第1章：计算机网络概述1

第一锌3学时

第7章杨述〃,7-7,切

■1.1计算机网络的产生和发展

■1.1.1计算机网络的产生

■1.1.2计算机网络发展

■1.1.3因特网时代

■1.1.4计算机网络发展趋势

■1.2计算机网络在中国的发展

■1.2.1发展历史因特网概述

■1.2.2中国主要电信运营商

■1.3计算机网络的组成

■1.3.1计算机网络的不同定义

■1.3.2计算机网络的元素

■1.3.3因特网的组成

■1.3.4计算机网络的功能

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7/计算机网络的产金布或展

7/7必算机网络的产金

E：MH

■通信技术的发展

■19世纪40年代-20世纪30年

■电磁技术广泛用于通信

.1844电报，1876电话

■20世纪30年代-60年代

■电子技术广泛用于通信

■微波传输、电子多路通信网、太平洋电话电缆

■1960美国，卫星远程通信

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奸算机和遹信技木相辂合

■60年代-80年代，计算机技术的发展

■1945年第一台计算机问世（ENIAC）

冯•诺依曼计算机（EDVAC）

■1971年第一台微型机问世（MCS-4）

■1984年

■网络就是计算机

■90年代之后

■网络飞速发展

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计算机网络的产金膂看-全级委换网：

■□□

■上世纪美苏冷战的产物

■60年代初，美国国防部要研制生存性很强的网络

■传统电信网缺点

■采用电路交换，-个交换机或一条链路被炸，

则整个通信电路中断

■如改用迂回电路，则必须重拨号，有延误

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命顾电路未换

■电路交换的特点

■两部话机只需一对电线就能互连

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■5部话机两两相连，需10对电线

■N部话机两两相连，需多少对电线？

・N〈N-1)/2对，与话机数的平方成正比

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*换逡接

■使用交换机

■当话机增多时，要用交换机完成全网的交换

任务

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换”的舍文

■“交换”(switching)的含义

■转接——把一条电话线转接到另一条电话线,

使它们连通起来

■从通信资源分配角度看

■“交换”是按某方式动态地分配线路资源

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电路去换的清点

■面向连接

■电路交换的三个阶段

■建立连接

■通信

■释放连接

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例7两用户通过“个上换机通信

■A和B通话经过US个交换机

■通话在A到B的连接上进行

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例2两用户通过洋地委换机通信：：

■C和D通话只经过一个本地交换机

■通话在C到D的连接上进行

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电路交换的优点

■实时性好

■数据传输率稳定

■不存在信道访问延迟

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电路上换存在的问败

■效率俅

■计算机数据的突发性，导致线路利用率很低

■建立连接时间长

■传输介质价格贵

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钱计新型网络基本特点:一

■

■数据传送，非电话

■能连接不同类型计算机，不限于单一类型

■所有网络结点地位相同，网络生存性增强

■有冗余路由

■网络结构简单，传送数据可靠

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台做未换的原理（〃夕

在发送端，先把长报文划成短的、

E3定长度的数据段

-----------------报文——

1101000110101010110101011100010011010010

假定这个报文较长

不便于传输

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台俶未换的原理(215)

每一个数据段前添加首部构成分组

-报文-

多组1据数据

分组2

分组3

请注意：现在左边是“前面”

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台做未换的原理(SI5)

■分组交换网以“分组”作数据传输单元。

依次把分组发到接收端(设接收端在左)

____分组1

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湛意：台姐的首舞

■每个分组首部都含地址等信息

■交换机根据首部地址，把分组转发到下

41"交换机

■存储转发方式，分组能到达最终目标端

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台姐专拱的原理⑷5,

■接收端收到分组后剥去首部还原成报文

分组1

分组2

分组3

收到的数据

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台像未换的原理⑸夕

■接收端把收到的数据恢复成为原来报文

报文

1101000110101010110101011100010011010010

数据数据数据

■设分组在传输中没出现差错，转发时也没

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台像麦族网的东惠图

>1//台板的存储存或过程

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湛2：辂支次换机个端。：:

出口丁

=dc八

-rD

12B1234

结点UZL2^

交换机3E

HIJ

Af

4

高速链路

1234

C

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渡辂克未换机（switch，

■结点交换机的输入和输出端口间没有直接连

线

■结点交换机处理分组：

■把收到的分组先放入缓存（暂时存储）

■查找转发表，找到目的地址的转发端口

■将分组送到适当端口转发

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谑“：机和辂豆鱼换机作用系同：二

■主机(host):

■为用户进行信息处理，并向网络发送分组，从网络

接收分组

■结点交换机(switch):

■对分组进行存储转发，最后把分组交付给目的主机

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台像专拱的然克

■动态分配传输带宽，对通信链路逐段占用

■灵活

■以分组为单位传输、查找路由

■迅速

■无需先建立连接就能向其他主机发送分组

■可靠

■自适应路由选择协议使网络生存性强

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台像专换的问泉

■时延（delay）

■分组在各结点存储转发时需要排队，造成一

定的时延

■额外开销（overhead）

■分组首部（含控制信息）造成的额夕卜开销

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滥：存储转或畀旅全新概念

■报文交换(messageswitching)

■历史上的电报通信，也采用存储转发

■特点：

■以整个报文为处理单位

■时延较长：从几分钟到几小时，现已很少使用

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三种未换的比较

电路交换报文交换

ABCD

报文报文报文分组分组分组:

比特流直达终点

数据传送

的特点9—0-0-03—3—9-a3-^-o-a

存储存储存储存储

©AnhuiUniversity,2012C轴做rN转战转发转爆1讲29/10,

救女去换的延迟

春储一启发运迟：中间节点存储并科发源文而

产生的是迟。

口存储一转发延迟

。存储-转发延迟

。排队延迟

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想女去换的清点

口优点

。提供有效的通信管理

。减轻网络通信的拥挤情况

O（和电路交换相比）更加有效地利用信道资源

。在不同的时区里提供了异步通信能力

口缺点

。不能满足实时应用的要求

。不适合交互式通信

。投资可能大

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台姐或换

口优点

。在繁忙的通信电路中，由于能将数据分隔到不同

的路由，故能对带宽资源进行有效的利用。

。传输过程中，如果网络的一条特定的链路出现故

障而中断，剩余的数据包可通过其它路由传送。

口缺点

。存储一转发延迟、排队延迟

。包丢失f报文丢失概率增大

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7/2计嘉机网络或展

-四小阶段

第一阶段面向终端的计算机通信网

多

重

线

终端路

控

制

器主机

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第二阶段面向通信的网络

■两级结构：逻辑上形成通信子网和资源子网两级结构

■ARPAnet分组技术的应用，奠定了Internet的基础

■分组交换网：现代电信时代的开始，CCP:通信控制处理机

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南阶段的区步|

■面向终端的计算机网络

■单个主机为中心的星形网

■各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机硬软件

资源

■分组交换网

■网络为中心，主机都在网络外围

■用户通过分组交换网共享网络上各种软硬件资源

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第三阶段计算机量逡网

-溶由器盅萩的层次秸构网

■

■第3阶段：ISO与TCP/IP协议的研发，对网络理论体系与

网络技术的重要作用。

■计算机网络体系结构的形成一一第三代计算机网络

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例：LAN租用通信网实猊量接

图计算机互联网络

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第四阶段需速量黑网络

■特征：

■Internet广泛应用

■高速网络、接入网、网络与信息安全技术

的发展

■高速计算机网络-第［代网络时期

■IPoverATM/SDH/WDM/DWDM

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1.1.3国清网时代

■因特网基础结构经历三个阶段的演进

■三阶段在时间上有部分重叠（网络演进

是逐渐的，不是突然的）

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1.1.38特网忖代-第一阶段01-交9

■1969T983.网络技术的研究和试验

■1983.TCP/IP协议成为标准协议

■1983.ARPANET分解成两个网络

■ARPANET-科研网

■MILNET一军用网

■1983-1984.形成因特网Internet

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7/3因清网时代■第二阶段侬-%，：■工□;□

■1986美国国家科学基金委建立NSFNET

■三级计算机网络

■主干网

■地区网

■校园网

■1991美国政府将Internet主干网转给私人

公司经营，对接入Internet的单位收费

■1993Internet主干网速率提到45Mb/s（T3

速率）

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三核秸相的因清网

■各网络之间需要使用路由器来连接

■有时在结构图中可不画出路由器

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三核秸相的因清网

■主机到主机的通信可能要经过多种网络。

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1.1.3因清网时代■第三阶段/步“J二

■1993美政府资助的NSFNET逐渐被若干商用

ISP网络代替

■1994创建4个网络接入点NAP(Network

AccessPoint),分别由4个电信公司经营

■NAP是交换因特网上流量的结点

■NAP中安装性能很好的交换设施

■本世纪初，美国NAP数量已达十几个

■1994年至今，因特网演变成多级结构网络

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5板秸相的出清网

■主机到主机的通信可能经过多种ISP

（大公司）（大公司）&区ISP）

网络接入点网络接入点

NAPC：主干服务NAP

（对等点）、

提供者、（对等点）

'地区ISP

大公司7、

公司本地ISP

交园网校园网校园网校园网校园

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日甫，公辂构的出清网

■大致上可将因特网分为以下五个接入级

■网络接入点NAP

■国家主干网（主干ISP）

■地区ISP

■本地ISP

■校园网、企业网或PC机上网用户

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7/4奸算机网络或展我势口

■、~"个目标

■两个支持

■三个融合

个热点

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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

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麴个文律技木

■微电子技术

■光电子技术

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微电3技木

■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

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■Intel公司创始人莫尔于70年代提出

■D(T)=D(TO)2(T—T°)/L5

D(T):时间T〉时的集成电路密度

T:年为单位

■18个月集成电路器件数翻一番

■科技进步和市场驱动导致指数增长

■1965年IC含1个器件

1995年IC含100万个

2000年IC含1000万个

物理极限1000亿个

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光电3载本

■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

■100Gbps40种波长

■同时传送100万个话音和1500个电视信道

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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

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三个融合

100,00010,0001,00010010

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四个色支

■多媒体

■宽带网

■移动通信

■信息安全

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，糅体一盆克之一

■多媒体的两种类型

静态一数据、文本、静态图象

基于时间一音频、视频、虚拟现实

■多媒体应用

视频点播交互视频

协同工作远程医疗

远程教学

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宽雅网一篇直之二

■从传统电话网到0C48的光缆通信

■高速的传输载体和信息内容

■信息高速公路载体的技术特征

全动态视频信号全交互双向通信

■宽带通信技术

主干网接入网

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网络频宽需求的槽加

频

宽

需

求

生r间

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各种盛用对频宽的需求

媒介描述未压缩速度范围(Mbps)压缩速度范围(Mbps)

■广播类NTSC视频1203-6

■播音室NTSC视频21610-30

■高分辨率广播视频150020-30

■全动感可视图像

60帧/秒,loooxiooo象素1500-250050-200

■单色二进制代码静止图像

600X600点/英寸，135Pp/分钟1205-50

■全彩色静止图像

400X400象素/英寸，60PP/分钟50045

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移劭通信一盆支之三羔

■_

■移动通信的发展

■未来NII、GH的重要组成

■便携式信息设备

电脑的运算能力

Internet的联网能力

电视的清晰图象

电话的方便

■移动通信用户数激增

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专劭余就的秋木参裁

系统第一代第二代第三代第四代

技术参数\

频宽30K300K-1.25M5M10M-20M

多址技术FDMATDMA,CDMACDMACDMA+TDMA

业务话音话音，短消息话音，多媒体多媒体

核心网络电信交换网电信交换网电信交换网，IP网

IP网

终端数据速率<9.6Kbps<56kbps42Mbps<10Mbps

基本技术特征模拟信号数字信号智能信号多功能

外理技术外理技术处理技术综合技术

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无钱网快速发展

口无线个域网（WPAN）

OBIuetooth,Zigbee,

口无线局域网（WLAN）

OWi-Fi,UWB

口无线城域网（WMAN）

OWi-MAX

口无线广域网（WWAN）

O2.5G

O3G

OB3G/4G

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家居网

□家居网络口家居网络的特点

。未来家庭内的每个设备O网络和设备安装简单

都具有与其他设备通信

。网络和设备操作简单

的能力；

。所有的设备都能访问。成本低廉

Internet；。支持多媒体

。安全和可靠

令计算机（桌面PC、笔记本、PDA、共享外设）

◊娱乐设备（TV、DVD、VCR、数字相机、MP3）

令远程通信设备（电话、移动电话、传真、对讲机）

令居家用品（微波炉、冰箱、时钟、照明）

令遥感测量（电表、防火/盗报警、自动调温、婴儿护理）

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信息要企一趣点之四

■安全威胁

■以破坏系统为目标的系统犯罪

■以窃取、篡改信息，传播非法信息为目标的信息

犯罪

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安全冏题

■通信安全

■解决数据传输的安全

■密码技术

■计算机安全

■解决计算机信息载体及其运行的安全

■正确实施主体对客体的访问控制

■网络安全

■分布网络环境中对信息载体及其运行的安全

■完整的信息安全保障体系

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下一代（量逡，网络6NGI/NGN，

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下一代（量逡，网珞睛支

■网络集成

■完全IP网

■低成本和高效率

■超高速和多媒体应用

■位置智能化

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7.2奸算机网络点中国的发展

7.2/或展历史

口第一阶段1987〜1993