计算机网络--CH1 概述

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1、计算机网络教程本课程的教学目的和要求l教学要求：计算机网络的基本概念、基本原理、局域网 的组建、TCP/IP协议 、因特网的应用及网络安全。l成绩：期未考试70%,平时成绩30%,平时成绩包括：实验， 作业，考勤，提问。l课堂要求：上课不迟到，认真听讲，不讲小话，希望对上 课有什么要求或建议能及时反映上来，以便改进教学方法，提 高教学质量。l教学目的：培养高素质、拥有创新能力的网络设计人 才和高级网络管理人才。o开课学期：2009下 学分：3 学时:54 起迄周：01-18 o上课时间地点： 周4:1-2节(双) 数计中-302周4:3-4节 东3-305 备注：第4、6、8周的双周1、2节上

2、机 换成11、13、15周四 1、2节上机 o选课人数：145第 1 章 概述1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络1.2.2 因特网发展的三个阶段1.2.3 因特网的标准化工作 1.3 因特网的组成1.3.1 因特网的边缘部分1.3.2 因特网的核心部分第 1 章 概述（续）1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的分类1.5.1 计算机网络的不同定义1.5.2 计算机网络的几种不同分类方法 1.6 计算机网络的主要性能指标 1.6.1 带宽 1.6.2 时延1.6.3 时延带宽积和往返时延1.1 计算机网络 在信息时代的作用o21 世纪的一

3、些重要特征就是数字化、网络化和信 息化，它是一个以网络为核心的信息时代。o网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重 要基础。o网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和 计算机网络。o发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 因特网(Internet)的发展o进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表 的计算机网络得到了飞速的发展。o已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网 络。o已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。 因特网的意义o因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。o现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因 特网。o思考：买电脑是干什么的？上网是干什么的？ 计算机

4、网络向用户提供的 最重要的功能 o连接计算机网络使上网用户之间都可以 交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼 此直接连通一样。 数据通信。o共享即资源共享。可以是信息共享、软 件共享，也可以是硬件共享。资源共享。 1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络o起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大 的国际性计算机互联网 o网络(network)由若干结点(node)和连接这 些结点的链路(link)组成。 o互联网是“网络的网络”(network of networks)。 o连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。请注意名词“结点”o“结点”的英文名词是 node。o虽然 node 有时

5、也可译为“节点”，但这是指像天 线上的驻波的节点，这种节点很像竹竿上的“节” 。o在网络中的 node 的标准译名是“结点”而不是“ 节点”。网络与因特网o网络把许多计算机连接在一起。o因特网则把许多网络连接在一起。 (a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路主机因特网1.2.2 因特网发展的三个阶段o第一阶段是从单个网络ARPANET向互联网 发展的过程。 o1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标 准协议。o人们把1983年作为因特网的诞生时间。 Internet 和 Internet 的区别o以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连 网）是一个通用名词，它泛指由

6、多个计算机网 络互连而成的网络。 o以大写字母 I 开始的的 Internet（因特网）则 是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放 的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网 络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则， 且其前身是美国的 ARPANET。三级结构的因特网 o第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。 o三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网 （或企业网）。多层次 ISP 结构的因特网 o第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。o出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 用户因特网ISP1ISP2因特网 服务

7、提供者用户通过 ISP 上网根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP 地址数目的不同，ISP 也分成为不同的层次。 一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大公司 本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB主机A 本地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP本地 ISP

8、本地 ISP第二层 ISP万维网 WWW 的问世o因特网已经成为世界上规模最大和增长速 率最快的计算机网络，没有人能够准确说 出因特网究竟有多大。o因特网的迅猛发展始于 20 世纪 90 年代 。由欧洲原子核研究组织 CERN 开发的 万维网 WWW (World Wide Web)被广 泛使用在因特网上，大大方便了广大非网 络专业人员对网络的使用，成为因特网的 这种指数级增长的主要驱动力。 因特网的发展情况概况网络数 主机数 用户数 管理机构数 1980 10 102 102 100 1990 103 105 106 101 2000 105 107 108 102 2005 106 108

9、 109 103计算机网络的发展o第一代是面向终端的计算机网络o第二代是以分组交换网为中心的计算机网络o第三代是体系结构标准化的计算机网络1.2.3 关于因特网的标准化工作因特网协会 ISOC因特网研究指导小组 IRSG 因特网研究部 IRTF 因特网工程部 IETF 因特网工程指导小组 IESG RGWGRG领域领域因特网体系结构 研究委员会 IAB WGWGWG制订因特网的正式标准要经过以下的四个阶段 o因特网草案(Internet Draft) 在这个阶段 还不是 RFC 文档。o建议标准(Proposed Standard) 从这个 阶段开始就成为 RFC 文档。o草案标准(Draft

10、 Standard)o因特网标准(Internet Standard) 1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：o边缘部分 也叫作资源子网，由所有连接在因特网上的主 机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送 数据、音频或视频）和资源共享。(2) 核心部分 也叫作通信子网，由大量网络和连接这些网 络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供 连通性和交换）。因特网的核心部分因特网的边缘部分 主机网络路由器因特网的边缘部分与核心部分1.3.1 因特网的边缘部分o处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所 有的主机。这些主机又称为端系统(end syst

11、em) 。o “主机 A 和主机 B 进行通信”，实际上是指： “运行在主机 A 上的某个程序和运行在主机 B 上的另一个程序进行通信”。o即“主机 A 的某个进程和主机 B 上的另一个进 程进行通信”。或简称为“计算机之间通信” 。两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可分为：o客户服务器方式（C/S 方式）即 Client/Server方式o对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 1. 客户服务器方式o客户(client)和服务器(server)都是指通信中所 涉及的两个应用进程。o客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服 务的关系。o客户是服务的

12、请求方，服务器是服务的提供方。运行 客户 程序网络边缘网络核心运行 服务器 程序AB 请求服务 得到服务客户服务器客户 A 向服务器 B 发出请求服务， 而服务器 B 向客户 A 提供服务。客户软件的特点 o被用户调用后运行，在打算通信时主动向 远地服务器发起通信（请求服务）。因此 ，客户程序必须知道服务器程序的地址。o可与多个服务器进行通信。 o不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。 服务器软件的特点 o一种专门用来提供某种服务的程序，可同时 处理多个远地或本地客户的请求。o系统启动后即自动调用并一直不断地运行着 ，被动地等待并接受来自各地的客户的通信 请求。因此，服务器程序不需要知道客户程

13、序的地址。o一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持 。2. 对等连接方式 o对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是 指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务 请求方还是服务提供方。o只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接 通信。o双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共 享文档。 对等连接方式的特点o对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服 务器方式，只是对等连接中的每一个主机既 是客户又同时是服务器。o例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户， D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供服 务，那么 C 又同时起着服务器的作用。网络边缘网

14、络核心运行 P2P 程序运行 P2P 程序DCEF运行 P2P 程序运行 P2P 程序1.3.2 因特网的核心部分o网络核心部分是因特网中最复杂的部分。o网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性 ，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（ 即传送或接收各种形式的数据）。o在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。o路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件， 其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功 能。 路由器的重要任务o路由器是实现分组交换(packet switching) 的关键构件，其任务是转发收到的分组，这 是网络核心部

15、分最重要的功能。 1. 电路交换的主要特点o两部电话机只需要用一对电线就能够互相连 接起来。 更多的电话机互相连通o5 部电话机两两相连，需 10 对电线。oN 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。o当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量 与电话机数的平方成正比。 使用交换机o当电话机的数量增多时，就要使用交换机 来完成全网的交换任务。 交换机“交换”的含义o在这里，“交换”(switching)的含义就是转接 把一条电话线转接到另一条电话线，使它 们连通起来。o从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照 某种方式动态地分配传输线路的资源。 电路交换的特点o电路交换必定是面向连接的。 o电路交换的三个阶段：n建立连接n通信n释放连接电路交换举例oA 和 B 通话经过四个交换机o通话在 A 到 B 的连接上进行 交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换举例oC 和 D 通话只经过一个本地交换机o通话在 C 到 D 的连接上进行 交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA电路交换传送计算机数据效率低o计算机数据具有突发性。o这导致通信线路的利用率很低。报文2. 分组交换的主