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11月信息技术导论

网络工程学科介绍

主讲：蒋朝iangchaohui@126.com第1页网络主要性7月15日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京公布了《第26次中国互联网络发展情况统计汇报》。《汇报》显示，截至6月底，我国网民规模达4.2亿人，互联网普及率连续上升增至31.8%。手机网民到达2.77亿人（手机用户已超出8亿）。互联网商务化程度快速提升，全国网络购物用户到达1.4亿，网上支付、网络购物和网上银行六个月用户增加率均在30%左右，远远超出其它类网络应用。第2页网络主要性麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律能够描述为：网络价值同网络用户数量平方成正比，也就是说，N个联结可创造出N*N效益。网络就是计算机，这已成为人们共识。计算机网络技术是20世纪对人类社会影响最深远科技成就之一。伴随因特网技术发展和信息基础设施完善，计算机网络己广泛应用于政府、军事、教育、科研、商业等部门，并连接到千千万万个普通家庭。计算机网络已成为人们获取和交流信息一个十分主要、快捷伎俩，它正深刻影响着社会管理及经济运行模式以及人们工作、学习、生活方式。第3页网络主要性因特网对我们生活影响网上购物、网上旅游、网上炒股网上聊天、网上娱乐、远程医疗因特网对我们学习影响网上学校、网上教育、网上学习因特网对我们工作影响SOHO一族（在家办公）DBA（数据库管理员）SA（系统管理员）IT顾问或咨询教授网络秘书第4页网络重要性计算机网络使人类处理信息能力发展到了一个空前高度，而且还将继续快速发展。有没有全国性高速安全计算机网络，已经成了衡量一个国家科学技术和综合国力重要标志。而能否经Internet与世界沟通，则决定了一个国家从整个世界获取资源能力。在二十一世纪，谁能控制信息、控制网络，谁就将控制整个世界。第5页主要内容第1节网络发展历史第2节现有网络类型第3节网络主要技术问题第4节网络包括到学科领域第6节社会对网络工程人才需求情况及就业前景分析

第5节网络技术发展方向第6页第一节网络发展历史第7页网络发展历史通信技术发展历史原始通信方式千百年来，鼓声、烽火上帝创造了何等奇迹！－电报1837年，莫尔斯电报“沃森特先生，快来帮我啊”—电话1876年，贝尔电话“要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界”—无线电报1896年，波波夫、马可尼数字通信1937年，里夫斯脉冲编码调制节点节点第8页网络概念链路连接多个节点节点连接多个网络第9页网络发展历史网络发展历史纵横制接线器 19，瑞典大型纵横制电话局程控交换机 1965年，美国计算机通信 1969年，ARPA网，联机终端网移动通信网 1979年，蜂窝模拟移动通信系统局域网络 1982年，以太网互联网 1991年，商业用户首次超出学术界用户ARPAnetNSFnetInternet下一代网络： 1997年开始研究下一代互联网下一代电信网下一代移动网节点节点节点节点交换机AllIP网

第10页网络发展动力三个原因推进网络发展:流量增加新业务发展技术进步比如：竞争和技术进步费用下降流量增加和新业务发展（年增加60–80%）新网络需求新网络结构和新技术（每更新一代）第11页第二节现有网络类型第12页现有网络类型按业务类型划分语音通信网络模拟通信数字通信网络无线通信数据通信网络计算机网络/局域网帧中继网Internet视频通信网络有线电视网络综合业务网络窄带综合业务数字网络ISDN宽带综合业务数字网络ATM第13页电话网三级结构，全连接关键网AT&T:135个五百万门关键交换机当地交换局可同时连到多个关键交换机LocalExchangeCarrierCentralOfficeSwitchCO3CO2CO1TOLLSwitchWideAreaCoreSubscribers第14页Internet结构一级ISP一级ISP第一层

ISP大企业当地

ISP大企业大企业企业当地

ISP当地

ISP校园网校园网校园网校园网第二层

ISP第二层

ISPNAPNAPAB主机A→当地ISP→第二层ISP→NAP→第一层ISP→NAP→第二层ISP→当地ISP→主机B第一层

ISP第二层

ISP当地

ISP当地

ISP当地

ISP当地

ISP第一层

ISP第一层第二层第三层当地

ISP第二层

ISP当地

ISP当地

ISP当地

ISP当地

ISP第二层

ISP当地

ISP当地

ISP第二层

ISP第15页Internet结构第16页Internet结构第17页电视网络第18页现有网络类型按覆盖范围划分广域网 （几百～几千公里）城域网 （50公里左右）局域网 （几十米～几公里）个人网 （十几米以内）IRERIRIRIRRRRRRRIRIRIRIRIRERIRIRIRIRIRRRRRRRHost1Host2HostnHost3RouterHost1Host2HostnHost3Host1Host2HostnHost1Host2HostnHost3LANWANMANIRIRERIRIRERRRRRRRIRRIRRPANLANMANMAN第19页现有网络类型按传输媒介划分有线网光纤网电视电缆网电话线/双绞线网电线网无线网卫星通信网移动通信网Adhoc网无线传感网第20页光纤BackboneTransportNetworkVoiceDataWebHostingIPVoiceDataWebHostingIPMetroTransport/AccessNetworkMetroTransport/AccessNetworkVideoVideo第21页ADSL经典带宽1.5-2.0Mbps(DSLAccessMultiplexer)NID-NetworkInterfaceDevice第22页电视电缆共享当地回路，但高速率第23页无线蜂窝第24页移动Adhoc网络不需要主架构网络支持易于构建在没有网络地方（荒野、灾区、战区）非常有用可能需要经过多个链路抵达目标地第25页移动Adhoc网络移动会造成路由改变第26页无线传感网（物联网）无人监测：环境、生态、工程结构、战区第27页第三节网络主要技术问题第28页网络主要技术问题之一点到点通信多路复用多路访问交换路由组播端到端传输HostAHostBHostEHostDHostCNode1Node2Node3Node4Node5Node6Node7第29页点到点通信与多路访问点到点通信多路复用多路访问…L1L2L3R1R2R3第30页交换/路由171.69PacketsForwardedBasedonIPAddressDataAddressPrefix128.89171.6911I/F…AddressPrefix128.89171.6901…01I/F128.8901Data

AddressPrefix128.890……I/FDataDataRouteUpdate第31页路由Hosth2abbaaCABdcA.aA.cC.bB.acbHosth1自治系统内路由自治系统间路由自治系统内路由第32页组播－MulticastSrc7：1Src第33页组播－MulticastSrcSrc14：2第34页组播－MulticastSrcSrc21：4第35页组播－MulticastSrcSrc28：8第36页组播－Multicast32：12第37页组播－MulticastSrc7：1Src14：221：428：832：12第38页端到端传输在主机－主机连接基础上应用－应用连接HostHostApplicationHostApplicationHostHostChannel请求/响应分布式文件系统数字图书馆(web)流视频:帧序列视频点播视频会议第39页网络主要技术问题之二间接虚拟移动安全质量可信第40页间接中间boxHostHostApplicationHostApplicationHostHostChannel内网防火墙内网代理第41页虚拟局域网－VLANA1SwitchB1C1D1SwitchA2SwitchB2C2D2A3SwitchB3C3Switchs2s1SwitchS2S1VLAN1VLAN2VLAN3VLAN4第42页虚拟专网－VPNMPLSBackboneBlueVPNYellowVPNRedVPN第43页移动－MobileIPMobileHost(MH,移动主机)VisitingLocationHome(归属网)InternetCorrespondentHost(CH,通信主机)Packet第44页移动－MobileIPVisitingLocationHomeInternetCorrespondentHost(CH)PacketHomeAgent(HA,归属代理)MobileHost(MH)Iamhere第45页移动－MobileIPVisitingLocationHomeInternetCorrespondentHost(CH)PacketHomeAgent(HA)MobileHost(MH)Encapsulated第46页服务质量确保资源预约呼叫建立,信令(RSVP)流和业务质量申报接入控制QoS-sensitiveschedulingrequest/reply第47页服务质量无抖动无丢帧低时延第48页安全InternetWebSiteUsersISPNetwork

sniffed,attackedNetwork

sniffed,

attackedNetwork

sniffed,

attackedTrojanhorse

Applications

(database,

Webserver)

hackedOShackedSystem(OS)NetworkApplications(db)HolesUserid,Password,

PIN,creditcard#第49页安全第50页安全内联网防火墙服务器入侵检测系统(IDS)入侵防御系统(IPS)内联网反病毒系统第51页可信用户可信计算机硬件可信计算机开启系统可信计算机操作系统可信运行程序可信网络可信第52页可信第53页第四节网络包括到学科领域第54页网络包括到学科领域信息与通信工程信息理论编码压缩排队理论图论统计学与随机过程理论/性能评定数字信号处理有线或无线通信原理与技术计算机科学与技术计算机硬件（CPU、ASIC、NP等）计算机软件（网络操作系统、网络通信软件、网络管理与计费系统等）信息安全密码学（包含编码学（加密）、密码分析学（解密）、数字署名、数字证书、身份认证、报文摘要等）物理安全、计算机安全（包含系统安全、应用安全）、协议安全网络安全（包含交换节点安全、传输安全、链路安全）等第55页第五节网络技术发展方向第56页网络技术发展方向1、二十一世纪基本特征信息化网络化数字化智能化个人化2、信息技术（IT）发展三大定律摩尔定律每18~24个月处理器上晶体管数目增加一倍。吉尔德定律每9个月网络传输带宽能力就会增加一倍。麦特卡尔夫定律网络价值同网络用户数量平方成正比，也就是说，N个联结可创造出N*N效益。第57页网络技术发展方向3、三网合一

所谓三网合一即原先独立设计运行传统电信网、计算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。对应地，三类不一样业务、市场和产业也将相互渗透和相互融合，以三大业务来分割三大市场和行业界限逐步变得含糊，逐步形成一个统一网络系统，并以全数字化网络设施来支持包含数据、话音和视像在内全部业务通信。所以，这种网络体系应该含有以下几个特征：网络在物理层上是互通，即一个网络信号能够直接传递或者经过组织、变换，传送到另个一个网络中去，而且经过另外网络传送到用户终端时，不改变信息内容，也就是说，网络之间要相互透明。用户只需一个物理网络连接，就能够享用其它网络资源或者与其它网络上用户通信。在应用层上，网络之间业务是相互渗透和交叉，但又能够相互独立，互不防碍，而且在各自网络上能够像以往那样独立发展自己新业务。网络之间协议兼容或者能够进行转换，这是因为各个网络都有自己协议，所以信息从一个网传送到另一个网时它应该满足所转向网络协议要求。第58页网络技术发展方向4、三网融合

三网融合是一个广义、社会化说法，在现阶段它并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络物理合一，而主要是指高层业务应用融合。其表现为技术上趋向一致，网络层上能够实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上相互渗透和交叉，应用层上趋向使用统一IP协议，在经营上相互竞争、相互合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务同一目标逐步交汇在一起，行业管制和政策方面也逐步趋向统一。三大网络经过技术改造，能够提供包含语音、数据、图像等综合多媒体通信业务。这就是所谓三网融合。三网融合，在概念上从不一样角度和层次上分析，能够包括到技术融合、业务融合、行业融合、终端融合及网络融合。当前更主要是应用层次上相互使用统一通信协议。IP优化光网络就是新一代电信网基础，是我们所说三网融合结合点。数字技术快速发展和全方面采取，使电话、数据和图像信号都能够经过统一编码进行传输和交换，全部业务在网络中都将成为统一“0”或“1”比特流。光通信技术发展，为综合传送各种业务信息提供了必要带宽和传输高质量，成为三网业务理想平台。软件技术发展使得三大网络及其终端都经过软件变更，最终支持各种用户所需特征、功效和业务。第59页网络技术发展方向5、网络发展技术路线第一代互联网主要技术是TCP／IP，第二代主要是WWW，第三代主要是以IPv6为基础网络技术。互联网现在发展超出了当初构想，更多应用是流媒体和多媒体。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点（单播或多播）一系列数据报（如实时音频或视频），“流”所经过路径上路由器都确保指明服务质量。全部属于同一个流数据报都含有一样流标号。移动通信发展路线是：第一代移动通信是模拟制，双工方式为FDD，多址方式为FDMA，基于电路交换网络（如TACS、AMPS等）。第二代移动通信是数字制，话音为低比特率编码（6－13kbit／s），第三代移动通信主要特征是基于分组网络。采取DWDM(密集波分复用)技术光纤（有线）通信，带宽已经到达3.2T（3200G），而且这个数值还在提升。第60页网络技术发展方向6、网络转型（演进）五大发展方向向多元化宽带接入网演进xDSL、HFC(xPON+EoC)、FTTx、Wi-Fi、WiMAX、3G、Bluetooth向以光联网为基础下一代传送网演进SDH、WDM、DWDM、ASON实现光网络节点智能化、全网资源动态配置向以IPv6为基础下一代互联网演进海量IP地址空间、服务质量、管理灵活性、安全性向以3G为代表下一代移动通信网演进TD－SCDMA、WCDMA、CDMA3G(2Mbps）、E3G、B3G、3GPPLTE、4G(100Mbps)、5G(3.6Gbps)向以软交换为关键下一代交换网演进软交换打破了传统封闭交换结构，采取完全不一样横向组合合模式，将交换机各功效间接口打开，采取开放接口和通用协议，组成一个开放、分布、多厂家应用系统结构。软交换机硬件分散，业务控制和业务逻辑则相对集中。这么能够使业务提供者灵活选择最正确和最经济设备组合来构建网络，不但建网成本低，网路升级轻易，