計算機網(wǎng)絡技術教程 第1章.ppt

1、分析和修改計算機網(wǎng)絡技術自上而下的方法吳功宜吳英編蕭，1，第一章計算機網(wǎng)絡概論，2，3，主要內(nèi)容，1.1計算機網(wǎng)絡發(fā)展四個階段(1)， 1.1.1計算機網(wǎng)絡發(fā)展不同階段的特征第一階段：計算機網(wǎng)絡這一階段的特征和象征性成果主要有：數(shù)據(jù)通信的研究和技術的成熟，為修正機網(wǎng)絡的形成奠定了技術基礎分組交換概念的提出為修正機網(wǎng)絡的研究奠定了理論基礎4、計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段(2)，第二階段：計算機網(wǎng)絡的形成始于1960年代ARPANET和分組交換技術這一階段的特點和象征性成果主要是ARPANET的成功運行證明分組交換理論的正確性DNS、電子郵件、FTP、TELNET、BBS等的應用顯示了網(wǎng)絡技術應用的廣

2、闊前景。 5、計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段(3)，第三階段：網(wǎng)絡體系結構的研究大致始于20世紀70年代中期這一階段的特征和象征性成果，OSI參考模型的研究是網(wǎng)絡理論體系的形成與發(fā)展，以及網(wǎng)絡協(xié)議TCP/IP協(xié)議經(jīng)過市場和用戶驗證，吸引了大量投資，推動了互聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，成為行業(yè)的事實標準。 6、計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段(4)，第四個階段：互聯(lián)網(wǎng)應用、無線網(wǎng)絡和網(wǎng)絡安全技術研究的發(fā)展始于20世紀90年代這一階段的特征和象征性成果主要有：互聯(lián)網(wǎng)是全球互聯(lián)網(wǎng)和信息系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡與電信網(wǎng)絡、有線電視網(wǎng)絡的“三網(wǎng)融合”促進了寬帶城域網(wǎng)的概念、技術發(fā)展。 7、無線局域網(wǎng)和無線城域網(wǎng)技術越來越成熟，已進入應用階

3、段，無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡的研究和應用受到高度重視的對等(P2P )網(wǎng)絡的研究不斷出現(xiàn)新的網(wǎng)絡應用， 隨著作為現(xiàn)代信息服務業(yè)新產(chǎn)業(yè)增長點的網(wǎng)絡應用程序的迅速增長，新的網(wǎng)絡安全問題層出不窮，網(wǎng)絡安全技術的研究與應用進入高速發(fā)展階段。 八，八， 1.1.2計算機網(wǎng)絡的形成和發(fā)展、網(wǎng)絡拓撲設置修改構想集中式和非集中式拓撲、9、分布式網(wǎng)絡拓撲、10、分組交換技術基本設置修改構想、分組交換技術三個重要概念：分組路由存儲傳輸、11、備用通信子網(wǎng)結構和分組交換原理的示意圖，14，ARPANET最早的4個節(jié)點的結構，15，ARPANET的主要貢獻開展了對糾錯機網(wǎng)絡的定義和分類方法的研究。 提出了資源子網(wǎng)和

4、通信子網(wǎng)的二級網(wǎng)絡結構概念。 研究了分組交換的協(xié)議和實現(xiàn)技術。 探討了分層網(wǎng)絡架構的模型和協(xié)議體系。 展開了TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡互連技術的研究。16、TCP/IP協(xié)議的研究與發(fā)展，ARPANET協(xié)議主要包括主機-主機協(xié)議、源IMP-目標IMP協(xié)議、IMP-IMP協(xié)議。 17、1977年10月，ARPANET研究者決定將早期的TCP分為傳輸控制協(xié)議(TCP )和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP )。 TCP協(xié)議主要用于實現(xiàn)源主機和目標主機之間的分布式進程通信的功能IP協(xié)議主要用于實現(xiàn)通過通信子網(wǎng)路由數(shù)據(jù)包的功能。18、從ARPANET到互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展過程、19、1.1.3互聯(lián)網(wǎng)應用的高速發(fā)展、互聯(lián)網(wǎng)復蓋了商業(yè)、

5、金融、政府、醫(yī)療、科研、教育、信息服務、休閑娛樂等多個領域。 1993年9月，美國公布了國家信息基礎設施NII建設修訂計劃，NII在形象上被稱為信息高速公路。1995年2月成立了全球信息基礎設施委員會GIIC，推動和協(xié)調(diào)了各國信息技術和信息服務的發(fā)展和應用。 基于Web的電子商務、電子政務、遠程醫(yī)療、遠程教育以及對等結構的P2P網(wǎng)絡應用使互聯(lián)網(wǎng)以超常規(guī)的速度發(fā)展。20、1.2計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的3條主線，第1條主線是從ARPANET到互聯(lián)網(wǎng)，第2條主線是從無線分組網(wǎng)到無線自組織網(wǎng)絡、從無線傳感器網(wǎng)絡的無線網(wǎng)絡技術，第3條主線是、21、計算機網(wǎng)絡發(fā)展的三條主線，22、1.2.1第一線：從ARPA

6、NET到互聯(lián)網(wǎng)(1)、ARPANET的研究奠定了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基礎，連接兩者的是TCP/IP協(xié)議。 在從ARPANET發(fā)展到互聯(lián)網(wǎng)的過程中，強烈的社會需求促進了廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術的研究和應用的發(fā)展，廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)技術的成熟和標準化加速了互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展、23、第一條主線：從ARPANET到因特網(wǎng)(2)，與常規(guī)客戶/服務器(C/S )的操作模式不同，對等點(P2P )的操作模式削弱了服務提供者和服務利用者之間的邊界，提供了網(wǎng)絡資源的共享范圍和深度、24、第一條主線：從ARPANET到因特網(wǎng)(3)，隨著因特網(wǎng)的廣泛應用，計算機網(wǎng)絡、電信網(wǎng)絡和有線電視網(wǎng)絡從結構、技術到服務迅速融合，成為2

7、1世紀信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最高潮、25、1.2.2第2雙線：從無線分組網(wǎng)到無線自組織網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡(1)，從是否需要基礎設施的觀點出發(fā)，無線網(wǎng)絡可分為基礎設施和基礎設施兩種。 802.11無線LAN(wlan )和802.16無線都市區(qū)域網(wǎng)絡(WMAN )是需要基礎設施的無線網(wǎng)絡的一種。 無線自組織網(wǎng)絡、無線傳感器網(wǎng)絡是不需要基礎設施的另一類型的無線網(wǎng)絡。 26、第二條主線：從無線分組網(wǎng)到無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(2)、在無線分組網(wǎng)上發(fā)展起來的無線自組網(wǎng)是特殊的自組網(wǎng)、對等式、多跳、無線移動網(wǎng)絡，是軍事、特殊27、第二條主線：從無線分組網(wǎng)到無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(3)，無線自組網(wǎng)技術正在

8、成熟時，無線通信、微電子、傳感器技術發(fā)展迅速。 軍事領域提出了無線自組織網(wǎng)絡與傳感器技術結合的無線傳感器網(wǎng)絡技術研究。 無線傳感器網(wǎng)絡(WSN )被評價為“21世紀最有影響力的21項技術之一”和“改變世界的10項技術之首”。 從無線分組網(wǎng)到無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(3)，廣域網(wǎng)的作用擴大了信息社會的資源共享范圍，LAN進一步增強了信息社會的資源共享深度，無線網(wǎng)絡增強了人類共享信息資源的靈活性， 無線傳感器網(wǎng)絡改變了人與自然界的相互作用方式，它大幅擴展了現(xiàn)有網(wǎng)絡的功能和人，29，1.2.3第三條主線：網(wǎng)絡安全(1)，人類創(chuàng)造了網(wǎng)絡虛擬社會的繁榮，是人類制造網(wǎng)絡虛擬社會的麻煩現(xiàn)實社會依賴網(wǎng)絡技術

9、的程度越高，網(wǎng)絡安全技術就越重要。 網(wǎng)絡安全是網(wǎng)絡技術研究中永恒的主題。 在“攻擊防御新攻擊新防御”的循環(huán)中，網(wǎng)絡攻擊技術和網(wǎng)絡反攻技術相互影響、相互制約、共同發(fā)展，這個過程一直持續(xù)。、30、第三條主線：網(wǎng)絡安全(2)，從目前的發(fā)展趨勢看，網(wǎng)絡安全問題在技術和傳統(tǒng)意義上超越了計算機犯罪的范疇，發(fā)展為國家間的政治和軍事手段。 各國必須立足自身，研究網(wǎng)絡安全技術，培養(yǎng)專家，發(fā)展網(wǎng)絡安全產(chǎn)業(yè)，建立網(wǎng)絡和信息安全體系。 31、1.3計算機網(wǎng)絡的定義和分類、1.3.1計算機網(wǎng)絡的定義：相互連接的自主糾錯機系統(tǒng)的集合，可以共享資源。32、修訂機網(wǎng)絡的基本特征：修訂機網(wǎng)絡旨在實現(xiàn)修訂機資源的共享。 互連的計

10、算機是地理上分散的多個獨立的“自主計算機系統(tǒng)”。 網(wǎng)絡計算機之間的通信必須遵循通用的網(wǎng)絡協(xié)議。 33、1.3.2計算機網(wǎng)絡分類、計算機網(wǎng)絡分類方法：按網(wǎng)絡采用的傳輸技術按網(wǎng)絡復蓋的地理范圍分類、34、按傳輸技術分類、通信信道廣播網(wǎng)點網(wǎng)絡局域網(wǎng)LAN可以分為共享LAN和交換LAN的局域網(wǎng)技術發(fā)展迅速，應用越來越廣泛，是計算機網(wǎng)絡中最活躍的領域之一。 37、大都會網(wǎng)絡(MAN )的基本特征，大都會網(wǎng)絡的設置修訂目標是滿足數(shù)十公里范圍內(nèi)的多個企業(yè)、機構、公司多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需要，滿足大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形和影像等多種信息的寬帶大都會網(wǎng)絡的概念取代了傳統(tǒng)意義上的大都會網(wǎng)絡。 寬帶城域網(wǎng)已成為當

11、前研究、應用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要領域。 38、廣域網(wǎng)(WAN )的基本特征，廣域網(wǎng)復蓋的地理范圍為數(shù)十公里到數(shù)千公里廣域網(wǎng)可以跨越一個國家、地區(qū)或多個大陸的廣域網(wǎng)， 將分布在不同地區(qū)的寬帶城域網(wǎng)或計算機系統(tǒng)相互連接，提供各種網(wǎng)絡服務，實現(xiàn)信息資源共享，39，1.4修正計算器網(wǎng)絡拓撲布局， 1.4.1修正器網(wǎng)絡拓撲的定義：修正器網(wǎng)絡拓撲以網(wǎng)絡節(jié)點和通信線路之間的幾何關系表示網(wǎng)絡結構，反映網(wǎng)絡的各實體之間的結構關系的計算機網(wǎng)絡拓撲是通信子網(wǎng)絡的拓撲結構、40、1.4.2修訂器網(wǎng)絡拓撲的分類和特征，基本網(wǎng)絡拓撲：星形、環(huán)形、總線形、樹形和網(wǎng)狀形、41、星形拓撲、星形拓撲中，節(jié)點通過點-點通信線路與中心節(jié)

12、點連接的中心節(jié)點為全網(wǎng)任何兩個節(jié)點之間的通信都必須通過中心節(jié)點的星形拓撲配置的特征是結構簡單、易于實現(xiàn)、易于管理。 缺點：網(wǎng)絡的中心節(jié)點是全網(wǎng)絡性能和可靠性的瓶頸。42、環(huán)拓撲、環(huán)拓撲結構中，節(jié)點通過點-點通信線路與閉環(huán)連接環(huán)拓撲環(huán)內(nèi)的數(shù)據(jù)在一個方向上按每個站進行傳輸環(huán)拓撲結構簡單，傳輸延遲確定，但環(huán)內(nèi)的各節(jié)點和43、在總線形拓撲、總線形拓撲中，在所有節(jié)點連接到作為共同的傳輸介質(zhì)的總線上一個節(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)的情況下，另外一個節(jié)點只能接收數(shù)據(jù)的兩個以上的節(jié)點同時利用共同總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)生沖突， 傳輸失敗總線形式拓撲的特點是結構簡單缺點是需要解決多節(jié)點訪問總線媒體訪問控制策略的問題。 44、

13、樹拓撲、樹拓撲中的節(jié)點分層連接，信息交換主要在上下節(jié)點之間進行，相鄰及同層節(jié)點之間通常不進行數(shù)據(jù)交換，或者數(shù)據(jù)交換量小的樹拓撲可視為起始拓撲的擴展45、在網(wǎng)格拓撲、網(wǎng)格拓撲結構中，節(jié)點間的連接是任意的，沒有規(guī)則的網(wǎng)格拓撲的優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高網(wǎng)格拓撲復雜，必須采用路由算法、流量控制和擁塞控制方法、46、1.5修正計算機網(wǎng)絡結構和結構、1.5.1早期修正計算機網(wǎng)絡結構和結構最初出現(xiàn)的修正計算機網(wǎng)絡或廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)，按邏輯功能被分成資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)這兩種部分的資源子網(wǎng)由各種網(wǎng)絡軟件和數(shù)據(jù)資源構成的通信子網(wǎng)由路由器、通信線路構成，47，1.5.2互聯(lián)網(wǎng)的結構和構成，互聯(lián)網(wǎng)是由大量的路由器將廣域網(wǎng)、城域

14、網(wǎng)、本地網(wǎng)相互連接由國際或國家級的骨干網(wǎng)絡、地區(qū)的骨干網(wǎng)絡以及許多企業(yè)或校園網(wǎng)絡構成互聯(lián)網(wǎng)，這些互聯(lián)網(wǎng)是結構不斷變化的互聯(lián)網(wǎng)。 國際、國家級的骨干網(wǎng)絡和地域的骨干網(wǎng)絡有很多服務群集連接，為訪問的用戶提供各種互聯(lián)網(wǎng)服務，48，簡化互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡結構圖，49，1.6網(wǎng)絡1.6.1網(wǎng)絡架構和網(wǎng)絡協(xié)議郵政系統(tǒng)的郵政處理過程，50，郵政系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的相似點，協(xié)議分層接口架構，51，網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議3 為了實現(xiàn)語義和時間序列網(wǎng)絡應用程序，通常需要創(chuàng)建一組稱為協(xié)議棧或協(xié)議系列(protocol suite )的協(xié)議。 52、層次(layer )、層次是人們處理復雜問題的基本方法，將整體實現(xiàn)的許多功能分

15、配給不同的層次，明確規(guī)定各層次完成的服務和服務實現(xiàn)的流程的不同系統(tǒng)具有相同的層次；不同系統(tǒng)的同等層次具有相同的功能53、接口、接口是在同一節(jié)點內(nèi)的相鄰層間交換信息的連接點，在同一節(jié)點的相鄰層間存在明確規(guī)定的接口，低層通過接口向高層提供服務的接口條件不變，低層功能不變54、網(wǎng)絡架構、網(wǎng)絡架構是網(wǎng)絡分層模型和各層協(xié)議的集合，各層之間相對獨立，上層只知道下層能夠提供的服務，下層的服務如何各層可以采用最佳技術實現(xiàn)整個系統(tǒng)分解為幾個易于使用的部分。各層的功能和提供的服務被準確說明，有助于促進協(xié)議的標準化。 55、1.6.2OSI參考模型的基本概念，OSI參考模型中的“開放”意味著只要遵守OSI標準，一臺計算機就能夠在世界任何地方與遵守相同標準的其他計算機進行通信。 OSI參考模型定義開放系統(tǒng)的層次、層次之間的相互關系以及各層包含的服務，OSI參考模型作為一個框架協(xié)調(diào)和組織各層協(xié)議的制定，也是網(wǎng)絡內(nèi)部結構的精煉概括和描述。 56