第一章計算機網絡概述

教師：時間：2015年7月8號安徽中醫學院醫藥信息工程學院主要內容計算機網絡在信息時代中的作用電路交換、分組交換技術計算機網絡的體系結構一二三21世紀的一些重要特征就是數字化、網絡化和信息化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1.1計算機網絡在信息時代的作用因特網(Internet)的發展因特網商業化1986年NSF建立了NSFNET1983年ARPAnet分為ARPAnet和MILNET

1969年建立一個名為ARPANET的網絡

因特網的意義1因特網是自印刷術以來人類通信方面最大的變革3因特網縮短了人際交往的時間和空間，改變了人們的生活、工作、學習和交往方式，使世界發生了極大的變化2現在人們的生活、工作、學習和交往都已離不開因特網電路交換分組交換存儲轉發術語理解1.2電路交換、分組交換技術電路交換兩部電話機只需要用一對電線就能夠互相連接起來

更多的電話機互相連通5部電話機兩兩相連，需10對電線。N部電話機兩兩相連，需N(N–1)/2對電線。

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。

…

交換機“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：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。電路交換的特點電路交換的三個階段：建立連接通信釋放連接所以,電路交換必定是面向連接的。((A通話前先撥號建立連接?？赡苤灰涍^一個交換機（如A到B）可能要經過多個交換機（如C到D）通話過程中，通信雙方一直占用所建立的連接。通話結束后，掛機釋放連接。交換機交換機交換機交換機((((((交換機交換機BCD電路交換傳送計算機數據效率低計算機數據具有突發性，這導致通信線路的利用率很低，浪費資源。傳統的電路交換的電信網雖然四通八達，但在戰爭期間，一旦正在通信的電路中有一個交換機或一條鏈路被炸毀，整個通信電路就必然中斷。如果改用迂回電路，必須要重新撥號建立連接，這就耽誤時間，造成很大的損失。分組交換針對電路交換的電信網的這一重大缺點，一種靈活的分組交換的計算機網絡問世了。分組交換的原理（一）在發送端，先把較長的報文(欲發送的整塊數據)劃分成較短的、固定長度的數據段。報文1101000110101010110101011100010011010010假定這個報文較長不便于傳輸分組交換的原理（二）每一個數據段前面添加上首部構成分組。數據數據數據報文首部首部首部分組

1分組

2分組

3請注意：現在左邊是“前面”分組交換的原理（三）分組交換網以“分組”作為數據傳輸單元。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

1數據首部分組

2數據首部分組

3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終目的地。分組交換的原理（四）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收到的數據分組交換的原理（五）最后，在接收端把收到的數據恢復成為原來的報文。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。數據數據數據報文1101000110101010110101011100010011010010數據數據數據分組交換全過程在發送端把要發送的報文分隔為較短的數據塊每個塊增加帶有控制信息的首部構成分組（包）依次把各分組發送到接收端接收端剝去首部，抽出數據部分，還原成報文數據分組11010011101?

???????00101001110報文發送端首部分組數據首部分組首部數據發送發送發送在前發送接收端數據首部數據首部數據首部11010011101?

???????00101001110分組交換網的示意圖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！結點交換機主機分組的存儲轉發過程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；充分使用鏈路的帶寬?？煽客晟频木W絡協議；自適應的路由選擇協議使網絡有很好的生存性。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（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。計算機網絡體系結構的形成：相互通信的兩個計算機系統必須高度協調工作才行，而這種“協調”是相當復雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱碗s的問題，轉化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。1.3計算機網絡的體系結構劃分層次的必要性計算機網絡中的數據交換必須遵守事先約定好的規則。這些規則明確規定了所交換的數據的格式以及有關的同步問題（同步含有時序的意思）。為進行網絡中的數據交換而建立的規則、標準或約定即網絡協議(networkprotocol)，簡稱為協議。劃分層次的概念舉例計算機

1

向計算機

2

通過網絡發送文件。可以將要做的工作進行如下的劃分。第一類工作與傳送文件直接有關。確信對方已做好接收和存儲文件的準備。雙方協調好一致的文件格式。兩個計算機將文件傳送模塊作為最高的一層。剩下的工作由下面的模塊負責。兩個計算機交換文件文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個文件傳送模塊好像文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的把文件交給下層模塊進行發送把收到的文件交給上層模塊再設計一個通信服務模塊文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊只看這兩個通信服務模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對方把文件交給下層模塊進行發送把收到的文件交給上層模塊通信服務模塊通信服務模塊再設計一個網絡接入模塊文件傳送模塊計算機

1計算機

2文件傳送模塊通信服務模塊通信服務模塊網絡接入模塊網絡接入模塊通信網絡網絡接口網絡接口網絡接入模塊負責做與網絡接口細節有關的工作例如，規定傳輸的幀格式，幀的最大長度等。五層協議的體系結構應用層(applicationlayer)運輸層(transportlayer)網絡層(networklayer)數據鏈路層(datalinklayer)物理層(physicallayer)數據鏈路層5應用層4運輸層3網絡層2數據鏈路層1物理層5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應用進程數據先傳送到應用層加上應用層首部，成為應用層

PDU5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層報文再傳送到網絡層加上網絡層首部，成為IP數據報（或分組）5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2IP數據報再傳送到數據鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數據鏈路層幀5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數據鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體應用層(applicationlayer)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物理層傳送到接收端物理層計算機

25432154321計算機

1AP2AP1計算機

2物理層接收到比特流，上交給數據鏈路層5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部取出數據部分，上交給網絡層5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網絡層剝去首部，取出數據部分上交給運輸層5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2運輸層剝去首部，取出數據部分上交給應用層5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應用層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2我收到了

AP1

發來的應用程序數據！5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2應用程序數據應用層首部H510100110100101比特流110101110101注意觀察加入或剝去首部（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運輸層首部H3網絡層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部5432154321計算機

1AP2AP1計算機

210100110100101比特流110101110101計算機2的物理層收到比特流后交給數據鏈路層H2T2H3H4H5應用程序數據H3H4H5應用程序數據5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部后把幀的數據部分交給網絡層H2T2H3H4H5應用程序數據H4H5應用程序數據H3H4H5應用程序數據5432154321計算機

1AP2AP1計算機

2網絡層剝去分組首部后把分組的數據部分交給運輸層H5應用程序數據H