由器在路由器 C 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口在路由器在路由器 A 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口路由路由器之间不断交换路由信息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（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）以及连接在网络上的计算机）因特网的路由因特网的路由器之间不断交换路由信息的器之间不断交换路由信息的复复杂过程对用户是透明的（用户看不见）杂过程对用户是透明的（用户看不见）课件制作人：谢希仁路由器路由器n在路由器中的输入和输出端口之间在路由器中的输入和输出端口之间没有没有直接连线直接连线。n路由
40、器处理分组的过程是：路由器处理分组的过程是：n把收到的分组先放入把收到的分组先放入缓存（暂时存储）缓存（暂时存储）；n查找查找转发表转发表，找出到某个目的地址应，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；从哪个端口转发；n把分组送到适当的把分组送到适当的端口端口转发出去。转发出去。课件制作人：谢希仁主机和路由器的作用不同主机和路由器的作用不同n主机是主机是为用户进行信息处理为用户进行信息处理的，并向网的，并向网络发送分组，从网络接收分组。络发送分组，从网络接收分组。n路由器对分组进行路由器对分组进行存储转发存储转发，最后把分，最后把分组交付目的主机。组交付目的主机。课件制作人：谢希仁分组交换的优点分
41、组交换的优点n高效高效 动态分配传输带宽，对通信链路动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。是逐段占用。n灵活灵活 以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。n迅速迅速 不必先建立连接就能向其他主机不必先建立连接就能向其他主机发送分组。发送分组。n可靠可靠 保证可靠性的网络协议；分布式保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。的路由选择协议使网络有很好的生存性。课件制作人：谢希仁分组交换带来的问题分组交换带来的问题n分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这，这就会造成一定的就会造成一定的时延时延。n分组必须携带的首部（里面有必不可少分
42、组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的的控制信息）也造成了一定的开销开销。课件制作人：谢希仁IP 网络的生存性很强n 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 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）。课件制作人：谢希仁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课件制作人：谢希仁存储转发原理存储转发原理并非完全新的概念并非完全新的概念 n在在 20 世纪世纪 40 年代，电报通信也采用了年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的
43、基于存储转发原理的报文交换报文交换(message switching)。n报文交换的时延较长，从几分钟到几小报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。用了。三种交换的比较三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报报文文报报文文报报文文A B C D A B C DA B C D报文交换报文交换电路交换电路交换分组交换分组交换t连接建立连接建立数据传送数据传送报文报文P2P1连接释放连接释放数据传送数据传送的特点的特点比特流直达终点比特流直达终点报文报文报文报文报文报文分组分组 分组分组 分组分组存储存储转发转发
44、存储存储转发转发存储存储转发转发存储存储转发转发课件制作人：谢希仁1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展(1)中国公用计算机互联网中国公用计算机互联网 CHINANET(2)中国教育和科研计算机网中国教育和科研计算机网 CERNET(3)中国科学技术网中国科学技术网 CSTNET(4)中国联通互联网中国联通互联网 UNINET(5)中国网通公用互联网中国网通公用互联网 CNCNET(6)中国国际经济贸易互联网中国国际经济贸易互联网 CIETNET(7)中国移动互联网中国移动互联网 CMNET(8)中国长城互联网中国长城互联网 CGWNET（建设中）（建设中）(9)中国卫星集团互联
45、网中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）（建设中）课件制作人：谢希仁1.5 计算机网络的分类计算机网络的分类n1.5.1 计算机网络的不同定义计算机网络的不同定义n最简单的定义：计算机网络是最简单的定义：计算机网络是一些互相连接一些互相连接的、自治的计算机的集合。的、自治的计算机的集合。n因特网因特网(Internet)是是“网络的网络网络的网络”。n 1.5.2 几种不同的类别的网络几种不同的类别的网络n不同作用范围的网络不同作用范围的网络 n从网络的使用者进行分类从网络的使用者进行分类 课件制作人：谢希仁1.5.2 几种不同类别的网络几种不同类别的网络n不同作用范围的网络不同作用范围的网
46、络n广域网广域网 WAN(Wide Area Network)n局域网局域网 LAN(Local Area Network)n城域网城域网 MAN(Metropolitan Area Network)n个人区域网个人区域网 PAN(Personal Area Network)n从网络的使用者进行分类从网络的使用者进行分类n公用网公用网(public network)n专用网专用网(private network)课件制作人：谢希仁1.几种不同类别的网络几种不同类别的网络n用来把用户接入到因特网的网络用来把用户接入到因特网的网络n接入网接入网 AN(Access Network)，它又称为，它又
47、称为本地接入网本地接入网或或居民接居民接入网入网。课件制作人：谢希仁第二次课1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1.6.2 计算机网络的非性能特征计算机网络的非性能特征1.7 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.7.1 计算机网络体系结构的形成计算机网络体系结构的形成1.7.2 协议与划分层次协议与划分层次1.7.3 具有五层协议的体系结构具有五层协议的体系结构1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点实体、协议、服务和服务访问点1.7.5 TCP/IP 的体系结构的体系结构课件制作人：谢希仁主要概念（名词）主要概念（名词）n速率、
48、带宽、吞吐量、时延、时延带宽速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率积、往返时间、利用率n协议、协议三要素协议、协议三要素nOSI体系结构、体系结构、TCP/IP体系结构、原理体系结构、原理体系结构体系结构n实体、服务和服务访问点实体、服务和服务访问点课件制作人：谢希仁1.6 计算机网络的性能计算机网络的性能1.6.1 计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1.速率速率n比特比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。信息论中使用的信息量的单位。nBit 来源于来源于 binary digit，意思是一个，意思是一个“二进
49、二进制数字制数字”，因此一个比特就是二进制数字中，因此一个比特就是二进制数字中的一个的一个 1 或或 0。n速率速率即即数据率数据率(data rate)或或比特率比特率(bit rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是率的单位是 b/s，或，或kb/s,Mb/s,Gb/s 等等n速率往往是指速率往往是指额定速率额定速率或或标称速率标称速率。课件制作人：谢希仁2.带宽带宽 n“带宽带宽”(bandwidth)本来是指信号具有本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。吉赫等）。n现在现
50、在“带宽带宽”是数字信道所能传送的是数字信道所能传送的“最高数据率最高数据率”的同义语，单位是的同义语，单位是“比特比特每秒每秒”，或，或 b/s(bit/s)。课件制作人：谢希仁常用的带宽单位常用的带宽单位n更常用的带宽单位是更常用的带宽单位是n千比每秒，即千比每秒，即 kb/s（103 b/s）n兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）n吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）n太比每秒，即太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）n请注意：在计算机界，请注意：在计算机界，K=210=1024 M=220,G=230,T=240。课件制作人：谢希仁数字信号流随时间的