计算机网络发展简史课件

Data&ComputerCommunicationsWilliamStallings1精选ppt

SimplifiedCommunicationsModel2精选pptSimplifiedNetworkModelDataCommunicationNetworks3精选pptWideAreaNetworks：LargegeographicalareaCrossingpublicrightsofwayRelyinpartoncommoncarriercircuitsAlternativetechnologiestechnologiesCircuitSwitchingPacketSwitchingFrameRelayATM(AsynchronousTransferMode)ISDNandBroadbandISDN4精选pptLocalAreaNetworks：Smallerscope-BuildingorsmallcampusUsuallyownedbysameorganizationasattacheddevicesDataratesmuchhigherUsuallybroadcastsystemsNowsomeswitchedsystemsandATMarebeingintroduced5精选ppt计算机网络什么是计算机网络？简单定义：一些互相连接的、自治的计算机的集合具体定义：应当包括三个主要组成部分若干个主机一个通信子网一系列协议6精选ppt协议：若两个实体间得以成功得通信，它们必须讲相同的语言，相互间必须认同某些约定：通信些什么，怎样通信，何时通信。这种约定我们称之为协议，协议定义了在两个实体间交换数据的一组管理规则。实体是一种发送或接收信息的功能，如用户应用程序，文件传输，DBMS，E-mail功能；7精选ppt计算机网络发展简史1、面向终端的计算机通信网2、分组交换网3、计算机网络体系结构4、综合业务数据网8精选ppt一个简化网络结构9精选pptAThree-LayerModelNetworkaccesslayer: 计算机与所连网络之间的数据交换。Transportlayer： 计算机之间的可靠数据交换。Applicationlayer： 支持各种用户应用程序的逻辑。10精选ppt通信结构及网络11精选ppt为了成功地通信，整个系统里每一个实体(Entity)必须有一个唯一的地址，实际上需要两级寻址网络中的每台计算机有唯一的网络地址，以使网络可以将数据导向到适当的计算机。计算机中的每个应用在该计算机里也必须有唯一的地址，以使传输层可以将数据导向到某个应用，这个地址称为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint),涵义自每个应用将分别独自访问传输层的服务的事实。12精选ppt协议数据单元(PDU)13精选ppt一个简单的通信模型14精选pptOSI/RM15精选pptISOOSI协议诸层及说明16精选pptProtocolFunctionsEncapsulationSegmentationandreassemblyConnectioncontrolOrdereddeliveryFlowcontrolErrorcontrolAddressingMultiplexingTransmissionservices17精选pptEncapsulationPC:ProtocolControlSA:SourceAddressDA:DestinationAddressEDC:ErrorDetectionCode

:PDUNPDUN-1EDCDASAPC18精选pptSegmentationandReassemblySegmentationReasonableforerrorcontrolMediumshareandshortdelaySmallbufferneededRecoveryefficiencyPDUNPDUNHPDUNHPDUNPDUNHPDUNHHReassemblyReducingPDUoverheadReducinginterruptsReducingprocessingtimeRegulatingflowH19精选pptConnectionControl—connection-orientedConnectionestablishmentDatatransferConnectionterminationProtocolentityProtocolentityConnectionacceptConnectionrequestAcknowledgmentTerminateConnectionacceptDataTerminateConnectionrequest20精选pptOrdereddeliveryInconnectionorientedprotocolPDUorderismaintained.21369547812368945721精选pptFlowControlFlowcontrolisafunctionperformedbyareceivingentitytolimittheamountorrateofdatathatissentbyatransmittingentity.789123645Buffer22精选pptErrorControlErrorcontroltechniquesareneededtoguardagainstlossordamageofdataandcontrolinformation.TwoFunctions:errordetectingandretransmission7912365Buffer23精选pptAddressingAddressinglevelAddressingscopeGlobalnonambiguity(无二意，唯一)GlobalapplicabilityConnectionidentifiersConnectionless:foreachdatatransmissionusingaglobalnameConnection-oriented:usingaconnectionnameReducingoverheadRoutingMultiplexingUseofstateinformation24精选pptAddressing(Cont.)AddressingmodeDestinationNetworkaddressSystemaddressPort/SAPaddressUnicastIndividualIndividualIndividualMulticastIndividualIndividualAllIndividualAllAllGroupGroupGroupBroadcastIndividualIndividualAllIndividualAllAllAllAllAll25精选pptAddressingConceptsNetwork2TCPIPNetworkaccessprotocol#2PhysicalAppXAppYNetwork1IPNAP1NAP2Logicalconnection(TCPconnection)GlobalnetworkaddressPortorSAPNetworkattachmentpointaddressLogicalconnection(e.g.virtualcircuit)HostBTCPIPNetworkaccessprotocol#1PhysicalAppXAppYHostA26精选pptMultiplexingLow-levelconnectionvs.Upper-levelconnection:One-to-onePointtopoint,oneLow-levelconnectionvs.oneUpper-levelconnectionUpwardmultiplexingmultiUpper-levelconnectionthroughoneLow-levelconnection,e.g.internetoverLANDownwardmultiplexingOneUpper-levelconnectionthroughmultiLow-levelconnection,e.g.multimediausingPSTN27精选pptTransmissionservicesPriorityQualityofserviceSecurity28精选pptTheOSIArchitectureasaFrameworkforStandardizationProtocolwithpeerlayerNLevel1(Physical)::LevelN::Level7(Application)LevelNentityServicefromLayerN-1ServicetoLayerN+1DecomposeTotalcommunicationfunction29精选pptServicePrimitivesandParametersPrimitivetypes:Request:Aprimitiveissuedbyaserviceusertoinvokesomeserviceandtopasstheparametersneededtospecifyfullytherequestedservice.Indication:Aprimitiveissuedbyaserviceprovidereitherto:Indicatethataprocedurehasbeeninvokedbythepeerserviceuserontheconnectionandtoprovidetheassociatedparameters,orNotifytheserviceuserofaprovider-initiateaction.30精选pptServicePrimitivesandParametersPrimitivetypes(cont.):Response:Aprimitiveissuedbyaservice

usertoacknowledgeorcompletesomeprocedurepreviouslyinvokedbyanindicationtothatuser.Confirm:Aprimitiveissuedbyaservice

providertoacknowledgeorcompletesomeprocedurepreviouslyinvokedbyarequestbytheserviceuser.31精选ppt四种服务原语：Request请求 源(N+1)实体 源(N)实体Indication指示 目的(N)实体 目的(N+1)实体Response响应 目的(N+1)实体目的(N)实体Confirm证实 源(N)实体 源(N+1)实体服务原语：服务用户（N+1实体）与服务提供者（N实体）之间进行交互时，所交换的必要信息，用以通知服务用户采取某种行动，或向服务用户报告其服务提供者的对等实体以采取的行动。32精选ppt物理层的作用尽可能屏蔽传输媒体的差异，透明传送和接收位流物理层的主要任务确定与传输媒体的接口的一些特性：机械特性、电气特性、功能特性和规程特性物理层向数据链路层提供的服务

物理连接物理服务数据单元（PSDU）：串行传输方式（1位）、 并行传输方式（8位）顺序化故障报告

服务质量参数33精选ppt数据链路层向网络层提供的服务基本服务：将源结点的网络层数据可靠地传输到相邻目的结点的网络层三种服务：1.无确认的无连接服务：目的结点不作确认，差错由上层负责2.有确认的无连接服务：目的结点对收到的帧要作确认，发送结点可以知道已发出的帧是否安全到达目的结点；误帧重传3.面向连接服务：可靠地传送数据的服务，即提供在网络实体间建立、维持和释放数据链路的功能34精选ppt数据链路层的功能FramesynchronizationFlowcontrolErrorcontrolAddressingControlanddataonsamelinkLinkmanagement35精选ppt面向字符协议的不足：采用停止等待等协议，半双工通信，通信线路利用率低；所有通信设备必须使用同样的字符代码只对数据部分进行差错控制，可靠性差依赖于字符集，不易扩展面向位协议IBMSNA的SDLC（同步数据链路控制）ANSI的ADDCP（先进的数据通信控制规程）ISO的HDLC（高级数据链路控制）CCITT的LAP（链路接入规程）X.25采用LAPB（链路接入规程----平衡型）HDLC——面向位的数据链路协议36精选ppt基本特点为了满足各种需求,HDLC定义了三种类型站点、二种链路结构和三种操作的数据传输模式。三种站点的类型为:主站:负责对链路的操作控制。由主站发出的帧称作命令。从站:在主站支配下工作。从站发送的帧称响应。主站与同一线路上的各从站建立单独的逻辑连接。组合站:兼有主站和从站的诸特点,组合站可以发布命令和应答。两种链路构造为:非平衡结构:用于点对点和多点操作中,由一个主站和一个或多个从站组成,均支持全双工和半双工传输。平衡结构:仅用于点对点操作。这种结构由两个组合站组成,并均支持全双工和半双工传输。37精选ppt三种操作的数据传输方式正常应答模式(NRM):非平衡的结构。主站可以向从站开始数据传递,从站仅只能以回答主站点名的形式传送数据。正常应答模式用于一台计算机连有多台终端的链路,计算机向各终端点名输入。NRM也常用在点至点的链路上。异步平衡模式(ABM):平衡结构。二组合站都可以在没有收到对方的允许下就开始传送。因为没有额外的点名开销,异步平衡方式使全双工点对点的链路效率更高。异步响应模式(ARM):非平衡的结构。从站可以在没有主站的允许下开始传送(如发送一个应答而不必等待命令)。线路仍然由主站负责维护,包括初始化,错误恢复,以及逻辑断开。异步应答模式很少被采用,它适用于集中(Hub)点名和别的特殊情况,此时一个从站可以启动传输。38精选pptHDLC的帧结构

帧同步：标志F“01111110”标记帧的首尾边界地址字段A：非平衡方式，填入从站地址平衡方式，填入响应站地址帧检验序列FCS：采用CRC-CCITT16，G(x)=x16

+x12

+x5+1

控制字段C：标记帧类型，并附加控制信息帧格式校验区间透明传输区间39精选pptFlagAddressControlInformationFCSFlag888or16Variable16or328(a)Frameformat8n00112345678910111213141516(b)Extendedaddressfield···FACIFCSFACIFCSFACIFCSF40精选ppt

12345678I:InformationS:SupervisorU:Unnumbered0N(S)P/FN(R)10SP/FN(R)11MP/FM12345678910111213141516

8n……0

0

1

控制字段格式

InformationSupervisor扩展地址字段扩展的控制字段123456789101112131415160N(S)P/FN(R)10S00000P/FIN(S),N(R)41精选ppt监督帧类型S=00RR(ReceiveReady),准备接收下一帧N(R)， 确认N(R)-1及以前的各帧01RNR(ReceiveNotReady),暂停接收N(R)帧， 确认N(R)-1及以前的各帧10REJ(Reject), 否认自N(R)开始的帧 确认N(R)-1及以前的各帧11SREJ(SelectiveReject),仅否认N(R)帧 确认N(R)-1及以前的各帧连续ARQ选择重传ARQ42精选pptP/F(Poll/Final)位的意义（询问/终止）=0 无意义 非平衡配置=1 平衡配置S/I帧P=1(命令)S/I帧(响应)I中F=1，表示最后一个数据帧S中F=1，表示此时没有数据要发送从站正常响应方式NRM异步响应方式ARM异步平衡方式ABMP=1(询问)F=1(回答本站状态)命令方响应方主站43精选ppt线路交换的特点实际线路连接，独占信道传输可靠，按序交付，时延小，传输额外开销小按接通时间收费线路利用率低故障适应能力差适用于高质量的大数据传输44精选ppt分组(包)交换分组交换是为适应计算机数据通信而发展起来的一种通信手段分组交换是按一定规则，把一个完整的数据信息分割成若干定长的数据段(Packet)，并给每一数据段加上收、发终端地址及其它控制信息，然后以包为单位通过路由设备在网内传输。45精选ppt 分组交换的优点传输质量高:分组交换机之间传送的每一个分组都要通过差错检查，当发现差错时，会要求发送端重新发送，保证了传输质量。线路利用率高:分组交换数据被分为若干个分组，然后以存储转发的方式进行交换处理，实际的线路非独自占有，各分组可经不同路径到达目的终端。可在不同速率终端之间通信:分组交换网能够实现不同速率、不编码方式，不同的同步方式及不同的传输规程的终端之间的通信。线路交换在线路繁忙时容易产生堵塞，分组交换可以通过增加包的延迟来调节流量。可定义优先级46精选ppt两种服务：虚电路和数据报文每个分组单独传送网络为每个分组单独选路，路径可能不同分组到达顺序可能与发出顺序不同分组中需要携带完整的目的地址

故障适应能力强，能平衡网络流量虚电路在传送数据之前，首先通过虚呼叫建立一条虚电路所有分组沿同一条路径传送，并且按发出顺序到达类似电路交换建立连接之后，分组中只需要携带连接标识可以在建立连接时协商参数、QoS、开销等故障适应能力差，不能平衡网络流量数据报47精选ppt分组交换的虚线路交换型虚线路:用户通过呼叫临时建立、通信结束后即释放的逻辑通信称为交换型虚电路。交换型虚电路每次均可以与不同的用户建立通信电路，通信费与通信量有关。永久型虚线路:永久型虚线路类似于固定专线，由用户申报提出，电信部门一次固定配好，用户一开机即按固定配置建立起连接，不需每次通信时临时建立和释放，适用于点对点固定连接的应用场合48精选ppt虚电路与数据报的比较虚电路数据报是否需要建立连接不需要需要分组中的目的地址完整地址VC标识路由器中的路由表只需一个很简单的路由表要为每个虚电路保存一个路由表

选路每个分组独立选路，路由可能不同在VC建立时选路，所有分组路由相同几乎不受影响所有经过该路由器的VC都将终止拥塞控制实现困难易于实现路由器故障的影响差错控制和流量控制由主机负责由子网负责49精选pptX.25CCITT建议的X.25为公用数据网上以分组方式工作的终端制定了DTE与DCE之间的接口。X.25不仅价格便宜，在恶劣的环境下都能提供高可靠的数据传输.X.25的物理层协议称为X.21，用于定义主机与网络之间物理的、电气的、以及程序上的接口。X.25的物理层只是一个数据传输的管道，不执行任何重要的控制功能。X.25的数据链路层采用LAPB标准。LAPB是HDLC主集中的一个子集，它以信息帧的形式携带X.25包，负责把X.25包无差错地送到DTE/DCE。X.25网络层协议处理寻址、流量控制、以及传输确认等相关工作。允许建立虚电路，分组长度不超过128B。50精选pptX.25接口的层次关系-151精选ppt

X.25接口的层次关系-2用户数据第三层首部LAP-B首部LAP-B尾部X.25分组LAP-B帧UserDataandX.25ProtocolControlInformation52精选pptX.25的虚电路的连接X.25同时支持交换型虚电路和永久虚电路，它以逻辑信道号（LCN）来标识DTE和网络的连接。交换型虚电路只有在一台计算机请求与另一台计算机通信时才建立，有些类似于电话拨号的过程。一旦建立起来，分组便可以在两台计算机之间传递。X.25提供一些措施来保证这些分组按发送的次序到达目的地，并实行流量控制。永久虚电路类似于电话网络中的租用线，是两个DTE之间的永久性联系，它不需要在信息发送之前事先建立电路或事后拆除。53精选ppt分组格式QD0M10组号信道号P(R)P(S)用户数据带3bit序号的数据分组X0011组号信道号分组类型其它信息00011组号信道号P(R)分组类型带3bit序号的虚呼叫控制分组带3bit序号的RR、RNR和REJ分组54精选ppt最小费用算法Dijkstra算法：初始化：

T={s},L(n)=w(i,j)当找下一节点： 找出，使得，将x加入T。更新最小费用路径：，对所有55精选pptBellman-Ford算法初始化：更新：

56精选ppt帧中继(FrameRelay)背景：由于X.25协议适用于通信信道可靠性低的场合，分组网络中每一个节点都要对每个分组进行差错、流量等处理，任务比较复杂，增加了处理时间和额外传输开销，使得交换速率低，交换延迟大。57精选ppt光纤传输线路已成为电信主要传输干线，现代高速数字通信网络传输质量可靠性很好，且用户终端日益智能化，提出更高的带宽要求和低价数据通信手段，在分组技术的基础之上诞生并发展起来了帧中继技术，帧中继去除了X.25终端用户及分组交换网络过多的额外开销。帧中继58精选ppt帧中继的业务特点吞吐量大，时延小，适合突发性业务端口类型丰富，速率广泛用户接入方式多样59精选ppt帧中继协议体系结构控制平面：

控制信息使用独立的逻辑通道。在数据链路层使用具有差错控制和流量控制的LAPD协议。用户平面：

端用户间实际数据传输，使用LAPF(帧方式承载业务的链路接入规程)协议。60精选ppt智能终端设备的数据发送到数据链路层，数据和控制信道分离，分组封装在Q.922的的帧结构中，该结构类似X.25的LAPB，从LAPD发展而来，称为LAPF帧，以该帧为单位传输，网络不再进行帧应答、差错检测和流量控制等处理，网络中各交换节点对帧几乎不加什么处理直接通过。若网络检查出错误帧，将其直接丢弃。一些原来由第二、三层处理的一些工作将由端点的智能终端高层功能完成，从而大大简化了节点之间的处理过程，增加了网络的吞吐率61精选pptLAPF核心功能：帧定界、对齐和透明度使用地址字段完成帧的复用和分用比特填充帧长检查传输差错检测拥塞控制*62精选pptLAPF核心协议格式标志地址信息FCS标志12－4变长21帧格式：FECNBECNDEEA1低位DLCI高位DLCIEA0C/R地址字段：2个八位组（默认）FECNBECNDEEA0DLCI高位DLCIEA0C/R低位DLCI或DL核心控制EA1D/C地址字段：3个八位组63精选pptLAPF核心协议格式FECNBECNDEEA0DLCI高位DLCIEA0C/RDLCIEA0D/C地址字段：4个八位组低位DLCI或DL核心控制EA164精选ppt与X.25的主要区别为呼叫控制信令由与数据连接相分离的逻辑信道传输，中间节点不必保持与每条连接呼叫控制有关的信道状态表或处理信息逻辑连接的多路和交换功能由二层而不是由三层处理，取消了整个第三层的处理从一跳到另一跳之间没有流量控制和差错控制，将流量控制、纠错等留给最终智能终端的高层完成，大大简化了节点机之间的协议65精选ppt分组交换X.25与帧中继技术的比较A.分组交换网络B.帧中继网络66精选pptX.25与帧中继的比较67精选ppt帧中继采用统计多路复用技术，可以在多个用户之间动态分配带宽资源，实现带宽管理，经济有效地为有突发数据的用户提供服务，并以多于实际带宽的额度分配给用户，即保证了经营商的利益，也向用户提供远低于专线的费用，得到高速率、低延时的服务。几个带宽控制参数为：承诺的时间间隔（Tc）承诺的信息速率（CIR）承诺的突发大小（Bc）超过的突发大小（Be）68精选ppt异步传输模式（ATM）异步传输模式（AsynchronousTransferMode）是一种以固定长度的分组方式（Cell），并以异步时分复用方式，传送信号和数字等一系列信息的交换技术。异步传输模式是用于实现宽带综合业务数字网（B-ISDN）的一种基础技术。它可综合支持话音、数据、图像和视频的业务。69精选pptATM特点-1使用统一的信元（Cell）作为基本传送单位，即48个字节的信息码加5个字节的信息头共53个字节异步传输模式的速率为155Mb/s（STM-1）、622Mb/s（STM-4）、2.5Gb/s(STM-16)异步传输模式采用单一结构可实现多媒体通信，采用多种用户－网路接口为用户提供多种服务，并可与现有的任何一种业务相连ATM通常与同步数字系列（SDH）或准同步数字系列（PDH）结合在一起组成宽带综合业务数字网（B-ISDN）。70精选pptATM特点-2具有电路交换和分组交换的双重性。具有VP（虚通道）和VC（虚通路）两级连接。具有支持不同QoS等级的能力。71精选pptATM协议参考模型管理平面控制平面用户平面高层ATM适配层ATM层

物理层层管理平面管理72精选pptUserplane：用于传递用户信息及相关控制（通信量、差错控制）。Controlplane：执行呼叫控制及连接控制的功能。Managementplane：Planemanagement：执行与整个系统相关的管理功能及各平面间合作功能。Layermanagement：与协议实体内部资源和参数有关的管理功能。73精选pptATM的信元结构在ATM中传输的基本单元是信元，其长度为53个字节。每个信元分