计算机网络技术概述

计算机网络技术内容目录计算机网络的定义构成与分类1计算机网络发展2计算机网络的应用3网络标准化4计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.1计算机网络的定义在计算机网络的发展过程中，人们在不同阶段或从不同角度对计算机网络下了多种定义，其中比较典型的主要有以下3种：1计算机网络是通过同一种技术相互连接起来的一组自主计算机的集合。2计算机网络是在功能完善的网络软件控制下，利用通信设备和通信线路将地理位置不同、各自独立的计算机系统互连起来，实现资源共享的系统。3计算机网络等效于一台大型计算机系统，其中包括一个能为用户自动管理资源的网络操作系统和一系列用于网络管理控制的网络协议，即网络软件，用以调度用户所需要的资源，而且这些资源对用户来说都是透明的。计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.1计算机网络的定义计算机网络的4个本质特征：1计算机网络必须具有共享资源的能力。2互连的计算机应该是独立的自主计算机。3网络软件是计算机网络的重要组成部分。4通信子网是计算机网络的一个基本要素，是连接计算机并构成计算机网络的一个主要组成部分。计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.2计算机网络的构成1.计算机网络的几何构成计算机网络是由结点和连接这些结点的链路构成的。(1)结点访问结点是指拥有计算机资源的用户设备。交换结点是指支持网络连通性并起数据交换和转接作用的结点。混合结点既可以作为访问结点也可以作为交换结点。(2)链路链路是指相邻两个结点间的连接。物理链路也称物理连接，是相邻两结点间的一条物理线路。数据链路也称逻辑连接，是在物理链路基础上加上数据链路控制协议构成。计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.2计算机网络的构成2.计算机网络的物理构成计算机网络是由硬件和软件两部分构成。计算机网络硬件包括主机、通信设备、通信线路等。计算机网络软件包括系统软件和应用软件，即网络操作系统和协议。3.计算机网络的逻辑构成从逻辑构成来看，计算机网络由用户子网和通信子网两部分构成，如图1-1所示。外围各主机就构成用户子网，中间各网络结点构成通信子网。用户子网又称资源子网，由访问结点以及连接这些结点的链路构成。其主要功能是负责全网的信息处理，并向网络用户提供网络资源和网络服务。主机是用户子网的主要组成单元。通信子网由交换结点及连接这些结点的链路按某种结构连接而成。它服务于通信，具有为用户子网提供数据传输和数据交换服务的能力。计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.2计算机网络的构成图1-1用户子网和通信子网计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.3计算机网络分类1.按照网络的覆盖范围(1)局域网局域网LAN(LocalAreaNetwork)是专有网络，其地理范围有限，大约在几百米(m)至几公里(km)，覆盖范围一般是一个实验室、一幢大楼、一个校园或一个单位。(2)广域网广域网WAN(WideAreaNetwork)作用范围大约在几十至几千公里，也称远程网。它可以覆盖一个国家，甚至跨越几个洲形成国际性的远程网。Internet就是典型的广域网。(3)城域网城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)覆盖一个城市，其作用范围介于局域网和广域网之间，约为几十公里。计算机网络技术1.1计算机网络的定义、构成与分类1.1.3计算机网络分类2.按照网络的连接方式按照网络的连接方式不同，计算机网络可分为广播型网络和点到点型网络，如图1-2所示。(a)(b)(c)(d)(e)图1-2广播型网络和点到点型网络计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.1第一代计算机网络──单机系统在计算机网络出现之前，信息的交换是通过磁盘进行的，如图1-3所示。CPU存储器磁盘存储器磁盘存储器终端图1-3利用磁盘实现数据交换计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.1第一代计算机网络──单机系统第一代计算机网络出现和发展在20世纪50～60年代，是以单个计算机为中心的远程联机系统。如图1-4所示。图1-4面向终端的单主机互连系统计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.1第一代计算机网络──单机系统随着远程终端的增多，增加前端处理机或通信控制处理机来专门负责主机与终端之间的通信控制，而主机专注于数据处理。这样就形成了以单个主机为中心、面向终端的第一代计算机网络，如图1-5所示。图1-5第一代计算机网络计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.2第二代计算机网络──分组交换网第二代计算机网络的发展时期主要是在20世纪60年代后期至80年代。出现了适合计算机间通信的交换技术——分组交换技术。这使计算机网络的概念发生根本性变化，表现在：(1)通信子网是计算机网络的一个重要组成部分，提供了通信支持；(2)计算机网络的资源共享强调的是通信资源的共享。第二代计算机网络的特点是以通信子网为中心的网络结构。计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.3第三代计算机网络──网络体系结构与协议标准化第三代计算机网络的主要发展时期是从20世纪80年代到90年代，是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化网络。从此，计算机网络的发展步入标准化道路。在计算机网络的发展过程中，各大计算机厂家提出了各种网络体系结构与网络协议。为此，国际标准化组织ISO在1984年正式颁布了开放系统互连参考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel)，简称为OSI标准。第三代计算机网络的特点就是网络体系结构的形成与标准化。计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.4第四代计算机网络──高速化、综合化第四代计算机网络出现在20世纪90年代以后，局域网技术已经逐步发展成熟，光纤、高速网络技术、多媒体和智能网络等技术相继出现，整个网络发展为以Internet为代表的互联网。这一代计算机网络以高速化、综合化、多媒体技术为特征。计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.5第五代计算机网络──下一代互联网2003年8月，国务院正式批复启动“中国下一代互联网示范工程”——CNGI(ChinaNextGenerationInternet)。CNGI是实施我国下一代互联网发展战略的启步工程，由国家发展和改革委员会主持。2006年9月23日，由中国教育和科研计算机网CERNET网络中心和清华大学等25所高校承担建设的中国下一代互联网示范工程CNGI示范网络核心网CNGI-CERNET2/6IX项目正式通过国家验收。目前，下一代互联网呈现出网络融合、设备电信化和模块化、智能化等发展趋势。计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.5第五代计算机网络──下一代互联网1.NGI的发展趋势(1)网络的融合(2)设备电信化和模块化(3)开放性和大容量(4)智能化计算机网络技术1.2计算机网络发展1.2.5第五代计算机网络──下一代互联网(1)IPv6(2)光纤高速传输技术(3)光交换与智能光网(4)宽带接入(5)城域网(6)软交换(7)3G和B3G移动通信系统(8)IP终端计算机网络技术1.3计算机网络的应用1.3.1专业应用计算机网络已遍布全球各个领域，被广泛应用到工业、农业、交通运输、邮电通信、文化教育、金融贸易、科学研究以及国防等领域。可以说，计算机网络的应用深入到社会的各个角落，已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。1.科学研究应用2.电子商务应用3.电子政务应用计算机网络技术1.3计算机网络的应用1.3.2日常应用计算机网络在日常生活工作中得到了更广泛的应用。根据中国互联网信息中心(CNNIC)的统计，日常生活工作中的网络应用按从高到低的使用率排序为网络音乐、即时通信、网络影视、网络新闻、搜索引擎、网络游戏、电子邮件和其它网络应用。1.搜索引擎2.电子邮件3.即时通信4.网络媒体5.数字娱乐6.其它计算机网络技术1.4网络标准化网络标准是网络领域内，对有关的网络技术活动或网络产品规定的、本行业必须共同遵守和使用的规则、要求或条件。目的是为了不同厂家的网络产品和设备能够相互兼容。按标准产生过程的不同，可以分为事实标准和法定标准两类。事实标准是无计划而客观形成的标准；法定标准是由标准化权威组织制定或采纳的合法、正式的标准。国际性的标准化权威组织通常分为两类：一是国家政府之间通过条约建立的标准化组织；二是非条约的、非政府性的标准化组织。计算机网络技术1.4网络标准化1.4.1国际电信联盟ITU国际电信联盟ITU(InternationalTelecommunicationUnion)是联合国的专门机构，其职能是对国际电信进行标准化。ITU的前身是1865年成立的国际电报联盟，1932年改称国际电信联盟。1993年进行改组，将原来的三个常设机构国际电报电话咨询委员会CCITT(ConsultativeCommitteeofInternationalTelegraphandTelephone)、国际无线电咨询委员会CCIR(ConsultativeCommitteeofInternationalRadio)、国际频率登记委员会IFRB(InternationalFrequencyRegistrationBoard)，分别改为电信标准部门ITU-T(ITUTelecommunicationStandardizationSector)、无线电通信部门ITU-R(ITURadioSector)和电信发展部门ITU-D(ITUTelecommunicationDevelopmentSector)。计算机网络技术1.4网络标准化1.4.2国际标准化组织ISO国际标准化组织ISO(InternationalOrganizationForStandardization)成立于1946年，是一个非条约的、非政府性的国际性标准化组织，也是世界上最大、最有权威性的国际标准化专门机构，总部设在瑞士日内瓦。主要活动是制定国际标准，协调世界范围内的标准化工作，组织各成员国和技术委员会进行情报交流，以及与其它国际组织进行合作，共同研究有关标准化问题。据ISO官方网站最新资料统计，目前ISO已制定了16500个国际标准，其中包括OSI，这个数字还以每年一千多个的速度增长。计算机网络技术1.4网络标准化1.4.3国际电工委员会IEC国际电工委员会IEC(IntornationalElactrotechnicalCommission)成立于1906年，总部设在瑞士日内瓦。其主要活动是促进电工、电子领域标准化及有关方面问题的国际合作。下设机构有理事会、执行委员会、中央办公室、咨询委员会和技术委员会及其分会。1947年，IEC作为一个电工部门并入ISO，但保持IEC的名称和工作程序。1976年，ISO与IEC达成协议，规定ISO和IEC都是法律上独立的团体，是互为补充的国际标准化组织。IEC负责电气工程和电子工程领域的标准化工作，其它领域由ISO负责。计算机网络技术1.4网络标准化1.4.4电气电子工业协会IEEE电气电子工业协会IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)的前身是1884年的AIEE(美国电气工程师协会)和IRE(无线电工程师协会)。1963年1月1日，AIEE和IRE正式合并为IEEE，总部设在美国纽约。IEEE的主要活动是推动电气电子技术在理论方面的发展和应用方面的进步。IEEE拥有全球近175个国家三十六万多名会员。通过多元化的会员，该组织在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域中都是主要的权威。计算机网络技术1.4网络标准化1.4.5美国电子工业协会EIA美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustrnicAssociation)成立于1924年，总部设在弗吉尼亚的阿灵顿。EIA下设工程委员会、政府关系委员会、公共事务委员会三个部门委员会和若干个电子产品部、