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计算机网络ComputerNetworks青岛大学信息工程学院赵志刚第1章概论教材和参考书教材：《计算机网络》，杨庚等，高等教育出版社参考书：《计算机网络》（第四版），谢希仁，大连理工大学出版社《计算机网络（第四版）》，ANDREWS.TANENBAUM内容纲要计算机通信与网络发展过程计算机通信与网络基本概念网络的类型及其特征计算机通信协议与网络体系结构内容纲要计算机通信与网络发展过程计算机网络基本概念网络的类型及其特征计算机通信协议与网络体系结构计算机网络是计算机技术和通信技术相互结合的产物，是信息化社会的主要基础设施。计算机网络的作用是利用快速的信息传送，实现广泛的资源共享。计算机网络在信息时代的作用1.1计算机通信与网络发展过程计算机网络的发展中计算机技术和通信技术是相互制约，又相互促进发展的。计算机技术的发展以及计算机技术在通信系统中的应用，使得高速通信成为可能。高速通信的实现，又进一步促进计算机硬件、软件技术的发展。计算机通信与网络的发展过程1.1计算机通信与网络发展过程1、面向终端的计算机网络2、多个计算机互连的计算机网络3、面向标准化的计算机网络4、面向全球互连的计算机网络计算机通信与网络的发展阶段1.1计算机通信与网络发展过程早期计算机主机数量少，价格昂贵，工作运行条件要求高，维护困难，只有少数研究单位和大学拥有计算机系统。主机控制整个系统的全部运行功能和通信过程，终端仅提供输入输出的功能，完全作为主机的从属设备。用户只能近距离使用计算机终端。1、面向终端的计算机网络1.1计算机通信与网络发展过程面向终端的计算机通信网集中式处理主—从模式多个终端与主机直接通信有限的数据传输速率1、面向终端的计算机网络面向终端的计算机联机系统特点1.1计算机通信与网络发展过程1.1计算机通信与网络发展过程系统的可靠性和性能取决于主机的可靠性和性能，便于维护、管理。数据的一致性好。主机通信开销较大，通信线路利用率低，对主机系统依赖性较大。终端数量少，且与主机距离近；计算机使用者大量时间用于交通。1、面向终端的计算机网络面向终端的计算机联机系统特点1、面向终端的计算机网络通信处理机主机IBMS/370(b)多点链路(c)复用方式MultiplexerMultiplexer(d)集中方式(e)拨号方式ModemPSTNModem(a)点-点链路终端设备T1.1计算机通信与网络发展过程1.1计算机通信与网络发展过程60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。2、多个计算机互连的计算机网络分组交换的产生1.1计算机通信与网络发展过程2、多个计算机互连的计算机网络分组交换的产生到伦敦哈佛Harvard去夏威夷SRIUCLASDAC1.1计算机通信与网络发展过程网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。2、多个计算机互连的计算机网络分组交换网络的基本要求1.1计算机通信与网络发展过程早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网•各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。•用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。2、多个计算机互连的计算机网络面向终端计算机系统与分组交换网的区别1.1计算机通信与网络发展过程2、多个计算机互连的计算机网络主机终端以主机为中心以分组交换网为中心主机分组交换网面向终端计算机系统与分组交换网的区别1.1计算机通信与网络发展过程独立工作的计算机系统允许异种机入网资源共享分散/分布控制分组交换专用的通信控制处理机（可靠性高）分层的网络协议2、多个计算机互连的计算机网络分组交换网特点1.1计算机通信与网络发展过程因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。2、多个计算机互连的计算机网络因特网的发展1.1计算机通信与网络发展过程第一个分组交换网ARPANET最初只是一个单个的分组交换网。1983年TCP/IP协议成为标准协议。同年，ARPANET分解成两个网络：•ARPANET——进行实验研究用的科研网•MILNET——军用计算机网络1983~1984年，形成了因特网Internet。1990年ARPANET正式宣布关闭。2、多个计算机互连的计算机网络因特网发展的第一阶段1.1计算机通信与网络发展过程1986年，NSF建立了国家科学基金网。NSFNET。它是一个三级计算机网络：•主干网•地区网•校园网2、多个计算机互连的计算机网络因特网发展的第二阶段1.1计算机通信与网络发展过程2、多个计算机互连的计算机网络因特网发展的第二阶段校园网校园网校园网校园网校园网校园网国家主干网地区网地区网地区网路由器1.1计算机通信与网络发展过程从1993年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的ISP网络所代替。1994年开始创建了4个网络接入点NAP(NetworkAccessPoint)，分别由4个电信公司经营。从1994年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。2、多个计算机互连的计算机网络因特网发展的第三阶段1.1计算机通信与网络发展过程2、多个计算机互连的计算机网络因特网发展的第三阶段大公司地区ISP网络接入点NAP（对等点）公司校园网主干服务提供者校园网校园网校园网校园网本地ISP地区ISP地区ISP地区ISP本地ISP本地ISP大公司大公司网络接入点NAP（对等点）1.1计算机通信与网络发展过程开放系统异种独立工作的计算机系统入网互联网络资源/用户资源共享层次结构和通信协议接口标准化3、面向标准化的计算机网络网络体系结构标准化1.1计算机通信与网络发展过程3、面向标准化的计算机网络IBM公司(1974)SNA（系统网络体系结构）DEC公司DNA（数字网络系统结构）Univac公司DCA（数据通信体系结构）Burroughs公司BNA（宝来网络体系结构）计算机制造厂商网络体系结构标准化1.1计算机通信与网络发展过程3、面向标准化的计算机网络ISOTC97SC161977年计算机与信息处理标准化委员会开放系统互联分技术委员会1984年ISO7498ISO/OSI-RM国际标准国际网络体系结构标准化1.1计算机通信与网络发展过程1993年美国政府发布了名为“国家信息基础设施行动计划”的文件，其核心是构建国家信息高速公路。这一时期在计算机通信与网络技术方面以高速率、高服务质量、高可靠性等为指标，出现了高速以太网、VPN、无线网络、P2P网络、NGN等技术，计算机网络的发展与应用渗入了人们生活的各个方面，进入一个多层次的发展阶段。4、面向全球互连的计算机网络1.1计算机通信与网络发展过程1、低速数据网用户电报网，铁道部的计算机网络2、邮电部的公用分组交换网CNPAC三个交换机，八个分组接入设备3、邮电部的公用分组交换网CHINAPAC国家骨干网，省级，地区网络4、CHINANET，共9个公用计算机网络我国的网络发展现状1.1计算机通信与网络发展过程我国的网络发展现状1.1计算机通信与网络发展过程我国的网络发展现状内容纲要计算机通信与网络发展过程计算机网络基本概念网络的类型及其特征计算机通信协议与网络体系结构1.2计算机网络基本概念（1）两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络，达到资源共享的目的。（2）两台或两台以上的计算机连接，互相通信交换信息，需要有一条通道。这条通道的连接是物理的，由硬件实现，这就是连接介质（有时称为信息传输介质）。它们可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”介质；也可以是激光、微波或卫星等“无线”介质。（3）计算机之间要通信交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这就是协议。1、计算机网络的定义1.2计算机网络基本概念计算机网络定义为：把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行环境下，以实现网络中资源共享为目标的系统。1、计算机网络的定义1.2计算机网络基本概念1、计算机网络的定义计算机网络与终端时分系统多用户系统多道批处理操作系统分时操作系统实时操作系统共享性：各终端用户共享主机资源并行性：各终端用户在一段时间内并行，同一时刻有多于两个或两个以上的用户都在运行1.2计算机网络基本概念1、计算机网络的定义计算机网络与多机系统多机系统数据流机多处理机LAN紧耦合度中LAN松WAN处理机距离/位置0.1m同一线路板处理机距离WAN1.0m同一系统10m–1km同一室、楼25km城100km省、国1000km洲1.2计算机网络基本概念1、计算机网络的定义计算机网络与分布式系统计算机硬件连接系统拓扑结构通信控制分布式系统计算机网络1.2计算机网络基本概念1、计算机网络的定义计算机网络与分布式系统分布式系统在分布式计算机操作系统支持下进行分布式数据库处理和各计算机之间的并行工作。分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。分布式系统和计算机网络之间的区别：在软件（尤其是操作系统）上，而不是硬件。移动文件在于由谁引发：系统或用户。1.2计算机网络基本概念2、计算机网络的组成以资源共享为主要目的的计算机网络从逻辑上可分成两大部分：通信子网－网络信息的传输和交换终端系统－负责信息的处理1.2计算机网络基本概念2、计算机网络的组成网络软件网络协议和协议软件通信程序网络操作系统网络系统的逻辑结构网络管理及网络应用软件通信子网终端系统1.2计算机网络基本概念2、计算机网络的组成通信子网终端系统终端(Terminal)主机（Host）通信控制处理机（CCP）内容纲要计算机通信与网络发展过程计算机网络基本概念网络的类型及其特征计算机通信协议与网络体系结构1.3网络的类型及其特征按通信介质划分有线网、无线网按通信传播方式划分点到点、广播、多播按通信速率划分300bps-1.544Mbps-45Mbps-1000Mbps按网络使用者划分公用网、专用网按网络的作用范围划分LAN、MAN、WAN、AN按网络控制方式划分集中式、分布式按网络环境划分部门网、企业网、校园网按网络拓扑结构划分•星形结构•层次结构或树形结构•总线形结构•环形结构按网络交换功能划分电路交换、报文交换、分组交换、混合交换1.3网络的类型及其特征星型拓扑环状环型拓扑总线型拓扑1.3网络的类型及其特征1、按照拓扑结构分类网状拓扑树型拓扑1.3网络的类型及其特征1、按照拓扑结构分类1.3网络的类型及其特征个人区域网局域网城域网广域网因特网2、根据网络覆盖的范围分类1.3网络的类型及其特征无线个域网无线局域网无线城域网无线广域网3、无线网络内容纲要计算机通信与网络发展过程计算机网络基本概念网络的类型及其特征计算机通信协议与网络体系结构1.4计算机通信协议与网络体系结构计算机通信是一个复杂的过程，相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。“分层”可以将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。1、通信协议与分层体系结构1969年，世界上公认ARPANET是第一个计算机网络；资源共享分布式控制分组交换方式从逻辑上分为通信子网和资源子网采用层次化网络结构AR