计算机网络哈工大MOOC(1)P1-P4什么是计算机网络,网络协议,计算机网络的结构,Internet结构

P1什么是计算机网络?
计算机网络=通信技术+计算机技术
计算机网络是通信技术与计算机技术紧密结合的产物
通信系统的模型
信源->发送设备->信道->接收设备->信酥
计算机网络是一种通信网络
什么是计算机网络?
定义:计算机网络就是互连的,自治的计算机的集合
自治:没有主从关系
互连:互联互通

通过交换网络互连主机
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什么是Internet?组成的细节角度
全球最大的互联网络
ISP(Internet Service Prodiver):网络互连的网络之网络
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全球最大的互连网络
ISP网络互连的网络之网络
数以百万计的互连的计算设备的集合
主机(Hosts)=端系统(end systems)
运行各种网络应用
通信链路
光纤,铜缆,无线电卫星
分组交换:转发分组(数据包)
路由器(routers)和交换机switches

为网络应用提供通信服务的通信基础设施:
Web,Vop,email,网络欧西,电子商务,社交网络。。。
为网络应用提供应用编程的接口(API):
支持应用程序连接Internet,发送那个,接受数据
提供类似于邮政系统的数据传输服务

P2什么是网络协议?
协议是计算机网络有序运行的重要的保证
硬件(主机,路由器,通信链路等)是计算机网络的基础
计算机网络当中的数据交换必须遵守实现约定好的规则
如同交通系统

任何的通信或者信息交换过程都需要规则
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网络通信:
通信的主体是机器,而不是人
交换电子化或者数字化的消息
交换电子化或者数字化的消息
计算机网络的所有通信过程都必须遵守某种或者某些协议

什么是网络协议?
网络协议network protocol简称为协议,是为了进行网络当中的数据交换而建立的规则,标准或者约定
协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式,意义,顺序以及针对收到的消息或者发生的事件所采取的动作actions

协议的三要素
语法(syntax
数据与控制信息的结构或者格式
信号的电平
语义:
Semantcs
需要发出何种控制信息
完成何种动作以及做出何种响应
差错控制
时序(Timing)
事件顺序
速度匹配

协议鬼发了网络当中所有的信息发送和接受过程
eg:TCP,IP,HTTP,Skype,802.11
学习网络的重要内容之一
网络创新的表现形式之一
Internet协议标准
RFC:Request for Comments
IETF:互联网工程任务组(Internet Engineeringg Task Force)

P3:计算机网络的结构
网络边缘:主机,网络应用
接入网络,物理介质:
有线或者无线通信链路
网络核心(核心网络):
互连的路由器(或者分组转发设备)
网络之网络

网络边缘
主机(端系统)
位于网络边缘
运行网络应用程序,例如:Webemial
客户/服务器(client/server)应用模型
客户发送请求,接受服务器的响应
例如:Web应用,文件传输FTP应用

对等(peer-peer,P2P)应用模型:没有(或者不仅依赖)专用服务器
通信在对等实体之间直接进行
如:Gnutella,BT,Skype,QQ

接入网络
如何将网络边缘接入核心网络(边缘路由器)?
A:接入网络
住宅(家庭)接入网络
机构接入网络(学校,企业等)
移动接入网络
用户关系的是:
带宽(bandwidth(bps)?
共享独占

接入网络:数字用户线路(DSL)

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接入网络:数字用户线路(DSL)
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利用已经有的电话线连接中心局的DSLAM
数据通信通过SAL电话线接入Internet
语音(电话)通过DSL电话线接入电话网
<2.5Mbps上行传输速率
典型速率<1Mps
<24Mbps下行传输速率(典型的速率<10)
FDM:>50kHz-1MHz用于下行
4kHz-50kHz用于上行
0kHz-4kHz用于传统电话
接入网络:电缆网络
频分多路复用:在不同的频带(载波)上传输不同的频道
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HFC:混合光纤同轴电缆(hybrid fiber coax)
非对称,下行高达30Mbps传输速率,上行为2Mps传输速率
各个家庭(设备)通过电缆网络->光纤接入ISP路由器
各个家庭共享家庭至电缆头端的接入网络
不同于DSL的独占至中心局的接入
典型的家庭网络的接入
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机构(企业)接入网络(Ethernet)
主要用于公司,高效,企业等组织结构
典型的传输速率:10Mbps,100Mps1Gps,10Gps
目前,端系统通常直接连接以太网交换机switch
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无线接入网络
通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器
通过基站(base station)或者成为接入点
无线局域网(LANs):
同一个建筑物(30m)
802.11b/g(WiFi):11Mbps
54Mbps传输速率
广域的无线接入
通过电信运营商(蜂窝网),接入范围在几十公里
带宽:1Mps,10Mbps
100Mbps
3G,4G,LTE
移动互联网

网络核心
互连的路由器网络
网络核心的关键功能:路由+转发
路由routing
确定分组从源到目的的传输路径
转发forwording
将分组从路由器的输入端口交换到正确的输出端口

网络核心
网络核心解决基本问题:
如何实现数据从源主机通过网络核心送到目的主机?
数据交换

互连-互联互通
通信链路
通过交换网络连接网络
什么是Internet?
全球最大的互联网络
ISP(Internet Service Provider))网络互连的网络之网络
数以百万的计算设备的集合
主机(host)=端系统

通信链路:光纤,铜缆,无线电,卫星
分组交换:转发分组

什么是Internet?
为了网络应用提供服务的通信基础设施
Web,Volp,emial网络游戏,社交网络
为了网络应用提供应用编程接口(API)
支持应用程序的连接,Internet:发送、接受数据

仅仅有硬件(主机,链路,路由器。。)连接,Internet能否保证应用数据的有序的交付呢?
还需要协议
P2什么是网络协议?
协议是计算机网络有序运行的重要保证
计算机网络当中的数据交换必须遵守实现约定好的骨子额
如同交通系统
任何通信或者信息交换的过程都需要规则
人类交谈:
询问时间,请教问题,人员引荐
发送特定消息
采取特定的动作

网络通信;
通信主体是机器而不是人,交换电子化或者数字化的消息

什么是网络协议?
网络协议简称为协议,是为了进行网络当中数据交换而建立的规则,标准或者约定
协议规定了通信实体之间所交换的消息的格式,意义,顺序以及针对受到的信息或者发生的事件所采取的动作、

协议的三要素
语法(Syntax)
数据和控制信息的结构或者格式
信号电平
语义(Semantics)
需要发出何种控制信息
完成何种动作以及做出何种响应

差错控制

时序时间顺序,速度匹配
协议规范了网络当中所有信息的发送和接受过程
学习网络的重要内容之一
网络创新的表现形式之一
Internet协议标准
RFC:Request for comments
IETF:互联网工程任务组

P3:计算机网络的结构
网络边缘:
主机,网络应用
接入网络,物理介质:
有线,或者无线的通信链路
网络核心(核心网络):
互连的路由器或者分组转发设备)
网络之网络

网络边缘
主机(端系统)
位于网络边缘
运行网络应用程序
Web,emial
客户、服务器(client/server)应用的模型
客户发送请求,,接受服务器响应
web应用,文件传输FTP应用
对等peer-peer,P2P应用模型
没有或者不仅依赖专用的服务器

通信在对等实体之间直接进行
接入网络
如何将网络边缘接入核心网络(边缘路由器)
接入网络
住宅(家庭)接入网络
机构接入网络(学校,企业等)
移动接入网络
用户关心的是:
带宽(bandwidth)(bps)
共享、独占
接入网络,数字用户线路(DSL)
利用已经有的电话线连接中心局的DSAM
上行速率和下行速率
<2.5Mbps上行传输速率
《24Mbps下行传输速率
FDM:>50kHz-1Mhz用于下行

电缆网络:有限电视网络
HFC:混合光纤同轴电缆
非对称的:下行高达30Mbps传输速率
上行为2Mbps传输速率

机构(企业)接入网络(Ethernet)
主要用于公司,高效,企业等组织机构
典型的传输速率:10Mbps,100Mbps
目前,端系统通常直接连接以太网的交换机(switch)
无线接入网络
通过共享的无线接入网络连接端系统与路由器
无线局域网(LANs):
同一个建筑物内
802.11b/g(Wifi):11Mbps
54Mbps传输速率

广域无线接入
通过电信运营商(蜂窝网)接入范围在几十公里以内

网络核心
互连的路由器网络
网路核心的关键功能:路由+转发

路由:确定分组从源到目的传输的路径

网络核心解决的基本问题:

P4:Internet结构
端系统通过接入ISP(access ISPs)连接到Internet
佳通公司,大学ISPs
接入ISP必修进一步互连
这样任意的两个主机才可以互相发送愤怒值
构成复杂的网络互连的网络
经济和国家政策是网络演进的主要驱动力
当前Internet的结构?
没有人能够给出精确的描述

数以百万计的ISP是如何互连在一起的呢?
可选的方案:每个接入的ISP直接彼此互连
可选方案:将每个接入ISP连接到一个国家或者全球的ISP
对等链路(peering link)

区域网络reginal networks)连接接入ISP和运营商ISP
内容提供商网络(content provider networks,比如:Google,Microsoft等)可能运行期自己的网络,并且就近为端用户提供服务,内容
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计算机网络哈工大MOOC(1)P1-P4什么是计算机网络,网络协议,计算机网络的结构,Internet结构_第11张图片
在网络中心:少数的互连的大型网络
一级(tier-1)商业ISPs(比如:网通,电信,Sprint,AT&T)提供国家或者国际范文的覆盖
内容提供商网络(content provider network,比如:Google):私有网络:连接器数据中心与Internet,通常绕过一级ISP和区域ISPs

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