计算机网络(2010)-chapter1

1、主讲主讲 何林波何林波今天你上网了吗？今天你上网了吗？前言前言网络与生活网络与生活 2008北京奥运会，国际奥委会首次将互联网、手机等新北京奥运会，国际奥委会首次将互联网、手机等新媒体作为独立转播机构，与传统媒体一起列入奥运会的转媒体作为独立转播机构，与传统媒体一起列入奥运会的转播体系播体系 全球通过网络、手机等新媒体平台观看北京奥运会的观众全球通过网络、手机等新媒体平台观看北京奥运会的观众接近亿人，互联网直播的应用，拉近了更多人与奥运的接近亿人，互联网直播的应用，拉近了更多人与奥运的距离距离 央视网的网络电视奥运台提供赛事直播以及小时央视网的网络电视奥运台提供赛事直播以及小时赛事点播、中央电

2、视台多个奥运电视栏目的点播。赛事点播、中央电视台多个奥运电视栏目的点播。 美国，电视台将在网站上提供多小时的直美国，电视台将在网站上提供多小时的直播节目以及多小时的视频点播节目。播节目以及多小时的视频点播节目。 网络与生活网络与生活2010世博会与网络世博会与网络 上海世博会，首次将具有上海世博会，首次将具有159年历史的世博会通过互联网年历史的世博会通过互联网这个平台，运用三维虚拟现实技术，将这个平台，运用三维虚拟现实技术，将5.28平方公里的园平方公里的园区以及园区内大大小小的百余个展馆区以及园区内大大小小的百余个展馆平移平移到网上，供到网上，供全球网民参观、浏览。全球网民参观、浏览。”上

3、海世博会事务协调局新闻宣传上海世博会事务协调局新闻宣传部助理部长乔恪介绍说，部助理部长乔恪介绍说，“这是上海世博会的两大亮点之这是上海世博会的两大亮点之一。一。 上海世博会开创性地推出网上世博会项目，作为实体世博上海世博会开创性地推出网上世博会项目，作为实体世博会的引导、补充和延伸。通过互联网、虚拟现实等多种技会的引导、补充和延伸。通过互联网、虚拟现实等多种技术建立一个虚拟的、三维的网上世博园区，将实体世博会术建立一个虚拟的、三维的网上世博园区，将实体世博会的精彩呈现在网上。世界各地的网友进入网上世博会，可的精彩呈现在网上。世界各地的网友进入网上世博会，可以方便地了解世博园区概貌。以方便地了解

4、世博园区概貌。 在上海世博会倒计时在上海世博会倒计时200天之际，上海世博局和世博会赞助商中国天之际，上海世博局和世博会赞助商中国移动共同发布全球通信和世博历史移动共同发布全球通信和世博历史“双首创双首创”的中国的中国2010年世博会年世博会手机票，不仅实现了刷手机就可以就餐、购物，在世博园畅行无阻，手机票，不仅实现了刷手机就可以就餐、购物，在世博园畅行无阻，还可以用手机刷卡坐公交、地铁往返世博园与市区之间。上海还将搭还可以用手机刷卡坐公交、地铁往返世博园与市区之间。上海还将搭建一个建一个TDLDE的试验网，这个准的试验网，这个准4G移动通信网络将实现通过无线网移动通信网络将实现通过无线网络传

5、递，坐在黄浦江游船上也可以看到世博园区各个展馆开展的各种络传递，坐在黄浦江游船上也可以看到世博园区各个展馆开展的各种各样的精彩活动。各样的精彩活动。 从互联网、手机到虚拟现实技术，从从互联网、手机到虚拟现实技术，从2G到到4G，从本地媒体、全国性，从本地媒体、全国性媒体到国际性媒体，还有媒体到国际性媒体，还有“自媒体自媒体”的博客、微博，多元化的传播媒的博客、微博，多元化的传播媒介和传播技术，同时成为上海向全球观众宣传世博会的宽阔通道。介和传播技术，同时成为上海向全球观众宣传世博会的宽阔通道。 网上世博：网上世博： 网络与生活网络与生活 2010年年6月，月，中国国务院新闻办公室发布了中国国务

6、院新闻办公室发布了中国互联网中国互联网状况白皮书状况白皮书 人数：中国网民人数达到人数：中国网民人数达到4.04亿，使用宽带上网的网民达到亿，使用宽带上网的网民达到3.46亿人，亿人，使用手机上网的网民达到使用手机上网的网民达到2.33亿人亿人 网站：我国网站达网站：我国网站达323万个，万个，2.2亿个博客用户，约亿个博客用户，约80%的网站提供电的网站提供电子公告服务子公告服务 普及率：互联网普及率达到普及率：互联网普及率达到28.9%，超过世界平均水平；未来，超过世界平均水平；未来5年中年中国民众使互联网普及率达到国民众使互联网普及率达到45% 言论自由：超过言论自由：超过66%中国网民

7、经常在网上发表言论中国网民经常在网上发表言论,每天人们通过论每天人们通过论坛、新闻评论、博客等渠道发表的言论达坛、新闻评论、博客等渠道发表的言论达300多万条多万条 网络与生活网络与生活 据抽样调查统计，据抽样调查统计，2009年，中国约有年，中国约有2.3亿人经常使亿人经常使用搜索引擎查询各类信息，约用搜索引擎查询各类信息，约2.4亿人经常利用即时通信亿人经常利用即时通信工具进行沟通交流，约工具进行沟通交流，约4，600万人利用互联网学习和接万人利用互联网学习和接受教育，约受教育，约3，500万人利用互联网进行证券交易，约万人利用互联网进行证券交易，约1，500万人通过互联网求职，约万人通过

8、互联网求职，约1，400万人通过互联网安排万人通过互联网安排旅行。在中国，越来越多的人通过互联网获取信息、丰富旅行。在中国，越来越多的人通过互联网获取信息、丰富知识；越来越多的人通过互联网创业，实现自己的理想；知识；越来越多的人通过互联网创业，实现自己的理想；越来越多的人通过互联网交流沟通，密切相互间的关系。越来越多的人通过互联网交流沟通，密切相互间的关系。在四川汶川地震、青海玉树地震、西南地区旱灾等重大自在四川汶川地震、青海玉树地震、西南地区旱灾等重大自然灾害发生后，中国网民充分利用互联网传递救灾信息，然灾害发生后，中国网民充分利用互联网传递救灾信息，发起救助行动，表达同情关爱，充分展示了互

9、联网不可替发起救助行动，表达同情关爱，充分展示了互联网不可替代的作用。互联网正在成为一种新的工作和生活方式。代的作用。互联网正在成为一种新的工作和生活方式。 网络与生活网络与生活 网页搜索和博客在网民中的普及网页搜索和博客在网民中的普及度最高，超过度最高，超过90%的网民使用这的网民使用这两种服务，相比其他网络服务优两种服务，相比其他网络服务优势明显。而由于初级网民数量的势明显。而由于初级网民数量的上升，网站导航服务用户数量快上升，网站导航服务用户数量快速增长，至速增长，至10年年3月覆盖人数上月覆盖人数上升至升至2.4亿人。艾瑞咨询分析认为，亿人。艾瑞咨询分析认为，由于互联网信息的庞大，搜索

10、服由于互联网信息的庞大，搜索服务对网民的重要性日益突出。覆务对网民的重要性日益突出。覆盖人数最多的八类网络应用中包盖人数最多的八类网络应用中包含了网页搜索、知识搜索两类搜含了网页搜索、知识搜索两类搜索服务。其他如百科搜索、视频索服务。其他如百科搜索、视频搜索等垂直搜索服务的用户数量搜索等垂直搜索服务的用户数量也快速增长。也快速增长。 网络与生活网络与生活 根据根据DCCI2009上半年调查数据显示：互联网用户上网接上半年调查数据显示：互联网用户上网接入方式以入方式以ADSL方式为主，占比近六成（方式为主，占比近六成（59.9%），），ADSL接入方式继续增多，与去年同期比较增长接入方式继续增多

11、，与去年同期比较增长5个百分个百分点。其次是小区宽带，占比为点。其次是小区宽带，占比为17.5%，电力上网作为新型，电力上网作为新型宽带接入技术，处于发展初期，占比仅为宽带接入技术，处于发展初期，占比仅为0.9%。整体看。整体看来，通过宽带上网的互联网用户达到来，通过宽带上网的互联网用户达到85.6%。较高的互联。较高的互联网接入带宽是许多互联网应用服务的先决条件，网络游戏、网接入带宽是许多互联网应用服务的先决条件，网络游戏、在线视频等都要求较高的互联网接入速度。随着基础硬件在线视频等都要求较高的互联网接入速度。随着基础硬件的不断提升，带宽费用的下降，互联网宽带用户的比例会的不断提升，带宽费用

12、的下降，互联网宽带用户的比例会越来越高。越来越高。 农村市场：引领下一波发展浪潮，中国政府一直致力于农农村市场：引领下一波发展浪潮，中国政府一直致力于农村地区经济的发展，以期刺激消费增长。虽然农村地区宽村地区经济的发展，以期刺激消费增长。虽然农村地区宽带普及率仍然很低，但网络覆盖范围是非常广泛的。带普及率仍然很低，但网络覆盖范围是非常广泛的。 移动互联网移动互联网 2009年年“3G元年元年”，是中国移动互联网发展的关键拐，是中国移动互联网发展的关键拐点。备受关注的移动互联网行业中蕴含着众多机会，一大点。备受关注的移动互联网行业中蕴含着众多机会，一大批移动互联网的公司在批移动互联网的公司在20

13、09年崛起，同样，互联网巨头年崛起，同样，互联网巨头也大规模切入移动互联网。这一切都再向我们昭示：中国也大规模切入移动互联网。这一切都再向我们昭示：中国已经进入了已经进入了3G时代。时代。 2009中国互联网大会（中国互联网大会（2009.11.4）其中最为引人关注的）其中最为引人关注的是是3G和移动互联网将首次被纳入大会主题报告中。和移动互联网将首次被纳入大会主题报告中。 2010中国北京互联网大会（中国北京互联网大会（8.17-8.19）：移动互联网处）：移动互联网处在爆发的前夜，宜搜在爆发的前夜，宜搜CEO汪溪预计，汪溪预计，2011年，移动互联年，移动互联网用户数将超过传统互联网用户数

14、。易查董事长刘斌也发网用户数将超过传统互联网用户数。易查董事长刘斌也发表观点认为，在今年和明年，移动终端数量会快速增长，表观点认为，在今年和明年，移动终端数量会快速增长，明年或者后年内容会出现爆炸性增长。明年或者后年内容会出现爆炸性增长。 在如今的移动互联网时代，一切都发生了变化。最明显的在如今的移动互联网时代，一切都发生了变化。最明显的就是，移动互联网产业格局已大不同于传统互联网。就是，移动互联网产业格局已大不同于传统互联网。“无无论传统互联网上有多少服务，大部分还是要落地在一个很论传统互联网上有多少服务，大部分还是要落地在一个很大的联盟中，就是大的联盟中，就是Wintel联盟。这一联盟的存

15、在，一方面联盟。这一联盟的存在，一方面促进了产业的标准化和规模化，另一方面也削弱了创新促进了产业的标准化和规模化，另一方面也削弱了创新性。性。”陈石表示，陈石表示，“反过来看移动互联网，我们发现很典反过来看移动互联网，我们发现很典型的多元化特征。这种多元化首先体现在移动互联网业有型的多元化特征。这种多元化首先体现在移动互联网业有四种力量相互抗衡：硬件制造商、运营商、软件提供商、四种力量相互抗衡：硬件制造商、运营商、软件提供商、互联网内容和服务提供商。互联网内容和服务提供商。”是否感觉生活已经离不开网络？是否感觉生活已经离不开网络？想像一下没有网络的大学生活？想像一下没有网络的大学生活？网络也是

16、一把双刃剑网络也是一把双刃剑网络与安全 盘点盘点2009年十大网络安全事件年十大网络安全事件1、Conficker蠕虫病毒攻击蠕虫病毒攻击历史上宣传最多也是僵尸网络多产的蠕虫病毒之一，在历史上宣传最多也是僵尸网络多产的蠕虫病毒之一，在2009年又大张旗鼓地涌年又大张旗鼓地涌现在人们眼前。现在人们眼前。Conficker是一个是一个2008年年10月发现的以微软的月发现的以微软的Windows操作系统为攻击目标的操作系统为攻击目标的计算机蠕虫病毒。这个蠕虫利用的是一个已知的被用于计算机蠕虫病毒。这个蠕虫利用的是一个已知的被用于windows操作系统的操作系统的服务器远程过程调用服务服务器远程过程

17、调用服务(RPC)漏洞。漏洞。2、Heartland Breach信用卡失窃信用卡失窃 有人称为新版本有人称为新版本TJX信用卡失窃案。这是迄今历史上最大一笔信用卡盗窃案。信用卡失窃案。这是迄今历史上最大一笔信用卡盗窃案。Heartland Payment Systems中的大量数据被泄露，涉及到中的大量数据被泄露，涉及到1.3亿信用卡和亿信用卡和相关交易数据。相关交易数据。Heartland因为接到因为接到Visa及及MasterCard信用卡公司的通知，信用卡公司的通知，警告有可疑的信用卡交易活动而揭发事件，估计黑客在去年已入侵该系统。警告有可疑的信用卡交易活动而揭发事件，估计黑客在去年已

18、入侵该系统。Heartland Breach再一次警示人们安全威胁带来的风险再一次警示人们安全威胁带来的风险无论系统多么强大，无论系统多么强大，都不能完全免疫恶意攻击。都不能完全免疫恶意攻击。网络与安全卡巴斯基实验室发布的卡巴斯基实验室发布的2009年度安全报告显示，年度安全报告显示，2009年网页攻击恶意年网页攻击恶意程序总量已达到程序总量已达到9767次，其中超过次，其中超过37%针对互联网的攻击行为都是由针对互联网的攻击行为都是由排名前排名前20的恶意程序造成的。另外，针对手机恶意软件领域，卡巴斯的恶意程序造成的。另外，针对手机恶意软件领域，卡巴斯基实验室也发布了相关报告。基实验室也发布

19、了相关报告。 总体来说，总体来说，2009年网络威胁呈现出的特点主要体现在以下几个方年网络威胁呈现出的特点主要体现在以下几个方面：带有面：带有rookit功能的复杂恶意程序、全球范围的病毒爆发、功能的复杂恶意程序、全球范围的病毒爆发、Kido（Conficker）蠕虫、网页攻击与网页僵尸网络以及短信诈骗以及社）蠕虫、网页攻击与网页僵尸网络以及短信诈骗以及社交网络上的攻击。交网络上的攻击。 对于对于2010年网络威胁的发展趋势，卡巴斯基实验室从以下几个层年网络威胁的发展趋势，卡巴斯基实验室从以下几个层面进行了预测：面进行了预测：1、争夺网络流量的战斗，网络罪犯在努力逐步将其、争夺网络流量的战斗，

20、网络罪犯在努力逐步将其从事的业务合法化；从事的业务合法化；2、恶意软件疫情，软件以及系统漏洞将是造成、恶意软件疫情，软件以及系统漏洞将是造成恶意软件疫情的主要原因；恶意软件疫情的主要原因；3、恶意软件将变得更为复杂，很多反病、恶意软件将变得更为复杂，很多反病毒解决方案都无法清除已经存在具有高级文件感染技术以及毒解决方案都无法清除已经存在具有高级文件感染技术以及Rootkit功能的恶意软件，无法恢复被此类恶意软件感染的系统；功能的恶意软件，无法恢复被此类恶意软件感染的系统；4、流氓、流氓（假冒的）反病毒软件数量将会下降，这一点同网络游戏木马的发展（假冒的）反病毒软件数量将会下降，这一点同网络游戏

21、木马的发展相似；相似；5、Google Wave以及通过此项服务发起的攻击无疑将成为以及通过此项服务发起的攻击无疑将成为2010年的热点；年的热点；6、对于、对于iPhone和和Android平台来说，平台来说，2010年可能将年可能将会是苦难的一年。会是苦难的一年。思考几个问题思考几个问题 什么是网络？什么是网络？ 网络为什么能准确地传递数据？网络为什么能准确地传递数据？ 如何传递这些数据、并且避免数据的丢失和错误？如何传递这些数据、并且避免数据的丢失和错误？ 谁在建设、运维这些网络？谁在建设、运维这些网络？ 这些网络又是如何进行设计和安装的？这些网络又是如何进行设计和安装的？ 除了网卡、网

22、线、还需要什么别的设备？谁制造这些设备？除了网卡、网线、还需要什么别的设备？谁制造这些设备？你以后打算从事网络行业么？你以后打算从事网络行业么？Cisco 的薪酬架构：的薪酬架构：basepay*12+ 15%住房补贴住房补贴+8-10%bonus+少许股票少许股票 =年薪年薪股票比例很小股票比例很小 意义不大。意义不大。Cisco会根据你具体的工作经验来给你订个会根据你具体的工作经验来给你订个level。level 4 - level6- level8 -level10-level12-level13-.level 4 本科本科 2-3年年 硕士硕士1年，年， 10-15w(本人注明本人注明

23、,如果在思科里工作两如果在思科里工作两年或硕士工作一年达不到年或硕士工作一年达不到12万万,这些都是猎头挖人的价格这些都是猎头挖人的价格)level 6 本科本科 3-5年年 硕士硕士2-3年年 15-20wlevel 8 本科本科 5-7年年 硕士硕士4-5年年 20w-26wlevel 10 本科本科 7+年年 硕士硕士6+ 26w-40w11级基本就是级基本就是manager级别了级别了40w+ 华为薪酬：华为薪酬：2008参加校园招聘进的华为，听说本科生是均价，税前参加校园招聘进的华为，听说本科生是均价，税前5500硕士硕士6500-7000，社招的也普遍不低于应届。，社招的也普遍不低

24、于应届。 福利：华为的福利分两大类。福利：华为的福利分两大类。一是工卡里的钱，根据工作地域不同分一是工卡里的钱，根据工作地域不同分3类：工作地在深圳关外，类：工作地在深圳关外，1000每月；每月；工作地在国内其它地区，工作地在国内其它地区，800每月；工作地在海外没有。这笔钱每月打到工每月；工作地在海外没有。这笔钱每月打到工卡里，可用于购买班车票，在公司食堂就餐及在公司小卖部购物，不得取现。卡里，可用于购买班车票，在公司食堂就餐及在公司小卖部购物，不得取现。但每年底高于一定数额的或离职时可以一次取现，不过要扣但每年底高于一定数额的或离职时可以一次取现，不过要扣20%的税。二是的税。二是每月基本

25、工资每月基本工资15%的退休基金，不过也要扣的退休基金，不过也要扣20%的税。这两部分加起来税后的税。这两部分加起来税后每个人也基本在每个人也基本在1000多。多。 3、加班费。加班费主要看部门和领导。标准按、加班费。加班费主要看部门和领导。标准按你的基本月工资除以月法定工作日。分为一天和半天。研发和市场很少有，你的基本月工资除以月法定工作日。分为一天和半天。研发和市场很少有，除非是统一的为了干项目的强制加班。技术支援只有周末才算，平常晚上不除非是统一的为了干项目的强制加班。技术支援只有周末才算，平常晚上不算。算。补助：出差补贴、市内出差误餐补贴、海外补贴（艰苦地区较高，有的地方以补助：出差补

26、贴、市内出差误餐补贴、海外补贴（艰苦地区较高，有的地方以美元计）美元计）本课程教学目的本课程教学目的理解计算机网络理解计算机网络掌握计算机网络的体系结构掌握计算机网络的体系结构各层的主要协议、工作原理各层的主要协议、工作原理培养对计算机网络及数据通信的兴趣培养对计算机网络及数据通信的兴趣了解最新网络技术及发展动向了解最新网络技术及发展动向教学计划教学计划l 第一章第一章 概述概述 （6学时）学时）l 第二章第二章 物理层物理层 （8学时）学时）l 第三章第三章 数据链路层数据链路层 （16学时）学时）l 第四章第四章 网络层网络层 （16学时）学时）l 第五章第五章 运输层运输层 （8学时）学

27、时）l 第六章第六章 应用层协议应用层协议 （6学时）学时）l 第七章第七章 网络安全网络安全 （2学时）学时）l 机动机动 （2学时）学时） 第第 1 章章 概述概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用计算机网络在信息时代中的作用 21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。是一个以网络为核心的信息时代。 网络已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。 网络是指网络是指“三网三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机，即电信网络、有线电视网络和计算机网络

28、。网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。1.2.1 计算机网络的产生背景计算机网络的产生背景 20 世纪世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。年代美苏冷战时期的产物。 60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一提出要研制一种生存性种生存性(survivability)很强的网络。很强的网络。 传统的电路交换传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一

29、个交换机或有一条链路被炸毁，正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。则整个通信电路就要中断。 如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。要延误一些时间。 1.2.2 三种数据交换方式三种数据交换方式u电路交换：电路交换：（传统电信网中的数据交换方式）（传统电信网中的数据交换方式）两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 若若5 部电话机两两相连，需部电话机两两相连，需 10 对电线。对电线。事实上，事实上，N 部电话机两两相连，部电话机两两相

30、连，需需 N(N 1)/2 对电线。对电线。当电话机的数量很大时，这种连接当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。数的平方成正比。 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。 交换机电路交换举例电路交换举例A 和和 B 通话经过四个交换机通话经过四个交换机通话在通话在 A 到到 B 的连接上进行的连接上进行交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换举例电路交换举例C 和和 D 通话只经过一个本地交换机通话只经过一个本地交换机通话在通话

31、在 C 到到 D 的连接上进行的连接上进行交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA“交换交换”的含义的含义在这里，在这里，“交换交换”(switching)的含义就是转接。的含义就是转接。把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。从通信资源的分配角度来看，从通信资源的分配角度来看，“交换交换”就是按照某种方式动就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。态地分配传输线路的资源。 电路交换的三个阶段：电路交换的三个阶段： 建立连接建立连接 通信通信 释放连接释放连接 这种经过上述三个步骤的连接方式称为这种经过上述三个步骤的连接方

32、式称为“面向连接面向连接”（connection-oriented）电路交换的本质特点不适合计算机网络，为什么？电路交换的本质特点不适合计算机网络，为什么？ 计算机数据具有突发性。计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。这导致通信线路的利用率很低。 铺设的通信线路未被充分利用而浪费。铺设的通信线路未被充分利用而浪费。分组交换分组交换报文u分组交换分组交换 是一种存储转发技术，主要特点：是一种存储转发技术，主要特点： 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。据段。 110100011010101011010101110

33、0010011010010假定这个报文较长不便于传输数 据数 据数 据报文添加首部构成分组添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组。每一个数据段前面添加上首部构成分组。首部首部首部分组 1分组 2分组 3分组交换的传输单元分组交换的传输单元分组交换网以分组交换网以“分组分组”作为数据传输单元。作为数据传输单元。依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。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分组首部的重要性分组首部的重要性 每一个分组的首部都含有地址等控制信息。每一个分组的首部都含有地址等控制信息。 分组交换网中的结点交

34、换机根据收到的分组的首部中的地址分组交换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。信息，把分组转发到下一个结点交换机。 用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。接收端收到分组后剥去首部还原成报文。数 据首部分组 1数 据首部分组 2数 据首部分组 3收到的数据数 据数 据数 据 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。 这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在

35、转发时也没有被丢弃。发时也没有被丢弃。报文1101000110101010110101011100010011010010 分组交换的特征是基于标记（分组交换的特征是基于标记（lable-based），分组交换），分组交换在传送连接之前不需要先建立一条通信线路。在传送连接之前不需要先建立一条通信线路。 这种不先建立连接的连网方式，称为无连接这种不先建立连接的连网方式，称为无连接（connectionless） 分组交换机由若干个节点交换机（分组交换机由若干个节点交换机（node switch）和连接）和连接这些这些swtich的链路组成。的链路组成。分组交换网的示意分组交换网的示意H1A互联网

36、BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！路由器主机分组存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组路由器主机在节点交换机 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5在在节点交换机节点交换机 C 暂存暂存查找转发表查找转发表找到转发的端口找到转发的端口在节点交换机 A 暂存查找转发表找到转发的端口报文交换报文交换u报文交换（报文交换（message switching）也是一种存储转发的方式，对所传的消息形成一也是一种存储转发的方式，对所传的消息形成一个个“报文报文”，对报文不分段。，对报文不分段

37、。整个报文传到相邻节点，全部存储起来再查找转整个报文传到相邻节点，全部存储起来再查找转发表，转发到下一站点。发表，转发到下一站点。从所传消息大小来说，一般报文大小是不固定，从所传消息大小来说，一般报文大小是不固定，而每个分组的大小是固定的。（而每个分组的大小是固定的。（不是区分分组与报不是区分分组与报文转发方式的依据文转发方式的依据）三种交换的比较三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文分组 分组 分组存储存储转发转发存储

38、存储转发转发存储存储转发转发存储存储转发转发1.2.3 因特网概述因特网概述 网络把许多计算机连接在一起。网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起，是因特网则把许多网络连接在一起，是“网络的网网络的网络络”(network of networks) 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网算机互联网 网络网络(network)由若干结点由若干结点(node)和连接这些结点的链路和连接这些结点的链路(link)组成。组成。 连接在因特网上的计算机都称为主机连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。 int

39、ernet 和和 Internet 的区别（的区别（以以 i 开始的开始的 internet（互联网或（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。以以I开始的开始的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络）(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路因特网发展的三个阶段（因特网发展的三个阶段（P4） 第一阶段是从单个网络第一阶段是从单个网络

40、ARPANET 向互联网发展的过程。向互联网发展的过程。 1983 年年 TCP/IP 协议成为协议成为 ARPANET 上的标准协议，人上的标准协议，人们把们把 1983 年作为因特网的诞生时间。年作为因特网的诞生时间。 第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 三级计算三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。结构的因特网。出现了因特网服务提供者出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Se

41、rvice Provider)。1.2.5 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展见书见书P15，1.4小节小节谁是中国第一个上网的人？谁是中国第一个上网的人？ 1987年年9月月20日，钱天白先生通过国际互联网向前西德卡尔斯鲁厄大日，钱天白先生通过国际互联网向前西德卡尔斯鲁厄大学发出了中国第一封电子邮件学发出了中国第一封电子邮件穿越长城，走向世界穿越长城，走向世界 钱天白先生为我国互联网创始人。钱天白先生为我国互联网创始人。 1990年年11月月28日，他代表日，他代表CANET在美国的国际互联网中心正式注册在美国的国际互联网中心正式注册了中国的顶级域名了中国的顶级域名CN，他也成为顶

42、级域名，他也成为顶级域名CN的行政管理者，标志着的行政管理者，标志着中国网络在国际上有了自己的位置。中国网络在国际上有了自己的位置。 1998年年5月月8日，钱天白先生因心脏病，在北京辞世，英年日，钱天白先生因心脏病，在北京辞世，英年53岁。岁。1.3 计算机网络定义与分类计算机网络定义与分类1.3.1 计算机网络的定义计算机网络的定义计算机网络计算机网络（Network）是将处在）是将处在不同地理位置不同地理位置且且相互独相互独立立的的计算机或设备计算机或设备，通过，通过通信介质通信介质和和网络设备网络设备按照特定的按照特定的网络协议网络协议相互连接起来，利用相互连接起来，利用网络操作系统网

43、络操作系统进行管理和控进行管理和控制。从而实现制。从而实现信息传输和资源共享信息传输和资源共享的一种信息系统。的一种信息系统。定义的要点：定义的要点：v各计算机之间是独立的；各计算机之间是独立的；v在协议在协议 ( Protocol ) ( Protocol ) 的支持下进行工作；的支持下进行工作；v目的是实现资源共享；目的是实现资源共享；v互连的手段是各种各样的。可以是有线连接，也可以互连的手段是各种各样的。可以是有线连接，也可以是无线连接。是无线连接。1.3.2 计算机网络的分类计算机网络的分类标准不同，分类名字则不同，一般按以下方式来分标准不同，分类名字则不同，一般按以下方式来分u不同的

44、交换方式（电路、报文、分组、混合）不同的交换方式（电路、报文、分组、混合）u不同作用范围（局域网、城域网、广域网、接入网）不同作用范围（局域网、城域网、广域网、接入网）u不同的网络拓扑结构（组成形式）（总线、星型、树不同的网络拓扑结构（组成形式）（总线、星型、树形、网状型）形、网状型）u不同的网络使用者（公用网、专用网）不同的网络使用者（公用网、专用网）1.4 .1计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1. 速率速率比特（比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。用的信息量的单位。bit 来源于来源于 binary digi

45、t，意思是一个，意思是一个“二进制数字二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或或 0。速率即数据率速率即数据率(data rate)或比特率或比特率(bit rate)是计算机网络是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或，或kb/s, Mb/s, Gb/s 等等速率往往是指额定速率或标称速率。速率往往是指额定速率或标称速率。 思考：思考：KB/S与与kb/S有无区别？有无区别？2. 带宽带宽3. “带宽带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或

46、千赫、兆赫、吉赫带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在等）。现在“带宽带宽”是数字信道所能传送的是数字信道所能传送的“最高数据率最高数据率”的同义语，单位是的同义语，单位是“比特每比特每秒秒”，或，或 b/s (bit/s)。 常用的带宽单位常用的带宽单位更常用的带宽单位是更常用的带宽单位是千比每秒，即千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）请注意：在计算机世界中，请注意：在计算机世界中，K = 210 = 1024 M = 2

47、20, G = 230, T = 240。数字信号流随时间的变化数字信号流随时间的变化在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。在时间轴上信号的宽度随带宽的增大而变窄。 每秒 106 个比特时间1 0 1 0 1 11 s带宽为1 Mb/s 时间每秒 4 106 个比特0.25 s带宽为4 Mb/s 3. 吞吐量吞吐量吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网以

48、便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。限制。 4. 时延(delay 或 latency)传输时延（发送时延传输时延（发送时延 ） ： 发送数据时，数据块从结点发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。一个比特发送完毕所需的时间。 发送时延 = 数据块长度（比特）信道带宽（比特/秒）时延(delay 或 latency)传播时延传播时延 ：电磁波在信

49、道中需要传播一定的距离而花费：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。率是完全不同的概念。 传播时延 = 信道长度（米）信号在信道上的传播速率（米/秒）处理时延处理时延 ：交换结点为存储转发而进行一些必要：交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。的处理所花费的时间。排队时延排队时延 ：结点缓存队列中分组排队所经历的时：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。时延(d

50、elay 或 latency)数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延数据经历的总时延就是发送时延、传播时延、处理时延和排队时延之和：和排队时延之和： 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延四种时延所产生的地方四种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点 A 中产生处理时延和排队时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路容易产生的错误概念容易产生的错误概念 不同的情况下，那一种时延占主导地位，需要具体分不同的情况下，那一种时延占主导地位，需要具体分析，参见教科书析，参见教科书P20

51、对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。率而不是比特在链路上的传播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。提高链路带宽减小了数据的发送时延。 例例1 若需要传送报文共若需要传送报文共x（bit），从源点到终点共经），从源点到终点共经过过k段链路，每段链路的传播时延为段链路，每段链路的传播时延为d（s），数），数据率为据率为b（b/s）。在电路交换时电路建立时间为）。在电路交换时电路建立时间为s(s)，在分组交换时分组长度为，在分组交换时分组长度为p(bit)，且各节点，且各节点的排队等候时间可以忽略不计，问在

52、怎样的条件的排队等候时间可以忽略不计，问在怎样的条件下，分组交换的时延比电路交换的要小？下，分组交换的时延比电路交换的要小？例例2在上题中，设报文长度和分组长度为在上题中，设报文长度和分组长度为x和和(p+h)(bit)，其中其中p为分组的固定长度，为分组的固定长度，h为分组的首部长度，为分组的首部长度，与与p的大小无关，通信经过的大小无关，通信经过k段链路，链路数据率段链路，链路数据率为为b(b/s)，忽略传播时延和排队时延，若打算使，忽略传播时延和排队时延，若打算使总时延最小，问分组数据部分长度总时延最小，问分组数据部分长度p应如何取值？应如何取值？5. 时延带宽积（传播）时延链路带宽时延

53、带宽积 = 传播时延 带宽链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 时延带宽积例3 假设信号在媒体上的传播速率为假设信号在媒体上的传播速率为2.3x108m/s，媒体长度为，媒体长度为100km，计算当数据率为，计算当数据率为1Mb/S时媒体中正在传送的比特时媒体中正在传送的比特数？数？6. 利用率利用率 信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。 通俗讲信道利用率是信道的占用程度通俗讲信道利用率是信道的占

54、用程度 网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。 信道利用率并非越高越好。信道利用率并非越高越好。 信道利用率 = 数据发送时间 数据发送时间+传播时延（往返） 从用户的角度考虑问题，信道利用率越低越好。在这种情从用户的角度考虑问题，信道利用率越低越好。在这种情况下，用户什么时候想使用就可以使用，不会遇到信道太况下，用户什么时候想使用就可以使用，不会遇到信道太忙无法使用的情况。用户使用公用的通信信道是随机使用忙无法使用的情况。用户使用公用的通信信道是随机使用的，如果在某个时间，使用信道的人数太多，信道就可能的，如果在某个时间，使用信道的人数太

55、多，信道就可能处于繁忙状态，这时，有的用户就无法使用这样的信处于繁忙状态，这时，有的用户就无法使用这样的信道。道。 电信公司总是希望他们所建造的通信信道的利用率要高一电信公司总是希望他们所建造的通信信道的利用率要高一些，越高越好。些，越高越好。 信道的平均利用率应当多大才合适呢？这并没有什么标准。信道的平均利用率应当多大才合适呢？这并没有什么标准。有些有些ISP把信道的平均利用率设为把信道的平均利用率设为50%，也有的为了省钱，也有的为了省钱，设为设为80%。但一般都认为，把信道的平均利用率设为。但一般都认为，把信道的平均利用率设为90%肯定是不行的。肯定是不行的。 时延与网络利用率的关系时延

56、与网络利用率的关系根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。引起的时延也就迅速增加。 若令若令 D0 表示网络空闲时的时延，表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示示 D 和和 D0之间的关系：之间的关系： UDD10U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。 时延 D利用率 U10D0时延急剧增大1.4.2 计算机网络的非性能特征计算机网络的非性能特征 费用费用质量质量标准化标准化可靠性可靠性可扩

57、展性和可升级性可扩展性和可升级性 易于管理和维护易于管理和维护 1.5 .1 网络体系结构的形成网络体系结构的形成 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种这种“协调协调”是相当复杂的。比如，可以设想一个简单是相当复杂的。比如，可以设想一个简单的情况，的情况，2台计算机之间要互相传递文件：台计算机之间要互相传递文件： 显然，首先显然，首先2台计算机必须有物理线路相连。台计算机必须有物理线路相连。 发起通信的计算机必须首先要知道数据是否能在这条通发起通信的计算机必须首先要知道数据是否能在这条通路上发送和接受，即对通信线路路上发送和接受，

58、即对通信线路“激活激活” 要告诉网络如何识别接受数据的计算机要告诉网络如何识别接受数据的计算机 发起通信的计算机必须知道对方计算机是否已经准备好发起通信的计算机必须知道对方计算机是否已经准备好接受数据接受数据两个主机交换文件两个主机交换文件 我们可以将要做的工作进行如下的划分。我们可以将要做的工作进行如下的划分。 第一类工作与传送文件直接有关。第一类工作与传送文件直接有关。 确信对方已做好接收和存储文件的准备。确信对方已做好接收和存储文件的准备。 双方协调好一致的文件格式。双方协调好一致的文件格式。两个主机将文件传送模块作为最高的一层两个主机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作。剩下的工

59、作由下面的模块负责。由下面的模块负责。 再设立一个通信模块，用来保证文件和文件传送的命再设立一个通信模块，用来保证文件和文件传送的命令可靠地在两个系统之间交换令可靠地在两个系统之间交换两个主机交换文件两个主机交换文件 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块再设计一个通信服务模块再设计一个通信服务模块 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块再设计一

60、个网络接入模块再设计一个网络接入模块 文件传送模块主机 1主机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。分层思想分层思想由上可见，相互通信的计算机系统必须高度地协由上可见，相互通信的计算机系统必须高度地协调工作才行，而这种协调是相当复杂的。调工作才行，而这种协调是相当复杂的。为设计这样复杂的网络系统，早在最初的为设计这样复杂的网络系统，早在最初的ARPNET设计时即提出了分层思想。设计时