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1、2010年年11月月信息技术导论信息技术导论 网络工程网络工程学科简介学科简介 主讲：蒋朝惠主讲：蒋朝惠1高等课堂n网络的重要性网络的重要性20102010年年 7 7月月 1515日日 ， 中中 国国 互互 联联 网网 络络 信信 息息 中中 心心（CNNICCNNIC）在在京京发发布布了了第第2626次次中中国国互互联联网网络络发发展展状状况况统统计计报报告告。报报告告显显示示，截截至至20102010年年6 6 月月底底，我我国国网网民民规规模模达达4.24.2亿亿人人，互互联联网网普普及及率率持持续续上上升升增增至至31.8%31.8%。手手机机网网民民达达到到 2.772.77亿亿人
2、人（手手机机用用户户已已超超过过8 8亿亿）。互互联联网网商商务务化化程程度度迅迅速速提提高高，全全国国网网络络购购物物用用户户达达到到1.41.4亿亿，网网上上支支付付、网网络络购购物物和和网网上上银银行行半半年年用用户户增增长长率率均在均在30%30%左右，远远超过其他类网络应用。左右，远远超过其他类网络应用。2高等课堂n网络的重要性网络的重要性麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律可以描述为：网络的价值同麦特卡尔夫定律可以描述为：网络的价值同网络用户数量的平方成正比，也就是说，网络用户数量的平方成正比，也就是说，N 个联结可创造出个联结可创造出 N*N 的效益。的效益。网络就是计算机
3、，这已成为人们的共识网络就是计算机，这已成为人们的共识。计算机网络技术是计算机网络技术是20世纪对人类社会影响最深远的世纪对人类社会影响最深远的科技成就之一。科技成就之一。随着因特网技术的发展和信息基础设施的完善，计随着因特网技术的发展和信息基础设施的完善，计算机网络己广泛应用于政府、军事、教育、科研、算机网络己广泛应用于政府、军事、教育、科研、商业等部门，并连接到千千万万个普通家庭。商业等部门，并连接到千千万万个普通家庭。计算机网络已成为人们获取和交流信息的一种十分计算机网络已成为人们获取和交流信息的一种十分重要、快捷的手段，它正深刻影响着社会管理及经重要、快捷的手段，它正深刻影响着社会管理
4、及经济运行模式以及人们的工作、学习、生活方式。济运行模式以及人们的工作、学习、生活方式。3高等课堂n网络的重要性网络的重要性因特网对我们生活的影响因特网对我们生活的影响网上购物、网上旅游、网上炒股网上购物、网上旅游、网上炒股网上聊天、网上娱乐、远程医疗网上聊天、网上娱乐、远程医疗因特网对我们学习的影响因特网对我们学习的影响网上学校、网上教育、网上学习网上学校、网上教育、网上学习因特网对我们工作的影响因特网对我们工作的影响SOHO一族（在家办公）一族（在家办公）DBA（数据库管理员）（数据库管理员）SA （系统管理员）（系统管理员）IT顾问或咨询专家顾问或咨询专家网络秘书网络秘书4高等课堂n网络
5、的重要性网络的重要性计计算算机机网网络络使使人人类类处处理理信信息息的的能能力力发发展展到到了了一一个空前的高度，并且还将继续快速发展。个空前的高度，并且还将继续快速发展。有有无无全全国国性性的的高高速速安安全全的的计计算算机机网网络络，已已经经成成了了衡衡量量一一个个国国家家科科学学技技术术和和综综合合国国力力的的重重要要标标志。志。而而能能否否经经Internet与与世世界界沟沟通通，则则决决定定了了一一个个国国家从整个世界获取资源的能力。家从整个世界获取资源的能力。在在21世世纪纪，谁谁能能控控制制信信息息、控控制制网网络络，谁谁就就将将控制整个世界。控制整个世界。5高等课堂主要内容主要
6、内容第第1节节 网络发展历史网络发展历史第第2节节 现有网络类型现有网络类型第第3节节 网络的主要技术问题网络的主要技术问题第第4节节 网络涉及到的学科领域网络涉及到的学科领域第第6节节 社会对网络工程人才的需求情况及就业前景分析社会对网络工程人才的需求情况及就业前景分析 第第5节节 网络技术发展方向网络技术发展方向6高等课堂第一节 网络发展历史7高等课堂网络发展历史网络发展历史n通信技术发展历史原始通信方式千百年来，鼓声、烽火上帝创造了何等的奇迹！电报1837年，莫尔斯电报 “沃森特先生，快来帮我啊”电话1876年，贝尔电话“要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界”无线电报1896年，波波夫、
7、马可尼数字通信1937年，里夫斯脉冲编码调制节点节点8高等课堂网络概念n链路连接的多个节点n节点连接的多个网络9高等课堂网络发展历史网络发展历史n网络发展历史纵横制接线器1919年，瑞典大型纵横制电话局程控交换机1965年，美国计算机通信1969年，ARPA网，联机终端网移动通信网1979年，蜂窝模拟移动通信系统局域网络1982年，以太网互联网1991年，商业用户首次超过学术界用户ARPAnetNSFnetInternet下一代网络：1997年开始研究下一代互联网下一代电信网下一代移动网节点节点节点节点交换机All IP网 10高等课堂网络发展的动力网络发展的动力n三个因素推动网络的发展:流量
8、增长新业务发展技术进步n例如： 竞争和技术进步费用下降 流量增长和新业务发展（年增长6080%） 新网络需求 新网络结构和新技术（每10年更新一代）11高等课堂第二节 现有网络类型12高等课堂现有网络类型现有网络类型n按业务类型划分语音通信网络模拟通信数字通信网络无线通信数据通信网络计算机网络/局域网帧中继网Internet视频通信网络有线电视网络综合业务网络窄带综合业务数字网络ISDN宽带综合业务数字网络ATM13高等课堂电话网电话网q三级结构，全连接核心网qAT&T: 135个五百万门核心交换机q本地交换局可同时连到多个核心交换机Local Exchange CarrierCentralO
9、fficeSwitchCO3CO2CO1TOLL SwitchWide Area CoreSubscribers14高等课堂Internet结构一级 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
10、层 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP15高等课堂Internet结构16高等课堂Internet结构17高等课堂电视网络18高等课堂现有网络类型n按覆盖范围划分广域网（几百几千公里）城域网（50公里左右）局域网（几十米几公里）个人网（十几米以内）IRERIRIRIRRRRRRRIRIRIRIRIRERIRIRIRIRIRRRRRRRHost 1Host 2Host nHost 3RouterHost 1Host 2Host nHost 3Host 1Host 2Host nHost 1Host 2Host nHost 3LANWANMANIRIRERIRIRERRRRRRRIRRI
11、RRPANLANMANMAN19高等课堂现有网络类型现有网络类型n按传输媒介划分有线网光纤网电视电缆网电话线/双绞线网电线网无线网卫星通信网移动通信网Ad hoc网无线传感网20高等课堂光纤光纤Backbone Transport NetworkVoiceDataWeb HostingIPVoiceDataWeb HostingIPMetro Transport /Access NetworkMetro Transport /Access NetworkVideoVideo21高等课堂ADSLn典型带宽 1.5 -2.0 Mbps(DSL Access Multiplexer)NID - Ne
12、twork Interface Device22高等课堂电视电缆n共享本地回路，但高速率23高等课堂无线蜂窝24高等课堂移动Ad hoc网络n不需要主架构网络支持n易于构建n在没有网络的地方（荒野、灾区、战区）非常有用n可能需要通过多个链路到达目的地25高等课堂移动Ad hoc网络n移动会导致路由改变26高等课堂无线传感网（物联网）无人监测：环境、生态、工程结构、战区27高等课堂第三节 网络的主要技术问题28高等课堂网络的主要技术问题之一n点到点通信n多路复用n多路访问n交换n路由n组播n端到端传输Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3
13、Node 4Node 5Node 6Node 729高等课堂点到点通信与多路访问点到点通信多路复用多路访问L1L2L3R1R2R330高等课堂交换/路由171.69Packets Forwarded Based on IP AddressDataAddress Prefix128.89171.6911I/FAddress Prefix128.89128.89171.690101I/F128.8901128.89.25.4128.89.25.4 Data Address Prefix128.89128.890I/FDataData128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4
14、128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4Route Update31高等课堂路由Host h2abbaaCABdcA.aA.cC.bB.acbHosth1自治系统内路由自治系统间路由自治系统内路由32高等课堂组播MulticastSrc7：1Src33高等课堂组播MulticastSrcSrc14：234高等课堂组播MulticastSrcSrc21：435高等课堂组播MulticastSrcSrc28：836高等课堂组播Multicast32：1237高等课堂组播MulticastSrc7：1Src14：221：428：832：1238高等课堂端到端传输n在主机主机
15、连接基础上的应用应用连接HostHostApplicationHostApplicationHostHostChanneln请求/响应分布式文件系统数字图书馆(web)n流视频: 帧序列视频点播视频会议39高等课堂网络的主要技术问题之二n间接n虚拟n移动n安全n质量n可信40高等课堂间接n中间boxHostHostApplicationHostApplicationHostHostChannel内网防火墙内网代理41高等课堂虚拟局域网VLANA1SwitchB1C1D1SwitchA2SwitchB2C2D2A3SwitchB3C3Switchs2s1SwitchS2S1VLAN1VLAN2V
16、LAN3VLAN442高等课堂虚拟专网VPNMPLS BackboneBlue VPNYellow VPNRed VPN43高等课堂移动Mobile IPMobile Host (MH,移动主机)Visiting LocationHome(归属网)InternetCorrespondent Host (CH,通信主机)Packet44高等课堂移动Mobile IPVisiting LocationHomeInternetCorrespondent Host (CH)PacketHome Agent (HA,归属代理)Mobile Host (MH)I am here45高等课堂移动Mobile
17、 IPVisiting LocationHomeInternetCorrespondent Host (CH)PacketHome Agent (HA)Mobile Host (MH)Encapsulated46高等课堂服务质量保证n资源预约呼叫建立, 信令 (RSVP)流和业务质量申报接入控制nQoS-sensitive scheduling request/reply47高等课堂服务质量无抖动无丢帧低时延48高等课堂安全InternetWeb SiteUsersISPNetworksniffed, attackedNetworksniffed,attackedNetworksniffed,
18、attackedTrojan horse- Applications (database,Web server) hacked-OS hacked1.System (OS)2.Network3.Applications (db)HolesUserid, Password,PIN, credit card #49高等课堂安全50高等课堂安全内联网防火墙服务器入侵检测系统(IDS)入侵防御系统(IPS)内联网反病毒系统51高等课堂可信n用户可信n计算机硬件可信n计算机启动系统可信n计算机操作系统可信n运行的程序可信n网络可信52高等课堂可信53高等课堂第四节 网络涉及到的学科领域54高等课堂网络涉
19、及到的学科领域n信息与通信工程信息理论编码压缩排队理论图论统计学与随机过程理论/性能评估数字信号处理有线或无线通信原理与技术n计算机科学与技术计算机硬件（CPU、ASIC、NP等）计算机软件（网络操作系统、网络通信软件、网络管理与计费系统等）n信息安全密码学（包括编码学（加密）、密码分析学（解密）、数字签名、数字证书、身份认证、报文摘要等）物理安全、计算机安全（包括系统安全、应用安全）、协议安全网络安全（包括交换节点安全、传输安全、链路安全）等55高等课堂第五节 网络技术发展方向56高等课堂网络技术发展方向n1、21世纪的基本特征世纪的基本特征 信息化信息化网络化网络化数字化数字化智能化智能化
20、个人化个人化n2、信息技术（、信息技术（IT）发展的三大定律）发展的三大定律摩尔定律摩尔定律 每每1824个月处理器上的晶体管的数目增加一倍。个月处理器上的晶体管的数目增加一倍。吉尔德定律吉尔德定律 每每9个月网络传输带宽的能力就会增加一倍。个月网络传输带宽的能力就会增加一倍。麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律 网络的价值同网络用户数量的平方成正比，也就是网络的价值同网络用户数量的平方成正比，也就是说，说，N 个联结可创造出个联结可创造出 N*N 的效益。的效益。 57高等课堂网络技术发展方向n3 3、三网合一、三网合一 所谓三网合一即原先独立设计运营的传统所谓三网合一即原先独立设计运营的传统电信网
21、、计算机互联网电信网、计算机互联网和有线电视网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。相应地，三类不同的将趋于相互渗透和相互融合。相应地，三类不同的业务、市场和产业也将相互渗透和相互融合，以三大业务来分割业务、市场和产业也将相互渗透和相互融合，以三大业务来分割三大市场和行业的界限逐步变得模糊，逐渐形成一个统一的网络三大市场和行业的界限逐步变得模糊，逐渐形成一个统一的网络系统，并以全数字化的网络设施来支持包括数据、话音和视像在系统，并以全数字化的网络设施来支持包括数据、话音和视像在内的所有业务的通信。因此，这种网络体系应该具有以下几个特内的所有业务的通信。因此，这种网络体系应该具有以下几个特征：征
22、：网络在物理层上是互通的，即一个网络的信号可以直接传递或者经过网络在物理层上是互通的，即一个网络的信号可以直接传递或者经过组织、变换，传送到另个一个网络中去，并且通过另外的网络传送到组织、变换，传送到另个一个网络中去，并且通过另外的网络传送到用户终端时，不改变信息的内容，也就是说，网络之间要互相透明。用户终端时，不改变信息的内容，也就是说，网络之间要互相透明。用户只需一个物理网络连接，就可以享用其他网络的资源或者与其他用户只需一个物理网络连接，就可以享用其他网络的资源或者与其他网络上的用户通信。网络上的用户通信。在应用层上，网络之间业务是相互渗透和交叉的，但又可以相互独立，在应用层上，网络之间
23、业务是相互渗透和交叉的，但又可以相互独立，互不防碍，并且在各自的网络上可以像以往那样独立发展自己的新业互不防碍，并且在各自的网络上可以像以往那样独立发展自己的新业务。务。网络之间的协议兼容或者可以进行转换，这是因为各个网络都有自己网络之间的协议兼容或者可以进行转换，这是因为各个网络都有自己的协议，因此信息从一个网传送到另一个网时它应该满足所转向网络的协议，因此信息从一个网传送到另一个网时它应该满足所转向网络的协议要求。的协议要求。58高等课堂网络技术发展方向n4 4、三网融合、三网融合 三三网融合是一种广网融合是一种广义的、社会化的的、社会化的说法，在法，在现阶段它并不意味着段它并不意味着电信
24、网、信网、计算机网和有算机网和有线电视网三大网网三大网络的物理合一，而主要是的物理合一，而主要是指高指高层业务应用的融合用的融合。其表。其表现为技技术上上趋向一致，网向一致，网络层上可上可以以实现互互联互通，形成无互通，形成无缝覆盖，覆盖，业务层上互相渗透和交叉，上互相渗透和交叉，应用用层上上趋向使用向使用统一的一的IP协议，在，在经营上互相上互相竞争、互相合作，争、互相合作，朝着向人朝着向人类提供多提供多样化、多媒体化、个性化服化、多媒体化、个性化服务的同一目的同一目标逐逐渐交交汇在一起，行在一起，行业管制和政策方面也逐管制和政策方面也逐渐趋向向统一。三大网一。三大网络通通过技技术改造，能改
25、造，能够提供包括提供包括语音、数据、音、数据、图像等像等综合多媒体的通合多媒体的通信信业务。这就是所就是所谓的三网融合。的三网融合。三网融合，在概念上从不同角度和三网融合，在概念上从不同角度和层次上分析，可以涉及到技次上分析，可以涉及到技术融合、融合、业务融合、行融合、行业融合、融合、终端融合及网端融合及网络融合。目前更主要融合。目前更主要的是的是应用用层次上互相使用次上互相使用统一的通信一的通信协议。IP优化光网化光网络就是新就是新一代一代电信网的基信网的基础，是我，是我们所所说的三网融合的的三网融合的结合点。合点。数字技数字技术的迅速的迅速发展和全面采用，使展和全面采用，使电话、数据和、数
26、据和图像信号都可像信号都可以通以通过统一的一的编码进行行传输和交和交换，所有，所有业务在网在网络中都将成中都将成为统一的一的“0”或或“1”的比特流。的比特流。光通信技光通信技术的的发展，展，为综合合传送各种送各种业务信息提供了必要的信息提供了必要的带宽和和传输高高质量，成量，成为三网三网业务的理想平台。的理想平台。软件技件技术的的发展使得三大网展使得三大网络及其及其终端都通端都通过软件件变更，最更，最终支支持各种用持各种用户所需的特性、功能和所需的特性、功能和业务。59高等课堂网络技术发展方向n5 5、网络发展的技术路线、网络发展的技术路线第第一一代代互互联联网网主主要要的的技技术术是是TC
27、PIP，第第二二代代主主要要是是WWW，第第三三代代主主要要是是以以IPv6为为基基础础的的网网络络技技术术。互互联联网网现现在在的的发发展展超超出出了了当当初初的的设设想想，更更多多的的应应用用是是流流媒媒体体和多媒体和多媒体。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点（单播或多播）的一系列数据报（如实时音频或视频）， “流”所经过的路径上的路由器都保证指明的服务质量。所有属于同一个流的数据报都具有同样的流标号。移移动动通通信信的的发发展展路路线线是是：第第一一代代移移动动通通信信是是模模拟拟制制，双双工工方方式式为为FDD，多多址址方方式式为为FDMA，基基于于电电路路交交换换网网络络（如如
28、TACS、AMPS等等）。第第二二代代移移动动通通信信是是数数字字制制，话话音音为为低低比比特特率率编编码码（613 kbits），第第三三代代移移动动通通信的主要特征是基于信的主要特征是基于分组网络分组网络。采采用用 DWDM(密密集集波波分分复复用用)技技术术光光纤纤（有有线线）通通信信，带带宽已经达到宽已经达到 3.2T（3200G），而且这个数值还在提高。），而且这个数值还在提高。60高等课堂网络技术发展方向n6、网络转型（演进）的五大发展方向、网络转型（演进）的五大发展方向向多元化的宽带接入网演进向多元化的宽带接入网演进xDSL、HFC(xPON+EoC)、FTTx、Wi-Fi、Wi
29、MAX、3G、Bluetooth向以光联网为基础的下一代传送网演进向以光联网为基础的下一代传送网演进SDH、WDM、DWDM、ASON实现光网络节点的智能化、全网资源的动态配置实现光网络节点的智能化、全网资源的动态配置向以向以 IPv6为基础的下一代互联网演进为基础的下一代互联网演进海量海量IPIP地址空间、服务质量、管理灵活性、安全性地址空间、服务质量、管理灵活性、安全性向以向以 3G为代表的下一代移动通信网演进为代表的下一代移动通信网演进TDSCDMA、WCDMA、CDMA 20003G(2Mbps）、）、E3G、B3G、3GPP LTE、4G(100Mbps)、5G(3.6Gbps )向
30、以软交换为核心的下一代交换网演进向以软交换为核心的下一代交换网演进软软交交换换打打破破了了传传统统的的封封闭闭交交换换结结构构，采采用用完完全全不不同同的的横横向向组组合合合合的的模模式式，将将交交换换机机各各功功能能间间接接口口打打开开，采采用用开开放放的的接接口口和和通通用用的的协协议议，构构成成一一个个开开放放的的、分分布布的的、多多厂厂家家应应用用的的系系统统结结构构。软软交交换换机机硬硬件件分分散散，业业务务控控制制和和业业务务逻逻辑辑则则相相对对集集中中。这这样样可可以以使使业业务务提提供供者者灵灵活活选选择择最最佳佳和和最最经经济济的的设设备备组组合合来来构构建建网网络络，不不仅
31、仅建建网网成成本本低低，网网路路升升级级容容易易，而而且且便便于于加加快快新新业业务务和和新新应应用用的的开开发发、生生成成和和部部署署，能能快快速速实实现现低低成成本本广广域域业业务务覆覆盖盖，推进话音和数据的融合。推进话音和数据的融合。以以软软交交换换与与IMS（IP媒媒体体系系统统）作作为为控控制制核核心心、因因网网智智能能化化基基于于用用户户属属性性开开发发增增值值业务、融合的网络体系结构业务、融合的网络体系结构IMS。 61高等课堂第六节 社会对网络工程人才的需求情况及就业前景分析62高等课堂n因特网产业的发展对网络人才的需求级就业方向理论研究人才这种需求来自于各种科研院所、高等院校
32、、大型企业中的通信或计算机网络研究开发机构。这方面的人才要具有良好的学术功底，具备扎实的学科理论基础知识，能系统深入地掌握通信网或计算机网络方面的理论和方法。 技术开发人才这种需求来自于提供网络产品开发（如华为、中兴通信等）和服务（如网络销售或系统集成）的各种单位。这方面的人才要具备良好的网络基础知识、较强的技术实践能力、熟练的产品设计开发能力。管理服务人才这种需求主要来自于广大企事业单位和政府部门。这方面的人才不仅需要具备一定网络技术能力，能够正确使用、配置、维护常规的网络设备，还必须具有一定的管理，能正确规划、实施和维护信息系统的安全保障。从事各级各类企事单位的业办公自动化处理、计算机安装
33、与维护、网页制作、计算机网络和专业服务器的维护管理和开发工作、动态商务网站开发与管理、软件测试与开发及计算机相关设备的商品贸易等方面的有关工作。63高等课堂n中国高校2009年新增十大热门专业网络工程排名第6网络工程专业的主要特点是通信与网络结合、网络软件与网络硬件结合，主要培养同学们的网络应用开发、网络信息控制及网络工程技术方面的能力。 网络工程师、软件开发、网络安全人员是网络工程专业最对口的就业方向，另外，从事网站开发、网络维护工作也很不错。 2007在四川省本科专业就业率排名前25的专业中，网络工程专业以 95%以上的就业率排在第12位 。据统计，全国2007年网络工程专业平均就业率在85%以上 。64高等课堂Q&A请各位提问题！请各位提问题！65高等课堂授课结束授课结束 谢谢大家谢谢大家！66高等课堂
