1、計算機網絡第1章 計算機網絡和因特網第一章 計算機網絡和因特網2目 錄n什么是因特網n網絡邊緣n網絡核心n接入網和物理媒體nISP和因特網主干n分組交換網絡中的時延和分組丟失n協議層次和它們的服務模型n計算機網絡和因特網的歷史第一章 計算機網絡和因特網31.1 什么是因特網n視角視角1因特網的構成因特網的構成q硬件方面n連接在因特網上的數以百萬計的互連計算機設備: 主機 = 端系統n連接因特網上各種設備的通信鏈路q光纖，銅纜，無線電，人造衛星q傳輸速率 = 帶寬n轉發數據的分組交換機: 轉發分組 (數據塊)q鏈路層交換機q路由器本地本地ISP公司網絡公司網絡區域區域ISP分組交換機分組交換機工

2、作站工作站服務器服務器移動通信設備移動通信設備第一章 計算機網絡和因特網41.1 什么是因特網n視角視角1因特網的構成因特網的構成q軟件方面n在因特網上運行的網絡應用程序n協議：控制報文的發送接收q例如：TCP, IP, HTTP, FTP, PPPq因特網： “萬網之網”n松散的層次結構n公共因特網（Internet）和私有的內聯網（intranet）q因特網標準nRFC: 請求評論（request for comments）nIETF: 因特網工程部（ Internet Engineering Task Force ）第一章 計算機網絡和因特網51.1 什么是因特網n什么是協議什么是協議q

3、人類之間交流的語言（協議）n漢語n英語n法語nq計算機之間交流的語言（協議）n語法n語義n同步第一章 計算機網絡和因特網61.1 什么是因特網n視角視角2因特網能夠提供的服務因特網能夠提供的服務q通信基礎設施為分布式應用程序提供支撐q為應用程序提供的通信服務n可靠的面向連接服務q先行握手，建立連接q確認和重傳確保可靠數據傳送q流控制確保發送方不會過快的發送過量的分組而淹沒接收方q擁塞控制試圖防止因特網進入遲滯狀態n不可靠的無連接服務q不承諾“從發送方到接收方傳遞數據所需的時間長度”第一章 計算機網絡和因特網71.2 網絡邊緣n網絡結構深入研究網絡結構深入研究q網絡邊緣: n應用程序和主機q網絡

4、核心: n目標：在各個不同的小網 絡之間轉發數據n路由器n網絡的網絡q接入網，物理媒體：通信鏈路第一章 計算機網絡和因特網81.2 網絡邊緣n網絡邊緣的構成網絡邊緣的構成q端系統（主機）n運行應用程序，如：IE、Foxmail等n網絡應用的通信模型網絡應用的通信模型q客戶機/服務器模型（C/S）n客戶機：使用服務的主機n服務器：提供服務的主機q對等模型（P2P）n所有的主機同時承擔服務器和客戶機的雙重身份第一章 計算機網絡和因特網91.3 網絡核心n基本問題：數據是怎樣通過網絡傳輸的？基本問題：數據是怎樣通過網絡傳輸的？n第一代計算機網絡第一代計算機網絡電路交換網絡電路交換網絡q數據交換過程n

5、第一步：建立連接n第二步：交換數據n第三步：釋放連接q電路交換的特性n數據交換前需建立起一條從發端到收端的物理通路n在數據交換的全部時間內用戶始終占用端到端的固定傳輸信道n交換雙方可實時進行數據交換而不會存在任何延遲第一章 計算機網絡和因特網101.3 網絡核心n第一代計算機網絡第一代計算機網絡電路交換網絡電路交換網絡q電路交換中的復用n時分復用（TDM）n頻分復用（FDM）頻率時間頻率時間4 對用戶第一章 計算機網絡和因特網111.3 網絡核心n第一代計算機網絡第一代計算機網絡電路交換網絡電路交換網絡q例題 計算通過電路交換網絡將一個640,000比特長的文件從主機A傳送到主機B需要多長時間

6、？n所有鏈路速率皆為1.536 Mbpsn每條鏈路使用有24個時隙的TDMn建立端到端的電路需要500毫秒第一章 計算機網絡和因特網121.3 網絡核心n第一代計算機網絡第一代計算機網絡電路交換網絡電路交換網絡q存在的問題n計算機之間的數據交換往往具有突發性和間歇性特征，而對電路交換而言，用戶支付的費用則是按用戶占用線路的時間來收費的n不夠靈活。只要在通話雙方建立的通路中的任何一點出了故障，就必須重新撥號建立新的連接，這對緊急和重要通信是很不利的。結論：電路交換技術不適合于計算機間的數據交換。第一章 計算機網絡和因特網131.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網

7、絡q引入分組交換網絡的動機 美國軍方針對“數據”交換的特征以及電路交換技術存在的局限性，提出真正意義上的計算機網絡必須滿足：n不是為了打電話，而是用于計算機之間的數據傳送n能夠連接不同類型的計算機n所有的網絡結點同等重要，不能有特別重要的結點n必須有冗余路由n網絡結構盡可能簡單，能夠可靠傳送數據第一章 計算機網絡和因特網141.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q計算機網絡的演化第一章 計算機網絡和因特網151.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程(1) 在發送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長 度的

8、數據段報文1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸第一章 計算機網絡和因特網161.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程(2) 每一個數據段前面添加上首部構成分組請注意：現在左邊是“前面”數 據數 據數 據報文首部首部首部分組 1分組 2分組 3第一章 計算機網絡和因特網171.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程(3) 分組交換網以“分組”作為數據傳輸單元(4) 依次把各分組發送到接收端（假定接收端在左邊）數 據首部分組

9、 1數 據首部分組 2數 據首部分組 3第一章 計算機網絡和因特網181.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程(5) 接收端收到分組后剝去首部還原成報文數 據首部分組 1數 據首部分組 2數 據首部分組 3收到的數據第一章 計算機網絡和因特網191.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程(6) 最后，在接收端把收到的數據恢復成為原來的報文數 據數 據數 據報文1101000110101010110101011100010011010010第一章 計算機網絡和因特網201.3 網絡核心n第二

10、代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換的工作流程備注2：分組首部的重要性：n每一個分組的首部都含有地址等控制信息。n分組交換網中的結點交換機根據收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉發到下一個結點交換機。n用此種存儲轉發方式，最后分組就能到達最終目的地。備注1：這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現差錯，在轉發時也沒有被丟棄。第一章 計算機網絡和因特網211.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡H1A分組交換網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組H2 向 H6 發送分組注意分組路徑的變化！結點交換機主機第一章 計算機網絡和

11、因特網221.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡H1A分組交換網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組結點交換機主機在結點交換機 A 暫存查找轉發表找到轉發的端口在結點交換機 C 暫存查找轉發表找到轉發的端口在結點交換機 E 暫存查找轉發表找到轉發的端口最后到達目的主機 H5第一章 計算機網絡和因特網231.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換網絡的結構采用分組交換技術的計算機網絡，從概念上可以看成是由兩個子網構成，一是通信子網，另一是資源子網，如圖所示。 其中,通信子網由若干個中間交換結點（swit

12、ch node）和連接這些交換結點的鏈路組成，主要承擔數據通信任務。 所謂資源子網主要由網絡主機和各種可提供共享資源的設備（如打印機、光盤庫等）組成，主要承擔數據處理任務。資源子網資源子網 通信子網通信子網 第一章 計算機網絡和因特網241.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換網絡的特征n被傳送的數據分成若干分組分別傳送n數據傳輸前不必預先確定分組的傳輸路徑n通信子網中的每個交換結點均為共享結點,并且都具有分組的存儲/轉發以及選擇合適路由的能力n在數據通信的過程中，通信子網斷續(動態)分配傳輸帶寬，使得通信線路的利用率得以大大提高下續下續第一章 計算

13、機網絡和因特網251.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換網絡的特征n為了提高分組交換網的可靠性，通信子網常采用網狀拓撲結構，使得當發生網絡擁塞或少數中間交換結點、鏈路出現故障時，可靈活地改變路由而不致引起通信的中斷或全網的癱瘓；n通信網絡的主干線路往往由一些高速鏈路構成第一章 計算機網絡和因特網261.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q轉發n目標: 通過路由器將分組從源主機移動到到目的主機q我們將學習一些路徑選擇（如：路由）算法 (第4章)n數據報網絡 q分組內的目的地址決定下一跳q在會話過程中路由可能改變q類

14、似的：駕駛，問路n虛電路網絡 q每個分組攜帶一個標識（虛電路號），該標識決定下一跳q在 呼叫建立時決定固定的路徑，并在整個呼叫過程中保持不變q路由器保持每個呼叫連接的狀態第一章 計算機網絡和因特網271.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換 VS 電路交換n假設：q1Mbps的鏈路，每個用戶需要100kbpsq分組交換下1個用戶活躍的概率為0.1n電路交換：僅支持10個用戶（1Mbps/100kbps）n分組交換：35個用戶條件下，11個及以上用戶同時活動的概率為0.0004，即10個及10個以內用戶同時活躍的概率為0.9996，基本上與電路交換性能

15、相當下續下續在相同條件下，分組交換能夠比電路交換支持更多的用戶在相同條件下，分組交換能夠比電路交換支持更多的用戶第一章 計算機網絡和因特網281.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換 VS 電路交換n更一般的分組交換q用戶速率無限制n假設：q同一時刻僅有一個用戶傳輸1M的數據q電路建立時間可忽略不計n電路交換所需時間：10sn分組交換所需時間：1s當用戶數較少時，分組交換能夠獲得比電路交換更好的性能當用戶數較少時，分組交換能夠獲得比電路交換更好的性能下續下續第一章 計算機網絡和因特網291.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分

16、組交換網絡q分組交換 VS 電路交換q將L長的分組傳輸 (推送出去)到鏈路（速率為R bps）要花費L/R 秒q當整個分組到達路由器后才能向下條鏈路傳輸: 存儲轉發q時延 = 3L/R舉例:qL = 7.5 MbitsqR = 1.5 Mbpsq時延 = 15 秒LRRR第一章 計算機網絡和因特網301.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換 VS 電路交換n分組交換網絡存在的問題q分組在各結點存儲轉發時因要排隊總會造成一定的時延。當網絡通信量過大時，這種時延可能會很大q各分組必須攜帶一定的控制信息（說明信息），從而帶來額外開銷q整個分組交換網的管理和

17、控制比較復雜第一章 計算機網絡和因特網311.3 網絡核心n第二代計算機網絡第二代計算機網絡分組交換網絡分組交換網絡q分組交換 VS 電路交換n結論q若要連續傳送大量數據，且其傳送時間遠大于呼叫建立時間，則采用在數據通信之前預先分配傳輸帶寬的電路交換較為合適q分組交換不需要預先分配傳輸帶寬，在傳送突發數據時可提高整個網絡的信道利用率第一章 計算機網絡和因特網321.3 網絡核心n網絡核心分類網絡核心分類電信網絡電信網絡電路交換網絡電路交換網絡FDMTDM分組交換網絡分組交換網絡虛電路網絡虛電路網絡數據報網絡數據報網絡 數據報網絡既不是面向連接的也不是無連接的 Internet為應用程序同時提供

18、面向連接服務（TCP）和無連接服務（UDP）第一章 計算機網絡和因特網331.4 接入網和物理媒體n接入網的作用接入網的作用q將網絡邊緣與網絡核心連接起來，通常是將端系統連接到邊緣路由器上q邊緣路由器：端系統到任何其它遠程端系統的路徑上的第一臺路由器n接入的方式接入的方式qModem撥號/ADSL撥號/HFCq局域網接入：以太網q無線接入第一章 計算機網絡和因特網341.4 接入網和物理媒體nModem撥號撥號q通過本地電話回路點對點連接ISP的撥號池（通常是路由器）q速度最高可達56kbpsq無法實現在上網的同時撥打電話nADSL：不對稱數字用戶線不對稱數字用戶線q下行/上行速率最高可達8M

19、bps/1Mbpsq頻分復用:n0kHz4kHz：語音n4kHz50kHz：上行 50kHz1MHz：下行q帶寬獨享第一章 計算機網絡和因特網351.4 接入網和物理媒體nHFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable) ：光光纖同軸電纜混合網絡纖同軸電纜混合網絡q下行/上行速率最高可達40Mbps/10Mbpsq通過有線電視網絡部署q帶寬共享第一章 計算機網絡和因特網361.4 接入網和物理媒體nHFC：光纖同軸電纜混合網絡光纖同軸電纜混合網絡第一章 計算機網絡和因特網371.4 接入網和物理媒體nHFC：光纖同軸電纜混合網絡光纖同軸電纜混合網絡家庭電纜頭端電纜分配網絡（簡化

20、）典型的有 500到5,000個家庭第一章 計算機網絡和因特網381.4 接入網和物理媒體nHFC：光纖同軸電纜混合網絡光纖同軸電纜混合網絡家庭電纜頭端電纜分配網絡（簡化）第一章 計算機網絡和因特網391.4 接入網和物理媒體nHFC：光纖同軸電纜混合網絡光纖同軸電纜混合網絡家庭電纜頭端電纜分配網絡服務器第一章 計算機網絡和因特網401.4 接入網和物理媒體nHFC：光纖同軸電纜混合網絡光纖同軸電纜混合網絡家庭電纜頭端電纜分配網絡信道VIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEODATADATACONTROL123456789頻分復用:第一章 計算機網絡和因特網411.4 接入網

21、和物理媒體n局域網接入局域網接入q公司/大學 的局域網 (LAN) 將端系統連接到邊緣路由器q以太網: n通過共享或專用的鏈路來連接端系統和路由器n10 Mbs, 100Mbps, Gigabit以太網q局域網: 詳見第5章第一章 計算機網絡和因特網421.4 接入網和物理媒體n無線接入無線接入q共享的無線接入網絡連接端系統和路由器n通過基站（無線接入點）q無線局域網:n802.11b (WiFi): 11 Mbpsq廣域無線接入n由電信運營商提供n3G:提供超過384 kbps的無線接入q會發生嗎？n歐洲的WAP/GPRS基站移動主機路由器第一章 計算機網絡和因特網431.4 接入網和物理媒

22、體n家庭網絡家庭網絡q典型的家庭網絡構成nADSL 或 cable modemn路由器/防火墻/網絡地址轉換n以太網n無線接入點無線接入點無線筆記本電腦路由器/防火墻cablemodem到/從電纜頭端第一章 計算機網絡和因特網441.4 接入網和物理媒體n物理媒體分類物理媒體分類q導引型媒體：信號沿著固體媒體被導引q非導引型媒體：信號自由傳播n導引型媒體導引型媒體q雙絞線：兩根互相絕緣的銅導線n3類線：傳統的電話線， 10 Mbps 以太網n5類線：100Mbps 以太網第一章 計算機網絡和因特網451.4 接入網和物理媒體n導引型媒體導引型媒體q同軸電纜n雙向傳輸n基帶q電纜上單信道q以太網

23、n寬帶q 電纜上多信道q HFCq光纜n在玻璃光纖傳播光脈沖，每一個脈沖一比特n高速運行q高速的點到點傳輸 (如 5 Gps)n低誤碼率：中繼器相隔很遠； 不受電磁干擾外層外層屏蔽層屏蔽層絕緣層絕緣層內導體內導體芯(玻璃)封套(玻璃)外套(玻璃)第一章 計算機網絡和因特網461.4 接入網和物理媒體n非導引型媒體：無線電非導引型媒體：無線電q特性n通過電磁頻譜傳播信號n沒有物理“線路”n雙向傳輸n傳播環境影響:q反射q被障礙物所阻隔q干擾無線鏈路類型:n地面微波：可達45 Mbpsn無線局域網：2/11/54Mbpsn無線廣域網：如3Gn衛星q可達50Mbps的信道 (或 多個較小的信道)q2

24、70 毫秒的端到端延遲q同步衛星 vs 低緯度衛星第一章 計算機網絡和因特網471.5 ISP和因特網主干n因特網的結構是松散的層次結構，依賴各級ISP進行互聯n在中心: “第一層” ISPs (如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), 實現國家/國際間的覆蓋q相互間是對等的Tier 1 ISPTier 1 ISPTier 1 ISP第一層私下里提供互連（對等體）NAP第一層同時在網絡接入點（NAPS）提供互連第一章 計算機網絡和因特網481.5 ISP和因特網主干n“第二層” ISPs: 較小的 (通常是區域的) ISPsq連接到一個或多個第一層ISPs, 或者

25、其它第二層 ISPsTier 1 ISPTier 1 ISPTier 1 ISPNAPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISP第二層ISP為能夠連接因特網的其它區域而向第一層ISP付費q 第二層ISP是第一層提供商的客戶第二層 ISPs 私下里相互結成對等，可在NAP進行互連第一章 計算機網絡和因特網491.5 ISP和因特網主干n“第三層” ISPs 和本地 ISPs q最后一跳 (“接入”) 網絡 (與端系統最近)本地和第三層是上層ISPs的客戶，通過它們連到因特網其它區域Tier 1 ISPTier 1 ISPTier 1 IS

26、PNAPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPTier 3ISPlocalISPlocalISPlocalISP第一章 計算機網絡和因特網501.5 ISP和因特網主干n分組經過多個網絡!Tier 1 ISPTier 1 ISPTier 1 ISPNAPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPTier-2 ISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPTier 3ISPloc

27、alISPlocalISPlocalISP第一章 計算機網絡和因特網511.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n數據丟失和產生時延的原因數據丟失和產生時延的原因q在路由器緩存中的分組隊列n分組到達輸入鏈路的速率超出輸出鏈路能力n分組隊列，等待轉發AB分組傳輸 (延遲)分組排隊 (延遲)空閑的 (可用的) 緩存: 如果沒有空閑的緩存則到達的分組被丟棄(丟失)接收分組,處理并放到相應隊列傳播 (延遲)第一章 計算機網絡和因特網521.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n四種分組時延四種分組時延q節點處理時延dprocn檢測比特差錯n確定輸出鏈路q排隊時延dqueuen在輸出鏈路中等待被發送n取決于

28、路由器的擁塞程度q傳輸時延dtransnR=鏈路帶寬 (bps)、L=分組長度 (bits)n將分組比特流發送到鏈路上的時間 = L/R第一章 計算機網絡和因特網531.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n四種分組時延四種分組時延q傳播時延dpropnd = 物理鏈路的長度ns = 媒體中的傳播速度 (2x108 米/秒)n傳播時延= d/sAB 傳播傳輸節點處理排隊注意: 傳輸時延和傳播時延是兩個完全不同的概念第一章 計算機網絡和因特網541.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n傳輸時延和傳播時延的關系傳輸時延和傳播時延的關系車隊類比車隊類比n汽車以100公里/小時的速度行駛n收費站為每輛車

29、提供服務需耗費12秒 (傳輸時間)n汽車位; 車隊 分組n問題Q: 從現在到車隊排列到下一個收費站前需要多長時間?n通過收費站將車隊“推送”到高速公路的時間 = 12*10 = 120 秒n從第一個收費站到下一個收費站的汽車行駛時間: 100公里/(100公里/小時)= 1 小時n答案: 62 分鐘收費站收費站十輛汽車的車隊100 km100 km下續下續第一章 計算機網絡和因特網551.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n傳輸時延和傳播時延的關系傳輸時延和傳播時延的關系車隊類比車隊類比n現在汽車以1000公里/小時的速度行駛n現在收費站為每輛車提供服務需耗費1分鐘nQ: 有汽車會在所有汽車離

30、開第一個收費站前到達下一個收費站嗎？n是的! 7分鐘后，第一輛汽車將會到達下一個收費站，而還有3輛車仍然在第一個收費站n分組在第一個路由器被全部傳送出去之前，該分組的第一個比特已經到達了下一個路由器！收費站收費站十輛汽車的車隊100 km100 km第一章 計算機網絡和因特網561.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n節點時延節點時延qdproc 一般為幾個毫秒或更短qdqueue 依賴于擁塞情況qdtrans = L/R, 對于低速鏈路來說很重要qdprop 幾個毫秒到數百毫秒proptransqueueprocnodalddddd第一章 計算機網絡和因特網571.6 分組交換網絡中的時延和

31、分組丟失n排隊時延（再次討論）排隊時延（再次討論）q假定nR=鏈路帶寬 (bps)nL=分組長度 (bits)na=平均分組到達速率q流量強度：La/RnLa/R 0: 平均排隊時延很小，甚至為0nLa/R 1: 平均時延較大，且隨時間推延而趨于無窮!第一章 計算機網絡和因特網581.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n分組丟失的原因和后果分組丟失的原因和后果q緩存中隊列的容量是有限的q當分組到達時隊列已滿，則分組被丟棄 (丟失)q丟失的分組可能會被前一個節點、源端系統重新傳輸，或者根本不重傳第一章 計算機網絡和因特網591.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n“真實的真實的”因特網的延遲和路

32、由因特網的延遲和路由qTraceroute 程序: 為從源端到目的地的因特網端到端路徑上的路由器提供時延計量方法. 對所有到目的地路徑上的路由器 i:n發送3個分組n路由器 i 將向發送者返回分組n發送者計算發送分組和收到響應之間的時間間隔3 probes3 probes3 probes第一章 計算機網絡和因特網601.6 分組交換網絡中的時延和分組丟失n“真實的真實的”因特網的延遲和路由因特網的延遲和路由1 cs-gw (54) 1 ms 1 ms 2 ms2 (45) 1 ms

33、1 ms 2 ms3 (30) 6 ms 5 ms 5 ms4 jn1-at1-0-0- (29) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (36) 21 ms 18 ms 18 ms 6 () 22 ms 18 ms 22 ms7 (6) 22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.10

34、3.253 (53) 104 ms 109 ms 106 ms9 de2- (29) 109 ms 102 ms 104 ms10 (0) 113 ms 121 ms 114 ms11 renater- (4) 112 ms 114 ms 112 ms12 nio-n2.cssi.renater.fr (3) 111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr (02) 123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-n

35、ice.cssi.renater.fr (10) 126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom- (4) 135 ms 128 ms 133 ms16 5 (5) 126 ms 128 ms 126 ms17 * * *18 * * *19 fantasia.eurecom.fr (42) 132 ms 128 ms 136 mstraceroute: to www.eurecom.fr從

36、 到 的三次時延測量* 意味著沒有響應 (可能是丟失了，路由器沒有響應)trans-oceaniclink第一章 計算機網絡和因特網611.7 協議層次和服務模型n協議的協議的“層次層次”q現實：網絡的復雜性q問題：n如何將復雜的網絡依據一定的規則組織成有序結構? n如何為討論網絡形成一個共同的基礎? 第一章 計算機網絡和因特網621.7 協議層次和服務模型n層次通信的一個例子層次通信的一個例子哲學家聊天哲學家聊天第一章 計算機網絡和因特網631.7 協議層次和服務模型n分層的理由分層的理由q對于處理復雜的系統：n顯式的結構使得復雜系統的問題定位和不同組成

37、部分之間的關聯討論成為可能q分層的參考模型(reference model) 可用于討論n模塊化簡化了系統的維護和升級q某個層次服務實現的改變對系統的其余部分是透明的q如：改變秘書之間的通話過程不會影響哲學家通信的效果q分層的做法有沒有壞處?第一章 計算機網絡和因特網641.7 協議層次和服務模型n因特網的協議棧q應用層: 支持網絡應用nFTP, SMTP, STTPq運輸層: 主機間的數據傳輸nTCP, UDPq網絡層:將數據報從源端傳送到目的端nIP, 路由協議q鏈路層: 數據在網絡相鄰結點之間傳輸nPPP, 以太網q物理層: 在線路上傳輸比特流應用層運輸層網絡層鏈路層物理層第一章 計算機

38、網絡和因特網651.7 協議層次和服務模型n基本概念基本概念q實體(Entity)n實體是任何可以發送和接收信息的硬件和軟件進程。通常是一個特定的軟件模塊q對等體(Peer)n不同機器上包含對應層的實體稱為對等體q協議(Protocol)n語法，即數據與控制信息的結構或格式n語義，即需發現何種控制信息，完成何種動作以及做出何種應答n同步，即事件實現順序的詳細說明下續下續第一章 計算機網絡和因特網661.7 協議層次和服務模型n基本概念基本概念q服務(Service)n為保證上層對等體之間能互相通信，下層向上層提供的功能。q服務原語n服務原語是指網絡相鄰層間進行交互時所要交換的一些必要命令q服務

39、訪問點(SAP)n服務訪問點是同一系統中相鄰兩層的實體進行交互的地方下續下續第一章 計算機網絡和因特網671.7 協議層次和服務模型n基本概念基本概念q協議和服務的關系q接口(Interface)n接口位于每對相鄰層之間，定義了下層向上層提供的原語操作和服務下續下續第一章 計算機網絡和因特網681.7 協議層次和服務模型n基本概念基本概念q協議數據單元(PDU)n協議數據單元是對等層次上傳送數據的單位q服務數據單元(SDU)n服務數據單元是層與層之間交換數據的單位q網絡體系結構(Network Architecture)n網絡體系結構就是層和協議的集合q協議棧(Protocol Stack)n

40、一個特定的系統所使用的一組協議（每層一個協議）稱為協議棧第一章 計算機網絡和因特網691.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應用進程數據先傳送到第5層加上第5層首部，成為第5層 PDU第一章 計算機網絡和因特網701.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第5層 PDU 再傳送到第4層加上第4層首部，成為第4層PDU第一章 計算機網絡和因特網711.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據

41、的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第4層PDU再傳送到第3層加上第3層首部，成為第3層PDU第一章 計算機網絡和因特網721.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第3層PDU再傳送到第2層加上第2層首部和尾部，成為第2層PDU第一章 計算機網絡和因特網731.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第2層PDU再傳送到第1層最下面的第1層把比特流傳

42、送到物理媒體第一章 計算機網絡和因特網741.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321物理傳輸媒體計算機 1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發送端第1層傳送到接收端第1層計算機 2第一章 計算機網絡和因特網751.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第1層接收到比特流，上交給第2層第一章 計算機網絡和因特網761.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321

43、計算機 1AP2AP1計算機 2第2層剝去首部和尾部取出數據部分，上交給第3層第一章 計算機網絡和因特網771.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第3層剝去首部，取出數據部分上交給第4層第一章 計算機網絡和因特網781.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第4層剝去首部，取出數據部分上交給第5層第一章 計算機網絡和因特網791.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系

44、結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第5層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程第一章 計算機網絡和因特網801.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2我收到了 AP1 發來的應用程序數據！第一章 計算機網絡和因特網811.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2應 用 程 序 數 據第5層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀

45、察加入或剝去首部（尾部）的層次應 用 程 序 數 據H5應 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據H4第4層首部H3第3層首部H2第2層首部T2第2層尾部第一章 計算機網絡和因特網821.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 210100110100101 比 特 流 110101110101計算機 2 的第1層收到比特流后交給第2層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據第一章 計算機網絡和因特網831.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據

46、的流動計算機網絡體系結構中數據的流動H3H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第2層剝去首部和尾部后把數據部分交給第3層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據第一章 計算機網絡和因特網841.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第3層剝去首部后把數據部分交給第4層第一章 計算機網絡和因特網851.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動H5應

47、 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第4層剝去首部后把數據部分交給第5層第一章 計算機網絡和因特網861.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動應 用 程 序 數 據H5應 用 程 序 數 據5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2第5層剝去 PDU 首部后把應用程序數據交給應用進程第一章 計算機網絡和因特網871.7 協議層次和服務模型n計算機網絡體系結構中數據的流動計算機網絡體系結構中數據的流動5432154321計算機 1AP2AP1計算機 2我收到了 AP1 發來的應用程序數據！第一章 計算機網絡和因特網