計算機網絡及通信(第1章)26

1、 網絡與通信技術主講人：馬永紅 副教授華北電力大學電氣與電子工程學院2015.3L1: 第1章 概 述n1.1 計算機網絡及其分類計算機網絡及其分類n1.2 計算機網絡的發(fā)展計算機網絡的發(fā)展n1.3 計算機網絡的標準化工作計算機網絡的標準化工作第一章作業(yè)：（第一章作業(yè)：（P14） 1.1，1.2，1.5，1.81.1 計算機網絡及其分類1.1.1 什么是計算機網絡n計算機網絡是計算機技術和通信技術相結合的產物 世界上第一臺電子 數字計算機ENIAC(1946)摩爾定律摩爾定律(18月速度翻倍，價格減半）月速度翻倍，價格減半）n荷蘭阿姆斯特丹Vrije大學計算機科學系教授、皇家藝術與科學院院士A

2、ndrew S. Tanenbaum：計算機網絡是自治的計算計算機網絡是自治的計算機互連起來的集合機互連起來的集合(An Interconnected Collection of Autonomous Computers)。n計算機網絡有硬件和軟件兩部分組成：(1) 硬件(Hardware)n計算機，即所謂的主機(Host)或端系統(tǒng)(End Systems, ES)。n通信設備，即中間系統(tǒng)(Intermediate Systems, IS)，如交換機和路由器等。n接口設備，如網卡。n傳輸媒體或稱傳輸介質(Medium)。(2) 軟件(Software)n通信協(xié)議：如CSMA/CD,TCP/IP

3、,ATM等。n應用軟件，如WWW, FTP, Email等。n計算機網絡提供各種各樣的應用服務：(1) 共享資源訪問，如萬維網訪問等。(2) 遠程用戶通信，如電子郵件等。(3) 網上事務處理，如電子商務等。1.1.2 計算機網絡的分類n計算機網絡的分類可以從不同的角度和特征進行劃分:n根據網絡覆蓋的地域范圍（跨越的距根據網絡覆蓋的地域范圍（跨越的距離）離）:LAN/MAN/WANn根據網絡的拓撲結構: 總線，星型網n根據使用的網絡的通信協(xié)議:TCP/IP, ATM.n根據數據的交換方式:電路交換,分組交換.n根據網絡使用單位的性質:企業(yè)網,校園網.n根據網絡的應用性質:教育網,證劵網.n局域網

4、（LAN）n一般地理范圍在10km以內。n主要特點：n數據傳輸速率高，一般為10100Mbit/s。n數據傳輸可靠，誤碼率低，通常為10-1210-7。n大多數LAN采用總線(Bus)、環(huán)形(Ring)及星形(Star)拓撲，結構簡單。n一般為廣播網絡(Broadcast Network):共享信道。n通常是由單一組織所擁有和使用。nLAN有以太網(Ethernet)、令牌環(huán)網(Token Ring Network)、令牌總線 網(Token Bus Network)和無線局域網(Wireless LAN, WLAN)等。n廣域網(WAN)n覆蓋地域可達100km以上。nWAN一般由主機和通信

5、子網組成。nWAN網絡拓撲結構一般比LAN復雜，多為網形(Mesh)、樹形(Tree) 或它們的混合。nWAN大多是交換式網絡(Switched Network)。nWAN常常采用信道復用技術。n典型的WAN有ARPANET和X.25分組交換網,幀中繼(Frame Relay, FR)， 異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM)。WAN(網形拓撲、交換式網絡)的網絡結構n城域網(MAN)n一般在10100km的區(qū)域。nIEEE 802.6分布式隊列雙總(Distributed Queue Dual Bus, DQDB,專門定義的MAN標準，見圖1-5，p5

6、)。nLAN和WAN都廣泛應用到MAN領域中：千兆和萬兆以太 網; ATM，同步數字系列/同步光纖網SDH/SONET，波分 多路復用WDM技術。n彈性分組環(huán)(Resilient Packet Ring, RPR，最近主要運用于MAN的技術)。n互聯(lián)網和Internetn若干個網絡由稱為路由器路由器(Router)的網絡設備連接在一起便成了互聯(lián)網，是網絡的集合，是網絡的網絡。nInternet是使用TCP/IP協(xié)議族協(xié)議族的、覆蓋全球范圍的、開放的互聯(lián)網。nTCP/IP技術的核心是實現網絡的互聯(lián)(Internetworking)，其關鍵的思想是在底層網絡與高層應用程序和用戶之間加入中間層次，屏

7、蔽底層細節(jié)，向用戶提供通用一致的網絡服務。nInternet拓撲結構是松散分層的，不受某個權威部門的控制，在商業(yè)利益驅動下擴展演進。nInternet 各個層次的網絡干線由不同級別的Internet服服務提供商務提供商(Internet Service Provider, ISP)來建立經營并向社會提供網絡服務,分為本地，地區(qū)和主干級本地，地區(qū)和主干級ISP。Internet網絡結構互聯(lián)網ISP:Internet服務提供商，服務提供商，BSP:主干級主干級ISP, NAP:網絡接入點，網絡接入點， POP:存在點存在點 1.2 計算機網絡的發(fā)展1.2.1 早期的計算機網絡n20世紀50年代中期

8、n美國地面防空系統(tǒng)(SAGE)。n美國航空公司的飛機票預訂系統(tǒng)(SABER)。n以單臺計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)以單臺計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng),終端不具備自主處終端不具備自主處理能力。理能力。 1.2.2 分組交換網的產生n20世紀60年代n多臺具有自主處理能力的計算機通過通信線路連接起來，使用分組交換方式進行通信。nARPANET：主機H+ IMP (Interface Message Processor)接口報文處理機接口報文處理機。ARPANET-存儲轉發(fā)存儲轉發(fā)的計算機網絡IMPn存儲轉發(fā)(Store And Forward)：基本信息單位稱為分組或包。n分組交換或包交換（特征：存儲

9、轉發(fā)存儲轉發(fā)），分組交換網（特征：分組交換分組交換）。n（圖1-8）通信子網(Communication Subnet) -公共數據網(Public Data Network-, PDN: 向社會提供數據傳輸服務)。 資源子網(Resource Subnet) 1.2.3 計算機網絡體系結構的形成n計算機網絡的層次結構及各層協(xié)議的集合統(tǒng)稱計算機網絡的體系結構(Architecture)。協(xié)議協(xié)議是同等層次之間信息交互的規(guī)則。n只有具有同樣體系結構的計算機網絡才能無縫地互連。nISO的開放系統(tǒng)互連參考模型(Open System Interconnection/Reference Model,

10、OSI/RM，未達到預期結果)nTCP/IP體系結構，事實上的標準。1.2.4 局域網的產生與發(fā)展n20世紀70年代產生： 1972年美國加州大學研制了Newhall loop網； 1974年英國劍橋大學計算機實驗室建立了劍橋環(huán)（Cambridge ring）。 1975年Xerox公司Palo Alto研究中心研制了第一個總線結構的實驗性的以太網（Ethernet）；n80年代，PC-LAN（微型機局域網），（微型機局域網），多種LAN紛紛出現n90年代后，以太網成為LAN的主流網絡，保持了支配性的市場地位。nIEEE對LAN的發(fā)展做出了卓越的貢獻（IEEE802系列標準） 1.2.5 In

11、ternet時代n20世紀90年代，計算機網絡進入了Internet時代。n1996年美國NGI (Next-Generation Internet)計劃（IPv4地地址不足址不足）。n1998年美國100多所大學成立UCAID，從事Internet2研究計劃。nNGI的基礎的基礎：全光網全光網 (All Optical Network, AON)；光互聯(lián)網論壇 (Optical Internetworking Forum, OIF)。Abilene主干（主干（UCAID的高速實驗床）的高速實驗床）1.2.6 計算機網絡在我國的發(fā)展n1989年11月，第一個分組交換網CNPAC建成。n1993

12、年中國公用分組交換網，CHINAPAC。n1994年，正式接入Internet。n目前我國有9大互聯(lián)網(P12)。n我國國民經濟和社會信息化的三大工程：政府上網工程、企業(yè)上網工程和家庭上網工程。n中國下一代互聯(lián)網示范工程(China Next Generation Internet, CNGI)。nCNGI第一個實驗網絡NSFCNET于1999年建設，2001年驗收，2001年CERNET2。1.3 計算機網絡的標準化工作1.3.1 標準化組織n國際標準化領域相關組織n國際標準化組織(International Standards Organization, ISO)。n電氣電子工程師協(xié)會(I

13、nstitute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)。n電信界標準化組織n國際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union, ITU)。下屬的電信標準化部門ITU-T，前身為國際電報電話咨詢委員會(CCITT)，其標準稱為“建議”，政府可以按自己的意愿決定是否采用。n因特網標準化機構n因特網協(xié)會(Internet Society, ISOC)。n因特網體系結構委員會(Internet Architecture Board, IAB)。n因特網工程部(Internet Engineering Task Force, IETF)。n因特網研究部(Internet Research Task Force, IRTF)。n因特網編號管理局(Internet Assigned Numbers Authority, IANA)，Internet名字和號碼分配公司(ICANN)。nRFC 編輯部(RFC Editor)，RFC (Request For Comments, 請求評注)文檔。關于因特網的標準化工作因特網協(xié)會 ISOC因特網研究指導小組IRSG 因特