1
计算机网络
computer networks
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
? 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
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
7
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
8
最初的通信方式
?,烽火 连三月,家书 抵万金”
9
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
10
电报
? 19世纪早期
? 美国人摩尔斯
? 技术基础：电磁学
11
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
12
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）
13
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
14
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
15
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
16
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
17
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
18
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
19
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
20
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
21
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
? ? ?
22
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
23
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
24
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
25
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
26
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,
27
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
28
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
29
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
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
32
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
33
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
34
拓扑结构图
35
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
36
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
37
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
38
哲学家 -翻译 -秘书
39
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
40
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
41
OSI/RM模型图
42
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
43
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
44
TCP/IP协议
45
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
计算机网络
computer networks
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
? 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
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
7
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
8
最初的通信方式
?,烽火 连三月,家书 抵万金”
9
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
10
电报
? 19世纪早期
? 美国人摩尔斯
? 技术基础：电磁学
11
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
12
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）
13
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
14
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
15
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
16
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
17
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
18
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
19
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
20
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
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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
? ? ?
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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
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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
24
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
25
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
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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,
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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
28
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
29
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
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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
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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
32
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
33
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
34
拓扑结构图
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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
36
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
37
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
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哲学家 -翻译 -秘书
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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
40
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
41
OSI/RM模型图
42
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
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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
44
TCP/IP协议
45
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
