1、計算機網絡技術主講人：數學與計算機學院計算機硬件教研室物聯網實驗室第1章 概述相關介紹一、課程內容二、課程意義三、課程性質四、參考資料五、交流方式計算機網絡技術第1章 概述一、課程內容理論介紹了通信的基本概念和計算機網絡的基本原理，包括計算機網絡體系結構和協議、數據通信的基本方法、主要的網絡技術與應用，以及網絡管理和網絡安全等內容。實驗介紹了計算機網絡相關的實用技術和典型的產品應用。計算機網絡技術學生能熟練掌握計算機網絡的基本理論。學生能夠安裝、配置、維護和管理各種常用網絡設備，保證局域網的正常運行。第1章 概述二、課程意義大學本科計算機及其相關專業的主要專業課之一（考研專業課）研究生計算機及

2、其相關專業的必修課（考博專業課）目前市場最火熱急缺行業之一（網絡工程師、軟件工程師、計算機等級考試）遍及各行各業（信息網絡化必備技術） 今后十年信息網絡時代發展方向（電子商務、物聯網技術） 計算機網絡技術第1章 概述三、課程性質課程類別：專業必修課考核方式：閉卷考試成績評定：期末70%+實驗20%+平時10% 學時學分：總80=理論48+實驗32（5學分）先修課程：計算機導論，模擬與數字邏輯電路，計算機組成原理，高級程序設計。 計算機網絡技術實驗課第3周開始第1章 概述四、參考資料參考教材：計算機網絡（第5版），謝希仁編著，電子工業出版社，2008.01，北京，國家十一五規劃教材。其他資料：計

3、算機網絡，胡道元主編，清華大學出版社，2005年3月，第一版計算機網絡技術實用教程，電子工業出版社，2004年6月，第二版計算機網絡（原書第2版），（美）Larry L.Peterson和 Bruce S.Davie著，葉新銘等譯，機械工業出版社，2001年6月 計算機網絡（工科類），Youlu Zheng/Skakil Akhtar著，彭旭東譯，清華大學出版社，2004年5月華為西部教育網高端培訓膠片華為31190203-s3500命令手冊(v1.02)計算機網絡技術第1章 概述五、交流方式辦公地址：工科樓602室辦公電話：2219696（硬件辦公室）手機號碼羅桂蘭

4、）電子郵箱：yongxin_QQ群號：84516614（物聯網實驗室）答疑形式：隨時隨地，任選其一。計算機網絡技術第1章 概述第1章 概述知識鏈接定義性能指標因特網功能體系結構第1章 概述（標注 的標題要求必須掌握） 內容導航1.3 因特網概述1.5 計算機網絡的體系結構1.1 計算機網絡的產生與發展課堂練習1.2 計算機網絡的定義與功能1.4 計算機網絡的性能指標第1章 概述本章學習目標了解計算機網絡的發展歷程；掌握計算機網絡的定義、基本功能和組成要素；通過對網絡分類的理解，可以從不同角度對計算機網絡加以認識；通過對因特網的學習，進一步理解計算機網絡的概念與形成。理解計算機網絡的體系結構。第

5、1章 概述思考計算機網絡究竟是什么樣子的？第1章 概述第1章 概述第1章 概述第1章 概述第1章 概述1.1 計算機網絡的產生與發展1.1.1 面向終端的計算機網絡1.1.2 面向通信的計算機網絡1.1.3 標準化的計算機網絡1.1.4 網絡計算的新時代1.1.5 計算機網絡在我國的發展第一代第二代第三代新時代中國？第1章 概述1.1.1 面向終端的計算機網絡第一代計算機網絡以單個計算機為中心的遠程聯機系統多個終端用戶分時占用主機上的資源線路利用率低主機負荷較重第1章 概述1.1.1 面向終端的計算機網絡第一代計算機網絡以單個計算機為中心的遠程聯機系統使用多點通信線路、通信控制處理機以及集中器

6、（Communication Control Processor）CCP第1章 概述1.1.1 面向終端的計算機網絡第一代計算機網絡以單個計算機為中心的遠程聯機系統例如20世紀60年代初的SABRE飛機預訂系統中心計算機前端處理機遠程通信線路終端控制器近程通信線路CCP/FEP完成全部的通信任務，讓主機專門進行數據的處理，提高數據處理的效率Front End ProcessorFEP第1章 概述1.1.1 面向終端的計算機網絡第一代計算機網絡以單個計算機為中心的遠程聯機系統例如20世紀60年代初的SABRE飛機預訂系統中心計算機前端處理機遠程通信線路終端控制器近程通信線路集中器負責從終端到主機

7、的數據集中以及從主機到終端的數據分發第1章 概述1.1.2 面向通信的計算機網絡第二代計算機網絡計算機有自主處理能力： autonomous以多處理機為中心的網絡第1章 概述1.1.2 面向通信的計算機網絡第二代計算機網絡計算機有自主處理能力： autonomous典型代表是DARPA資助下的ARPANET第1章 概述1.1.2 面向通信的計算機網絡第二代計算機網絡計算機有自主處理能力： autonomous典型代表是DARPA資助下的ARPANETHost：運行網絡應用程序HostHostHostHost資源子網向網絡用戶提供共享的軟硬件資源的主機第1章 概述1.1.2 面向通信的計算機網絡

8、第二代計算機網絡計算機有自主處理能力： autonomous典型代表是DARPA資助下的ARPANETIMP：節點處理機/分組交換節點通信子網IMP和IMP之間連接的通信線路IMP第1章 概述資源子網資源子網由主機、終端、終端控制器、連網外設、各種軟件資源與信息資源組成。資源子網負責全網的數據處理業務，向網絡用戶提供各種網絡資源與網絡服務。通信子網通信子網由通信控制處理機、通信線路與其它通信設備組成，完成網絡數據傳輸、轉發等通信處理任務。計算機網絡的組成資源子網和通信子網第1章 概述1.1.3 標準化的計算機網絡第三代計算機網絡International Standards Organizat

9、ion(ISO)提出了Open System Interconnection Basic Reference Model(OSI/RM)：OSI七層模型遵循網絡體系結構OSI標準建成的網絡稱為第三代網絡Internet：TCP/IP體系結構，事實上的國際標準第1章 概述1.1.4 網絡計算的新時代未來計算機網絡高速網絡：以太網從10Mbps-100M1Gbps10GbpsWAN：64Kbps-2Mbps-155M/622MGbps（DWDM）多媒體信息：數據、電話、有限電視等三/多網合一QoS控制：延遲、抖動、丟失等密集波分復用(DWDM） 超光速存在嗎？第1章 概述1.1.4 網絡計算的新時

10、代未來計算機網絡第1章 概述1.1.4 網絡計算的新時代未來的網絡結構： IP over everything/Everything over IP用戶BackBoneAccess NetworkPOP用戶Access Network用戶用戶POPPOPPOPPoint of Prensence匯聚點端用戶：機頂盒、手機、計算機、物體等第1章 概述(1) 中國公用計算機互聯網 CHINANET(2) 中國教育和科研計算機網 CERNET(3) 中國科學技術網 CSTNET(4) 中國聯通互聯網 UNINET(5) 中國網通公用互聯網 CNCNET(6) 中國國際經濟貿易互聯網 CIETNET(

11、7) 中國移動互聯網 CMNET(8) 中國長城互聯網 CGWNET（建設中）(9) 中國衛星集團互聯網 CSNET（建設中） 1.1.5 計算機網絡在我國的發展第1章 概述1.2 計算機網絡的定義與功能1.2.1 計算機網絡的定義1.2.2 計算機網絡的分類1.2.3 計算機網絡的拓撲結構1.2.4 計算機網絡的功能定義分類拓撲結構功能第1章 概述1.2.1 計算機網絡的定義【簡單定義】計算機網絡互聯起來的獨立自主的計算機集合【完整定義】計算機網絡“利用通信設備和線路，將分布在不同地理位置的、功能獨立的多個計算機系統連接起來，以功能完善的網絡軟件（網絡通信協議及網絡操作系統等）實現網絡中資源

12、共享和信息傳遞的系統” 。第1章 概述1.2.2 計算機網絡的分類按網絡的作用范圍：局域網；城域網；廣域網；個人區域網按網絡的傳輸技術：廣播式網絡 ；點到點網絡 ；按網絡的使用范圍：公用網；專用網；按通信介質：有線網；無線網；按企業管理分類 ：內聯網 ；外聯網 ；因特網 ；第1章 概述按網絡的作用范圍第1章 概述局域網（Local Area Network） LAN通常安裝在一個建筑物或校園（園區）中，覆蓋的地理范圍從幾十米至數公里。一個實驗室、一棟大樓、一個校園或一個單位。LAN是計算機通過高速線路相連組成的網絡，網上傳輸速率較高，從10Mbps100Mbps1000Mbps。第1章 概述城

13、域網（Metropolitan Area Network） MAN規模局限在一座城市的范圍內，覆蓋的地理范圍從幾十公里至數百公里。第1章 概述廣域網（Wide Area Network） WAN覆蓋的地理范圍從數百公里至數千公里，甚至上萬公里。可以是一個地區或一個國家，甚至世界幾大洲。廣域網使用的主要技術為存儲轉發技術。PSTN公共交換電話網ISDN綜合數字業務網PDN公用數據網 第1章 概述按網絡的傳輸技術第1章 概述廣播式網絡 （Broadcast Network）廣播式網絡僅有一條通信信道，網絡上的所有計算機都共享這個通信信道。在廣播式網絡中，若某個分組發出以后，網絡上的每一臺機器都接收

14、并處理它，則稱這種方式廣播（Broadcasting）廣播A1A2B1B2C第1章 概述廣播式網絡 （Broadcast Network）廣播式網絡僅有一條通信信道，網絡上的所有計算機都共享這個通信信道。若分組是發送給網絡中的某些計算機，則被稱為多點播送或組播（Multicasting）組播A1A2B1B2C第1章 概述廣播式網絡 （Broadcast Network）廣播式網絡僅有一條通信信道，網絡上的所有計算機都共享這個通信信道。若分組只發送給網絡中的某一臺計算機，則稱為單播(Unicasting)。單播A1A2B1B2C第1章 概述點到點網絡 （Point-to-Point Networ

15、k）在點到點網絡中，兩臺計算機之間通過一條物理線路連接。若兩臺計算機之間沒有直接連接的線路，分組可能要通過一個或多個中間節點的接收、存儲、轉發，才能將分組能從信源發送到目的地。第1章 概述按網絡的使用范圍第1章 概述公用網和專用網公用網由電信部門組建，一般由政府電信部門管理和控制，例如公共電話交換網PSTN、數字數據網DDN、綜合業務數字網ISDN等。 專用網由某個單位或部門組建，不允許其他部門或單位使用，例如金融、石油、鐵路等行業都有自己的專網。第1章 概述按通信介質分類第1章 概述有線網與無線網 有線網是指采用雙絞線、同軸電纜、光纖連接的計算機網絡。無線網使用電磁波傳播數據，它可以傳送無線

16、電波和衛星信號。無線網包括：無線電話無線電視網微波通信網衛星通信網第1章 概述按企業管理分類第1章 概述內聯網與外聯網Intranet是指企業的內部網，是由企業內部原有的各種網絡環境和軟件平臺組成的。Extranet是泛指企業之外，需要擴展連接到與自己相關的其他企業網。采用Internet技術，又有自己的WWW服務器，但不一定與Internet直接進行連接的網絡。同時必須建立防火墻把內聯網與Internet隔離開，以確保企業內部信息的安全。 第1章 概述因特網屬于哪一類？第1章 概述因特網（Internet） Internet是目前最流行的一種國際互連網。Internet起源于美國，自1995

17、年開始啟用，發展非常迅速，特別是隨著Web瀏覽器的普遍應用，Internet已在全世界范圍得到應用。利用在全球性的各種通信系統基礎上，像一個無法比擬的巨大數據庫，并結合多媒體的“聲、圖、文”表現能力，不僅能處理一般數據和文本，而且也能處理語音、靜止圖象、電視圖像、動畫和三維圖形等等。返回第1章 概述1.2.3 計算機網絡的拓撲結構拓撲學把實體抽象成與其大小、形狀無關的點，將連接實體的線路抽象成線，進而研究點、線、面之間關系；在計算機網絡中，將主機和終端抽象為點，將通信介質抽象為線，形成點和線組成的圖形，使人們對網絡整體有明確的全貌印象；計算機網絡的拓撲結構就是網絡中通信線路和站點（計算機或設備

18、）的幾何排列形式。 第1章 概述BUSStarTreeRingMesh1.2.3 計算機網絡的拓撲結構第1章 概述星型拓撲網絡 各節點通過點到點的鏈路與中心節點相連，中心節點可以是轉接中心，起到連通的作用，也可以是一臺主機，此時就具有數據處理和轉接的功能。目前流行的PBX（專用交換機）就是星形拓撲的典型實例。常見的物理布局采用星狀拓撲的網絡有10BaseT以太網，100BaseT以太網、令牌環網、FDDI （光纖分布式數據接口）網絡、CDDI （銅線電纜分布式數據接口）網絡、ATM網等。第1章 概述星型拓撲網絡 優點：1.配置方便2.每個連接點只接一個設備單個連接點的故障只影響一個設備，不會影

19、響全網。3.集中控制和故障診斷容易容易檢測和隔離故障，可方便地將有故障的結點從系統中刪除。4.簡單的訪問協議很容易在網絡中增加新的站點，數據的安全性和優先級容易控制，易實現網絡監控。第1章 概述星型拓撲網絡 缺點1.電纜長度和安裝這種拓撲結構需要大量電纜，增加的費用相當可觀。2.擴展困難在初始安裝時可能要放置大量冗余的電纜，以配置更多連接點。3.依賴于中央結點中央結點產生故障，則全網不能工作。屬于集中控制，對中心節點的依賴性大，一旦中心節點有故障會引起整個網絡癱瘓。 第1章 概述總線型拓撲網絡 總線拓撲結構采用單根傳輸線作為傳輸介質，所有站點都通過相應的硬件接口直接連接到傳輸介質上（或稱總線上

20、）。任何一個站點發送的信號都可以沿著介質雙向傳播，而且能被其他所有站接收（廣播方式）。第1章 概述總線型拓撲網絡 總線型網絡結構簡單，安裝方便，需要鋪設的線纜最短，成本低，某個站點自身的故障一般不會影響整個網絡。因此它是最普遍使用的一種網絡?？偩€拓撲的優點：1.電纜長度短，容易布線2.可靠性高3.易于擴充總線拓撲的缺點：實時性較差，總線的任何一點故障都會導致網絡癱瘓。1.故障診斷困難2.故障隔離困難3.中繼器配置4.站點必須是智能的采用總線拓撲的最常見的網絡有10Base2以太網、10Base5以太網以及ARCnet網。第1章 概述樹型拓撲網絡 樹型拓撲是從總線拓撲演變過來的，形狀象一棵倒置的

21、樹，頂端有一個帶有分支的根，每個分支還可延伸出子分支。樹型拓撲結構的優點：易于擴展故障隔離容易樹型拓撲的缺點：對根的依賴性太大第1章 概述環型拓撲網絡 節點通過點到點通信線路連接成閉合環路環形拓撲的優點： 電纜長度短 無需接線盒 可用光纖環形拓撲的缺點： 一個結點故障會引起全網故障 診斷故障困難 不易重新配置網絡拓撲結構影響訪問協議常見的采用環形拓撲的網絡有令牌環網、FDDI（光纖分布式數據接口）和CDDI（銅線電纜分布式數據接口）網絡。第1章 概述網狀型拓撲網絡 網狀型拓撲網絡中，節點之間的連接是任意的，沒有規律。主要優點是可靠性高，但結構復雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法。廣域網基本

22、上采用網狀型拓撲結構。第1章 概述混合型拓撲網絡 常見的有星型/總線拓撲和星型/環型拓撲。星型/總線拓撲是用一條或多條總線把多組設備連接起來，而這相連的每組設備本身又呈星型分布。星型/環型拓撲取這兩種拓撲的優點于一體。這種星型環拓撲主要用于IEEE802.5的令牌網。（a）星型/總線拓撲（b）星型/環型拓撲第1章 概述因特網的拓撲結構屬于哪一類？第1章 概述網絡拓撲的選擇選擇拓撲結構時，應考慮以下幾點：1.費用低最理想的情況是建樓的同時進行安裝，并考慮今后擴展的要求。2.靈活性要考慮到設備搬動時，能容易地重新配置網絡拓撲。3.可靠性拓撲的選擇要使故障檢測和故障隔離較為方便。返回實踐技巧第1章

23、概述想一想在組建寢室局域網時最好選擇哪種拓撲？建議采用星型網絡結構因為就目前市場上集線器的價格而言，8個接口的集線器價格已經跌到100元以下，平攤到每個人身上也就幾十元。因此其價格上的缺點已經可以忽略，另外，如果網絡中需要增加新的電腦或者網絡需要升級，星型網絡也是最為方便的。第1章 概述1.2.4 計算機網絡的功能大家通常使用網絡都做些什么？第1章 概述1.2.4 計算機網絡的功能數據交換和通信資源共享提高系統的可靠性和可用性均衡負荷，相互協作分布式網絡處理提高系統性能價格比，易于擴充，便于維護第1章 概述1.3 因特網概述1.3.1 internet 和Internet 的區別1.3.2 I

24、nternet 的特點1.3.3 關于因特網的標準化工作1.3.4 因特網的組成1.3.5 因特網的邊緣部分兩種通信方式1.3.6 因特網的核心部分1.3.7 因特網的存儲轉發思想internetInternetInternet是如何形成的？第1章 概述1.3.1 internet 和Internet 的區別(b)互聯網（網絡的網絡）(a)網絡結點鏈路internetnode網絡把許多計算機連接在一起。第1章 概述因特網(Internet)是“網絡的網絡”主機因特網Internet第1章 概述1.3.1 internet 和Internet 的區別以小寫字母 i 開始的 internet（互聯

25、網或互連網）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網絡互連而成的網絡。 以大寫字母I開始的的 Internet（因特網）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網絡相互連接而成的特定計算機網絡，它采用 TCP/IP 協議族作為通信的規則，且其前身是美國的 ARPANET。第1章 概述1.3.2 Internet 的特點1三級結構的計算機網絡2 多層次 ISP 結構3指數級增長規律ISP (Internet Service Provider)因特網服務提供者第1章 概述三級結構的因特網校園網校園網校園網校園網校園網校園網國家主干網地區網地區網地區網路由器第1章 概述多層次 ISP 結構的

26、因特網用戶因特網ISP1ISP2因特網服務提供者用戶通過 ISP 上網根據提供服務的覆蓋面積大小以及所擁有的IP 地址數目的不同，ISP 也分成不同的層次。 第1章 概述多層次 ISP 結構的因特網一級 ISP一級 ISP第一層 ISP大公司本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校園網校園網校園網校園網第二層 ISP第二層 ISPNAPNAPAB主機A 本地 ISP 第二層 ISP NAP 第一層 ISP NAP 第二層 ISP 本地 ISP 主機B第一層 ISP第二層 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一層 ISP第一層第二層第三層本地 ISP第二層 IS

27、P本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二層 ISP本地 ISP本地 ISP第二層 ISP第1章 概述指數級增長的因特網 網絡數 主機數 用戶數 管理機構數1980 10 102 102 1001990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108 109 103萬維網 WWW (World Wide Web)廣泛使用成為指數級增長的主要驅動力第1章 概述1.3.3 關于因特網的標準化工作因特網協會 ISOC因特網研究指導小組IRSG 因特網研究部 IRTF 因特網工程部 IETF 因特網工程指導小組IESG RGWGRG領域領

28、域因特網體系結構研究委員會 IAB WGWGWG研究組工作組第1章 概述各種RFC之間的關系 因特網草案建議標準草案標準因特網標準歷史的 RFC實驗的 RFC提供信息的 RFC6 種 RFCRFC：請求評注（Request For Comments），它是一種在線技術報告。第1章 概述標準化組織ISO（國際標準化組織 ） ITU（國際電信聯盟）CCITT（國際電報電話咨詢委員會）電信標準部門（TSS，即ITU-T）無線通信部門（RS，即ITU-R）電信發展部門（TDS，即ITU-D）ANSI（美國國家標準學會）IEEE（電氣和電子工程師學會）EIA（美國電子工業協會）IEC（國際電工委員會）E

29、TSI（歐洲電信標準化協會）IAB（因特網活動委員會）IRTF（因特網研究特別任務組）IETF（因特網工程特別任務組）第1章 概述1.3.4 因特網的組成因特網的核心部分因特網的邊緣部分主機網絡路由器(1) 邊緣部分 由所有連接在因特網上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信(傳送數據、音頻或視頻)和資源共享。(2) 核心部分 由大量網絡和連接這些網絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通性和交換）。第1章 概述1.3.5 因特網的邊緣部分兩種通信方式運行客戶程序網絡邊緣網絡核心運行服務器程序AB 請求服務 得到服務客戶服務器客戶服務器方式（C/S 方式） 即Clien

30、t/Server方式第1章 概述對等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式1.3.5 因特網的邊緣部分兩種通信方式網絡邊緣網絡核心運行P2P 程序運行P2P 程序DCEF運行P2P 程序運行P2P 程序第1章 概述1.3.6 因特網的核心部分H1H5H2H4H3H6路由器網絡網絡核心部分主機第1章 概述H1H5H2H4H3H6發送的分組路由器AEDBC網絡核心部分主機主機是為用戶進行信息處理的，并向網絡發送分組，從網絡接收分組。路由器對分組進行存儲轉發，最后把分組交付目的主機。1.3.6 因特網的核心部分發送分組接收分組存儲轉發第1章 概述1.3.7 因特網的存儲轉發思想電路交

31、換：面向連接、基于位置交換占固定帶寬報文交換：面向無連接、基于標記存儲轉發分組交換：面向無連接、基于標記存儲轉發（報文劃分成較短的、固定長度的數據段）什么是面向連接？什么是面向無連接？兩者有什么區別？第1章 概述電路交換舉例A 和 B 通話經過四個交換機通話在 A 到 B 的連接上進行(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA面向連接：在通信時，必須獨占一條信道。第1章 概述電路交換舉例C 和 D 通話只經過一個本地交換機通話在 C 到 D 的連接上進行(交換機交換機交換機交換機用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA缺點：電路交換傳送計算機數據效率低第1章 概述如何提高數據交換率？采

32、用存儲轉發如何進行存儲轉發？第1章 概述分組交換網的示意圖H1A互聯網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組H2 向 H6 發送分組注意分組路徑的變化！路由器主機面向無連接：在通信時，無需獨占信道第1章 概述注意分組的存儲轉發過程H1A互聯網BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發送分組路由器主機在路由器 E 暫存查找轉發表找到轉發的端口最后到達目的主機 H5在路由器 C 暫存查找轉發表找到轉發的端口在路由器 A 暫存查找轉發表找到轉發的端口第1章 概述三種交換的比較 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報文報文報文A B C D A B C DA B C D報文交換電

33、路交換分組交換t連接建立數據傳送報文P2P1連接釋放數據傳送的特點比特流直達終點報文報文報文分組分組分組存儲轉發存儲轉發存儲轉發存儲轉發第1章 概述1.4.1 速率1.4.2 帶寬1.4.3 吞吐量1.4.4 時延1.4.5 時延帶寬積1.4.6 往返時延1.4.7 利用率1.4.8 計算機網絡的非性能特征1.4 計算機網絡的性能指標如何衡量計算機網絡的優劣？第1章 概述比特（bit）是計算機中數據量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。bit 來源于 binary digit，意思是一個“二進制數字”，因此一個比特就是二進制數字中的一個 1 或 0。1.4.1 速率101010101010

34、101000第1章 概述比特（bit）是計算機中數據量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。bit 來源于 binary digit，意思是一個“二進制數字”，因此一個比特就是二進制數字中的一個 1 或 0。網絡中的速率即傳送數據的速率，也稱數據率(data rate)或比特率(bit rate)。速率的單位是 b/s，或bps，或bit/s，還有kb/s, Mb/s, Gb/s ，Tb/s等1.4.1 速率k=103=千，M=106=兆，G=109=吉，T=1012=太第1章 概述在計算機中： KB=210b=1024bMB = 220b GB= 230b ,TB = 240b 在通信領域

35、中：千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）注意區分小寫k與大寫K大寫K = 210 = 1024 小寫k=103大寫 B代表 Byte，小寫 b 代表 bit,1B=8bit。 第1章 概述傳輸模擬信號時，“帶寬”(bandwidth)是指信號具有的頻帶寬度，單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）?，F在傳輸數字信號時，“帶寬”是數字信道所能傳送的“最高數據率”的同義語，單位是“比特每秒”，或 b/s (bit/s)，還有kb/s, Mb/s, Gb/s ，Tb/s。1.4.2

36、 帶寬數字信號模擬信號第1章 概述數字信號流隨時間的變化在時間軸上信號的寬度隨帶寬的增大而變窄。 每秒 106 個比特時間1 0 1 0 1 11 s帶寬為1 Mb/s 時間每秒 4 106 個比特0.25 s帶寬為4 Mb/s 最高速率越高，帶寬越寬第1章 概述吞吐量(throughput)表示在單位時間內通過某個網絡（或信道、接口）的數據量。吞吐量更經常地用于對現實世界中的網絡的一種測量，以便知道實際上到底有多少數據量能夠通過網絡。吞吐量受網絡的帶寬或網絡的額定速率的限制。 1.4.3 吞吐量100M以太網額定速率為100Mb/s典型的可能只有70Mb/s 實際吞吐量是多少？第1章 概述速

37、率、帶寬、吞吐量的聯系與區別區別：數據傳輸速率是指單位時間內信道上所能傳輸的數據量。 網絡帶寬是在給定時間等條件下流過特定區域的最大數據位數。 吞吐量是指在規定時間、空間及數據在網絡中所走的路徑的前提下，下載文件時實際獲得的帶寬值。 聯系： 單位都為：bps第1章 概述速率、帶寬、吞吐量的聯系與區別形象比喻：每秒通行車輛數速率車道數帶寬公路實際通行車輛數吞吐量第1章 概述1.4.4 時延(delay 或 latency)1 0 1 1 0 0 1發送器隊列在鏈路上產生傳播時延結點 B結點 A在發送器產生傳輸時延(即發送時延)在結點 A 中產生處理時延和排隊時延數據從結點 A 向結點 B 發送數

38、據鏈路總時延 = 發送時延+傳播時延+處理時延+排隊時延第1章 概述傳輸時延（發送時延 ） 發送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發送完畢所需的時間。 發送時延 = 數據塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）傳輸時延（發送時延 ）第1章 概述傳播時延 電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。 信號傳輸速率（即發送速率）和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。 傳播時延 = 信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）傳播時延第1章 概述處理時延 交換結點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。 排隊時延 結點緩存隊

39、列中分組排隊所經歷的時延。排隊時延的長短往往取決于網絡中當時的通信量。處理時延和排隊時延 第1章 概述容易產生的錯誤概念 對于高速網絡鏈路，我們提高的僅僅是數據的發送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。 提高鏈路帶寬減小了數據的發送時延。 高速網絡鏈路中提高的是發送速率還是傳播速率？那么提高鏈路帶寬減小了什么時延？第1章 概述（傳播）時延鏈路帶寬時延帶寬積 = 傳播時延 帶寬鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。 時延帶寬積1.4.5 時延帶寬積第1章 概述1.4.6 往返時延 往返時延 RTT (Round-Trip Time) 表示從發送端發送數據開始，到發送端收到來自接收端的確認（

40、接收端收到數據后立即發送確認）總共經歷的時延。發送端接收端發送數據t1確認t2RTT=t1+t2第1章 概述RTT/220萬個比特正在鏈路上傳輸帶寬時延帶寬積RTT與時延帶寬積例：RTT=40ms,帶寬為10Mb/s則：時延帶寬積=20ms10Mb/s=20 10-3 10 106=2 105bit即：發送端連續發送數據，則在發送的第一個比特即將到達終點時，發送端就已經發送了20萬個比特，而這20萬個比特正在鏈路上傳輸。010101111第1章 概述信道利用率指出某信道有百分之幾的時間是被利用的（有數據通過）。完全空閑的信道的利用率是零。網絡利用率則是全網絡的信道利用率的加權平均值。信道利用率

41、并非越高越好。 1.4.6 利用率第1章 概述時延與網絡利用率的關系根據排隊論的理論，當某信道的利用率增大時，該信道引起的時延也就迅速增加。 若令 D0 表示網絡空閑時的時延，D 表示網絡當前的時延，則在適當的假定條件下，可以用下面的簡單公式表示 D 和 D0之間的關系： U 是網絡的利用率，數值在 0 到 1 之間。 第1章 概述時延急劇增大時延 D利用率 U10D0時延與網絡利用率的關系排隊時延增加，從而產生網絡擁塞第1章 概述1.4.7 計算機網絡的非性能特征 費用質量標準化可靠性可擴展性和可升級性 易于管理和維護 第1章 概述1.5 計算機網絡的體系結構1.5.1 分層思想1.5.2

42、ISO-OSI參考模型 1.5.3 Internet參考模型ISO-OSI參考模型Internet參考模型分層思想計算機網絡體系結構為什么要分層？第1章 概述1.5.1 分層思想把一個復雜的構建網絡的過程分解成多個可以管理的層次實體(entity) 表示任何可發送或接收信息的硬件或軟件進程。協議是控制兩個對等實體進行通信的規則的集合。 N1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N接口N-1層協議N層協議N+1層協議物理媒體第1章 概述層次模型物理媒體實通信、其余對等層為虛通信對等層的通信遵循該層的協議N層的虛通信通過N-1/N層間接口處N-1層提供的服務以及N-1層的通信來實現的N

43、1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N接口N-1層協議N層協議N+1層協議物理媒體實通信虛通信第1章 概述分層原則各層的功能明確并且相互獨立層間接口清晰，跨越接口的信息量應盡可能少層數應適中：太少導致每層協議太復雜，太多開銷過大。N1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N接口N-1層協議N層協議N+1層協議物理媒體分層就是分功能，按照一定協議實現網絡通信第1章 概述層間服務在N層和N-1層的接口處，由N-1層向N層提供服務：N層通過服務訪問點SAP訪問N-1層提供的服務。SAP有一個唯一的標識地址，抽象的概念N1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N

44、接口N-1層協議N層協議N+1層協議物理媒體SAP第1章 概述服務原語服務原語：請求：request服務用戶服務提供者指示：indication服務提供者服務用戶響應：response服務用戶服務提供者證實：confirm服務提供者服務用戶N1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N接口N-1層協議N層協議N+1層協議物理媒體服務用戶服務提供者第1章 概述服務原語服務包括：證實服務：請求、指示、響應、證實非證實服務：請求、指示層次結構中的數據傳送過程：服務數據單元：SDU協議數據單元：PDUN1層N層N-1層N-1服務N1層N層N-1層N-1/N接口N-1層協議N層協議N+1層協議

45、物理媒體服務用戶服務提供者SDUPDU第1章 概述應用層表示層會話層傳輸層數據鏈路層物理層網絡層網絡應用軟件一種通用的數據格式對話和交談流量控制和可靠性路徑選擇及邏輯尋址幀和介質訪問控制信號和介質1.5.2 ISO-OSI參考模型 較高層：與應用有關較低層：與數據傳輸有關第1章 概述網絡傳輸信息示意圖1.5.2 ISO-OSI參考模型 第1章 概述1.5.2 ISO-OSI參考模型 第1章 概述1.5.3 Internet參考模型TCP/IP 四層體系結構：應用層、運輸層、網際層和網絡接口層。應用層運輸層網際層網絡接口層主機A主機B路由器網絡 2網絡 1應用層運輸層網際層網絡接口層網際層網絡接

46、口層4321路由器在轉發分組時最高只用到網絡層而沒有使用運輸層和應用層。 第1章 概述1.5.3 Internet參考模型但最下面的網絡接口層并沒有具體內容。因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優點，采用一種只有五層協議的體系結構 。應用層(application layer) 運輸層(transport layer) 網絡層(network layer) 數據鏈路層(data link layer) 物理層(physical layer) 數據鏈路層5 應用層4 運輸層3 網絡層2 數據鏈路層1 物理層第1章 概述物理層數據鏈路層網絡層運輸層應用層54321處理網絡應

47、用HTTP、SMTP、FTP、TELNET、SNMP實現進程間通信路由，主機間通信點到點通信透明比特流傳送TCP、UDPIP和路由協議數據鏈路層協議物理層協議五層協議的體系結構 第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應用進程數據先傳送到應用層加上應用層首部，成為應用層 PDU第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應用層 PDU 再傳送到運輸層加上運輸層首部，成為運輸層報文第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層報文再傳送到網絡層加

48、上網絡層首部，成為 IP 數據報（或分組）第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2IP 數據報再傳送到數據鏈路層加上鏈路層首部和尾部，成為數據鏈路層幀第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數據鏈路層幀再傳送到物理層最下面的物理層把比特流傳送到物理媒體第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 應用層(application layer) 5432154321物理傳輸媒體主機 1AP2AP1電信號（或光信號）在物理媒體中傳播從發送端物理層傳送到接收端物理層主機 2第1章 概述主機 1 向主機

49、 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2物理層接收到比特流，上交給數據鏈路層第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部取出數據部分，上交給網絡層第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2網絡層剝去首部，取出數據部分上交給運輸層第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層剝去首部，取出數據部分上交給應用層第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機

50、2應用層剝去首部，取出應用程序數據上交給應用進程第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2我收到了 AP1 發來的應用程序數據！第1章 概述主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2應 用 程 序 數 據應用層首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意觀察加入或剝去首部（尾部）的層次應 用 程 序 數 據H5應 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據H4運輸層首部H3網絡層首部H2鏈路層首部T2鏈路層尾部第1章 概述主機 1 向

51、主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 210100110100101 比 特 流 110101110101計算機 2 的物理層收到比特流后交給數據鏈路層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據第1章 概述H3H4H5應 用 程 序 數 據主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2數據鏈路層剝去幀首部和幀尾部后把幀的數據部分交給網絡層H2T2H3H4H5應 用 程 序 數 據第1章 概述H4H5應 用 程 序 數 據H3H4H5應 用 程 序 數 據主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2網絡層剝去分組首部后把分組的數據部分交給運輸層第1章 概述H5應 用 程 序 數 據H4H5應 用 程 序 數 據主機 1 向主機 2 發送數據 5432154321主機 1AP2AP1主機 2運輸層剝去報文首部后把報文的數據部分交給應用層第1章 概述應 用 程 序 數 據H5應