计算机网络绪论部分.ppt
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1、Introduction,1-1,Introduction,1-2,第一章 绪论,我们的目标:获得初步的认识 并了解相关的术语更深层次的细节性内容将稍后再学习方式:使用因特网作为示例,概述:几个网络通信的术语因特网的组成网络边缘网络核心网络接入和物理媒体ISP(因特网服务提供商)和 因特网结构性能:丢失和时延协议层次及其服务模型,Introduction,1-3,第一章 绪论,1.1 几个网络通信的术语1.2 什么是因特网1.3 网络边缘1.4 网络核心1.5 网络接入和物理媒体1.6 ISP(因特网服务提供商)和因特网结构1.7 分组交换网络中的时延和分组丢失1.8 协议层次和其服务模型,I
2、ntroduction,1-4,1.1 几个网络通信的术语,我们介绍:比特率和波特率DTE(数据终端设备)和 DCE(数据通信设备)协议同步和异步带宽和数据率面向连接和无连接 我们会在以后的课堂上学习一些其它的术语,Introduction,1-5,(1)比特率和波特率,信息被编码成 一系列“01”串比特率 是一个丈量传输装置传送数据串快慢的传输标量。,不同的物理信道有着不同特性,为了获得更好的传输特性,数据串不能直接在物理信道上传输,它们必须被编成特定码元以后再传输。波特率 是一个丈量传输装置传送码元符号快慢的传输标量。比特率和波特率是相关的,但并不一定是相等的。,Introduction,
3、1-6,(1)比特率和波特率,1,1,0,1,0,0,1,信源编码后比特率 1000 比特/秒,1,1,0,1,0,0,1,线路编码后,波特率 1000波特/秒,码元符号传送,双绞铜线传送,0,波特率 500波特/秒,码元符号传送,XXX 线传送,Introduction,1-7,(2)数据终端设备DTE和数据通信设备DCE,DTE:数据终端设备DCE:数据通信设备 这两个术语经常在一起讨论.DTE:使用/处理数据的装置,比如计算机、终端设备DCE:收/发数据的装置,如调制解调器、网卡。,DTE 使用 DCE 访问传输系统 DCE 将接收到的数据递交给 DTE,DTE 将要发送的数据递交给 D
4、CE,DCE 发送这些数据.DTE 和 DCE 必须协同工作,它们可能是分开的(比如计算机和调制解调器),可能是一体的(比如笔记本电脑).,Introduction,1-8,(3)协议,一个人类协议和一个计算机网络协议:,你好,你好,TCP 连接请求,Introduction,1-9,(3)协议,人类协议:“现在几点钟”“我有一个问题”介绍 特殊的报文被传送 收到报文或其它事件后采取特殊的行为,网络协议:机器之间(模仿人类)所有因特网上的通信行为 都被协议支配,协议定义了在网络通信实体之间交换的报文格式和次序,以及在报文传输和接收时采取的动作。,Introduction,1-10,(4)同步和
5、异步,同步:发方发送定时信号给收方收方通过接收定时信号来同发方同步数据不需要头比特,可以直接发送。因为收方和发方有同步的定时信号,所以收方可以正确的接收数据信号。,异步:发方不发送定时信号给收方。收方不需要与发方准确同步被发送的数据需要用特殊的标志位标明数据的开始和结束。,Introduction,1-11,同步和异步,0,1,1,0,0,0,1,S,D,同步数据传送,0,1,1,0,0,0,1,异步数据传送,开始位,停止位,Introduction,1-12,同步和异步,网络通信中需要不同层次的同步措施。位同步 要求收/发双方的高低二元数值相互匹配并且不存在错值的情况。符号同步 要求对符号字
6、确定开始部位和结束部位,从而确保这些符号可以被解码和解释。帧同步 要求发方和收方对一个字符串的开始和结束有着精确相同的解释。,Introduction,1-13,(5)带宽与数据率,带宽与数据率是不同的概念带宽 B(Hz)数据率(bps)但是在通信网的术语中,数据率经常被称做“带宽”两者的关系:根据香农公式:数据率上限:SNR是线路的信噪比,Introduction,1-14,(6)面向连接和无连接,我想传送数据给你,面向连接:发方先通知收方,在数据传送前创建“连接”,无连接:发方不通知 收方,直接传送数据 不建立“连接”.,数据传送完了,再见,再见,Introduction,1-15,面向连
7、接和无连接,是通信网中非常重要的概念!连接和无连接还有其它的含义!稍后我们将详细探讨。,Introduction,1-16,第一章 绪论,1.1 几个网络通信的术语1.2 因特网的组成1.3 网络边缘1.4 网络核心1.5 网络接入和物理媒体1.6 ISP(因特网服务提供商)和因特网结构1.7 分组交换网络中的时延和分组丢失1.8 协议层次和其服务模型,Introduction,1-17,因特网的组成,网络边缘:应用程序和主机网络核心:路由器网络形成的网络接入网和物理媒介:通信线路,Introduction,1-18,第一章 绪论,1.1 几个网络通信的术语1.2 因特网组成1.3 网络边缘1
8、.4 网络核心1.5 网络接入和物理媒体1.6 ISP(因特网服务提供商)和因特网结构1.7 分组交换网络中的时延和分组丢失1.8 协议层次和其服务模型,Introduction,1-19,网络边缘,端系统(主机):运行应用程序例如万维网和电子邮件在“网络的边缘”客户机/服务器模型:客户机从服务器上请求并接收服务 例如 万维网浏览器/服务器;电子邮件客户机/服务器对等模式:很少使用(或不使用)专用服务器例如:Gnutella,KaZaA,BT,Emule,Introduction,1-20,网络边缘:面向连接的服务,目标:在端系统间进行数据传输握手:提早建立(准备)数据传输在两个通信主机间建立
9、“状态”TCP 传输控制协议 因特网面向连接服务,TCP 服务RFC 793可靠的、按次序的字节流数据传送 丢失:确认和重传流控制:保证发方不会淹没收方拥塞控制:当网络拥挤时,发方“放慢发送速率”,Introduction,1-21,网络边缘:无连接服务,目标:在端系统间进行数据传输同前面一样!UDP 用户数据报协议 RFC 768:无连接不可靠的数据传输无流量控制无拥塞控制,使用TCP的应用程序:HTTP(万维网),FTP(文件传输),Telnet(远程登陆),SMTP(电子邮件)使用UDP的应用程序:流媒体,电话会议,DNS,网络电话,Introduction,1-22,第一章 绪论,1.
10、1 几个网络通信的术语1.2因特网组成1.3 网络边缘1.4 网络核心1.5 网络接入和物理媒体1.6 ISP(因特网服务提供商)和因特网结构1.7 分组交换网络中的时延和分组丢失1.8 协议层次和其服务模型,Introduction,1-23,网络核心,互相连接的路由器构成一个基本的问题:数据是如何通过网络传送的?电路交换:每次通话都有独享的电路:电话网分组交换:数据被分为不连续的分组在网上传输,Introduction,1-24,网络核心:电路交换,为一次呼叫预约端到端的资源链路带宽,交换容量等专有的资源:不共享提供类似专门线路的(有保证的)性能需要呼叫建立时间,Introduction,
11、1-25,网络核心:电路交换,网络资源(例如 带宽)分成“片段”片段分配给每个通信会话 当不使用自己的会话时资源片段空闲(不共享),把连接带宽分成“片段”频分时分,Introduction,1-26,电路交换:FDM 和 TDM,Introduction,1-27,数值计算举例,从主机到主机经一个电路交换网络需要多长时间发送一个640,000 比特 的文件?所有链路具有1.536 Mbps的比特速率每一链路使用时隙数为24个/帧的TDM需要500 毫秒创建一条端到端连接,Introduction,1-28,网络核心:分组交换,每个端端数据流分成组使用者A,B分组共享网络资源每组使用全部链路带宽
12、按需使用资源,资源争夺:需要的资源总量超过可提供的资源数量拥塞:分组排队等待链路传输存储和转发:分组每次移动一跳节点在转发之前必须接收到整个分组,Introduction,1-29,分组交换:统计复用,A和B 分组的序列并不遵循任何固定的模式 统计复用.在TDM中每个主机都使用循环TDM帧中的相同时隙.,A,B,C,10 Mb/s以太网,1.5 Mb/s,统计复用,等待输出链路的分组队列,Introduction,1-30,分组交换与电路交换,1 Mb/s 链路每个用户:在活动期间速率100 kb/s10%的时间活动电路交换:10 个用户分组交换:如果有35个用户,大于10个用户活动的概率为?
13、,分组交换使得更多的用户使用网络!,N 个用户,1 Mbps 链路,Introduction,1-31,分组交换与电路交换,对突发数据处理顺利资源共享更简单,不需要呼叫建立过程过度阻塞:分组时延和丢失需要协议来实现可靠的数据传送和拥塞控制Q:如何提供像有电路一样的行为?声音/图像的传输需要带宽有保证仍是一个未解决的问题,是否分组交换通常更好呢?,Introduction,1-32,分组交换:存储转发,如果一个分组是由L bits 组成,并且该分组以R bps的速率转发,则该存储转发时延是 L/R秒。当整个分组全部到达后才能向下一链路转发该分组:存储转发时延=3L/R,例如:L=7.5 Mbit
14、sR=1.5 Mbps时延=15 sec,R,R,R,L,Introduction,1-33,分组交换网络:转发,目的:通过路由器从源到目的传送分组数据报网络:分组中的目的地址决定了下一连接此过程中路线可以改变类似:递送包裹.虚电路网络:每一分组携带一标签(虚电路号),标签决定下一连接在建立连接时确定所用的路径,并在调用过程中保持该固定路径.路由器必须维护每个呼叫的信息.,Introduction,1-34,网络分类,Introduction,1-35,不同连接方式之间的关系,面向连接的网络(电话网)服务全是面向连接的面向无连接的网络(分组交换网)面向连接的通信方式(虚电路)面向无连接的通信方
15、式(数据报)面向连接的传输层(TCP)面向无连接的传输层(UDP),与面向连接的网络的区别:不独占资源,链路资源在需要时才占用。不需要时给其他人使用,与面向连接的服务/网络的区别:根本不占用链路及中间节点的资源,仅在终端上保留一些与通信的相关信息,以保证数据端到端的正确、按序传输,Introduction,1-36,第一章 绪论,1.1一些网络通信的术语1.2 因特网组成1.3 网络边缘1.4 网络核心1.5 网络接入和物理媒体1.6 因特网结构和ISP1.7 分组交换网络中的时延和分组丢失1.8 协议层及其服务模型,Introduction,1-37,网络接入和物理媒体,Q:如何将端系统连接
16、到其边缘路由器?住宅接入网络公共接入网络(学校,公司)移动接入网络记住:接入网络的带宽(b/s)?共享还是专用?,Introduction,1-38,住宅接入:点对点接入,拨号调制解调器最高56Kbps 的速率接入(经常低于)不能同时上网冲浪和打电话,ADSL:不对称数字用户线最高上载速率1 Mbps(今天典型的上载速率小于 256 kbps)最高下载速率8 Mbps(今天典型的下载速率小于 1 Mbps)FDM:下载频道50 kHz-1 MHz上载频道4 kHz-50 kHz 一个普通的电话频道0 kHz-4 kHz,Introduction,1-39,住宅接入:电缆调制解调器,HFC:混合
17、光纤同轴电缆不对称:最高30Mbps 的下载速率,2 Mbps 上载速率电缆和光纤网络连接家庭和 Internet服务商多个家庭共享接入路由器配置:有线电视公司提供,Introduction,1-40,住宅接入:电缆调制解调器,图表:http:/,Introduction,1-41,有线电视网络结构:示意图,家庭,头端,有线电视分发网(简化的),Typically 500 to 5,000 homes,Introduction,1-42,电缆网络结构:示意图,家庭,头端,cable distributionnetwork(simplified),Introduction,1-43,有线电视网络
18、结构:示意图,家庭,头端,电缆分发网(简化的),Introduction,1-44,有线电视网络结构:示意图,家庭,头端,FDM:,电缆分发网(简化的),Introduction,1-45,公司接入:局域网(local area networks),公司/大学的局域网(LAN)连接端系统到边界路由器以太网:共享的或专用的链路,用以连接端系统和路由器10 Mbs,100Mbps,Gigabit 以太网,Introduction,1-46,无线接入网(Wireless access networks),共享的无线接入网络连接端系统到路由器通过基站(base station)也称“接入点”无线 LA
19、Ns:802.11b(WiFi):11 Mbps广域无线接入由电信运营商提供3G 384 kbps中国移动提供WAP/GPRS 中国联通提供WCDMA,Introduction,1-47,家庭网络,常见的家庭网络成员:ADSL 或电缆调制解调器(cable modem)路由器/防火墙(firewall)/NAT(后面讨论)以太网无线接入点,无线接入点,无线笔记本,路由器/防火墙,电缆modem,到/来自电缆头端,以太网,Introduction,1-48,物理媒体,比特:在发送者/接收者对之间传输物理链路:在发送者和接收者之间的线路导向媒体(guided media):信号在固态媒体里传输:铜
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