计算机网络的分类、协议与体系结构

七．
八．
计算机网络的分类、协议与体系结构 物理层 数据链路层 局域网 广域网 网络互连技术 运输层 应用层
对该课程的学习要求


掌握计算机网络的基本概念，熟悉计算机网络 的基本技术，理解计算机网络的工作原理。 面对高速发展的网络技术，具有积极动手、主 动跟踪、继续学习的基础和能力。
课程进度安排
9周——17周，22个讲授课时，8个实验 课时,2个考试课时 教材：《计算机网络教程》（第二版）， 谢希仁 考核方式：闭卷考试70%，实验20%， 作业10%
输 入
缓 冲 存 储
信息处理 和转发
输 出
报文（帧 Frame）
标志 地址 控制 信息 FCS 标志 标志：表示帧的开始和结束 地址：包括源地址和目的地址
控制：报文类型和功能
信息：传送的数据
FCS：帧校验码
报文交换：不定长报文为单位
报文交换每次是无需通过物理连接而建立通信信道的。这种 联网方式称为无连接的（connectionless）。

链路层: 数据在网络上的相邻结点间 的传输

ppp, ethernet

物理层: 信道上传送的位流
数据传递过程
1.4.2 实体、协议、服务和服务访问点




实体entity：任何可发送或接收信息的硬件或软件进 程。 协议protocol：控制两个对等实体进行通信的规则集 合。 服务：“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间 接口提供的。 服务访问点SAP：在同一系统中相邻两层的实体进行 交互(即交换信息)的地方。
计算机通信与网络技术
前言 0.1 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。 知识经济的两个重要特点就是信息化和全球化。 三网：电信网络、有线电视网络、计算机网络。 20世纪90年代以来，以因特网(Internet)为代表的 计算机网络的发展迅速。 计算机网络已经全面贯穿于人类的生活和工作之 中，网络的应用无处不在。
1.4 计算机网络的原理 体系结构
1.4.1 原理体系结构（因特网协议栈）

应用层: 支持网络应用

ftp, smtp, http tcp, udp
application
transport

传输层: 主机进程间的数据传递


网络层: 将数据报从信源传递到信宿

ip, 路由选择协议
network
link physical
分层: 逻辑通信
每个层次: 分布的运行 “实体” 在每个 节点上实现该 层的功能 实体实现动作, 与对等实体交 换信息
application transport network link physical application transport network link physical network link physical

R=链路带宽 (b/s) L=分组长度 (bits) a=平均分组到达速率 数据流量的强度 = La/R
三种时延在实际中的产生示意
1.2.3 时延带宽积和往返时延

时延带宽积=(传播时延) ×(带宽),。链路的时延带宽 积又称为以比特为单位的链路长度。
1.2.3 时延带宽积和往返时延
application transport network link physical
application transport network link physical
分层: 逻辑通讯，如传输层





从应用层取得数 据 加上地址,校验信 息形成 “数据报” 向对等实体( peer) 发送数据报 等待对等体在接 收后的应答 比喻: 邮局服务
数据报(datagram)。 证实交付(confirmed delivery)。 请求回答(request-reply)。
1.
2. 3.
1.5 OSI与TCP/IP体系结构的比体系结构， 将原理体系结构中的应用层再划分为应用层、 表示层和会话层。
OSI网络体系介绍
data application transport transport network link physical
分层: 物理通信
data application transport network link physical application transport network link physical network link physical data application transport network link physical
分组交换（包交换）：定常报文 为单位分组传输
集中式（星型结构）
分布式（网状结构）
1.1.2 计算机网络的几种分类方法
1.2 计算机网络的主要 性能指标
1.2.1 带宽（bandwidth）



“带宽”本来的意思是指某个信号具有的频带 宽度。带宽的单位是赫兹(Hz)、千赫(kHz)、 兆赫(MHz)等。 对于数字信道，“带宽”是指在信道上(或一 段链路上)能够传送的数字信号的速率，即数 据率或比特率。比特(bit)是计算机中的数据的 最小单元，它也是信息量的度量单位。带宽的 单位就是比特每秒(bit/s)。 带宽有时也称为吞吐量。
0.2 该课程在专业体系中的作用



电气专业或工业控制等领域，网络的应用和互 联成为大趋势。 数据远传和共享变得越来越重要。 随着软硬件技术的发展，统一和标准的网络协 议逐渐成熟起来。 系统集成是我们所要面对的任务之一，通信是 非常关键的一部分。
本课程主要教学内容：
一． 二． 三． 四． 五． 六．
按层次高低的一些协议来表示 TCP/IP协议族
2.6 客户-服务器方式



在TCP/IP的进程之间的通信常用客户–服务器 方式。 为了解决具体的应用问题而彼此通信的进程就 称为“应用进程”。而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(client)和服务器(server)都是指通信中所 涉及的两个应用进程。
二.协议的特点
1.分层 网络系统体系结构是有层次的，通信协议也 被分为多个层次，在每个层次内又可分成若干子 层次，协议各层次有高低之分。
1层
N-1
N
N+1
外层
二.协议的特点
2.协调配合 每一层和相邻层有接口，较低层通过接口向 它的上一层提供服务，但这一服务的实现细节对 上层是屏蔽的。 较高层又是在较低层提供的低级服务的基础 上实现更高级的服务。
1.1.2 计算机网络的几种分类方法
电路交换：用模拟信道的连接在 线路上传输信息

电路交换要求在通信的双方之间建立一条实际的物理 通路，并且在整个通信过程中，这条通路被独占。这 种联网方式称为面向连接的（connection-oriented）， 过程为“建立连接、通信、释放连接”。
存储交换：数字化网络；存储-转 发方式
M M
M M
application transport network link physical
message
segment datagram frame
1.4.3 面向连接服务与无连接服务
一．
二．
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：不需要通信的两个实体同时处于激 活态。
data application transport transport network link physical
application transport network link physical ack data network link physical
application transport network link physical
1.2.2 时延（delay）


时延(delay或latency)是指一个报文或分组从一 个网络(或一条链路)的一端传送到另一端所需 的时间。 总时延 = 传播时延 + 发送时延 + 排队时延
三类时延的计算方法

传播时延=信道长度/信道上电磁波的传播速率 发送时延=数据块长度/信道带宽 排队时延：取决于网络通信量

往返时延 RTT (Round-Trip Time) 也是一个重 要的性能指标，它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，总共经历的 时延。

往返时延带宽积的意义
1.3 计算机网络的协议
1.3.1 网络协议的概念

计算机系统互相通信是需要规则的 规则的制定：从SNA到OSI/RM 规则的推广：TCP/IP协议簇成为事实上的国 际标准
application transport network link physical
协议分层和数据的封装
每个层次都从上层取得数据 加上首部信息形成新的数据单元 将新的数据单元传递给下一层次
source
M Ht M Hn Ht M Hl Hn Ht M
帧、数据报、数据段
destination application Ht transport Hn Ht network Hl Hn Ht link physical
实验四 转发表与路由算法
熟悉广域网络的转发机理，理解转发表的 作用； 理解路由算法的基本思路。
第1讲 计算机网络基础 知识
1.1 计算机网络的分类
1.1.1 计算机网络的定义


计算机网络的精确定义并未统一。关于计算机网络的 最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的 集合。 更准确的定义：凡是将地址位置不同，并具有独立功 能的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功 能完善的网络软件实现在网络中资源共享和信息交换 的系统，称为计算机网络系统。