计算机网络

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候石宋丁
5 years ago
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1 1.3 因特网的组成从因特网的工作方式上看, 可以划分为以下的两大块 : (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 ) 1

2 因特网的边缘部分与核心部分主机网络因特网的边缘部分路由器因特网的核心部分 2

3 1.3.1 因特网的边缘部分处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机这些主机又称为端系统 (end system) 主机 A 和主机 B 进行通信, 实际上是指 : 运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信即主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信或简称为计算机之间通信 3

4 两种通信方式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 : 客户服务器方式 (C/S 方式 ) 即 Client/Server 方式对等方式 (P2P 方式 ) 即 Peer-to-Peer 方式 4

5 1. 客户服务器方式客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所涉及的两个应用进程客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系客户是服务的请求方, 服务器是服务的提供方 5

6 运行客户程序 A 网络边缘运行服务器程序客户 B 网络核心服务器客户 A 向服务器 B 发出请求服务, 而服务器 B 向客户 A 提供服务 6

7 客户软件的特点被用户调用后运行, 在打算通信时主动向远地服务器发起通信 ( 请求服务 ) 因此, 客户程序必须知道服务器程序的地址不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统 7

8 服务器软件的特点一种专门用来提供某种服务的程序, 可同时处理多个远地或本地客户的请求系统启动后即自动调用并一直不断地运行着, 被动地等待并接受来自各地的客户的通信请求因此, 服务器程序不需要知道客户程序的地址一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持 8

9 2. 对等连接方式对等连接 (peer-to-peer, 简写为 P2P) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方只要两个主机都运行了对等连接软件 (P2P 软件 ), 它们就可以进行平等的对等连接通信双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档 9

10 对等连接方式的特点对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式, 只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器例如主机 C 请求 D 的服务时,C 是客户, D 是服务器但如果 C 又同时向 F 提供服务, 那么 C 又同时起着服务器的作用 10

11 运行 P2P 程序 E 网络边缘 C 运行 P2P 程序 F 网络核心运行 P2P 程序 D 运行 P2P 程序 11

12 1.3.2 因特网的核心部分网络核心部分是因特网中最复杂的部分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能够向其他主机通信 ( 即传送或接收各种形式的数据 ) 在网络核心部分起特殊作用的是路由器 (router) 路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件, 其任务是转发收到的分组, 这是网络核心部分最重要的功能 12

13 路由器的重要任务路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件, 其任务是转发收到的分组, 这是网络核心部分最重要的功能 13

14 1. 电路交换的主要特点两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来 14

15 更多的电话机互相连通 5 部电话机两两相连, 需 10 对电线 N 部电话机两两相连, 需 N(N 1)/2 对电线当电话机的数量很大时, 这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比 15

16 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 16

17 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 17

18 电路交换的特点电路交换必定是面向连接的电路交换的三个阶段 : 建立连接通信释放连接 18

19 电路交换举例 A 和 B 通话经过四个交换机通话在 A 到 B 的连接上进行 C A 中继线用户线交换机交换机中继线交换机交换机 B D 用户线 19

20 电路交换举例 C 和 D 通话只经过一个本地交换机通话在 C 到 D 的连接上进行 C A 中继线用户线交换机交换机中继线交换机交换机 B D 用户线 20

21 电路交换传送计算机数据效率低计算机数据具有突发性这导致通信线路的利用率很低 21

22 2. 分组交换的主要特点在发送端, 先把较长的报文划分成较短的固定长度的数据段报文假定这个报文较长不便于传输 22

23 添加首部构成分组每一个数据段前面添加上首部构成分组报文分组数 1 据数据数据首部分组 2 首部分组 3 首部请注意 : 现在左边是前面 23

24 分组交换的传输单元分组交换网以分组作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端 ( 假定接收端在左边分组 1 ) 首部数据分组 2 首部数据分组 3 首部数据 24

25 分组首部的重要性每一个分组的首部都含有地址等控制信息分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息, 把分组转发到下一个结点交换机用这样的存储转发方式, 最后分组就能到达最终目的地 25

26 收到分组后剥去首部接收端收到分组后剥去首部还原成报文分组 1 首部数据分组 2 首部数据分组 3 首部数据收到的数据 26

27 最后还原成原来的报文最后, 在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文报文数据数据数据这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错, 在转发时也没有被丢弃 27

28 因特网的核心部分因特网的核心部分是由许多网络和把它们互连起来的路由器组成, 而主机处在因特网的边缘部分在因特网核心部分的路由器之间一般都用高速链路相连接, 而在网络边缘的主机接入到核心部分则通常以相对较低速率的链路相连接主机的用途是为用户进行信息处理的, 并且可以和其他主机通过网络交换信息路由器的用途则是用来转发分组的, 即进行分组交换的 28

29 路由器网络 H 2 网络核心部分 H 4 H 6 主机 H 1 H 5 H 3 29

30 路由器 H 2 网络核心部分 B D H 4 H 6 H 1 主机 A E 发送的分组 H 3 C H 5 30

31 分组交换网的示意图路由器 H 2 H 4 D 注意分组路径的变化! B 主机 H 6 H 1 A E H 2 向 H 6 发送分组 C H 5 H 1 向 H 5 发送分组 H 3 互联网 31

32 注意分组的存储转发过程主机路由器 H 2 B H 4 在路由器最后到达目的主机 A C 暂存 E 暂存 H 5 D 查找转发表找到转发的端口 H 1 向 H 5 发送分组 H 6 H 1 A E C H 5 H 3 互联网 32

33 路由器在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线路由器处理分组的过程是 : 把收到的分组先放入缓存 ( 暂时存储 ); 查找转发表, 找出到某个目的地址应从哪个端口转发 ; 把分组送到适当的端口转发出去 33

34 主机和路由器的作用不同主机是为用户进行信息处理的, 并向网络发送分组, 从网络接收分组路由器对分组进行存储转发, 最后把分组交付目的主机 34

35 分组交换的优点高效动态分配传输带宽, 对通信链路是逐段占用灵活以分组为传送单位和查找路由迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组可靠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 35

36 分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要排队, 这就会造成一定的时延分组必须携带的首部 ( 里面有必不可少的控制信息 ) 也造成了一定的开销 36

37 存储转发原理并非完全新的概念在 20 世纪 40 年代, 电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换 (message switching) 报文交换的时延较长, 从几分钟到几小时不等现在报文交换已经很少有人使用了 37

38 电路交换三种交换的比较报文交换分组交换连接建立报文数据传送报文报文连接释放 t 报文 A B C D A B C D A B C D 数据传送的特点比特流直达终点报文报文报文存储转发存储转发分组分组分组存储转发存储转发 38

39 计算机网络的产生背景是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物 60 年代初, 美国国防部领导的远景研究规划局 ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性 (survivability) 很强的网络传统的电路交换 (circuit switching) 的电信网有一个缺点 : 正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁, 则整个通信电路就要中断如要改用其他迂回电路, 必须重新拨号建立连接这将要延误一些时间 39

40 新型网络的基本特点网络用于计算机之间的数据传送, 而不是为了打电话网络能够连接不同类型的计算机, 不局限于单一类型的计算机所有的网络结点都同等重要, 因而大大提高网络的生存性计算机在进行通信时, 必须有冗余的路由网络的结构应当尽可能地简单, 同时还能够非常可靠地传送数据 40

41 ARPANET 的成功使计算机网络的概念发生根本变化早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源分组交换网则是以网络为中心, 主机都处在网络的外围用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源 41

42 从主机为中心到以网络为中心终端以主机为中心主机以分组交换网为中心主机分组交换网 42

ch1-1

ch1-1 计算机网络绪论 (1) 陈旺虎 chenwh@nwnu.edu.cn 关于本课程学习目标内容安排理解计算机网络的核心概念掌握计算机网络的体系结构及其工作原理了解计算机网络的一些新型技术以计算机网络的分层体系结构为主线结合计算机网络技术的新发展推荐教材计算机网络 ( 第六版 ), 谢希仁考核方法平时成绩 ( 实验 )*40%+ 考试成绩 *60% 第 1 章概述 1.1 计算机网络在信息时代中的作用