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,*,*,第,6,章,互联网,第6章,内容提要,网络是物联网最重要的基础设施之一。物联网是下一代互联网吗？为了解决这个问题，首先需要认识,互联网,。,本章将介绍互联网的基本概念及体系结构。,内容提要网络是物联网最重要的基础设施之一。物联网是下一代互联,第,2-5,章介绍了感知识别层多样化的信息获取方式,自动识别技术与,RFID,传感器技术,定位系统,智能信息设备,本章重点介绍互联网的,组成元素,，,接入方式,，,网络核心,等基本概念，并着重介绍互联网分层体系结构中的,应用层,，,传输层,，,网络层,。,内容回顾,第2-5章介绍了感知识别层多样化的信息获取方式内容回顾,6.1,互联网概述,6.2,应用层,6.3,传输层,6.4,网络层,6.5,从互联网到物联网,互联网有哪些基本组件，通过什么方式实现互联互通的呢？,本章内容,6.1 互联网概述本章内容,6.1,互联网概述：“网络”构成的网络,网络终端,：,服务器,个人电脑,智能手机,多样的终端设备通过不同的,接入方式,接入互联网,6.1 互联网概述：“网络”构成的网络网络终端：,网络接入方式,拨号上网：,互联网普及初期最常用的,有线,接入方式，通过,调制解调器,（,Modem,）利用当地运营商提供的电话号码拨号接入互联网，是一种,低速,接入，最高数据传输速率,56kbps,。,DSL,：,(Digital Subcriber Line),目前运用最广泛的,有线,接入方式，基于普通电话线的,宽带,接入技术。上传速率峰值：,1Mbps,（通常小于,1Mbps,），下载速率峰值：,8Mbps,（通常小于,2Mbps,），速率稳定，带宽独享，与语音服务独立。,电力线：,利用电力线进行网络数据传输的新型,有线,接入方式，最高速率,14Mbps,，结构灵活，适用范围广，成本低。,网络接入方式拨号上网：互联网普及初期最常用的有线接入方式，通,以太网：,应用最广泛的,局域网,通信技术，包括,10Mbps,，,100Mbps,，,10Gbps,等速率范围，具有,速率高,，,抗干扰能力强,的特点，适用于各类企事业团体，可实现各类高速互联网应用，但一次性布线,成本较高,。,Wi-Fi,：,最常见的,无线,接入方式，是一种,短距离,传输技术，适用于办公室及家庭环境，有,11Mbps,，,54Mbps,，,300Mbps,等速率范围。,网络接入方式（续）,以太网：应用最广泛的局域网通信技术，包括10Mbps，100,网络核心：互联网如何提供通信服务？,数据交换：,将数据从发送端传输到接收端的过程,网络设计中的,核心问题,：,如何进行数据传输？,数据交换,电路交换,分组交换,效率高,不可靠,TCP,弥补,长途电话,IP,电话,网络核心：互联网如何提供通信服务？数据交换：将数据从发送端传,电路交换,数据电路：,circuit,特点：,即时通讯，服务质量保障,可扩展性差，准备时间长,分组交换,通讯数据单元：,分组,特点：,资源利用率高，信息传输效率高，服务质量无保障,多数情况下,物联网,的服务,不必苛求具有延时保障的即时通信能力,，因此，高效且低成本的分组交换将成为物联网中数据交换的首选方式。,电路交换,VS,分组交换,电路交换电路交换VS分组交换,6.1,互联网概述：网络协议及其分层结构,为何需要分层结构？,网络规模,网络功能,互联网一般可划分为,5,层,应用层,传输层,网络层,链路层,物理层,6.1 互联网概述：网络协议及其分层结构为何需要分层结构？,6.1,互联网概述：网络协议及其分层结构,应用层,HTTP,，,FTP,，,SMTP,，,DNS,协议；数据单元：报文,传输层,TCP,，,UDP,协议；数据单元：数据段,网络层,IP,，,ICMP,，,GMP,协议；数据单元：数据包,链路层,MAC,协议；数据单元：帧,物理层,数据单元：比特,6.1 互联网概述：网络协议及其分层结构应用层,6.1,互联网概述,6.2,应用层,6.3,传输层,6.4,网络层,6.5,从互联网到物联网,应用层是用户接触最多的一个网络分层，互联网应用层有哪些关键应用？,本章内容,6.1 互联网概述本章内容,应用程序构架,客户端服务器模式,服务器直接向所有用户提供服务,成本高，可扩展性差,对等网络模式,每一个网络终端既是资源的使用者也是资源的提供者,扩展性强，资源利用率高,管理困难，服务不稳定,6.2,应用层：应用程序构架,应用层,描述,业务逻辑,，包括,应用流程,、,程序状态,、,数据内容和形式,应用程序构架6.2 应用层：应用程序构架 应用层描述业务逻辑,Web,包含的三个重要概念,超文本,超媒体,超文本传输协议（,HTTP,）,Web,的特点,图形化界面,终端的独立性,交互性和动态性,6.2,应用层：,Web,和,HTTP,协议,HTTP,超文本,超媒体,Web包含的三个重要概念6.2 应用层：Web和HTTP协议,HTTP,协议,是,Web,的核心，负责,Web,服务器,和,客户端应用层,之间的通信。定义了服务器和用户之间,通信的次序,以及,数据格式,。,服务器端：网页,客户端：浏览器,URL,例如,http:/,，用户可通过,HTTP,协议访问主机,上的,web,资源,6.2,应用层：,Web,和,HTTP,协议,HTTP协议是Web的核心，负责Web服务器和客户端应用层之,域名：,Web,服务器在网络上的,唯一,标识（标识作用）,用来在网络中,定位,一台,Web,服务器的标识（定位作用）,域名一般具有可以直接理解的,语义,信息，如,http:/,c,n,：服务器位于中国,edu,：服务器用于教育机构,tsinghua,：该,web,服务器为清华大学所有,域名与,IP,地址：,IP,是互联网内部使用的标识，有固定的长度，域名没有长度限制。,域名到,IP,地址的转换：,域名系统,6.2,应用层：域名系统,t,域名：6.2 应用层：域名系统,分层,组织的,DNS,（域名系统）服务结构,根域名系统服务器,13,台根域名服务器,一级域名服务器,负责如,.com,、,.edu,、,.net,的一级域名,负责代表国家地区的,.cn,、,ca,的一级域名,权威域名服务器,服务每一个拥有,Web,的机构,两种服务方式,自维护权威域名服务器,第三方权威域名服务器,域名服务器共同协作完成,域名解析,6.2,应用层：域名系统（续）,分层组织的DNS（域名系统）服务结构6.2 应用层：域名系统,6.2,应用层：域名解析,交互式域名解析：,逐级询问,当用户向本地,DNS,服务器请求解析时，若本地,DNS,服务器已持有所需域名对应,IP,，则将信息返回给用户，否则从根服务器开始一层一层向下询问，直到获取域名对应,IP,并返回给用户。,6.2 应用层：域名解析交互式域名解析：逐级询问,6.2,应用层：域名解析（续）,递归式域名解析：,本地,DNS,服务器代理,每当一个,DNS,服务器被查询一个域名的,IP,地址时，如果该服务器没有记录，则该服务器亲自代表询问者去获取该域名的,IP,地址，直到得到该信息。,6.2 应用层：域名解析（续）递归式域名解析：本地DNS服务,6.1,互联网概述,6.2,应用层,6.3,传输层,6.4,网络层,6.5,从互联网到物联网,传输层是网络终端经过网络进行通信时的第一个端到端的层次。传输层为应用层程序或协议建立起虚拟的端到端传输通路。,本章内容,6.1 互联网概述本章内容,6.3,传输层：套接字,套接字：,应用程序与传输层之间进行通信的一道门，使得当一个网络终端运行多个网络应用程序是，不同应用程序的收发信息不会产生混乱。,套接字需要,IP,地址,和,端口号,区别同一终端上正在运行的不同应用程序。,IP,地址用于区别,不同终端,，端口号用于区别,同一终端,上的,不同应用程序,。,6.3 传输层：套接字套接字：应用程序与传输层之间进行通信的,如何在传输层上建立端到端的逻辑连接？,传输层上端到端的连接是,进程与进程,之间的连接（不是终端之间的连接）,所需信息,发送端的,IP,地址：标识发起者主机终端,发送端的端口号：标识发起者主机具体进程,接收端的,IP,地址：标识接收者主机终端,接收端的端口号：标识接收者主机具体进程,传输层协议,UDP,协议：提供没有可靠性保证的数据传递,TCP,协议：提供有可到性保障的数据传递,如何在传输层上建立端到端的逻辑连接？传输层上端到端的连接是进,6.3,传输层：,UDP,协议,UDP,协议：,用户数据包协议（,User Datagram Protocol,），为传输层提供简单的不可靠的信息传输服务。,协议特点,数据通讯不需要建立连接,较小的启动延迟,数据通讯不需要维护连接状态,少量的资源消耗,轻量级的通讯开销,较短的数据包格式,应用场合,网络电话,，,网络视频,等数据包延迟造成的危害通常大于数据包丢失的危害的应用,6.3 传输层：UDP协议UDP协议：用户数据包协议（Use,6.3,传输层：,TCP,协议,TCP,协议：,传输控制协议（,Transmission Control Protocol,），为上层应用提供,可靠,的、,基于字节流,的传输服务。,由于,TCP,协议所基于的网络层协议（,IP,协议）不提供可靠传输保障，传输的可靠性完全是由,TCP,所包含的各种机制实现的。,可靠性传输实现机制,数据分割,数据编号,接收反馈,6.3 传输层：TCP协议TCP协议：传输控制协议（Tran,可靠性传输机制,数据分割,数据编号,接收反馈,TCP,协议：可靠传输的实现,TCP,协议的可靠性保障机制示意,数据分割,三次握手,数据传输,可靠性传输机制TCP协议：可靠传输的实现TCP协议的可靠性保,可靠性传输机制,数据分割,数据编号,接收反馈,TCP,协议的建立：三次握手,第一次握手：,由请求者发起，客户端发起的第一次握手报文称为,SYN,报文,，其中包含发起者第一个真正数据报文的起始编号。,第二次握手：,服务器收到,SYN,报文后发送给客户端的确认信息，称为,SYNACK,报文,，完成第二次握手后，服务器分配网络资源和带宽。,第三次握手：,由客户端发送，包含客户端想从服务器获取的数据资源，服务器收请求后，,TCP,连接成功建立。,可靠性传输机制TCP协议的建立：三次握手第一次握手：,可靠性传输机制,数据分割,数据编号,接收反馈,TCP,协议的特点,面向,连接,的传输：需通信双方维护连接的状态。,可靠性,传输：确保传输不出现丢失和乱序。,流控制,：匹配发送端和接收端的速率。,拥塞控制,：避免网络过于拥挤，考虑了不同通信方之间的公平性。,可靠性传输机制TCP协议的特点面向连接的传输：需通信双方维护,6.1,互联网概述,6.2,应用层,6.3,传输层,6.4,网络层,6.5,从互联网到物联网,进行数据通信时，互联网内部的互联互通是通过什么方式实现的呢？,本章内容,6.1 互联网概述本章内容,6.4,网络层：路由器,路由器,是网络互联互通的桥梁,路由器通过,路由算法,选择数据传输路径,路由表：,IP,地址，端口号,当路由器收到一个数据包后会查看该数据包网络层包头中,接收终端的,IP,地址,，根据路由表中的信息将该数据包通过,对应的端口,进行,转发,。,目的地址范围,端口号,11011111 00000001 00010001 00000000,到,11011111 00000001 00010001 09999999,11011111 00000001 00010001 10000000,到,11011111 00000001 00010001 10000000,其他,1,2,3,6.4 网络层：路由器路由器目的地址范围端口号1101111,6.4,网络层：,IP,协议,IPv4,协议,32,比特,地址分配：,由,ICANN,总体分配，共,5,类,IPv4,地址,A,类：政府机构,B,类：中等规模的公司和企业,C