互联网概述07计科

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,*,互联网原理与应用,课件下载地址：,1,本课程与相关课程的衔接,TCP/IP关于网络互联的基本内容，以及和LAN/WAN衔接，在计算机网络中已经介绍，不在本课程讲授。本课程重点讲授互联网重要协议，特别是应用层协议，实际是互联网技术内容的深入。,IP,各种应用层协议,HTTP, FTP,SMTP, DNS，,WWW,等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,ICMP,IGMP,ARP,RARP,ARP,LAN、WAN,网络接口层,数据链路,/物理层,2,主要讲授内容,互联网与应用概述,背景、概念、结构、服务,互联网底层协议,ARP,、,RARP,、,ICMP,、,IGMP,网络地址转换与路由选择协议,NAT,、,基本选路、,RIP,、,OSPF,、,BGP,。,互联网应用基础,C/S,模式和应用程序接口,API,互联网基本应用协议,FTP,、,DNS,、,TELNET,、,BOOTP,、,DHCP,互联网常用应用协议,Email,（,SMTP,、,POP3,）、,WWW,3,关于本课程的授课方式与考试：,平时成绩,30%(,含实验）,+,期终考试,70%,本课程的说明,教材为谢希仁,计算机网络,第,5,版的部分内容，但不限于此书，有些新增内容。,本课程强调互联网原理和概念，不偏向于网络编程技术和技巧。,本课程的内容体系和讲授顺序不完全按照教材顺序和内容。一些细节需要查阅其他专业资料，重要参考书：,TCP/IP,协议族,第,3,版，谢希仁译,4,第1章、互联网与应用概述,1.1 互联网发展背景,1.2 互联网设计思想与特点,1.3 互联网协议体系结构,1.4 互联网应用发展,5,1.1.1 计算机网络和网络互连,1.1 互联网发展背景,70年代开始，计算机网络的核心内容集中在：,LAN、网络互连上,；LAN研究解决小区域计算机互连和信息共享的体系，目前主要是Ethernet：共享介质、以太网、交换式以太网；Ethernet并随着光收发技术发展，向区域网、城域网发展。网络互连同时研究怎样完成计算机广域互连，一种跨越不同操作系统和通信链路的广泛互连方式，TCP/IP互连技术。,所以，计算机网络课程基础是LAN、网络互连实现原理、设备和工程技术讨论；并涉及数据通信基础，广域通信网；涉及网络安全和管理；网络应用。不同教材有不同内容编排和侧重。,6,互联网internet：通过路由器连接的一组网络，使网中的任何计算机之间可以通信，目前主要运用TCP/IP协议。它可能是任何组织的网络，如CERNet、ChinaNet,1.1.2 internet Internet 和Intranet,因特网Internet：运用TCP/IP协议，接受因特网组织统一管理（InterNIC 地址、域名）、全球开放的互联网，前身ARPANET。它是一个特定组织的网络，目前已成为全球计算机互连和应用互联的基础设施，并在和电信网融合成为统一的NGN。,内联网Intranet：运用TCP/IP技术，企业、学校等单位内部互连的网络。,7,1.2.1,互联网技术思想,通信必须解决可靠问题。计算机通信是在计算机上运行的程序之间的通信。所以实现可靠通信最终应当是让计算机程序之间的通信可靠。但应当由谁负责可靠交付？因特网和传统电信网的思路不同。,1.2 互联网技术思想与特点,因特网认为，,IP,协议只提供尽力传输，没有必要提供可靠服务，这样做可以使网络简单、灵活性好、价格便宜。,因特网通过增加,TCP,协议，就可以实现计算机程序之间的可靠通信。,在,TCP/IP,核心之上开发和建立一系列的实际应用。,8,1.2.2,通信网基本传输方式,数据报,虚电路,9,分组从 A 传送到 B 的过程,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,路由器,A,B,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,查找路由表,目 的 地 下一跳路由器,基于存储转发的分组交换,在发送端,把要发送的报文分隔为较短的数据块,每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包）,因特网中这样一个分组称为,IP,数据报，也称,IP,包。,通过存储转发，,hop by hop,尽力逐跳把各分组发送到接收端,接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文,10,1.2.3,互联网核心协议 TCP/IP,因特网,应用,程序,TCP 协议完成分组,端对端传输，,并,保证应用程序之间的可靠通信,应用,程序,IP 协议完成分组在因特网的,点对点传输,，只能尽力传输，但不保证可靠交付。,什么是点对点传输？什么是端到端传输？,11,IP,数据包怎样通过不同的网络？,在某个IP数据报进入网络传递以前，路由器把IP数据报作为完整的帧数据重新封装到一个帧中，这个帧格式符合某个物理网络传送的硬件要求。,终点,起点,路由器,帧中继,ATM,以太网,包裹,马车,火车,汽车,（原始标签）,包裹目的地,投递,12,A,20字节头部,0 4 8 16 19 24 31,IP数据报,头部 数据区,版本 头部长 服务类型 总长,标识 标志 段偏移,生存时间 协议类型 头部校验和,源IP地址,目的地IP地址,IP 可选项（可省略、长度可变） 填充,数据开始,0 1 2 3 4 8 16 24 31,0 网络号 主机编号,1 0 网络号 主机编号,1 1 0 网络号 主机编号,1 1 1 0 多目的传送地址,1 1 1 1 保留将来使用,A,C,C,D,E,B,0.0.0.0-127.255.255.255,128.0.0.0-191.255.255.255,192.0.0.0-223.255.255.255,224.0.0.0-239.255.255.255,240.0.0.0-247.255.255.255,13,0 4 10 16 31,源端口 目的端口,发送序号,确认序号,头部长度 保留 代码位 窗口,校验和 紧急指针,可选项 填充,数据开始,TCP头部 数据,14,加速全球计算机一体化进展，网络的概念发生了很大的变化；其技术在人类史上以罕见的速度被广泛接受，使社会信息交互和应用达到了新水平，,已经成为人们须臾不能离开的工作和生活方式。,1.2.4 互联网发展的特点,传统电信网络和计算机网络深刻融合，不断产生新的技术、设备和服务。,一方面，电信网络技术围绕,IP,承载进行改造，传统对称话音业务为基础的传输与交换技术向,IP,技术为基础的新电信框架快速转变；另一方面，,LAN,和,因特网从企业网,/,科学网向公众运营网络转化，不断强化交换速率、,QoS,、,安全性、可运营性和可管理性。,一方面，电信网络技术围绕,IP,承载进行改造，传统对称话音业务为基础的传输与交换技术向,IP,技术为基础的新电信框架快速转变；另一方面，LAN和因特网从企业网/科学网向公众运营网络转化，不断强化交换速率、,QoS,、安全性、可运营性和可管理性。其次，因特网不仅完成了全球的计算机网络的互连，更实现了统一应用的互联；,IP,事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，,PC,成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，,Web Service,分布式网络应用框架逐渐成为,IP,应用的主流。,15,网络已明显地加快了在向,NGN,、,NGI,的演进步伐，开始逐渐形成基于智能光交换、,IPV6,、,3G/4G,的下一代网络环境；通过应用软交换，分层、分面和开放,API,接口的方式，为业务提供者和运营者提供生成、部署和管理新的业务平台，逐渐形成可编程网络和未来统一的网络应用体系。,网络技术与应用的快速发展，网络系统集成、网络安全和网络管理成为新的热点；并且不断出现存储网络、网格计算等新概念和技术。,互联网已不仅是计算机互连技术，更形成了全球统一应用,互联,体系。,其次，因特网不仅完成了全球的计算机网络的互连，更实现了统一应用的互联；,IP,事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，,PC,成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，,Web Service,分布式网络应用框架逐渐成为,IP,应用的主流。最后，网络已明显地加快了在向,NGN,、,NGI,的演进步伐，开始逐渐形成基于智能光交换、,IPV6,、,3G/4G,的下一代网络环境；通过应用软交换，分层、分面和开放,API,接口的方式，为业务提供者和运营者提供生成、部署和管理新的业务平台，逐渐形成可编程网络和未来统一的网络应用体系。,16,1.3.1 TCP/IP协议结构,TCP/IP是协议栈:不仅包含了,网络互连IP、传输控制TCP等基本的协议，但更多是应用协议，而且仍在不断发展。,1.3 互联网协议体系结构,IP,各种应用层协议,HTTP, FTP,SMTP, DNS，,WWW,等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,ICMP,IGMP,ARP,RARP,ARP,网络接口层,17,1.3.3,网络协议分层,复杂性：一个公司（产品）越来越无法完成一个系统所有的事情。,开放互连： 原有技术通常只有通信底层和独立的应用层，在不同基础上完成广泛互连，必须定义超越旧体系、新的工作层。,标准化：解决复杂性和互连不能依赖某些公司产品技术，需要建立既分工的、有统一协调的体系。,早期网络是不分层，为什么要进行分层处理？,早期计算机应用程序和网络基本上是两个独立的体系，计算机通信（串口、Moden、DDN、X.25) 独立编程完成数据传输，通过操作系统底层向应用呈现提供数据，交互灵活性很差、不标准，从而无法形成更广泛的网络应用。,18,1.3.4 TCP/IP协议分层与交互,用户进程,用户进程,用户进程,TCP,UDP,IP,ICMP,IGMP,介质,RARP,硬件接口,用户进程,应用层,运输层,网络层,链路层,ARP,19,1.3.5 协议嵌套和分用,互联网通过是一组相同的协议连接在一起网络。,某个具体协议（,FTP,、,TCP,、,IP,、,Ethernet,），,只能在同一协议层对等工作。,每个协议都在处理数据分组（或帧）。发送端，每个下层协议分组对上层协议传来的内容进行封装；多层协议之间分组的封装形成分组嵌套。,相反，接收端每个下层协议对分组数据进行拆封后，根据协议要求传递给相应的上层协议，完成分用。,20,5,4,3,2,1,5,4,3,2,1,物 理 传 输 媒 体,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,数 据 部 分,101 比 特 流 11 010111010,T,2,计算机,1,FTP,AP,2,AP,1,应 用 程 序,IP,FTP,TCP,以太网,计算机,2,比特,帧,数据报,TCP包,FTP协议,尾部,用户进程，处理应用程序细节！,系统内核，处理通信细节！,TCP,FTP,头部,嵌套,分用,21,E-mail ，FTP 信息交互,静态网页,信息发布,1.4.1,互联网应用的发展,动态网页,信息发布,网上营销,电子商务/政务集成,综合业务应用,信息交互,1.4 互联网应用发展,22,互联网IP事实上已成为未来网络统一的业务结构标准，PC核心成为统一桌面，由此引发了新一轮业务模式革命，正在架构电信业务、电子政务、电子商务、网络教育等新的应用，目前 Web Service分布式网络应用框架逐渐成为IP应用的主流。,1.4.2 互联网应用发展趋势,23,24,