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计算机网络信息科学与技术学院周文峰2本章内容提要：•计算机网络定义•因特网的结构•协议分层与服务模型•分组交换网的性能指标•计算机网络简史•小结第一章计算机网络概论3教学目的总体把握网络的分层体系结构，理解重要概念、术语、性能测度，理解导致因特网成功的关键结构特征，奠定后继学习基础。学习方法总体把握，理解概念第一章计算机网络概论4第1章：内容提要1.1计算机网络定义1.2因特网的结构1.3协议分层与服务模型1.4分组交换网的性能指标1.5计算机网络简史1.6小结5计算机网络在信息时代的作用•21世纪的一些重要特征：数字化、网络化、信息化网络为核心网络是指电信网络、有线电视网络和计算机网络。这三种网络通常简称为“三网”。•典型代表：因特网(Internet)•互联网+广电网+电信网+电网形成了当今社会发展迫切需要四网融合，在打造互联网“智慧生活”同时，也构筑能源与互联网发展新格局。6•在第十二届全国人民代表大会第三次会议上，李克强总理提出制定“互联网+”行动计划。•“互联网+”战略就是利用互联网的平台，利用信息通信技术，把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来，在新的领域创造一种新的生态。7•“互联网+XX传统行业=互联网XX行业•传统集市+互联网有了淘宝，传统百货卖场+互联网有了京东，传统银行+互联网有了支付宝，传统的红娘+互联网有了世纪佳缘，传统交通+互联网有了快的滴滴，而传统新闻+互联网有了柴静《穹顶之下》病毒式的传播。89•任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：一是强烈的社会需求二是前期技术的成熟计算机网络的出现1949年8月，苏联爆炸了第一颗原子弹，出于对可能遭受远程核打击的担扰，美国空军意识到建立牢固的周边防御体系的迫切性与必要性。空军许以每年100万美元的研制经费，要求MIT以“旋风”电脑为核心，构建出一种“半自动地面环境防御系统”。1951年，MIT林肯实验室应运而生，正是这个实验室，为互联网的早期孕育做出了不可磨灭的贡献。1957年10月4日，苏联发射了第一颗人造地球卫星——“伴侣一号”，它震惊了美国朝野。11月20日提出要建立一个名叫“国防部高级研究规划署”（即ARPA）的专门机构。ARPA研究的重点是为美军夺回外层空间的霸主地位，同时努力改进军队的通讯网络，防止苏联人摧毁其通讯控制中心。10•根据2015年CNNIC第35次中国互联网络发展状况统计报告显示：•截至2014年12月，我国网民规模达6.49亿，全年共计新增网民3117万人。互联网普及率为47.9%，较2013年底提升了2.1个百分点。•根据2016年CNNIC第37次中国互联网络发展状况统计报告显示：•截至2015年12月，中国网民规模达6.88亿，全年共计新增网民3951万人。互联网普及率为50.3%，较2014年底提升了2.4个百分点。1112•根据2015年CNNIC第35次中国互联网络发展状况统计报告显示：•2015年，42.7%的网民遭遇过网络安全问题，较2014年底下降了3.6个百分点。在安全事件中，电脑或手机中病毒或木马情况最为严重，发生率为24.2%，其次是账号或密码被盗，发生率为22.9%，这两类安全事件的发生率与2014年底相比均有所下降。•同时，随着网络购物群体的不断增大，网络消费安全问题明显上升。2015年，在网上遭遇到消费欺诈比例为16.4%，较2014年提升了3.8个百分点。•网络安全的维护，需要政府、企业、网民三方群策群力，全体网民应致力于提高自我保护意识和技能，提高对网络虚假有害信息的辨识和抵抗能力，共建安全的网络环境。1314你所认识的网络时代……人类失去网络，世界将会怎样？生活中，通过网络，我们能干什么？15网络无所不在：网空灿烂，万千气象家庭网络园区网移动网络国际ISP区域ISP16生活中的网络应用_电子邮箱17生活中的网络应用_网上聊天18生活中的网络应用_视频电话19生活中的网络应用_搜索引擎掌握搜索技巧！20生活中的网络应用_搜索引擎21生活中的网络应用_P2P文件共享软件22生活中的网络应用_软件上传或下载服务23生活中的网络应用_网络视频24生活中的网络应用_门户网站新闻查询25生活中的网络应用_彩铃短信26生活中的网络应用_网络游戏27生活中的网络应用_网上预订中国网络股在美国上市最活跃的部分：百度、携程和新浪28生活中的网络应用_网上购物29生活中的网络应用_网上购物查看信誉评价与退换服务，一定使用安全支付方式，30生活中的网络应用_网上拍卖31生活中的网络应用_专业BBS论坛32生活中的网络应用_IT信息网站33生活中的网络应用_思科认证体系34生活中的网络应用_政府上网35生活中的网络应用_FTP资源共享36因特网应用:丰富多彩，创造无限后PC时代，嵌入式端系统遍及人类社会生活的方方面面！计算机=主机(host)=端系统(endsystem)37IP相册具有网络天气预报功能的烤面包机Internet电话比较“酷”的网络应用因特网冰箱38计算机网络应用实例•军事方面将正确的信息在正确的时间以正确的形式传递到正确的接收者手中，为将“谋求信息优势”转化为“谋求决策优势”提供平台•学习方面知道如何在网络上找到其相关细节•医疗方面对搜索关键词“流感”计算，定位流感病毒肆虐地区•电子商务双十一会战某购物网站销售额高达912亿39什么是计算机网络？•计算机网络(computernetwork)定义由通信信道连接的主机和网络设备的集合，以方便用户共享资源和相互通信•主要特征通用性，不对特定应用优化能支持广泛、不断出现的新型应用40计算机网络的定义计算机网络是自主计算机的互联集合。•互联可以通过电缆（电话线、网线或光纤等）来实现，也可以采用无线连接，使用无线电信号、激光或红外技术、或者卫星传输。总之，两台计算机如果能互相交换信息即称为互联。•自主计算机其实就是指具有独立功能的计算机。如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不是自主的。41计算机网络的定义计算机网络是现代计算机技术和通信技术密切结合的产物，是随社会对信息的共享和信息传递的要求而发展起来的。所谓的计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件，如网络通信协议、信息交换方式以及网络操作系统等来实现网络中信息传递和资源共享的系统。42计算机网络的定义对计算机网络定义的几点说明：•网络：一定是两台或以上的计算机互联，目的是资源共享；•计算机必需是自治计算机；•各计算机互连时需有一条通道，通道的连接是物理的（传输媒体）；•计算机之间交换信息需要有某些规定与规则。43计算机网络用途•共享信息具有访问在共享存储设备上的数据和信息的能力•协同计算组织许多计算机共同完成特定的计算任务•方便通信人之间的信息沟通•共享硬件访问和使用网络上的特定硬件441、2、3学生公寓等实验楼410主楼219综合楼224金物楼302逸夫馆301矿研所306图书馆301图书馆201理化楼201文法楼110主楼240管理楼321计算中心一楼自动化楼203金物楼219金物楼加层201主楼接入校医院博士后公寓教学楼205低温楼北库图书馆301接入图书馆后楼115图书馆101核心交换机2核心交换机1核心交换机3核心交换机1下挂区域InternetCernet服务器10GE骨干网S8512S8512NE20-4S8512E050S3528P区域2区域3区域1防火墙计费网关GE10GE…………S2403H-EIFE某大学校园网45S3552GOrE050S6500S8512S8512核心层分布层接入层CERNETNE20NE20…出口层S6500E026E026E026E026E026E026E026E026E026E026E026E026汇聚层INTERNET整个网络分为核心、汇聚、接入、出口，在核心层与汇聚层之间、核心层与出口之间都采用双归属的方式进行组网，确保网络的安全、稳定，核心采用华为3Com万兆核心交换机S8512两台，出口采用2台NE20路由器。区域汇聚采用S6500，小汇聚层采用S3552，接入层采用E系列交换机。某大学校园网46FTPS8505E026E026E026E026E026E026E026E026E026万兆核心交换机，汇聚采用S5516纯千兆三层交换机，接入采用E系列交换机共200余台。学生公寓组网图47网络组成•网络实体可抽象为两种基本构件：结点(node)(亦称节点)：计算设备链路(link)：物理媒体48构成网络的三种方式之一:直接连接•直接连接的网络（用于地理范围有限的区域）由某种物理媒体直接相连所有主机组成•直接连接的网络的分类物理链路与一对结点相连：点到点链路(point-to-pointlink)多结点共享同一物理链路：多路访问链路(multipleaccess)49•随着结点数目的不断增加和网络服务覆盖范围的不断扩大，直接连接的网络难以胜任。•直接连接发展成间接连接。•交换结点——一种能够将从一条链路接收到的数据转发到另一条链路上的连接设备。50构成网络的三种方式之二:网络云•网络云网络云——多个交换结点(switchingnode)形成的交换网“网络云”将网络云内部结点和网络云外部结点分开可以用网络云表示任何类型的网络通常采用分组交换技术主机间接连通的第一种方法51交换网中两种传递数据的方法•电路交换(circuitswitching)主要用于电话网，在发送方和接收方之间通过多台交换机建立一条连接(电路circuit)•分组交换(packetswitching)主要用于计算机网络•分组(packets)长数据划分为等长的短段，并为每个段加上首部52构成网络的三种方式之三:网络云互联•网络云互联递归地连接网络云形成更大规模的网络，有很好的扩展性由网络云构建成网络称为互联网，或网络的网络当前使用TCP/IP的国际互联网写成Internet即因特网技术术语internet即互联网连接两个或多个网络云的结点称路由器主机间接连通的第二种方法53网络服务•网络服务是向用户所提供的有用网络功能，由运行在网络中不同主机上的网络应用程序协作提供•网络为分布于主机中的应用程序进程提供了通信基础设施•应用程序运行在端系统上，而不运行在交换机和路由器上•因特网成功的因素：在网络边缘用软件方便地增加新的网络应用功能54主机操作系统提供的两种API应用程序编程接口(ApplicationProgrammingInterface,API)55第1章：内容提要1.1计算机网络定义1.2因特网的结构1.3协议分层与服务模型1.4分组交换网的性能指标1.5计算机网络简史1.6小结56因特网组成•网络边缘(edge):应用程序与主机•网络核心(core):通信网与路由器(网络的网络)•接入网(accessnetwork)：连接两者的通信链路57因特网结构特点•“端到端原则(end-to-endarguments)”边缘智能，核心简单•将复杂的网络处理功能(如差错控制、流量控制功能、安全保障和应用等)置于网络边缘•相对简单的分组交付功能(如分组的选路和转发功能)置于网络核心•位于网络边缘的端系统的强大计算能力，用软件方式处理大量复杂的控制和应用逻辑，位于网络核心的路由器尽可能简单，以高速地转发分组58因特网边缘•端系统(桌面计算机，服务器，移动计算机等等):运行各种应用程序例如Web,电子邮件，聊天程序等等在“网络边缘”•应用程序体系结构——规定在各种端系统上应当如何组织该应用程序。59两种主流应用程序体系结构•客户/服务器体系结构模式（C/S模式）即Client/Server方式•对等方到对等方