(1)--计算机网络01计算机网络原理.ppt

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1、计算机网络 计算机学院网络工程系计算机学院网络工程系1第第1章章 计算机网络计算机网络概论概论教学目的教学目的总体把握网络的分层体系结构，理解重要概念总体把握网络的分层体系结构，理解重要概念、术语术语、性能测性能测度，理解导致因特网成功的关键结构特征度，理解导致因特网成功的关键结构特征，奠定后继学习，奠定后继学习基础基础重要知识点重要知识点因特网结构与因特网结构与端到端原则端到端原则网络协议网络协议分层服务模型分层服务模型TCP/IP沙漏模型沙漏模型分组交换网分组交换网性能性能指标指标学习方法学习方法总体把握总体把握，理解概念理解概念第第1章章 内容提要内容提要1.1计算机网络计算机网络发展简

2、史发展简史1.2计算机网络的定义及其特点计算机网络的定义及其特点1.3互联网概述互联网概述1.4计算机网络的类别计算机网络的类别1.5互联网的组成互联网的组成1.6计算机网络的性能计算机网络的性能1.7计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.1计算机网络计算机网络发展发展简史简史第一台计算机第一台计算机1.1计算机网络计算机网络发展简史发展简史a.计算机网络发展的四个阶段计算机网络发展的四个阶段b.因特网发展回顾因特网发展回顾c.因特网在我国的发展因特网在我国的发展a.计算机网络计算机网络发展的四个阶段发展的四个阶段计算机网络是计算机技术与通信技术相结合计算机网络是计算机技术与通信技术相结

3、合的产物。随着计算机技术和通信技术的不断的产物。随着计算机技术和通信技术的不断发展发展,计算机网络也经历了从简单到复杂，从计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程单机到多机的发展过程,其发展过程大致可以其发展过程大致可以细分为以下细分为以下4个阶段。个阶段。第一个阶段：面向终端的第一个阶段：面向终端的计算机网络计算机网络20世纪世纪5060年代年代,计算机网络进入到计算机网络进入到面向终端面向终端的阶的阶段段,以主机为中心以主机为中心，通过计算机实现与远程终端的数，通过计算机实现与远程终端的数据通信。据通信。第二阶段：多台计算机互连的第二阶段：多台计算机互连的计算机网络计算机网络

4、这一阶段主要有两个标志性成果：这一阶段主要有两个标志性成果：提出提出分组交换分组交换技术技术形成形成TCP/IP协议协议雏形雏形1961和和1965年加州大学洛杉矶分校（年加州大学洛杉矶分校（UCLA）雷纳德雷纳德克兰罗克兰罗克克博士（博士（L.Kleinrock）提出了涉及分组交换的理论）提出了涉及分组交换的理论1964年美国兰德公司科学家年美国兰德公司科学家保罗保罗巴兰巴兰（P.Baran）提出了存）提出了存储转发概念储转发概念1966年英国学者年英国学者唐纳德唐纳德戴维斯戴维斯（D.Davies）提出了分组的）提出了分组的概念概念在这阶段最引人注目的是在这阶段最引人注目的是ARPAnet

5、的建立，高等研的建立，高等研究计划署网络（英语：究计划署网络（英语：AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork，缩写，缩写ARPAnet）是美国国防高等）是美国国防高等研究计划署开发的世界上第一个运营的数据包交换研究计划署开发的世界上第一个运营的数据包交换网络，是全球互联网的鼻祖网络，是全球互联网的鼻祖。由于由于ARPAnet规模增大，人们需要一种统一的体系规模增大，人们需要一种统一的体系结构，结构，1973年年12月月25日，日，VintonCerf和和RobertKahn完成了完成了TCP描述。描述。1978年分离出年分离出IP和和TCP，后又增加，后又增加

6、UDP。TCP/IP协议的创始人协议的创始人温顿温顿瑟夫瑟夫(VintonG.Cerf)博士博士1943年出生于康涅狄格州，斯年出生于康涅狄格州，斯坦福大学数学学士学位、加州大学洛杉矶分校的计算机科学坦福大学数学学士学位、加州大学洛杉矶分校的计算机科学硕士和博士学位。谷歌全球副总裁。硕士和博士学位。谷歌全球副总裁。罗伯特卡恩（罗伯特卡恩（RobertElliotKahn）,美国国家工程协会美国国家工程协会(NationalAcademyofEngineering)成员，美国成员，美国IEEEfellow，美，美国人工智能协会国人工智能协会(AmericanAssociationforArtif

7、icialIntelligence)fellow，美国计算机协会，美国计算机协会(ACM)fellow，前美国总，前美国总统科技顾问。统科技顾问。第三阶段：面向标准化的第三阶段：面向标准化的计算机网络计算机网络IBM公司公司(1974)SNA（系统网络体系结构）（系统网络体系结构）DEC公司公司DNA（数字网络系统结构）（数字网络系统结构）Univac公司公司DCA（数据通信体系结构）（数据通信体系结构）Burroughs公司公司BNA（宝来网络体系结构）（宝来网络体系结构）这一阶段的标志性成果有：制定网络体系结构：这一阶段的标志性成果有：制定网络体系结构：OSI-RM模型模型形成形成TCP/

8、IP系统结构形成以太网、公用数据网等标准，如系统结构形成以太网、公用数据网等标准，如X.25标准等标准等X系列系列，建议提出建议提出Web技术与开发浏览器技术与开发浏览器在在ARPANET的基础上，形成了以的基础上，形成了以TCP/IP为核心的因特网为核心的因特网。任。任何一台计算机只要遵循何一台计算机只要遵循TCP/IP协议族标准，并有一个合法的协议族标准，并有一个合法的IP地址，就可以接入到地址，就可以接入到Internet。TCP和和IP是是Internet所采用的所采用的协议族中最核心的两个，协议族中最核心的两个，分别称为传输控制协议分别称为传输控制协议（TransmissionCon

9、trolProtocol,TCP）和互连网协议）和互连网协议（InternetProtocol,IP）。）。第四阶段：面向全球互连的第四阶段：面向全球互连的计算机网络计算机网络20世纪世纪90年代以后年代以后,随着数字通信的出现随着数字通信的出现,计算机网络进入到计算机网络进入到第第4个发展阶段个发展阶段,其主要特征是综合化、高速化、智能化和全其主要特征是综合化、高速化、智能化和全球化。球化。1993年美国政府发布了名为年美国政府发布了名为“国家信息基础设施行动国家信息基础设施行动计划计划”的文件，其核心是构建国家信息高速公路的文件，其核心是构建国家信息高速公路。这一时期在计算机通信与网络技术

10、方面以这一时期在计算机通信与网络技术方面以 高速率、高服务高速率、高服务质量、高可靠性等为指标，质量、高可靠性等为指标，出现了高速以太网、出现了高速以太网、VPN、无、无线网络、线网络、P2P网络、网络、NGN等技术，计算机网络的发展与应用等技术，计算机网络的发展与应用渗入了人们生活的各个方面，进入一个多层次的发展阶段渗入了人们生活的各个方面，进入一个多层次的发展阶段。各个国家都建立了自己的高速因特网，这些因特网的互连构各个国家都建立了自己的高速因特网，这些因特网的互连构成了全球互连的因特网，并且渗透到社会的各个层次成了全球互连的因特网，并且渗透到社会的各个层次。下下一个计算机网络的发展阶段是

11、什么时间开始呢？是以移动一个计算机网络的发展阶段是什么时间开始呢？是以移动互联网或物联网为标志？这有待我们去探索研究与发现。互联网或物联网为标志？这有待我们去探索研究与发现。b.因特网发展因特网发展回顾回顾因特网起源于阿帕网因特网起源于阿帕网ARPAnet1986年，美国年，美国NSF建立了国家科学基金网建立了国家科学基金网NSFNET，因特网因特网逐步形成三级层次架构：逐步形成三级层次架构：Web技术和浏览器的技术和浏览器的开发开发蒂姆蒂姆伯纳斯伯纳斯李（李（TimBerners-Lee）爵士（）爵士（1955年出生于英年出生于英国）是万维网的发明者，互联网之父，英王功绩勋章国）是万维网的发

12、明者，互联网之父，英王功绩勋章（OM）获得者，不列颠帝国勋章（）获得者，不列颠帝国勋章（OBE）获得者，英国皇）获得者，英国皇家学会会员，英国皇家工程师学会会员，美国国家科学院院家学会会员，英国皇家工程师学会会员，美国国家科学院院士士。从从1993年开始，由美国政府资助的年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商逐渐被若干个商用的用的ISP网络所代替。网络所代替。1994年开始创建了年开始创建了4个网络接入点个网络接入点NAP(NetworkAccessPoint)，分别由，分别由4个电信公司经营。个电信公司经营。从从1994年到现在，因特网逐渐演变成多级结构、覆盖全球年到现在，因特网

13、逐渐演变成多级结构、覆盖全球的大规模网络。的大规模网络。b.因特网在我国的因特网在我国的发展发展第一阶段：从第一阶段：从1986年年-1994年年第二阶段：从第二阶段：从1995年年-2007年年1995年教育科研网年教育科研网CERNET建成；建成；l995年年5月邮电部开通了中国公用月邮电部开通了中国公用Internet网，即网，即ChinaNET；l996年年9月电子部的月电子部的ChinaGBN开通；开通；1997年年6月月3日组建了中国互联网管理和服务机构：中国互联日组建了中国互联网管理和服务机构：中国互联网络信息中心（网络信息中心（ChinaInternetNetworkInfor

14、mationCenter，简称简称CNNIC）1997年公布了第一次中国互联网发展状况统计报告，当时以年公布了第一次中国互联网发展状况统计报告，当时以CN注册的域名数为注册的域名数为4066个；个；2001年年5月月25日中国互联网协会成立；日中国互联网协会成立；2006年年1月月1日中华人民共和国中央人民政府门户网站日中华人民共和国中央人民政府门户网站()正式开通。正式开通。第三阶段：从第三阶段：从2008年年-以规模发展为标志以规模发展为标志该阶段以规模等多项指标位居国际前列为标志。到该阶段以规模等多项指标位居国际前列为标志。到2008年年6月底，中国互联网网民数量达到了月底，中国互联网网

15、民数量达到了2.53亿，亿，首次大幅度超过美国，跃居世界第一位。首次大幅度超过美国，跃居世界第一位。截至截至2017年年12月，我国网民规模达月，我国网民规模达7.72亿，普及率亿，普及率达到达到55.8%，超过全球平均水平（，超过全球平均水平（51.7%）4.1个百分个百分点，超过亚洲平均水平（点，超过亚洲平均水平（46.7%）9.1个百分点。我个百分点。我国网民规模继续保持平稳增长，互联网模式不断创国网民规模继续保持平稳增长，互联网模式不断创新、线上线下服务融合加速以及公共服务线上化步新、线上线下服务融合加速以及公共服务线上化步伐加快，成为网民规模增长推动力。伐加快，成为网民规模增长推动力

16、。1.1计算机网络计算机网络发展简史发展简史1.2计算机网络的定义及其特点计算机网络的定义及其特点1.3互联网概述互联网概述1.4计算机网络的类别计算机网络的类别1.5互联网的组成互联网的组成1.6计算机网络的性能计算机网络的性能1.7计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.2计算机网络的定义及其计算机网络的定义及其特点特点1.2.1计算机网络计算机网络定义定义计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的（例如，传送数据或视频信号）。这

17、些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型或视频信号）。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。万物联网人人用网“网络”是一个统称，泛指把人或物互连在一起而形成的系统1.2.2 1.2.2 计算机网络计算机网络的的特点特点连通性(Connectivity)l 使上网用户之间都可以交换信息（数据，以及各种音频视频），好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。l 注意，互联网具有虚拟的特点，无法准确知道对方是谁，也无法知道对方的位置。共享(Sharing)l 指资源共享。l 资源共享的含义是多方面的。可以是信息共享、软件

18、共享，也可以是硬件共享。l 由于网络的存在，这些资源好像就在用户身边一样，方便使用。1.1计算机网络计算机网络发展简史发展简史1.2计算机网络的定义及其特点计算机网络的定义及其特点1.3互联网概述互联网概述1.4计算机网络的类别计算机网络的类别1.5互联网的组成互联网的组成1.6计算机网络的性能计算机网络的性能1.7计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构1.3互联网互联网概述概述互联网定义互联网定义互联网，特指互联网，特指 InternetInternet，它起源于美国，是由数，它起源于美国，是由数量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互量极大的各种计算机网络互连起来而形成的一个互连网络

19、。它采用连网络。它采用 TCP/IP TCP/IP 协议族作为通信规则，是协议族作为通信规则，是一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享一个覆盖全球、实现全球范围内连通性和资源共享的计算机网络。的计算机网络。internet 和 Internet 的区别l以小写字母以小写字母 “i”“i”开始的开始的 internetinternet（互连网）（互连网）是一个通用是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。l以大写字母以大写字母 “I”“I”开始的的开始的的 InternetInternet（互联网（互联网或因特网或因特网）则是一个专用

20、名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP TCP/IP 协议协议族作为通信的规则，且其前身是美国的族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANETARPANET。互联网的标准化工作1.1计算机网络计算机网络发展简史发展简史1.2计算机网络的定义及其特点计算机网络的定义及其特点1.3互联网概述互联网概述1.4计计算机网算机网络络的的类别类别1.5互联网的组成互联网的组成1.6计算机网络的性能计算机网络的性能1.7计算机网络的体系结构计算机网络的体系结

21、构1.4计算机网络的类别计算机网络的类别计算机网络有多种类别。典型包括：l按照网络的作用范围进行分类l按照网络的使用者进行分类l用来把用户接入到互联网的网络1.按照网络的作用范围进行分类l广域网 WAN(Wide Area Network)：作用范围通常为几十到几千公里。l城域网 MAN(Metropolitan Area Network)：作用距离约为 550 公里。l局域网 LAN(Local Area Network)：局限在较小的范围（如 1 公里左右）。l个人区域网 PAN(Personal Area Network)：范围很小，大约在 10 米左右。若中央处理机之间的距离非常近（如

22、仅 1 米的数量级甚至更小些），则一般就称之为多处理机系统，而不称它为计算机网络。2.按照网络的使用者进行分类l公用网(public network)按规定交纳费用的人都可以使用的网络。因此也可称为公众网。l专用网(private network)为特殊业务工作的需要而建造的网络。公用网和专用网都可以提供多种服务。如传送的是计算机数据，则分别是公用计算机网络和专用计算机网络。3.用来把用户接入到互联网的网络l接入网 AN(Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。l接入网是一类比较特殊的计算机网络，用于将用户接入互联网。l接入网本身既不属于互联网的核心部分，也不属于互联网

23、的边缘部分。l接入网是从某个用户端系统到互联网中的第一个路由器（也称为边缘路由器）之间的一种网络。l从覆盖的范围看，很多接入网还是属于局域网。l从作用上看，接入网只是起到让用户能够与互联网连接的“桥梁”作用。总结总结1.计算机网络计算机网络发展发展的历史的历史因特网的发展因特网的发展历史历史因特网在我国的发展、因特网在我国的发展、2.计算机网络的定义及其特点计算机网络的定义及其特点定义：重要两点（多种应用，多种硬件）定义：重要两点（多种应用，多种硬件）特点：特点：连通性和资源共享连通性和资源共享网络云网络云3.互联网概述互联网概述Internet定义（和定义（和internet）互联网的标准化（互联网的标准化（http:/www.ietf.org)4.计算机网络的类别计算机网络的类别作用范围：广域网、城域网、局域网、个域网作用范围：广域网、城域网、局域网、个域网使用使用者：公用网、接入网者：公用网、接入网接入：接入网接入：接入网作业作业安装Wireshark网络协议分析工具安装PacketTracer网络模拟工具