第1讲 计算机网络基本概念

主讲教师：刘宏月Tel-Mail：hautxxxylhy@126.com计算机网络2023/2/51CollegeofInformationScienceandTechnology,HAUT课程的任务、目的和基本要求专业必修课，主要学习计算机网络的基本概念、基本原理和方法，理解网络分层体系结构、网络协议设计原理与工作机理。具备一定的网络分析与设计、网络组建、运维管理等网络技术应用能力以及较好的网络工程素养，为从事计算机及数据通信网络相关领域的技术研发、工程应用等打下良好基础。课程教学强调培养学生的独立思考能力、科学思维方法和求知创新精神。课程相关资源教材谢希仁.计算机网络（第6版）.电子工业出版社，2013年.参考教材A.S.Tanenbaum.计算机网络（第5版）.清华大学出版社，2012年.JamesF.Kurose,KeithW.Ross著，陈鸣等译.计算机网络自顶向下方法（原书第四版）.人民邮电出版社，2009.教学安排教学总学时数：64学时（52+12）教学方式：理论授课+上机实践上课：第1周－第13周，每周2次。实验：第6周－第11周，每周1次。考试及成绩学期末闭卷笔试：总分100平时成绩：10%（考勤/作业）实验成绩：20%（上机操作/实验报告）期末笔试：70%第1讲计算机网络基本概念刘宏月河南工业大学信息科学与工程学院学习目标本讲教学内容计算机网络基本概念和特点，Internet组成和发展，计算机网络分类。本讲学习目标了解网络及Internet基本概念和特点；了解计算机网络常用分类。本讲主要内容计算机网络基本概念计算机网络的产生与演变Internet组成与发展1.计算机网络基本概念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。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。1.计算机网络基本概念

什么是计算机网络？一些互相连接的、自治的计算机的集合。网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。图1－1(a)简单的网络图1－1(b)由网络构成的互联网结点链路计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”。1.计算机网络基本概念计算机网络最重要的功能连通性——普遍互联共享计算机网络的主要特征组建计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享互联的计算机系统是自治的系统；联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。1.计算机网络基本概念

Computernetwork、internet、Internet与Intranet计算机网络（computernetwork）是指用通信技术将大量独立计算机系统互联起来的集合。网络互联（internet,internetworking）是将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术术语。Internet或因特网、互联网是专有名词，专指目前广泛应用、覆盖了全世界的大型网络系统。Intranet指一些机构内部的专用网络系统。1.计算机网络基本概念计算机网络分类不同作用范围的网络广域网WAN(WideAreaNetwork)局域网LAN(LocalAreaNetwork)城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)个人区域网PAN(PersonalAreaNetwork)从网络的使用者进行分类公用网(publicnetwork)专用网(privatenetwork)1.计算机网络基本概念计算机网络拓扑的分类与特点基本的网络拓扑有五种：星形、环形、总线型、树状和网状。干线耦合器环形网集线器星形网总线网树形网

拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构。计算机网络拓扑是指通信子网的拓扑结构。本讲主要内容计算机网络基本概念计算机网络的产生与演变Internet组成与发展2.计算机网络的产生和演变计算机网络发展的三条主线主线1：ARPANET--TCP/IP--Internet主线2：无线分组网--无线自组网--无线传感器网络主线3：网络安全技术2.计算机网络的产生和演变（1）以主机为中心的联机终端网络系统缺点：主机负荷重——数据处理＋通信；线路利用率低。改进：终端集中器； 前端处理机(FEP)或称通信控制处理机(CCP)。例子：飞机订票系统HOST(航空公司总部)Terminals(订票点)通信线路(电话线路)（2）以通信子网为中心的主机互连多个终端联机系统互联，形成了多主机为中心的网络。网络结构从“主机--终端”转变为“主机--主机”有两种连接形式：2.计算机网络的产生和演变CCP（通信控制处理机）负责网络上的通信控制和处理，由它们组成了带有通信功能的内层网络，即通信子网；主机负责数据处理，它们构成了网络的资源子网。（2）以通信子网为中心的主机互连例子：因特网的前身——ARPANet（高级研究计划局）分组交换技术的诞生早期的线路交换广泛应用于电话线路；1964年提出的分组交换，适用于计算机通信网的数据传输，也是现代因特网技术的基础之一。2.计算机网络的产生和演变（3）具有层次化体系结构的标准化网络为什么需要标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力。标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA（系统化网络体系结构）DEC-DNA（分布式网络体系结构）缺点：适用范围（同样存在兼容性的问题）技术垄断（很容易形成垄断）标准不统一（影响了用户的利益）2.计算机网络的产生和演变（3）具有层次化体系结构的标准化网络标准化的时机各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础。国际标准OpenSystemInterconnection/ReferenceModel(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型)；事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)。2.计算机网络的产生和演变（4）Internet的应用与高速网络技术的发展Internet对推动世界科学、文化、经济和社会的发展产生了不可估量的作用。高速网络的发展引起了人们越来越多的注意。1993年，美国政府宣布了国家信息基础设施建设计划，即信息高速公路。随后，很多国家也纷纷开始制定各自的信息高速公路的建设计划。2.计算机网络的产生和演变本讲主要内容计算机网络基本概念计算机网络的产生与演变Internet组成与发展3.Internet组成与发展主机因特网Internet3.Internet组成与发展

internet和Internet的区别以小写字母i

开始的internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。以大写字母I开始的的Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，且其前身是美国的ARPANET。3.Internet组成与发展

因特网的产生1969年美国国防部建立ARPANet网用于军事通信实验。1983年ARPANet分解成两部分：民用科研网(ARPANet)和军用计算机网络（MILNet）。1986年NSFNet(NationalScienceFoundation)建立，NSFNet接管ARPANet并改名Internet。该网络由13个主干结点构成，主干结点向下连接各个地区网，再连到各个大学的校园网，采用TCP/IP作为统一的通信协议标准。最初，NSFNet的主干网的速率不高，仅为56kbit/s。1991年后，Internet转为商用。3.Internet组成与发展Internet发展第一阶段，起源于ARPANET。1983年（作为因特网的诞生时间）TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议。第二阶段的特点是建成了三级结构的因特网

——主干网、地区网和校园网（或企业网）。第三阶段的特点是逐渐形成了多层次ISP（InternetServiceProvider，因特网服务提供者）结构。3.Internet组成与发展一级ISP一级ISP第一层

ISP大公司本地

ISP大公司大公司公司本地

ISP本地

ISP校园网校园网校园网校园网第二层

ISP第二层

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

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第一层

ISP第一层第二层第三层本地

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP本地

ISP第二层

ISP本地

ISP本地

ISP第二层

ISP图1-4基于ISP的多层结构的因特网概念示意图3.Internet组成与发展因特网的标准化工作因特网协会ISOC因特网研究指导小组IRSG

因特网研究部IRTF

因特网工程部IETF

因特网工程指导小组IESG

…RGWG……RG…领域领域因特网体系结构研究委员会IAB

WGWGWG3.Internet组成与发展制订因特网正式标准要经过以下四个阶段：因特网草案(InternetDraft)——在这个阶段还不是RFC文档。建议标准(ProposedStandard)——从这个阶段开始就成为RFC文档。草案标准(DraftStandard)因特网标准(InternetStandard)Internet组成边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通性和交换）。3.Internet组成与发展因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器3.Internet组成与发展Internet工作模式客户(Client)/服务器(Server)模式（C/S模式）客户和服务器都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器模式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。运行客户程序网络边缘网络核心运行服务器程序AB①请求服务②得到服务客户服务器图1-6客户服务器工作方式客户A向服务器B发出请求服务，而服务器B向客户A提供服务。3.Internet组成与发展Internet工作模式对等连接(peer-to-peer)模式（P2P模式）是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方哪一个是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件(P2P软件)，它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方存储在硬盘中的共享文档。网络边缘网络核心运行P2P程序运行P2P程序DCEF运