1、,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 主講：張 川,寧波大學(xué)網(wǎng)絡(luò)中心,問題？,網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、互連網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)（因特網(wǎng)）、WWW（萬維網(wǎng)）？用途？ 如何聯(lián)網(wǎng)？如何上網(wǎng)？IP地址？域名？網(wǎng)站？ 如何規(guī)劃、組建、管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？ 相關(guān)原理、術(shù)語？ ,本課程學(xué)習(xí)內(nèi)容,主要講解與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信相關(guān)的基礎(chǔ)理論，著重于原理。 通過對原理的學(xué)習(xí)，使同學(xué)們能夠?qū)τ嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)有比較清晰的認(rèn)識。 了解應(yīng)知 掌握應(yīng)會,課程簡介：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 總學(xué)時：68 理論學(xué)時：31768 實驗學(xué)時：17 學(xué) 分：3.5,教材： 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第7版），謝希仁，電子工業(yè)出版社 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗指導(dǎo)書（自編），到教材室領(lǐng)??； 參考書目： Comput

2、er Networks（Tourth Edition），Andrew S.Tanenbaum，清華大學(xué)出版社 Computer Networks And Internet，Douglas E.Comer，清華大學(xué)出版社 數(shù)據(jù)通信與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò), 第二版, 高等教育出版社, 高傳善 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自頂向下方法與Internet特色,清華大學(xué)出版社,教師聯(lián)系方式 E-mail: 電話：696708 辦公室：北區(qū)1號實驗樓1220 教案及實驗下載： 02/vclass 學(xué)號和身份證號(最后6位，或6個1)登陸,課程學(xué)習(xí)要求,準(zhǔn)時上課，認(rèn)真聽課 及時上交作業(yè)和實驗報告 隨時

3、訪問課程網(wǎng)站和相關(guān)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)網(wǎng)站 互動交流,拒絕“講話族”、“瞌睡族”和“低頭族”（上課時）,拒絕 “瞌睡族”！,拒絕 “智能手機(jī)”和“低頭族” ！,引 言,1. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和應(yīng)用發(fā)展迅速 我國上網(wǎng)計算機(jī)數(shù)的增長情況（萬臺）,總體網(wǎng)民規(guī)模,截至2014年12月，我國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)6.49億，全年共計新增網(wǎng)民3117萬人?；ヂ?lián)網(wǎng)普及率為47.9%，較2013年底提升了2.1個百分點。,中國網(wǎng)民規(guī)模與普及率,總體網(wǎng)民規(guī)模,歷年來非網(wǎng)民不上網(wǎng)的原因,家庭寬帶網(wǎng)民規(guī)模,截至2011年12月底，我國家庭電腦上網(wǎng)寬帶網(wǎng)民規(guī)模為3.92億，占家庭電腦上網(wǎng)網(wǎng)民比例為98.9%，與上一年基本持平,手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模,截

4、至2014年12月，我國手機(jī)網(wǎng)民規(guī)模達(dá)5.57億，較2013年增加5672萬人。網(wǎng)民中使用手機(jī)上網(wǎng)的人群占比由2013年的81.0%提升至85.8% 。,接入方式（上網(wǎng)設(shè)備）,目前中國網(wǎng)民實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入的方式呈現(xiàn)出全新格局,網(wǎng)民上網(wǎng)設(shè)備,部分國家的互聯(lián)網(wǎng)普及率,國際經(jīng)合組織主要國家互聯(lián)網(wǎng)下行帶寬（kbit/s）,基礎(chǔ)資源概述 IP地址,IP地址分為IPv4和IPv6兩種，目前主流應(yīng)用是IPv4,IP地址,IPv6 截至2014年12月，我國IPv6地址數(shù)量為18,797塊/32，年增長12.8%,網(wǎng)站 截至2014年12月，中國網(wǎng)站數(shù)量為335萬個，年增長4.6% 。,網(wǎng)頁 網(wǎng)頁的規(guī)模反映了互

5、聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容豐富程度。截至2014年12月，中國網(wǎng)頁4數(shù)量為1899億個，年增長26.6% 。,中國網(wǎng)頁數(shù),網(wǎng)絡(luò)國際出口帶寬 截至2014年12月，中國國際出口帶寬為4,118,663 Mbps，年增長率為20.9% 。,中國大陸主要骨干網(wǎng)絡(luò)國際出口帶寬數(shù),個人互聯(lián)網(wǎng)使用安全狀況,2010年，遇到過病毒或木馬攻擊的網(wǎng)民比例為45.8%，較2009年下降了10.8個百分點，人數(shù)也從2.17億減少為2.09億人，減少了近800萬人。,半年內(nèi)是否遇到病毒或木馬攻擊,半年內(nèi)是否遇到賬號或密碼被盜,中小企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)狀況,總體而言，中小企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全防護(hù)總體水平較高。安裝殺毒軟件是中小企業(yè)互聯(lián)網(wǎng)安全保

6、護(hù)最主要的措施，在接入互聯(lián)網(wǎng)的中小企業(yè)中，有91.7%的中小企業(yè)安裝了殺毒軟件；有76.5%的中小企業(yè)加裝防火墻；僅5.4%中小企業(yè)未采取任何安全防范措施。,2. 主要原因:,技術(shù)驅(qū)動 計算機(jī)技術(shù)：微電子、存儲介質(zhì)、軟件技術(shù)、多媒體技術(shù) 通信技術(shù)：無線電通信、時分多路電話、人造通信衛(wèi)星等模擬與數(shù)字通信技術(shù) 信息存儲與表示及檢索技術(shù)：分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)、Web技術(shù) 市場驅(qū)動 人們迫切希望能夠打破時間和空間的限制，自由地交互和共享 信息,引 言,PDA（個人數(shù)字助理）、HPC（手持式電腦）等 移動性強(qiáng)、能處理多媒體信息和具有強(qiáng)大通信 能力的高智能設(shè)備,小型機(jī)、大型機(jī)、PC 機(jī)、筆記本電腦等,單機(jī)系統(tǒng)

7、,網(wǎng)絡(luò)計算,第 1 章 概述,1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代中的作用 1.2 互聯(lián)網(wǎng)（因特網(wǎng)）概述 1.3 互聯(lián)網(wǎng)（因特網(wǎng)）的組成 1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展 1.5 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別 1.6 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能 1.7 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展階段 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向,產(chǎn)生、階段、功能、方向,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的四個階段,面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)） 計算機(jī)-計算機(jī)互連網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)） 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化階段 目前所處的網(wǎng)絡(luò)計算的新階段,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生 “通信與計算機(jī)的結(jié)合”, 早期的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 50年代，計算機(jī)技術(shù)與通信技

8、術(shù)相結(jié)合，終端通過通信線路連接主機(jī)，用戶可以在自己的辦公室里上機(jī)，構(gòu)成面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，又稱遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。（需要Modem、電話線路和線路控制器 line controller),隨著用戶終端的增多，為了避免一個計算機(jī)使用多個線路控制器，60年代初，出現(xiàn)多重線路控制器（multiline controller),為了減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)，出現(xiàn)了通信處理機(jī)，又稱前端處理機(jī)FEP(Front End Processor)，主要完成數(shù)據(jù)通信的任務(wù)，而讓主機(jī)專門進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而提高主機(jī)的處理效率。,為了節(jié)省通信費用，在遠(yuǎn)程終端密集處出現(xiàn)了集中器（concentrator)，它的一端用多條低速線路與各終

9、端相連，另一端則用一條高速線路與計算機(jī)相連。,在60年代中，這種面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)獲得很大發(fā)展。比如： 1963年，美國，半自動地面防空系統(tǒng) SAGE 麻省理工學(xué)院林肯實驗室設(shè)計 17個防區(qū) 2臺IBM AN/FSQ-7計算機(jī) 1963年，美國，飛機(jī)訂票系統(tǒng) SABRE-I 航空公司與IBM聯(lián)合研究 一臺中央計算機(jī) 2000個終端 1968年，美國通用電氣公司，信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò) GE Information Services 最大的商用網(wǎng)絡(luò)，從美國到歐洲、澳大利亞和日本 各終端 75個遠(yuǎn)程集中器（23個地點）16個中央集中器 交換機(jī), 現(xiàn)代的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),是 20 世紀(jì) 60 年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)

10、物。 60 年代初，美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。 傳統(tǒng)的電路交換(circuit switching)的電信網(wǎng)有一個缺點：正在通信的電路中有一個交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個通信電路就要中斷。 如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴柦⑦B接。這將要延誤一些時間。, 現(xiàn)代的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)與計算機(jī)互連的網(wǎng)絡(luò) 60年代，要求多個遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)互連，即多個主機(jī)互連，各主機(jī)相對獨立，無主從關(guān)系。 1969年，美國國防部高級研究計劃局（ARPA), 建成 ARPAN

11、ET，出現(xiàn)分組交換網(wǎng)。,IMP：接口報文處理機(jī)（節(jié)點機(jī)），提供主機(jī)間的通信服務(wù)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式工作 通信子網(wǎng)：IMP與它們之間的連線，負(fù)責(zé)通信任務(wù)，公用網(wǎng) 資源子網(wǎng)：主機(jī)及所有連接終端，負(fù)責(zé)應(yīng)用，私用網(wǎng) 通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)可分別建設(shè),ARPANET的成功使計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化,早期的面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個主機(jī)為中心的星形網(wǎng) 各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。 分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。 用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。,從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心,以主機(jī)為中心,以分組交換網(wǎng)為中心,1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信

12、息時代的作用,93.9 美國 “國家信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)（NII）行動計劃”（National Information Infrastructure),又譯國家信息基礎(chǔ)設(shè)施?！靶畔⒏咚俟贰薄?94.9 美國 “全球信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)GII” 因特網(wǎng)（Internet）就是GII的雛形 96.10 美國開發(fā)和建設(shè) Internet II 和 NGI（Next Generation Internet）,1.1 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時代的作用,21 世紀(jì)的一些重要特征：數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。 網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 核心作用：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò),因特網(wǎng)(I

13、nternet)的發(fā)展,進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。 已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向用戶提供的最重要的功能,連通性計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使上網(wǎng)用戶之間都可以交換信息，好像這些用戶的計算機(jī)都可以彼此直接連通一樣。 共享即資源共享?？梢允切畔⒐蚕?、軟件共享，也可以是硬件共享。,1.2 因特網(wǎng)概述,1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò) 網(wǎng)絡(luò)(network)由若干結(jié)點(node)和連接這些結(jié)點的鏈路(link)組成。 互連網(wǎng)internet“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(network of networks)。 互聯(lián)網(wǎng)（

14、或因特網(wǎng)）Internet，世界上最大的互聯(lián)網(wǎng)。 連接在因特網(wǎng)上的計算機(jī)都稱為主機(jī)(host)。,internet 和 Internet 的區(qū)別,以小寫字母 i 開始的 internet（互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連而成的網(wǎng)絡(luò)。 以大寫字母I開始的的 Internet（互聯(lián)網(wǎng)或因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當(dāng)前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡(luò)相互連接而成的特定計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它采用 TCP/IP 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的 ARPANET。,1.2.2 因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段,第一階段：從單個網(wǎng)絡(luò) ARPANET 向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。 1983 年 TCP/IP 協(xié)議成為

15、ARPANET 上的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。 人們把 1983 年作為因特網(wǎng)的誕生時間。 第二階段的特點是建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。 三級計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)（或企業(yè)網(wǎng)）。 第三階段的特點是逐漸形成了多層次 ISP 結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。 出現(xiàn)了因特網(wǎng)服務(wù)提供者 ISP (Internet Service Provider)。,用戶,因特網(wǎng),ISP1,ISP2,因特網(wǎng) 服務(wù)提供者,用戶通過 ISP 上網(wǎng),根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的 IP 地址數(shù)目的不同，ISP 也分成為不同的層次。,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

16、 ISP,第二層 ISP,第二層 ISP,NAP,NAP,A,B,主機(jī)A 本地 ISP 第二層 ISP NAP 第一層 ISP NAP 第二層 ISP 本地 ISP 主機(jī)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 ISP,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,1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作,因特網(wǎng)協(xié)會 ISOC,因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組 IRSG,因特網(wǎng)研究部 IRTF,因特網(wǎng)工程部 IETF,因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小

17、組 IESG,RG,WG,RG,領(lǐng)域,領(lǐng)域,因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 研究委員會 IAB,WG,WG,WG,制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個階段,因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個階段還不是 RFC 文檔。 建議標(biāo)準(zhǔn)(Proposed Standard) 從這個階段開始就成為 RFC 文檔。 草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard) 因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Internet Standard),各種RFC之間的關(guān)系,因特網(wǎng)草案,建議標(biāo)準(zhǔn),草案標(biāo)準(zhǔn),因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),歷史的 RFC,實驗的 RFC,提供信息的 RFC,6 種 RFC,1.3 因特網(wǎng)的組成,從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：

18、 (1) 邊緣部分 由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來進(jìn)行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。 (2) 核心部分 由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。,因特網(wǎng)的核心部分,因特網(wǎng)的邊緣部分,主機(jī),網(wǎng)絡(luò),路由器,因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分,1.3.1 因特網(wǎng)的邊緣部分,處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng)(end system)。 “主機(jī) A 和主機(jī) B 進(jìn)行通信 運行在主機(jī) A 上的某個程序和運行在主機(jī) B 上的另一個程序進(jìn)行通信； 主機(jī) A 的某個進(jìn)程和主機(jī) B 上的另一個進(jìn)程

19、進(jìn)行通信。,兩種通信方式,在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾?客戶服務(wù)器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 對等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式,1. 客戶服務(wù)器方式,客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個應(yīng)用進(jìn)程。 客戶服務(wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系。 客戶是服務(wù)的請求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。,運行 客戶 程序,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運行 服務(wù)器 程序,A,B,客戶,服務(wù)器,客戶 A 向服務(wù)器 B 發(fā)出請求服務(wù)， 而服務(wù)器 B 向客戶 A 提供服務(wù)。,客戶軟件和服務(wù)器軟件的特

20、點,客戶軟件 被用戶調(diào)用后運行，在打算通信時主動向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信請求服務(wù)。不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。 服務(wù)器軟件 專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時處理多個遠(yuǎn)地或本地客戶的請求。 系統(tǒng)啟動后即自動調(diào)用并一直不斷地運行著，被動地等待并接受來自各地的客戶的通信請求。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級的操作系統(tǒng)支持。,2. 對等連接方式,對等連接(peer-to-peer，簡寫為 P2P)是指兩個主機(jī)在通信時并不區(qū)分哪一個是服務(wù)請求方還是服務(wù)提供方。 只要兩個主機(jī)都運行了對等連接軟件（P2P 軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、對等連接通信。 雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。,對等連接方

21、式的特點,對等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對等連接中的每一個主機(jī)既是客戶又同時是服務(wù)器。 例如主機(jī) C 請求 D 的服務(wù)時，C 是客戶，D 是服務(wù)器。但如果 C 又同時向 F提供服務(wù)，那么 C 又同時起著服務(wù)器的作用。,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運行 P2P 程序,運行 P2P 程序,D,C,E,F,運行 P2P 程序,運行 P2P 程序,1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分,網(wǎng)絡(luò)核心部分是因特網(wǎng)中最復(fù)雜的部分。 網(wǎng)絡(luò)中的核心部分要向網(wǎng)絡(luò)邊緣中的大量主機(jī)提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機(jī)都能夠向其他主機(jī)通信（即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)）。 在網(wǎng)絡(luò)核心部分起特殊作用的是路由器(rout

22、er)。 路由器是實現(xiàn)分組交換(packet switching)的關(guān)鍵構(gòu)件，其任務(wù)是轉(zhuǎn)發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡(luò)核心部分最重要的功能。,比較日常生活中兩種通信方式的異同： 電話系統(tǒng) 郵政系統(tǒng),1.3.2 因特網(wǎng)的核心部分,1. 電路交換的主要特點,兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠互相連接起來。,更多的電話機(jī)互相連通,5 部電話機(jī)兩兩相連，需 10 對電線。 N 部電話機(jī)兩兩相連，需 N(N 1)/2 對電線。 當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時，這種連接方法需要的電線對的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。,使用交換機(jī),當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時，就要使用交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。,交換機(jī),在這里，“交換”(switch

23、ing)的含義是： 轉(zhuǎn)接把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。 從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。,電路交換的特點,用戶在通過通信子網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，首先要在通信子網(wǎng)中建立一條實際的物理線路連接 電路交換必定是面向連接的 電路交換的三個階段： 建立連接 通信 釋放連接 在通話的全部時間內(nèi)，通話的兩個用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬,電路交換舉例,A 和 B 通話經(jīng)過四個交換機(jī) 通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行,(,(,(,(,交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),用戶線,用戶線,中繼線,中繼線,B,D,C,A,電路交換舉例,C 和 D 通話只經(jīng)過

24、一個本地交換機(jī) 通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行,(,(,(,(,交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),交換機(jī),用戶線,用戶線,中繼線,中繼線,B,D,C,A,電路交換存在的問題, 對突發(fā)性、間歇性通信不適應(yīng)，系統(tǒng)效率低； 不具有存儲數(shù)據(jù)的能力； 不具備差錯控制能力，無法發(fā)現(xiàn)與糾正傳輸過程中的數(shù)據(jù)差錯； 不夠靈活； 計算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，傳統(tǒng)的電路交換技術(shù)不適合計算機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸。,是 20 世紀(jì) 60 年代美蘇冷戰(zhàn)時期的產(chǎn)物。 由美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA 提出； 為了克服傳統(tǒng)的電路交換(circuit switching)的電信網(wǎng)的缺點。,分組交換技術(shù)的產(chǎn)生背景：,對新型網(wǎng)絡(luò)的基本要求,網(wǎng)絡(luò)用

25、于計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打電話。 網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計算機(jī)，不局限于單一類型的計算機(jī)。 所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。 計算機(jī)在進(jìn)行通信時，必須有冗余的路由。 網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡單，同時還能夠非?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。,分組交換網(wǎng)實驗成功,分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)（1964.8 巴蘭Baran 在美國蘭德Rand公司的“論分布式通信”中提出）。 “分組”（packet) 1966.6 由英國國家物理實驗室NPL 戴維斯 1969.12 美國分組交換網(wǎng)ARPANET(4個結(jié)點）投入運行。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入一個嶄新的紀(jì)元，公認(rèn)ARPANET為分組交換網(wǎng)之父，作

26、為現(xiàn)代電信時代的開始。 1973 英國、法國都開通了分組交換網(wǎng)。,分組交換采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。分組的概念如圖1-3所示。 分組交換的特征是不先建立連接而隨時可發(fā)送數(shù)據(jù)這種連網(wǎng)方式稱為無連接的(connectionless)方式。,分組交換技術(shù)的特點,報文(message)：通常我們將欲發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)稱為一個報文。 分組(packet)：在發(fā)送報文之前，先將較長的報文劃分成為一個個更小的等長數(shù)據(jù)段，在每一個數(shù)據(jù)段前面，加上一些必要的控制信息組成的首部(header)后，就構(gòu)成了一個分組(packet)。分組又稱為“包”，而分組的首部也可稱為“包頭”。 分組是在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中傳送的數(shù)據(jù)單元,報文,分組

27、交換的原理（一）,在發(fā)送端，先把較長的報文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),分組交換的原理（二）,每一個數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。,首部,首部,首部,請注意：現(xiàn)在左邊是“前面”,分組交換網(wǎng)的示意圖,H1,A,互聯(lián)網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 發(fā)送分組,H2 向 H6 發(fā)送分組,注意分組路徑的變化！,路由器,主機(jī),注意分組的存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程,H1,A,互聯(lián)網(wǎng),B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 發(fā)送分組,路由器,主機(jī),在路由器 E 暫存 查找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,最后到達(dá)目的主機(jī) H5,在路由器 C 暫存 查

28、找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,在路由器 A 暫存 查找轉(zhuǎn)發(fā)表 找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口,路由器,在路由器中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。 路由器處理分組的過程是： 把收到的分組先放入緩存（暫時存儲）； 查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個目的地址應(yīng)從哪個端口轉(zhuǎn)發(fā)； 把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。,分組交換的優(yōu)點,高效 動態(tài)分配傳輸帶寬，對通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。 迅速 不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組。 可靠 保證可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。,分組交換帶來的問題,分組在各結(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時需要排隊，這就會造成一定的時延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可

29、少的控制信息）也造成了一定的開銷。,存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理并非完全新的概念,在 20 世紀(jì) 40 年代，電報通信也采用了基于存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理的報文交換(message switching)。 報文交換的時延較長，從幾分鐘到幾小時不等?，F(xiàn)在報文交換已經(jīng)很少有人使用了。,三種交換的比較,A B C D,A B C D,A B C D,報文交換,電路交換,分組交換,t,數(shù)據(jù)傳送 的特點,比特流直達(dá)終點,報文,報文,報文,分組,分組,分組,存儲 轉(zhuǎn)發(fā),存儲 轉(zhuǎn)發(fā),存儲 轉(zhuǎn)發(fā),存儲 轉(zhuǎn)發(fā),1. 4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展,(1) 中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) CHINANET (2) 中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng) CERNET (3) 中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CST