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1、1,互联网原理与应用,主讲教师：张奇支副教授课件下载地址：,2,本课程与相关课程的衔接,TCP/IP关于网络互联的基本内容，以及和LAN/WAN衔接，在计算机网络中已经介绍，不在本课程讲授。本课程重点讲授互联网重要协议，特别是应用层协议，实际是互联网技术内容的深入。,IP,各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP,DNS，WWW 等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,ICMP,IGMP,ARP,RARP,ARP,LAN、WAN,网络接口层,数据链路/物理层,3,主要讲授内容,互联网与应用概述背景、概念、结构、服务互联网底层协议ARP、RARP、ICMP、IGMP网络地址转换与路由选择协议
2、NAT、基本选路、RIP、OSPF、BGP。互联网应用基础C/S模式和应用程序接口API互联网基本应用协议FTP、DNS、TELNET、BOOTP、DHCP互联网常用应用协议Email（SMTP、POP3）、WWW,4,关于本课程的授课方式与考试：平时成绩30%(含实验）+期终考试70%,本课程的说明,教材为谢希仁计算机网络第5版的部分内容，但不限于此书，有些新增内容。,本课程强调互联网原理和概念，不偏向于网络编程技术和技巧。,本课程的内容体系和讲授顺序不完全按照教材顺序和内容。一些细节需要查阅其他专业资料，重要参考书：TCP/IP协议族第3版，谢希仁译,5,第1章、互联网与应用概述,1.1
3、互联网发展背景,1.2 互联网设计思想与特点,1.3 互联网协议体系结构,1.4 互联网应用发展,6,1.1.1 计算机网络和网络互连,1.1 互联网发展背景,70年代开始，计算机网络的核心内容集中在：LAN、网络互连上；LAN研究解决小区域计算机互连和信息共享的体系，目前主要是Ethernet：共享介质、以太网、交换式以太网；Ethernet并随着光收发技术发展，向区域网、城域网发展。网络互连同时研究怎样完成计算机广域互连，一种跨越不同操作系统和通信链路的广泛互连方式，TCP/IP互连技术。,所以，计算机网络课程基础是LAN、网络互连实现原理、设备和工程技术讨论；并涉及数据通信基础，广域通信
4、网；涉及网络安全和管理；网络应用。不同教材有不同内容编排和侧重。,7,互联网internet：通过路由器连接的一组网络，使网中的任何计算机之间可以通信，目前主要运用TCP/IP协议。它可能是任何组织的网络，如CERNet、ChinaNet,1.1.2 internet Internet 和Intranet,因特网Internet：运用TCP/IP协议，接受因特网组织统一管理（InterNIC 地址、域名）、全球开放的互联网，前身ARPANET。它是一个特定组织的网络，目前已成为全球计算机互连和应用互联的基础设施，并在和电信网融合成为统一的NGN。,内联网Intranet：运用TCP/IP技术，
5、企业、学校等单位内部互连的网络。,8,1.2.1 互联网技术思想,通信必须解决可靠问题。计算机通信是在计算机上运行的程序之间的通信。所以实现可靠通信最终应当是让计算机程序之间的通信可靠。但应当由谁负责可靠交付？因特网和传统电信网的思路不同。,1.2 互联网技术思想与特点,因特网认为，IP 协议只提供尽力传输，没有必要提供可靠服务，这样做可以使网络简单、灵活性好、价格便宜。,因特网通过增加 TCP 协议，就可以实现计算机程序之间的可靠通信。,在TCP/IP核心之上开发和建立一系列的实际应用。,9,1.2.2 通信网基本传输方式,数据报,虚电路,10,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网
6、络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,基于存储转发的分组交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）因特网中这样一个分组称为IP数据报，也称IP包。通过存储转发，hop by hop尽力逐跳把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,11,互联网核心协议 TCP/IP,因特网,什么是点对点传输？什么是端到端传输？,12,IP数据包怎样通过不同的网络？,在某个IP数据报进入网络传递以前，路由器把IP数据报作为完整的帧数据重新封装到一个帧中，这个帧格式符合某个物理网络传送的硬件要求。,终点
7、,包裹,（原始标签）,包裹目的地,13,14,15,加速全球计算机一体化进展，网络的概念发生了很大的变化；其技术在人类史上以罕见的速度被广泛接受，使社会信息交互和应用达到了新水平，已经成为人们须臾不能离开的工作和生活方式。,1.2.4 互联网发展的特点,传统电信网络和计算机网络深刻融合，不断产生新的技术、设备和服务。一方面，电信网络技术围绕IP承载进行改造，传统对称话音业务为基础的传输与交换技术向IP技术为基础的新电信框架快速转变；另一方面，LAN和因特网从企业网/科学网向公众运营网络转化，不断强化交换速率、QoS、安全性、可运营性和可管理性。,一方面，电信网络技术围绕IP承载进行改造，传统对
8、称话音业务为基础的传输与交换技术向IP技术为基础的新电信框架快速转变；另一方面，LAN和因特网从企业网/科学网向公众运营网络转化，不断强化交换速率、QoS、安全性、可运营性和可管理性。其次，因特网不仅完成了全球的计算机网络的互连，更实现了统一应用的互联；IP事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，PC成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，Web Service分布式网络应用框架逐渐成为IP应用的主流。,16,网络已明显地加快了在向NGN、NGI的演进步伐，开始逐渐形成基于智能光交换、IPV6、3G/4G的下一代网络环境；通过应用软交换，分层、分面和开放API接口的方式，为业务提供者和运营
9、者提供生成、部署和管理新的业务平台，逐渐形成可编程网络和未来统一的网络应用体系。,网络技术与应用的快速发展，网络系统集成、网络安全和网络管理成为新的热点；并且不断出现存储网络、网格计算等新概念和技术。,互联网已不仅是计算机互连技术，更形成了全球统一应用互联体系。,其次，因特网不仅完成了全球的计算机网络的互连，更实现了统一应用的互联；IP事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，PC成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，Web Service分布式网络应用框架逐渐成为IP应用的主流。最后，网络已明显地加快了在向NGN、NGI的演进步伐，开始逐渐形成基于智能光交换、IPV6、3G/4G的下一代
10、网络环境；通过应用软交换，分层、分面和开放API接口的方式，为业务提供者和运营者提供生成、部署和管理新的业务平台，逐渐形成可编程网络和未来统一的网络应用体系。,17,1.3.1 TCP/IP协议结构,TCP/IP是协议栈:不仅包含了网络互连IP、传输控制TCP等基本的协议，但更多是应用协议，而且仍在不断发展。,1.3 互联网协议体系结构,IP,各种应用层协议HTTP,FTP,SMTP,DNS，WWW 等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,ICMP,IGMP,ARP,RARP,ARP,网络接口层,18,网络协议分层,复杂性：一个公司（产品）越来越无法完成一个系统所有的事情。,开放互连：原有
11、技术通常只有通信底层和独立的应用层，在不同基础上完成广泛互连，必须定义超越旧体系、新的工作层。,标准化：解决复杂性和互连不能依赖某些公司产品技术，需要建立既分工的、有统一协调的体系。,早期网络是不分层，为什么要进行分层处理？,早期计算机应用程序和网络基本上是两个独立的体系，计算机通信（串口、Moden、DDN、X.25)独立编程完成数据传输，通过操作系统底层向应用呈现提供数据，交互灵活性很差、不标准，从而无法形成更广泛的网络应用。,19,1.3.4 TCP/IP协议分层与交互,用户进程,用户进程,用户进程,TCP,UDP,IP,ICMP,IGMP,介质,RARP,硬件接口,用户进程,应用层,运
12、输层,网络层,链路层,ARP,20,1.3.5 协议嵌套和分用,互联网通过是一组相同的协议连接在一起网络。,某个具体协议（FTP、TCP、IP、Ethernet），只能在同一协议层对等工作。,每个协议都在处理数据分组（或帧）。发送端，每个下层协议分组对上层协议传来的内容进行封装；多层协议之间分组的封装形成分组嵌套。,相反，接收端每个下层协议对分组数据进行拆封后，根据协议要求传递给相应的上层协议，完成分用。,21,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,比 特 流 11 010111010,T2,计算机 1,FTP,AP2,AP1,应 用 程 序,计算机 2,比特,帧,数据报,TCP包,FTP协议,TCP,FTP,头部,22,E-mail，FTP 信息交互,静态网页信息发布,1.4.1 互联网应用的发展,动态网页信息发布,网上营销,电子商务/政务集成,综合业务应用,信息交互,1.4 互联网应用发展,23,互联网IP事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，PC核心成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，正在架构电信业务、电子政务、电子商务、网络教育等新的应用，目前 Web Service分布式网络应用框架逐渐成为IP应用的主流。,1.4.2 互联网应用发展趋势,24,
