计算机网络技术的历史和新进展

计算机网络技术的历史和新进展计算机网络向用户提供的最重要的功能•连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。•共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。主机因特网世界十大互连网公司•谷歌、脸谱、阿里巴巴、亚马逊、腾迅、百度、ebay、Priceline、雅虎和京东(2014.9)：BAT•分别是B百度、A阿里巴巴、T腾讯的首字母李克强与互连网+•2015年政府工作报告：“制定‘互联网+’行动计划，推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等与现代制造业结合，促进电子商务、工业互联网和互联网金融健康发展，引导互联网企业拓展国际市场。”互连网+•互联网+XX传统行业=互联网XX行业•利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。•电子商务、互联网金融、在线旅游、在线影视、在线房产等行业都是“互联网+”的杰作。十三五“网络强国战略”•构建泛在高效的信息网络：–加快构建高速、移动、安全、泛在的新一代信息基础设施，推进信息网络技术广泛运用，形成万物互联、人机交互、天地一体的网络空间•发展现代互联网产业体系：–实施“互联网+”行动计划，促进互联网深度广泛应用，带动生产模式和组织方式变革，形成网络化、智能化、服务化、协同化的产业发展新形态国家信息化发展战略纲要(2016.7)•中国信息化战略：2025年核心技术不受制于人–到2020年3G、4G网络要覆盖中国城乡，5G技术研发和标准要取得突破性进展；信息消费总额要达到6万亿元(人民币，下同)，电子商务交易规模达到38万亿元；核心关键技术部分领域要达到国际先进水平；建成中国-东盟信息港，初步建成网上丝绸之路。–到2025年，要实现宽带网络无缝覆盖；信息消费总额达到12万亿元，电子商务交易规模达到67万亿元；根本改变核心关键技术受制于人的局面。国家信息化发展战略纲要(2016.7)–届时，中国还计划建成四大国际信息通道，连接太平洋、中东欧、西非北非、东南亚、中亚、印巴缅俄等国家和地区，涌现一批具有强大国际竞争力的大型跨国网信企业。–到本世纪中叶，中国网络强国地位要日益巩固，在引领全球信息化发展方面有更大作为。主要内容•网络概述•Internet的发展和成功经验•计算机网络技术的历史回顾什么是网络---从端系统的角度看(1)•网络提供的服务:信息传递–信鸽、烽火、信使、卡车、电报、电话、Internet…什么是网络---从端系统的角度看(2)•不同的网络以什么为区分–所提供的服务•服务以什么为区分–延迟、带宽、丢失率、端节点数目、服务接口、可靠性,单播/多播，实时，消息/字节流什么是网络---从网络核心的角度看•电子、光子等作为传输介质•链路：光纤、电缆和卫星•交换节点：机械/电/光•协议:TCP/IP,ATM,MPLS,SONET,Ethernet,PPP,X.25,FrameRelay,AppleTalk,IPX,SNA•功能:路由，差错控制、拥塞控制、服务质量(QoS)•应用：FTP、HTTP、Xwindows计算机网络发展历史•计算机网络的形成–多终端系统•1970年代的计算机网络–X.25分组交换网：各国的电信部门建设运行–各种专用的网络体系结构：SNA，DNA–Internet的前身ARPANET进行实验运行•1980年代的计算机网络–标准化计算机网络体系结构：OSI–局域网络LAN技术空前发展–建成NSFNET，Internet初具规模2011-2017移动智能终端发展态势中国计算机网络的发展历史•1970年代末开始•1980年代–局域网–OSI网络体系结构–低速广域网（电话线）•1990年代–局域网Novell,TCP/IP–X.25广域网及其应用–国民经济信息化高潮的到来，“金”字工程–互联网Internet在中国开始大规模发展•2000–推动以IPv6为基础的下一代互联网Internet在中国的发展•1988年，中国第一个电子邮件发到Internet•1990~1993，通过X.25与国际连网，Tunet•1994年，中科院高能所，64K，日本•1995年，CERNET,128K,Sprint；Chinanet,64K+64K,Sprint•1996年，ChinaGBN,64K,Sprint•1997.12，用户74万•1998.12，用户达到200万•2003.6，用户达到6800万•2005.6，用户达到10300万中国第一台服务器:1994年建于中国科学院高能物理研究所1995年，中国第一家网站“瀛海威时空”Internet在中国的发展(2009)•2009年底，中国网民人数达到3.84亿，比1997年增长了618倍，年均增长3，195万人，互联网普及率达到28.9%，超过世界平均水平。•中国境内网站达323万个，比1997年增长了2，152倍。•中国拥有IPv4地址约2.3亿个，已成为世界第二大IPv4地址拥有国。•中国使用宽带上网的网民达到3.46亿人，使用手机上网的网民达到2.33亿人。2011年中国手机用户概况•2011.5用户总数已达9亿•2010年3.03亿用户使用手机上网，较2009年增加了2.3亿。•2010年新增3G用户数3.47亿，2011年第1季度新增3G用户数1.35亿•2010年购买智能手机6200万部，预计2011年购买智能手机9500万部主要内容•网络概述Internet的发展和成功经验•计算机网络技术的历史回顾Internet•全球范围、通用、异构的公用计算机网络•Internet协议–开放的标准:InternetEngineeringTaskForce(IETF)负责标准的制订维护和协调–是其他类型网络的技术基础•企业内部网（Intranet）•由研究机构开发Internet的增长•Internet上的主机数:Aug.1981213Oct.19841,024Dec.198728,174Oct.1990313,000Oct.19932,056,000Apr.19955,706,000Jul.199719,540,000Jul.200093,047,7851101001000100001000001000000100000001000000001981年1985年1989年1993年1997年最近的增长(1991-2000)Internet发展规模和趋势•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网络时代的三大基本定律摩尔定律: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倍网络带宽与CPU性能光纤容量数据流量超过话音0199619971998199920002001200220406080100120140160180RelativeCapacity(%)VoiceDataSource:MCI(VintCerf)InternationaldatatrafficalreadyexceedsinternationalvoicefromAustraliaandScandinavia.数据中绝大部分是IP数据200019981996AllOtherIPXTCP/IPTrafficRatiosSource:Gartner1997100%90%80%70%60%50%40%30%20%10%0%Internet上的信息趋于交互RelativeUserPopulationMultimediaDynamic(Red)andAudio/VideoContent(Purple)100%80%60%40%20%0%200019981996Source:TheYankeeGroup,1996Data/Voice/Video三网融合Internet高速信息网络的发展方向：通信与计算聚合•通信和计算技术的聚合–改变了各自的原有特征•高速信息网络体系结构的发展趋势–分层结构；分布控制、管理和安全机制•分层结构–应用（Application）–服务（Service）–基础设施（Infrastructure）下一代互联网的技术体系结构(1)应用（Application）服务（Service）基础设施（Infrastructure）高速计算机互连网络（IP）光纤传输网络（DWDM）＋Ethernet＋WLAN工程：组播、QoS、IPv6、网络管理、网络测量…数字视频、协同工作、实时控制、虚拟现实、……网格计算、远程教育、远程医疗、远程沉浸、……中间件：身份认证、访问控制、目录服务、网格…下一代互联网的技术体系结构(2)协议层次扁平化ATMSDH/SONETIPOpticalB-ISDNIPoverATMIPoverSDH/SONETIPoverOpticalLong-TermWinnersIPATMOpticalIPSDH/SONETOpticalIPOpticalMultiplexing,Protection,andManagementatEveryLayer.EliminatingLayersLowersCosts.INTERNET管理机构关系图因特网协会ISOC因特网研究指导小组IRSG因特网研究部IRTF因特网工程部IETF因特网工程指导小组IESG…RGWG……RG…领域领域因特网体系结构研究委员会IABWGWGWG各种RFC之间的关系因特网草案建议标准草案标准因特网标准历史的RFC实验的RFC提供信息的RFC6种RFCInternet提供的服务•计算资源的共享访问：telnet（1970’s）•数据和文件的共享访问：FTP，NFS（1980’s）•人们互相通讯的媒介：–email(1980’s),网上聊天室,即时消息（1990’s）–语音和视频（1990’s）–取代电话？•信息分发的媒介–USENET（1980’s）–(1990’s)•取代报纸、杂志？–语音和视频（1990’s）•取代电视、CD、电影？与网络有关的工业界•电话公司–拥有传输线路和接入线路，大量的客户•有线电视公司–拥有接入线路•无线/卫星公司–通讯线路•电力、铁路公司–有能力铺设线路与网络有关的工业界•媒体公司–可以提供内容•ISP，Internet服务提供商•设备制造商–交换机/路由器，芯片，光纤，计算机•软件公司Internet物理结构BackboneISPISPResidentialAccess-Modem-DSL-Cablemodem-Satellite-LANEnterprise/ISPaccess,BackbonetransmissionT1/T3,DS-1DS-3OC-3,OC-12ATMvs.SONET,vs.WDMCampusnetworkEthernet,ATM长距离传输链路Typesoflinks-T1/DS1:1.544Mbps-T3/DS3:44.736Mbps-STS-1/OC-1:51.850Mbps-STS-3/OC-3:155.2Mbps-STS-12/OC-12:622.080Mbps-STS-48/OC-48:2.488Gbps-STS-192/OC-192:9.953GbpsHigherlevelsofservicesofferedcommercially-Fram