计算机网络与通信(第1章)

计算机网络与通信张曾科编著吴秋峰主审机械工业出版社第1章概述1.1计算机网络及其分类1.2计算机网络的发展1.3计算机网络的标准化工作1.1计算机网络及其分类1.1.1什么是计算机网络计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物计算机技术：世界上第一台电子数字计算机ENIAC1946年诞生于美国宾西法尼亚大学.这是公认的世界上第一台计算机.电子数字计程器和计算机，占地170m21971年第一块集成电路处理器诞生摩尔定律：1964年预言芯片能力18个月提高一倍，加个降低一半。1.1.1什么是计算机网络计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物通信技术：1838年摩尔斯发明了有线电报1876贝尔发明了电话1896年马可尼发明了无线电报1927年AT&T启动了跨越大洋的电话业务1966年首次使用光纤传输电话信号计算机技术与通信技术的结合：20世纪50年代，通过电话线路吧远程终端与中心计算机相连随后计算机网络得到了迅猛的发展。1.1.1什么是计算机网络荷兰阿姆斯特丹Vrije大学计算机科学系教授、皇家艺术与科学院院士AndrewS.Tanenbaum：计算机网络是自治的计算机互连起来的集合(AnInterconnectedCollectionofAutonomousComputers)。计算机网络有硬件和软件两部分组成：(1)硬件(Hardware)计算机，即所谓的主机(Host)或端系统(EndSystems,ES)。通信设备，即中间系统(IntermediateSystems,IS,路由器，交换机等)。接口设备（网卡、MODEM）。传输媒体或称传输介质(Medium，双绞线，光纤，无线)。1.1.1什么是计算机网络(2)软件(Software)通信协议：(CSMA/CD,TCP/IP,UDP,PPP,ATM)。应用软件:()。计算机网络提供各种各样的应用服务：(1)共享资源访问：网络访问，远程登录(2)远程用户通信:电子邮件，IP电话和网络文件传输(3)网上事务处理：电子政务，电子商务，远程教育IT三大预言：1.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类可以从不同的角度和特征进行划分:根据网络覆盖的地域范围（跨越的距离：局域网、城域网、广域网）根据网络的拓扑结构（总线型、星型、树形。。。）根据使用的网络的通信协议（TCP/IP,ATM,X.25,FDDI）根据数据的交换方式(电路交换、分组交换、帧中继。。。)根据网络使用单位的性质（企业、校园。。）根据网络的应用性质（远程教育、税务、工业控制。。）根据网络的传输媒体（光纤、卫星、电缆。。）1.1.2计算机网络的分类局域网（LAN）一般地理范围在10km以内。主要特点：数据传输速率高，一般为10~100Mbit/s。数据传输可靠，误码率低，通常为10-12~10-7。大多数LAN采用总线(Bus)、环形(Ring)及星形(Star)拓扑，结构简单。一般为广播网络(BroadcastNetwork)。通常是由单一组织所拥有和使用。LAN有以太网(Ethernet)、令牌环网(TokenRingNetwork)、令牌总线网(TokenBusNetwork)和无线局域网(WirelessLAN,WLAN)等。1.1.2计算机网络的分类广域网(WAN)覆盖地域可达100km以上。WAN一般由主机和通信子网组成。WAN网络拓扑结构一般比LAN复杂，多为网形(Mesh)、树形(Tree)或它们的混合。WAN大多是交换式网络(SwitchedNetwork)。WAN常常采用信道复用技术。典型的WAN有ARPANET和X.25分组交换网,帧中继(FrameRelay,FR)，异步传输模式(AsynchronousTransferMode,ATM)。WAN(网形拓扑、交换式网络)的网络结构1.1.2计算机网络的分类城域网(MAN)一般在10~100km的区域。IEEE802.6分布式队列双总(DistributedQueueDualBus,DQDB)。LAN和WAN都广泛应用到MAN领域中：千兆和万兆以太网，ATM，同步数字系列/同步光纤网SDH/SONET，波分多路复用WDM技术。弹性分组环(ResilientPacketRing,RPR)。1.1.2计算机网络的分类互联网和Internet若干个网络由称为路由器(Router)的网络设备连接在一起便成了互联网，是网络的集合，是网络的网络。Internet是使用TCP/IP协议族的、覆盖全球范围的、开放的互联网。TCP/IP技术的核心是实现网络的互联(Internetworking)，其关键的思想是在底层网络与高层应用程序和用户之间加入中间层次，屏蔽底层细节，向用户提供通用一致的网络服务。Internet拓扑结构是松散分层的，不受某个权威部门的控制，在商业利益驱动下扩展演进。Internet各个层次的网络干线由不同级别的Internet服务提供商(InternetServiceProvider,ISP)来建立经营并向社会提供网络服务。1.1.2计算机网络的分类Internet网络结构互联网1.2计算机网络的发展1.2.1早期的计算机网络20世纪50年代中期美国地面防空系统(SAGE)将远距离的雷达和其他检测装置的信号通过通信线路送入一台IBM计算机系统，连接了1000多台终端，被认为最早的计算机网络。通信线路主要是电话线1964美国航空公司的飞机票预订系统(SABER)由一台中心计算机连接了全美范围的2000多个终端组成，被认为世界上第一个商用的计算机网络。功能有别于现在的计算机网络（功能和交换方式）以单台计算机为中心的远程联机系统。1.2.2分组交换网的产生20世纪60年代多台具有自主处理能力的计算机通过通信线路连接起来，使用分组交换方式进行通信。ARPANET，IMP(InterfaceMessageProcessor)接口报文处理机。存储转发的计算机网络IMP1.2.2分组交换网的产生存储转发(StoreAndForward)。分组交换或包交换，分组交换网。通信子网(CommunicationSubnet)资源子网(Re-sourceSubnet)公共数据网(PublicDataNetwork-,PDN)。1.2.3计算机网络体系结构的形成计算机网络的层次结构及各层协议的集合统称计算机网络的体系结构(Architecture)。只有具有同样体系结构的计算机网络才能无缝地互连。开放系统互连参考模型(OpenSystemInterconnection/ReferenceModel,OSI/RM)，TCP/IP体系结构，事实上的标准。1.2.4局域网的产生与发展20世纪70年代产生：1972年美国加州大学研制了Newhallloop网；1974年英国剑桥大学计算机实验室建立了剑桥环（Cambridgering）。1975年Xerox公司PaloAlto研究中心研制了第一个总线结构的实验性的以太网（Ethernet）；80年代，PC-LAN，多种LAN纷纷出现90年代后，以太网成为LAN的主流网络，保持了支配性的市场地位。IEEE对LAN的发展做出了卓越的贡献。1.2.5Internet时代20世纪90年代，计算机网络进入了Internet时代。1996年美国NGI(Next-GenerationInternet)计划。1998年美国100多所大学成立UCAID，从事Internet2研究计划。全光网(AllOpticalNetwork,AON)光互联网论坛(OpticalInternetworkingForum,OIF)。Abilene主干1.2.6计算机网络在我国的发展1989年11月，第一个分组交换网CNPAC建成。1993年中国公用分组交换网，CHINAPAC。1994年，正是接入Internet。目前我国有9大互联网。我国国民经济和社会信息化的三大工程：政府上网工程、企业上网工程和家庭上网工程。中国下一代互联网示范工程(ChinaNextGenerationInternet,CNGI)。CNGI第一个实验网络NSFCNET于1999年建设，2001年验收。2001年CERNET(CERNET2)。1.3计算机网络的标准化工作1.3.1标准化组织国际标准化领域相关组织国际标准化组织(InternationalStandardsOrganization,ISO)。电气电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,IEEE)。因特网标准化机构因特网协会(InternetSociety,ISOC)。因特网体系结构委员会(InternetArchitectureBoard,IAB)。因特网工程部(InternetEngineeringTaskForce,IETF)。因特网研究部(InternetResearchTaskForce,IRTF)。1.3.1标准化组织因特网编号管理局(InternetAssignedNumbersAuthority,IANA)，Internet名字和号码分配公司(ICANN)。RFC编辑部(RFCEditor)，RFC(RequestForComments,请求评注)文档。电信界标准化组织国际电信联盟(InternationalTelecommunicationUnion,ITU)。下属的电信标准化部门ITU-T，前身为国际电报电话咨询委员会(CCITT)，其标准称为“建议”，政府可以按自己的意愿决定是否采用。1.3.2RFC文档标准化进程中(StandardsTrack)。最好的当前实践(BestCurrentPractice)。非标准的(Non-Standards)。