第1章 计算机网络 引论

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1、计算机网络湖南师范大学物理与信息科学学院2008.91教学内容第 1章 引论第 2章 数据通信基础知识第 3章 计算机网络体系结构第 4章 计算机局域网络第 5章 计算机广域网技术第 6章 网络操作系统第 7章 常用网络设备第 8章 网络互联与因特网基础第 9章 因特网的应用第 10章 网络管理与网络安全2教材计算机网络（第二版），冯博琴主编，高等教育出版社， 2004.7参考书计算机网络，吴国新主编，高等教育出版社计算机网络与互联网（英文版）（第 4版）， Douglas E. Comer著，电子工业出版社， 2005Computer Network(Third Edition), Andr

2、ew S. Tanenbaum, 清华大学出版社授课环节教学： 47学时实验： 8学时考核：平时 10%，实验 10%，期末考试 80%http:/:8088/net/http:/202.117.35.160/jpkc/ 3第 1章 引论本章内容计算机网络的产生和发展计算机网络的概念计算机网络的功能 计算机网络系统的组成计算机网络的分类计算机网络的应用41.1 计算机网络的产生和发展 早期的计算机应用模式 单机 (1946年 ) 大、中、小型机 庞大，昂贵，资源无法共享 分散的计算机构成了一个个的信息 “孤岛 ”主机 终端 单机系统51.1 计算机网络的产生和发展61.1 计算机网络的产生和发

3、展通信技术的发展历史(1)使用语言，通过人力、马力以及烽火台等原始通信手段传递信息；(2)发明文字及邮政通信；(3)发明印刷术；(4)电报、电话、广播的发明；(5)通信与计算机结合的信息时代。71.1 计算机网络的产生和发展81.1 计算机网络的产生和发展 计算机网络产生始于 1950s， 产生的原因： 资源共享的需求（计算能力、外设、软件、 数据 ） 大型项目的合作（进行工程项目协作） 人与人之间的信息沟通（数据通信）9 从体系结构来观察，计算机网络的发展可分为四个阶段（四代网络）：1. 以主机为中心的联机终端系统“计算机终端 ”系统2. 以通信子网为中心的主机互连“计算机计算机 ”网络3.

4、 体系结构标准化网络层次化结构，并对每层进行了精确定义4、高速、综合化网络？101.以主机为中心的联机终端系统 特征：终端 (Terminal)共享主机 (Host)的软硬件资源 单台主机：执行计算和通信任务 多台终端：执行用户交互 (终端集中器 /终端服务器 ) 连接方式：本地 (分时系统 )（ 50年代末期 ）T主机 终端前端机TT主机TTTTTTTTTT终端终端111.以主机为中心的联机终端系统 特征：终端 (Terminal)共享主机 (Host)的软硬件资源 单台主机：执行计算和通信任务 多台终端：执行用户交互 (终端集中器 /终端服务器 ) 连接方式：远程 (远程访问系统 ) (6

5、0年代中后期 )远程用户以专线方式访问主机电话线主机TTT终端 前端机ModemTTT主机前端机 集中器终端调制解调器远程用户通过集中器访问主机 121.以主机为中心的联机终端系统 特征：终端 (Terminal)共享主机 (Host)的软硬件资源 单台主机：执行计算和通信任务 多台终端：执行用户交互 (终端集中器 /终端服务器 ) 连接方式：本地或远程TSTTT TTTHOST通信线路T13例子：飞机订票系统 HOST(航空公司总部 ) Terminals(订票点 ) 通信线路 (电话线路 ) 缺点 主机负荷重 数据处理通信 线路利用率低 集中控制方式，可靠性低改进 终端集中器 (近 /远距

6、 ) 前端处理机（ Front-End Processor, FEP），将通信任务从主机中分离出来142.以通信子网为中心的主机互连特征 多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络 网络结构从 “主机终端 ” 转变为 “主机主机 ”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路15主机主机网络的演变演变阶段 1 通信任务从主机中分离 ，由通信控制处理机（ CCP） 完成 CCP： 处理主机之间通信任务的专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTT T16 两层网络概念的出现 由 CCP组成的传输网络 通信子网 ，提供信息传输服务 建立在通信子网基础上的主机集合 资源

7、子网 ， 提供计算资源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网17两层网络的概念结构CCCH HH资源子网通信子网在通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务HH18演变阶段 2 通信子网规模逐渐扩大 私有 社会公用 公用数据通信网PSTNX.25 优点 降低用户系统建设成本 提高通信线路利用率 兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTT TTT19电话 专线主机 主机PC机服务器PC机局域网主机PC机网络20例子 因特网的前身 ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network美国国防部高级研

8、究计划局建立的计算机网 ) 美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络最初 4个节点 70s的 60多个节点地域跨越美洲、欧洲具有现代网络的许多特征，例如：分组交换分层次的网络体系较为完善的通信协议213. 体系结构标准化网络为什么需要标准化？ 不同网络设备之间的 兼容性 和 互操作性 是推动网络体系结构的标准化的原动力 而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享标准化的时机？ 先制定标准再开发还是先开发再制定标准？ 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是基础22网络体系结构标准化过程的演变 厂商标准： IBM-SNA， DEC-DNA等 缺点：适用范围：兼容性？技术垄断

9、：竞争？标准不统一：用户利益？ 国际标准（ ISO OSI/RM） Open System Interconnection/Recommended Model(开放系统互联参考模型，简称 OSI参考模型)OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网络体系结构的框架 ： 7个层次 只说明了做什么（ WHAT TO DO） 而未规定怎样做（ HOW TO DO） 太复杂，几乎没有与之完全符合的网络 事实上的标准： TCP/IP(因特网的骨干协议 ) 从体系结构上看，它是 OSI参考模型的简化（ 4层）23TCP/IP与 OSI/RM的对应关系 OSI/RM和 TCP/IP相结合的 5层结构 原理

10、体系结构： 应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层7654321OSI/RM应用层传输层网络接口层网际层TCP/IPPPP, HDLC, FDDI, Ethernet, 802.3, 802.5等等TCP/IP支持所有标准的物理层和数据链路层协议244.因特网 时代的到来因特网的出现标志着网络时代的到来因特网是全球性的网络丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力截止到 2000年 , Internet的 规模为 网络数达到 105数量级 , 主机数达到 107数量级 , 用户数 108数量级，主干速率大于 2.5Gbit/s美国政府资

11、助的 “下一代因特网计划 ”目标是 主干网的速率比现在的因特网高 1000倍 端到端的速率要达到 100Mbit/s10Gbit/s25因特网 时代Internet的起源与现状 试验研究网络 学术性网络 商业化网络 Internet技术目前启动的主要项目有三个：下一代 Internet(NGI ) 超高速骨干网服务Internet2(I2)26试验研究网络 1969年，美国国防部的国防高级研究计划署（Advanced Research Project Agency， 简称 ARPA） 建立了一个采用存储转发方式的分组交换广域网 ARPANET ， 该网络仅有 4个节点，分别建在加州大学洛杉矶分

12、校（ UCLA）、 斯坦福研究所（SRI）、 加州大学圣大巴比分校（ UCSB）， 以及犹他大学（ UTAH）， 该网络是为了验证远程分组交换网的可行性而进行的一项试验工程，以防止核战争爆发引起大量电话业务中断导致军事通信瘫痪的局面出现。 ARPANET就是今天 Internet的前身。 27学术性网络 1986年，美国国家科学基金会（ U.S. National Science Foundation， NSF） 建立了以 ARPANET为基础的学术性网络，即 NSFNET， 它是 Internet的先驱。为了达到信息资源共享的目的， NSFNET把全美的主要研究中心和 5个科研、教育用的计算

13、中心的近 8万台计算机联成一体，并与 ARPANET相连。随后又把以各大学校园网络为基础构成的地区性网络再互联成为全国性网络。同时， NSF又大力倡导网络用户发扬奉献精神，反对以盈利为目的而使用网络。在此期间， NSF投入大量经费支持 NSFNET的发展，支付了大约 10%的线路租用费。到了 1990年，ARPANET的大部分已被 NSFNET所取代。 28商业化网络 目前的 Internet是由多个商业公司运行的多个主干网，通过若干个网络访问点（ Network Access Points） 将网络互联而成。例如，你想从中南大学的计算机查阅美国麻省理工学院（MIT）的 WWW主机上的信息，这

14、一请求通过中南大学校园网进入中国教育和科研网（ CERNET）， 从那里经由 Sprint公司提供的国际信道传输到美国旧金山的网络访问点，然后转送到由 MCI公司经营的主干网，最后才经过地区网进入 MIT校园网中的 WWW主机。在短短的 30几年时间里，Internet从研究试验阶段发展到用于教育、科研的学术性阶段，进而发展到商业化阶段，这一历程充分体现了 Internet发展的迅速，以及技术的日益成熟和应用的日益广泛。 29中国 Internet的发展历史（ 1）研究试验阶段 (1986.6 1993.3 )（ 2）起步阶段 (1994.4 1996 )（ 3）快速增长阶段 (1997年至今

15、 )30 根据 2006年 1月中国互联网络信息中心发布的第十七次 中国互联网络发展状况统计报告 可知：截至 2005年 12月 31日，我国网民的总人数为 11100万人，同 1997年 11月中国互联网络信息中心发布的第一次 中国互联网络发展状况统计报告 调查结果 62万网民人数相比，目前我国网民的总人数已是当初的 179倍；上网计算机总数 为 4950万台，是第一次调查结果 29.9万台的 166倍；域名总数为2,592,410个，其中 CN域名为 1,096,924个，是第一次调查结果 4066个的 270倍；网站总数为 694,200个，是第一次调查结果 1500个的 463倍；国际出口带宽总容量为136,106Mbps， 是第一次调查结果 18.64Mbps的 7302倍。从上述调查数据可以看出，最近几年里互联网用户数、主机数、域名数以及服务器数呈现急剧增长的趋势，尤其是互联网所承载的通信量容量以平均每年约 912倍的速率呈现 “爆炸式 ”增长。 3132