TCPIP网络协议第1章-概述课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TCP/IP网络与协议,姜宏岸,1.1 信息社会与信息基础设施,1.1.1 信息社会,信息社会,是美国社会学家贝尔提出的一种社会模式，信息社会又称为,情报化社会,和,超工业化社会,。,美国,未来学家托夫勒,的第三次浪潮提出：,第一次浪潮是农业革命，对应农业社会；,第二次浪潮是工业革命，对应工业社会；,第三次浪潮是信息革命，第三次浪潮将产生一种新的文明社会信息社会。,当今社会进行物质生产活动和精神生产活动的,三大基本要素,：材料、能源和信息。,在三要素中，信息是人类取之不尽，用之不竭的资源。在信息社会，信息是最重要的,战略资源,。,对于,材料和能源,，保证其流通的网络是交通网络、输油管道、电力网络等；,对于,信息资源,，则采用通信网络来进行传输。,目前的通信网络主要包括,三个独立运行的网络,：电信网、计算机网和有线电视网。与这三个网络对应的终端设备分别是电话、计算机和电视设备。,三大网络的并存带来的,问题,：基础设施重复建设、建网成本高、网络效率低、层次复杂、给用户的接入和使用带来不便等。三网合一（三网融合）成为了必然趋势。,三网合一的,目标,是有效整合各类网络资源，提高信息产业的整体水平，为社会经济网络化、数字化创造条件，使融合后的网络成为适应新经济发展并具有业务融合能力的网络基础设施。,基于TCP/IP的,下一代网络,（,NGN,）将成为目前三大网络的终结者。,光通信,技术特别是,密集波分多路复用,技术能够提供高带宽，能够高速度、低成本、安全可靠地传送各类业务信息。,1.1.2 国家信息基础设施（,NII,）,国家信息基础设施主要由以下几部分构成：,（1）符合公共标准的、互联的、具有多种接入方式的、能传输多种信息的,通信网络,；,（2）常驻在网络上的高性能计算设备，各种固定的、移动的、有线的或无线的,智能终端设备,；,（3）多种形式的、可以共享的、便于获取的数据库和其它,信息,；,（4）各类用于访问、处理信息的,应用程序和软件,；,（5）各种用于实现网络间互联和互操作的,网络标准,；,（6）对信息进行生成、更新和维护的专业,人才,，对网络进行规划、建设、维护和管理的网络,人才,，对应用系统进行开发和维护的,人才,。,1.2 网络互联的动机和技术,1.2.1 网络互联的动机,广域网最初,连网的要求,主要出自两点：,健壮的分布式系统,需求和,资源共享,需求。,因特网的前身,ARPANET,就是美国国防部在20世纪60年代与前苏联进行核军备竞赛的产物。该系统的,分布特征,保证在系统的局部被破坏时，不会造成全局瘫痪。,人们担心的第三次世界大战并没有爆发，,ARPANET,却在,资源共享,需求的驱动下逐渐发展成为今天的因特网。,20世纪80年代,PC,的迅速发展和普及使得一个单位和部门拥有多台个人计算机，出于信息传递和资源共享的需求，这些个人计算机按单位和部门构成了一个个局域网。这些局域网具有以下,特点,：,（1）,固有的独立性,（2）,特定的硬件技术,（3）,不同目的的应用,独立的,局域网有,资源共享需求,。,1.2.2 网络互联技术,为了将许多不同的网络互联起来，需要一种通用的网络互联技术。,注意,区分网络互连（,interconnecting,）和网络互联（,internetworking,）两个不同的概念。,网络互连,指的是网络的物理连接，是底层的连接；,网络互联,不仅是物理上的连接，还包括逻辑上的连接。,网络互联的,根本问题是,解决网络技术和应用所带来的,网络异构性问题,。,网络的功能主要由各层的协议来完成,，互联网技术经过多年的发展形成了现在的,TCP/IP,协议,。,TCP/IP,是当前的因特网协议簇的总称,，,TCP/IP,协议簇较为庞大，传输控制协议,TCP,和因特网协议,IP,是其中的两个最重要的协议，因此，因特网协议簇以,TCP/IP,命名。,注意,：,TCP/IP,协议既可以用于网络之间的互联，又可以用于局域网内部的联网。,返回,1.3,因特网的形成和发展,1.3.1 因特网的发展轨迹,20世纪5060年代,，美国和前苏联两个超级大国的军备竞赛空前激烈。,1957年,，美国国防部成立了高级研究项目署,ARPA,（,Advanced Research Projects Agency,）。并开始研究“分时计算机的合作网络”。,1967年,，,Roberts,提出了分组交换计算机网络“,ARPANET,”的方案。,1969,年美国国防部下达,ARPANET,网络的研制计划。,1970年,，,ARPANET,初具雏形，它将加州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台不同型号、不同操作系统、不同数据格式、不同终端的计算机以分组交换协议连接起来。,1973年,，,ARPANET,扩展成国际因特网，英国和挪威与,ARPANET,成功连接。,1978年,，美国国防部决定以,TCP/IP,协议的第4版作为其数据通信网络的标准。,1982年,，美国防部通信局（,DCA,）将,ARPANET,各站点的通信协议全部转为,TCP/IP,。,1986年,，,美国自然科学基金会网络,NSFNET,建成,。,1990年,，,ARPANET,退出历史，因特网取而代之。,1991年,，欧洲粒子物理实验室（,CERN,）的,Tim Berners Lee,发明了,万维网,（,World Wide Web，WWW,）。1991年5月,WWW,在因特网上首次露面，立即引起轰动，并迅速被推广应用。,1996年,美国克林顿政府出台,下一代因特网（NGI）计划,，美国开始进行下一代高速互联网络及其关键技术研究。,1998年,美国100多所大学联合成立,UCAID,(University Corporation for Advanced Internet Development)，从事,Internet2,研究计划。,1.3.2 中国互联网的发展,1987年,9月20日，钱天白教授发出我国,第一封电子邮件,，揭开了中国人使用因特网的序幕。,1988年,12月，清华大学校园网通过X.25网与加拿大UBC大学（,University of British Columbia,）相连，开通了电子邮件应用。,1990年,10月,，钱天白教授代表中国正式在国际互联网络信息中心的前身,DDN-NIC,注册登记了我国的顶级域名,CN,，并且从此开通了使用中国顶级域名,CN,的国际电子邮件服务。,1993年,12月，中关村地区教育与科研示范网络,NCFC,主干网工程完工，采用高速光缆和路由器将三个院校网互连。这三个院校网是中科院院网（,CASNET,）、清华大学校园网（,TUNET,）和北京大学校园网（,PUNET,）。,1994年,4月，中关村地区教育与科研示范网络通过美国,Sprint,公司连入因特网的64K国际专线开通，实现了与因特网的全功能连接。5月，中国科学院高能物理研究所,设立了国内第一个,WEB,服务器,；中国科学院计算机网络信息中心完成了中国国家,顶级域名(,CN,)服务器的设置,。10月，,中国教育和科研计算机网（,CERNET,）开始启动,。,1995年,1月，,中国电信,分别在北京、上海用两根64K专线通过美国,Sprint,公司接入因特网，并通过电话网、,DDN,专线以及X.25网等方式开始向社会提供因特网接入服务。7月，,中国教育和科研计算机网,连入美国的128,K,国际专线开通。8月，建立在中国教育和科研计算机网上的水木清华,BBS,正式开通，成为中国大陆第一个因特网上的,BBS,。12月，,中科院百所联网,工程完成，建立了中国科技网（,CSTNET,）。,1996年,1月，,中国公用计算机互联网,（,CHINANET,）主干网建成并正式开通，全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务。,中国互联网国际出口带宽分布情况如表1-1所示：,网 络,国际出口带宽,中国科技网（CSTNET）,5275M,中国公用计算机互联网（CHINANET）,44895M,中国教育和科研计算机网（CERNET）,1599M,中国联通互联网（UNINET）,3450M,中国网络通信,集团（宽带中国CHINA169 网）,26111M,中国国际经济贸易互联网（CIETNET）,2M,中国移动互联网（CMNET）,1285M,返回,1.4,有关因特网的组织机构,1.4.1 因特网体系结构委员会,IAB,因特网的最大特点是,管理上的开放性,。先后成立了一些,非赢利的组织机构,，这些机构自愿承担起了因特网的管理职责。,最早的因特网机构是,ARPA,成立的一个非正式的委员会：,因特网配置控制委员会,（,Internet Configuration Control Board，ICCB,），该机构成立于1979年，由志愿者参加。其,功能,是协调和引导因特网协议和体系结构的设计。,1983年,，,因特网行动委员会,（,Internet Activities Board，IAB,）取代了,ICCB，IAB,负责因特网的技术管理和发展战略制订，决定因特网的技术方向,。具体工作包括：建立因特网标准；管理请求注解文档RFC的发布过程；建立因特网的策略性计划。,1986年,，在IAB下成立了两个工作部门：,因特网工程任务组,（,Internet Engineering Task Force，IETF,）,因特网研究任务组,（,Internet Research Task Force，IRTF,）,。,IETF,负责,因特网中、短期技术标准和协议的研发和制定。,1.4.2 因特网协会,ISOC,1992年,，一个相当于,因特网最高管理机构,的组织因特网协会（,Internet Society，ISOC,）成立。,ISOC,总部及秘书处,设在美国弗吉尼亚州莱斯顿地区。作为一个,非赢利的行业性全球因特网协调与合作国际组织,，,ISOC,致力于确保全球因特网发展的有益性和开放性，并就因特网技术制定,标准,、,发布信息,、进行,培训,。此外，,ISOC,还致力于社会、经济、政治、道德、立法等能够,影响因特网发展方向的工作,。,1.4.3 因特网网络信息中心,InterNIC,因特网网络信息中心,（Internet Network Information Center，InterNIC）成立于,1993,年,1,月，InterNIC负责所有以.com、.org、.net和.edu结尾的,顶级国际域名的注册与管理,。,中国互联网络信息中心,（China Internet Network Information Center，CNNIC）成立于,1997,年,6,月,。是我国的非盈利互联网管理与服务机构，行使中国国家互联网络信息中心的职责。,CNNIC,主要提供注册服务、目录数据库服务、信息服务、网站访问流量认证。,1.4.4 因特网名称与数字地址分配机构,ICANN,因特网名称与数字地址分配机构,(,The Internet Corporation for Assigned Names and Numbers，ICANN,)成立于,1998年,10月，是一个集合了各地网络界的商业、非商业、技术及学术领域专家的,非,盈,利组织,。,ICANN,负责,IP地址空间的分配、协议标识符的指派、通用顶级域名（,gTLD,）以及国家和地区顶级域名（,ccTLD,）系统的管理以及根服务器系统的管理。,1.4.5,WWW协会W3C,万维网,（World Wide Web）现已成为人们从因特网上获取信息的最主要途径，万维网的发展极为迅速,。,WWW,协会,W,3,C,（,World Wide Web Consortium,）正是为了适应这一发展，由美国麻省理工学院计算机科学实验室（,MIT/LCS）、欧洲国家信息与自动化学院（INRIA）、日本的Keio University Shonan Fujisawa,联合组成的国际性组织,。,W,3,C,负责,确定和颁布有关,WWW,应用的标准。,返回,1.5,请求注解（,RFC,）,1.5.1 因特网技术文档,RFC（Request For Comments）的含义是请求注解，它是一系列关于因特网的技术文档。RFC涉及,计算机网络的概念、协议、过程、程序、会议纪要、观点看法甚至幽默等诸多方面的内容。,RFC,技术文档的发布开始于1969年，截止2004年8月,RFC,文档数已达3800多篇。当某一机构、团体或个人开发出了,一个标准或者想对某一标准提出自己的设想,，希望得到大家的认可时，就要通过,IESG,在因特网上发布一个,RFC,文档，向外界,征询意见,。,符合因特网标准过程的,规范有两类,：,技术规范,TS,（Technical Specification）,适用性陈述AS,（Applicability Statement）,TS,是关于协议、服务、过程、约定和格式的描述。,AS,定义一到多个技术规范的使用环境和如何使用，,AS为每个TS指定下列,5个“需要等级”,之一。,（1）,必需的,（2）,建议的,（,3）,可选的,（4）,限制使用的,（5）,不建议的,1.5.2 因特网标准建立过程,RFC,文档有,8种状态,。3个状态属于,标准化轨迹,，3个状态属于,非标准化轨迹,，2个状态为,其他状态,。,1. 前期准备工作,一个规范文档要进入因特网标准化轨迹之前，首先应作为,因特网草案,接受非正式的评论。,2.,标准轨迹,试图成为因特网标准的规范必须经过,一系列的成熟级,，这组成熟级即为因特网标准轨迹。标准轨迹由,3个成熟级,构成：,提案标准,草案标准,因特网标准,3.,非标准轨迹,实验性的,规范,信息性的,规范,历史性的,规范,4.,其他状态,当前最佳实现,BCP,。,未知性的,1.5.3 获取,RFC,文档,RFC,文档包含了关于因特网的几乎所有的重要资料。,RFC,文档可以通过,电子邮件,、,FTP,或,WWW,方式获得。,最方便的方式还是通过,WWW,方式得到。,http:/,是,RFC,的官方网站。,是,RFC,编辑小组的网站。,以下几点值得,注意,：,（1）当一个,RFC文档被发布的时候，它就会获得一个,RFC编号,。若一个RFC文档被更新，那么新的RFC文档会被分配一个新的RFC编号，过时的RFC文档及编号仍保持不变，而,在新的RFC文档头部将标明它所废止的旧RFC文档号,。,（2）当一个RFC文档被接纳为因特网标准时，它将被分配一个,标准号“STD XXXX”,，同时它原有的RFC文档和编号仍保留。,（3）当一个,RFC,文档被接纳为当前最佳实现,BCP,时，它将被分配一个额外编号“,BCP,XXXX,”，同时它原有的,RFC,文档和编号仍保留。,（4）当一个,RFC,文档被接纳为“你的信息”,FYI,时，它将被分配一个额外编号“,FYI XXXX,”，同时它原有的,RFC,文档和编号仍保留。,返回,1.6 下一代因特网,1.6.1 迈向新一代网络,问题,：因特网的商业化和,WWW,业务的普遍应用，使得用户数,量,和业务需求急剧增长，导致了带宽爆炸现象。,新,的发展和应用对因特网提出了更高的要求：高性能、高可靠、高安全及,QoS,保证等，而这些恰恰是因特网所力不从心的。,1996,年10月,美国克林顿政府出台了下一代因特网（,Next Generation Internet，NGI,）计划，开始着手进行下一代高速互联网络及其关键技术的研究。,1997,年,10,月，美国约,40,所大学和研究机构的代表在芝加哥商定共同开发,Internet,2,。,1998,年,美国,100,多所大学联合成立,UCAID (University Corporation for Advanced Internet Development,)，从事,Internet,2,研究计划。,Internet,2,已被采纳为,NGI,计划的一部分。,下一代因特网要达到的,目标,：更大、更快、更安全、更及时、更方便。,要解决的主要问题,包括：下一代IP协议、多协议标签交换,MPLS,、组播、网络管理、服务质量保证及网络安全等。相关的,应用涉及,：宽带接入、虚拟现实、虚拟数字化图书馆、电子商务、协同工作、网格计算、大规模协同计算与数据库处理等。,其他国家和地区,也相继开展了下一代高速互联网络研究，其中包括：,加拿大的,CA*NET,3,英国的,JANET,2,欧盟,GEANT,亚太地区的,APAN,光因特网,也叫,IP over DWDM,。指的是直接在光上运行的因特网。在光因特网中，高性能路由器通过光耦合器直接连到,WDM,光纤，光纤内各波长是链路层互连的。,IETF,为了解决,IPv,4,的局限性，于,1993,年末，成立了,IPng,工作部,，该工作部制订了,IPng,技术准则,，并根据此准则来对已经提出的各种方案进行评价。,1.6.2 中国的下一代互联网络,NSFCNET,CNGI,计划,CERNET,2,计划,本章要点,信息,基础设施,是当今信息社会赖以存在和发展的基本保障。国家信息基础设施由通信网络、终端设备、数据信息、应用系统、相关标准以及专业人才构成。,NII,GII,CNII,电信网、计算机网和有线电视网,三网合一,是信息网络发展的必然，基于,TCP/IP,的下一代网络将成为最终的网络平台。,TCP/IP,是当前的因特网协议簇的总称，,TCP和IP,是其中的两个最重要的协议。,IETF,负责因特网中、短期技术标准和协议的研发和制定。,RFC,的适用性陈述,AS,为每个技术规范T,S,指定“需要等级”：必需的、建议的、可选的、限制使用的和不建议的。,RFC,标准轨迹,由3个成熟级构成：提案标准、草案标准和标准。,下一代因特网,:,网络:,IP over DWDM,光网络；,协议,：,IPv,6；,应用,：涉及宽带接入、虚拟现实、虚拟数字化图书馆、电子商务、协同工作、网格计算、大规模协同计算与数据库处理等。,