《计算机网络与通信》第1章 网络与通信概述.ppt

《《计算机网络与通信》第1章 网络与通信概述.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《计算机网络与通信》第1章 网络与通信概述.ppt（58页珍藏版）》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机网络与通信-韩毅刚计算机网络与通信计算机网络与通信&机械工业出版社机械工业出版社计算机网络与通信-韩毅刚教材教材&韩毅刚等韩毅刚等.计算机网络与通信计算机网络与通信.机械工机械工业出版社，业出版社，2013年年.计算机网络与通信-韩毅刚第第1章章 网络与通信概述网络与通信概述&1.1 通信模型及其技术的演进通信模型及其技术的演进&1.2 计算机网络的分类和拓扑结构计算机网络的分类和拓扑结构&1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.1 1.1 通信模型及其技术的演进通信模型及其技术的演进41.1.1 1.1.1 通信系统模型通信系统模型1.1.2 1.1.2 网络与通信技术的演进网

2、络与通信技术的演进1.1.3 1.1.3 计算机网络的发展阶段计算机网络的发展阶段1.1.1 1.1.1 通信系统通信系统模型模型组成组成计算机网络与通信-韩毅刚5数据通信数据通信系统功能系统功能接口接口同步同步差错控制差错控制流量控制流量控制寻址和路由寻址和路由安全和管理安全和管理计算机网络与通信-韩毅刚61.1.2 1.1.2 网络与通信技术的网络与通信技术的演进演进传输速率的演进传输速率的演进通信业务的演进通信业务的演进交换技术的演进交换技术的演进组网方案的演进组网方案的演进计算模式的演进计算模式的演进计算机网络与通信-韩毅刚71.1.3 1.1.3 计算机网络的计算机网络的发展阶段发展

3、阶段诞生阶段诞生阶段20世纪60年代中期形成阶段形成阶段1970s1980s互联互通阶段互联互通阶段1980s现在高速网络技术阶段高速网络技术阶段现在计算机网络与通信-韩毅刚89计算机网络的第一阶段计算机网络的第一阶段 诞生阶段诞生阶段20世纪60年代中期之前 分时系统一台计算机,多个终端“哑终端”，BBS仿真终端软件计算机通信网络 计算机网络技术-韩毅刚10计算机网络的第二阶段计算机网络的第二阶段 形成阶段形成阶段多个主机通过通信线路互联 ARPANET1969年12月，第一个计算机网络Internet前身 计算机网络技术-韩毅刚11计算机网络的第三阶段计算机网络的第三阶段互联互通阶段互联互

4、通阶段20世纪70年代末至90年代 统一的网络体系结构ISO的OSI（开放系统互连）体系结构TCP/IP体系结构 IBM公司的SNA（系统网络体系结构）苹果公司的AppletalkNovell公司的Netware计算机网络技术-韩毅刚12计算机网络的第四阶段计算机网络的第四阶段高速网络技术阶段高速网络技术阶段21世纪特征是网络的高速和融合电信网、有线电视网和计算机网 计算机网络技术-韩毅刚1.2 1.2 计算机网络的分类和拓扑结构计算机网络的分类和拓扑结构1.2.1 1.2.1 计算机网络的功能计算机网络的功能1.2.2 1.2.2 计算机网络的组成计算机网络的组成1.2.3 1.2.3 计算

5、机网络的分类计算机网络的分类1.2.4 1.2.4 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络与通信-韩毅刚131.2.1 1.2.1 计算机网络的计算机网络的功能功能信息交换信息交换资源共享资源共享分布处理分布处理计算机网络与通信-韩毅刚141.2.2 1.2.2 计算机网络的计算机网络的组成组成通信子网通信子网负责数据通信处理的通信控制处理机与通信线路资源子网资源子网以网络连接的计算机提供的硬软件资源为资源子网计算机网络与通信-韩毅刚151.2.3 1.2.3 计算机网络的计算机网络的分类分类按距离按距离LAN、MAN、WAN按组件关系（配置关系）按组件关系（配置关系）对等网、基于

6、服务器网按传输技术按传输技术交换网络广播网络按拓扑结构按拓扑结构总线型、星型、环型、网状型计算机网络与通信-韩毅刚1617局域网局域网更小的范围更小的范围在一建筑物或校园内通常被同一组织所拥有通常被同一组织所拥有数据传输速率更快数据传输速率更快广播系统广播系统现在正引进一些交换系统以及现在正引进一些交换系统以及ATM计算机网络技术-韩毅刚18城域网城域网MAN（Metropolitan Area Networks）介于介于LAN与与WAN之间之间城市范围私有或公有网络私有或公有网络高速率高速率大范围大范围计算机网络技术-韩毅刚19广域网广域网覆盖范围大覆盖范围大穿越公共设施穿越公共设施部分依赖

7、公用电信公司线路部分依赖公用电信公司线路两种技术两种技术电路交换分组交换计算机网络技术-韩毅刚1.2.4 1.2.4 计算机网络的计算机网络的拓扑结构拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构总线型拓扑结构总线型拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构网状拓扑结构混合型拓扑结构混合型拓扑结构计算机网络与通信-韩毅刚2021计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构总线型总线型星星 型型环环 型型网网 状状计算机网络技术-韩毅刚22总线型拓扑总线型拓扑TerminatorSegmentSegmentTerminator计算机网络技术-韩毅刚23总线型拓扑特点总线型拓扑特点优点：优点：

8、结构简单、布线容易适合小规模网络缺点：缺点：共享媒介所有的数据都需经过总线传送，总线为通信瓶颈长度受限故障诊断困难传输媒介或中间任一接口点出现故障，整个网络就会瘫痪实例实例由同轴电缆组建的以太网（Ethernet）计算机网络技术-韩毅刚24星型拓扑结构星型拓扑结构Hub计算机网络技术-韩毅刚25星型拓扑特点星型拓扑特点优点：优点：网络结构简单、容易实现、便于维护缺点：缺点：中央节点负荷太重安装不方便 实例实例由HUB或交换机组建的以太网计算机网络技术-韩毅刚26环型拓扑环型拓扑计算机网络技术-韩毅刚27环型拓扑特点环型拓扑特点优点：优点：电缆长度短、传输实时性强环型拓扑适合使用光纤，传输距离远

9、。缺点：缺点：故障诊断难访问控制复杂 实例实例FDDI100Mbps，范围可达100公里 计算机网络技术-韩毅刚28网状拓扑网状拓扑计算机网络技术-韩毅刚29网状拓扑特点网状拓扑特点优点：优点：系统可靠性高扩展容易缺点：缺点：结构复杂、控制复杂、网络协议复杂建设成本高 实例实例广域网计算机网络技术-韩毅刚30混合型拓扑混合型拓扑计算机网络技术-韩毅刚31混合型拓扑特点混合型拓扑特点优点优点取长补短故障诊断和隔离方便易于扩展安装方便缺点缺点需用智能的互连设备如网桥、路由器实例实例广域网计算机网络技术-韩毅刚1.3 1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.3.1 1.3.1 网络体系结构的

10、分层思想网络体系结构的分层思想1.3.2 ISO OSI1.3.2 ISO OSI参考模型参考模型1.3.3 TCP/IP1.3.3 TCP/IP参考模型参考模型计算机网络与通信-韩毅刚32协议协议协议是管理两实体之间数据交换的一组规则协议是管理两实体之间数据交换的一组规则系统实体计算机网络技术-韩毅刚33协议三要素协议三要素语法：用户数据与控制信息的结构与格式。包括语法：用户数据与控制信息的结构与格式。包括数据格式、数据格式、编码和信号电平等编码和信号电平等;即，做什么（what to do）。语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

11、包括用于协调同步和差错处理的与做出的响应。包括用于协调同步和差错处理的控制信息控制信息;即，怎么做（how to do）。定时：对事件实现顺序的详细说明。包括速度匹定时：对事件实现顺序的详细说明。包括速度匹配和排序等。配和排序等。即，何时做（when to do）。计算机网络技术-韩毅刚341.3.1 1.3.1 网络体系结构的分层网络体系结构的分层思想思想PDU封装封装参考模型参考模型计算机网络与通信-韩毅刚3536协议数据单元协议数据单元PDUPDU同层协议之间通信同层协议之间通信每一层都要往用户数据上加控制信息每一层都要往用户数据上加控制信息协议数据单元协议数据单元=数据数据+控制信息控

12、制信息封装封装本层本层PDU=本层控制字段本层控制字段+上层上层PDU计算机网络与通信-韩毅刚37分层思想分层思想复杂的工作复杂的工作简单化模块化381.3.2 ISO OSI1.3.2 ISO OSI参考参考模型模型1物理层物理层(Physical Layer)2数据链路层数据链路层(Data Link)3网络层网络层(Network)4传输层传输层(Transport)5会话层会话层(Session)6表示层表示层(Presentation)7应用层应用层(Application)计算机网络与通信-韩毅刚39401.1.物理层物理层设备间的物理接口设备间的物理接口机械特性设备之间连接件的尺

13、寸和接头数以及每根连线的用途等。电气特性它涉及到用什么电压代表“1”,用什么电压代表“0”一个比特持续多少时间功能特性传输是双向的，还是单向的，过程特性一次通信中发送方和接收方如何应答，用以建立用以建立,维持和释放数据链路实体间的连接。这维持和释放数据链路实体间的连接。这一层的规程都与电路上传输的原始比特有关一层的规程都与电路上传输的原始比特有关,412.2.数据链路层数据链路层激激活、保持以及解除一个可行连接的手段活、保持以及解除一个可行连接的手段建立、维持和释放网络实体之间的数据链路差错检测和控制差错检测和控制数据链路对网络层应表现为一条无差错的信道。相邻节点之间的数据交换按帧，各帧按顺序

14、传送，并通过接收端的校验检查和应答保证可靠的传输。高高层可以执行无差错传输层可以执行无差错传输数据链路层对损坏、丢失和重复的帧应能进行处理，这种处理过程对网络层是透明的。共享媒介的访问控制方法共享媒介的访问控制方法423.3.网络层网络层信息的传输信息的传输这一层的功能属于通信子网，通过网络交换来自运输层的数据。把数据组织成分组，在通信子网的节点之间交换传送使高层不需要知道低层的技术使高层不需要知道低层的技术需要管理各种网络节点需要管理各种网络节点路径选择：路径既可以是固定不变的(通过静态路由表实现)，也可以是根据网络的负载情况动态变化的。拥塞控制：防止网络中出现局部的拥挤或全面的阻塞。43中

15、继的使用中继的使用系统通过网络相连接系统通过网络相连接444.4.传输层传输层终端系统间的数据交换终端系统间的数据交换无差错无差错有序有序无丢失无丢失无重复无重复服务质量服务质量45传输层端到端连接传输层端到端连接传输层提供一种通用的传输服务。使会话实体不传输层提供一种通用的传输服务。使会话实体不必考虑通信网络的工作细节必考虑通信网络的工作细节数据传输能高效地进行。传输层采用多路复用或数据传输能高效地进行。传输层采用多路复用或分流的方式优化网络的传输性能。分流的方式优化网络的传输性能。465.5.会话层会话层会话层提供的会话服务类型会话层提供的会话服务类型:会话管理：把两个表示层实体结合在一起

16、，或把它们分开。会话控制：控制两个表示层实体间的数据交换过程。会话层提供的服务会话层提供的服务对话准则全双工/半双工编组通过标志定义数据组恢复 设置检查点476.6.表示层表示层提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的涵义。用层可以根据这些服务功能解释数据的涵义。表示层以下各层只关心如何可靠地传输数据，而表示层以下各层只关心如何可靠地传输数据，而表示层关心的是所传输的数据的表现方式、它的表示层关心的是所传输的数据的表现方式、它的语法和语义。语法和语义。表示层提供的服务表示层提供的服务数据格式和编码数据压缩加密487.

17、7.应用层应用层这是这是OSI体系结构的最高层。这一层的协议直接体系结构的最高层。这一层的协议直接为端用户服务为端用户服务,提供分布式处理环境。提供分布式处理环境。为应用程序提供网络服务;应用层需要识别并保证通信对方的可用性，保持协同工作的应用程序之间的同步;建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机制。1.3.3 1.3.3 TCP/IPTCP/IP参考参考模型模型由美国国防部高级研究计划署由美国国防部高级研究计划署(DARPA)开发开发分组交换网ARPANETInternet用之用之在在TCP/IP协议研究时，并没有提出参考模型；协议研究时，并没有提出参考模型；1974年年Kahn定义了最早

18、的定义了最早的TCP/IP参考模型；参考模型；目前网络层使用的版本是目前网络层使用的版本是IPv4；IPv6（IPng）；）；计算机网络与通信-韩毅刚4950TCP/IPTCP/IP协议的特点协议的特点 开放的协议标准开放的协议标准;独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的计算机硬件与操作系统；独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互连网中；域网，更适用于互连网中；统一的网络地址分配方案，使得整个统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备设备在网中都具有唯一的地址；在网中都具有唯一的地址；标准化的高层协议，可以提供多种可靠

19、的用户服标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。务。TCP/IPTCP/IP协议模型协议模型计算机网络技术-韩毅刚5152网络接入层网络接入层终端终端系统和网络之间的数据交换系统和网络之间的数据交换负责通过网络发送和接收IP数据报;允许主机连入网络时使用多种现成的与流行的协议，如局域网的Ethernet、令牌网、分组交换网的X.25、帧中继、ATM协议等;当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容;提供目的地址提供目的地址调用网络服务调用网络服务53互联网层互联网层相当相当OSI RM网络层的无连接网络服务；网络层的无连接网络服务；处理互连的路由选择、流控与拥塞问

20、题；处理互连的路由选择、流控与拥塞问题；IP协议是无连接的、提供协议是无连接的、提供“尽力而为尽力而为”服务的网服务的网络层协议。络层协议。另：通信协议四种服务类型另：通信协议四种服务类型面向连接与确认服务；面向连接与不确认服务；无连接与确认服务；无连接与不确认服务；54传输层传输层主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端实体间建立用于会话的端-端连接；端连接；传输控制协议传输控制协议TCP是一种可靠的面向连接协议；是一种可靠的面向连接协议；可靠的数据交付数据交付的有序性用户数据报协议用户数据报协议UDP是一种不可靠的无连接协议

21、。是一种不可靠的无连接协议。55TCPTCP常用的运输层常用的运输层可靠的连接连接连接不同系统中实体的临时逻辑联系TCP PDU 称作TCP报文段包括源和目的端口(c.f.SAP)标识单独的用户(应用程序)连接指的是端口对TCP跟踪每对连接实体间的报文段跟踪每对连接实体间的报文段56UDPUDP不可靠交付不可靠交付无序号无序号不保证重复到达不保证重复到达开销小开销小在在IP上加端口地址上加端口地址57应用层应用层支持用户应用支持用户应用应用层协议主要有：应用层协议主要有：网络终端协议Telnet文件传输协议FTP简单邮件传输协议SMTP域名系统DNS简单网络管理协议SNMP超文本传输协议HTTP计算机网络与通信-韩毅刚总结总结&网络与通信演进网络与通信演进&网络组成网络组成&网络分类网络分类&网络体系结构网络体系结构