【正文】 ______分布式系統(tǒng) 分 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng) 40 網(wǎng)絡(luò)通信 的基本原理 41 烽火臺 通信無處不在 42 飛鴿傳書 通信無處不在 43 信使 驛站 驛站 驛站 驛站 通信無處不在 44 郵政網(wǎng)絡(luò) 中國郵政 中國郵政 中國郵政 中國郵政 郵筒 郵筒 單位收發(fā)室 郵筒 單位收發(fā)室 單位收發(fā)室 鐵路、公路、航空等 通信無處不在 1838年，莫爾斯發(fā)明電報(bào)機(jī)，并設(shè)計(jì)莫爾斯電報(bào)碼。 45 固定電話網(wǎng) ? ? 兩部電話機(jī)只需要用一對電線就能夠互相連接起來。 通信無處不在 1876年貝爾發(fā)明了電話，直接將聲信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栄貙?dǎo)線傳送。 46 若要將 5 部電話機(jī)兩兩相連，則需要 10 對電線。 ? ? ? ? ? 通信無處不在 47 交換機(jī) 當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，就必須使用 電話交換機(jī) 進(jìn)行連接。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 交換設(shè)備實(shí)際上就是一個(gè)多對多的選通設(shè)備。 通信無處不在 48 ? ? ? ? ? ? ? ? 交換機(jī) 交換機(jī) 交換機(jī) 交換機(jī) 交換機(jī) 交換機(jī) 多個(gè)交換機(jī)連接構(gòu)成 固定電話網(wǎng) 。 通信無處不在 49 移動電話網(wǎng) 基站 手機(jī) 手機(jī) 基站 基站 通信無處不在 1901年，馬可尼成功地實(shí)現(xiàn)了橫跨大西洋的無線電通信 50 有線電視網(wǎng) 電視機(jī) 電視機(jī) 電視機(jī) 分配器 有線電視運(yùn)營商 通信無處不在 51 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行機(jī)制類似于郵政網(wǎng)絡(luò)。 通信無處不在 52 通信系統(tǒng)的基本構(gòu)架 53 通信系統(tǒng)的基本構(gòu)架 ?使用許多不同的通信方式來交流數(shù)據(jù)信息 ?三個(gè)共同的要素 ?消息來源 ?通道 ?消息的目的地址 54 ?通信過程的 關(guān)鍵問題 ? 如何標(biāo) 識通信雙方 =網(wǎng)絡(luò)通信實(shí)體的 命名與編址 ； ? 如何找到對方 =尋址路由 通信系統(tǒng)一個(gè)實(shí)例 55 命名與編址 不同環(huán)境中有不同的名字； 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信在 不同的狀態(tài)也使用不同的名稱 ，比如域名、主機(jī)名稱、端口地址、網(wǎng)絡(luò)地址、MAC地址等。 56 MAC地址 MAC地址是燒錄在網(wǎng)卡里，也叫硬件地址，是由 48位比特組成，通常用 16進(jìn)制的數(shù)字表示，它存儲的是傳輸數(shù)據(jù)時(shí)真正賴以標(biāo)識發(fā)出數(shù)據(jù)的電腦和接收數(shù)據(jù)的主機(jī)的地址。 IP地址 在 Inter上，每一個(gè)設(shè)備都依靠唯一的 IP地址互相區(qū)分和相互聯(lián)系。 IP地址是一個(gè) 32位二進(jìn)制數(shù)的地址 ,由 4個(gè) 8位字段組成，每個(gè)字段之間用點(diǎn)號隔開。每個(gè) IP地址都包含兩部分 :網(wǎng)絡(luò) ID和主機(jī) ID。 端口地址 每個(gè)端口由一個(gè)正整數(shù)標(biāo)識，如： 80， 21， 22等等。當(dāng)目的主機(jī)接收到數(shù)據(jù)報(bào)后，將根據(jù)報(bào)文首部的目的端口號，把數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)端口。端口用于識別通信的進(jìn)程。 命名與編址 57 58 進(jìn)程 (Process): 主機(jī)中運(yùn)行中的程序 主機(jī) 間的通信實(shí)際是 進(jìn)程 之間的彼此通信，進(jìn)程地址為端口號 命名與編址 59 ?網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)從 A主機(jī)的進(jìn)程 1到達(dá) 主機(jī) B的進(jìn)程 2 ? 找到主機(jī) B：知道主機(jī) B的 IP地址 ，知道 B的 MAC地址，數(shù)據(jù)進(jìn)入主機(jī) B ? 找到進(jìn)程 2：知道進(jìn)程 2的 端口號 ，數(shù)據(jù)進(jìn)入進(jìn)程 2 ? 告訴進(jìn)程 2自己想干什么 ：使用約定與規(guī)范 A主機(jī) B主機(jī) 進(jìn)程 1 進(jìn)程 2 1 2 3 命名與編址 尋址與路由 一個(gè)名字說明要找的東西；一個(gè)地址則說明它在哪里；一個(gè)路由說明如何達(dá)到那里；通信網(wǎng)絡(luò)能夠有效找到對方，必須要有統(tǒng)一的地址規(guī)則和尋址方式。 60 Inter的體系結(jié)構(gòu) 與 TCP/IP基礎(chǔ) 61 ?什么是協(xié)議？ ? 為了使數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)上從源傳遞到目的地，網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備需要 “ 講 ” 相同的 “ 語言 ” ? 描述網(wǎng)絡(luò)通信中 “ 語言 ” 規(guī)范的一組規(guī)則 就是協(xié)議 例如：兩個(gè)人交談，必須使用相同的語 言，如果你說漢語，他說阿拉 伯語 …… ?數(shù)據(jù)通信協(xié)議的定義 ? 決定數(shù)據(jù)的格式和傳輸?shù)囊唤M規(guī)則或者一組慣例。 @amp。$％ …… 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 62 63 ?語法 ? 協(xié)議元素與數(shù)據(jù)的組合格式，即報(bào)文格式。 ?語義 ? 對協(xié)議中各協(xié)議元素的含義的解釋 ?時(shí)序 ? 通信過程中，通信雙方操作的執(zhí)行順序和規(guī)則 Flag Address Ctrl Data FCSS Flag SOH HEAD STX TEXT ETX BCC BSC HDLC 通信協(xié)議的三要素 ? 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出的背景 —— 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、異質(zhì)性 。 WAN LAN LAN LAN 路由器 ? 問題：如何將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)問題依據(jù)一定的規(guī)則組織處理，實(shí)現(xiàn)同種和異種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián) 解決： 分而治之！ ?采用分層的方法， 將網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的龐大而復(fù)雜的問題，劃分為若干個(gè)較小而容易解決的問題； 分層的體系結(jié)構(gòu) 64 協(xié)議分層舉例 通信者活動郵局服務(wù)業(yè)務(wù)郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù)發(fā)信者 收信者運(yùn)輸部門的郵件運(yùn)輸業(yè)務(wù)書寫信件貼郵票送郵箱收集信件蓋郵戳信件分揀信件打包送運(yùn)輸部門路由選擇運(yùn)輸轉(zhuǎn)送郵局接收郵包分發(fā)郵件郵件拆包信件投遞信件分揀閱讀信件通信者活動郵局服務(wù)業(yè)務(wù)郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù)層次的觀點(diǎn)： 每層實(shí)現(xiàn)一種特定的 服務(wù) – 通過自己內(nèi)部的功能 – 依賴自己的下層提供的服務(wù) 65 通信者活動郵局服務(wù)業(yè)務(wù)郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù)發(fā)信者 收信者運(yùn)輸部門的郵件運(yùn)輸業(yè)務(wù)書寫信件貼郵票送郵箱收集信件蓋郵戳信件分揀信件打包送運(yùn)輸部門路由選擇運(yùn)輸轉(zhuǎn)送郵局接收郵包分發(fā)郵件郵件拆包信件投遞信件分揀閱讀信件通信者活動郵局服務(wù)業(yè)務(wù)郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ?分層的好處 ? 各層之間是獨(dú)立的 ? 靈活性好 ? 結(jié)構(gòu)上可分割開 ? 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù) ? 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作 66 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ?層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題 ? 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？ ? 各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？ ? 通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？ 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 分層與功能 服務(wù)與接口 協(xié)議 67 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ?OSI/RM參考模型 ?TCP/IP 參考模型 ? 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？ 分層與功能 服務(wù)與接口 協(xié)議 68 ? 將數(shù)據(jù)從一個(gè)站點(diǎn)到達(dá)到另一個(gè)的工作分割為 7個(gè)任務(wù) ? 這些任務(wù)按層管理 ?OSI/RM參考模型 ? (Open System Interconnection Reference Model) 是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型 0SI體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層 Application 表示層 Presentation 會話層 Session 傳輸層 Transportation 物理層 Physical 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link 網(wǎng)絡(luò)層 Network 7 6 5 4 3 2 1 69 應(yīng)用層 Application 表示層 Presentation 會話層 Session 傳輸層 Transportation 物理層 Physical 數(shù)據(jù)鏈路層 Data Link 網(wǎng)絡(luò)層 Network 7 6 5 4 3 2 1 為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供服務(wù) 數(shù)據(jù)表示與轉(zhuǎn)換 在用戶間建立會話關(guān)系 不同主機(jī)進(jìn)程間的通信 提供路由，實(shí)現(xiàn)主機(jī)間通信 在節(jié)點(diǎn)間可靠地傳輸幀 位流的透明傳輸 ?ISOOSI/RM參考模型 ? (Open System Interconnection Reference Model) 是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型 0SI體系結(jié)構(gòu) 70 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 傳 輸 層應(yīng) 用 層T C PU D PS M T PF T PD N S S N M P N F S H T T PT E L N E T網(wǎng) 絡(luò) 接 口 層 L A N M A N W A N網(wǎng) 際 層I PI C M P I G M PA R P R A R PTCP IP ?TCP/IP體系結(jié)構(gòu)是由數(shù)十個(gè)具有一定層次結(jié)構(gòu)的協(xié)議組成的一個(gè)協(xié)議集 ? TCP和 IP是該協(xié)議集中兩個(gè)最重要的協(xié)議。 ? Transmission Control Protocol / Inter Protocol 71 TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)際層 數(shù)據(jù)鏈路層 物理層 ?應(yīng)用層 : 支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用 ?傳輸層 : 主機(jī)進(jìn)程間的數(shù)據(jù)傳遞 ?網(wǎng)絡(luò)層 : 將數(shù)據(jù)報(bào)從信源傳遞到信宿 ?鏈路層 : 數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上的相鄰結(jié)點(diǎn)間的傳輸 ?物理層 : 信道上傳送的位流 72 應(yīng)用層 表示層 會話層 傳輸層 物理層 數(shù)據(jù)鏈路層 網(wǎng)絡(luò)層 7 6 5 4 3 2 1 OSI/RM 應(yīng)用層 傳輸層 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)際層 TCP/IP PPP, HDLC, FDDI, Ether, , TCP/IP支持 所有標(biāo)準(zhǔn)的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 TCP/IP與 OSI/RM的對應(yīng)關(guān)系 73 TCP/IP模型與 OSI模型的比較 ?相同點(diǎn) ? 兩者都是以協(xié)議棧的概念為基礎(chǔ) ? 協(xié)議棧中的協(xié)議彼此相互獨(dú)立 ? 下層對上層提供服務(wù) ?不同點(diǎn) ? OSI是先有模型； TCP/IP是先有協(xié)議，后有模型 ? OSI適用于各種協(xié)議棧； TCP/IP只適用于 TCP/IP網(wǎng)絡(luò) ? 層次數(shù)量不同 74 ?網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中每一層都要依靠下一層提供的服務(wù) ?服務(wù)通過封裝實(shí)現(xiàn) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 分層與功能 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) ? 各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？ 服務(wù)與接口 75 數(shù)據(jù)從上至下傳遞，每一層都添加額外信息 通信者活動郵局服務(wù)業(yè)務(wù)郵局轉(zhuǎn)送業(yè)務(wù)發(fā)信者 收信者運(yùn)輸部門的郵件運(yùn)輸業(yè)務(wù)書寫信件貼郵票送郵箱收集信件蓋郵戳信件分揀信件打包送運(yùn)輸部門路由選擇運(yùn)輸轉(zhuǎn)送郵局接收郵包分發(fā)郵件郵件拆包信件投遞信件分揀閱讀