计算机网络原理.ppt

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1、 1. 以单处理机为中心的多终端联机系统 1952年 美国半自动化地面防空系统（SAGE）60年代初 美国航空公司飞机订票系统 (SABRE-1) 一、计算机网络发展的历史 特征：以单处理机为中心的联机网络，集中式控制 缺点：主机负荷重，线路利用率低主机终 端终 端终 端终 端终 端 典型代表：1969年 美国国防部高级计划研究局 ARPA网 HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT通信线路公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT 1970年代开始的标准化网络 厂商标准：IBM-SNA,DEC-DNA 国际

2、标准：ISO-OSI/RM 事实标准：TCP/IP PC出现和局域网的普及 Internet的飞速发展 1.计算机网络的定义物理结构：用通信线路和设备将地理上分散的计算 机连成一个整体计算机网络的目的：共享资源连接手段：在通信协议的控制下2.与分布式系统的区别LAN 以共享资源为主要目的，各计算机独立工作，向用户呈现分散系统。分布式系统以提高整体性能为主要目的， 强调多计算机系统的整体性，各计算机协调自治工作，向用户呈现整体系统1.用于企业的网络资源共享提高可靠性节约经费通信手段2.服务于公众的网络访问远程信息个人间通信交互式娱乐一、网络分类一、网络分类从地域范围角度：从地域范围角度： 1.

3、局域网络局域网络LAN ( Local Area Networks ) 2. 城域网络城域网络MAN( Metropolitan Area Networks ) 3. 广域网络广域网络WAN( Wide Area Networks )从采用技术角度：从采用技术角度： 1. 无线网络无线网络 ( Wireless Networks ) 2. 卫星网络卫星网络 3. ATM网络网络 . 1 拓扑结构的定义 采用拓扑学的方法抽象的网络结构，研究计算机网络中“点”和“线”构成的几何图形。 2 几种主要的拓扑结构 1） 总线型拓扑结构 特点：由所有节点连接到一条传输介质上优点优点： 电缆长度短，布线容易

4、 易于扩充缺点缺点： 节点发生故障将导致整个网络瘫痪故障扩散 故障定位排除困难优点：优点： 建网灵活 便于集中式控制 除中央节点外其它节点发生故障不扩散， 易定位排除 缺点：缺点： 电缆长度长难安装 依赖于中央节点特点：由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各节点所组成。 优缺点与总线型拓扑类似 优点： 适合采用光纤 缺点： 对环路的可靠性依赖性强特点：首尾相连的总线型拓扑结构环形拓扑特点：形状为一棵倒置的树，由根和叶节点组成。 树形结构是总结型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的。优点： 属于分层网，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作。缺点： 属于集中

5、式控制，对上层节点倚赖。 在广域网中没有明晰的拓扑结构，其特征为任两个节点间的数据传送都要经过其它节点或网络的转接；任两个节点间都有两条以上的链路可供选择。 优点： 可靠性高 缺点： 通信线路冗余，浪费大 传输效率低 1. 点到点通道基本特点：基本特点：u 一条线路连接二台网络互连设备（点到点）u一般情况下，二台计算机的传输要经过多台网络互连设备u一般情况下，二台计算机的传输有多条路径可供选择u 一般情况下，采用存储转发方式进行信息传输关键技术：u 路由选择路由选择 ( Routing ) 2. 广播通道 基本特点：基本特点：u 多台计算机共享一条通信信道u 任一台计算机发出的信息可以直接被其

6、它计算机接收u两个以上节点同时发送会产生冲突关键技术：介质访问控制方法关键技术：介质访问控制方法 一、研究方法 协议分层协议分层例子：两个哲学家讨论哲学问题问题：1. 两个哲学家使用不同的语言2. 两个哲学家位于不同的国家哲学知识翻译通信哲学家翻译秘书结构各层独立。每一层不需要知道下层是如何实现的，只需要知道层间的接口和所提供的服务。灵活性好。当任意层发生变化时，只要接口不变，上下层均不受影响。结构上分开。各层可采用最适合的技术。易于实现和维护。促进标准化。由于每一层及其提供的服务都有明确的定义。1. 根据功能需要分层2. 每层的功能明确3. 每层的功能选择有利于制定国际标准4. 每层的接口信

7、息量尽可能少5. 层数足够多：避免不同的功能混于同一层 层数不能太多：避免体系结构过于庞大1. 研究方法按功能抽象分层按功能抽象分层定义层间的接口和提供的服务定义层间的接口和提供的服务定义同层间通信的规则定义同层间通信的规则协议协议2. 网络体系结构的定义 层层 服务服务 协议协议1. (N)层和(N)实体(N)层层：指在网络体系结构中的某特定层 (N+1)层：指(N)层的相邻上层 (N-1)层：指(N)层的相邻下层 (N+1)层和(N-1)层的提出主要是研究(N)层与其相邻上层、下层的关系。(N)实体实体：(N)层中具有数据收发能力的活动单元。一般就是该层的软件进程或者实现该层协议的硬件单元

8、。(N)对等实体对等实体(同等实体同等实体)：位于不同子系统的同一层的实体间的互称。2. 服务、协议和连接 服务服务Service：(N)实体向(N+1)实体提供的相互通信的能力 。是(N+1)实体能看见的(N)实体提供的功能集合，包括：1) (N)实体自己提供的某些功能。2) 从(N-1)层及以下各层及本地系统得到的服务。3) 通过与对等实体通信而得到的功能协议协议 protocol：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。协议的组成：协议的组成：1. 语法（syntax)：以二进制形式表示的命令和相应的结构2. 语义（semantics)：由发出的命令请求，完成的动作

9、和回送的响应组成的集合3. 定时关系（timing)：有关事件顺序的说明连接连接 connection (N)连接连接：(N+1)实体利用(N)实体提供的服务而建立的联系。 (N+1)层对等实体要进行通信必须通过相邻下层以及下面各层通信来完成，即调用相邻下层的服务来完成。服务提供者服务提供者service provider和和服务用户服务用户service user (N)服务提供者：服务提供者： 提供(N)服务的下一层实体。 直接的(N)服务提供者： (N)层实体。 间接的(N)服务提供者： (N)层及其以下各层的实体。(N)服务用户服务用户： 接受(N)服务的上一层实体。 直接的(N)服务

10、用户： (N+1)层实体。 间接的(N)服务用户： (N+1)层及其以上各层的实体。服务访问点服务访问点SAP 服务访问点SAP（Service Access Point）任何层间服务是在接口的SAP上进行的；每个SAP有唯一的识别地址；每个层间接口可以有多个SAP。数据单元数据单元 Data Unit在网络中信息传送的单位，称为数据单元。对等实体在协议的控制下交换信息相邻层实体按服务交换信息数据单元包括：l 协议数据单元 PDUl 接口数据单元 IDUl 服务数据单元 SDU 定义：不同系统定义：不同系统(N)对等实体为实现该层协议所交换对等实体为实现该层协议所交换的信息单位，称为的信息单位

11、，称为(N)协议数据单元协议数据单元(N)PDU。 (N)PDU的具体格式如下： (N) PCI (N) 用户数据 (N)PCI 为(N)协议控制信息，是为实现(N)协议而在传送的数据的首部或尾部加的控制信息，如：地址、差错控制信息、序号信息等。(N) 用户数据为(N)层实体为提供(N)服务而传送的信息。考虑到协议的要求，如时延、效率等因素，(N)PDU的大小一般都有一定的长度要求。 定义：在同一系统的相邻两层实体的一次交互中，定义：在同一系统的相邻两层实体的一次交互中，经过层间接口的信息单元，称为经过层间接口的信息单元，称为(N)接口数据单元。接口数据单元。 (N)IDU的具体格式如下： (

12、N) ICI (N) 接口数据 (N)ICI 为(N)接口控制信息，协议在通过层间接口时，需要加一些控制信息，如通过多少字节、或要求的服务质量等。(N)ICI只对PDU 通过接口时有作用，进入下层后丢弃。(N)接口数据为通过接口传送的信息内容。 定义：定义：(N)服务用户所要求传递的逻辑数据单元称为服务用户所要求传递的逻辑数据单元称为(N)服务数据单元。服务数据单元。(N)SDU与(N)PDU的用户数据部分的关系： 由于(N)PDU的大小一般都有一定的长度要求。因此， (N)PDU的用户数据部分可能是经过分段或合并的(N)SDU。两者的关系为：1:1、1:N、N:1。 (N)SDU (N)PC

13、I (N)PCI 1. 基于连接的服务和无连接服务u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。使用完后，关闭连接。特点：可靠，顺序性好。u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。 特点：不可靠，顺序性差。 2. 服务原语服务在形式上是由一组接口原语（或操作）来描述的。 当(N+1)实体向(N)实体请求(N)服务时，服务提供者和服务用户间需要交流一些必要信息，以说明要求的服务的一些情况，这些信息既服务原语。 服务原语可分为四种类型：u请求（Request）u指示（Indication）u响应（Response）u确认（Confirm）请求原语指示原语响应原语证实原语服务提供者服务用户服务用户请求原语指示原语服务提供者服务用户服务用户证实型服务非证实型服务糟糕的提出时机