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1、第01章-计算机网络概论本讲稿第一页，共三十七页第1章 计算机网络概论本讲稿第二页，共三十七页计算机网络基础及应用n了解：计算机网络的形成与发展n掌握：计算机网络的定义n掌握：计算机网络的拓扑构型 n掌握：计算机网络的分类方法n掌握:计算机网络的组成和结构n了解：典型的计算机网络n了解：计算机网络应用带来的社会问题本章学习要求本章学习要求：本讲稿第三页，共三十七页计算机网络基础及应用1.1.1 计算机网络的形成 n1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系；n20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统（SAGE）的研究开始了计
2、算机技术与通信技术相结合的尝试；n随着计算机应用的发展，出现多台计算机互连的需求，网络用户希望通过通信网络实现计算机资源共享目的；n典型的研究成果是ARPA网。1.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展计算机网络是计算机技术和通信技术的有机结合的产物、两者相互促进、共同发展。本讲稿第四页，共三十七页计算机网络基础及应用1.1.2 计算机网络发展阶段的划分 n第一阶段：20世纪50年代(面向终端的计算机网络)数据通信技术的研究与发展n第二阶段：20世纪60年代 ARPANET与分组交换技术的研究与发展n第三阶段：20世纪70年代 网络体系结构与协议标准化的研究 广域网、局域网与公用分组
3、交换网的研究与应用n第四阶段：20世纪90年代 Internet技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展 本讲稿第五页，共三十七页计算机网络基础及应用第一阶段：第一阶段：1、面向终端的计算机网络终端 严格地说只是提供输入、输出的设备，没有自己的 CPU，是主机的输入、输出设备，离开主机不能进行工作。主要特点：1）是终端到计算机的连接，而不是计算机到计算机的连接。即“终端 通信线路 计算机”系统。2）主机负担太重。终端设备没有自处理的功能，多个终端共同使用一台主计算机，主计算机既要处理通信功能，又要处理作业，它的负担过重本讲稿第
4、六页，共三十七页计算机网络基础及应用具有通信功能的单机系统 20世纪50年代，一种叫做收发器的终端制作出来了。该设备是一种具有通信功能的输入输出设备，它可以通过电话线路与远程的计算机连接起来，把数据传给远程的计算机，同时可以接受远程的计算机传来处理完的数据结果。本讲稿第七页，共三十七页计算机网络基础及应用2、采用多重线路控制器的“具有通信功能的单机系统”本讲稿第八页，共三十七页计算机网络基础及应用3、具有通信功能的多机系统把带有前端处理机及集中器的这样一种系统称为具有通信功能的多机系统本讲稿第九页，共三十七页计算机网络基础及应用第二阶段：多个主计算机通过通信线路互连的计算机网络n主要特点：n是
5、计算机到计算机的连接，即“计算机 计算机”系统。n是分布式系统，而不是集中式系统。n从逻辑上被划分为通信子网和资源子网，是以通信子网为中心的分组交换网交换技术：电路交换、数据报传输分组交换、虚电路传输分组交换本讲稿第十页，共三十七页计算机网络基础及应用1.1.3 网络体系结构与协议标准化的研究n一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系结构与网络协议；n国际标准化组织（ISO）成立专门委员会研究网络体系结构与网络协议国际标准化问题；nISO正式制订了开放系统互连参考模型，制订了一系列的协议标准；n在1969年ARPANET的实验性阶段，研究人员就开始了TCP/IP协议雏形的研究；nTCP/IP协
6、议的成功促进了Internet的发展，Internet的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。第三代计算机网络 -有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络本讲稿第十一页，共三十七页计算机网络基础及应用 第四代:IP技术、光纤传输、宽带高速、多媒体应用等）1.1.4 Internet的应用与网络计算技术发展nInternet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展；n高速局网络技术发展迅速，Fast Ethernet、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段，速率为10Gbps的Ethernet网正在逐步发展之中；n基于光纤与I
7、P技术的宽带城域网与宽带接入网技术已经成为研究、应用与产业发展的热点问题之一；n网络计算技术已经成为重要的网络应用与研究领域。本讲稿第十二页，共三十七页计算机网络基础及应用未来网络：信息高速公路（光纤化、宽带（无阻塞）、多媒体广泛应用、数字综合应用业务、网络智能化等。1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发展 n很多国家的政府与企业投入巨额资金，把宽带网络作为战略产业来发展；n宽带网络在基础设施、网络产品、信息服务等多个层面上提供了巨大的市场机会，为新的网络服务运营商提供了发展的空间，从而也带动了网络产业的结构调整；n宽带网络建设的两个关键是宽带骨干网技术和宽带接入网技术的发展；n全光网会
8、给未来通信网的宽带、容量带来更大地发展空间。本讲稿第十三页，共三十七页计算机网络基础及应用1.2 计算机网络的定义 计算机网络的定义:用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息系统。n网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；n互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”；n连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。本讲稿第十四页，共三十七页计算机网络基础及应用1.3 计算机网络的基本功能计算机网络的基本功能有：n资源共享n数据通信n分布式处理n其他:数据集中管理数据集中管理;信息服务信息服务;远程处理远
9、程处理本讲稿第十五页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4 计算机网络的分类计算机网络的分类方法主要有：n按网络拓扑结构分类按网络拓扑结构分类n按传输技术分类按传输技术分类n按网络的覆盖范围与规模分类按网络的覆盖范围与规模分类n按传输介质按传输介质n按服务方式按服务方式 n按网络应用管理范围分类按网络应用管理范围分类n按所使用的网络操作系统分类按所使用的网络操作系统分类n按局域网的标准协议分类按局域网的标准协议分类本讲稿第十六页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.1 计算机网络的拓扑构型 计算机网络拓扑的定义n拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状
10、无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;n计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;n计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;n拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。本讲稿第十七页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.1 计算机网络拓扑的分类按拓扑结构分类:n总线型 n星型n环型n树型n网状n混合型 本讲稿第十八页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.2 根据网络传输技术进行分类n通信信道的类型有两类：广播通信信道 点对点通信信道n相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（Broadca
11、st Networks）点对点式网络（Point-to-Point Networks）本讲稿第十九页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.3 根据网络覆盖范围进行分类 按覆盖的地理范围分类，计算机网络可以分为三类：n局域网（LAN，Local Area Network）n城域网（MAN，Metropolitan Area Network）n广域网（WAN，Wide Area Network）本讲稿第二十页，共三十七页计算机网络基础及应用局域网的技术特点n覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；n提供高数据传输速率（10Mbps
12、10Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境；n一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；n从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质 式局域网与交换式局域网两类。本讲稿第二十一页，共三十七页计算机网络基础及应用城域网的技术特点n城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；n城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；n实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；n城域网在技术上与局域网相似。本讲稿第二十二页，共三十七页计算机网络基础及应用广域网的技术特点n广域网也称为远程网；n覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；n覆盖一个国家
13、、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；n通信子网主要使用分组交换技术；n它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。本讲稿第二十三页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.4 按传输介质分类 同轴总线网络同轴总线网络(细缆或粗缆细缆或粗缆);双绞线双绞线;光纤网络光纤网络;无线网络等无线网络等;1.4.5 按服务方式分类 客户客户/服务器服务器(c/s);浏览浏览/服务器服务器(b/s);对等网络对等网络(peer to peer);1.4.6 按网络应用范围分类 因特网因特网(Internet)(Internet)内联网内联网(Intranet)(Intranet)本讲
14、稿第二十四页，共三十七页计算机网络基础及应用1.4.7 按所使用的网络操作系统分类按所使用的网络操作系统分类n Netware网网n UNIX网网n Windows NT 网网n 3网等。网等。1.4.8按局域网的协议分类按局域网的协议分类nIEEE802.3：以太网：以太网nIEEE802.3u：快速以太网：快速以太网nIEEE802.5：令牌环网：令牌环网nTCP/IP:基于因特网技术构建的网络基于因特网技术构建的网络.实用广域网和局域网实用广域网和局域网nIPX/SPX:互联网分组交换协议互联网分组交换协议(IPX),适用于大型局域网适用于大型局域网nNETBEUI:是是IBM开发的非路
15、由协议，用于携带开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信通信,适用于单适用于单个网络或小型工作组个网络或小型工作组本讲稿第二十五页，共三十七页计算机网络基础及应用1.5 计算机网络的组成n从逻辑功能上由两部分组成：资源子网、通信子网 通信子网资源子网拥有资源的用户主机 请求资源的用户终端 通信子网接口设备和软件 提供访问网络和处理数据的能力以及各种资源结点交换机（交换）通信线路（传输）提供网络通信功能，完成主机之间的数据传输、交换控制和变换等通信任务 本讲稿第二十六页，共三十七页计算机网络基础及应用计算机网络的结构n从拓扑学观点看：n网络单元定义为结点n两个结点间连线称为链路 链路:结点
16、(node)端结点：指通信的源和宿结点。如用户机、终端。转接结点：起控制和转发信息作用的结点。如程控交换机。本讲稿第二十七页，共三十七页计算机网络基础及应用1.5.2 现代网络结构的特点 n早期计算机网络结构：从逻辑功能上可分为资源子网和通信子网等两个部分。本讲稿第二十八页，共三十七页计算机网络基础及应用现代网络结构的变化n随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的；n在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器
17、互联的大型、层次结构的互联网络。本讲稿第二十九页，共三十七页计算机网络基础及应用Internet结构示意图 本讲稿第三十页，共三十七页计算机网络基础及应用1.6 典型计算机网络1.6.1 ARPANETn1969年11月，实验性的ARPANET开通；n1975年，ARPANET 已经连入了100多台主机，并且结束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行；n1983年1月，ARPANET向TCP/IP的转换结束；n80年代中期，ARPANET成为Internet的主干网；n1990年，ARPANET退役。ARPANET对网络的产生与发展起了重要的影响。本讲稿第三十一页，共三十七页计算机网
18、络基础及应用1.6.2 NSFNET n1984年，美国国家科学基金会 NSF决定组建NSFNET；nNSFNET采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网；n1990年，NSFNET主干网的传输速率为44.746Mbps；n1995年4月1日，NSF和MCI合作创建了NvBS（very high-speed backbone service）；nvBNS主干网运行的速率范围是从622Mbps（OC12）到4.8G bps（OC48）。(NSFNETHE和和ARPANET就是美国乃至世界就是美国乃至世界Internet的基础的基础)本讲稿第三十二页，共三十七页计算机网络基础及应用1.6
19、.3 Internet（因特网）n80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用；n90年代是Internet历史上发展的最快的时期；nInternet应用主要有E-mail、WWW、Telnet、FTP与Usenet等，随着Internet规模和用户的不断增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓；n从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网；n从网络结构角度看，Internet是一个由路由器互联起来的大型网际网。本讲稿第三十三页，共三十七页计算机网络基础及应用1.6.4 Internet 2及ip V6 n由于Internet的商业化与业务量增多，导致网络整
20、体性能降低；IPV4地址基本耗尽;安全问题等n1996年10月，美国一些大学申请建立Internet2，为其成员组织服务，初始运行速率可达10Gbps；nInternet 2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播、天气预报等领域；nInternet 2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务，希望形成下一代Internet的技术与标准。n我国已经于2006年9月建成世界第一个纯IPv6网络。本讲稿第三十四页，共三十七页计算机网络基础及应用1.7 计算机网络的应用中的社会问题 n计算机病毒传播n信息安全n有害及虚假信息n其他问题本讲稿第三十五页，共三十七页计算机
21、网络基础及应用1.8 小结n计算机网络是计算机技术与通信技术高度发展、紧密结合的产物，网络技术对当前社会发展产生着重要的影响；n当前计算机网络发展的特点是Internet的广泛应用与高速网络技术的迅速发展；n从资源共享观点来看，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”；n随着微型计算机和局域网的广泛应用，在现代的广域网一般是通过路由器将局域网与广域网互联起来，构成各种信息系统的运行平台；本讲稿第三十六页，共三十七页计算机网络基础及应用n计算机网络拓扑是用通信子网中结点与通信线路之间的几何关系来表示网络的结构。网络拓扑反映出网络中各实体间的结构关系，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响；n计算机网络的分类方法主要有两类：按网络所使用的传输技术分类与根据网络的覆盖范围与规模分类。根据网络的覆盖范围与规模分类，计算机网络分为局域网、城域网与广域网等三类；n计算机网络应用的主要领域是单位信息管理与个人信息服务；n计算机网络的广泛应用已对经济、文化、教育、科学的发展产生了重要影响，同时不可避免带来一些新的社会、道德、政治与法律问题。本讲稿第三十七页，共三十七页