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1、1,应用,概念,一、计算机网络的概念及应用,1.要素：自主的计算机+互联 即网络系统中没有主从关系,2.区分：分布式系统 基于网络的系统,2,二、网络分类,主要的传输技术：广播(Broadcast)、组播(Multicast)、点对点(Point to Point),网络分类按地域范围划分a.局域网(Local Area Networks)主要用广播通道b.城域网(Metropolitan Area Networks)c.广域网(Wide Area Networks)主要用点到点通道d.互联网(Internet,因特网),3,1.局域网常见结构,三、网络拓扑结构,4,2.局域网使用广播通道基本
2、特点：多终端共享一条通信线路；任一终端发出的信息可以直接被其它终端接收典型拓扑结构：总线型，环型，星型关键技术信道分配 静态分配：分时间片；控制简单，信道利用率低 动态分配：各点动态使用信道；控制复杂/通道利用率高通道分配方法：集中式：只有一个仲裁机构 分布式：各站点均有仲裁机构,5,3 广域网使用点到点通道基本特点：一条线路连接二台网络设备 一般两个主机的连接要经过多个网络设备 一般采用存储转发方式进行信息传输典型拓扑结构：,6,四、网络体系结构,1.计算机网络体系结构 从功能的角度描述计算机网络的结构 对计算机网络及其部件所完成功能的较精确的定义 是层次和协议的集合,仅定义网络及其部件通过
3、协议应完成的功能 不定义协议的实现细节和各层协议之间的接口关系,协议分层易于协议的设计、分析、实现和测试。分层过程：网络功能的分层 协议的分层 体系结构的分层,7,2.网络功能的分层基本功能：为地理位置不同的用户之间提供访问通路。必须提供的功能：a.连接源和目的节点的物理线路，可以经过中间节点b.每条线路两端的节点进行二进制通信c.无差错的信息传送d.多个用户共享一条物理线路e.按照地址信息，进行路由选择f.信息缓冲和流量控制g.会话控制h.满足各种用户的访问要求,8,协议的分层 1)协议的定义层次结构的计算机网络中,最重要是通信功能；通信功能主要涉及同一层次中通信双方的相互作用；位于不同计算
4、机上进行对话的第N层通信各方可分别看成是一种进程，也称为对等（同等）进程协议(Protocol)：指计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则 2)协议的组成语法(syntax)：以二进制形式表示的命令和相应的结构语义(semantics)：由发出的命令请求，完成的动作和回送的响应组成的集合定时关系（timing)：有关事件顺序的说明,9,3)协议的分层协议的分层原则：a.目的地第N层的软件必须准确的收到发送方第N层的数据 b.协议分层要保证整个通信系统功能完备、高效。c.每一相邻层之间有一个接口（Interface），它定义了下层向上层提供的原语操作和服务。,对于第N层协议来
5、说，它有如下特性：不知道上、下层的内部结构；独立完成某种功能；为上层提供服务；使用下层提供的服务。,10,4)分层的优点：减少复杂性、为上层服务、对上层屏蔽本层细节,5)基本术语接口：定义下层向上层提供的原语操作和服务。协议：计算机网络同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。服务：层间交换信息时必须遵守的规则。,11,6)服务分类 基于连接的服务:当使用服务传送数据时，首先建立连接，然后使用该连接传送数据。完成后关闭连接。顺序性好。无连接服务：直接使用服务传送数据，每个包独立进行路由选择。顺序性差。,注意：连接并不意味可靠，可靠要通过确认、重传等机制来保证。,12,五、网络参考模型,
6、1.ISO的OSI模型,1983年ISO的OSI 模型正式成为国际标准。物理层（The Physical Layer）在物理线路上传输原始的二进制数据位（基本网络硬件）数据链路层（The Data Link Layer）在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输（数据形式称为Frame）网络层（The Network Layer）控制通信子网提供源点到目的点的数据传送（数据形式称为Packet）运输层（The Transport Layer）为用户提供端到端的数据传送服务（数据形式称为TPDU）,13,会话层（The Session Layer）为用户提供会话控制服务（安全认证，数据形式称为SP
7、DU）表示层（The Presentation Layer）为用户提供数据转换和表示服务（数据形式称为PPDU）应用层（The Application Layer）提供多种应用协议以满足用户的不同需求（数据形式称为APDU）,14,OSI模型和各层次的数据形式,15,数据在不同层次间的变化情况,16,TCP/IP 参考模型 Internet 网络体系结构以 TCP/IP 协议为核心TCP/IP 参考模型把OSI模型的第一层和第二层合起来称为：网络接口层（Host-to-Network）Internet层（互连网层）：控制通信子网提供源点到目的点的 IP 包传送。运输层：提供端到端的数据传送服务
8、(TCP 和 UDP协议)应用层：提供各种 Internet 管理和应用服务功能,17,TCP/IP 与 OSI 模型的比较,OSI模型,TCP/IP模型,应用层,传输层,互联网层,网络接口层,主要区别,主要区别,18,1.ARPANET和互连网,七十年代的计算机网络X.25 分组交换网：各国的电信部门建设运行各种专用的网络体系结构：SNA，DNAInternet 的前身ARPANET进行实验运行八十年代的计算机网络标准化计算机网络体系结构：OSI局域网络 LAN 技术空前发展建成NSFNET，Internet 初具规模九十年代的计算机网络Internet空前发展Web技术在Internet/
9、Intranet 得到广泛应用,6、网络实例,19,摩尔定律:CPU性能18个月翻番,10年100倍。所有电子系统（包括电子通信系统，计算机）都适用,光纤定律：超摩尔定律，骨干网带宽9个月翻番，10年10000倍。带宽需求呈超高速增长的趋势,迈特卡尔夫定律:联网定律，网络价值随用户数平方成正比。未联网设备增加N倍，效率增加N倍。联网设备增加N倍，效率增加N2倍,20,有远见的政府不断支持：1969有风险的企业参与和投入：NFS：MCI、IBMvBNS：MCI；Abilene:Qwest，CISCO联合协作的开放式研究：IETF/RFC教育和科研的示范网络为起点具有实验物理学的研究特点ARPAn
10、et、NSF、ANS、vBNS简单实用的技术路线：TCP/IP,2.Internet 的成功经验,21,3.国际高速信息网络技术研究计划,1992年美国政府的“国家信息基础设施 NII”1993年西方七国的“全球信息基础设施 GII”美国NII组成部分“高性能计算和通信 HPCC”NGI 和 vBNSInternet 2 和 AbileneTransPAC、APAN、STAR TAPCANARIE 和 CA*net3,22,网络中心机房,23,网络管理节点,24,4.Internet 2,UCAID（120多个大学会员）的一项研究计划University Corporation for Adv
11、anced Internet Development形成大学试验网，开发下一代 Internet 技术和应用IPv6，Multicasting，QOS以竞争方式得到 NGI 计划的经费支持NGI是政府计划，Internet 2 是大学合作计划相互补充，相互依靠Internet 2和 NGI的合作范围NSF支持的 vBNSInternet 2 将建立用于地区连接的gigaPoPInternet 2 的许多网络应用开发由NGI支持,25,26,5.中国的高速计算机网络研究计划,国家“九五”、“十五”科技攻关项目国家 863 高技术研究发展计划863计算机主题，863通信主题中国高速信息示范网络 CAINONET（863-300）国家“十五”863高技术研究发展计划中国高速互连网络示范工程 CAINET中科院、上海市、广电部、铁道部联合建设中国高速计算机互连试验网络 NSFCNET国家自然科学基金会CERNET 2000（高速网络）工程面向 21世纪中国教育振兴计划：现代远程教育工程,27,中国高速信息示范网CAINONet示意图,28,参考书籍,
