计算机网络(最完整版)-谢希仁PPT课件
《计算机网络课程》PPT课件
第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
从物理结构上看,计算机网络又可定义为在协议控制下,由若干计算 机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 该定义强调计算机网是在协议控制下,通过通信系统实现计算机之间 的连接,网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。
综上所述,根据目前流行的观点,可以把计算机网络定义为:按照网 络协议,以共享资源为主要目的,将地理上分散且独立的计算机互相 连接起来形成的集合体。通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同, 可采用不同术语。当着重研究网络资源共享问题时,可称作计算机网 络;当着重研究和分析通信方面问题时,常称作计算机通信网络。我 们对这两个术语将不加严格区分,一般都称作计算机网络。
实体与协议: 网络中的通信是指在不同系统中的实体之间的通信。 实体,是指能发送和接收信息的任何东西,包括终端、应用软件、
通信进程等。 协议:跟在人与人之间交流一样,实体之间通信需要一些规则和
约定,例如,传送的信息块采用何种编码和怎样的格式?如何识 别收发者的名称和地址?传送过程中出现错误如何处理?发送和 接收速率不一致怎么办?简单地讲,通信双方在通信时需要遵循 的一组规则和约定就是协议。 协议的构成:协议主要由语义、语法和定时三部分组成,语义规 定通信双方准备“讲什么”,亦即确定协议元素的种类;语法规 定通信双方“如何讲”,确定数据的信息格式、信号电平等;定 时则包括速度匹配和排序等。
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第一章 OSI参考模型和TCP/IP协议体系
提高可靠性表现在网络中各台计算机可以通过网络彼 此互为后备机,一旦某台计算机出现故障,故障机的任务 就可由其它计算机代为处理,避免了单机在无后备使用情 况下,某些计算机故障导致系统瘫痪的现象,大大提高了 可靠性。
计算机网络第六版谢希仁编著 PPT
org 域名服务器
com 域名服务器
edu 域名服务器
…
权限域名服务器
域名服务器 域名服务器
abc 公司有两个 权限域名服务器
域名服务器有以下四种类型
根域名服务器 顶级域名服务器 权限域名服务器 本地域名服务器
根域名服务器
——最高层次的域名服务器——
6.1 域名系统 DNS
6.1.1 域名系统概述
许多应用层软件经常直接使用域名系统 DNS (Domain Name System),但计算机的用户只 是间接而不是直接使用域名系统。 因特网采用层次结构的命名树作为主机的名字, 并使用分布式的域名系统 DNS。 名字到 IP 地址的解析是由若干个域名服务器程 序完成的。域名服务器程序在专设的结点上运 行,运行该程序的机器称为域名服务器。
域名的解析过程
主机向本地域名服务器的查询一般都是采用递归查询。 如果主机所询问的本地域名服务器不知道被查询域名 的 IP 地址,那么本地域名服务器就以 DNS 客户的身 份,向其他根域名服务器继续发出查询请求报文。 本地域名服务器向根域名服务器的查询通常是采用迭 代查询。当根域名服务器收到本地域名服务器的迭代 查询请求报文时,要么给出所要查询的 IP 地址,要么 告诉本地域名服务器:“你下一步应当向哪一个域名 服务器进行查询”。然后让本地域名服务器进行后续 的查询。
bj
三级域名
… www
tsing域名
…
6.1.3 域名服务器
一个服务器所负责管辖的(或有权限的)范围 叫做区(zone)。 各单位根据具体情况来划分自己管辖范围的区。 但在一个区中的所有节点必须是能够连通的。 每一个区设置相应的权限域名服务器,用来保 存该区中的所有主机的域名到IP地址的映射。 DNS 服务器的管辖范围不是以“域”为单位, 而是以“区”为单位。
教学课件:《计算机网络(第6版)谢希仁
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。
• 三级计算机网络,分为主干网、地区网和 校园网(或企业网)。
多层次 ISP 结构的因特网
• 第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结 构的因特网。
• 出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。
用户通过 ISP 上网
用户
因特网 服务提供者
ISP1
因特网
ISP2
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同,ISP 也分成为不同的层次。
下面是具有三层 ISP 结构的因特网的概念示意图
主干 ISP
主干 ISP
地区 ISP
地区 ISP
主干 ISP
地区 ISP
IXP
地区 ISP
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。
交换机
“交换”的含义
• 在这里,“交换”(switching)的含义就是 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。
(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主 机组成。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。
(2) 核心部分 由大量网络和连接这些网络 的路由器组成。这部分是为边缘部分提 供服务的(提供连通性和交换)。
因特网的边缘部分与核心部分
因特网的边缘部分 主机
路由器 网络
• 用这样的存储转发方式,最后分组就能 到达最终目的地。
收到分组后剥去首部
计算机网络谢希仁第1章概述 ppt课件
22
internet 和 Internet 的区别
以小写字母 “i” 开始的 internet(互连网)是一个通用 名词,它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
但实现融合并不简单,因为这涉及到各方面的经济利 益和行政管辖权的问题。
5
6
7
互连网与互联网
不同的网络。 互连网:指在局部范围互连起来的计算机网络。 互联网:指当今世界上最大的计算机网络
Internet。
8
“网”与互联网
有时,往往使用更加简洁的方式表示互联网, 这就是只用一个 “网”字。
24
1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
第二阶段:建成了三级结构的互联网。 它是一个三级计算机网络,分为主干网、地区 网和校园网(或企业网)。
主干网
地区网
地区网
地区网
校园网
校园网
校园网
校园网
校园网
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1.2.2 互联网基础结构发展的三个阶段
第三阶段:逐渐形成了多层次 ISP 结构的互联网。
(2) 核心部分:
由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是 为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。
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互联网的边缘部分与核心部分
主机
互联网的边缘部分
网络 路由器 互联网的核心部分
互联网的边缘部分与核心部分
38
1.3.1 互联网的边缘部分
处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的 所有的主机。这些主机又称为端系统 (end system)。
计算机网络 件 谢希仁5章PPT课件
第6页/共137页
主机 B
AP3 AP4
应用进程之间的通信
• 两个主机进行通信实际上就是两个主机中的 应用进程互相通信。
• 应用进程之间的通信又称为端到端的通信。 • 运输层的一个很重要的功能就是复用和分用。
应用层不同进程的报文通过不同的端口向下 交到运输层,再往下就共用网络层提供的服 务。 • “运输层提供应用进程间的逻辑通信”。
• 当运输层采用面向连接的 TCP 协议时,尽管 下面的网络是不可靠的(只提供尽最大努力 服务),但这种逻辑通信信道就相当于一条 全 双 工 的 可 靠 信第道10页。/共137页
5.1.2 运输层的两个主要协议
TCP/IP 的运输层有两个不同的协议: (1) 用户数据报协议 UDP
(User Datagram Protocol) (2) 传输控制协议 TCP
• 应用层交给 UDP 多长的报文,UDP 就照样 发送,即一次发送一个报文。
• 接收方 UDP 对 IP 层交上来的 UDP 用户数 据报,在去除首部后就原封不动地交付上层
第24页/共137页
UDP 是面向报文的
应用层报文
应用层
UDP 首部 UDP 用户数据报的数据部分 运输层
IP 首部
IP 数据报的数据部分
01000111 00000000 → 数据和 0(填充)
按二进制反码运算求和 10010110 11101101 → 求和得出的结果 将得出的结果求反码 01101001 00010010 → 检验和
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5.3 传输控制协议 TCP 概述
5.3.1 TCP 最主要的特点
• TCP 是面向连接的运输层协议。 • 每一条 TCP 连接只能有两个端点(endpoint),每一条 TCP 连接只能是点
计算机网络课件(谢希仁 ) 第七章
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最简单的实体鉴别过程
A 发送给 B 的报文的被加密,使用的是 对称密钥 KAB。 B 收到此报文后,用共享对称密钥 KAB 进行解密,因而鉴别了实体 A 的身份。
A KAB A, 口令
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B
明显的漏洞
入侵者 C 可以从网络上截获 A 发给 B 的报文。 C 并不需要破译这个报文(因为这可能很花很 多时间)而可以直接把这个由 A 加密的报文发 送给 B,使 B 误认为 C 就是 A。然后 B 就向 伪装是 A 的 C 发送应发给 A 的报文。 这就叫做重放攻击(replay attack)。C 甚至还可 以截获 A 的 IP 地址,然后把 A 的 IP 地址冒 充为自己的 IP 地址(这叫做 IP 欺骗),使 B 更加容易受骗。
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7.1 网络安全问题概述
7.1.1 计算机网络面临的安全性威胁
计算机网络上的通信面临以下的四种威胁: (1) 截获——从网络上窃听他人的通信内容。 (2) 中断——有意中断他人在网络上的通信。 (3) 篡改——故意篡改网络上传送的报文。 (4) 伪造——伪造信息在网络上传送。 截获信息的攻击称为被动攻击,而更改信息和拒 绝用户使用资源的攻击称为主动攻击。
用A的公钥对 D(H) 进行E运算,得出报文摘要 H 。 对报文 X 进行报文摘要运算,看是否能够得出同样的 报文摘要 H。如一样,就能以极高的概率断定收到的 报文是 A 产生的。否则就不是。
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报文摘要的优点
仅对短得多的定长报文摘要 H 进行数字 签名要比对整个长报文进行数字签名要 简单得多,所耗费的计算资源也小得多。 但对鉴别报文 X 来说,效果是一样的。 也就是说,报文 X 和已签名的报文摘要 D(H) 合在一起是不可伪造的,是可检验 的和不可否认的。
计算机网络谢希仁课件第03章
奈氏准则就变为:
第
算 理想带通信道的最高码元传输速率 = W Baud
(3-2)
机
即每赫带宽的带通信道的最高码元传输速率为每 3
秒1个码元。
章
网
强调以下两点:
(1)一个实际的信道所能传输的最高码元速率,
络 要明显地低于奈氏准则给出的这个上限数值。
物
(2)波特是码元传输的速率单位,它说明每秒传
教 多少个码元。码元传输速率也称为调制速率、波形速 理
程
层
计 第
算
3
机 章
网
络
物
教
理
程
层
计
第
算
通常按特性阻抗数值的不同,将同轴电缆分为两
类:
3
机
(1)50 同轴电缆
章
网
50 同轴电缆又称为基带同轴电缆。不同的编码 物
方法。图3-8画的是未经编码的原基带数字信号和在计
教 算机网络中常用的两种编码方法,即:曼彻斯特
3
(procedure)。
章
网
可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体
的接口的一些特性,即:
络
物
(1)机械特性。
教
(2)电气特性。
理
程
(3)功能特性。
层
(4)规程特性。
计 第
算
在物理连接上的传输方式一般都是串行传输,即 3
机
章
网
一个比特一个比特地按照时间顺序传输。但是,有时
络 也可以采用多个比特的并行传输方式。
(broadband)信号之分。
计 第
算
2.2.3 信道上的最高码元传输速率
3
机 章
计算机网络课件谢希仁
第二章物理层2-01 物理层要解决哪些问题?物理层的主要特点是什么?答:物理层要解决的主要问题:(1)物理层要尽可能地屏蔽掉物理设备和传输媒体,通信手段的不同,使数据链路层感觉不到这些差异,只考虑完成本层的协议和服务。
(2)给其服务用户(数据链路层)在一条物理的传输媒体上传送和接收比特流(一般为串行按顺序传输的比特流)的能力,为此,物理层应该解决物理连接的建立、维持和释放问题。
(3)在两个相邻系统之间唯一地标识数据电路物理层的主要特点:(1)由于在OSI之前,许多物理规程或协议已经制定出来了,而且在数据通信领域中,这些物理规程已被许多商品化的设备所采用,加之,物理层协议涉及的范围广泛,所以至今没有按OSI的抽象模型制定一套新的物理层协议,而是沿用已存在的物理规程,将物理层确定为描述与传输媒体接口的机械,电气,功能和规程特性。
(2)由于物理连接的方式很多,传输媒体的种类也很多,因此,具体的物理协议相当复杂。
2-02 规程与协议有什么区别?答:规程专指物理层协议2-03 试给出数据通信系统的模型并说明其主要组成构建的作用。
答:源点:源点设备产生要传输的数据。
源点又称为源站。
发送器:通常源点生成的数据要通过发送器编码后才能在传输系统中进行传输。
接收器:接收传输系统传送过来的信号,并将其转换为能够被目的设备处理的信息。
终点:终点设备从接收器获取传送过来的信息。
终点又称为目的站传输系统:信号物理通道2-04 试解释以下名词:数据,信号,模拟数据,模拟信号,基带信号,带通信号,数字数据,数字信号,码元,单工通信,半双工通信,全双工通信,串行传输,并行传输。
答:数据:是运送信息的实体。
信号:则是数据的电气的或电磁的表现。
模拟数据:运送信息的模拟信号。
模拟信号:连续变化的信号。
数字信号:取值为有限的几个离散值的信号。
数字数据:取值为不连续数值的数据。
码元(code):在使用时间域(或简称为时域)的波形表示数字信号时,代表不同离散数值的基本波形。
计算机网络谢希仁课件第11章
TCP连接
TCP连接需要经过三次握 手建立,并在传输完毕后 通过四次挥手释放。
TCP流量控制
TCP流量控制用于防止发 送方发送数据过快,导致 接收方来不及处理而造成 数据丢失。
UDP协议
UDP协议概述
UDP协议是一种无连接的 、不可靠的传输层协议, 用于传输少量数据或实时 性要求较高的数据。
CHAPTER 02
互联网协议
IP地址
IP地址概述
IP地址是用于标识互联网上计算 机的唯一地址,由32位二进制数 组成,分为IPv4和IPv6两种版本
。
IP地址分类
IP地址可以分为五类,分别是A、 B、C、D和E类,其中常用的是A 、B和C类。
子网掩码
子网掩码用于区分IP地址中的网络 部分和主机部分,通过与IP地址进 行按位与运算,可以得出网络地址 。
远程登录可以实现远程办公、 远程技术支持、远程教育等多 种应用场景。
CHAPTER 04
网络安全
防火墙
防火墙定义
防火墙是用于阻止非法访问和恶意攻击的一种安全系统,它通常 部署在网络入口处,对进入的数据包进行过滤和检查。
防火墙类型
根据实现方式的不同,防火墙可以分为包过滤防火墙、代理服务器 防火墙和有状态检测防火墙等。
CHAPTER 05
互联网的未来发展
IPv
IPv6
IPv6是下一代互联网协议版本,相较于IPv4, IPv6具有更大的地址空间和更高的安全性。IPv6 的推广和应用有助于解决IPv4地址枯竭的问题, 并提升互联网的性能和可靠性。
IPv6的部署情况
全球范围内,许多国家和地区已经开始部署IPv6 ,但IPv4仍占据主导地位。在中国,政府和企业 积极推动IPv6的发展,以提高互联网的自主可控 能力和创新发展能力。
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共享——即资源共享。可以是信息共享、 软件共享,也可以是硬件共享。
1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络
起源于美国的因特网现已发展成为世界 上最大的国际性计算机互联网
网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。
万维网 WWW 的问世
因特网已经成为世界上规模最大和增长 速率最快的计算机网络,没有人能够准 确说出因特网究竟有多大。
因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。 由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万 维网 WWW (World Wide Web)被广泛使 用在因特网上,大大方便了广大非网络 专业人员对网络的使用,成为因特网的 这种指数级增长的主要驱动力。
草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard)
因特网的发展情况概况
1980 1990 2000 2005
网络数 主机数 用户数 管理机构数
10
102
102
100
103
105
106
101
105
107
108
102
106
108
109
103
1.2.3 关于因特网的标准化工作
因特网协会 ISOC
因特网研究部 IRTF 因特网研究指导小组
IRSG
RG … RG
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。
因特网(Interork of networks)。
连接在因特网上的计算机都称为主机 (host)。
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”。 但数据结构的树(tree)中的 node 应当译 为“节点”。
网络与因特网
网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。
网络 结点 链路
互联网(网络的网络)
(a)
(b)
主机 因特网
1.2.2 因特网发展的三个阶段
第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互 联网发展的过程。
1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上 的标准协议。
人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。
Internet 和 Internet 的区别
以小写字母 i 开始的 internet(互联网或 互连网)是一个通用名词,它泛指由多 个计算机网络互连而成的网络。
以大写字母I开始的的 Internet(因特网) 则是一个专用名词,它指当前全球最大 的、开放的、由众多网络相互连接而成 的特定计算机网络,它采用 TCP/IP 协议 族作为通信的规则,且其前身是美国的 ARPANET。
用户通过 ISP 上网
用户
因特网 服务提供者
ISP1
因特网
ISP2
根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同,ISP 也分成为不同的层次。
本地 ISP
本地 ISP 第二层 ISP
本地 ISP 大公司
第三层 第二层 第一层
本地 ISP
大公司
本地 ISP 本地 ISP
本地 ISP
第一层 ISP
进入 20 世纪 90 年代以后,以因特网为 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。
因特网的意义
因特网是自印刷术以来人类通信方面最 大的变革。
现在人们的生活、工作、学习和交往都 已离不开因特网。
计算机网络向用户提供的 最重要的功能
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。
三级计算机网络,分为主干网、地区网 和校园网(或企业网)。
多层次 ISP 结构的因特网
第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。
出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。
第一层ISP 第二层ISP
本地 ISP
第二层ISP NAP 本地 ISP
第一一一级层级IIISSSPPP
NAP 第二层ISP
本地 ISP
第二层 ISP
第二层 ISP
大公司
本地 ISP
本地 ISP
本地 ISP
公司
本地 ISP
A 校园网 校园网
B 校园网 校园网
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
计算机网络(完整版)
第 1 章 概述
1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络 1.2.2 因特网发展的三个阶段 1.2.3 因特网的标准化工作 1.2.4 计算机网络在我国的发展 1.3 因特网的组成 1.3.1 因特网的边缘部分 1.3.2 因特网的核心部分
因特网体系结构 研究委员会 IAB
因特网工程部 IETF
因特网工程指导小组 IESG
领域 …
领域
WG … WG WG … WG
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(Internet Draft) ——在这个 阶段还不是 RFC 文档。
建议标准(Proposed Standard) ——从 这个阶段开始就成为 RFC 文档。
第 1 章 概述(续)
1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别
1.5.1 计算机网络的定义 1.5.2 几种不同类别的网络 1.6 计算机网络的性能 1.6.1 计算机网络的性能指标 1.6.2 计算机网络的非性能特征
第 1 章 概述(续)
1.7 计算机网络的体系结构 1.7.1 计算机网络体系结构的形成 1.7.2 协议与划分层次 1.7.3 具有五层协议的体系结构 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点 1.7.5 TCP/IP 的体系结构