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1、计算机网络概述,北航软件学院 王海泉 (010)82317048-801,2020/8/2,第2页,What is Computer Network?,计算机网络概述,2020/8/2,第3页,“If I have been able to see farther thanothers, it was because I stood on the shoulders of giants.” - Sir Isaac Newton,The Telegraph,Invented in the 1840s. Morse Code was dots and dashes, or short signal
2、s and long signals The electronic signal standard of +/- 15 v. is still used in network interface cards today.,2020/8/2,第5页,From Simple, But Significant Ideas Bigger Ones Grow 1940s to 1969,1945,1969,We can access information using electronic computers,We do it reliably with “bits”, sending and rece
3、iving data,We can do it cheaply by using Digital circuits etched in silicon.,We can accomplish a lot by having a vast network of computers to use for accessing information and exchanging ideas,We will prove that packet switching works over a WAN.,Packet switching can be used to send digitized data t
4、hough computer networks,Hypertext can be used to allow rapid access to text data,Copyright 2002, William F. Slater, III, Chicago, IL, USA,2020/8/2,第6页,From Simple, But Significant Ideas Bigger Ones Grow 1970s to 1995,1970,1995,Ideas from 1940s to 1969,We need a protocol for Efficient and Reliable tr
5、ansmission of Packets over a WAN: TCP/IP,The ARPANET needs to convert to a standard protocol and be renamed to The Internet,Computers connected via the Internet can be used more easily if hypertext links are enabled using HTML and URLs: its called World Wide Web,The World Wide Web is easier to use i
6、f we have a browser that To browser web pages, running in a graphical user interface context.,Great efficiencies can be accomplished if we use The Internet and the World Wide Web to conduct business.,Copyright 2002, William F. Slater, III, Chicago, IL, USA,2020/8/2,第7页,计算机网络的发展过程是计算机与通信（C&C, Compute
7、r and Communication）的融合过程。,计算机网络概述,2020/8/2,第8页,60年代： 面向终端分布的计算机系统 计算机终端系统:也称为面向终端分布的计算机通信网。,2020/8/2,第9页,2020/8/2,第10页,70年代“存贮转发分组交换”思想出现分组交换数据网（PSDN） 冷战年代美国战略思想兰德公司及其“残存反击理论” 美国国防部高级研究计划局DARPA（Defense Advanced Research Project Agency）及其ARPANET,计算机网络概述,2020/8/2,第11页,ARPANET Map, 1973,ARPANET Map, 1
8、975,Cover of COMPUTER Magazine from September 1979,2020/8/2,第12页,80年代： LAN 、互连网 、 计算机局域网LAN（Local Area network ）进入80年代，LAN获得蓬勃发展。 国际标准化组织ISO（International Standards Organiztion）于84年正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”OSI（Open System Interconnection Basic Reference Model）的国际标准ISO/OSI 7498。 计算机网络开始走向国际标准化网络的时代。它支持
9、各厂商生产的计算机系统可互连。随着计算机技术、通信技术的发展和应用领域的扩大，通信网络和计算机网络技术一直在迅速发展。,计算机网络概述,2020/8/2,第13页,The IBM PC 1981.,NSFNet Map, 1987,2020/8/2,第14页,90年代今：现代网络技术 、协同计算 、网格技术、新的网络结构和体系 高速以太网,三层交换、ATM、VLAN、光纤技术的发展解决了线路传输速度慢的问题 我们把“计算机支持的协同工作”定义为：地域分散的一个群体借助计算机及其网络技术，共同协调与协作来完成一项任务。 无线和移动网络：ad hoc、Mesh network、3G。 计算机协同工
10、作将计算机技术、网络通信技术、多媒体技术以及各种社会科学紧密地结合起来，向人们提供了一种全新的交流方式。,计算机网络概述,2020/8/2,第15页,核心的思想,分层次解决问题 存储-转发的通讯方式,2020/8/2,第16页,计算机网络的定义,主体：多台计算机 媒介：通信媒介（传输媒介） 目的：通信与资源共享,定义：网络就是一些如工作站、人个人计算机、打印机、终端机等的节点通过硬件的相互实际联机连接，达到数据、影音等的传输通讯，并完成彼此间的软硬件资源共享目的的结构。,计算机网络概述,2020/8/2,第17页,计算机网络的分类,计算机网络可以从地域范围、拓扑结构、信息传输交换方式或协议、网
11、络组建属性或用途等不同角度加以分类。,计算机网络概述,2020/8/2,第18页,计算机网络的作用,信息共享 以网络为核心的信息时代 已经成为社会的基础设施之一,计算机网络概述,2020/8/2,第19页,第一定律：摩尔定律 美国人高登摩尔：微处理器的速度每18个月翻一翻。,计算机网络概述,2020/8/2,第20页,第二定律：吉尔德定律 在未来25年，主干网的带宽每6个月增长一倍，其增长速度是摩尔定律预测的CPU增长速度的3倍。,计算机网络概述,2020/8/2,第21页,第三定律：麦特卡尔夫定律 网络的价值同网络用户数量的平方成正比，也就是说，N个联结创造出N*N的效益。该定律的提出者为以
12、太网的发明人鲍勃麦特卡尔夫。,计算机网络概述,2020/8/2,第22页,计算机互联所面临的问题 要求：健壮、简单、可靠； 数据传输、高可生存性、不同类型计算机、冗余性、简单、 通讯本身的问题寻址、编码、差错控制。 如何互联不同的硬件、不同的软件。 如何解决？,计算机网络概述,2020/8/2,第23页,网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法。把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。,就像编程时把问题分解为很多小的模块来解决一样。,计算机网络概述,2020/8/2,第24页,层次结构方法要解决的问题 1.网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能
13、） 2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口） 3.通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）,层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务与层间接口，协议。,计算机网络概述,2020/8/2,第25页,层次划分,1、每一层和它的对应层各自有它自己的通信规范协议，各层各自完成一定的功能。 2、在正常工作时，低层实体向相邻的高层实体提供相互通讯的服务。 3、在正常工作时，高层实体向相邻的低层实体通过请求服务，完成对等层实体通讯。 4、最终都通过物理层将数据信息通过网络物理媒体介质传送到另一对应的网络实体层。,计算机网络概述,2020/8/2,第26页,从六十年代初计算机网络的
14、诞生开始，计算机网络的规模和参与计算机网络通讯的数目不断的迅速膨胀，要使计算机之间进行相互通讯和交换数据，每一个计算机必须在有关信息的内容、格式、传送顺序等方面遵守一些事先约定好的规则；否则计算机网络很难实现大规模的联网，更谈不上全球性的联网。,计算机网络概述,2020/8/2,第27页,计算机在内容、格式、传送顺序等方面遵守的规则、标准或约定称为计算机网络通讯协议；同样计算机网络通讯协议也含有三个要素。 (1)语义：协议的语义是指构成协议的元素的含义，不同类型的协议元素组成了通讯双方通讯所表达的格式不同；协议元素实质上是指通讯的控制信息或命令和应答。,网络协议三要素：,计算机网络概述,202
15、0/8/2,第28页,(2)语法：语法是指数据或控制信息的数据的结构形式或格式。 （3）时序：时序是指计算机网络在通讯中，信息的每一个单元或事件的传送或执行顺序。 所以说计算机网络协议实质上是计算机间通讯时所使用的一种语言，他是计算机网络不可缺少的一个组成部分。,网络协议三要素：,计算机网络概述,计算机网络体系结构,王海泉 W,2020/8/2,第30页,ISO/OSI参考模型（OSI/RM） 开放系统互联参考模型 （Open System Interconnection Reference Model） 1982 OSI/RM (ISO 7499)；GB9387 7层结构，是合法标准 TCP
16、/IP协议集（TCP/IP Suite） Transmission Control Protocol and Internet Protocol Suite 4层结构，是事实上的标准。,计算机网络体系结构,2020/8/2,第31页,OSI各层的功能,计算机网络体系结构,2020/8/2,第32页,ISO/OSI Reference Model,计算机网络体系结构,2020/8/2,第33页,OSI 参考模型,计算机网络体系结构,2020/8/2,第34页,对等通信的实质 每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另一台主机的对应层通信。 上层使用下层提供的服务Service user； 下层向上层提供服务Service provider。 以不同国籍的人进行信息交流为例。(见下页图),计算机网络体系结构,2020/8/2,第35页,对等通信示例：中德教师之间的对话,问题： 中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？ 翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？ 中德教师、翻译各使用谁提供的什么服务？,计算机网络体系结构,2020/8/2,第3
