1
计算机网络
computer networks
郑 刚
Email:zhenggang_1983@163.com
2
第一章 引言
3
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
4
课程性质及任务
课程性质：计算机应用技术专业（本科）的一门必修专业课程
本课程的主要任务,
对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解。
对当前计算机网络的主要种类和常用网络协议有较清晰的概念。
初步掌握以 TCP/IP协议族为主的网络协议结构。
对当前计算机网络的应用有所了解。
对当前计算机网络的新技术新发展有所了解。
5
先修课程
模拟与数字电路
数字信号处理
计算机组成原理
操作系统原理
程序设计（ c,vc++）
6
参考书
,计算机网络,第三版,Andrew S，清华大学出版社
,TCP/IP详解 卷 1：协议,,机械工业出版社
,数据与计算机通信,第六版,William
Stallings，电子工业出版社
用 TCP/IP进行网际互联,Douglas E,
Comer，电子工业出版社
7
课程主要内容
数据通信基础
局域网与广域网
TCP/IP联网协议
网络应用
网络管理与网络安全
8
课程目标
掌握计算机网络的基本概念,基本理论和基本方法；
通过学习和习题练习,具备一定的分析问题和解决问题的能力
9
对大家的要求
三个重要环节
课前预习
课上认真听讲
课后认真复习消化、作业
经常进行阶段复习
10
其它约定
不得迟到、早退、缺课
上课时请关闭手机
作业不得用纸片信纸之类，必须使用作业本，两本交替使用（周四交作业）
迟交的作业及纸片做的作业恕不修改，
只作记录
如发现抄袭作业的，全部以 0分计
11
计分方式
期终考试成绩占 70％
平时成绩占 30％
作业 10%，实验 10%，平时表现 10%
缺课一次扣 1分，迟到一次扣 0.5分
手机声响扣 1分
严重违反课堂纪律，视情节轻重扣分
12
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
13
最初的通信方式
,烽火 连三月,家书 抵万金”
14
光电报
科学技术的发展很多都是伴随着军事应用而发展起来的（如：航天、核技术、网络等等）
就网络技术而言，远有 18世纪末出现于法国的光电报，近有 Internet的前身 ARPANET，均是由军事应用带动发展起来的。
时间,18世纪末
地点：欧洲，法国
发明人,Claude Chappe
15
Chappe 光电报调整器
98个位置 (编码 )组合代表各种字母、数字、符号等指示器
16
电报
19世纪早期
美国人摩尔斯
技术基础：电磁学
17
电报
电报系统的组成：
发射机
接收机
编码图：点、划
密码本
传输线路
18
电话
19世纪中期
美国人贝尔
技术基础：电报（利用电报系统传输声音）
19
电话
与电报系统的本质区别：线路上始终带电，可传输语音信号
发送机、接收机（电话机，扩音）
交换机：从人工交换到自动交换
传输线路：铜丝代替铁丝
20
通信信号、介质发展过程
声、光?电、磁?光、无线电传输介质：
自由空间传输介质：
电缆传输介质：
光缆或自由空间
21
计算机网络的产生
计算机网络源于 计算机技术 与 通信技术相结合
1946年第一台电子计算机诞生
20世纪 50年代，计算机与通信技术相结合，产生了计算机网络
计算机网络的发展大致经历了三个阶段
22
计算机网络的发展过程（ 1）
1五十年代到六十年代
1 单处理机联机系统
2 终端集中器
2 七十年代的计算机网络
1 计算机到计算机网络
2 ARPANET
3 八十年代的计算机网络
1 标准化,OSI体系结构,ISO,CCITT,IEEE
2 局域网技术
4 九十年代的计算机网络
1 Internet
2 新一代高速计算机网络技术
23
以单计算机为中心的联机系统
第一代网络
背景,20世纪 60年代中期以前，主计算机昂贵，通信线路和通信设备相对便宜
联机终端网络能够共享主机资源、
进行信息的采集及综合处理 (如图 )
实例,SAGE,SABRE-1
特点：
在这种系统中，一端是没有处理能力的终端设备，
而另一端是一台大中型计算机，它可以同时处理多个远方终端来的命令
远地的多个终端和本地的大中型计算机之间通过数据通信设备可以直接通信
24
以单计算机为中心的联机系统
缺点：
主机负荷较重
通信线路利用率低
可靠性低
改进：
多点通信线路
终端集中器和前端处理机
25
计算机 —计算机网络
第二代网络
背景,20世纪 60-70年代，随着计算机技术和通信技术的进步，将多个单处理机联机终端网络互联，形成多处理机为中心的网络
两类：
1.主机既承担数据处理，又承担通信工作
2.通信从主机分离出来，由通信控制处理机 CCP来处理通信
特点：
网络中通信的双方是计算机到计算机
计算机网络的功能是以共享资源为主，而不是像第一代计算机网络那样是以数据通信为主
实例,ARPANET,NPL等
26
网络体系结构的标准化
第三代网络
背景：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建成的网络，依据标准化水平可分为两个阶段：
各计算机制造厂商网络结构标准化
IBM/SNA,DEC/DNA,Univac/DCA等
国际网络体系结构标准化
ISO/OSI（开放系统互联参考模型）
IEEE802系列
27
因特网（ Internet）
因特网的前身,ARPANET
世界范围的互联网
TCP/IP协议是因特网上的标准
主要应用
万维网（ WWW）
电子邮件
文件传输
远程登录
28
计算机网络的发展历史（ 2）
5 我国计算机网络的发展历史七十年代末开始八十年代：
1 局域网
2 OSI网络体系结构
3 低速广域网（电话线）
九十年代：
1 局域网 Novell,TCP/IP
2 X.25广域网及其应用
29
计算机网络的发展历史（ 3）
1990 ~ 1993 通过 X.25与国际连网
1994 中科院高能所,64K，日本
NCFC,64K,Sprint
1995 化工大学,64K，日本
Chinanet,64K + 64K,Sprint
CERNET,128K,Sprint
30
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
31
计算机网络的概念
对于计算机网络，在不同阶段或从不同的观点有着不同的定义。三种不同观点：
以相互共享（硬件、软件和数据）资源方式而连接起来，
且各自具有独立功能的计算机系统的集合
在网络协议控制下，由多台主计算机、若干台终端、数据传输设备以及计算机与计算机间、终端与计算机间进行通信的设备所组成的计算机复合系统
利用各种通信手段，例如电报、电话、微波通信等，把地理上分散的计算机有机地连在一起，达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统
较为确切的定义：计算机网络是以 资源共享 和信息交换 为目的,通过数据通信线路 将多台自主运行的计算机互联而成的系统
32
计算机网络的概念
计算机网络源于 计算机技术 与 通信技术 相结合
一般定义：计算机网络是以资源共享和信息交换为目的，通过数据通信线路将多台自主运行的计算机互联而成的系统通信,两个结点,
网络,两个或多个结点,
33
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
34
计算机网络的功能
数据通信
E-mail,ICQ,IP Phone
资源共享
硬件资源的共享，如打印机、大容量磁盘,CD-ROM等
软件资源的共享，如程序、数据等
提高可靠性
避免了单点失效对用户产生的影响
促进分布式数据处理和分布式数据库的发展
35
计算机网络系统的组成
计算机网络系统是由通信子网和资源子网两层构成的
通信子网：面向通信控制和通信处理
资源子网：包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户计算机
36
课前回顾
1,SAGE属于第几代网络？有何特点？
第一代，以单计算机为中心的联机系统
2、通信子网包括哪些组成部分？
通信设备和通信线路
3、以下关于 ARPANET的描述正确的是：
因特网的前身
采用电路交换技术
使用 TCP/IP协议
37
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
38
计算机网络分类
1 按距离划分
广域网 >50km
局域网 几米到几公里
城域网 介于广域网与局域网之间
2 按通信介质划分
有线网
无线网
3 按通信传播方式划分
广播式传播方式网
点到点传播方式网
39
计算机网络分类
4 按通信速率划分
低速网
中速网
高速网
5 按使用范围划分
公用网
专用网
6 按网络控制方式分类
集中式计算机网络
分布式计算机网络
40
计算机网络分类
7 按网络环境分类
部门网络
企业网络
校园网络
8 按拓扑结构划分 拓扑结构图
星形结构
层次结构或树形结构
总线形结构
环形结构
点到点部分连接的不规则形
点到点全连接结构 N个节点需 N*(N-1)/2条线路
41
拓扑结构图
42
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
43
计算机网络体系结构计算机网络的体系结构是从 功能 的角度描述计算机网络的结构计算机网络的体系结构,为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将这些同层进程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
网络功能的分层 协议的分层 体系结构的分层
44
分层
在网络分层结构中，第 N层是第 N-1层的用户，同时是第 N+1层的服务提供者，
分层结构的好处：
独立性强
功能简单
适应性强
易于实现和维护
45
哲学家 -翻译 -秘书
46
几个著名的网络体系结构
ISO/OSI（开放系统互联）参考模型
TCP/IP体系结构
47
OSI/RM模型
开放系统互联模型（ OSI/RM）是作为计算机通信体系结构的模型由国际标准化组织（ ISO）制定并构架的开放协议标准
它由七个层次构成，由下至上分别是：
物理层，数据链路层，网络层，传输层，
会话层，表示层，应用层
48
OSI/RM模型图
49
OSI/RM模型
各层功能：
物理层,在物理介质上传输原始比特流
数据链路层,为穿越物理链路的信息提供可靠的传输手段，
为数据块发送提供必要的同步，差错控制和流量控制
网络层,通信子网的运行控制，主要任务是如何反分组从源传送到目的地
传输层,提供可靠、透明的端到端的数据传输，并提供端点间的错误校正和流控制
会话层,为应用程序间的通信提供对话控制机制
表示层,定义了两个应用之间进行交换的数据格式
应用层,提供给用户访问 OSI环境的手段
50
TCP/IP协议
目前事实上的工业标准协议
以 TCP/IP 协议为核心的 Internet 网络体系结构。
1,网络访问层：定义主机到网络的连接
2,网络互联层：控制通信子网提供源点到目的点的 IP 包传送。
3,传输层：提供端到端的数据传送服务。
TCP 和 UDP
4,应用层：提供各种 Internet 管理和应用服务功能
51
TCP/IP协议
52
网络通信标准化组织
ISO：国际标准化组织 OSI
ITU：国际电信联盟
ITU-T：电信标准化部 x.25
ITU-R：无线通信部
ITU-D：开发部
IEEE：电气电子工程师协会 IEEE802
EIA：（美国）电子工业协会 RS-232
IETF：因特网工程特别任务组 RFC
53
作业
1、计算机网络的发展过程可划分为哪几个阶段，各个阶段有何特点？
2、计算机网络可从哪几方面进行分类？
3、各例举一个你所知道的局域网、校园网、城域网和广域网的例子。
4、调查我国目前互联网发展状况，分析互联网发展趋势
54
,计算机网络,第一章“引言”
终
55
快乐的学习！
快乐的工作！
快乐的生活！
计算机网络
computer networks
郑 刚
Email:zhenggang_1983@163.com
2
第一章 引言
3
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
4
课程性质及任务
课程性质：计算机应用技术专业（本科）的一门必修专业课程
本课程的主要任务,
对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解。
对当前计算机网络的主要种类和常用网络协议有较清晰的概念。
初步掌握以 TCP/IP协议族为主的网络协议结构。
对当前计算机网络的应用有所了解。
对当前计算机网络的新技术新发展有所了解。
5
先修课程
模拟与数字电路
数字信号处理
计算机组成原理
操作系统原理
程序设计（ c,vc++）
6
参考书
,计算机网络,第三版,Andrew S，清华大学出版社
,TCP/IP详解 卷 1：协议,,机械工业出版社
,数据与计算机通信,第六版,William
Stallings，电子工业出版社
用 TCP/IP进行网际互联,Douglas E,
Comer，电子工业出版社
7
课程主要内容
数据通信基础
局域网与广域网
TCP/IP联网协议
网络应用
网络管理与网络安全
8
课程目标
掌握计算机网络的基本概念,基本理论和基本方法；
通过学习和习题练习,具备一定的分析问题和解决问题的能力
9
对大家的要求
三个重要环节
课前预习
课上认真听讲
课后认真复习消化、作业
经常进行阶段复习
10
其它约定
不得迟到、早退、缺课
上课时请关闭手机
作业不得用纸片信纸之类，必须使用作业本，两本交替使用（周四交作业）
迟交的作业及纸片做的作业恕不修改，
只作记录
如发现抄袭作业的，全部以 0分计
11
计分方式
期终考试成绩占 70％
平时成绩占 30％
作业 10%，实验 10%，平时表现 10%
缺课一次扣 1分，迟到一次扣 0.5分
手机声响扣 1分
严重违反课堂纪律，视情节轻重扣分
12
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
13
最初的通信方式
,烽火 连三月,家书 抵万金”
14
光电报
科学技术的发展很多都是伴随着军事应用而发展起来的（如：航天、核技术、网络等等）
就网络技术而言，远有 18世纪末出现于法国的光电报，近有 Internet的前身 ARPANET，均是由军事应用带动发展起来的。
时间,18世纪末
地点：欧洲，法国
发明人,Claude Chappe
15
Chappe 光电报调整器
98个位置 (编码 )组合代表各种字母、数字、符号等指示器
16
电报
19世纪早期
美国人摩尔斯
技术基础：电磁学
17
电报
电报系统的组成：
发射机
接收机
编码图：点、划
密码本
传输线路
18
电话
19世纪中期
美国人贝尔
技术基础：电报（利用电报系统传输声音）
19
电话
与电报系统的本质区别：线路上始终带电，可传输语音信号
发送机、接收机（电话机，扩音）
交换机：从人工交换到自动交换
传输线路：铜丝代替铁丝
20
通信信号、介质发展过程
声、光?电、磁?光、无线电传输介质：
自由空间传输介质：
电缆传输介质：
光缆或自由空间
21
计算机网络的产生
计算机网络源于 计算机技术 与 通信技术相结合
1946年第一台电子计算机诞生
20世纪 50年代，计算机与通信技术相结合，产生了计算机网络
计算机网络的发展大致经历了三个阶段
22
计算机网络的发展过程（ 1）
1五十年代到六十年代
1 单处理机联机系统
2 终端集中器
2 七十年代的计算机网络
1 计算机到计算机网络
2 ARPANET
3 八十年代的计算机网络
1 标准化,OSI体系结构,ISO,CCITT,IEEE
2 局域网技术
4 九十年代的计算机网络
1 Internet
2 新一代高速计算机网络技术
23
以单计算机为中心的联机系统
第一代网络
背景,20世纪 60年代中期以前，主计算机昂贵，通信线路和通信设备相对便宜
联机终端网络能够共享主机资源、
进行信息的采集及综合处理 (如图 )
实例,SAGE,SABRE-1
特点：
在这种系统中，一端是没有处理能力的终端设备，
而另一端是一台大中型计算机，它可以同时处理多个远方终端来的命令
远地的多个终端和本地的大中型计算机之间通过数据通信设备可以直接通信
24
以单计算机为中心的联机系统
缺点：
主机负荷较重
通信线路利用率低
可靠性低
改进：
多点通信线路
终端集中器和前端处理机
25
计算机 —计算机网络
第二代网络
背景,20世纪 60-70年代，随着计算机技术和通信技术的进步，将多个单处理机联机终端网络互联，形成多处理机为中心的网络
两类：
1.主机既承担数据处理，又承担通信工作
2.通信从主机分离出来，由通信控制处理机 CCP来处理通信
特点：
网络中通信的双方是计算机到计算机
计算机网络的功能是以共享资源为主，而不是像第一代计算机网络那样是以数据通信为主
实例,ARPANET,NPL等
26
网络体系结构的标准化
第三代网络
背景：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建成的网络，依据标准化水平可分为两个阶段：
各计算机制造厂商网络结构标准化
IBM/SNA,DEC/DNA,Univac/DCA等
国际网络体系结构标准化
ISO/OSI（开放系统互联参考模型）
IEEE802系列
27
因特网（ Internet）
因特网的前身,ARPANET
世界范围的互联网
TCP/IP协议是因特网上的标准
主要应用
万维网（ WWW）
电子邮件
文件传输
远程登录
28
计算机网络的发展历史（ 2）
5 我国计算机网络的发展历史七十年代末开始八十年代：
1 局域网
2 OSI网络体系结构
3 低速广域网（电话线）
九十年代：
1 局域网 Novell,TCP/IP
2 X.25广域网及其应用
29
计算机网络的发展历史（ 3）
1990 ~ 1993 通过 X.25与国际连网
1994 中科院高能所,64K，日本
NCFC,64K,Sprint
1995 化工大学,64K，日本
Chinanet,64K + 64K,Sprint
CERNET,128K,Sprint
30
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
31
计算机网络的概念
对于计算机网络，在不同阶段或从不同的观点有着不同的定义。三种不同观点：
以相互共享（硬件、软件和数据）资源方式而连接起来，
且各自具有独立功能的计算机系统的集合
在网络协议控制下，由多台主计算机、若干台终端、数据传输设备以及计算机与计算机间、终端与计算机间进行通信的设备所组成的计算机复合系统
利用各种通信手段，例如电报、电话、微波通信等，把地理上分散的计算机有机地连在一起，达到相互通信而且共享软件、硬件和数据等资源的系统
较为确切的定义：计算机网络是以 资源共享 和信息交换 为目的,通过数据通信线路 将多台自主运行的计算机互联而成的系统
32
计算机网络的概念
计算机网络源于 计算机技术 与 通信技术 相结合
一般定义：计算机网络是以资源共享和信息交换为目的，通过数据通信线路将多台自主运行的计算机互联而成的系统通信,两个结点,
网络,两个或多个结点,
33
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
34
计算机网络的功能
数据通信
E-mail,ICQ,IP Phone
资源共享
硬件资源的共享，如打印机、大容量磁盘,CD-ROM等
软件资源的共享，如程序、数据等
提高可靠性
避免了单点失效对用户产生的影响
促进分布式数据处理和分布式数据库的发展
35
计算机网络系统的组成
计算机网络系统是由通信子网和资源子网两层构成的
通信子网：面向通信控制和通信处理
资源子网：包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户计算机
36
课前回顾
1,SAGE属于第几代网络？有何特点？
第一代，以单计算机为中心的联机系统
2、通信子网包括哪些组成部分？
通信设备和通信线路
3、以下关于 ARPANET的描述正确的是：
因特网的前身
采用电路交换技术
使用 TCP/IP协议
37
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
38
计算机网络分类
1 按距离划分
广域网 >50km
局域网 几米到几公里
城域网 介于广域网与局域网之间
2 按通信介质划分
有线网
无线网
3 按通信传播方式划分
广播式传播方式网
点到点传播方式网
39
计算机网络分类
4 按通信速率划分
低速网
中速网
高速网
5 按使用范围划分
公用网
专用网
6 按网络控制方式分类
集中式计算机网络
分布式计算机网络
40
计算机网络分类
7 按网络环境分类
部门网络
企业网络
校园网络
8 按拓扑结构划分 拓扑结构图
星形结构
层次结构或树形结构
总线形结构
环形结构
点到点部分连接的不规则形
点到点全连接结构 N个节点需 N*(N-1)/2条线路
41
拓扑结构图
42
内容提要
教前引导
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
计算机网络的分类
计算机网络体系结构
43
计算机网络体系结构计算机网络的体系结构是从 功能 的角度描述计算机网络的结构计算机网络的体系结构,为了完成计算机间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定了同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。将这些同层进程通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。
网络功能的分层 协议的分层 体系结构的分层
44
分层
在网络分层结构中，第 N层是第 N-1层的用户，同时是第 N+1层的服务提供者，
分层结构的好处：
独立性强
功能简单
适应性强
易于实现和维护
45
哲学家 -翻译 -秘书
46
几个著名的网络体系结构
ISO/OSI（开放系统互联）参考模型
TCP/IP体系结构
47
OSI/RM模型
开放系统互联模型（ OSI/RM）是作为计算机通信体系结构的模型由国际标准化组织（ ISO）制定并构架的开放协议标准
它由七个层次构成，由下至上分别是：
物理层，数据链路层，网络层，传输层，
会话层，表示层，应用层
48
OSI/RM模型图
49
OSI/RM模型
各层功能：
物理层,在物理介质上传输原始比特流
数据链路层,为穿越物理链路的信息提供可靠的传输手段，
为数据块发送提供必要的同步，差错控制和流量控制
网络层,通信子网的运行控制，主要任务是如何反分组从源传送到目的地
传输层,提供可靠、透明的端到端的数据传输，并提供端点间的错误校正和流控制
会话层,为应用程序间的通信提供对话控制机制
表示层,定义了两个应用之间进行交换的数据格式
应用层,提供给用户访问 OSI环境的手段
50
TCP/IP协议
目前事实上的工业标准协议
以 TCP/IP 协议为核心的 Internet 网络体系结构。
1,网络访问层：定义主机到网络的连接
2,网络互联层：控制通信子网提供源点到目的点的 IP 包传送。
3,传输层：提供端到端的数据传送服务。
TCP 和 UDP
4,应用层：提供各种 Internet 管理和应用服务功能
51
TCP/IP协议
52
网络通信标准化组织
ISO：国际标准化组织 OSI
ITU：国际电信联盟
ITU-T：电信标准化部 x.25
ITU-R：无线通信部
ITU-D：开发部
IEEE：电气电子工程师协会 IEEE802
EIA：（美国）电子工业协会 RS-232
IETF：因特网工程特别任务组 RFC
53
作业
1、计算机网络的发展过程可划分为哪几个阶段，各个阶段有何特点？
2、计算机网络可从哪几方面进行分类？
3、各例举一个你所知道的局域网、校园网、城域网和广域网的例子。
4、调查我国目前互联网发展状况，分析互联网发展趋势
54
,计算机网络,第一章“引言”
终
55
快乐的学习！
快乐的工作！
快乐的生活！
