计算机网络(冯博琴 第二版)第一章教学课件.ppt

第1章 引论§ 本章内容 • 计算机网络的产生和发展 • 计算机网络的概念 • 计算机网络系统的组成 • 计算机网络的分类11.1 计算机网络的产生和发展§ 早期的计算机应用模式——单机 • 大、中、小型机——庞大，昂贵，资源无法共 享 • 分散的计算机构成了一个个的信息“孤岛” § 计算机网络产生始于20世纪50年代，产生的原因 ： • 资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数 据） • 大型项目的合作（进行工程项目协作） • 人与人之间的信息沟通（数据通信）2§ 从体系结构来观察，计算机网络的发 展可分为三个阶段（三代网络）：1. 以主机为中心的联机终端系统“计算机－终端”系统 2. 以通信子网为中心的主机互联分组交换网络 3. 体系结构标准化网络层次化结构，并对每层进行了精确定义31.以主机为中心的联机终端系统§ 特征：终端(Terminal)共享主机(Host)的软硬件资源• 单台主机：执行计算和通信任务 • 多台终端：执行用户交互 • (终端集中器/终端服务器) § 连接方式：本地或远程TSTTTTTTHOST通信线路T4§ 例子：飞机订票系统 § HOST(航空公司总部) § Terminals(订票点) § 通信线路(线路) § 缺点 • 主机负荷重——数据处理＋通信 • 线路利用率低 • 集中控制方式，可靠性低 § 改进 • 终端集中器(近/远距) • 前端处理机（Front-End Processor, FEP）， 将通信任务从主机中分离出来52.以通信子网为中心的主机互联§ 特征 • 多个终端主机系统互联，形成了多主机互联网 络 • 网络结构从“主机－终端” 转变为“主机－主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路6主机－主机网络的演变§ 演变阶段1• 通信任务从主机中 分离，由通信控制 处理机（CCP）完 成 • CCP：处理主机之 间完成通信任务的 专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT7§ 两层网络概念的出现 • 由CCP组成的传输网络——通信子网，提供 信息传输服务 • 建立在通信子网基础上的主机集合——资源子 网，提供计算资源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网8§ 演变阶段2• 通信子网规模逐渐扩 大 § 私有→社会公用 • 公用数据通信网 § PSTN § X.25 • 优点 § 降低用户系统建设成本 § 提高通信线路利用率 § 兼容性好公用数据 通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTT T93. 体系结构标准化网络§ 为什么需要标准化？ • 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动 网络体系结构的标准化的原动力 • 而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享 § 标准化的时机？ • 先制定标准再开发，还是先开发再制定标准？ • 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、 理论等方面的研究日趋成熟是基础10§ 网络体系结构标准化过程的演变 • 厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA等 § 缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？ • 国际标准（ISO OSI/RM） § Open System Interconnection/Recommended Model(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型 ) § OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网 络体系结构的框架：7个层次 § 只说明了做什么（What to do），而未规定怎样做 （How to do） § 太复杂，几乎没有与之完全符合的网络 • 事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议) § 从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层 ）114.局域网§ 始于20世纪70年代 § 以太网是LAN的主流网络5.因特网时代 § Internet § NGI § Intranet12Internet§ 因特网的出现标志着网络时代的到来 § 因特网是全球性的网络 § 丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长 的主要驱动力 § 截止到2000年, Internet的规模为§ 网络数达到105数量级, 主机数达到107数量级, 用户 数达到108数量级，主干速率大于2.5Gb/s13NGI§ 各国NGI的情况 • 美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是 § 主干网的速率比现在的因特网高1000倍 § 端到端的速率要达到100Mb/s~10Gb/s • 我国的第一个“CNGI”是NSFCNET • 我国的“下一代教育科研网”——CERNET2 § NGI的核心技术 • WDM • 全光网络14Intranet§ Intranet 将因特网的构造技术应用于企业的内部网络。

§ 特点 • 为满足某个企业／事业单位自身的需要而建立 • 基于因特网的技术和工具，采用TCP／IP协议 • 广泛采用WWW的技术 • 和因特网连接 • 连接底层的控制网络，管理、优化、监控企业的生产过程 §Extranet将内联网的范围延伸扩大，扩大到企业的外部，形成企业 外部网络 §VPN 构建内联网和外联网 156.“三网”融合“三网”融合就是指原先独立设计和运营的传统电信网、计 算机互联网和有线电视网将趋于相互渗透和相互融合 § 原因 • 信号数字化 • 共同的承载网络 • 相同的呼叫地址形式 • 信息资源共享 § 特征 • 网络在物理层上是互通的 • 用户只需一个物理网络连接 • 在应用层上，各网络之间的业务是相互渗透和交叉的 • 网络之间的协议要么兼容，要么可以进行无缝转换167.NGNNGN(Next Generation Network)是以软交换为核 心的，能够提供包括语音、数据、视频和多媒体 业务的基于分组技术的综合开放的网络架构 § 优势 • 开放的、分层的网络构架体系 • 业务与呼叫控制分离、呼叫控制与承载相分离 • 支持各种业务和用户无拘束的接入 • 可与现有网络互通 • 支持移动性 • 电信级的硬件平台17IT技术变迁预言§ 摩尔定律（Moore’s Law） ：集成电路芯片的能 力每18个月提高一倍，而其价格则降低一倍。

§ 贝尔定律（Bell’s Law）：如果保持计算机能力不 变，微处理器的价格和体积每18个月减小一倍 § 网络的价值同网络用户数量的平方成正比网络 上的n个用户，每个用户都可以共享使用其他用户 的信息，即任何一个用户都可以使用n个用户的信 息，所以网络的价值与n2成正比 § 在未来25年，主干网的带宽每6个月增加一倍，其 增长速率远远超过摩尔定律，是芯片增长速率的 三倍 18§ 归纳与综合 • 计算机网络：相互连接的自治计算机的集合 §自治：能独立运行，不依赖于其他计算机 •“主控－从属”类型的系统是计算机网络吗 ？ •“主机－终端”系统（第一代网络）呢？ §互连：以任何可能的通信连接方式 •有线方式：铜线、光纤 •无线方式：红外、无线电（微波）、卫星通信网络计算机 系统计算机 系统1.2 计算机网络的概念19计算机网络与其他类似系统的比较§ 终端分时系统 • 各终端分时占用主机资源 • 终端无计算能力，对主机的依赖性极强 • 通信主要采用异步串行连接（本地或远程） § 多机系统 • 紧耦合，主机间通信多采用共享存储器、共享 总线等（有的系统也采用高速局域网） § 分布式系统20§ 计算机网络与分布式系统 • 分布式系统的特点 §在分布式OS统一调度下，各计算机 协调工作，共同完成一项任务，如并 行计算。

§用户面对的是一台逻辑上的计算机， 组成分布式系统的各计算机怎样协同 工作，对用户透明 §用途主要是科学计算和事务处理21§ 计算机网络与分布式系统（续） • 计算机网络 §非协调性的； §松散耦合的； §各计算机对用户非透明，用户必须指定资 源的位置； §用途主要是资源共享 • 分布式系统往往是基于计算机网络来实现的 ： § 在因特网中，域名服务系统（DNS)是分布式系统 的一项典型的应用 § 分布式数据库系统也需要网络的支持221.3 计算机网络系统的组成§ 硬件 • 网络节点 § 端节点：计算机 § 中间节点：交换机、集中器、复用器、路由器、中继 器 • 通信链路：信息传输的通道 § 物理：传输介质 § 逻辑：信道 § 类比——CATV的电缆和频道之间的关系 § 软件 • 通信软件（网络协议软件） • 网络操作系统 • 网络管理/安全控制软件、网络应用软件231.4 计算机网络的分类n按地域范围分类 • 局域网(Local Area Network ， LAN) § 范围：小，＜20km § 传输技术：基带，10Mb/s~1000Mb/s，延迟低，出错率低（ 10-11） § 拓扑结构：总线，环 • 城域网(Metropolitan Area Network ， MAN) § 范围：中等，＜100km § 传输技术：宽带/基带 § 拓扑结构：总线 • 广域网(Wide Area Network ， WAN) § 范围：大，＞100km § 传输技术：宽带，延迟大，出错率高 § 拓扑结构：不规则，点到点 241.6与计算机网络相关的国际标准化组织§ 国际标准化组织 • 国际标准化组织（ISO） • 电气电子工程师协会（IEEE） § Internet标准化组织 • 因特网协会（Internet Society，ISOC） • 因特网体系结构研究委员会（Internet Architecture Board，IAB） • 因特网工程任务部（Internet Engineering Task Force，IETF） • 因特网工程指导组（Internet Engineering Steering Group，IESG ） • 因特网研究指导组（Internet Research Steering Group，IRSG） • 因特网编号管理机构（Internet Assigned Number Authority， IANA） § 电信标准化组织 • 国际电信联盟ITU（International Telecommunication Union） • 国际电报咨询委员会CCITT （Consultative Committee International Telegraph and Telephone） 25。