網絡給我們帶來了什么變化?

網絡使我們的生活發生了許多變化.它不

但影響我們做事的方式而且也影響我們

的日常生活。

例如

>----------------

■你可以在網上發送一封電子郵件給你的商業伙伴;

-你可以在網上閱讀外地城市的報紙；

-你可以在網上進行醫療研究、預訂旅館、同你

的朋友聊天等等.

學習本課程的目的

■計算機網絡是如何構成的。

■硬件

■軟件

?計算機網絡是如何實現通信的。

-TCP/IP協議簇派

I第一章引言

而絡，互聯網，因特網和計算機網絡？

2.計算機網絡的硬件的構成及每部分的分類與作用？

3.網絡中交換的信息是由誰產生的？信息單位是什么？其是如何產

生的？

4.網絡中，主機間是如何實現信息（分組）交換的？

5.信息（分組）交換必須遵守什么原則？

6.什么叫協議？構成要素有哪些？構成網絡的硬件中哪些要受協

議的制約？協議在這些硬件中是如何分布的？

7.什么叫做網絡體系結構？目前網絡體系結構有哪些種？

8.什么叫OSI模型？其特點是什么？

I第一章引言

；R^UTCP/IP協議簇，其特點是什么？

10.網絡中什么叫服務？層和服務的關系有哪些？

11.服務的類型有幾種？其各自特點是什么？

12.衡量計算機網絡性能的參數有哪些？其各自特點是什么?

什么叫網絡?

什么叫互聯網?

什么叫因特網和計算機網絡？

I什么叫網絡？

所溫勺網絡就是由一組相連的通信設備構成的。

比如計算機、路由器、交換機等等。

什么叫互聯網?

NetworkN

什么叫因特網和計算機網絡?

最著名的互聯網被稱為因特網，公用的因特網是

分布于全世界的計算機網絡，所謂的計算機網絡

就是使計算機通過各種通信設備互相連接起來并

在計算機之間進行信息傳輸的網絡。

博機網絡定義分析

1.因特網的覆蓋范圍。

2.因特網的硬件構成。

3.構成網絡的硬件設備之間的關系。

4.因特網的作用。

計算機網絡的硬件構成要素

L計算機

2.通信設備

3.物理媒體

絡的硬件構成要素□

□

工蝸絡的軟件構成要素

-網絡操作系統

-網絡協議通信軟件

構成計算機網絡硬件的每種設備的

分類及作用是什么?

計算機

Computernetwork

計算機的分類

統計算機：PC機、工作站、服務器

Computernetwork

計算機的分類

非傳統的計算機：個人數字助手、移動電視、手提電腦、

智能電話、網絡相機等等。

Computernetwork

H

口2

RI

R

2

4

網

絡

中

計一端系統：因為它處在網絡的邊緣。

算

機-主機：因為它運行各種各樣的應用程序。

的「客戶機

名

稱—根據主機所運行程序的不同——服務器

及

作L對等體

用［作用：被用來彼此通信。

通信設備的分類

在現代的計算機網絡中，最著名的通信設備有兩種：一種

是路由器，另一種是交換機。

4U,--±Z土土:

通信設備的分類

—三層通信設備（工作在網絡層）：

路由器和三層交換機

通信設備—二層通信設備（工作在數據鏈路層）：

二層交換機、網橋

—一層通信設備（工作在物理層）：

集線器、中繼器

通信設備的作用

為主機存儲和轉發分組

物理媒體的分類

雙絞線

司軸電纜

E光纖

物理媒體

I-----微波

非導向媒體一

物理媒體的作用

HH2

................FVX

一|

局域網

1.它通過通信設備將主機連接起來，構成通信鏈路

物理媒體一

」2.它是信息傳輸的工具。

雙絞線

?

最便宜的物理媒體?容易受電磁信號的干擾.

適合于短距離傳輸.

有絕緣體保護

不容易受電磁信號的干擾適合于長距離傳輸

光纖

?最貴的物理媒體。

?不容易受電磁信號的干擾。

?適合于長距離與高速傳輸。

計算機網絡的另一種構成

■根據組成計算機網絡的每種設備的功能及其所具有的數

據通信和數據處理功能，可以將計算機網絡進一步劃分

為：通信子網和資源子網。

■資源子網

?由主機構成，實現信息共享。

■通信子網

-由物理媒體和通信設備組成，實現主機間的分組交

換。

網絡中的信息是由哪個設備產生的?

信息的名稱是什么？

信息的單位是什么？

■主機產生了信息。

■網絡中信息的名稱為報文。所謂報文也就是主機

要發送出去的數據。

■報文的基本單位是分組。

在發送端把要發送的報文分隔為較短的數據塊

分組是如何從一臺主機傳輸到另一臺主機的

I（從一個網絡傳輸到另一個網絡）？

■分組是依靠通信設備的存儲轉發機制從一臺主機

傳輸到另一臺主機的（從一個網絡傳輸到另一個

網絡）。

路由表

目的地下一跳路由器

路由表

網絡

路由器

路由器

網絡

網絡中分組交換必須遵守什么原則?

協議

協議產生的原因

■在計算機網絡中，實體就是能夠發送或接收信息的硬件

或軟件進程。比如網絡服務器、計算機或交換機、路

由器、防火墻等等。通信就發生在不同的實體之間。

-然而，兩個實體不但要求能發送比特流而且也希望彼此

能夠相互理解比特流的含義，為了使通信能夠進行，實

體必須遵守協議。

協議的作用

-網絡中包含兩個或多個通信的遠程實體之間的所

有活動都要受協議的控制。

-協議控制著網絡中信息的發送和接收。

-不同的協議用來完成不同的通信任務。

-當兩臺主機彼此通信的時候，它們必須遵守相同

的協議。

什么叫協議？

■一個協議就是控制數據通信的一組規則。一個

協議定義了通信的內容，通信方法，通信時間。

■構成協議的要素有語法，語義和同步。

s什么叫語法、語義、同步？

-語法：規定由協議的控制信息和傳輸的數據所組成的傳

輸信息應遵循的格式。

-語義：對構成協議的各個協議元素的解釋，不同的協議

元素規定了通信雙方所要表達的不同含義。

-同步：規定實體之間通信的操作執行的順序，使兩個實

體之間有序地進行合作，共同完成傳輸的任務。

網絡中哪些硬件設備受協議的控制?

協■在主機和通信設備中是如何存在的?

■協議在主機和通信設備中是逐層存在的

DNS,FTP,SMTP...

TCP,UDP

IP,ICMP...

PPP，HDLC...

什么叫做網絡體系結構?

■訐算機網絡的體系結構(architecture)是計算機網絡的

各層及其協議的集合。

-體系結構就是這個計算機網絡及其部件所應完成的功能

的精確定義。

■實現(implementation)是遵循這種體系結構的前提下用

何種硬件或軟件完成這些功能的問題。

■體系結構是抽象的，而實現則是具體的，是真正在運行

的計算機硬件和軟件。

到目前為止，網絡體系結構有哪些?

■有兩種基本的網絡體系結構，一種是OSI模型

另一種是TCP/IP協議簇。還有IPX/SPX、

NetBEUI等。

IOSI模型

4----------------

問題：哪個組織建立了OSI模型？

■國際標準化組織一ISO(TheInternational

Standards)是一個致力于建立全世界標準的跨國

組織。

■覆蓋網絡通信各個方面的一個ISO標準就是OSI

(OpenSystemsInterconnection)模型。

IOSI模型有哪些特點？

-OSI模型是為網絡系統設計的允許在各種計算

機系統之間通信的分層的體系結構。

-它包含各自獨立但彼此相互關聯的七層。每一

層都定義了實現網絡通信的一部分。

-但這種模型從來沒有真正實現過。

OSI模型

CT

___zd

7應用層--------------A處理網絡應用

6表不層■數據表示

5會話層----------*主機間通信

4傳輸層----------?端到端的連接

3網絡層“A尋址和最短路徑

2數據鏈路層----------介質訪問（接入）

1物理層.二進制傳輸

4什么叫做PDU?

-墨si模型中，對等層之間交換的信息單元叫做

協議數據單元(PDU：ProtocolDataUnit),每

一層協議數據單元都有通用名稱，即每一層英文

單詞的首字母加上PDU構成。

■但為了防止重復，OSI模型中，自傳輸層向下，

每一層也分別擁有自己的專有名稱。

攣I模型每一層PDU的通用名稱

Applicationlayer——APDU

Presentationlayer-------PPDU

Sessionlayer------>SPDU

Transportlayer-------TPDU

Networklayer-------NPDU

DataLinklayer——-DPDU

Physicallayer——-PPDU

?OSI模型PDU的專有名稱

Applicationlayer>APDU

PresentationlayerAPPDU

Sessionlayer>SPDU

TransportlayerASegment:報文段

NetworklayerAPacket：數據報

DataLinklayerAFrame：幀

Physicallayer>bit：比牛寺流

SI模型每一層的PDU如何形成的?

Applicationlayer>APDU

PresentationlayerAPPDU

Sessionlayer>SPDU

TransportlayerASegment:報文段

NetworklayerAPacket：數據報

DataLinklayerAFrame：幀

Physicallayer>bit：比牛寺流

1

發送端:接收端:

_a________\拆封

封裝

L7data77L7data

6

L7dataH6HL7dataH6

55

L6dataL6data

L5data44L5data

L4data33L4data

L3dataH222T2L3dataH2

00010111111011111111110000000000011000101111110111111111100000000000

TCP/IP協議簇

■TCP/IP是“TransmissionControlProtocol/

InternetProtocol”的縮寫。

■TCP/IP是由DOD(USDepartmentof

Defense)研發的。

TCP/IP協議簇結構

5應用層

4傳輸層

3網絡層

2數據鏈路層

1物理層

TCP/IP協議簇結構

TCP/IP協議簇每一層PDU的名稱

-通用名稱與OSI模型對應層次的專用名稱相同。

■專用名稱：

■應用層一報文

■傳輸層一報文段/用戶數據報

?網絡層一數據報

?數據鏈路層一幀

-物理層一比特流

從層次上來看各層PDU的流動

■如果主機要加入因特網，那它必須使用TCP/IP

協議簇。

-一旦主機安裝了操作系統，TCP/IP協議簇的上

三層將存在于主機中（依靠軟件實現），而它的

下二層將存在于主機的網卡中（依靠硬件實

現）。

在TCP/IP協議簇中，每一層的協議有哪些？

層和服務

L下層總是為上層服務的，某一層協議的實現必須依靠其

下層協議所提供的服務。

N+lN+1

Service

NN

層和服務

2.在某個協議的控制下，對等實體之間的通信使得本層向

上一層提供服務。如果某一層協議實現，它必須依靠下

一層提供的服務。

N+1

服務

N-1

層和服務

3■網的實現是水平的（在對等層之間實現的）；服務的實現是垂

直的（在上下層之間實現的）。

層和服務

裊一層并不是所有的功能都被稱為服務,只有被上層

4.

看得見的功能才稱為“服務”O（某一層中只有為來自

上層PDU加上自己的首部形成本層PDU的過程才被稱為

服務）。

----------對等層----------

N<--------------->N

服務,對等層一,服務

N-1<--------------->N-1

■在TCP/IP協議簇中，哪些協議實現的功能

被稱為服務？

TCP、UDP、IP

在網絡中存在幾種類型的服務？

無連接服務

面向連接服務

次什么說網絡是為應用進程服務的?

■網絡是為人類服務的。人類想要通過網絡實現自

己的思想，它必須通過在網絡某種體系結構的應

用層上編寫程序實現，所以說，網絡是為應用進

程服務的。

什么叫做無連接服務?

■泰實體之

,,童耀立任何連接。

即發送方

Q>O

無連接服務

H2

發送進程接收進程

傳輸層

網絡層網絡層I

數據鏈路層數據鏈路層I

物理層物理層物理層

有關無連接服務的說明

~T^

■無連接服務只有一個過程即數據傳輸。

-當兩個實體進行通信時，其下層的相關資源不需事先保

留，隨機動態分配。

-不需要彼此通信的兩個實體是同時活躍的。只有當發送

方發送的時候，它才是活躍的。此時接收方無需活躍。

只有當接收方接收報文時，它才是活躍的。

無連接服務的特點

■優點：方便和快捷。

-缺點：不能避免報文的丟失、重復或失序。

-結論：無連接服務是一種不可靠服務。它的服務

只是盡力而為。

什么叫面向連接服務?

■面向連接服務是指兩個實體在通信時，必

須首先建立連接，然后進行數據傳輸，數

據傳輸結束后要釋放連接。

面向連接示意圖

H2

―

SendingprocessReceivingprocess

▲A

Applicaticn

ortlayerTransportr

ntlayerinmnInternetla■er

nklayerDatalir

si;allayersicaPhysic:1kye

有關面向連接的說明

i------------

■面向連接包括三個過程：連接建立、數據傳輸、

連接釋放（終止）。

■實現面向連接的兩個實體必須是同時活躍的。

面向連接服務的特點

i——

■優點：傳輸數據安全，不容易丟失和失序。

■缺點：需要時間建立連接，所以傳輸速度

較慢。

■結論：面向連接服務是一種可靠服務。

物理通信和邏輯通信

■為了研究TCP/IP協議簇的每一層，我們必

須掌握兩種類型的通信，也就是物理通信

和邏輯通信。

物理通信

■物理通信是主機彼此通信時所經歷的真實路徑，

它是指發送端主機最高層的數據逐層向下傳輸，

經通信設備轉發到目的主機，然后報文再逐層向

上傳輸到目的主機的最高層。

I物理通信

H2

Receivingprocess

Sendingptocess

Application1:yerAppicationlayer

TransportlayerTrsnsportlayer

InternetlayrnternetlayjrIiternetlayc*Intirnetlayer

Datalinkla，er>atalinkerDatalinklayrDttalinklayer

■

Physicalla^erPhysicallayjrIhysicallayePlysicallayer

為什么研究物理通信?

H2

Receivingprocess

Sendingptocess

Application1:yerApplicationlayer

TransportlayerTrsnsportlayer

InternetlayrnternetlayjrIiternetlayc*Intirnetlayer

Datalinkla，er>atalinkerDatalinklayrDttalinklayer

■

Physicalla^erPhysicallayjrIhysicallayePlysicallayer

輯通信

-邏輯通信是主機所遵循某種網絡體系結構同層之

間的通信。

■它是非真實路徑。

信？

H2

Receivingprocess

Sendingprocess

ApplicationlayerApplicationlayer

TransportlayerTransportlayer

InternetlayerInternetlayerInternetlayerInternetlayer

DatalinklayerDatalinklayer.一4DatalinklayerDatalinklayer

PhysicallayerPhysicallayerPhysicallayerPhysicallayer

L特點：真實路徑

物理通信一

11—L發送端：自頂向下

一方向一

「接收端：自底向上

通信類型

一特點：虛擬路徑

邏輯通信一

L方向一水平的

端系統如何加入因特網?

■端系統通過ISP加入因特網。

User

什么叫ISP?

■ISP(lnternetServiceProvider)被稱為因

特網服務提供商，它是由一個或多個交換

機和許多通信鏈路組成的網絡。

圖L8寬帶運營商網絡結構

本地ISP第三層

本地ISP'、'、、、

//樂地ISP、L第二層

、本地ISP'、'、、、

二層ISP、J、,

第一層「大公司

，本地ISP/大公司、本地ISP

'、、第二層ISR\

，本地ISP，

「本地ISP

AP

二層ISaZ

、本地ISP\本地ISP,，

層IS二層I

大公司本地ISP/

ISP

本地ISP

本地ISP

公司

AB

主機A—本地ISP一第二層ISP-NAPT第一層ISP-NAP一第二層ISP一本地ISP—主機B

什么是NAP?

■NAP（NetworkAccessPoint）稱為網絡接入點。

-它是通達因特網主干線的點。

-它也是ISP互相連接的點。NAP可用作主要業務提供者

的數據互換點。1999年初NAP和城域交換局（MAE）

被統稱為公共因特網交換點（IXP）ISP與NAP是服務

器與連接線的關系。

■首先，個人用戶必須購買一個網卡。

■其次，個人用戶向本地ISP申請一個IP地址。

俾位如何加入因特網必須具備鵬條件?

-首先要上網的主機必須裝有網卡。

-其次如果一個單位長期需要大量IP地址，它應該

向中國互聯網信息中心申請.中國互聯網信息中

心的網址是：。如果一個單位需

要少量IP地址.它就向本地ISP申請即可。

描繪網絡性能的幾個參數

■速率

"****期

■市寬

■寬印

■吞吐量

■時延

速率

■網絡中的速率是指連接到網絡中的主機通過物理

信道傳輸數據的速度。所以它也被稱為數據率或

比特率。

對速率定義分析

1.速率是用來衡量主機性能的。

2.速率的基本單位是b/s或bpso

3.速率的其它單位kb/s,Mb/s,Gb/s。

000101101110111111111100000000000

■定義1:帶寬原意是指信號具有的頻帶寬度。

■分析：

1.一個信號是由不同頻率成分構成的。

2.單位：赫茲(HZ)o

■定義2：計算機網絡的帶寬是指網絡可通過的最

高數據率，即每秒多少比特。

■分析：

1.帶寬的基本單位:b/s或bps。

2.帶寬的其它單位：kb/s,Mb/s,Gb/s。

■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

-矗用的帶寬單位是

?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：在計算機界，K=210=1024,

M=22。,G=23。,T=240o

數字信號流隨時間的變化

-在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。

1|LlS

帶寬為||1|0|1|0|1||1|時間

1MJS|ILZlI__CZZJ”

k--------------------每秒106個比特-----------------

0.25JLIS

每秒4x106個比特

+么是寬帶？

-寬帶線路：可通過較高數據率的線路。

-寬