计算机网络Internet历史现状与未来

计算机网络（Internet）历史，现状与未来计算机网络•Transportationservice:moveobjects–horse,train,truck,airplane...•Communicationnetwork:moveinformation–bird,fire,telegraph,telephone,–计算机网络…Internet…ATaxonomyofCommunicationNetworks•Communicationnetworkscanbeclassifiedbasedonthewayinwhichthenodesexchangeinformation:CommunicationNetworkSwitchedCommunicationNetworkBroadcastCommunicationNetwork广播，电视Circuit-SwitchedCommunicationNetwork电话Packet-SwitchedCommunicationNetworkDatagramNetworkVirtualCircuitNetworkInternetTheexample•通话在C到D(只经过一个本地交换机)的连接上进行•通话在A到B(经过四个交换机)的连接上进行•思考：电话交换对于计算机是否适合？–效率/成本–应用－实时((((交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCACircuitSwitching（电路交换-电话）•Anode(switch)inacircuitswitchingnetworkincominglinksoutgoinglinksNodeCircuitSwitching:Multiplexing/Demultiplexing•Timedividedinframesandframesdividedinslots•Relativeslotpositioninsideaframedetermineswhichconversationthedatabelongsto•Needssynchronizationbetweensenderandreceiver•Incaseofnon-permanentconversations–Needstodynamicbindaslottoaconservation–Howtodothis?TiminginCircuitSwitchingpropagationdelaybetweenHost1andNode1propagationdelaybetweenHost2andNode1DATACircuitEstablishmentDataTransmissionCircuitTerminationHost1Host2Node1Node2processingdelayatNode1报文•在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。1101000110101010110101011100010011010010假定这个报文较长不便于传输PacketSwitching（分组/包交换）1961Computernetworksself-development----packetswitching分组交换网以“分组”(也称包)作为数据传输单元依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左边）。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3Computernetworksdevelopment----packetswitching•最后，在接收端把收到的数据恢复成为原来的报文。•这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。数据数据数据报文1101000110101010110101011100010011010010PacketSwitching（分组/包交换）1961•Dataaresentasformattedbit-sequences,so-calledpackets•Packetshavethefollowingstructure:•HeaderandTrailercarrycontrolinformation(e.g.,destinationaddress,checksum)•Eachpacketispassedthroughthenetworkfromnodetonodealongsomepath(Routing)•Ateachnodetheentirepacketisreceived,storedbriefly,andthenforwardedtothenextnode(Store-and-ForwardNetworks)•TypicallynocapacityisallocatedforpacketsHeaderDataTrailerRouterCongestedRouterARouterBRouterCRouterDRouterEPacketSwitching-ExampleRouterFTimingofDatagramPacketSwitchingPacket3Packet3Packet1Packet2Packet1Packet2Packet1Packet2Packet3processingdelayofPacket1atNode2Host1Host2Node1Node2propagationdelaybetweenHost1andNode2transmissiontimeofPacket1atHost1PacketSwitching（分组/包交换）1961•AnodeinapacketswitchingnetworkincominglinksoutgoinglinksNodeMemoryPacketSwitching:Multiplexing/Demultiplexing•Datafromanyconversationcanbetransmittedatanygiventime•Howtotellthemapart?–Usemeta-data(header)todescribedata•DatagramPacketSwitching–Eachpacketisindependentlyswitched•Eachpacketheadercontainsdestinationaddress–Noresourcesarepre-allocated(reserved)inadvance–Example:IPnetworksModel:QueuingSystem•UseQueuingmodelsto–Describethebehaviorofqueuingsystems–EvaluatesystemperformanceQueuingSystemQueueServerCustomersResponseTimevs.Arrivals1WWaitingvs.Utilization00.050.10.150.20.2500.20.40.60.811.2r(%)W(sec)Internet历史(1)Sep691stIMPinUCLA,Oct692ndIMPinSRIInternet之父--L.Kleinrock19991969HistoryoftheInternet(2)HistoryoftheInternet(3)•Sep691stIMPinUCLAOct692ndIMPinSRI•22:3029Oct69•LOGINfromUCLAtoSRICLA•Wesentan“L”-didyougetthe“L”?YEP!•Wesenta“O”-didyougetthe“O”?YEP!•Wesentan“G”-didyougetthe“G”?Crash!Internet提供的服务•Sharedaccesstocomputingresources–telnet(1970’s)•Sharedaccesstodata/files–FTP,NFS,AFS(1980’s)•Communicationmediumoverwhichpeopleinteract–email(1980’s),on-linechat/messaging(1990’s)–audio,video(1990’s)•replacingtelephonenetwork?•Amediumforinformationdissemination–USENET(1980’s)–(1990’s)•replacingnewspaper,magazine?–audio,video(1990’s)•replacingradio,CD,TV?InternetPhysicalInfrastructureClassificationbyCoverage模型,协议,分层ProtocolArchitectureDon’tNeedAllLayersEverywhereProtocolDataUnit-PDUsNetworkComponents(Examples)FibersCoaxialCableLinksInterfacesSwitches/routersEthernetcardWirelesscardLargerouterTelephoneswitchGrowthoftheInternet•Today:backbonesrunat2.4/10/100Gbps,500millionscomputersin150countriesInternet在中国•中科院高能物理所–1993年3月64Kbps–1986.8.25Email•TJU:1995年3月22日•2009年7月–网民3.4亿–万–CN域名1296万–国际出口带宽748Gbps•连接美国、俄罗斯、法国、英国、德国、日本、韩国、新加坡等–宽带接入速度远远落后于发达国家趋势:网络时代•每一件事务都是数字的:声音,视频,音乐,画片•每一件事务都是在线的:银行,医疗,航空,天气情况,公路交通,…•每个人之间都是相互联系的:医生,教师,经济人,母亲,儿子,朋友,敌人•实现家庭–教育，办公，购物，娱乐/网上娱乐•虚拟工作场所–2000年，美国有五千五百万人实现远程工作•网络制造/电子商务趋势:网络时代•计算机集成制造系统/先进制造/信息化CIMS(ComputerIntegratedManufacturing)•1973Dr.JosephHarrington•目标：市场竞争-T,Q,C,S–时间T（即开发新产品的时间或成熟产品的上市时间）、质量Q、成本C和服务S•核心思想–系统的观点--全局优化•企业的各个环节，包括市场分析、产品设计、加工制造、经营管理及售后服务的全部经营活动，是不可以分割的整体.–信息的观点--信息集成•企业的运行是信息采集，传递，加工处理的过程.产品可以看作数据的物质表现.目标-提高竞争力（CIMS-Internet）70年代前降低劳动成本降低产品成本70年代提高企业整体效益降低产品成本提出CIMS80年代TQCSCIMS推广应用90年代新产品开发，信息、知识CIMS发展2000年代核心：服务/用户范围：全球企业间/供应链资源：信息、知识（无时空）网络制造/电子商务网络制造•Internet从单纯的信息工具变成”E－时代”的关键资源.全球经济一体化成为制造业变革的最根本的推动力•基于Internet的虚拟制造与虚拟装配•在相互联结的网络上，建立24小时工作的协同工作组，大大加快了设计进度、及时获得所需要的零部件，减少库存、降低成本，提高质量•网络制造的本质特性就是产品的制造过程更加分散化，信息的传递网络化，信息的流动伴随着各项工作的并发进行而同时发生电子商务•信息技术和Internet引发的商务过程的变化•利用以Internet为核心的信息技术，进行商务活动和企业资源管理•CIMS是企业实施电子商务的基础•企业实施电子商务是CIMS发展的主要标志和主要内容竞争环境改变核心产品竞争电子商务产生背景服务竞争范