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计算机网络

计算机网络. 主讲：肖来胜 Email ： xiaolaisheng@163.com. 第 1 章 计算机网络与网络协议. 主要内容. 计算机网络的概念与网络协议体系结构 ISO ／ OSI 开放系统互连参考模型 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层. 计算机网络的概念与网络协议体系结构. 计算机网络的空前发展. 计算机网络的产生和发展特别是 Internet 的发展在现代科技史上具有重大的意义和深远的影响。

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Presentation Transcript

  1. 计算机网络 主讲：肖来胜Email：xiaolaisheng@163.com

  2. 第1章 计算机网络与网络协议

  3. 主要内容 • 计算机网络的概念与网络协议体系结构 • ISO／OSI开放系统互连参考模型 • 物理层 • 数据链路层 • 网络层 • 传输层 • 会话层 • 表示层 • 应用层

  4. 计算机网络的概念与网络协议体系结构

  5. 计算机网络的空前发展 • 计算机网络的产生和发展特别是Internet的发展在现代科技史上具有重大的意义和深远的影响。 • 到2002年底，全球Internet用户达6.55亿，比2001年同期增长30%，其中中国用户达5560万（联合国贸易发展会议报告2002）

  6. 上网计算机数 • 我国上网计算机数由1997.1的29.9万台增加到2003.1的2083万台。------CNNIC 2003.1

  7. 上网用户数 • 我国上网用户数由1997.1的62万增加到2003.1的5910万。------CNNIC 2003.1

  8. 网络数据传输速率 • 以太网数据传输速率的提高（Mb/s）

  9. 420,000,000 晶 体 管 数 目 2,300 4004 奔腾4 集成电路和计算机技术的发展 第一台电子计算机 ENIAC 5000次加法/秒,体重28吨, 占地170m2 , 18800只电子管

  10. 摩尔定律 • 摩尔定律：每18个月芯片能力翻一翻

  11. 什么是计算机网络？ • An interconnected collection of autonomous computers. ----Professor Andrew S. Tanenbaum • A collection of computers and other devices that are interconnected. Provide ubiquitous access to shared resources, allow remote users to commu-nicate, perform transactions. ---- “Introduction to Computer Networks” , CS Dept. Stanford Uni. USA

  12. 计算机网络示意图

  13. 计算机网络的产生 50年代中期 早期的计算机网络是计算机和电话通信系统相结合的产物, 是以单台计算机为中心的远程联机系统。 美国地面防空系统SAGE 美国航空公司飞机票预定系统SABER-I

  14. 远程联机系统

  15. 分组交换网的出现 60年代后期 多台有自主处理能力的计算机用通信线路连接, 通信使用分组交换方式。 ARPANET 存储转发（store and forward） 分组交换（packet switching）

  16. 存储转发的计算机网络

  17. 计算机网络体系结构的形成 计算机网络体系结构: 功能层次、协议、服务 * SNA, DNA等 70-80年代，封闭 * ISO/OSI标准 83年，开放系统互连基本参考 模型OSI/RM (OpenSystem Interconnection Basic Reference Model)，OSI国际标准 * TCP/IP体系结构 80年代初，ARPANET使用 TCP/IP, 支持网络互联，发展成为Internet

  18. 局域网的产生和发展 计算机局域网LAN（Local Area Network）：一个重要而又活跃的领域. PC-LAN 70年代 兴起 Ethernet, Cambridge Ring 80年代 发展 Ethernet, Z-net, Omninet, C-net 90年代 成熟 Windows NT, NetWare

  19. 局域网的产生和发展 LAN特点： 1. 地理范围有限，0.1km～10km； 2. 带宽高，数据传输率 1Mbps～100 Mbps； 3. 传输可靠，误码率 10-7～10-12； 4. 结构简单, 总线、环型及星型拓扑结构； 5. 单一组织所拥有和使用。

  20. Internet时代 * 1996美国国家科学基金会，NGI，vBNS。美国 大学Internet2协会, Abilene , 速率2.5Gb/s。 * 中国高速互联研究实验网NSFCNet，国家863中 国高速信息示范网CAINONet, 中科院中国先进 互联网CAINet。 * IPv6 , 128位；IP over DWDM，光互联网。

  21. Internet时代 内联网 Intranet 因特网技术和工具(TCP/IP协议, WWW技术等）构造企业内部网。

  22. 计算机网络技术国际标准化组织 1. 国际标准界标准化组织 国际标准化组织ISO 电气电子工程师协会IEEE 2. 因特网标准界组织 因特网协会(Internet society) 因特网体系结构委员会IAB 因特网研究特别任务组IRTF 因特网工程特别任务组IETF Internet编号管理局IANA Internet标准：RFC(Request For Comments)文档 3. 电信界标准化组织 国际电信联盟ITU ( 原CCITT )

  23. 计算机网络体系结构 ISO/OSI体系结构概述 开放系统互联参考模型OSI/RM OSI/RM的7个层次

  24. OSI环境中的数据流

  25. ISO/OSI的一些基本概念 1. 实体（entity） 对等实体（peer entities） 2. 协议（protocol） 三要素： 语法、语义、同步 3. 协议数据单元PDU (Protocol Data Unit) 4. 服务（service） 5. 服务访问点SAP（Service Access Point） 6. 服务原语(service primitive)

  26. 网络层对等实体通信的例子

  27. ISO/OSI 各层基本功能 • 物理层 无结构的比特流（bit stream）。编码解码，机械、 电气、功能和过程的特性 。 2. 数据链路层 帧（frame)。链路建立与释放，帧的封装与解封 ， 传输透明性，差错与流量控制 。 3. 网络层 分组（packet)。虚电路和数据报两种传输服务， 路由选择与更新，拥塞控制。

  28. ISO/OSI 各层基本功能 4. 传输层 报文（message）。传输连接建立与拆除， 流 量与拥塞控制， 差错控制， 网络服务质量. 5. 会话层 控制、协调应用进程间的对话，同步。 6. 表示层 信息经传输意义不变, 局部语法和传输语法。 7. 应用层 面向用户，VTP, FTAM, J TM, RDA, MHS.

  29. The Physical Layer • Magnetic Media • Twisted Pair • Coaxial Cable • Fiber Optics

  30. Twisted Pair (a) Category 3 UTP. (b) Category 5 UTP.

  31. Coaxial Cable A coaxial cable.

  32. Fiber Optics (a) Three examples of a light ray from inside a silica fiber impinging on the air/silica boundary at different angles. (b) Light trapped by total internal reflection.

  33. Fiber Cables (a) Side view of a single fiber. (b) End view of a sheath with three fibers.

  34. Fiber Cables A comparison of semiconductor diodes and LEDs as light sources.

  35. Radio Transmission (a) In the VLF, LF, and MF bands, radio waves follow the curvature of the earth. (b) In the HF band, they bounce off the ionosphere.

  36. Communication Satellites VSATs using a hub.

  37. Public Switched Telephone System • Structure of the Telephone System • The Politics of Telephones • The Local Loop: Modems, ADSL and Wireless • Trunks and Multiplexing • Switching

  38. Structure of the Telephone System A typical circuit route for a medium-distance call.

  39. Major Components of the Telephone System • Local loops • Analog twisted pairs going to houses and businesses • Trunks • Digital fiber optics connecting the switching offices • Switching offices • Where calls are moved from one trunk to another

  40. The Local Loop: Modems, ADSL, and Wireless The use of both analog and digital transmissions for a computer to computer call. Conversion is done by the modems and codecs.

  41. Circuit Switching (a) Circuit switching. (b) Packet switching.

  42. Message Switching (a) Circuit switching (b) Message switching (c) Packet switching

  43. The Data Link Layer • Services Provided to the Network Layer • Framing • Error Control • Flow Control

  44. Functions of the Data Link Layer • Provide service interface to the network layer • Dealing with transmission errors • Regulating data flow • Slow receivers not swamped by fast senders

  45. Functions of the Data Link Layer Relationship between packets and frames.

  46. Services Provided to Network Layer (a) Virtual communication. (b) Actual communication.

  47. Services Provided to Network Layer Placement of the data link protocol.

  48. Framing A character stream. (a) Without errors. (b) With one error.

  49. Framing (2) (a) A frame delimited by flag bytes. (b) Four examples of byte sequences before and after stuffing.

  50. Framing (3) Bit stuffing (a) The original data. (b) The data as they appear on the line. (c) The data as they are stored in receiver’s memory after destuffing.

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