網(wǎng)絡(luò)第一章課件

1《COMPUTERNETWORKS》主講人：陶曉玲2課程信息課程名稱：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（外文教材）理論學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：8上課周次：7～18教材：《COMPUTERNETWORKS》4thEdition

參考書(shū)目：《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第五版）潘愛(ài)民譯

《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第三版）謝希仁主編《數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)》（第二版）

3課程信息考核方式：考試（閉卷，全英文試卷）成績(jī)構(gòu)成：期末考試（60％）實(shí)驗(yàn)成績(jī)（15％）平時(shí)（作業(yè)+考勤）成績(jī)（25％）輔導(dǎo)老師：韋毅老師輔導(dǎo)答疑時(shí)間：每周周一下午5,6節(jié)（7~18周）地點(diǎn)：花江校區(qū)科技樓1365課程意義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合而產(chǎn)生的一門綜合性、交叉性學(xué)科。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的理論發(fā)展和應(yīng)用水平反映了一個(gè)國(guó)家信息技術(shù)的發(fā)展水平，在現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，扮演了越來(lái)越重要的角色。為了適應(yīng)信息社會(huì)對(duì)人才培養(yǎng)的需要，《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》已經(jīng)成為各行各業(yè)人士、各學(xué)科、各專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)的必修課程。通過(guò)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論、實(shí)用技術(shù)和掌握基本操作進(jìn)一步提高自身價(jià)值及社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。6課程要求●掌握五層網(wǎng)絡(luò)的模型結(jié)構(gòu)和原理

●掌握應(yīng)用層中相關(guān)協(xié)議的基本組成及原理●掌握Ethernet的原理及協(xié)議

●掌握主要的路由算法及路由協(xié)議●掌握主要的傳輸層協(xié)議7教材特點(diǎn)

每一章都遵循相同的方法：首先給出主要原理，然后用現(xiàn)實(shí)生活中的示例網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)明這些原理。

作者采用結(jié)構(gòu)化的方法從內(nèi)到外解釋了網(wǎng)絡(luò)如何工作。首先闡述了物理層、計(jì)算機(jī)硬件和傳輸系統(tǒng)，然后順序介紹物理層以上各層直到應(yīng)用層。8Chapter1IntroductionOVERVIEW:

1.1USESOFCOMPUTERNETWORKS1.2NETWORKHARDWARE1.3NETWORKSOFTWARE

1.4

REFERENCEMODELS10Chapter1Introduction[1]Theoldmodelofasinglecomputerservingalloftheorganization’scomputationalneedshasbeenreplacedbyoneinwhichalargenumberofseparate

but

interconnectedcomputersdothejob.TheDefinitionofComputerNetwork:[2]凡是利用通信設(shè)備和線路按不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將位于不同地理位置、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來(lái)，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中硬件、軟件資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。12●1986年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)投資在美國(guó)普林斯頓大學(xué)、匹茲堡大學(xué)、加州大學(xué)圣地亞哥分校、依利諾斯大學(xué)和康納爾大學(xué)建立5個(gè)超級(jí)計(jì)算中心，并通過(guò)56Kbps的通信線路連接形成NSFNET的雛形。至1991年，NSFNET的子網(wǎng)從100個(gè)迅速增加到3000多個(gè)?！襁M(jìn)入90年代初期，Internet事實(shí)上已成為一個(gè)“網(wǎng)際網(wǎng)”：各個(gè)子網(wǎng)分別負(fù)責(zé)自己的架設(shè)和運(yùn)作費(fèi)用，而這些子網(wǎng)又通過(guò)NSFNET互聯(lián)起來(lái)?！?993年，開(kāi)始應(yīng)用WWW（萬(wàn)維網(wǎng)）和瀏覽器。●到2000年底，世界上網(wǎng)人數(shù)已突破4億，到2004年底已經(jīng)達(dá)到7億，到2010年底已經(jīng)達(dá)到18億左右。Chapter1Introduction14Chapter1Introduction●分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。特點(diǎn)：1、系統(tǒng)擁有多種通用的物理和邏輯資源，他們可以被動(dòng)態(tài)的分配任務(wù)；2、系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息交換；3、系統(tǒng)存在著一個(gè)以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)；4、系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)的各計(jì)算機(jī)間相互合作又各自獨(dú)立自治；5、系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于用戶而言完全透明。●聯(lián)系：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)，分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的高級(jí)形式?！癜l(fā)展：網(wǎng)格（Grid）、P2P（Peer-To-Peer）、云計(jì)算151.1USESOFCOMPUTERNETWORKS

1.1.1BusinessApplications1.1.2HomeApplications1.1.3MobileUsers1.1.4SocialIssues161.1.1BusinessApplications1、ResourceSharing:打印機(jī)、掃描儀、財(cái)務(wù)報(bào)告、顧客信息等。

2、Satisfypeople’srequirements:視頻會(huì)議、電子郵件等3、E-commerce:服務(wù)上網(wǎng)、網(wǎng)上訂票、在線查詢等。主要應(yīng)用：171.1.1BusinessApplicationsC/SModel：Figure1-1.Anetworkwithtwoclientsandoneserver.Server：為多個(gè)客戶端應(yīng)用程序管理數(shù)據(jù)Client：發(fā)送、請(qǐng)求和分析從服務(wù)器接收的數(shù)據(jù)181.1.1BusinessApplicationsC/SModel：工作流程：1、服務(wù)器等待客戶端請(qǐng)求2、客戶端發(fā)送請(qǐng)求，等待應(yīng)答消息3、服務(wù)器執(zhí)行客戶端請(qǐng)求，發(fā)回應(yīng)答消息201.1.3MobileUsersFigure1-5.Combinationsofwirelessnetworksandmobilecomputing.211.1.4SocialIssues●個(gè)人隱私●電子賭博●黑客●計(jì)算機(jī)癖●環(huán)境問(wèn)題●高科技詐騙

“信息高速公路”的發(fā)展會(huì)不會(huì)與交通公路的發(fā)達(dá)一樣，給環(huán)境帶來(lái)不利的影響呢？231.2NetworkHardware●分類標(biāo)準(zhǔn)：transmissiontechnologyandscale●twotypesoftransmissiontechnology：

Broadcasting:Apacketissenttoalldestinationsbyusingaspecialcodeintheaddressfield,whichisreceivedandprocessedbyeverymachineonthenetwork.

Multicasting:Apacketisonlyalloweditsenttoasubsetofthenetwork.1.Broadcastlinks2.Point-to-pointlinks

Unicasting:Point-to-pointtransmissionwithonesenderandonereceiver.241.2NetworkHardware●Classifycomputernetworkbyscale263.TwotopologiesforbroadcastLANs1.2.1LocalAreaNetworksFigure1-7.Twobroadcastnetworks.(a)Bus.(b)Ring.△Bus:IEEE802.3(Ethernet),isabus-basedbroadcastnetworkwithdecentralizedcontrol.

△Ring:IEEE802.5△TokenRing:IEEE802.4271.2.2MetropolitanAreaNetworksFigure1-8.AmetropolitanareanetworkbasedoncableTV.281.2.3WideAreaNetworksFigure1-9.RelationbetweenhostsonLANsandthesubnet.廣域網(wǎng)HostSubnetTransmissionlinesRouter301.2.4WirelessNetworksThreemaincategories:1.Systeminterconnection:master-slaveparadigm2.WirelessLANs:IEEE802.113.WirelessWANs.Figure1-11.(a)Bluetoothconfiguration.(b)WirelessLAN.311.3NetworkSoftware1.3.1ProtocolHierarchiesFigure1-13.Layers,protocols,andinterfaces.321.3NetworkSoftware●aprotocolisanagreementbetweenthecommunicatingpartiesonhowcommunicationistoproceed.●Theentitiescomprisingthecorrespondinglayersondifferentmachinesarecalledpeers.●Toreducetheirdesigncomplexity,mostnetworksareorganizedasastackoflayersorlevels,eachonebuiltupontheonebelowit.33●Asetoflayersandprotocolsiscalledanetworkarchitecture.●Betweeneachpairofadjacentlayersisaninterface.Theinterfacedefineswhichprimitiveoperationsandservicesthelowerlayermakesavailabletotheupperone.1.3NetworkSoftware●Alistofprotocolsusedbyacertainsystem,oneprotocolperlayer,iscalledaprotocolstack.34Figure1-15.Exampleinformationflowsupportingvirtualcommunicationinlayer5.1.3NetworkSoftware351.3.2DesignIssuesfortheLayers●addressing●

errorcontrol●flowcontrol●

multiplexinganddemultiplexing●

routing361.3.3Connection-OrientedandConnectionlessServices●

Connection-oriented:telephonesystem①firstestablishaconnection②doalotcommunication③releasetheconnection

●

Connectionless:Thepostalmodel:yourdataisputintosomekindofenvelopeonwhichthedestinationaddresshasbeenwritten.Theenvelope+contentsissenttothedestination,andthat’sit.

●Eachservicecanbecharacterizedbyaqualityofservice.37Figure1-16.Sixdifferenttypesofservice.1.3.3Connection-OrientedandConnectionlessServices381.3.4ServicePrimitivesAserviceisformallyspecifiedbyasetofprimitives(operations)availabletoauserprocesstoaccesstheservice.Figure1-17.Fiveserviceprimitivesforimplementingasimpleconnection-orientedservice.391.3.5TheRelationshipofServicestoProtocolsAserviceisasetofprimitives(operations)thatalayerprovidestothelayeraboveit.thelowerlayerbeingtheserviceproviderandtheupperlayerbeingtheserviceuser.Aprotocol,incontrast,isasetofrulesgoverningtheformatandmeaningofthepackets,ormessagesthatareexchangedbythepeerentitieswithinalayer.40Figure1-19.Therelationshipbetweenaserviceandaprotocol.1.3.5TheRelationshipofServicestoProtocols411.4ReferenceModels1.4.1TheOSIReferenceModel1.4.2TheTCP/IPReferenceModel1.4.3TheHybridReferenceModelForThisCourse

421.4.1TheOSIReferenceModelFigure1-20.TheOSIreferencemodel.1.4.1TheOSIReferenceModel（1）當(dāng)需要一個(gè)不同抽象體的時(shí)候，應(yīng)該創(chuàng)建一層。（2）每一層都應(yīng)該執(zhí)行一個(gè)明確定義的功能。（3）選擇每一層功能的時(shí)候，應(yīng)該考慮到定義國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的協(xié)議。（4）選擇層邊界的時(shí)候，應(yīng)該使“跨接口所需要的信息流”盡可能最小。（5）層數(shù)應(yīng)該足夠多，以保證不同的功能不會(huì)被混雜在同一層中，同時(shí)層數(shù)也不能夠太多，以避免整個(gè)體系結(jié)構(gòu)變得過(guò)于龐大。OSI模型有7層，這7層的分層原則如下所述：441.4.1TheOSIReferenceModelThephysicallayerisconcernedwithtransmittingrawbitsoveracommunicationchannel.ThePhysicalLayerTheDataLinkLayerThemaintaskofthedatalinklayeristotransformarawtransmissionfacilityintoalinethatappearsfreeofundetectedtransmissionerrorstothenetworklayer.TheNetworkLayerThenetworklayercontrolstheoperationofthesubnet.TheTransportLayerThebasicfunctionofthetransportlayeristoacceptdatafromabove,splititupintosmallerunitsifneedbe,passthesetothenetworklayer,andensurethatthepiecesallarrivecorrectlyattheotherend.451.4.1TheOSIReferenceModelTheapplicationlayercontainsavarietyofprotocolsthatarecommonlyneededbyusers.TheSessionLayerThePresentationLayerTheApplicationLayerThesessionlayerallowsusersondifferentmachinestoestablishsessionsbetweenthem.Thepresen