《计算机网络技术》课件第1章概述

1、计算机网络技术主讲人：数学与计算机学院计算机硬件教研室物联网实验室第1章 概述相关介绍一、课程内容二、课程意义三、课程性质四、参考资料五、交流方式计算机网络技术第1章 概述一、课程内容理论介绍了通信的基本概念和计算机网络的基本原理，包括计算机网络体系结构和协议、数据通信的基本方法、主要的网络技术与应用，以及网络管理和网络安全等内容。实验介绍了计算机网络相关的实用技术和典型的产品应用。计算机网络技术学生能熟练掌握计算机网络的基本理论。学生能够安装、配置、维护和管理各种常用网络设备，保证局域网的正常运行。第1章 概述二、课程意义大学本科计算机及其相关专业的主要专业课之一（考研专业课）研究生计算机及

2、其相关专业的必修课（考博专业课）目前市场最火热急缺行业之一（网络工程师、软件工程师、计算机等级考试）遍及各行各业（信息网络化必备技术） 今后十年信息网络时代发展方向（电子商务、物联网技术） 计算机网络技术第1章 概述三、课程性质课程类别：专业必修课考核方式：闭卷考试成绩评定：期末70%+实验20%+平时10% 学时学分：总80=理论48+实验32（5学分）先修课程：计算机导论，模拟与数字逻辑电路，计算机组成原理，高级程序设计。 计算机网络技术实验课第3周开始第1章 概述四、参考资料参考教材：计算机网络（第5版），谢希仁编著，电子工业出版社，2008.01，北京，国家十一五规划教材。其他资料：计

3、算机网络，胡道元主编，清华大学出版社，2005年3月，第一版计算机网络技术实用教程，电子工业出版社，2004年6月，第二版计算机网络（原书第2版），（美）Larry L.Peterson和 Bruce S.Davie著，叶新铭等译，机械工业出版社，2001年6月 计算机网络（工科类），Youlu Zheng/Skakil Akhtar著，彭旭东译，清华大学出版社，2004年5月华为西部教育网高端培训胶片华为31190203-s3500命令手册(v1.02)计算机网络技术第1章 概述五、交流方式办公地址：工科楼602室办公电话：2219696（硬件办公室）手机号码罗桂兰

4、）电子邮箱：yongxin_QQ群号：84516614（物联网实验室）答疑形式：随时随地，任选其一。计算机网络技术第1章 概述第1章 概述知识链接定义性能指标因特网功能体系结构第1章 概述（标注 的标题要求必须掌握） 内容导航1.3 因特网概述1.5 计算机网络的体系结构1.1 计算机网络的产生与发展课堂练习1.2 计算机网络的定义与功能1.4 计算机网络的性能指标第1章 概述本章学习目标了解计算机网络的发展历程；掌握计算机网络的定义、基本功能和组成要素；通过对网络分类的理解，可以从不同角度对计算机网络加以认识；通过对因特网的学习，进一步理解计算机网络的概念与形成。理解计算机网络的体系结构。第

5、1章 概述思考计算机网络究竟是什么样子的？第1章 概述第1章 概述第1章 概述第1章 概述第1章 概述1.1 计算机网络的产生与发展1.1.1 面向终端的计算机网络1.1.2 面向通信的计算机网络1.1.3 标准化的计算机网络1.1.4 网络计算的新时代1.1.5 计算机网络在我国的发展第一代第二代第三代新时代中国？第1章 概述1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络以单个计算机为中心的远程联机系统多个终端用户分时占用主机上的资源线路利用率低主机负荷较重第1章 概述1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络以单个计算机为中心的远程联机系统使用多点通信线路、通信控制处理机以及集中器

6、（Communication Control Processor）CCP第1章 概述1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络以单个计算机为中心的远程联机系统例如20世纪60年代初的SABRE飞机预订系统中心计算机前端处理机远程通信线路终端控制器近程通信线路CCP/FEP完成全部的通信任务，让主机专门进行数据的处理，提高数据处理的效率Front End ProcessorFEP第1章 概述1.1.1 面向终端的计算机网络第一代计算机网络以单个计算机为中心的远程联机系统例如20世纪60年代初的SABRE飞机预订系统中心计算机前端处理机远程通信线路终端控制器近程通信线路集中器负责从终端到主机

7、的数据集中以及从主机到终端的数据分发第1章 概述1.1.2 面向通信的计算机网络第二代计算机网络计算机有自主处理能力： autonomous以多处理机为中心的网络第1章 概述1.1.2 面向通信的计算机网络第二代计算机网络计算机有自主处理能力： autonomous典型代表是DARPA资助下的ARPANET第1章 概述1.1.2 面向通信的计算机网络第二代计算机网络计算机有自主处理能力： autonomous典型代表是DARPA资助下的ARPANETHost：运行网络应用程序HostHostHostHost资源子网向网络用户提供共享的软硬件资源的主机第1章 概述1.1.2 面向通信的计算机网络

8、第二代计算机网络计算机有自主处理能力： autonomous典型代表是DARPA资助下的ARPANETIMP：节点处理机/分组交换节点通信子网IMP和IMP之间连接的通信线路IMP第1章 概述资源子网资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。计算机网络的组成资源子网和通信子网第1章 概述1.1.3 标准化的计算机网络第三代计算机网络International Standards Organizat

9、ion(ISO)提出了Open System Interconnection Basic Reference Model(OSI/RM)：OSI七层模型遵循网络体系结构OSI标准建成的网络称为第三代网络Internet：TCP/IP体系结构，事实上的国际标准第1章 概述1.1.4 网络计算的新时代未来计算机网络高速网络：以太网从10Mbps-100M1Gbps10GbpsWAN：64Kbps-2Mbps-155M/622MGbps（DWDM）多媒体信息：数据、电话、有限电视等三/多网合一QoS控制：延迟、抖动、丢失等密集波分复用(DWDM） 超光速存在吗？第1章 概述1.1.4 网络计算的新时

10、代未来计算机网络第1章 概述1.1.4 网络计算的新时代未来的网络结构： IP over everything/Everything over IP用户BackBoneAccess NetworkPOP用户Access Network用户用户POPPOPPOPPoint of Prensence汇聚点端用户：机顶盒、手机、计算机、物体等第1章 概述(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET(2) 中国教育和科研计算机网 CERNET(3) 中国科学技术网 CSTNET(4) 中国联通互联网 UNINET(5) 中国网通公用互联网 CNCNET(6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET(

11、7) 中国移动互联网 CMNET(8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中）(9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中） 1.1.5 计算机网络在我国的发展第1章 概述1.2 计算机网络的定义与功能1.2.1 计算机网络的定义1.2.2 计算机网络的分类1.2.3 计算机网络的拓扑结构1.2.4 计算机网络的功能定义分类拓扑结构功能第1章 概述1.2.1 计算机网络的定义【简单定义】计算机网络互联起来的独立自主的计算机集合【完整定义】计算机网络“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源

12、共享和信息传递的系统” 。第1章 概述1.2.2 计算机网络的分类按网络的作用范围：局域网；城域网；广域网；个人区域网按网络的传输技术：广播式网络 ；点到点网络 ；按网络的使用范围：公用网；专用网；按通信介质：有线网；无线网；按企业管理分类 ：内联网 ；外联网 ；因特网 ；第1章 概述按网络的作用范围第1章 概述局域网（Local Area Network） LAN通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆盖的地理范围从几十米至数公里。一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。第1章 概述城

13、域网（Metropolitan Area Network） MAN规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。第1章 概述广域网（Wide Area Network） WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲。广域网使用的主要技术为存储转发技术。PSTN公共交换电话网ISDN综合数字业务网PDN公用数据网 第1章 概述按网络的传输技术第1章 概述广播式网络 （Broadcast Network）广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收

14、并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting）广播A1A2B1B2C第1章 概述广播式网络 （Broadcast Network）广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting）组播A1A2B1B2C第1章 概述广播式网络 （Broadcast Network）广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为单播(Unicasting)。单播A1A2B1B2C第1章 概述点到点网络 （Point-to-Point Networ

15、k）在点到点网络中，两台计算机之间通过一条物理线路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路，分组可能要通过一个或多个中间节点的接收、存储、转发，才能将分组能从信源发送到目的地。第1章 概述按网络的使用范围第1章 概述公用网和专用网公用网由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，例如公共电话交换网PSTN、数字数据网DDN、综合业务数字网ISDN等。 专用网由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用，例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。第1章 概述按通信介质分类第1章 概述有线网与无线网 有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。无线网使用电磁波传播数据，它可以传送无线

16、电波和卫星信号。无线网包括：无线电话无线电视网微波通信网卫星通信网第1章 概述按企业管理分类第1章 概述内联网与外联网Intranet是指企业的内部网，是由企业内部原有的各种网络环境和软件平台组成的。Extranet是泛指企业之外，需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。采用Internet技术，又有自己的WWW服务器，但不一定与Internet直接进行连接的网络。同时必须建立防火墙把内联网与Internet隔离开，以确保企业内部信息的安全。 第1章 概述因特网属于哪一类？第1章 概述因特网（Internet） Internet是目前最流行的一种国际互连网。Internet起源于美国，自1995

17、年开始启用，发展非常迅速，特别是随着Web浏览器的普遍应用，Internet已在全世界范围得到应用。利用在全球性的各种通信系统基础上，像一个无法比拟的巨大数据库，并结合多媒体的“声、图、文”表现能力，不仅能处理一般数据和文本，而且也能处理语音、静止图象、电视图像、动画和三维图形等等。返回第1章 概述1.2.3 计算机网络的拓扑结构拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系；在计算机网络中，将主机和终端抽象为点，将通信介质抽象为线，形成点和线组成的图形，使人们对网络整体有明确的全貌印象；计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备

18、）的几何排列形式。 第1章 概述BUSStarTreeRingMesh1.2.3 计算机网络的拓扑结构第1章 概述星型拓扑网络 各节点通过点到点的链路与中心节点相连，中心节点可以是转接中心，起到连通的作用，也可以是一台主机，此时就具有数据处理和转接的功能。目前流行的PBX（专用交换机）就是星形拓扑的典型实例。常见的物理布局采用星状拓扑的网络有10BaseT以太网，100BaseT以太网、令牌环网、FDDI （光纤分布式数据接口）网络、CDDI （铜线电缆分布式数据接口）网络、ATM网等。第1章 概述星型拓扑网络 优点：1.配置方便2.每个连接点只接一个设备单个连接点的故障只影响一个设备，不会影

19、响全网。3.集中控制和故障诊断容易容易检测和隔离故障，可方便地将有故障的结点从系统中删除。4.简单的访问协议很容易在网络中增加新的站点，数据的安全性和优先级容易控制，易实现网络监控。第1章 概述星型拓扑网络 缺点1.电缆长度和安装这种拓扑结构需要大量电缆，增加的费用相当可观。2.扩展困难在初始安装时可能要放置大量冗余的电缆，以配置更多连接点。3.依赖于中央结点中央结点产生故障，则全网不能工作。属于集中控制，对中心节点的依赖性大，一旦中心节点有故障会引起整个网络瘫痪。 第1章 概述总线型拓扑网络 总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上（或称总线上

20、）。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播，而且能被其他所有站接收（广播方式）。第1章 概述总线型拓扑网络 总线型网络结构简单，安装方便，需要铺设的线缆最短，成本低，某个站点自身的故障一般不会影响整个网络。因此它是最普遍使用的一种网络。总线拓扑的优点：1.电缆长度短，容易布线2.可靠性高3.易于扩充总线拓扑的缺点：实时性较差，总线的任何一点故障都会导致网络瘫痪。1.故障诊断困难2.故障隔离困难3.中继器配置4.站点必须是智能的采用总线拓扑的最常见的网络有10Base2以太网、10Base5以太网以及ARCnet网。第1章 概述树型拓扑网络 树型拓扑是从总线拓扑演变过来的，形状象一棵倒置的

21、树，顶端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸出子分支。树型拓扑结构的优点：易于扩展故障隔离容易树型拓扑的缺点：对根的依赖性太大第1章 概述环型拓扑网络 节点通过点到点通信线路连接成闭合环路环形拓扑的优点： 电缆长度短 无需接线盒 可用光纤环形拓扑的缺点： 一个结点故障会引起全网故障 诊断故障困难 不易重新配置网络拓扑结构影响访问协议常见的采用环形拓扑的网络有令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）和CDDI（铜线电缆分布式数据接口）网络。第1章 概述网状型拓扑网络 网状型拓扑网络中，节点之间的连接是任意的，没有规律。主要优点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制方法。广域网基本

22、上采用网状型拓扑结构。第1章 概述混合型拓扑网络 常见的有星型/总线拓扑和星型/环型拓扑。星型/总线拓扑是用一条或多条总线把多组设备连接起来，而这相连的每组设备本身又呈星型分布。星型/环型拓扑取这两种拓扑的优点于一体。这种星型环拓扑主要用于IEEE802.5的令牌网。（a）星型/总线拓扑（b）星型/环型拓扑第1章 概述因特网的拓扑结构属于哪一类？第1章 概述网络拓扑的选择选择拓扑结构时，应考虑以下几点：1.费用低最理想的情况是建楼的同时进行安装，并考虑今后扩展的要求。2.灵活性要考虑到设备搬动时，能容易地重新配置网络拓扑。3.可靠性拓扑的选择要使故障检测和故障隔离较为方便。返回实践技巧第1章

23、概述想一想在组建寝室局域网时最好选择哪种拓扑？建议采用星型网络结构因为就目前市场上集线器的价格而言，8个接口的集线器价格已经跌到100元以下，平摊到每个人身上也就几十元。因此其价格上的缺点已经可以忽略，另外，如果网络中需要增加新的电脑或者网络需要升级，星型网络也是最为方便的。第1章 概述1.2.4 计算机网络的功能大家通常使用网络都做些什么？第1章 概述1.2.4 计算机网络的功能数据交换和通信资源共享提高系统的可靠性和可用性均衡负荷，相互协作分布式网络处理提高系统性能价格比，易于扩充，便于维护第1章 概述1.3 因特网概述1.3.1 internet 和Internet 的区别1.3.2 I

24、nternet 的特点1.3.3 关于因特网的标准化工作1.3.4 因特网的组成1.3.5 因特网的边缘部分两种通信方式1.3.6 因特网的核心部分1.3.7 因特网的存储转发思想internetInternetInternet是如何形成的？第1章 概述1.3.1 internet 和Internet 的区别(b)互联网（网络的网络）(a)网络结点链路internetnode网络把许多计算机连接在一起。第1章 概述因特网(Internet)是“网络的网络”主机因特网Internet第1章 概述1.3.1 internet 和Internet 的区别以小写字母 i 开始的 internet（互联

25、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。 以大写字母I开始的的 Internet（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，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。第1章 概述1.3.2 Internet 的特点1三级结构的计算机网络2 多层次 ISP 结构3指数级增长规律ISP (Internet Service Provider)因特网服务提供者第1章 概述三级结构的因特网校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网路由器第1章 概述多层次 ISP 结构的

26、因特网用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者用户通过 ISP 上网根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP 地址数目的不同，ISP 也分成不同的层次。 第1章 概述多层次 ISP 结构的因特网一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大公司本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层本地 ISP第二层 IS

27、P本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP第1章 概述指数级增长的因特网 网络数 主机数 用户数 管理机构数1980 10 102 102 1001990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108 109 103万维网 WWW (World Wide Web)广泛使用成为指数级增长的主要驱动力第1章 概述1.3.3 关于因特网的标准化工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组IESG RGWGRG领域领

28、域因特网体系结构研究委员会 IAB WGWGWG研究组工作组第1章 概述各种RFC之间的关系 因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFCRFC：请求评注（Request For Comments），它是一种在线技术报告。第1章 概述标准化组织ISO（国际标准化组织 ） ITU（国际电信联盟）CCITT（国际电报电话咨询委员会）电信标准部门（TSS，即ITU-T）无线通信部门（RS，即ITU-R）电信发展部门（TDS，即ITU-D）ANSI（美国国家标准学会）IEEE（电气和电子工程师学会）EIA（美国电子工业协会）IEC（国际电工委员会）E

29、TSI（欧洲电信标准化协会）IAB（因特网活动委员会）IRTF（因特网研究特别任务组）IETF（因特网工程特别任务组）第1章 概述1.3.4 因特网的组成因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。第1章 概述1.3.5 因特网的边缘部分两种通信方式运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB 请求服务 得到服务客户服务器客户服务器方式（C/S 方式） 即Clien

30、t/Server方式第1章 概述对等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式1.3.5 因特网的边缘部分两种通信方式网络边缘网络核心运行P2P 程序运行P2P 程序DCEF运行P2P 程序运行P2P 程序第1章 概述1.3.6 因特网的核心部分H1H5H2H4H3H6路由器网络网络核心部分主机第1章 概述H1H5H2H4H3H6发送的分组路由器AEDBC网络核心部分主机主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。路由器对分组进行存储转发，最后把分组交付目的主机。1.3.6 因特网的核心部分发送分组接收分组存储转发第1章 概述1.3.7 因特网的存储转发思想电路交

31、换：面向连接、基于位置交换占固定带宽报文交换：面向无连接、基于标记存储转发分组交换：面向无连接、基于标记存储转发（报文划分成较短的、固定长度的数据段）什么是面向连接？什么是面向无连接？两者有什么区别？第1章 概述电路交换举例A 和 B 通话经过四个交换机通话在 A 到 B 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面向连接：在通信时，必须独占一条信道。第1章 概述电路交换举例C 和 D 通话只经过一个本地交换机通话在 C 到 D 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缺点：电路交换传送计算机数据效率低第1章 概述如何提高数据交换率？采

32、用存储转发如何进行存储转发？第1章 概述分组交换网的示意图H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组H2 向 H6 发送分组注意分组路径的变化！路由器主机面向无连接：在通信时，无需独占信道第1章 概述注意分组的存储转发过程H1A互联网BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 发送分组路由器主机在路由器 E 暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机 H5在路由器 C 暂存查找转发表找到转发的端口在路由器 A 暂存查找转发表找到转发的端口第1章 概述三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电

33、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转发存储转发存储转发存储转发第1章 概述1.4.1 速率1.4.2 带宽1.4.3 吞吐量1.4.4 时延1.4.5 时延带宽积1.4.6 往返时延1.4.7 利用率1.4.8 计算机网络的非性能特征1.4 计算机网络的性能指标如何衡量计算机网络的优劣？第1章 概述比特（bit）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。bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。1.4.1 速率101010101010

34、101000第1章 概述比特（bit）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。bit 来源于 binary digit，意思是一个“二进制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。网络中的速率即传送数据的速率，也称数据率(data rate)或比特率(bit rate)。速率的单位是 b/s，或bps，或bit/s，还有kb/s, Mb/s, Gb/s ，Tb/s等1.4.1 速率k=103=千，M=106=兆，G=109=吉，T=1012=太第1章 概述在计算机中： KB=210b=1024bMB = 220b GB= 230b ,TB = 240b 在通信领域

35、中：千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）注意区分小写k与大写K大写K = 210 = 1024 小写k=103大写 B代表 Byte，小写 b 代表 bit,1B=8bit。 第1章 概述传输模拟信号时，“带宽”(bandwidth)是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在传输数字信号时，“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)，还有kb/s, Mb/s, Gb/s ，Tb/s。1.4.2

36、 带宽数字信号模拟信号第1章 概述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。 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 最高速率越高，带宽越宽第1章 概述吞吐量(throughput)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络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 1.4.3 吞吐量100M以太网额定速率为100Mb/s典型的可能只有70Mb/s 实际吞吐量是多少？第1章 概述速

37、率、带宽、吞吐量的联系与区别区别：数据传输速率是指单位时间内信道上所能传输的数据量。 网络带宽是在给定时间等条件下流过特定区域的最大数据位数。 吞吐量是指在规定时间、空间及数据在网络中所走的路径的前提下，下载文件时实际获得的带宽值。 联系： 单位都为：bps第1章 概述速率、带宽、吞吐量的联系与区别形象比喻：每秒通行车辆数速率车道数带宽公路实际通行车辆数吞吐量第1章 概述1.4.4 时延(delay 或 latency)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

38、据链路总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延第1章 概述传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点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）传输时延（发送时延 ）第1章 概述传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 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）传播时延第1章 概述处理时延 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。 排队时延 结点缓存队

39、列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。处理时延和排队时延 第1章 概述容易产生的错误概念 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。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 高速网络链路中提高的是发送速率还是传播速率？那么提高链路带宽减小了什么时延？第1章 概述（传播）时延链路带宽时延带宽积 = 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。 时延带宽积1.4.5 时延带宽积第1章 概述1.4.6 往返时延 往返时延 RTT (Round-Trip Time) 表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（

40、接收端收到数据后立即发送确认）总共经历的时延。发送端接收端发送数据t1确认t2RTT=t1+t2第1章 概述RTT/220万个比特正在链路上传输带宽时延带宽积RTT与时延带宽积例：RTT=40ms,带宽为10Mb/s则：时延带宽积=20ms10Mb/s=20 10-3 10 106=2 105bit即：发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送了20万个比特，而这20万个比特正在链路上传输。010101111第1章 概述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。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

41、并非越高越好。 1.4.6 利用率第1章 概述时延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，该信道引起的时延也就迅速增加。 若令 D0 表示网络空闲时的时延，D 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示 D 和 D0之间的关系： U 是网络的利用率，数值在 0 到 1 之间。 第1章 概述时延急剧增大时延 D利用率 U10D0时延与网络利用率的关系排队时延增加，从而产生网络拥塞第1章 概述1.4.7 计算机网络的非性能特征 费用质量标准化可靠性可扩展性和可升级性 易于管理和维护 第1章 概述1.5 计算机网络的体系结构1.5.1 分层思想1.5.2

42、ISO-OSI参考模型 1.5.3 Internet参考模型ISO-OSI参考模型Internet参考模型分层思想计算机网络体系结构为什么要分层？第1章 概述1.5.1 分层思想把一个复杂的构建网络的过程分解成多个可以管理的层次实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 N1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N接口N-1层协议N层协议N+1层协议物理媒体第1章 概述层次模型物理媒体实通信、其余对等层为虚通信对等层的通信遵循该层的协议N层的虚通信通过N-1/N层间接口处N-1层提供的服务以及N-1层的通信来实现的N

43、1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N接口N-1层协议N层协议N+1层协议物理媒体实通信虚通信第1章 概述分层原则各层的功能明确并且相互独立层间接口清晰，跨越接口的信息量应尽可能少层数应适中：太少导致每层协议太复杂，太多开销过大。N1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N接口N-1层协议N层协议N+1层协议物理媒体分层就是分功能，按照一定协议实现网络通信第1章 概述层间服务在N层和N-1层的接口处，由N-1层向N层提供服务：N层通过服务访问点SAP访问N-1层提供的服务。SAP有一个唯一的标识地址，抽象的概念N1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N

44、接口N-1层协议N层协议N+1层协议物理媒体SAP第1章 概述服务原语服务原语：请求：request服务用户服务提供者指示：indication服务提供者服务用户响应：response服务用户服务提供者证实：confirm服务提供者服务用户N1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N接口N-1层协议N层协议N+1层协议物理媒体服务用户服务提供者第1章 概述服务原语服务包括：证实服务：请求、指示、响应、证实非证实服务：请求、指示层次结构中的数据传送过程：服务数据单元：SDU协议数据单元：PDUN1层N层N-1层N-1服务N1层N层N-1层N-1/N接口N-1层协议N层协议N+1层协议

45、物理媒体服务用户服务提供者SDUPDU第1章 概述应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层网络应用软件一种通用的数据格式对话和交谈流量控制和可靠性路径选择及逻辑寻址帧和介质访问控制信号和介质1.5.2 ISO-OSI参考模型 较高层：与应用有关较低层：与数据传输有关第1章 概述网络传输信息示意图1.5.2 ISO-OSI参考模型 第1章 概述1.5.2 ISO-OSI参考模型 第1章 概述1.5.3 Internet参考模型TCP/IP 四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。应用层运输层网际层网络接口层主机A主机B路由器网络 2网络 1应用层运输层网际层网络接口层网际层网络接

46、口层4321路由器在转发分组时最高只用到网络层而没有使用运输层和应用层。 第1章 概述1.5.3 Internet参考模型但最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link layer) 物理层(physical layer) 数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层第1章 概述物理层数据链路层网络层运输层应用层54321处理网络应

47、用HTTP、SMTP、FTP、TELNET、SNMP实现进程间通信路由，主机间通信点到点通信透明比特流传送TCP、UDPIP和路由协议数据链路层协议物理层协议五层协议的体系结构 第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应用层 PDU 再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层报文再传送到网络层加

48、上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 应用层(application layer) 5432154321物理传输媒体主机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机 2第1章 概述主机 1 向主机

49、 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机

50、2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！第1章 概述主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 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运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部第1章 概述主机 1 向

51、主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据第1章 概述H3H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据第1章 概述H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层第1章 概述H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据主机 1 向主机 2 发送数据 5432154321主机 1AP2AP1主机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层第1章 概述应 用 程 序 数 据H5应