互联网体系结构与4个发展阶段

互联网体系结构主讲教师：李传杰第一章互联网概述本章目标了解：互联网的发展历史掌握：计算机网络的定义和功能掌握：计算机网络的分类和组成了解：互联网的接入方式了解：互联网的典型应用了解：下一代互联网计算机网络的形成与发展自从计算机网络从1954年初见雏形以来，共经历了4个主要的发展阶段，现在正处于第四阶段，并朝着更加智能的方向发展。◆第一阶段：计算机网络诞生◆第二阶段：分组交换的计算机网络◆第三阶段：标准化的计算机网络◆第四阶段：高速、综合、移动的计算机网络1.计算机网络诞生●时间：20世纪50年代初~60年代末。●主要特点：面向终端、面向最终用户。●关键技术：线路控制器、多路线路控制器、前置处理机●主要应用：MIT林肯实验室为美国空军设计的SAGE半自动化地面防空系统，美国航空公司与IBM共同研制的SABRE-1飞机订票系统。1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系。1954年出现了“线路控制器”使更多人能够使用计算机。20世纪60年代初，出现了“多重线路控制器”和“前置处理机”。2.分组交换网络●时间：20世纪60年代末~70年代中后期●主要特点：资源共享、分散管理、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。●关键技术：分组交换●主要应用：Internet的前身——ARPANET分组交换3.标准化网络●时间：20世纪70年代后期~90年代初。●主要特点：开放、标准化。●关键技术：OSI网络层次模型●主要应用：Internet传输层网络层数据链路层物理层会话层表示层应用层传输层网络层数据链路层物理层会话层表示层应用层传输数据接收数据网络传输介质1983年，ARPA和美国国防部通信局研制成功了用于异构网络的TCP/IP协议。1986年，美国国家科学基金会（NationalScienceFoundation，NSF）利用ARPAnet发展出来的TCP/IP的通讯协议，在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了NSFnet广域网。4.高速、移动的综合网络●时间：20世纪90年代至今●主要特点：高速、综合性、移动。●关键技术：宽带技术、●主要应用：Internet、移动互联5.下一代网络●时间：正在进行时●主要特点：智能化、综合化●关键技术：软交换、IPv6、光通信、NGN（NextGenerationNetwork）●主要应用：新一代因特网、网格计算互联网在中国的发展1987年，我国通过拨号线路与国际互联网（Internet）连通电子邮件服务，实现了与欧洲及北美地区的电子邮件通信功能。钱天白教授发出我国第一封电子邮件“AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld.”，揭开了中国人使用Internet的序幕。1990年11月28日，钱天白教授代表中国正式注册登记了中国的顶级域名CN。并且从此开通了使用中国顶级域名CN的国际电子邮件服务，从此中国的网络有了自己的身份标识。1992年6月，在日本神户举行的INET’92年会上，中国科学院钱华林研究员约见美国国家科学基金会国际联网部负责人，第一次正式讨论中国连入Internet的问题，但被告知，由于网上有很多美国的政府机构，中国接入Internet有政治障碍。1993年3月2日，中国科学院高能物理研究所租用AT&T公司的国际卫星信道接入美国斯坦福线性加速器中心（SLAC）的64K专线正式开通。专线开通后，美国政府以Internet上有许多科技信息和其它各种资源，不能让社会主义国家接入为由，只允许这条专线进入美国能源网而不能连接到其它地方。尽管如此，这条专线仍是中国部分连入Internet的第一根专线。专线开通后，国家基金委大力配合并投资30万元，使各个学科的重大课题负责人能够拨号连入高能所的这根专线，几百名科学家得以在国内使用电子邮件。1994年4月20日，中国国家计算与网络设施NCFC工程通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家。到1996年底，中国的互联网已形成了四大主流网络体系，分别归属于国家指定的4个部级互联管理单位：中科院、国家教委、邮电部和电子部。这四大主流网络体系分别为：中国公用计算机互联网（CHINANET）中国教育科研网（CERNET）中国科技网（CSTNet）中国金桥信息网（CHINAGBN）中国互联网络信息中心（ChinaInternetNetworkInformationCenter，简称CNNIC）是经国家主管部门批准，于1997年6月3日组建的管理和服务机构，行使国家互联网络信息中心的职责。计算机网络的定义1.计算机网络的定义计算机网络是一种将处在不同的地理位置且相互独立的计算机或设备，通过通信介质和网络设备按照特定的网络协议相互连接起来，利用网络操作系统进行管理和控制，从而实现信息传输和资源共享的一种信息系统。计算机网络系统组成计算机网络=资源子网+通信子网1.资源子网硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。2.通信子网传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。计算机网络系统组成通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。网络的分类按照地理范围分类按照管理方式分类按照数据传输方式分类按照拓扑结构分类按照地理范围分类局域网（localareanetwork，LAN）；城域网（metropolitanareanetwork，MAN）；广域网（wideareanetwork，WAN）。局域网的主要特点短距离：0.1~25km，可以是一个建筑物内、一个校园内或办公室内。高速率：4Mbps~10Gbps，从早期的4Mbps、十兆、百兆发展到现在的千兆、万兆，而且现在还在不断向前发展。高可靠：由于距离很近，传输相当可靠，有极低的误码率。低成本：相对于城域网、广域网来说，局域网架设成本是很廉价的。广域网的主要特点长距离：地理范围从几十公里到几千公里，是跨越城市，甚至是联通全球的远距离连接。低速率：一般情况下，广域网的传输速率是以Kbps为单位的。随着技术的发展，传输速度能达到Mbps，当然费用也大大提高了。高成本：相对于城域网、局域网来说，广域网的架设成本是很昂贵的。通信子网主要使用分组交换技术。城域网的主要特点城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；城域网在技术上与局域网相似。局域网与广域网局域网（LAN）与广域网（WAN）按照管理方式分类客户/服务器网络对等网络按照管理方式分类对等网(工作组)通常是由很少几台计算机组成，现在一般都称之为工作组，工作组采用分散管理的方式，因为账号存放在每台主机上，相同的配置工作需要在每台主机上重复进行，所以工作量较大，不适合大型网络的管理.客户机/服务器网(域)通常应用于大型网络中，采用集中管理方式，现在一般称之为域，在域中用户账号统一存放在域控制器上，管理员可以在DC上通过组策略对账号的权限进行设置，而不需要在每台机器上都设置一遍，大大减轻了管理人员的负担。适合大型网络的管理。按照数据传输方式分类广播网络(BroadcastingNetwork)网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型：单播、组播和广播。点对点网络(PointtoPointNetwork)网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方式主要应用于广域网中。广播网络的三种类型点对点网络拓扑结构拓扑学是几何学的一个分支，拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。网络拓扑图的作用工程施工的依据日后维护的资料按照拓扑结构分类总线型拓扑结构星型拓扑结构环形拓扑结构总线型拓扑结构优点：布线容易缺点：网络稳定性差、故障诊断困难星型拓扑结构优点：整体可靠性高、故障诊断容易。缺点：所需电缆多、整个网络依赖中央结点。环形拓扑结构优点：所需电缆较少、适用于光纤。缺点：整体可靠性差、故障诊断困难。混合型拓扑结构（网状）提供了网络的冗余路径，如果一条线路出现问题，另一条线路就接过通信，网络继续使用。树型PCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubPCsServerHubRouter网络拓扑图分析计算机网络的组成计算机网络是由两个或多个计算机通过特定通信模式连接起来的一组计算机，完整的计算机网络系统是由网络硬件系统和网络软件系统组成的。计算机网络硬件组成网络服务器网络工作站网络适配器（网卡）连接线（传输介质）通信连接设备（Modem、交换机、路由器等）计算机网络软件组成网络操作系统（NetworkOperatingSystem，NOS）：Windows2003、UNIX和LINUX等。网络协议：TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI等。应用服务软件：LotusNotes、MicrosoftExchangeServer等。互联网的接入方式ISDN接入ADSL接入CableModem接入局域网接入ADSL接入互联网的典型应用E-mailFTPTelnetBBS下一代互联网特点更快：至少是10Mbps接入更大：采用IPv6，总地址数达到2的128次方更安全：可以有效控制，防止黑客、病毒泛滥更及时：解决服务质量保证的问题更方便：应用更方便、简单下一代互联网在中国的发展2000年，由清华大学、北京大学、北京航空航天大学和北京邮电大学联合建设的“中国高速互联研究试验网（NSFCNET）”。NSFCNET在国内首次建成了IPv6试验网络。第二代中国教育和科研计算机网（CERNET2）是目前所知世界上规模最大的采用纯IPv6技术的下一代互联网主干网。总结网络的发展经历了四个阶段：诞生、分组交换、标准化、高速移动。中国的四大主流网络：CHINANET、CERNET、CSTNet、CHINAGBN。中国互联网络信息中心CNNIC计算机网络的定义网络的分类：地理范围、管理方式、数据传输结构、拓扑结构互联网的接入方式：ADSL接入