第1章计算机网络概述

C/S模式
Client和Server是指通信中所涉及的两个应用进程;
C/S方式描述的是进程之间服务和被服务的关系; Client是服务的请求方，Server是服务的提供方。
运行 客户 程序 边缘 C S 客户 运行 服务器 程序
核心
服务器
P2P（Peer-to-Peer）
P2P：两个主机在通信时并不区分服务请求方和服务提供方。 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。 每一个主机既是客户机又是服务器。
1.电路交换（为每次呼叫分配一条专用线路：电话网）
2.分组交换（数据被拆散为离散的“数据块”通过网络传送）
传统电路交换

N(N-1)/2


电话 交换机

电路交换的特点: 电路交换是面向连接的 电路交换的三个阶段： 建立连接 通话 释放连接



传统电路交换
树型拓扑结构
树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状 像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以 下带分支，每个分支还可再带子分支。 树形网络的特点：树形网络也叫多星级 型网络。树形网络是由多个层次的星型 结构纵向连接而成，树的每个节点都是 都是计算机或转接设备。一般来说，越 靠近树的根部，节点设备的性能就越好。 与星型网络相比，树形网络总长度短， 成本较低，节点易于扩充，但是树形网 络复杂，与节点相连的链路由故障时， 对整个网络的影响较大。 树形拓扑的优点： （1）易于扩展。 （2）故障隔离较容易。 树形拓扑的缺点：各个节点对根的依赖 性太大。
报 文
报 文
数据传送
报文
连接释放 t 报 文
A
数据 传送 特点
B
C
D
A
报文
B
报文
C
报文
D
比特流直达终点
A B C D 分组 分组 分组
存储 转发 存储 转发
存储 转发
存储 转发
回顾
1. 计算机网络向用户提供的最重要两个功能是：连通性 （用户的涵盖），共享性（硬件和软件），三网合一2. 客户程序 P9 服务器程序 3.报文(message):整块数据 4.分组(packet):因特网中传送的数据单元 4.电路交换 5.分组交换
（2）不同使用者的网络
公用网 (public network)
专用网 (private network)
ISP是分等级的
IXP:因特网交换点 （Internet eXchange Point ），向各ISP提供 交换设施，使它们能够 直接通信。
本地 ISP 第二层 ISP IXP 一级 ISP 一级 ISP 第一层 ISP IXP
IXP
IXP
计算机网络在我国的发展
(1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中） (10)中国高速互连研究试验网NSFnet
E
分组交换中存在的问题
路由器
路由器处理分组的过程是： ★ 把收到的短分组先放入缓存（暂时存储）； ★ 查找转发表，找出到某个目的地应从哪个端口转发； ★ 把分组送到适当的端口转发出去。
网络核心：分组交换
分组交换的优点：
& 高效：断续（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，为分组查找路由； & 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（网状）的路由选择协议使网 络有很好的生存性。 分组交换的缺点： & 分组在各结点存储转发时需要排队，这就造成一定的时延； & 分组必须携带的首部（控制信息）也造成了一定的开销。
网状拓扑结构
网状拓扑的优点 (1) 网络可靠性高。一般通信子网中任 意两个节点交换机之间，存在着两条或 两条以上的通信路径，这样，当一条路 径发生故障时，还可以通过另一条路径 把信息送至节点交换机。 (2) 网络可组建成各种形状，采用多种 通信信道，多种传输速率。 (3) 网内节点共享资源容易。 (4) 可改善线路的信息流量分配。 (5) 可选择最佳路径，传输延迟小。 网状拓扑的缺点 (1) 控制复杂，软件复杂。 (2) 线路费用高，不易扩充。 网状拓扑结构一般用于Internet骨干 网上，使用路由算法来计算发送数据的 最佳路径。
运行 P2P 程序
A
边缘
B
运行 P2P 程序
核心 C
运行 P2P 程序
D
运行 P2P 程序
C/S VS P2P
1.3.2
因特网的核心部分
在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。
中继线 交换机 中继线 交换机 交换机 交换机 B 用户线
用户线
A C 交换机
D
中继线
用户线
中继线
交换机 B
A
C D
交换机
交换机

用户线
电路交换: FDMA 和 TDMA
电路交换的缺点：传送数据效率低 ？
建立连接（5）： (1)用户拨号 (2)拨号信令通过交换机到达被叫用户所连接的交换机 (3)该交换机向被叫电话机振铃
边缘部分 主机 路由器 网络
核心部分
通信子网
资源子网
1.3.1 边缘部分
主机 A和主机 B通信：本质上是“运行在主机 A上的某个程序和主机 B 的另一个程序进行通信”，即“ A的某个进程和 B的另一个进程进行 通信”，通常简称为“计算机之间的通信”。 在网络边缘的主机（端系统）中运行的程序之间的通信方式可划分为 两大类： 1.客户/服务器方式（C/S）：Client/Server 2.对等方式（P2P）：Peer-to-Peer
端系统接入设备
非传统设备—Are these“Cool”？
Cool End System
网络设备
网络产品和制造商
局域网
总线型拓扑结构
优点： （1）所需电缆数量较少。2）结构简单，无源工作有较高可靠性。（3）易于扩充。 缺点： （1）总线传输距离有限，通信范围受到限制。100M （2）故障诊断和隔离比较困难。 （3）分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能，站点必须有介质访问控制功能，从 而增加了站点的硬件和软件开销。 总线型拓扑结构适用于计算机数目相对较少的局域网络，通常这种局域网络、的传输速率在 100Mbps，网络连接选用同轴电缆。总线型拓扑结构曾流行了一段时间，典型的总线型局域网有 以太网！
首部
分组3
首部
因特网的核心部分
核心部分是由许多网络和路由器组成； 路由器是核心部分的结点，用来进行分组交换。
核心部分
H2 路由器 H4 H6
H1 H5 H3
假定在某一个分组的传送过程中，链路A-C的通信量太大，那么路由器A可以把 分组沿另一条路由转发到路由器B，再转发到E，最后把分组送到主机H5。（演 示！） H4 H2 路由器 B H6 D 主机 H1 发送的 分组 C H3 H5 A
(4)被叫用户摘机
(5)摘机信令回到主叫交换机，即建立连接。
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，而 真正用来传送数据的时间往往很短。
网络核心：分组交换
分组交换的特点： 采用存储转发技术； 把较长的报文（message）划分成一个个较小的数据段； 在每一个数据段前面，加上由必要的控制信息组成的首部（header）， 然后构成分组（packet）； 首部包含了源地址、下一站地址、目的地址等控制信息；
1.2 因特网概述
1.2.1 网络的网络 网络：由若干结点(node)+连接这些结点的链路(link) 构成 计算机（主机）、集线器、交换机、路由器 同轴电缆、双绞线、光纤、红外线、蓝牙 网络 结点 互联网（网络的网络）
链路
?
(b)
结点 (a)
什么是因特网？ 构成细节描述
因特网是世界上最大的计算机网络
环型拓扑结构
优点： 1.电缆长度短。 2.增加或减少工作站时，仅需简单的 连接操作。 3.可使用光纤。 缺点 1.节点的故障会引起全网故障。 2.故障检测困难。 3.环形拓扑结构的媒体访问控制协议 都采用令牌传达室递的方式，在负 载很轻时，信道利用率相对来说就 比较低。
星型拓扑结构
优点： （1）控制简单。任何一站点只和中央节点相连接， 因而介质访问控制方法简单，致使访问协议也十分 简单。易于网络监控和管理。 （2）故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可 以逐一隔离进行故障检测和定位，单个连接点的故 障只影响一个设备，不会影响全网。 （3）方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提 供服务和网络重新配置。 缺点： （1）需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也 骤增。 （2）中央节点负担重，形成“瓶颈”，一旦发生故 障，则全网受影响。 总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建 网容易，局域网普遍采用的一种拓扑结构。采用星 型拓扑结构的局域网，一般使用双绞线或光纤作为 传输介质，符合综合布线标准，能够满足多种宽带 需求。
因特网三要素
1.3 因特网的组成
从工作方式：
♣ 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成，是用户直 接使用的，用来进行通信（发送数据、音频或视频）和资 源共享。 端系统的涵盖 ♣ 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为 边缘部分提供服务（提供连通性和交换转发）。