计算机网络复习纲要课件

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1、SLIDE 1课程简介课程简介o本课程是一门计算机类的专业学科基础课程，该课程由本课程是一门计算机类的专业学科基础课程，该课程由课堂讲授，课下习题，上机实验等具体环节组成。作为课堂讲授，课下习题，上机实验等具体环节组成。作为计算机类专业的一门核心基础课程，该课程旨在讲授计计算机类专业的一门核心基础课程，该课程旨在讲授计算机网络的发展状况、网络运行原理、网络体系结构等算机网络的发展状况、网络运行原理、网络体系结构等内容，包括物理层、数据链路层、网络层、运输层、应内容，包括物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层等具体内容。用层等具体内容。o本课程旨在培养学生了解和掌握计算机网络的基本概念、本课

2、程旨在培养学生了解和掌握计算机网络的基本概念、基本原理、基本技术和实际操作知识，掌握计算机网络基本原理、基本技术和实际操作知识，掌握计算机网络应用的常用工具，初步具备分析、设计、维护计算机网应用的常用工具，初步具备分析、设计、维护计算机网络系统的能力。络系统的能力。计算机网络复习纲要SLIDE 2辅助教学方式辅助教学方式 课后复习提纲及阅读资料课后复习提纲及阅读资料n本科教学办公网：本科教学办公网：n页面：页面：计算机网络基础与应用课程资源计算机网络基础与应用课程资源n功能：功能：发布课程相关信息发布课程相关信息,课后复习及阅读资料课后复习及阅读资料 疑问解答疑问解答n个人邮箱：个人邮箱：计算

3、机网络复习纲要SLIDE 3复习提纲（第一章）复习提纲（第一章）o计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用（两大作用）（两大作用）o计算机网络的发展历史计算机网络的发展历史（三个阶段）（三个阶段）o计算机网络的组成计算机网络的组成（两大部分）（两大部分）o三种数据交换方式特点及比较三种数据交换方式特点及比较（重点分组交换）（重点分组交换）o计算机网络的定义、分类（从计算机网络的定义、分类（从作用范围作用范围、使用者使用者、信息信息交流对象交流对象和和接入方式接入方式四方面划分）四方面划分）o计算机网络的拓扑结构（计算机网络的拓扑结构（三种结构三种结构的基本特点）的基本特点）o计算机

4、网络的性能指标（计算机网络的性能指标（重点时延和网络利用率计算重点时延和网络利用率计算）o计算机网络体系结构（计算机网络体系结构（分层、协议、分层、协议、OSI与与TCP/IP）o计算机网络体系结构（计算机网络体系结构（各层协议的构成和主要功能各层协议的构成和主要功能）计算机网络复习纲要SLIDE 4计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用o21世纪的重要特征是：世纪的重要特征是：数字化、网络化、信息化，它是数字化、网络化、信息化，它是一个以网络为核心的时代一个以网络为核心的时代。o“三网三网”指的是指的是电信网络、有线电视网络电信网络、有线电视网络和和计算机网络计算机网络，其中起

5、到核心作用的是计算机网络其中起到核心作用的是计算机网络。“三网融合三网融合”指的是指的是电信网络和有限电视网络都逐渐融入计算机网络的技术电信网络和有限电视网络都逐渐融入计算机网络的技术。（实例：手机上网、网络电视（实例：手机上网、网络电视 IPTV）o网络改变了人们的工作方式与生活方式，它最主要的功能网络改变了人们的工作方式与生活方式，它最主要的功能是：是：连通性连通性和和共享性共享性。计算机网络复习纲要SLIDE 5计算机网络的概念计算机网络的概念o网络（网络（network）：由若干结点（：由若干结点（node）和连接这）和连接这些节点的链路（些节点的链路（link）组成。网络中的结点可以

6、是计算）组成。网络中的结点可以是计算机、集线器、交换机、路由器等组成。机、集线器、交换机、路由器等组成。o互联网互联网：网络和网络可以通过路由器连起来，构成一个：网络和网络可以通过路由器连起来，构成一个覆盖范围更大的网络，因此是覆盖范围更大的网络，因此是“网络的网络网络的网络”。o因特网因特网：世界上最大的互连网（用户以亿计，互连网络：世界上最大的互连网（用户以亿计，互连网络百万计），通常用百万计），通常用“一朵云一朵云”表示。表示。网络把计算机连接网络把计算机连接起来，因特网把网络连接起来。起来，因特网把网络连接起来。o主机主机：连接在因特网上的计算机。：连接在因特网上的计算机。oInter

7、net（专用）和（专用）和internet（通用）的区别（通用）的区别计算机网络复习纲要SLIDE 6计算机网络的概念计算机网络的概念(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路计算机网络复习纲要SLIDE 7计算机网络的概念计算机网络的概念主机因特网计算机网络复习纲要SLIDE 8计算机网络发展的三个阶段计算机网络发展的三个阶段n第一阶段是从单个网络第一阶段是从单个网络 ARPANET向互联网发展的向互联网发展的过程过程。n第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。n第三阶段的特点是逐渐形成了多层次第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因结构的因

8、特网特网。计算机网络复习纲要SLIDE 9一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大公司本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP计算机网络复习纲要SLIDE 10计算机网络的组成计算

9、机网络的组成o按工作方式分为以下两大块：按工作方式分为以下两大块：n边缘部分边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。n核心部分核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。o按逻辑结构分为以下两大子网：按逻辑结构分为以下两大子网：n资源子网资源子网负责全网的数据处理，即向网络用户提供各

10、种网络资源与负责全网的数据处理，即向网络用户提供各种网络资源与网络服务网络服务，其主要包括主机和终端，主机通过高速通信线路与通信子，其主要包括主机和终端，主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接，而终端是用户访问网络的界面。网的通信控制处理机相连接，而终端是用户访问网络的界面。n通信子网通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，其主由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，其主要完成网络数据传输、转发等通信处理任务。要完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信控制处理机在网络通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。通信线路为通信处理机之间以及通信处拓扑结构中被

11、称为网络节点。通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。理机与主机之间提供通信信道。计算机网络复习纲要SLIDE 11边缘部分（资源子网）边缘部分（资源子网）o在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：方式通常可划分为两大类：n客户客户/服务器方式服务器方式（C/S 方式）方式）o例如：例如：Web浏览器浏览器/服务器，电子邮件客户服务器，电子邮件客户/服务器服务器n对等方式对等方式（P2P 方式）方式）o例如：例如：Emule，BT，PT软件软件计算机网络复习纲要SLIDE 12核心部分（通信子网）核心部分（通

12、信子网）o网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络核心部分是因特网中最复杂的部分。o网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。的数据）。o在网络核心部分起特殊作用的是在网络核心部分起特殊作用的是路由器路由器(router)。o路由器是实现路由器是实现分组交换分组交换(packet switching)的关键构件，的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是其任务是转发收到的分组，这是网络核心部

13、分最重要的功能网络核心部分最重要的功能。计算机网络复习纲要SLIDE 13核心部分（通信子网）核心部分（通信子网）o基本问题基本问题n数据如何通过路由器数据如何通过路由器 连接的网络进行传输连接的网络进行传输o两大解决途径两大解决途径n电路交换电路交换o呼叫专用电路呼叫专用电路-电话网电话网n分组交换分组交换o数据通过网络以离散数据通过网络以离散 的的“块块”发送发送-分组交换网分组交换网计算机网络复习纲要SLIDE 14电路交换的定义和重要特点电路交换的定义和重要特点o电路交换的三个阶段：电路交换的三个阶段：n建立连接n通信n释放连接o这种必须通过“建立连接”、“通话”、“释放连接”三个步骤

14、的交换方式称为电路交换。o电路交换的重要特点是在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用端到端的通信资源，所以资源利用率低。计算机网络复习纲要SLIDE 15报文报文/分组（包）交换技术分组（包）交换技术o报文报文/分组交换技术分组交换技术是将被传数据划分成若干报文是将被传数据划分成若干报文/分分组作为独立的单元在线路上传输，并在网络设备内存储组作为独立的单元在线路上传输，并在网络设备内存储转发。该技术具有通信线路利用率高、出错后纠错效率转发。该技术具有通信线路利用率高、出错后纠错效率高等优点，被计算机与通信界广泛采用。高等优点，被计算机与通信界广泛采用。存储转发存储转发是该是该技术的核心。技

15、术的核心。o报文报文/分组的概念分组的概念n报文（报文（message）是指要发送的整块数据，发送是指要发送的整块数据，发送时报文（时报文（message）被不断存储转发）被不断存储转发n分组（分组（packet，又称，又称“包包”是指在报文被分成很是指在报文被分成很多数据段，每个数据段前加上一些必要控制信息组多数据段，每个数据段前加上一些必要控制信息组成的首部（成的首部（header）构成一个分组（）构成一个分组（packet）n分组分组=首部（首部（header）+数据段数据段计算机网络复习纲要SLIDE 16报文报文/分组（包）交换示例分组（包）交换示例o报文交换的典型代表电报通信，报文

16、交换的典型代表电报通信，由于报文交由于报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已很少有人使用了。报文交换已很少有人使用了。o分组（包）交换的典型代表分组（包）交换的典型代表路由器路由器（router）计算机网络复习纲要SLIDE 17主机和路由器的作用区别主机和路由器的作用区别o主机是主机是为用户进行信息处理为用户进行信息处理的，并向网络发送的，并向网络发送分组，从网络接收分组。分组，从网络接收分组。o路由器对分组进行路由器对分组进行存储转发存储转发，最后把分组交付，最后把分组交付目的主机。目的主机。计算机网络复习纲要SLIDE 18分组交

17、换的优点分组交换的优点o高效高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。段占用。o灵活灵活 以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。o迅速迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送不必先建立连接就能向其他主机发送分组。分组。o可靠可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。由选择协议使网络有很好的生存性。计算机网络复习纲要SLIDE 19分组交换带来的问题分组交换带来的问题o分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这就会造，这就会造成一定的成一定的时延时延。o分组必须携

18、带的首部（里面有必不可少的控制分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的信息）也造成了一定的开销开销。计算机网络复习纲要SLIDE 20电信网络按数据交换方式分类电信网络按数据交换方式分类电信网络电路交换网络FDMTDM分组交换网络具有VC的网络数据报网络数据报网络不是面向连接的，而是无连接的。因特网为应用提供了面向连接服务(TCP)和无连接服务(UDP)。计算机网络复习纲要SLIDE 21总结总结-从电路交换到分组交换从电路交换到分组交换o核心部分（通信子网）中的三种数据交换方式核心部分（通信子网）中的三种数据交换方式n电路交换（电路交换（Circuit Switching

19、）整个报文的比特流整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传输；连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传输；n报文交换（报文交换（Message Switching）整个报文传送到整个报文传送到相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下相邻节点，全部存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；一个节点；n分组（包）交换（分组（包）交换（Packet Switching）单个分组单个分组（只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储（只是整个报文的一部分）传送到相邻节点，存储下来后查找转发表，转发到下一个节点；下来后查找转发表，转发到下一个节点；计算机网络复习纲要SLIDE 22三种交

20、换方式的比较与适用范围三种交换方式的比较与适用范围o由于由于电路交换电路交换需要独占物理线路，所以若要传送大量的需要独占物理线路，所以若要传送大量的数据，且其传送时间远大于连接建立时间时，该种方式数据，且其传送时间远大于连接建立时间时，该种方式传输速率较快；传输速率较快；o由于由于报文报文/分组（包）交换分组（包）交换不需要预先分配传输带宽，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；在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率；o报文报文/分组（包）交换比较而言，由于一个分组的长度分组（包）交换比较而言，由于一个分组的长度往往远小于整个报文的长度，因此往往远小于整个报文

21、的长度，因此分组（包）交换分组（包）交换比比报报文交换文交换的时延小，同时也具有更好的灵活性；的时延小，同时也具有更好的灵活性；计算机网络复习纲要SLIDE 23计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展o中国公用计算机互联网 CHINANET1994.9o中国教育和科研计算机网 CERNETo中国科学技术网 CSTNETo中国联通互联网 UNINETo中国网通公用互联网 CNCNETo中国国际经济贸易互联网 CIETNETo中国移动互联网 CMNETo中国长城互联网 CGWNET（建设中）o中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）计算机网络复习纲要SLIDE 24计算机网络的定义计算机网络

22、的定义o早期定义早期定义一些互相连接的、自治的计算机的集合一些互相连接的、自治的计算机的集合o计算机网络是利用通信线路计算机网络是利用通信线路(连网设备连网设备)将地理上分散的、将地理上分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。o最简单计算机网络最简单计算机网络两个结点（计算机）一条链路两个结点（计算机）一条链路o电话通信、计算机通信与数据通信的区别：电话通信、计算机通信与数据通信的区别：n电话通信中强调通信的主体是人电话通信中强调通信的主体是人n计

23、算机通信（计算机网络）中强调通信的主体是计算机中运计算机通信（计算机网络）中强调通信的主体是计算机中运行的程序行的程序n数据通信中强调通信的内容是数据（在进行计算机通信时）数据通信中强调通信的内容是数据（在进行计算机通信时）计算机网络复习纲要SLIDE 25计算机网络的分类计算机网络的分类o1.按不同作用范围划分按不同作用范围划分n广域网广域网 WAN(Wide Area Network)n城域网城域网 MAN(Metropolitan Area Network)n局域网局域网 LAN(Local Area Network)n个人区域网个人区域网 PAN(Personal Area Netwo

24、rk)n因特网因特网Internet计算机网络复习纲要SLIDE 26计算机网络的分类计算机网络的分类o2.按不同使用者划分按不同使用者划分n公用网（公用网（Public Networks）-由电信部门或从事专业电信运营业务的公司提供的面向公众服务的网络，如中国电信提供的以X.25协议为基础的分组交换网Chinapac、数字数据网ChinaDDN、中国英特网Chinanet，以及非电信部门提供的以卫星通信为基础的“金桥网”。n专用网（专用网（Private Networks）-政府、行业、企业事业单位和学术社团为本行业、本企业和本事业单位服务而建立的网络。专用网的实例很多，其中有代表性的包括教

25、育科研网CERNET、中科院网CASNET、中国经济信息网CEINET以及各级政府部门的网络等等。计算机网络复习纲要SLIDE 27计算机网络的分类计算机网络的分类o3.按信息交流对象划分按信息交流对象划分(TCP/IP协议为基础协议为基础)nInternet（互联网、网际网或英特网）（互联网、网际网或英特网）-是以TCPIP为基础的全球唯一的国际互联网络的总称，或某电信部门提供的国家、地区的公用数据网络。如中国英特网Chinanet。nIntranet（内联网）（内联网）-以TCP/IP协议集为基础的企、事业专用网，在内外部间通过防火墙（Firewall）实施隔离，通过代理服务器（Proxy

26、 Server）、加密等措施保证内部信息的通信与访问安全。从这种意义上讲，Intranet 是Internet技术在专用网络中的一种应用。nExtranet(内联外延网）内联外延网）-为增加企业与合作伙伴、提供商、客户和咨询者的业务交往而将Intranet的互联范围扩大到内部以外的伙伴。计算机网络复习纲要SLIDE 28计算机网络的分类计算机网络的分类o4.按用户接入方式划分按用户接入方式划分n点对点接入点对点接入调制解调器、调制解调器、ADSLn电缆电缆/光缆接入光缆接入HFC网（光纤同轴混合网）、网（光纤同轴混合网）、FTTx网（光纤到户网络）网（光纤到户网络）计算机网络复习纲要SLIDE

27、 29典型家庭网络构成典型家庭网络构成oADSL或电缆调制解调器或电缆调制解调器o路由器路由器/防火墙防火墙/NATo以太网以太网o无线接入点无线接入点无线接入点无线便携机路由器/防火墙电缆调制解调器到/来自电缆头端以太网计算机网络复习纲要SLIDE 30计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构o网络拓扑结构是指一个网络中各个节点之间互连的几何网络拓扑结构是指一个网络中各个节点之间互连的几何构形，即指各个节点之间互相连接方式。构形，即指各个节点之间互相连接方式。o基本的网络拓扑结构有基本的网络拓扑结构有星型星型、环型环型、总线型总线型等三种。任等三种。任何一种网络系统都规定了它们各自的网络拓扑

28、结构。何一种网络系统都规定了它们各自的网络拓扑结构。计算机网络复习纲要SLIDE 31星型拓扑结构星型拓扑结构n星形拓扑结构星形拓扑结构中，节点将分成中，节点将分成端点和中间节点两种，每个端端点和中间节点两种，每个端点必须通过点到点链路连接到点必须通过点到点链路连接到中间节点上，任何两个端节点中间节点上，任何两个端节点之间都要通过之间都要通过中间节点中间节点实现数实现数据交换和通信。据交换和通信。n在节点通信时，网络必须采用在节点通信时，网络必须采用适当的访问控制策略和方法来适当的访问控制策略和方法来解决节点之间的有序通信问题。解决节点之间的有序通信问题。n分布式访问控制策略分布式访问控制策略

29、的的星形网星形网络络中，中间节点主要是网络交中，中间节点主要是网络交换设备，采用换设备，采用存储存储-转发机制转发机制为为网络节点提供传输路径和转发网络节点提供传输路径和转发服务。另外，中间节点还可以服务。另外，中间节点还可以根据需要将一个节点发来的数根据需要将一个节点发来的数据同时转发给其它所有的节点，据同时转发给其它所有的节点，从而实现从而实现“广播式广播式”传输。传输。计算机网络复习纲要SLIDE 32环型拓扑结构环型拓扑结构n环形拓扑结构环形拓扑结构中，各个节点通过收发中，各个节点通过收发器连入网络，收发器之间通过点到点器连入网络，收发器之间通过点到点链路连接成一个闭合的环形网络。发链

30、路连接成一个闭合的环形网络。发送节点所发送的数据帧沿着环路送节点所发送的数据帧沿着环路单向单向传递传递，每经过一个节点，该节点要判，每经过一个节点，该节点要判断这个数据帧是否发送给本节点的，断这个数据帧是否发送给本节点的，如果是发送给本节点的，则要将数据如果是发送给本节点的，则要将数据帧拷贝下来。然后再将数据帧传递到帧拷贝下来。然后再将数据帧传递到下游节点。当数据帧历遍各个节点后，下游节点。当数据帧历遍各个节点后，由发送节点将数据帧从环路上取下。由发送节点将数据帧从环路上取下。这样，通过数据帧历遍各个节点可以这样，通过数据帧历遍各个节点可以实现实现“广播式广播式”传输。传输。n在环形网络中，常

31、用的访问控制方法在环形网络中，常用的访问控制方法是基于是基于令牌令牌(Token)的访问控制，的访问控制，它是一种分布式访问控制技术，由令它是一种分布式访问控制技术，由令牌及其传递规则来控制各个节点的介牌及其传递规则来控制各个节点的介质访问，并且将令牌控制机制分布在质访问，并且将令牌控制机制分布在每个节点上，各个节点将根据令牌传每个节点上，各个节点将根据令牌传递协议控制节点对网络的访问。递协议控制节点对网络的访问。计算机网络复习纲要SLIDE 33总线型拓扑结构总线型拓扑结构n总线形拓扑结构总线形拓扑结构中，网络中的所有节点都直接连接到同一条传输介中，网络中的所有节点都直接连接到同一条传输介质

32、上，这条传输介质称为总线。各个节点将依据一定的访问规则分质上，这条传输介质称为总线。各个节点将依据一定的访问规则分时地使用总线来传输数据，发送节点发送的数据帧沿着总线向两端时地使用总线来传输数据，发送节点发送的数据帧沿着总线向两端传播，总线上的各个节点都能接收到这个数据帧，并判断是否发送传播，总线上的各个节点都能接收到这个数据帧，并判断是否发送给本节点的，如果是发送给本节点的，则将该数据帧保留下来，否给本节点的，如果是发送给本节点的，则将该数据帧保留下来，否则将丢弃该则将丢弃该数据帧数据帧。n总线形网络的总线形网络的“广播式广播式”传输是依赖于数据信号沿着总线向两端传传输是依赖于数据信号沿着总

33、线向两端传播的基本特性实现的。播的基本特性实现的。n总线形网络中所有的节点共享一条总线，一次只允许一个节点发送总线形网络中所有的节点共享一条总线，一次只允许一个节点发送数据，其它节点只能处于接收状态。为了使各个节点能够有序而合数据，其它节点只能处于接收状态。为了使各个节点能够有序而合理地使用总线传输数据，必须采用一种适当的访问控制策略来控制理地使用总线传输数据，必须采用一种适当的访问控制策略来控制各个节点对总线的访问。各个节点对总线的访问。计算机网络复习纲要SLIDE 34计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标o速率速率（bit rate）指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道指的是连接在

34、计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，叫做比特率。速率的单位是上传送数据的速率，叫做比特率。速率的单位是b/s或或bps，Kb/s,Mb/s,Gb/s。1bit=1个个0/1。o带宽带宽（bandwidth）表示网络的通信线路所能传送数据的能力，）表示网络的通信线路所能传送数据的能力，网络带宽表示在单位时间内从某一点到另一点所能通过的网络带宽表示在单位时间内从某一点到另一点所能通过的“最高最高数据率数据率”。不是信号带宽，。不是信号带宽，b/s。o吞吐量吞吐量（throughput）表示在单位时间内通过某个网络（信道、）表示在单位时间内通过某个网络（信道、接口）的数据量；吞吐量受网络带

35、宽或额定速率的限制，例如对接口）的数据量；吞吐量受网络带宽或额定速率的限制，例如对于于100Mb/s的以太网，典型的吞吐量也就只有的以太网，典型的吞吐量也就只有70Mb/s。o时延时延（delay）数据（分组）从网络的一端传送到另一端所需的）数据（分组）从网络的一端传送到另一端所需的时间，也称作时间，也称作延迟延迟或或迟延。总时延迟延。总时延=发送时延发送时延+传播时延传播时延+处理时处理时延延+排队时延。排队时延。请注意：在计算机界以二进制为基础，请注意：在计算机界以二进制为基础，K=210=1024，M=220,G=230,T=240，P=250，E=260，Z=270，Y=280。计算机

36、网络复习纲要SLIDE 35分组时延的分组时延的4种来源种来源o1.处理时延:n检查比特差错n决定输出链路AB传播传输处理排队o2.排队时延n等待输出链路传输的时间n取决于路由器拥塞的等级计算机网络复习纲要SLIDE 36分组时延的分组时延的4种来源种来源-在分组交换网中的时延在分组交换网中的时延3.发送（传输）时延:oR=发送速率(bps)oL=数据帧长度(比特)o发送比特进入链路的时间=L/R4.传播时延:od=信道长度os=在信道中传播速度(2x108 m/sec)o传播时延=d/s注意:s 和R 是极为不同的量！AB传播传输节点处理排队计算机网络复习纲要SLIDE 374种时延所产生的

37、地方种时延所产生的地方 1 0 1 1 0 0 1发送器队列在链路上产生传播时延结点 B结点 A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点 A 中产生处理时延和排队时延数据从结点 A 向结点 B 发送数据链路计算机网络复习纲要SLIDE 38车队类比车队类比o车以100 km/hr 速度“传播”o收费站6 sec服务一辆车(处理+排队+发送时延)o车比特；车队分组o问题:在第二个收费站前排起车队需多长时间？o通过收费站向公路“推出”整个车队的发车时间=6*10=60 sec=1min（处理+排队+发送时延）o最后一辆车从第一到第二个收费站传播的时间：50km/(100km/hr)=30min（传

38、播时延）o答案:31分钟收费站收费站10辆车的车队50 km50 km计算机网络复习纲要SLIDE 39节点总时延节点总时延odproc=处理时延n通常几个微秒或更少odqueue=排队时延n取决于拥塞程度odtrans=传输时延n=L/R,对低速链路很大odprop=传播时延n=d/s,几微秒到几百毫秒计算机网络复习纲要SLIDE 40容易产生的错误概念容易产生的错误概念o对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速发送速 率率而不是比特在链路上的而不是比特在链路上的传播速率传播速率。o提高链路带宽（发送速率）减小了数据的提高链路带宽（发送速率）减小

39、了数据的发送时延发送时延，但，但并不影响其并不影响其传播时延传播时延。计算机网络复习纲要SLIDE 41“实际的实际的”因特网时延和路由因特网时延和路由o“实际的实际的”因特网时延和丢包是怎样的呢？因特网时延和丢包是怎样的呢？oTraceroute程序程序:为路由器提供从源到目的地，朝着为路由器提供从源到目的地，朝着目的地沿着端到端因特网路径的时延测量。对所有目的地沿着端到端因特网路径的时延测量。对所有i:n发送发送3个分组，该分组在朝着目的地的路径上到达路由器个分组，该分组在朝着目的地的路径上到达路由器 in路由器路由器i 将向发送方返回分组将向发送方返回分组n发送方度量传输和响应间的时间间

40、隔。发送方度量传输和响应间的时间间隔。3 探测分组3 探测分组3 探测分组计算机网络复习纲要SLIDE 421 cs-gw(128.119.240.254)1 ms 1 ms 2 ms2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu(128.119.3.145)1 ms 1 ms 2 ms3 cht-vbns.gw.umass.edu(128.119.3.130)6 ms 5 ms 5 ms4 jn1-at1-0-0-(204.147.132.129)16 ms 11 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0-(204.147.136.136)21 ms 18 ms 18

41、 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu(198.32.11.9)22 ms 18 ms 22 ms7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu(198.32.8.46)22 ms 22 ms 22 ms8 62.40.103.253(62.40.103.253)104 ms 109 ms 106 ms9 de2-(62.40.96.129)109 ms 102 ms 104 ms10 (62.40.96.50)113 ms 121 ms 114 ms11 renater-(62.40.103.54)112 ms 114 ms 112 ms12 n

42、io-n2.cssi.renater.fr(193.51.206.13)111 ms 114 ms 116 ms13 nice.cssi.renater.fr(195.220.98.102)123 ms 125 ms 124 ms14 r3t2-nice.cssi.renater.fr(195.220.98.110)126 ms 126 ms 124 ms15 eurecom-(193.48.50.54)135 ms 128 ms 133 ms16 194.214.211.25(194.214.211.25)126 ms 128 ms 126 ms17 *18 *19 fantasia.eur

43、ecom.fr(193.55.113.142)132 ms 128 ms 136 mstraceroute:gaia.cs.umass.edu to Three delay measements from gaia.cs.umass.edu to cs-gw.cs.umass.edu*means no reponse(probe lost,router not replying)trans-oceaniclink计算机网络复习纲要SLIDE 43计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标o时延带宽积时延带宽积：时延带宽积：时延带宽积=传播时延传播时延带宽；带宽；o往返时间往返时间RTT：表示从发

44、送方发送数据开始，到发送：表示从发送方发送数据开始，到发送方收到来自接收方的确认，总共经历的时间；方收到来自接收方的确认，总共经历的时间；o利用率利用率：信道或网络利用率过高会产生非常大的时延：信道或网络利用率过高会产生非常大的时延（类似高速公路）；（类似高速公路）；计算机网络复习纲要SLIDE 44利用率利用率o信道利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被利用的指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。o网络利用率网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平均值。则是全网络的信道利用率的加权平均值。o信道利用

45、率并非越高越好。信道利用率并非越高越好。计算机网络复习纲要SLIDE 45时延与网络利用率的关系时延与网络利用率的关系o根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信根据排队论的理论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也就迅速增加。道引起的时延也就迅速增加。o若令若令 D0 表示网络空闲时的时延，表示网络空闲时的时延，D 表示网络当前的时表示网络当前的时延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式延，则在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式表示表示 D 和和 D0之间的关系之间的关系：U 是网络的利用率，数值在是网络的利用率，数值在 0 到到 1 之间。之间。U过高会产生非常大的时间

46、延迟，过高会产生非常大的时间延迟，U一般不超过一般不超过50 计算机网络复习纲要SLIDE 46时延 D利用率 U10D0时延急剧增大时延与网络利用率的关系时延与网络利用率的关系计算机网络复习纲要SLIDE 47计算机网络体系结构计算机网络体系结构o计算机网络体系结构是对计算机网络系统的组成及各组计算机网络体系结构是对计算机网络系统的组成及各组成部分的相互关系与基本工作原理的抽象。成部分的相互关系与基本工作原理的抽象。o网络结构非常复杂，网络结构非常复杂，网络体系结构网络体系结构必须解决：必须解决：n多台计算机间交换信息多台计算机间交换信息：信息格式（语义）、如何：信息格式（语义）、如何交换（

47、语法）？交换（语法）？n什么样的网络设备内部结构什么样的网络设备内部结构（组成与相互关系）能（组成与相互关系）能达到计算机间的信息交换的目的？达到计算机间的信息交换的目的？n如何在网络应用之间实现资源共享如何在网络应用之间实现资源共享（资源的定义、（资源的定义、发布、寻找、访问与利用）发布、寻找、访问与利用）计算机网络复习纲要SLIDE 48计算机网络分层的好处及层数问题计算机网络分层的好处及层数问题 o分层的好处分层的好处n各层之间是独立的。各层之间是独立的。n灵活性好。灵活性好。n结构上可分割开。结构上可分割开。n易于实现和维护。易于实现和维护。n能促进标准化工作。能促进标准化工作。o层数

48、多少问题层数多少问题n若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。n层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程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。任务时遇到较多的困难。计算机网络复习纲要SLIDE 49计算机网络体系结构协议计算机网络体系结构协议o网络协议（网络协议（network protocol），简称为协），简称为协议（议（protocol），是指为进行网络中的数据交），是指为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。换而建立的规则、标准或约定。o协议的三个基本要素协议的三个基本要素n语法语法(Syntax)：怎么讲？语法包

49、括数据格式、编码及：怎么讲？语法包括数据格式、编码及信号电平等。信号电平等。n语义语义(Semantics)：讲什么？语义包括用于协调同步：讲什么？语义包括用于协调同步和差错处理的控制信息。和差错处理的控制信息。n同步同步(Synchronous/Time)：何时讲？同步包括速度：何时讲？同步包括速度匹配和事件实现排序匹配和事件实现排序。计算机网络复习纲要SLIDE 50计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构实现实现的概念的概念 o计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的是计算机网络的各层及其协议的集合。各层及其协议的集合。计算机网络体系结构是这个计

50、计算机网络体系结构是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。o实现实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用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。何种硬件或软件完成这些功能的问题。o体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。行的计算机硬件和软件。（可参看（可参看Richard Stevens的的Unix网络编程和网络编程和TCP/IP详解详解2卷）卷）计算机网络复习纲要SLIDE 51计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构协议

51、的分层结构协议的分层结构o在实际的数据通信时，数据不是从一台机器的第在实际的数据通信时，数据不是从一台机器的第N层直层直接传到另一台机器的的第接传到另一台机器的的第N层，而是把数据和控制信息层，而是把数据和控制信息交给它的下一层，直到最下层。最下层是物理介质，它交给它的下一层，直到最下层。最下层是物理介质，它进行实际的通信。进行实际的通信。o每层完成一定的每层完成一定的功能（功能（Function），每层都向它的上层，每层都向它的上层提供一定的提供一定的服务服务(Service)，而将如何实现服务的细节对，而将如何实现服务的细节对上层屏蔽，即低层协议对高层而言是上层屏蔽，即低层协议对高层而言是

52、透明透明的。相邻两层的。相邻两层之间为之间为层间接口（层间接口（Interface）。对等层用户通话时所必。对等层用户通话时所必须遵守的规则称为须遵守的规则称为对等层协议对等层协议。计算机网络复习纲要SLIDE 52计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构-两种国际标准两种国际标准o世界上一些主要的标准化组织在这方面做了卓有成效的世界上一些主要的标准化组织在这方面做了卓有成效的工作，研究和制定了一系列有关数据通信和计算机网络工作，研究和制定了一系列有关数据通信和计算机网络的国际标准的国际标准OSI/RM参考模型。参考模型。o法律上的国际标准法律上的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可。并没有

53、得到市场的认可。o非国际标准非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用。现在获得了最广泛的应用。nTCP/IP 常被称为常被称为事实上的国际标准事实上的国际标准。计算机网络复习纲要SLIDE 53计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构OSIoOSI参考模型共有参考模型共有7层，由低层至高层分别为层，由低层至高层分别为n物理层物理层n数据链路层数据链路层n网络层网络层n传输层传输层n会话层会话层n表示层表示层n应用层应用层计算机网络复习纲要SLIDE 54计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构OSI/RM计算机网络复习纲要SLIDE 55计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构OSI/

54、RMoOSIRM参考模型与网络组成的对应关系参考模型与网络组成的对应关系n计算机网络中的数据通信（简称计算机网络中的数据通信（简称“数通数通”）是包括）是包括“网网络通信络通信”和和“数据通信数据通信”这两个部分的，网络通信是在这两个部分的，网络通信是在“通信子网通信子网”（OSI/RM下面的三层）下面的三层）中进行的（不需中进行的（不需要上面各层），用来构建通信双方进行数据通信所需的要上面各层），用来构建通信双方进行数据通信所需的网络通路；而数据通信是在网络通路；而数据通信是在“资源子网资源子网”（OSI/RM上上面的四层）面的四层）中进行，是在网络通信过程完成之后才能进中进行，是在网络通信

55、过程完成之后才能进行的，行的，也就是首先要进行的是最下面三层进行的网络通也就是首先要进行的是最下面三层进行的网络通信，构建好通信平台，然后才能利用上面四层进行用户信，构建好通信平台，然后才能利用上面四层进行用户会话，传输用户数据。会话，传输用户数据。n更具体划分：更具体划分：13层主要负责通信功能，属于层主要负责通信功能，属于通信子网通信子网层层。上三层即。上三层即57层属于资源子网的功能范畴，属于层属于资源子网的功能范畴，属于资资源子网层源子网层。传输层传输层起着衔接上下三层的作用。起着衔接上下三层的作用。计算机网络复习纲要SLIDE 56计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 OSI/R

56、MoOSIRM参考模型参考模型 物理层物理层(Physical Layer)：提供为建立、维护和拆除物理链路所：提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规的特性；提供有关在传输介质上传需的机械、电气、功能和规的特性；提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示。输非结构的位流及物理链路故障检测指示。数据链路层数据链路层(Data Link Layer)：为网络层实体提供点到点无差：为网络层实体提供点到点无差错帧传输功能，并进行流控制。错帧传输功能，并进行流控制。网络层网络层(Network Layer)：为传输层实体提供端到端的交换网络：为传输层实体提供端到端的交换

57、网络数据传送功能。使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控数据传送功能。使得传输层摆脱路由选择、交换方式、拥挤控制等网络传输细节；可以为传输层实体建立、维持和拆除一条制等网络传输细节；可以为传输层实体建立、维持和拆除一条或多条通信路径；对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报或多条通信路径；对网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。告。传输层传输层(Transport Layer)：为会话层实体提供透明、可靠的数：为会话层实体提供透明、可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层能提供最据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层能提供最适宜的服务；提供建立、维护和拆除传输连接功能。

58、适宜的服务；提供建立、维护和拆除传输连接功能。计算机网络复习纲要SLIDE 57计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 OSI/RMoOSIRM参考模型参考模型 会话层会话层(Session Layer)：为彼此合作的表示层实体提供建立、：为彼此合作的表示层实体提供建立、维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名维护和结束会话连接的功能；完成通信进程的逻辑名字与物理名字间的对应；提供会话管理服务。字间的对应；提供会话管理服务。表示层表示层(Presentation Layer)：为应用层进程提供能解释所交换：为应用层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务，如代码转换、格式转换、

59、文本压缩、文本信息含义的一组服务，如代码转换、格式转换、文本压缩、文本加密与解密等。加密与解密等。应用层应用层(Application Layer)：提供：提供OSI用户服务，例如事务处理用户服务，例如事务处理程序、电子邮件和网络管理程序等程序、电子邮件和网络管理程序等。计算机网络复习纲要SLIDE 58计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 OSI/RMoOSI的七层协议体系结构的特点：的七层协议体系结构的特点：n概念描述清楚完备概念描述清楚完备n理论也比较完善理论也比较完善n过于复杂，不够实用过于复杂，不够实用o因此引入更为简洁的因此引入更为简洁的TCP/IP体系结构体系结构，到目前已经

60、得，到目前已经得到了非常广泛的应用。到了非常广泛的应用。计算机网络复习纲要SLIDE 59计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构TCP/IPoTCP/IP是一个四层的网络体系结构是一个四层的网络体系结构oTCP/IP包括包括4层：层：n应用层（应用层（Application layer）-对应对应OSI上三层上三层n传输层（传输层（Transport layer）n网络层（网络层（Network layer）n网络接口层（网络接口层（Network interface layer）-对应对应OSI下两层下两层计算机网络复习纲要SLIDE 60计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构TCP/I

61、P应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构计算机网络复习纲要SLIDE 61计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构TCP/IPoTCP/IP各层的主要功能各层的主要功能:n应用层应用层-直接为用户的应用进程提供服务直接为用户的应用进程提供服务n传输层传输层-负责向两个主机中进程之间通信提供服务。负责向两个主机中进程之间通信提供服务。oTCP协议协议:面向连接，提供可靠的传输，数据传输的单位是面向连接，提供可靠的传输，数据传

62、输的单位是报文报文段段（segment）;UDP协议协议：无连接的，数据传输单位是用户数据：无连接的，数据传输单位是用户数据报，不能保证数据传输的正确性，只能提供报，不能保证数据传输的正确性，只能提供“尽最大努力传输尽最大努力传输”。n网络层网络层：负责分组交换，把传输层用户的报文段封装成负责分组交换，把传输层用户的报文段封装成分组分组/包，称包，称为为IP数据报数据报，进行传送。，进行传送。n网络接口层（暂未定义）：网络接口层（暂未定义）：链路层链路层将上层网络层交下来的将上层网络层交下来的IP数据报组数据报组装成装成帧（帧（frame），），并加上头部，即数据的控制信息。一般的帧大小为几百

63、并加上头部，即数据的控制信息。一般的帧大小为几百KB到到1024KB；物理层物理层所传输的数据单位是所传输的数据单位是比特（比特（bit），需要考虑的是如何，需要考虑的是如何表示发送信号表示发送信号”1”或或“0”，而不需要理解比特的含义。，而不需要理解比特的含义。n总之，目前在因特网所使用的各种协议中，最常用的就是总之，目前在因特网所使用的各种协议中，最常用的就是TCP/IP协议族。协议族。计算机网络复习纲要SLIDE 62计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构五层协议结构五层协议结构o应用层应用层:支持网络应用支持网络应用nFTP,SMTP,STTPo运输层运输层:主机到主机数据传输主机

64、到主机数据传输nTCP,UDPo网络层网络层:源到目的地数据报的选路源到目的地数据报的选路nIP,选路协议选路协议o链路层链路层:在邻近网元之间传输数据在邻近网元之间传输数据nPPP,以太网以太网o物理层物理层:“在线上在线上”的比特的比特数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层计算机网络复习纲要SLIDE 63计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构五层协议结构五层协议结构应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/I

65、P 的体系结构数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层五层体系结构计算机网络复习纲要SLIDE 64TCP/IP协议数据传输方式示例（协议数据传输方式示例（B/S模式）模式）计算机网络复习纲要SLIDE 65网络体系结构中需强调的一些基本概念网络体系结构中需强调的一些基本概念o实体实体(entity)表示任何可发送或接收信息的硬件或软件表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。进程。o协议协议(Protocal)是控制是控制两个对等实体两个对等实体进行通信的规则的进行通信的规则的集合。集合。o在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够在协议的控制下，两个对等实体间

66、的通信使得本层能够向上一层提供向上一层提供服务服务。o要实现本层协议，还需要使用要实现本层协议，还需要使用下层下层所提供的所提供的服务服务。计算机网络复习纲要SLIDE 66网络体系结构中需强调的一些基本概念（续）网络体系结构中需强调的一些基本概念（续）o本层服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。本层服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。o下面的协议对上面的服务用户是下面的协议对上面的服务用户是透明透明的。的。o协议是协议是“水平的水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的，即协议是控制对等实体之间通信的规则。规则。o服务是服务是“垂直的垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。口提供的。o同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访服务访问点问点 SAP(Service Access Point)。计算机网络复习纲要SLIDE 67实体、协议、服务和服务访问点关系实体、协议、服务和服务访问点关系协议(n+1)SAPSAP交换原语交换原语实体(n+1)服务提供者第 n 层第 n+1 层实体(n+