计算机网络概述

主讲：朱晓静2/4/2023计算机网络成绩评定平时成绩（到课情况、书面作业、实验）占40%，期末考试占60%。注：课堂提问表现好的适当加分经常缺课、无故迟到、早退、不认真听讲的酌情扣分。

联系方式：E-mail：hehe428@163.comQQ:254318449电话算机网络课程内容简介

学习计算机网络的基础知识、基本原理和主流技术，包括计算机网络的体系结构、组成及协议标准；学习局域网技术、网络互连技术、网络操作系统、网络应用和网络管理及安全技术等。训练计算机网络组网、网络配置及网络应用的能力。第1章计算机网络概述本章内容提要引言：什么是计算机网络计算机网络的发展过程简介计算机网络的基本组成和功能计算机网络的主要性能指标计算机网络的分类Internettoday

骨干ISP骨干ISP骨干ISP地区ISP本地ISP地区ISP地区ISP1.1计算机网络发展简况计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。因此，它的发展涉及到通信和计算机两个领域。通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段。数字计算技术的发展渗透到通信技术中，提高了通信网络的各种性能。计算机网络的发展大致可分为四个阶段：计算机应用的早期阶段，没有计算机网络的概念，为了解决“数据的传送”，开始了引入“电话通信”的技术，发展了远程联机系统。以后又有面向终端的计算机网络、计算机－计算机网络、网络互连的过程，就是一个为了满足应用需要，不断地进行技术创新的过程。（1）第一阶段：面向终端的计算机通信网（20世纪50年代）终端特点:

是“终端-计算机”通信,有明显的主从关系。缺点:①主机负担过重,既要承担数据处理任务又要承担通讯任务;

②线路利用率低,特别是在终端远离中心计算机时尤为明显。改进:①通过前端处理机使主机不用管理通信;

②终端经过集中器走向主机。前端处理机:分工完成全部的通信任务,而让主机专门进行数据的处理。这样就大大地提高了主机进行数据处理的效率。前端处理机计算机终端通过前端处理机使主机不用管理通信集中器:为了节省通信费用,可在远程终端较密集处加一个集中器。汇集后再通过高速线路连接到前端处理机。集中器终端终端通过集中器走向主机（2）第二阶段：以通信子网为中心的网络阶段(20世纪60年代)——多个计算机群或终端通过分组交换网连接起来，用于传输信息。以美国的ARPANET与分组交换技术为重要标志。特点:

是“计算机~计算机"通信,没有主从关系；但体系结构差异较大,不利于互联,以通信为主要目的。后面介绍（3）第三阶段:开发式标准化网络阶段——在协议的控制下,以实现资源共享为主要目的,借助于通信系统联结的多个计算机集合。特点:全网具有统一的体系结构,以资源共享为主要目的。资源管理方面体系结构方面第二阶段由用户来完成体系结构差异大，不利于网络互连第三阶段由操作系统来完成有了统一的ISO-OSI

模型（4）第四阶段:高速智能化网络阶段(20世纪90年代）——计算机网络向高速化、宽带化(2G)、多媒体方向发展。未来的目标是实现5W(3G)的个人通信(任何人who在任何时候when任何地方where都可以和任何一个其他人whomever传送任何信息whatever)。NGN和NGI特点：①开放性:一是应用环境的开放和对不同应用的适应；二是互联环境的开放,便于与其他网络和计算机的互联。②综合性:体现了系统中各要素间的更紧密结合。③智能化:是人工智能技术与网络技术的结合。计算机网络发展的趋势：一个目标两个支撑三个融合四个热点。一个目标建立完善的信息基础设施信息社会最重要的基础设施信息产业是现代社会最重要的产业电子信息文化是人类文化发展第四个里程碑电子技术

光电子技术两个支撑技术

微电子技术信息产业发展的基础莫尔定理PC的处理能力新的微电子技术工艺光电子技术光纤传输性能光纤传输技术的发展第一代：0.8微米 280兆比特第二代：1.3微米 560兆比特第三代：1.5微米 第四代：光放大器 10-20千兆比特波分复用技术100Gbps 40种波长同时传送100万个话音和1500个电视信道三个融合计算机、通信、信息内容的融合电信、电视、计算机的三网合一融合的基础是数字化三网合一的网络体系结构三个融合100,00010,0001,000100101通信计算信息语言算盘文字印刷电视计算机计算机网电报电话四个热点多媒体宽带网移动通信信息安全1.2计算机网络在我国的发展概况

三个阶段第一阶段：从l986~l994年，中科院带头；功能简单：E-mail，联机检索;第二阶段：从1994~1995年，教育科研网（CERNET）开通，64Kbps专线连接国际Internet;第三阶段：1995年以后，开始进入高速发展阶段，商业化应用。中国现状(ISP)（1）中国公用计算机互联网（CHINANET）（2）宽带中国CHINA169网（3）中国科技网（CSTNET）（4）中国教育和科研计算机网（CERNET）（5）中国移动互联网（CMNET）（6）中国联通互联网（UNINET）（7）中国铁通互联网（CRNET）（8）中国国际经济贸易互联网（CIETNET）（9）中国长城互联网CGWNET（10）中国卫星集团互联网CSNET等。Internettoday骨干ISP骨干ISP骨干ISP地区ISP本地ISP地区ISP地区ISP

2008年，电信运营商进行合并重组。五合三为：联通C网和G网将进行分离，前者交付中国电信作为经营移动业务所用，后者则与中国网通合并继续经营。中国移动将合并中国铁通。2006~2007年我国Internet基础资源数量增长情况2007年12月总量2006年12月总量年增长率IPv4地址（个）135,274,75298,015,74438.0%域名（个）11,931,2774,109,020190.4%其中：CN域名（个）9,001,9931,803,393399.2%网站（个）1,503,800843,00078.4%网页（个）8,471,084,5664,472,577,93989.4%网页字节（KB）198,348,224,198122,305,737,00062.2%国际出口带宽（Mbps）368,927256,69643.7%

中国互联网络信息中心InternetSociety(ISOC)InternetArchitectureBoard(IAB)InternetEngineeringTaskForce(IETF)InternetResearchTaskForce(IRTF)InternetAssignedNumbersAuthority(IANA)InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers(ICANN)NetworkInformationCenter(NIC)Internet

的管理机构Internet的管理机构标准化组织国际标准化组织（ISO）电子电器工程师协会（IEEE）美国国家标准局（ANSI）电子工业协会（EIA/TIA）国际电信联盟（ITU）因特网标准（InternetStandards）因特网标准（Internetstandard）是必须被遵守的正式规约。一个规约要成为因特网标准需要经过严格的过程。规约从因特网草案开始。因特网草案（Internetdraft）是正在加工的文档（正在进行的工作），没有被官方正式承认，其生存期为6个月。一旦被因特网管理机构推荐，该草案就可以作为RFC（RequestforComment）发布。RequirementlevelsofanRFC1.3计算机网络概述1.3.1什么是计算机网络1.3计算机网络概述1.3.1什么是计算机网络计算机网络：通过通信设备和通信线路将不同地理位置、并具有独立功能的多台计算机系统连接起来，以实现信息的交换和资源共享的系统，称之为计算机网络1.3.2计算机网络的功能及应用计算机网络的功能主要体现在三个方面：信息交换。也叫做数据通信，这是计算机网络最基本的功能，主要实现不同地理位置的计算机与终端或设备、计算机与计算机之间的数据传输。资源共享。所谓的资源是指构成系统的所有要素，包括软、硬件资源，如：计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、通信线路、数据库、文件和其他计算机上的有关信息。分布式处理。一项复杂的任务可以划分成许多部分，由网络内各计算机分别协作、并行完成有关部分，使整个系统的性能大为增强。1.3.3计算机网络的基本组成1.3.3计算机网络的基本组成两台或两台以上的计算机通信设备和通讯介质连接起来支持网络运行的协议支持网络应用的软件计算机通信设备/通信网络计算机更多的计算机

1.3.4计算机网络的主要性能指标1.速率比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。速率即数据率(datarate)或比特率(bitrate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s

等速率指的是连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率。速率往往是指额定速率或标称速率。

1.3.4计算机网络的主要性能指标2.带宽带宽对信号：指该信号的各种不同频率成份所占据的频率范围。例如，电话信号标准带宽3.1kHz(300~3400Hz).对通信线路：指允许通过的信号频率范围，也称为通频带.对于数字信道，人们通常把带宽和数据率（吞吐量）不加区别，混为同义。严格地说，两者是有区别的，数据率是指数字信道传送数字信号的速率，单位为：bit/s、bps、kbps、Mbps、Gbps对计算机网络：带宽通常用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力.1.3.4计算机网络的主要性能指标3.吞吐量

吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。

4.时延——是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传送到另一端所需的时间。由四部分组成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。时延1.3.4计算机网络的主要性能指标四种时延所产生的地方

1011001…发送器队列在链路上产生传播时延结点

B结点

A在发送器产生传输时延(即发送时延)在结点

A中产生处理时延和排队时延数据从结点A向结点B发送数据链路

发送时延是发送数据时使数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间，也就是从数据块的第一个比特开始发送算起，到最后一个比特发送完毕所需的时间。

传播时延是信号（电磁波或光波）在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。例如，电磁波在自由空间的速度：3.0×105km/s，在铜线电缆中2.3×105km/s，在光纤中2.0×105km/s。处理时延是数据在交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。容易产生的错误概念

对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传播速率。提高链路带宽，减小了数据的发送时延。5.时延带宽积和往返时延理解带宽传播时延链路就好像一个圆柱形管道往返时延：表示从发送端发送数据开始，到发送端收到接收端的确认信息，总共经历的时延。练习

一、收发两端之间的传输距离为1000km，信号在媒体上的传播速率为2×108m/s。试计算以下两种情况的发送时延和传播时延：

1、数据长度为107bit，数据发送速率为100kb/s。

2、数据长度为103bit，数据发送速率为1Gb/s。从以上计算结果可以得出什么结论？二、假设信号在媒体上的传播速率为2.3×108m/s。媒体长度l分别为：⑴10cm(网络接口卡)；⑵100cm(局域网)；⑶100km(城域网)；⑷5000km(广域网)。试计算数据率为1Mb/s和10Gb/s时在以上媒体中正在传播的比特数。参考答案一、⑴发送时延为100s，传播时延为5ms；⑵发送时延为1us，传播时延为5ms。结论：若数据长度大而发送速率低，则在总的时延中，发送时延往往大于传播时延。反之，若数据长度短而发送速率高，则传播时延就可能是总时延中的主要成分。二、媒体长度l传播时延媒体中的比特率数据率=1Mb/s数据率=10Gb/s⑴0.1m4.35X10-10s4.35X10-44.35⑵100m4.35X10-7s0.4354.35X103⑶100km4.35X10-4s4.35X1024.35X106⑷5000km0.0217s2.17X1042.17X1081.4计算机网络的分类最常用的分类方法:

按网络的覆盖范围划分

按传输介质划分按网络通信方式划分按网络通信速率或网络带宽划分

按网络应用范围划分按网络拓扑结构划分1.按网络的覆盖范围划分

局域网（LAN）城域网（MAN）广域网（WAN）局域网局域网的技术特点覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；提供高数据传输速率（10Mb/s～10Gb/s）、低误码率的高质量数据传输环境；一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展；从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。局域