1、網絡技術基礎第一講主講教師：袁旭信息科學與技術學院關于本課程講授學時：48實驗學時：16課堂講授+實驗+課后作業Nothingseek,nothingfind.湛江師范學院1關于參考教材計算機網路（第6版）計算機網絡：自頂向下方法湛江師范學院2第一章 概述（1.1 1.4 1.2 、1.3、1.3 1.5）湛江師范學院本講重點了解因特網的發展階段掌握因特網的組成部分及各部分的作用理解路由器在因特網中扮演的角色理解分組交換的概念湛江師范學院1.1 計算機網絡在信息時代中的作用湛江師范學院1.1 計算機網絡在信息時代的作用湛江師范學院61.1 計算機網絡在信息時代的作用21 世紀的一些重要特征就是

2、數字化、網絡化和信息化，它是一個以網絡為核心的信息時代。網絡現已成為信息社會的命脈和發展知識經濟的重要基礎。網絡是指“三網”，即電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡。發展最快的并起到核心作用的是計算機網絡。 湛江師范學院7因特網(Internet)的發展進入 20 世紀 90 年代以后，以因特網為代表的計算機網絡得到了飛速的發展。已從最初的教育科研網絡逐步發展成為商業網絡。已成為僅次于全球電話網的世界第二大網絡。 湛江師范學院8因特網的意義因特網是自印刷術以來人類通信方面最大的變革。現在人們的生活、工作、學習和交往都已離不開因特網。 湛江師范學院9計算機網絡提供的最重要的功能 連通性（Conne

3、ctivity）計算機網絡使上網用戶之間都可以交換信息，好像這些用戶的計算機都可以彼此直接連通一樣。 共享（Sharing）即資源共享。可以是信息共享、軟件共享，也可以是硬件共享。 湛江師范學院101. 4 計算機網絡在我國的發展湛江師范學院111. 4 計算機網絡在我國的發展(1) 中國公用計算機互聯網 CHINANET(2) 中國教育和科研計算機網 CERNET(3) 中國科學技術網 CSTNET(4) 中國聯通互聯網 UNINET湛江師范學院121. 4 計算機網絡在我國的發展(5) 中國網通公用互聯網 CNCNET(6) 中國國際經濟貿易互聯網 CIETNET(7) 中國移動互聯網 C

4、MNET(8) 中國長城互聯網 CGWNET（建設中）(9) 中國衛星集團互聯網 CSNET（建設中） 湛江師范學院13中國互聯網發展狀況湛江師范學院141.2 因特網概述湛江師范學院151.2.1 網絡的網絡起源于美國的因特網現已發展成為世界上最大的國際性計算機互聯網。網絡(network)由若干結點(node)和連接這些結點的鏈路(link)組成。 互聯網是“網絡的網絡”(network of networks)。 連接在因特網上的計算機都稱為主機(host)。 湛江師范學院16名詞“結點”辨析“結點”的英文名詞是 node。雖然 node 有時也可譯為“節點”，但這是指像天線上的駐波的節

5、點，這種節點很像竹竿上的“節”。在網絡中的 node 的標準譯名是“結點”而不是“節點”。但數據結構的樹(tree)中的 node 應當譯為“節點”。湛江師范學院17網絡與因特網網絡把許多計算機連接在一起。湛江師范學院18湛江師范學院19網絡與因特網網絡把許多計算機連接在一起。因特網則把許多網絡連接在一起。 湛江師范學院20湛江師范學院21internet 和 Internet 的區別以小寫字母 i 開始的 internet（互聯網或互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互連而成的網絡。 以大寫字母I開始的的 Internet（因特網）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾

6、多網絡相互連接而成的特定計算機網絡，它采用 TCP/IP 協議族作為通信的規則，且其前身是美國的 ARPANET。湛江師范學院221.2.2 因特網發展的三個階段第一階段是從單個網絡 ARPANET 向互聯網發展的過程。 1983 年 TCP/IP 協議成為 ARPANET 上的標準協議。人們把 1983 年作為因特網的誕生時間。 湛江師范學院231971年的阿帕網()三級結構的因特網 第二階段的特點是建成了三級結構的因特網。 三級計算機網絡，分為主干網、地區網和校園網（或企業網）。 湛江師范學院24校園網地區網主干網多層次 ISP 結構的因特網 第三階段的特點是逐漸形成了多層次 ISP 結構

7、的因特網。出現了因特網服務提供者 ISP (Internet Service Provider)。 湛江師范學院25用戶通過 ISP 上網湛江師范學院26根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的IP 地址數目的不同，ISP 也分成為不同的層次。 主機A 本地 ISP 第二層 ISP NAP 第一層 ISP NAP 第二層 ISP 本地 ISP 主機B湛江師范學院27一級 ISP一級 ISP第一層 ISP大公司本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校園網校園網校園網校園網第二層 ISP第二層 ISPNAPNAPAB第一層 ISP第二層 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地

8、ISP第一層 ISP第一層第二層第三層本地 ISP第二層 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二層 ISP本地 ISP本地 ISP第二層 ISP萬維網 WWW 的問世因特網已經成為世界上規模最大和增長速率最快的計算機網絡，沒有人能夠準確說出因特網究竟有多大。因特網的迅猛發展始于 20 世紀 90 年代。由歐洲原子核研究組織 CERN 開發的萬維網 WWW (World Wide Web)被廣泛使用在因特網上，大大方便了廣大非網絡專業人員對網絡的使用，成為因特網的這種指數級增長的主要驅動力。 湛江師范學院28因特網的發展情況概況湛江師范學院291.2.3 關于因特網的標準化工

9、作湛江師范學院30因特網協會 ISOC因特網研究指導小組IRSG 因特網研究部 IRTF 因特網工程部 IETF 因特網工程指導小組IESG RGWGRG領域領域因特網體系結構研究委員會 IAB WGWGWGISOCIABIRTFIRSGRGRGIETFIESGFieldWGWGFieldWGWG因特網標準制定經歷的階段 因特網草案(Internet Draft) 在這個階段還不是 RFC 文檔。建議標準(Proposed Standard) 從這個階段開始就成為 RFC 文檔。草案標準(Draft Standard)因特網標準(Internet Standard) 湛江師范學院311.3 因

10、特網的組成 湛江師范學院321.3 因特網的組成 從因特網的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：邊緣部分 由所有連接在因特網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。核心部分 由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。湛江師范學院33因特網的邊緣部分因特網的核心部分因特網的邊緣部分與核心部分湛江師范學院341.3.1 因特網的邊緣部分處在因特網邊緣的部分就是連接在因特網上的所有的主機。這些主機又稱為端系統(end system)。“主機 A 和主機 B 進行通信”，實際上是指：“運行在主機 A 上的某個

11、程序和運行在主機 B 上的另一個程序進行通信”。即“主機 A 的某個進程和主機 B 上的另一個進程進行通信”。或簡稱為“計算機之間通信” 湛江師范學院35兩種通信方式在網絡邊緣的端系統中運行的程序之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶服務器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 對等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 湛江師范學院361. 客戶服務器方式客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程。客戶服務器方式所描述的是進程之間服務和被服務的關系。客戶是服務的請求方，服務器是服務的提供方。湛江師范學院37湛江師范學院382. 對

12、等連接方式 對等連接(peer-to-peer，簡寫為 P2P)是指兩個主機在通信時并不區分哪一個是服務請求方還是服務提供方。只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P 軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。雙方都可以下載對方已經存儲在硬盤中的共享文檔。 湛江師范學院392. 對等連接方式 對等連接方式從本質上看仍然是使用客戶服務器方式，只是對等連接中的每一個主機既是客戶又同時是服務器。例如主機 A 請求 B 的服務時，A 是客戶，B 是服務器。但如果 A 又同時向 C提供服務，那么 A 又同時起著服務器的作用。湛江師范學院40湛江師范學院411.3.2 因特網的核心部分網絡核心部分是因特

13、網中最復雜的部分。網絡中的核心部分要向網絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數據）。在網絡核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器是實現分組交換(packet switching)的關鍵構件，其任務是轉發收到的分組，這是網絡核心部分最重要的功能。 湛江師范學院421. 電路交換的主要特點兩部電話機只需要用一對電線就能夠互相連接起來。 湛江師范學院43更多的電話機互相連通5 部電話機兩兩相連，需 10 對電線。湛江師范學院44N 部電話機兩兩相連，需 N(N 1)/2 對電線。當電話機的數量很大時，這種連接方法需要的電線

14、對的數量與電話機數的平方成正比。使用交換機當電話機的數量增多時，就要使用交換機來完成全網的交換任務。 湛江師范學院45“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義就是轉接把一條電話線轉接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態地分配傳輸線路的資源。 湛江師范學院46電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。 電路交換的三個階段：湛江師范學院47釋放鏈接建立連接通信電路交換舉例A 和 B 通話經過四個交換機通話在 A 到 B 的連接上進行湛江師范學院48(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA(電路交換舉例C 和 D 通

15、話只經過一個本地交換機通話在 C 到 D 的連接上進行湛江師范學院49(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換傳送計算機數據效率低想一想可以用電路交換來傳送計算機數據嗎？計算機數據具有突發性。這導致通信線路的利用率很低。湛江師范學院50報文2. 分組交換的主要特點 在發送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數據段。 湛江師范學院51 0 010假定這個報文較長不便于傳輸數 據數 據數 據報文添加首部構成分組每一個數據段前面添加上首部構成分組。湛江師范學院52首部首部首部分組 1分組 2分組 3分組交換的傳輸單元分組交換網以“分組”作為數據傳輸單元。依次把各分組發

16、送到接收端（假定接收端在左邊）。湛江師范學院53數 據首部分組 1數 據首部分組 2數 據首部分組 3收到分組后剝去首部接收端收到分組后剝去首部還原成報文。湛江師范學院54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:數 據數 據數 據最后還原成原來的報文最后，在接收端把收到的數據恢復成為原來的報文。湛江師范學院55報文 0 010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。分組首部的重要性每一個分組的首部都含有地址等控制信息。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。用這樣的存儲轉發方式，最后分組就能到達最

17、終目的地。湛江師范學院56因特網的核心部分因特網的核心部分是由許多網絡和把它們互連起來的路由器組成，而主機處在因特網的邊緣部分。在因特網核心部分的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網絡邊緣的主機接入到核心部分則通常以相對較低速率的鏈路相連接。主機的用途是為用戶進行信息處理的，并且可以和其他主機通過網絡交換信息。路由器的用途則是用來轉發分組的，即進行分組交換的。 湛江師范學院57H1H5H2H4H3H6發送的分組路由器AEDBC網絡核心部分主機湛江師范學院58H1A互聯網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組H2 向 H6 發送分組注意分組路徑的變化！路由器主機湛江師范學院59

18、H1A互聯網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組路由器主機在路由器 E 暫存查找轉發表找到轉發的端口最后到達目的主機 H5在路由器 C 暫存查找轉發表找到轉發的端口在路由器 A 暫存查找轉發表找到轉發的端口湛江師范學院60路由器（Router）在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。路由器處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；查找轉發表，找出到某個目的地址應從哪個端口轉發；把分組送到適當的端口轉發出去。 湛江師范學院61主機和路由器的作用不同主機是為用戶進行信息處理的，并向網絡發送分組，從網絡接收分組。路由器對分組進行存儲轉發，最后把分組交付目的主機。湛江師范學院62分組交換的優點高效 動態分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速 不必先建立連接就能向其他主機發送分組。可靠 保證可靠性的網絡協議；分布式的路由選擇協議使網絡有很好的生存性。 湛江師范學院63分組交換帶來的問題分組在各結點存儲轉發時需要排隊，這就會造成一定的時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的