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1、计算机网络基础第 1 部分 计算机网络概论主要内容计算机网络基本概念，计算机网络的发展，计算机网络的组成与功能，计算机网络分类。教学重点计算机网络的发展，资源子网，通信子网。计算机网络是计算机技术(或信息技术)与通信技术结合的产物。随着计算机软件和硬件(特别是微电子技术的发展促使芯片价格越来越低)的产生和发展，在计算机应用的过程中，需要对大量复杂的信息进行收集、交换、加工、处理和传输，为了提高计算机应用效率，提供信息处理的有效手段，充分发挥计算机与信息本身的作用，从而引入了通信技术，以便通过通信线路为计算机或终端设备提供收集、交换和传输信息的手段。1.1 计算机网络的形成与发展计算机网络从 2
2、0 世纪 60 年代中期开始发展至今，已形成从小型的办公室局域网到全球性大型广域网的规模，对现代人类的生产、经济、生活等各个方面都产生了巨大的影响。在当今的信息社会中，人们不断地依靠计算机网络来处理个人和工作上的事务，而这种趋势正在加剧并显示出计算机和计算机网络的强大功能。计算机网络的形成大致分为四个阶段：1.1.1 联机终端网络阶段（第一阶段）20 世纪 60 年代以前，计算机主机昂贵，而通信线路和通信设备的价格相对便宜，为了使用户共享主机宝贵的资源和进行信息的采集及综合处理，网络由此产生了。1、联机终端控制系统A、单点通信线路：终端用户直接共享主机资源说明：早期计算机功能不强，又十分庞大，
3、主要用于科学计算，为了解决用户要到机房上机的不便，因此在远离计算机的地方设置了远程终端，并在计算机上增加了通信控制功能，经线路连接输送数据进行成批处理，这样就产生了具有通信功能的主机单终端系统。B、多点通信线路：多个终端用户通过一条通信线路与主机通信说明：主机单终端系统减少了用户远程上机的时间，提高了计算机的应用效率。为了使更多的用户使用主机的资源，提高通信线路的利用率，采用了多个终端通过一条通信线路或多条线路连接主机，各终端用户分时使用主机资源。特点：(1) 通信与数据处理任务全部由主机完成(2) 主机与终端的关系是支配与被支配的关系(3) 在联机终端控制系统中终端仅仅是一个 I/O 设备主
4、机终端通信控制器集中器主机高速线路 高速线路 低速线路 终端终端主机第 9 章 Internet 及其相关内容2、通信控制系统为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，将主机的通信处理任务交给专门的设备来处理，这样就构成通信控制系统。说明：（1） 通信控制处理机（Communication Control Processor，CCP）或称前端处理机（Front End Processor，FEP）：是指在主机前增加的通信设备，主要任务就是完成全部通信任务（2） 主机专门进行数据处理，通信控制处理器完成全部通信任务（3） 集中器（Repeater）：负责终端到主机的数据集中、主机到终端的数据分发
5、3、主要特点与主要代表主要特点：用户终端分时共享主机资源主要代表：60 年代初的美国航空公司与 IBM 研制的飞机订票系统（SABRE-I） 、1968 年投入使用的美国通用电气公司的信息服务系统（GE Information Service）1.1.2 分组交换网络阶段（或网络互连阶段）20 世纪 60 年代，随着计算机技术和通信技术的进步，网络用户不仅可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源，也可以通过网络使用其他计算机的软件、硬件与数据资源，以达到计算机资源共享的目的。这时计算机网络从单处理机联机终端网络系统发展到以多处理机为中心的网络系统。1. 多主机多终端连接方式以多处理机
6、为中心的网络，通过通信线路将多台主机连接起来为用户通过服务。这种网络的连接页有两种连接形式：1) 通过通信线路将主机直接连接起来通过通信线路将主机直接连接起来，主机即要承担数据处理又要承担通信工作。2) 通过通信线路将 CCP 直接连接起来把通信任务从主机分离出来，设置通信控制处理机CCP，主机间的通信通过 CCP 的中继功能间接进行。这样网络就可以看成是两个部分组成的。通信子网：由 CCP 组成的传输网络，即由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算机组成。资源子网：网络中所有主机构成的网络 通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上，两者缺一不可，
7、共同组成了统一的资源共享网络。 分组交换网络系统以通信子网为中心，主机和终端构成了用户资源子网。用户不仅可共享通信子网的资源，而且还可以共享用户资源子网的硬件和软件资源。主机终端主机终端CCPCCP CCP计算机网络基础 由图可见，通信子网位于网络的内层，资源资源子网位于网络的外层。2. ARPANET1967 年初，美国国防部高级研究计划局（ARPA）着手于计算机联网的课题，同年 7 月正式公布了研究计划，1969 年 12 月，ARPA 和十几个计算机中心一起研制出了 ARPANET 网，该网的目的是将若干大学（最初是 4 个） 、科研机构和公司的多台计算机连接起来，实现资源共享。ARPA
8、NET 建立和发展，促使了 Internet 的产生，因此被称为 Internet 的前身。“分组交换”的概念最初是由巴兰（Baran）于 1964 年 8 月在美国兰德（Rand）公司的“论分布式通信”的研究报告中提出的。1966 年 6 月，ARPA 与英国国家物理实验室 NPL 的戴维斯（Davis）对上述通过通信线路将通信控制处理器 CCP 连接起来所构成的新型网络进行研究，提出了“分组” （又称为包交换）概念，奠定了现代网络系统基础。ARPANET 是第一个较为完善地实现分布式资源共享的网络，为计算机网络的发展奠定了根基，是计算机网络理论与技术发展的重要里程碑。它的出现，不仅标志着计
9、算机网络的诞生，而且使计算机网络处于大发展的阶段。ARPANET 对计算机网络的贡献主要有如下： 网络的构成：资源子网和通信子网 用 NOS 实现资源共享 具有完备的路由选择和流量控制 实现了层次结构的网络协议3、主要特点与主要代表主要特点：以通信子网为中心，采用了分组交换技术主要代表：美国国防部的 ARPANET1.1.3 OSI 标准网络阶段（第三阶段）分组交换技术发展，硬件价格下降、功能增加，导致计算机特别是微型机的广泛使用，为了相互传递文件和数据以实现小范围的资源共享，要求将这些计算机在近距离内连成网络，局域网从而产生和发展。局域网的突飞猛进发展促使网络产品的开发，各大公司制定了自己的
10、网络技术标准，这样局域网标准的不统一反而阻碍了局域网的发展。1977 年国际标准化组织 ISO 制定了 OSI 标准（开放系统互联参考模型 OSI/RM） ，规定互联的计算机系统之间的通信协议应符合 OSI 标准网络，即开放系统。主要特点：异类计算机通过通信协议连接成网络主要代表：局域网 LAN1.1.4 国际互联网 Internet 和高速网络阶段（第四阶段）美国国防部的 ARPANET 网络成功应用使互联的计算机数目越来越多，也使人们认识到计算机网络的重要性，1986 年美国国家科学基金会 NSF 建立了国家科学基金网 NSFNET，从而进一步加速了国际互联网Internet 的发展。在
11、Internet 中人们通过 WWW 浏览器进行查询和浏览、发送电子邮件、文件传输、网络新闻、资源共享等等。在 Internet 发展的同时，高速网络也得到了迅速发展，主要表现在宽带综合业务数据网 B-ISDN、高速局域网、交换局域网及虚拟网络 VLAN。这个阶段的最热门的话题就是 Internet 和异步传输模式 ATM 技术。Internet，Intranet 与 Extranet 和电子商务已经成为企业网研究与应用的热点。第 9 章 Internet 及其相关内容主要特点：利用路由器实现局域网和广域网间的互连主要代表：国际互联网 Internet、企业网 Intranet 和外联网 Ex
12、tranet注：关于计算机网络阶段的划分的年代如下：第一阶段：20 世纪 50 年代；第二阶段：20 世纪 60 年代；第三阶段：20 世纪 70 年代中期；第四阶段：20 世纪 90 年代。1.2 计算机网络的定义与功能1.2.1 计算机网络的定义关于计算机网络定义有三种观点：广义的观点（定义了计算机通信网络） 、用户透明性观点（定义了计算机分布式系统）和资源共享观点（比较准确的网络定义） 。计算机网络：是指“利用通信设备和线路，将分布在地理位置不同的、功能独立的具有“自治计算机”连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络资源共享和信息传递的大系统。 ”关于计算机
13、网络概念应掌握三大要点：网络的主要目的资源共享、地理位置分布不同的具有“自治的”计算机、联网的网络通信协议注：计算机网络的判断的关键在于判断计算机是不是独立的自治计算机，即不存在主从关系，如多媒体广播系统就不是计算机网络，因为教师可以控制学生的计算机；同样一台带有多个远程终端或远程打印机的系统也不是计算机网络。1.2.2 计算机网络的功能（或目标）资源共享、提高系统的可靠性、分布式网络数据处理、系统负载均衡、数据交换和通信、节省投资1.2.3 计算机网络的特点1. 计算机之间数据易于交换2. 各计算机具有相对独立性3. 建网周期短、见效快4. 用户使用简单5. 易于分布处理6. 系统灵活性、适
14、应性强说明：1、计算机网络的资源共享计算机网络资源：硬件、软件、数据（和通信信道）硬件资源共享是指网络用户对网络系统中的各种硬件资源的共享，如主机、外存和 I/O 设备软件资源共享是指网络用户对网络系统中的各种软件资源的共享，如各种应用软件、工具软件、语言处理软件等数据资源共享是指网络用户对网络系统中的各种数据资源的共享通信信道的共享方式包括 固定分配信道 （是把一个物理的通信信道划分出多个逻辑上存在的子信道，每一对用户独占系统固定分配的各自子信道） 、 随机分配信道 （是把一个物理上的通信信道划分出子信道，每对用户在进行通信时先向系统提出申请，系统将会分配当前空闲的子信道，用户通信完毕时要释
15、放即归还所占用信道的使用权，从而实现多对用户共享一条通信信道）和 排队分配信道 （将用户发出的数据划分为一定长度的数据单元，然后送到网络节点的排队缓冲区队列中，系统按先来先服务的原则进行通计算机网络基础信服务。这样每对用户是在一段一段的使用部分通信信道，形成存储、转发的一系列过程） 。例 1：硬件资源共享的方式是指 A （共享后双方可以使用对方的资源，还有结果）A、B、C、D、例 2：软件资源共享的方式是指 D （软件共享前通常要安装，共享的目的是为了软件执行结果）例 3：数据资源共享的方式是指 B （数据共享通常是获取对方的数据资源）2、计算机网络与分布式计算机系统的区别分布式计算机系统是计
16、算机网络发展的高级阶段，它是在分布式计算机操作系统支持下，进行分布式数据处理和各计算机之间的并行计算工作，也就是说各互连的计算机可以互相协调工作，共同完成一项任务，一个大型程序可以分布在多个计算机上并行运行。分布式计算机系统是以全局方式管理系统资源，能自动为用户任务调度网络资源，根据用户任务的要求在系统中选择最合适的处理器，将用户所需要的文件自动传送到该处理器，在处理器完成计算后，再将结果传送给用户。共同点：物理结构上基本相同（分布式系统建立在网络之上）不同点：两者在设计思想、结构、工作方式与功能是不同的，即高层软件上的不同，或者说 OS 不同。1.3 计算机网络的组成1.3.1 计算机网络的系统组成1.3.2 计算机网络的软件网络协议软件：实现网络协议功能，如 TCP/IP、IPX/SPX 等网络通信软件：用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件网络操作系统：实现系统资源共享，管理用户的不同访问，如 NT、NetWare、Unix网络管理软件：用来对网络资源进行管理以及对网络进行
