华科 计算机网络 第1章_简介

1、计算机网络 第1章 计算机网络和因特网 第一章 计算机网络和因特网 2 目 录 n什么是因特网 n网络边缘 n网络核心 n接入网和物理媒体 nISP和因特网主干 n分组交换网络中的时延和分组丢失 n协议层次和它们的服务模型 n计算机网络和因特网的历史 第一章 计算机网络和因特网 3 1.1 什么是因特网 n视角视角1因特网的构成因特网的构成 q硬件方面 n连接在因特网上的数以百万计的互 连计算机设备: 主机 = 端系统 n连接因特网上各种设备的通信链路 q光纤，铜缆，无线电，人造卫星 q传输速率 = 带宽 n转发数据的分组交换机: 转发分组 (数据块) q链路层交换机 q路由器 本地本地ISP

2、 公司网络公司网络 区域区域ISP 分组交换机分组交换机工作站工作站 服务器服务器 移动通信设备移动通信设备 第一章 计算机网络和因特网 4 1.1 什么是因特网 n视角视角1因特网的构成因特网的构成 q软件方面 n在因特网上运行的网络应用程序 n协议：控制报文的发送接收 q例如：TCP, IP, HTTP, FTP, PPP q因特网： “万网之网” n松散的层次结构 n公共因特网（Internet）和私有的内联网（intranet） q因特网标准 nRFC: 请求评论（request for comments） nIETF: 因特网工程部（ Internet Engineering Tas

3、k Force ） 第一章 计算机网络和因特网 5 1.1 什么是因特网 n什么是协议什么是协议 q人类之间交流的语言（协议） n汉语 n英语 n法语 n q计算机之间交流的语言（协议） n语法 n语义 n同步 第一章 计算机网络和因特网 6 1.1 什么是因特网 n视角视角2因特网能够提供的服务因特网能够提供的服务 q通信基础设施为分布式应用程序提供支撑 q为应用程序提供的通信服务 n可靠的面向连接服务 q先行握手，建立连接 q确认和重传确保可靠数据传送 q流控制确保发送方不会过快的发送过量的分组而淹没接 收方 q拥塞控制试图防止因特网进入迟滞状态 n不可靠的无连接服务 q不承诺“从发送方到

4、接收方传递数据所需的时 间长度” 第一章 计算机网络和因特网 7 1.2 网络边缘 n网络结构深入研究网络结构深入研究 q网络边缘: n应用程序和主机 q网络核心: n目标：在各个不同的小网 络之间转发数据 n路由器 n网络的网络 q接入网，物理媒体：通信链路 第一章 计算机网络和因特网 8 1.2 网络边缘 n网络边缘的构成网络边缘的构成 q端系统（主机） n运行应用程序，如：IE、Foxmail等 n网络应用的通信模型网络应用的通信模型 q客户机/服务器模型（C/S） n客户机：使用服务的主机 n服务器：提供服务的主机 q对等模型（P2P） n所有的主机同时承担服务器和客户机的双重身份 第

5、一章 计算机网络和因特网 9 1.3 网络核心 n基本问题：数据是怎样通过网络传输的？基本问题：数据是怎样通过网络传输的？ n第一代计算机网络第一代计算机网络电路交换网络电路交换网络 q数据交换过程 n第一步：建立连接 n第二步：交换数据 n第三步：释放连接 q电路交换的特性 n数据交换前需建立起一条从发端到收端的物理通路 n在数据交换的全部时间内用户始终占用端到端的固定 传输信道 n交换双方可实时进行数据交换而不会存在任何延迟 第一章 计算机网络和因特网 10 1.3 网络核心 n第一代计算机网络第一代计算机网络电路交换网络电路交换网络 q电路交换中的复用 n时分复用（TDM） n频分复用（

6、FDM） 频率 时间 频率 时间 4 对用户 第一章 计算机网络和因特网 11 1.3 网络核心 n第一代计算机网络第一代计算机网络电路交换网络电路交换网络 q例题 计算通过电路交换网络将一个640,000比特长的 文件从主机A传送到主机B需要多长时间？ n所有链路速率皆为1.536 Mbps n每条链路使用有24个时隙的TDM n建立端到端的电路需要500毫秒 第一章 计算机网络和因特网 12 1.3 网络核心 n第一代计算机网络第一代计算机网络电路交换网络电路交换网络 q存在的问题 n计算机之间的数据交换往往具有突发性和间歇性特征， 而对电路交换而言，用户支付的费用则是按用户占用 线路的时

7、间来收费的 n不够灵活。只要在通话双方建立的通路中的任何一点 出了故障，就必须重新拨号建立新的连接，这对紧急 和重要通信是很不利的。 结论：电路交换技术不适合于计算机间的数据交换。 第一章 计算机网络和因特网 13 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q引入分组交换网络的动机 美国军方针对“数据”交换的特征以及电路交换技 术存在的局限性，提出真正意义上的计算机网络必 须满足： n不是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送 n能够连接不同类型的计算机 n所有的网络结点同等重要，不能有特别重要的结点 n必须有冗余路由 n网络结构尽可能简单，能够可靠传送数

8、据 第一章 计算机网络和因特网 14 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q计算机网络的演化 第一章 计算机网络和因特网 15 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 (1) 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长 度的数据段 报文 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 第一章 计算机网络和因特网 16 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 (2) 每一

9、个数据段前面添加上首部构成分组 请注意：现在左边是“前面” 数 据数 据数 据 报文 首部 首部 首部 分组 1 分组 2 分组 3 第一章 计算机网络和因特网 17 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 (3) 分组交换网以“分组”作为数据传输单元 (4) 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边） 数 据首部 分组 1 数 据首部 分组 2 数 据首部 分组 3 第一章 计算机网络和因特网 18 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 (5) 接收端收到分组后剥去首部

10、还原成报文 数 据首部 分组 1 数 据首部 分组 2 数 据首部 分组 3 收到的数据 第一章 计算机网络和因特网 19 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 (6) 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文 数 据数 据数 据 报文 1101000110101010110101011100010011010010 第一章 计算机网络和因特网 20 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换的工作流程 备注2：分组首部的重要性： n每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 n分组交换

11、网中的结点交换机根据收到的分组的首部中 的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。 n用此种存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。 备注1：这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错， 在转发时也没有被丢弃。 第一章 计算机网络和因特网 21 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 H1 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 H2 向 H6 发送分组 注意分组路径的变化！ 结点交换机 主机 第一章 计算机网络和因特网 22 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 H1

12、 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 结点交换机 主机 在结点交换机 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口 最后到达目的主机 H5 第一章 计算机网络和因特网 23 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换网络的结构 采用分组交换技术的计算机网络，从概念上可以看成是由两 个子网构成，一是通信子网，另一是资源子网，如图所示。 其中,通信子网由若干个中间交换结点（switch node）和 连接这

13、些交换结点的链路组成，主要承担数据通信任务。 所谓资源子网主要由网络主机和各种可提供共享资源的设 备（如打印机、光盘库等）组成，主要承担数据处理任务。 资源子网资源子网 通信子网通信子网 第一章 计算机网络和因特网 24 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换网络的特征 n被传送的数据分成若干分组分别传送 n数据传输前不必预先确定分组的传输路径 n通信子网中的每个交换结点均为共享结点,并且都具 有分组的存储/转发以及选择合适路由的能力 n在数据通信的过程中，通信子网断续(动态)分配传输 带宽，使得通信线路的利用率得以大大提高 下续下续 第一章

14、计算机网络和因特网 25 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换网络的特征 n为了提高分组交换网的可靠性，通信子网常采用网状 拓扑结构，使得当发生网络拥塞或少数中间交换结点、 链路出现故障时，可灵活地改变路由而不致引起通信 的中断或全网的瘫痪； n通信网络的主干线路往往由一些高速链路构成 第一章 计算机网络和因特网 26 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q转发 n目标: 通过路由器将分组从源主机移动到到目的主机 q我们将学习一些路径选择（如：路由）算法 (第4章) n数据报网络 q分组内的目的地址决

15、定下一跳 q在会话过程中路由可能改变 q类似的：驾驶，问路 n虚电路网络 q每个分组携带一个标识（虚电路号），该标识决定下一 跳 q在 呼叫建立时决定固定的路径，并在整个呼叫过程中 保持不变 q路由器保持每个呼叫连接的状态 第一章 计算机网络和因特网 27 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换 VS 电路交换 n假设： q1Mbps的链路，每个用户需要100kbps q分组交换下1个用户活跃的概率为0.1 n电路交换：仅支持10个用户（1Mbps/100kbps） n分组交换：35个用户条件下，11个及以上用户同时 活动的概率为0.0004，

16、即10个及10个以内用户同时 活跃的概率为0.9996，基本上与电路交换性能相当 下续下续 在相同条件下，分组交换能够比电路交换支持更多的用户在相同条件下，分组交换能够比电路交换支持更多的用户 第一章 计算机网络和因特网 28 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换 VS 电路交换 n更一般的分组交换 q用户速率无限制 n假设： q同一时刻仅有一个用户传输1M的数据 q电路建立时间可忽略不计 n电路交换所需时间：10s n分组交换所需时间：1s 当用户数较少时，分组交换能够获得比电路交换更好的性能当用户数较少时，分组交换能够获得比电路交换更好的

17、性能 下续下续 第一章 计算机网络和因特网 29 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换 VS 电路交换 q将L长的分组传输 (推送出去) 到链路（速率为R bps）要花 费L/R 秒 q当整个分组到达路由器后才 能向下条链路传输: 存储转发 q时延 = 3L/R 举例: qL = 7.5 Mbits qR = 1.5 Mbps q时延 = 15 秒 L RRR 第一章 计算机网络和因特网 30 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换 VS 电路交换 n分组交换网络存在的问题 q分组在各结点存储

18、转发时因要排队总会造成一定的时延。 当网络通信量过大时，这种时延可能会很大 q各分组必须携带一定的控制信息（说明信息），从而带 来额外开销 q整个分组交换网的管理和控制比较复杂 第一章 计算机网络和因特网 31 1.3 网络核心 n第二代计算机网络第二代计算机网络分组交换网络分组交换网络 q分组交换 VS 电路交换 n结论 q若要连续传送大量数据，且其传送时间远大于呼叫建立 时间，则采用在数据通信之前预先分配传输带宽的电路 交换较为合适 q分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时 可提高整个网络的信道利用率 第一章 计算机网络和因特网 32 1.3 网络核心 n网络核心分类网络核心分类

19、 电信网络电信网络 电路交换网络电路交换网络 FDMTDM 分组交换网络分组交换网络 虚电路网络虚电路网络数据报网络数据报网络 数据报网络既不是面向连接的也不是无连接的 Internet为应用程序同时提供面向连接服务（TCP）和无连接服务（UDP） 第一章 计算机网络和因特网 33 1.4 接入网和物理媒体 n接入网的作用接入网的作用 q将网络边缘与网络核心连接起来，通常是将端 系统连接到边缘路由器上 q边缘路由器：端系统到任何其它远程端系统的 路径上的第一台路由器 n接入的方式接入的方式 qModem拨号/ADSL拨号/HFC q局域网接入：以太网 q无线接入 第一章 计算机网络和因特网 3

20、4 1.4 接入网和物理媒体 nModem拨号拨号 q通过本地电话回路点对点连接ISP的拨号池（通常是路 由器） q速度最高可达56kbps q无法实现在上网的同时拨打电话 nADSL：不对称数字用户线不对称数字用户线 q下行/上行速率最高可达8Mbps/1Mbps q频分复用: n0kHz4kHz：语音 n4kHz50kHz：上行 50kHz1MHz：下行 q带宽独享 第一章 计算机网络和因特网 35 1.4 接入网和物理媒体 nHFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable) ：光光 纤同轴电缆混合网络纤同轴电缆混合网络 q下行/上行速率最高可达40Mbps/10Mbps

21、q通过有线电视网络部署 q带宽共享 第一章 计算机网络和因特网 36 1.4 接入网和物理媒体 nHFC：光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络 第一章 计算机网络和因特网 37 1.4 接入网和物理媒体 nHFC：光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络 家庭 电缆头端 电缆分配网络（简化） 典型的有 500到5,000个家庭 第一章 计算机网络和因特网 38 1.4 接入网和物理媒体 nHFC：光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络 家庭 电缆头端 电缆分配网络（简化） 第一章 计算机网络和因特网 39 1.4 接入网和物理媒体 nHFC：光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络 家庭

22、 电缆头端 电缆分配网络 服务器 第一章 计算机网络和因特网 40 1.4 接入网和物理媒体 nHFC：光纤同轴电缆混合网络光纤同轴电缆混合网络 家庭 电缆头端 电缆分配网络 信道 V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O V I D E O D A T A D A T A C O N T R O L 123456789 频分复用: 第一章 计算机网络和因特网 41 1.4 接入网和物理媒体 n局域网接入局域网接入 q公司/大学 的局域网 (LAN) 将端系统连接到边缘 路由器 q以太网: n通过共享或专用的链路来连接端系统和路由 器

23、n10 Mbs, 100Mbps, Gigabit以太网 q局域网: 详见第5章 第一章 计算机网络和因特网 42 1.4 接入网和物理媒体 n无线接入无线接入 q共享的无线接入网络连接端系统和路由器 n通过基站（无线接入点） q无线局域网: n802.11b (WiFi): 11 Mbps q广域无线接入 n由电信运营商提供 n3G:提供超过384 kbps的无线接入 q会发生吗？ n欧洲的WAP/GPRS 基站 移动主机 路由器 第一章 计算机网络和因特网 43 1.4 接入网和物理媒体 n家庭网络家庭网络 q典型的家庭网络构成 nADSL 或 cable modem n路由器/防火墙/网

24、络地址转换 n以太网 n无线接入点 无线接入点 无线 笔记本电脑 路由器 /防火墙 cable modem 到/从 电缆头端 第一章 计算机网络和因特网 44 1.4 接入网和物理媒体 n物理媒体分类物理媒体分类 q导引型媒体：信号沿着固体媒体被导引 q非导引型媒体：信号自由传播 n导引型媒体导引型媒体 q双绞线：两根互相绝缘的铜导线 n3类线：传统的电话线， 10 Mbps 以太网 n5类线：100Mbps 以太网 第一章 计算机网络和因特网 45 1.4 接入网和物理媒体 n导引型媒体导引型媒体 q同轴电缆 n双向传输 n基带 q电缆上单信道 q以太网 n宽带 q 电缆上多信道 q HFC

25、 q光缆 n在玻璃光纤传播光脉冲， 每一个脉冲一比特 n高速运行 q高速的点到点传输 (如 5 Gps) n低误码率：中继器相隔很 远； 不受电磁干扰 外层外层 屏蔽层屏蔽层 绝缘层绝缘层 内导体内导体 芯(玻璃)封套(玻璃) 外套(玻璃) 第一章 计算机网络和因特网 46 1.4 接入网和物理媒体 n非导引型媒体：无线电非导引型媒体：无线电 q特性 n通过电磁频谱传播信号 n没有物理“线路” n双向传输 n传播环境影响: q反射 q被障碍物所阻隔 q干扰 无线链路类型: n地面微波：可达45 Mbps n无线局域网：2/11/54Mbps n无线广域网：如3G n卫星 q可达50Mbps的信

26、道 (或 多 个较小的信道) q270 毫秒的端到端延迟 q同步卫星 vs 低纬度卫星 第一章 计算机网络和因特网 47 1.5 ISP和因特网主干 n因特网的结构是松散的层次结构，依赖各级ISP进 行互联 n在中心: “第一层” ISPs (如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT 车队 分组 n问题Q: 从现在到车队排列 到下一个收费站前需要多长 时间? n通过收费站将车队“推送” 到高速公路的时间 = 12*10 = 120 秒 n从第一个收费站到下一个 收费站的汽车行驶时间: 100公里/(100公里/小时)= 1 小时 n答案: 62 分钟 收费站收费站十辆汽车

27、的车队 100 km100 km 下续下续 第一章 计算机网络和因特网 55 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n传输时延和传播时延的关系传输时延和传播时延的关系车队类比车队类比 n现在汽车以1000公里/小 时的速度行驶 n现在收费站为每辆车提供 服务需耗费1分钟 nQ: 有汽车会在所有汽车 离开第一个收费站前到达 下一个收费站吗？ n是的! 7分钟后，第一辆汽车 将会到达下一个收费站，而 还有3辆车仍然在第一个收费 站 n分组在第一个路由器被全部 传送出去之前，该分组的第 一个比特已经到达了下一个 路由器！ 收费站收费站十辆汽车的车队 100 km100 km 第一章 计算机网络和因

28、特网 56 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n节点时延节点时延 qdproc 一般为几个毫秒或更短 qdqueue 依赖于拥塞情况 qdtrans = L/R, 对于低速链路来说很重要 qdprop 几个毫秒到数百毫秒 proptransqueueprocnodal ddddd 第一章 计算机网络和因特网 57 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n排队时延（再次讨论）排队时延（再次讨论） q假定 nR=链路带宽 (bps) nL=分组长度 (bits) na=平均分组到达速率 q流量强度：La/R nLa/R 0: 平均排队时延很小，甚至为0 nLa/R 1: 平均时延较大，且随

29、时间推延而趋于无穷! 第一章 计算机网络和因特网 58 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n分组丢失的原因和后果分组丢失的原因和后果 q缓存中队列的容量是有限的 q当分组到达时队列已满，则分组被丢弃 (丢失) q丢失的分组可能会被前一个节点、源端系统重 新传输，或者根本不重传 第一章 计算机网络和因特网 59 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n“真实的真实的”因特网的延迟和路由因特网的延迟和路由 qTraceroute 程序: 为从源端到目的地的因特 网端到端路径上的路由器提供时延计量方法. 对所有到目的地路径上的路由器 i: n发送3个分组 n路由器 i 将向发送者返回分组 n

30、发送者计算发送分组和收到响应之间的时间间隔 3 probes 3 probes 3 probes 第一章 计算机网络和因特网 60 1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失 n“真实的真实的”因特网的延迟和路由因特网的延迟和路由 1 cs-gw (54) 1 ms 1 ms 2 ms 2 (45) 1 ms 1 ms 2 ms 3 (30) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0- (204.147.1

31、32.129) 16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (36) 21 ms 18 ms 18 ms 6 () 22 ms 18 ms 22 ms 7 (6) 22 ms 22 ms 22 ms 8 53 (53) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2- (29) 109 ms 102 ms 104 ms

32、10 (0) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater- (4) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (3) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (02) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (10) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom- (193.48.50

33、.54) 135 ms 128 ms 133 ms 16 5 (5) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (42) 132 ms 128 ms 136 ms traceroute: to www.eurecom.fr 从 到 cs- 的三次时延测量 * 意味着没有响应 (可能是丢失了，路由器没有响应) trans-oceanic l

34、ink 第一章 计算机网络和因特网 61 1.7 协议层次和服务模型 n协议的协议的“层次层次” q现实：网络的复杂性 q问题： n如何将复杂的网络依据一定的规则组织成有序结构? n如何为讨论网络形成一个共同的基础? 第一章 计算机网络和因特网 62 1.7 协议层次和服务模型 n层次通信的一个例子层次通信的一个例子哲学家聊天哲学家聊天 第一章 计算机网络和因特网 63 1.7 协议层次和服务模型 n分层的理由分层的理由 q对于处理复杂的系统： n显式的结构使得复杂系统的问题定位和不同组成部分 之间的关联讨论成为可能 q分层的参考模型(reference model) 可用于讨论 n模块化简化

35、了系统的维护和升级 q某个层次服务实现的改变对系统的其余部分是透明的 q如：改变秘书之间的通话过程不会影响哲学家通信的效 果 q分层的做法有没有坏处? 第一章 计算机网络和因特网 64 1.7 协议层次和服务模型 n因特网的协议栈 q应用层: 支持网络应用 nFTP, SMTP, STTP q运输层: 主机间的数据传输 nTCP, UDP q网络层:将数据报从源端传送到目的端 nIP, 路由协议 q链路层: 数据在网络相邻结点之间传输 nPPP, 以太网 q物理层: 在线路上传输比特流 应用层 运输层 网络层 链路层 物理层 第一章 计算机网络和因特网 65 1.7 协议层次和服务模型 n基本

36、概念基本概念 q实体(Entity) n实体是任何可以发送和接收信息的硬件和软件进程。 通常是一个特定的软件模块 q对等体(Peer) n不同机器上包含对应层的实体称为对等体 q协议(Protocol) n语法，即数据与控制信息的结构或格式 n语义，即需发现何种控制信息，完成何种动作以及做 出何种应答 n同步，即事件实现顺序的详细说明 下续下续 第一章 计算机网络和因特网 66 1.7 协议层次和服务模型 n基本概念基本概念 q服务(Service) n为保证上层对等体之间能互相通信，下层向上层提供 的功能。 q服务原语 n服务原语是指网络相邻层间进行交互时所要交换的一 些必要命令 q服务访问

37、点(SAP) n服务访问点是同一系统中相邻两层的实体进行交互的 地方 下续下续 第一章 计算机网络和因特网 67 1.7 协议层次和服务模型 n基本概念基本概念 q协议和服务的关系 q接口(Interface) n接口位于每对相邻层之间，定义了下层向上层提供的 原语操作和服务 下续下续 第一章 计算机网络和因特网 68 1.7 协议层次和服务模型 n基本概念基本概念 q协议数据单元(PDU) n协议数据单元是对等层次上传送数据的单位 q服务数据单元(SDU) n服务数据单元是层与层之间交换数据的单位 q网络体系结构(Network Architecture) n网络体系结构就是层和协议的集合

38、q协议栈(Protocol Stack) n一个特定的系统所使用的一组协议（每层一个协议） 称为协议栈 第一章 计算机网络和因特网 69 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 应用进程数据先传送到第5层 加上第5层首部，成为第5层 PDU 第一章 计算机网络和因特网 70 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第5层 PDU 再传

39、送到第4层 加上第4层首部，成为第4层PDU 第一章 计算机网络和因特网 71 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第4层PDU再传送到第3层 加上第3层首部，成为第3层PDU 第一章 计算机网络和因特网 72 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第3层PDU再传送到第2层 加上第2层首部和尾部，成为第2层PDU 第一章 计算

40、机网络和因特网 73 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第2层PDU再传送到第1层 最下面的第1层把比特流传送到物理媒体 第一章 计算机网络和因特网 74 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 物理传输媒体 计算机 1 AP2 AP1 电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端第1层传送到接收端第1层 计算机 2 第一章 计算机网络和因特网 75 1.7 协议层次

41、和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第1层接收到比特流，上交给第2层 第一章 计算机网络和因特网 76 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第2层剥去首部和尾部 取出数据部分，上交给第3层 第一章 计算机网络和因特网 77 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4

42、3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第3层剥去首部，取出数据部分 上交给第4层 第一章 计算机网络和因特网 78 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第4层剥去首部，取出数据部分 上交给第5层 第一章 计算机网络和因特网 79 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第5层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程

43、 第一章 计算机网络和因特网 80 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！ 第一章 计算机网络和因特网 81 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 应 用 程 序 数 据 第5层首部 H5 10100110100101 比 特 流 110101110101 注意观察加入或剥去首部（尾部）的层

44、次 应 用 程 序 数 据 H5应 用 程 序 数 据 H4H5应 用 程 序 数 据 H3H4H5应 用 程 序 数 据 H4 第4层首部 H3 第3层首部 H2 第2层 首部 T2 第2层 尾部 第一章 计算机网络和因特网 82 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 10100110100101 比 特 流 110101110101 计算机 2 的第1层收到比特流后 交给第2层 H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据 第一章 计算机网络和因特网 83 1

45、.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 H3H4H5应 用 程 序 数 据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第2层剥去首部和尾部后 把数据部分交给第3层 H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据 第一章 计算机网络和因特网 84 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 H4H5应 用 程 序 数 据 H3H4H5应 用 程 序 数 据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第3层剥去首部后 把数据部分交

46、给第4层 第一章 计算机网络和因特网 85 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 H5应 用 程 序 数 据 H4H5应 用 程 序 数 据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第4层剥去首部后 把数据部分交给第5层 第一章 计算机网络和因特网 86 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 应 用 程 序 数 据 H5应 用 程 序 数 据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 第5层剥去 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程 第一章 计算机网络和因特网 87 1.7 协议层次和服务模型 n计算机网络体系结构中数据的流动计算机网络体系结构中数据的流动 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机 1 AP2 AP1 计算机 2 我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！ 第一章 计算机网络和因特网 88 1.7 协议层次和服务模型 n封装封装 报文 报文段 数据报 帧 源 应用层 运输层 网络层 链路层物 理层 HtHnHlM HtHnM HtM M 目的地应用层 运输层 网络层 链路层 物理层 HtHnHlM HtHnM HtM M 网络层 链路层 物理层