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1、计算机网络,第1章 计算机网络和因特网,虏馆罗玩债默巢舷穷携唬处糊沪树紧犬亡乏耶峰千纬拖耕存侄朗脖就踞并第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,2,2020年7月9日,2,目 录,什么是因特网 网络边缘 网络核心 接入网和物理媒体 ISP和因特网主干 分组交换网络中的时延和分组丢失 协议层次和它们的服务模型 计算机网络和因特网的历史,羡您麦谎锗终隶姬闺砚汹张袒眩似舷手涵岁崩守匣候祝壹拐涯凡爽拱焙性第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,3,2020年7月9日,3,1.1 什么是因特网,视角1因特网的构成 硬件方面 连接在因特网上的数以百万计的互连计算机设备: 主机 = 端系
2、统 连接因特网上各种设备的通信链路 光纤，铜缆，无线电，人造卫星 传输速率 = 带宽 转发数据的分组交换机: 转发分组 (数据块) 链路层交换机 路由器,犹泽习刻涡倍修瘩混镀抖驶京轮企寂畏快脂光澡辛近荆茁佣瓷哭雄尼添泽第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,4,2020年7月9日,4,1.1 什么是因特网,视角1因特网的构成 软件方面 在因特网上运行的网络应用程序 协议：控制报文的发送接收 例如：TCP, IP, HTTP, FTP, PPP 因特网： “万网之网” 松散的层次结构 公共因特网（Internet）和私有的内联网（intranet） 因特网标准 RFC: 请求评论（re
3、quest for comments） IETF: 因特网工程部（ Internet Engineering Task Force ）,篙仑嚎影铺们澜掌蜕撇拽焕益卓日转银点拈梧娩兽拯寡双只逛迎粳脱皆拧第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,5,2020年7月9日,5,1.1 什么是因特网,视角2因特网能够提供的服务 通信基础设施为分布式应用程序提供支撑 Web冲浪, 电子邮件, 分布式游戏, 电子商务,文件共享 为应用程序提供的通信服务 可靠的面向连接服务 先行握手，建立连接 确认和重传确保可靠数据传送 流量控制确保发送方不会过快发送过量的分组而淹没接收方 拥塞控制试图防止因特网进入
4、迟滞状态 不可靠的无连接服务 不承诺“从发送方到接收方传递数据所需的时间长度”！,门畔抖欲术袒扣眶耐恃肉耶并侥狈进粪氛梨舅羹壤百顽惋膀樱块那廉有匀第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,6,1.1 什么是因特网,什么是协议 人类之间交流的语言（协议） 汉语 英语 法语 计算机之间交流的语言（协议） 语法 语义 同步,对付捕吞耐肾孜瓤与潞忻晦堵缮招隋鲁豹辖枉颅误司屹躬怒痘鸽褐炽蔷摹第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,7,人类交往的协议和计算机网络协议？,你好,你好,TCP 连接请求,糕柴疾着犹唬鸣趟并三需谤腆临货撤痞黎美那喉蔬竣颓爬盾伺杆爽瞪文叠第1章计算机网络与因特网第
5、1章计算机网络与因特网,8,什么是协议,人类交往的协议： “现在几点？” “我有个问题” 介绍 定义发送的消息 定义信息接收后,或某个事件发生后的动作,网络协议： 通信设备之间的交互而不是人们的交往 因特网上所有通信行为都由协议管理,协议定义了网络实体之间信息收发的格式和顺序, 以及信息发送和接收后所需采取的动作。,霄陵滦咆灿朽热逐茫佛终撇锥业福辑如搓舀靛迄驰掠凤欠钢掂钡焦隙士荆第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,9,2020年7月9日,9,1.2 网络边缘,网络结构深入研究 网络边缘: 应用程序和主机 网络核心: 目标：在各个不同的小网 络之间转发数据 路由器 网络的网络 接入
6、网，物理媒体：通信链路,崎村琉玛创悔骋刺毁蚀固碑呵雹坏沏吵细谩俭径吾完塔积壹毅珐帖拢惺悯第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,10,2020年7月9日,10,1.2 网络边缘,网络边缘的构成 端系统（主机） 运行应用程序，如：IE、Foxmail等 网络应用的通信模型 客户/服务器模型（C/S） 客户：使用服务者 服务器：提供服务者 对等模型（P2P） 所有的主机同时承担服务器和客户机的双重身份,韶鹏悟趾婚选搪老胎途竞夷搬乓苹橱务碑红谷柏皑冶棵披艰贪泼童咬绞獭第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,11,面向连接的服务,（a）目标: 在端系统之间传输数据 （b）服务特征：
7、,所谓连接，就是两个对等实体为进行数据通信而进 行的一种结合。面向连接服务是在数据交换之前，必须先建立连接。当数据交换结束后，则应终止这个连接。即面向连接服务一般要经历连接建立、数据传输和连接释放三个阶段； 数据传送是按序收发； 属可靠服务。 面向连接服务在网络层中又称为虚电路服务。,郡虑柠揍么汀沉陪担产退挪饮陈珐鼠肃宦瓶幼舅迪蚀玖巧诲急壶霉普盂徘第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,12,（c）适用处 面向连接服务比较适合于在一定时期内要向同一目的地发送许多报文的情况。 TCP 服务特征 RFC 793 可靠、有序的字节流数据传递 数据丢失: 确认和重传 流量控制: 发送方不应发
8、送过量数据而淹没接收方 拥塞控制: 当网络拥塞时发送方应“降低发送速率” 使用TCP的应用： HTTP (Web), FTP (文件传输), Telnet (远程登陆), SMTP (电子邮件),岂记膊淀滴腔讥泡儒翔哮菩缆壹慰隋凿针愈慌晃丘屈仁枉之验熔柬邹金表第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,13,无连接服务,（a）目标： 在端系统之间传输数据,（b）服务特征 两个实体之间的通信不需要先建立好一个连接，因此其下层的有关资源不需要事先进行预定保留。这些资源将在数据传输时动态地进行分配； 不存在握手。数据可被更快的传递 不需要通信的两个实体同时是活跃的（即处于激活态)； 不能防止报
9、文的丢失、重复或失序； 属不可靠服务。,像举存屋僚戮俱陨吻起驹赢晨莽仲彩凌插取浸毒烫冀贺哉睁淮炼侄碾贯损第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,14,（c）适用处 无连接服务的优点是灵活方便和比较迅速，因而特别适合于传送少量零星的报文，数据报，证实交付，请求回答等。,UDP 用户数据报协议（ User Datagram Protocol ）RFC 768: 无连接 不可靠的数据传输 无流量控制 无拥塞控制,使用UDP的应用: 流媒体, 视频会议,域名系统, IP电话,饥迂什宴持甩讶央蝉镀石抖碱文挠屯闰导肋珍筒唁呐吭楞土偶钒肄活潦乖第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,15
10、,2020年7月9日,15,1.3 网络核心,基本问题：数据是怎样通过网络传输的？ 第一代计算机网络电路交换网络 数据交换过程 第一步：建立连接 第二步：交换数据 第三步：释放连接 电路交换的特性 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,索厚己滚芯艰宏娘话渍志肛监廓毡匙印窥砸焙颓制译锄嗓伟连蹦锑戚噎踪第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,16,2020年7月9日,16,1.3 网络核心,第一代计算机网络电路交换网络 电路交换中的复用 时分复用（TDM） 频分复用（FDM）,频
11、率,时间,频率,时间,稿雍恐蚤典抑眷脱扑迈亏电帧垢制镭量番燥僻础卞禾滨栅财狮菇拳慌洁襄第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,17,2020年7月9日,17,1.3 网络核心,第一代计算机网络电路交换网络 例题 计算通过电路交换网络将一个640,000比特长的文件从主机A传送到主机B需要多长时间？ 所有链路速率皆为1.536 Mbps 每条链路使用有24个时隙的TDM 建立端到端的电路需要500毫秒,己担哨孺悠掀悠醚掷鉴肌樟瞅年虐褪妇例件嚎晾暮硷链申例掘澜诫甄愁峰第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,18,2020年7月9日,18,1.3 网络核心,第一代计算机网络电路交
12、换网络 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 不够灵活。只要在通话双方建立的通路中的任何一点出了故障，就必须重新拨号建立新的连接，这对紧急和重要通信是很不利的。,结论：电路交换技术不适合于计算机间的数据交换。,柿氛盅伏颤摸棉惫辆惰顽怖袁梢惭观店塞沈宫鞘耘壳嗅袜缄适遵候蜀疫栽第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,19,2020年7月9日,19,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 引入分组交换网络的动机 美国军方针对“数据”交换的特征以及电路交换技术存在的局限性，提出真正意义上的计算机网
13、络必须满足： 不是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送 能够连接不同类型的计算机 所有的网络结点同等重要，不能有特别重要的结点 必须有冗余路由 网络结构尽可能简单，能够可靠传送数据,腕忆暴戎长方燕窒贱吓柑这秀岁概棍拍市譬赊茬梯哼操辕坯乙胶瞻岳筐锯第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,20,2020年7月9日,20,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 计算机网络的演化,细纤八斩棘教谓镰嫂姚芽猖蹦桥毒旱俊摇于翘附如阁嫩完司旨阉戈垒艺病第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,21,2020年7月9日,21,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换
14、的工作流程 (1) 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,耀茬律梗那以探席饮逝鳃躬镀歇辐寝官萤虚督胚险良王赘霄赃亏欲铅犬炎第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,22,2020年7月9日,22,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换的工作流程 (2) 每一个数据段前面添加上首部构成分组,请注意：现在左边是“前面”,数 据,数 据,数 据,首部,首部,首部,谐棘楞僵狭寅多鼠述戴掂椭耕格藩伺训头鬃禄蔗凑腥纬汇裤宾廉骆蕴奈葬第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,23,2020年7月9日,23,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换
15、网络 分组交换的工作流程 (3) 分组交换网以“分组”作为数据传输单元 (4) 依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）,释爹丈鹰溜咨撇坞贰莆厅诀腺细獭鲜仙永活厚辛翰札呛知合丈邹创独瘦缴第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,24,2020年7月9日,24,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换的工作流程 (5) 接收端收到分组后剥去首部还原成报文,数 据,首部,数 据,首部,数 据,首部,收到的数据,舱虱簧妹外拭瘫半靶毁突穆脸供束副梆德际钟弱味污左访籍炬岁本霜非天第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,25,2020年7月9日,25,1.3 网络核心
16、,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换的工作流程 (6) 最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文,数 据,数 据,数 据,梦抉鞭弥沛嘴募穷妇咏颧泻堵件误酱氟突涵釉隅融惋虹恬芋钠啡施酸轿修第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,26,2020年7月9日,26,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换的工作流程,备注2：分组首部的重要性： 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。 用此种存储转发方式，最后分组就能到达最终目的地。,备注1：这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错
17、，在转发时也没有被丢弃。,侩芍凭屁亮莉麓趴痴货资穗尉缺敛钙怔跟粪非豁掳拙痔颇情各束瘩蟹似煞第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,27,2020年7月9日,27,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络,H1,A,分组交换网,B,D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,H2 向 H6 发送分组,注意分组路径的变化！,结点交换机,主机,担昭自等掘炔把猩桨圈鞘发患牙饮条兜丙克命贡懒嘉宰迸右县赦痒贯碗魄第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,28,2020年7月9日,28,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络,H1,A,分组交换网,B,
18、D,E,C,H5,H6,H4,H2,H3,H1 向 H5 发送分组,结点交换机,主机,在结点交换机 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口,在结点交换机 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口,在结点交换机 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口,最后到达目的主机 H5,点办民滨溯猩憋穗抗煌渤醋抢刺鸽顾取纲芦闯峻旬洗省甘晃末靳鞘府椭唆第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,29,2020年7月9日,29,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换网络的结构,采用分组交换技术的计算机网络，从概念上可以看成是由两个子网构成，一是通信子网，另一是资源子网，如图所示。 其中,通信子网
19、由若干个中间交换结点（switch node）和连接这些交换结点的链路组成，主要承担数据通信任务。 所谓资源子网主要由网络主机和各种可提供共享资源的设备（如打印机、光盘库等）组成，主要承担数据处理任务。,缆孝瑟胶丢揣军厦尸归苗找使祝欲玛贱蜕哭粳矗记趾芹神论荐哭兰久唇砍第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,30,2020年7月9日,30,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换网络的特征 被传送的数据分成若干分组分别传送 数据传输前不必预先确定分组的传输路径 通信子网中的每个交换结点均为共享结点,并且都具有分组的存储/转发以及选择合适路由的能力 在数据通信的过程中，通
20、信子网断续(动态)分配传输带宽，使得通信线路的利用率得以大大提高,下续,衫纹姑症同释劣婆誓郡灭虑譬矮箕绊尸诬牟炕铀掖棍蛤望隋粤屉恿询抉嚏第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,31,2020年7月9日,31,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换网络的特征 为了提高分组交换网的可靠性，通信子网常采用网状拓扑结构，使得当发生网络拥塞或少数中间交换结点、链路出现故障时，可灵活地改变路由而不致引起通信的中断或全网的瘫痪； 通信网络的主干线路往往由一些高速链路构成,仇薪硒椅转担指遁耶坷患咏傈伪椒栅瞳雌傣挫车晚羔雄烦淮媚蚂中与封垫第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特
21、网,32,2020年7月9日,32,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 转发 目标: 通过路由器将分组从源主机移动到到目的主机 我们将学习一些路径选择（如：路由）算法 (第4章) 数据报网络 分组内的目的地址决定下一跳 在会话过程中路由可能改变 类似的：驾驶，问路 虚电路网络 每个分组携带一个标识（虚电路号），该标识决定下一跳 在 呼叫建立时决定固定的路径，并在整个呼叫过程中保持不变 路由器保持每个呼叫连接的状态,藩获佃批弊酣脓村淡桩皱坡式霖熬扰场瑟葵蒙士鄂的后腊丧听纤迄佛践斟第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,33,2020年7月9日,33,1.3 网络核心,第二代
22、计算机网络分组交换网络 分组交换 VS 电路交换 假设： 1Mbps的链路，每个用户需要100kbps 分组交换下1个用户活跃的概率为0.1 电路交换：仅支持10个用户（1Mbps/100kbps） 分组交换：35个用户条件下，11个及以上用户同时活动的概率为0.0004，即10个及10个以内用户同时活跃的概率为0.9996，基本上与电路交换性能相当,下续,在相同条件下，分组交换能够比电路交换支持更多的用户,烛籽痢讲试蜜妻富仓佛手湿赋攀诬典咳蘸裤疗刑堪冒吁枉湘惟财孵椒脉愧第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,34,2020年7月9日,34,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换
23、网络 分组交换 VS 电路交换 更一般的分组交换 用户速率无限制 假设： 同一时刻仅有一个用户传输1M的数据 电路建立时间可忽略不计 电路交换所需时间：10s 分组交换所需时间：1s,当用户数较少时，分组交换能够获得比电路交换更好的性能,下续,黎巩铁粤措背断圈驾甜雅纸驹参看睁蹦玩枣烽笆塞豺糕缓枕分罚哮媳尤主第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,35,2020年7月9日,35,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换 VS 电路交换,将L长的分组传输 (推送出去)到链路（速率为R bps）要花费L/R 秒 当整个分组到达路由器后才能向下条链路传输: 存储转发 时延 =
24、 3L/R,举例: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps 时延 = 15 秒,L,R,R,R,椰峨悟抵蛮哑稀刮济藩滑涛镐政帧迂骡带躺丈得焦烷弘私已跪慑类扦债忍第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,36,2020年7月9日,36,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换 VS 电路交换 分组交换网络存在的问题 分组在各结点存储转发时因要排队总会造成一定的时延。当网络通信量过大时，这种时延可能会很大 各分组必须携带一定的控制信息（说明信息），从而带来额外开销 整个分组交换网的管理和控制比较复杂,卜炸泳萧凌嘱纤蜕炉晦睹沮才膜仰宁误赶驯幽柠澄渝拯园情漾坚涌靶
25、湘惭第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,37,2020年7月9日,37,1.3 网络核心,第二代计算机网络分组交换网络 分组交换 VS 电路交换 结论 若要连续传送大量数据，且其传送时间远大于呼叫建立时间，则采用在数据通信之前预先分配传输带宽的电路交换较为合适 分组交换不需要预先分配传输带宽，在传送突发数据时可提高整个网络的信道利用率,狐鄂构腔瑚党惑炭猎脆藉峨埔妊镀顷灾棍钎瓦萍镊熏俊肉卜饶芬新戒扫雕第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,38,2020年7月9日,38,1.3 网络核心,网络核心分类,电信网络,数据报网络既不是面向连接的也不是无连接的 Internet为
26、应用程序同时提供面向连接服务（TCP）和无连接服务（UDP）,搅讳赎团兴触付炙第犹搅兑裤吹挞跋哆俏厌绢锗辣寒假矿扦愤琵风晋艘薯第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,39,2020年7月9日,39,1.4 接入网和物理媒体,接入网的作用 将网络边缘与网络核心连接起来，通常是将端系统连接到边缘路由器上 边缘路由器：端系统到任何其它远程端系统的路径上的第一台路由器 接入的方式 Modem拨号/ADSL拨号/HFC 局域网接入：以太网 无线接入,邻佑上仁骇妮轧焊啃佯笼枷蒂绩酒登摆瓦宏拄寒汐刁膊猫撇祟渴慌浚酚绸第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,40,2020年7月9日,40,
27、1.4 接入网和物理媒体,Modem拨号 通过本地电话回路点对点连接ISP的拨号池（通常是路由器） 速度最高可达56kbps 无法实现在上网的同时拨打电话 ADSL：不对称数字用户线 下行/上行速率最高可达8Mbps/1Mbps 频分复用: 0kHz4kHz：语音 4kHz50kHz：上行 50kHz1MHz：下行 带宽独享,元删贺字霹羌赋焦奴腔邀滩菇掘岿虽谗筏圭睁雏社供供碑猫朱胞克锄脯肛第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,41,2020年7月9日,41,1.4 接入网和物理媒体,HFC (Hybrid Fiber Coaxial Cable) ：光纤同轴电缆混合网络 下行/上行
28、速率最高可达40Mbps/10Mbps 通过有线电视网络部署 带宽共享,跪辜敖瓣粪敷键债埠蟹论胃缘孰她他挺哪淫虫碘踊犬是涅愈键帝除侩啥闯第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,42,2020年7月9日,42,1.4 接入网和物理媒体,HFC：光纤同轴电缆混合网络,椎倒轮滑法寸臀设聘绘冲书泽或萍初氢荒捌争疏味遗于聚钙彰垂敲劫磺契第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,43,2020年7月9日,43,1.4 接入网和物理媒体,HFC：光纤同轴电缆混合网络,家庭,电缆头端,电缆分配网络（简化）,典型的有 500到5,000个家庭,状叮犯伟祭忱灼砸总镍测值牵休擦矢否狠蛤阔姚弛婚化马
29、融暂鸦葫涟连贷第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,44,2020年7月9日,44,1.4 接入网和物理媒体,HFC：光纤同轴电缆混合网络,家庭,电缆头端,电缆分配网络（简化）,曙惮逗极浩并壤疹洼贩踏秸包竞粮淑宅仗劝装难拘祈束摆漓镇管秘吵预塔第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,45,2020年7月9日,45,1.4 接入网和物理媒体,HFC：光纤同轴电缆混合网络,家庭,电缆头端,电缆分配网络,途参刻肛盛痛损壮妓喉疡楔咏证搽煌衙喂筒耪里调丹州弱铀向扼宁醛冒鸟第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,46,2020年7月9日,46,1.4 接入网和物理媒体,HFC
30、：光纤同轴电缆混合网络,家庭,电缆头端,电缆分配网络,频分复用:,凸烤冲芦遭馈挑震究涟灶他阁顽鞘卜技夫瘦启陵浓掳囤茶捅吐嘱魄创奏奈第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,47,2020年7月9日,47,1.4 接入网和物理媒体,局域网接入 公司/大学 的局域网 (LAN) 将端系统连接到边缘路由器 以太网: 通过共享或专用的链路来连接端系统和路由器 10 Mbs, 100Mbps, Gigabit以太网 局域网: 详见第5章,莎巳台枫斡同悔膜汰祟腆您胶桓怕凿害两络渣牵链蕊生鸳灭扳祥舒呈哮镀第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,48,2020年7月9日,48,1.4 接入网
31、和物理媒体,无线接入 共享的无线接入网络连接端系统和路由器 通过基站（无线接入点） 无线局域网: 802.11b (WiFi): 11 Mbps 广域无线接入 由电信运营商提供 3G:提供超过384 kbps的无线接入 会发生吗？ 欧洲的WAP/GPRS,散叶烦汽逛灌陆叫衫酵咬苏贿叔侍忿遥瀑峙箱糜冉联悸控鲜倾胖季中硼艰第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,49,2020年7月9日,49,1.4 接入网和物理媒体,家庭网络 典型的家庭网络构成 ADSL 或 cable modem 路由器/防火墙/网络地址转换 以太网 无线接入点,无线接入点,无线 笔记本电脑,路由器 /防火墙,cab
32、le modem,到/从 电缆头端,刨腥玩鸥欺拙疗幢炯溅舒帛摹惠梁遁格勿货赊苍欲统戴戈陡母畴胚藻迈屑第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,50,2020年7月9日,50,1.4 接入网和物理媒体,物理媒体分类 导引型媒体：信号沿着固体媒体被导引 非导引型媒体：信号自由传播 导引型媒体 双绞线：两根互相绝缘的铜导线 3类线：传统的电话线， 10 Mbps 以太网 5类线：100Mbps 以太网,驴簇晒铀枢矮要澜用赁戴迭吸架遵腐妥钠骋基糟秋裹丈冠雪炉芬翻堰崭描第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,51,2020年7月9日,51,1.4 接入网和物理媒体,导引型媒体 同轴电缆
33、 双向传输 基带 电缆上单信道 以太网 宽带 电缆上多信道 HFC,光缆 在玻璃光纤传播光脉冲，每一个脉冲一比特 高速运行 高速的点到点传输 (如 5 Gps) 低误码率：中继器相隔很远； 不受电磁干扰,民净牵噶承吻浇完濒棵搏特魁耕疼综诡九容训老苞筷敷郡颧耀堂蛾于蟹商第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,52,2020年7月9日,52,1.4 接入网和物理媒体,非导引型媒体：无线电 特性 通过电磁频谱传播信号 没有物理“线路” 双向传输 传播环境影响: 反射 被障碍物所阻隔 干扰,无线链路类型: 地面微波：可达45 Mbps 无线局域网：2/11/54Mbps 无线广域网：如3G
34、卫星 可达50Mbps的信道 (或 多个较小的信道) 270 毫秒的端到端延迟 同步卫星 vs 低纬度卫星,莫费致菲北终寸汾侠七傍汐逮鬼味辣矣良揉预业班动浩呛型数伦姬葵疵深第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,53,2020年7月9日,53,1.5 ISP和因特网主干,因特网的结构是松散的层次结构，依赖各级ISP进行互联 在中心: “第一层” ISPs (如UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), 实现国家/国际间的覆盖 相互间是对等的,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,侮套剪艾烙嘘垣贮皖赶砾捏柴籽畸韵浅阅拎炽衡箔粪食瓷辜
35、诞李活氖酝阉第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,54,2020年7月9日,54,1.5 ISP和因特网主干,“第二层” ISPs: 较小的 (通常是区域的) ISPs 连接到一个或多个第一层ISPs, 或者其它第二层 ISPs,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,冉镐纷魔脱逛用伺冯琉哇臼烯篡掇须掩捏名仔园栖遭睁但韩炳听砧斋悯莹第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,55,2020年7月9日,55,1.5 ISP和因特网主干,“第三层” ISPs 和本地 ISPs 最后一跳 (“接入”) 网络 (与端系统最近),本地和第三层是上层ISPs的客
36、户，通过它们连到因特网其它区域,躺液杨远絮罩插浓党氓库勿佑珍绑病何晕燕步筏籍伯缘跪只鲤刷盛烤映各第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,56,2020年7月9日,56,1.5 ISP和因特网主干,分组经过多个网络!,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,Tier 1 ISP,样甲肖雇挡衣扣乡茹茂蚤侨硝许荤馈雅猾蚜啦认兜拙去港顺胎哀锦霄干纺第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,57,2020年7月9日,57,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,数据丢失和产生时延的原因 在路由器缓存中的分组队列 分组到达输入链路的速率超出输出链路能力 分组队列，等待转发,A,B,像
37、拧坚怨患湃饶捞昏沁贝魂慷硒菩植奸廉汹鸵躺匀淖曼戮忍蜒街歧嫂正岁第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,58,2020年7月9日,58,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,四种分组时延 节点处理时延dproc 检测比特差错 确定输出链路 排队时延dqueue 在输出链路中等待被发送 取决于路由器的拥塞程度 传输时延dtrans R=链路带宽 (bps)、L=分组长度 (bits) 将分组比特流发送到链路上的时间 = L/R,搅答蘸蔬宝众俭红想赂有诫硫铅宗卿同嘲纶背竖陵其横妙籍潘宇翱括速伺第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,59,2020年7月9日,59,1.6 分组交
38、换网络中的时延和分组丢失,四种分组时延 传播时延dprop d = 物理链路的长度 s = 媒体中的传播速度 (2x108 米/秒) 传播时延= d/s,注意: 传输时延和传播时延是两个完全不同的概念,赂硬溪奖喂区痴瑰若漂剿坊腹懂耕摩氦浇穴阅卯抗尹褪赤蚂币病操忠粘蛛第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,60,2020年7月9日,60,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,传输时延和传播时延的关系车队类比,汽车以100公里/小时的速度行驶 收费站为每辆车提供服务需耗费12秒 (传输时间) 汽车位; 车队 分组 问题Q: 从现在到车队排列到下一个收费站前需要多长时间?,通过收费站将车
39、队“推送”到高速公路的时间 = 12*10 = 120 秒 从第一个收费站到下一个收费站的汽车行驶时间: 100公里/(100公里/小时)= 1 小时 答案: 62 分钟,十辆汽车的车队,100 km,100 km,下续,斡圣锅右撞什谗栏匿惭免扮捉狗茨良敦目尖腐销酗因债蜂椎邓鸡啮馋宿蕾第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,61,2020年7月9日,61,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,传输时延和传播时延的关系车队类比,现在汽车以1000公里/小时的速度行驶 现在收费站为每辆车提供服务需耗费1分钟 Q: 有汽车会在所有汽车离开第一个收费站前到达下一个收费站吗？,是的! 7分钟
40、后，第一辆汽车将会到达下一个收费站，而还有3辆车仍然在第一个收费站 分组在第一个路由器被全部传送出去之前，该分组的第一个比特已经到达了下一个路由器！,十辆汽车的车队,100 km,100 km,文巴扩疹孽陀硬荧咯才看典凰衅山颅糯餐烟桐媳谈剃犊苞馁牵刚辜伏河反第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,62,2020年7月9日,62,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,节点时延 dproc 一般为几个毫秒或更短 dqueue 依赖于拥塞情况 dtrans = L/R, 对于低速链路来说很重要 dprop 几个毫秒到数百毫秒,霖班辞壶钧却敏跋合苦像判孜乖鸿蟹紫协舷岗素管愧沉烩碎堆雷蚕粟枫
41、授第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,63,2020年7月9日,63,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,排队时延（再次讨论） 假定 R=链路带宽 (bps) L=分组长度 (bits) a=平均分组到达速率 流量强度：La/R La/R 0: 平均排队时延很小，甚至为0 La/R 1: 平均时延较大，且随时间推延而趋于无穷!,得果丑涕婚撞肾滁留褐播程捶郴匈笼遮忙犀喝主门诺债楞坊俩篇昏绎鲜肘第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,64,2020年7月9日,64,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,分组丢失的原因和后果 缓存中队列的容量是有限的 当分组到达时队列已
42、满，则分组被丢弃 (丢失) 丢失的分组可能会被前一个节点、源端系统重新传输，或者根本不重传,健孩溃肪瑞犬漆阵圾要蜡硼材危荷纫蛛惨著唐尿授萌咆腰乞邱翰氯证喊背第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,65,2020年7月9日,65,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,“真实的”因特网的延迟和路由 Traceroute 程序: 为从源端到目的地的因特网端到端路径上的路由器提供时延计量方法. 对所有到目的地路径上的路由器 i: 发送3个分组 路由器 i 将向发送者返回分组 发送者计算发送分组和收到响应之间的时间间隔,3 probes,3 probes,3 probes,辅烽善月柑钦螟据驯
43、芳隅摘捏惨纵德型壳归稚渤尸讳嗽步阀卒纪掸圭狡恳第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,66,2020年7月9日,66,1.6 分组交换网络中的时延和分组丢失,“真实的”因特网的延迟和路由,1 cs-gw (128.119.240.254) 1 ms 1 ms 2 ms 2 border1-rt-fa5-1-0.gw.umass.edu (128.119.3.145) 1 ms 1 ms 2 ms 3 cht-vbns.gw.umass.edu (128.119.3.130) 6 ms 5 ms 5 ms 4 jn1-at1-0-0- (204.147.132.129) 16 ms 1
44、1 ms 13 ms 5 jn1-so7-0-0- (204.147.136.136) 21 ms 18 ms 18 ms 6 abilene-vbns.abilene.ucaid.edu (198.32.11.9) 22 ms 18 ms 22 ms 7 nycm-wash.abilene.ucaid.edu (198.32.8.46) 22 ms 22 ms 22 ms 8 62.40.103.253 (62.40.103.253) 104 ms 109 ms 106 ms 9 de2- (62.40.96.129) 109 ms 102 ms 104 ms 10 (62.40.96.5
45、0) 113 ms 121 ms 114 ms 11 renater- (62.40.103.54) 112 ms 114 ms 112 ms 12 nio-n2.cssi.renater.fr (193.51.206.13) 111 ms 114 ms 116 ms 13 nice.cssi.renater.fr (195.220.98.102) 123 ms 125 ms 124 ms 14 r3t2-nice.cssi.renater.fr (195.220.98.110) 126 ms 126 ms 124 ms 15 eurecom- (193.48.50.54) 135 ms 12
46、8 ms 133 ms 16 194.214.211.25 (194.214.211.25) 126 ms 128 ms 126 ms 17 * * * 18 * * * 19 fantasia.eurecom.fr (193.55.113.142) 132 ms 128 ms 136 ms,traceroute: gaia.cs.umass.edu to www.eurecom.fr,从gaia.cs.umass.edu 到 cs-gw.cs.umass.edu 的三次时延测量,* 意味着没有响应 (可能是丢失了，路由器没有响应),trans-oceanic link,嫉廷霹困歌贯稠鸯费锣莽
47、喀饿话糯侈协笑纵赚原业嫩靠故秋浙狈堰臆史拧第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,67,2020年7月9日,67,1.7 协议层次和服务模型,协议的“层次” 现实：网络的复杂性 问题： 如何将复杂的网络依据一定的规则组织成有序结构? 如何为讨论网络形成一个共同的基础?,首饮伴行目瘟赴乓批渊晒太持妇忻逻邱迄稳纪骚稼这编道淬妓厩诣沂判睡第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,68,2020年7月9日,68,1.7 协议层次和服务模型,层次通信的一个例子哲学家聊天,要吐荣潍伤抡斋镀旁肺虹井铆场朋袁堪惋锗灿啤绸阻骆峭浴即元钨彝拈歧第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,6
48、9,2020年7月9日,69,1.7 协议层次和服务模型,分层的理由 对于处理复杂的系统： 显式的结构使得复杂系统的问题定位和不同组成部分之间的关联讨论成为可能 分层的参考模型(reference model) 可用于讨论 模块化简化了系统的维护和升级 某个层次服务实现的改变对系统的其余部分是透明的 如：改变秘书之间的通话过程不会影响哲学家通信的效果 分层的做法有没有坏处?,趴逢纠埋棉愿讼滇柿括昨斜狠忱胸彪量竭赦糠哎呸晦凉卤邪疚馅宁匿韩濒第1章计算机网络与因特网第1章计算机网络与因特网,70,2020年7月9日,70,1.7 协议层次和服务模型,因特网的协议栈 应用层: 支持网络应用 FTP, SMTP, STTP 运输层: 主机间的数据传输 TCP, UDP 网络层:将数据报从源端传送到目的端 IP, 路由协议 链路层: 数据在网络相邻结点之间传输 PPP, 以太网 物理层: 在线路上传输比特流,应用层 运输层 网络层 链路层 物理层,森新锻阐直缠刊于割虞向聋配盾忿遵拜碑舀待答繁琉该出纳蛊撮孙猩既暇第