1、,1. 计算机网络的发展历史,2. 计算机网络的定义和组成,3. 计算机网络的类型,4. 计算机网络的功能,7. TCP/IP体系结构,5. 计算机网络体系结构,6. 开放系统互联参考模型,第1章 计算机网络概论,本章主要内容,掌握计算机网络的发展历史 掌握计算机网络的定义和组成 掌握计算机网络的类型、功能、体系结构 掌握开放系统互联参考模型 掌握TCP/IP体系结构,1.1 计算机网络的发展历史,计算机网络的发展历史 1面向终端的计算机网络以数据通信为主 2面向通信的计算机网络以资源共享为主 3面向应用的计算机网络体系标准化 4面向未来的计算机网络以Internet为核心的高速计算机网络,计
2、算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互相连接起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等)实现网络中的资源共享和信息传递的系统。,计算机网络中的计算机通常都处于不同的地理位置,相互连接的计算机之间不存在互为依赖的关系。,网络操作系统（单机OS功能+网络通信协议+网络资源管理+网络服务）,网络的根本目的是为了实现资源共享，资源包括硬件与软件，如程序、数据库、存储设备、打印机等。,1.2 计算机网络的定义和组成,计算机网络的组成： 计算机网络是由计算机系统、网络节点和通信链路等组成的系统。逻辑上分为资源子网和通信子网两部分。,图1-1
3、计算机网络的组成,1.2 计算机网络的定义和组成,1.3 计算机网络的分类,按通信媒体划分 ： 包括有线网和无线网 按网络的管理方式划分 ： 包括对等网和客户机/服务器网络 按使用对象划分 ： 包括公用网和专用网,1.3 计算机网络的类型,1.3 计算机网络的分类,按距离划分 ： 局域网 广域网 城域网 按网络的传输技术划分 ： 广播式网络：所有联网计算机共享一个公共通信信道 点到点网络：每条物理线路连接一对计算机,1.3 计算机网络的类型,1.4 计算机网络的功能,数据传送资源共享提高计算机的可靠性和可用性易于进行分布式处理系统负载的均衡与调节,1.4 计算机网络的功能,1.5 计算机网络体
4、系结构,协议(Protocol)是一种通信约定。就邮政通信而言，就存在很多通信约定。 网络协议就是为实现网络中的数据交换建立的规则标准或约定，它主要由语法、语义和时序三部分组成，即协议的三要素。 语法：是用户数据与控制信息的结构与格式。 语义：是需要发出何种控制信息，以及要完成的动作与应做出的响应。 时序：是对事件实现顺序控制的时间。,网络体系结构-协议,网络体系结构-实体、层次、接口,1.5 计算机网络体系结构, 实体(Entity) 在网络分层体系结构中，每一层都由一些实体组成，这些实体抽象地表示通信时的软件元素(如进程或子程序)或硬件元素(如智能I/O芯片等)。 实体是通信时能发送和接收
5、信息的任何软硬件设施。 层次(Layer) 接口(Interface) 接口是同一个节点或节点内相邻层之间交换信息的连接点。在邮政系统中，邮箱就是发信人与邮递员之间规定的接口。,计算机网络体系结构,1.5 计算机网络体系结构,把网络层次结构模型与各层次协议的集合定义为计算机网络体系结构。网络体系结构对计算机网络应实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现问题。为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，计算机网络将其功能划分为若干个层次，较高层次建立在较低层次的基础上，并为其更高层次提供必要的服务功能。网络中的每一层都起到隔离作用，使得低层功能具
6、体实现方法的变更不会影响到高一层所执行的功能。,计算机网络体系结构,1.5 计算机网络体系结构,计算机网络中采用层次结构的好处是： 各层之间相互独立。 灵活性好。 各层都可采用最合适的技术来实现。 易于实现维护。 有利于促进标准化。,开放系统互连参考模型OSI,1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机网络体系结构（SNA，System Network Architecture），凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型
7、，即著名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。,1.6 开放系统互联参考模型,OSI参考模型分层的原则是： 每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层具体实现方法更新时，只要保持与上、下层的接口不变，那么就不会对邻层产生影响。 层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。 每一层的功能选定都应基于已有的成功经验。 在需要不同的通信服务时，可在一层内再设置两个或更多的子层次，当不需要该服务时，也可绕过这些子层次。,1.6 开放系统互联参考模型,OSI参考模型各层间的关系,1.6 开放系统互联参考模型,OSI七层协议模型,1.6 开放系统互联参
8、考模型,OSI的通信模型结构,1.6 开放系统互联参考模型,OSI中数据传输过程,1.6 开放系统互联参考模型,TCP/IP的概念,TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是指传输控制协议/网际协议。它起源于美国ARPAnet网，由它的两个主要协议即TCP和IP协议而得名。TCP/IP是Interent上所有网络和主机之间进行交流所使用得共同“语言”，是Internet上使用得一组完整得标准网络连接协议。,1.7 TCP/IP体系结构,TCP/IP协议桟的特点：开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系
9、统。 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于互联网中。 统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网络中具有唯一的地址。 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,1.7 TCP/IP体系结构,OSI与TCP/IP对应关系表,1.7 TCP/IP体系结构,TCP/IP分层： 网络接口层：也叫网络访问层，是模型的最底层，负责将帧放入线路或从线路中取下帧。它包括了能使用与物理网络进行通信的协议，且对应着OSI的物理层和数据链路层。 Internet层：也叫网际层，是在Internet标准中正式定义的第一层。它将数据包封装成Internet数据包并运行必要的路由算法
10、。 传输层：也被称为主机至主机层，它主要负责主机至主机之间的端到端通信。 应用层：本层是应用程序进入网络的通道，用于提供网络服务。,1.7 TCP/IP体系结构,TCP/IP各层协议,1.7 TCP/IP体系结构,Internet层协议： 网际协议（Internet Protocol，IP）：IP是一个无连接的协议，它的任务是对数据包进行相应的寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络。 网际控制报文协议（Internet Control Message Protocol，ICMP）：为IP协议提供差错报告。 网际主机组管理协议（Internet Group ManageMent Protoco
11、l，IGMP）：负责报告主机组之间的关系，以便相关的设备（路由器）可支持多播发送。 地址解析协议（Address Resolution Protocol，ARP）和反向地址解析协议RARP：它们的作用是将源主机和目的主机的IP地址与它们的物理地址相匹配。,1.7 TCP/IP体系结构,传输层协议： 传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）：TCP协议是传输层的一种面向连接的通信协议，它提供可靠的数据传送。TCP协议将源主机应用层的数据分成多个分段，然后将每个分段传送到网际层，网际层将数据封装为IP数据包，并发送到目的主机。目的主机的网际层将IP数据包中
12、的分段传送给传输层，再由传输层对这些分段进行重组，还原成原始数据，并传送给应用层。另外，TCP协议还要完成流量控制和差错检验的任务，以保证可靠的数据传输。,1.7 TCP/IP体系结构,传输层协议： 用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）：UDP协议是一种面向无连接的协议，它不能提供可靠的数据传输，而且UDP不进行差错检验，必须由应用层的应用程序来实现可靠性机制和差错控制，以保证端到端数据传输的正确性。若要实现多个主机之间的一对多或多对多的数据传输，即广播或多播，就需要使用UDP协议。,1.7 TCP/IP体系结构,1.7 TCP/IP体系结构,应用层协议： 文
13、件传输协议FTP：实现主机之间的文件传送。 简单邮件传输协议SMTP：实现主机之间电子邮件的传送。 域名服务DNS：用于实现主机名与IP地址之间的映射。 动态主机配置协议DHCP：实现对主机的地址分配和配置工作。 路由信息协议RIP：用于网络设备之间交换路由信息。 超文本传输协议HTTP：用于Internet中的客户机与WWW服务器之间的数据传输。 网络文件系统NFS：实现主机之间的文件系统的共享。 引导协议BOOTP：用于无盘主机或工作站的启动。 简单网络管理协议SNMP：实现网络的管理。,OSI和TCP/IP的共同点,1.7 TCP/IP体系结构,都采用了协议分层方法，将庞大且复杂的问题划分为若干个较容易处理的范围较小的问题 各协议层次的功能大体上相似，都存在网络层、传输层和应用层 两者都可以解决异构网的互连，实现世界上不同厂家生产的计算机之间的通信 都是计算机通信的国际性标准 都是计算机通信的国际性标准 都是基于一种协议栈的概念,OSI和TCP/IP的差别,1.7 TCP/IP体系结构,模型设计的差别 层数和层间调用关系不同 最初设计的差别 对可靠性的强调不同 标准的效率和性能上存在差别 市场应用和支持上不同,
