計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1章引論

1、Computer Networks計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Computer NetworksComputer Networks教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容第第1章章 引論引論第第2章章 數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)知識(shí)第第3章章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)第第4章章 因特網(wǎng)及其應(yīng)用因特網(wǎng)及其應(yīng)用第第5章章 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與因特網(wǎng)基礎(chǔ)第第6章章 局域網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)絡(luò)第第7章章 廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)第第8章章 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備第第9章章 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)第第10章章 網(wǎng)絡(luò)安全網(wǎng)絡(luò)安全Computer Networks教材馮博琴主編，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第二版），高等教育出版社，馮博琴主編，計(jì)算

2、機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第二版），高等教育出版社，2008.11授課環(huán)節(jié)總課時(shí)：總課時(shí)：48學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)講講 授：授：48學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)考考 核：平時(shí)核：平時(shí)40%，期末測(cè)試，期末測(cè)試60%Computer Networks作業(yè)提交 每次全部批改。每次全部批改。 提交方法：提交方法： 作業(yè)紙作業(yè)紙 請(qǐng)注明班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)。請(qǐng)注明班級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)。 Computer Networks 第第1章章 引論引論n本章內(nèi)容n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織Computer Networks1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展計(jì)

3、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展n早期的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式單機(jī)n大、中、小型機(jī)龐大，昂貴，資源無(wú)法共享n分散的計(jì)算機(jī)構(gòu)成了一個(gè)個(gè)的信息“孤島”n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生始于1950s，產(chǎn)生的原因：n資源共享的需求（計(jì)算能力、外設(shè)、軟件、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)）n大型項(xiàng)目的合作（進(jìn)行工程項(xiàng)目協(xié)作）n人與人之間的信息溝通（數(shù)據(jù)通信）Computer Networks 從體系結(jié)構(gòu)來(lái)觀察，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為三個(gè)階段（三代網(wǎng)絡(luò)）：1. 以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)“計(jì)算機(jī)終端”系統(tǒng)2. 以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互連“計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)”網(wǎng)絡(luò)3. 體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)層次化結(jié)構(gòu)，并對(duì)每層進(jìn)行了精確定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展Comp

4、uter Networks以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)n特征：終端(Terminal)共享主機(jī)(Host)的軟硬件資源n單臺(tái)主機(jī)：執(zhí)行計(jì)算和通信任務(wù)n多臺(tái)終端：執(zhí)行用戶(hù)交互n(終端集中器/終端服務(wù)器)n連接方式：本地或遠(yuǎn)程TSTTTTTTHOST通信線(xiàn)路通信線(xiàn)路TComputer Networksn例子：飛機(jī)訂票系統(tǒng)n HOST(航空公司總部)n Terminals(訂票點(diǎn))n通信線(xiàn)路(電話(huà)線(xiàn)路) n缺點(diǎn)n主機(jī)負(fù)荷重?cái)?shù)據(jù)處理通信n線(xiàn)路利用率低n集中控制方式，可靠性低n改進(jìn)n終端集中器(近/遠(yuǎn)距)n前端處理機(jī)（Front-End Processor, FEP），將通信任務(wù)

5、從主機(jī)中分離出來(lái)以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)Computer Networks以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互連n特征n多個(gè)終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)，形成了多主機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)n網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機(jī)終端” 轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C(jī)主機(jī)”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信線(xiàn)路Computer Networks主機(jī)主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變n演變階段1n通信任務(wù)從主機(jī)中分離，由通信控制處理機(jī)（CCP）完成nCCP：處理主機(jī)之間通信任務(wù)的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTComputer Networksn兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)n由CCP組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)，提供信息傳輸

6、服務(wù)n建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機(jī)集合資源子資源子網(wǎng)網(wǎng)，提供計(jì)算資源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)Computer Networks兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu)CCCHHH資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)在通信子網(wǎng)上可有多個(gè)資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)HHComputer Networksn 演變階段2n通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大n私有社會(huì)公用n公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)nPSTNnX.25n優(yōu)點(diǎn)n降低用戶(hù)系統(tǒng)建設(shè)成本n提高通信線(xiàn)路利用率n兼容性好公用數(shù)據(jù)公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTTComputer Networksn例子n因特網(wǎng)的前身ARP

7、ANETn美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期由美國(guó)軍方建立的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)n最初4個(gè)節(jié)點(diǎn)70s的60多個(gè)節(jié)點(diǎn)n地域跨越美洲、歐洲n具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如：n分組交換n分層次的網(wǎng)絡(luò)體系n較為完善的通信協(xié)議Computer Networks體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)n為什么需要標(biāo)準(zhǔn)化？n不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化的原動(dòng)力n而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享n標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)機(jī)？n先制定標(biāo)準(zhǔn)再開(kāi)發(fā)還是先開(kāi)發(fā)再制定標(biāo)準(zhǔn)？n各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是基礎(chǔ)Computer Networksn網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程的演變n廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA，DEC-DNA

8、等n缺點(diǎn)：適用范圍：兼容性？ 技術(shù)壟斷：競(jìng)爭(zhēng)？ 標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶(hù)利益？n國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（ISO OSI/RM）nOpen System Interconnection/Recommended Model(開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡(jiǎn)稱(chēng)OSI參考模型參考模型)nOSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架：7個(gè)層次n只說(shuō)明了做什么（WHAT TO DO）而未規(guī)定怎樣做（HOW TO DO）n太復(fù)雜，幾乎沒(méi)有與之完全符合的網(wǎng)絡(luò)n事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)n 從體系結(jié)構(gòu)上看，它是OSI參考模型的簡(jiǎn)化（4層）Computer Networks因特網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)n因特網(wǎng)的出現(xiàn)標(biāo)

9、志著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)n因特網(wǎng)是全球性的網(wǎng)絡(luò)n豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力n截止到2000年, Internet的規(guī)模為n網(wǎng)絡(luò)數(shù)達(dá)到105數(shù)量級(jí), 主機(jī)數(shù)達(dá)到107數(shù)量級(jí), 用戶(hù)數(shù)108數(shù)量級(jí)，主干速率大于2.5Gbit/sn美國(guó)政府資助的“下一代因特網(wǎng)計(jì)劃”目標(biāo)是n主干網(wǎng)的速率比現(xiàn)在的因特網(wǎng)高1000倍n端到端的速率要達(dá)到100Mbit/s10Gbit/sComputer Networks 1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的主要觀點(diǎn)：n從應(yīng)用的觀點(diǎn)：以相互共享資源方式連接起來(lái)，且各自具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。n從物理的觀點(diǎn)：在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的控制下，

10、由若干臺(tái)計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成的系統(tǒng)。n觀點(diǎn)3：利用各種通信手段，把地理分散的計(jì)算機(jī)互聯(lián)起來(lái)，能夠互相通信且共享資源的系統(tǒng)。Computer Networksn歸納與綜合n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：相互連接的自治計(jì)算機(jī)的集合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：相互連接的自治計(jì)算機(jī)的集合n自治自治：能獨(dú)立運(yùn)行，不依賴(lài)于其他計(jì)算機(jī)n“主控-從屬”類(lèi)型的系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)嗎？n“主機(jī)-終端”系統(tǒng)（第一代網(wǎng)絡(luò)）呢？n互連互連：以任何可能的通信連接方式n有線(xiàn)方式：銅線(xiàn)、光纖n無(wú)線(xiàn)方式：紅外、無(wú)線(xiàn)電（微波）、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)Computer Networks計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與其它類(lèi)似系統(tǒng)的比較n終端分時(shí)系統(tǒng)n各終端分時(shí)占用主

11、機(jī)資源n終端無(wú)計(jì)算能力，對(duì)主機(jī)的依賴(lài)性極強(qiáng)n通信主要采用異步串行連接（本地或遠(yuǎn)程）n多機(jī)系統(tǒng)n緊耦合，主機(jī)間通信多采用共享存儲(chǔ)器、共享總線(xiàn)等（有的系統(tǒng)也采用高速局域網(wǎng)）n分布式系統(tǒng)Computer Networks計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)n分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)n在分布式OS統(tǒng)一調(diào)度下，各計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)，如并行計(jì)算。n用戶(hù)面對(duì)的是一臺(tái)邏輯上的計(jì)算機(jī)，組成分布式系統(tǒng)的各計(jì)算機(jī)怎樣協(xié)同工作，對(duì)用戶(hù)透明。n用途主要是科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理。Computer Networks計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) n非協(xié)調(diào)性的；n松散耦合的；n各計(jì)算機(jī)對(duì)用

12、戶(hù)非透明，用戶(hù)必須指定資源的位置；n用途主要是資源共享。n分布式系統(tǒng)往往是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)的：n在因特網(wǎng)中，域名服務(wù)系統(tǒng)（DNS)是分布式系統(tǒng)的一項(xiàng)典型的應(yīng)用。n分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)也需要網(wǎng)絡(luò)的支持。Computer Networks 1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能n數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信(Communication Medium)n文件傳輸、IP電話(huà)、email、視頻會(huì)議、信息發(fā)布、交互式娛樂(lè)、音樂(lè)n資源共享資源共享(Resource Sharing)n軟件、硬件、數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫(kù)）n提供高可靠性服務(wù)提供高可靠性服務(wù)(High Reliability)n利用可替代的資源，提供連續(xù)的高可靠服務(wù)

13、n節(jié)省投資節(jié)省投資(Saving Money)n替代昂貴的大中型機(jī)系統(tǒng)n分布式處理分布式處理(Distributed Processing)Computer Networks 1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成n硬件硬件n網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)n端節(jié)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)n中間節(jié)點(diǎn)：交換機(jī)、集中器、復(fù)用器、路由器、中繼器n通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ纍物理：傳輸介質(zhì)n邏輯：信道n類(lèi)比CATV的電纜和頻道之間的關(guān)系n軟件軟件n通信軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件）n網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)n網(wǎng)絡(luò)管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件Computer Networks 1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)n按地域范圍分類(lèi)按地域范圍分類(lèi)n局域

14、網(wǎng)局域網(wǎng)(Local Area Network ， LAN)n范圍：小，20KMn傳輸技術(shù)：基帶，10-1000Mbps，延遲低，出錯(cuò)率低（10-11）n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)，環(huán)n城域網(wǎng)城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network ， MAN)n范圍：中等，100KMn傳輸技術(shù)：寬帶/基帶n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線(xiàn)n廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)(Wide Area Network ， WAN)n范圍：大，100KMn傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯(cuò)率高n拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點(diǎn)到點(diǎn)Computer Networksn按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)n星形星形n有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接n樹(shù)形樹(shù)形n一個(gè)根結(jié)點(diǎn)

15、、多個(gè)中間分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成星形拓?fù)錁?shù)形拓?fù)銫omputer Networksn按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（續(xù)）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（續(xù)）n總線(xiàn)總線(xiàn)n所有節(jié)點(diǎn)掛接到一條總線(xiàn)上，廣播式信道n需要有介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制規(guī)程以防止沖突n環(huán)形環(huán)形n所有節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán)，結(jié)點(diǎn)之間為點(diǎn)到點(diǎn)連接總線(xiàn)形拓?fù)洵h(huán)形拓?fù)銫omputer Networksn按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)（續(xù)）按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)（續(xù)）n全連接全連接n點(diǎn)到點(diǎn)全連接，連接數(shù)隨節(jié)點(diǎn)數(shù)的增長(zhǎng)迅速增長(zhǎng)（N(N-1)/2），使建造成本大大提高，只適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)很少的廣域網(wǎng)中n不規(guī)則（網(wǎng)狀）不規(guī)則（網(wǎng)狀）n點(diǎn)到點(diǎn)部分連接，多用于廣域網(wǎng)，由于連接的不完全性，需要有交換節(jié)點(diǎn)不規(guī)則拓?fù)淙B接拓?fù)銫o

16、mputer Networksn按通信傳播方式分類(lèi)：按通信傳播方式分類(lèi)：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式的網(wǎng)絡(luò)：由一對(duì)對(duì)機(jī)器間的多條傳輸鏈路構(gòu)成。信源與信宿之間的通信需經(jīng)過(guò)一臺(tái)和多臺(tái)中間設(shè)備進(jìn)行傳輸。網(wǎng)狀、環(huán)形、樹(shù)形、星形廣播方式網(wǎng)絡(luò)：一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息可被網(wǎng)絡(luò)上所有的計(jì)算機(jī)接收。 總線(xiàn)形、無(wú)線(xiàn)（微波、衛(wèi)星）n局域網(wǎng)絡(luò)通常使用廣播方式，廣域網(wǎng)絡(luò)通常使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式(也有例外)。Computer Networks1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域n企業(yè)信息化 n電子商務(wù)n信息發(fā)布與檢索 n個(gè)人通信n家庭娛樂(lè)n計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)引發(fā)的社會(huì)問(wèn)題Computer Networks1.6計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)

17、標(biāo)準(zhǔn)化組織計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化組織n國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織n國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO） n電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE） nInternet標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化組織n因特網(wǎng)協(xié)會(huì)（Internet Society，ISOC） n因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會(huì)（Internet Architecture Board，IAB） n因特網(wǎng)工程任務(wù)部（Internet Engineering Task Force，IETF） n因特網(wǎng)工程指導(dǎo)組（Internet Engineering Steering Group，IESG）n因特網(wǎng)研究指導(dǎo)組（Internet Research Steering Group，IRSG） n因特網(wǎng)編號(hào)管理機(jī)構(gòu)（Internet Assigned Number Authority，IANA） n電信標(biāo)準(zhǔn)化組織電信標(biāo)準(zhǔn)化組織n國(guó)際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union） n國(guó)際電報(bào)電話(huà)咨詢(xún)委員會(huì)CCITT （Consultative Committee International Telegraph an