因特网的组成专业知识讲座课件

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,31,4.3,因特网的组成,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,本文档所提供的信息仅供参考之用，不能作为科学依据，请勿模仿。文档如有不当之处，请联系本人或网站删除。,4.3.1,网络分层结构与,TCP/IP,协议,（,1,）网络的分层结构,（,2,）,TCP/IP,协议,(,栈,),（,1,）网络的分层结构,文件处理模块,主机,甲,主机,乙,文件处理模块,通信服务模块,通信服务模块,网络接入模块,网络接入模块,物理通信网络,网络,接口,网络,接口,计算机网络为什么要划分层次？,例：主机甲通过网络向主机乙传送一个文件，甲乙双方均划分为三层，其分工为：,从指定位置处读出文件，然后交给下层模块进行发送,把文件保存到指定的文件夹中,将文件分成一个个包，交给下层模块传输,将一个个包组装成文件,负责完成与具体物理网络的接口，将数据包转换成帧，按帧在物理网上传输,从物理网上接收帧，将数据帧转换成数据包,计算机网络分层的好处,优点：,各层之间是独立的,灵活性好,结构上可分割开,易于实现和维护,能促进标准化工作,划分为多少层？,若层数太少，就会使每一层太复杂。,若层数太多，描述和综合各层功能时太繁琐,国际标准,（,7,层）,因特网标准,（,4,层）,(2) TCP/IP,协议,(,栈,),计算机网络的分层结构中，不同计算机的同一层必须共同遵循相同的规则和约定，才能正确地进行数据通信，这些规则和约定就是,网络协议,现在的大多数局域网和因特网，采用的是发源于美国国防部的,TCP/IP,协议系列,什么是,TCP/IP,协议？,TCP/IP,是网络互连的工业标准，它包含了,100,多个协议，其中：,TCP,（传输控制协议,),和,IP,(,网际协议,),是两个最基本、最重要的协议,4,3,2,1,网络接口和硬件层,(,以太网, FDDI, X.25, ATM,等,),网络互连层（,IP,）,传输层（,TCP,或,UDP,）,应用层,(,SMTP, HTTP, FTP,等,),如电子邮件、,HTML,文档等应用数据,应用数据转换为,1,个或多个,TCP,数据段或,UDP,数据段,TCP,或,UDP,数据报封装为,IP,数据报,IP,数据报封装为以太网信息帧或,ATM,信元后进行传输,负责把数据封装为,TCP,或,UDP,数据报，在两个应用程序之间传送数据,负责把数据封装为,IP,数据报，并负责把,IP,数据报从发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机,负责将,IP,数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输,应用程序与应用程序之间通信时使用的协议,例,:,浏览网页时使用的,TCP/IP,协议,4,3,2,1,网络接口和硬件层,(,以太网,),网络互连层（,IP,）,传输层（,TCP,协议）,应用层,(,HTTP,协议,),HTML,文档（网页）,HTML,文档转换为多个,TCP,数据报,TCP,数据报封装为,IP,数据报,IP,数据报封装为以太网信息帧,进行传输,浏览器使用,HTTP,协议向,Web,服务器请求网页,网页所对应的,HTML,文档拆分并封装为若干个,TCP,数据报，由,Web,服务器一个一个地进行发送,负责把每个,TCP,报封装为,IP,数据报，在路由器之间进行传送，直到目的计算机所在局域网连接的路由器为止,路由器负责将,IP,数据报封装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器,4.3.2 IP,协议和路由器,（,IPv4,）,因特网上的计算机如何统一编址？,因特网上的每台计算机使用“,IP,地址”作为其标识,IP,地址的特点：,惟一性：网络上每台计算机都有一个与众不同的惟一的,IP,地址,简明性：所有地址的长度都是,32,个二进位,IP,地址的格式：包含,网络号,和,主机号,2,个部分,A,类地址,B,类地址,C,类地址,主机号（,24,位）,网络号,0,主机号,(8,位,),网络号,0,1,1,主机号（,16,位）,网络号,0,1,指明计算机所属网络的编号,指明计算机在该网络中的编号,由网络号中的最高,1,4,位指明该,IP,地址的类型：分为,A, B, C, D, E,五类,IP,地址,5,类,IP,地址的具体格式,0 1 2 3 4 31,0,1,1,1,组播地址,D,类,0 1 2 3 4 31,1,1,1,1,备用,E,类,0,0 1 8 16 31,网络号,主机号,A,类,（超大型网络,拥有大量主机,(16 777 214),，只有不超过,126,个网络可获得,A,类地址）,0 1 2 16 31,0,1,网络号,主机号,B,类,（规模适中的网络,(65 534,台主机,),使用,B,类地址，首字节大于等于,128,但小于,192,）,0 1 2 3 24 31,0,1,1,网络号,主机号,C,类,（用于主机不超过,254,台的小型网络，其,IP,地址的首字节大于等于,192,但小于,224,）,两个特殊的,IP,地址：,主机号为“全,0”,的,IP,地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络,主机号为“全,1”,的,IP,地址，称为直接广播地址，指整个网络中的所有主机,IP,地址的,“,点分十进制,”,表示,IP,地址是一个,32,位的地址码，书写和记忆很不方便,“点分十进制”表示：,用,4,个十进制数来表示一个,IP,地址，每个十进制数对应,IP,地址中的,8,位,(1,个字节,),，相互间用小数点 “ ” 隔开。 例如：,26.10.35.48,00011010 00001010 00100011 00110000,A,类地址,130.24.35.68,10000010 00011000 00100011 01000100,B,类地址,202.119.23.12,11000110 01110111 00010111 00001100,C,类地址,点分十进制表示 二进制表示,IP,地址类型,IP,地址 首字节取值 网络号取值 举 例,A,类,1,126 1,126 61.155.13.142,B,类,128,191 128.0,191.255 128.11.3.31,C,类,192,223 192.0.0,223.255.255 202.119.36.12,A,、,B,、,C,三类,IP,地址的十进制表示：,网络类型、网络号和,IP,地址举例,128.10,.0.0,10,.0.0.0,191.211,.0.0,192.5.48,.0,128.10.0.1,128.10.0.2,128.211.28.4,128.211.6.115,10.0.0.37,10.0.0.49,192.5.48.3,192.5.48.85,红色表示,网络号,主机,IP,地址,A,类网络,C,类网络,路由器,路由器,路由器,B,类网络,B,类网络,IP,数据报的格式,相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络,解决方法：,IP,协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为,IP,数据报（,IP datagram,）,IPv4,数据报格式：,头部,0 3 4 7 8 15 16 31,数据区,数据,(,最少,1B,，包含头部最大,64KB,）,接收,IP,数据报的主机,IP,地址,32bit,发送,IP,数据报的主机,IP,地址,32bit,数据报总长度,16bit,服务类型,头部长度,版本号,标志,片偏移,13bit,头部检验和,16bit,生成时间,8bit,协议,8bit,标识,16bit,可选字段（长度可变）,填充,源地址和目的地址,有效载荷,校验信息,网络互连与路由器,异构网络的互连问题,为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解决：,所有计算机应统一编址,传输的数据包格式应该统一,解决方案：,统一采用,TCP/IP,协议！,使用的网络互连设备：,路由器,Ethernet,FDDI,ATM,(a),实际的物理网络,IP,路由器,主机,主机,主机,主机,主机,主机,主机,主机,(b),用户所看到的网络,多个异构网络互连而成的,计算机网络,主机,主机,主机,主机,主机,主机,主机,主机,TCP / IP,Ethernet,FDDI,CSMA/CD,令牌,ATM,面向连接,X.25,（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）,虚电路,不同的,链路层,不同的,物理层,统一的应用层、传输层和网络层,路由器的功能,在两个物理网络之间转发,IP,数据报（主机,A,主机,B,）：,若,B,与,A,在同一个网络中，,IP,数据报就直接经网络,1,交给,B,而不需要经过路由器,若,B,与,A,不在同一网络中，则主机,A,应将,IP,数据报发送给所在网络中的路由器，由路由器按转发表将,IP,数据报进行转发,网络接口层,主机,A,主机,B,路由器,网络,2,网络,1,4,3,2,1,传输层,应用层,网络互连层,网络互连层,网络接口层,网络接口层,传输层,应用层,网络互连层,4,3,2,1,路由器的作用与连接,路由器是一种能够连接异构网络的,分组交换机,，其作用是：,按照路由表在网络之间转发数据包,根据需要对数据包的格式进行转换,路由器的,IP,地址设置：,当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配,IP,地址,该,IP,地址的网络号，必须与所连接物理网络的网络号相同,例：,78.0.0.,15,223.240.129.,17,223.240.129.,2,223.240.129.,5,131.108.,99.5,131.108.,99.2,网络地址,78.0.0.0,A,类网络,网络地址,131.108.0.0,B,类网络,FDDI,广域网,网络地址,223.240.129.0,C,类网络,R1,R2,主机,A,主机,B,1,2,1,2,4.3.3,因特网的发展及结构,因特网的发展过程,因特网,(,互联网,),是将遍布世界各地的计算,机网络互连而成的一个超级计算机网络,因特网发展的,3,个阶段：,第,1,阶段：起源于,1969,年的美国国防部,ARPANET,网,(4,个大学互连,),，,1983,年确定,TCP/IP,协议作为,ARPANET,的标准协议,第,2,阶段：,20,世纪,90,年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷入网，建成了由主干网、地区网和校园网（或企业网）三级结构组成的因特网,第,3,阶段：,迅速扩大到全球约,100,多个国家和地区，逐渐形成了多层次,ISP,结构的因特网，出现了,因特网服务提供商,ISP,Tim Berners-Lee,基于,ISP,的多层结构的因特网,一级,ISP,一级,ISP,第一层,ISP,大公司,本地,ISP,大公司,大公司,公司,本地,ISP,本地,ISP,校园网,校园网,校园网,校园网,第二层,ISP,第二层,ISP,NAP,NAP,A,B,第一层,ISP,第二层,ISP,本地,ISP,本地,ISP,本地,ISP,本地,ISP,第一层,ISP,第一层,第二层,第三层,本地,ISP,第二层,ISP,本地,ISP,本地,ISP,本地,ISP,本地,ISP,第二层,ISP,本地,ISP,本地,ISP,第二层,ISP,Internet,用户数目的增长,(Source,：联合国,),2009,年因特网的用户数目已超过,18,亿，连接了数百万个网络，,4,亿多台计算机,因特网主机的,IP,地址及其域名,因特网采用,TCP/IP,协议由大量网络和计算机互连而成，网络中的每一台主机都有一个,IP,地址,IP,地址用,4,个十进制数字来表示，不便记忆和使用,因特网采用域名,(domain name),作为,IP,地址的文字表示，易用易记。例如：,南京大学的,WWW,服务器的,IP,地址是：,202.119.32.7,它对应的域名是：,用户可以按,IP,地址访问主机，也可按域名访问主机,主机,IP,地址与域名的关系：,一个,IP,地址可对应多个域名,，一个域名只能对应一个,IP,地址,主机从一个物理网络移到另一个网络时，其,IP,地址必须更换，但可以保留原来的域名。,因特网域名的结构,域名的格式：,5,级域名,.4,级域名,.3,级域名,.2,级域名,.,顶级域名,举例：,中国南京大学校园网,www,服务器的域名为,:,www . nju . edu . cn,主机名,.,网络名,.,机构名,.,国家名,美国哈佛大学校园网,www,服务器的域名为,:,www . harvard. edu,主机名,.,网络名,.,机构名,因特网域名命名规则,只许使用字母、数字和连字符，以字母或数字开头并结尾，域名总长度不超过,255,个字符,顶级域名规定：,国际顶级域名，,int,（国际组织）,国家顶级域名， 例：,cn,（中国），,uk,（英国）,通用顶级域名,：,com,（营利性组织），,net,（网络服务机构），,美国专用：,org,，,edu,，,gov,，,mil,等,我国对二级域名的规定：,机构类别域名：,ac,科研机构，,com,企业，,net,网络服务机构，,org,非营利性组织，,edu,教育机构，,gov,政府部门,行政区域域名： 例：,bj,北京，,sh,上海，,js,江苏,因特网的域名空间,为避免域名重复，因特网的域名空间划分为许多不同的域，每个域又分若干子域，从而构成因特网的域名空间,cn,edu,nju,因特网,域名空间,mil,gov,com,net,org,uk,edu,根,int,ac,net,seu,tsinghua,pku,www,bbs,cs,顶级域名,二级域名,三级域名,四级域名,cctv,www,4.3.4,因特网的接入,接入技术,1,：电话拨号接入,通过本地公用电话网接入计算机网络,设备：电话,MODEM,（调制解调器）,技术原理：数字调制,最高传输速率：,56Kbps,把计算机送出的数字信号调制成为适合于在用户线上传输的音频模拟信号,把从电话线接收到载波信号恢复成数字信号送给计算机,MODEM,本地,电话网,MODEM,计算机网络,音频模拟信号,计算机,数字信号,因特网服务提供商,(ISP),计算机用户,数字信号,缺点：,传输速率低,每次都要拨号,上网时不能通电话,费用不便宜,接入技术,2,：,ADSL,不对称数字用户线,(ADSL):,也通过本地公用电话网接入计算机网络,配置：,ADSL Modem,以太网网卡,原理：频分多路复用,+,数字调制,传输速率：,上传,: 64kbps,256kbps,下行速度,: 1,8Mbps,频率,25.875kHz,1.104MHz,上行通道,下行通道,语音频道,4.3125kHz,的子通道,4kHz,224,个下行子通道,26,个上行子通道,138kHz,(1),上网和通话互不影响,(2),不需要缴付额外的电话费,(3),传输速率可根据线路情况调整,电话机,PC,机,以太网卡,（住户）,ADSL,MODEM,电话交换机,计算机网,(ISP),（电话局）,ADSL,MODEM,分离器,(,滤波器,),电话机,滤,波,器,接入技术,3,：有线电视网接入,有线电视已经广泛采用光纤同轴电缆混合网（,Hybrid Fiber Coaxial,，简称,HFC,）进行信息传输。,HFC,主干线部分采用光纤连接到小区，然后在 “最后,1,公里”时使用同轴电缆以树枝型总线方式接入用户居所。,HFC,网络接入因特网时大部分采用传统的高速局域网技术，但最重要的组成部分也就是同轴电缆到用户电脑这一段使用的是电缆调制解调器（,Cable MODEM,）技术,Cable MODEM,的基本原理与,ADSL,相似,有线电视网络,（,HFC,）,分频器,接入技术,4,：光纤接入,使用光纤作为计算机接入网络的主要传输介质,分为：,光纤到小区（,FTTZ,）,：,将光网络单元放置在小区，为整个小区服务,光纤到大楼（,FTTB,）,：,将光网络单元放置在大楼内，以每栋楼为单位，提供高速数据通信、远程教育等宽带业务，主要为单位服务,光纤到家庭（,FTTH,）,：,将光网络单元放置在楼层或用户家中，由几户或,1,户家庭专用，为家庭提供宽带业务,“光纤到楼、以太网入户”（,FTTx+ETTH,）的原理：,小区,核心交换机,城域网,骨干交换机,ONU,光网络单元,光纤,双绞线,双绞线,光纤,城域网,楼道,交换机,接入技术,5,：无线接入,因特网无线接入技术的比较,接入技术,使用的,接入设备,数据传输速率,说 明,无线局域网,(WLAN),接入,Wi-Fi,无线网卡，无线接入点,11 Mbps,100Mbps,必须在安装有接入点（,AP,）的热点区域中才能接入,GPRS,移动电话网接入,GPRS,无线网卡,56 kb/s,114 kb/s,方便，有手机信号的地方就能上网，但速率不快、费用较高,3G/4G/5G,移动电话网接入,3G/4G/5G,无线网卡,几百,kbps,几百,Mbps,方便，有,3G/4G/5G,手机信号的地方就能上网，但费用较高,