INTERNET TECHNOLOGY
哈尔滨工业大学
张冬燕
zdy@hit.edu.cn
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 2
参考书目
?,计算机网络,
– Andrew Tanenbaum,清华大学出版社
?,计算机网络与互联网,
– Douglas Comer,电子工业出版社
?,TCP/IP详解,卷一协议,
– Richard Stevens,机械工业出版社
?,计算机网络（第三版）,
– 谢希仁编著，大连理工大学出版社
?,用 TCP/IP进行网络互连 (第一卷 ),
– Douglas Comer,电子工业出版社
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 3
第一章 Internet 概述
?主要内容
– Internet的基本概念、基础知识、特点、功能、
形成,发展 和现状等。
?学习目的
– 掌握 计算机网络与 Internet的 基本概念
– 掌握 Internet,Intranet,Extranet的含义及其
区别
– 了解 Internet产生,发展 和现状
– 了解网络互连的基本概念以及接入 Internet的
基本方法
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 4
第一章 Internet 概述
?什么是计算机网络？
– 计算机网络是地理上分散的多台独立自
主的计算机遵循约定的通讯协议，通过
软、硬件互连以实现交互通信、资源共
享、信息交换、协同工作以及在线处理
等功能的系统 。
– 计算机网络与国际电话系统十分相似 --
没有人能完全拥有或控制它，但连接以
后却能使它象大型网络一样运转。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 5
第一章 Internet 概述
自建网络、租用网络与使用公网
均可作为连接各地局域网的手段
?局域网 /服务器
?通信网络
?统一的协议
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 6
1.1 计算机网络的起源与发展
?计算机互联网初期的特点：
– 以通信线路为基础，建立远程终端，构造分时
系统。这种具有通信功能的终端便是早期的计
算机网络。
– 主要特点是将通信技术与计算机技术相结合，
建立了总长度为 240万公里的远程终端
?问题：
– 主机负担重，需要兼顾数据处理及通信
– 设备运行速度慢，使得独占线路利用率低
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 7
?60年代末尝试了两种网络结构形式
– 主计算机通过高速通讯线路连接起来
– 通过通讯处理器将计算机设备间接地连
起来
计算机互联网的雏形
通信控制处理机
T T T
主计
算机
主计
算机
T T T T
T T T
主计算机
主计算机 主计算机
T T T T
早期的计算机网络 二级结构的计算机网络
主计
算机
CCP
CCP CCP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 8
计算机互联网的雏形
斯坦福大学
犹他大学
加州大学落山矶分校
加州大学巴巴拉分校
1969年美国建立成第一个分组交换网
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 9
互联网的雏形 --ARPAnet网
?分组交换不同于传统的电路交换，是存储
转发方式中的一种，将要传送的报文分割
成具有同一格式的分组，以此作为传输的
单元，进行存储转发。
?优点是：线路利用率高、可进行数据速率
的转换、不易引起阻塞、可以使用优先权
?因此在 1976年，国际电报电话咨询委员会
（ CCITT）制定了用于公用分组交换网的
协议标准 X.25。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 10
互联网的雏形 --ARPAnet网
通信子网CCP
通信控制处理机
挪威
英国
超过 40个节点
?完成了对计算机网络的定义
?提出了资源子网、通信子网的概念
?研究了分组交换方法
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 11
互联网的雏形 --NSFnet网
?1985年美国国家科学基金会（ NSF）
在 ARPAnet成功后决定资助建立计算
机科学网。
?1987年建立了一个新的广域网，由 13
个节点组成，由主干节点下联到各地
区网。
?采用 TCP/IP作为统一的通信协议标
准，传输速率由 56kbps提高到
1.544Mbps。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 12
互联网的雏形 --NSFnet网
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 13
美国国内互联网的形成
?ARPAnet后期分离出来一个军方专用网络
MILnet。
?MILnet与 NSFnet进行了互连，互连后正式称
为 Internet。
?1990年能源网（ Esnet）、航天技术网
(NASAnet)、商业网 (COMnet)等先后接入
Internet，从而构成了美国的 Internet，称为
USInternet。
?同年建立了一个新的广域网 ANSnet，带宽
45Mbps。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 14
中国互联网发展概况
?1987年 9月 20日 钱天白先生通过 X.25网络
（ ChinaPac） 和德国的网关，从中国向
Internet发出了第一封电子邮件,, Across
the Great Wall,Reach the World”,即：
,跨越长城，通达世界, 。
?1989年 5月,CRN通过 X.25网与德国联网
?1991年,中科院高能所通过专线与美国联网
?1994年 4月,中国成为直接接入 Internet的国
家
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 15
CERNET 中国科技网
中国互联网发展概况
UNINET 中国联通网
CERNET 中国教育网
CHINANET 中国电信网
CHINAGBN 中国经济网
中科院系统的 12个
分院和 123个研究
所 (95年 )
中国公用计算
机互联网，即
163,169
原国家教委 94年 12
月组织清华、北大
等高校承建
中国国家公用经济信
息通信网（金桥网）
中国联通公司
(2000年 )
Internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 16
中国公用计算机互联网 (Chinanet)
?Chinanet 于 94年开始建设，由邮电部
建设,95年 6月对外营业。
?依托 ChinaPac,ChinaDDN,PSTN
等通信资源，构成国内速度最快的网
络。
?共有 31个主干节点，覆盖全国。
?3个国际出口
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 17
中国公用计算机互联网 (Chinanet)
Internet
核心
层网管中心 北京 上海
广州 港澳 internet接入层
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 18
中国教育网的三层结构
hit.edu.cn
Internet
.edu.cntsinghua.edu.cn
neu.edu.cn
CERNET
骨干网
省中心省中心 省中心 省中心
地区中心 地区中心地区中心
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 19
中国教育网（ CERNET）
北京
郑州西安
武汉 合肥 上海
南昌 杭州
广州
成都
沈阳
南宁
桂林
昆明
天津
福州
重庆
徐州
石家庄太原
济南 青岛
厦门
大连
长春 哈尔滨
长沙
南京
深圳海口
已有 DWDM 已有 SDH 未建地区
地区网络中心 省主节点
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 20
中国教育网主干网
徐闻
长春
哈尔滨
乌鲁木齐
拉萨
西宁
兰州
银川
呼和浩特
台北
沈阳
南昌
西安 徐州
武汉 合肥
郑州
石家庄
北京
南宁
广州
福州
杭州
上海
南京
天津
贵阳
海口
三亚
湛江
无锡
大连
太原 济南 烟台
成都
长沙
重庆 黄梅
九江
昆明
青岛
汕头
唐山
汉中
宜昌
珠海 深圳
惠州
柳州
百色 厦门
主干网
地区网
GigaPop
Pop
桂林
深圳
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 21
CERNET国内互联
?中国网通 北京 3x155M+155M= 620M
?中国电信 广州 3x155M = 465M
?北京交换中心 1G （ 2.5G）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 22
中国互联网的发展
?2000年 1月 18日 CNNIC,中国互联网络发展状况
统计报告》：截止至 99年 12月 31日，我国上网用
户数达 890万（ 99年上半年为 400万），上网计算
机主机达 350万台,WWW站点 15153个
?2001年 1月 17日,CNNIC在京发布了最新的《中
国互联网络发展状况统计报告》。统计报告显示：
截止到 2000年 12月 31日止，我国上网计算机数有
约 892万台 (拨号 751万，专线 141万 )；域名总数
122099个；上网用户数 2250万人（拨号 1543万，
专线与拨号同时 343万，其它 92万）； 2001年，我
国上网计算机已接近 3000万台。 WWW网站约
265405个，我国国际线路的总容量为 2799M。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 23
全球范围 Internet的形成
?早期的 Internet是为了促进科学与教
育的发展而建立的，因此被严格地限
制在科技与教育领域
?由于美国 Internet技术的发展，各国
也相继发展起来，并开始进行了互连，
从而使用户数急剧增加。
?1992年，正式成立了 Internet协会，
届时联机数目已经以百万计。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 24
1.1 计算机网络的起源与发展
?Internet的发展经历了三个阶段：
– 1969~1983 研究试验阶段
– 1983~1994 实用阶段，在美国和一些发
达国家的大学及研究部门得到广泛应用
– 1994~至今 商业化阶段，除教育科研网
外，政府部门、商业企业单位以及个人
开始广泛使用 Internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 25
1.1 计算机网络的起源与发展
?计算机网络的基本特征：
– 计算机网络建立的主要目的是实现计算
机资源的共享；
– 互连的计算机是分布在不同地理位臵的
多台独立的, 自治计算机,
(autonomous computer)；
– 连网计算机必须遵循共同的网络协议；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 26
与传输介质有关的概念
?吞吐量 /数据传输率
– 在一个给定时间内介质能够传输的数据量,bps
– 每种介质都有其潜在的吞吐量
?? 带宽
– 介质能传输的最高和最低频率之差,Hz
– 任何一个物理系统都有其有限带宽
?? 带宽与数据传输率的关系
– 1924,Nyquist定理
? 无噪声信道环境下 max baud rate = 2 * Bandwidth
– 带宽越高数据传输率越大
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 27
与传输介质有关的概念
?基带（ Baseband） 传输
– 利用数字通信通道进行传输的方法称为基带传输 。
相应的信号称为“数字基带信号”
? 计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。
? 大多数的局域网使用基带传输，如以太网、令牌环网。
?宽带（ Broadband） 传输
– 利用模拟信号来传输数据信号的方法称为频带传
输。 借助频带传输，可以将链路容量分解成两个
或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，
这就是宽带传输。
? 宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如 CATV、
ISDN等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 28
1.2 计算机网络互连
?网络互连的必要性
– 网络互连是局域网发展的必然趋势
– 各种通信类型的网络需要长期共存
– 网络的整体性能需要改善
– 大量的异构网需要互连
?网络互联的结果
– 由许多不同的异构 (heterogeneous)网络开始
? 连接这些物理网络
? 使用软件手段使得连接之后的系统看起来是
,同类的, (homogeneous)
– 称之为 internetwork或 internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 29
?网络互连的基本方式
– 物理层中继系统（即中继器 Repeater）
通常用于同种网络的物理层上，对所接受的信号进
行再生和放大，以便扩大网络的作用范围。
– 数据链路层中继系统（即网桥或桥接器）
通常用于在数据链路层对帧信息进行存储转发。
– 网络层中继系统（即路由器 Router）
通常用于在网络层存储与转发分组数据。
– 最高层中继系统（即网关或 Gateway）
这是最复杂的一种，通常用于在网络层以上的各层
进行双向或单向的协议的转换，故网关又称为协议
转换器。
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 30
?网络互连的基本方式（续）
一般来说，网络互连的方式主要有：
（ 1）通过中继系统实现网络互连
由于主机和节点是组成网络的基本部分，因此这类互连主
要有两种方式：
节点级互连（又称为分布式计算环境互连）
主机级互连（又称为数据终端设备 DTE互连）
（ 2）通过互连网进行网络互连
当互连网络的数目较多时，通常的做法是：先用网关构成
一个互连网，并为其制定一个大家都遵守的数据格式（协
议），再把各个网络连接到网关上，这样就形成了互连网
络。这种方式在数据从源到目的地时进行了两次协议转换：
源网络协议 → 互连网协议；互连网协议 → 目的网络协议。
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 31
?网络互连的常用设备
?（ 1）中继器（ Repeater）
用来扩展单段网络的长度，作用：对信号进行再生和放大。
?（ 2）路由器（ Router）
这是实现异构型网络互连的重要设备。它可将众多不同类型的
网络连接成一个大型网络。其功能包括：路由选择、包的存储
与转发、网络分段、流量控制、网络管理等。
?（ 3）网关（ Gateway）
也是用于异构型网络互连的设备。主要功能是进行协议转换和
数据重新分组。通常用于网络层、运输层和应用层，主要有：
协议网关、应用网关和安全网关。
?（ 4）集线器（ Hub）
?（ 5） 交换机（ Switch）
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 32
计算机网络互连 --中继器
?中继器又称为转发器，工作在物理层，用
于连接以太制式的总线式网络。中继器实
现网络在物理层上的连接，起到扩展网络
连接距离的作用。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 33
计算机网络互连 --中继器
?中继器分为直接放大式和信号再生式两种：
– 直接放大式只是一个简单的放大器，噪音也将一同
传递到下一网段。
– 信号再生式同时具有信号再生功能，其可对
信号进行整形后传到下一网段。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 34
网桥是用于连接两个同构的相互独立的网
络，主要用于进行信息的过滤与转发。
计算机网络互连 --网 桥
网
桥
网
桥本地网桥
查表得知目的地址在本端口
处，进行包过滤，不予转发
查表得知目的地址不在本
端口处，将报文转发出去
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 35
?交换机是将各端口之间进行逻辑上的直联，由
此不仅各端口可以同时进行传输，而且可以将
网络划分为多个子段以提高广播效率。
?交换机可分为二层交换与三层交换，其中第二
层交换作用在链路层，起到广播转移的作用，
如以太网交换机。而第三层交换则作用在网络
层，支持 IP交换。
?第三层交换是路由器的另一种实现模式，用于
完成路由控制功能。其与传统的路由器的主要
差别一是表现在硬件实现上，二是与交换机合
为一体，使得在交换的同时进行路由选择。
?可以支持 VLAN。
计算机网络互连 --交换机
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 36
计算机网络互连 --路由器
?路由器是在多个网络及介质之间对 IP协议
提供网络互连能力。其与网桥的主要差别
是可以支持不同底层协议网络的互连，与
网关的主要差别在于路由器具有路由功能。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 37
?Internet（ 因特网）
– 这是一个遵循 TCP/IP协议，将全球大大小小的各种计算机网络
互连起来的全球最大的计算机网络，即因特网。
Internet=inter+networks:网络的网络、网间网。
?internet（ 互连网）
– 指采用了 Internet 技术和协议进行互连的网络，泛指一般的
互连网。
?Intranet（ 内联网或内部网）
– 这是指一个采用了 TCP/IP协议的但并不一定和 Internet 连接
的企业内部网络。它是 Internet 概念与技术在企业内部网络
中的具体应用。
?Extranet（ 外联网）
– 这是指一个可为外部相关用户提供选择性服务的 Intranet。
Extranet将 Intranet扩展到内部网之外，使得可以完成一些合
作性的商务应用。
总之,Intranet和 Extranet只是一种思想，而不是一种技术，
但它们都使用了 Internet 技术。
与互连网有关的几个名词
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 38
1.3 计算机网络分类
?按规模大小和地域范围：
– 局域网（ LAN）,在局部地理位臵内建立的网络
（ 1公里以内）。如一个办公室，一栋大楼等。
– 广域网（ WAN）：跨越远距离（几十至几千公里
范围），一般通过远程通信设施（铜线、光缆、无
线电）连接起来的网络。行业网，分布在多个地理
位臵的公司网。
– 城域网（ MAN）,将一个城市中的各部门、各单
位的网络连接起来的网络（ 5-50公里内）。
– 子网：网络的一个片段，其内的机器可以直接共享
资源和传输数据。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 39
1.3 计算机网络分类
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 40
1.3 计算机网络分类
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 41
1.3 计算机网络分类
?按拓扑结构（网络中计算机连接起来的结
构形态）：
– 总线
– 星型
– 环状
– 网状
总线
星型
环状
网状
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 42
1.3 计算机网络分类
?混合拓扑结构
层次
（树）
环 -星
总线 -星
网状 -星
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 43
1.3 计算机网络分类
?按交换方式：
– 电路交换（ 网络进行数据传输时，在源与目的之间构成
一条实际连接的专用物理线路 ）
– 报文 /分组交换（ 在源和目的之间不需要建立一条专用
的物理线路，而将信息分解成报文 /分组，一站一站从源送
到目的地，与普通邮政寄信方式类似 ）
– 帧中继（ 呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接，
实现多路复用和交换；不采用一步一步地流控和差错控制。
可以被认为是虚拟的租用线路 ）
– 信元交换（ 信元是 ATM数据传送的单位,ATM对信元
信息域不做任何处理，信元在网络中传送期间出现的一切
问题（信元丢失、传送出错、信元延时变化）都由终端来
处理 ）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 44
1.3 计算机网络分类
?按网络协议：
– TCP/IP,SNA,DNA,SPX/IPX、
AppleTALK等
?按应用规模：
– Internet
– Intranet
– Extranet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 45
1.4 Internet的基本应用
?计算机联网的主要目的
– 资源共享
? 硬件共享, 大型计算机的处理能力，昂贵的
外设；
? 软件共享, 应用软件，系统软件等；
? 数据共享, 用户数据（市场信息）等。
– 数据传输
? 支持用户之间的数据传输（如电子邮件、文
件传输,IP电话等）；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 46
1.4 Internet的基本应用
?提供分布处理和均衡计算机负荷的功
能。
?对地理上分布的系统进行集中控制；
对网络资源进行集中分配和管理。
?提高系统的可靠性。
?向网络用户提供最佳的性能价格比。
?开辟大量新的应用服务项目。
……
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 47
?Internet最基本的应用方式有
– 网上信息交流
– 网上信息获取
– 网上资源共享
– 等等
1.4 Internet的基本应用
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 48
网上信息交流
信息的通信与交流方式
?非交互式：
- 普通方式,邮寄信件；
- Internet 方式,E-mail； 信息浏览
?交互式：
- 普通方式,打电话；
- Internet 方式：在线文本交谈；语音通信（如
IP电话）；视频通信（如视频会议）；共享白板
系统等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 49
网上信息查找
WWW（ 环球信息网）是为了方便用户查找和获取
Internet信息的一种信息组织方式。用户只需要在本地
机（客户）上运行浏览器软件，就可从全球互连的 Web
服务器中获取各种信息。
Web浏览器软件尽管各不相同，但都具有如下基本功能：
?检索查询,可浏览、查询、读入全球范围内任一台
Web服务器上的信息。
?文件服务,可随时对所浏览的文挡进行保存、打印，
或跟踪感兴趣的链接。
?其它服务,如收发电子邮件,FTP,Telnet等功能。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 50
网上资源共享
在 Internet 中除了上述的 Web资源外，还有大
量的、相互独立的公共文件服务器，其中存储
着各种有用的资源，供人们通过 FTP（ 文件传
输）手段进行获取。一般通过 FTP下载的信息
主要有以下三类：
?免费软件,这类软件可供用户免费使用。
?共享软件,这类软件只允许用户免费一段时间，
到期后需交纳一定费用才能继续使用。
?公共档案文件,如各国的人口统计资料、期刊
杂志、艺术图片、科学实验结果等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 51
Internet上的资源
?网上图书馆
?网上大型专题数据库
?新闻组 (news group)/邮寄用户清单
(mailing list)
?电子公告牌
?信息获取工具
?共享硬件 /软件资源：巨型机、大型存储器、
公用软件
?搜索引擎,google,yahoo,sohu,sina
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 52
1.4 Internet的基本应用
?健康保健, 远程医疗、紧急医疗响应支持
?教育, 远程、数字图书馆
?科学研究, 能源、地理系统、气象、生物
?国家安全, 全球通信、信息传播
?环境, 检测、警告、响应
?政府, 传递政府服务和信息给公民和企业
?突发事件, 灾难响应、危机管理
?企业管理、设计和制造、电子商务、军事
等多方面应用
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 53
1.4 Internet的基本应用
?E-MAIL 服务
?WEB 服务
?FTP 服务
?TELNET 服务
?NEWS 服务
?CHAT 服务
?BBS 服务
……
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 54
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Internet 最大的特点是管理上的开放性，它没有集中的管
理机构，为了促进 Internet 运行所需的标准兼容性并确保
Internet的持续发展，先后成立了一些机构自愿承担必需的
管理职责，并且遵循自下而上的结构原则。下面介绍几个重
要的 Internet 组织：
1,Internet协会 (ISOC)及其组织机构
?目的,ISOC成立于 1992年，总部在美国。是作为一个全
球 Internet协凋与合作的国际组织而建立的。
?任务：确保全球 Internet发展的有利性和开放性，并通
过领导标准、议题和培训工作来发展互联网络酌相关技
术。
?网址,www.isoc.org
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 55
Internet学会（ ISOC）
工程任务租
许可证管理
技术研究组
Internet编号组
欧州地区 亚太地区 其它地区
Education Internet体系结构委员会 CNRI
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 56
2,IAB(Internet体系结构委员会 )职责
- 制定 Internet的技术标准
- 通过网络发布 Internet工作文件
- 规划 Internet发展战略
- 就技术问题进行国际协调
3,Internet 草案与 RFC
Internet技术管理的核心是制定网络连接和应用的协
议标准。在 Internet上，任何一个用户都可以对 Internet某
一领域的问题提出自己的解决方案或规范，作为 Internet草
案（ Internet Drafts） 提交给 IETF。 最后，由 IESG确定草
案是否能成为 Internet的标准。
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 57
4,InterNIC与域名管理
Internet 网络信息中心（ InterNIC,www.InterNIC.net）
成立于 1993年 1月，其主要任务是负责所有以,org,com、
net,edu 结尾的国际顶级域名的注册与管理（,mil,gov
由美国政府管理）各国的顶级域名由各国自己管理。
5,IAB下属工作组
? 工程任务组
? 许可证管理组
? 技术研究组
? Internet编号组：欧洲地区，亚太地区，其它地区
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 58
6,WWW协会（ W3C）
WWW协会（简称,W3C； 网址,www.w3c.org） 是除了 ISOC以外
的另一个国际性的 Internet 组织，其任务在于确定和颁布有
关 WWW的应用标准。
7、中国互连网络信息中心（ CNNIC）
中国互连网络信息中心（简称,CNNIC ； 网址：
www.cnnic.net.cn） 是于 1997年 6月成立的非赢利的
Internet 管理与服务机构，行使中国国家互连网络信息中心
的职责。
主要任务是,1）注册服务（包括：域名注册,IP地址分配、
自治系统号分配等）； 2）目录数据库服务； 3）信息服务； 4）
网站访问流量认证； 5）代表我国与 InterNIC,APNIC（ 亚太互
连网络信息中心）等国际机构进行业务联系。
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 59
8,Internet或网络中心的日常管理
Internet或网络中心的日常工作管理由以下部门完成：
? NOC(Network Operating Center)
职责：确保网络正常运行，监督网络活动
? NIC(Network Information Center)
职责：为用户或用户服务机构提供支持
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 60
?接入方式与 ISP的选择（与谁连？连
到哪？如何连？）
?调制解调器 (MODEM)
?通过电话线拨号接入 Internet
?通过局域网接入 Internet
?通过电话线进行数字连接
?通过电缆接入 Internet
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 61
?ISP（ Internet Service Provider）
– 即 Internet服务提供商的简称。
– ISP一般都建立自己的网络中心，使用专线接
入 Internet主干线路，提供 Internet接入服务
?ICP（ Internet Contents Provider）
– 即 Internet 网页内容供应商
– 提供网页发布服务，一般不提供接入服务
?IAP（ Internet Acception Provider）
– 即 Internet接入供应商
– 为用户提供接入服务，与 ISP基本功能相同。
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 62
?国家级接入网：
– ChinaNet
– ChinaGBN
– CERNET
– CSTNET
?接入服务商
– ISP
– ICP
– IAP
?单位 /企业网
?接入的通信线路
– 电话网,PSTN、
– 非对称数字用户线：
ADSL
– 综合业务网,ISDN
– 分组交换网,X25
– 专线,DDN,TI,EI
– 宽带业务网,CABLE
– 光纤、微波、卫星
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 63
1.6 Internet的接入方式
Internet的接入可以分为两大类：
?拨号接入方式 (适用于小型子网或个人用户 )
– 通过 PSTN（ 公用电话网）拨号接入
– 通过 ISDN拨号接入
– 通过 ADSL（ 非对称数字用户线）接入
?专线接入方式 (适用于中型子网接入 )：
– 通过路由器经 DDN专线接入
– 通过 FR(帧中继 )接入
– 通过分组交换网 (如 X.25)接入
– 通过微波或卫星接入
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 64
1.6 Internet的接入方式
Internet
PSTN/
ISDN
MODEM
访问服务器
ISP
MODEM池
电话线 Line
串行线
电话机
家里 /办公室
调制解调器连接图（单机）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 65
1.6 Internet的接入方式
?局域网接入连接图
– 通过 MODEM连接
– 线路,PSTN,ISDN、
ADSL
– 所有机共享 1个 IP地址
– 代理服务器
（ PROXY）
Internet
PSTN
MODEM
ISP
集线器
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 66
1.6 Internet的接入方式
?局域网接入连接图
– 通过路由器连接
– 使用数据线,DDN,
FR,X.25
– 形成一个子网
– 通过网关访问
– 每台联网计算机机各
有 1个 IP地址
Internet
路由器
LAN
路由器
数据线
交换机
ISP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 67
1.6 Internet的接入方式
Internet访问服务器
PSTN
MODEM
路由器
LAN
路由器专线
各种应用服务器,www,email,ftp,telnet,BBS,gopher,newsgroup…
ISP ISP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 68
1.7 计算机网络发展趋势
网络用户数的发展趋势
0
500
1000
1500
2000
2500
1
9
9
5
1
9
9
7
1
9
9
9
2
0
0
1
2
0
0
3
2
0
0
5
2
0
0
7
2
0
0
9
Ye a r
U
se
rs
(Mi
ll
io
n
s)
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 69
1.7 计算机网络发展趋势
Growth of the Internet
Internet上的主机数,
? Aug,1981 213
? Oct,1984 1,024
? Dec,1987 28,174
? Oct,1990 313,000
? Oct,1993 2,056,000
? Apr,1995 5,706,000
? Jul,1997 19,540,000
? Jul,1999 56,218,000
? Jul,2001 125,888,197
? Jul,2002 162,128,493
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
1000000000
1981年 1986年 1991年 1996年 2001年
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 70
1.7 计算机网络发展趋势
Recent Growth (1991-2002)
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 71
1.7 计算机网络发展趋势
?Internet的发展速度
– 是历史上发展最快的一种技术
– 以商业化后达到 5000 万用户为例
? 电视用了 13年，收音机用了 38年，电话更长
? Internet 从商业化后达到 5000 万用户用了 4
年时间
?Internet 正在以超过摩尔定理的速度
发展
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 72
1.7 计算机网络发展趋势
网络时代的三大定律
摩尔定律,
CPU性能 18个
月翻番,10年
100倍。
所有电子系统
（包括电子通
信系统，计算
机）都适用
光纤定律,
超摩尔定律,
骨干网带宽 9个
月翻番,10年
10000倍 。 带宽
需求呈超高速
增长的趋势
迈特卡尔夫定
律,联网定律,
网络价值随用
户数平方成正
比。 未联网设
备增加 N倍，效
率增加 N倍。 联
网设备增加 N倍，
效率增加 N2倍
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 73
1.7 计算机网络发展趋势
网络带宽与 CPU性能
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 74
1.7 计算机网络发展趋势
Internet面临的挑战：
?从单一面向数据到面向多种服务；
– Internet设计者的本意是建立一个支持数
据通信的网络，没有考虑视频、语音的
多媒体应用；
– Internet商业化运作，以及各种信息服务
的开展，促使它必须面对数据、语音与
视频的多种类型应用程序通信的支持；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 75
1.7 计算机网络发展趋势
不同应用对传输的特殊要求
?数据传输具有突发性，对传输正确性的要求高；
?在语音传输中，如果数据包丢失率小于 10%，不会造
成语音的严重失真；但是数据包的双向传输延迟一
定要相同，并且延迟时间一般要求低于 300— 400ms；
实时性要求表现在：双向传输延迟的一致性；延迟
的大小；延迟值的抖动；
?典型的应用是数据、语音与视频传输，它要求网络
能保证提供确定的带宽，发送端与接收端之间保持
不变、连续的定时关系，并且要求它们之间的传输
延迟可以预知的；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 76
1.7 计算机网络发展趋势
?一个目标：在各个国家、以至全球建
立完善的信息基础设施
?两个支撑：微电子技术和光技术
?三个融合：最重要的技术是计算机、
通信、信息内容三种技术的融合
?四个热点：多媒体、宽带网、移动通
信、信息安全
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 77
1.7 计算机网络发展趋势
?计算机网络发展的 7个预言
– 到公元 2025年，我们生活的地球将披上一层
,通信外壳,
– 到 2010年，全球互联装臵之间的通信量将超过
人与人之间的通信量
– 带宽的成本将变得非常低廉，甚至可以忽略不
计
– 个人及企业将获得大量个性化服务
– 因特网将从一个单纯的大型数据中心发展成为
一个更加聪明的高智商网络
– 高智能网络将成为人与信息之间的高层调节者
– 我们将看到一个充满虚拟性的新时代
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 78
1.7 计算机网络发展趋势
?下一代互联网的计划
– 美国白宫的 NGI计划（ Next-eneration互联网
Initiative,下一代因特网计划）
– NSF的 VBNS（ Very High Bandwidth Network
Service,超高带宽网络服务）
– Internet2（ 一个由大学、协会、公司和政府
机构共同努力建设的网络）
– IPng（ 下一代因特网协议，又名 IPv6）
– 这些计划试图建立新的协议、新的硬件、新的
软件、新的知识和新的网络测试环境。
哈尔滨工业大学
张冬燕
zdy@hit.edu.cn
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 2
参考书目
?,计算机网络,
– Andrew Tanenbaum,清华大学出版社
?,计算机网络与互联网,
– Douglas Comer,电子工业出版社
?,TCP/IP详解,卷一协议,
– Richard Stevens,机械工业出版社
?,计算机网络（第三版）,
– 谢希仁编著，大连理工大学出版社
?,用 TCP/IP进行网络互连 (第一卷 ),
– Douglas Comer,电子工业出版社
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 3
第一章 Internet 概述
?主要内容
– Internet的基本概念、基础知识、特点、功能、
形成,发展 和现状等。
?学习目的
– 掌握 计算机网络与 Internet的 基本概念
– 掌握 Internet,Intranet,Extranet的含义及其
区别
– 了解 Internet产生,发展 和现状
– 了解网络互连的基本概念以及接入 Internet的
基本方法
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 4
第一章 Internet 概述
?什么是计算机网络？
– 计算机网络是地理上分散的多台独立自
主的计算机遵循约定的通讯协议，通过
软、硬件互连以实现交互通信、资源共
享、信息交换、协同工作以及在线处理
等功能的系统 。
– 计算机网络与国际电话系统十分相似 --
没有人能完全拥有或控制它，但连接以
后却能使它象大型网络一样运转。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 5
第一章 Internet 概述
自建网络、租用网络与使用公网
均可作为连接各地局域网的手段
?局域网 /服务器
?通信网络
?统一的协议
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 6
1.1 计算机网络的起源与发展
?计算机互联网初期的特点：
– 以通信线路为基础，建立远程终端，构造分时
系统。这种具有通信功能的终端便是早期的计
算机网络。
– 主要特点是将通信技术与计算机技术相结合，
建立了总长度为 240万公里的远程终端
?问题：
– 主机负担重，需要兼顾数据处理及通信
– 设备运行速度慢，使得独占线路利用率低
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 7
?60年代末尝试了两种网络结构形式
– 主计算机通过高速通讯线路连接起来
– 通过通讯处理器将计算机设备间接地连
起来
计算机互联网的雏形
通信控制处理机
T T T
主计
算机
主计
算机
T T T T
T T T
主计算机
主计算机 主计算机
T T T T
早期的计算机网络 二级结构的计算机网络
主计
算机
CCP
CCP CCP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 8
计算机互联网的雏形
斯坦福大学
犹他大学
加州大学落山矶分校
加州大学巴巴拉分校
1969年美国建立成第一个分组交换网
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 9
互联网的雏形 --ARPAnet网
?分组交换不同于传统的电路交换，是存储
转发方式中的一种，将要传送的报文分割
成具有同一格式的分组，以此作为传输的
单元，进行存储转发。
?优点是：线路利用率高、可进行数据速率
的转换、不易引起阻塞、可以使用优先权
?因此在 1976年，国际电报电话咨询委员会
（ CCITT）制定了用于公用分组交换网的
协议标准 X.25。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 10
互联网的雏形 --ARPAnet网
通信子网CCP
通信控制处理机
挪威
英国
超过 40个节点
?完成了对计算机网络的定义
?提出了资源子网、通信子网的概念
?研究了分组交换方法
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 11
互联网的雏形 --NSFnet网
?1985年美国国家科学基金会（ NSF）
在 ARPAnet成功后决定资助建立计算
机科学网。
?1987年建立了一个新的广域网，由 13
个节点组成，由主干节点下联到各地
区网。
?采用 TCP/IP作为统一的通信协议标
准，传输速率由 56kbps提高到
1.544Mbps。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 12
互联网的雏形 --NSFnet网
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 13
美国国内互联网的形成
?ARPAnet后期分离出来一个军方专用网络
MILnet。
?MILnet与 NSFnet进行了互连，互连后正式称
为 Internet。
?1990年能源网（ Esnet）、航天技术网
(NASAnet)、商业网 (COMnet)等先后接入
Internet，从而构成了美国的 Internet，称为
USInternet。
?同年建立了一个新的广域网 ANSnet，带宽
45Mbps。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 14
中国互联网发展概况
?1987年 9月 20日 钱天白先生通过 X.25网络
（ ChinaPac） 和德国的网关，从中国向
Internet发出了第一封电子邮件,, Across
the Great Wall,Reach the World”,即：
,跨越长城，通达世界, 。
?1989年 5月,CRN通过 X.25网与德国联网
?1991年,中科院高能所通过专线与美国联网
?1994年 4月,中国成为直接接入 Internet的国
家
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 15
CERNET 中国科技网
中国互联网发展概况
UNINET 中国联通网
CERNET 中国教育网
CHINANET 中国电信网
CHINAGBN 中国经济网
中科院系统的 12个
分院和 123个研究
所 (95年 )
中国公用计算
机互联网，即
163,169
原国家教委 94年 12
月组织清华、北大
等高校承建
中国国家公用经济信
息通信网（金桥网）
中国联通公司
(2000年 )
Internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 16
中国公用计算机互联网 (Chinanet)
?Chinanet 于 94年开始建设，由邮电部
建设,95年 6月对外营业。
?依托 ChinaPac,ChinaDDN,PSTN
等通信资源，构成国内速度最快的网
络。
?共有 31个主干节点，覆盖全国。
?3个国际出口
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 17
中国公用计算机互联网 (Chinanet)
Internet
核心
层网管中心 北京 上海
广州 港澳 internet接入层
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 18
中国教育网的三层结构
hit.edu.cn
Internet
.edu.cntsinghua.edu.cn
neu.edu.cn
CERNET
骨干网
省中心省中心 省中心 省中心
地区中心 地区中心地区中心
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 19
中国教育网（ CERNET）
北京
郑州西安
武汉 合肥 上海
南昌 杭州
广州
成都
沈阳
南宁
桂林
昆明
天津
福州
重庆
徐州
石家庄太原
济南 青岛
厦门
大连
长春 哈尔滨
长沙
南京
深圳海口
已有 DWDM 已有 SDH 未建地区
地区网络中心 省主节点
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 20
中国教育网主干网
徐闻
长春
哈尔滨
乌鲁木齐
拉萨
西宁
兰州
银川
呼和浩特
台北
沈阳
南昌
西安 徐州
武汉 合肥
郑州
石家庄
北京
南宁
广州
福州
杭州
上海
南京
天津
贵阳
海口
三亚
湛江
无锡
大连
太原 济南 烟台
成都
长沙
重庆 黄梅
九江
昆明
青岛
汕头
唐山
汉中
宜昌
珠海 深圳
惠州
柳州
百色 厦门
主干网
地区网
GigaPop
Pop
桂林
深圳
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 21
CERNET国内互联
?中国网通 北京 3x155M+155M= 620M
?中国电信 广州 3x155M = 465M
?北京交换中心 1G （ 2.5G）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 22
中国互联网的发展
?2000年 1月 18日 CNNIC,中国互联网络发展状况
统计报告》：截止至 99年 12月 31日，我国上网用
户数达 890万（ 99年上半年为 400万），上网计算
机主机达 350万台,WWW站点 15153个
?2001年 1月 17日,CNNIC在京发布了最新的《中
国互联网络发展状况统计报告》。统计报告显示：
截止到 2000年 12月 31日止，我国上网计算机数有
约 892万台 (拨号 751万，专线 141万 )；域名总数
122099个；上网用户数 2250万人（拨号 1543万，
专线与拨号同时 343万，其它 92万）； 2001年，我
国上网计算机已接近 3000万台。 WWW网站约
265405个，我国国际线路的总容量为 2799M。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 23
全球范围 Internet的形成
?早期的 Internet是为了促进科学与教
育的发展而建立的，因此被严格地限
制在科技与教育领域
?由于美国 Internet技术的发展，各国
也相继发展起来，并开始进行了互连，
从而使用户数急剧增加。
?1992年，正式成立了 Internet协会，
届时联机数目已经以百万计。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 24
1.1 计算机网络的起源与发展
?Internet的发展经历了三个阶段：
– 1969~1983 研究试验阶段
– 1983~1994 实用阶段，在美国和一些发
达国家的大学及研究部门得到广泛应用
– 1994~至今 商业化阶段，除教育科研网
外，政府部门、商业企业单位以及个人
开始广泛使用 Internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 25
1.1 计算机网络的起源与发展
?计算机网络的基本特征：
– 计算机网络建立的主要目的是实现计算
机资源的共享；
– 互连的计算机是分布在不同地理位臵的
多台独立的, 自治计算机,
(autonomous computer)；
– 连网计算机必须遵循共同的网络协议；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 26
与传输介质有关的概念
?吞吐量 /数据传输率
– 在一个给定时间内介质能够传输的数据量,bps
– 每种介质都有其潜在的吞吐量
?? 带宽
– 介质能传输的最高和最低频率之差,Hz
– 任何一个物理系统都有其有限带宽
?? 带宽与数据传输率的关系
– 1924,Nyquist定理
? 无噪声信道环境下 max baud rate = 2 * Bandwidth
– 带宽越高数据传输率越大
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 27
与传输介质有关的概念
?基带（ Baseband） 传输
– 利用数字通信通道进行传输的方法称为基带传输 。
相应的信号称为“数字基带信号”
? 计算机到监视器、打印机等外设的信号就是基带传输的。
? 大多数的局域网使用基带传输，如以太网、令牌环网。
?宽带（ Broadband） 传输
– 利用模拟信号来传输数据信号的方法称为频带传
输。 借助频带传输，可以将链路容量分解成两个
或更多的信道，每个信道可以携带不同的信号，
这就是宽带传输。
? 宽带传输中的所有信道都可以同时发送信号。如 CATV、
ISDN等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 28
1.2 计算机网络互连
?网络互连的必要性
– 网络互连是局域网发展的必然趋势
– 各种通信类型的网络需要长期共存
– 网络的整体性能需要改善
– 大量的异构网需要互连
?网络互联的结果
– 由许多不同的异构 (heterogeneous)网络开始
? 连接这些物理网络
? 使用软件手段使得连接之后的系统看起来是
,同类的, (homogeneous)
– 称之为 internetwork或 internet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 29
?网络互连的基本方式
– 物理层中继系统（即中继器 Repeater）
通常用于同种网络的物理层上，对所接受的信号进
行再生和放大，以便扩大网络的作用范围。
– 数据链路层中继系统（即网桥或桥接器）
通常用于在数据链路层对帧信息进行存储转发。
– 网络层中继系统（即路由器 Router）
通常用于在网络层存储与转发分组数据。
– 最高层中继系统（即网关或 Gateway）
这是最复杂的一种，通常用于在网络层以上的各层
进行双向或单向的协议的转换，故网关又称为协议
转换器。
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 30
?网络互连的基本方式（续）
一般来说，网络互连的方式主要有：
（ 1）通过中继系统实现网络互连
由于主机和节点是组成网络的基本部分，因此这类互连主
要有两种方式：
节点级互连（又称为分布式计算环境互连）
主机级互连（又称为数据终端设备 DTE互连）
（ 2）通过互连网进行网络互连
当互连网络的数目较多时，通常的做法是：先用网关构成
一个互连网，并为其制定一个大家都遵守的数据格式（协
议），再把各个网络连接到网关上，这样就形成了互连网
络。这种方式在数据从源到目的地时进行了两次协议转换：
源网络协议 → 互连网协议；互连网协议 → 目的网络协议。
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 31
?网络互连的常用设备
?（ 1）中继器（ Repeater）
用来扩展单段网络的长度，作用：对信号进行再生和放大。
?（ 2）路由器（ Router）
这是实现异构型网络互连的重要设备。它可将众多不同类型的
网络连接成一个大型网络。其功能包括：路由选择、包的存储
与转发、网络分段、流量控制、网络管理等。
?（ 3）网关（ Gateway）
也是用于异构型网络互连的设备。主要功能是进行协议转换和
数据重新分组。通常用于网络层、运输层和应用层，主要有：
协议网关、应用网关和安全网关。
?（ 4）集线器（ Hub）
?（ 5） 交换机（ Switch）
1.2 计算机网络互连
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 32
计算机网络互连 --中继器
?中继器又称为转发器，工作在物理层，用
于连接以太制式的总线式网络。中继器实
现网络在物理层上的连接，起到扩展网络
连接距离的作用。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 33
计算机网络互连 --中继器
?中继器分为直接放大式和信号再生式两种：
– 直接放大式只是一个简单的放大器，噪音也将一同
传递到下一网段。
– 信号再生式同时具有信号再生功能，其可对
信号进行整形后传到下一网段。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 34
网桥是用于连接两个同构的相互独立的网
络，主要用于进行信息的过滤与转发。
计算机网络互连 --网 桥
网
桥
网
桥本地网桥
查表得知目的地址在本端口
处，进行包过滤，不予转发
查表得知目的地址不在本
端口处，将报文转发出去
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 35
?交换机是将各端口之间进行逻辑上的直联，由
此不仅各端口可以同时进行传输，而且可以将
网络划分为多个子段以提高广播效率。
?交换机可分为二层交换与三层交换，其中第二
层交换作用在链路层，起到广播转移的作用，
如以太网交换机。而第三层交换则作用在网络
层，支持 IP交换。
?第三层交换是路由器的另一种实现模式，用于
完成路由控制功能。其与传统的路由器的主要
差别一是表现在硬件实现上，二是与交换机合
为一体，使得在交换的同时进行路由选择。
?可以支持 VLAN。
计算机网络互连 --交换机
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 36
计算机网络互连 --路由器
?路由器是在多个网络及介质之间对 IP协议
提供网络互连能力。其与网桥的主要差别
是可以支持不同底层协议网络的互连，与
网关的主要差别在于路由器具有路由功能。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 37
?Internet（ 因特网）
– 这是一个遵循 TCP/IP协议，将全球大大小小的各种计算机网络
互连起来的全球最大的计算机网络，即因特网。
Internet=inter+networks:网络的网络、网间网。
?internet（ 互连网）
– 指采用了 Internet 技术和协议进行互连的网络，泛指一般的
互连网。
?Intranet（ 内联网或内部网）
– 这是指一个采用了 TCP/IP协议的但并不一定和 Internet 连接
的企业内部网络。它是 Internet 概念与技术在企业内部网络
中的具体应用。
?Extranet（ 外联网）
– 这是指一个可为外部相关用户提供选择性服务的 Intranet。
Extranet将 Intranet扩展到内部网之外，使得可以完成一些合
作性的商务应用。
总之,Intranet和 Extranet只是一种思想，而不是一种技术，
但它们都使用了 Internet 技术。
与互连网有关的几个名词
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 38
1.3 计算机网络分类
?按规模大小和地域范围：
– 局域网（ LAN）,在局部地理位臵内建立的网络
（ 1公里以内）。如一个办公室，一栋大楼等。
– 广域网（ WAN）：跨越远距离（几十至几千公里
范围），一般通过远程通信设施（铜线、光缆、无
线电）连接起来的网络。行业网，分布在多个地理
位臵的公司网。
– 城域网（ MAN）,将一个城市中的各部门、各单
位的网络连接起来的网络（ 5-50公里内）。
– 子网：网络的一个片段，其内的机器可以直接共享
资源和传输数据。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 39
1.3 计算机网络分类
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 40
1.3 计算机网络分类
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 41
1.3 计算机网络分类
?按拓扑结构（网络中计算机连接起来的结
构形态）：
– 总线
– 星型
– 环状
– 网状
总线
星型
环状
网状
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 42
1.3 计算机网络分类
?混合拓扑结构
层次
（树）
环 -星
总线 -星
网状 -星
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 43
1.3 计算机网络分类
?按交换方式：
– 电路交换（ 网络进行数据传输时，在源与目的之间构成
一条实际连接的专用物理线路 ）
– 报文 /分组交换（ 在源和目的之间不需要建立一条专用
的物理线路，而将信息分解成报文 /分组，一站一站从源送
到目的地，与普通邮政寄信方式类似 ）
– 帧中继（ 呼叫控制信号与用户数据采用分开的逻辑连接，
实现多路复用和交换；不采用一步一步地流控和差错控制。
可以被认为是虚拟的租用线路 ）
– 信元交换（ 信元是 ATM数据传送的单位,ATM对信元
信息域不做任何处理，信元在网络中传送期间出现的一切
问题（信元丢失、传送出错、信元延时变化）都由终端来
处理 ）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 44
1.3 计算机网络分类
?按网络协议：
– TCP/IP,SNA,DNA,SPX/IPX、
AppleTALK等
?按应用规模：
– Internet
– Intranet
– Extranet
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 45
1.4 Internet的基本应用
?计算机联网的主要目的
– 资源共享
? 硬件共享, 大型计算机的处理能力，昂贵的
外设；
? 软件共享, 应用软件，系统软件等；
? 数据共享, 用户数据（市场信息）等。
– 数据传输
? 支持用户之间的数据传输（如电子邮件、文
件传输,IP电话等）；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 46
1.4 Internet的基本应用
?提供分布处理和均衡计算机负荷的功
能。
?对地理上分布的系统进行集中控制；
对网络资源进行集中分配和管理。
?提高系统的可靠性。
?向网络用户提供最佳的性能价格比。
?开辟大量新的应用服务项目。
……
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 47
?Internet最基本的应用方式有
– 网上信息交流
– 网上信息获取
– 网上资源共享
– 等等
1.4 Internet的基本应用
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 48
网上信息交流
信息的通信与交流方式
?非交互式：
- 普通方式,邮寄信件；
- Internet 方式,E-mail； 信息浏览
?交互式：
- 普通方式,打电话；
- Internet 方式：在线文本交谈；语音通信（如
IP电话）；视频通信（如视频会议）；共享白板
系统等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 49
网上信息查找
WWW（ 环球信息网）是为了方便用户查找和获取
Internet信息的一种信息组织方式。用户只需要在本地
机（客户）上运行浏览器软件，就可从全球互连的 Web
服务器中获取各种信息。
Web浏览器软件尽管各不相同，但都具有如下基本功能：
?检索查询,可浏览、查询、读入全球范围内任一台
Web服务器上的信息。
?文件服务,可随时对所浏览的文挡进行保存、打印，
或跟踪感兴趣的链接。
?其它服务,如收发电子邮件,FTP,Telnet等功能。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 50
网上资源共享
在 Internet 中除了上述的 Web资源外，还有大
量的、相互独立的公共文件服务器，其中存储
着各种有用的资源，供人们通过 FTP（ 文件传
输）手段进行获取。一般通过 FTP下载的信息
主要有以下三类：
?免费软件,这类软件可供用户免费使用。
?共享软件,这类软件只允许用户免费一段时间，
到期后需交纳一定费用才能继续使用。
?公共档案文件,如各国的人口统计资料、期刊
杂志、艺术图片、科学实验结果等。
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 51
Internet上的资源
?网上图书馆
?网上大型专题数据库
?新闻组 (news group)/邮寄用户清单
(mailing list)
?电子公告牌
?信息获取工具
?共享硬件 /软件资源：巨型机、大型存储器、
公用软件
?搜索引擎,google,yahoo,sohu,sina
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 52
1.4 Internet的基本应用
?健康保健, 远程医疗、紧急医疗响应支持
?教育, 远程、数字图书馆
?科学研究, 能源、地理系统、气象、生物
?国家安全, 全球通信、信息传播
?环境, 检测、警告、响应
?政府, 传递政府服务和信息给公民和企业
?突发事件, 灾难响应、危机管理
?企业管理、设计和制造、电子商务、军事
等多方面应用
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 53
1.4 Internet的基本应用
?E-MAIL 服务
?WEB 服务
?FTP 服务
?TELNET 服务
?NEWS 服务
?CHAT 服务
?BBS 服务
……
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 54
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Internet 最大的特点是管理上的开放性，它没有集中的管
理机构，为了促进 Internet 运行所需的标准兼容性并确保
Internet的持续发展，先后成立了一些机构自愿承担必需的
管理职责，并且遵循自下而上的结构原则。下面介绍几个重
要的 Internet 组织：
1,Internet协会 (ISOC)及其组织机构
?目的,ISOC成立于 1992年，总部在美国。是作为一个全
球 Internet协凋与合作的国际组织而建立的。
?任务：确保全球 Internet发展的有利性和开放性，并通
过领导标准、议题和培训工作来发展互联网络酌相关技
术。
?网址,www.isoc.org
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 55
Internet学会（ ISOC）
工程任务租
许可证管理
技术研究组
Internet编号组
欧州地区 亚太地区 其它地区
Education Internet体系结构委员会 CNRI
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 56
2,IAB(Internet体系结构委员会 )职责
- 制定 Internet的技术标准
- 通过网络发布 Internet工作文件
- 规划 Internet发展战略
- 就技术问题进行国际协调
3,Internet 草案与 RFC
Internet技术管理的核心是制定网络连接和应用的协
议标准。在 Internet上，任何一个用户都可以对 Internet某
一领域的问题提出自己的解决方案或规范，作为 Internet草
案（ Internet Drafts） 提交给 IETF。 最后，由 IESG确定草
案是否能成为 Internet的标准。
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 57
4,InterNIC与域名管理
Internet 网络信息中心（ InterNIC,www.InterNIC.net）
成立于 1993年 1月，其主要任务是负责所有以,org,com、
net,edu 结尾的国际顶级域名的注册与管理（,mil,gov
由美国政府管理）各国的顶级域名由各国自己管理。
5,IAB下属工作组
? 工程任务组
? 许可证管理组
? 技术研究组
? Internet编号组：欧洲地区，亚太地区，其它地区
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 58
6,WWW协会（ W3C）
WWW协会（简称,W3C； 网址,www.w3c.org） 是除了 ISOC以外
的另一个国际性的 Internet 组织，其任务在于确定和颁布有
关 WWW的应用标准。
7、中国互连网络信息中心（ CNNIC）
中国互连网络信息中心（简称,CNNIC ； 网址：
www.cnnic.net.cn） 是于 1997年 6月成立的非赢利的
Internet 管理与服务机构，行使中国国家互连网络信息中心
的职责。
主要任务是,1）注册服务（包括：域名注册,IP地址分配、
自治系统号分配等）； 2）目录数据库服务； 3）信息服务； 4）
网站访问流量认证； 5）代表我国与 InterNIC,APNIC（ 亚太互
连网络信息中心）等国际机构进行业务联系。
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 59
8,Internet或网络中心的日常管理
Internet或网络中心的日常工作管理由以下部门完成：
? NOC(Network Operating Center)
职责：确保网络正常运行，监督网络活动
? NIC(Network Information Center)
职责：为用户或用户服务机构提供支持
1.5 Internet的组织管理与相关机构
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 60
?接入方式与 ISP的选择（与谁连？连
到哪？如何连？）
?调制解调器 (MODEM)
?通过电话线拨号接入 Internet
?通过局域网接入 Internet
?通过电话线进行数字连接
?通过电缆接入 Internet
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 61
?ISP（ Internet Service Provider）
– 即 Internet服务提供商的简称。
– ISP一般都建立自己的网络中心，使用专线接
入 Internet主干线路，提供 Internet接入服务
?ICP（ Internet Contents Provider）
– 即 Internet 网页内容供应商
– 提供网页发布服务，一般不提供接入服务
?IAP（ Internet Acception Provider）
– 即 Internet接入供应商
– 为用户提供接入服务，与 ISP基本功能相同。
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 62
?国家级接入网：
– ChinaNet
– ChinaGBN
– CERNET
– CSTNET
?接入服务商
– ISP
– ICP
– IAP
?单位 /企业网
?接入的通信线路
– 电话网,PSTN、
– 非对称数字用户线：
ADSL
– 综合业务网,ISDN
– 分组交换网,X25
– 专线,DDN,TI,EI
– 宽带业务网,CABLE
– 光纤、微波、卫星
1.6 Internet的接入方式
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 63
1.6 Internet的接入方式
Internet的接入可以分为两大类：
?拨号接入方式 (适用于小型子网或个人用户 )
– 通过 PSTN（ 公用电话网）拨号接入
– 通过 ISDN拨号接入
– 通过 ADSL（ 非对称数字用户线）接入
?专线接入方式 (适用于中型子网接入 )：
– 通过路由器经 DDN专线接入
– 通过 FR(帧中继 )接入
– 通过分组交换网 (如 X.25)接入
– 通过微波或卫星接入
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 64
1.6 Internet的接入方式
Internet
PSTN/
ISDN
MODEM
访问服务器
ISP
MODEM池
电话线 Line
串行线
电话机
家里 /办公室
调制解调器连接图（单机）
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 65
1.6 Internet的接入方式
?局域网接入连接图
– 通过 MODEM连接
– 线路,PSTN,ISDN、
ADSL
– 所有机共享 1个 IP地址
– 代理服务器
（ PROXY）
Internet
PSTN
MODEM
ISP
集线器
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 66
1.6 Internet的接入方式
?局域网接入连接图
– 通过路由器连接
– 使用数据线,DDN,
FR,X.25
– 形成一个子网
– 通过网关访问
– 每台联网计算机机各
有 1个 IP地址
Internet
路由器
LAN
路由器
数据线
交换机
ISP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 67
1.6 Internet的接入方式
Internet访问服务器
PSTN
MODEM
路由器
LAN
路由器专线
各种应用服务器,www,email,ftp,telnet,BBS,gopher,newsgroup…
ISP ISP
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 68
1.7 计算机网络发展趋势
网络用户数的发展趋势
0
500
1000
1500
2000
2500
1
9
9
5
1
9
9
7
1
9
9
9
2
0
0
1
2
0
0
3
2
0
0
5
2
0
0
7
2
0
0
9
Ye a r
U
se
rs
(Mi
ll
io
n
s)
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 69
1.7 计算机网络发展趋势
Growth of the Internet
Internet上的主机数,
? Aug,1981 213
? Oct,1984 1,024
? Dec,1987 28,174
? Oct,1990 313,000
? Oct,1993 2,056,000
? Apr,1995 5,706,000
? Jul,1997 19,540,000
? Jul,1999 56,218,000
? Jul,2001 125,888,197
? Jul,2002 162,128,493
1
10
100
1000
10000
100000
1000000
10000000
100000000
1000000000
1981年 1986年 1991年 1996年 2001年
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 70
1.7 计算机网络发展趋势
Recent Growth (1991-2002)
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 71
1.7 计算机网络发展趋势
?Internet的发展速度
– 是历史上发展最快的一种技术
– 以商业化后达到 5000 万用户为例
? 电视用了 13年，收音机用了 38年，电话更长
? Internet 从商业化后达到 5000 万用户用了 4
年时间
?Internet 正在以超过摩尔定理的速度
发展
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 72
1.7 计算机网络发展趋势
网络时代的三大定律
摩尔定律,
CPU性能 18个
月翻番,10年
100倍。
所有电子系统
（包括电子通
信系统，计算
机）都适用
光纤定律,
超摩尔定律,
骨干网带宽 9个
月翻番,10年
10000倍 。 带宽
需求呈超高速
增长的趋势
迈特卡尔夫定
律,联网定律,
网络价值随用
户数平方成正
比。 未联网设
备增加 N倍，效
率增加 N倍。 联
网设备增加 N倍，
效率增加 N2倍
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 73
1.7 计算机网络发展趋势
网络带宽与 CPU性能
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 74
1.7 计算机网络发展趋势
Internet面临的挑战：
?从单一面向数据到面向多种服务；
– Internet设计者的本意是建立一个支持数
据通信的网络，没有考虑视频、语音的
多媒体应用；
– Internet商业化运作，以及各种信息服务
的开展，促使它必须面对数据、语音与
视频的多种类型应用程序通信的支持；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 75
1.7 计算机网络发展趋势
不同应用对传输的特殊要求
?数据传输具有突发性，对传输正确性的要求高；
?在语音传输中，如果数据包丢失率小于 10%，不会造
成语音的严重失真；但是数据包的双向传输延迟一
定要相同，并且延迟时间一般要求低于 300— 400ms；
实时性要求表现在：双向传输延迟的一致性；延迟
的大小；延迟值的抖动；
?典型的应用是数据、语音与视频传输，它要求网络
能保证提供确定的带宽，发送端与接收端之间保持
不变、连续的定时关系，并且要求它们之间的传输
延迟可以预知的；
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 76
1.7 计算机网络发展趋势
?一个目标：在各个国家、以至全球建
立完善的信息基础设施
?两个支撑：微电子技术和光技术
?三个融合：最重要的技术是计算机、
通信、信息内容三种技术的融合
?四个热点：多媒体、宽带网、移动通
信、信息安全
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 77
1.7 计算机网络发展趋势
?计算机网络发展的 7个预言
– 到公元 2025年，我们生活的地球将披上一层
,通信外壳,
– 到 2010年，全球互联装臵之间的通信量将超过
人与人之间的通信量
– 带宽的成本将变得非常低廉，甚至可以忽略不
计
– 个人及企业将获得大量个性化服务
– 因特网将从一个单纯的大型数据中心发展成为
一个更加聪明的高智商网络
– 高智能网络将成为人与信息之间的高层调节者
– 我们将看到一个充满虚拟性的新时代
Zhang Dongyan TCP/IP Protocols 78
1.7 计算机网络发展趋势
?下一代互联网的计划
– 美国白宫的 NGI计划（ Next-eneration互联网
Initiative,下一代因特网计划）
– NSF的 VBNS（ Very High Bandwidth Network
Service,超高带宽网络服务）
– Internet2（ 一个由大学、协会、公司和政府
机构共同努力建设的网络）
– IPng（ 下一代因特网协议，又名 IPv6）
– 这些计划试图建立新的协议、新的硬件、新的
软件、新的知识和新的网络测试环境。
