网络协议分析ppt课件

第一章 绪论
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• 计算机网络自20世纪60年代开始发展。各种定义。
简单定义 一些互相连接的、自治的计算机的集合。
文献定义 计算机网络是用通信设备和线路将分散在不同地点的有独立功能的多个
计算机系统互相连接起来，并按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的 计算机集合。 ✓ 多个计算机：为用户提供服务； ✓ 一个通信子网：通信设备和线路； ✓ 一系列协议：保证数据通信。
• 分组交换(packet switching) • 不需要资源预留 • 按需使用资源，可能要排队等待：同时有其它分组 发送。 如，因特网。
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电路交换
通信双方必须先建立一个专用的连接（电路），一直维
持，直到通信结束。 如，电话网络。 通话过程：拨号 接通 通信 挂机
中继线
A 用户线
交换机
C
D
网络类型 很多，如局域网、城域网、广域网等。 典型：因特网。
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2. 计算机网络的分类
• 按照网络传输技术分类：
• 广播网 • 点对点网
• 按照网络规模分类：
• 局域网 • 城域网 • 广域网 注：网络规模通常以网上相距最远的两台计算机之间的距 离来衡量。
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根据网络拓扑结构分
网中结点相互连接的方式。 主要分为星形、环形、总线、树形、分布式等。
交换机
中继线 交换机
交换机
B
用户线
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例，电路交换网络
• 每个链路可有n条电路，能 够支持n条同步连接。
• 通信过程： ✓在两台主机A、B之间创建
一条专用的端到端连接， 分别占用每条链路中的一 条电路； ✓该连接获得链路带宽的1/n， 进行通信。
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分组交换(packet switching)技术
乘客乘坐某个航班所进行的一系列动作，如图1-15。
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空中旅行的一系列动作
票务（购买） 行李（托运） 登机口（登机） 跑道起飞 飞机飞行
票务（投诉） 行李（认领） 登机口（离机） 跑道着陆 飞机飞行
空中飞行
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分层 结构
• 为了研究和设计方便，一般服采务用访问分点层SA的P 方法，即按照功
Service Access Point
发送端将要发送的数据分成若干较小的块，添加首部形 成分组（包packet） ，分别发送到目的端，再组装恢复原 数据。
✓路径（route或path）：一个分组从发送端系统传输到接收
端系统，所经过的一系列通信链路和分组交换机。
• 端系统之间通信的路径不专用。
• 多个通信端系统同时共享一条路径或一部分。 ✓第一个分组交换网络：
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分层结构主要优点
• 使复杂系统简化： 将一个大而复杂系统划分为若干个明确、特定的部
分，分别讨论研究。 • 易于维护、系统的更新
• 某层功能变化，不会影响系统其余部分： 只要保持对其上层提供的服务，及其使用下层
的服务不变。 如，改变登机过程不影响系统的其他部分。
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环型
结点通过通信线路连接成一个闭合的环，信息单向传 输，即按一定方向一个结点接一个结点沿环路传输。 • 结构简单、路径选择方便，可靠性差、网络管理复杂。
环接口
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络控制和软件比较复杂。
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数据交换
• 电路交换 (circuit switching) • 预留端到端资源：端系统之间通信路径上所需要的 资源 (缓存，链路带宽)。建立连接。 • 发送方以恒定速率向接收方传送数据。 如，电话网络。
D
E
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几种交换技术对比
• 电路交换：整个报文的比特流连续地从源点直达终点，好像在一个管道中传
送。
• 报文交换：整个报文先传送到相邻结点，全部存储下来后，再转发到下一个
结点。
• 分组交换：单个分组（只是整个报文的一部分）传送到相邻结点，存储下来
后，再转发到下一个结点。
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性能指标
• 带宽 • 时延 • 往返时间 • 吞吐量 • 时延带宽积
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存储转发传输
分组交换机先将输入端的整个分组接收下来（存 储），再从输出链路转发传输出去（转发）。
分组
转发
A
B 存储
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例，一个简单的分组交换网络
统计复用：按需分配资源。 两对主机通信：AE 、BE。如所A有和分B组分长组度没相有同固。定的顺序。
10 Mbps
A
以太网
C
1.5 Mbps
B 等待输出链路的分组队列
能划分为若干个层次。如图：
分层特点： ✓ 每层功能独立；
第N 层
高
✓ 每两个相邻层之间有一逻辑接口，可交换 信息；
第 N-1 层
✓ 上一层建立在下一层基础上，上一层可调 用下一层的服务，下一层为上一层提供服务。
…… 第2 层
第1 层
低
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航线功能的分层
票务（购买） 行李（托运） 登机口（登机） 起飞 按路线飞行
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总线型/树型
• 总线：所有结点都连接到一条公共传输线（称为总线） 上，并通过该总线传输信息。
结构简单、连网方便、易于扩充、成本低，实时性较 差。 • 树型：由总线型结构扩展而成，结点按照层次进行连接， 形成一个树状结构。
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星型
• 所有设备都连接到一个中央处理设备。 如集线器或交换机 。
• 结构简单，可靠性差。
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计算机网络体系结构
• 计算机网络的分层设计方法
• 将网络按照功能划分成一系列层次，每一层都为上层提供某些特定的服 务，并向上层屏蔽实现这些服务的细节；
• 分层设计的好处：
• 简化网络系统的设计与实现 • 易于系统维护和升级
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体系结构
网络的分层结构及其各层协议的集合，是对网络及 其组成部分功能的精确定义。 • 例——飞行航线系统：
ARPA网，产生于20 世纪70年代，是因特网的“最早 祖先” 。
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工作原理
报文(message)：应用程序要传输的信息。包含需要的任何 内容。如，控制功能或数据。 • 工作过程
✓源端将报文划分为较小的数据块（分组packet）；
✓每个分组通过一系列链路和分组交换机传送，直到目的端 ✓目的端恢复原报文。 • 分组以链路的最大传输速率传输。 • 传输过程中采用存储转发传输机制。
离开机场
airplane routing airplane routing
中间空中交通控制中心
票务（投诉） 行李（认领） 登机口（离机） 着陆 按路线飞行
到达机场
票务 行李 门 起飞/着陆 按路线飞行
每层分别实现一种服务； 每层自己执行一些动作，如登机口； 每层可以使用相邻下一层的服务：如起飞/着陆层