计算机网络word版

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1、计算机网络计算机网络第第 1 章章 计算机网络引论计算机网络引论1. 计算机网络的发展历史及发展趋势2. 计算机网络的定义3. 连网需求4. 计算机网络体系结构 1.1 计算机网络的产生和发展 历史的回顾 推动计算机网络发展的动力 计算机数据网的重大发明 1.1.1 历史回顾 1945 年 第一台计算机问世（ENIAC）冯诺依曼计算机（EDVAC） 1971 年 第一台微型机问世（MCS4） 1984 年 网络就是计算机 Internet 发展的阶段 研究试验阶段实用阶段商业化阶段1.1.2 推动网络发展的两大动力 日益增长的社会需求使远程资源的使用成为可能共享程序、数据和信息资源网络用户的通

2、信和合作 推动网络发展的物质基础微电子、光电子技术的发展计算机技术和通信技术的发展及融合1.1.3 计算机及数据网的重大发明 异步数据传输(RS-232-C) 同步数据传输(SDLC, HDLC) 存储转发分组交换 互联网协议(TCP/IP) 多路访问方法(以太网、标记环网) 光纤分布数据接口（FDDI）异步传输模式（ATM）1.2 计算机网络的定义 计算机网络是地理上分散的多台自主计算机互连的集合。计算机互连必需遵循约定的通信（网计算机网络是地理上分散的多台自主计算机互连的集合。计算机互连必需遵循约定的通信（网 络）协议，由通信设备、通信链路及网络软件实现。计算机网络可实现信息交互、资源共享

3、、络）协议，由通信设备、通信链路及网络软件实现。计算机网络可实现信息交互、资源共享、 协同工作及在线处理等功能。协同工作及在线处理等功能。 1.3 计算机网络连网需求 连接性 有效的资源共享 公共服务的支持 性能1.3.1 连接性 物理连接 寻址 路由 不同层次的连接1.3.2 有效的资源共享 多路复用 服务质量的支持 合理的为不同数据流分配链路容量 有效的手段处理拥塞1.3.3 公共服务的支持 提供逻辑信道，支持应用进程间通信公共通信模式的确定公共通信模式 请求/响应信道文件传输数据库检索环球网 WWW 报文流信道视频播放视频会议1.3.4 计算机网络的重要特性准则性能可靠性安全性可靠性 数

4、据包在物理链路传输过程中的位差错数据包的丢失结点和链路层的故障可靠性度量 发生故障的频度恢复故障所需时间对实发性故障的网络健壮性1.3.5 网络的性能 带宽与延时 延时带宽乘积 高速网络的带宽要求 应用程序对性能的要求 性能之一带宽 单位时间内网络上可以传输数据位的数目称带宽 带宽确定了传输每位数据需要花的时间 带宽的类别物理链路带宽逻辑信道带宽网络带宽性能之二延时 报文从网络的一端传输到另一端所需花费的时间称延时 网络往返时间 RTT 延时的组成光速造成的延时传输数据的时间网络内排队的时间 延时传播传输排队传播距离/光速传输数据包大小/带宽带宽和延时带宽和延时共同决定了某个给定链路或信道的性

5、能特性 带宽和延时的相对重要性依赖于应用程序传输 1 字节报文100msRTT 洲际信道1msRTT 室内信道1Mbps 带宽 8ms100Mbps 带宽 0.08ms读取 25MB 图像10Mbps 带宽需 20 秒1msRTT 信道 0.001 秒100msRTT 信道 0.1 秒1.4 计算机网络分类方法 按地域范围 可分为局域网、城域网和广域网三类。 按拓扑结构 可分为总线、星状、环状、网状网等。 按交换方式可分为电路交换网、分组交换网、帧中继交换网、信元交换网等。 按网络协议可分为采用 TCP/IP、SNA、SPX/IPX、AppleTALK 等协议的网络。 按应用规模可分为 Int

6、ranet、Extranet、Internet。网状拓扑 星型拓扑 树型拓扑 总线型拓扑 环型拓扑局域网 局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络，传输速率低于 100Mbps 的称传 统局域网，传输速率高于 100Mbps 的称高速局域网。决定局域网特性主要技术 传输介质 拓扑结构 介质访问控制城域网 城域网是在 5-100 公里的地理覆盖范围内,以高的传输速率支持数据、声音和图像综合业务传输 的一种通信网络。城域网广域网 广域网是在数十公里到数千公里的地理覆盖范围内，可以连接若干个城市、地区、甚至跨越国 家，遍及全球的一种通信网络，也称远程网。电路交换 X.25ATM 网络结构

7、Internet Internet 是全球最大的、开放的、由众多网络互连而成的计算机互连网。Internet（TCP/IP） Intranet Intranet 是基于 Internet TCP/IP 协议、使用环球网 WWW 工具、采用防止外界侵入的安全措施、 为企业内部服务，并有连接 Inernet 功能的企业内部网络。Extranet Extranet 是使用公共通信设施和 Internet 协议的企业外联网，是企业内部网（Intranet）向外部 的延伸。通过 Extranet，供应商、分销商和客户能共享企业 Intranet 的部分信息，增强企业与 其供应商和客户的联系速度和效率。1

8、.5 网络体系结构 网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。网络协议 网络协议是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必须遵守的规则的集 合。网络协议关键成分 语法 语义 定时1.6 计算机网络发展趋势 一个目标 两个支持 三个融合 四个热点一个目标 建立完善的信息基础设施信息社会最重要的基础设施 信息产业是现代社会最重要的产业 电子信息文化是人类文化发展第四个里程碑两个支撑技术 微电子技术 光电子技术微电子技术 信息产业发展的基础 莫尔定理 PC 的处理能力 新的微电子技术工艺光电子技术 光纤传输性能 光纤传输技术的发展第一代：0.8 微

9、米280 兆比特 第二代：1.3 微米560 兆比特 第三代：1.5 微米 第四代：光放大器10-20 千兆比特 波分复用技术100G bps40 种波长 同时传送 100 万个话音和 1500 个电视信道三个融合 计算机、通信、信息内容的融合 电信、电视、计算机的三网合一 融合的基础是数字化 三网合一的网络体系结构四个热点 多媒体 宽带网 移动通信 信息安全多媒体 多媒体的两种类型静态数据、文本、静态图象基于时间音频、视频、虚拟现实 多媒体应用视频点播交互视频协同工作远程医疗远程教学 促进技术和行业融合的驱动力宽带网 从传统的电话网到 OC48 的光缆通信 高速的传输载体和信息内容 信息高速

10、公路载体的技术特征全动态视频信号全交互双向通信 宽带通信技术主干网接入网曼卡夫定律 以太网发明者以太网发明者 Metcalfe 于于 90 年代初提出年代初提出 网络价值网络价值N（N1）/2N 为用户数为用户数 曼卡夫定律表述：任何通信网络的价值是以网络内用户数的平方来增长曼卡夫定律表述：任何通信网络的价值是以网络内用户数的平方来增长 N 个用户可能的连接数个用户可能的连接数 网络频宽的需求按接入网络的网络频宽的需求按接入网络的 PC 能力的平方增长能力的平方增长 每年网络频宽增长需求为每年网络频宽增长需求为 3 倍倍 Internet 利用率和容量需求以指数增长利用率和容量需求以指数增长网

11、络频宽需求的增加 各种应用对频宽的需求 媒介的描述媒介的描述 未压缩速度范围未压缩速度范围（Mbps） 压缩速度范围压缩速度范围（Mbps） 广播类广播类 NTSC 视频视频 120 3-6 播音室播音室 NTSC 视频视频 216 10-30 高分辨率广播视频高分辨率广播视频 1500 20-30 全动感可视图像全动感可视图像60 帧/秒,1000X1000 象素 1500-2500 50-200 单色二进制代码静止图像单色二进制代码静止图像600X600 点/英寸，135PP/分钟 120 5-50 全彩色静止图像全彩色静止图像400X400 象素/英寸,60PP/分钟 500 45 移动

12、通信 移动通信的发展 未来 NII、GII 的重要组成 便携式信息设备电脑的运算能力Internet 的联网能力电视的清晰图象电话的方便移动通信用户数激增移动通信 信息安全信息安全 面临的安全威胁 以破坏系统为目标的系统犯罪 以窃取、篡改信息，传播非法信息为 目标的信息犯罪安全的历史回顾 通信安全解决数据传输的安全密码技术 计算机安全解决计算机信息载体及其运行的安全正确实施主体对客体的访问控制 网络安全解决在分布网络环境中对信息载体及其运行提供安全保护完整的信息安全保障体系1.7 本章小结 计算机网络是地理上分散的多台自主计算机互连的集合。计算机互连必需遵循约定的通信 （网络）协议，由通信设备

13、、通信链路及网络软件实现。计算机网络可实现信息交互、资源共 享、协同工作及在线处理等功能。 计算机网络的连网需求包括连接性、有效的资源共享、公共服务的支持、公共通信模式的确 定以及计算机网络的 3 个重要特性：性能、可靠性和安全性。 网络分类方法繁多，几种典型的网络是局域网、城域网、广域网、Internet、Intranet 以及 Extranet。 网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。网 络协议是计算机网络和分布系统中互相通信的对等实体间交换信息时所必需遵守的规则的集合。 协议的关键成分是：语法、语义和定时。第第 2 章章 开放系统互连参考模型开放系

14、统互连参考模型开放系统互连开放系统互连 OSI（open system interconnection，OSI）参考模型是由国际标准化组织）参考模型是由国际标准化组织 ISO（international standard organization, ISO）提出和定义的网络体系结构，是一种用于连）提出和定义的网络体系结构，是一种用于连 接异构系统的分层模型框架，为连接分布式应用处理的开放系统提供了基础。接异构系统的分层模型框架，为连接分布式应用处理的开放系统提供了基础。 本章学习要点本章学习要点 1、 OSI 参考模型的分层结构2、 OSI 参考模型的各层功能及实现机制3、 TCP/IP 体系

15、结构2.1 OSI 模型简述 分层结构基本构造技术2.1.1 分层结构 OSI 参考模型 异构系统互连的分层结构 控制互连系统交互规则的标准骨架 抽象结构，非具体实现的描述 同等层实体间通信由该层协议管理 相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务具有中间结点的 OSI 层结构 物理层功能 提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性。 有关在物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。数据链路层功能 在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程。 提供数据链路的流控。网络层功能 控制分组传送系统的操作、路由选择、拥挤控制、网络互联等功能，它的作用是将具体的物 理传送对高层透明。 根据传输层的要求来选择服务质量。 向传输层报告未恢复的差错。传输层功能 提供建立、维护和拆除传送连接的功能。 选择网络层提供最合适的服务。 在系统之间提供可靠的、透明的数据传送，提供端到端的错误恢复和流量控制。会话层功能 提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能。 提供交互会话的管理功能，如 3 种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时