第1章-计算机网络与因特网课件

第1章计算机网络和因特网第1章计算机网络和因特网目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网1.1什么是因特网硬件方面连接在因特网上的数以百万计的互连计算机设备:主机=端系统连接因特网上各种设备的通信链路光纤，铜缆，无线电，人造卫星传输速率=带宽转发数据的分组交换机:

转发分组(数据块)链路层交换机路由器2023年8月6日4本地ISP公司网络区域ISP分组交换机工作站服务器移动通信设备视角1—因特网的构成1.1什么是因特网硬件方面2023年7月31日4本地ISP视角1——因特网的构成（续）软件方面在因特网上运行的网络应用程序协议：控制报文的发送接收例如：TCP,IP,HTTP,FTP,PPP因特网：“万网之网”松散的层次结构公共因特网（Internet）和私有的内联网（intranet）因特网标准RFC:请求评论（requestforcomments）IETF:因特网工程部（InternetEngineeringTaskForce）2023年8月6日51.1什么是因特网视角1——因特网的构成（续）软件方面2023年7月31日5什么是协议人类之间交流的语言（协议）汉语英语法语……计算机之间交流的语言（协议）语法语义同步61.1什么是因特网什么是协议人类之间交流的语言（协议）61.1什么是因特网

视角2——因特网能够提供的服务

通信基础设施为分布式应用程序提供支撑为应用程序提供的通信服务可靠的面向连接服务先行握手，建立连接确认和重传确保可靠数据传送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拥塞控制试图防止因特网进入迟滞状态不可靠的无连接服务不承诺“从发送方到接收方传递数据所需的时间长度”71.1什么是因特网

视角2——因特网能够提供的服务

通信基础设施为分布式应用程目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网网络结构深入研究网络边缘:

应用程序和主机网络核心:

目标：在各个不同的小网络之间转发数据路由器网络的网络接入网，物理媒体：通信链路91.2网络边缘网络结构深入研究网络边缘:91.2网络边缘网络边缘网络边缘的构成端系统（主机）运行应用程序，如：IE、Foxmail等网络应用的通信模型客户/服务器模型（C/S）客户：使用服务者服务器：提供服务者对等模型（P2P）所有的主机同时承担服务器和客户机的双重身份101.2网络边缘网络边缘网络边缘的构成101.2网络边缘目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网网络核心基本问题：数据是怎样通过网络传输的？第一代计算机网络——电路交换网络数据交换过程第一步：建立连接第二步：交换数据第三步：释放连接电路交换的特性数据交换前需建立起一条从发端到收端的物理通路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交换双方可实时进行数据交换而不会存在任何延迟12网络核心基本问题：数据是怎样通过网络传输的？12第一代计算机网络——电路交换网络（1）电路交换中的复用时分复用（TDM）频分复用（FDM）2023年8月6日13频率时间频率时间4对用户1.3网络核心第一代计算机网络——电路交换网络（1）电路交换中的复用202第一代计算机网络——电路交换网络（2）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？所有链路速率皆为1.536Mbps每条链路使用有24个时隙的TDM建立端到端的电路需要500毫秒142023年8月6日1.3网络核心第一代计算机网络——电路交换网络（2）例题142023年7月第一代计算机网络——电路交换网络（3）存在的问题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间来收费的不够灵活。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。2023年8月6日15结论：电路交换技术不适合于计算机间的数据交换。1.3网络核心第一代计算机网络——电路交换网络（3）存在的问题2023年7第二代计算机网络——分组交换网络（1）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：不是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送能够连接不同类型的计算机所有的网络结点同等重要，不能有特别重要的结点必须有冗余路由网络结构尽可能简单，能够可靠传送数据2023年8月6日161.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（1）引入分组交换网络的动机第二代计算机网络——分组交换网络（2）计算机网络的演化2023年8月6日171.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（2）计算机网络的演化202第二代计算机网络——分组交换网络（3）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2023年8月6日18报文1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（3）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（4）分组交换的工作流程(2)每一个数据段前面添加上首部构成分组2023年8月6日19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

31.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（4）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（5）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）2023年8月6日20数据首部分组

1数据首部分组

2数据首部分组

31.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（5）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（6）分组交换的工作流程(5)接收端收到分组后剥去首部还原成报文2023年8月6日21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1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（6）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（7）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2023年8月6日22数据数据数据报文11010001101010101101010111000100110100101.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（7）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（8）分组交换的工作流程2023年8月6日23备注2：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。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。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。1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（8）分组交换的工作流程20第二代计算机网络——分组交换网络（9）2023年8月6日24H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1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1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（9）2023年7月31日2第二代计算机网络——分组交换网络（10）2023年8月6日25H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1

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

H51.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（10）2023年7月31日第二代计算机网络——分组交换网络（11）分组交换网络的结构2023年8月6日26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（switchnode）和连接这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

通信子网

1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（11）分组交换网络的结构2第二代计算机网络——分组交换网络（12）分组交换网络的特征被传送的数据分成若干分组分别传送数据传输前不必预先确定分组的传输路径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2023年8月6日27下续1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（12）分组交换网络的特征2第二代计算机网络——分组交换网络（13）分组交换网络的特征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；通信网络的主干线路往往由一些高速链路构成2023年8月6日281.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（13）分组交换网络的特征2第二代计算机网络——分组交换网络（14）转发目标:

通过路由器将分组从源主机移动到到目的主机我们将学习一些路径选择（如：路由）算法(第4章)数据报网络

分组内的目的地址决定下一跳在会话过程中路由可能改变类似的：驾驶，问路虚电路网络

每个分组携带一个标识（虚电路号），该标识决定下一跳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路由器保持每个呼叫连接的状态2023年8月6日291.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（14）转发2023年7月3第二代计算机网络——分组交换网络（15）分组交换VS电路交换假设：1Mbps的链路，每个用户需要100kbps分组交换下1个用户活跃的概率为0.1电路交换：仅支持10个用户（1Mbps/100kbps）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，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2023年8月6日30在相同条件下，分组交换能够比电路交换支持更多的用户1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（15）分组交换VS电路第二代计算机网络——分组交换网络（16）分组交换VS电路交换更一般的分组交换用户速率无限制假设：同一时刻仅有一个用户传输1M的数据电路建立时间可忽略不计电路交换所需时间：10s分组交换所需时间：1s2023年8月6日31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下续1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（16）分组交换VS电路第二代计算机网络——分组交换网络（17）分组交换VS电路交换2023年8月6日32将L长的分组传输(推送出去)到链路（速率为Rbps）要花费L/R秒当整个分组到达路由器后才能向下条链路传输:存储转发时延=3L/R举例:L=7.5MbitsR=1.5Mbps时延=15秒LRRR1.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（17）分组交换VS电路第二代计算机网络——分组交换网络（18）分组交换VS电路交换分组交换网络存在的问题分组在各结点存储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），从而带来额外开销整个分组交换网的管理和控制比较复杂2023年8月6日331.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（18）分组交换VS电路第二代计算机网络——分组交换网络（19）分组交换VS电路交换结论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2023年8月6日341.3网络核心第二代计算机网络——分组交换网络（19）分组交换VS电路网络核心分类2023年8月6日35电信网络电路交换网络FDMTDM分组交换网络虚电路网络数据报网络

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）1.3网络核心网络核心分类2023年7月31日35电信网络电路交换网络FD目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网接入网接入网的作用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接入的方式Modem拨号/ADSL拨号/HFC局域网接入：以太网无线接入2023年8月6日371.4接入网与物理媒体接入网接入网的作用2023年7月31日371.4接入网与物接入方式（1）Modem拨号通过本地电话回路点对点连接ISP的拨号池（通常是路由器）速度最高可达56kbps无法实现在上网的同时拨打电话ADSL：不对称数字用户线下行/上行速率最高可达8Mbps/1Mbps频分复用:0kHz—4kHz：语音4kHz—50kHz：上行50kHz—1MHz：下行带宽独享2023年8月6日381.4接入网与物理媒体接入方式（1）Modem拨号2023年7月31日381.4接入方式（2）HFC(HybridFiberCoaxialCable)：光纤同轴电缆混合网络下行/上行速率最高可达40Mbps/10Mbps通过有线电视网络部署带宽共享2023年8月6日391.4接入网与物理媒体接入方式（2）HFC(HybridFiberCoaxiHFC：光纤同轴电缆混合网络（1）2023年8月6日401.4接入网与物理媒体HFC：光纤同轴电缆混合网络（1）2023年7月31日401HFC：光纤同轴电缆混合网络（2）2023年8月6日41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1.4接入网与物理媒体HFC：光纤同轴电缆混合网络（2）2023年7月31日41家HFC：光纤同轴电缆混合网络（3）2023年8月6日42家庭电缆头端电缆分配网络（简化）1.4接入网与物理媒体HFC：光纤同轴电缆混合网络（3）2023年7月31日42家HFC：光纤同轴电缆混合网络（4）2023年8月6日43家庭电缆头端电缆分配网络服务器1.4接入网与物理媒体HFC：光纤同轴电缆混合网络（4）2023年7月31日43家HFC：光纤同轴电缆混合网络（5）2023年8月6日44家庭电缆头端电缆分配网络信道VIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEOVIDEODATADATACONTROL123456789频分复用:1.4接入网与物理媒体HFC：光纤同轴电缆混合网络（5）2023年7月31日44家局域网接入公司/大学的局域网

(LAN)将端系统连接到边缘路由器以太网:

通过共享或专用的链路来连接端系统和路由器10Mbs,100Mbps,Gigabit以太网局域网:详见第5章2023年8月6日451.4接入网与物理媒体局域网接入公司/大学的局域网(LAN)将端系统连接到边无线接入共享的无线接入网络连接端系统和路由器通过基站（无线接入点）无线局域网:802.11b(WiFi):11Mbps广域无线接入由电信运营商提供3G:提供超过384kbps的无线接入会发生吗？欧洲的WAP/GPRS2023年8月6日46基站移动主机路由器1.4接入网与物理媒体无线接入共享的无线接入网络连接端系统和路由器2023年7月3家庭网络典型的家庭网络构成ADSL或cablemodem路由器/防火墙/网络地址转换以太网无线接入点2023年8月6日47无线接入点无线笔记本电脑路由器/防火墙cablemodem到/从电缆头端1.4接入网与物理媒体家庭网络典型的家庭网络构成2023年7月31日47无线接入点物理媒体物理媒体分类导引型媒体：信号沿着固体媒体被导引非导引型媒体：信号自由传播导引型媒体双绞线：两根互相绝缘的铜导线3类线：传统的电话线，10Mbps以太网5类线：100Mbps以太网2023年8月6日481.4接入网与物理媒体物理媒体物理媒体分类2023年7月31日481.4接入网与物理媒体——导引型媒体同轴电缆双向传输基带电缆上单信道以太网宽带电缆上多信道

HFC2023年8月6日49光缆在玻璃光纤传播光脉冲，每一个脉冲一比特高速运行高速的点到点传输(如5Gps)低误码率：中继器相隔很远；不受电磁干扰外层屏蔽层绝缘层内导体芯(玻璃)封套(玻璃)外套(玻璃)1.4接入网与物理媒体物理媒体——导引型媒体同轴电缆2023年7月31日49光缆外非导引型媒体——无线电特性通过电磁频谱传播信号没有物理“线路”双向传输传播环境影响:反射被障碍物所阻隔干扰2023年8月6日50无线链路类型:地面微波：可达45Mbps无线局域网：2/11/54Mbps无线广域网：如3G卫星可达50Mbps的信道(或多个较小的信道)270毫秒的端到端延迟同步卫星vs低纬度卫星1.4接入网与物理媒体非导引型媒体——无线电特性2023年7月31日50无线链路类目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网因特网结构（1）因特网的结构是松散的层次结构，依赖各级ISP进行互联在中心:“第一层”

ISPs(如UUNet,BBN/Genuity,Sprint,AT&T),实现国家/国际间的覆盖相互间是对等的2023年8月6日52Tier1ISPTier1ISPTier1ISP第一层私下里提供互连（对等体）NAP第一层同时在网络接入点（NAPS）提供互连1.5ISP和因特网主干因特网结构（1）因特网的结构是松散的层次结构，依赖各级ISP因特网结构（2）“第二层”

ISPs:较小的(通常是区域的)ISPs连接到一个或多个第一层ISPs,或者其它第二层ISPs2023年8月6日53Tier1ISPTier1ISPTier1ISPNAPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISP第二层ISP为能够连接因特网的其它区域而向第一层ISP付费第二层ISP是第一层提供商的客户第二层ISPs私下里相互结成对等，可在NAP进行互连1.5ISP和因特网主干因特网结构（2）“第二层”ISPs:较小的(通常是区域因特网结构（3）“第三层”

ISPs和本地ISPs最后一跳(“接入”)网络(与端系统最近)2023年8月6日54本地和第三层是上层ISPs的客户，通过它们连到因特网其它区域Tier1ISPTier1ISPTier1ISPNAPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPTier3ISPlocalISPlocalISPlocalISP1.5ISP和因特网主干因特网结构（3）“第三层”ISPs和本地ISPs20因特网结构（4）分组经过多个网络!2023年8月6日55Tier1ISPTier1ISPTier1ISPNAPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPTier-2ISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPlocalISPTier3ISPlocalISPlocalISPlocalISP1.5ISP和因特网主干因特网结构（4）分组经过多个网络!2023年7月31日55T目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网数据丢失和产生时延的原因在路由器缓存中的分组队列分组到达输入链路的速率超出输出链路能力分组队列，等待转发2023年8月6日57AB分组传输(延迟)分组排队

(延迟)空闲的(可用的)缓存:如果没有空闲的缓存则到达的分组被丢弃(丢失)接收分组,处理并放到相应队列传播(延迟)1.6分组交换网络中的时延和分组丢失数据丢失和产生时延的原因在路由器缓存中的分组队列2023年7四种分组时延节点处理时延dproc检测比特差错确定输出链路排队时延dqueue在输出链路中等待被发送取决于路由器的拥塞程度传输时延dtransR=链路带宽(bps)、L=分组长度(bits)将分组比特流发送到链路上的时间=L/R2023年8月6日581.6分组交换网络中的时延和分组丢失四种分组时延节点处理时延dproc2023年7月31日581四种分组时延（续）传播时延dpropd=物理链路的长度s=媒体中的传播速度(~2x108

米/秒)传播时延=d/s2023年8月6日59AB

传播传输节点处理排队注意:传输时延和传播时延是两个完全不同的概念1.6分组交换网络中的时延和分组丢失四种分组时延（续）传播时延dprop2023年7月31日59传播时延和传播时延的关系车队类比2023年8月6日60汽车以100公里/小时的速度行驶收费站为每辆车提供服务需耗费12秒(传输时间)汽车~位;车队~分组问题Q:从现在到车队排列到下一个收费站前需要多长时间?通过收费站将车队“推送”到高速公路的时间=12*10=120秒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小时答案:62分钟收费站收费站十辆汽车的车队100km100km下续1.6分组交换网络中的时延和分组丢失传播时延和传播时延的关系车队类比2023年7月31日60汽车传播时延和传播时延的关系（续）车队类比2023年8月6日61现在汽车以1000公里/小时的速度行驶现在收费站为每辆车提供服务需耗费1分钟Q:

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？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100km100km1.6分组交换网络中的时延和分组丢失传播时延和传播时延的关系（续）车队类比2023年7月31日6节点时延dproc

一般为几个毫秒或更短dqueue

依赖于拥塞情况dtrans=L/R,对于低速链路来说很重要dprop

几个毫秒到数百毫秒2023年8月6日621.6分组交换网络中的时延和分组丢失节点时延2023年7月31日621.6分组交换网络中的时延排队时延（再次讨论）假定R=链路带宽(bps)L=分组长度(bits)a=平均分组到达速率流量强度：La/RLa/R~0:平均排队时延很小，甚至为0La/R<1:时延较小，且会随时间推延而变小La/R=1:时延不会变化，具体数值取决于当时队列长度La/R>1:平均时延较大，且随时间推延而趋于无穷!2023年8月6日631.6分组交换网络中的时延和分组丢失排队时延（再次讨论）假定2023年7月31日631.6分组分组丢失的原因和后果缓存中队列的容量是有限的当分组到达时队列已满，则分组被丢弃(丢失)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2023年8月6日641.6分组交换网络中的时延和分组丢失分组丢失的原因和后果缓存中队列的容量是有限的2023年7月3因特网的延迟和路由Traceroute

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:发送3个分组路由器i将向发送者返回分组发送者计算发送分组和收到响应之间的时间间隔2023年8月6日653probes3probes3probes1.6分组交换网络中的时延和分组丢失因特网的延迟和路由Traceroute程序:为从源端到目因特网的延迟和路由Traceroute测试2023年8月6日661cs-gw(54)1ms1ms2ms2(45)1ms1ms2ms3(30)6ms5ms5ms4(29)16ms11ms13ms5(36)21ms18ms18ms6()22ms18ms22ms7(6)22ms22ms22ms853(53)104ms109ms106ms9(29)109ms102ms104ms10(0)113ms121ms114ms11(4)112ms114ms112ms12nio-n2.cssi.renater.fr(3)111ms114ms116ms13nice.cssi.renater.fr(02)123ms125ms124ms14r3t2-nice.cssi.renater.fr(10)126ms126ms124ms15(4)135ms128ms133ms165(5)126ms128ms126ms17***18***19fantasia.eurecom.fr(42)132ms128ms136

mstraceroute:towww.eurecom.fr从

到

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-oceaniclink1.6分组交换网络中的时延和分组丢失因特网的延迟和路由Traceroute测试2023年7月31目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网和物理媒体网络核心网络边缘协议层次和它们的服务模型什么是因特网计算机网络和因特网的历史目录分组交换网络中的时延和分组丢失ISP和因特网主干接入网协议的层次现实：网络的复杂性问题：如何将复杂的网络依据一定的规则组织成有序结构?如何为讨论网络形成一个共同的基础?2023年8月6日681.7协议层次和服务模型协议的层次现实：网络的复杂性2023年7月31日681.7层次通信举例——哲学家聊天2023年8月6日691.7协议层次和服务模型层次通信举例——哲学家聊天2023年7月31日691.7协航空旅行的组织和运作一系列的步骤票务(购买)行李(托运)登机口(登机)从跑道起飞按路线飞行票务(投诉)行李(认领)登机口(离机)从跑道着陆按路线飞行按路线飞行第1章计算机网络与因特网，1.7协议层次和服务模型层次通信举例——航空旅行（1）1.7协议层次和服务模型航空旅行的组织和运作一系列的步骤票务(购买)票务(投诉)票务(购买)行李(托运)登机口(登机)从跑道起飞按路线飞行离开机场到达机场中途空中交通控制中心按路线飞行按路线飞行票务(投诉)行李(认领)登机口(离机)从跑道着陆按路线飞行票务行李登机口起飞/着陆按路线飞行航空功能的分层：层次:每个层次实现一种服务通过该层次自身的行为依赖下一层所提供的服务第1章计算机网络与因特网，1.7协议层次和服务模型层次通信举例——航空旅行（2）1.7协议层次和服务模型票务(购买)离开机场到达机场中途空中交通控制中心按路线飞行分层的理由对于处理复杂的系统：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分层的参考模型(referencemodel)

可用于讨论模块化简化了系统的维护和升级某个层次服务实现的改变对系统的其余部分是透明的如：改变秘书之间的通话过程不会影响哲学家通信的效果分层的做法有没有坏处?2023年8月6日721.7协议层次和服务模型分层的理由对于处理复杂的系统：2023年7月31日721.7因特网的协议栈应用层:

支持网络应用FTP,SMTP,STTP运输层:

主机间的数据传输TCP,UDP网络层:将数据报从源端传送到目的端IP,路由协议链路层:

数据在网络相邻结点之间传输PPP,以太网物理层:

在线路上传输比特流2023年8月6日73应用层运输层网络层链路层物理层1.7协议层次和服务模型因特网的协议栈应用层:支持网络应用2023年7月31日732023年8月6日74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HtHnHlMHtHnMHtMM目的地应用层运输层网络层链路层物理层HtHnHlMHtHnMHtMM网络层链路层物理层链路层物理层HtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnMHtHnHlMHtHnHlM路由器交换机1.7协议层次和服务模型2023年7月31日74封装报文报文段数据报帧源应用层HtH计算机网络体系结构中数据的流动2023年8月6日755432154321计算机

1AP2AP1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

PDU1.7协议层次和服务模型计算机网络体系结构中数据的流动2023年7月31日755432023年8月6日765432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第5层PDU再传送到第4层加上第4层首部，成为第4层PDU计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日765432154321计算机1AP22023年8月6日775432154321计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日775432154321计算机1AP22023年8月6日785432154321计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日785432154321计算机1AP22023年8月6日795432154321计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日795432154321计算机1AP22023年8月6日805432154321物理传输媒体计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日805432154321物理传输媒体计算2023年8月6日815432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第1层接收到比特流，上交给第2层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日815432154321计算机1AP22023年8月6日825432154321计算机

1AP2AP1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层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日825432154321计算机1AP22023年8月6日835432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第3层剥去首部，取出数据部分上交给第4层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日835432154321计算机1AP22023年8月6日845432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第4层剥去首部，取出数据部分上交给第5层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日845432154321计算机1AP22023年8月6日855432154321计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日855432154321计算机1AP22023年8月6日865432154321计算机

1AP2AP1计算机

2我收到了

AP1

发来的应用程序数据！计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日865432154321计算机1AP22023年8月6日875432154321计算机

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2应用程序数据第5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第4层首部H3第3层首部H2第2层首部T2第2层尾部计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日875432154321计算机1AP22023年8月6日885432154321计算机

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210100110100101比特流110101110101计算机2的第1层收到比特流后交给第2层H2T2H3H4H5应用程序数据计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日885432154321计算机1AP22023年8月6日89H3H4H5应用程序数据5432154321计算机

1AP2AP1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应用程序数据计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日89H3H4H5应用程序数据52023年8月6日90H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据5432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第3层剥去首部后把数据部分交给第4层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日90H4H5应用程序数据H3H2023年8月6日91H5应用程序数据H4H5应用程序数据5432154321计算机

1AP2AP1计算机

2第4层剥去首部后把数据部分交给第5层计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日91H5应用程序数据H4H5应2023年8月6日92应用程序数据H5应用程序数据5432154321计算机

1AP2AP1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计算机网络体系结构中数据的流动1.7协议层次和服务模型2023年7月31日9