第一章计算机网络概论

计算机网络1合肥工业大学管理学院计算机网络梁昌勇cyliang@163.com陆文星luwenxing@163.com计算机网络2了解计算机网络的产生和发展过程。掌握计算机网络体系结构与有关标准协议。初步掌握当前有关局域网标准、广域网标准、网络互联技术、网络应用和安全管理。初步了解和掌握当前流行的网络设备、及对网络配置和管理。课程基本要求（教学大纲）理解和掌握计算机网络的基础理论和应用技术总体要求具体要求计算机网络31.《计算机网络教程》何波等，清华大学出版社，2012.52.《计算机网络教程》(第二版)黄叔武，清华大学出版社，20073.《计算机网络教程》（第五版）谢希仁，电子工业出版社，20084.《计算机网络》(第四版)[美]AndrewS.Tanenbaum清华大学出版社，2004参考资料计算机网络4

第一章计算机网络概论第二章数据通信技术 第三章计算机网络的体系结构 第四章计算机局域网 第五章广域网 第六章网络互联 第七章因特网的运输层和应用层 第八章异步传输方式ATM技术 第九章计算机网络安全

课堂讲授内容（40学时）计算机网络5要求与成绩要求：

1、作业（准备作业本）

2、到课情况

3、课堂纪律

4、课堂讨论成绩：

1、平时：50分

2、考试:50分计算机网络6第一章计算机网络概论计算机网络7本章主要内容1.1计算机网络的发展历程和发展趋势1.2计算机网络定义及功能1.3计算机网络结构与分类☞计算机网络81.1

计算机网络的发展历程和发展趋势1.计算机网络在信息时代的作用21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。信息网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。20世纪90年代以后，以因特网为代表的计算网络得到了飞速的发展。计算机网络91.1

计算机网络的发展历程和发展趋势2.计算机网络的应用用于企业、校园、机构的网络——专用网络实现资源共享（程序、设备、数据）提供高可靠性（多机系统、集群）获得高性能价格比（客户—服务器模式）扩充性（按需增减计算资源）多媒体通信（视频会议）服务于公众的网络——商业运营网络访问远程信息（E-Commerce、WWW）个人间通信（E-mail、QQ）交互式娱乐（VoD、OnlineTV、Game）

计算机网络101.1计算机网络的发展历程和发展趋势3.计算机网络的发展历程（1）面向终端的计算机通信网---第一代计算机网专门进行数据处理完成全部的通信任务哑终端数据信号模拟信号数据/模拟信号转换计算机网络111.1

计算机网络的发展历程和发展趋势存在的问题计算机传输的数据是不连续的，真正占用信道的时间很少；电路交换建立通路的时间（呼叫过程）为10－20秒；很难适应不同类型、规格、速率的终端和计算机之间的通信；计算机通信要求可靠性要高，电路交换很难做到差错控制；通信费用高。

电路交换(circuitswitching)：通过交换机实现线路的转接，在两个要求通话的用户之间建立一条专用的通信线路。计算机网络12（2）面向通信的分组交换网---第二代计算机网络1964年8月，巴兰（Baran）首先提出分组交换的概念；1969年12月，美国的分组交换网ARPANET投入运行。——从此计算机网络进入了一个崭新的发展阶段，标志着现代通信时代的开始。

1.1

计算机网络的发展历程和发展趋势计算机网络131.1

计算机网络的发展历程和发展趋势单位机型OSUCLA(加州大学洛杉矶分校)SDSSigma7SEXSRI(斯坦福研究所)XDS-940GenieUCSB(加州大学圣巴巴拉分校)IBM360/75OS/MVTUTAH(犹他州立大学)DigitalPDP-10TENEX1969年11月的ARPANET计算机网络141.1

计算机网络的发展历程和发展趋势面向通信的分组交换网---第二代计算机网络通信处理机（结点）主机数据划分为一系列等长的分组，附有目的地址等信息。接收分组，存入缓冲区。根据目的地址，计算路由，确定分组发往哪个结点。除H1---A外，网内其它链路不被独占通信处理机负责分组的存储、转发及路由选择。计算机网络151.1

计算机网络的发展历程和发展趋势面向通信的分组交换网---第二代计算机网络各结点和通信链路间构成网状的结构分组进入每个结点后，都要选择出口1）技术：存储转发分组交换，动态分配传输通道。2）特点：以通信子网为中心3）组成：资源子网、通信子网适合传输突发式计算机数据，提高通信线路的利用率，降低用户的使用费用。“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。计算机网络161.1

计算机网络的发展历程和发展趋势面向通信的分组交换网存在问题：时延（排队）额外开销（携带控制信息）管理与控制比较复杂何谓时延？指一个分组从一个网络或一条链路的一端传送到另一端所需时间。发送时延+传播时延+处理时延计算机网络171.1

计算机网络的发展历程和发展趋势（3）计算机网络体系结构的形成--第三代计算机网络计算机网络是一个非常复杂的系统－－分解？分层结构---1969年，在设计ARPANET时提出。 分层：将复杂的问题分为若干较小的易于处理的问题。IBM公司按照分层的方法制定了系统网络体系结构SNA（systemnetworkarchitecture）－1974

国际化标准的产生－1978年ISO提出了开放系统互连参考模型（OSI/RM）--简称OSI。计算机网络181.1

计算机网络的发展历程和发展趋势到20世纪90年代，虽然整个OSI国际标准都已制定出来，但OSI却没有商品化，主要原因是：OSI标准的制定周期太长，使得厂家不能及时按标准生产设备并占领市场；OSI的协议过分复杂，实现起来比较困难。OSI的层次划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现，运行效率低，影响OSI产品的推出。而在此期间，因特网却轰轰烈烈的发展起来。计算机网络191.1

计算机网络的发展历程和发展趋势（4）因特网时代---第四代计算机网络自20世纪90年代开始，世界进入因特网时代。Internet的发展历程：1969年，美国国防高级研究计划署（DARPA）建立ARPANET；1977-1979，DARPA推出TCP/IP体系结构和协议规范；1980-1983，ARPANET实现向TCP/IP的转换；1984年，美国国防通信署将ARPANET分为独立的两个部分：用于民用科研（ARPANET）和用于军方非机密通讯（MILNET）；计算机网络201.1

计算机网络的发展历程和发展趋势因特网的发展历程（续）：1986年，美国国家科学基金会（NSF）建立基于TCP/IP的国家科学网NSFNET并与ARPANET相联，该网分为主干、地区和校园三级，覆盖美国主要大学和研究所；起初NSFNET主干网速率为56Kbps，1989-1990提高到1.544Mbps，并成为因特网的主要部分。1990年NSFNET与ARPANET合并改名为Internet；自1991年起，世界上许多公司纷纷接入到因特网，为了满足需求，1993年主干网的速率提高到45Mbps，1996年155Mbps，继而又提高到622Mbps；20世纪90年代，欧洲原子核研究组织CERN开发的万维网被广泛使用于因特网，使因特网主机数按指数增长。计算机网络211.1

计算机网络的发展历程和发展趋势因特网的发展历程（续）：1996年，美国宣布下一代因特网计划（NextGenerationInternetInitiative)即在今后五年内开发下一代网络结构，实现以下主要目标：大大提高网络传输速率。端到端的传输速率要超过100Mbps 至10Gbps;采用高速全光缆网络，实现更快速的交换和路由选择，同时具有为实时应用保留带宽的能力;因特网的管理和信息可靠性安全性方面要有很大改进。使用更加先进的网络服务技术，开发许多带有变革性的应用，如高性能全球通信，远程医疗，远程教学等。计算机网络221.1

计算机网络的发展历程和发展趋势中国Internet的发展史1989年9月，国家计委向世界银行贷款建设中关村地区教育与科研示范网络（NCFC），1992年NCFC工程全部完成；（后改名中国科技网CSTNet）1994年5月，NCFC代表中国正式加入Internet，向InterNIC注册CN域名；1994年9月，中国公用计算机互联网（Chinanet）建设正式启动，96年1月正式开通；1994年10月，中国教育科研网（Cernet)开始启动；1996年9月，中国金桥网（ChinaGBN)正式开通；1997年，Chinanet与CSTNet、Cernet、ChinaGBN互连互通。1987年9月20日，钱天白教授通过国际互联网向前西德卡尔斯鲁厄大学发出了中国第一封电子邮件“AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld”计算机网络231.1

计算机网络的发展历程和发展趋势国内通过10大互联网络同Internet连接：中国公用计算机互联网(CHINANET)中国科技网(CSTNET)中国教育网(CERNET)中国金桥网(CHINAGBN吉通)中国联通互联网(UNINET)中国网通公用互联网(CNCNET)中国移动互联网(CMNET)中国经贸网(CIETNET)中国长城互联网(CGWNET)中国卫星集团互联网(CSNET)计算机网络24CERNET拓扑结构1.1

计算机网络的发展历程和发展趋势八个中心，合肥高校从南京出口计算机网络25第34次中国互联网络发展状况统计报告调查介绍调查介绍

调查总体

中国有住宅固定电话（家庭电话、小灵通、宿舍电话）或者手机的6岁及以上常住居民。

·调查规模

调查总体样本30,000个，其中，住宅固定电话用户、手机用户各15,000个，样本覆盖中国大陆31个省、自治区、直辖市。

·抽样方式

CNNIC针对子总体A、B、C进行调查，为最大限度地覆盖网民群体，采用双重抽样框方式进行调研。采用的第一个抽样框是固定住宅电话名单，调查子总体A。采用的第二个抽样框是移动电话名单，调查子总体B。计算机网络26网民规模与结构特征·总体网民规模

我国网民规模达6.32亿，互联网普及率为46.9%，较2013年底提升1.1个百分点。

·手机网民规模

我国手机网民规模为5.27亿，较上年底增加约1442万人，网民中使用手机上网的人群占比由上年底的78.5%提升至83.4%。

·上网设备

69.6%的网民通过台式电脑上网，与上年底基本持平。通过笔记本电脑上网的网民比例与上年底相比略有增加，为43.7%。通过手机上网的网民比例为83.4%，相比2012年底上升了5.0个百分点。第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络27网民规模与结构特征·基础资源概述

截至2014年6月底，我国IPv4地址数量为3.3亿，拥有IPv6地址16694块/32。·IP地址

截至2014年6月底，我国IPv6地址数量为14607块/32，较去年同期大幅增长16.5%，位列世界第二位。·域名

我国域名总数为1915万个，其中.CN域名总数为1065万。·网站

截至2013年6月，网站总数为273万个，.CN下网站数为127万个。互联网基础资源第34次中国互联网络发展状况统计报告网民规模与结构特征网民互联网应用状况第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络29网民规模与结构特征网民互联网应用状况第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络30网民规模与结构特征网民互联网应用状况第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络32趋势与特点手机上网比例首超传统PC上网比例，移动互联网带动整体互联网发展

截至2014年6月，我国网民上网设备中，手机使用率达83.4%，首次超越传统PC整体使用率（80.9%），手机作为第一大上网终端设备的地位更加巩固。同时网民在手机电子商务类、休闲娱乐类、信息获取类、交通沟流类等应用的使用率都在快速增长，移动互联网带动整体互联网各类应用发展。计算机网络33趋势与特点互联网发展从“广”到“深”，网民生活全面“网络化”

互联网发展重心从“广泛”转向“深入”，网络应用对大众生活的改变从点到面，互联网对网民生活全方位渗透程度进一步增加。2014年上半年，中国网民的人均周上网时长达25.9小时，相比2013年下半年增加了0.9小时。除了传统的消费、娱乐以外，移动金融、移动医疗等新兴领域移动应用多方向满足用户上网需求，推动网民生活的进一步“网络化”。第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络34趋势与特点支付类应用领涨，推动电商基因渗透更多线下消费场景

2014年上半年，支付应用在整体和手机端都成为增长最快的应用。手机支付用户规模半年增长率达63.4%，使用率由2013年底25.1%增至38.9%。移动网上支付与消费者生活紧密结合拓展了更多的应用场景和数据服务（如账单功能），也推动了手机端商务类应用的迅速发展。相比2013年底，手机购物、手机团购和手机旅行预订网民规模增长率分别达到42.0%、25.5%、65.4%。第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络35趋势与特点手机游戏异军突起，带动整体网络游戏使用率逆转增长截至2014年6月，中国网络游戏用户规模达到3.68亿，使用率从2013年底的54.7%升至58.2%，扭转了使用率一直下滑的趋势，基本恢复至2012年底水平。手机游戏使用率为47.8%，增长4.7个百分点，规模增长3648万，成为整体游戏用户增长的主要动力。第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络36趋势与特点互联网理财用户初具规模，网络金融服务创新潮涌互联网理财产品推出仅一年时间内，用户规模达到6383万，使用率达10.1%。互联网的便捷性打通资金链条，降低了理财产品管理及运营成本。互联网的长尾效应聚合个人用户零散资金，既提高了互联网理财运营商在商业谈判中的地位，也使个人零散资金获得更高的收益回报。第34次中国互联网络发展状况统计报告计算机网络371.1计算机网络的发展历程和发展趋势4.计算机网络的发展趋势向开放式的网络体系结构发展－－不同软硬件环境、不同网络协议的网络可以互连向高性能发展－－追求高速、高可靠和高安全性，采用多媒体技术，提供文本、声音、图像、视频等综合性服务。向计算机网络智能化发展－－提高网络的性能和提供综合的多功能服务，并更加合理地进行网络各种业务的管理，真正以分布和开放的形式向用户提供服务。

实现三网合一－－电信网、有线电视网和计算机网三合一计算机网络381.1

计算机网络的发展历程和发展趋势5.计算机网络的研究热点网络安全：入侵检测/防火墙技术/虚拟专网/电子商务移动IP（无线网络，3G）服务质量（QoS）控制IPv6高速接入网技术（Xdsl，HFC，FTTx）高速路由交换技术WDM（wavedivisionmultiplexing)，DWDM，光通信，全光网络WLAN无线局域网。计算机网络39计算机网络概述主要内容1.1计算机网络的发展历程和发展趋势1.2计算机网络定义及功能

1.3计算机网络结构与分类☞计算机网络401.2

计算机网络定义及功能1.计算机网络的定义

计算机网络是用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享和数据通信的系统。计算机网络411.2

计算机网络定义及功能2.计算机网络的功能资源共享硬件资源－－大型主机、大容量磁盘等数据资源－－远程数据库存取软件资源－－远程程序访问网络通信－－全数字化、宽频带、多媒体信息的高速传输。典型应用包括：E－mail、视频会议、VOD（视频点播）、IP电话和EDI（电子数据交换）等。计算机网络421.2

计算机网络定义及功能2.计算机网络的功能计算机系统冗错分布式处理可靠性安全性

－－计算机网络中，各用户可根据需要合理选择网内资源。系统负载均衡

－－可用性发展到信息中心计算机中心计算机网络43计算机网络概述主要内容1.1计算机网络的发展历程和发展趋势1.2计算机网络定义及功能

1.3计算机网络结构与分类☞计算机网络441.3计算机网络结构1.计算机网络的结构计算机网络由设备（计算机系统、网络设备）、通信链路和通信协议组成。功能上可以将计算机网络分为资源子网和通信子网两部分。资源子网中主要包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端和软件等，提供访问网络和处理数据的能力。通信子网提供网络通信功能，完成主机之间的数据传输、交换、控制和变换等通信任务。通信子网可分为交换和传输两部分，交换部分指结点交换机，起通信控制与转发作用；传输部分指高速通信线路，负责传输信息。计算机网络451.3计算机网络结构2.计算机网络的拓扑结构基本概念：结点：通常将网络单元定义为结点。网络中的结点有两类：端结点和转接结点。端结点：通信的源和宿结点，也叫做访问结点，例如，用户主机和用户终端。转接结点：网络通信过程中起控制和转发信息作用的结点，例如，程控交换机、通信处理机、集线器和终端控制器等。链路：两个结点间的连线。跳（hop）概念网络拓扑结构：从拓扑学的观点来看，计算机网络就是由一组结点和链路组成，网络结点和链路的几何图形就是网络拓扑结构。计算机网络462.计算机网络的拓扑结构星型(Star)树型(Tree)总线型(Bus)环型(Ring)网状(Mesh)RingnetworkBusnetworkCentralserverConcentrator(orhub)Networkbackbone计算机网络471.3计算机网络结构总线型结构

一个总线型拓扑结构由单根电缆组成，该电缆连接网络中所有结点。单根电缆称为总线，它仅仅只能支持一种信道。特点：通信网络只是传输媒体成本低无源网络分散控制常采用CSMA/CD方式进行媒体访问控制广播型网络计算机网络481.3计算机网络结构星型结构

Centralserver特点：集中控制中