第一章 计算机网络概述

1、1 计算机网络计算机网络IntranetIntranetEthernetInternetInternet红河学院工学院红河学院工学院2要求要求教室：博远楼教室：博远楼B401上课时间：周上课时间：周2（1，2） 周周4（3，4）实验：由另外课程安排实验：由另外课程安排考核：考核：1、 约约25%平时成绩：上课情况，作业等（注：小型课程平时成绩：上课情况，作业等（注：小型课程设计可加分）设计可加分）2、约、约15%期中成绩：网络规划设计期中成绩：网络规划设计3、约、约60%期末闭卷笔试（题型为网络工程师考试试题相期末闭卷笔试（题型为网络工程师考试试题相同！）同！）3参考资料：l主要参考书：李俊生

2、主要参考书：李俊生 ，计算机网络，科学出版社，计算机网络，科学出版社，IT实验室：实验室：http:/ 计算机网络概论 http:/ 计算机网络概述计算机网络概述 本章要点计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的功能及应用计算机网络的未来发展6第一章第一章 计算机网络概述计算机网络概述 本章学习目标了解计算机网络的发展过程熟悉计算机网络的拓扑结构了解Internet 的信息服务熟悉计算机网络的定义和分类了解未来的网络发展方向7第一章第一章 计算机网络概述计算机网络概述1.1 计算机网络的发展过程1.2 计算机网络的定义和分类1.3 计算机网络的功能及应用1.4 计算机网络发展的展望81.1

3、 计算机网络的发展过程计算机网络的发展过程 计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物，它的发展经历了以下4个阶段。u具有通信功能的批处理系统具有通信功能的批处理系统u 具有通信功能的分时系统具有通信功能的分时系统u 计算机网络计算机网络u 全球网络（网络（Internet）概概 述述91.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展过程1、具有通信功能的批处理系统具有通信功能的批处理系统（终端计算机网（终端计算机网络）：将一台计算机经通信线路与若干台终端直接相络）：将一台计算机经通信线路与若干台终端直接相连，如下图连，如下图1-1所示。所示。美国美国20世纪世纪50年代的半自动地面防空系统（年

4、代的半自动地面防空系统（SAGE）就属于该类网络。就属于该类网络。它把远距离的雷达和其它测量控制设备的信号通过通信线路送到一台它把远距离的雷达和其它测量控制设备的信号通过通信线路送到一台旋风计算机进行处理和控制，首次实现了计算机技术与通信技术的结旋风计算机进行处理和控制，首次实现了计算机技术与通信技术的结合。合。HTTTTHHOST，主计算机主计算机T终端终端图1-1具有通信功能的批处理系统概概 述述缺点：（1）终端增多时，HOST负担重，效率下降；（2）每一终端要一线路，费用高101.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展过程HCCPTTTT实例：实例：20世纪世纪60年代初，美国建成了全

5、国性航空公司飞机年代初，美国建成了全国性航空公司飞机票系统（票系统（SABRE），），它用一台主计算机连接遍布全国各地的它用一台主计算机连接遍布全国各地的2000多个终端。多个终端。图1-2具有通信功能的分时系统概概 述述2、具有通信功能的分时系统：为减轻承担数据处理的中心计算机的负载,在通信线路和中心计算机之间设置了一个前端处理机FEP (Front End Processor)或通信控制器通信控制器CCP(Communication Control Processor ),专门负责与终端之间的通信控制,从而出现了数据处理和通信控制的分工,更好地发挥了主计算机的数据处理能力。另外,在终端较集

6、中处设置集中器集中器（Concentrator),它首先通过低速线路将附近群集的终端连至集中器,然后通过高速通信线路与远程中心计算机的前端机相连，如下图1-2所示。111.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展过程HHHTTTTTTTTaCCCCCCHTTTHTTHTTTb通信子网通信子网资源子网资源子网概概 述述3、计算机计算机网络、计算机计算机网络：即计算机网络，：即计算机网络，20世纪世纪60年代中期发展了由若年代中期发展了由若干计算机互联的系统，即利用通信线路将多台计算机连接起来，开始了计干计算机互联的系统，即利用通信线路将多台计算机连接起来，开始了计算机计算机之间的算机计算机之间的

7、互相通信，资源共享和分布处理互相通信，资源共享和分布处理。有两种结构形式，。有两种结构形式，如下图所示：如下图所示：124、全球网络网络l20世纪90年代，计算机网络发展成了全球的网络因特网（Internet），计算机网络技术和网络应用得到了迅猛的发展。 13141.1 计算机网络的发展过程计算机网络的发展过程 4、综合概概 述述151.2 计算机网络的定义和分类计算机网络的定义和分类1.2.1 计算机网络的定义：（没有一致的严格定义）l从广义观点出发定义：从广义观点出发定义：计算技术与通信技术相结合，实现远程信息处理和进一步共享资源的系统计算技术与通信技术相结合，实现远程信息处理和进一步共享

8、资源的系统。五十年代的五十年代的远程终端远程终端计算机网计算机网，六十年代的，六十年代的计算机计算机计算机网计算机网以及目前发展的分布式计以及目前发展的分布式计算机网均属于计算机网络。算机网均属于计算机网络。l美国信息处理学会联合会（美国信息处理学会联合会（AFIPSAFIPS）在在19701970年从共享资源角度出发定义：年从共享资源角度出发定义：“以能够相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式连接起来，并各以能够相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式连接起来，并各自具备独立功能的计算机系统的集合自具备独立功能的计算机系统的集合”。l随着随着“远程终端远程终端计算机计算机”通信发展到通信发

9、展到“计算机计算机计算机计算机”通信，通信，后来人们又提出了计算机通信网的定义：后来人们又提出了计算机通信网的定义：l在计算机之间以传输信息为目的连接起来的计算机系统的集合，在计算机之间以传输信息为目的连接起来的计算机系统的集合，称为计称为计算机通信网。算机通信网。概概 述述161.2 计算机网络的定义和分类计算机网络的定义和分类l从物理结构上看， 计算机网络又可定义为在协议控制下，由若干计算机、终端设备、数据传输设备和通信控制处理机等组成的系统集合。 网络协议是区别计算网络与一般的计算机互连系统的标志。l综上所述，根据目前流行的观点，可以把计算机网络定义为： 按照网络协议，以共享资源为主要目

10、的，将地理上分散且独立的按照网络协议，以共享资源为主要目的，将地理上分散且独立的计算机互相连接起来形成的集合体。计算机互相连接起来形成的集合体。 通常根据人们所处环境和研究的着眼点不同，可采用不同术语。 当着重研究网络资源共享问题时，可称作计算机网络； 当着重研究和分析通信方面问题时，常称作计算机通信网络。对这两个术语将不加严格区分，一般都称作计算机网络。概概 述述171.2 计算机网络的定义和分类计算机网络的定义和分类一个计算机网络应该有三个主要的组成部分：一个计算机网络应该有三个主要的组成部分：1、若干个、若干个主机（主机（至少两台计算机互联。）至少两台计算机互联。），它们向各，它们向各用

11、户提供服务；用户提供服务；2、一个、一个通信子网通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路组成；这些结点的通信链路组成；即：通信设备与通信介质。即：通信设备与通信介质。3、一系列、一系列协议协议，为在主机之间或主机与子网之间的通，为在主机之间或主机与子网之间的通信而用；信而用；即：网络软件，通信协议和即：网络软件，通信协议和NOS（Network Operating System, 网络操作系统）。网络操作系统）。概概 述述181.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类 由于计算机网络自身的特点，可按也下几类划分：由于计算机网络自身的特点，可按

12、也下几类划分：1、按、按网络的作用范围划分网络的作用范围划分:局域网（局域网（LAN），城域网），城域网（MAN）,广域网（广域网（WAN）和）和互联网（互联网（Internet）；2、按网络的适用范围划分按网络的适用范围划分：公用网：公用网和和专用网。专用网。3 、按、按传输介质分类传输介质分类：(1)有线网有线网 , (2)无线网无线网4 、按、按企业和公司管理划分企业和公司管理划分:(1)内联网（内联网（Intranet) (2)外外联网联网 （Extranet）5、按、按网络的传输技术划分网络的传输技术划分：(1)广播式网络广播式网络 (2)点到点点到点网络（网络（Point-to-P

13、oint Network）6、按资源共享方式划分按资源共享方式划分： （1）对等网（）对等网（Peer to Peer） （2）客户）客户/服务器网络服务器网络概概 述述191.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类(1)局域网（Local Area Network），简称LAN 采用局域网，传采用局域网，传输速率较高，误输速率较高，误码率较低。组网码率较低。组网方便，技术简单。方便，技术简单。局域网局域网 指十几公里的指十几公里的地理范围内将计算机、地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在外设和通信设备互连在一起的网络系统。一起的网络系统。概概 述述201.2.2 计算机网络的分类计算机网

14、络的分类(2)城域网（Metropolitan Area Network），简称MAN城域网城域网 MAN规模局限在一座城市的范围内规模局限在一座城市的范围内指指覆盖的地理范围从覆盖的地理范围从5-10公里至数百公里，是公里至数百公里，是LAN的延伸，用于的延伸，用于LAN之间的连接，在传输之间的连接，在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。介质和布线结构方面牵涉范围较广。如下图所示：如下图所示：概概 述述211.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类MAN概概 述述221.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类(3)广域网（Wide Area Network），简称WAN传输距离远，传输传

15、输距离远，传输速率较低，误码率速率较低，误码率较高。机制复杂。较高。机制复杂。广域网广域网 涉及的范围较大涉及的范围较大，通常可以达到几十公，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更里、几百公里，甚至更远。如下图所示远。如下图所示概概 述述23WAN概概 述述1.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类241.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类l(4) 互联网（Internet）互联网互联网 又称又称“英特网英特网”，或常说的，或常说的“Web”、“WWW”和和“万维网万维网”等多种等多种叫法。它实质上是叫法。它实质上是WAN的一种表现形式的一种表现形式。如下图所示：。如下图所示：概概 述

16、述251.2.2 计算机网络的分类计算机网络的分类Internetwork(Internet)概概 述述261.2.3 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 计算机网络的常见网络拓扑结构有： （1）总线型； （2）环型； （3）星型； （4）树型； （5）网状结构（分布式结构）型； （6）蜂窝状结构等；概概 述述271.2.3 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构概概 述述281.2.3 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构概概 述述291.3 计算机网络的功能及应用计算机网络的功能及应用计算机网络的主要功能l（1）数据通信）数据通信：即数据传送，用以实现计算机与终端或计算机之间传

17、送各种信息。l（2）资源共享）资源共享：包括共享软件、硬件和数据资源。概概 述述301.3 计算机网络的功能及应用计算机网络的功能及应用（3）提高计算机的可靠性和可用性提高计算机的可靠性和可用性： 提高可靠性提高可靠性 表现在网络中各台计算机可以通过网络彼此互为后备机，一旦某台计算机出现故障，故障机的任务就可由其它计算机代为处理，避免了单机在无后备使用情况下，某些计算机故障导致系统瘫痪的现象，大大提高了可靠性。 提高可用性提高可用性 指当网络中某台计算机负载过重时，网络可将新的任务转交给网中较空闲的计算机完成，这样就能均衡各计算机的负载，提高了每一台计算机的可用性。l易于进行分布处理：各用户可

18、根据情况合理选择网内资源，以就近、快速地处理。概概 述述311.3 计算机网络的功能及应用计算机网络的功能及应用1.3.2 计算机网络的应用 局域网中的应用 在局域网中主要是在局域网中主要是IEEE802模型。包括总线模型。包括总线LAN、令牌环、令牌环LAN、令牌总线、令牌总线LAN、快速以太网、千兆以太网、无线局域、快速以太网、千兆以太网、无线局域网网(WLAN)等。等。 Internet 中的应用 在在Internet中的应用技术有：中的应用技术有： Email（电子邮件），（电子邮件）， Telnet（远程登录），（远程登录）， FTP（文件传输协议），

19、（文件传输协议）， BBS（电子公告板），（电子公告板）， WWW（万维网），（万维网）， 在线电视，在线聊天，在线游戏，视频点播，引用搜索引擎寻在线电视，在线聊天，在线游戏，视频点播，引用搜索引擎寻找资料等。详见本书第九章。找资料等。详见本书第九章。 概概 述述321.3 计算机网络的功能及应用计算机网络的功能及应用 IP网中的应用主要包括：IP/ATM的融合技术，移动的融合技术，移动IP技术，技术，IP电话及无线接入技术。电话及无线接入技术。 网络数据库的应用 主要包括：(1)Foxpro：作为个人计算机系统使用最广泛的数据库管：作为个人计算机系统使用最广泛的数

20、据库管理系统，具有方便、廉价、简单易用等优点，并向下兼容理系统，具有方便、廉价、简单易用等优点，并向下兼容Dbase、 Foxbase等通用数据库。等通用数据库。(2)Sybase：在数据库：在数据库Sybase与与WebServer之间架起桥梁。之间架起桥梁。(3)Oracle：Oracle关系数据系统是目前世界上流行的关系型数据库管关系数据系统是目前世界上流行的关系型数据库管理系统，系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、理系统，系统可移植性好、使用方便、功能强，适用于各类大、中、小、微机环境。小、微机环境。(4)Microsoft SQL-Serve:易于使用，充分利用易于使

21、用，充分利用Windows图形界面，图形界面，使操作简单，集中管理，同时也支持行命令操作。使操作简单，集中管理，同时也支持行命令操作。(5)MYSQL：是一个多用户、多线程、共享的：是一个多用户、多线程、共享的SQL数据库服务器。能数据库服务器。能用用SQL语言检索及存储信息，同时足够快和灵活以允许你存储记录语言检索及存储信息，同时足够快和灵活以允许你存储记录文件和图像。文件和图像。概概 述述331.3 计算机网络的功能及应用计算机网络的功能及应用1.3.3 标准化组织标准化组织 (1)、 ISO：国际标准化组织（：国际标准化组织（International Standard Organiza

22、tion）。）。(2)、 ANSI：美国国家标准协会（：美国国家标准协会（American National Standard Institute）。）。设计了设计了ASCII代码组，它是一种广泛使用的数据通信标准代码。代码组，它是一种广泛使用的数据通信标准代码。(3) ITU：国际电信联盟（：国际电信联盟（International Telecommunication Union）。）。ITU 有有3个主要部门：无线通信部门（个主要部门：无线通信部门（ITU-R），电信标准化部门（），电信标准化部门（ITU-t), 开发部门（开发部门（ITU-D）。）。1953年年1993年，年，ITU-T

23、被称为被称为CCITT（国际（国际电报电话咨询委员会）。电报电话咨询委员会）。CCITT建议自建议自1993年起都打上了年起都打上了ITU-T标记。标记。(4)、 EIA：电子工业协会（：电子工业协会（Electronic Industries Association）（最）（最为人熟悉的为人熟悉的EIA标准之一是标准之一是RS-232C接口，这一通信接口允许数据在接口，这一通信接口允许数据在设备之间交换）。设备之间交换）。(5)、 IEEE：电气和电子工程师协会（：电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers）。）。

24、IEEE设置了电子工业标准，设置了电子工业标准，IEEE分成一分成一些标准委员会（或工作组），每个工作组负责标准的一个领域，工作些标准委员会（或工作组），每个工作组负责标准的一个领域，工作组组802设置了网络上的设备如何彼此通信的标准。设置了网络上的设备如何彼此通信的标准。概概 述述341.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望1.4.1 概述 由于以由于以Ethernet(以太网以太网)为主流的局域网技为主流的局域网技术迅速发展，出现光纤及高速网络、多媒体网络、术迅速发展，出现光纤及高速网络、多媒体网络、智能网络、无线网络及诸多网络的融合。智能网络、无线网络及诸多网络的融合。计算机网络

25、的发展体现了：光纤化、无线化、高计算机网络的发展体现了：光纤化、无线化、高速化、多媒体化及智能化等。速化、多媒体化及智能化等。计算机网络就像一个对用户透明的大的计算机系计算机网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，而以统，而以Internet为代表的互联网更是计算机网为代表的互联网更是计算机网络发展的热点所在。络发展的热点所在。概概 述述351.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望1.4.2 计算机网络技术发展趋势 计算机网络的支撑技术计算机网络的支撑技术 从系统物理组成的观点看，计算机网络是由单个结点和连结这些结点的通信链路所组成。 所以，计算机网络的支撑技术就是： 微

26、电子技术（支持单个结点）和光纤通信技术（或称微电子技术（支持单个结点）和光纤通信技术（或称光电子技术，连结单个结点间的通信链路）。光电子技术，连结单个结点间的通信链路）。 计算机网络发展的关键技术（1）软交换技术）软交换技术（2）IPv6技术技术（3）光交换与智能光网络技术）光交换与智能光网络技术（4）宽带接入技术）宽带接入技术（5）3G (3rd Generation第三代第三代)以上的移动通信系统技以上的移动通信系统技术术概概 述述361.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望 计算机网络的发展需解决的关键技术问题（1）IP网的服务质量问题网的服务质量问题

27、（2）IP网的安全性和可信任性网的安全性和可信任性（3）可运营、可管理可运营、可管理概概 述述371.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望 计算机网络研究热点l下一代下一代Web研究研究l 网络计算网络计算l业务综合化业务综合化 （IP电话，网络电视、视频点播等）电话，网络电视、视频点播等）l光网络（光接入网络）光网络（光接入网络）l移动通信移动通信 （自动组网）（自动组网）l网络安全与管理网络安全与管理 概概 述述381.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望1.4.3 全光网全光网的概念 所谓全光网，就是网中直到用户节点之间的信就是网中直到用户节点

28、之间的信号通道仍然保持着光的形式，即端到端为完全的光路，号通道仍然保持着光的形式，即端到端为完全的光路，中间没有电转换的介入。数据从源节点到目的节点的中间没有电转换的介入。数据从源节点到目的节点的传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换传输过程都在光域内进行，而其在各网络节点的交换则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备则使用高可靠、大容量和高度灵活的光交叉连接设备（OCC：Optical Cross Connection）。）。在全光网络中，由于没有光电转换的障碍，所以允许存在全光网络中，由于没有光电转换的障碍，所以允许存在各种不同的协议和编码形式，信息传输具有透明性，在各种不同

29、的协议和编码形式，信息传输具有透明性，且无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。且无需面对电子器件处理信息速率难以提高的困难。概概 述述391.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望 全光网的优点(1) 以波长来选择路由，对传输码率、数据格式以及以波长来选择路由，对传输码率、数据格式以及调制方式均具有透明性，可以提供多种协议业务，调制方式均具有透明性，可以提供多种协议业务，可不受限制地提供端到端业务。可不受限制地提供端到端业务。(2) 可以兼容现有的通信网络，且可以支持未来的宽可以兼容现有的通信网络，且可以支持未来的宽带综合业务数字网以及网络的升级。带综合业务数字网以及

30、网络的升级。(3)具备可扩展性，加入新的网络节点时，不影响原具备可扩展性，加入新的网络节点时，不影响原有网络结构和设备，降低了网络成本。有网络结构和设备，降低了网络成本。(4) 具有网络的可重组性。具有网络的可重组性。(5) 可靠性高、可维护性好。可靠性高、可维护性好。概概 述述401.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望l全光网的体系结构和基本结构l利用波分复用（利用波分复用（WDM：Wavelength Division Multiplexing）技术的全光通信网将采用三级体系结）技术的全光通信网将采用三级体系结构。构。 最低一级（0级）是众多单位各自拥有的局域网（L

31、AN），它们各自连接若干用户的光终端（OT）。每个级网的内部使用一套波长，但各个级网多数也可使用同一套波长，即波长或频率再用。全光网的中间一级（级）可看作许多城域网（MAN），它们各自设置波长路由器连接若干个级网。最高一级（级）可以看作全国或国际的骨干网，它们利用波长转换器或交换机连接所有的级网。全光网的基本结构可以分为光网络层和电网络层。概概 述述411.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望1.4.4 智能网 智能网概念 智能网是通过分开以往集中在电话交换系统内完成的交换接智能网是通过分开以往集中在电话交换系统内完成的交换接续功能和业务控制功能而形成的一种新型网络服务。

32、智能网提续功能和业务控制功能而形成的一种新型网络服务。智能网提供的多种业务体现了其灵活、经济、高效、稳定、省时、保密供的多种业务体现了其灵活、经济、高效、稳定、省时、保密等诸多优点。等诸多优点。智能网体系结构 根据我国智能网体制规定，我国的智能网采用基于业务交换根据我国智能网体制规定，我国的智能网采用基于业务交换点点SSP的网络体系。在网中配置了业务交换点的网络体系。在网中配置了业务交换点SSP、业务控制、业务控制点点SCP、业务数据点、业务数据点SDP、业务管理系统、业务管理系统SMS、业务生成环境、业务生成环境SCE、业务管理接入设备、业务管理接入设备SMAF和智能外设和智能

33、外设IP，并通过，并通过NO.7信信令网组成全国智能网。令网组成全国智能网。概概 述述421.4 计算机网络发展的展望计算机网络发展的展望1.4.5 三网融合 三网融合: 电信网、计算机网（主要指互联电信网、计算机网（主要指互联 网）、广播电视网高层业务应用的融合。网）、广播电视网高层业务应用的融合。 下一代网络将电信网、计算机网和有线下一代网络将电信网、计算机网和有线电视网合并在一起，让电信与电视和数据业务电视网合并在一起，让电信与电视和数据业务结为一体，构成可以提供现有在三种网络上提结为一体，构成可以提供现有在三种网络上提供的话音、数据、视频和各种业务的新网络。供的话音、数据、视频和各种业

34、务的新网络。概概 述述43 本章小结本章小结 l计算机网络定义：独立的计算机系统的互连。独立的计算机系统的互连。一个计算机网络含三个主要的组成部分：1、若干个主机（至少两台计算机互联。2、一个通信子网；即：通信设备与通信介质。3、一系列协议，即：网络软件，通信协议和NOS（Network Operating System, 网络操作系统）。l计算机网络的分类：可以按网络的作用范围，按网络的传输技术，可以按网络的作用范围，按网络的传输技术，按网络的适用范围，按传输介质分类等进行分类。按网络的适用范围，按传输介质分类等进行分类。44 本章小结本章小结 l计算机网络的常见拓扑结构：计算机网络的常见拓扑结构：1.总线型；总线型；2.环型；环型；3.星型；星型；4.树型；树型；5.网状结构；网状结构；6.蜂蜂窝状结构等。窝状结构等。l计算机网络的主要功能：计算机网络的主要功能：1数据通信；数据通信； 2.资源共享；资源共享； 3提高计算机系统可靠提高计算机系统可靠性和可用性。性和可用性。l计算机网络的发展体现了：计算机网络的发展体现了：