保定企业建网站,互联科技行业网站,wordpress简约模板下载,微信商城平台开发B站视频#xff1a;计算机网络微课堂#xff08;有字幕无背景音乐版#xff09; 网址#xff1a;https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p61 目录图示说明1.1、计算机网络在信息时代的作用我国互联网发展状况1.2、因特网概述1、网络、互连网#xff08;互联网计算机网络微课堂有字幕无背景音乐版 网址https://www.bilibili.com/video/BV1c4411d7jb?p61 目录图示说明1.1、计算机网络在信息时代的作用我国互联网发展状况1.2、因特网概述1、网络、互连网互联网和因特网2、因特网发展的三个阶段3、因特网的标准化工作4、因特网的组成补充1.3 三种交换方式1、电路交换Circuit Switching2、分组交换Packet Switching3、报文交换Message Switching三种交换方式的对比1.4 计算机网络的定义和分类定义分类1.5 计算机网络的性能指标速率带宽吞吐量时延时延带宽积往返时间利用率丢包率1.6 计算机网络体系结构1、常见的计算机网络体系结构2、计算机网络体系结构分层的必要性3、计算机网络体系结构分层思想举例4、计算机网络体系结构中的专用术语图示说明 代表着主机 代表服务器 代表着路由器 代表着网络
1.1、计算机网络在信息时代的作用
计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施计算机网络已经像水电煤气这些基础设施一样成为我们生活中不可或缺的一部分
我国互联网发展状况
中国互联网络信息中心CNNIC 1.2、因特网概述
1、网络、互连网互联网和因特网
网络网络Network由若干**结点Node和连接这些结点的链路Link**组成。 互连网互联网多个网络通过路由器互连起来这样就构成了一个覆盖范围更大的网络即互连网互联网。因此互联网又称为“网络的网络Network of Networks”。 因特网因特网Internet是世界上最大的互连网络用户数以亿计互连的网络数以百万计。 internet与Internet的区别 internet(互联网或互连网)是一个通用名词它泛指多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。Internet因特网则是一个专用名词它指当前全球最大的、开放的、由众多网络互连而成的特定计算机网络它采用TCP/IP协议族作为通信的规则其前身是美国的ARPANET。 任意把几个计算机网络互连起来不管采用什么协议并能够相互通信这样构成的是一个互连网(internet) 而不是互联网(Internet)。 2、因特网发展的三个阶段 因特网服务提供者ISP(Internet Service Provider) 普通用户是如何接入到因特网的呢 答通过ISP接入因特网 ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址同时拥有通信线路以及路由器等联网设备。任何机构和个人只需缴纳费用就可从ISP的得到所需要的IP地址。 因为因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信这样就可以通过该ISP接入到因特网 中国的三大ISP中国电信中国联通和中国移动 基于ISP的三层结构的因特网 一旦某个用户能够接入到因特网那么他也可以成为一个ISP所需要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备让其他用户可以和他相连。 3、因特网的标准化工作
因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。因特网在指定其标准上的一个很大的特点是面向公众。 因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议。 因特网协会ISOC是一个国际性组织它负责对因特网进行全面管理以及在世界范围内促进其发展和使用。 因特网体系结构委员会IAB负责管理因特网有关协议的开发因特网工程部IETF负责研究中短期工程问题主要针对协议的开发和标准化因特网研究部IRTF从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题。 制订因特网的正式标准要经过一下4个阶段 1、因特网草案在这个阶段还不是RFC文档 2、建议标准从这个阶段开始就成为RFC文档 3、草案标准 4、因特网标准
4、因特网的组成 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机组成台式电脑大型服务器笔记本电脑平板智能手机等。这部分是用户直接使用的用来进行通信传送数据、音频或视频和资源共享。 核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的提供连通性和交换。 路由器是一种专用计算机但我们不称它为主机路由器是实现分组交换的关键构建其任务是转发收到的分组这是网络核心最重要的部分。 处在互联网边缘的部分就是连接在互联网上的所有的主机。这些主机又称为端系统 (end system)。 端系统在功能上可能有很大的差别 小的端系统可以是一台普通个人电脑具有上网功能的智能手机甚至是一个很小的网络摄像头。 大的端系统则可以是一台非常昂贵的大型计算机。 端系统的拥有者可以是个人也可以是单位如学校、企业、政府机关等当然也可以是某个ISP。 补充
端系统之间通信的含义
“主机 A 和主机 B 进行通信”实际上是指“运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进程进行通信”。简称为“计算机之间通信”。
端系统之间的通信方式通常可划分为两大类 客户-服务器方式
客户 (client) 和服务器 (server) 都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户 - 服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方服务器是服务的提供方。 服务请求方和服务提供方都要使用网络核心部分所提供的服务。 对等连接方式
对等连接 (peer-to-peer简写为 P2P ) 是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件 ( P2P 软件) 它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。 1.3 三种交换方式
网络核心部分是互联网中最复杂的部分。
网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信即传送或接收各种形式的数据。
在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。
路由器是实现分组交换 (packet switching) 的关键构件其任务是转发收到的分组这是网络核心部分最重要的功能。
1、电路交换Circuit Switching 传统两两相连的方式当电话数量很多时电话线也很多就很不方便 所以要使得每一部电话能够很方便地和另一部电话进行通信就应该使用一个中间设备将这些电话连接起来这个中间设备就是电话交换机 电话交换机接通电话线的方式称为电路交换 从通信资源的分配角度来看交换Switching就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源 电路交换的三个步骤 1、建立连接分配通信资源 2、通话一直占用通信资源 3、释放连接归还通信资源 当使用电路交换来传送计算机数据时其线路的传输效率往往很低。 这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的。 所以计算机通常采用的是分组交换而不是线路交换 2、分组交换Packet Switching 通常我们把表示该消息的整块数据成为一个报文。 在发送报文之前先把较长的报文划分成一个个更小的等长数据段在每一个数据段前面。加上一些由必要的控制信息组成的首部后就构成一个分组也可简称为“包”相应地首部也可称为“包头”。 首部包含了分组的目的地址 分组从源主机到目的主机可走不同的路径。 发送方
构造分组发送分组
路由器
缓存分组转发分组简称为“分组转发” 在路由器中的输入和输出端口之间没有直接连线。 路由器处理分组的过程是 把收到的分组先放入缓存暂时存储查找转发表找出到某个目的地址应从哪个端口转发把分组送到适当的端口转发出去。 接收方
接收分组还原报文
3、报文交换Message Switching
报文交换中的交换结点也采用存储转发方式但报文交换对报文的大小没有限制这就要求交换结点需要较大的缓存空间。报文交换主要用于早期的电报通信网现在较少使用通常被较先进的分组交换方式所取代。
三种交换方式的对比 假设ABCD是分组传输路径所要经过的4个结点交换机纵坐标为时间 分析
电路交换 通信之前首先要建立连接连接建立好之后就可以使用已建立好的连接进行数据传送数据传送后需释放连接以归还之前建立连接所占用的通信线路资源。 一旦建立连接中间的各结点交换机就是直通形式的比特流可以直达终点
报文交换
可以随时发送报文而不需要事先建立连接整个报文先传送到相邻结点交换机全部存储下来后进行查表转发转发到下一个结点交换机。整个报文需要在各结点交换机上进行存储转发由于不限制报文大小因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。
分组交换
可以随时发送分组而不需要事先建立连接。构成原始报文的一个个分组依次在各结点交换机上存储转发。各结点交换机在发送分组的同时还缓存接收到的分组。构成原始报文的一个个分组在各结点交换机上进行存储转发相比报文交换减少了转发时延还可以避免过长的报文长时间占用链路同时也有利于进行差错控制。 1.4 计算机网络的定义和分类
定义
计算机网络的精确定义并未统一计算机网络的最简单的定义是一些互相连接的、自治的计算机的集合。 互连是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信自治是指独立的计算机他有自己的硬件和软件可以单独运行使用集合是指至少需要两台计算机 计算机网络的较好的定义是计算机网络主要是由一些通用的可编程的硬件一定包含有中央处理机CPU互连而成的而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的例如传送数据或视频信号。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据并能支持广泛的和日益增长的应用。 计算机网络所连接的硬件并不限于一般的计算机而是包括了智能手机等智能硬件。计算机网络并非专门用来传送数据而是能够支持很多种的应用包括今后可能出现的各种应用。
分类
按交换技术分类
电路交换网络报文交换网络分组交换网络
按使用者分类
公用网专用网
按传输介质分类
有线网络无线网络
按覆盖范围分类
广域网WANWide Area Network
作用范围通常为几十到几千公里因而有时也称为远程网long haul network。广域网是互联网的核心部分其任务是通过长距离例如跨越不同的国家运送主机所发送的数据。
城域网MAN
作用范围一般是一个城市可跨越几个街区甚至整个城市
局域网LAN
一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连速率通常在 10 Mbit/s 以上但地理上范围较小1 km 左右
个域网PAN
就是在个人工作的地方把个人使用的电子设备用无线技术连接起来的网络。
按拓扑结构分类
总线型网络 星型网络 环形网络 网状型网络 1.5 计算机网络的性能指标
速率 带宽 吞吐量 带宽1 Gb/s的以太网代表其额定速率是1 Gb/s这个数值也是该以太网的吞吐量的绝对上限值。因此对于带宽1 Gb/s的以太网可能实际吞吐量只有 700 Mb/s甚至更低。 注意吞吐量还可以用每秒传送的字节数或帧数表示 时延
时延时指数据一个报文或分组甚至比特从网络或链路的一端传送到另一端所需的时间。
网络时延由几部分组成
发送时延
主机或路由器发送数据帧所需要的时间也就是从发送数据帧的第一个比特算起到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。
传播时延
电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间。
处理时延
主机或路由器在收到分组时要花费一定时间进行处理
排队时延
分组在进过网络传输时要经过许多路由器。但分组在进入路由器后要先在输入队列中排队等待处理。 有时会把排队时延看成处理时延 一部分 总时延 发送时延 传播时延 处理时延 处理时延 排队时延 当处理时延忽略不计时发送时延 和 传播时延谁占主导要具体情况具体分析 时延带宽积
时延带宽积 传播时延 * 带宽 往返时间
互联网上的信息不仅仅单方向传输而是双向交互的。因此我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间。 利用率
利用率有信道利用率和网络利用率两种。 丢包率 1.6 计算机网络体系结构
1、常见的计算机网络体系结构 如今用的最多的是TCP/IP体系结构现今规模最大的、覆盖全球的、基于TCP/IP的互联网并未使用OSI标准(部分商业原因)。 TCP/IP体系结构相当于将OSI体系结构的物理层和数据链路层合并为了网络接口层并去掉了会话层和表示层。 TCP/IP在网络层使用的协议是IP协议IP协议的意思是网际协议因此TCP/IP体系结构的网络层称为网际层 在用户主机的操作系统中通常都带有符合TCP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族。 而用于网络互连的路由器中也带有符合TCP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族。 只不过路由器一般只包含网络接口层和网际层(网络接口层并没有规定具体内容这样可以互连不同的网络接口例如有线的以太网接口无线局域网的WIFI接口等) 网络接口层并没有规定具体内容这样做的目的是可以互连全世界各种不同的网络接口例如有线的以太网接口无线局域网的WIFI接口等。 网际层它的核心协议是IP协议。 运输层TCP和UDP是这层的两个重要协议。 应用层这层包含了大量的应用层协议如 HTTP , DNS 等。 **IP协议网际层可以将不同的网络接口网络接口层进行互连并向其上的TCP协议和UDP协议运输层**提供网络互连服务 而TCP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上可向应用层的相应协议提供可靠的传输服务。 UDP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上可向应用层的相应协议提供不可靠的传输服务。 TCP/IP体系结构中最重要的是IP协议和TCP协议因此用TCP和IP来表示整个协议大家族。 教学时把TCP/IP体系结构的网络接口层分成了物理层和数据链路层 2、计算机网络体系结构分层的必要性 物理层问题 这图说明 第一严格来说传输媒体并不属于物理层计算机传输的信号并不是图示的方波信号 这样举例只是让初学者容易理解 数据链路层问题 网络层问题 运输层问题 如何标识与网络通信相关的应用进程一个分组到来我们应该交给哪个进程处理呢浏览器进程还是QQ进程 应用层问题 应用层该用什么方法应用层协议去解析数据 总结 3、计算机网络体系结构分层思想举例
例子主机的浏览器如何与Web服务器进行通信 解析
主机和Web服务器之间基于网络的通信实际上是主机中的浏览器应用进程与Web服务器中的Web服务器应用进程之间基于网络的通信 体系结构的各层在整个过程中起到怎样的作用
1、发送方发送 第一步 应用层按照HTTP协议的规定构建一个HTTP请求报文应用层将HTTP请求报文交付给运输层处理 第二步 运输层给HTTP请求报文添加一个TCP首部使之成为TCP报文段TCP报文段的首部格式作用是区分应用进程以及实现可靠传输运输层将TCP报文段交付给网络层处理 第三步 网络层给TCP报文段添加一个IP首部使之成为IP数据报IP数据报的首部格式作用是使IP数据报可以在互联网传输也就是被路由器转发网络层将IP数据报交付给数据链路层处理 第四步 数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部使之成为帧 图示右边为首部左边为尾部该首部的作用主要是为了让帧能够在一段链路上或一个网络上传输能够被相应的目的主机接收该尾部的作用是让目的主机检查所接收到的帧是否有误码数据链路层将帧交付给物理层 第五步 物理层先将帧看做是比特流这里的网络N1假设是以太网所以物理层还会给该比特流前面添加前导码前导码的作用是为了让目的主机做好接收帧的准备物理层将装有前导码的比特流变换成相应的信号发送给传输媒体 第六步 信号通过传输媒体到达路由器 2、路由器转发 在路由器中 物理层将信号变为比特流然后去掉前导码后将其交付给数据链路层数据链路层将帧的首部和尾部去掉后将其交付给网络层这实际交付的是IP数据报网络层解析IP数据报的首部从中提取目的网络地址 在路由器中 提取目的网络地址后查找自身路由表。确定转发端口 以便进行转发网络层将IP数据报交付给数据链路层数据链路层给IP数据报添加一个首部和一个尾部使之成为帧数据链路层将帧交付给物理层物理层先将帧看成比特流这里的网络N2假设是以太网所以物理层还会给该比特流前面添加前导码物理层将装有前导码的比特流变换成相应的信号发送给传输媒体信号通过传输媒体到达Web服务器 3、接收方接收 和发送方主机发送过程的封装正好是反着来 在Web 服务器上 物理层将信号变换为比特流然后去掉前导码后成为帧交付给数据链路层数据链路层将帧的首部和尾部去掉后成为IP数据报将其交付给网络层网络层将IP数据报的首部去掉后成为TCP报文段将其交付给运输层运输层将TCP报文段的首部去掉后成为HTTP请求报文将其交付给应用层应用层对HTTP请求报文进行解析然后给主机发回响应报文 发回响应报文的步骤和之前过程类似 4、计算机网络体系结构中的专用术语
以下介绍的专用术语来源于OSI的七层协议体系结构但也适用于TCP/IP的四层体系结构和五层协议体系结构
实体 协议 协议控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合 协议三要素 语法定义所交换信息的格式语义定义收发双方所要完成的操作同步定义收发双发的时序关系 服务
