第1章节_网络系统结构与设计的基本原则幻灯片.ppt

第一单元 网络规划和设计,第一章 网络系统结构与设计的基本原则 主讲：叶宇光 学习交流群号：119305741,2/98,四级网络工程师考试题型,1、选择题（每小题1分，共40分） 2、综合题（每空2分，共40分） 3、应用题（共20分）,3/98,各章节分值分布提示,4/98,各章节分值分布提示,5/98,各章节分值分布提示,6/98,第1章 网络系统结构与设计的基本原则,7/98,1.1 基础知识,1.1.1 计算机网络的分类 1.1.2 计算机网络结构的特点 1.1.3 广域网技术的发展 1.1.4 局域网技术的发展 1.1.5 城域网技术的发展,8/98,1.1.1 计算机网络的分类,考点一：计算机网络的概念及分类 考点二：局域网、城域网和广域网,9/98,考点一：计算机网络的概念及分类,概念：计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，通过功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的计算机应用系统 计算机网络首先是一个通信网络，早期的计算机网络主要是广域网，它的结构是由负责数据处理的主计算机与终端以及负责数据通信处理的通信控制处理设备与通信线路所这两部分所组成。

从资源构成的角度讲，计算机网络是由硬件和软件组成的并从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网10/98,资源子网与通信子网的二级子网结构,11/98,,,,计算机网络的功能,12/98,计算机网络的功能,1. 数据通信 (data communication) 文件传输、IP、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐… 2. 资源共享(resource sharing) 试图解除“地理上的束缚“,共享软件、硬件、数据/信息 3. 提高可靠性 (high reliability ) 依靠可替代的资源，提供连续的高可靠服务： 硬件双机备份 软件和数据库备份 4. 提高系统处理能力 ( Distribute compute) 多计算机并行处理；,13/98,计算机网络的分类,分类：按其覆盖的地理范围分： 局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network) 广域网 WAN (Wide Area Network) 按网络的拓扑结构分类: 星形、总线型、环形、树形、网形、混合型 按网络的传输媒体分类: 双绞线、同轴电缆、光纤、无线、卫星 按照网络交换功能分类： 电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继网、ATM网,14/98,考点二：局域网、城域网和广域网,LAN特点 覆盖的物理范围：小于1km 拓扑结构：共享信道 所使用的传输技术：新 数据传输率：高—（10mbps/100mbps/1Gbps/10Gbps) 延迟： 低，0.5 ns 误码率：低，10-8~10-12bit/每秒 两种典型的LAN Ethernet：以太网（10M/100M/1000M…） Token-Ring：令牌环网,15/98,常见的局域网的拓扑结构,总线型,环型：令牌环网,星型,树型,16/98,WAN,WAN组成 主机(hosts)：具有独立处理能力的计算机； 单独的主机； 从属某一个LAN中的主机。

通信子网(communication subnet)：在主机之间进行数据传递 传输系统 (通信介质、传输设备) 交换系统 (交换机、路由器),广域网的物理结构,17/98,考点三：计算机网络结构,由于计算机网络功能越来越强，结构越来越复杂，给设计者带来很大的难度，必须规范之 网络体系结构 (network architecture) 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合是用于指导网络的设计与实现；关键是分层模型和协议 分层模型 (layering model) 简化网络系统设计的复杂性； 可以更加方便地适应网络技术和应用需求变化； 提供一种更为模块化的设计18/98,两种国际标准,ISO制定的国际标准 OSI 并没有得到市场的认可 非国际标准 TCP/IP 现在获得了最广泛的应用 TCP/IP 常被称为事实上的国际标准19/98,分层次的网络体系结构,OSI 的七层网络体系结构已经过时 TCP/IP 的四层网络体系结构已成主流 使用五层原理体系结构来阐明网络的工作原理较为合适,20/98,具有五层协议的体系结构,TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。

但最下面的网络接口层并没有具体内容 因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 21/98,TCP/IP 与 OSI 参考模型,TCP/IP参考模型,OSI 参考模型,22/98,5 4 3 2 1,,数据链路层,应用层,运输层,网际层,物理层,Application layer,Transport layer,Internet layer,Data link layer,Physical layer,23/98,,5,4,3,2,1,,,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,,,,,H3,,,,,,,,,,,物 理 传 输 媒 体,,,,,,,,,,,,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,10100110100101 比 特 流 11 010111010,T2,计算机 1,H5,H4,H2,首部,,尾部,,…,…,,AP2,,AP1,,,应 用 程 序 数 据,,,,,,,,,,,计算机 2,比特,帧,IP数据报 IP分组,TCP报文段 UDP报文段,24/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,,主机 2,应用进程数据先传送到应用层,加上应用层首部，成为应用层 PDU,25/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,,主机 2,应用层 PDU 再传送到运输层,加上运输层首部，成为运输层报文,26/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,,主机 2,运输层报文再传送到网络层,加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）,27/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,,主机 2,IP 数据报再传送到数据链路层,加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧,28/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,,主机 2,数据链路层帧再传送到物理层,最下面的物理层把比特流传送到物理媒体,29/98,主机 1 向主机 2 发送数据,应用层(application layer),,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,物理传输媒体,,,主机 1,,AP2,,AP1,电信号（或光信号）在物理媒体中传播 从发送端物理层传送到接收端物理层,主机 2,30/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,物理层接收到比特流，上交给数据链路层,,31/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部 取出数据部分，上交给网络层,,32/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,网络层剥去首部，取出数据部分 上交给运输层,,33/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,运输层剥去首部，取出数据部分 上交给应用层,,34/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,应用层剥去首部，取出应用程序数据 上交给应用进程,,35/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,36/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,应 用 程 序 数 据,10100110100101 比 特 流 110101110101,注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次,应 用 程 序 数 据,37/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,10100110100101 比 特 流 110101110101,计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层,38/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层,H2,T2,39/98,H3,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,网络层剥去分组首部后 把分组的数据部分交给运输层,40/98,H4,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层,41/98,应 用 程 序 数 据,H5,应 用 程 序 数 据,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程,42/98,主机 1 向主机 2 发送数据,,,5,4,3,2,1,,,,,,5,4,3,2,1,,,,,主机 1,,AP2,,AP1,主机 2,,我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！,43/98,TCP/IP的体系结构,应用层 运输层 网际层 网络 接口层,主机A,主机B,路由器,网络 2,网络 1,,,,,应用层 运输层 网际层 网络 接口层,网际层 网络 接口层,4 3 2 1,路由器在转发分组时最高只用到网络层 而没有使用运输层和应用层。

44/98,,,沙漏计时器形状的 TCP/IP协议族,HTTP,SMTP,DNS,RTP,TCP,UDP,IP,,,,,,,网际层,网络接口层,运输层,应用层,…,…,…,,,,,,,,,,网络接口 1,网络接口 2,网络接口 3,Everything over IP IP 可为各式各样的应用程序提供服务,IP over Everything IP 可应用到各式各样的网络上,45/98,考点四：网络互连,一、网络互连的基本概念 (1)互连(Interconnection):是指网络在物理上的连接,两个网络之间至少有一条在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物资基础和可能性,但并不能保证两个网络一定能够进行数据交换,这要取决于两个网络的通信协议是不是相互兼容 (2)互联(internetworking):。