計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)謝希仁第七版全套ppt

1、第 1 章 概述,,第 1 章 概述,1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用1.2 互聯(lián)網(wǎng)概述1.3 互聯(lián)網(wǎng)的組成1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國(guó)的發(fā)展1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),1.2 互聯(lián)網(wǎng)概述,1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)1.2.2 互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段1.2.3 互聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作,1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò),互聯(lián)網(wǎng) (Internet)特指

2、Internet，起源于美國(guó)，現(xiàn)已發(fā)展成為世界上最大的、覆蓋全球的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) (簡(jiǎn)稱為網(wǎng)絡(luò))由若干結(jié)點(diǎn)(node)和連接這些結(jié)點(diǎn)的鏈路(link)組成?；ミB網(wǎng) (internetwork 或 internet)可以通過(guò)路由器把網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)，這就構(gòu)成了一個(gè)覆蓋范圍更大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，稱之為互連網(wǎng)?！熬W(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”(network of networks)。,1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò),請(qǐng)注意名詞“結(jié)點(diǎn)”,在網(wǎng)絡(luò)中， nod

3、e 的標(biāo)準(zhǔn)譯名是“結(jié)點(diǎn)”而不是“節(jié)點(diǎn)”。雖然 node 有時(shí)也可譯為“節(jié)點(diǎn)”，但這是指像天線上的駐波的節(jié)點(diǎn)，這種節(jié)點(diǎn)很像竹竿上的“節(jié)”。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的樹(shù) (tree) 中的 node 應(yīng)當(dāng)譯為“節(jié)點(diǎn)”。,關(guān)于“云”,當(dāng)使用一朵“云”來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可能會(huì)有兩種不同的情況：云表示的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)包含了和網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)。云表示的網(wǎng)絡(luò)里面就只剩下許多路由器和連接這些路由器的鏈路，把有關(guān)的計(jì)算機(jī)畫在云的外面。習(xí)慣上，與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)

4、(host)。,基本概念要清楚,網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起?；ミB網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)通過(guò)路由器連接在一起。與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)。,1.3 互聯(lián)網(wǎng)的組成,1.3.1 互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分1.3.2 互聯(lián)網(wǎng)的核心部分,1.3 互聯(lián)網(wǎng)的組成,從互聯(lián)網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為兩大塊：(1) 邊緣部分： 由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來(lái)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

5、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）。,互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分與核心部分,互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分與核心部分,1.3.1 互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分,處在互聯(lián)網(wǎng)邊緣的部分就是連接在互聯(lián)網(wǎng)上的所有的主機(jī)。這些主機(jī)又稱為端系統(tǒng) (end system)。端系統(tǒng)在功能上可能有很大的差別小的端系統(tǒng)可以是一臺(tái)普通個(gè)人電腦，具有上網(wǎng)功能的智能手機(jī)，甚至是一個(gè)很小的網(wǎng)絡(luò)攝像頭。大的端系統(tǒng)則可以是一臺(tái)非常昂貴的大型計(jì)算機(jī)。

6、端系統(tǒng)的擁有者可以是個(gè)人，也可以是單位（如學(xué)校、企業(yè)、政府機(jī)關(guān)等），當(dāng)然也可以是某個(gè) ISP。,端系統(tǒng)之間通信的含義,“主機(jī) A 和主機(jī) B 進(jìn)行通信”實(shí)際上是指：“運(yùn)行在主機(jī) A 上的某個(gè)程序和運(yùn)行在主機(jī) B 上的另一個(gè)程序進(jìn)行通信”。,即“主機(jī) A 的某個(gè)進(jìn)程和主機(jī) B 上的另一個(gè)進(jìn)程進(jìn)行通信”。簡(jiǎn)稱為“計(jì)算機(jī)之間通信”。,端系統(tǒng)之間的兩種通信方式,端系統(tǒng)之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶?服務(wù)器方式（C/S 方式）即

7、Client/Server方式，簡(jiǎn)稱為 C/S 方式。 對(duì)等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式 ，簡(jiǎn)稱為 P2P 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(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻簟?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?？蛻羰欠?wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。,服務(wù)請(qǐng)求方和服務(wù)提供方都要使用網(wǎng)絡(luò)核心部分所提供的服務(wù)。,,,,,,,,,運(yùn)行

8、客戶程序,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運(yùn)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(qǐng)求服務(wù)，服務(wù)器 B 向客戶 A 提供服務(wù),客戶-服務(wù)器工作方式,客戶軟件的特點(diǎn),被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請(qǐng)求服務(wù)）。因此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。,服務(wù)器軟件的特點(diǎn),一種專門用來(lái)提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。系統(tǒng)啟動(dòng)后即自

9、動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著，被動(dòng)地等待并接受來(lái)自各地的客戶的通信請(qǐng)求。因此，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。,客戶與服務(wù)器的通信關(guān)系建立后，通信可以是雙向的，客戶和服務(wù)器都可發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。,2. 對(duì)等連接方式,對(duì)等連接 (peer-to-peer，簡(jiǎn)寫為 P2P) 是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件 (P2P 軟件) ，它們就可以

10、進(jìn)行平等的、對(duì)等連接通信。雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔。,對(duì)等連接方式的特點(diǎn),對(duì)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(duì)等連接中的每一個(gè)主機(jī)既是客戶又是服務(wù)器。例如主機(jī) C 請(qǐng)求 D 的服務(wù)時(shí)，C 是客戶，D 是服務(wù)器。但如果 C 又同時(shí)向 F提供服務(wù)，那么 C 又同時(shí)起著服務(wù)器的作用。,對(duì)等連接工作方式可支持大量對(duì)等用戶（如上百萬(wàn)個(gè)）同時(shí)工作。,,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)邊緣,網(wǎng)絡(luò)核心,運(yùn)行P2P 程序,運(yùn)

11、行P2P 程序,,,,D,C,,E,F,運(yùn)行P2P 程序,運(yùn)行P2P 程序,,,,對(duì)等連接工作方式（P2P方式）,1.3.2 互聯(lián)網(wǎng)的核心部分,網(wǎng)絡(luò)核心部分是互聯(lián)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(gè)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 (router)。,1.3.2 互聯(lián)網(wǎng)的核心部分,路由器是實(shí)現(xiàn)分組交換 (pac

12、ket 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。為了理解分組交換，首先了解電路交換的基本概念。,1. 電路交換的主要特點(diǎn),?,?,,2 部電話機(jī)只需要用 1 對(duì)電線直接連接就能夠互相通話。,電話機(jī)的不同連接方法,(a) 兩部電話直接相連,1. 電路交換的主要特點(diǎn),5 部電話機(jī)兩兩直接相連，需 10 對(duì)電線。,電話機(jī)的不同連接方法,(b) 5 部電話機(jī)兩兩直接相連,,,,,,,,,,,1.

13、 電路交換的主要特點(diǎn),N 部電話機(jī)兩兩直接相連，需 N(N – 1)/2 對(duì)電線。這種直接連接方法所需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)量的平方（ N2 ）成正比。,,使用交換機(jī),當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換機(jī)來(lái)完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。,…,,,,,?,?,?,?,?,,,,,,?,?,?,?,,交換機(jī),每一部電話都直接連接到交換機(jī)上，而交換機(jī)使用交換的方法，讓電話用戶彼此之間可以很方便地通信。 所采用的交換方式就是電路交換 (circui

14、t switching)。,電話機(jī)的不同連接方法,(c) 用交換機(jī)連接許多部電話,“交換”的含義,在這里，“交換”(switching)的含義就是轉(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(lái)。從通信資源的分配角度來(lái)看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。,電路交換特點(diǎn),電路交換必定是面向連接的。 電路交換分為三個(gè)階段：建立連接：建立一條專用的物理通路，以保證雙方通話時(shí)所需的通信資源在通信時(shí)不會(huì)被其他用戶

15、占用；通信：主叫和被叫雙方就能互相通電話；釋放連接：釋放剛才使用的這條專用的物理通路（釋放剛才占用的所有通信資源）。,電路交換舉例,A 和 B 通話經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行,,電路交換的用戶始終占用端到端的通信資源,電路交換缺點(diǎn),計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致在傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，通信線路的利用率很低（用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間往往不到10%甚至1% ）。,2. 分組交換的主要特點(diǎn),分組交換則采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。在發(fā)送

16、端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。,,報(bào)文,添加首部構(gòu)成分組,每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組(packet)。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),首部,首部,首部,請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”,分組交換的傳輸單元,分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。,以分組為基本單位在網(wǎng)絡(luò)中傳送,分組首部的重要性,每一個(gè)分組的首部都含有地址（諸如目的地址和源地址）等控制信

17、息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。每個(gè)分組在互聯(lián)網(wǎng)中獨(dú)立地選擇傳輸路徑。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。,收到分組后剝?nèi)ナ撞?接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,數(shù) 據(jù),首部,收到的數(shù)據(jù),最后還原成原來(lái)的報(bào)文,最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在

18、轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。,數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),數(shù) 據(jù),1.3.2 互聯(lián)網(wǎng)的核心部分,互聯(lián)網(wǎng)的核心部分是由許多網(wǎng)絡(luò)和把它們互連起來(lái)的路由器組成，而主機(jī)處在互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分。互聯(lián)網(wǎng)核心部分中的路由器之間一般都用高速鏈路相連接，而在網(wǎng)絡(luò)邊緣的主機(jī)接入到核心部分則通常以相對(duì)較低速率的鏈路相連接。主機(jī)的用途是為用戶進(jìn)行信息處理的，并且可以和其他主機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換信息。路由器的用途則是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)分組的，即進(jìn)行分組交換的。,網(wǎng)絡(luò)核心

19、部分,分組交換的示意圖,(a) 核心部分的路由器把網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái),網(wǎng)絡(luò)核心部分,分組交換的示意圖,(b) 核心部分中的網(wǎng)絡(luò)可用一條鏈路表示,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(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程,,,,,,,,,,,,,H1,A,,,互聯(lián)網(wǎng),B,D,E,C

20、,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(méi)有直接連線。路由器處理分組的過(guò)程是：把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝?/p>

21、轉(zhuǎn)發(fā)出去。,主機(jī)和路由器的作用不同,主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。路由器對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付目的主機(jī)。,分組交換的優(yōu)點(diǎn),分組交換帶來(lái)的問(wèn)題,分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開(kāi)銷。,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理并非完全新的概念,在 20 世紀(jì) 40 年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換 (message swi

22、tching)。 報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)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(bào)文交換,電路交換,分組交換,,t,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,數(shù)據(jù)傳送特點(diǎn),比特流直達(dá)終點(diǎn),報(bào)文,報(bào)文,報(bào)文,分組,分組,分組,存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),存

23、儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),三種交換的比較,若要連續(xù)傳送大量的數(shù)據(jù)，且其傳送時(shí)間遠(yuǎn)大于連接建立時(shí)間，則電路交換的傳輸速率較快。報(bào)文交換和分組交換不需要預(yù)先分配傳輸帶寬，在傳送突發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)可提高整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的信道利用率。由于一個(gè)分組的長(zhǎng)度往往遠(yuǎn)小于整個(gè)報(bào)文的長(zhǎng)度，因此分組交換比報(bào)文交換的時(shí)延小，同時(shí)也具有更好的靈活性。,1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類別,1.5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義1.5.2 幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò),1.5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,計(jì)

24、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的精確定義并未統(tǒng)一。較好的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要是由一些通用的、可編程的硬件互連而成的，而這些硬件并非專門用來(lái)實(shí)現(xiàn)某一特定目的（例如，傳送數(shù)據(jù)或視頻信號(hào)）。這些可編程的硬件能夠用來(lái)傳送多種不同類型的數(shù)據(jù)，并能支持廣泛的和日益增長(zhǎng)的應(yīng)用。,1.5.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義,根據(jù)這個(gè)定義：(1) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所連接的硬件，并不限于一般的計(jì)算機(jī)，而是包括了智能手機(jī)。(2) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并非專門用來(lái)傳送數(shù)據(jù)，而是能夠支持很多種的應(yīng)用（包

25、括今后可能出現(xiàn)的各種應(yīng)用）。,請(qǐng)注意，上述的“可編程的硬件”表明這種硬件一定包含有中央處理機(jī) (CPU)。,1.5.2 幾種不同類別的網(wǎng)絡(luò),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種類別。典型包括：1. 從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類2. 從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類3. 用來(lái)把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),1. 從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類,廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)：作用范圍通常為幾十到幾千公里。局域網(wǎng) LAN (Local Area Net

26、work) ：作用距離約為5 ~ 50 公里。城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)：局限在較小的范圍（如 1 公里左右）。個(gè)人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network) ：范圍很小，大約在10 米左右,若中央處理機(jī)之間的距離非常近（如僅1米的數(shù)量級(jí)甚至更小些），則一般就稱之為多處理機(jī)系統(tǒng)，而不稱它為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,2. 從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類,公用網(wǎng) (public network

27、) 按規(guī)定交納費(fèi)用的人都可以使用的網(wǎng)絡(luò)。因此也可稱為公眾網(wǎng)。專用網(wǎng) (private network) 為特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。,公用網(wǎng)和專用網(wǎng)都可以傳送多種業(yè)務(wù)。如傳送的是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)，則分別是公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。,3. 用來(lái)把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),接入網(wǎng) AN (Access Network)，它又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。接入網(wǎng)是一類比較特殊的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，用于將用戶接入互聯(lián)網(wǎng)。接入網(wǎng)本身既不屬于互

28、聯(lián)網(wǎng)的核心部分，也不屬于互聯(lián)網(wǎng)的邊緣部分。接入網(wǎng)是從某個(gè)端系統(tǒng)到另一個(gè)端系統(tǒng)的路徑中，由這個(gè)端系統(tǒng)到第一個(gè)路由器（也稱為邊緣路由器）之間的一些物理鏈路所組成的。,3. 用來(lái)把用戶接入到互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò),從覆蓋的范圍看，很多接入網(wǎng)還是屬于局域網(wǎng)。從作用上看，接入網(wǎng)只是起到讓用戶能夠與互聯(lián)網(wǎng)連接的“橋梁”作用。,1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能,1.6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)1.6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征,1.6.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性

29、能指標(biāo),計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能一般是指它的幾個(gè)重要的性能指標(biāo)，主要包括：速率帶寬吞吐率時(shí)延時(shí)延帶寬積往返時(shí)間 RTT利用率,1. 速率,比特（bit）是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。比特（bit）來(lái)源于 binary digit，意思是一個(gè)“二進(jìn)制數(shù)字”，因此一個(gè)比特就是二進(jìn)制數(shù)字中的一個(gè) 1 或 0。速率是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個(gè)性能指標(biāo)，指的是數(shù)據(jù)的傳送速率，它也稱為數(shù)據(jù)率 (data rate)

30、或比特率 (bit rate)。速率的單位是 bit/s，或 kbit/s、Mbit/s、 Gbit/s 等。例如 4 ? 1010 bit/s 的數(shù)據(jù)率就記為 40 Gbit/s。速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率，非實(shí)際運(yùn)行速率。,2. 帶寬,兩種不同意義：“帶寬”(bandwidth) 本來(lái)是指信號(hào)具有的頻帶寬度，其單位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，帶寬用來(lái)表示網(wǎng)絡(luò)中某通道傳送數(shù)據(jù)的能力。表示在單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中

31、的某信道所能通過(guò)的“最高數(shù)據(jù)率”。單位是 bit/s ，即 “比特每秒”。,在“帶寬”的上述兩種表述中，前者為頻域稱謂，而后者為時(shí)域稱謂，其本質(zhì)是相同的。也就是說(shuō)，一條通信鏈路的“帶寬”越寬，其所能傳輸?shù)摹白罡邤?shù)據(jù)率”也越高。,數(shù)字信號(hào)流隨時(shí)間的變化,在時(shí)間軸上信號(hào)的寬度隨帶寬的增大而變窄。,3. 吞吐量,吞吐量 (throughput) 表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種

32、測(cè)量，以便知道實(shí)際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。,4. 時(shí)延 (delay 或 latency),時(shí)延 (delay 或 latency) 是指數(shù)據(jù)（一個(gè)報(bào)文或分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。有時(shí)也稱為延遲或遲延。網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延由以下幾個(gè)不同的部分組成：(1) 發(fā)送時(shí)延(2) 傳播時(shí)延(3) 處理時(shí)延(4) 排隊(duì)時(shí)延,4. 時(shí)延 (delay 或 la

33、tency),(1) 發(fā)送時(shí)延也稱為傳輸時(shí)延。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)幀從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間。也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個(gè)比特算起，到該幀的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。,,4. 時(shí)延 (delay 或 latency),(2) 傳播時(shí)延電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間。 發(fā)送時(shí)延與傳播時(shí)延有本質(zhì)上的不同。信號(hào)發(fā)送速率和信號(hào)在信道上的傳播速率是完全不同的概念。,,4. 時(shí)延 (delay 或 latency)

34、,(3) 處理時(shí)延主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)，為處理分組（例如分析首部、提取數(shù)據(jù)、差錯(cuò)檢驗(yàn)或查找路由）所花費(fèi)的時(shí)間。 (4) 排隊(duì)時(shí)延分組在路由器輸入輸出隊(duì)列中排隊(duì)等待處理所經(jīng)歷的時(shí)延。排隊(duì)時(shí)延的長(zhǎng)短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時(shí)的通信量。,4. 時(shí)延 (delay 或 latency),數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)歷的總時(shí)延就是發(fā)送時(shí)延、傳播時(shí)延、處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延之和。,總時(shí)延 = 發(fā)送時(shí)延 + 傳播時(shí)延 + 處理時(shí)延

35、+ 排隊(duì)時(shí)延,必須指出，在總時(shí)延中，究竟是哪一種時(shí)延占主導(dǎo)地位，必須具體分析。,四種時(shí)延所產(chǎn)生的地方,,,,,,,,,1 0 1 1 0 0 1,…,發(fā)送器,隊(duì)列,結(jié)點(diǎn) B,結(jié)點(diǎn) A,,,在結(jié)點(diǎn) A 中產(chǎn)生處理時(shí)延和排隊(duì)時(shí)延,數(shù)據(jù),假設(shè)從結(jié)點(diǎn) A 向結(jié)點(diǎn) B 發(fā)送數(shù)據(jù),鏈路,幾種時(shí)延產(chǎn)生的地方不一樣,容易產(chǎn)生的錯(cuò)誤概念,對(duì)于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)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(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)

36、延。,以下說(shuō)法是錯(cuò)誤的：“在高速鏈路（或高帶寬鏈路）上，比特會(huì)傳送得更快些”。,5. 時(shí)延帶寬積,鏈路的時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度。,,,,（傳播）時(shí)延,鏈路,帶寬,,時(shí)延帶寬積 = 傳播時(shí)延 ? 帶寬,只有在代表鏈路的管道都充滿比特時(shí)，鏈路才得到了充分利用。,鏈路像一條空心管道,6. 往返時(shí)間 RTT,互聯(lián)網(wǎng)上的信息不僅僅單方向傳輸，而是雙向交互的。因此，有時(shí)很需要知道雙向交互一次所需的時(shí)間。往返時(shí)間表示從發(fā)送方發(fā)送

37、數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送方收到來(lái)自接收方的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時(shí)間。在互聯(lián)網(wǎng)中，往返時(shí)間還包括各中間結(jié)點(diǎn)的處理時(shí)延、排隊(duì)時(shí)延以及轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)的發(fā)送時(shí)延。當(dāng)使用衛(wèi)星通信時(shí)，往返時(shí)間 RTT 相對(duì)較長(zhǎng)，是很重要的一個(gè)性能指標(biāo)。,7. 利用率,分為信道利用率和網(wǎng)絡(luò)利用率。信道利用率指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的（有數(shù)據(jù)通過(guò)）。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值。信道利用率并非越高越好。當(dāng)某信道的利用率增

38、大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。,時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系,根據(jù)排隊(duì)論的理論，當(dāng)某信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延也就迅速增加。 若令 D0 表示網(wǎng)絡(luò)空閑時(shí)的時(shí)延，D 表示網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的時(shí)延，則在適當(dāng)?shù)募俣l件下，可以用下面的簡(jiǎn)單公式表示 D 和 D0之間的關(guān)系：,,其中：U 是網(wǎng)絡(luò)的利用率，數(shù)值在 0 到 1 之間。,時(shí)延與網(wǎng)絡(luò)利用率的關(guān)系,當(dāng)信道的利用率增大時(shí)，該信道引起的時(shí)延迅速增加。,1.6.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的非性能特征,一

39、些非性能特征也很重要。它們與前面介紹的性能指標(biāo)有很大的關(guān)系。主要包括：費(fèi)用質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化可靠性可擴(kuò)展性和可升級(jí)性 易于管理和維護(hù),1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu),1.7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成1.7.2 協(xié)議與劃分層次1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)1.7.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)1.7.5 TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),1.7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)。相互通

40、信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。 “分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部問(wèn)題就比較易于研究和處理。,1.7.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的形成,1974年，美國(guó)的 IBM 公司宣布了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)SNA (System Network Architecture)。這個(gè)著名的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)就是按照分層的方法制定的。不久后，其他一些公司也相繼推出自己公司的具有不同名稱的體系結(jié)

41、構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的不同，不同公司的設(shè)備很難互相連通。,開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM,為了使不同體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都能互連，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 于1977年成立了專門機(jī)構(gòu)研究該問(wèn)題。他們提出了一個(gè)試圖使各種計(jì)算機(jī)在世界范圍內(nèi)互連成網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架，即著名的開(kāi)放系統(tǒng)互連基本參考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，簡(jiǎn)稱為 OSI。,只要遵循 OSI 標(biāo)

42、準(zhǔn)，一個(gè)系統(tǒng)就可以和位于世界上任何地方的、也遵循這同一標(biāo)準(zhǔn)的其他任何系統(tǒng)進(jìn)行通信。,開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM,OSI 只獲得了一些理論研究的成果，在市場(chǎng)化方面卻失敗了。原因包括：OSI 的專家們?cè)谕瓿?OSI 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)沒(méi)有商業(yè)驅(qū)動(dòng)力；OSI 的協(xié)議實(shí)現(xiàn)起來(lái)過(guò)分復(fù)雜，且運(yùn)行效率很低；OSI 標(biāo)準(zhǔn)的制定周期太長(zhǎng)，因而使得按 OSI 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的設(shè)備無(wú)法及時(shí)進(jìn)入市場(chǎng)；OSI 的層次劃分也不太合理，有些功能在多個(gè)層次中重復(fù)出現(xiàn)。,兩

43、種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),法律上的 (de jure) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) OSI 并沒(méi)有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) TCP/IP 卻獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP 常被稱為事實(shí)上的 (de facto) 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。,1.7.2 協(xié)議與劃分層次,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換必須遵守事先約定好的規(guī)則。 這些規(guī)則明確規(guī)定了所交換的數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問(wèn)題（同步含有時(shí)序的意思）。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (network protocol)，簡(jiǎn)稱為協(xié)議，是為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)

44、交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定。,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)組成要素,語(yǔ)法：數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式 。 語(yǔ)義：需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。 同步：事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。,由此可見(jiàn)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不可缺少的組成部分。,協(xié)議的兩種形式,一種是使用便于人來(lái)閱讀和理解的文字描述。另一種是使用讓計(jì)算機(jī)能夠理解的程序代碼。這兩種不同形式的協(xié)議都必須能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)上信息交換過(guò)程做出精確的解釋。,層次式協(xié)議結(jié)構(gòu),ARPANE

45、T 的研制經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于非常復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)應(yīng)該是層次式的。,劃分層次的概念舉例,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送文件。可以將要做的工作進(jìn)行如下的劃分：第一類工作與傳送文件直接有關(guān)。確信對(duì)方已做好接收和存儲(chǔ)文件的準(zhǔn)備。雙方已協(xié)調(diào)好一致的文件格式。兩個(gè)主機(jī)將文件傳送模塊作為最高的一層 ，剩下的工作由下面的模塊負(fù)責(zé)。,兩個(gè)主機(jī)交換文件,,,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,,只看這兩個(gè)文件傳送模塊好像

46、文件及文件傳送命令是按照水平方向的虛線傳送的,,,,把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送,把收到的文件交給上層模塊,,再設(shè)計(jì)一個(gè)通信服務(wù)模塊,,,,,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,,只看這兩個(gè)通信服務(wù)模塊好像可直接把文件可靠地傳送到對(duì)方,,,,把文件交給下層模塊進(jìn)行發(fā)送,把收到的文件交給上層模塊,,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,,,,,,,,,,再設(shè)計(jì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入模塊,文件傳送模塊,主機(jī) 1,主機(jī) 2,文件傳送模塊,

47、,,通信服務(wù)模塊,通信服務(wù)模塊,,,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,網(wǎng)絡(luò)接入模塊,通信網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)接口,網(wǎng)絡(luò)接口,,,網(wǎng)絡(luò)接入模塊負(fù)責(zé)做與網(wǎng)絡(luò)接口細(xì)節(jié)有關(guān)的工作，例如：規(guī)定傳輸?shù)膸袷剑瑤淖畲箝L(zhǎng)度等。,分層的好處與缺點(diǎn),好處,各層之間是獨(dú)立的。靈活性好。結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。,缺點(diǎn),降低效率。有些功能會(huì)在不同的層次中重復(fù)出現(xiàn)，因而產(chǎn)生了額外開(kāi)銷。,層數(shù)多少要適當(dāng),層數(shù)太少，就會(huì)使每一層的協(xié)議太復(fù)雜。層數(shù)太多，又

48、會(huì)在描述和綜合各層功能的系統(tǒng)工程任務(wù)時(shí)遇到較多的困難。,各層完成的主要功能,① 差錯(cuò)控制：使相應(yīng)層次對(duì)等方的通信更加可靠。② 流量控制：發(fā)送端的發(fā)送速率必須使接收端來(lái)得及接收，不要太快。③ 分段和重裝 ：發(fā)送端將要發(fā)送的數(shù)據(jù)塊劃分為更小的單位，在接收端將其還原。④ 復(fù)用和分用：發(fā)送端幾個(gè)高層會(huì)話復(fù)用一條低層的連接，在接收端再進(jìn)行分用。⑤ 連接建立和釋放：交換數(shù)據(jù)前先建立一條邏輯連接，數(shù)據(jù)傳送結(jié)束后釋放連接。,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

49、,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) (architecture) 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。 體系結(jié)構(gòu)就是這個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的功能的精確定義。實(shí)現(xiàn) (implementation) 是遵循這種體系結(jié)構(gòu)的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問(wèn)題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)則是具體的，是真正在運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件和軟件。,1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),OSI 的七層協(xié)議體系結(jié)構(gòu)的概念清楚，理論也較完整，但它既復(fù)雜又不實(shí)用。

50、TCP/IP 是四層體系結(jié)構(gòu)：應(yīng)用層、運(yùn)輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層。但最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒(méi)有具體內(nèi)容。因此往往采取折中的辦法，即綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu) 。,1.7.3 具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),,,,,,,,應(yīng)用層,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,表示層,會(huì)話層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,7654321,OSI 的體系結(jié)構(gòu),,,,,應(yīng)用層,網(wǎng)絡(luò)接口層,網(wǎng)際層 IP,(各種應(yīng)用層協(xié)議，如DNS,

51、 HTTP, SMTP 等),運(yùn)輸層 (TCP 或 UDP),TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),(a),(b),(c),,,,,,運(yùn)輸層,網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用層,數(shù)據(jù)鏈路層,物理層,54321,五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),（這一層并沒(méi)有具體內(nèi)容）,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：(a) OSI 的七層協(xié)議；(b) TCP/IP 的四層協(xié)議；(c) 五層協(xié)議,五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu),應(yīng)用層 (application layer) 運(yùn)輸層 (transport la

52、yer) 網(wǎng)絡(luò)層 (network layer) 數(shù)據(jù)鏈路層 (data link layer) 物理層 (physical layer),數(shù)據(jù)鏈路層,5 應(yīng)用層,4 運(yùn)輸層,3 網(wǎng)絡(luò)層,2 數(shù)據(jù)鏈路層,1 物理層,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,,主機(jī) 2,應(yīng)用進(jìn)程數(shù)據(jù)先傳送到

53、應(yīng)用層,加上應(yīng)用層首部，成為應(yīng)用層 PDU,PDU (Protocol Data Unit)：協(xié)議數(shù)據(jù)單元。OSI參考模型把對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU。,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,,主機(jī) 2,應(yīng)用層 PDU 再傳送到運(yùn)輸層,加上運(yùn)輸層首部，成為運(yùn)輸層報(bào)文,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1

54、,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,,主機(jī) 2,運(yùn)輸層報(bào)文再傳送到網(wǎng)絡(luò)層,加上網(wǎng)絡(luò)層首部，成為 IP 數(shù)據(jù)報(bào)（或分組）,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,,主機(jī) 2,IP 數(shù)據(jù)報(bào)再傳送到數(shù)據(jù)鏈路層,加上鏈路層首部和尾部，成為數(shù)據(jù)鏈路層幀,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,

55、2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,,主機(jī) 2,數(shù)據(jù)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,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,,物理傳輸媒體,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,電信號(hào)（或光信號(hào)）在物理媒體中傳播從發(fā)送端物理層傳送到接收端物理層,主機(jī) 2,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,

56、,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,物理層接收到比特流，上交給數(shù)據(jù)鏈路層,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊咳〕鰯?shù)據(jù)部分，上交給網(wǎng)絡(luò)層,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分

57、上交給運(yùn)輸層,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,運(yùn)輸層剝?nèi)ナ撞?，取出?shù)據(jù)部分上交給應(yīng)用層,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,應(yīng)用層剝?nèi)ナ撞?，取出?yīng)用程序數(shù)據(jù)上交給應(yīng)用進(jìn)程,,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,

58、,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,,我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),10100110100101 比 特 流 110101110101,注意觀察加入或剝?nèi)ナ撞浚ㄎ膊浚┑膶哟?應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),主機(jī) 1 向主機(jī) 2

59、發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,主機(jī) 2 的物理層收到比特流后交給數(shù)據(jù)鏈路層,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,數(shù)據(jù)鏈路層剝?nèi)撞亢蛶膊亢蟀褞臄?shù)據(jù)部分交給網(wǎng)絡(luò)層,H2,T2,

60、H3,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,網(wǎng)絡(luò)層剝?nèi)シ纸M首部后把分組的數(shù)據(jù)部分交給運(yùn)輸層,H4,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,運(yùn)輸層剝?nèi)?bào)文首部后把報(bào)文的數(shù)據(jù)部分交給應(yīng)用層,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),H5,應(yīng) 用 程 序 數(shù) 據(jù),主機(jī)

61、1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,應(yīng)用層剝?nèi)?yīng)用層 PDU 首部后把應(yīng)用程序數(shù)據(jù)交給應(yīng)用進(jìn)程,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主機(jī) 1,,AP2,,AP1,主機(jī) 2,,我收到了 AP1 發(fā)來(lái)的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)！,主機(jī) 1 向主機(jī) 2 發(fā)送數(shù)據(jù),OSI 參考模型把對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)

62、單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PDU (Protocol Data Unit)。這個(gè)名詞現(xiàn)已被許多非 OSI 標(biāo)準(zhǔn)采用。任何兩個(gè)同樣的層次把數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)單元加上控制信息）通過(guò)水平虛線直接傳遞給對(duì)方。這就是所謂的“對(duì)等層”(peer layers)之間的通信。各層協(xié)議實(shí)際上就是在各個(gè)對(duì)等層之間傳遞數(shù)據(jù)時(shí)的各項(xiàng)規(guī)定。,1.7.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn),實(shí)體 (entity) 表示任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程。 協(xié)議是控

63、制兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信的規(guī)則的集合。 在協(xié)議的控制下，兩個(gè)對(duì)等實(shí)體間的通信使得本層能夠向上一層提供服務(wù)。要實(shí)現(xiàn)本層協(xié)議，還需要使用下層所提供的服務(wù)。,協(xié)議和服務(wù)在概念上是不一樣的,協(xié)議的實(shí)現(xiàn)保證了能夠向上一層提供服務(wù)。本層的服務(wù)用戶只能看見(jiàn)服務(wù)而無(wú)法看見(jiàn)下面的協(xié)議。即下面的協(xié)議對(duì)上面的服務(wù)用戶是透明的。 協(xié)議是“水平的”，即協(xié)議是控制對(duì)等實(shí)體之間通信的規(guī)則。服務(wù)是“垂直的”，即服務(wù)是由下層向上層通過(guò)層間接口提供的。上層使用服

64、務(wù)原語(yǔ)獲得下層所提供的服務(wù)。,服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn),同一系統(tǒng)相鄰兩層的實(shí)體進(jìn)行交互的地方，稱為服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn) SAP (Service Access Point)。 服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn)SAP是一個(gè)抽象的概念，它實(shí)際上就是一個(gè)邏輯接口。OSI把層與層之間交換的數(shù)據(jù)的單位稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元 SDU (Service Data Unit)。SDU 可以與 PDU 不一樣，例如，可以是多個(gè) SDU 合成為一個(gè) PDU，也可以是一個(gè) SDU 劃分為幾個(gè) PDU。,

65、1.7.4 實(shí)體、協(xié)議、服務(wù)和服務(wù)訪問(wèn)點(diǎn),相鄰兩層之間的關(guān)系,協(xié)議很復(fù)雜,協(xié)議必須把所有不利的條件事先都估計(jì)到，而不能假定一切都是正常的和非常理想的。 看一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是否正確，不能光看在正常情況下是否正確，還必須非常仔細(xì)地檢查這個(gè)協(xié)議能否應(yīng)付各種異常情況。,【例1-1】著名的協(xié)議舉例,占據(jù)東、西兩個(gè)山頂?shù)乃{(lán)軍1和藍(lán)軍2與駐扎在山谷的白軍作戰(zhàn)。其力量對(duì)比是：?jiǎn)为?dú)的藍(lán)軍1或藍(lán)軍2打不過(guò)白軍，但藍(lán)軍1和藍(lán)軍2協(xié)同作戰(zhàn)則可戰(zhàn)勝白軍?，F(xiàn)

66、藍(lán)軍1擬于次日正午向白軍發(fā)起攻擊。于是用計(jì)算機(jī)發(fā)送電文給藍(lán)軍2。但通信線路很不好，電文出錯(cuò)或丟失的可能性較大（沒(méi)有電話可使用）。因此要求收到電文的友軍必須送回一個(gè)確認(rèn)電文。但此確認(rèn)電文也可能出錯(cuò)或丟失。試問(wèn)能否設(shè)計(jì)出一種協(xié)議使得藍(lán)軍1和藍(lán)軍2能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同作戰(zhàn)，因而一定（即100 %而不是99.999…%）取得勝利？,,,,,,,,…,…,…,…,…,…,這樣的協(xié)議無(wú)法實(shí)現(xiàn)！,結(jié)論,這樣無(wú)限循環(huán)下去，兩邊的藍(lán)軍都始終無(wú)法確定自己最后發(fā)出的

67、電文對(duì)方是否已經(jīng)收到。沒(méi)有一種協(xié)議能夠使藍(lán)軍 100% 獲勝。這個(gè)例子告訴我們，看似非常簡(jiǎn)單的協(xié)議，設(shè)計(jì)起來(lái)要考慮的問(wèn)題還是比較多的。,1.7.5 TCP/IP 的體系結(jié)構(gòu),,,應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,,,,,,,,,主機(jī)A,主機(jī)B,路由器,網(wǎng)絡(luò) 2,網(wǎng)絡(luò) 1,,,,,應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層,4321,路由器在轉(zhuǎn)發(fā)分組時(shí)最高只用到網(wǎng)際層而沒(méi)有使用運(yùn)輸層和應(yīng)用層。,TCP/I

68、P 是四層體系結(jié)構(gòu),TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的另一種表示方法,實(shí)際上，現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)使用的 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)有時(shí)已經(jīng)發(fā)生了演變，即某些應(yīng)用程序可以直接使用 IP 層，或甚至直接使用最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層。,沙漏計(jì)時(shí)器形狀的TCP/IP協(xié)議族,,,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,,,,,,,網(wǎng)際層,網(wǎng)絡(luò)接口層,運(yùn)輸層,應(yīng)用層,…,…,…,,,,,,,,,,網(wǎng)絡(luò)接口 1,網(wǎng)絡(luò)接口 2,網(wǎng)絡(luò)接口 3,Everythin