计算机网络概述

计算机网络技术倪玉兴主讲江南大学人文学院教育技术系计算机网络技术第1章计算机网络概述Ch1IntroductiontoComputerNetwork2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有2Ch1计算机网络概述第1章的主要内容计算机网络的形成与发展，计算机网络的基本概念，计算机联网的目的和基本功能，计算机网络的分类，计算机网络系统的组成结构，计算机网络的拓扑结构，因特网和我国计算机网络的发展，计算机网络的现状和发展趋势等。第1章的授课安排课堂讲授：6～8课时[课外10课时]第1章的重点和难点计算机网络的定义和功能计算机网络的系统结构与拓扑结构2020年9月15日3江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有Ch1计算机网络概述2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有4CH1计算机网络概述第1节计算机网络的形成与发展Section1TheFormationandDevelopmentofComputerNetwork2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有5计算机网络诞生之前2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有6ENIACEDVACIBMS/360IBMS/370DECPDP小型机计算机网络形成的原因及意义2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有7诱发因素主要需求因素1、军事需求——指挥系统等2、社会需求——数据共享等3、科研需求——信息交换等4、商业需求——快速高效安全5、个人需求——娱乐信息服务现实条件：计算机技术+通信技术计算机网络技术现代意义：信息时代+知识经济时代信息化+全球化无处不在的通信网络发展潮流：单一信息网络的并行运行综合信息网络[三网合一]国家战略地位：支柱产业、核心技术、信息资源保障计算机网络解决的基本问题2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有8早期20世纪70年代以前主机与多个终端之间的远程通信基于传统电话线路的电路交换技术中期20世纪70-80年代主机与主机之间的远程通信分组交换技术和标准化解决方案现代20世纪90年代以后网络与网络之间的互连互通互操作高速通信技术和各种网络互连技术主机-终端模式2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有9主机Host终端Terminal主机Host终端Terminal终端Terminal终端Terminal多重线路接入控制器主机-终端模式2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有10远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal主机Host多重线路接入控制器电信网调制解调器Modem调制解调器Modem网络技术的萌芽2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有11远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal主机Host前端处理机电信网调制解调器Modem调制解调器Modem网络技术的雏形2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有12远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal远程终端RemoteTerminal主机Host前端处理机电信网调制解调器Modem调制解调器Modem集中器集中器集中器首现“信息孤岛现象”2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有13相对独立的主机系统A相对独立的主机系统B相对独立的主机系统C分组交换网络2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有14主机独立的计算机系统终端节点收发数据包通信控制处理机中间节点数据包存储与转发早期广域网形态的通信子网后期出现简单的局域网形态分组交换技术有效改进了电路交换存在的问题和缺陷，大大提高了线路利用率和通信效率。ARPANET2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有151969年11月开始运行的ARPANET仅有几个节点，分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机。ARPANET主要是用于军事研究目的，它的主要指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。ARPANET的演变2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有16ARPANET第一阶段的运行任务主要服务于美国军事系统，取得了成功，但主要目标还是进行科学试验。20世纪70年代中期，ARPANET试验进入第二阶段，目标是有效实现网络更大范围的互连和更高可靠性的运行，主要的改进是通信协议，由此产生了最杰出的成果TCP/IP协议，并在80年代完成全网部署和运行，极大地促进了网络技术的发展和应用。进入20世纪80年代中期，ARPANET分解为两个独立运行的网络，其一专门服务于美国军事领域，命名为MILNET，该网络历经技术更迭一直服务至今；其一主要服务于科研领域，仍然称为ARPANET。但随着更多的科研人员等提出对网络使用的需求，ARPANET不能完全满足需求了，因此80年代中期美国国家自然科学基金会NSF牵头，依托其掌握的全美重要的超级计算中心和通信资源建立了覆盖全美的NSFNET。到80年代末期NSFNET基本取代了ARPANET，成为美国最主要的公共服务网络，ARPANET正式谢幕推出历史舞台。随着NSFNET的用户越来越多功能越来越强大，有更多的商家发现了其中蕴含的商业价值。进入20世纪90年代，越来越多的商业公司接入到NSFNET的运营和服务中来，网络商业化的氛围加重。随着Web技术的成功，NSFNET越来越被普通民众了解和使用，由此逐渐演变成为今天的Internet，其服务范围很快从美国本土发展到全球各地。网络技术的多样化2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有17ARPANET及后来的NSFNET等网络的成功运行引发了更多的科研人员和技术人员以及商业公司等对网络技术关注，大量的人力、物力、财力被投入到网络技术的研发中，促使越来越多新型网络技术的诞生。网络技术的多样性主要体现在两个方面：网络硬件和网络软件。网络硬件方面早期主要以ARPANET等远程广域网络设备为主，20世纪70年代末发明了局域网技术，带来日益丰富的局域网联网设备及网络互连设备。网络软件方面最突出的是TCP/IP通信协议以及随着局域网技术发展的各种局域网通信协议和服务软件等，进入90年代以后网络操作系统成为重要网络软件技术。网络技术多样化促进了网络技术市场的繁荣，但背后隐藏的问题也日益凸显。再现“信息孤岛现象”2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有18网络系统A网络系统B网络系统C“信息孤岛”A“信息孤岛”B“信息孤岛”C在一定的网络技术标准支持下，采取相关的技术和设备，实现不同层次的不同技术形态网络的互连，由此形成更大规模的。国际互联网(Internet)是基于TCP/IP技术实现的，全世界范围内的最大规模的互联网络，是在ARPANET的基础上逐渐发展演变而形成的。网络技术的标准化2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有19网络技术的标准化可在三个层次实现网络硬件层面的标准化设计与制造——促进不同厂家设备之间的互换互用互操作网络软件层面的标准化设计与运行——促进不同网络形态之间的互通互连互操作网络体系结构层面的标准化与应用——促进任何异构网络之间的互连互通互操作网络技术的标准化工作最早是在20世纪70年代中期由美国主要的网络产品公司提出，然后相关国家的标准组织和国际标准组织加入到标准的制定和推广应用的行列中，到20世纪90年代形成了相对完整且成熟的网络技术标准，大大改善了网络技术的生存空间和运用效果，由此促使计算机网络技术走上标准化、正规化的良性发展道路。计算机网络发展历程2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有2020世纪60年代至70年代中期20世纪50年代20世纪70年代中期至80年代20世纪90年代至现在萌芽雏形发展成熟主机-终端模式单机联机系统为主，作技术准备和理论层面的研究；计算机-计算机网络模式广域网技术为主，形成分组交换技术，以ARPANET网络为典型代表；标准化体系结构计算机网络模式发展各种广域网和局域网技术，形成多种网络体系结构推出具有重大历史意义的TCP/IP协议、以太网等技术；高速综合网络和网络互连模式以Internet的发展与推广应用为主，大力发展多种高速网络技术，网络安全技术显得更为重要，网络结构化布线与系统集成等技术投入使用。网络发展历程中的重大事件1969年由DARPA资助研制的ARPANET网络投入运行；20世纪70年代网络体系结构标准的建立与竞争；20世纪70年代末局域网技术形成，80年代推广应用；1983年由DARPR组织开发的TCP/IP协议投入应用；1993年美国政府提出NII行动计划和1994年提出GII倡议，构建“数字化地球”设想；1994年中国政府提出建设三金（金桥、金卡、金关）工程，而后又陆续开展了多个领域的金字工程；1996年美国提出开发和建设Internet2（NGI）；20世纪末中国提出全民上网的目标……2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有21网络发展历程中的技术突破2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有22突破5高速数据交换和传输技术突破4网络管理和安全技术突破3网络核心软件技术突破2TCP/IP技术突破1分组交换技术突破…?发展计算机网络的支撑技术2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有23硬件技术软件技术有线通讯技术无线通讯技术微电子技术光电子技术Network计算机网络Electronics电子技术Communication通讯技术Computer计算机技术CH1计算机网络概述第2节计算机网络的概念Section2TheConceptsofComputerNetwork2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有24计算机网络的定义2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有25计算机网络是个发展中的概念和技术计算机网络的精确定义至今没有统一。不同的网络定义反映了人们对网络本质的不同理解，也体现了网络技术的发展水平与阶段。资源共享的观点：实质上是从计算机网络的基本功能来定义计算机网络，比较符合当前人们对计算机网络本质的认识，较常采用。用户透明的观点：实质上定义了分布式计算机系统；分布式系统和计算机网络系统是两个不同的概念，但二者有十分密切的关系。广义的观点：实质上定义了计算机网络中的通讯网络；主要应用在主机-终端系统中，目前已经不适用。计算机网络的定义一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互联起来，彼此间实现互相通信，并且计算机的硬件、软件和数据资源大家都可以共同使用，实现资源共享的整个系统就叫做计算机网络。——摘自《计算机与信息科学十万个为什么》计算机网络(ComputerNetwork)就是指使用一定的通信线路，把地理位置上相对分散的、具有独立自治能力的计算机系统等连接起来，在一定通信协议的约束与控制下，实现数据交换的通信系统。——参考教材P5王群定义2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有26计算机网络的含义2020年9月15日江南大学人文学院倪玉兴2008-2012版权所有27计算机网络就是指使用一定的通信线路，把地理位置上相对分散