第1章网络模型.ppt
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1、1,2010年版,第1章 网络模型,3,2010年版,学习目标,了解网络的发展历程,掌握网络的概念和分类 掌握OSI参考模型的基本概念,重点在于各层数据帧的封装过程 掌握TCP/IP四层参考模型的基本概念 了解与网络相关的国际机构 课时:1课时,4,2010年版,本课内容,1.1 网络概述 1.2 标准网络模型的提出 1.3 相关国际机构简介,5,2010年版,1.1 网络概述,1.1.1 网络发展史 1. 计算机网络诞生 时间:20世纪50年代初60年代末 主要特点:面向终端、面向最终用户 关键技术:线路控制器、多路线路控制器、前置处理机 主要应用:MIT林肯实验室为美国空军设计的SAGE半
2、自动化防空系统,美国航空公司与IBM共同研制的SABRE-1飞机订票系统,6,2010年版,1.1.1 网络发展史,7,2010年版,1.1.1 网络发展史,2. 分组交换网络 时间:20世纪60年代末70年代中后期 主要特点:资源共享、分散管理、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议 关键技术:分组交换 主要应用:Internet的前身-ARPANET(Advanced Research Projects Agency Network的缩写,又称阿帕网),8,2010年版,1.1.1 网络发展史,9,2010年版,1.1.1 网络发展史,3. 标准化网络 时间:20世纪70年代后
3、期90年代初 主要特点:开放、标准化 关键技术:OSI网络层次模型 主要应用:Internet,10,2010年版,1.1.1 网络发展史,4. 高速、移动的综合网络 时间:20世纪90年代至今 主要特点:高速、综合性、移动 关键技术:宽带技术、WWW 主要应用:Internet、移动互连,11,2010年版,1.1.1 网络发展史,5. 下一代网络 时间:正在进行时 主要特点:智能化、综合化 关键技术:软交换、IPv6、光通信、NGN 主要应用:新一代互联网、网格计算、云计算(Cloud Computing),12,2010年版,1.1.2 网络基本概念,计算机网络(Network)是将处在
4、不同地理位置且相互独立的计算机或设备,通过传输介质和网络设备按照特定的结构和协议相互连接起来,利用网络操作系统进行管理和控制,从而实现信息传输和资源共享的一种信息系统。,13,2010年版,未连网计算机的缺点,无法进行数据共享 无法进行软件应用程序共享 无法进行打印机及其他硬件资源的共享 无法进行Internet资源共享 无法进行集中式的数据管理 工作效率低下,14,2010年版,计算机连网的好处,网络可以提高工作效率 网络可以节省资源 网络可以帮助确保信息的一致性并减小数据冗余 网络可以将不同的思想和观点带至一个公共位置,15,2010年版,简单网络示意图,16,2010年版,1.1.3 网
5、络的分类,按地理范围分类 按工作模式分类 按数据传输模式分类,17,2010年版,1.按地理范围分类,局域网 (Local Area Network, LAN) 覆盖范围一般不超过数十公里,通常是一幢建筑物内、相邻的几幢建筑物之间或者是一个园区的网络。 广域网 (Wide Area Network, WAN) 覆盖范围通常为数百公里到数千公里,甚至数万公里,可以是一个地区或一个国家,甚至世界几大洲或整个地球。 城域网 (Metropolitan Area Network, MAN) 覆盖的地理范围介于局域网和广域网之间,通常为数十公里到数百公里的一座城市内。,18,2010年版,1.按地理范围
6、分类,19,2010年版,2. 按工作模式分类,对等网 (Peer to Peer) 通常是由很少几台计算机组成的工作组。对等网采用分散管理的方式,网络中的每台计算机既作为客户机又可作为服务器来工作,每个用户都管理自己机器上的资源。 客户机/服务器网 (Client/Server) 网络的管理工作集中在运行特殊网络操作系统服务器软件的计算机上进行,这台计算机被称为服务器,它可以验证用户名和密码的信息,处理客户机的请求。而网络中其余的计算机则不需要进行管理,而是将请求通过转发器(Redirector)发给服务器。,20,2010年版,2. 按工作模式分类,21,2010年版,3.按数据传输模式分
7、类,广播网络 (Broadcasting Network) 网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数据传播,所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型:单播、组播、广播和任意播。 点对点网络 (Point to Point Network) 网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输,并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方式主要应用于广域网中。,22,2010年版,广播网络的四种类型,23,2010年版,1.2 标准网络模型的提出,1.2.1 OSI参考模型简介 1.2.2 OSI参考模型各层的功能 1.2.3 数据
8、传输的封装和解封装 1.2.4 TCP/IP四层模型,24,2010年版,通过本章的学习,应该沼气以下内容:,掌握OSI分层模型 描述数据在源和目标设备间的传送过程 清楚集线器、交换机和路由器在网络中担当的角色和功能:懂得在什么情况下该用什么样的设备,25,2010年版,OSI参考模型,ISO:国际标准化组织(International Organization for Standardization) OSI:开放系统互联(Open System Interconnection) 20世纪70年代后期,ISO创建OSI参考模型,希望不同供应商的网络能够相互协同工作,但迄今为止,这仍然是一个伟
9、大的目标!,26,2010年版,(2) OSI七层模型,All People Seem To Need Data Process,27,2010年版,网络分层的优点,层Layer:描述了所有需求的有效的通讯过程,并把这些过程逻辑上的组叫做层。 分层的优点: 1.促进标准化工作,允许各个供应商进行开发。 2.各层间相互独立,把网络操作分成低复杂性单元。 3.灵活性好,某一层变化不会影响到别层,设计者可以专心设计和开发模块功能。 4.各层间通过一个接口在相邻层上下通信。,28,2010年版,PDU(Protocol Data Unit):每一层使用自己层的协议和别的系统的对应层相互通信,协议层的协
10、议在对等层之间交换的信息叫协议数据单元。 上层 :数据(message) 传输层 :段(segment) 网络层 :包(packet) 数据链路层:帧(frame) 物理层 :比特流(bit),29,2010年版,封装(encapsulate/encapsulation):数据要通过网络进行传输,要从高层一层一层的向下传送,如果一个主机要传送数据到别的主机,先把数据装到一个特殊的协议报头中,这个过程叫封装 封装分为:切片和加控制信息 解封装:上述的逆向过程,30,2010年版,七层的功能和主要协议,31,2010年版,应用层,表示层,会话层,用户接口,保证不同应用间的 数据区分,数据表示 加密
11、等特殊处理过程,例子 Telnet HTTP ASCII EBCDIC JPEG Operating System Application Access Scheduling,32,2010年版,1.2.2 OSI模型各层的功能,1. 物理层 机械特征:外观、形状、尺寸 电气特征:1和0用几伏电压表示 功能特征:规定双方每个连接线的作用 过程特征:通信双方的通信步骤 主要设备:中继器、集线器、编码-解码器、传输介质 连接器 传输单位: 比特(bit)流,33,2010年版,定义 介质类型 连接器类型 信令类型,34,2010年版,35,2010年版,36,2010年版,冲突(Collision
12、):在以太网中,当两个节点同时传输数据时,从两个设备发出的帧将会碰撞,在物理介质上相遇,彼此数据都会被破坏 冲突域(Collision Domain):一个支持共享介质的网段 广播域(Broadcast Domain):广播帧传输的网络范围,一般是路由器来设定边界(因为路由器不转发广播),37,2010年版,38,2010年版,CSMA/CD,载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect):一种介质访问的控制方法,当在同一共享网络中的不同节点同时传送数据包时,不可避免的会产生冲突,而CSMA/CD机制就是
13、用来解决这种冲突问题,39,2010年版,CSMA/CD工作原理,当一个节点想在网络中发送数据时,它首先检查线路上是否有其他主机的信号在传送:如果有,说明其他主机在发送数据,自己则利用退避算法等一会再试图发送:如果线路上没有其他主机的信号,自己就将数据发送过去,同时,不停的监听线路,以确信其他主机没有发送数据,如果检测到有其他信号,自己就发送一个JAM阻塞信号,通知网段上的其他节点停止发送数据,这时其他节点也必须采用退避算法等一会再试图发送。,40,2010年版,使用CSMA/CD协议的以太网不能进行全双工通信而只能进行双向交替通信(半双工通信) 每个站在发送数据之后的一小段时间内,存在着遭遇
14、碰撞的可能性 这种发送的不确定性使整个以太网的平均通信量远小于以太网的最高数据率,41,2010年版,1.2.2 OSI模型各层的功能,2. 数据链路层 功能:封装成帧、流量控制、差错控制、传输管理 两个子层:逻辑链路控制(LLC)、介质访问控制(MAC) 主要设备:网桥、交换机、网卡 传输单位:数据帧,42,2010年版,43,2010年版,MAC子层(Media Access Control):负责MAC和定义介质访问控制方法 MAC子层一般的访问控制方式: 1.争用式:冲突不可避免;CSMA/CD;FCFS(Firs Come First Service) 2.轮流式:访问时间可预见,不
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