计算机网络原理基础(第1章)

1、Personalized desktop reader计算机网络原理基础计算机网络原理基础王雷王雷博士、教授博士、教授Personalized desktop reader个人简介：个人简介： 王雷王雷，湖南长沙人；湘潭大学数学专业本科、计算机科学与技术专业硕士；湖南大学计算机应用技术博士；清华大学计算机应用技术博士后；美国Duke大学和加拿大Lakehead大学访问学者；湘潭大学信息工程学院教授；南京领军型科技创业（321）人才。办公室地址办公室地址：工科楼N402 移动互联网创新实验室联系电话：联系电话子邮箱：电子邮箱：Personalized desktop r

2、eader教学大纲（三个部分）：教学大纲（三个部分）：1. 计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络的定义与分类、发展历史与趋势，计算机网络的参考模型，常用计算机网络术语介绍2. 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构中物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层等各层的主要功能与关键技术介绍3. 现代计算机网络概述现代计算机网络概述 移动互联网、物联网、P2P网络、社交网络等现代计算机网络简介4. 计算机网络安全概述计算机网络安全概述 计算机网络面临的安全问题及目前常用的网络安全保障技术简介P1Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第

3、一章：计算机网络概述P21.1 计算机网络的定义与分类计算机网络的定义与分类1.1.1 网络改变了世界网络改变了世界【王老师提问王老师提问】Question 1：你认为计算机网络在哪些方面改变了世界或者是改变了你的生活？网络金融网络金融：在线理财产品的销售、信用评价审核、金融中介（ P2P小额信贷、众筹众筹融资）、金融电子商务等网络支付网络支付：网银、第三方支付、移动支付网络购物网络购物： 2013年美国网购2700亿美元， 2014年淘宝光棍节一天的交易额就高达600亿元人民币Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P3在线教育在线教

4、育：2014年中国在线教育领域投融资金额超过44亿元，在线教育互联网企业全通教育全通教育成为中国2015年第1高价股在线旅游在线旅游：2014年全球超过70%的旅游者都是通过利用在线方式来制定自己的出行计划，包括酒店和机票的预定在线医疗在线医疗：在线预约、视频问诊网络犯罪网络犯罪：每天大约有150万人成为了网络犯罪的受害者，黑客盗取虚拟财产、网上交友欺诈、互联虚假宣传视频通话视频通话：Skype、谷歌Hangouts和FaceTime在线交友在线交友：世纪佳缘交友网的注册会员数高达1.26亿人Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P4

5、新闻传播新闻传播：网络新闻完全取代了电视新闻频道或者报纸头条工作求职工作求职：目前已经有超过90%的求职者在网上求职网络游戏网络游戏：大家的最爱信息检索信息检索：随着谷歌、百度等搜索引擎的出现，向陌生人问路的现象已大幅减少网络社交网络社交：人与人之间的关系正在日益网络化，通过社交网社交网站站来进行交际网络舆情网络舆情：在互联网上发表对社会问题不同看法【王老师提问王老师提问】Question 2：上面这些网络应用你用过哪些？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P51.1.2 计算机网络的发展历史计算机网络的发展历史【王老师提问王老师提

6、问】Question 3：世界上第一台计算机是哪一年出现的，名字叫什么？1946年2月15日，世界上第一台计算机ENIAC（埃尼阿克）在美国宾夕法尼亚大学投入运行【王老师提问王老师提问】Question 4：世界上第一个计算机网络是哪一年出现的，名字叫什么？1969年12月，世界上第一个计算机网络ARPA Net（阿帕网）在美国投入运行，实现了加州大学、加州大学洛杉矶分校、史坦福大学、犹他州大学的四台计算机之间的互联互通Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P6到目前为止，计算机网络的发展经历了以下五个不同的阶段：第一阶段第一阶段（面

7、向终端的远程联机系统阶段）： 20世纪50年代，人们开发出了以单个计算机为中心的远程联机系统，通过一台中心主计算机连接大量的地理位置分散的哑终端，开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试，形成了计算机网络的雏形。典型的第一代计算机网络范例为美国航空公司与IBM公司在20世纪60年代联合开发的飞机订票系统SABRE-I。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P7从严格意义上来说，第一代计算机网络和现代计算机网络之间存在着根本的区别，因为面向终端的远程联机系统除了一台中央计算机外，其余的终端设备没有独立处理数据的功能，还不能算是真正意义上

8、的计算机网络。第一代计算机网络的体系结构体系结构如下：Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P8【王老师提问王老师提问】Question 5：第一代计算机网络的优点是什么？【王老师提问王老师提问】Question 6：第一代计算机网络的不足是什么？【王老师提问王老师提问】Question 7：如果要你设计第二代计算机网络，你打算要在第一代计算机网络的基础上，做哪些方面的改进？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P9第二阶段第二阶段（计算机互连网络阶段）： 20世纪60年代中

9、期开始，出现了计算机主机通过通信线路互连的系统，开创了计算机-计算机通信时代。典型的第二代计算机网络范例为美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPA Net（阿帕网，Internet的前身）。在计算机互连网络阶段，主机之间不是直接通过线路相连，而是通过接口报文处理机（Interface Message Processor，IMP）转接后再互连在一起。IMP与通信线路一起负责主机间的通信任务，构成“通讯子网通讯子网”。经由通讯子网互连起来的主机负责运行程序，提供资源共享，组成“资源子网资源子网”。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P

10、10第二代计算机网络的体系结构体系结构如下：Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P11【王老师提问王老师提问】Question 8：与第一代计算机网络相比，第二代计算机网络的优点是什么？【王老师提问王老师提问】Question 9：第二代计算机网络的不足是什么？【王老师提问王老师提问】Question 10：如果要你设计第三代计算机网络，你打算要在第二代计算机网络的基础上，做哪些方面的改进？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P12第三阶段第三阶段（标准化计算机网络阶段）

11、：随着计算机网络应用的快速发展，各大厂家先后提出了基于各自独有技术的互不兼容的不同网络体系结构，例如： IBM提出了SNA（System Network Architecture）DEC公司提出了DNA（Digital Network Architecture）。由于上述这些不同的网络体系结构之间互不兼容，从而导致不同厂家的设备之间也无法实现互连，这样就阻碍了大范围网络的发展。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P1320世纪70年代中期，为了实现不同厂家的设备之间互连，计算机网络开始向体系结构标准化方向迈进。1983年，国际标准化

12、组织ISO（International Standards Organization）颁布了OSI/RM标准（开放系统互连基本参考模型，Open System Interconnection Reference Model）的国际标准ISO7498，从此，网络产品有了统一标准，计算机网络正式步入了标准化阶段，从而加速了计算机网络的发展。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P14第三代计算机网络的体系结构体系结构如下：其中，通信子网的交换设备主要包括了路由器和交换机，通信子网的功能是把消息从网络中的一台主机传送到另一台主机。Perso

13、nalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P15【王老师提问王老师提问】Question 11：与第二代计算机网络相比，第三代计算机网络的优点是什么？【王老师提问王老师提问】Question 12：第三代计算机网络的不足是什么？【王老师提问王老师提问】Question 13：如果要你设计第四代计算机网络，你打算要在第三代计算机网络的基础上，做哪些方面的改进？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P16第四阶段第四阶段（网络互连与高速网络阶段）：进入20世纪90年代，随着局域网技术的发展成熟

14、以及光纤与高速网络技术的出现，特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII（National Information Infrastructure）之后，计算机网络进入了一个崭新的阶段，这就是计算机网络互连与高速网络阶段。第四代计算机网络的体系结构体系结构如下：Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P17【王老师提问王老师提问】Question 14：与第三代计算机网络相比，第四代计算机网络的优点是什么？【王老师提问王老师提问】Question 15：第四代计算机网络的不足是什么？【王老师提问王老师提问】Question 16：

15、如果要你设计第五代计算机网络，你打算要在第四代计算机网络的基础上，做哪些方面的改进？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P18第五阶段第五阶段（移动互联网阶段）：进入21世纪以来，随着宽带无线接入技术和移动终端技术的飞速发展，移动互联网应运而生并迅猛发展。2014年，4G牌照的发放，标志着移动互联网时代的正式到来。第五代计算机网络的体系结构体系结构如下：Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P19Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第

16、一章：计算机网络概述P201.1.3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拓扑拓扑（Topology）结构，就是指计算机网络中的通信线路和结点（包括计算机、通信设备等）的相互连接的几何形式。计算机网络的拓扑结构主要包括七种：总线型拓扑、环型拓扑、星型拓扑、树型拓扑、网型拓扑、蜂窝型拓扑、混合型拓扑。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P21【王老师提问王老师提问】Question 17：总线与环型拓扑的优缺点是什么？【王老师提问王老师提问】Question 18：星型与网型拓扑的优缺点是什么？Personalized

17、desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P22【王老师提问王老师提问】Question 19：树型与蜂窝型拓扑的优缺点分别是什么？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P23【王老师提问王老师提问】Question 20：上面的混合型拓扑包含了哪几种基本拓扑类型？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P241.1.4计算机网络的计算机网络的分类分类计算机网络的分类方式有很多种，例如：可以按照网络的覆盖范围、传输介质、传输技术、服务方式、网络管理

18、性质、以及入网计算机的统一性等不同方式来进行分类。1. 按覆盖范围（按覆盖范围（Coverage）分类）分类：局域网LAN（Local Area Network）城域网MAN（Metropolitan Area Network）广域网WAN（Wide Area Network）三种。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P25局域网局域网LAN：主要用于连接公司办公室或工厂、学校校园内的个人计算机与工作站等，以便共享资源（如：打印机等）和交换信息。其数据传输速率一般为10Mbps100Mbps。LAN一般采用环型或总线型的拓扑结构。其

19、中，典型的基于环型的局域网为IBM令牌环网，其IEEE标准编号为802.5。而代表性的基于总线的局域网则包括以太网（Ethernet）和令牌总线网（Token Bus），其中，Ethernet由美国施乐公司于1975年研制成功，其IEEE标准编号为802.3， Token Bus的IEEE标准编号为802.4。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P26城域网城域网MAN ：是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，MAN设计的目标是满足几十公里范围内（一个大城市）的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、

20、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。目前，MAN的IEEE标准为802.6，称为分布式队列双总线DQDB（Distributed Queue Dual Bus）Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P27广域网广域网WAN ：又称远程网，其作用范围通常为几百到几千公里以上，目前广域网的主干线路传输速率已可达2.5Gbps，是一种可在一个广阔的地理范围内进行数据、语音、图像信号传输的通信网络。 目前，最具代表性的WAN为Internet。【王老师提问王老师提问】Question 21：试说明LAN、MAN、WAN在拓扑结构、通信技术、

21、传输速率等方面主要存在着哪些不同？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P282. 按传输介质（按传输介质（Transmission Medium）分类）分类：传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网有线网（Wired Networks），常用的有线传输介质包括双绞线（Twisted Pair）、同轴电缆（Coaxial Cable）和光导纤维（Optical Fiber）等。传输介质采用无线介质连接的网络则称为无线网无线网（Wireless Networks）。目前，无线网络主要采用以下四种传输技术：微波（Micro-Wave）通信

22、、红外线（Infrared）通信、激光（Laser）通信、卫星（Satellite）通信。这四种传输技术均以大气为介质，其中，微波通信的用途最广。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P29【王老师提问王老师提问】Question 22：你用过哪些无线网络，其采用的通信技术主要是什么？例如：无线个人区域网（Wireless Personal Area Network）与无线局域网（Wireless LAN）等，均为采用新型微波通信技术（如：蓝牙、WiMAX、WIFI技术等）的无线网络。移动通信网络，则为采用3G/4G通信技术（分组微波

23、技术）的无线网络。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P303. 按传输技术（按传输技术（Transmission Technology）分类）分类：点到点式点到点式（Point-to-Point）网络：是指网络中每条物理线路仅连接一对计算机。采用点到点信道虽然会浪费一些网络带宽，但由于在长距离信道上一旦发生信道访问冲突，控制起来相当困难，因此，广域网一般均采用的是点到点信道，用带宽来换取信道访问控制的简化。【王老师提问王老师提问】Question 23：为什么广域网一般均采用的是点到点信道？Personalized desktop

24、 reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P31广播式广播式（Broadcast）网络：是指网络中所有连网的计算机都共享一个公共通信信道（物理线路），当一台计算机利用共享信道发送报文分组时，网络中所有计算机均将收到该分组。无线网络、局域网等网络规模小、通信距离短的网络一般均为广播式网络。信道访问控制是广播式网络要解决的一个关键问题。【王老师提问王老师提问】Question 24：为什么无线网络、局域网一般均采用的是广播式信道？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P324. 按服务方式（按服务方式（Service Ty

25、pe）分类）分类：若每台计算机的地位相同，都可平等地使用其他计算机内部的资源，对网络上的其它节点同时充当客户端与服务器，这种网络称为对等网络，简称P2P网络（Peer to Peer Networks） 。若网络中存在专门的计算机（服务器）用于存储和管理共享的资源，并为其他的计算机（客户机）提供各种服务，则称为客户机/服务器网络（C/S网络，Client/Server Networks） 。【王老师提问王老师提问】Question 25：P2P网络与C/S网络在很多用户同时进行数据下载时，哪一个的效率更高？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算

26、机网络概述P335. 按信道带宽（按信道带宽（Channel Bandwidth）分类）分类：带宽为KHz量级的网络称为窄带网。带宽为MHz量级以上的网络称为宽带网。对家庭用户而言是指可同时满足语音、图像等多媒体数据传递需求的计算机网络。6. 按网管（按网管（Network Supervisor）性质分类）性质分类：公用网（Public Networks）一般是由电信部门或其他提供通信服务的经营部门负责组建、管理和控制，可供任何部门与个人使用。包括电信网、广电网等。专用网（Private Networks）是指由用户部门所组建经营的网络，一般不容许其它用户和部门使用。Personalized

27、desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P347. 按入网计算机的统一性（按入网计算机的统一性（Unitarity）分类）分类：同构网络（Homegeneous Networks）是指由具有相同特性和性质的计算机与网络设备所构成的网络。异构网络（Heterogeneous Networks）是指由具有完全不同的传输性质与通信协议的计算机与网络设备所构成的网络。在异构网络之中，由于协议的不兼容性易造成异构网络应用进程之间难以进行通信，因此协议转换（Protocol Conversion）是实现异构网络互连的关键技术之一。 【王老师提问王老师提问】Question

28、26：局域网和互联网分别是同构网络还是异构网络？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P351.1.5计算机网络的计算机网络的定义定义 【王老师提问王老师提问】Question 27：请给出你认为的计算机网络的定义？定义定义：计算机网络，简单来说，就是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过网络通信设备与通信线路连接起来，由功能完善的网络软件（包括网络操作系统，网络管理软件、以及网络通信协议等）来实现信息交换和资源共享的计算机系统。其中，网络通信设备主要包括以下几种：Personalized desktop rea

29、der第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P36中继器中继器（Repeater）：是一种物理层的设备，其主要用于放大信号，补偿信号衰减，以支持远距离的通信。集线器集线器（HUB）：是一种物理层的设备，其主要功能是信息分发。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P37网卡网卡：是一种数据链路层的设备，主要功能是实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配，帧的发送与接收、帧的封装与拆封、介质访问控制等。二层交换机二层交换机：是一种数据链路层的设备，主要功能是用于识别数据包中的MAC地址信息，并根据MAC地址进行数据转发。Per

30、sonalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P38网桥网桥：是一种数据链路层的设备，是一种将不同网段连接在一起的网络互连设备，当用网桥将两个网段连接起来时，这两个网段必须要使用的是相同的高层网络协议。三层交换机三层交换机：是一种网络层的设备，是一种具有部分路由器功能的交换机，其主要目的是为了加快大型局域网内部的数据交换。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P39路由器路由器：是一种网络层的设备，其主要功能是用于连通不同的网络，并选择信息传送的线路。路由器能够将不同网络或网段之间的数据信

31、息进行转发，以使它们之间能够相互通信，从而构成一个更大的网络。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P40 通信线路通信线路主要包括有线线路和无线线路两种，其中：有线线路主要包括有双绞线、同轴电缆和光纤等，而无线线路则主要包括有微波、红外线、激光、以及卫星等。双绞线双绞线：可分为非屏蔽双绞线（UTP，Unshilded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）两种，其中，屏蔽双绞线电缆的外层由铝泊包裹，以减小幅射。目前，计算机网络中常用的是第3类（带宽16Mbps）、第5类（带宽10

32、0Mbps）、超5类（带宽100Mbps）以及第6类（带宽250Mbps）非屏蔽双绞线。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P41Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P42同轴电缆同轴电缆：是一种由一对同轴导线所组成的通信线路。同轴电缆的频带宽，损耗小，具有比双绞线更强的抗干扰能力和更好的传输性能。按照特性阻抗值不同，同轴电缆主要包括75欧姆宽带同轴电缆和50欧姆基带同轴电缆两种。同轴电缆是目前局域网（LAN）和有线电视网中较为普遍采用的一种比较理想的传输介质。其数据传输

33、率为10Mb/s1Gb/s，主要用于总线拓扑结构。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P43光纤光纤：在通信系统中，目前最为普遍使用的是石英系光纤，一般由纤芯（光的通路）、包层（多层反射玻璃，将光线反射到纤芯）、以及保护层组成。常用于点到点的远距离传输。由于光纤在任何时候都只能单向传输，因此，实现双向通信时光纤必须成对出现。按光在光纤中的传输模式，光纤可分为单模光纤（Single Mode Fiber）和多模光纤（Multi Mode Fiber）两种。其中，“模”是指以一定角速度进入到光纤之中的一束光。单模光纤只能允许一束光传播，

34、多模光纤允许多束光在光纤中同时传播。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P44微波微波：微波是指频率为0.3GHz300GHz的电磁波，是无线电波中一个有限频带的简称，即波长在1毫米1米之间的电磁波，是分米波、厘米波、毫米波的统称。无线微波传输类似光线直线传输，是一种视距范围内的接力传输，具有视距范围内的直线传输和多径传输等特点。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P45红外线红外线：红外线是一种波长介于可见光与微波之间的电磁波，红外线传输是一种点对点的无线传输方式，传输

35、距离1-2米，中间不能有障碍物，不能穿透墙壁，且需对准方向（即可以看见对方）才能进行通讯。自1974年发明以来，目前红外线传输已得到普遍应用，如红外线鼠标，红外线打印机，红外线键盘等。激光激光：激光具有方向性好与相干性强等特征，其波长介于微波与红外之间。激光传输具有容量大、速度快、抗干扰性强和保密性好等特点，因此使得激光成为了发展空间通信卫星中最理想的数据传输载体。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P46卫星卫星：卫星通信实际上也是一种微波通信，是以卫星作为中继站来转发微波信号，在多个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面

36、的无缝覆盖。由于卫星工作于几百、几千、甚至上万公里的轨道上，因此覆盖范围要远大于一般的移动通信系统。但卫星通信要求地面设备具有较大的发射功率，因此不易普及使用。【王老师提问王老师提问】Question 28：请列举一下你使用或见到过哪些类型的通信线路？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P471.1.6计算机网络的计算机网络的发展趋势发展趋势【王老师提问王老师提问】Question 29：你觉得现在的计算机网络还存在哪些不足，未来会朝着什么方向发展？信息社会的不断深入发展也对网络技术提出了新的挑战与新的要求，特别是随着网络业务量的增

37、长、站点数量的扩大以及多媒体应用的发展，要求网络的规模更大、带宽更宽、速率更高。计算机网络的发展，必将朝高速、宽带、智能、多媒体、QOS以及移动网络的总趋势不断发展。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P48未来计算机网络发展的总趋势可以概括为未来计算机网络发展的总趋势可以概括为：一个目标、两大支撑、三网融合、四个热点。一个目标一个目标：网络发展的总体目标就是要在各个国家、进而在全球建立完善的信息基础设施（Information Infrastructure）。两大支撑两大支撑：信息技术的发展日新月异，对人类进步发挥着重要的作用，而

38、无论是计算机还是通信技术能发展到今天的水平，都离不开电子技术。其中，微电子技术与光电子技术是整个信息技术的基石。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P49微电子技术微电子技术（Microelectronic Technology）：是微小型电子元器件和电路的研制、生产以及用它们实现电子系统功能的技术，是集成电路的一个重要支撑技术。光电子技术光电子技术（Optoelectronic Technology）：光主要研究光的产生、传输、控制与探测，是光学技术和电子技术的融合。光纤通信技术就是光电子技术的一个重要应用。Personalize

39、d desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P50三网融合三网融合：三网融合是指电信网（以电话业务为主）、电视网（以视像业务为主）、计算机网（以因特网业务为主）在技术上趋向一致；在网络层上互连互通；在业务层上互相渗透与交叉；在应用层上趋向统一的通信协议。三网融合有利于网络资源实现最大程度的共享；从而可使得整个网络向下一代网络演进，因此，是网络发展的必然趋势。四个热点四个热点：多媒体技术、宽带网络技术、移动通信技术、信息安全技术是目前计算机网络研究中的四个主要热点。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P

40、51【王老师提问王老师提问】Question 30：请问为什么要进行三网融合？【王老师提问王老师提问】Question 31：请问电信网、电视网、计算机网三网在技术上主要有哪些不同之处？最终要融合成什么样子？电信网电信网：以话音业务为主，带宽较窄，对数据业务支持较弱；电视网电视网：可支持多媒体业务，但在数据传输中主要以下行为主；因特网因特网：以数据业务为主，由于采用尽力而为的服务，对语音业务支持较弱，不能支持按时长计费。最终三种网络均要实现对多媒体业务的完全支持，成为一张网。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P52目前，电信网和互

41、联网（Internet）的发展均进入到了十字路口，从目前电信网的发展来看：第一，TDM（Time Division Multiplex，时分复用）技术已经不是未来的发展方向。TDM设备虽然还在生产，但全世界的TDM研发已经全面停止了。第二，由于ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）的许多标准并未得到验证，也不是未来的发展方向。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P53而从目前互联网的发展来看，虽然互联网取得了非常大的成功，但却同时也存在着一些致命的问题，例如：IP地址匮乏、提供信息移动性不够灵活

42、、没有一个正常盈利的商业模型，缺乏有效的管理和运营手段，其次，还面临着诸如安全、QoS（Quality of Service，服务质量）等方面的问题，此外，特别是无法有效支持实时业务已成为限制其发展的最大障碍。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P54面对当前业务转型的潮流，无论是站在电信网还是互联网的角度，都可以看到网络迫切需要升级的诉求。【王老师提问王老师提问】Question 32：请试想一下，未来电信网和互联网分别要如何升级才能实现双方的最终融合？人们分别在电信网和互联网的基础上，提出了下一代网络NGN （Next Gene

43、ration Network）和下一代互联网络NGI （Next Generation Internet）的概念。下一代网络下一代网络NGN：2004年2月，国际电联ITU（International Telecommunication Union）在经过激烈的辩论之后，NGN的定义终于达成了如下定论：Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P55NGN是指一个分组网络（Packet-based Network），能够提供包括电信业务电信业务（Telecommunication Services）在内的多种业务，能够利用多种带宽和具有具

44、有QoS能力能力的传送技术（Transport Technologies），可实现业务功能与底层传送技术的分离；允许用户对不同业务提供商网络的自由接入，并支持通用移动通用移动性性（Generalized Mobility），从而可向用户提供一致的一致的（Consistent）和无处不在的无处不在的（Ubiquitous）服务。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P56从上述NGN的定义来看，应该说，NGN是一种目标网络。它不是下一代Internet，也不是下一代PSTN（Public Switched Telephone Netwo

45、rk，公共交换电话网络）、下一代电信网、或下一代有线电视网与广播电视网，而是一代由新的分组交换传送技术与IP协议为基础的融合了语音、视像、数据于一体的面貌全新的网络。它将真正使得网络设施可不受时间、空间和带宽的限制，使得基于网络的虚拟世界与现实世界能够完美地融合，具有优良的网络端到端的QoS性能以及足以信赖的网络安全性。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P57下一代互联网络下一代互联网络NGI：主张NGN的声音主要来自电信界，标准组织以ITU-T为代表，主要关注的是网络架构、商业模型、互联互通、网络安全、QoS信令、以及固定网络与

46、移动网络的融合等。主张NGI的声音则主要来自互联网界（计算机界），其标准组织以IETF（Internet Engineering Task Force，互联网工程任务组）和W3C（World Wide Web Consortium，万维网联盟）为代表，主要关注的是网络安全、IPv6技术、音频与视频通信、P2P（Peer to Peer）技术、即时通信（Instant Message）、虚拟专用网（VPN，Virtual Private Network）以及Web2.0技术等。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P58目前，虽然世界上

47、有许多国家业已建立起了NGI实验网，例如：美国的Internet2、加拿大的CAnet3、欧洲的GEANT、中国的下一代互联网示范网络CNGI（China Next Generation Internet）等，但对NGI却仍没有一个非常严格统一的定义，有人说是更大、更快、更安全、更及时、更方便、更可管理、更有效的互联网。其中：更大更大：是指NGI将采用IPv6协议，从而具有非常大的地址空间，网络规模将更大，接入网络的终端种类和数量将更多，网络应用也将更为广泛。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P59更快更快：NGI将具有100M字

48、节/秒以上的端到端高性能通信能力。更安全更安全：NGI将可进行网络对象识别、身份认证、访问授权，具有数据加密与完整性保护功能，可最终实现一个可信任的网络。更及时更及时：是指NGI能提供组播服务，进行服务质量控制，并可开发大规模的实时交互应用。更方便更方便：是指NGI能提供无处不在的移动与无线通信应用。更可管理更可管理：是指NGI能进行有序的管理、有效的运营、及时的维护等。更有效更有效：是指NGI将具有良好的盈利模式，可创造重大社会与经济效益。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P60【王老师提问王老师提问】Question 33：你

49、觉得NGI和NGN哪个更好？ NGN与与NGI的异同的异同：关于NGI与NGN的关系，目前业界存在以下两种典型的看法：一种是电信界的看法，认为NGI是NGN的重要组成部分，两种技术互相借鉴，在竞争中发展；NGI并非NGN必由之路，NGI不是电信的最终目标；另一种则是互联网界的看法，认为NGN是未来互联网的组成部分，是一个很好的发展方向，虽然NGN不会是未来互联网的全部，但却是其重要的发展方向之一。两者的上述看法显然存在分歧，但却有着一致的终极目标一致的终极目标，即：都希望成为信息社会的基础设施的重要组成部分。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计

50、算机网络概述P61NGN和NGI虽然在技术、业务和管理方面存在着很多相似之处，例如：两者均是以IP网及其相应技术为核心，但在现阶段，NGN和NGI在理念方面仍存在非常明显的差别，例如：NGN希望业务提供者可为用户（信息消费者）提供更好的融和业务，而NGI则希望为广大用户（不区分信息提供者和信息消费者）提供一个更好的创新平台。由于电信网/NGN、互联网/NGI都是能够在一定程度上满足而又不能完全满足市场需要的多业务综合网，且彼此都不能够互相包容与替代。因此，未来网络发展的结果将会是NGN和NGI在一定阶段内共存、两种网络之间互连、互通、互用。Personalized desktop reader

51、第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P621.2 计算机网络的计算机网络的参考模型参考模型1.2.1 OSI参考模型参考模型开放式系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，简称为OSI参考模型）是由国际标准化组织ISO（International Standards Organization）所提出来的一种用于互连协议的网络框架模型。国际标准化组织（ISO，International Standards Organization）与国际电报与电话咨询委员会（CCITT，Consultative Committee on

52、International Telegraph and Telephone）是在计算机网络标准制定方面起很大作用的两大国际组织。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P63OSI参考模型中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、同样遵循该标准的其他任何系统进行通信。在OSI标准的制定过程中，采用的是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题的方法，即：分层的体系结构分层的体系结构方法。【王老师提问王老师提问】Question 34：请问网络参考模型在采用分层技术时，主要应遵循哪些原则？例如：如何分

53、层，各层功能如何设计,相邻层间的关系如何设计，对等层间的关系如何设计等？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P64在OSI参考模型中，划分层次的主要原则是： 网络中的各个节点应具有相同的层次结构相同的层次结构； 不同节点中的同等层同等层应具有相同的功能相同的功能； 同一节点内相邻层相邻层之间应通过接口接口进行通信； 每一层可使用其下层下层提供的服务，并向其上层上层提供服务， 不同节点的同等层同等层之间应通过协议协议来实现对等层之间的通信。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概

54、述P65根据分而治之的原则，OSI参考模型将整个通信功能划分为七个层次，由低到高分别为：物理层（Physical Layer）数据链路层（Data Link Layer）网络层（Network Layer）传输层（Transport Layer）会话层（Session Layer）表示层（Presentation Layer）应用层（Application Layer）Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P66在OSI参考模型中，将数据从当前层传送到下层是通过命令方式来实现的，这里的命令被称为原语原语（Primitive），被传送的

55、信息称为协议数据单元协议数据单元（PDU，Protocol Data Unit）。在PDU进入下一层之前，当前层会在PDU中加入新的协议协议控制控制信息信息PCI（Protocol Control Information）。另外，当前层还会在PDU中加入发送给下一层的指令信息，这些指令信息称为接口控制信息接口控制信息（ICI，Interface Control Information）。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P67PDU、PCI与ICI一起就共同组成了一个接口数据单元接口数据单元（IDU，Interface Data

56、Unit）。下层在接收到了IDU之后，就会就从IDU中去掉ICI，这时的数据包被称为服务数据单元服务数据单元（SDU，Service Data Unit）。随着SDU被一层层地向下传送，每一层都要加入自己的信息。相邻层之间的服务是通过其接口界面上的服务访问点服务访问点SAP（Service Access Point）进行的，第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层的地方。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P68OSI参考模型中各层的功能主要如下：物理层物理层：是OSI参考模型的第一层，主要是为设备之间的数据通信提供传输媒介与互连

57、设备。物理层协议规定了建立、维持与断开物理信道有关的机械的机械的、电气的电气的、功能的功能的与规程的规程的特性。确保物理层能够通过物理信道在相邻网络节点之间正确地收、发比特信息。物理层仅单纯关心比物流信息的传输，而不涉及比特流中各比特之间的关系（包括信息格式及其含义），对传输差错也不作任何控制。物理层的服务数据单元（SDU）为比特比特（bit）。【王老师提问王老师提问】Question 35：请谈谈你对物理层功能的理解？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P69数据链路层数据链路层：主要功能是在物理层提供的服务基础上，在通信的实体之

58、间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变使有差错的物理线路变成无差错的数据链路成无差错的数据链路。数据链路层使用的是MAC（网络接口卡）地址，数据链路层的服务数据单元（SDU）称为帧帧（Frame）。网络层网络层：主要功能是为数据在网络中节点之间的传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互连等功能。网络层的服务数据单元（SDU）称为分组分组/包包（Packet）。Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P70传输层传输层：是OS

59、I参考模型中唯一唯一负责总体数据传输与控制的一层，是OSI参考模型中两台计算机经过网络进行数据通信时的第第一个端到端一个端到端（End-to-End）的层次。其主要功能是向用户提供可靠的端到端服务可靠的端到端服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题，试图提供一种可以向上层屏蔽传输实现细节的数据传输服务。【王老师提问王老师提问】Question 36：请谈谈你对端到端含义的理解？为什么传输层是提供的端到端服务，而数据链路层和物理层提供的不是端到端服务？Personalized desktop reader第一章：计算机网络概述第一章：计算机网络概述P71会话层会话层：主要目的是

60、负责建立、管理和终止两个节点应用程序之间的会话（Session），并使会话获得同步，此外还为进行高效的用户传输，服务分类、以及会话层、表示层与应用层的差错报告提供条件。表示层表示层：主要目的是确保一个系统应用层发送的信息可以被另一种系统的应用层读取，为此，表示层为不同终端的用户提供了数据和信息的语法表示变换方法，包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能，解决了连接到网络上的不同计算机之间的数据表示的差异问题。例如例如：可让一台使用EBCDIC字符编码的IBM大型机与一台使用ASCII字符编码的IBM或兼容个人计算机之间的通信。 Personalized desktop reade