計算機網(wǎng)絡(luò)一

信息時代的四大基本定律摩爾定律:CPU性能18個月翻番,10年100倍。所有電子系統(tǒng)（包括電子通信系統(tǒng)，計算機）都適用：微處理器定律，如果保持計算能力不變，微處理器的價格和體積每18個月減少一半

梅特卡夫定律:聯(lián)網(wǎng)定律，網(wǎng)絡(luò)價值與用戶(節(jié)點)數(shù)平方成正比。未聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增加N倍，效率增加N倍。聯(lián)網(wǎng)設(shè)備增加N倍，效率增加N2倍吉爾德定律：也稱超摩爾定律，說的是骨干網(wǎng)帶寬9個月翻番，10年10000倍。帶寬需求呈超高速增長的趨勢1計算機網(wǎng)絡(luò)第一講2計算機網(wǎng)絡(luò)課程簡介：

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機發(fā)展和通信技術(shù)緊密結(jié)合并不斷發(fā)展的一門學科。它的理論發(fā)展和應(yīng)用水平直接反映了一個國家信息化水平，是其現(xiàn)代化程度和綜合國力的重要標志。在信息化進程中，計算機網(wǎng)絡(luò)扮演了越來越重要的角色。為了適應(yīng)信息社會對人才培養(yǎng)的需要，“計算機網(wǎng)絡(luò)”已不再只是計算機專業(yè)的一門重要課程，同時也是許多非計算機專業(yè)，如管理類、工商類專業(yè)的一門重要課程。

3教學內(nèi)容：1、計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念2、數(shù)據(jù)通信基本原理3、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析4、網(wǎng)絡(luò)通信簡單程序設(shè)計5、網(wǎng)絡(luò)安全介紹實驗內(nèi)容：TCP/IP原理、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)通信編程4教學目的：一、掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念、數(shù)據(jù)交換原理二、具備分析、設(shè)計和解答與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)問題的能力三、熟悉TCP/IP協(xié)議，在TCP/IP協(xié)議下進行通信編程，或在應(yīng)用中使用TCP/IP通信的設(shè)計和使用。一句話，本課程旨在培養(yǎng)學生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的基本理論和實際操作知識，掌握計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基本工具，提高其應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)的能力。5主要參考書：1、計算機網(wǎng)絡(luò)教程（第3版）作者：譚浩強電子工業(yè)出版社2004年2、計算機網(wǎng)絡(luò)教程（第二版）彭澎等編著，清華大學出版社，2003年教學方式：上課、實驗（2+1）成績構(gòu)成：30%（平時成績）+70%期末考試平時成績：作業(yè)和實驗報告注：成績構(gòu)成告訴平時認真做作業(yè)和實驗是很重要的6第一章緒論主要內(nèi)容：1、計算機網(wǎng)絡(luò)的概述 2、計算機網(wǎng)絡(luò)的分類3、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)4、網(wǎng)絡(luò)參考模型重點：網(wǎng)絡(luò)的定義、分類和體系結(jié)構(gòu)71、計算機網(wǎng)絡(luò)概述1）計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

計算機網(wǎng)絡(luò)就是用通信線路將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機連接起來，并配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，以實現(xiàn)計算機之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。2）計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展(1)計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生計算機網(wǎng)絡(luò)=通信技術(shù)+計算機技術(shù)8(2)計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展①主機-終端網(wǎng)絡(luò)——航空公司的聯(lián)機售票系統(tǒng)②主機-主機網(wǎng)絡(luò)——ARPANET③標準化——ISO/OSI/RM參考模型④未來發(fā)展——高速、寬帶和多媒體(3)計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能(4)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用93)網(wǎng)絡(luò)分類（按距離和拓撲結(jié)構(gòu)）(1)按拓撲結(jié)構(gòu)分類節(jié)點：計算機或通信設(shè)備抽象為點鏈路：兩個節(jié)點間的線路拓撲：網(wǎng)絡(luò)圖解為點和線的形狀①總線型拓撲——共享總線②星型拓撲——共享中心節(jié)點③環(huán)型拓撲——共享環(huán)路④樹型拓撲——級聯(lián)星型⑤網(wǎng)型拓撲——多個環(huán)路10(2)按覆蓋距離分類①局域網(wǎng)——幾十公里以內(nèi)：一個公司或單位②廣域網(wǎng)——幾千公里以內(nèi)：一個國家、洲③城域網(wǎng)——幾百公里以內(nèi)：一個城市11④互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)指的是全球性的信息系統(tǒng)：

1、每臺接入主機通過一個全球性唯一地址鏈接在一起，這個地址是建立在‘互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議’（IP）或今后其它協(xié)議基礎(chǔ)之上。

2、可以通過‘傳輸控制協(xié)議’和‘互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議’（TCP/IP），或今后其它接替協(xié)議或與‘互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議’（IP）兼容的協(xié)議來進行通信。

3、可以讓公共用戶或者私人用戶使用高水平的服務(wù)。這種服務(wù)是建立在上述通信及相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施之上。12這個定義至少向我們揭示了三個方面的內(nèi)容：首先，互聯(lián)網(wǎng)是全球性的；其次，互聯(lián)網(wǎng)上每一臺主機都需要有“唯一地址”；最后，這些主機必須按照共同的規(guī)則（協(xié)議）連接在一起?；ヂ?lián)網(wǎng)的基本特征——全球性、海量性、匿名性、交互性、成長性、即時性、多媒體性。注：中國互聯(lián)網(wǎng)四大骨干網(wǎng)132004年Kahn和Cerf一起被授予圖靈獎以表彰其在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域先驅(qū)性的貢獻，其中包括Internet基礎(chǔ)通訊協(xié)議的設(shè)計與實現(xiàn)，TCP/IP協(xié)議，和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的權(quán)威性的領(lǐng)導地位。

VintonG.CerfRobertE.Kahn

互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議的發(fā)明人14TimBerners-Lee互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層HTTP協(xié)議的發(fā)明人1980年伯納斯－李在歐洲核子物理實驗室工作時建議建立一個以超文本系統(tǒng)為基礎(chǔ)的項目來使得科學家之間能夠分享和更新他們的研究結(jié)果。1984年伯納斯－李重返歐洲核子物理實驗室，這次作為正式成員。他恢復了他過去的工作創(chuàng)造了萬維網(wǎng)。為此他寫了世界上第一個網(wǎng)頁瀏覽器和第一個網(wǎng)頁服務(wù)器。蒂姆·伯納斯－李建立的第一個網(wǎng)站（也是世界上第一個網(wǎng)站）是

15小結(jié)：1、計算機網(wǎng)絡(luò)=計算機和通信硬件+通信軟件的系統(tǒng)=通信子網(wǎng)+資源子網(wǎng)2、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)=計算機技術(shù)+通訊技術(shù)3、計算機網(wǎng)絡(luò)歷經(jīng)四個發(fā)展時期4、計算機網(wǎng)絡(luò)可以按覆蓋距離和拓撲結(jié)構(gòu)分類5、互聯(lián)網(wǎng)=全球性廣泛應(yīng)用的計算機網(wǎng)絡(luò)16作業(yè)：1、書27頁1，2，32、簡單介紹中國互聯(lián)網(wǎng)的四大主干網(wǎng)課后網(wǎng)絡(luò)閱讀（不交但要擴展閱讀的作業(yè)）1、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議TCP/IP2、中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展17無線網(wǎng)絡(luò)4）網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(1)分層模型①原因和好處②郵局模型的啟發(fā)(2)協(xié)議與接口(3)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(4)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)185）網(wǎng)絡(luò)參考模型應(yīng)用層（Telnet/ftp/smtp/www…）傳輸層（TCP層）互聯(lián)網(wǎng)層（IP層）網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP參考模型OSI參考模型19(1)IOS/OSI/RM參考模型①分層數(shù)量——七層②各層功能物理層：完成相鄰節(jié)點之間比特數(shù)據(jù)的傳輸數(shù)據(jù)鏈路層：保證相鄰節(jié)點之間數(shù)據(jù)可靠傳輸網(wǎng)絡(luò)層：完成計算機間數(shù)據(jù)傳輸傳輸層：完成用戶進程之間的數(shù)據(jù)傳輸會話層：允許用戶之間建立會話關(guān)系表示層：解決信息表示問題應(yīng)用層：應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的接口2021(2)TCP/IP參考模型①分層數(shù)量——四層②各層功能網(wǎng)絡(luò)接口層：完成與物理網(wǎng)絡(luò)的對接互聯(lián)網(wǎng)層：保證計算機間報文的傳送傳輸層：完成用戶進程之間的數(shù)據(jù)通信應(yīng)用層：TCP/IP網(wǎng)絡(luò)服務(wù)22SMTPFTPTelnetTCPSNMPTFTPNFSUDPIPICMPARPNDISWANLANEthernet、TokenRing、FDDISerialLines、FrameRelay、ATM應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際t層網(wǎng)絡(luò)接口層RARPIGMPNetworkDeviceInterfaceSpecification

23clientprogramTCPIPEthernetdriverTCPprotocolIPprotocol以太網(wǎng)協(xié)議ApplicationprotocolServerprogramTCPIPEthernetdriver應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)接口層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層ISO與TCP/IP比較24本節(jié)小結(jié)：1、無線網(wǎng)絡(luò)——無線傳輸媒體的網(wǎng)絡(luò)2、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的分層原因和好處復雜而分層，某層的改變不影響其他層3、ISO/OSI/RM分七層，分別是應(yīng)用層，表示層，會話層，傳輸層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層，物理層4、TCP/IP協(xié)議分四層，分別是應(yīng)用層，運輸層，網(wǎng)際層，網(wǎng)絡(luò)接口層25作業(yè)：書27頁4，5，6課后網(wǎng)絡(luò)閱讀什么是搜索引擎，它是如何工作的26IP地址IP地址在IPV4下，表示成一個整數(shù)，占32位。通常分割成四個字節(jié)，每個字節(jié)間用.分割，形成IP地址串，方便使用。比如:二進制的1100001101分割后1100000101縮寫

一個IP地址分兩個部分，一部分是網(wǎng)絡(luò)地址（編號），另一部分是主機地址（編號）。271）IP地址分類（書P147頁）IP地址根據(jù)第一個字節(jié)的頭幾位的值，分為A、B、C、D、E五類，但在互聯(lián)網(wǎng)中可以使用的有用地址只有A、B、C三類。A類：—550B類：—5510000000C類：—5511000000D類：—5511100000E類：—5511110000282）IP地址中的網(wǎng)絡(luò)地址A類：—55

第一個字節(jié)為網(wǎng)絡(luò)地址或子網(wǎng)地址B類：—55頭兩個字節(jié)是網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址C類：—55頭三個字節(jié)是網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址293）計算機如何獲取網(wǎng)絡(luò)地址

A類：—55子網(wǎng)掩碼：B類：—55子網(wǎng)掩碼：C類：—55子網(wǎng)掩碼：IP地址按位乘子網(wǎng)掩碼獲取網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)地址304）如何獲取域名對應(yīng)的IP地址

命令：NSLOOKUP域名示例：nslookup回應(yīng)：Server:FJ-DNS.Address:9Non-authoritativeanswerName:Address:51315）IP地址相關(guān)命令小結(jié)

(0)控制臺——運行——cmd(1)本機IP——ipconfig/all(2)域名IP——ping域名(3)域名IP——nslookup域名(4)路由——信息通路查詢pathping域名或IP32幾個補充概念33總線型拓撲結(jié)構(gòu)所有站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為總線。

優(yōu)點：

（1）總線結(jié)構(gòu)所需要的電纜數(shù)量少。

（2）總線結(jié)構(gòu)簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。

（3）易于擴充，增加或減少用戶比較方便。

缺點：

（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。

（2）故障診斷和隔離較困難。ABC返回34星型拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲是由中央節(jié)點和通過點到到通信鏈路接到中央節(jié)點的各個站點組成。

優(yōu)點：

（1）控制簡單。

（2）故障診斷和隔離容易。

（3）方便服務(wù)。缺點：

（1）電纜長度和安裝工作量可觀。

（2）中央節(jié)點的負擔較重，形成瓶頸。ABC返回D35環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)形拓撲網(wǎng)絡(luò)由站點和連接站的鏈路組成一個閉合環(huán)。

優(yōu)點：

（1）電纜長度短。

（2）使用令牌控制，共享環(huán)路但不沖突

（3）可使用光纖。缺點：

（1）節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障。

（2）節(jié)點的增減，需要連接操作ABC返回D36局域網(wǎng)特點（1）通信速率較高。（2）通信質(zhì)量好，傳輸誤碼率低，通常在10-7—10-12。（3）支持多種通信傳輸介質(zhì)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)本身的性能要求，局域網(wǎng)中可使用多種通信介質(zhì)，例如電纜（細纜、粗纜、雙絞線）、光纖及無線傳輸?shù)取＃?）局域網(wǎng)絡(luò)成本低，安裝、擴充及維護方便。（5）如果采用寬帶局域網(wǎng)，則可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音和圖像的綜合傳輸。（6）通常屬于某一單位或企業(yè)所有，便于規(guī)劃管理

返回37廣域網(wǎng)特點（1）覆蓋的地理區(qū)域大，通常在幾公里至幾千、幾萬公里，網(wǎng)絡(luò)可跨越市、地區(qū)、省、國家、洲洋乃至全球。

（2）廣域網(wǎng)連接常借用公用網(wǎng)絡(luò)。

（3）傳輸速率比較低，一般在64kbps-2Mbps,最高可達到45Mbps，但隨著廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，廣域網(wǎng)的傳輸速率正在不斷地提高，目前通過光纖介質(zhì)，采用POS（光纖通過SDH）技術(shù)，使傳輸速率達到155Mbps，甚至更高。

（4）網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)復雜。

返回38計算機網(wǎng)絡(luò)的物理組成：硬件—計算機、通信設(shè)備、通信線路等；軟件—通信協(xié)議、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件等計算機網(wǎng)絡(luò)的邏輯組成：通信子網(wǎng)—主要承當數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制、管理等資源子網(wǎng)—網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)

返回計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能：1、數(shù)據(jù)通信：文件傳輸、視頻、游戲、email等2、資源共享：共享軟件、硬件、數(shù)據(jù)/信息3、提高可靠性：雙機備份、數(shù)據(jù)庫備份4、分布計算：多計算機并行處理39郵局通信模型返回40協(xié)議(Protocol)為了簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的復雜性，將計算機網(wǎng)絡(luò)劃分為多個不同的功能層。網(wǎng)絡(luò)中不同計算機中對等層（peer）之間的通信規(guī)則稱為該層的通信協(xié)議，簡稱為協(xié)議。如：HTTP，，IP、以太網(wǎng)協(xié)議等…除物理層外，對等層通信是間接進行的。返回41接口（Interface)主機1N+1層協(xié)議主機2N+1層協(xié)議N層協(xié)議N層協(xié)議服務(wù)接口/服務(wù)訪問點對等實體協(xié)議同一計算機的相鄰功能層（N/N+1)之間的通信規(guī)則稱為（N/N+1)層的接口；--第N層使用第N+1層提供的功能；--第N+1層向第N層提供服務(wù)。對等實體協(xié)議返回42面向連接服務(wù)(connection-oriented)類似電話服務(wù)每次數(shù)據(jù)傳輸要經(jīng)過連接建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接撤銷三個過程；在數(shù)據(jù)傳輸過程中，各數(shù)據(jù)單元不攜帶目的地址，而使用連接號；保證數(shù)據(jù)的順序和正確性。無連接服務(wù)(connectionless)類似郵政服務(wù)；每個數(shù)據(jù)單元攜帶完整的目的地址并單獨傳送；不保證順序和正確性。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型返回43終端-主機網(wǎng)絡(luò)返回44返回主機-主機網(wǎng)絡(luò)45無線網(wǎng)絡(luò)

1、無線電波作為信息傳輸?shù)拿浇槎〈芯€電纜的計算機網(wǎng)絡(luò)。2、無線網(wǎng)絡(luò)的分類1）無線個域網(wǎng)——無線個人網(wǎng)(WPAN)是在小范圍內(nèi)相互連接數(shù)個裝置所形成的無線網(wǎng)絡(luò)，通常是個人可及的范圍內(nèi)，通常采用藍牙技術(shù)。

2）無線局域網(wǎng)——以IEEE802.11標準為基礎(chǔ)。3）無線城域網(wǎng)——以IEEE802.16標準為基礎(chǔ)。4）無線廣域網(wǎng)——依托GSM和CDMA無線網(wǎng)絡(luò)。以GPRS、CDMA2000和IEEE802.20為基礎(chǔ)。返回464748以主機為中心的終端聯(lián)機系統(tǒng)特征：--終端(Terminal)：多個終端共享主機的軟硬件資源，與用戶交互；--主機(Host)

：單個主機執(zhí)行通信和處理任務(wù)；--連接：本地或遠程；例子：早期的飛機訂票系統(tǒng)、銀行儲蓄系統(tǒng)等。缺點：--主機負荷重——數(shù)據(jù)處理＋通信；--線路利用率低；--集中控制方式的可靠性低。終端控制器TTT通信線路TTTHOST遠程本地返回49以通信子網(wǎng)為中心特征多個終端聯(lián)機系統(tǒng)互聯(lián)，形成了多主機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機－終端”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C－主機”；通信任務(wù)從主機中分離，由通信控制處理機（CCP）完成，多個CCP組成通信子網(wǎng)（演變?yōu)楣脭?shù)據(jù)通信網(wǎng)：PSTN、X.25）；優(yōu)點降低用戶系統(tǒng)建設(shè)成本；提高通信線路利用率；兼容性好。CCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT通信子網(wǎng)CCP返回50網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準化廠商標準：IBMSNA（SystemNetworkArchitecture），1974DECDNA（DigitalNetworkArchitecture），1975國際標準：ISO/OSI（InternationalStandardOrganization/OpenSystemInterconnection),開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI參考模型，1982；TCP/IPTCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetworkProtocol)，1983；從體系結(jié)構(gòu)上看，它是OSI參考模型的簡化（4層）；事實上的國際標準，所有廠家都支持；以TCP/IP協(xié)議為依托的因特網(wǎng)的出現(xiàn)標志著網(wǎng)絡(luò)時代的到來。返回51計算機網(wǎng)絡(luò)的功能localISProuterserver1mobileHub/SW長沙用戶Hub/SWHub/SWF1、數(shù)據(jù)通訊/傳輸F2、資源共享server2router