计算机网络 贺小伟 xwhe@hotmail.com.

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1 计算机网络 贺小伟

2 引言(Preface) 无处不在的计算机网络 驱动网络技术发展的主要因素 为什么要学习计算机网络？ 1969 ARPANET
电子邮件、即时通信、电子商务 驱动网络技术发展的主要因素 技术驱动 市场驱动 为什么要学习计算机网络？ 信息科学技术的主流技术 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

3 课程概述(OutLine) 教学计划(Plan Of Teaching) 参考教材(Reference Book) 教材(Textbook)
Jams F.Kurose Keith W.Ross. Computer Network: A Top-down Approach Featuring the Internet. High Education Press,2001 讲授范围(Range Of Tuition) Chapter 1 ~ Chapter 5 课时分配(Class Hours Partition): 54=42+12 考核方法(Method Of Examination) 参考教材(Reference Book) Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks. Tsinghua Press 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

4 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习目标 了解网络的相关概念及术语 为后续内容加以铺垫 途径 使用Internet作为实例 全面讲述网络要点 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

5 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

6 因特网: 架构上的描述(nuts and bolts)
local ISP company network regional ISP router workstation server mobile 数以百万计的互联计算设备: 主机, 终端系统 Pc工作站, 服务器 PDA电话, 智能家电 运行 网络应用程序 通信链路 光纤, 铜缆, 无线电,卫星 路由器:通过网络将数据分组(数据块)转发 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

7 因特网: 架构上的描述(nuts and bolts)
协议: 控制信息的收发 e.g., TCP, IP, HTTP, FTP, PPP 因特网: “万网之网” 松散的层次结构 公共的Internet(因特网) vs. 专有的intranet(内联网) 因特网标准 RFC: Request for comments IETF: Internet Engineering Task Force( router workstation server mobile local ISP regional ISP company network 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

8 因特网: 服务上的描述(a service view)
做为通讯基础设施允许端系统上运行分布式应用程序: Web浏览, 电子邮件, 分布式游戏, 电子商务, 数据库, 文件传输, 视频会议, 实时信息 more? 提供的通讯服务 无连接的服务 面向连接的服务 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

9 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

10 什么是协议?(What’s a protocol?)
人们交往的协议: “现在几点了?” “我有个问题.” 彼此作自我介绍 … 定义发送的信息 … 定义信息接收后,或某个事件发生后的动作 网络协议: 通信设备之间的交互而不是人们的交往 所有在因特网上的通信活动全部是由协议所控制的 协议定义网络实体之间信息收发的格式和顺序, 以及信息发送和接收后所需采取的动作 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

11 什么是协议?(What’s a protocol?)
人际交往的协议和计算机网络协议: Hi TCP connection req. Hi TCP connection reply. Got the time? Get 2:00 <file> time Q: 其它人际交往的协议? 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

12 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

13 网络组件的深入探讨 (A closer look at network structure)
网络边缘: 终端系统和应用程序 网络核心: 路由 交换 接入网络, 物理介质: 通讯连接 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

14 网络边缘(The network edge)
终端系统 (主机): 运行应用程序 e.g., Web浏览, 电子邮件 位于“网络边缘” 客户/服务器 模型: 客户端发送请求, 并接收来自服务器的信息 e.g., Web浏览client (browser)/ server; 电子邮件 点对点 模型: 通讯双方相互对等 e.g.: 电话会议 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

15 网络边缘: 面向连接的服务(connection-oriented)
目的: 在终端系统间进行数据传输. 握手: 在数据传输之前(作为准备工作) 设置系统间的连接 Hello, hello back 人际交往协议 建立连接“状态” 于两个通信主机之间 TCP - Transmission Control Protocol(传输控制协议) 因特网面向连接的服务 TCP服务 [RFC 793] 可靠, 有序的字节流数据传输 数据丢失: 应答和重传 流量控制: 发送端不会将接收端“淹没” 拥塞控制: 当网络拥塞时发送端须 “降低发送速率” 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

16 网络边缘: 无连接的服务(connectionless)
目标: 在终端接系统间传输数据 UDP - User Datagram Protocol(用户数据报协议) [RFC 768]: 因特网的无连接服务 不可靠的数据传输 没有流量控制 没有拥塞控制 使用TCP的应用程序: HTTP (WWW), FTP (文件传输), Telnet (远程登录), SMTP ( ) 使用UDP的应用程序: 流媒体, 视讯会议, IP 电话 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

17 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

18 网络核心(The Network Core)
互相连接的路由器之网 链路(link)和电路(circuit) 基本问题: 数据如何通过网络传输? 电路交换(circuit): 为每次呼叫建立专门的线路: 电话网络 分组交换(packet): 数据按照离散的方式通过网络传输 报文交换(message): 穿越网络的分组本身就是完整的报文 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

19 网络核心: 电路交换(Circuit Switching)
在终端系统间为会话保留资源 连接带宽, 交换能力 资源独占: 不能共享 专门的线路 会话建立请求 B A 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

20 电路交换: 多路复用(Multiplexing)
网络资源 (e.g., 带宽) 划分成 “片” 各资源片分配给各个通信连接 如果拥有资源的通信连接没有使用,则该资源片就被闲置(idle,没有共享) 将链路带宽分“片”的办法 频谱划分 时隙划分 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

21 电路交换: FDM 和 TDM Example: FDM(频分多路复用) 4 users frequency time
Two simple multiple access control techniques. Each mobile’s share of the bandwidth is divided into portions for the uplink and the downlink. Also, possibly, out of band signaling. As we will see, used in AMPS, GSM, IS-54/136 frequency time 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

22 网络核心: 分组交换(Packet Switching)
10 Mb/s 以太网 C 统计多路 A 1.5 Mb/s B 等待输出链路的分组队列 45 Mb/s D E 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

23 网络核心: 分组交换(Packet Switching)
用户的分组共享网络资源 每个分组使用全部的链路带宽 资源在必要时才使用 资源竞争: 资源可能供不应求 拥塞: 分组排队, 等待链路资源 带宽划分成“片” 专门分配 资源预留 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

24 分组交换: 存储与转发(store-and-forward)
交换机必须先将一个完整的分组接收下，然后才能将该分组的首位发送到输出的链路上。 将L bits的分组发送到速率为R bps的链路上需要花费L/R 秒 R L A B 例: L = 7.5 Mbits R = 1.5 Mbps delay = 15 sec 时延：3L/R 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

25 分组交换: 存储转发的过程 Q:如果报文以整个的形式发送将如何? 将报文划分成较小的数据块: “分组(packets)”
(store and forward behavior) P Message P Message P P P P P P Q:如果报文以整个的形式发送将如何? 将报文划分成较小的数据块: “分组(packets)” 存储转发: 交换机等到整个分组到达完毕后, 再进行转发或路由接力 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

26 分组交换 vs. 电路交换 (Packet Switching vs. Circuit Switching)
分组交换使得更多用户可“同时”使用网络! 1 Mb/s链路 每个用户: 100Kb/s 当“激活” 激活时间为 10% 线路交换: 10 用户 分组交换: 对 35个用户来说, 概率: > 10个用户同时激活小于 N users 1 Mbps link 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

27 分组交换 vs. 线路交换 (Packet Switching vs. Circuit Switching)
分组交换是不是 “处处表现最佳?” 在突发性数据传输过程中表现优异 资源共享 无须事先建立连接 过度拥塞: 导致分组延迟和丢失 需要协议来保障可靠的数据传输, 拥塞控制 Q: 如何在分组交换网中提供电路交换的性能? 为音频/视频（audio/video）应用提供带宽保障 仍然是一个需要解决的问题 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

28 分组交换: 路由选择问题(routing)
目标: 将分组沿路由器从源端发送到目的端 将在第四章介绍因特网的路由选择协议 数据报网络(Datagram Networks): 由目的端地址来决定下一个步跳(hop) 在会话过程中,路由可能发生变化 比喻: 开车问路 虚电路网络(Virtual Circuit Networks): 每个分组携有标签 (虚电路 ID), 由标签来确定下一个步跳 在连接建立阶段确定固定的路由, 全部数据通过该路由传递 路由器为每个正在通信中的连接维持状态 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

29 网络分类(Network Taxonomy)
电信网络 Telecommunication networks 电路交换网络 Circuit-switched networks FDM TDM 分组交换网络 Packet-switched networks 虚电路网络 Networks with VCs 数据报网络 Datagram Networks 因特网(一个典型的数据报网络)为应用程序提供两类服务： 面向连接的服务 (TCP)和无连接的服务(UDP) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

30 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

31 接入网络和物理介质 (Access networks and physical media)
Q: 如何将终端系统连接到它的边缘路由器? 住宅接入residential access 机构接入institutional access School、company 无线接入mobile access 牢记: 接入网络的带宽? (bandwidth) 共享的还是独占的? (shared or dedicated) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

32 住宅接入: 点对点访问(point to point access)
拨号访问 可达 56Kb/s对路由器的直接访问 (理论上) ISDN(一线通): integrated services digital network: 128Kb/s对路由器的全数字化连接 ADSL(非对称用户线路): asymmetric digital subscriber line 上行可达 1 Mb/s home-to-router 下行可达 8 Mb/s router-to-home ADSL 的应用: 已经普及 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

33 住宅接入: 线缆调制解调器(cable modems)
HFC: hybrid fiber coax(光纤同轴电缆混合网络) 非对称: 下行可达 10Mb/s, 1 Mb/s 的上行速率 光纤同轴电缆混合网络将家庭连接到 ISP路由器 在若干家庭用户间共享访问带宽 关注点: 拥塞, 规模控制问题 应用: 在国内的个别地区试点, e.g., 上海，个别“智能小区” 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

34 住宅接入: 线缆调制解调器(cable modems)
2019/2/17 Diagram: 主讲教师：西北大学 贺小伟

35 线缆网络体系结构: 概述 Cable Network Architecture: Overview
Typically 500 to 5,000 homes cable headend home cable distribution network (simplified) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

36 线缆网络体系结构: 概述 cable headend home cable distribution
network (simplified) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

37 线缆网络体系结构: 概述 Cable Network Architecture: Overview
server(s) cable headend home cable distribution network 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

38 线缆网络体系结构: 概述 FDM: Channels cable headend home cable distribution
V I D E O A T C N R L 1 2 3 4 5 6 7 8 9 cable headend home cable distribution network 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

39 机构接入: 局域网(local area networks)
公司/大学 局域网 (LAN) 将终端系统连接到端接路由器 以太网(Ethernet): 共享或专线电缆将终端系统连接终端系统和路由器 10 Mb/s, 100Mb/s, 1Gb/s 以太网 应用: 企事业单位, 家庭用户 普遍使用的LAN 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

40 无线接入(Wireless access)
共享的无线访问网络连接终端系统和路由器 无线LAN: 使用无线频谱替代网线 e.g., 朗讯 Wavelan 11 Mb/s 广域无线接入 CDPD: 通过蜂窝式网络无线访问ISP路由器 base station mobile hosts router 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

41 家庭网络(Home networks) 典型的家庭网络组件: ADSL or cable modem router/firewall/NAT
Ethernet wireless access point wireless laptops to/from cable headend cable modem router/ firewall wireless access point Ethernet 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

42 物理介质(Physical Media) 物理链路: 沿链路发送和传输数据的位流 双绞线(Twisted Pair ,TP)
有导向介质(guided media): 信号沿固体介质传播: 铜线缆, 光纤 无导向介质(unguided media): 信号在大气或外层空间自由传播, e.g., 无线电 双绞线(Twisted Pair ,TP) 两根互相绝缘的铜线 三类线(Category 3 TP): 普通电话线, 10 Mb/s Ethernet 五类线(Category 5 TP): 100Mb/s Ethernet 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

43 物理介质: 同轴电缆, 光纤(coax, fiber)
同轴电缆: 芯线(携带信号)为皮线所缠绕 (屏蔽层) 基带: 在一条电缆中只有一路信号 宽带: 在一条电缆中有多个数据通道 双向传输 常用在 10Mb/s Ethernet 光缆: 在玻璃纤维中传播光脉冲 高速运行: 100Mb/s Ethernet 高速点对点传输 (e.g., 5 Gb/s) 低误码率 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

44 物理介质: 无线电(radio) 无线链路类型: 使用电磁波谱传送信号 不使用物理 “导线” 双向传输 传播环境影响: 微波
e.g. 可以达到45 Mb/s的信道 LAN (e.g., WaveLAN) 2Mb/s, 11Mb/s 广域网 (e.g., 蜂窝电话) e.g. CDPD, 10’s Kb/s 卫星 可达 50Mb/s 信道 (或多个较小的信道) 270 Ms的端对端延迟 地球同步卫星vs. LEOS 使用电磁波谱传送信号 不使用物理 “导线” 双向传输 传播环境影响: 反射 为障碍物所阻隔 干扰 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

45 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

46 分组交换网络的4种延迟 (Four kinds of delay in packet-switched networks)
1.结点处理: 错误校验 确定输出链路 2.排队 在输出链路中等待被发送 取决于路由器的拥塞程度 transmission propagation A B nodal processing queueing 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

47 分组交换网络的4种延迟 (Four kinds of delay in packet-switched networks)
3.发送延迟(存储转发): R=链路带宽 (bps) L=分组长度 (bits) 将分组位流发送到链路上的时间= L/R 4.传播延迟: d =物理链路的长度 s =介质中的信号传播速度 (2(~3)x108 m/sec) 传播延迟 = d/s 注意: s 和 R 是完全不同的两个概念! transmission propagation A B nodal processing 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟 queueing

48 发送延迟与传输延迟:车队类比 车队速度为100km/h 高速公路收费站为一辆车服务的时间是12秒
toll booth toll booth 100 km 100 km ten-car caravan 车队速度为100km/h 高速公路收费站为一辆车服务的时间是12秒 Q: 求该车队通过第一个收费站直到在第二个收费站前排成一列要花费多长时间？（发送延迟+传播延迟） 整个车队通过收费亭进入高速公路花费的时间是 *10 = 120秒 车队的最后一辆汽车从第一个收费站出发到达第二个收费站的时间需要：100km/(100km/h)= 1h A: 62 分钟 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

49 发送延迟与传输延迟:车队类比 Q: 会出现前面的车到第二个收费站了而后面的车还没通过第一个收费站的情况吗？
toll booth toll booth 100 km 100 km ten-car caravan Q: 会出现前面的车到第二个收费站了而后面的车还没通过第一个收费站的情况吗？ 车以1000km/h的速度在公路上“传播” 现在收费站的服务时间是1分钟一辆 在一个分组完全从第一个路由器发送出去之前,该分组的第一个数据位可能已经到达第二个路由器 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

50 节点延迟(Nodal delay) 节点处理延迟dproc 排队延迟dqueue 发送延迟dtrans 传播延迟dprop
通过是几微秒甚至更少； 排队延迟dqueue 这个时间取决于网络的拥塞程度 发送延迟dtrans = L/R, 链路传输率越低，此延迟越长 传播延迟dprop 几微秒到几百毫秒 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

51 排队延迟的详细讨论(detail) 数据流量的强度 = La/R R=链路带宽 (b/s) L=分组长度 (bits) a=平均分组到达速率
2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

52 延迟和丢失是如何发生的? (How do loss and delay occur?)
路由器缓冲区中的分组队列 分组到达的速率超出处理能力 分组队列, 等待传输 Traceroute packet being transmitted (delay) free (available) buffers: arriving packets dropped (loss) if no free buffers packets queueing (delay) A B 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

53 第1章 计算机网络与因特网(Introduction)
本章学习要点 什么是因特网(what’s the Internet?) 什么是协议(what’s a protocol?) 网络边缘(network edge) 网络核心(network core) 接入网络和物理介质(access net, physical media) 分组交换网络中的延迟和丢失(performance:loss, delay) 协议层及服务模型(protocol layers, service models) 因特网主干、NAP和ISP(backbones, NAPs, ISPs) 计算机网络与因特网的发展史(history) 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

54 协议的 “层次” 网络是复杂的! 问题: 诸多 “成分”: 主机 路由器 各种介质的链路 至少要为讨论网络问题建设一个技术平台? 应用程序
硬件, 软件 问题: 如何将复杂的网络问题依据一定的规则组织成一定的结构? 至少要为讨论网络问题建设一个技术平台? 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

55 航空旅行的组织和运作 一系列的步骤 ticket (purchase) ticket (complain) baggage (check)
gates (load) runway takeoff airplane routing ticket (complain) baggage (claim) gates (unload) runway landing 一系列的步骤 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

56 航空功能的分层(Layering of airline functionality)
ticket (purchase) baggage (check) gates (load) runway (takeoff) airplane routing ticket (complain) baggage (claim gates (unload) runway (land) airplane routing ticket baggage gate takeoff/landing airplane routing airplane routing airplane routing departure airport intermediate air-traffic control centers arrival airport 层次: 每个层次实现一种服务 通过该层次本身的活动 依赖于下一个层次所提供的服务 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

57 为什么要分层? 对于复杂的系统: 需要一种清楚的结构来识别和关联复杂系统的各个部件 分层的参考模型(reference model)
模块化便于系统的维护和升级 某个层次服务实现对系统的其余部分是透明的 e.g., 改变登机过程不会影响航空旅行的效果 分层的做法有没有坏处? 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

58 因特网协议栈(计算机网络的原理体系结构)
应用层: 支持网络应用 ftp, smtp, http 传输层: 主机进程间的数据传递 tcp, udp 网络层: 将数据报从信源传递到信宿 ip, 路由选择协议 链路层: 数据在网络上的相邻结点间的传输 ppp, ethernet 物理层: 信道上传送的位流 application transport network link physical 消息 数据段 分组 帧 P-PDU 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

59 封装(Encapsulation) source 每个层次都从上层取得数据 加上首部信息形成新的数据单元 将新的数据单元传递给下一层次
message M application transport network link physical segment Ht M datagram Ht Hn M frame Ht Hn Hl M link physical Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M 每个层次都从上层取得数据 加上首部信息形成新的数据单元 将新的数据单元传递给下一层次 switch destination network link physical Ht Hn M Ht Hn M M application transport network link physical Ht Hn Hl M Ht Hn Hl M Ht M Ht Hn M router Ht Hn Hl M 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

60 因特网结构: 万网之网 (Internet structure: network of networks)
松散的层次结构 国家/国际骨干网络提供商(national/international backbone providers ,NBP) e.g. BBN/GTE, Sprint, AT&T, IBM, UUNet 对等体可以采用专有的方式,或通过公共网络访问点( Network Access Point, NAP) 互联 地区性ISP 连接到 NBP 本地ISP, 公司 连接到 ISP local ISP regional ISP NBP B NAP NAP NBP A regional ISP local ISP 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

61 因特网结构: 万网之网 (Internet structure: network of networks)
位于中心的“第一层(tier-1)” ISPs (e.g., UUNet, BBN/Genuity, Sprint, AT&T), 覆盖范围一个或多个国家 彼此之间是对等的 NAP Tier-1 providers also interconnect at public network access points (NAPs) Tier 1 ISP Tier-1 providers interconnect (peer) privately Tier 1 ISP Tier 1 ISP 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

62 国家级骨干网提供商(NBP) e.g. Sprint 全美骨干网络 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

63 因特网结构: 万网之网 (Internet structure: network of networks)
“第二层(Tier-2)” ISPs: 较小的ISPs，通常是区域性的 (often regional) 连接到一个或多个第一层ISPs，也有可能与其它第二层的ISPs相连 Tier-2 ISPs also peer privately with each other, interconnect at NAP Tier-2 ISP Tier-2 ISP pays tier-1 ISP for connectivity to rest of Internet tier-2 ISP is customer of tier-1 provider Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

64 Internet structure: network of networks
“第三层(Tier-3)” ISPs和本地ISPs 它是离终端系统最近的网络服务提供者 local ISP Tier 3 Local and tier- 3 ISPs are customers of higher tier ISPs connecting them to rest of Internet Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

65 因特网结构: 万网之网 (Internet structure: network of networks)
一个信息包（分组）会穿过很多的网络 local ISP Tier 3 ISP local ISP local ISP local ISP Tier-2 ISP Tier 1 ISP NAP Tier 1 ISP Tier 1 ISP local ISP local ISP local ISP local ISP 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

66 因特网简史 : 分组交换原理的早期发展 1961: Kleinrock – 使用排队论证明分组交换网络在数据通信方面的优越性 1964: Baran – 在军用网络中实现分组交换 1967: DARPA构思了ARPAnet 1969: 首个ARPAnet 结点运行 1972: ARPAnet 向公众展示 NCP (Network Control Protocol) 第一个主机间通信的协议 首个电子邮件程序运行 ARPAnet有了15结点 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

67 因特网简史 1972-1980: 网络互连, 新兴的专属网络 1970: ALOHAnet 卫星网络, Hawaii
1973: Metcalfe在其博士论文中建议了Ethernet 1974: Cerf 和 Kahn – 提出网络互连的体系结构 late70’s: 厂家标准: DECnet, SNA, XNA late 70’s: 交换固定长度的分组 (ATM的先驱) 1979: ARPAnet有了 200 结点 Cerf和Kahn’s网络互连的原则: minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks best effort service model stateless routers decentralized control 定义了今天因特网体系结构 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

68 因特网简史 1980-1990: 新的协议, 网络数目激增 1983: 开始使用 TCP/IP
1982: 定义了smtp 协议 1983: 定义了DNS 用于 name-to-IP-address 转换 1985: 定义了ftp 协议 1988: TCP 拥塞控制 新的国家级网络: Csnet, BITnet, NSFnet, Minitel 100,000 台主机加入到网络联盟中 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

69 因特网简史 1990, 2000’s: 商业化, WWW, 新的网络应用 Early 1990’s: ARPAnet 退役
1991: NSF取消了禁止商业化使用NSFnet的限制(退役, 1995) early 1990s: WWW 超文本链接 [Bush 1945, Nelson 1960’s] HTML, http: Berners-Lee 1994: Mosaic, later Netscape late 1990’s: WWW的商业化 Late 1990’s: 估计因特网中有5千万台主机接入 新的网络应用日益涌现: Instant Message, P2P 网络安全成为新兴的问题 估计1亿个网络用户 主干链路的运行速率在 1 Gb/s 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟

70 本讲小结 本讲内容的覆盖面甚广! 诸位同学: 因特网的概述 “感觉”到网络了吗? 后继课程将对网络各层的问题和网络应用的专题展开讨论
什么是协议? 网络边缘, 核心, 访问网络 分组交换vs. 电路交换 网络性能:数据丢失,延迟 分层和服务模型 骨干网络, NAP, ISP 因特网简史 诸位同学: “感觉”到网络了吗? 后继课程将对网络各层的问题和网络应用的专题展开讨论 2019/2/17 主讲教师：西北大学 贺小伟