計算機網絡任課教師：劉直良電話-mail:415405701@目錄第1章概述第2章物理層

第3章數據鏈路層第4章網絡層第5章運輸層

第6章應用層第7章網絡安全第8章因特網上的音頻/視頻服務第9章無線網絡第10章下一代因特網參考書目計算機網絡：系統方法(第4版)LarryL.Peterson&BruceS.Davie，機械工業出版社計算機網絡：自頂向下方法(第4版)JamesF.Kurose，機械工業出版社ComputerNetworks（第5版）AndrewS.Tanenebaum清華大學出版社課程要求先修課程序設計作業一章交一次作業成績評定考試成績由三部分構成：

作業（15%）+上機、實驗（15%）+期末考試（70%）本章學習目的與要求了解：計算機網絡的形成與發展過程。掌握：計算機網絡的定義、重要功能與分類方法。掌握：計算機網絡的性能及衡量標準掌握：計算機網絡體系結構了解：網絡計算研究與應用的發展。

第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展1.1計算機網絡在信息時代中的作用現存的三種最主要網絡：電信網絡（電話網）有線電視網絡計算機網絡在這三種網絡中，計算機網絡的發展最快，其技術已成為信息時代的核心技術。1.1計算機網絡在信息時代中的作用（續）計算機網絡的定義把分布在不同地點的多個計算機連接起來，按照網絡協議互相通信，以共享軟件、硬件和數據資源為目標的系統。提供的重要功能連通（通信）

—網上用戶交換信息。（手段）共享

—共享資源。（目的）問題：網上計算機之間如何通信？……考慮以下情況不同地區不同的網絡提供商不同種類的計算機不同操作系統簡單例子兩個商人，一個說西班牙語，一個說韓語，他們倆要在一起談生意，如何溝通（通信）？找一個既懂西班牙語又懂韓國語的人來當翻譯。繼續我們的問題：網上計算機之間如何通信？……兩臺不同的計算機=兩個語種不同的商人翻譯=？……計算機之間通信—需要一定的規則來協調（翻譯）差異。這些規則稱為通信協議。問題的答案：計算機之間的通信是通過—

通信協議來實現的。第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展什么是因特網？因特網—Internet—國際互聯網A.起源于美國B.世界上最大的國際性計算機互聯網1.因特網的誕生與發展起源：試驗網—ARPANET1969,美國國防部

最初只連接了位于不同地區的四臺計算機學術網NSFNET(1986,美國國家科學基金會)傳輸速率56kbps（1986）1.544Mbps （1988) 45Mbps （1992)1996以后呢？……商業網1995年4月30日以后完全商業化洛杉磯分校猶他大學圣大巴巴拉分校斯坦福研究所建立因特網的目的目的？是為了讓不同類型的計算機方便地通信以便共享資源，而尋求一種互連不同局域網和廣域網的新方法，實現一個網絡中的網絡，即網際網。英文叫Internetwork，簡稱Internet。1983年TCP/IP協議成為ARPANET上的標準協議。TransmissionControlProtocol/InternetProtocol1983年正式命名為Internet，我國叫它“因特網”人們把1983年作為因特網的誕生時間。2.因特網通信原理TCPIP34125678路由器路由器78563412原信息TCP/IP重組信息發送者接收者2.因特網通信原理TCP協議將信息分割成許多小數據塊，并附加一些特定的信息IP協議將每個數據塊打包并標上地址，并通過路由器上了因特網數據包經過一個個路由器指路最后到離目標計算機網絡的路由器，這時TCP/IP協議將每個數據包打開，并檢查數據，送入目標計算機。3.因特網發展的三個階段1.單個網絡ARPANET互聯網2.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）。3.逐漸形成了多層次ISP結構的因特網。出現了因特網服務提供者ISP(InternetServiceProvider)。用戶因特網ISP1ISP2因特網服務提供者用戶通過ISP上網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。第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展計算機網絡的組成三種劃分方式1.按系統劃分—軟件+

硬件

軟件：網絡協議和協議軟件網絡操作系統(WindowsNT)網絡管理及網絡應用軟件硬件：傳輸線路:有線連接：雙絞線、同軸電纜、電話線、光纖無線連接：微波、紅外線和毫米波、光波、地球衛星通信等。中繼器:信號放大整形等交換機/路由器:建立釋放聯接路由選擇等多路復用器:提高信道利用率調制解調器終端設備2.按邏輯劃分

資源子網通信子網

(CommunicationControlProcessor)

3.按拓撲結構劃分

拓撲（Topology） 從圖論演變而來，是一種研究與大小和形狀無關的點、線、面特點的方法。1.星形拓撲結構星形布局是以中央結點為中心與各結點連接而組成的，各個結點間不能直接通信，而是經過中央結點控制進行通信。優點：結構簡單便于管理組網容易網絡延遲時間短誤碼率低缺點共享能力較差通信線路利用率不高中央結點負擔過重2.環形拓撲結構環形網中各結點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環路上任何結點均可以請求發送信息。一個結點發出的信息必須穿越環中所有的環路接口，信息流中目的地址與環上某結點地址相符時，即被該結點的環路接口所接收，而后信息繼續流向下一環路接口，一直流回到發送該信息的環路接口結點為止。特點優點：簡化了路徑選擇的控制可靠性較高實時性強缺點結點過多時傳輸效率低擴充不方便3.總線形拓撲結構用一條稱為總線的中央主電纜，將相互之間以線性方式連接的工作站連接起來的布局方式稱為總線形拓撲。特點：優點結構簡單靈活便于擴充可靠性高響應速度快；設備量少價格低安裝使用方便共享資源能力強便于廣播式工作缺點總線長度有一定限制，一條總線也只能連接一定數量的結點。4.樹形拓撲結構樹形結構是總線形結構的擴展，它是在總線網上加上分支形成的，其傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合回路。特點優點具有一定容錯能力，可靠性強便于廣播式工作容易擴充缺點聯系固定專用性強5.網狀拓撲結構特點優點可靠性高資源共享方便有好的通信軟件支持下通信效率高缺點貴！結構復雜軟件控制麻煩計算機網絡及因特網的圖例表示方法不管哪一種計算機網絡

都可以用一朵云來表示計算機網絡計算機網絡計算機網絡計算機網絡因特網是由許多網絡通過路由器互連而成的網絡網絡網絡網絡網絡網絡網絡路由器路由器路由器路由器路由器路由器因特網是：“網絡的網絡”因特網網因特網也可以用一朵云來表示因特網的組成從因特網的工作方式上看，可以劃分為兩大塊：(1)邊緣部分由所有連接在因特網上的主機組成。用來進行通信（傳送數據、音頻或視頻）和資源共享。(2)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（提供連通和交換）。因特網的核心部分因特網的邊緣部分主機網絡路由器因特網的邊緣部分與核心部分因特網的通信類型兩大類：客戶服務器類型（C/S）即Client/Server對等類型（P2P）即Peer-to-Peer運行客戶程序網絡邊緣網絡核心運行服務器程序AB①請求服務②得到服務客戶服務器客戶A向服務器B發出請求服務，而服務器B向客戶A提供服務。對等連接類型對等連接(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。列舉我們知道的P2P方式/軟件？因特網的核心部分路由器及其所連接的各個網絡路由器(Router)簡介它是實現分組交換的關鍵構件。任務—轉發收到的分組（網絡核心部分最重要的功能）。作用—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與其他主機通信。因特網通信方式簡介電路交換報文交換分組交換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：建立連接通信釋放連接((A通話前先撥號建立連接。可能只要經過一個交換機（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。電路交換的特點交換機交換機交換機交換機((((((交換機交換機BCD計算機終端早期的計算機網絡采用電路交換那時計算機很少，非常昂貴。遠地終端通過通信線路（可能要經過許多個交換機）使用處于網絡中心的計算機的資源。結論：電路交換傳送計算機數據效率低。會導致網絡資源嚴重浪費。原因：計算機數據具有突發性。后果：導致分組交換問世。美國軍方促進了

分組交換的發展20世紀60年代美蘇冷戰激烈。美國軍方要生存性很強的新型分布式網絡。即使少數結點或鏈路被摧毀，整個網絡仍保持暢通。這種新型的計算機網絡就是采用分組交換的、基于存儲轉發計算機網絡。IP網絡當部分結點或鏈路被摧毀時分組交換仍可保持網絡暢通路由器ACB分組交換的重要概念報文：發送的整塊數據。分組（包packet）：將報文劃分成更小的等長數據段，加上控制信息組成的首部報頭（源地址、目的地址）。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。1101000110101010110101011100010011010010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。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。依次把各分組發送到接收端。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。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。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。報文1101000110101010110101011100010011010010分組交換網的示意圖H1A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！路由器主機注意分組的存儲轉發過程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簡單的存儲轉發例子圖1-6采用存儲轉發的郵政通信工作模式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。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。第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展(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(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CMNET(8)中國長城互聯網CGWNET（已建成）(9)中國衛星集團互聯網CSNET（建設中）我國主要的互聯網補充：CERNETCERNET的發展歷史CERNET的發展現狀CERNET的主干網拓撲結構

CERNET發展歷史1994年國家立項投資建設，1995年底完成第一期工程國家教育部領導管理，服務于教育和科研等公益事業第一個全國范圍Internet主干網1997年開始分擔通信費用，自我運行主干網Internet地區網地區網地區網地區網?….?….校園網校園網校園網校園網校園網CERNETCERNETR的三級層次結構CERNET的主干網拓撲結構地區網名稱范圍地區網中心所在地華北地區網北京，天津、河北、山西、內蒙北京：清華大學西北地區網陜西、甘肅、寧夏、青海、新疆西安：西安交大西南地區網四川、貴州、云南、西藏成都：電子科大華南地區網廣東、廣西、海南廣州：華南理工大學華中地區網湖南、湖北、河南武漢：華中科技大學華東（北）地區網江蘇、安徽、山東南京：東南大學華東（南）地區網上海、浙江、江西、福建上海：上海交大東北地區網遼寧、吉林、黑龍江沈陽：東北大學CERNET的地區網及其中心第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展1.5計算機網絡的分類按網絡拓撲結構劃分按網絡覆蓋范圍劃分按網絡服務性質劃分1.按網絡拓撲結構劃分總線型環型星型混合型樹型（星型級聯）網狀（星型+環型）2.按網絡覆蓋范圍劃分個人區域網局域網LAN城域網MAN廣域網WAN

（Page：17）0.1meter Singleprocessor1meter Multiprocessor10meter Room100meter Building1kilometer Campuskilometer City100kilometer Country1Kkilometer Continent10Kkilometer Planet3.按網絡服務性質劃分公用計算機網絡為公眾提供商業性和公益性的通信和信息服務的通用計算機網絡（例如：Internet）。專用計算機網絡為政府、企業、行業和社會發展等部門提供具有部門特點的、具有特定應用服務功能的計算機網絡（例如：Intranet）。第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展計算機網絡的性能

1.速率（b/s）2.帶寬（b/s

）3.吞吐量（b/s

）4.時延（s

）5.時延帶寬積（b*s

）6.利用率（信道、網絡）（%

）計算機網絡的性能

1.速率（b/s）速率即數據發送率(datarate)或比特率(bitrate)是計算機網絡中最重要的一個性能指標。速率的單位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等。比特：一個“二進制數字”，一個比特就是二進制數字中的一位，即：1或0。速率往往是指額定速率或標稱速率。線速轉發？……

路由器

2.帶寬（b/s）“帶寬”(bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。計算機網絡“帶寬”是數字信道所能傳送的“最高數據率”的同義語，單位是“比特每秒”，或b/s(bit/s)。描述帶寬也常常把“比特/秒”省略。例如，帶寬是10M，實際上是10Mb/s。這里的M是106。常用的帶寬單位常用的帶寬單位是千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）太比每秒，即Tb/s（1012b/s）請注意： 在計算機領域，當表示存儲容量或者衡量字節大小時：KB=210byte=1024byte，MB=220,GB=230,TB=240

B=byte=8bit3.吞吐量（b/s）表示在單位時間內通過某個網絡（或信道、接口）的數據量。吞吐量測量真實環境下實際上到底有多少數據量能夠通過網絡。吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。單位：

“比特每秒”，或b/s(bit/s)。速率、帶寬、吞吐量的比較相同點：都是表示網絡中單位時間內通過的數據量。不同點：1.速率—多指數據的發送速率（主動）

帶寬（被動）、吞吐量（主被動） —多指數據的傳送速率 （指單位時間內通過一個鏈路的橫截面或者一個設備接口的數據量）

2.速率、帶寬—多指理論值 吞吐量—多指實際值問題1：下載速度

我家租用的是中國網通2M的寬帶，那么我的下載速度是多少？單位是？下載一首4M的mp3歌曲大致需多長時間？如果是上傳呢？注意題目里面兩個”M”的單位!答：2M的寬帶，其實際可以達到的下載速度峰值（即最高下載速度）計算公式就為：106

b×2/8=250000byte/s（約為244K字節每秒），日常生活中為了便于記憶，我們總是省略了后面的時間計算單位，習慣性簡稱“244K”，這個便是2M寬帶的最高下載速率。問題2我家的2M寬帶能達到244K的速度嗎？為什么？

答：244K的數值是理論上的極限速度，實際上根據線路與機房之間的距離、以及中途物理上、邏輯上的線路損耗、信號干擾等因素，再加上信息頭標識（如地址、序號等）等各種控制信號，一般都要再扣約12%-20%的耗損，其傳輸速度一般應為180~210KBps左右。4.時延概念：一個報文或分組從網絡的一端傳送到另一端所需時間。時延組成： （1）傳播時延 （2）發送時延 （3）排隊時延 （4）處理時延轉發時延處理時延和排隊時延處理時延——交換結點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。排隊時延——數據（即分組）在交換結點等候發送時在緩存隊列中所經歷的時延。排隊時延的長短往往取決于網絡中當時的通信量。四種時延所產生的地方1011001…發送器隊列結點

B結點

A在結點

A中產生處理時延和排隊時延數據從結點A向結點B發送數據鏈路發送時延發送時延—發送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發送完畢所需的時間。發送時延=數據塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）四種時延所產生的地方1011001…發送器隊列結點

B結點

A在發送器產生傳輸時延(即發送時延)在結點

A中產生處理時延和排隊時延數據從結點A向結點B發送數據鏈路傳播時延傳播時延—電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。傳播時延=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）即：t=s/v四種時延所產生的地方1011001…發送器隊列在鏈路上產生傳播時延結點

B結點

A在發送器產生傳輸時延(即發送時延)在結點

A中產生處理時延和排隊時延數據從結點A向結點B發送數據鏈路總時延數據傳輸經歷的總時延就是發送時延、傳播時延、處理時延和排隊時延之和：總時延=發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延容易產生的錯誤概念對于高速網絡鏈路，我們提高的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。

為什么？……提高鏈路帶寬相當于減小了數據的發送時延。

補充：什么是寬帶？寬帶線路：可通過較高數據率的線路。寬帶是相對的概念，并沒有絕對的標準。在目前，對于用戶接入到因特網的用戶線路來說，每秒傳送幾兆比特就可以算是寬帶速率了。對寬帶傳輸的理解可否這樣理解？……

“比特在網絡上傳輸”就像“汽車在公路上跑”。因此寬帶傳輸的好處就是傳輸更快，好比汽車在高速公路上可以跑得更快一樣。錯誤是混淆了兩種速率在網絡中有兩種不同的速率：信號（即電磁波）在傳輸媒體上的傳播速率（米/秒，或公里/秒）計算機向網絡發送比特的速率（比特/秒）這兩種速率的意義和單位完全不同。寬帶傳輸：計算機向網絡發送比特的速率較高。ABAB寬帶線路窄帶線路在寬帶線路上比特傳播得快在窄帶線路上比特傳播得慢錯誤的概念ABAB寬帶線路窄帶線路寬帶線路：每秒有更多比特從計算機注入到線路。寬帶線路和窄帶線路上比特的傳播速率是一樣的。正確的概念比喻：汽車運貨寬帶線路窄帶線路寬帶和窄帶線路：車速一樣寬帶線路：車距縮短另一種錯誤概念

——“寬帶”相當于“多車道”多車道公路是并行傳輸……100101110100100111010001011010通信線路上通常都是串行傳輸(但ADSL是例外的）從時間軸信號寬度的變化來看寬帶和窄帶的區別在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。每秒

106

個比特時間1

01

0

111s帶寬為1Mb/s時間每秒

4

106

個比特0.25s帶寬為4Mb/s5.時延帶寬積（傳播）時延鏈路帶寬管道的體積=高橫截面積=傳播時延帶寬=時延帶寬積

表示這一段鏈路可以容納多少比特。因此，鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。時延帶寬積的意義（傳播）時延帶寬某一鏈路的傳播時延為500us，帶寬為100Mb/s，則時延帶寬積為？比特。這就意味著，當發送端發送的第一個比特達到終點的時候，發送端已發出了？個比特，這？個比特充滿了整個鏈路。101001001011111010001011010110思考：時延帶寬積的作用/意義？見后6.利用率信道利用率表示某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。信道利用率并非越高越好。時延

D利用率

U10D0時延急劇增大時延與網絡利用率的關系補充1：三種數據交換技術的比較三種交換技術總結：電路交換在數據傳送之前需建立一條物理通路，在線路被釋放之前，該通路將一直被一對用戶完全占有報文交換報文從發送方傳送到接收方采用存儲轉發的方式。在傳送報文時，只占用一段通路；在交換節點中需要緩沖存儲，報文需要排隊。因此，這種方式不滿足實時通信的要求。分組交換交換方式與報文交換類似，但一個報文被分成更小的組傳送，并規定了分組的最大長度，到達目的地后需重新將分組組裝成報文。這是網絡中最廣泛采用的一種交換技術。三種數據交換技術的比較使用環境：三種數據交換方式各有其特點，對于實時性強的交互式傳輸，電路交換最合適，不宜采用報文方式；對于網絡中較輕的或間歇式負載，報文交換方式較合算；對于中等或稍重的負載，分組交換方式有較好的效果。補充2：數據報和虛電路問題：在分組交換方式下，網絡如何傳送數量龐大的分組呢?目前有兩種方法：數據報和虛電路。補充2：數據報和虛電路數據報：每個分組（數據包）被獨立處理，就像在報文交換中每個報文被獨立處理那樣。每個節點根據一個路由選擇算法，為每個數據包選擇一條路徑，使它們的目的地相同（但走的路不一定相同）。一個節點在發送多個發往同一地址的數據包時，可以根據線路的擁擠情況為各個包選擇不同的轉發節點，所以一個大數據段的各個數據包可能是從不同的路徑到達目的地的，并且到達的先后順序也不一定是分割時的順序，這要根據網絡中當時的具體流量等情況而定。補充2：數據報和虛電路虛電路：數據在傳送以前，發送和接收雙方在網絡中建立起一條邏輯上的連接，但它并不是像電路交換中那樣有一條專用的物理通路，該路徑上各個節點都有緩沖裝置，服從于這條邏輯線路的安排，也就是按照邏輯連接的方向和接收的次序進行輸出排隊和轉發，這樣每個節點就不需要為每個數據包作路徑選擇判斷，就好像收發雙方有一條專用信道一樣。發送方依次發出的每個分組（數據包）經過若干次存儲轉發，按順序到達接收方。雙方完成數據交換后，拆除掉這條虛電路。第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展學習目的與要求了解：計算機網絡的形成與發展過程。掌握：計算機網絡的定義與分類方法。掌握：計算機網絡的性能及衡量標準掌握：計算機網絡體系結構了解：網絡研究與應用的新發展。

1.7計算機網絡的體系結構

概念一個集合

（網絡協議+網絡各層功能+層間接口協議）。網絡體系結構是一種層次化的系統結構，它可以看作是對計算機網絡和它的部件所執行功能的精確定義。它把網絡系統的通路，分成一些功能分明的層，各層執行自己所承擔的任務，依靠各層之間的功能組合，為用戶或應用程序提供訪問另一端的通路。分層的好處各層之間是獨立的。靈活性好。結構上可分割開。易于實現和維護。能促進標準化工作。兩種體系結構國際標準法律上的國際標準OSI(開放系統互連)并沒有得到市場的認可。非國際標準TCP/IP現在獲得了最廣泛的應用。TCP/IP常被稱為事實上的國際標準。OSI模型與TCP/IP協議比較

協議的三個組成要素語法數據與控制信息的結構或格式。語義需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。同步事件實現順序的詳細說明。1.7.3五層協議體系結構

TCP/IP是四層的體系結構：應用層、運輸層、網際層和網絡接口層。最下面的網絡接口層并沒有具體內容。采取折中的辦法，綜合

OSI和

TCP/IP

的優點，采用五層協議的體系結構。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物理層五層結構下的數據傳送主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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

PDU協議數據單元（PDU）：各層對等實體在協議控制下交換的數據塊稱為（PrototcolDataUnit）。PDU包含本層的協議控制信息和用戶數據，本層的用戶數據就是上層的PDU。主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層PDU再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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）主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2IP數據報再傳送到數據鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數據鏈路層幀主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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主機

1

向主機

2

發送數據應用層(applicationlayer)5432154321物理傳輸媒體主機

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主機

2主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2物理層接收到比特流，上交給數據鏈路層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部取出數據部分，上交給網絡層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2網絡層剝去首部，取出數據部分上交給運輸層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝去首部，取出數據部分上交給應用層主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發來的應用程序數據！主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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鏈路層尾部主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

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H4H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2運輸層剝去報文首部后把報文的數據部分交給應用層應用程序數據H5應用程序數據主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2應用層剝去應用層PDU首部后把應用程序數據交給應用進程主機

1

向主機

2

發送數據5432154321主機

1AP2AP1主機

2我收到了

AP1

發來的應用程序數據！分層的主要目的：將網絡技術中的復雜問題盡量簡單化。將網絡中不同的功能由不同的層次來完成，從而令各層次間相互影響的程度盡量降低。應用層會話層表示層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層生活中的例子：

空中旅行的組織空中旅行的組織一系列的步驟機票(購買)行李(托運)旅客(出發)飛機(起飛)飛行航線機票(投訴)行李(認領)旅客(到達)飛機(著陸)飛行航線飛行航線空中旅行的組織:從另一種不同的角度觀察層次的觀點：

每層實現一種特定的服務通過自己內部的功能依賴自己的下層提供的服務機票(購買)行李(托運)旅客(出發)飛機(起飛)飛行航線機票(投訴)行李(認領)旅客(到達)飛機(著陸)飛行航線飛行航線層次功能的分布式實現飛機(起飛)飛機(著陸)飛行航線起飛機場到達機場中間空中交通樞紐飛行航線飛行航線機票(購買)機票(投訴)行李(托運)行李(認領)旅客(出發)旅客(到達)從服務的角度來看……從出發地到目的地的航線：導航服務柜臺-to-柜臺：“旅客+行李”

票務服務行李托運-to-行李認領：行李服務登機入口-to-到達出口：旅客乘務服務

跑道-to-跑道：飛機“航運”服務層次化方法在其它領域的應用程序設計把一個大的程序分解為若干個層次的小模塊來實現，如操作系統。郵政系統郵遞員、郵政分局、郵政總局、郵政運輸銀行系統物流系統第1章概述1.1計算機網絡在信息時代中的作用1.2因特網概述 1.3因特網的組成1.4計算機網絡在我國的發展1.5計算機網絡的類別1.6計算機網絡的性能1.7計算機網絡的體系結構1.8補充：網絡及其應用新發展1.8補充

網絡及其應用新發展NGI1996年10月，美國政府發起下一代國際互聯網（NGI，NextGenerationInternet）計劃。解決速度、地址、服務質量等問題（核心：IPV6）CNGI2003年國家啟動了中國下一代互聯網示范工程CNGI

2004年3月CERNET2試驗網作為我國第一個下一代互聯網主干網正式開通并提供服務。下一代Internet的三大計劃NGI（NextGenerationInternet）美國政府主導，高端試驗網、應用演示InternetⅡ美國184所大學和70家企業共同建設增帶寬、提供更好服務質量GTRN（GlobalTerabitResearchNetwork）Internet2聯合歐洲、亞洲各國發起推動全球化的下一代互聯網研究和建設從其它角度理解NGI做傳統互聯網的認為：(1G)－>WWW(2G)－>GGG(3G)以IPv6為核心GGG—GreatGlobalGrid做網絡的認為：NGI：IPv4－>IPv6

做資本運作的認為：互聯網第二春(2005-2006)(2G)做接入的認為：窄帶（接入）－>寬帶（接入）(2G)有線（接入）－>無線/移動（接入）(2G)做軟件開發的認為：C/S,B/S—>P2P(2G)WEB1.0－>WEB2.0(2G）CNGI示范工程核心網XinJiangXiZang蘭州NeiMengGuNingXia西安ShanXiHeBei鄭州武漢南京合肥上海YunNanGuiZhou長沙JiangXi廈門GuangXiHaiNan長春JiLin大連臺灣深圳成都QingHai濟南重慶杭州福州沈陽青島天津香港HeiLongJiangLiaoNing北京ShanDongJiangSuZheJiangFuJianGuangDongHuNanHuBeiHeNanAnHuiShaa