第一章網絡技術基礎1.1網絡的作用1.2網絡的發展1.3協議與體系結構1.4網絡的分類11.1網絡的作用信息化，知識經濟信息共享推動技術進步載體：“三網”電信網有線電視網計算機網絡“三網合一”2PSTN1.2計算機網絡的發展1.2.1早期階段(網絡的雛形)使用transceiver(收發器)進行簡單的結合面向終端的計算機通信網MODEMLinecontroller3網絡的雛形面向終端的計算機通信網特點:多終端圍繞高性能計算機計算機:網絡的中心和控制者Linecontroller：進行串/并轉換和簡單的差錯控制該種系統又稱聯機系統，以區別脫機系統4網絡的雛形前端處理機的使用PSTNMODEMFEP5網絡的雛形FEP（FrontEndProcessor）分擔全部通信任務存在于現在的大型機中網卡6網絡的雛形集中器（concentrator）PSTNFEP低速線路高速線路集中器71.2.2分組交換的產生電路交換電路交換起源于電話通信。電路交換的連接過程：連接建立通信斷開連接電路交換的特征面向連接的信令1.2計算機網絡的發展81.2計算機網絡的發展報文交換來源于電報通信存儲轉發91.2計算機網絡的發展1.2.2分組交換的產生1.傳統電路交換不適合計算機數據傳輸(1)資源浪費：電路交換使用專用的物理通路。(2)不同規格的終端互連不便。 需要協調緩沖機制和轉換機制。(3)不靈活。 單點故障，全線癱瘓——需要重撥10分組交換網（packetswitching）2.分組交換的出現1966年，提出分組交換的概念（packet）1969年，ARPANET3.分組交換的特點（1）報文（message）（2）分組（packet），又稱包。11首部首部首部分組交換網報文，分組，首部（header）100101101001110010110100111001011010011100101101001110010110100111001011010011首部是對數據的描述和控制信息packet=header+datamessagepacket12分組交換網分組交換網的組成結點交換機（nodeswitch）主機（host）13分組交換網分組交換的優點高效：逐段占用通信鏈路，動態分配傳輸帶寬靈活：智能結點能夠獨立處理數據分發迅速：分組作為傳輸單位，無需建立連接可靠：完善的網絡協議缺點：1.傳輸時延 2.首部數據存在開銷14分組交換網電路交換報文交換分組交換呼叫階段數據傳送報文報文報文P1P2P4P3P1P2P4P3P1P2P4P315分組交換網三種交換方式的對比電路交換適合傳輸大量，連續的數據如果要傳輸少量，突發的數據則應該使用分組交換分組交換鏈路分配靈活16分組交換網一個例子：IP電話端局端局長途局的PBX長途局的PBX中心交換局17分組交換網IP電話的工作方式

IP電話網關IP電話網關IP分組交換網181.2計算機網絡的發展1.2.3Internet時代1969-1985 分組交換網絡理論研究1974 ARPA網絡設計公開1983 NSFNET的建立1986 第一個路由器誕生1989/90 出現商業化網絡服務1994 商業化WWW的出現1995 NSFNET停止運行19Internet時代Internet的發展和新技術WWWNGIInternet的標準化ISOC：InternetSocietyRFC文檔20Internet時代ISOCIAB(InternetArchitectureBoard)IRTFIETF(InternetEngineeringTaskForce)ISOC的組織機構21Internet時代RFC文檔RequestForComment文檔的級別草案（InternetDraft）建議標準（ProposedStandard）草案標準（DraftStandard）正式標準（OfficialStandard）22Internet時代中國的互聯網建設(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(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）231.3協議與體系結構1.3.1網絡體系結構的發展網絡體系結構的內容激活：使用信令確保發送的通路進行數據分析發送方對接收方的就緒檢測文件系統的格式轉換差錯控制其他241.3協議與體系結構1.3.2分層的網絡體系結構為什么要分層？哲學家交流模型烏爾都語/英語法語/漢語25IlikerabbitsL:DutchlkhouvankonijnenL:DutchlkhouvankonijnenL:DutchlkhouvankonijnenFax#---L:DutchlkhouvankonijnenFax#---J’aimeleslapins翻譯層使用荷蘭語作為協議26分層的網絡體系結構為什么要分層？層次間的相對獨立性靈活性易于分割易于實現與維護易于標準化27分層的網絡體系結構更加接近網絡的分層模型--電話用戶層協議層物理層28網絡體系結構的發展第一個階段：“群雄逐鹿”各個公司各自擁有自己的網絡體系結構，如：IBM的SNA（SystemNetworkArchitecture）Novell造成大公司的壟斷，技術不兼容。29網絡體系結構的發展第二階段：OSI“一統天下”OSI七層模型--ISO7498ISO：InternationalStandardOrganizationOSI：OpenSystemInterconnectionReferenceModelOSI/RM：開放系統互連基本參考模型開放：任何系統間進行互連系統：現實系統中與互連相關的部分301.3協議與體系結構1.3.3五層體系結構

OSI七層模型應用層表示層會話層運輸層網絡層鏈路層物理層應用層表示層會話層運輸層網絡層鏈路層物理層311.3協議與體系結構1.3.3五層體系結構

OSI七層模型應用層表示層會話層運輸層網絡層鏈路層物理層應用程序：FTP、E-mail、Telnet數據結構表示、數據轉換、加密、壓縮進程間會話管理、提供同步服務將數據傳給正確的應用程序，提供可靠的數據傳輸將包傳給正確的主機，數據分組、路由選擇將數據組成幀，差錯控制、流量控制、媒體訪問控制規定物理信號、接口、信號形式、速率32網絡體系結構的發展OSI七層模型的失敗給我們的教訓：糟糕的提出時機糟糕的技術糟糕的實現糟糕的策略33網絡體系結構的發展糟糕的時機：兩頭大象研究應用開發標準34五層體系結構應用層運輸層網絡層鏈路層物理層應用層表示層會話層運輸層網絡層鏈路層物理層五層體系結構OSI/RM35五層體系結構TCP/IP協議體系結構應用層表示層會話層運輸層網絡層鏈路層物理層HttptelnetSmtpPOP...TCPUDPIP36五層體系結構物理層：透明的傳送比特流數據鏈路層：無差錯傳輸，以幀為單位網絡層：實現數據在不同的子網中傳輸，以分組或包為單位，進行路徑選擇。運輸層：以報文（message）為單位。提供可靠的端到端的數據傳輸。應用層37H5應用層運輸層網絡層鏈路層物理層應用層運輸層網絡層鏈路層物理層應用程序數據應用程序數據應用程序應用程序H5應用程序數據H4數據部分H4數據部分H3數據部分H3數據部分H2數據部分T210010……比特流……11011傳輸媒體38五層體系結構數據傳輸與層次PDU(ProtocolDataUnit)：在對等層次上傳送數據的基本單元。SAP(ServiceAccessPoint)：相鄰的層次間的邏輯接口。協議與服務——透明39數據傳輸與層次應用層運輸層應用層SAPSAP提供服務協議交換原語交換原語40網絡體系結構的幾個基本概念：

網絡體系結構：計算機網絡的層次及其協議的集合，是對網絡及其組成部分的功能的精確定義。協議：為進行網絡中的數據交換（通信）而建立的規則、標準或約定。網絡協議的三要素：語法、語義、同步。實體：任何可以發送或接收信息的硬件/軟件進程，每一層中的活躍元素。對等實體：位于不同系統內同一層次的兩個實體。協議作用在對等實體之間。接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的原語操作及上層對下層的服務。服務：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供給其相鄰上層。協議棧：某一系統內的各層協議集。411.4網絡的分類按交換功能分類電路交換、報文交換、分組交換、混合交換按拓撲結構分類星型，總線型，環型，樹型，網狀按網絡的作用范圍分類廣域網，局域網，城域網按網絡的使用者分類公用網，專用網42按拓撲結構分類星型優點:網絡連接方便，建網容易，便于管理，容易檢測和隔離故障。數據傳輸速度快。缺點:對中心節點的依賴性大應用:采用非屏蔽雙絞線和集線器43按拓撲結構分類總線型優點:★結構簡單靈活，非常便于擴充;★可靠性高，網絡響應速度快★設備量少，安裝使用方便★共享資源能力強，極便于廣播式工作缺點:故障診斷困難應用:通常采用同軸電纜44按拓撲結構分類環型45按拓撲結構分類樹型：總線型的變形優點:擴充新節點容易，故障隔離也方便.缺點:對根節點的依賴性大46按網絡作用范圍分類1)局域網（LocalAreaNetwork）計算機網絡的通信距離通常限于中等規模的地理區域內，一般