1、第1章计算机网络基础知识,1. 1计算机网络的形成与发展 1. 2计算机网络的功能和应用 1. 3计算机网络的分类 1. 4计算机网络的拓扑结构 1. 5计算机网络的基本组成 1. 6计算机网络的标准化 1. 7计算机网络的主要性能指标,1. 1计算机网络的形成与发展,1 .1 .1 计算机网络的产生 计算机网络是通信技术和计算机技术相结合的产物，它是信息社会最重要的基础设施，并将构成人类社会的信息高速公路。 1946年诞生了世界上第一台电子数字计算机，从而开辟了向信息社会迈进的新纪元。20世纪50年代，美国利用计算机技术建立了半自动化的地面防空系统(SAGE)，它将雷达信息和其他信号经远程通信线路送达计算机进行处理，第一次利用计算机网络实现了远程集中式控制，这是计算机网络的雏形。,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,1969年，美国国防部高级研究计划局(DARPA)建立了世界上第一个分组交换网ARPANet，即Internet的前身，这是一个只有4个节点的存储转发方式的分组交换广域网，ARPANet的远程分组交换技术，于1972年在首次国际计算机会议上公开展示。 1976年
2、，美国Xerox公司开发了基于载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)原理的、用同轴电缆连接多台计算机的局域网，取名以太网。 计算机网络是半导体技术、计算机技术、数据通信技术和网络技术相互渗透、相互促进的产物。数据通信的任务是利用通信介质传输信息。 通信网为计算机网络提供了便利而广泛的信息传输通道，而计算机和计算机网络技术的发展也促进了通信技术的发展。,上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,1. 1. 2计算机网络的发展 1.大型机时代(1965-1975年) 2.小型机联网(1975一1985年) 3.共享型的局域网(1985一1995年) 4.交换时代(1995年至今),上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,1. 1. 3计算机网络的发展趋势 1.三网合一 目前广泛使用的网络有通信网络、计算机网络和有线电视网络。随着技术的不断发展，新的业务不断出现，新旧业务不断融合，作为其载体的各类网络也不断融合，使目前广泛使用的三类网络正逐渐向单一统一的IP网络发展，即所谓的“三网合一”。 在IP网络中可将数据、语音、图像、视频均归结到IP数据包中，通过分组交
3、换和路由技术，采用全球性寻址，使各种网络无缝连接，IP协议将成为各种网络、各种业务的“共同语言”，实现所谓的Everything over IP,上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,2.光通信技术 光通信技术已有30年的历史。随着光器件、各种光复用技术和光网络协议的发展，光传输系统的容量已从Mb/s级发展到Tb/s级，提高了近100万倍。 3. IPv6协议 TCP/IP协议族是互联网基石之一，而IP协议是TCP/IP协议族的核心协议，是TCP/IP协议族中网络层的协议。目前IP协议的版本为IPv4。 IPv4的地址位数为32位，即理论上约有42亿个地址。随着互联网应用的日益广泛和网络技术的不断发展，IPv4的问题逐渐显露出来，主要有地址资源枯竭、路由表急剧膨胀、对网络安全和多媒体应用的支持不够等。,上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,IPv6是下一版本的IP协议，也可以说是下一代IP协议。 IPv6采用128位地址长度，儿乎可以不受限制地提供地址。理论上约有3. 4 x 103个IP地址，而地球的表面积以厘米为单位也仅有5. 1 x 1018cm2
4、，即使按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，每个平方厘米面积上也可分配到若干亿个IP地址。IPv6除一劳永逸地解决了地址短缺问题外，同时也解决了IPv4中的其他缺陷，主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安全性、多播、移动性、即插即用等。,上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,4.宽带接入技术 计算机网络必须要有宽带接入技术的支持，各种宽带服务与应用才有可能开展。因为只有接入网的带宽瓶颈问题被解决，骨干网和城域网的容量潜力才能真正发挥。尽管当前宽带接入技术有很多种，但只要是不和光纤或光结合的技术，就很难在下一代网络中应用。目前光纤到户(Fiber To The Home, FTTH)的成本已下降至可以为用户接受的程度。这里涉及两个新技术:一个是基于以太网的无源光网络(Ethernet Passive Optical Network, EPON)的光纤到户技术，另一个是自由空间光系统(Free Space Optical, FSO),上一页,下一页,返回,1. 1计算机网络的形成与发展,5.移动通信系统技术 3G系统比现用的2G和2. 5;系统传输容量更大，灵活性更
5、高。它以多媒体业务为基础，已形成很多的标准，并将引入新的商业模式。3G以上包括后3G, 4G乃至5G系统，它们将更是以宽带多媒体业务为基础，使用更高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它们可在不同的网络间无缝连接，提供满意的服务;同时网络可以自行组织，终端可以重新配置和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到端的IP系统，可与其他技术共享一个IP核心网。它们都是构成下一代移动互联网的基础设施。,上一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,1. 2. 1计算机网络的功能 1.资源共享 现代计算机网络连接的主要目的是共享网络资源，包括硬件资源，比如大容量的硬盘、打印机等;包括软件资源，比如文字数字数据、图片、视频图像等。 2.数据通信 数据通信是计算机网络的基本功能之一，用以实现计算机与终端，或计算机与计算机之间传递各种信息，从而提高了计算机系统的整体性能，也大大方便了人们的工作和生活。,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,3.提高信息系统的可靠性 组成计算机网络的计算机网络系统具有可靠的处理能力。计算机网络中的计算机能够彼此互为备用，一旦网络中某台计算机出现故障，故障计算机的任务
6、就可以由其他计算机来完成，不会出现单机故障使整个系统瘫痪的现象，增加了计算机网络系统的安全可靠性。 4.进行分布处理 在具有分布处理能力的计算机网络中，可以将任务分散到多台计算机上进行处理，由网络来完成对多台计算机的协调工作。,上一页,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,5.进行实时控制和综合处理 利用计算机网络，可以完成数据的实时采集、实时传输、实时处理和实时控制，这在实时性要求较高或环境恶劣的情况下非常有用。另外通过计算机网络可将分散在各地的数据信息进行集中或分级管理，通过综合分析处理后得到有价值的数据信息资料。利用网络完成下级生产部门或组织向上级部门的集中汇总，可以使上级部门及时了解情况。 6.其他用途 利用计算机网络可以进行文件传送，作为仿真终端访问大型机，在异地同时举行网络会议，进行电子邮件的发送与接收，在家中办公或购物，从网络上欣赏音乐、电影、体育比赛节日等，还可以在网络上和他人进行聊天或讨论问题等。,上一页,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,1 .2. 2计算机网络的应用 1.办公自动化 人们已经不满足于用个人计算机进行文字处理及文档管理，普遍要求把
7、一个机关或企业的办公计算机连成网络，以简化办公室的日常工作，这些事务包括: (1)信息录人、处理、存档等。 (2)信息的综合处理与统计。 (3)步及告生成与部门之间或上下级之间的报表传递。 (4)通信、联络(电话、邮件)等。 (5)决策与判断。,上一页,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,2.管理信息系统 管理信息系统对一个企业，特别是部门多、业务复杂的大型企业更有意义，也是当前计算机网络应用最广泛的方面，主要有: (1)按不同的业务部门设计子系统，例如，计划统计子系统、人事管理子系统、设备仪器管理子系统等。 (2)工况监督系统，例如，对大型生产设备、仪器的参数、产量等信息实时采集的综合信息处理系统。 (3)企业管理决策支持系统。,上一页,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,3.电子数据交换 电子商务、电子数据交换等网络应用把商店、银行、运输、海关、保险以至工厂、仓库等各个部门联系起来，实行无纸、无票据的电子贸易。它可提高商贸，特别是国际商贸的流通速度，降低成本、减少差错、方便客户和提高商业竞争力，也是全球化经济的体现，是构造全球化信息社会不可缺少的纽带。,上一页,
8、下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,4.公共生活服务信息化 公共生活服务包括以下一些与公共生活密切相关的网络应用服务。 (1)与电子商务有关的网上购物服务。 (2)基于信息检索服务的各种生活信息服务，例如，天气预报信息、旅游信息、交通信息、图书资料出版信息、证券行情信息等。 (3)基于联机事务处理系统的各种事务性公共服务，例如，飞机、火车联网订票系统、银行联汇兑及取款系统、旅店客房预定系统及图书借阅管理系统等。 (4)各种方便、快捷的网络通信服务，如网络电子邮件、网络电话、网络传真、网络电视电话、网络寻呼机、网上交友及网络视频会议等。 (5)网上广播、电视服务，如网上新闻组、交互式视频点播等。,上一页,下一页,返回,1 .2计算机网络的功能和应用,5.远程教育 基于计算机网络的现代教育系统更能适应信息社会对教育高效率、高质量、多学制、多学科、个别化、终身化的要求。因此，有人把它看成是教育领域中的信息革命，也是科教兴国的重要举措。 6.电子政务 政府上网可以及时发布政务信息和接收处理公众反馈的信息，增强人民群众与政府领导之间的直接联系和对话，有利于提高政府机关的办事效率，提高透
9、明度与领导决策的准确性，有利于廉政建设和社会民主建设。,上一页,返回,1. 3计算机网络的分类,1. 3.1按网络传输技术分类 1.广播网络 广播网络的通信信道是共享介质，即网络上的所有计算机都共享它们的传输通道。这类网络以局域网为主，如以太网、令牌环网、令牌总线网、光纤分布数字接口(Fiber Distribute Dizital Interface，FDDI)网等。 2.点到点网络 点到点网络也称为分组交换网，点到点网络使得发送者和接收者之间有许多条连接通道，分组要通过路由器，而且每一个分组所经历的路径是不确定的。,下一页,返回,1. 3计算机网络的分类,1.3.2按网络覆盖范围分类 1.局域网(Local Area Network, LAN) 局域网的地理分布范围在儿千米以内，一般局域网络建立在某个机构所属的一个建筑群内，或大学的校园内，也可以是办公室或实验室儿台计算机连成的小型局域网络。局域网连接这些用户的微型计算机及其网络上作为资源共享的设备(如打印机等)进行信息交换，另外通过路由器和广域网或城域网相连接实现信息的远程访问和通信。LA N是当前计算机网络发展中最活跃的分支。,上一页,下一页,返回,1. 3计算机网络的分类,2.城域网(Metropolitan Area Network, MAN) 城域网采用类似于LAN的技术，但规模比LAN大，地理分布范围在10 100 km，介于LAN和WAN之间，一般覆盖一个城市或地区。 3.广域网(Wide Area Network, WAN) 广域网的涉辖范围很大。可以是一个国家或一个洲际网络，规模十分庞大而复杂，它的传输媒体由专门负责公共数据通信的机构提供。它的特点可以归纳为: (1)覆盖范围广，可以形成全球性网络，如Internet网。 (2)数据传输速率低，一般在1. 2 Kb/s15. 44 Mb/s之间，误码率较高，纠错处理相对复杂。 (3)通信线路一般使用电信部门的公用线路或专线，如公用电话网(PBPN)、综合业务网(ISDN ) , DDN , ADSL等。,上一页,下一页,返回,1. 3计算机网络的分类,1.3.3按网络的拓扑结构分 网络中各个节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。网络的拓扑结构形式较多，主要分为:总线型、星型、环型、树型、全互联型、网状型和不规则型。按照网络的拓扑结构，可把网
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