網(wǎng)絡(luò)工程概述

網(wǎng)絡(luò)工程概述王魁生專業(yè)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方向很多，潮流也很新，許多人東學(xué)一點(diǎn)、西學(xué)一點(diǎn)，結(jié)果個(gè)個(gè)都不精通，總覺得是在原地打轉(zhuǎn)。作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)的學(xué)生要做到面廣且專，即對(duì)計(jì)算機(jī)的每個(gè)領(lǐng)域都要了解，專業(yè)知識(shí)要專，對(duì)一個(gè)專業(yè)方向的知識(shí)要精通。如果在剛進(jìn)校門的時(shí)候就能得到老師這方面的指導(dǎo)，也許四年的大學(xué)的學(xué)習(xí)收獲可能會(huì)更多一些。

--摘自清華大學(xué)主辦《計(jì)算機(jī)教育》2004.8P24授課內(nèi)容計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史Internet的發(fā)展歷史計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)課程體系計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)=計(jì)算機(jī)技術(shù)+通信技術(shù)第一節(jié):計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為了社會(huì)不可或缺的部分計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史——重要人物阿蘭·麥席森·圖靈

阿蘭·麥席森·圖靈（1912~1954），英國(guó)著名數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家、密碼學(xué)家，被稱為計(jì)算機(jī)科學(xué)之父、人工智能之父。

1912年生于英國(guó)倫敦，1954年死于英國(guó)的曼徹斯特，他是計(jì)算機(jī)邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自于他。他對(duì)計(jì)算機(jī)的重要貢獻(xiàn)在于他提出的有限狀態(tài)自動(dòng)機(jī)也就是圖靈機(jī)的概念，對(duì)于人工智能，它提出了重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)“圖靈測(cè)試”，如果有機(jī)器能夠通過圖靈測(cè)試，那他就是一個(gè)完

全意義上的智能機(jī)，和人沒有區(qū)別了。他杰出的貢獻(xiàn)使他成為計(jì)算機(jī)界的第一人，人們?yōu)榱思o(jì)念這位偉大的科學(xué)家將計(jì)算機(jī)界的最高獎(jiǎng)定名為“圖靈獎(jiǎng)”。約翰·馮·諾依曼

約翰·馮·諾依曼（JohnvonNeumann，1903－1957），美籍匈牙利人，經(jīng)濟(jì)學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、發(fā)明家，“現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)之父”，他制定的計(jì)算機(jī)工作原理直到現(xiàn)在還被各種電腦使用著。

通過對(duì)ENIAC的考察，諾伊曼敏銳地抓住了它的最大弱點(diǎn)－－沒有真正的存儲(chǔ)器。ENIAC只在20個(gè)暫存器，它的程序是外插型的，指令存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的其他電路中。這樣，解題之前，必需先想好所需的全部指令，通過手工把相應(yīng)的電路聯(lián)通。這種準(zhǔn)備工作要花幾小時(shí)甚至幾天時(shí)間，而計(jì)算本身只需幾分鐘。計(jì)算的高速與程序的手工存在著很大的矛盾。針對(duì)這個(gè)問題，諾伊曼提出了程序內(nèi)存的思想：把運(yùn)算程序存在機(jī)器的存儲(chǔ)器中，程序設(shè)計(jì)員只需要在存儲(chǔ)器中尋找運(yùn)算指令，機(jī)器就會(huì)自行計(jì)算，這樣，就不必每個(gè)問題都重新編程，從而大大加快了運(yùn)算進(jìn)程。這一思想標(biāo)志著自動(dòng)運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的成熟，已成為電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的基本原則。第一臺(tái)計(jì)算機(jī)：ENIACElectronicNumericalIntegratorAndComputer電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)——第一臺(tái)真正意義上的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)占地面積170平方米，30個(gè)操作臺(tái)，約相當(dāng)于10間普通房間的大小，重達(dá)30噸，耗電量150千瓦，造價(jià)48萬美元。它使用18000個(gè)電子管，70000個(gè)電阻，10000個(gè)電容，1500個(gè)繼電器，6000多個(gè)開關(guān)每秒執(zhí)行5000次加法或400次乘法，是繼電器計(jì)算機(jī)的1000倍、手工計(jì)算的20萬倍

開始研制于1943年，完成于1946年2月15日IBM7090電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展

伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展而飛速發(fā)展起來的電子計(jì)算機(jī)所經(jīng)歷的四個(gè)階段充分說明了電子技術(shù)發(fā)展的四個(gè)階段的特性。第一代（1946～1957）電子管計(jì)算機(jī)第二代（1958～1963）晶體管計(jì)算機(jī)第三代（1964～1970）集成電路計(jì)算機(jī)第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)IBM360晶體管計(jì)算機(jī)ENIAC它的基本電子元件是電子管，內(nèi)存儲(chǔ)器采用水銀延遲線，外存儲(chǔ)器主要采用磁鼓、紙帶、卡片、磁帶等。由于當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的限制，運(yùn)算速度只是每秒幾千次~幾萬次基本運(yùn)算，內(nèi)存容量?jī)H幾千個(gè)字。程序語言處于最低階段，主要使用二進(jìn)制表示的機(jī)器語言編程，后階段采用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。體積大，耗電多，速度低，造價(jià)高，使用不便，主要局限于一些軍事和科研部門進(jìn)行科學(xué)計(jì)算。第一代（1946～1957）電子管計(jì)算機(jī)時(shí)代：1906年德福雷斯特在弗菜明二極管上加?xùn)艠O，制威第一只三極管1912年阿諾德和蘭米爾研制出高真空電子管1917年坎貝爾研制成濾波器1922年弗里斯研制成第一臺(tái)超外差無線電收音機(jī)1934年勞倫斯研制成回旋加速器1940年帕全森和洛弗爾研制成電子模擬計(jì)算機(jī)1947年肖克萊、巴丁和布拉頓發(fā)明晶體管；香農(nóng)奠定信息論的基礎(chǔ)用晶體管代替了電子管，主存儲(chǔ)器均采用磁芯存儲(chǔ)器，磁鼓和磁盤開始用作主要的外存儲(chǔ)器，程序設(shè)計(jì)使用了更接近于人類自然語言的高級(jí)程序設(shè)計(jì)語言，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也從科學(xué)計(jì)算擴(kuò)展到了事務(wù)處理、工程設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。

與第一代電子管計(jì)算機(jī)相比，晶體管計(jì)算機(jī)體積小，耗電少，成本低，邏輯功能強(qiáng)，使用方便，可靠性高

。第二代（1958～1963）晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代：IBM70901947年貝爾實(shí)驗(yàn)室的巴丁、布拉頓和肖克萊研制成第一個(gè)點(diǎn)接觸型晶體管1948年貝爾實(shí)驗(yàn)室的香農(nóng)發(fā)表信息論的論文1949年諾伊曼提出自動(dòng)傳輸機(jī)的概念1950年麻省理工學(xué)院的福雷斯特研制成磁心存儲(chǔ)器1952年美國(guó)爆炸第一顆氫彈1954年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制太陽能電池和單晶硅1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造地球衛(wèi)星1958年美國(guó)得克薩斯儀器公司和仙童公司宣布研制成第一個(gè)集成電路采用中小規(guī)模的集成電路塊代替了晶體管等分立元件，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器逐步取代了磁芯存儲(chǔ)器的主存儲(chǔ)器地位，磁盤成了不可缺少的輔助存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)也進(jìn)入了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系列化的發(fā)展時(shí)期，計(jì)算機(jī)的管理、使用方式也由手工操作完全改變?yōu)樽詣?dòng)管理，使計(jì)算機(jī)的使用效率顯著提高。

它的基本元件是小規(guī)模集成電路和中規(guī)模集成電路，磁芯存儲(chǔ)器進(jìn)一步發(fā)展，并開始采用性能更好的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，運(yùn)算速度提高到每秒幾十萬次基本運(yùn)算。由于采用了集成電路，第三代計(jì)算機(jī)各方面性能都有了極大提高：體積縮小，價(jià)格降低，功能增強(qiáng)，可靠性大大提高。（IBM360系列為代表）第三代（1964～1970）集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代：使用大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，主存儲(chǔ)器均采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，主要的外存儲(chǔ)器是磁帶、磁盤、光盤，微處理器和微型計(jì)算機(jī)誕生。多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，讓計(jì)算機(jī)深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。運(yùn)算速度可達(dá)每秒幾百萬次，甚至上億次基本運(yùn)算。具有體積小、功能強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。第四代（1971～）大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)時(shí)代：

1976年蘋果計(jì)算機(jī)：集成電路的發(fā)展，計(jì)算機(jī)開始了小型化的歷程。1982年IBMPC計(jì)算機(jī)的馮.諾伊曼模型（存儲(chǔ)程序模型）計(jì)算機(jī)的硬件組成中央處理器（CPU）控制器（C）運(yùn)算器（ALU）存儲(chǔ)器（M）輸入設(shè)備（I）輸出設(shè)備（O）軟件計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展歷史軟件的發(fā)展過程主要是指電子數(shù)字計(jì)算機(jī)誕生以來的發(fā)展過程。概括起來，大致可分為3個(gè)時(shí)代。程序設(shè)計(jì)時(shí)代程序設(shè)計(jì)時(shí)代大約在1946年-1955年，那時(shí)計(jì)算機(jī)比較簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)器的容量小，遠(yuǎn)行速度慢，外圍設(shè)備少，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。因此，人們關(guān)心的重點(diǎn)是硬件系統(tǒng)的性能和技術(shù)指標(biāo)。系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)以硬件為中心，軟件處于從屬的地位。由于在這一時(shí)期，計(jì)算機(jī)主要用于科學(xué)計(jì)算，因此程序設(shè)計(jì)主要圍繞著算法和數(shù)值的求解，由計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)人員和數(shù)學(xué)家以個(gè)體的方式獨(dú)立進(jìn)行。所編寫的程序一般針對(duì)性強(qiáng)，規(guī)模較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；而且講究編程技巧，追求高效率和節(jié)省內(nèi)存空間。這就使得程序不易閱讀、理解和修改。在設(shè)計(jì)過程中，一般以個(gè)體為主，手工操作，相互之間難以交流。在計(jì)算機(jī)語言方面，除了機(jī)器語言之外，產(chǎn)生了匯編語言。軟件行業(yè)化時(shí)代

軟件行業(yè)化時(shí)代大約在1955年-1970年。在這一時(shí)期，出現(xiàn)了晶體管和小規(guī)模集成電路，使計(jì)算機(jī)的硬件組成發(fā)生了質(zhì)的飛躍；體積減小，速度提高，內(nèi)存容量增大，穩(wěn)定性增強(qiáng)，外圍設(shè)備的種類和性能也得到了提高。為了提高編程速度，人們?cè)诔绦蛟O(shè)計(jì)“自動(dòng)化”的研究方面取得了較大的突破，產(chǎn)生了FORTRAN、ALGOL、COBOL一類的高級(jí)語言，為非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員進(jìn)行程序設(shè)計(jì)創(chuàng)造了條件。同時(shí)，也擴(kuò)大了計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。于是，許多非計(jì)算機(jī)專業(yè)人員紛紛轉(zhuǎn)向程序設(shè)計(jì)，從而使程序設(shè)計(jì)進(jìn)入了行業(yè)化的時(shí)代。但是在當(dāng)時(shí)，這些人員缺乏訓(xùn)練，水平不高。這樣，一方面是程序的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，對(duì)軟件人員的需求急劇增加；另一方面是程序的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，而且沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此在程序設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤也就越來越多。于是，產(chǎn)生了軟件需求與開發(fā)能力之間的尖銳矛盾，即所謂的“軟件危機(jī)”。軟件工程化時(shí)代軟件工程化時(shí)代主要是指1970年-現(xiàn)在。為了解決60年代出現(xiàn)的“軟件危機(jī)”，人們把注意力轉(zhuǎn)移到軟件設(shè)計(jì)方法、技術(shù)與原理的研究上，開始用工程化的思想進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。在進(jìn)入70年代以后，各種并行機(jī)、分布式處理、數(shù)據(jù)庫、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)日趨成熟，計(jì)算機(jī)應(yīng)用也逐步深入到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域。

因此，隨之而來的軟件技術(shù)得到大力發(fā)展，各種新概念、新思想、新方法不斷出現(xiàn)，使軟件設(shè)計(jì)逐步進(jìn)入了工程化的時(shí)代。在這一時(shí)期，相繼提出了模塊化的程序結(jié)構(gòu)、自頂而下逐步求精的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法。這在當(dāng)時(shí)稱為首批原理，也稱為第一代軟件技術(shù)。但是，這些方法直到80年代才得到廣泛的應(yīng)用。操作系統(tǒng)的發(fā)展什么是操作系統(tǒng)？

⑴通俗地講：操作系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的“管家”。⑵專業(yè)地講：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)是方便用戶、管理和控制計(jì)算機(jī)軟硬件資源的系統(tǒng)軟件（或程序集合）假如沒有操作系統(tǒng)，人們不得不像最早期使用計(jì)算機(jī)的用戶那樣，用一大堆

“0”和“1”的數(shù)據(jù)來和計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流。而有了操作系統(tǒng)，對(duì)于一個(gè)普通的計(jì)算機(jī)用戶而言，就不一定要知道計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制工作原理，人們只要利用操作系統(tǒng)在顯示器屏幕上給出的某種界面即可進(jìn)行各種操作。所以操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)之間的接口，普通用戶必須通過它才能與計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作。

從為用戶服務(wù)的角度看：從資源管理的角度看：

操作系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)中各種軟硬件資源的管理者，根據(jù)計(jì)算機(jī)的軟件和硬件資源可分成文件管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和處理機(jī)管理。這幾個(gè)部分的管理功能相對(duì)獨(dú)立又互相關(guān)聯(lián)，它們協(xié)調(diào)配合工作，共同完成軟硬件資源的管理。操作系統(tǒng)所做的工作就是分門別類的進(jìn)行管理，并詳細(xì)記錄資源的使用情況，再按一定策略對(duì)資源進(jìn)行調(diào)度分配，為用戶服務(wù)。不同的操作系統(tǒng)管理的策略和方法是不同的。從管理者角度看：

管理工作的含義是管理者按一定的時(shí)間和一定的空間調(diào)度所管轄下的人力、物力和財(cái)力進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。同樣計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)也有時(shí)間與空間管理的概念，如進(jìn)程（處理機(jī)）管理屬于時(shí)間管理，存儲(chǔ)管理屬于空間管理。實(shí)際上操作系統(tǒng)是一個(gè)人為設(shè)計(jì)的自動(dòng)管理者，作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)管理者，它需要做到在方便上機(jī)用戶的前提下，監(jiān)督和控制計(jì)算機(jī)軟件和硬件資源的協(xié)同工作，并有效地提高資源的利用率。操作系統(tǒng)是：軟件（程序集合）計(jì)算機(jī)與用戶之間的友好使者（用戶接口）管理者（管理軟件和硬件資源）操作系統(tǒng)的發(fā)展過程無操作系統(tǒng)階段

單道批處理階段執(zhí)行系統(tǒng)階段多道程序系統(tǒng)（1）無操作系統(tǒng)階段手工操作階段：程序的讀入、編譯、裝配和執(zhí)行都由操作人員人工控制。速度慢、效率低。從第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生(1945年)到50年代中期的計(jì)算機(jī)，屬于第一代，這時(shí)還未出現(xiàn)OS。計(jì)算機(jī)操作是由用戶采用人工操作方式直接使用計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，即由程序員將事先已穿孔(對(duì)應(yīng)于程序和數(shù)據(jù))的紙帶(或卡片)裝入紙帶輸入機(jī)(或卡片輸入機(jī))，再啟動(dòng)它們將程序和數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)，然后啟動(dòng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行。當(dāng)程序運(yùn)行完畢并取走計(jì)算結(jié)果后，才讓下一個(gè)用戶上機(jī)。特點(diǎn):用戶獨(dú)占全機(jī)CPU等待人工操作獨(dú)占性串行性缺點(diǎn):計(jì)算機(jī)的有效機(jī)時(shí)嚴(yán)重浪費(fèi)效率低人工操作方式的特點(diǎn)脫機(jī)I/O階段：

在采用脫機(jī)輸入輸出方式時(shí)，程序和數(shù)據(jù)的輸入輸出都是在外圍計(jì)算機(jī)的控制下完成的，即它們是脫離主機(jī)進(jìn)行的，故稱之為脫機(jī)輸入輸出操作。脫機(jī)I/O方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：（1）減少了CPU的空閑時(shí)間。（2)提高I/O速度。(2)單道批處理階段：

批處理是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)一批作業(yè)自動(dòng)進(jìn)行處理的一種技術(shù)。單道批處理在內(nèi)存中僅有一道作業(yè)。還有下一個(gè)作業(yè)？把下一個(gè)作業(yè)的源程序轉(zhuǎn)換為目標(biāo)程序源程序有錯(cuò)嗎？裝配目標(biāo)程序運(yùn)行目標(biāo)程序開始是否停止是否處理過程監(jiān)督程序（monitor）概念：系統(tǒng)對(duì)作業(yè)的處理都是成批進(jìn)行的、且內(nèi)存中始終只保持一道作業(yè)，稱為單道批處理系統(tǒng)（simplebatchsystem）。批處理系統(tǒng)的引入是為了提高系統(tǒng)資源的利用率和吞吐量概念：運(yùn)行控制權(quán)特征自動(dòng)性、順序性、單道性(3)多道批處理階段：

在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放若干道已開始運(yùn)行尚未結(jié)束的程序，它們交替運(yùn)行，共享系統(tǒng)中的各種硬、軟件資源，從而使處理機(jī)得到充分利用。

在該系統(tǒng)中，用戶所提交的作業(yè)都先存放在外存上并排成一個(gè)隊(duì)列，稱為“后備隊(duì)列”；然后，由作業(yè)調(diào)度程序按一定的算法從后備隊(duì)列中選擇若干個(gè)作業(yè)調(diào)入內(nèi)存，使它們共享CPU和系統(tǒng)中的各種資源。多道批處理系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

資源利用率高(2)系統(tǒng)吞吐量大(3)可提高內(nèi)存和I/O設(shè)備利用率(4)平均周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)(5)無交互能力。適合大型科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理。

(4)分時(shí)操作系統(tǒng)：分時(shí)系統(tǒng)的產(chǎn)生概念：指一臺(tái)主機(jī)上連接了多個(gè)帶有顯示器和鍵盤的終端，同時(shí)允許多個(gè)用戶共享主機(jī)中的資源，各個(gè)用戶都可通過自己的終端以交互方式使用計(jì)算機(jī)。是用戶的需求：人機(jī)交互性共享主機(jī)便于用戶上機(jī)分時(shí)系統(tǒng)的思想采用時(shí)間片輪的方法，同時(shí)為許多終端用戶服務(wù)，對(duì)每個(gè)用戶能保證足夠快的響應(yīng)時(shí)間，并提供交互會(huì)話的功能。時(shí)間片：將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段,稱為時(shí)間片，操作系統(tǒng)以時(shí)間片為單位,輪流為每個(gè)終端用戶服務(wù)設(shè)計(jì)目標(biāo)：對(duì)用戶的請(qǐng)求及時(shí)響應(yīng)，并在可能條件下盡量提高系統(tǒng)資源的利用率。適合辦公自動(dòng)化、教學(xué)及事務(wù)處理等要求人機(jī)會(huì)話的場(chǎng)合。(5)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：“實(shí)時(shí)”，是表示“及時(shí)”，而實(shí)時(shí)系統(tǒng)(Real-TimeSystem)是指系統(tǒng)能及時(shí)響應(yīng)外部事件的請(qǐng)求，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)該事件的處理，并控制所有實(shí)時(shí)任務(wù)協(xié)調(diào)一致地運(yùn)行。特點(diǎn)：及時(shí)性要求高，系統(tǒng)可靠性高。三種典型的實(shí)時(shí)系統(tǒng):過程控制系統(tǒng)(生產(chǎn)過程控制)信息查詢系統(tǒng)(情報(bào)檢索)事務(wù)處理系統(tǒng)(銀行業(yè)務(wù))（6）微型機(jī)(PC）操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)在某一時(shí)間內(nèi)為單用戶服務(wù),其追求目標(biāo)是界面友好，使用方便，豐富的應(yīng)用軟件。第二節(jié)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展最初的通信方式“烽火連三月，家書抵萬金”電報(bào)19世紀(jì)早期美國(guó)人莫爾斯技術(shù)基礎(chǔ)：電磁學(xué)電報(bào)系統(tǒng)的組成：發(fā)射機(jī)接收機(jī)編碼圖：點(diǎn)、劃密碼本傳輸線路電話19世紀(jì)中期美國(guó)人貝爾技術(shù)基礎(chǔ)：電報(bào)（利用電報(bào)系統(tǒng)傳輸聲音）與電報(bào)系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別：線路上始終帶電，可傳輸語音信號(hào)發(fā)送機(jī)、接收機(jī)（電話機(jī)，擴(kuò)音）交換機(jī)：從人工交換到自動(dòng)交換傳輸線路：銅絲代替鐵絲通信信號(hào)、介質(zhì)發(fā)展過程聲、光電、磁光、無線電傳輸介質(zhì)：自由空間傳輸介質(zhì)：電纜傳輸介質(zhì)：光纜或自由空間計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)源于計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生20世紀(jì)50年代，計(jì)算機(jī)與通信技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程（1）五十年代到六十年代單處理機(jī)聯(lián)機(jī)系統(tǒng)終端集中器（2）七十年代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)ARPANET（3）八十年代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，OSI體系結(jié)構(gòu)，ISO、CCITT、IEEE局域網(wǎng)技術(shù)

(4)九十年代的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Internet新一代高速計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)60年代之前結(jié)構(gòu)特征——共享主機(jī)資源單臺(tái)主機(jī)——計(jì)算、通信多臺(tái)終端——用戶交互本地、遠(yuǎn)程連接以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。

背景：20世紀(jì)60年代中期以前，主計(jì)算機(jī)昂貴，通信線路和通信設(shè)備相對(duì)便宜。例子美國(guó)的飛機(jī)訂票系統(tǒng)SABRE1962年，IBM為美國(guó)航空公司開發(fā)了世界上第一個(gè)在線訂票系統(tǒng)SABRE，為乘客及旅游代理商提供便捷的機(jī)票銷售方式。美國(guó)航空公司為該系統(tǒng)投資了1.5億美元，這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來頗為瘋狂的投資為之帶來了驚人的生產(chǎn)率提升:以前需要幾十名員工工作一整天的交易數(shù)據(jù)，它在幾分鐘內(nèi)便能處理完成；同時(shí)，差錯(cuò)率也從原先的8%下降到不到1%。到了1970年代中后期，SABRE系統(tǒng)已成為旅行代理機(jī)構(gòu)使用的主要機(jī)票預(yù)訂系統(tǒng)，它為公司在競(jìng)爭(zhēng)激烈的航線上提供了起決定作用的營(yíng)銷優(yōu)勢(shì)。SABRE系統(tǒng)是現(xiàn)代電子客票的原型。如今，SABRE已逐步演變?yōu)橐粋€(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)預(yù)訂系統(tǒng)（CRS），為我們提供日常所需的多種預(yù)訂服務(wù)，包括訂購(gòu)機(jī)票、預(yù)訂客房、租車等等。缺點(diǎn)主機(jī)負(fù)荷重，數(shù)據(jù)處理＋通信彼此間有明顯的主從關(guān)系，終端無自主處理能力線路利用率低改進(jìn)多點(diǎn)通信，近距（前端機(jī)）終端集中器，近/遠(yuǎn)距前端處理機(jī)——通信任務(wù)分離2.第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以多個(gè)主機(jī)通過通信線路互連起來，為用戶提供服務(wù)的系統(tǒng)。

20世紀(jì)60’s–20世紀(jì)70’s

結(jié)構(gòu)特征——計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的互連

單主機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)，形成多主機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)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)”背景：20世紀(jì)60-70年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的進(jìn)步，將多個(gè)單處理機(jī)聯(lián)機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，形成多處理機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)第二代網(wǎng)絡(luò)：以通信子網(wǎng)為中心第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型代表是ARPA網(wǎng)。

ARPA網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景是20世紀(jì)60年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。60年代初，美國(guó)國(guó)防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的電路交換(circuitswitching)的電信網(wǎng)有一個(gè)缺點(diǎn)：正在通信的電路中有一個(gè)交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個(gè)通信電路就要中斷。如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴?hào)建立連接。這將要延誤一些時(shí)間。電路交換分組交換，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)ARPA網(wǎng)的結(jié)構(gòu)示意圖3.第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，并遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的開放式和標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)。

20世紀(jì)70’s-至今不同網(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其基礎(chǔ)背景：各大計(jì)算機(jī)公司紛紛制定自己的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最終促成國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定各計(jì)算機(jī)制造廠商網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化：IBM/SNA、DEC/DNA、Univac/DCA等國(guó)際網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化：ISO/OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）、IEEE802系列廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA,DEC-DNA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：用戶利益？標(biāo)準(zhǔn)制定問題標(biāo)準(zhǔn)化任務(wù)只能由不偏向于任何廠商的非盈利中立組織來制定例外——“事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)”，如TCP/IP國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：ISO-OSI/RMOpenSystemInterconnection/RecommendedModel（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡(jiǎn)稱OSI參考模型）OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型其標(biāo)準(zhǔn)保證了不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架只說明了做什么（WHATTODO）而未規(guī)定怎樣做（HOWTODO）現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)均是在OSI/RM的框架下運(yùn)作的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP法律上的(dejure)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OSI并沒有得到市場(chǎng)的認(rèn)可。非國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP現(xiàn)在獲得了最廣泛的應(yīng)用。TCP/IP常被稱為事實(shí)上的(defacto)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。第三節(jié)：

Internet的發(fā)展歷史因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)。因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段-ARPANET第一個(gè)分組交換網(wǎng)

ARPANET

最初只是一個(gè)單個(gè)的分組交換網(wǎng)。UCSB-UniversityofCalifornia,SantaBarbara)SRI-StanfordResearchInstituteUTAH-UniversityofUtahUCLA-UniversityofCaliforniaLosAngelesARPA

研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。1983年TCP/IP協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：ARPANET——進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)MILNET——軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1983~1984年，形成了因特網(wǎng)Internet。1990年

ARPANET

正式宣布關(guān)閉。因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段-NSFNET1986年，NSF建立了國(guó)家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：

主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)NSFNETbackbone1988因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段-Internet從1993年開始，由美國(guó)政府資助的NSFNET逐漸被若干個(gè)商用的ISP網(wǎng)絡(luò)所代替。

1994年開始創(chuàng)建了4個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP(NetworkAccessPoint)，分別由4個(gè)電信公司經(jīng)營(yíng)。NAP就是用來交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。在NAP中安裝有性能很好的交換設(shè)施。到本世紀(jì)初，美國(guó)的NAP的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。從1994年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

用戶因特網(wǎng)ISP1ISP2因特網(wǎng)服務(wù)提供者用戶通過ISP上網(wǎng)根據(jù)提供服務(wù)的覆蓋面積大小以及所擁有的IP地址數(shù)目的不同，ISP也分成為不同的層次。多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大公司地區(qū)ISP網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）公司校園網(wǎng)主干服務(wù)提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP地區(qū)ISP本地ISP本地ISP大公司大公司網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）主機(jī)到主機(jī)的通信可能經(jīng)過多種

ISP。今日的多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大致上可將因特網(wǎng)分為以下五個(gè)接入級(jí)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)

NAP國(guó)家主干網(wǎng)（主干

ISP）地區(qū)

ISP本地

ISP校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或PC機(jī)上網(wǎng)用戶因特網(wǎng)的組成

從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：(1)邊緣部分由所有連接在因特網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來進(jìn)行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。(2)核心部分由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務(wù)的（提供連通性和交換）。兩種通信方式在網(wǎng)絡(luò)邊緣的端系統(tǒng)中運(yùn)行的程序之間的通信方式通?？蓜澐譃閮纱箢悾嚎蛻舴?wù)器方式（C/S方式）即Client/Server方式對(duì)等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式客戶服務(wù)器方式客戶(client)和服務(wù)器(server)都是指通信中所涉及的兩個(gè)應(yīng)用進(jìn)程?？蛻舴?wù)器方式所描述的是進(jìn)程之間服務(wù)和被服務(wù)的關(guān)系?？蛻羰欠?wù)的請(qǐng)求方，服務(wù)器是服務(wù)的提供方。運(yùn)行客戶程序網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行服務(wù)器程序AB①請(qǐng)求服務(wù)②得到服務(wù)客戶服務(wù)器客戶A向服務(wù)器B發(fā)出請(qǐng)求服務(wù)，而服務(wù)器B向客戶A提供服務(wù)?？蛻糗浖奶攸c(diǎn)被用戶調(diào)用后運(yùn)行，在打算通信時(shí)主動(dòng)向遠(yuǎn)地服務(wù)器發(fā)起通信（請(qǐng)求服務(wù)）。因此，客戶程序必須知道服務(wù)器程序的地址。不需要特殊的硬件和很復(fù)雜的操作系統(tǒng)。服務(wù)器軟件的特點(diǎn)一種專門用來提供某種服務(wù)的程序，可同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)地或本地客戶的請(qǐng)求。系統(tǒng)啟動(dòng)后即自動(dòng)調(diào)用并一直不斷地運(yùn)行著，被動(dòng)地等待并接受來自各地的客戶的通信請(qǐng)求。因此，服務(wù)器程序不需要知道客戶程序的地址。一般需要強(qiáng)大的硬件和高級(jí)的操作系統(tǒng)支持。對(duì)等連接方式對(duì)等連接(peer-to-peer，簡(jiǎn)寫為P2P)是指兩個(gè)主機(jī)在通信時(shí)并不區(qū)分哪一個(gè)是服務(wù)請(qǐng)求方還是服務(wù)提供方。只要兩個(gè)主機(jī)都運(yùn)行了對(duì)等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進(jìn)行平等的、對(duì)等連接通信。雙方都可以下載對(duì)方已經(jīng)存儲(chǔ)在硬盤中的共享文檔。對(duì)等連接方式從本質(zhì)上看仍然是使用客戶服務(wù)器方式，只是對(duì)等連接中的每一個(gè)主機(jī)既是客戶又同時(shí)是服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)邊緣網(wǎng)絡(luò)核心運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序DCEF運(yùn)行P2P程序運(yùn)行P2P程序例如主機(jī)C請(qǐng)求D的服務(wù)時(shí)，C是客戶，D是服務(wù)器。但如果C又同時(shí)向F提供服務(wù)，那么C又同時(shí)起著服務(wù)器的作用。萬維網(wǎng)WWW的問世因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長(zhǎng)速率最快的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，沒有人能夠準(zhǔn)確說出因特網(wǎng)究竟有多大。因特網(wǎng)的迅猛發(fā)展始于20世紀(jì)90年代。由歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬維網(wǎng)WWW(WorldWideWeb)被廣泛使用在因特網(wǎng)上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡(luò)專業(yè)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)的使用，成為因特網(wǎng)的這種指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。第四節(jié)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)源于計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合一般定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以資源共享和信息交換為目的，通過數(shù)據(jù)通信線路將多臺(tái)自主運(yùn)行的計(jì)算機(jī)互聯(lián)而成的系統(tǒng)通信:兩個(gè)結(jié)點(diǎn).網(wǎng)絡(luò):兩個(gè)或多個(gè)結(jié)點(diǎn).1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義以相互共享資源方式連接起來，且各自具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。將分布在不同的地理位置上的具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，再配有網(wǎng)絡(luò)軟件以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是把一定地理范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)通過通信線路互連起來,在相應(yīng)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件的支持下,彼此互相通信并共享資源的系統(tǒng)。歸納：自主計(jì)算機(jī)的互連集合自主：不是主從關(guān)系主控－從屬主機(jī)－終端（終端網(wǎng)絡(luò)）互連：以任何通信方式銅線、光纖紅外、激光、微波、衛(wèi)星2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是根據(jù)應(yīng)用的需要發(fā)展而來的，因此，從本質(zhì)上說，它應(yīng)是以資源共享為其主要目的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能主要表現(xiàn)在硬件資源共享、軟件資源共享和用戶間信息交換三個(gè)方面。硬件資源共享

可以在全網(wǎng)范圍內(nèi)提供對(duì)處理資源、存儲(chǔ)資源、輸入輸出資源等昂貴設(shè)備的共享，如具有特殊功能的處理部件、高分辨率的激光打印機(jī)、大型繪圖儀、巨型計(jì)算機(jī)以及大容量的外部存儲(chǔ)器等，從而使用戶節(jié)省投資，也便于集中管理和均衡分擔(dān)負(fù)荷。

軟件資源共享

互聯(lián)網(wǎng)上的用戶可以遠(yuǎn)程訪問各類大型數(shù)據(jù)庫，可以通過網(wǎng)絡(luò)下載某些軟件到本地機(jī)上使用，可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下訪問一些安裝在服務(wù)器上的公用網(wǎng)絡(luò)軟件，可以通過網(wǎng)絡(luò)登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上使用該計(jì)算機(jī)上的軟件。這樣可以避免軟件研制上的重復(fù)勞動(dòng)以及數(shù)據(jù)資源的重復(fù)存儲(chǔ)，也便于集中管理。用戶間信息交換

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為分布在各地的用戶提供了強(qiáng)有力的通信手段。用戶可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息和進(jìn)行電子商務(wù)活動(dòng)。

數(shù)據(jù)通信E-mail、ICQ、IPPhone資源共享硬件資源的共享，如打印機(jī)、大容量磁盤、CD-ROM等軟件資源的共享，如程序、數(shù)據(jù)等提高可靠性避免了單點(diǎn)失效對(duì)用戶產(chǎn)生的影響促進(jìn)分布式數(shù)據(jù)處理和分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展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)是由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩層構(gòu)成的通信子網(wǎng)：面向通信控制和通信處理資源子網(wǎng)：包括擁有資源的用戶主機(jī)和請(qǐng)求資源的用戶計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與因特網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)把許多計(jì)算機(jī)連接在一起。因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起。(a)(b)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)（網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)）結(jié)點(diǎn)鏈路主機(jī)因特網(wǎng)因特網(wǎng)的核心部分因特網(wǎng)的邊緣部分主機(jī)網(wǎng)絡(luò)路由器因特網(wǎng)的邊緣部分與核心部分5.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的分類（1）按距離劃分廣域網(wǎng)>50km局域網(wǎng)幾米到幾公里城域網(wǎng)介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間個(gè)人網(wǎng)<10m（2）按通信介質(zhì)劃分有線網(wǎng)無