2023學年完整公開課版網(wǎng)絡

第1章計算機網(wǎng)絡概論本章學習要求：了解：計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展掌握：計算機網(wǎng)絡的定義掌握：計算機網(wǎng)絡的拓撲構型掌握：計算機網(wǎng)絡的分類方法了解：典型的計算機網(wǎng)絡了解：公共數(shù)據(jù)網(wǎng)的發(fā)展了解：計算機網(wǎng)絡應用的主要領域了解：計算機網(wǎng)絡應用帶來的社會問題1.1計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展

計算機網(wǎng)絡發(fā)展階段的劃分

第一階段：20世紀50年代數(shù)據(jù)通信技術的研究與發(fā)展第二階段：20世紀60年代

ARPANET與分組交換技術的研究與發(fā)展第三階段：20世紀70年代網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議標準化的研究廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)與公用分組交換網(wǎng)的研究與應用第四階段：20世紀90年代

Internet技術的廣泛應用網(wǎng)絡計算技術的研究與發(fā)展寬帶城域網(wǎng)與接入網(wǎng)技術的研究與發(fā)展網(wǎng)絡與信息安全技術的研究與發(fā)展

第一階段：20世紀50年代

數(shù)據(jù)通信技術的研究與發(fā)展第一階段的特點：以單臺計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。IBM在1963年投入使用的飛機訂票系統(tǒng)SABRE-1第二階段：初級計算機網(wǎng)絡

20世紀60年代

ARPANET與分組交換技術的研究與發(fā)展

典型代表是美國國防部高級研究計劃局（advancedresearchprojectsagency,ARPA）的ARPAnet（通常稱為ARPA網(wǎng)）分組交換技術出現(xiàn)。ARPAnet網(wǎng)絡首先將計算機網(wǎng)絡劃分為“通信子網(wǎng)”和“資源子網(wǎng)”兩大部分第二階段特點：(1)完成了對計算機網(wǎng)絡定義、分類與子課題研究內(nèi)容的描述；(2)提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡結構的概念；(3)研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法；(4)采用了層次結構的網(wǎng)絡體系結構模型與協(xié)議體系；(5)促進了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展；(6)為Internet的形成與發(fā)展奠定了基礎。通信子網(wǎng)”和“資源子網(wǎng)第三階段：開放式的標準化計算機網(wǎng)絡

20世紀70年代

網(wǎng)絡體系結構與協(xié)議標準化的研究廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)與公用分組交換網(wǎng)的研究與應用國際標準化組織（InternationalStandardsOrganization,ISO）提出了開放系統(tǒng)的互連參考模型與協(xié)議第三階段的特點“開放式”所有的計算機網(wǎng)絡和通信設備都遵循著共同認可的國際標準，從而可以保證不同廠商的網(wǎng)絡產(chǎn)品可以在同一網(wǎng)絡中順利進行通信。第四階段：新一代的計算機綜合性、智能化、寬帶高速網(wǎng)絡20世紀90年代

Internet技術的廣泛應用網(wǎng)絡計算技術的研究與發(fā)展寬帶城域網(wǎng)與接入網(wǎng)技術的研究與發(fā)展網(wǎng)絡與信息安全技術的研究與發(fā)展第四階段的特點：Internet的普及與應用1.2計算機網(wǎng)絡定義廣義的觀點、資源共享的觀點與用戶透明性的觀點廣義的觀點：計算機網(wǎng)絡是一個通信網(wǎng)絡用戶透明性的觀點

定義計算機網(wǎng)絡是一個分布式計算機系統(tǒng)資源共享的觀點：以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合。（包含三個方面的意義）（1）建立網(wǎng)絡的目的：實現(xiàn)資源共享；（2）互聯(lián)的計算機的要求：分布在不同位置的有“自治系統(tǒng)”的計算機；（3）聯(lián)網(wǎng)的計算機的通信：遵守共同的協(xié)議。1.3計算機網(wǎng)絡的基本功能計算機網(wǎng)絡的功能可歸納為資源共享、提供人際通信手段、提高可靠性、節(jié)省費用、便于擴充、分組負荷及協(xié)同處理等方面。1.4計算機網(wǎng)絡的分類1.4.1按網(wǎng)絡傳輸技術進行分類；1.4.2按網(wǎng)絡覆蓋范圍進行分類；1.4.3按網(wǎng)絡應用管理范圍分類；1.4.1按網(wǎng)絡傳輸技術進行分類；在通信技術中，通信信道的類型有兩類：廣播通信信道與點對點通信信道。廣播通信信道：多個結點共享一個通信信道，一個結點廣播信息，其他結點必須接收信息。點對點通信信道：一條通信線路只能連接一對結點，如果兩個結點之間沒有直接連接的線路，那么它們只能通過中間結點轉接。廣播式網(wǎng)絡（BroadcastNetworks）：所有的計算機都共享一個公共通信信道，當一臺計算機利用共享通信信道發(fā)送報文分組時，所有其他的計算機都會“收聽”到這個分組。所以任意時刻只有一臺計算機發(fā)送數(shù)據(jù)。在廣播式網(wǎng)絡中，發(fā)送的報文分組的目的地址可以有3類：單一結點地址、多結點地址與廣播地址。點對點式網(wǎng)絡(Point-to-PointNetworks)。每條物理線路連接一對計算機，假如兩臺計算機之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的分組傳輸就要通過中間結點的接收、存儲與轉發(fā)，直至目的結點。1.4.2按網(wǎng)絡覆蓋范圍進行分類

按覆蓋的地理范圍劃分，計算機網(wǎng)絡可以分為以下3類：●局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）；●城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）；●廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）；局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）的特點：（1）局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它適用于機關、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計算機、終端與各類信息處理設備聯(lián)網(wǎng)的需求；（2）局域網(wǎng)提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mb/s∽10Gb/s）、低誤碼率的高質量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境；（3）局域網(wǎng)一般屬于一個單位所有，易于建立、維護與擴展；（4）從介質訪問控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為共享介質式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。城域網(wǎng)：城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡，城域網(wǎng)設計的目標是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求。廣域網(wǎng)：廣域網(wǎng)也稱為遠程網(wǎng)。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。1.4.3按網(wǎng)絡應用管理范圍分類1.因特網(wǎng)（Internet）：2.內(nèi)連網(wǎng)（Intranet）:3．外連網(wǎng)（Extranet）1.因特網(wǎng)（Internet）：定義：Internet就是由多個不同結構的網(wǎng)絡，通過統(tǒng)一的協(xié)議和網(wǎng)絡設備，即通過TCP/IP協(xié)議和路由器等互相連接而成的，跨越國界的世界范圍內(nèi)的大型互連網(wǎng)絡。2.內(nèi)連網(wǎng)（Intranet）定義：可以將由私人、公司或企業(yè)等利用Internet技術及其通信標準和工具建立的內(nèi)部TCP/IP信息網(wǎng)絡定義為Intranet。3.外連網(wǎng)（Extranet）定義：Extranet是一種使企業(yè)與客戶，企業(yè)與企業(yè)互聯(lián)而成的，為了完成共同目標的合作網(wǎng)絡。它將企業(yè)的Intranet進一步擴展到合作伙伴，從而形成了企業(yè)之間相關信息共享、信息交流和相互通信的介于Internet與Intranet之間的網(wǎng)絡。1.5計算機網(wǎng)絡的組成與結構由于計算機網(wǎng)絡的基本功能分為數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大部分，因此它所對應的結構必然分成兩個部分：負責數(shù)據(jù)處理的計算機與終端設備；負責數(shù)據(jù)通信的通信控制處理機（communicationcontrolprocessor,CCP）與通信線路。從計算機網(wǎng)絡組成的角度看，典型的計算機網(wǎng)絡按其邏輯功能可以分為“資源子網(wǎng)”和“通信子網(wǎng)”兩部分通信子網(wǎng)”和“資源子網(wǎng)1.5.1計算機資源子網(wǎng)（1）資源子網(wǎng)的組成：由擁有資源的主計算機、請求資源的用戶終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)的外設、各種軟件資源與信息資源等組成。（2）資源子網(wǎng)的基本功能：資源子網(wǎng)負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務，并向網(wǎng)絡用戶提供各種網(wǎng)絡資源與網(wǎng)絡服務。1.5.2計算機通信子網(wǎng)

1．通信子網(wǎng)的組成通信子網(wǎng)按功能分類可以分為數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸兩部分；通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路與其他通信設備組成。2．通信子網(wǎng)的基本功能通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡通信功能，完成全網(wǎng)主機之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制和變換等通信任務。負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā)及通信處理等工作。1.5.3現(xiàn)代網(wǎng)絡結構的特點

流媒體服務器遠程教學CERNETinternetINTERNET網(wǎng)絡中心CAMS流媒體服務器Web/Mail/FTP/DNS網(wǎng)管課件視頻GK視頻管理MCUNE16/08/05/R46S5516/S6500教室樓S3526/302610M100M宿舍區(qū)以太網(wǎng)S3026WLANAP會議室/圖書館S2000視頻教室/視頻會議室S3026S2000S2000辦公樓10M100MS2000校外人員A8010PSTNS3526/3026S2000S2000S5516/S6500S8016/S8512校園網(wǎng)解決方案(弱管理）

1.6計算機網(wǎng)絡的拓撲結構1.6.1計算機網(wǎng)絡拓撲的定義1.6.2網(wǎng)絡拓撲的分類與基本網(wǎng)絡拓撲結構的類型1.6.1計算機網(wǎng)絡拓撲的定義拓撲學首先把實體抽象成與其大小、形狀無關的點，將連接實體的線路抽象成線，進而研究點、線、面之間的關系。計算機網(wǎng)絡拓撲就是通過計算機網(wǎng)絡中各個節(jié)點與通信線路之間的幾何關系來表示網(wǎng)絡結構，進而反映出網(wǎng)絡中各實體之間的結構關系。網(wǎng)絡拓撲的定義通常將網(wǎng)絡中的計算機主機、終端和其他通信控制與處理設備抽象為節(jié)點；通信線路抽象為線路，而將節(jié)點和線路連接而成的幾何圖形稱為網(wǎng)絡的拓撲結構。網(wǎng)絡拓撲結構可以反映出網(wǎng)絡中各實體之間的結構關系。1.6.2網(wǎng)絡拓撲的分類與基本網(wǎng)絡拓撲結構的類型

廣播信道通信子網(wǎng)的拓撲與點對點線路通信子網(wǎng)的拓撲。廣播信道通信子網(wǎng)的特點

在任一時間內(nèi)只允許一個節(jié)點使用公共通信信道，當一個結點利用公用通信信道“發(fā)送”數(shù)據(jù)時，其他結點只能“收聽”正在發(fā)送的數(shù)據(jù)。廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓撲構型主要有4種：總線型、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信型?？偩€型、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信型點對點式的通信子網(wǎng)

在采用點對點線路的通信子網(wǎng)中，每條物理線路連接一對節(jié)點。如果兩個節(jié)點之間沒有直接相連的物理線路，則它們之間的通信只能通過中間其他節(jié)點轉接。采用點對點線路的通信子網(wǎng)的基本拓撲構型有4類：星型、環(huán)型、樹型與網(wǎng)狀型拓撲。

1.7中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的最新發(fā)展1.7.1中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的四大突破；1.7.2中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的商用；1.7.1中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的四大突破；一是開創(chuàng)性地建成了世界第一個純IPv6網(wǎng)，加速了世界下一代互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的步伐；二是開創(chuàng)性地提出了IPv6（互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版）源地址認證，為下一代互聯(lián)網(wǎng)的安全奠定了基礎；三是我國科學家還首次提出了“IPv6overIPv4”的過渡技術方案，為第一代互聯(lián)網(wǎng)與第二代互聯(lián)網(wǎng)的過渡提供了重要解決方案；四是首次在全國主干網(wǎng)中大規(guī)模使用國產(chǎn)IPv6路由器，為之提供了重要的試驗環(huán)境及平臺，加速了我國在IPv6核心路由器技術上的成熟，徹底擺脫了我國在互聯(lián)網(wǎng)建設上對國外的依賴，具有重要的戰(zhàn)略意義。1.7.2中國下一代互聯(lián)網(wǎng)的商用；中國的IPv6商用即將到來。到2008年北京奧運會期間，中國將開始提供IPv6商用服務。1.8計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用帶來的社會問題計算機犯罪1.8計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的應用帶來的社會問題計算機犯罪正在引起社會的普遍關注，而計算機網(wǎng)絡是攻擊的重點1.9小結計算機網(wǎng)絡是計算機技術與通信技術高度發(fā)展、緊密結合的產(chǎn)物，網(wǎng)絡技術對當前社會發(fā)展產(chǎn)生著重要的影響；當前計算機網(wǎng)絡發(fā)展的特點是Internet的廣泛應用與高速網(wǎng)絡技術的迅速發(fā)展；從資源共享觀點來看，計算機網(wǎng)絡是“以能夠相互共享資源的方式互連起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”；隨著微型計算機和局域網(wǎng)的廣泛應用，在現(xiàn)代的廣域網(wǎng)一般是通過路由