第1章 概述(2)-因特网的核心
计算机网络教程课件第1章
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2.网络的网络
理解网络、互联网（互连网）和因特网
网络：由若干结点（node）和连接这些结点的 链路（link）组成。
互联网：“网络的网络”（network of networks）。
因特网：世界上最大的互连网。
（1）分组交换的概念
电路交换的特点
数据交换前需建立起一条从发端到收端的物 理通路；
在数据交换的全部时间内用户始终占用端到 端的固定传输信道；
交换双方可实时进行数据交换而不会存在任 何延迟。
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（1）分组交换的概念
电路交换存在的问题
计算机之间的数据交换往往具有突发性和间歇性特征， 而对电路交换而言，用户支付的费用则是按用户占用 线路的时间来收费的。
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（1）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。 客户软件的特点、服务器软件的特点。
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（1）客户服务器方式
运行客户端程序的主机
A
客户
①发出请求 ②给予响应 因特网的核心
20世纪70年代：网络体系结构与协议标准化的研究
第四阶段：Internet的广泛应用
20世纪90年代
5
第一个阶段：以主机为中心
背景：
1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC 诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的 联系；
20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国 半自动地面防空系统（SAGE）的研究开始了 计算机技术与通信技术相结合的尝试。
计算机网络(最完整版)-谢希仁PPT课件
共享——即资源共享。可以是信息共享、 软件共享，也可以是硬件共享。
1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络
起源于美国的因特网现已发展成为世界 上最大的国际性计算机互联网
网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。
万维网 WWW 的问世
因特网已经成为世界上规模最大和增长 速率最快的计算机网络，没有人能够准 确说出因特网究竟有多大。
因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代。 由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的万 维网 WWW (World Wide Web)被广泛使 用在因特网上，大大方便了广大非网络 专业人员对网络的使用，成为因特网的 这种指数级增长的主要驱动力。
草案标准(Draft Standard) 因特网标准(Internet Standard)
因特网的发展情况概况
1980 1990 2000 2005
网络数 主机数 用户数 管理机构数
10
102
102
100
103
105
106
101
105
107
108
102
106
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109
103
1.2.3 关于因特网的标准化工作
因特网协会 ISOC
因特网研究部 IRTF 因特网研究指导小组
IRSG
RG … RG
1.1 计算机网络 在信息时代的作用
21 世纪的一些重要特征就是数字化、网 络化和信息化，它是一个以网络为核心 的信息时代。
网络现已成为信息社会的命脉和发展知 识经济的重要基础。
计算机网络第一章习题解答
第一章概述1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 试简述分组交换的要点。
答：采用存储转发的分组交换技术，实质上是在计算机网络的通信过程中动态分配传输线路或信道带宽的一种策略。
它的工作机理是：首先将待发的数据报文划分成若干个大小有限的短数据块，在每个数据块前面加上一些控制信息（即首部），包括诸如数据收发的目的地址、源地址，数据块的序号等，形成一个个分组，然后各分组在交换网内采用“存储转发” 机制将数据从源端发送到目的端，到达目的端后再按照一定的方式方法进行组装成一个数据块。
分组交换网是由若干节点交换机和连接这些交换机的链路组成，每一结点就是一个小型计算机。
基于分组交换的数据通信是实现计算机与计算机之间或计算机与人之间的通信，其通信过程需要定义严格的协议。
分组交换网的主要优点：1、高效。
在分组传输的过程中动态分配传输带宽。
2、灵活。
每个结点均有智能，可根据情况决定路由和对数据做必要的处理。
3、迅速。
以分组作为传送单位，在每个结点存储转发，网络使用高速链路。
4、可靠。
完善的网络协议；分布式多路由的通信子网。
电路交换相比，分组交换的不足之处是：①每一分组在经过每一交换节点时都会产生一定的传输延时，考虑到节点处理分组的能力和分组排队等候处理的时间，以及每一分组经过的路由可能不等同，使得每一分组的传输延时长短不一。
因此，它不适用于一些实时、连续的应用场合，如电话话音、视频图像等数据的传输；②由于每一分组都额外附加一个头信息，从而降低了携带用户数据的通信容量；③分组交换网中的每一节点需要更多地参与对信息转换的处理，如在发送端需要将长报文划分为若干段分组，在接收端必须按序将每个分组组装起来，恢复出原报文数据等，从而降低了数据传输的效率。
1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
（教材11—15）1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
计算机网络(第六版)课后习题答案
《计算机网络》课后习题答案第一章概述1-1 计算机网络向用户可以提供哪些服务？答：计算机网络向用户提供的最重要的功能有两个，连通性和共享。
1-3 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换电路交换就是计算机终端之间通信时，一方发起呼叫，独占一条物理线路。
当交换机完成接续，对方收到发起端的信号，双方即可进行通信。
在整个通信过程中双方一直占用该电路。
它的特点是实时性强，时延小，交换设备成本较低。
但同时也带来线路利用率低，电路接续时间长，通信效率低，不同类型终端用户之间不能通信等缺点。
电路交换比较适用于信息量大、长报文，经常使用的固定用户之间的通信。
（2）报文交换将用户的报文存储在交换机的存储器中。
当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储——转发”方式在网内传输数据。
报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。
但它的缺点也是显而易见的。
以报文为单位进行存储转发，网络传输时延大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。
报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。
（3）分组交换分组交换实质上是在“存储——转发”基础上发展起来的。
它兼有电路交换和报文交换的优点。
分组交换在线路上采用动态复用技术传送按一定长度分割为许多小段的数据——分组。
每个分组标识后，在一条物理线路上采用动态复用的技术，同时传送多个数据分组。
把来自用户发端的数据暂存在交换机的存储器内，接着在网内转发。
到达接收端，再去掉分组头将各数据字段按顺序重新装配成完整的报文。
分组交换比电路交换的电路利用率高，比报文交换的传输时延小，交互性好。
1-5 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段最主要的特点。
答：第一阶段是从单个网络ARPANRET 向互联网发展的过程。
最初的分组交换网ARPANET 只是一个单个的分组交换网，所有要连接在ARPANET 上的主机都直接与就近的结点交换机相连。
计算机网络教学大纲
《计算机网络》课程教学大纲课程名称：计算机网络英文名称：Computer Network课程代码: ZB 课程类别: 专业选修学分: 4 学时: 64开课单位: 计算机科学与工程系适用专业: 计算机科学与技术制订人：谭晓东制订日期: 2011-11-20审核人：审核日期：审定人: 审定日期:一、课程性质与目的（一）课程的性质《计算机网络》课程是网络专业的一门专业必修课。
它是计算机技术和通信技术密切结合形成的新的技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一。
（二）课程的目的主要讲授计算机网络的基础知识和主流技术，包括计算机网络的组成和发展，计算机网络体系结构及协议、物理层和数据链路层、局域网、广域网、网络互联技术、网络安全及网络应用等。
学生通过本课程的学习和实践，能够比较系统和全面地掌握计算机网络的基本概念和基本原理，掌握计算机网络的构建及应用技术，具备较强的对计算机网络软硬件的安装、调试和运用能力，从而为后续网络课程的学习和今后从事计算机网络方面的研究和实际工作打下良好的基础。
二、与相关课程的联系与分工操作系统、数据通信、计算机组成原理。
三、教学内容及要求第一章概述【教学要求】（1）了解计算机网络发展过程；（2）理解计算机网络的定义、分类方法及应用层的客户-服务器方式；（3）理解计算机网络体系结构的分层思想、OSI模型和TCP/IP模型、协议的构成要素、相邻层之间的接口、服务提供者和服务用户的概念；（4）掌握计算机网络的带宽、时延等主要性能指标。
【教学重点】TCP/IP体系结构。
【教学难点】体系结构的分层思想、时延的计算。
【教学内容】第一节计算机网络在信息时代中的作用；第二节因特网概述；第三节因特网的组成；第四节计算机网络在我国的发展；第五节计算机网络的类别第六节计算机网络的性能第七节计算机网络体系结构第二章物理层【教学要求】（1）了解传输介质的类型及主要特点、同步光纤网SONET、同步数字系列SDH和宽带接入技术；（2）理解物理层基本概念、基带传输及接口标准；（3）掌握物理层与物理层协议、数据通信、频带传输、数据编码的类型和基本方法、多路复用的分类与特点、数据交换技术分类与特点。
01 计算机网络 第一章 计算机网络概述 PPT课件
表1-1
因特网的发展情况概况
网 络 数 主 机 数 用 户 数 管理机构数
1980
10
102
102
100
1990
103
105
106
101
2000
105
107
108
102
2005
106
108
109
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由于因特网存在着技术上和功能上的 不足，加上用户数量猛增，使得现有的因 特网不堪重负。 “下一代因特网计划”， 即“NGI计划” (Next Generation Internet Initiative)。
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以大写字母I开始的的Internet（因特 网）则是一个专用名词，它指当前全球最 大的、开放的、由众多网络相互连接而成 的特定计算机网络，它采用TCP/IP族作为 通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。
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第二阶段的特点是建成了三级结构的 因特网。分为主干网、地区网和校园网 （或企业网）。
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1.2.3 关于因特网的标准化 工作
1992年，因特网不再归美国政府管辖， 因此成立了一个国际性组织叫做因特网协 会ISOC (Internet Society)，以便对因特 网进行全面管理以及在世界范围内促进其 发展和使用。
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ISOC下面有一个技术组织叫做因特网 体 系 结 构 研 究 委 员 会 IAB (Internet Architecture Board)，负责管理因特网有 关协议的开发。IAB下面又设有两个工程部。
（1）因特网草案(Internet Draft)。 （2）建议标准(Proposed Standard)。 （3）草案标准(Draft Standard)。 （4）因特网标准(Internet Standard)。
(完整word版)计算机网络(第六版)谢希仁著课后习题答案
第一章概述1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。
（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。
答：从单个网络APPANE向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet ；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP 结构的Internet ；ISP 首次出现。
1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？答：（1）因特网草案（Internet Draft）――在这个阶段还不是RFC文档。
（2）建议标准（Proposed Standard）——从这个阶段开始就成为RFC 文档。
（3）草案标准（Draft Standard）（4）因特网标准（Internet Standard）1- 07 小写和大写开头的英文名字internet 和Internet 在意思上有何重要区别？答：（1）internet （互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
；协议无特指（2）I nternet （因特网）：专用名词，特指采用TCP/IP 协议的互联网络区别：后者实际上是前者的双向应用1-08 计算机网络都有哪些类别？各种类别的网络都有哪些特点？答：按范围：（1）广域网WAN远程、高速、是In ternet的核心网。
计算机网络(谢希仁编著)课后习题答案
课后作业：第一章：2，3，8，12，13，14，21，22，24第二章：1，2，4，5，6，10，13，16第三章：3，4，6，7，8，10，13，15，18，20，27，28，30，31第四章：1，2，4，5，7，9，10，11，15，17，21，24，29，32，35，37，39，(44，45)第五章：1，3，9，10，17，21，24，30，34，45，46第六章：2，3，6，7，8，13，14，19，20，22，23，（24，31，32)第一章概述1-01 计算机网络向用户可以提供那些服务？答：连通性和共享1-02 简述分组交换的要点。
答：（1）报文分组，加首部（2）经路由器储存转发（3）在目的地合并1-03 试从多个方面比较电路交换、报文交换和分组交换的主要优缺点。
答：（1）电路交换：端对端通信质量因约定了通信资源获得可靠保障，对连续传送大量数据效率高。
（2）报文交换：无须预约传输带宽，动态逐段利用传输带宽对突发式数据通信效率高，通信迅速。
（3）分组交换：具有报文交换之高效、迅速的要点，且各分组小，路由灵活，网络生存性能好。
1-04 为什么说因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革？答：融合其他通信网络，在信息化过程中起核心作用，提供最好的连通性和信息共享，第一次提供了各种媒体形式的实时交互能力。
1-05 因特网的发展大致分为哪几个阶段？请指出这几个阶段的主要特点。
答：从单个网络APPANET向互联网发展；TCP/IP协议的初步成型建成三级结构的Internet；分为主干网、地区网和校园网；形成多层次ISP结构的Internet；ISP首次出现。
1-06 简述因特网标准制定的几个阶段？答：（1）因特网草案(Internet Draft) ——在这个阶段还不是RFC 文档。
（2）建议标准(Proposed Standard) ——从这个阶段开始就成为RFC 文档。
（3）草案标准(Draft Standard)（4）因特网标准(Internet Standard)1-07小写和大写开头的英文名字internet 和Internet在意思上有何重要区别？答：（1）internet（互联网或互连网）：通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
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一种专用计算机 实现分组交换(packet switching)的关键构件，任务 是转发收到的分组，是网络核心部分最重要的功能
数据交换方式
电路交换：经历三个阶段（建立连接— 进行通信—释放连接） 分组交换：以分组为单位，采用“存 储—转发”方式传输数据 报文交换：以报文为单位传输
1. 电路交换
因特网的核心部分由许多网络和把它们互连起 来的路由器组成，主机处在因特网的边缘。
路由器之间一般都用高速链路相连接，在网络 边缘的主机接入到核心部分通常以相对较低速 率的链路相连接。
网络边缘部分
H2
路由器 网络 主机
H4 H6
H1
H5 H3
主机的用途是进行信息处理，并 且和其他主机通过网络交换信息
2. 不同使用者的网络
公用网 (public network)
也称为公众网，是指电信公司出资建造的大 型网络。
三大网络服务提供商（ISP）：中国移动、中 国联通、中国电信
专用网 (private network)
某个部门为本单位的特殊业务工作的需要建造 的网络，不向本单位以外的人提供服务。 银行网络、铁路票务管理网、校园网
复习
计算机网络的定义（组成、功能）
组成：计算机、网络（介质+设备）
功能：资源共享、数据通信
因特网的发展：三个阶段 因特网的组成：两部分
边缘(计算机)：C/S、P2P
核心（网络）
1.3.2 因特网的核心部分
作用：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。 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)
1.5 计算机网络的分类
不同作用范围的网络 从网络的使用者进行分类
把用户接入到因特网的网络
1. 不同作用范围的网络
广域网 WAN (Wide Area Network)
也称为远程网，作用范围通常是几十到几千公里。
连接广域网中间结点的链路一般是高速链路，采 用光纤传输介质进行连接。
作用范围是一个城市，距离约为5-50km
城域网 MAN (Metropolitan Area Network)
局域网 LAN (Local Area Network)
一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路连 接，使用双绞线作为传输介质。 作用范围比较小。 也称为无线个人区域网（WPAN），作用范围大 约10m左右。
个人区域网 PAN (Personal Area Network)
电路交换和分组交换的比较
电路交换
连接建立
分组交换
数据传送
报文
连接释放
t
A
数据传送 的特点
B
C
D
A
B
C
D
比特流直达终点
分组 分组 分组
存储 存储 转发 转发
电路交换适用场合：
连续传送大量的数据，且传送时间远大于连 接建立时间，比如电话网络。
分组交换适用场合：
传送突发数据，比如互联网。
小结：因特网的组成
电路交换的特点
电路交换是面向连接的 三个阶段：
建立连接（占用通信资源）→通信（一直占用通 信资源）→释放连接（归还通信资源）
特点：
在通话的全部时间内，通话的两个用户始终占用 端到端的通信资源。 传送计算机数据效率低
电路交换举例
电信网 A 交换机 C 交换机 D 中继线 交换机 E 交换机 B
每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
数
分组 1 首部
据
数
据
数
据
分组 2 首部 分组 3 首部
分组交换的传输单元
分组交换网以“分组”作为数据传输单 元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收 端在左边）。 分组 1
首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
分组首部的重要性
收到的数据
最后还原成原来的报文
最后，在接收端把收到的数10101010110101011100010011010010 数 据 数 据 数 据
这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。
分组交换网的示意图
H2 路由器 B 主机 H1 E H6 H4
近年来，无线接入方式，特别是手机访问互联网的 数量在迅速上升，使用固定电话拨号上网人数，自 从在2004年达到峰值后，逐年继续减少。
中国互联网供应商主要由中国电信、中国联通、中国 移动三大企业支配要接入互联网，要租用三大企业的 线路。
中国电信：有线网络（拨号上网、FTTx）、CDMA无线网 中国联通：有线网络（拨号上网、FTTx）、WCDMA无线网 中国移动：有线网络（拨号上网、FTTx）、GPRS和TDSCDMA无线网
(a)
用户线
A
F
用户线
B
(b)
在通话过程中，双方的话音信号沿着所占用的 通话电路双向传输。
2. 分组交换
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固
定长度的数据段。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
假定这个报文较长 不便于传输
添加首部构成分组
两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接 起来。
更多的电话机互相连通： N 部电话机两两相 连，需 N(N – 1)/2 对电线。
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网 的交换任务。
交换机
“交换”：把一条电话线转接到另一条电话线，使它 们连通起来。
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的 首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点 交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到达最 终目的地。
收到分组后剥去首部
接收端收到分组后剥去首部还原成报文。
分组 1
首部
数
据
分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
网络核心部分 路由器 H2 B D E
H4 H6
主机 H1
A
发送的 分组
C
H3
H5
路由器的用途是转发分 组，进行分组交换
1.4 计算机网络在我国的发展
从1987年至1990年代，中国互联网主要依靠拨号 上网。
2000年后，宽带用户接入数量开始快速攀升。
在中国，宽带是互联网的主要接入方式，占总体网民比 例的90.6%；
D
注意分组路径的变化！
A
H5
H2 向 H6 发送分组 H1 向 H5 发送分组
C
H3
互联网
注意分组的存储转发过程
在路由器 在路由器 最后到达目的主机 在路由器 AC 暂存 E 暂存 暂存 H5 D 查找转发表 查找转发表 查找转发表 路由器 找到转发的端口 找到转发的端口 找到转发的端口 B
主机 H1 A H5 E H2 H4
H1 向 H5 发送分组
H6
C H3
互联网
分组交换的优点
高效：动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用 灵活：以分组为传送单位和查找路由 迅速：不必先建立连接就能向其他主机发送分组 可靠：保证可靠性的网络协议、分布式的路由选择 协议使网络有很好的生存性
分组交换带来的问题
分组在各结点存储转发时需要排队，会造成时延。 分组必须携带的首部造成了一定的开销
VPN（虚拟专用网）：在公用网络上建立 专用网络的技术。
滨州学院VPN地址 https://222.134.33.22
3. 把用户接入到因特网的网络
接入网 AN (Access Network)，又称 为本地接入网或居民接入网。
由 ISP 提供的接入网起到用户与因特网连 接的“桥梁”作用。 接入网本身既不属于因特网的核心部分， 也不属于因特网的边缘部分。