计算机网络工程概述.ppt

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1、第一章计算机网络概述,计算机网络工程（2007年春季）,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,2,计算机网络的定义,计算机网络是利用通信线路和通信设备，把地理上分散、具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件，实现资源共享的计算机系统的集合。,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,3,计算机网络的本质,计算机网络的本质是把两台以上具有独立功能的计算机互连起来，以达到资源共享的目的。它是一个独立的计算机互连的集合体。从用户的角度看，计算机网络是一个透明的数据传输机构。,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,

2、4,计算机网络的分类,网络的覆盖范围局域网（LAN，Local Area Network）将较小的地理区域内的计算机连接在一起的通信网络城域网（MAN，Metropolitan Area Network）覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般在几公里到几十公里网络的覆盖范围在一个城市内广域网（WAN，Wide Area Network）覆盖的地理区域大，通常在几公里至几千、几万公里网络可跨越市、地区、省、国家、洲洋乃至全球局域网,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,5,LAN与WAN的对比,1.1计算机网络工程概述,第一章计算机网络概述,2007年春季,计算机网络工程第一章 计

3、算机网络概述,7,计算机网络工程,计算机网络工程就是使用系统集成的方法，根据建设计算机网络的目标和网络设计原则将计算机网络的技术、功能、子系统结成在一起，为信息系统构建网络平台、传输平台和基本的网络应用服务计算机网络的建设涉及网络的需求分析、设计、施工、测试、维护和管理了解系统集成的一般规律理解计算机网络的体系结构、协议和标准掌握计算机网络的技术、发展的现状和趋势,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,8,最早的计算机网络（工程）,Node 1:UCLA(30 August,hooked up 2 September)Function:Network Measurement C

4、enter System,OS:SDS SIGMA 7,SEX Node 2:Stanford Research Institute(SRI)(1 October)Network Information Center(NIC)SDS940/GenieNode 3:University of California Santa Barbara(UCSB)(1 November)Culler-Fried Interactive Mathematics IBM 360/75,OS/MVT Node 4:University of Utah(December)Graphics DEC PDP-10,Te

5、nex,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,9,计算机网络的世界历史,Hobbes Internet Timeline v8.2 Hobbes Internet Timeline Copyright(c)1993-2006by Robert H Zakon,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,10,Internet用户的发展,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,11,Internet WWW服务器的发展,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,12,海底光缆（2007年1月）,全球海底光缆连接图,2007年春季,计算机网络工程

6、第一章 计算机网络概述,13,计算机网络的中国历史,中国互联网络发展状况统计报告 中国互联网络信息中心（CNNIC）每半年发布一次2007年1月，CNNIC-第19次中国互联网络发展状况统计报告,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,14,网络用户（中国大陆）,2007年1月网民总人数为13,700万人，95%置信度下的置信区间为【13,362万，14,038万】2004年7月上网用户总人数为8,700万，95%置信度下的置信区间为【8,167万，9,233万】,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,15,国际出口带宽（中国大陆）,国际出口带宽总量为256,69

7、6M，连接的国家有美国、俄罗斯、法国、英国、德国、日本、韩国、新加坡等按运营商划分：中国公用计算机互联网（CHINANET）135,321M中国网络通信集团（宽带中国CHINA169网）89,665M中国科技网（CSTNET）17,510M中国教育和科研计算机网（CERNET）4,796M中国移动互联网（CMNET）5,750M中国联通互联网（UNINET）3,652M中国国际经济贸易互联网（CIETNET）2M,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,16,IPv4地址数量（中国大陆）,中国大陆IPv4地址总数为：98,015,744个，合5A+215B+154C,2007年春

8、季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,17,中国教育科研网CERNET,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,18,北京大学网络介绍,（非公开文档）,1.2计算机网络体系结构,第一章计算机网络概述,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,20,协议,协议是通信双方关于通信如何进行达成的一致协议是关于通信双方通信过程的一组约定和规则协议就是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,21,协议的三要素,语法（Syntax）数据与控制信息的格式、数据编码、信号电平语义（Semantics）控制信息的内容，需要做

9、出的动作及响应时序（Timing）事件先后顺序和速度匹配。控制什么时候交流信息、讲话顺序、讲话速度等,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,22,OSI参考模型,1984年，ISO公布了“开放系统互连基本参考模型”的正式文件（国际标准ISO7498），称为OSI参考模型OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)历史1970年代末，CCITT和ISO分别开始研究1983年，CCITT和ISO分别发表 The Basic Reference Model for Open Systems Interconnection，分别

10、描述了“七层模型”1984年，CCITT和ISO达成共识,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,23,OSI参考模型的几点说明,OSI是1983年ISO提出的关于如何把开放系统连接起来，使各种网络能够互连的建议OSI是一种实现异构系统互连的分层结构，它是国际标准，可以使不同的系统、不同的网络、不同厂家的网络设备实现互连ISO只是提出一个概念性和功能性的框架，它本身并没有精确定义各层协议，只是描述各层的功能,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,24,OSI七层模型,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,25,OSI七层模型,2007年春季,计算机

11、网络工程第一章 计算机网络概述,26,物理层（第1层）,定义了电气的、机械的、有关程序的和功能的技术规范，目的是为了激活、维护和去激活终端系统之间的物理链接所有的数据传输介质物理连接器物理拓扑结构信号发送和编码方法数据传输设备物理接口错误信号检测方式,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,27,数据链路层（第2层）,提供物理链路上的可靠的数据传输。数据链路层关心物理寻址、网络拓扑结构、线路规程、错误通告、帧的顺序传递和流量控制,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,28,数据链路层PDU数据帧,Start Frame Field标识起始的标识串Address F

12、ield源MAC地址/目标MAC地址Type/Length Field有些传输方式标识帧的类型/帧长度Data Field正常的数据/Padding Bytes/LLC控制字节FCS FieldFrame Check SequenceCRC（Cyclic Redundancy Check）Stop Frame Field标识终止的标识串,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,29,数据链路层的子层,逻辑链路控制层（LLC，Logical Link Control）IEEE建立了逻辑链路控制子层LLC，使得数据链路层的一部分可以从现有的传输技术中独立出来进行工作LLC向上为网络层

13、提供各种服务，向下与各种传输技术进行有效的通讯。介质访问控制层（MAC，Media Access Control）定义为了使主机能够访问物理传输介质时所应该遵循的协议确定在一个共享介质环境中（冲突域）哪台计算机可以允许进行数据的传输,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,30,网络层（第3层）,提供两个终端系统之间的连接和路径选择路由选择是在网络层发生的,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,31,网络层,路径选择发生在OSI的第三层确定一条通向目的地址的路径利用网络的拓扑结构信息进行路由选择确定路由器应该从哪个端口进行转发数据,2007年春季,计算机网络工程第

14、一章 计算机网络概述,32,传输层（第4层）,负责两个端节点之间的可靠网络通信提供机制来建立、维护和终止虚电路，保证数据传输的可靠性，传输错误的检测和恢复，以及信息流量控制,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,33,会话层（第5层）,此层建立、管理和终止应用程序的会话管理表示层实体之间的数据交换会话层在应用程序之间，建立会话、管理会话并终止会话两台主机相互通讯的时候，负责两台主机的同步化，包括开始、停止和重新同步两台主机通讯实际上是由很多的迷你会话组成（mini-conversations）每一台主机扮演双重角色，既是要求服务的客户端，又是提供服务的服务器判定某一台主机在某一

15、时刻扮演的是什么角色，称为对话控制（dialogue control）,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,34,表示层（第6层）,此层保证某系统应用层发出的信息能被另一系统的应用层读懂主要功能是信息转换，信息压缩，加密，及数据格式和结构,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,35,数据的格式化,文字EBCDICExtended Binary Coded Decimal Interchange CodeASCIIAmerican Standard Code for Information Interchange图像TIFFJPEG声音和影像MIDIMPEGQu

16、ickTime,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,36,应用层（第7层）,不提供服务给OSI的其他层为处于OSI模型之外的应用程序（如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供服务应用层是最接近用户的OSI层，它决定了是否存在足够的资源进行系统之间的通讯应用层不向其他OSI各层提供服务，应用层为OSI模型范围以外的应用程序提供服务应用层通过网络应用程序，如浏览器、电子邮件、FTP、Telnet，提供了一个可以直接访问OSI其他各层的界面也可以通过重定向，提供一个间接访问的界面,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,37,TCP/IP,2007年春季,计算机网络工程第

17、一章 计算机网络概述,38,局域网模型,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,39,IEEE,电气和电子工程师协会Institute of Electrical and Electronics Engineers计算机网络的标准是由IEEE制定的IEEE标准（包括IEEE 802.3和IEEE802.5）是目前应用最广泛的LAN标准,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,40,局域网模型（IEEE 802）,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,41,IEEE 802标准,IEEE802.1局域网概述、体系结构、网络管理和网络互联IEEE802.

18、2逻辑链路控制 LLCIEEE802.3CSMA/CD访问方法和物理层规范IEEE802.3CSMA/CD10BASE-5/10BASE-2/10BASE-F/10BASE-TIEEE802.3u100Mbps快速以太网标准IEEE802.3z 光纤介质1Gbps以太网标准规范IEEE802.3ae 光纤介质10Gbps以太网标准规范,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,42,IEEE 802标准,IEEE802.4Token Passing BUS（令牌总线）IEEE802.5Token Ring（令牌环）访问方法和物理层规范IEEE802.6城域网访问方法和物理层规范IE

19、EE802.7宽带技术咨询和物理层课题与建议实施IEEE802.8光纤技术咨询和物理层课题IEEE802.9综合声音/数据服务的访问方法和物理层规范IEEE802.10安全与加密访问方法和物理层规范,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,43,IEEE 802标准,IEEE802.11无线局域网访问方法和物理层规范IEEE802.12100VG-AnyLAN的按需优先（Demand priority）介质访问控制方法和物理层规范,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,44,IEEE 802.11局域网协议,1.3网络的拓扑结构,第一章计算机网络概述,2007年春

20、季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,46,网络拓扑结构,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,47,拓扑结构网状,网状拓扑各节点与其他节点连接一般在要求较高、长距离连接的应用中使用广域网中经常采用,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,48,拓扑结构总线型,总线型结构采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道所有的节点都通过相应的接口直接连接到总线上所有的节点通过总线进行数据传输,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,49,拓扑结构环型,单一闭路环状结构，有节点和链组成，每个节点只连接两个相邻的节点为了让数据流动，每个工作站都必须将数

21、据传送到相邻的工作站,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,50,环型令牌环网,令牌环技术最初是在1969年提出的，IBM公司选择环网作为它的局域网1985年IEEE802委员会以IBM令牌环网为模板制订了IEEE802.5环网标准令牌环介质访问方法的基础是令牌(Token),2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,51,拓扑结构星型/扩展星型,星型每个节点都有一条单独的链路与中心节点相连，信息的传输是通过中心节点的存储转发技术实现的，并且只能通过中心站点与其它站点通信扩展星型每一个连接到中央节点的节点也是另一个星型结构的中心,2007年春季,计算机网络工程第一章 计算机网络概述,52,星型拓扑结构的特点,星型拓扑结构简单，便于管理和维护易实现结构化布线易扩充，易升级通信线路专用，电缆成本高网络由中心节点控制与管理，中心节点设备的可靠性决定了整个网络的可靠性中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈，且一旦故障，全网瘫痪,