计算机网络原理 第1章 概述

第一章概述主要内容计算机网络定义计算机网络发展历程网络拓扑结构计算机网络分类网络标准化组织2信息社会结构3计算机网络视角观点广义观点定义了计算机通信网络资源共享观点定义了计算机网络的基本特征用户透明性观点定义了分布式计算机系统4计算机网络的定义一、计算机网络的定义•以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合二、主要特征•计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享•互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”•联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议5IT技术经典预言摩尔定律（Moore’sLaw）：集成芯片的能力每18个月提高一倍，而其价格则降低一倍。贝尔定律（Bell’sLaw）：如果保持计算机能力不变，微处理器的价格和体积每18个月减小一倍。鲍伯•麦特尔卡夫（BobMetcalfe）定律：网络的价值同网络用户数量的平方成正比。乔治•吉尔德（GeorgeGilder）预言：主干网的带宽每6个月增加一倍。6计算机网络发展历程以单计算机为中心的联机系统分组交换网络诞生计算机网络体系结构标准化局域网的崛起Internet时代“三网”合一宽带网络与全光网络技术一、以单处理机为中心的多终端联机系统特征以单处理机为中心的联机网络，集中式控制缺点主机负荷重线路利用率低可靠性低主机终端终端终端终端终端8多点通信线路、集中器(前端处理机)HOSTTTTHOST低速线路TTT高速线路终端集中器TTT低速线路FEP二、分组交换网络的出现多处理机连接（1）：直接通过通信线路把计算机互联起来HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路–分布式控制•单主机终端网络的互联，形成多主机为中心的网络•网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”•主机负责数据处理和通信工作分组交换网络的出现（续）•资源子网：服务器，客户计算机•通信子网：通信线路；网络互连设备（交换机，路由器，HUB等）•资源子网与通信子网间关联CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT通信线路多处理机连接（2）：设置CCP，形成通信子网和资源子网的层次网络。具有公用数据通信网的计算机网络将通信子络的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网。允许异种机入网，兼容性好、通信线路利用率高，是计算机网络概念最全、设备最多的一种形式。公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT三、体系结构标准化网络厂商标准：IBM-SNA（SystemNetworkArchitecture）DEC-DNA（DigitalNetworkArchitecture）国际标准：ISO-OSI/RMInternationalOrganizationforStandardization国际标准化组织OpenSystemInterconnection/referencemodel开放系统互联参考模型事实标准：TCP/IPPC出现和局域网的普及，形成IEEE802局域网标准Internet的飞速发展，事实标准采用TCP/IP13四、局域网局域网LAN（LocalAreaNetwork）的发展始于20世纪70年代。1972年美国加州大学研制了Newhallloop网。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)网络，以太网是LAN的主流网络。局域网的国际标准：IEEE802LAN标准14五、InternetInternet自诞生以来也经历了几个阶段的变迁，包括Internet、NGI以及intranet等。Internet的形成和发展始于从20世纪60年代后期，是由ARPANET发展演化而逐步形成。下一代Internet(NGI：next-generationInternet)：高速网络试验床vBNS、UCAID、JANET2、CNGl；intranet是Internet技术的发展与建造企业／事业单位内部的计算机网络和信息系统的需要相融合的产物，是将internet的构造技术应用于企业的企业内部网络。15六、“三网”合一是指原先独立设计和运营的传统电信网、计算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。基本特征：网络在物理层上是互通的用户只需一个物理网络连接，就可以使用其他网络上的所有共享资源或者能够与其他网络上的用户通信在应用层上，各网络之间的业务是相互渗透和交叉的网络之间的协议要么兼容，要么可以进行无缝转换16七、宽带网络与全光网络技术宽带网络宽带骨干网宽带接入网全光网络用光纤将光结点互联成网，利用光波完成信号的传输、交换等功能，克服了现有网络在传送和交换时的瓶颈拓扑结构1．拓扑结构的定义采用拓扑学的方法抽象的网络结构，研究计算机网络中“点”和“线”构成的几何图形。2．主要拓扑结构种类总线型、星型、环型、树型、网状型全互连型18总线型拓扑优点：·电缆长度短，布线容易·易于扩充缺点：·节点发生故障将导致整个网络瘫痪—故障扩散·故障定位排除困难星型拓扑优点：·建网灵活·便于集中式控制·除中央节点外其它节点发生故障不扩散，易定位排除缺点：·电缆长度长难安装·依赖于中央节点特点：由中央节点和通过点到点链路连接到中央节点的各节点所组成。20环型拓扑优缺点与总线型拓扑类似优点：适合采用光纤缺点：对环路的可靠性依赖性强首尾相连的总线型拓扑结构环形拓扑树型拓扑特点：形状为一棵倒置的树，由根和叶节点组成。树形结构是总结型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成的。优点：属于分层网，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作。缺点：属于集中式控制，对上层节点倚赖。22网状型拓扑在广域网中没有明晰的拓扑结构，其特征为任两个节点间的数据传送都要经过其它节点或网络的转接；任两个节点间都有两条以上的链路可供选择。优点：可靠性高缺点：·通信线路冗余大·传输效率低SBCDEA(a)星形结构(b)树形结构(c)总线形(d)环形结构(e)不规则形结构(f)全互连形结构24网络拓扑结构的选择因素除了与传输介质的选择、介质访问控制方法的确定等紧密相关外，关注下面因素：一、费用二、灵活性三、可靠性一般对LAN来说，星型是最常见的拓扑结构。25拓扑结构比较造价安装难易排错难易故障影响主要应用总线型低易难一点断，全网断LAN、越来越少环型低易易一点断，全网断FDDI星型中中易单条线路LAN网状高难易有多条冗余线路WAN主干26计算机网络分类按传输技术广播式网络(broadcastnetworks)点对点式网络(point-to-pointnetworks)按覆盖范围局域网(10calareanetwork，LAN)；城域网(metropolitanareanetwork，MAN)；广域网(wideareanetwork，WAN)。按其它标准通信介质：有线网、无线网按通信速率：高、中、低速（宽带网络与窄带网络）按使用用户：公网、专网按网络控制：分布式、集中式网络应用环境：部门、企业、校园27传输技术1.广播式网络基本特点：多台计算机共享一条通信线路任一台计算机发出的信息可以直接被其它计算机接收两个以上节点同时发送会产生冲突关键技术：介质访问控制方法2829传输技术2.点到点网络基本特点：一条线路连接二台网络互连设备（点到点）一般情况下，二台计算机的传输要经过多台网络互连设备一般情况下，二台计算机的传输有多条路径可供选择一般情况下，采用存储转发方式进行信息传输关键技术：路由选择(Routing)3031计算机网络应用企业信息化电子商务信息发布与检索个人通信家庭娱乐32计算机网络引发的社会问题计算机犯罪网络攻击远离真实社会网络标准化组织一、电信标准1865年成立国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）1947年ITU成为联合国的一个组织，由三部分组成：ITU-R：无线通信ITU-T：电信标准，1956-1993年称为CCITT，下设许多研究组SG，研究组下设专题，例如：Q42/SGVII专门研究OSI参考模型。ITU-D：开发ITU是一个政府为主的组织，是电信界最有影响的组织。ISO-InternationalOrganizationforStandardization（国际标准化组织）：1946年成立的国际标准化组织ISO负责制定各种国际标准，ISO有89个成员国家，85个其他成员。ISO有200多个技术委员会TC，每个技术委员会下设若干分委员会SC，每个分委员会由由若干工作组WG组成。例如：TC97-计算机和信息处理TC97/SC21/WG1-OSI体系结构、概念性方案和形式描述ISO因特网标准化机构是非政府性质的因特网体系结构研究委员会(InternetArchitectureBoard，IAB)因特网工程任务部(IETF)处理短期的工程问题因特网研究任务部(IRTF)注重长期的研究Internet编号管理局(IANA)RFC编辑部Internet标准组织36RFCRFC（RequestForComments)：Internet的标准几乎都是以RFC的形式提出，RFC是协议的详细说明文档。可以通过阅读RFC掌握一个协议的具体内容。可以连接看一下，比如我们熟悉的TCP为例。RFC793-TransmissionControlProtocol（TCP）RFC791-InternetProtocol（IP）RFC1157-SimpleNetworkManagementProtocol(SNMP)RFC959-FileTransferProtocol(FTP)RFC是在线免费提供的，任何人都可以获得，它实际上规定了各种协议。NIST：美国国家标准和技术研究所，美国商业部的标准化机构ANSI：美国国家标准研究所，ISO的美国代表IEEE：电器电子工程师协会，发表行业标准。例如IEEE802，后成为ISO8002。ATMForum：ATM论坛OIF（OpticalInternetworkingForum）其它标准化组织本章作业1,2,4,5下周四交作业