第2章 计算机网络与因特网体系结构23089.ppt

第2章 计算机网络与因特网体系结构 2.1 计算机网络概念 2.2 因特网体系结构 2.3 OSI-RM与TCP/IP的关系 2.4 TCP/IP协议簇 2.1 计算机网络概念 2.1.1 计算机网络的产生和发展 计算机技术和通信技术的发展和结合，形成了计算机网络。 计算机网络是利用通信线路连接起来的，通过通信协议实现资源共享的独立的计算机的集合。 20世纪50年代，为了共享远地的计算资源，将终端通过通信线路与远地的计算机相连，构成了面向终端的计算机网络。 20世纪60年代末，ARPANET的出现真正标志着计算机网络的形成。 20世纪70年代，计算机网络体系结构得到了逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推出了开放系统互连的7层参考模型。 20世纪80年代，微型计算机系统的发展和普及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互联的格局。 20世纪90年代，WWW的出现和因特网的商业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。TCP/IP也成为了进行网络互联的必选协议。 进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速，下一代网络技术的研究如火如荼。 2.1.2 计算机网络的分类 按照网络的覆盖范围，网络可以划分为： 广域网（Wide Area Network，WAN） 覆盖范围一般可达到几十米到几千米 城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 覆盖范围一般可达到5-50公里 局域网（Local Area Network，LAN） 覆盖范围一般可达到1千米 个域网（Personal Area Network，PAN） 家庭范围的网络（可达到10米） 按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。 2.1.3 网络协议与体系结构 1．网络协议及相关概念 网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。网络协议包括三个要素： 语法规定了信息的结构和格式； 语义表明信息要表达的内容； 同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。 整个计算机网络的实现体现为协议的实现。 为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协议的集合通常称为协议簇。 协议分层的好处： 网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多个简单的问题，从而分而治之； 分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能只涉及某一个或几个层次而不是所有层次； 分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议产生影响。 协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块和软件模块上，在网络中将这些实现特定功能的模块称为实体（Entity）。 如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为两个结点对等层（结点A的N+1层与结点B的N+1层）之间遵从本层协议的通信。 对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在接收方的逐层解封装。 发送方N层实体从N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元（Service Data Unit，SDU）。 N层实体只将其视为需要本实体提供服务的数据，将服务数据单元进行封装，使其成为一个对方能够理解的协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU），封装过程实际上是为SDU增加对等实体间约定的协议控制信息（Protocol Control Information，PCI）的过程。 2．OSI体系结构 网络划分为资源子网和通信子网，如图2-3所示。 通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访问结点属于资源子网。 因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中负责底层通信的部分也应该属于通信子网。 20世纪70年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织ISO提出了著名的开放系统互连参考模型ISO/OSI-RM。 OSI采用了如图2-4所示的七层参考模型。 2.1.4 局域网技术 个人计算机的发展和普及促进了局域网的形成。局域网的特点是：网络覆盖范围较小；数据传输速率较高；误码率低；一般为一个单位所独有。 以太网是当前占主导地位的分组交换局域网技术，是由Xerox公司的Palo Alto研究中心在20世纪70年代早期发明的。Xerox公司，Intel公司和DEC公司于1978年将以太网进行了标准化。IEEE 802组织用IEEE 802.3发布了一个与这个标准兼容的标准版本。 以太网最初的设计采用总线结构，用同轴电缆作为传输介质。每根以太网电缆直径约为0.5英寸，长度约为500米。以太网的传输介质经历了由粗同轴电缆到细同轴电缆，再到双绞线 Twisted pair 的发展过程。 到了20世纪90年代