计算机网络 概述

第一章网络概述1.1计算机网络的作用§思考一下网络提供给了你什么改变？Ø通信：QQ、飞信、MSN、E-Mail、BBSØ生活：网上购物（当当、京东、亚马逊）、家庭办公、网游、baidu搜索Ø资源：FTP、P2P、BT提供的音乐、视频或资料下载Ø商机：电子商务、网站广告1.1计算机网络的作用§物联网1.1计算机网络的作用§网络的核心价值就在于连接，将越来越多的资源连接在一起，将越来越多的人连接在一起。这样，网络就越来越有生命力。§我们已经看到了一个渗透到我们生活之中无所不在的网络。§因特网缩短了人际交往的时间和空间，改变了人们的生活、工作、学习和交往方式，使世界发生了极大的变化。1.1计算机网络的作用§从某种意义上说，网络更象是一个规模超大的公共空间，一个由资源和信息构成的虚拟的公共空间。在这里，人们有更多的接触机会、更快的交流手段。§也正因为这样，网络对人、对社会的触动也更加剧烈。1.1计算机网络的作用§网络给人们带来了更多的机会，同时也在改变着我们的生活，改变着我们。§马化腾、李彦宏、史玉柱、杨致远、马云、丁磊、杰夫·贝佐斯(JeffBezos)、塞吉·布林(SergeyBrin)、拉里·佩奇(LarryPage)——互联网改变了人们的命运1.1计算机网络的作用§就在这个”connecteverything”的过程中，网络却变得越来越捉摸不定。§复杂的网络：Ø层出不穷的技术。Ø层出不穷的缩略语。这已经是一个缩略语产生最快的领域。如此多的技术词汇，是否感到困惑？GSMTCP/IPIPv6WiMAXWiFiCDMA3GPCSNGIAdHocFirewall1.1计算机网络的作用§多变的网络Ø1992年，我们看不到年，的Internet流量Ø1999年，我们看不到Napster到来Ø到2002年，P2P文件共享占据了50%的Internet流量Ø现在，我们无法预测下一个KillerApplication是什么§网络？Ø通讯手段？Ø生产生活方式？1.1计算机网络的作用§网络似乎越来越难于理解，越来越难以控制。§人创造了网络，网络却有了自己的生命。于是，人翻过头来又需要进一步去认识和理解网络。§我们这门课程，就将局限在技术的视野下去试着理解这个复杂而多变的网络。1.1计算机网络的作用§21世纪的特征：数字化、网络化、信息化§互联网是潜力无穷的信息索取和信息交换中心，信息化必须依靠网络才能实现。§网络包括三种：电信网络、有线电视网络和计算机网络起核心作用1.1计算机网络的作用§Internet的发展速度Ø是历史上发展最快的一种技术Ø从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络Ø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§已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络§Internet的发展速度完全超过了摩尔定理1.1计算机网络的作用§网络时代的三大基本定律ØØ摩尔定律摩尔定律ØØ吉尔德定律吉尔德定律ØØ麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律1.1计算机网络的作用§§摩尔定律摩尔定律————计算机第一定律计算机第一定律ØØ由英特尔（由英特尔（IntelIntel）创始人之一戈登）创始人之一戈登··摩尔摩尔（（GordonMooreGordonMoore）所提出。）所提出。ØØ其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳其内容为：当价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔的晶体管数目，约每隔1818个月便会增加一倍，个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔到的电脑性能，将每隔1818个月翻两倍以上。个月翻两倍以上。§§这一定律揭示了这一定律揭示了信息技术信息技术进步的速度。进步的速度。1.1计算机网络的作用§吉尔德定律Ø又称为“胜利者浪费定律”——乔治·吉尔德（数字时代三大思想家之一）Ø最为成功的商业运作模式是价格最低的资源将会被尽可能的消耗，以此来保存最昂贵的资源。Ø在未来25年，主干网的带宽将每6个月增加一倍。其增长速度超过摩尔定律预测的CPU增长速度的3倍。§今天，几乎所有知名的电讯公司都在乐此不疲地铺设缆线。当带宽变得足够充裕时，上网的代价也会下降。在美国，今天已经有很多的ISP向用户提供免费上网的服务。1.1计算机网络的作用§§麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律————以太网发明人鲍勃以太网发明人鲍勃··麦特卡尔夫麦特卡尔夫ØØ网络价值同网络用户数量的平方成正比。网络价值同网络用户数量的平方成正比。ØØ即即NN个联结可创造出个联结可创造出N*NN*N的效益的效益。§§如果将机器联成一个网络，在网络上，每如果将机器联成一个网络，在网络上，每一个人可以看到所有其他人的内容，一个人可以看到所有其他人的内容，100100人人每人能看到每人能看到100100人的内容，所以效率是人的内容，所以效率是1000010000。。1000010000人的效率就是人的效率就是100000000100000000。。§§根据麦特卡尔夫定律，互联网的成长速度根据麦特卡尔夫定律，互联网的成长速度比电视快比电视快44倍，比收音机要快倍，比收音机要快1212倍！这样的倍！这样的增长效率与旧经济是不可同日而语的增长效率与旧经济是不可同日而语的1.1计算机网络的作用§按照莫尔定律和吉尔德定律，未来的计算机成本将会持续回落，而网络将呈指数级发展；随着网络用户数量迅速膨胀到数以亿计，网络的价值越发不可估量，这又与麦特卡尔夫定律不谋而合。1.1计算机网络的作用§光纤定律——“新摩尔定律”Ø联合国“1999世界电信论坛会议”副主席约翰·罗斯(JohnRoth)在10日论坛开幕演说时提出。Ø互联网带宽每9个月会增加一倍的容量，但成本降低一半，比晶片变革速度的每18个月还快。1.1计算机网络的作用§摩尔定律(Moore‘sLaw)用来形容半导体科技的快速变革§“光纤定律”(OpticalLaw)则用来形容网络科技。1.1计算机网络的作用§摩尔定律(Moore‘sLaw)用来形容半导体科技的快速变革§“光纤定律”(OpticalLaw)则用来形容网络科技。1.1计算机网络的作用§计算机网络向用户提供的最重要的功能：Ø连通性connecteverythingØ共享1.1计算机网络的作用§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。Ø可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。1.1计算机网络的作用1.共享数据资源1.1计算机网络的作用2.共享应用程序1.1计算机网络的作用3.共享打印机等各种硬件设备1.1计算机网络的作用1.2因特网概述1.2.1网络的网络§基本概念：Ø网络(network)：由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。Ø互联网是“网络的网络”(networkofnetworks)。Ø连接在因特网上的计算机都称为主机(host)§在网络中的node的标准译名是“结点”而不是“节点”。而数据结构的树(tree)中的node应当译为“节点”。§结点可以是计算机、集线器、交换机、路由器§网络之间的互联依靠的结点是——路由器§图例表示：路由器集线器计算机网络1.2因特网概述§计算机——网络——因特网Ø网络把许多计算机连接在一起Ø因特网则把许多网络连接在一起。§互联网是网络的网络1.2因特网概述(a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路1.2因特网概述主机因特网网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器1.2因特网概述1.2.2因特网的发展阶段§按因特网的基础结构特点来划分，大致可以分为三个阶段：Ø第一阶段：从单个网络ARPANET向互联网发展的过程。Ø第二阶段：建成了主干网、地区网、校园网（或企业网）三级结构的因特网。Ø第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的因特网。¡ISP(InternetServiceProvider)因特网服务提供商1.2因特网概述第二阶段：三级结构的因特网§各网络之间需要使用路由器来连接。§有时在结构图中可不画出路由器。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1.2因特网概述§主机到主机的通信可能要经过多种网络。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第二阶段：三级结构的因特网1.2因特网概述用户因特网ISP1ISP2因特网服务提供者用户通过不同的ISP上网第三阶段：多层次ISP结构的因特网。1.2因特网概述§根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的IP地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。§最内层的ISP为第一级提供商，服务面积最大，拥有高速主干网§第二级ISP和一些大公司位于第二层，都是第一级ISP的用户。§第三级ISP是第二级ISP的用户，以此类推。1.2因特网概述一级ISP一级ISP一级ISP一级ISP第一层ISP第一层ISP大公司大公司本地ISP本地ISP大公司大公司大公司大公司公司公司本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP校园网校园网校园网校园网第二层ISP第二层ISP第二层ISP第二层ISPNAPNAPNAPNAPAB第一层ISP第一层ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第一层ISP第一层ISP第一层第二层第三层本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP第三阶段：多层次ISP结构的因特网。1.2因特网概述§NAP——NetworkAccessPoint，网络接入点§作用：在NAP中安装有性能良好的交换设备，用来交换因特网上流量§因特网已经成为基于ISP和NAP的多层次结构的网络§不同主机之间的通信可能会经过多个ISP。1.2因特网概述一级ISP一级ISP一级ISP一级ISP第一层ISP第一层ISP大公司大公司本地ISP本地ISP大公司大公司大公司大公司公司公司本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP校园网校园网校园网校园网第二层ISP第二层ISP第二层ISP第二层ISPNAPNAPNAPNAPAB第一层ISP第一层ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第一层ISP第一层ISP第一层第二层第三层本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP本地ISP本地ISP本地ISP本地ISP第二层ISP第二层ISP主机A→本地ISP→第二层ISP→NAP→第一层ISP→NAP→第二层ISP→本地ISP→主机B1.2因特网概述§今日的多级结构的因特网大致上可将因特网分为以下五个接入级：Ø网络接入点NAPØ国家主干网（主干ISP）Ø地区ISPØ本地ISPØ校园网、企业网或PC机上网用户1.2因特网概述§因特网发展大事记：Ø1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。人们把1983年作为因特网的诞生时间。Ø1991年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。Ø1993年因特网主干网的速率提高到45Mb/s（T3速率）。Ø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。Ø1994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。1.2因特网概述§因特网发展大事记：（续）Ø万维网的问世——20世纪90年代。由欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网(WorldWideWeb)被广泛使用在因特网上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用