计算机网络 ( 1)
西安电子科技大学刘怀亮
13088961818
liuhuil@mail.xidian.edu.cn
主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑
,计算机网络教程,
谭浩强主编 吴功宜等编著电子工业出版社
,计算机网络教程,
赵家俊 等编著清华大学出版社一、教学计划教材一、教学计划
1,计算机网络概论 I:计算机网络拓扑、分类
2,计算机网络概论 II:典型网络应用
3,数据通信
4,数据编码
5,差错控制
6,ISO/OSI协议与网络体系结构
7,TCP/IP( I)
8,TCP/IP( II)
9,TCP/IP报头与协议分析(实验课讲授) *
10,网络操作系统(实验课讲授) *
大纲
11,局域网工作原理
12,高速局域网
13.局域网组网技术(实验课讲授) *
14,网络互连 (实验课讲授) *
15.Internet基础与应用(实验课讲授) *
16.网络安全与管理(实验课讲授) *
17.专题讨论与复习大纲
1,TCP/IP协议分析实验
2,网络操作系统与网络命令实验
3,局域网组网实验
4,路由协议模拟 实验
5,网页制作实验
6,防火墙配置实验实验实验报告:
实验原理 /实验目的 /实验方法 /实验过程 /
实验结论作业,每章后习题、课堂作业卷面 70%+实验 20%+平时 10%考试主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑二、网络的前世今生
当今是什么颠覆了我们对世界的看法?
是什么使得世界变的如此前所未有的迷人?
是什么让我们的莘莘学子夜不归宿?
是什么让我们的 MM们意乱情迷不可自拔

是什么让我们天涯变为咫尺而远在家乡的亲人似乎触手可及?
……
网络将神奇带给了世界,网络的出现深深影响并改变了这个世界( ing),它改变了人们的生活习惯、情感交流、物质文化,甚至正在触动着这个社会的基础 —— 经济,并为我们带来一种全新的交易方式 —— 电子商务 ……
于是江山代有人才出,Bill gates、杨致远、丁磊、陈天桥 …… 引领了一代代的风骚,无一不是网络中的弄潮儿,无一不是网络世界的精英,他们通过自己的努力去探索网络世界,推动网络事业
,也同时从网络中捞取了巨大财富 ……
冷战时期
美国国防部高级研究计划局
( ARPA,Advanced Research Projects Agency)
ARPANET
1969年 8月 30日,由 BBN公司制造的第一台,接口信息处理机,IMP1,运抵 UCLA(美国加州大学洛杉矶分校)。 IMP就是今天网络最关键的设备 —— 路由器的前身

10月初,第二台 IMP2运到阿帕网试验的第二节点斯坦福研究院( SRI)。
1969年 11月,第三台 IMP3抵达 ARPANet第三节点 —— 加州大学圣巴巴拉分校( UCSB)。
1969年 12月,最后一台供试验的 IMP4在阿帕网第四节点 —— 犹他大学( Utah)安装成功。
于是,具有 4个节点 ARPANet正式启用,人类社会从此跨进了网络时代。
ARPANET是计算机网络技术发展的一个重要里程碑,
其贡献主要在于:
完成了对计算机网络的定义、分类及相关描述;
提出了资源子网、通信子网两级网络的概念;
研究了报文分组交换的数据交换方法;
采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系;
促进了 TCP/IP协议的发展;
为 Internet的形成与发展奠定了基础。
1969年 --ARPANET,ARM模型,早于 OSI模型
,低三层接近 OSI,采用 TCP/IP协议。
1984年 --NSFNET,OSI模型,采用标准的
TCP/IP协议,成为 Internet的主干网。
中国因特网历史
( 1) 1994年,国务院三金工程金桥、金关、金卡
( 2)中国科技网 CSTNet
科学院 1994年 4月 科技
( 3)中国公用计算机互联网 CHINANet
邮电部 1995年 5月 商业
( 4)中国教育与科研计算机网 CERNet
教育部 1995年 11月 教育
( 5)中国金桥信息网 CHINAGBN
电子部 1995年 11月 商业互联网之父
雷纳德 ·克兰罗克( Leonard Kleinrock)
拉里 ·罗伯茨( Lawrence G,Roberts)
文特 ·塞尔夫 (Vinton Cerf)
罗伯特 ·卡恩 (Robert Kahn)
雷纳德 ·克兰罗克,1969
年为阿帕网第一节点远程通讯试验亲自,接生
” 的 UCLA教授。
1964年,他的博士论文
,通讯网络,出版,首次提出,分组交换,概念,为因特网奠定了最重要的技术基础。
拉里 ·罗伯茨,Internet前身
ARPANet项目技术负责人,无可争议的,阿帕网之父,。
1967年他提出了 ARPANet的构想,
多电脑网络与电脑间通讯,,正确地为阿帕网选择了,分组交换,通讯方式;
1968年,他提交了一份题为,资源共享的电脑网络,的报告,提出首先在美国西海岸选择 4个节点进行试验;
他领导着诸多大学和研究机构协同攻关,最终导致了,天下第一网,
阿帕网诞生,标志着人类社会正式进入网络时代。
罗伯特 ·卡恩,阿帕网总体结构设计者,以及对因特网创立做出了巨大贡献的天才科学家。
1969年,BBN公司承揽了阿帕网,接口信息处理机
” ( IMP)项目,卡恩第一个参加 IMP小组,并且担任最重要的系统设计任务。 IMP就是今天网络最关键的设备 —— 路由器的前身。
1972年,卡恩前往 ARPA协助罗伯茨工作。当年 10月
,在卡恩主持下,美国各地 40台电脑通过网络互联
,向国际电脑通讯大会( ICCC)展示了阿帕网的成功,互联网络从此走向了世界。
此外,1970年,卡恩设计出第一个,网络控制协议
” ( NCP),即网络通讯最初的标准;
80年代中期,他还参与了美国国家信息基础设施(
NII)的设计,NII后来被我们称之为,信息高速公路,。
然而,罗伯特 ·卡恩对因特网的最大贡献,是与第四位,父亲,共同完成的。
文特 ·塞尔夫,当年斯坦福大学电子与电脑工程系助理教授。 1943年出生在洛杉矶的塞尔夫,因早产造成听力缺陷,助听器伴随了他的一生。
有幸在克兰罗克手下参加了第一台 IMP的安装调试,经常与卡恩一起工作并结为密友。
1972年 ICCC大会决定成立国际网络工作组,计划以阿帕网为基础连接全球大大小小的网络,文特 ·
塞尔夫当选为工作组主席。他与卡恩绞尽脑汁地思考网络规则,不约而同地想出一个术语,协议
” ( Protocol)。,
1973年年底,塞尔夫和卡恩合作完成了著名论文
,关于分组交换网络的协议,,俩人用掷硬币的方法决定排名先后,结果塞尔夫的名字排在了前面(这也造成他被媒体更多地承认为,因特网之父,的原因)。
由塞尔夫和卡恩首先提出并逐渐完善的网络规则
,即两个关键协议,IP( Internet协议)和 TCP
(传输控制协议),合起来叫 TCP/IP。就像闪电划过太空,正是 TCP/IP协议,标志着 Internet正式诞生。
目前,文特 ·塞尔夫 在通讯巨头 MCI公司担任
Internet技术资深副总裁;
罗伯特 ·卡恩 在国家研究所公司担任总裁职务;
拉里 ·罗伯茨 是 Packetcom.com公司总裁兼 CEO;
雷纳德 ·克兰罗克 仍在 UCLA任教,同时兼任
Nomadix公司领导人。
四位,父亲,都在为因特网的发展而继续奋斗着。
互联网的如今已经是全球最具影响力的计算机网络,也是信息资源的巨大宝库,其中信息浩如烟海,…… 涉及商业、金融、政府、医药、健康、科研、休闲、娱乐 …… 提供着 WWW服务、
电子邮件服务、文件下载服务,IP电话服务,VOD服务 ……
任何人都可在互联网上指点江山、激扬文字,也可与未曾谋面的 MM倾心长谈,或可与国际高人共同反恐,或与史玉柱同志共同踏上漫漫征途 ……
主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑三、网络定义
把地理位置上 分散的,功能 独立自治 的计算机系统,通过通信线路 互连 在一起的、以 资源共享 为目的的系统,称为 计算机网络
互连,表示计算机间有交换信息的能力
互连的 介质,可用明线、电缆、光纤、载波、
微波、无线通信卫星等
独立 计算机:是指网络中计算机是相互独立的
,它们没有明显的主从关系,即一个计算机不能强制地启动、中止或控制网中的另一台计算机
资源共享 包括硬件、软件和数据资源的共享,
它是计算机网络最有吸引力的功能。
( 1)共享硬件资源 ( 2)共享软件资源( 3)共享数据
用通信线路可将几台计算机连成简单的网络,实现信息的收集、分配、传输和处理
也可将数百台、上千台计算机用数千公里的通信线路连成一个全国或全球的网络,以实现资源共享主 机笔 记 本对 等 机主 机
H U B
集 线 器主 机主 机主 机服 务 器i M a c
服务器可简化网络定义为:
互连独立计算机的集合主 机笔 记 本对 等 机主 机
H U B
集 线 器主 机主 机主 机主 机
H U B
集 线 器主 机主 机主 机服 务 器i M a c
服务器主 机
S w i t c h
交 换 机主 机主 机主 机主 机服 务 器i M a c
服务器
H U B
集 线 器
H U B
集 线 器主 机主 机
H U B
集 线 器
i M a c
键 盘鼠 标
带有大量终端与外部设备的计算机系统不是网络,如一台计算机系统由一个主机,
通过分频器带动 10个显示器、一个打印机、
一个电脑眼、一个扫描仪、一个 …… 等。
P O S
i M a c
西电食堂
P O S
i M a c i M a c
东区西区一个控制单元和许多从属单元的系统也不是一个网络,
如食堂的 POS终端与机房内的主机互联,也不是一个计算机网络(若是多个主机间也互联,则是网络)
思考:
1、计算机网络与多用户系统的区别
(书上第 7页)
2、计算机网络与通信网络的区别
以信息通信为目的的是通信网络
以资源共享为目的的是计算机网络主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑四、计算机网络组成
计算机网络 是由计算机系统、通信链路、网络节点组成。
主 机主 机主 机主 机通信子网资源子网通信设备网络节点路由器
从逻辑上可分为:资源子网 通信子网
计算机网络 = 资源子网+通信子网
资源子网:主机 Host+终端 Terminal
通信子网:通信链路组成 +网络节点网络节点,分组交换设备 PSE、分组装/卸设备 PAD、集中器 C、网络控制中心 NCC、网间连接器 G。统称为接口信息处理机 IMP。
资源子网
其主要任务是:提供资源共享所需要的硬件、软件及数据等资源,提供访问计算机网络和处理数据的能力
由主机系统、终端、及终端控制器组成
I n t e r n e t
主 机笔 记 本主 机
S w i t c h
交 换 机主 机主 机主 机主 机服 务 器i M a c
服务器
H U B
集 线 器
H U B
集 线 器主 机主 机
H U B
集 线 器
R o u t e r
路 由 器
I n t e r n e t
企业网络
通信子网
其主要功能:是完成数据的传输、交换以及控制,提供计算机网络的功能
包括:传输线路、节点交换机、网控中心设备,是计算机网络性能好坏的关键
通信子网是针对 广域网 而言的
对局域网而言,不分什么通信子网、资源子网 ……
BA
主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑五、网络拓扑
网络拓扑 ( topology)
是指网络的链路( Link)与节点( Node)
在地理上所形成的几何构成
拓扑,是研究与大小、形状无关的线与面的方法
链路,是指两个相邻节点之间的通信线路
节点,是网络中某分支的端点,或若干分支的交汇点
常见的网络拓扑结构:
1、星形网络 ( star net)
主 机主 机主 机
H U B
集 线 器主 机主 机主 机主 机
星形网络
采用集中控制的方式
节点间通信由中心控制单元支配
优点:控制简单
缺点:可靠性差、易出现瓶颈
2、环形网络 (ring net)
首尾相接的环形结构
例如:令牌环网( Token Ring)
FDDI(光纤分布数据接口 )
FDDI光纤分布数据接口
双环
光纤
传输距离长 200Km
带宽高 100Mbps
抗干扰
防窍听
3、树形网络 tree net
是星形网络的变种
分级的集中控制式网络,
与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便
级数有限制、电缆成本高
4、共享总线型 Shared bus net
各节点通过总线直接通信
局部故障不会影响整个网络
便于扩充
负载过重时,效率低下
5、网形
一般是广域网结构主要内容
一、教学计划
二、计算机网络的发展
三、计算机网络的定义
四、计算机网络的组成
五、计算机网络的拓扑
六、计算机网络的分类 (下次课内容 )
按网络辐射的地理范围分类
( 1) 局域网( LAN),辐射的地理范围从几十米至数公里;
( 2) 城域网( MAN),辐射的地理范围从几十公里到数百公里;
( 3) 广域网( WAN),辐射的地理范围从数百公里至数千公里,
甚至上万公里。
六、网络分类
2、按传输介质分类
( 1) 有线网,包括有线电话线网、
电力线网、有线电视电缆网、同轴电缆网、双绞线网、光纤网;
( 2) 无线网,包括无线电话网、语音广播网、无线电视网、微波通信网、卫星通信网。
无线上网是一个比较宽的概念,包括了 无线局域网上网,GPRS上网卡上网
,CDMA上网卡上网,蓝牙无线上网,
红外无线上网 等等,而现在最普遍的
,则是无线局域网上网。在无线局域网上网里面,就有无线 AP(无线接入点 )、无线网卡、无线路由器、无线交换机、无线信号放大器等设备,最常用的当然是无线 AP和无线网卡了
3、按网络的交换方式分类
电路交换
报文交换
分组交换
信元交换
电路交换技术
网络交换技术共经历了四个发展阶段,电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和 ATM技术。
公众电话网( PSTN网)和移动网(包括 GSM网和
CDMA网)采用的都是电路交换技术,它的基本特点是采用面向连接的方式,在双方进行通信之前,需要为通信双方分配一条具有固定带宽的通信电路,通信双方在通信过程中将一直占用所分配的资源,直到通信结束,并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。
这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽,并且实时性强,时延小,交换设备成本较低,但同时带来的缺点是网络的带宽利用率不高,一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态
,分配的电路都一直被占用。
分组交换技术分组交换技术是针对数据通信业务的特点而提出的一种交换方式,它的基本特点是面向无连接 而采用 存储转发 的方式,将需要传送的数据按照一定的长度分割成许多小段数据,并在数据之前增加相应的用于对数据进行选路和校验等功能的头部字段,作为数据传送的基本单元即分组。
采用分组交换技术,在通信之前不需要建立连接,每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中,然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点,这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。
分组交换比电路交换的电路利用率高,但时延较大。
报文交换技术报文交换技术和分组交换技术类似,也是采用存储转发机制,但报文交换是以报文作为传送单元,由于报文长度差异很大,长报文可能导致很大的时延,并且对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难,为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的,节点需要分配不同大小的缓冲区,否则就有可能造成数据传送的失败。
在实际应用中报文交换主要用于传输报文较短、实时性要求较低的通信业务,如公用电报网。报文交换比分组交换出现的要早一些,分组交换是在报文交换的基础上,将报文分割成分组进行传输,在传输时延和传输效率上进行了平衡,从而得到广泛的应用。
信元交换
ATM技术将面向连接机制和分组机制相结合,
在通信开始之前需要根据用户的要求建立一定带宽的连接,但是该连接并不独占某个物理通道,而是和其他连接统计复用某个物理通道,同时所有的媒体信息,包括语音、数据和图像信息都被分割并封装成固定长度的分组在网络中传送和交换。
ATM另一个突出的特点就是提出了保证 QoS的完备机制,同时由于光纤通信提供了低误码率的传输通道,所以可以将流量控制和差错控制移到用户终端,网络只负责信息的交换和传送,从而使传输时延减少,ATM非常适合传送高速数据业务。
从技术角度来讲,ATM几乎无懈可击,但 ATM
技术的复杂性导致了 ATM交换机造价极为昂贵
,并且在 ATM技术上没有推出新的业务来驱动
ATM市场,从而制约了 ATM技术的发展。
4、按通信方式分类
( 1) 点对点传输网络,数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。
星型网、环形网采用这种传输方式。
适用于大的网络。(如广域网)
( 2) 广播式传输网络,数据在共用通信介质线路中传输。无线网和总线型网络、星型网属于这种类型。适用于地理范围小的网络或保密要求不高的网络。(如局域网)
5、按网络的使用的目的分类
( 1) 共享资源网,使用者可共享网络中的各种资源,例如,文件、扫描仪、绘图仪、打印机以及各种服务。
( 2) 数据处理网,用于处理数据的网络
,研究机构的科学计算机网络、企业管理网。
( 3) 数据传输网,用来收集、交换、传输数据的网络。例如,情报检索网络和信息浏览等。
目前网络使用目的都不是单一的,
而是综合型的
6、按服务方式分类
( 1) 客户机 /服务器( C/S)模式,工作特点:文件从服务器被下载到工作站上,
然后在工作站上进行处理。
( 2) 浏览器 /服务器( B/S)模式,主要特点:与软硬件平台无关性,把应用逻辑和业务处理规则放在服务器一侧。
( 3) 对等网络或称为对等式的网络(
Peer to Peer),特点:灵活方便,但较难实现集中管理和控制,安全性低。
7、按企业和公司管理分类
( 1) 内部网( Innernet),一般指企业内部网。
( 2) 内联网 (Intranet),一般指经改造的或新建的企业内部网,为企业内部服务
,不和因特网直接进行连接。
( 3) 外联网( Extranet),相对企业内部网,泛指企业之外,需要扩展连接到自己相关的其他企业网。
( 4) 因特网( Internet),是目前最流行的一种国际互联网
8、按网络的信道分类
窄带
宽带
9、按网络的用途分类
教育
科研
商业
企业补充计算机网络一些术语
服务器,为网络上的其他计算机服务的功能强大的计算机
。 Server
客户机,使用服务器所提供服务的计算机。 Client
同位体,可同时作为客户机和服务器的计算机。 peer
介质,网络上设备之间的物理连接。 medium
资源,在网络上客户机可获得的任何东西都可视为资源。
resource
用户,任何使用客户机访问网上资源的人。 user
协议,计算机通过网络相互对话的语言。 protocol
网络服务,相关网络资源 service
作业
详细阅读并理解教材第一章并完成课后作业