信息技術(shù)導(dǎo)論——網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)科簡介.ppt

2010年11月,信息技術(shù)導(dǎo)論網(wǎng)絡(luò)工程學(xué)科簡介,主講：蔣朝iangchaohui,網(wǎng)絡(luò)的重要性2010年7月15日，中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）在京發(fā)布了第26次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告。報告顯示，截至2010年6月底，我國網(wǎng)民規(guī)模達(dá)4.2億人，互聯(lián)網(wǎng)普及率持續(xù)上升增至31.8%。手機(jī)網(wǎng)民達(dá)到2.77億人（手機(jī)用戶已超過8億）?；ヂ?lián)網(wǎng)商務(wù)化程度迅速提高，全國網(wǎng)絡(luò)購物用戶達(dá)到1.4億，網(wǎng)上支付、網(wǎng)絡(luò)購物和網(wǎng)上銀行半年用戶增長率均在30%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。,網(wǎng)絡(luò)的重要性麥特卡爾夫定律麥特卡爾夫定律可以描述為：網(wǎng)絡(luò)的價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比，也就是說，N個聯(lián)結(jié)可創(chuàng)造出N*N的效益。網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)，這已成為人們的共識。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是20世紀(jì)對人類社會影響最深遠(yuǎn)的科技成就之一。隨著因特網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和信息基礎(chǔ)設(shè)施的完善，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)己廣泛應(yīng)用于政府、軍事、教育、科研、商業(yè)等部門，并連接到千千萬萬個普通家庭。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已成為人們獲取和交流信息的一種十分重要、快捷的手段，它正深刻影響著社會管理及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式以及人們的工作、學(xué)習(xí)、生活方式。,網(wǎng)絡(luò)的重要性因特網(wǎng)對我們生活的影響網(wǎng)上購物、網(wǎng)上旅游、網(wǎng)上炒股網(wǎng)上聊天、網(wǎng)上娛樂、遠(yuǎn)程醫(yī)療因特網(wǎng)對我們學(xué)習(xí)的影響網(wǎng)上學(xué)校、網(wǎng)上教育、網(wǎng)上學(xué)習(xí)因特網(wǎng)對我們工作的影響SOHO一族（在家辦公）DBA（數(shù)據(jù)庫管理員）SA（系統(tǒng)管理員）IT顧問或咨詢專家網(wǎng)絡(luò)秘書,網(wǎng)絡(luò)的重要性計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使人類處理信息的能力發(fā)展到了一個空前的高度，并且還將繼續(xù)快速發(fā)展。有無全國性的高速安全的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，已經(jīng)成了衡量一個國家科學(xué)技術(shù)和綜合國力的重要標(biāo)志。而能否經(jīng)Internet與世界溝通，則決定了一個國家從整個世界獲取資源的能力。在21世紀(jì)，誰能控制信息、控制網(wǎng)絡(luò)，誰就將控制整個世界。,主要內(nèi)容,第1節(jié)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史,第2節(jié)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)類型,第3節(jié)網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)問題,第4節(jié)網(wǎng)絡(luò)涉及到的學(xué)科領(lǐng)域,第6節(jié)社會對網(wǎng)絡(luò)工程人才的需求情況及就業(yè)前景分析,第5節(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史,通信技術(shù)發(fā)展歷史原始通信方式千百年來，鼓聲、烽火上帝創(chuàng)造了何等的奇跡！電報1837年，莫爾斯電報“沃森特先生，快來幫我啊”電話1876年，貝爾電話“要是我能指揮電磁波，就可飛越整個世界”無線電報1896年，波波夫、馬可尼數(shù)字通信1937年，里夫斯脈沖編碼調(diào)制,節(jié)點,節(jié)點,網(wǎng)絡(luò)概念,鏈路連接的多個節(jié)點,節(jié)點連接的多個網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史,網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷史縱橫制接線器1919年，瑞典大型縱橫制電話局程控交換機(jī)1965年，美國計算機(jī)通信1969年，ARPA網(wǎng)，聯(lián)機(jī)終端網(wǎng)移動通信網(wǎng)1979年，蜂窩模擬移動通信系統(tǒng)局域網(wǎng)絡(luò)1982年，以太網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)1991年，商業(yè)用戶首次超過學(xué)術(shù)界用戶ARPAnetNSFnetInternet下一代網(wǎng)絡(luò)：1997年開始研究下一代互聯(lián)網(wǎng)下一代電信網(wǎng)下一代移動網(wǎng),AllIP網(wǎng),網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的動力,三個因素推動網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展:流量增長新業(yè)務(wù)發(fā)展技術(shù)進(jìn)步例如：競爭和技術(shù)進(jìn)步費(fèi)用下降流量增長和新業(yè)務(wù)發(fā)展（年增長6080%）新網(wǎng)絡(luò)需求新網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和新技術(shù)（每10年更新一代）,第二節(jié)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)類型,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)類型,按業(yè)務(wù)類型劃分語音通信網(wǎng)絡(luò)模擬通信數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)無線通信數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)/局域網(wǎng)幀中繼網(wǎng)Internet視頻通信網(wǎng)絡(luò)有線電視網(wǎng)絡(luò)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)ISDN寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)ATM,電話網(wǎng),三級結(jié)構(gòu)，全連接核心網(wǎng)AT&T:135個五百萬門核心交換機(jī)本地交換局可同時連到多個核心交換機(jī),LocalExchangeCarrier,CentralOfficeSwitch,CO3,CO2,CO1,TOLLSwitch,WideAreaCore,Subscribers,Internet結(jié)構(gòu),一級ISP,一級ISP,第一層ISP,大公司,本地ISP,大公司,大公司,公司,本地ISP,本地ISP,第二層ISP,第二層ISP,NAP,NAP,A,B,主機(jī)A本地ISP第二層ISPNAP第一層ISPNAP第二層ISP本地ISP主機(jī)B,第一層ISP,第二層ISP,本地ISP,本地ISP,本地ISP,本地ISP,第一層ISP,第一層,第二層,第三層,本地ISP,第二層ISP,本地ISP,本地ISP,本地ISP,本地ISP,第二層ISP,本地ISP,本地ISP,第二層ISP,Internet結(jié)構(gòu),Internet結(jié)構(gòu),電視網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)類型,按覆蓋范圍劃分廣域網(wǎng)（幾百幾千公里）城域網(wǎng)（50公里左右）局域網(wǎng)（幾十米幾公里）個人網(wǎng)（十幾米以內(nèi)）,IR,ER,IR,IR,IR,R,R,R,R,R,R,IR,IR,IR,IR,IR,R,R,R,R,R,R,Host1,Host2,Hostn,Host3,Router,Host1,Host2,Hostn,Host3,Host1,Host2,Hostn,Host1,Host2,Hostn,Host3,LAN,WAN,MAN,IR,R,IR,R,PAN,LAN,MAN,MAN,現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)類型,按傳輸媒介劃分有線網(wǎng)光纖網(wǎng)電視電纜網(wǎng)電話線/雙絞線網(wǎng)電線網(wǎng)無線網(wǎng)衛(wèi)星通信網(wǎng)移動通信網(wǎng)Adhoc網(wǎng)無線傳感網(wǎng),光纖,BackboneTransportNetwork,Voice,Data,WebHosting,IP,Voice,Data,WebHosting,IP,MetroTransport/AccessNetwork,MetroTransport/AccessNetwork,Video,Video,ADSL,典型帶寬1.5-2.0Mbps,(DSLAccessMultiplexer),NID-NetworkInterfaceDevice,電視電纜,共享本地回路，但高速率,無線蜂窩,移動Adhoc網(wǎng)絡(luò),不需要主架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)支持易于構(gòu)建在沒有網(wǎng)絡(luò)的地方（荒野、災(zāi)區(qū)、戰(zhàn)區(qū)）非常有用可能需要通過多個鏈路到達(dá)目的地,移動Adhoc網(wǎng)絡(luò),移動會導(dǎo)致路由改變,無線傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）,無人監(jiān)測：環(huán)境、生態(tài)、工程結(jié)構(gòu)、戰(zhàn)區(qū),第三節(jié)網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)問題,網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)問題之一,點到點通信多路復(fù)用多路訪問交換路由組播端到端傳輸,點到點通信與多路訪問,點到點通信多路復(fù)用多路訪問,交換/路由,171.69,PacketsForwardedBasedonIPAddress,Data,AddressPrefix,128.89,171.69,1,1,I/F,AddressPrefix,128.89,171.69,0,1,0,1,I/F,128.89,0,1,,Data,AddressPrefix,128.89,0,I/F,Data,Data,,,,RouteUpdate,路由,Hosth2,Hosth1,自治系統(tǒng)內(nèi)路由,自治系統(tǒng)內(nèi)路由,組播Multicast,Src,7：1,Src,組播Multicast,Src,Src,14：2,組播Multicast,Src,Src,21：4,組播Multicast,Src,Src,28：8,組播Multicast,32：12,組播Multicast,Src,7：1,Src,14：2,21：4,28：8,32：12,端到端傳輸,在主機(jī)主機(jī)連接基礎(chǔ)上的應(yīng)用應(yīng)用連接,Host,Host,Application,Host,Application,Host,Host,Channel,請求/響應(yīng)分布式文件系統(tǒng)數(shù)字圖書館(web),流視頻:幀序列視頻點播視頻會議,網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)問題之二,間接虛擬移動安全質(zhì)量可信,間接,中間box,Host,Host,Application,Host,Application,Host,Host,Channel,內(nèi)網(wǎng),防火墻,內(nèi)網(wǎng),代理,虛擬局域網(wǎng)VLAN,A1,Switch,B1,C1,D1,Switch,A2,Switch,B2,C2,D2,A3,Switch,B3,C3,Switch,s2,s1,Switch,S2,S1,VLAN1,VLAN2,VLAN3,VLAN4,虛擬專網(wǎng)VPN,MPLSBackbone,移動MobileIP,MobileHost(MH,移動主機(jī)),VisitingLocation,Home(歸屬網(wǎng)),Internet,CorrespondentHost(CH,通信主機(jī)),Packet,移動MobileIP,VisitingLocation,Home,Internet,CorrespondentHost(CH),Packet,HomeAgent(HA,歸屬代理),MobileHost(MH),Iamhere,移動MobileIP,VisitingLocation,Home,Internet,CorrespondentHost(CH),Packet,HomeAgent(HA),MobileHost(MH),Encapsulated,服務(wù)質(zhì)量保證,資源預(yù)約呼叫建立,信令(RSVP)流和業(yè)務(wù)質(zhì)量申報接入控制,request/reply,服務(wù)質(zhì)量,無抖動無丟幀低時延,安全,Users,Networksniffed,attacked,Networksniffed,attacked,Networksniffed,attacked,Trojanhorse,Applications(database,Webserver)hackedOShacked,Userid,Password,PIN,creditcard#,安全,安全,內(nèi)聯(lián)網(wǎng),防火墻,服務(wù)器,入侵檢測系統(tǒng)(IDS)入侵防御系統(tǒng)(IPS),內(nèi)聯(lián)網(wǎng),反病毒系統(tǒng),可信,用戶可信計算機(jī)硬件可信計算機(jī)啟動系統(tǒng)可信計算機(jī)操作系統(tǒng)可信運(yùn)行的程序可信網(wǎng)絡(luò)可信,可信,第四節(jié)網(wǎng)絡(luò)涉及到的學(xué)科領(lǐng)域,網(wǎng)絡(luò)涉及到的學(xué)科領(lǐng)域,信息與通信工程信息理論編碼壓縮排隊理論圖論統(tǒng)計學(xué)與隨機(jī)過程理論/性能評估數(shù)字信號處理有線或無線通信原理與技術(shù)計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)計算機(jī)硬件（CPU、ASIC、NP等）計算機(jī)軟件（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、網(wǎng)絡(luò)管理與計費(fèi)系統(tǒng)等）信息安全密碼學(xué)（包括編碼學(xué)（加密）、密碼分析學(xué)（解密）、數(shù)字簽名、數(shù)字證書、身份認(rèn)證、報文摘要等）物理安全、計算機(jī)安全（包括系統(tǒng)安全、應(yīng)用安全）、協(xié)議安全網(wǎng)絡(luò)安全（包括交換節(jié)點安全、傳輸安全、鏈路安全）等,第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,1、21世紀(jì)的基本特征信息化網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字化智能化個人化2、信息技術(shù)（IT）發(fā)展的三大定律摩爾定律每1824個月處理器上的晶體管的數(shù)目增加一倍。吉爾德定律每9個月網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬的能力就會增加一倍。麥特卡爾夫定律網(wǎng)絡(luò)的價值同網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量的平方成正比，也就是說，N個聯(lián)結(jié)可創(chuàng)造出N*N的效益。,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,3、三網(wǎng)合一所謂三網(wǎng)合一即原先獨(dú)立設(shè)計運(yùn)營的傳統(tǒng)電信網(wǎng)、計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)將趨于相互滲透和相互融合。相應(yīng)地，三類不同的業(yè)務(wù)、市場和產(chǎn)業(yè)也將相互滲透和相互融合，以三大業(yè)務(wù)來分割三大市場和行業(yè)的界限逐步變得模糊，逐漸形成一個統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并以全數(shù)字化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施來支持包括數(shù)據(jù)、話音和視像在內(nèi)的所有業(yè)務(wù)的通信。因此，這種網(wǎng)絡(luò)體系應(yīng)該具有以下幾個特征：網(wǎng)絡(luò)在物理層上是互通的，即一個網(wǎng)絡(luò)的信號可以直接傳遞或者經(jīng)過組織、變換，傳送到另個一個網(wǎng)絡(luò)中去，并且通過另外的網(wǎng)絡(luò)傳送到用戶終端時，不改變信息的內(nèi)容，也就是說，網(wǎng)絡(luò)之間要互相透明。用戶只需一個物理網(wǎng)絡(luò)連接，就可以享用其他網(wǎng)絡(luò)的資源或者與其他網(wǎng)絡(luò)上的用戶通信。在應(yīng)用層上，網(wǎng)絡(luò)之間業(yè)務(wù)是相互滲透和交叉的，但又可以相互獨(dú)立，互不防礙，并且在各自的網(wǎng)絡(luò)上可以像以往那樣獨(dú)立發(fā)展自己的新業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)議兼容或者可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是因為各個網(wǎng)絡(luò)都有自己的協(xié)議，因此信息從一個網(wǎng)傳送到另一個網(wǎng)時它應(yīng)該滿足所轉(zhuǎn)向網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議要求。,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,4、三網(wǎng)融合三網(wǎng)融合是一種廣義的、社會化的說法，在現(xiàn)階段它并不意味著電信網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三大網(wǎng)絡(luò)的物理合一，而主要是指高層業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合。其表現(xiàn)為技術(shù)上趨向一致，網(wǎng)絡(luò)層上可以實現(xiàn)互聯(lián)互通，形成無縫覆蓋，業(yè)務(wù)層上互相滲透和交叉，應(yīng)用層上趨向使用統(tǒng)一的IP協(xié)議，在經(jīng)營上互相競爭、互相合作，朝著向人類提供多樣化、多媒體化、個性化服務(wù)的同一目標(biāo)逐漸交匯在一起，行業(yè)管制和政策方面也逐漸趨向統(tǒng)一。三大網(wǎng)絡(luò)通過技術(shù)改造，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、圖像等綜合多媒體的通信業(yè)務(wù)。這就是所謂的三網(wǎng)融合。三網(wǎng)融合，在概念上從不同角度和層次上分析，可以涉及到技術(shù)融合、業(yè)務(wù)融合、行業(yè)融合、終端融合及網(wǎng)絡(luò)融合。目前更主要的是應(yīng)用層次上互相使用統(tǒng)一的通信協(xié)議。IP優(yōu)化光網(wǎng)絡(luò)就是新一代電信網(wǎng)的基礎(chǔ)，是我們所說的三網(wǎng)融合的結(jié)合點。數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展和全面采用，使電話、數(shù)據(jù)和圖像信號都可以通過統(tǒng)一的編碼進(jìn)行傳輸和交換，所有業(yè)務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中都將成為統(tǒng)一的“0”或“1”的比特流。光通信技術(shù)的發(fā)展，為綜合傳送各種業(yè)務(wù)信息提供了必要的帶寬和傳輸高質(zhì)量，成為三網(wǎng)業(yè)務(wù)的理想平臺。軟件技術(shù)的發(fā)展使得三大網(wǎng)絡(luò)及其終端都通過軟件變更，最終支持各種用戶所需的特性、功能和業(yè)務(wù)。,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,5、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的技術(shù)路線第一代互聯(lián)網(wǎng)主要的技術(shù)是TCPIP，第二代主要是WWW，第三代主要是以IPv6為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)現(xiàn)在的發(fā)展超出了當(dāng)初的設(shè)想，更多的應(yīng)用是流媒體和多媒體?！傲鳌笔腔ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)上從特定源點到特定終點（單播或多播）的一系列數(shù)據(jù)報（如實時音頻或視頻），“流”所經(jīng)過的路徑上的路由器都保證指明的服務(wù)質(zhì)量。所有屬于同一個流的數(shù)據(jù)報都具有同樣的流標(biāo)號。移動通信的發(fā)展路線是：第一代移動通信是模擬制，雙工方式為FDD，多址方式為FDMA，基于電路交換網(wǎng)絡(luò)（如TACS、AMPS等）。第二代移動通信是數(shù)字制，話音為低比特率編碼（613kbits），第三代移動通信的主要特征是基于分組網(wǎng)絡(luò)。采用DWDM(密集波分復(fù)用)技術(shù)光纖（有線）通信，帶寬已經(jīng)達(dá)到3.2T（3200G），而且這個數(shù)值還在提高。,網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展方向,6、網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型（演進(jìn)）的五大發(fā)展方向向多元化的寬帶接入網(wǎng)演進(jìn)xDSL、HFC(xPON+EoC)、FTTx、Wi-Fi、WiMAX、3G、Bluetooth向以光聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的下一代傳送網(wǎng)演進(jìn)SDH、WDM、DWDM、ASON實現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的智能化、全網(wǎng)資源的動態(tài)配置向以IPv6為基礎(chǔ)的下一代互聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)海量IP地址空間、服務(wù)質(zhì)量、管理靈活性、安全性向以3G為代表的下一代移動通信網(wǎng)演進(jìn)TDSCDMA、WCDMA、CDMA20003G(2Mbps）、E3G、B3G、3GPPLTE、4G(100Mbps)、5G(3.6Gbps)向以軟交換為核心的下一代交換網(wǎng)演進(jìn)軟交換打破了傳統(tǒng)的封閉交換結(jié)構(gòu)，采用完全不同的橫向組合合的模式，將交換機(jī)各功能間接口打開，采用開放的接口和通用的協(xié)議，構(gòu)成一個開放的、分布的、多廠家應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。軟交換機(jī)硬件分散，業(yè)務(wù)控制和業(yè)務(wù)邏輯則相對集中。這樣可以使業(yè)務(wù)提供者靈活選擇最佳和最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備組合來構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)，不僅建網(wǎng)成本低，網(wǎng)路升級容易，而且便于加快新業(yè)務(wù)和新應(yīng)用的開發(fā)、生成和部署，能快速實現(xiàn)低成本廣域業(yè)務(wù)覆蓋，推進(jìn)話音和數(shù)據(jù)的融合。以軟交換與IMS（IP媒體系統(tǒng)）作為控制核心、因網(wǎng)智能化基于用戶屬性開發(fā)增值業(yè)務(wù)