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1、计算机网络课件 制作人：谢希仁计算机网络 刘杰民 189-0334-0011 基础楼213计算机网络课件 制作人：谢希仁第 1 章 概述课时安排：2课时课件制作人：谢希仁第 1 章 概述 （本章共有7个部分组成）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 因特网的起源和发展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 因特网的核心部分课件制作人：谢希仁1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别1.5.1 计算机网络的定义1.5.2 几种不同类别的网络 1.6 计算机网络的性能1.6.1 计算
2、机网络的性能指标1.6.2 计算机网络的非性能特征课件制作人：谢希仁1.7 计算机网络的体系结构1.7.1 计算机网络体系结构的形成1.7.2 协议与划分层次 1.7.3 具有五层协议的体系结构 1.7.4 实体、协议、服务和服务访问点1.7.5 TCP/IP 的体系结构课件制作人：谢希仁1.1 计算机网络在信息时代的作用n21 世纪的一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。n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。n网络是指三网，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。n发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 课件制作人：谢希仁因特网(Intern
3、et)的发展n进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络研究与应用得到了飞速的发展。1998 - 2000年：IPv6网络的研究2001 - 2002年：移动互联网研究阶段 2003年左右： 新一代传感器网络（物联网）研究阶段 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。n已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。 课件制作人：谢希仁因特网的重要性和地位n信息的传递要依靠网络，因此实现信息化离不开完善的 网络。网络已成为信息社会的命脉和重要基础现在有三种最主要的网络：n电信网络（电话网）n有线电视网络n计算机网络n在这三种网络中，计算机网络的发展最快，其技术已成 为信息时代的核
4、心技术课件制作人：谢希仁计算机网络向用户提供的 最重要的功能 n连通性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。 n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。 课件制作人：谢希仁1.2 因特网概述1.2.1 网络的网络n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 n网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 n互联网是“网络的网络”(network of networks)。 n连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。 课件制作人：谢希仁请注意名词“结点”n“结点”的英文
5、名词是 node。n虽然 node 有时也可译为“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”。n在网络中的 node 的标准译名是“结点”而不是“节点”。n但数据结构的树(tree)中的 node 应当译为“节点”。课件制作人：谢希仁网络与因特网n网络把许多计算机连接在一起。n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课件制作人：谢希仁斯坦福研究院犹他大学加州大学圣 巴巴拉分校加州大学洛 杉矶分校ARPAnet1.2.2 因特网的起源课件制作人：谢希仁IMP4TIPIMP3IMP2DEC PDP-!0XDS 940IBM 360
6、/75XDS -7IMP1主机主机主机主机TT56kbit/SIMP- 接口信息处理机 TIP- 终端接口处理机加州大学洛杉矶分校（UCLA） 斯坦福研究院（SRI） 加州大学圣巴巴拉分校（UCSB） 犹他大学（Utah） ARPAnet的拓扑结构课件制作人：谢希仁73年文特.塞尔夫和罗伯特.卡恩提出了用于不同类型计算机网互通的 TCP/IP协议。 1980年，ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议转换工作， 1983年，ARPAnet的全部计算机完成了向TCP/IP的转换。以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。 1984年，美国国家科学基金会NSF规划建立了13个
7、国家超级计算中心及国家教育科技网,100多所大学校园网互连, NSFnet替代了ARPAnet的骨干地位。 1988年，Internet开始对外开放。 1990年， ARPAnet退出了历史舞台。自己建立军用网络Milnet 1991年，美国的三家公司组成了“商用internet协会”（CIEA）使工商企业进入Internet 。世界各地无数的企业及个人纷纷涌入Internet ，于是，其 势一发不可收拾。带来Internet发展史上一个新的飞跃。 Internet目前已经联系着超过160个国家和地区、直接的用户超过13亿，成为世界上信息资源最丰富的公共网络。课件制作人：谢希仁1.2.2 因特
8、网发展的三个阶段n第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。 课件制作人：谢希仁三级结构的因特网 n第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网。三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网（或企业网）。 课件制作人：谢希仁多层次 ISP 结构的因特网 n第三阶段的特点是逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网。出现了因特网服务提供者 ISP (Internet Service Provider)。 用户因特网ISP1ISP2因特网 服务提供者用户通过 ISP 上网根据提供服务的
9、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。 大公司公司本地 ISPAB主机A 本地 ISP 地区 ISP 主干 ISP 地区 ISP 本地 ISP 主机B本地 ISP主干 ISP本地 ISP本地 ISP地区 ISP主干 ISP主干 ISP地区 ISP地区 ISP地区 ISP本地 ISP本地 ISPIXP本地 ISP校园网校园网下面是具有三层 ISP 结构的因特网的概念示意图 课件制作人：谢希仁到 2012 年 3 月，全球已经有 91 个国家拥有 IXP，其中拥有 10 个以上 IXP 的国家仅有 9 个，而仅拥有一个 IXP 的有 48 个国家。 课件制作人：
10、谢希仁万维网 WWW 的问世n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。n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。 课件制作人：谢希仁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
11、WGWGWG课件制作人：谢希仁制订因特网的正式标准要经过 以下的四个阶段 n因特网草案(Internet Draft) 在这个阶段还不是 RFC 文档。n建议标准(Proposed Standard) 从这个阶段开始就成为 RFC 文档。n草案标准(Draft Standard)n因特网标准(Internet Standard) 课件制作人：谢希仁各种RFC之间的关系 因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的 RFC实验的 RFC提供信息的 RFC6 种 RFC课件制作人：谢希仁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：(1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机
12、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 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课件制作人：谢希仁1.3.1 因特网的边缘部分n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 system)。n “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”。n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
13、称为“计算机之间通信” 课件制作人：谢希仁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划分为两大类：n客户服务器方式（C/S 方式）即Client/Server方式 n对等方式（P2P 方式）即 Peer-to-Peer方式 课件制作人：谢希仁1. 客户服务器方式n客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。n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。n客户是服务的请求方，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
14、客户 A 提供服务。课件制作人：谢希仁客户软件的特点 n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。n不需要特殊的硬件和很复杂的操作系统。 课件制作人：谢希仁服务器软件的特点 n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。n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序的地址。n一般需要强大的硬件和高级的操作系统支持。课件制作人：谢希仁2. 对等连接方式 n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
15、一个是服务请求方还是服务提供方。n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。n双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。 课件制作人：谢希仁对等连接方式的特点n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。n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。网络边缘网络核心运行 P2P 程序运行 P2P 程序DCEF运行 P2P 程序运行 P2P 程序课件制作人：谢希仁1.3.2 因特网的核心部分n网络核心部分是因特网
16、中最复杂的部分。n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）。n在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。n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。 课件制作人：谢希仁路由器的重要任务n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。 课件制作人：谢希仁1. 电路交换的主要特点n两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 课件制作人：谢希仁更多的电话机互相连通n5 部电话机两两相连，需 10 对电线。nN 部电话机两两相连，需 N(N 1)/2 对电线。n当电话机的
