CH1 計算機網絡概述

第1章概述

2006-9-10

第1章概述

（有*號的標題表示最基本的內容）

1.1計算機網絡在信息時代中的作用

1.2計算機網絡的發(fā)展過程

*1.2.1分組交換的產生

*1.2.2因特網時代

*1.2.3關于因特網的標準化工作

1.2.4計算機網絡在我國的發(fā)展

1.3計算機網絡的分類

1.3.1計算機網絡的不同定義

1.3.2幾種不同的分類方法

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第1章概述（續(xù)）

1.4計算機網絡的主要性能指標

1.4.1帶寬

1.4.2時延

1.4.3時延帶寬積和往返時延

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第1章概述（續(xù)）

*1.5計算機網絡的體系結構

1.5.1計算機網絡體系結構的形成

1.5.2劃分層次的必要性

1.5.3具有五層協(xié)議的體系結構

1.5.4實體、協(xié)議、服務和服務訪問點

1.5.5面向連接服務和無連接服務

1.5.6OSI與TCP/IP體系結構的比較

*1.6應用層的客戶-服務器方式

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1.1計算機網絡

在信息時代的作用

■21世紀的一些重要特征就是數字化、網

絡化和信息化，它是一個以網絡為核心

的信息時代。

■網絡現已成為信息社會的命脈和發(fā)展知

識經濟的重要基礎。

■網絡是指“三網”，即電信網絡、有線

電視網絡和計算機網絡。

■發(fā)展最快的并起到核心作用的是計算機

網絡。

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因特網(Internet)的發(fā)展

■進入20世紀90年代以后，以因特網為

代表的計算機網絡得到了飛速的發(fā)展。

■已從最初的教育科研網絡逐步發(fā)展成為

商業(yè)網絡。

■已成為僅次于全球電話網的世界第二大

網絡。

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因特網的意義

■因特網是自印刷術以來人類通信方面最

大M變革。

■現在人們的生活、工作、學習和交往都

已離不開因特網。

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1.2計算機網絡的發(fā)展過程

1.2.1分組交換的產生

計算機網絡的產生背景

■是20世紀60年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產物。

■60年代初，美國國防部領導的遠景研究規(guī)劃局

ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提

出要研制一種生存性(survivability)很強的網瓦

■傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網有一

個缺點：正在通信的電路中有一個交換機或有一

條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。如要

改用其他迂回電路，必須重新撥號建立連接。這

將要延誤一些時間。

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軍方希望的新型網絡的基本特點

■網絡是用于計算機之間的數據傳送，而不是只

為了打電話。

■網絡能夠連接不同類型的計算機，不局限于單

一類型的計算機。

■所有的網絡結點都同等重要，因而大大提高網

絡的生存性。（沒有特別關鍵的結點）

■計算機在進行通信時，必須有冗余路由。（健壯）

■網絡的結構應當盡可能地簡單，同時還能夠非

?？煽康貍魉蛿祿?。

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請注意名詞“結點”

■“結點”的英文名詞是node。

■雖然node有時也可譯為“節(jié)點”，但這

是指像天線上的駐波的節(jié)點，這種節(jié)點

很像竹竿上的“節(jié)”。

■在網絡中的node的標準譯名是“結點”

而不是“節(jié)點”。

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回顧一下電路交換的特點

■兩部電話機只需要用一對電線就能夠互

相連接起來。

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>---更--多-的-電話機互相連通

■5部電話機兩兩相連，需10對電線。

■N部電話機兩兩相連，需MN—1)/2對電線。

■當電話機的數量很大時，這種連接方法需要的電線

對的數量與電話機數的平方成正比。

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使用交換機

■當電話機的數量增多時，就要使用交換

機來完成全網的交換任務。

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“交換”的含義

■在這里，“交換”(switching)的含義是：

■轉接——把一條電話線轉接到另一條電話線,

使它們連通起來。

■從通信資源的分配角度來看，“交換”

就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路

的資源。

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電路交換的特點

■電路交換必定是面向連接的。

■電路交換的三個階段：

■建立連接

■通信

■釋放連接

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電路交換舉例

■A和B通話經過四個交換機

■通話在A到B的連接上進行

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電路交換舉例

■C和D通話只經過一個本地交換機

■通話在C到D的連接上進行

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、?電路交換方式傳送計算機數據

-JI-----------------

■在兩個計算機通信的全部時間內，通信雙方始

終占用端到端的固定傳輸帶寬；

-而計算機數據具有突發(fā)性。

■這導致通信線路的利用率很低。

■電路交換傳送計算機數據效率低!

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分組交換的原理（一）

-在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短

的、固定長度的數據段。

-長報文-

1101000110101010110101011100010011010010

假定這個報文較長

不便于傳輸

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分組交換的原理（二）

每一個數據段前面添加上首部構成分組。

-------------------報文------------------

請注意：現在左邊是“前面”

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分組交換的原理（三）

■今組交換網以“分組”作為數據傳輸單

JLo

-依次把各分組發(fā)送到接收端。

分組1

首部數據

-分組2

________________________A._________

首部數據

一分組3;____

首部數據

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分組首部的重要性

■每一個分組的首部都亙以含有地址等控

制信息。

■分組交換網中的結點交換機根據收到的

分組的首部中的地址信息，把分組轉發(fā)

到下一個結點交換機。

■用這樣的存儲轉發(fā)方式，最后分組就能

到達最終目的地。

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分組交換的原理（四）

-接收端收到分組后剝去首部還原成報文。

分組1

_________________________入__________________________

廠

---------------分組2

__________________________入__________________________

------------__-_-_-_____分__組__3______

r-------------------------

￥3~i~i-

收到的數據

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分組交換的原理（五）

■最后，在接收端把收到的數據恢復成為

原來的報文。

-------------------報文------------------

1101000110101010110101011100010011010010I

■這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出

現差錯，在轉發(fā)時也沒有被丟棄。

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分組交換網的示意圖

“里注意分組路徑的變化

D

結點交換機和資源占用！

B

d

主機

EH向H發(fā)送分組

A26

H1向H5發(fā)送分組

c

分組交換網

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注意分組的存儲轉發(fā)過程

「?H“旦________

最后到達目的主機H5|

真于文華彳友衣I-----------------------------------

找到轉發(fā)的端口\匕向士發(fā)送分組

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注意結點交換機有多個端口

結點

交換機

(1J

占第大高速鏈路「

INOq\______________/

~?,c,

HQ

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結點交換機vs存儲轉發(fā)

■在結點交換機中的輸入和輸出端口之間沒有直

接連線。

■結點交換機處理分組的過程是：

-把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）；

-查找轉發(fā)表，找出到某個目的地址應從哪個端口轉

發(fā)；

-把分組送到適當的端口轉發(fā)出去。

■采用存儲轉發(fā)的分組交換，實質上是采用了在

數據通信過程中斷續(xù)分配傳輸帶寬的策略。適

于傳送突發(fā)式的計算機數據，通信線路利用率

較高。

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主機和結點交換機的作用不同

■主機是為用戶進行信息處理的，并向網

絡發(fā)送分組，從網絡接收分組。

■結點交換機對分組進行存儲轉發(fā)，最后

把分組交付給目的主機。

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分組交換的優(yōu)點

-高效動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是

逐段占用。

■靈活可以為每個分組獨立選擇轉發(fā)路由。

■迅速以分組為傳送單位，可以不先建立

連接就能向其他主機發(fā)送分組；充分使用

鏈路的帶寬。

■可靠完善的網絡協(xié)議；自適應的路由選

擇協(xié)議使網絡有很好的生存性。

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分組交換帶來的問題

■分組在各結點存儲轉發(fā)時需要排隊，這

就會造成一定的時延。

■分組必須攜帶的首部（里面有必不可少

的控制信息）也造成了一定的開銷。

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存儲轉發(fā)原理

并非完全新的概念

■在20世紀40年代，電報通信也采用了

基于存儲轉發(fā)原理的報文交換(message

switching)o

-報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小

時不等?，F在報文交換已經很少有人使

用了。

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ARPANET的成功使

工計算機網絡的概念發(fā)生根本變化

■早期的面向終端的計算機聯機系統(tǒng)是以

單個主機為中心的星形網

■各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機的

硬件和軟件資源。

■分組交換網則是以網絡為中心，主機都

處在網絡的外圍。

■用戶通過分組交換網可共享連接在網絡上的

許多硬件和各種豐富的軟件資源。

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從主機為中心到以網絡為中心

以主機為中心的以分組交換網為中心

面向終端的的計算機網絡ARPANET

計算機聯機系統(tǒng)

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4.1.2.2因特網時代

■因特網的基礎結構大體上經歷了三個階

段的演進。

■但這三個階段在時間劃分上并非截然分

開而是有部分重疊的，這是因為網絡的

演進是逐漸的而不是突然的。

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因特網發(fā)展的第一階段

單個網絡ARPANET向互聯網發(fā)展的過程：

■第一個分組交換網ARPANET最初只是一個單個的分

組交換網。

■ARPA研究多種網絡互連的技術。

■1983年TCP/IP協(xié)議成為ARPANET上的標準協(xié)議。

■同年，ARPANET分解成兩個網絡：

-ARPANET——進行實驗研究用的科研網

-MILNET——軍用計算機網絡

■1983?1984年，形成了因特網Internet。

■1990年ARPANET正式宣布關閉。

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因特網發(fā)展的第二階段

建成三級結構的因特網：

■1986年,NSF建立了國家科學基金網NSFNET,

它是一個三級計算機網絡：

■主干網

■地區(qū)網

■校園網

■1991年，美國政府決定將因特網的主干網轉

交給私人公司來經營，并開始對接入因特網的

單位收費。

■1993年因特網主干網的速率提高到45Mb/s

（T3速率）o1986：56kb/s,1989：1.544Mbps

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三級結構的因特網

■各網絡之間需要使用路由器來連接。

■有時在結構圖中可不因出路由布。

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三級結構的因特網

■主機到主機的通信可能要經過多種網絡。

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因特網發(fā)展的第三階段

■從1993年開始，由美國政府資助的NSFNET

逐漸被若干個商用的ISPQnternetService

Provider)網絡所代替。

■1994年開始創(chuàng)建了4個網絡接入點NAP

(NetworkAccessPoint),分別由4個電信公

司經營。

■NAP是用來交換因特網上流量(traffic)的結點。

在NAP中安裝有性能很好的交換設施。到本世

紀初，美國的NAP的數量已達到十幾個。

■從1994年到現在，因特網逐漸演變成多級結

構網絡。

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多級結構的因特網

■主機到主機的通信可能經過多種ISP。

大公司大公司地區(qū)ISP

網絡接入點網絡接入點

NAP主干服務NAP

（對等點）提供者（對等點）

地區(qū)ISP大/司、（地區(qū)ISP地區(qū)ISP

SP本地ISP公司本地出p

校園網校園網校園網校園

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今日的多級結構的因特網

■大致上可將因斗寺網分為以下五個接入級

?最高級接入點NAP

-國家主干網（主干ISP）

■地區(qū)ISP

■本地ISP

■校園網、企業(yè)網或PC機上網用戶

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1.2.3關于因特網的標準化工作

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制定因特網的正式標準要經過

以下的四個階段

■因特網草案(InternetDraft)------在這個

階段還不是RFC文檔。

■建議標準(ProposedStandard)-----從

這個階段開始就成為RFC文檔。

■草案標準(DraftStandard)

■因特網標準(InternetStandard)

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1.2.4計算機網絡在我國的發(fā)展

1、低速數據網

用戶電報網，鐵道部的計算機網絡

2、郵電部的公用分組交換網CNPAC1989

三個交換機，八個分組接入設備

3、郵電部的公用分組交換網CHINAPAC0993)

國家骨干網，省級，地區(qū)網絡

4、CHINANET,共9個公用計算機網絡

(1)中國公用計算機互聯網CHINANET

(2)中國教育和科研計算機網CERNET

(3)中國科學技術網CSTNET

(4)中國聯通互聯網UNINET

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1.2.4計算機網絡在我國的發(fā)展

(5)中國網通公用互聯網CNCNET

(6)中國國際經濟貿易互聯網CIETNET

(7)中國移動互聯網CMNET

(8)中國長城互聯網CGWNET

(9)中國衛(wèi)星集團互聯網CSNET

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1.2.4

JllltUB

中國教育和科研計算機網CERNET主干網

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機網絡在我國的發(fā)展

對三耍CERNETBackbone

長春

?。p

北京大連

銀川

西安

西寧

太原

蘭州

南京

武漢

南昌

長沙

昆明

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1.3計算機網絡的分類

1.3.1計算機網絡的定義

-最簡單的定義：計算機網絡是一些互相連接的、

自治的計算機的集合。

■因特網(Internet)是“網絡的網絡”。

■計算機網絡的定義包含了三個主要的含義：

-計算機網絡是指互聯的自主的計算機的集合；

-互聯必須遵循約定的通信協(xié)議；

-計算機網絡可以實現數據交互通信、資源共享、信

息交換、協(xié)同工作等功能。

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1.3.1計算機網絡的定義

共享性：各終端用

計算機網絡與終端分時系統(tǒng)(寡鬟翳褊

■計算機操作系統(tǒng)的發(fā)展經歷了兩個階段通壁吧方

■第1個階段為單用戶、單任務的操作系阿蘆DOS)

■第2個階段是多用戶多道作業(yè)和分時系算其典型代表

有UNIX、XENIX、OS/2以及WindowsOS。分時的多

用戶、多任務、樹形結構的文件系統(tǒng)以及重定向和管

道是UNIX的三大特點。

■實時操作系統(tǒng)(Real-TimeOS)泛指所有具有一定實時資

源調度以及通訊能力的操作系統(tǒng)。常用實時操作系統(tǒng)

有QNX、VxWorks、RTLinuxo

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1.3.1計算機網絡的定義

計算機網絡與多機系統(tǒng)

■多處理機是一種系統(tǒng)構造方式。多處理機屬于多指令

流多數據流(MIMD)系統(tǒng)?，F行的MIMD機器根據指令

存儲結構和處理機間互連方式主要分兩種類型：共享

存儲型多處理機和分布存儲型多計算機結構。

■在MIMD發(fā)展中，一直沿VonNeumann的控制流計算

機研究多處理機系統(tǒng)；近年來發(fā)展的還有按數據流驅

動的數據流機和按需求驅動的歸約計算機的都可以看

成是多處理機系統(tǒng)。

緊多機系統(tǒng)

耦合度中LAN

松WAN

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1.3.1計算機網絡的定義

計算機網絡與分布式系統(tǒng)

■分布式系統(tǒng)在分布式計算機操作系統(tǒng)支持下進

行分布式數據庫處理和各計算機之間的并行工

作。

■分編式系統(tǒng)在計算機網絡基礎上為用戶提供了

透明的集成應用環(huán)境。

■分布式系統(tǒng)和計算機網絡之間的區(qū)別：在軟件

（尤其是操作系統(tǒng)）上，而不是硬件。移動文

件在于由誰引發(fā)：系統(tǒng)或用戶。

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1.3.1計算機網絡的定義

計算機通信網的組成

■以資源共享為主要目的的計算機網絡，從邏輯上

可分成兩大部分：

■通信子網一信息在網絡內的傳輸和交換

■資源子網一負責信息的處理

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1.3.2幾種不同的分類方法

-從網絡的交換功能進行分類

■從網絡的作用范圍進行分類

■從網絡的使用者進行分類

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1.3.2幾種不同的分類方法

(―)

■從網絡的交換功能分類

■電路交換

■報文交換

■分組交換

■混合交換

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1.3.2幾種不同的分類方法

（二）

-從網絡的作用范圍進行分類

■廣域網WAN(WideAreaNetwork)

■局域網LAN(LocalAreaNetwork)

■城域網MAN(MetropolitanAreaNetwork)

■接入網AN(AccessNetwork)

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廣域網、城域網、接入網以及

局域網的關系

廣域網

城域網城域網

/、/\、

接入網接入網接入網接入網接入網接入網

局域網校園網企業(yè)網局域網

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1.3.2幾種不同的分類方法

(三)

■從網絡的使用者進行分類

■公用網(publicnetwork)

■專用網(privatenetwork)

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按網絡的作用范圍劃分LAN、MAN、WAN、AN

按通信介質劃分有線網、無線網

按通信傳播方式劃分點到點、廣播、多播

按通信速率劃分300bps-1.544Mbps-45Mbps-

1000Mbps

按網絡使用者劃分公用網、專用網

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按網絡交換功能劃分電路交換、報文交換、

分組交換、混合交換

按網絡環(huán)境劃分部門網、企業(yè)網、校園網

按網絡拓撲結構劃分?星形結構

?層次結構或樹形結構

■總線形結構

?環(huán)形結構

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1.4計算機網絡的主要性能指標

L1.4.1帶寬

■“帶寬”（bandwidth）本來是指信號具有的頻帶

寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。

■通信線路傳送模擬信號時,通信線路允許通過的

信號的頻帶范圍稱為線路的帶寬（或通頻帶）。

■現在“帶寬”是數字信道所能傳送的“最高數

據率”的同義語，單位是“比特每秒”，或

b/s（bit/s）o

■帶寬代表數字信號的發(fā)送速率，因此有時也稱

為“吞吐量”，單位：每秒發(fā)送的比特數（字節(jié)

數,幀數）

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常用的帶寬單位

■更常用的帶寬單位是

■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)

■而在計算機領域，K=210=1024

M=22。，G=23°,T=240o

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數字信號流隨時間的變化

-在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而

7工11K乍。

1|LlS

帶寬為||1|0|1|0|1||1|時間

1MJS|ILZlI__CZZJ”

k---------------------每秒106個比特-----------------?

0.25juts

每秒4x106個比特

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1.4.2時延(delay或latency)

■發(fā)送時延（傳輸時延）結點在發(fā)送數據時,

使數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要

的時間。

■信道帶寬（傳輸速率）數據在信道上的發(fā)

送速率，常稱為數據在信道上的傳輸（發(fā)送）

速篆_______________________

發(fā)送時延二數據塊長度（比竺1

信道帶寬（比特/秒）

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時延

■傳播時延電磁波在信道中傳播一定的距離所

需要花費的時間。

■信號傳輸速率（即發(fā)送速率）和信號在信道上的

傳播速率是完全不同的概念。

-在真空、空氣中傳播速率是光速：3*108m/s,

-在銅線電纜中傳播速率約為2.3*108m/s,

-在光纖中傳播速率約為2*1（）8m/s.

信道長度（米）

傳播時延=

信號在信道上的傳播速率（米/秒）

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時延

■處理時延交換結點為存儲轉發(fā)而進行

一些必要的處理所花費的時間。

-結點緩存隊列中分組排隊所經歷的時延

是處理時延中的重要組成部分。

-處理時延的長短往往取決于網絡中當時

的通信量。

■有時可用排隊時延作為處理時延。

2006-9-10

時延

-數據經歷的總時延就是發(fā)送時延、傳播

時延和處理時延之和：

總時延=發(fā)送時延+傳播時延+處理時延

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三種時延所產生的地方

結點A發(fā)送器結點B

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容易產生的錯誤概念

■對于高速網絡鏈路，我們提高的僅僅是

數據的發(fā)送速率，而不是比特在鏈路上

的傳播速率。

■提高鏈路帶寬減小了數據的發(fā)送時延。

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1.4.3時延帶寬積和往返時延

（傳播）時延

■4+hrip

市范

鏈路

時延帶寬積=傳播時延X帶寬

■鏈路的時延帶寬積又稱為：以比特為單

位的鏈路長度。鏈路可容納的比特數

2006-9-10

往返時延RT1

■往返時延RTT(Round-TripTime)表示

從發(fā)送端發(fā)送數據開始，到發(fā)送端收到

來自接收端的確認(接收端收到數據后

立即發(fā)送確認)，總共經歷的時延。

2006-9-10

1.5計算機網絡的體系結構

1.5.1計算機網絡體系結構的形成

-JI-------------------------一

■計算機通信是一個復雜的過程，相互通

信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調工作

才行，而這種“協(xié)調”是相當復雜的。

■“分層”可以將龐大而復雜的問題，轉

化為若干較小的局部問題，而這些較小

的局部問題就比較易于研究和處理。

■為使計算機互聯互通，該如何分層（分而

治之卜每層又該完成哪些功能呢？

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■專用的封閉型網絡體系結構（80年代以前）

-1974年，美國IBM推出SNA（系統(tǒng)網絡體系結構），支

持本公司產品互連成網。

-DEC公司提出了DNA（數字網絡體系結構）

■開放型網絡體系結構（80年代）

-19773983,ISO（國際標準化組織）制定了ISO7498

（開放系統(tǒng)互連基本參考模型，OSI/RM），即所謂的

7層協(xié)議的體系結構。

■計算機網絡的體系結構：結構化功能分層和通

信網絡協(xié)議的集合。是計算機網絡及其部件所

應完成的功能的精確定義。

2006-9-10

■網絡協(xié)議（networkprotocol,簡稱為協(xié)議）：為

進行網絡中的數據交換而建立的規(guī)則、標準或

約定。

■計算機網絡中的數據交換必須遵守事先約定好

的規(guī)則（協(xié)議）。

■這些規(guī)則規(guī)定了所交換的數據的格式以及有關

的同步問題（同步含有時序的意思）。

■功能層與協(xié)議的關系：每層可包括多個協(xié)議，

一個協(xié)議只屬于一個層次。

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網絡協(xié)議的三個基本要素：

-語法數據與控制信息的結構或格式；

-語義需要發(fā)出何種控制信息，完成何

種動作以及做出何種響應；

-同步事件實現順序的詳細說明。

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關于開放系統(tǒng)互連參考模型

■JI---------------------―

■“開放”指：只要遵循OSI標準,一個系

統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也

遵循這同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通

信。

■開放蕓系統(tǒng)(ROS)：具有OSI通信能力的

頭系統(tǒng)。

■開放系統(tǒng)：開放實系統(tǒng)中OSI功能的集合;

即把一個開放實系統(tǒng)中與互連通信有關

的內容抽象出來。

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網絡層Network

1數據鏈路星DataLink

1物理層一|_L_Eby§ica[

1物理媒體二JI~F理媒體―

開放系統(tǒng)中繼開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)

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A端開放實系統(tǒng)B端開放實系統(tǒng)

Ai需開放系統(tǒng)B端開放系統(tǒng)B端實系統(tǒng)

OSI環(huán)境

6

LSMLSM

55

中繼開放系統(tǒng)

4

33

本地系

22

統(tǒng)環(huán)境

A

通信子網

AP_應用進程LSM—本地系統(tǒng)管理模塊

.實現模塊

計算機通信網的信息流動

2006-9-10

兩種國際標準

■法律上的(dejure)國際標準OSI并沒有

得到市場的認可。

■而非國際標準TCP/IP現在獲得了最廣泛

的應用。

■TCP/IP常被稱為事實上的(defacfo)國際標

準。

2006-9-10

1.5.2劃分層次的必要性

劃分層次舉例：計算機1向計算機2通過

網絡發(fā)送文件?？梢詫⒁龅墓ぷ鬟M行

如下的劃分：

■第一類工作與傳送文件直接有關

■確信對方已做好接收和存儲文件的準備。

■雙方協(xié)調好一致的文件格式。

■兩個計算機將文件傳送模塊作為最高的

一層。剩下的工作由下面的模塊負責。

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兩個計算機交換文件

只看這兩個文件傳送模塊

計算機1好像文件及文件傳送命令計算機2

是按照水平方向的虛線傳送的

文件傳送模塊?文件傳送模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進行發(fā)送上層模塊

需要再設計一個通信服務模塊，

以保證文件傳送命令和文件在兩個系統(tǒng)之間可靠地傳送。

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再設計一個通信服務模塊

計算機1計算機2

文件傳送模塊只看這兩個通信服務模塊文件傳送模塊

好像可直接把文件____

可靠地傳送到對方

通信服務模塊?通信月賭模塊

把文件交給下層模塊把收到的文件交給

進行發(fā)送上層模塊

需要再設計一個網絡接入模塊,

負責與網絡接口細節(jié)有關的工作。

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再設計一個網絡接入模塊

計算機1計算機2

文件；f模塊文件傳送模塊

______________

通信服務模塊通信服券模塊

——------網絡網絡-----■------

V接口?接口1U

網絡接入模塊?遵信網絡S網絡接入模塊

---------------1——一_____>

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、■分層的好處

-JI---------------------

-各層之間是相對獨立的

-靈活性好

-結構上可分割開

-易于實現和維護

-能促進標準化工作

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&層數多少要適當

?■若層數太少，就會使每一層的協(xié)議太復

雜。

■層數太多又會在描述和綜合各層功能的

系統(tǒng)工程任務時遇到較多的困難。

設置合理的層數,有利于描述和綜合各

層功能。

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分層的原則

■按功能分層、歸類,每層功能應明確、

獨立。

■層與層的接口適合于標準化，其邊界的

信息流應盡可能少。

-每一層只與相鄰層有邊界。

■為滿足各種通信服務需要，在一層內可

形成若干子層。

與學校部門劃分作比較

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網絡體系結構VS,實現

■計算機網絡的體系結構：是計算機網絡的各層

及其協(xié)議的集合；是這個計算機網絡及其部件

所應完成的功能的精確定義。

■實現：指遵循這種體系結構的前提下用硬件或

軟件完成這些功能。

■體系結構是抽象的，而實現(implementation)

則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟

件。

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1.5.3五層協(xié)議的體系結構

~JI-------------~

■TCP/IP是四層的體系結構：應用層、運

輸層、網際層和網絡接口層。

?最下面的網絡接口層并沒有具體內容。

■因此往往采取折中的辦法，即綜合OSI

和TCP/IP的優(yōu)點，采用一種只有五層協(xié)

議的體系結構。

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>五層協(xié)議的體系結構

7

5應用層■應用層(applicationlayer)

/

4運輸層■運輸層(transportlayer)

/

3網絡層■網絡層(networklayer)

/

2數據鏈路層■數據鏈路層(datalinklayer)

/

1物理層■物理層(physicallayer)

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各層功能

計算機通信的實質是進程之間的通信。

■應用層：確定進程之間通信的性質以滿

足用戶的需要。進程指正在運行的程序。

■應用層直接為用戶的應用進程提供服務。

它可以是應用進程的一部分；它是對應

用進程進行抽象，只保留應用進程中與

進程間交互有關的那些部分。

2006-9-10

各層功能

■運輸層：負責（兩個）主機中一對進程之間的通

信。一般指資源子網的主機。

■因特網的運輸層可使用兩種不同協(xié)議：面向連

接的傳輸控制協(xié)議TCP和無連接的用戶數據

報協(xié)議UDP。TCP服務能夠提供可靠的交付，

但UDP服務則不保證提供可靠的交付，它只是

“盡最大努力交付”。這兩種服務方式都很有

用，各有其優(yōu)缺點。在通信子網中的各交換機

或路由器結點中都沒有運輸層。

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各層功能

■網絡層：網絡層負責為分組交換網上的

不同主機提供通信。

■在發(fā)送數據時，網絡層將運輸層產生的

報文段或用戶數據報封裝成分組或包進

行傳送。在TCP/IP體系中，分組也叫作

IP數據報，或簡稱為數據報。

■網絡層主要任務就是選擇合適的路由并

轉發(fā)分組，使從源主機運輸層所傳下來

的數據能夠交付到目的主機。

2006-9-10

各層功能

■數據鏈路層：當發(fā)送數據時,數據鏈路層的

任務是將在網絡層交下來的IP數據報組裝成幀,

在兩個相鄰結點間的鏈路上傳送以幀為單位的

數據。每一幀包括數據和必要的控制信息（如

同步信息、地址信息、差錯控制、以及流量控

制信息等）?？刂菩畔⑹菇邮斩四軌蛑酪粋€

幀從哪個比特開始和到哪個比特結束。控制信

息使接收端能夠檢測到所收到的幀中有無差錯。

■主要目的是實現相對可靠的傳輸，為此主要任

務是差錯控制（差錯檢測、超時重發(fā)等）和流量

控制。

2006-9-10

各層功能

■物理層：物理層的任務就是透明地傳送比特流。

在物理層上所傳數據的單位是比特。傳遞信息

所利用的一些物理媒體，如雙絞線、同軸電纜、

光纜等，并不在物理層之內而是在物理層的下

面。因此也有人把物理媒體當做第0層。

■“透明”表示：某一個實際存在的事物看起來

卻好像不存在一樣?！巴该鞯貍魉捅忍亓鳌北?/p>

示經實際電路傳送后的比特流沒有發(fā)生變化，

任意組合的比特流都可以在這個電路上傳送。

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計算機1向計算機2發(fā)送數據

計算機2

應用進程數據先傳送到應用層

AP2

加上應用層首部（給對端看），成為應用層PDU5

4

PDU（協(xié)議數據單元）：在對等層次上傳

送的數據的單位。3

2

11

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—計算機1向計算機2發(fā)送數據

4

計算機1計算機2

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計算機1向計算機2發(fā)送數據

計算機1計算機2

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計算機1向計算機2發(fā)送數據

計算機1計算機2