网络通信6.ppt

1、网络通信技术 第一章 基本概念,（使用 Powerpoint2003演示）,任课教师：黎四华 电子邮箱：,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与

2、 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP

3、协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,网络通信基本概念,一. 引言 二. 重要术语 三. 电路交换与分组交换 四. IP 协议与 TCP 协议 五. IP 地址与域名地址 六. 万维网 WWW 七. 电子邮件(e-mail) 八. 结束语,1. 网络的重要性,一. 引言,2. 计算机网络的地位,现在有三种最主要的网络

4、：电信网络（电话网）、有线电视网络、计算机网络 在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成为信息时代的核心技术。,信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的网络。 网络已成为信息社会的命脉和重要基础。,3.因特网改变了世界,因特网是世界上最大的计算机网络，是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，使世界发生了极大的变化。,返 回,一. 引言,计算机网络、互连网、互联网 internet 与 Internet 带宽与宽带,二. 重要术语,计算机网络、互连网、互联网,计算机网络：一些相互连接的计算机的集合。 互连网

5、：一些相互连接的计算机网络的集合（网络的网络）。 互联网：就是互连网的同义词。,互连网，互联网,二. 重要术语,常见的几种计算机连网方法,点对点连接 （这是最简单的网络）,总线网,星形网,环形网,二. 重要术语,不管哪一种计算机网络都可以用一朵云来表示,二. 重要术语,使用路由器可以把不同的 计算机网络互连起来,互连网(互联网)由许多网络通过路由器互连而成互连网(互联网)是：“网络的网络”,互连网,互连网也可以用一朵云来表示,internet 与 Internet,internet 是普通名词 泛指一般的互连网（互联网） Internet 是专有名词 世界范围的互连网（互联网） 使用 TCP/

6、IP 协议族 前身是美国的阿帕网 ARPANET Internet 的推荐译名是“因特网”,二. 重要术语,计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特。 描述带宽也常常把“比特/秒”省略。 例如，带宽是 10 M，实际上是 10 Mb/s。 这里的 M 是 106。 宽带线路：可通过较高数据率的线路。 宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。 在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。,计算机网络的带宽,二. 重要术语,对宽带传输的错误概念,有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“比特在网络上传输”，认为宽带传输的好处就是传输更快，好比汽车在高速

7、公路上可以跑得更快一样。 对于这种比喻一定要谨慎对待。,二. 重要术语,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,在宽带线路上比特传播得快,在窄带线路上比特传播得慢,错误的概念,二. 重要术语,A,B,A,B,宽带线路,窄带线路,宽带线路：每秒有更多比特从计算机注入到线路。 宽带线路和窄带线路上比特的传播速率是一样的。,正确的概念,二. 重要术语,比喻：汽车运货,宽带和窄带线路：车速一样 宽带线路：车距缩短,二. 重要术语,另一种错误概念 “宽带”相当于“多车道”,多车道公路是并行传输,100101110100100111010001011010,通信线路上通常都是串行传输,返 回,二. 重要术语,

8、两部电话机只需要用一对电线 就能够互相连接起来。,传统电话网使用电路交换,三. 电路交换与分组交换,但若要将 5 部电话机两两相连， 则需要 10 对电线。,传统电话网使用电路交换,三. 电路交换与分组交换,当电话机的数量很大时， 就必须使用电话交换机进行连接。,传统电话网使用电路交换,三. 电路交换与分组交换,(,(,A,通话前先拨号建立连接。 可能只要经过一个交换机（如 A 到 B） 可能要经过多个交换机（如 C 到 D） 通话过程中，通信双方一直占用所建立的连接。 通话结束后，挂机释放连接。,电路交换的特点,(,(,(,(,(,(,B,C,D,三. 电路交换与分组交换,早期的计算机网络采

9、用电路交换,那时计算机很少，非常昂贵。远地终端（没有处理功能） 通过通信线路（可能要经过许多个交换机）使用处于网络中心的计算机的资源。,分组交换(packet switching)的出现,电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。 但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。 计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。 这就导致分组交换的问世。,三. 电路交换与分组交换,分组 交换,在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）依次把各分组发送到接收端接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成

10、报文,首部,首部,首部,发 送,发 送,接收端,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,11010011101 00101001110,三. 电路交换与分组交换,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,这就是基于存储转发的分组交换,存储转发：,返 回,三. 电路交换与分组交换,网络协议,在计算机网络中，协议(protocol)是通信双方必须严格遵守的规则。协议也就是网络协议。 协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序。 协议在计算机网络中起着非常重要的作用。协议

11、必须保证在任何复杂的情况下都能正确工作，因此网络协议非常复杂。 我们在日常生活中所使用的许多约定，都远远达不到网络协议的要求，因此经常会使约定失败。 总之，网络协议须考虑如何对付各种异常情况的出现。,四. IP 协议与 TCP 协议,IP 协议,因特网的 IP 协议最重要，它为分组在互连网中的发送、传输和接收制定了详尽的规则。 IP 是 Internet Protocol 的缩写，中文标准译名是“网际协议”。 使用 IP 协议的互连网络常称为： IP 网络，或IP 网。 在 IP 网络传送的分组常称为： IP 分组，或 IP 数据报 (IP datagram)。,四. IP 协议与 TCP 协

12、议,构造路由表,在因特网中，路由器之间不断地互相通告路由信息。 路由器根据所掌握的路由信息构造出自己的路由表。 路由器之间交换路由信息都要遵守有关的路由选择协议。 当网络状况发生变化时，路由器中的路由表能够自动进行更新，从而保证了正确地转发分组。,四. IP 协议与 TCP 协议,路由器之间不断交换路由信息（这里没有画出路由器之间的网络以及连接在网络上的计算机）,因特网的路由器之间不断交换路由信息的复杂过程对用户是透明的（用户看不见）,四. IP 协议与 TCP 协议,IP 网络的生存性很强,当 IP 网络中的某些路由器或链路被破坏时，路由器可以自动调整路由，使得网络一直保持连通。 这种路由的

13、动态调整过程对用户是透明的（即用户感觉不到）。,四. IP 协议与 TCP 协议,IP 网络,当部分结点或链路被摧毁时 分组交换仍可保持网络畅通,路由器,四. IP 协议与TCP 协议,IP 网络的重要特点,每一个分组独立选择路由。 发往同一个目的地的分组，后发送的有可能先收到（即可能不按顺序接收）。 当网络中的通信量过大时，路由器就来不及处理分组，于是要丢弃一些分组。 因此， IP 网络不保证分组的可靠地交付。 IP 网络提供的服务被称为：尽最大努力服务(best effort service),四. IP 协议与 TCP 协议,因特网的设计思路,通信必须是可靠的。但应当由谁负责可靠交付？因

14、特网和传统电信网的思路不同。 严格地讲，计算机通信是在计算机上运行的程序之间的通信。所以实现可靠通信最终应当是让计算机程序之间的通信可靠。 因特网认为，IP 协议没有必要提供可靠服务（这样做可以使网络简单、灵活性好、价格便宜）。在计算机中增加 TCP 协议就可以实现计算机程序之间的可靠通信。,四. IP 协议与 TCP 协议,TCP 协议的用途,TCP 是 Transmission Control Protocol 的缩写，中文译名是传输控制协议。 TCP 协议驻留在用户计算机中，它的作用是保证应用程序之间端到端的可靠通信。,四. IP 协议与 TCP 协议,TCP 协议的主要功能,TCP 给

15、要传送的每一个字节的数据都进行编号。 接收端在收到数据后必须向发送端发送确认信息。 若发送端在规定的时间内没有收到对方的确认，就重传这部分数据。 当网络中的通信量过大时，TCP 就告诉发送端要放慢发送数据。这叫做流量控制。,四. IP 协议与 TCP 协议,核心协议 TCP/IP,因特网使用的协议很多，但其中最为重要的协议就是 IP 和 TCP。 分组在因特网中传送要使用 IP 协议。计算机数据传输的可靠性由 TCP 协议来保证。 通常用 TCP/IP 这样的记法表示以 TCP 和 IP 为核心的协议族。,四. IP 协议与 TCP 协议,因特网,最重要的两个协议：IP 和 TCP,和传统的电

16、信网相比较,电信网向用户（即电话机）提供的服务质量有保证。 连接在电信网上的电话机几乎没有智能，因此全部的服务质量由电信网完成。,四. IP 协议与 TCP 协议,电路交换的电信网,电信网,分组交换的因特网,TCP,TCP,解释一些现象,为什么有时从因特网下载文件特别慢？ 可能的原因是：因特网中某处的通信量突然增大，路由器来不及处理到来的分组。于是丢弃这些分组。TCP 发现少了一些分组，就进行重传，产生了时延。 为什么有时发送电子邮件总是失败？ 可能的原因是因特网中的某处的通信量特别大，路由器大量丢弃分组。即使 TCP 协议进行重传，但重传后的分组还是被丢弃。所发送的邮件分组无法到达接收方。,

17、返 回,四. IP 协议与 TCP 协议,F,IP 地址 IP 地址的作用 IP 地址的表示方法域名 域名地址 域名服务器 DNS,五. IP 地址与域名地址,1. IP 地址的作用,连接在因特网的每一台计算机都有一个 IP 地址。这个 IP 地址在世界范围内必须是惟一的。 路由器根据分组首部中的目的 IP 地址查找出下一跳路由器的地址。,五. IP 地址与域名地址,网络,网络,路由器,路由器,每个分组的首部都有 IP 地址信息,网络,路由器,根据目的 IP 地址 查找路由表 查出下一跳路由器的地址,根据目的 IP 地址 查找路由表 查出下一跳路由器的地址,网络,路由器,这就是“点分十进制”记

18、法。我们从键盘上输入点分十进制的 IP 地址，计算机把它转换为 32位的二进制数字。,二进制与点分十进制,五. IP 地址与域名地址,2. IP 地址的表示方法,1. 为什么用域名表示 IP 地址,IP 地址既难记忆，又很难从键盘输入。 一个事实： 人不擅长于记忆长串数字， 但记忆名字却比较容易。 因此想到把 IP 地址变成名字。 因特网设立专门的机构管理名字： 采用分级管理名字的方法。 每一级的名字都是各不相同的。,五. IP 地址与域名地址,2. 因特网的域名,域名其实就是名字。只是因为使用分级管理，因特网使用多级的域，因此就出现了“域名”这个名词。 因特网的域名分为： 顶级域名 二级域名

19、 三级域名 四级域名 ,五. IP 地址与域名地址,中央电视台向因特网提供万维网服务的计算机的域名是：,因特网的域名举例,意思是：,顶级域名,二级域名,三级域名,清华大学向因特网提供网站服务的计算机的域名是：,因特网的域名举例,意思是：,3. 域名服务器 DNS (Domain Name Server),因特网中设有很多的域名服务器 DNS，用来把域名转换为 IP 地址。 例如，DNS 收到 后，经过查询过程，就把这个域名转换为 IP 地址：11001010011011001111100111001110 用点分十进制表示就是：202.108.249.206,五. IP 地址与域名地址,分布

20、在因特网中 DNS 服务器 可将名字转换为 IP 地址,因特网,DNS 服务器,DNS 服务器,DNS 服务器,DNS 服务器,DNS 服务器,DNS 服务器,不知道,不知道,不知道,查到了,DNS 服务器,返 回,1. 万维网 WWW (World Wide Web),万维网是大规模分布式的信息储藏所。 万维网是因特网中最重要的应用之一。 万维网使用超文本(hypertext)： 由多个信息源链接而成的文本 用户利用一个链接可找到位于世界上任何超文本系统中的另一个文档。 超文本链接（超链）：这是一个到 CCTV 的超链,六. 万维网 WWW,因特网,服务器,用户 PC机,我要浏览文档 ABC

21、,服务器,服务器,服务器,服务器,服务器,服务器,服务器,服务器,浏览器向服务器发出请求 服务器向浏览器返回所请求的文档,这里同样要用到 IP 和 TCP 协议,URL 用来标识万维网上的各种文档。 因特网上的每一个文档，在整个因特网的范围内具有惟一的标识符 URL。 URL 实际上就是文档在因特网中的地址。,2. 统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator),六. 万维网 WWW,举例：,3. URL 的格式,http,:/,,/news/china/index.shtml,六. 万维网 WWW,超文本传送协议 HTTP (HyperText Transfer

22、 Protocol),万维网客户程序与服务器程序之间的交互遵守超文本传送协议 HTTP,返 回,六. 万维网 WWW,电子邮件是因特网 最受欢迎应用之一,电子邮件大大方便了人们的生活、工作和学习。 电子邮件也改变了人们生活、工作和学习的方式。,七. 电子邮件(e-mail),发送方,邮件缓存,邮件服务器,因特网,使用 SMTP 协议,用户邮箱,接收方,发送邮件使用的协议简单邮件传送协议SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),邮件服务器,接收邮件使用的协议邮局协议版本3 POP3 (Post Office Protocol version 3),发送端 ISP,

23、接收端 ISP,使用 SMTP 协议,使用 POP3 协议,,,发信人地址：,收信人地址：,邮件的传送仍然要使用 IP 和 TCP 协议,电子邮件的优点与缺点,优点： 快捷 价廉 不打断对方工作或休息 缺点 有时邮件很慢或甚至丢失 对垃圾邮件尚无有效对策,七. 电子邮件(e-mail),返 回,因特网(Internet)是世界范围的、互连起来的计算机网络，它使用 TCP/IP 协议族，并且它的前身是美国阿帕网 ARPANET。 计算机网络的带宽是网络可通过的最高数据率。 因特网使用基于存储转发的分组交换，并使用 IP 协议传送 IP 分组。,八. 结束语,因特网,路由器把许多网络互连起来，构成

24、了互连网。路由器收到分组后，根据路由表查找出下一跳路由器的地址，然后转发分组。 路由器根据与其他路由器交换的路由信息构造出自己的路由表。 IP 网络提供尽最大努力服务，不保证可靠交付。,八. 结束语,TCP/IP协议,TCP 协议保证计算机程序之间的、端到端的可靠交付。 在 TCP/IP 的应用层协议使用的是客户服务器方式。 客户和服务器都是进程（即软件）。客户是服务请求方，服务器是服务提供方。 服务器有时也指“运行服务器软件”的机器。,八. 结束语,TCP/IP协议,IP 地址是 32 位二进制数字。为便于阅读和键入，也常使用点分十进制记法。 个人用户上网可向本地 ISP 租用临时的 IP 地址。 域名服务器 DNS 把计算机域名转换为计算机使用的 32 位二进制 IP 地址。 发送电子邮件使用 SMTP 协议，接收电子邮件使用 POP3 协议。,八. 结束语,IP地址与域名地址,统一资源定位符 URL 惟一地确定了万维网上文档的地址。 超文本传送协议 HTTP 用于万维网浏览器程序和服务器程序的信息交互。 超文本标记语言 HTML 使万维网文档有了统一的格式。,八. 结束语,万维网,返 回,