計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

主講：朱曉靜2/4/2023計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成績評定平時成績（到課情況、書面作業(yè)、實驗）占40%，期末考試占60%。注：課堂提問表現(xiàn)好的適當(dāng)加分經(jīng)常缺課、無故遲到、早退、不認(rèn)真聽講的酌情扣分。

聯(lián)系方式：E-mail：hehe428@163.comQQ:254318449電話算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程內(nèi)容簡介

學(xué)習(xí)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識、基本原理和主流技術(shù)，包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、組成及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)；學(xué)習(xí)局域網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)管理及安全技術(shù)等。訓(xùn)練計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)配置及網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的能力。第1章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述本章內(nèi)容提要引言：什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程簡介計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成和功能計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類Internettoday

骨干ISP骨干ISP骨干ISP地區(qū)ISP本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展簡況計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。因此，它的發(fā)展涉及到通信和計算機(jī)兩個領(lǐng)域。通信網(wǎng)絡(luò)為計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的手段。數(shù)字計算技術(shù)的發(fā)展?jié)B透到通信技術(shù)中，提高了通信網(wǎng)絡(luò)的各種性能。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大致可分為四個階段：計算機(jī)應(yīng)用的早期階段，沒有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念，為了解決“數(shù)據(jù)的傳送”，開始了引入“電話通信”的技術(shù)，發(fā)展了遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。以后又有面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī)－計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)互連的過程，就是一個為了滿足應(yīng)用需要，不斷地進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新的過程。（1）第一階段：面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)（20世紀(jì)50年代）終端特點:

是“終端-計算機(jī)”通信,有明顯的主從關(guān)系。缺點:①主機(jī)負(fù)擔(dān)過重,既要承擔(dān)數(shù)據(jù)處理任務(wù)又要承擔(dān)通訊任務(wù);

②線路利用率低,特別是在終端遠(yuǎn)離中心計算機(jī)時尤為明顯。改進(jìn):①通過前端處理機(jī)使主機(jī)不用管理通信;

②終端經(jīng)過集中器走向主機(jī)。前端處理機(jī):分工完成全部的通信任務(wù),而讓主機(jī)專門進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。這樣就大大地提高了主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的效率。前端處理機(jī)計算機(jī)終端通過前端處理機(jī)使主機(jī)不用管理通信集中器:為了節(jié)省通信費用,可在遠(yuǎn)程終端較密集處加一個集中器。匯集后再通過高速線路連接到前端處理機(jī)。集中器終端終端通過集中器走向主機(jī)（2）第二階段：以通信子網(wǎng)為中心的網(wǎng)絡(luò)階段(20世紀(jì)60年代)——多個計算機(jī)群或終端通過分組交換網(wǎng)連接起來，用于傳輸信息。以美國的ARPANET與分組交換技術(shù)為重要標(biāo)志。特點:

是“計算機(jī)~計算機(jī)"通信,沒有主從關(guān)系；但體系結(jié)構(gòu)差異較大,不利于互聯(lián),以通信為主要目的。后面介紹（3）第三階段:開發(fā)式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段——在協(xié)議的控制下,以實現(xiàn)資源共享為主要目的,借助于通信系統(tǒng)聯(lián)結(jié)的多個計算機(jī)集合。特點:全網(wǎng)具有統(tǒng)一的體系結(jié)構(gòu),以資源共享為主要目的。資源管理方面體系結(jié)構(gòu)方面第二階段由用戶來完成體系結(jié)構(gòu)差異大，不利于網(wǎng)絡(luò)互連第三階段由操作系統(tǒng)來完成有了統(tǒng)一的ISO-OSI

模型（4）第四階段:高速智能化網(wǎng)絡(luò)階段(20世紀(jì)90年代）——計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向高速化、寬帶化(2G)、多媒體方向發(fā)展。未來的目標(biāo)是實現(xiàn)5W(3G)的個人通信(任何人who在任何時候when任何地方where都可以和任何一個其他人whomever傳送任何信息whatever)。NGN和NGI特點：①開放性:一是應(yīng)用環(huán)境的開放和對不同應(yīng)用的適應(yīng)；二是互聯(lián)環(huán)境的開放,便于與其他網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)的互聯(lián)。②綜合性:體現(xiàn)了系統(tǒng)中各要素間的更緊密結(jié)合。③智能化:是人工智能技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢：一個目標(biāo)兩個支撐三個融合四個熱點。一個目標(biāo)建立完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施信息社會最重要的基礎(chǔ)設(shè)施信息產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代社會最重要的產(chǎn)業(yè)電子信息文化是人類文化發(fā)展第四個里程碑電子技術(shù)

光電子技術(shù)兩個支撐技術(shù)

微電子技術(shù)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)莫爾定理PC的處理能力新的微電子技術(shù)工藝光電子技術(shù)光纖傳輸性能光纖傳輸技術(shù)的發(fā)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 10-20千兆比特波分復(fù)用技術(shù)100Gbps 40種波長同時傳送100萬個話音和1500個電視信道三個融合計算機(jī)、通信、信息內(nèi)容的融合電信、電視、計算機(jī)的三網(wǎng)合一融合的基礎(chǔ)是數(shù)字化三網(wǎng)合一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)三個融合100,00010,0001,000100101通信計算信息語言算盤文字印刷電視計算機(jī)計算機(jī)網(wǎng)電報電話四個熱點多媒體寬帶網(wǎng)移動通信信息安全1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展概況

三個階段第一階段：從l986~l994年，中科院帶頭；功能簡單：E-mail，聯(lián)機(jī)檢索;第二階段：從1994~1995年，教育科研網(wǎng)（CERNET）開通，64Kbps專線連接國際Internet;第三階段：1995年以后，開始進(jìn)入高速發(fā)展階段，商業(yè)化應(yīng)用。中國現(xiàn)狀(ISP)（1）中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）（2）寬帶中國CHINA169網(wǎng)（3）中國科技網(wǎng)（CSTNET）（4）中國教育和科研計算機(jī)網(wǎng)（CERNET）（5）中國移動互聯(lián)網(wǎng)（CMNET）（6）中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)（UNINET）（7）中國鐵通互聯(lián)網(wǎng)（CRNET）（8）中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)（CIETNET）（9）中國長城互聯(lián)網(wǎng)CGWNET（10）中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng)CSNET等。Internettoday骨干ISP骨干ISP骨干ISP地區(qū)ISP本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP

2008年，電信運營商進(jìn)行合并重組。五合三為：聯(lián)通C網(wǎng)和G網(wǎng)將進(jìn)行分離，前者交付中國電信作為經(jīng)營移動業(yè)務(wù)所用，后者則與中國網(wǎng)通合并繼續(xù)經(jīng)營。中國移動將合并中國鐵通。2006~2007年我國Internet基礎(chǔ)資源數(shù)量增長情況2007年12月總量2006年12月總量年增長率IPv4地址（個）135,274,75298,015,74438.0%域名（個）11,931,2774,109,020190.4%其中：CN域名（個）9,001,9931,803,393399.2%網(wǎng)站（個）1,503,800843,00078.4%網(wǎng)頁（個）8,471,084,5664,472,577,93989.4%網(wǎng)頁字節(jié)（KB）198,348,224,198122,305,737,00062.2%國際出口帶寬（Mbps）368,927256,69643.7%

中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心InternetSociety(ISOC)InternetArchitectureBoard(IAB)InternetEngineeringTaskForce(IETF)InternetResearchTaskForce(IRTF)InternetAssignedNumbersAuthority(IANA)InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers(ICANN)NetworkInformationCenter(NIC)Internet

的管理機(jī)構(gòu)Internet的管理機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）電子電器工程師協(xié)會（IEEE）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）電子工業(yè)協(xié)會（EIA/TIA）國際電信聯(lián)盟（ITU）因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（InternetStandards）因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)（Internetstandard）是必須被遵守的正式規(guī)約。一個規(guī)約要成為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)需要經(jīng)過嚴(yán)格的過程。規(guī)約從因特網(wǎng)草案開始。因特網(wǎng)草案（Internetdraft）是正在加工的文檔（正在進(jìn)行的工作），沒有被官方正式承認(rèn)，其生存期為6個月。一旦被因特網(wǎng)管理機(jī)構(gòu)推薦，該草案就可以作為RFC（RequestforComment）發(fā)布。RequirementlevelsofanRFC1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3.1什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述1.3.1什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：通過通信設(shè)備和通信線路將不同地理位置、并具有獨立功能的多臺計算機(jī)系統(tǒng)連接起來，以實現(xiàn)信息的交換和資源共享的系統(tǒng)，稱之為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.3.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能及應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要體現(xiàn)在三個方面：信息交換。也叫做數(shù)據(jù)通信，這是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，主要實現(xiàn)不同地理位置的計算機(jī)與終端或設(shè)備、計算機(jī)與計算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸。資源共享。所謂的資源是指構(gòu)成系統(tǒng)的所有要素，包括軟、硬件資源，如：計算處理能力、大容量磁盤、高速打印機(jī)、繪圖儀、通信線路、數(shù)據(jù)庫、文件和其他計算機(jī)上的有關(guān)信息。分布式處理。一項復(fù)雜的任務(wù)可以劃分成許多部分，由網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各計算機(jī)分別協(xié)作、并行完成有關(guān)部分，使整個系統(tǒng)的性能大為增強(qiáng)。1.3.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成1.3.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成兩臺或兩臺以上的計算機(jī)通信設(shè)備和通訊介質(zhì)連接起來支持網(wǎng)絡(luò)運行的協(xié)議支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的軟件計算機(jī)通信設(shè)備/通信網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)更多的計算機(jī)

1.3.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)1.速率比特（bit）是計算機(jī)中數(shù)據(jù)量的單位，也是信息論中使用的信息量的單位。速率即數(shù)據(jù)率(datarate)或比特率(bitrate)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的一個性能指標(biāo)。速率的單位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s

等速率指的是連接在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)的速率。速率往往是指額定速率或標(biāo)稱速率。

1.3.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)2.帶寬帶寬對信號：指該信號的各種不同頻率成份所占據(jù)的頻率范圍。例如，電話信號標(biāo)準(zhǔn)帶寬3.1kHz(300~3400Hz).對通信線路：指允許通過的信號頻率范圍，也稱為通頻帶.對于數(shù)字信道，人們通常把帶寬和數(shù)據(jù)率（吞吐量）不加區(qū)別，混為同義。嚴(yán)格地說，兩者是有區(qū)別的，數(shù)據(jù)率是指數(shù)字信道傳送數(shù)字信號的速率，單位為：bit/s、bps、kbps、Mbps、Gbps對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：帶寬通常用來表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力.1.3.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)3.吞吐量

吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。吞吐量更經(jīng)常地用于對現(xiàn)實世界中的網(wǎng)絡(luò)的一種測量，以便知道實際上到底有多少數(shù)據(jù)量能夠通過網(wǎng)絡(luò)。吞吐量受網(wǎng)絡(luò)的帶寬或網(wǎng)絡(luò)的額定速率的限制。

4.時延——是指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(luò)（或一條鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。由四部分組成：發(fā)送時延、傳播時延、處理時延、排隊時延。時延1.3.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)四種時延所產(chǎn)生的地方

1011001…發(fā)送器隊列在鏈路上產(chǎn)生傳播時延結(jié)點

B結(jié)點

A在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸時延(即發(fā)送時延)在結(jié)點

A中產(chǎn)生處理時延和排隊時延數(shù)據(jù)從結(jié)點A向結(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)鏈路

發(fā)送時延是發(fā)送數(shù)據(jù)時使數(shù)據(jù)塊從結(jié)點進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間，也就是從數(shù)據(jù)塊的第一個比特開始發(fā)送算起，到最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。

傳播時延是信號（電磁波或光波）在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。例如，電磁波在自由空間的速度：3.0×105km/s，在銅線電纜中2.3×105km/s，在光纖中2.0×105km/s。處理時延是數(shù)據(jù)在交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費的時間。排隊時延：結(jié)點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延。排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。容易產(chǎn)生的錯誤概念

對于高速網(wǎng)絡(luò)鏈路，我們提高的僅僅是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率而不是比特在鏈路上的傳播速率。提高鏈路帶寬，減小了數(shù)據(jù)的發(fā)送時延。5.時延帶寬積和往返時延理解帶寬傳播時延鏈路就好像一個圓柱形管道往返時延：表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送端收到接收端的確認(rèn)信息，總共經(jīng)歷的時延。練習(xí)

一、收發(fā)兩端之間的傳輸距離為1000km，信號在媒體上的傳播速率為2×108m/s。試計算以下兩種情況的發(fā)送時延和傳播時延：

1、數(shù)據(jù)長度為107bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為100kb/s。

2、數(shù)據(jù)長度為103bit，數(shù)據(jù)發(fā)送速率為1Gb/s。從以上計算結(jié)果可以得出什么結(jié)論？二、假設(shè)信號在媒體上的傳播速率為2.3×108m/s。媒體長度l分別為：⑴10cm(網(wǎng)絡(luò)接口卡)；⑵100cm(局域網(wǎng))；⑶100km(城域網(wǎng))；⑷5000km(廣域網(wǎng))。試計算數(shù)據(jù)率為1Mb/s和10Gb/s時在以上媒體中正在傳播的比特數(shù)。參考答案一、⑴發(fā)送時延為100s，傳播時延為5ms；⑵發(fā)送時延為1us，傳播時延為5ms。結(jié)論：若數(shù)據(jù)長度大而發(fā)送速率低，則在總的時延中，發(fā)送時延往往大于傳播時延。反之，若數(shù)據(jù)長度短而發(fā)送速率高，則傳播時延就可能是總時延中的主要成分。二、媒體長度l傳播時延媒體中的比特率數(shù)據(jù)率=1Mb/s數(shù)據(jù)率=10Gb/s⑴0.1m4.35X10-10s4.35X10-44.35⑵100m4.35X10-7s0.4354.35X103⑶100km4.35X10-4s4.35X1024.35X106⑷5000km0.0217s2.17X1042.17X1081.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類最常用的分類方法:

按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分

按傳輸介質(zhì)劃分按網(wǎng)絡(luò)通信方式劃分按網(wǎng)絡(luò)通信速率或網(wǎng)絡(luò)帶寬劃分

按網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用范圍劃分按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)劃分1.按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分

局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)（MAN）廣域網(wǎng)（WAN）局域網(wǎng)局域網(wǎng)的技術(shù)特點覆蓋有限的地理范圍，它適用于公司、機(jī)關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計算機(jī)、終端與各類信息處理設(shè)備連網(wǎng)的需求；提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s～10Gb/s）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；一般屬于一個單位所有，易于建立、維護(hù)與擴(kuò)展；從介質(zhì)訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。局域