第一講、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主講：耿凱峰單位：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中心電話要參考教材張思卿等編著華中科技大學(xué)出版社2013這門課的上法？可以這么上……*&;@`$‘~#=“|+?!這門課怎么學(xué)…也可以這么上……希望我們在課上能集體討論，不希望課堂是我一個(gè)人的活動(dòng)場所。你有一個(gè)蘋果，我有一個(gè)蘋果，交換后我們各自有一個(gè)蘋果；你有一種思想，我有一種思想，交換后我們各有兩種思想了

頭腦風(fēng)暴法考核方法：平時(shí)成績（點(diǎn)名+平時(shí)作業(yè)+…）+學(xué)期結(jié)束考核幾點(diǎn)要求：1、有事請假（班干部上課前將請假條交給我）。2、課堂不要大聲喧嘩，以免影響他人學(xué)習(xí)。3、希望大家學(xué)完這門課都能夠有所收獲。4、理論+技術(shù)雙豐收。第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展過程掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用了解網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化意義1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)這兩大現(xiàn)代技術(shù)密切結(jié)合的產(chǎn)物。它代表了當(dāng)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一個(gè)極其重要的方向。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)包括了硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和通信等多種技術(shù)。可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展進(jìn)程分為以下4代：1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展

1.第1代：面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段是從20世紀(jì)50年代中期至60年代末期，計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)初步結(jié)合，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形。面向終端的網(wǎng)絡(luò)1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展2.第2代：初級計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第2代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)60年代末期至70年代中后期開始，以美國ARPAnet與分組交換技術(shù)開始，也被稱為“計(jì)算機(jī)-計(jì)算機(jī)”網(wǎng)絡(luò)。這是以通信子網(wǎng)為中心，用戶共享的資源子網(wǎng)則在通信子網(wǎng)的外圍。理論基礎(chǔ)為分組交換技術(shù)。

分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定的長度，每個(gè)部分叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，用以指明該分組發(fā)往何地址，然后由交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，將他們轉(zhuǎn)發(fā)至目的地，這一過程稱為分組交換。進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)。何為分組交換？1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展3. 第3代：開放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第3代是指從20世紀(jì)70年代初期至90年代中期的發(fā)展階段。在這個(gè)階段中，ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）提出了開放系統(tǒng)互連參考模型，即OSI（開放式系統(tǒng)互連）體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)共存。1.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展4. 第4代：新一代的計(jì)綜合性、智能化、寬帶、無線等高速安全網(wǎng)絡(luò)第4代是指20世紀(jì)90年代中期至21世紀(jì)初期這個(gè)階段，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與Internet（即因特網(wǎng)）向著全面互連、高速、智能化發(fā)展，并得到了廣泛地應(yīng)用。1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義對“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”做如下定義：為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信交往、資源共享和協(xié)同工作，利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散的、各自具備自主功能的一組計(jì)算機(jī)有機(jī)地聯(lián)系起來，并且由功能完善的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議進(jìn)行管理的計(jì)算機(jī)復(fù)合系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及到以下3個(gè)要點(diǎn)。1. 自主性一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以包含有多臺(tái)具有“自主”功能的計(jì)算機(jī)。所謂的“自主”是指這些計(jì)算機(jī)離開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之后，也能獨(dú)立地工作和運(yùn)行。1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義通信手段有機(jī)連接人們構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)需要采用通信的手段，把有關(guān)的計(jì)算機(jī)（節(jié)點(diǎn)）“有機(jī)地”連接起來。所謂的“有機(jī)”地連接是指連接時(shí)彼此必須遵循所規(guī)定的約定和規(guī)則。1.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)組建的3個(gè)目的建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)通信的交往、信息資源的交流、計(jì)算機(jī)分布資源的共享，或者是協(xié)同工作。一般將計(jì)算機(jī)資源共享作為網(wǎng)絡(luò)的最基本特征。1.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用1. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)之間和計(jì)算機(jī)用戶之間的相互通信交往。資源共享，包含計(jì)算機(jī)硬件資源、軟件資源和數(shù)據(jù)與信息資源共享。計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)用戶之間的協(xié)同工作。1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在資源共享和信息交換方面所具有的功能，是其它系統(tǒng)所不能替代的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所具有的高可靠性、高性能價(jià)格比和易擴(kuò)充性等優(yōu)點(diǎn)，使得它在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、郵電通信、文化教育、商業(yè)、國防以及科學(xué)研究等各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)行業(yè)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。

我國有關(guān)部門也已制訂了"金橋"、"金關(guān)

"和"金卡"三大工程，以及其它的一些金字號工程，這些工程都是以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)設(shè)施，為促使國民經(jīng)濟(jì)早日實(shí)現(xiàn)信息化的主干工程，也是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍實(shí)在太廣泛，本節(jié)僅能涉及一些帶有普遍意義和典型意義的應(yīng)用領(lǐng)域。

（1）辦公自動(dòng)化OA（OfficeAutomation）（2）電子數(shù)據(jù)交換EDI（ElectronicDataInterchange）（3）遠(yuǎn)程交換（Telecommuting）（4）遠(yuǎn)程教育（DistanceEducation）（5）電子銀行（6）電子公告板系統(tǒng)BBS（BulletinBoardSystem）（7）證券及期貨交易

（8）校園網(wǎng)（CampusNetwork）…

…1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類的標(biāo)準(zhǔn)很多。例如：按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類，按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分類，按信道訪問方式分類，按數(shù)據(jù)的傳輸方式分類等等。本書按網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)分布距離的長短，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為三類，它們的特征參數(shù)見參表1-1。

表1-1各類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù)網(wǎng)絡(luò)分類 縮寫 分布距離大約 網(wǎng)絡(luò)中的物理設(shè)備 傳輸速率范圍局域網(wǎng) LAN 10m 房間 10Mb/s～10Gb/s

100m 建筑物

1km 校園 城域網(wǎng) MAN 10km 城市56Kb/s～10Gb/s廣域網(wǎng) WAN 100~1000km 國家 56Kb/s～2Gb/s

1.局域網(wǎng)（localareanetwork，LAN）局域網(wǎng)就是局部區(qū)域內(nèi)通過高速線路互連而成的較小區(qū)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在局域網(wǎng)中，所有的計(jì)算機(jī)及其他互連設(shè)備的分布范圍一般在有限的地理范圍內(nèi)，因此，局域網(wǎng)的本質(zhì)特征是分布距離短、數(shù)據(jù)傳輸速度快。目前，應(yīng)用最多的是“共享式局域網(wǎng)”和“交換式局域網(wǎng)”兩種類型。1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1、共享式以太網(wǎng)是總線型拓?fù)?，多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享單一的傳輸介質(zhì)。當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)向另一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸幀時(shí)，其他所有計(jì)算機(jī)必須等待。交換式以太網(wǎng)的核心設(shè)備是以太網(wǎng)交換機(jī)，2、交換式局域網(wǎng)它可以有端口，每個(gè)端口可以單獨(dú)與一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，也可以與一個(gè)以太網(wǎng)集線器連接。對于的共享介質(zhì)以太網(wǎng)來說，當(dāng)連接到集線器中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它將用廣播方式將數(shù)據(jù)傳送到集線器的每個(gè)端口。交換式以太網(wǎng)從根本上改變了“共享介質(zhì)”的工作方式，它通過以太網(wǎng)交換機(jī)端口與節(jié)點(diǎn)之間的多個(gè)并發(fā)連接，多節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)的并發(fā)傳輸。

共享式局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)的區(qū)別是什么？因此，交換式以太網(wǎng)可以增加網(wǎng)絡(luò)帶寬，改善局域網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量。共享式局域網(wǎng)是在同一時(shí)間內(nèi)點(diǎn)對多點(diǎn)傳輸，而交換式局域網(wǎng)是在同一時(shí)間內(nèi)點(diǎn)對點(diǎn)傳輸。

2.城域網(wǎng)（metropolitanareanetwork，MAN）城域網(wǎng)覆蓋的地理范圍可以從幾十公里到幾百公里。人們通常使用WAN的技術(shù)去構(gòu)建與MAN目標(biāo)范圍、大小相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)。1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

3.廣域網(wǎng)（wideareanetwork，WAN）廣域網(wǎng)又稱“遠(yuǎn)程網(wǎng)”。廣域網(wǎng)覆蓋的地理范圍可以從幾十公里到上千公里，甚至是上萬公里，因此，可跨越城市、地區(qū)、國家甚至幾個(gè)大洲。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用各種公共網(wǎng)絡(luò)。1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)我們可以從“傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”和“現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)”兩個(gè)層面去認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.3.1 傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是計(jì)算機(jī)處理技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合。因此，從傳統(tǒng)觀點(diǎn)看計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)按照邏輯功能可以劃分為數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大部分；即分為“資源子網(wǎng)”和“通信子網(wǎng)”兩部分，如圖1-1表示了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)1.3.1.1 計(jì)算機(jī)資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)的組成如圖1-1所示，“資源子網(wǎng)”由擁有資源的主機(jī)系統(tǒng)、請求資源與服務(wù)的用戶終端、終端控制器、通信子網(wǎng)的接口設(shè)備、軟件資源、硬件共享資源和數(shù)據(jù)資源等組成。圖1-1傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)1.3.1.1 計(jì)算機(jī)資源子網(wǎng)

（1） 主機(jī)（host）在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的“主機(jī)”可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、工作站或者微型機(jī)（PC）。（2） 終端（terminal）（3） 網(wǎng)絡(luò)中的共享設(shè)備1.3.1.1 計(jì)算機(jī)資源子網(wǎng)

2. 資源子網(wǎng)的基本功能資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)客戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。1.3.1.2 計(jì)算機(jī)通信子網(wǎng)

1.通信子網(wǎng)的組成通信子網(wǎng)從硬件角度看，通信子網(wǎng)由路由器、通信線路和其他通信設(shè)備組成。（1） 通信控制處理機(jī)（communicationcontrolprocessor，CCP）（2） 通信線路（3） 信號變換設(shè)備1.3.1.2 計(jì)算機(jī)通信子網(wǎng)

2.通信子網(wǎng)的基本功能通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，完成全網(wǎng)主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制和變換等通信任務(wù)。負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及通信處理等工作。1.3.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示；但是，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，更多的用戶是通過局域網(wǎng)接入廣域網(wǎng)，進(jìn)而接入Internet；而不是通過大型主機(jī)接入廣域網(wǎng)，因此，實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際結(jié)構(gòu)，依然由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。

圖1-2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際結(jié)構(gòu)

1.3.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)隨著微型計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，大量的個(gè)人計(jì)算機(jī)通過局域網(wǎng)、電話網(wǎng)、電視網(wǎng)、電力網(wǎng)或無線網(wǎng)等連入廣域網(wǎng)，進(jìn)而接入Interent。在Internet中，各種網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)。逐級連接后，就形成了如圖1-3所示的，由路由器和TCP/IP協(xié)議互聯(lián)而成的大型、層次結(jié)構(gòu)的Internet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。圖1-3現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)

1.3.2 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)代的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要指Internet網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu)。Internet又稱“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”，它是由各種類型的網(wǎng)絡(luò)通過路由器，以及統(tǒng)一的TCP/IP協(xié)議互聯(lián)而成的世界范圍內(nèi)的公用網(wǎng)絡(luò)。在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的支撐下，為了實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)，共享信息資源，近期的目標(biāo)就是“三網(wǎng)”互聯(lián)，又稱“三網(wǎng)合一”。1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x1. 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)先把實(shí)體抽象為與其大小、形狀無關(guān)的“點(diǎn)”，并將連接實(shí)體的線路抽象為“線”，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間的圖形關(guān)系。1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x我們將通信子網(wǎng)中的通信處理機(jī)和其他通信設(shè)備抽象為節(jié)點(diǎn)；通信線路抽象為線路，而將節(jié)點(diǎn)和線路連接而成的幾何圖形稱為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3. 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞挠猛揪W(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)選型是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇將直接關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性、通訊和投資費(fèi)用等因素。1.4.2 通信子網(wǎng)信道類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類1. 通信子網(wǎng)的分類（1） 廣播式的通信子網(wǎng)采用廣播式通信子網(wǎng)的常見拓?fù)錁?gòu)型有：總線型、無線通信型與衛(wèi)星通信型等。（2） 點(diǎn)-點(diǎn)式的通信子網(wǎng)1.4.2 通信子網(wǎng)信道類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型常見的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線型、星型、環(huán)型、樹型和網(wǎng)狀型等，如圖1-4所示。圖1-4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型

（1）總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：圖1-4（a）所示。（2）環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：如圖1-4（b）所示。（3）星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：如圖1-4（c）所示。（4）樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：如圖1-4（d）所示。（5）網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：如