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1、第1章 计算机网络概述,本章主要内容,计算机网络的形成与发展； 计算机网络的定义与功能 ； 计算机网络的组成 ； 计算机网络的分类 ； 计算机网络的拓扑结构 ； 标准化组织 ；,1.1 计算机网络的发展,一、计算机网络的形成与发展 1、以单计算机为中心的联机终端系统,一、计算机网络的形成与发展,2、多处理机的联机终端系统,一、计算机网络的形成与发展,3、计算机计算机网络有两种连接形式：,一、计算机网络的形成与发展,4、计算机网络体系结构的形成 经过20世纪60年代和70年代前期的发展，为了促进网络产品的开发，各大计算机公司纷纷制定自己的网络技术标准，最终促成国际标准的制定，遵循网络体系结构标准
2、建成的网络称为第三代网络；,二、Internet的产生与发展,60年代开始，美国国防部的高级研究计划局ARPA （Advance Research Projects Agency）建立阿帕网ARPANet，向美国国内大学和一些公司提供经费，以促进计算机网络和分组交换技术的研究。 1969年12月，ARPANet投入运行，建成了一个实验性的由4个节点连接的网络。到1983年，ARPANET已连接了三百多台计算机，供美国各研究机构和政府部门使用。 1983年，ARPANet分为ARPANet和军用MILNET（Military Network），两个网络之间可以进行通信和资源共享。由于这两个网络都
3、是由许多网络互连而成的，因此它们都被称为Internet，ARPANet就是Internet的前身。,二、Internet的产生与发展,1986年，NSF（美国国家科学基金会，National Science Foundation）建立了自己的计算机通信网络。NSFnet将美国各地的科研人员连接到分布在美国不同地区的超级计算机中心，并将按地区划分的计算机广域网与超级计算机中心相连（实际上它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网，覆盖了全美国主要的大学和研究所 ）。 最初，NSFNet的主干网的速率不高，仅为56kbps。在19891990年，NSFNet主干网的速率提高到1.544M
4、bps，并且成为Internet中的主要部分。 NSFnet逐渐取代了ARPANet在Internet的地位，到了1990年，鉴于ARPANet的实验任务已经完成，在历史上起过重要作用的ARPANet就正式宣布关闭。,二、Internet的产生与发展,随着NSFnet的建设和开放，网络节点数和用户数迅速增长。以美国为中心的Internet网络互联也迅速向全球发展，世界上的许多国家纷纷接入到Internet，使网络上的通信量急剧增大。 1992年，Internet上的主机超过1百万台。1993年，Internet主干网的速率提高到45Mbps。到1996年速率为155Mbps的主干网建成。199
5、9年MCI和WorldCom公司将美国的Internet主干网速率提高到2.5Gbps。到1999年底，Internet上注册的主机已超过1千万台。,二、Internet的产生与发展,Internet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被广泛使用在Internet上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为Internet发展的指数级增长的主要驱动力。 WWW的站点数目也急剧增长，1993年底只有627个，1994年底就超过1万个，1996年底超过60万个，1997年底超过160万个，而1999年底则超过了950万个，上网用户数则超过2亿。Int
6、ernet上的数据通信量每月约增加10%，Internet的发展非常迅速，据预测，到2002年，全球Internet的用户将达到4.5亿。以我国Internet的发展为例，截止到2001年7月，上网计算机数已达到约1002万台，上网用户人数约2650万人，仅CN下注册的域名数已达到近13万个，而WWW站点已达到24万个。,二、Internet的产生与发展,Internet 是一个大型广域计算机网络，对推动世界科学、文化、经济和社会的发展有着不可估量的作用。 在Internet飞速发展与广泛应用的同时，高速网络的发展也引起了人们越来越多的注意。高速网络技术发展主要表现在高速局域网、交换局域网与虚
7、拟网络、宽带综合业务数据网B-ISDN和异步传输模式ATM。 进入90年代以来，世界经济已经进入了一个全新的发展阶段。世界经济的发展推动着信息产业的发展，信息技术与网络的应用已成为衡量21世纪综合国力与企业竞争力的重要标准。人们开始认识到信息技术的应用与信息产业的发展将会对各国经济发展产生重要的作用，很多国家纷纷开始制定各自的信息高速公路的建设计划。,二、Internet的产生与发展,建设信息高速公路就是为了满足人们在未来随时随地对信息交换的需要，在此基础上人们相应地提出了个人通信与个人通信网的概念，它将最终实现全球有线网、无线网的互连，邮电通信网与电视通信网的互连，固定通信与移动通信的结合。
8、在现有电话交换网PSTN、公共数据网PDN、广播电视网、B-ISDN的基础上，利用无线通信、蜂窝移动电话、卫星移动通信、有线电视网等通信手段，最终实现“任何人在任何地方，在任何的时间里，使用任一种通信方式，实现任何业务的通信”。 以ATM为代表的高速网络技术发展迅速。目前，世界上很多发达国家都组建了各自的ATM网络。在我国电信部门的骨干网和一些商业网上也广泛采用了ATM技术。ATM已经成为21世纪电信网的关键技术。,1.2 计算机网络的定义,一、定义 简单定义： “互联起来的独立自主的计算机集合”； 完整的定义：“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以
9、功能完善的网络软件（网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统” ；,二、计算机网络的功能,数据交换和通信 计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。 资源共享 充分利用计算机网络中提供的资源（包括硬件、软件和数据）是计算机网络组网的主要目标之一。 提高系统的可靠性 在一些用于计算机实时控制和要求高可靠性的场合，通过计算机网络实现备份技术可以提高计算机系统的可靠性。 分布式网络处理和负载均衡 对于大型的任务或当网络中某台计算机的任务负荷太重时，可将任务分散到网络中的各台计算机上进行，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷。,1.3 计
10、算机网络的组成与分类,1、计算机网络的系统组成 计算机网络完成数据处理与数据通信两大基本功能：负责数据处理的计算机与终端；负责数据通信的通信控制处理机CCP 与通信线路。 资源子网； 通信子网 ；,资源子网和通信子网,资源子网 资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。 通信子网 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。,资源子网的组成,主机 大型机、中型机、小型机、工作站或微机。主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信
11、控制处理机相连接。普通用户终端通过主机连入网内。主机要为本地用户访问网络其它主机设备与资源提供服务。 终端/终端控制器 终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主计算机的信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单的终端，也可以是微型计算机系统。 连网外设 网络中的一些共享设备，如大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪等。,通信子网的组成,通信控制处理机 又被称为网络节点。一方面作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中的分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的
12、主机的作用。 通信线路 计算机网络采用了多种通信线路，如电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。 信号变换设备 对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。比如，将计算机输出的数字信号变换为电话线上传送的模拟信号的调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。,计算机网络的软件,网络协议软件 实现网络协议功能，比如TCP/IP、IPX/SPX等。 网络通信软件 用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件。 网络操作系统 实现系统资源共享，管理用户的应用程序对不同资源的访问。典型的操作系统有NT、Netware、UNIX等。 网络管理软件和网络应用软件 网管
13、软件是用来对网络资源进行管理，对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务的，是网络用户在网络上解决实际问题的软件。,2、计算机网络的分类,按网络的作用范围： 局域网； 城域网； 广域网； 按网络的传输技术： 广播式网络 ； 点到点网络 ； 按网络的使用范围： 公用网； 专用网；,按通信介质： 有线网； 无线网； 按企业管理分类 ： 内联网 ； 外联网 ； 因特网 ；,局域网（Local Area Network）,LAN通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆盖的地理范围从几十米至数公里。 例如，一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。 LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，
14、网上传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。 通过LAN，各种计算机可以共享资源; 例如，共享打印机和数据库。,城域网（Metropolitan Area Network）,MAN规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。 MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。,广域网（Wide Area Network）,WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。 WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用
15、交换网，将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。 广域网使用的主要技术为存储转发技术。,广播式网络 （Broadcast Network）,广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。 在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting），若分组只发送
16、给网络中的某一台计算机，则称为单播(Unicasting)。,点到点网络 （Point-to-Point Network）,在点到点网络中，两台计算机之间通过一条物理线路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路，分组可能要通过一个或多个中间节点的接收、存储、转发，才能将分组能从信源发送到目的地。由于连接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂，存在着多条路由，因此在点到点的网络中如何选择最佳路径显得特别重要。,内联网（Intranet）,内联网 Intranet是指企业的内部网，是由企业内部原有的各种网络环境和软件平台组成的，例如，传统的客户机/服务器模式，逐步改造、过渡、统一到像Internet那样使用方便，即使用Internet上的浏览器/服务器模式。在内部网络上采用通用的TCP/IP作为通信协议，利用Internet的WWW技术，以Web模型作为标准平台。一般具备自己的Intranet Web服务器和安全防护系统，为企业内部服务。,外联网（Extranet）,外联网 相对企业内部网， Extranet是泛指企业之外，需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。采用Internet
