课件 计算机网络概述

计算机网络（第4版）

电子工业出版社2004年2月

谢希仁编著

参考书：

1.《计算机网络》第4版，作者：AndrewS.Tanenbaum

译者：潘爱民，清华大学出版社；

2.《TCP/IP详解》第1、2、3卷,作者：w.Richard

Stevens,译者：范建华等，机械工业出版社。

3.授课教师：覃少华，Emaikshqin@

第1章概述

1.1计算机网络在信息时代中的作用

1.2计算机网络的发展过程

*1.2.1分组交换的产生

*1.2.2Internet时代

*1,2.3关于Internet的标准化工作

1.2.4计算机网络在我国的发展

1.3计算机网络的分类

1.3.1计算机网络的不同定义

1.3.2几种不同的分类方法

第1章概述（续）

*1.4计算机网络的主要性能指标

1.4.1带宽

1.4.2时延

1.4.3时延带宽积和往返时延

第1章概述（续）

*1.5计算机网络的体系结构

1.5.1计算机网络体系结构

1.5.2计算机互连网络协议标准

1.5.3实体、协议、服务和服务访问

点

1.5.4面向连接服务和无连接服务

*1.6应用层的客户-服务器方式

1.7计算机网络的发展趋势

1.1计算机网络

在信息时代的作用

■21世纪的一些重要特征就是数字化、网

络化和信息化，它是一个以网络为核心

的信息时代。

■网络现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“三网”，即电信网络、有线

电视网络和计算机网络。

■发展最快的并起到核心作用的是计算机

网络。

Internet的发展

■进入20世纪90年代以后，以Internet为

代表的计算机网络得到了飞速的发展。

■已从最初的教育科研网络逐步发展成为

商业网络。

■已成为仅次于全球电话网的世界第二大

网络。

Internet的意义

■Internet是自印刷术以来人类通信手段最

大的变革。

-现在人们的生活、工作、学习和交往都

已离不开Internet。

1.2计算机网络的发展过程

1.2.1分组交换的产生

计算机网络的产生背景

60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局

ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提

出要研制一种生存性(survivability)很强的网落。

■传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一

个缺点：正在通信的电路中只要有一个交换机或

一条链路被炸毁，整个通信电路就会中断。

-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。

新型网络的基本特点

■网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了

打电话。

■网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单

一类型的计算机。

■所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网

络的生存性。

■计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。

■网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非

常可靠地传送数据。

请注意名词“结点”

■“结点”的英文名词是node。

■虽然node有时也可译为“节点”，但这

是指像天线上的驻波的节点，这种节点

很像竹竿上的“节”。

■在网络中的node的标准译名是“结点”

而不是“节点”。

回顾一下电路交换的特点

■两部电话机只需要用一对电线就能够互

相连接起来。

>更多的电话机互相连通

■5部电话机两两相连，需10对电线。

■N部电话机两两相连，需A/(/V-1)/2对电线。

■当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线

对的数量与电话机数的平方成正比。

使用交换机

■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”的含义

■在这里，“交换”(switching)的含义是：

■转接——把一条电话线转接到另一条电话线,

使它们连通起来。

■从通信资源的分配角度来看，“交换”

就是按照某种方式动态地分配传输线路

的资源。

电路交换的特点

■电路交换必定是面向连接的。

■电路交换的三个阶段：

・建立连接

・通信

・释放连接

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

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

电路交换传送计算机数据效率低

■计算机数据具有突发性。

■这导致通信线路的利用率很低。

分组交换的原理（一）

-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

分组交换的原理（二）

每一个数据段前面添加上首部构成分组。

-------------------报文------------------

I多组1据数据数据

分组2

________

分组3

请注意：现在左边是“前面”

分组交换的原理（三）

-今组交换网以“分组”作为数据传输单

JLo

■依次把各分组发送到接收端（假定接收

端在旗边）。

V-----------

------------------分组2_

首部数据

一分组3;____

首部数据

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。

■用这样的存储转发方式，分组就能传送

到最终目的地。

分组交换的原理（四）

-接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

九组［

广

---------------分组2

__________________________入__________________________

------------__-_-_-____分__组___3_____

r_______________

¥3~i~i-

收到的数据

分组交换的原理（五）

-最后，在接收端把收到的数据恢复成为

原来的报文。

-------------------报文------------------

1101000110101010110101011100010011010010I

■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。

请注意首部的位置

接收端在发送端的左方时，首部往往画在

分组的左方。

接发

传送方向箜送

收端

端］首部I数施

接收端在发送端的右方时，首部往往画在

分组的右方。

接

发箜

收

送传送方向

端

端数据首部

分组交换网的示意图

»H4A

注意分组路径的变化!

D

结点交换机

B

主机口咦

EH向H发送分组

A26

H向H发送分组

c15

分组交换网

注意分组的存储转发过程

H』I

最后到达目的主机七

结点交食我转友表

找到转发的端口匕向士发送分组

|H

主机-\6

\H

分组交换网

注意结点交换机有多个端口

OH

___—I4

C人C

结点交换机

■在结点交换机中的输入和输出端口之间

没有直接连线。

-结点交换机处理分组的过程是：

■把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；

■查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个

端口转发；

■把分组送到适当的端口转发出去。

主机和结点交换机的作用不同

■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。

■结点交换机对分组进行存储转发，最后

把分组交付给目的主机。

分组交换的优点

■高效动态分配传输带宽，对通信链路

是逐段占用。

-灵活以分组为传送单位和查找路由。

■迅速不必先建立连接就能向其他主机

发送分组；充分使用链路的带宽。

■可靠完善的网络协议；自适应的路由

选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换带来的问题

■分组在各结点存储转发时需要排队，这

就会造成一定的时延。

■分组必须携带的首部（里面有必不可少

的控制信息）也造成了一定的开销。

存储转发原理

并非完全新的概念

■在20世纪40年代，电报通信也采用了

基于存储转发原理的报文交换(message

switching)o

-报文交换的时延较长，从几分钟到几小

时不等。现在报文交换已经很少有人使

用了。

ARPANET的成功使

工计算机网络的概念发生根本变化

■早期的面向终端的计算机网络是以单个

主机为中心的星形网

■各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的

硬件和软件资源。

■分组交换网则是以网络为中心，主机都

处在网络的边缘。

■用户通过分组交换网可共享连接在网络上的

许多硬件和各种丰富的软件资源。

从主机为中心到以网络为中心

以主机为中心以分组交换网为中心

1.2.2因特网时代

■因特网的基础结构大体上经历了三个阶

段的演进。

■但这三个阶段在时间划分上并非截然分

开而是有部分重叠的，这是因为网络的

演进是逐渐的而不是突然的。

因特网发展的第一阶段

七第一个分组交换网ARPA™，

个的分组交换网。

■ARPA研究多种网络互连的技术。

■1983年TCP/IP协议成为标准协议。

■同年，ARPANET分解成两个网络：

-ARPANET——进行实验研究用的科研网

-MILNET——军用计算机网络

■1983T984年，形成了因特网Internet。

■1990年ARPANET正式宣布关闭。

因特网发展的第二阶段

网。

NSFNETo它是一个三级计算机网络:

■主干网

■地区网

■校园网

■1991年，美国政府决定将因特网的主干网转

交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的

单位收费。

■1993年因特网主干网的速率提高到45Mb/s

（T3速率）。

三级结构的因特网

各网络之间需要使用路由器来连接。

■有时在结构图中可不但I出路由器。

*主机到主三机的级通结信可构能的要经因过特多种网网络。

\

因特网发展的第三阶段

七从两年开始,由美国政府资助的NSFNET

逐渐被若干个商用的ISP网络所代替。

■1994年开始创建了4个网络接入点NAP

(NetworkAccessPoint),分别由4个电信公

司经营。

■NAP就是用来交换因特网上流量的结点。在

NAP中安装有性能很好的交换设施。到本世纪

初，美国的NAP的数量已达到十几个。

■从1994年到现在，因特网逐渐演变成多级结

构网络。

多级结构的因特网

-主机到主机的通信可能经过多种ISP。

大公司大公司地区ISP

网络接入点网络接入点

NAP主干服务NAP

（对等点）提供者（对等点）

地区ISP

本SP本地ISP公司本地iSP

校园网校园网校园网校园

今日的多级结构的因特网

■大致上可将因斗寺网分为以下五个接入级

■网络接入点NAP

-国家主干网（主干ISP）

■地区ISP

■本地ISP

■校园网、企业网或PC机上网用户

1.2.3关于因特网的标准化工作

制订因特网的正式标准要经过

以下的四个阶段

■因特网草案(InternetDraft)------在这个

阶段还不是RFC文档。

■建议标准(ProposedStandard)-----从

这个阶段开始就成为RFC文档。

■草案标准(DraftStandard)

■因特网标准(InternetStandard)

1.2.4计算机网络在我国的发展

(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

(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)

CERNET的建设与发展

-国家“八五”重点工业性试验项目“中国教育和科研

计算机网CERNET示范工程”，1994.11-1995.12o

■“中国教育和科研计算机网CERNET主干网升级工

程”，1998-1999o

■国家“211工程”高等教育公共服务体系“中国教育

和科研计算机网地区主干网和重点学科信息服务体

系”，1998-2000o

■面向二十一世纪教育振兴行动计划一现代远程教育工

程“中国教育和科研计算机网CERNET高速主干网建

设”，1999.9-2001.12o

SERNET主干网拓扑结构（2003年）

中国教育和科研计算机网CERNET

ChinaEducationandResearchNetwork

至英国

ToU.K.

至美国

lbU.S.A

至日本

lbJapan

★全国网络中心

对外出口

主干网

地区同

GigaPop

CERNETPop

CERNET规模

■地区主节点8个

-北京、西安、成都、广州、武汉、南京、上海、沈阳

■省主节点38个

■所有省会城市和部分计划单列市

■单个AS发布的IPv4地址

-超过700万个（国内排名第二，全球排名第三十五）

■联网城市超过200个

■联网单位超过1200个

■个人用户超过1200万人

「3计算机网络的分类

■1.3.1计算机网络的不同定义

■一些互相连接的、自治的计算机的集合。

■基于各种通信手段，将地理上分散的计算机

连接起来，达到相互通信、共享软硬件和数

据等资源的系统

■1.3.2计算机网络的基本特征

■计算机资源共享

■自治计算机

■统一的通信协议

1.3.3计算机网络的分类

(―)

■按网络的交换功能分类

■电路交换

■报文交换f

・分组交换一存贮/转发

・混合交换一电路交换和分组交换的混合。

1.3.3计算机网络的分类(二)

-从网络的作用范围进行分类

■广域网WAN(WideAreaNetwork)

■局域网LAN(LocalAreaNetwork)

■城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■接入网AN(AccessNetwork)

广域网、城域网、接入网以及

局域网的关系

广域网

城域网一一城域网

一//）、.

接入网接入网接入网接入网接入网接入网

・・・I'II-

一LL

局域网校园网企业网局域网

1.3.3计算机网络的分类(三)

-从网络的使用者进行分类

■公用网(publicnetwork)

■专用网(privatenetwork)

■按传输介质分类

■有线网络心双绞线/同轴电缆/光纤

■无线网络弓无线电波/红外/微波

1.4计算机网络的主要性能指标

L1.4.1带宽

■“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的

频带宽度，单位是赫(或千赫、兆赫、

吉赫等)。

■现在“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)o

常用的带宽单位

■更常用的带宽单位是

■千比每秒,即kb/s(103蚓

■兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

■吉比每秒，即Gb/s(109b/s)

-太比每秒,即Tb/s(IO.b/s)

■请注意：在计算机界，K=21。=1024

M=22。，G=23°,T=240o

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

7工11K乍。

1|LlS

带宽为||1|0|1|0|1||1|时间

1MJS|ILZlI__CZZJ”

k----------------------每秒106个比特------------------►

0.25juts

超^二时间

k——---------------每秒4X106个比特--------------->

时延(delay或latency)

■发送时延（传输时延）发送数据时，

数据块从结点进入到传输媒体所需要的

时间。

■信道带宽数据在信道上的发送速率。

常称为数据在信道上的传输速率。

数据块长度（比特）

发送时延=

信道带宽（比特/秒）

时延(delay或latency)

■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。

信道长度（米）

传播时延=

信号在信道上的传播速率（米/秒）

时延(delay或latency)

■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。

-结点缓存队列中分组排队所经历的时延

是处理时延中的重要组成部分。

-处理时延的长短往往取决于网络中当时

的通信量。

■有时可用排队时延作为处理时延。

时延(delay或latency)

■数据经历的总时延就是发送时延、传播

时延和处理时延之和：

总时延=发送时延+传播时延+处理时延

三种时延所产生的地方

结点A发送器结点B

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。

1.4.3时延带宽积和往返时延

时延带宽积

（传播）时延•A

■4+hrnip

市范

链路

时延带宽积=传播时延X带宽

■链路的时延带宽积又称为以比特为单位

的链路长度。

往返时延RT1

■往返时延RTT(Round-TripTime)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(接收端收到数据后

立即发送确认)，总共经历的时延。

1.5计算机网络的体系结构

>——-——-----------

-计算机网络的体系结构

-计算机网络的参考模型

1.5.1计算机网络体系结构

-什么是计算机网络协议

■计算机网络协议是指连接在网络上的计算机

进行相互通信的规则约定。

■协议在生活中的实例

网络协议的组成要素

■语法数据与控制信息的结构或格式。

■语义需要发出何种控制信息，完成何

种动作以及做出何种响应。

■同步（时序）事件实现顺序的详细说明。

协议分层的概念

■计算机1向计算机2通过网络发送文件。

-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。

■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。

■两个计算机将文件传送模块作为最高的

一层。剩下的工作由下面的模块负责。

两个计算机交换文件

只看这两个文件传送模块

计算机1好像文件及文件传送命令计算机2

把文件交给下层模块把收到的文件交给

进行发送上层模块

再设计一个通信服务模块

计算机1计算机2

文件传送模块只看这两个通信服务模块文件传送模块

好像可直接把文件

可靠地传送到对方

通信服务模块・通信服务模块

把文件交给下层模块把收到的文件交给

进行发送上层模块

再设计一个网络接入模块

计算机1计算机2

文件传送模块文件传送模块

通信服务模块

网络接入模块

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。

协议分层的好处

■各层之间相对独立，使复杂的问题得到

简化。

■易于解决通信的异质性(heterogeneity)

问题。(异种机和异种网络)

■易于实现和维护。

■每一个层次向上一层提供服务，向下一层请

求服务

■能促进标准化工作。

复杂系统的层次结构

-------------------争口

■第N层的功能一

-向NT层请求服务，向N+1层提供服茨

■层次划分的特点/

■各层的功能相对独立/

-每层的改变不影响其他层

-低层次隐藏复杂性\

■接口的作用\

■定义请求/提供服务的方式

■若层数太少，就会使每一层的协议太复杂一

■层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务

时遇到较多的困难。

计算机网络的体系结构

■计算机网络的体系结构(architecture)是计算机

网络的各层及其协议的集合。

■体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完

成的功能的精确定义。

■实现(implementation)是遵循这种体系结构的

前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。

■体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真

正在运行的计算机硬件和软件。

网络体系结构的主要概念

■描述网络的层次结构

■网络的基本构成

■构成之间的相互关系

■每个层次定义三个基本概念

■接口、服务和协议

-三个概念之间的相互关系

■接口与服务的关系

■协议与服务的关系

每个层次定义三个基本概念

■接口

-每层接口告诉上层进程对其的访问方式

-定义需要的参数和预期的结果

■月员务

.每层为上层提供服务，定义该层做什么

■协议

-每层中使用的对等协议只涉及该层的内部事物

-协议的修改和替换不影响更高层次

与服务有关的概念

■网络连接类型

■面向连接（虚电路）

-数据流有序

■无连接（数据报）

-每个报文相对独立

-到达目的地的先后顺序可能是乱序

■服务的实现

服务的实现

■服务用四种类型的原语（操作）实现

■原语4上层与下层之间交换的命令

■原语类型

■请求request心实体希望得到某种服务.

■指示indication心实体被通知某个事件发生.

■响应response心实体对某个事件作出反应.

■确认confirm前一个请求被对方接收的证

实.

协议与服务的关系

■服务

-每层向上一层提供的一组原语（操作）。

■定义两层之间的接口：

・上层是服务用户

-下层是服务提供者

■协议

-定义同层对等实体之间数据包交换的格式和含义的

一组规则。

-实体利用协议实现服务。

1.5.2计算机互连网络协议

标准

■国际标准化组织(ISO)的开放系统互连基本参

考模型(OSI/RM)

-没有得到市场的认可。

■TCP/IP协议参考模型

-现在获得了最广泛的应用。

■TCP/IP常被称为事实上的(defacto)国际标准。

■其它参考模型

-SNA/X.25/帧中继/ATM

关于开放系统互连参考模型

OSI/RM

■只要遵循osi标准，一个系统就可以和位于世

界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任

何系统进行通信。

■在市场化方面OSI却失败了。

-OSI的专家们在完成OSI标准时没有商业驱动力；

-OSI的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低；

■OSI标准的制定周期太长，因而使得按OSI标准生

产的设备无法及时进入市场；

-OSI的层次划分并也不太合理，有些功能在多个层

次中重复出现。

OSI/RM参考模型

■产生背景~

■硬件产品更新换代迅速，趋于多样化。

■网络应用需求迫切。

■用户希望摆脱对单一厂商的依赖。

-发展进程

■1977年由ISO成立专门机构提出OSI/RM。

■1983年形成正式文件（ISO798国际标准）。

■功能上相对独立的七层结构。

OSI分层的原则

■当确实需要区分不同的抽象层次时才建立一层。

■每层应当实现具有明确定义的功能。

■从制定国际标准协议角度出发选择每层的功能。

■各层边界的确定应使层次间的信息交流最少。

■层次的数量要恰到好处，既可用层次区分不同的

功能，又不致使体系结构过于庞大。

qosi参考模型

进程之间通信（例如）

^E^ApplicationTelnet

表示层Presentation数据表示（例如编码）

会话层Session建立和管理主机之间的会话

传输层Transport端到端（end・to・end）的连接

网络层Network寻址和路径选择

数据链路层DataLink占用传输介质

物理层Physical比特传输

OSI物理层

■物理层的功能

・在两个网络物理设备之间提供透明的比特流

彳专输。

■物理层的特性

■机械特性：定义连接器形式以及插针分配

■电气特性：定义接口电路的电气参数

■功能特性：定义物理接口信号线

■规程特性：定义信号线的操作规程

OSI数据链路层

・数据链路层的功能

-在物理连接基础上建立、维护和释放数据链路(逻

辑通道)，在对等实体间实现帧的透明传输，流量

控制和差错控制，管理竞争信道的使用权

■数据链路服务数据单元一帧

■发送方封装数据帧(dataframe)

-定义和识别帧的边界

■处理接收方回送的确认帧(acknowledgement

frame)

OSI网络层

■网络层的功能

-在数据链路之上为传输层提供建立、维护和释放网

络连接（点到点的传输）手段，解决路由选择问题。

■网络层提供的主要服务

-网络地址服务（向传输实体提供服务的SAP）

-网络连接和端点（逻辑信道）标识

■面向连接

■无连接

■网络服务数据单元一分组packet

OSI传输层

・传输层的功能

-在网络连接之上为会话层提供主机之间连接（端到

端的传输）手段，屏蔽硬件技术细节。

■传输层提供的主要服务

-对会话层提供透明的多路复用（多个传输连接复用

一个网络连接）

-传输连接标识（SAP）

-端到端的可靠性传输

-流量控制

OSI会话层的功能

■为应用在不同主机之间建立会话过程

・网络文件系统(NFS)

・数据库语言(SQL)

■Web浏览器(Netscape)

噌A服务请求主3B

-----------►

服务响应

OSI表示层的功能

-为应用提供编码格式及格式转换

文本/数据首频/视频图形/图象

•ASCII•WAV•BMP

•GB2312•AU•TIFF

•BIG5•AVI•JPEG

•数据加密•MPEG•GIF

OSI应用层的功能

电脑应用网络应用互联网应用

字符处理电子邮件WWW

绘图文件传输Email转发

制表远程访问BBS

数据库操作C/S过程Chat

程序设计信息存取IP电话

项目规划网络管理视频会议

单机企业内部全球

TCP/IP协议的体系结构

■发展过程

■1973年由RobertE.Kahn（罗伯特-卡恩）等

人合作发明

■1983年被ARPANET采用，并规定今后连入

该网络的计算都必须采用。

■TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运

输层、网际层和网络接口层。

■最下面的网络接口层并没有具体内容。

TCP/IP协议的分层模型

TCP/IP协议互连模型

的表示方法

主机A主机B

//

4应用层/路由器应用层

3运输层///7运输层

2网际层/网际层/'网际层

1网络J网络网络

接口层接占点/,接口层

5力\/

网络2\

TCP/IP的网络层（IP层）

■对应于OSI的网络层

■有效地解决异种网络互连问题

■屏蔽异种网络

-全网统一标识（IP地址）

■设计思想高效、简洁

-提供不可靠的无连接服务，“尽力传递”

-假设物理信道的传输质量可以保障，由传输层纠错

-点到点的传输

■典型协议：IP

TCP/IP的传输层

■对应于os怕勺传输层

-使源主机和目标主机对等实体之间会话

■提供端到端的连接

-典型协议

■传输控制协议TCP（面向连接协议）

-差错控制

■流量控制

■用户数据报协议UDP（无连接协议）

TCP/IP的应用层

■对应于osi的最高三层

-典型协议：

■远程登录协议Telnet

■文件传输协议FTP

■简单电子邮件协议SMTP

■超文本传输协议HTTP

■简单网络管理协议SNMP

■域名服务DNS

、■计算机1向计算机2发送数据

4

、■计算机1向计算机2发送数据

4

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

APiAP2

55

44

33

2电信号（或光信号）在物理媒体中传播2

从发送端物理层传送到接收端物理层

11

0T物理传输媒体

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

、・计算机1向计算机2发送数据

J----------7=______________,

我收到了AP1发来的

应用程序数据!JZ=^AP2

5

4

3

2

1

计算机1向计算机2发送数据

注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次

计算机1计算机2

APi应用层首部应用数据AP2

运输层首部

应用数据5

H5

网络层首部

4，链塞层\程序数据4

链路层

首部

3^3程序数据尾部3

2

H2H3H4H应用程序数据

10100110100101比特流1101011101011

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

、■计算机1向计算机2发送数据

4

计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

、・计算机1向计算机2发送数据

J----------7=______________,

我收到了AP1发来的

应用程序数据!JZ=^AP2

5

4

3

2

1

TCP/IP模型的重要分界线

软件分界线应用层

传输层

JP尸

--地址分界线

网络接口层

硬件

j地址分界线

使用IP地址

“应用层

传输层

地址分界线

IP层

网络接口层

使用物理地址硬件

软件分界线

应用层应用软件

软件分界线..........

传输层系统软件

（操作系统内部）

硬件

A

发送方

用户数据

应用

TP

接收方

数据解封I用户数据

应用

|ApplH一用户数据—|

卜..message.........J

ITcpH应用数据

L...TCPsegment

TCPsegment

IPdatagrameEthernet

driver

EthHIPdatagramEth尾

Ethernet

Ethernetframe

TCP/IP与OSI的模型对比

应用层

表示层应用层

会话层J

传输层<..…

网络层<..…

数据链路层<..…

网络接口层

物理层.”…

TCP/IP与OSI的异同

■相似之处~

-基于独立的协议族

.层的功能划分相似

-关键差别

■OSI:从概念模型到协议实现

-TCP/IP:从协议实现到概念描述

■层次数量差别

OSI模型和协议的缺点

■时机问题

■在TCP/IP协议出现商机之后提出，无发展空间。

■技术问题

-表示层和会话层没有实现，数据链路层和网络层出现新的子层;

■效率低下，低层过分强调可靠性，忽略了高效的无连接服务；

■一些功能特性无法确定层次归属；

■概念模型由通信专家制定不适合计算机和软件工作方式。

■实现问题

TCP/IP模型的缺点

-没有明确区分规范与实现,软件工程最好要区

分.

■不具备通用性，不能描述其它的协议.

■网络接口层只定义网络层与数据链路层的接口,

而非层的概念.

■不区分数据链路层和物理层

■许多应用协议软件有缺陷，却很难替换

比较结论

OSI概念模型好，协议实现不好

■TCP/IP协议实现好，模型不好

■综合参考模型

应用层

传输层

网络层

数据链路层

物理层

1.5.3实体、协议、服务

和服务访问点

■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。

■在协议的控制下，两个对等实体间的通

信使得本层能够向上一层提供服务。

■要实现本层协议，还需要使用下层所提

供的服务。

实体、协议、服务

和服务访问点(续)

■本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面

的协议。

■下面的协议对上面的服务用户是透明的。

■协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之

间通信的规则。

■服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通

过层间接口提供的。

■同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称

为服务访问点SAP(ServiceAccessPoint)o

实体、协议、服务

和服务访问点（续）

第n+1层

SAPSAP第n层

服务提供者

著名的协议举例

■占据两个山顶的蓝军与驻扎在这山谷的白军作

战。力量对比是：一个山顶上的蓝军打不过白

军，但两个山顶的蓝军协同作战就可战胜白军。

一个山顶上的蓝军拟于次日正午向白军发起攻

击。于是发送电文给另一山顶上的友军。但通

信线路很不好，电文出错的可能性很大。因此

要求收到电文的友军必须发送确认电文。但确

认电文也可能出错。试问能否设计出一种协议,

使得蓝军能实现协同作战因而一定（即100%）

取得胜利？

明日正午进攻，如何?

结论

■这样无限循环下去，两边的蓝军都始终

无法确定自己最后发出的电文对方是否

已经收到。

■没有一种协议能够蓝军能100%获胜。

1.5.4面向连接服务与

无连接服务

■面向连接服务(connection-oriented)

■面向连接服务具有连接建立、数据传输和连

接释放这三个阶段。

■无连接服务(connectionless)

■两个实体之间的通信不需要先建立好连接。

■是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为

“尽最大努力交付“(besteffortdelivery)或

“尽力而为”。

1.6应用层的客户-服务器方式

■在TCP/IP的应用层协议使用的是

客户-服务器方式

■计算机的进程(process)就是运行着的计

算机程序。

■为解决具体应用问题而彼此通信的进程

称为“应用进程”。

■应用层的具体内容就是规定应用进程在

通信时所遵循的协议。

客户和服务器

■客户(client)和服务器(server)都是指通信

中所涉及的两个应用进程。

-客户-服务器方式所描述的是进程之间服

务和被服务的关系。

■客户是服务请求方，服务器是服务提供

方。

[客户软件的特点

■在进行通信时临时成为客户，但它也可在

本地进行其他的计算。

■被用户调用并在用户计算机上运行，在打

算通信时主动向远地服务器发起通信。

-可与多个服务器进行通信。

■不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。

服务器软件的特点

■专门用来提供某种服务的程序，可同时

处理多个远地或本地客户的请求。

■在共享计算机上运行。当系统启动时即

自动调用并一直不断地运行着。

■被动等待并接受来自多个客户的通信请

求。

■一般需要强大的硬件和高级的操作系统

支持。

客户进程和服务器进程

使用TCP/IP协议进行通信

因特网

IPoverEverything

1.7计算机网络的发展趋势

1）互联网技术发展趋势

2）国外下一代互联网研究

3）国内下一代互联网研究

1.7.1互联网技术发展趋势

■互联网的体系结构和技术特点

-广域网技术的发展趋势

■信息网络技术的发展趋势

■互联网技术发展动态

.Intern^^j体系结构和技术特点

pplicationTELNET,FTP,SMTP,DNS,WWW

Transport

TCP■UDP

Network

IP（统一、分组交换、尽力传递）

DataLink

Physical

HDLC,PPP,LAN,X.25,FR,ATM

广域网技术的