第1章1.1-1.2计算机网络概述-电子教案1

1、大连市计算机学校教师教学方案11.1 计算机网络定义和发展历史教学目标：1了解本课程的教学目标，了解学习本课程的重要性。了解计算机网络的定义和发展教学重点、难点：计算机网络的定义教学方法：教师讲解、演示、提问； 教学工具：多媒体幻灯片演示教学内容与过程导入：由现在的网络通讯、游戏引导学生思考、回答并相互补充。教师总结归纳网络的结构特点和发展，进入教学课题。第一章 计算机网络概述1.1 计算机网络的定义和发展历史知识结构计算机网络的发展计算机网络概述计算机网络的基本概念标准化组织与机构网络软件的组成网络硬件的组成网络的逻辑结构网络技术的发展趋势计算机网络的结构组成中国国家标准局欧洲组织与机构美国

2、组织与机构国际组织与机构计算机网络的功能计算机网络的定义计算机网络的特点计算机网络的应用网络的拓扑结构按传播方式分类按覆盖范围分类按传输介质分类按传输技术分类计算机网络的分类计算机网络的关键技术计算机网络支撑技术计算机网络的研究热点世界第一台现代电子计算机ENIAC（中文名：埃尼阿克） （电子数字积分计算机的简称，英文全称为 Electronic Numerical Integrator And Computer），它于1946年2月15日在美国宣告诞生。 承担开发任务的“莫尔小组”由四位科学家和工程师埃克特、莫克利、戈尔斯坦、博克斯组成，总工程师埃克特在当时年仅24岁。1954年，出现了一种

3、被称为收发器的终端设备，人们利用它通过电话线将数据发送到远端的计算机上。此后，人们才逐渐把计算机技术和通信技术结合起来，在电子商务的应用中，计算机网络作为基础设施，将分布在各地的计算机连接起来，使得计算机间的通信在商务活动中发挥了重要作用。计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会发展中，计算机网络起着非常重要的作用，并对人类社会的进步做出了巨大贡献。现在，计算机网络的应用遍布全世界及各个领域，并已成为人们社会生活中不可缺少的重要组成部分。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术的水平，也是衡量其国力及

4、现代化程度的重要标志之一。 那么，计算机网络涉及到哪些基本概念、知识和技术呢？这就是本章所要讨论的问题。1.1.1计算机网络的发展历史远程终端联机阶段：面向终端的计算机网络第一代计算机网络实际上是以单台计算机为中心的远程联机系统。这样的系统除了一台中心计算机外，其余的终端都不具备自主处理功能，在系统中主要是终端和中心计算机间的通信。虽然历史上也曾称它为计算机网络，但为了更明确地与后来出现的多台计算机互连的计算机网络相区分，现在也称为面向终端的计算机网络。 为了共享主机资源和信息采集以及综合处理，用一台计算机与多台用户终端相连，用户通过终端命令以交互方式使用计算机，人们把它称为远程终端联机系统。

5、 计算机终端：仅有显示器、键盘等，没有自己的CPU和内存，没有独立的数据处理能力，利用分时操作系统共享系统中主机的硬件资源和软件资源；即哑终端，包括了所有形式的包含键盘和屏幕的计算机通信设备。但随着计算机技术的发展，后来采用微型计算机作为终端（一般称为智能终端）。（2）在网络中使用通信控制处理机 CCP（Communication Control Processor）的主要目的是为了将通信功能从主机中分离出来，以减轻主机的负荷。通信控制处理机负责网络上各主机间的通信控制和通信处理，它们组成的通信子网是网络的内层，为资源子网提供信息传输服务。（3）前端处理机FEP（Front End Proce

6、ssor ）在远程联机系统中，随着所连远程终端个数的增多，中心计算机要承担的与各终端间通信的任务也必然加重，使得以数据处理为主要任务的中心计算机增加了许多额外的开销，实际工作效率下降。由此，出现了数据处理和通信的分工，即在中心计算机前面增设一个前端处理机FEP（Front End Processor,有时也简称为前端机）来完成通信工作，而让中心计算机专门进行数据处理，这样可显著地提高效率， 前端处理机的结构如图1-1所示。CCP通信处理机终端主机FEP前端处理机公用电话网CCP通信处理机CCP通信处理机（4）终端控制器TC（Terninal Controller） 若每台远程终端都用一条专用通

7、信线路与中心计算机连接，则线路的利用率低，且随着终端个数的不断增多，线路费用将达到难以负担的程度。因而，后来通常在终端比较集中的点设置终端控制器TC（Terninal Controller）。终端控制器首先通过低速线路将附近各终端连接起来，再通过高速通信线路与远程中心计算机的前端机相连。它可以利用一些终端的空闲时间来传送其他处于工作状态的终端的数据，提高了远程线路的利用率，降低了通信费用 。T计算机FEPMMMMTCTTCTT远程高速近程低速远程联机系统（5） 调制解调器：由于计算机和远程终端发出的信号都是数字信号，而公用电话线路只能传输模拟信号，所以在传输钱必须把计算机或远程终端发出的数字信

8、号转换成可在电话线上传送的模拟信号,传输后再将模拟信号转换成数字信号。图 1-1 利用前端处理机的结构示意图终端ModemModemFEPModem公用电话主机远程联机系统的特点是系统中只有一个计算机处理中心，各终端通过通信线路共享主计算机的硬件和软件资源，因此，主计算机负担过重，终端独占线路，资源利用率低。计算机计算机网络和以单台计算机为中心的远程联机系统的区别 计算机计算机网络系统中的多台主计算机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。这样的多台主计算机互连的网络才是我们目前通称的计算机网络。在这种系统中，终端和中心计算机间的通信已发展到计算机和计算机间的通信，用单台中心计算机为所有用

9、户需求服务的模式被分散而又互连在一起的多台主计算机共同完成的模式所替代。 2、多机互联网络阶段Internet的最早起源于美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPANET，ARPANET是英文Advanced Research Projects Agency Network 的缩写，又称ARPA网，该网于1969年投入使用，由此，ARPANET成为现代计算机网络诞生的标志。1968年8月，罗伯兹完成ARPANET的技术规范，并向全国140家公司发出了招标书。1968年12月，麻省剑桥地区的BBN公司中标

10、，并与ARPA签了合同。1969年9月1日，第一个ARPANET结点安装在加州大学洛杉矶分校。1969年10月1日，第二个结点安装在斯坦福研究所。1969年10月1日，ARPANET进行了第一次试验。因特网的第一个测试是在加州大学洛杉矶分校结点和斯坦福结点之间进行的。试验人员采用了“双轨制”。两边的操作人员除了使用计算机网络通信外，还使用了电话。试验的目的是让洛杉矶的操作员能登录到斯坦福的计算机上，然后做一些简单的操作。 ARPANET 小组阿帕网于1968年开始组建 ，1969 年第一期工程投入使用。开始时只有4个节点，1971年扩充到15个节点。经过几年成功的运行后，已发展成为连接许多大学

11、、研究所和公司的遍及美国领土的计算机网，并能通过卫星通信与相距较远的夏威夷州、英国的伦敦和北欧的挪威连接，使欧洲用户也能通过英国和挪威的节点入网。1975 年7月阿帕网移交给美国国防部通信局管理。到1981年已有94个节点，分布在88个不同的地点。ARPA网中互连的运行用户应用程序的主计算机称为主机（Host）。但主机之间并不是通过直接的通信线路互连，而是通过称为接口报文处理机IMP（Interface Message Processor）的装置连接后互连的，如图1-2所示。注：HHHHHHHHH代表主机代表IMP图1-2 存储转发的计算机网络2. ARPA网中的相关概念分组：ARPA网中存储

12、转发的信息基本单位叫作分组（Packet）。分组交换网：以存储转发方式传输分组的通信子网又被称作为分组交换网（Packet Switching Network）。节点：IMP是ARPA网中使用的术语，在其他网络或文献中也称为分组交换节点（Packet Switch Node）。IMP或分组交换节点通常也是由小型计算机或微型机来实现的，为了和资源子网中的主机相区别，也被称作为节点机，或简称节点。 ARPA网由资源子网和通信子网组成。资源子网：负责网络数据处理和向网络用户提供资源及网络服务，由主机、各个终端和相关软件构成。通信子网：主要负责网络的通信，完成网络数据传输转发等任务，由数据传输介质和通

13、信接口设备组成。3、标准化的计算机网络阶段 自20世纪70年代后，从ARPANET开始，计算机网络开始显示出其强大的优越性。随着人们使用计算机网络的需求的增加，越来越多的国家、组织和公司开始建立自己的网络。同时各大计算机网络公司主计算机硬件公司也纷纷投入大量人力、物力和财力进行计算机网络体系结构的研究。20世纪70年代，计算机网络大都采用直接通信方式。1972年后，以太网LAN、MAN、WAN迅速发展，各个计算机生产商纷纷发展各自的网络系统，制定自己的网络技术标准。1974年,IBM公司公布了它研制的系统网络体系结构。随后DGE公司宣布了自己的数字网络体系结构,1976年UNIVAC宣布了该公

14、司的分布式通信体系结构。ISO国际标准化组织 ( International Organization for Standardization）国际标准化组织ISO在1979年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统的体系结构，在1984年正式颁布了“开放系统互联基本参考模型” （open systems interconnection reference model;OSI/RM）的国际标准，这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构，标准化使得不同的计算机能方便地互连在一起。 注释：ISO标志全称是International Organization for Standardizatio

15、n，翻译成中文就是“国际标准化组织”。成立于1947年2月23日。ISO负责除电工、电子领域和军工、石油、船舶制造之外的很多重要领域的标准化活动。ISO的最高权力机构是每年一次的“全体大会”，其日常办事机构是中央秘书处，设在瑞士日内瓦。中央秘书处现有170名职员，由秘书长领导。ISO的宗旨是“在世界上促进标准化及其相关活动的发展，以便于商品和服务的国际交换，在智力、科学、技术和经济领域开展合作。中国于1978年加入ISO，在2008年10月的第31届国际化标准组织大会上，中国正式成为ISO的常任理事国。4、Internet与高速网络阶段 进入20世纪90年代,计算机技术、通信技术以及建立在互联

16、计算机网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施（National Information Infrastructure，NII）后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII,从而极大的推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入一个崭新的阶段，这就是计算机网络互联与高速网络阶段。随着多媒体网络的建立和日趋成熟，电话，有线电视和数据三网融合甚至多网融合是一个重要的发展方向 目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。 1.1.

17、2计算机网络的定义、计算机网络的定义将处于不同地理位置，并具有独立计算能力的计算机系统经过传输介质和通信设备相互连接，在网络操作系统和网络通信软件的控制下，实现资源共享的计算机的集合。、计算机网络的构成 计算机网络由通信子网和资源子网两部分构成 。通信子网负责计算机间的数据通信，也就是信息的传输。通过通信子网互连在一起的计算机则负责运行对信息进行处理的应用程序，它们是网络中信息流动的源与宿，向网络用户提供可共享的硬件，软件和信息资源，构成了资源子网。 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物，是在地理上分散的通过通信线路连接起来的计算机集合，这些计算机遵守共同的协议，依据协议的规定进行

18、相互通信，实现网络各种资源的共享。网络资源：所谓的网络资源包括硬件资源（如大容量磁盘、打印机等）、软件资源（如工具软件、应用软件等）和数据资源（如数据库文件和数据库等）。计算机网络也可以简单地定义为一个互连的、自主的计算机集合。所谓互连是指相互连接在一起，所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的，可以独立工作。到目前为止, 计算机网络并没有一个确切的定义。其实，我们可以简单地描述为：计算机网络是通过通信线路连接起来的自治的计算机集合。该描述包括了3个方面的含义： 必须有两台或两台以上、具有独立功能的计算机系统相互连接起来，以达到共享资源为目的； 计算机互相通信交换信息，必须有一条通道。这条

19、通道的连接是物理的，由物理介质来实现（例如铜线、光纤、微波、卫星等）； 计算机系统之间的信息交换，必须要遵守某种约定和规则。 以上从三个方面概括了计算机网络的基本内涵。因此，我们可以把计算机网络定义为： 计算机网络是把分布在不同地点，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件和协议的管理下，以实现网络中资源共享为目标的系统。1.2 计算机网络的功能和应用1. 计算机网络的功能 （1）实现计算机系统的资源共享（2）实现数据信息的快速传递（3）提高可靠性（4）提供负载均衡与分布式处理能力（5）集中管理（6）综合信息服务1.1资源共享 硬件资源：包括各种类型的计算

20、机、大容量存储设备、计算机外部设备，如彩色打印机、静电绘图仪等。 软件资源：包括各种应用软件、工具软件、系统开发所用的支撑软件、语言处理程序、数据库管理系统等。 数据资源：包括数据库文件、数据库、办公文档资料、企业生产报表等。 信道资源：通信信道可以理解为电信号的传输介质。通信信道的共享是计算机网络中最重要的共享资源之一。1.2、网络通信 通信通道可以传输各种类型的信息,包括数据信息和图形、图像、声音、视频流等各种多媒体信息。1.3、分布处理 把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在一台大型计算机上。这样，不仅可以降低软件设计的复杂性，而且还可以大大提高工作效率和降低成本。1.4、集

21、中管理 对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等。1.5、均衡负荷 当网络中某台计算机的任务负荷太重时，通过网络和应用程序的控制和管理，将作业分散到网络中的其它计算机中，由多台计算机共同完成。1.1.4计算机网络的特点1、可靠性 在一个网络系统中，当一台计算机出现故障时，可立即由系统中的另一台计算机来代替其完成所承担的任务。同样，当网络的一条链路出了故障时可选择其它的通信链路进行连接。2、高效性 计算机网络系统摆脱了中心计算机控制结构数据传输的局限性，并且信息传递迅速，系统实时性强。网络系统中各相连的计算机能够相互

22、传送数据信息，使相距很远的用户之间能够即时、快速、高效、直接地交换数据。3、独立性 网络系统中各相连的计算机是相对独立的，它们之间的关系是既互相联系，又相互独立。4、扩充性在计算机网络系统中,人们能够很方便、灵活地接入新的计算机，从而达到扩充网络系统功能的目的。5、廉价性 计算机网络使微机用户也能够分享到大型机的功能特性,充分体现了网络系统的“群体”优势，能节省投资和降低成本。6、分布性 计算机网络能将分布在不同地理位置的计算机进行互连，可将大型、复杂的综合性问题实行分布式处理。7、易操作性 对计算机网络用户而言,掌握网络使用技术比掌握大型机使用技术简单，实用性也很强。1.1.5计算机网络的应

23、用计算机网络由于其强大的功能，已成为现代信息业的重要支柱，被广泛地应用于现代生活的各个领域，主要有：（1）办公自动化（2）管理信息系统（3）过程控制（4）互联网应用（如电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频与视频应用）计算机网络技术的发展给传统的信息处理工作带来了革命性的变化，同时也给传统的管理带来了很大的冲击。目前，计算机网络的应用主要体现在以下几个方面：1、数字通信 数字通信是现代社会通信的主流，包括网络电话、可视图文系统、视频会议系统和电子邮件服务。2、分布式计算 分布式计算包括两个方面：一是将若干台计算机通过网络连接起来，将一个程序分散到各计算机上同时运行，然后把每一台计算机计算的结果搜集汇总，整体得出结果；另一种是通过计算机将需要大量计算的题目送到网络上的大型计算机中进行计算并返回结果。3、信息查询信息查询是计算机网络提供资源共享的最好工具, 通过“搜索引擎”，用少量的“关键”词来概括归纳出这些信息内容, 很快地把你所感兴趣的内容所在的网络地址一一罗列出来。4、远程教育 远程教育是利用Internet技术开发的现代在线服务系统，它充分发挥网络可以跨越空间和时间的特点，在网络平台上向学生提供各种与教育相关的信息,做到“任何人