1、计算机网络,陈 观 林 13588197287(697287) 2015年9月,（Computer Networks）,赖昌星在加拿大的日子,教材及参考书,教材： 计算机网络(第3版)，吴功宜编著，清华大学出版社，2011 参考书： Computer Networks(Forth Edition)，Andrew S.Tanenbaum，清华大学出版社，2004 计算机网络(第4版)，潘爱民译，清华大学出版社，2004 计算机网络:自顶向下方法与Internet特色（原书第3版），美James等著，陈鸣等译，机械工业出版社，2005,课程站点,BB平台（校园内网访问）： http:/10.61
2、.7.200,BB平台（校内外均可访问）： http:/,关于本课程,成绩构成 期末考试 60% （闭卷） 平时成绩 40% BB平台测验分25分 作业分10分 论坛分5分 旷课一次扣2分，迟到一次扣1分 总成绩及格要求期末卷面分至少48分，卷面如低于48分直接为最终成绩,2009年开始计算机专业考研统考课程,网络的基本概念 网络体系结构及相关协议 网络分层结构介绍 网络安全技术,课程主要内容,计算机网络概论 1节 网络体系结构与网络协议 1节 物理层 2节 数据链路层 2节 介质访问控制子层 2节 网络层 2节 传输层 2节 应用层 2节 网络安全 1节,教学计划安排,教学目标,了解有关计算
3、机网络的基本概念 掌握计算机网络的基本工作原理和主要技术 学会基本的计算机网络应用原理及其方法 为今后各种计算机网络及其应用的专题学习和研究打下基础,第一章 计算机网络概论,了解：计算机网络的形成与发展过程。 掌握：计算机网络的定义与分类。 掌握：计算机网络的组成与结构的基本概念。 掌握：计算机网络拓扑构型的定义、分类与 特点。 掌握：分组交换的基本概念。,学习要求：,2014年11月19日，首届世界互联网大会在浙江乌镇开幕,信息化革命,“谁掌握了信息，控制了网络，谁就拥有整个世界。”美国著名未来学家阿尔文托夫勒， 第三次浪潮作者，1980,Internet的相关数据：,根据最新统计数据，截至
4、2014年底，全世界的网民数量达到29.37亿人。（http:/www.itu.int/en/ITU-D/Statistics/Pages/stat/default.aspx）,Internet的相关数据：,CNNIC（中国互联网络信息中心）发布的最新报告第36次中国互联网络发展状况统计报告表明，截至2015年6月底，我国网民规模达6.68亿人，互联网普及率攀升至48.8%，其中，使用手机上网的用户达5.94亿，比例高达88.9%。 （http:/ -CNNIC 2015.7,Internet的相关数据：,互联网女皇2013互联网趋势报告,Mary Meeker,互联网女皇2014互联网趋势报
5、告,Mary Meeker,互联网女皇2014互联网趋势报告,Mary Meeker,Mary Meeker,互联网女皇2015互联网趋势报告,2013年6月，GOOGLE启动“Project Loon”计划,2015年7月，GOOGLE与斯里兰卡签署协议提供上网服务,网络时代的三大基本定律,摩尔定律（Moores Law）: 每18个月芯片能力翻一番,同时成本却减少一半。,光纤定律(Optical Law)： 超摩尔定律，骨干网带宽9个月翻一番，同时成本却减少一半。,梅特卡夫定律（Metcalfes Law）:联网定律， 网络价值随用户数平方成正比。联网设备增加N倍，效率增加N2倍。,PC时
6、代-互联网时代-大数据时代,大数据摩尔定律:国际数据公司IDC预测，全球数据量大约每两年翻一番。,1.1 计算机网络的形成与发展,第一阶段：20世纪50年代数据通信技术的研究与发展 第二阶段：20世纪60年代ARPAnet与分组交换技术的研究与发展 第三阶段：20世纪70年代网络体系结构与协议标准化的研究 第四阶段：20世纪90年代Internet技术的广泛应用网络与信息安全技术的研究与发展,计算机网络的发展阶段,1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系；,计算机网络的形成,20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统（SAG
7、E）的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试； 随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的； 典型的研究成果是ARPAnet。,计算机网络的形成,一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系结构与网络协议，如IBM的SNA、DEC的DNA； 国际标准化组织（ISO）正式制订了开放系统互连参考模型（OSI模型），制定了一系列的协议标准； 在1969年ARPAnet的实验性阶段，研究人员就开始了TCP/IP协议雏形的研究； TCP/IP协议的成功促进了Internet的发展，Internet的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。,网络体系结
8、构与协议标准化的研究,企业应用 资源共享（Resource sharing） C/S，B/S 通信（Communication） EMAIL，视频会议 电子商务（E-commerce） B2B,B2C,C2C,G2C 个人应用 访问远程信息 WWW，TELNET，FTP 远程教育 Tele-learning 个人间通讯 P2P，及时通讯 交互式娱乐 VOD（视频点播） 网络游戏,Internet的广泛应用,Internet的发展,2004年12月，联想12.5亿美金收购IBM PC业务,2006年10月，GOOGLE收购YOUTUBE,16.5亿美金,2007年10月，微软出资2.4亿美元收购
9、Facebook 1.6%股权，总价值150亿,2011年11月，Groupon在纳斯达克风光上市，按发行价计算，市值达127亿美金,2012年5月，Facebook在纳斯达克上市，市值达1040亿美金,2013年11月，Twitter在纽交所上市，市值达312亿美金,2014年9月，阿里巴巴在纽交所上市，市值达2314亿美金,2014年2月，Facebook收购WhatsApp,190亿美金,2013年9月，微软宣布收购诺基亚手机业务，72亿美金,Internet的发展,FACEBOOK上市第2天CEO迎娶华裔女友,中国特色的“C2C”模式,（Copy2China）,接入技术、三网融合与云计
10、算,1.2 计算机网络技术发展的三条主线,产生背景：60年代中期，冷战高峰，美国国防部（DoD）想建设一个核战争情况下的网络； ARPA（Advanced Research Projects Agency）负责研制，采用分组交换技术； 在ARPA net中，承担通信控制处理机功能的设备是接口报文处理机（interface message processor，IMP）； 1969年11月，实验性的ARPAnet开通。,ARPAnet,1969年12月，建成四个节点的网络，发展迅速。UCLA, UCSB, SRI, the University of Utah 1975年，ARPAnet已经连入了
11、100多台主机，并且结束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式运行； 网络的发展暴露出协议软件的不足，TCP/IP模型和协议诞生； 1983年1月，ARPAnet向TCP/IP的转换结束； 1983年，美国国防部国防通信局（DCA）将ARPAnet军用部分分离出来，构成MILnet； 20世纪80年代中期，ARPAnet成为Internet的主干网； 1990年，ARPAnet退役，MILnet仍在工作。,ARPAnet,ARPAnet的增长情况 (a) Dec. 1969. (b) July 1970. (c) March 1971. (d) April 1972. (e) Sept.
12、 1972.,Internet的前身是ARPAnet； 20世纪80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用； 20世纪90年代是Internet历史上发展的最快的时期； Internet应用主要有E-mail、WWW、Telnet与FTP等，随着Internet规模和用户的不断增长，Internet上的应用领域也进一步得到开拓； 从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网； 从网络结构角度看，Internet是一个由路由器互联起来的大型网际网。,Internet,由于Internet的商业化，导致网络性能降低； 1996年，美国国家科学基金会设立了“下一代Inter
13、net“研究计划NGI； 1996年10月，一些大学申请建立Internet2，为其成员组织服务，初始运行速率可达10Gb/s； 1998年，美国100多所大学联合成立UCAID (University Corporation for Advanced Internet Development)，从事Internet2研究计划； 2000年10月，中国高速互联研究试验网（NSFCNET）建成开通，CERNET通过NSFCNET与Internet2互联，这是我国第一次接入Internet2； Internet2可以用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播VOD等领域。,Int
14、ernet2,1.3 计算机网络定义与分类,什么是计算机网络？An interconnected collection of autonomous computers. -Professor Andrew S. Tanenbaum,计算机网络定义的基本内容,资源共享观点的定义:以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。 网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享； 互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”； 联网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。,个人区域网（Personal area network，PAN）； 局域网（Local area networ
15、k，LAN）； 城域网（Metropolitan area network，MAN）； 广域网（Wide area network，WAN）,按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为以下四类：,计算机网络的分类,1.4 计算机网络的组成与结构,计算机网络的两大基本功能： 数据处理 数据通信 从计算机网络组成的角度，计算机网络分为资源子网和通信子网两个部分： 资源子网负责数据处理的主计算机与终端； 通信子网负责数据通信处理的通信控制处理机（CCP）与通信线路。,资源子网和通信子网两个部分的结构示意图,Internet网络结构示意图,1.5 计算机网络拓扑结构,计算机网络拓扑的定义,拓扑学是几
16、何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系； 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系； 拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响； 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。,计算机网络拓扑的分类,1.6 分组交换技术的基本概念,为降低通信线路造价，大型网络主要采用部分连接的拓扑结构。两个端节点之间的连接一般要通过中间节点的转接，中间节点要在它所连接几条线路中选择一条进行接续。就像电话交换机为通话双方接续线路一样，这个过程被称为交换
17、。广域网中的交换方式分为两类：,线路交换（circuit exchanging） 存储转发交换（store-and-forward exchanging）,线路交换方式,线路交换是面向连接的服务； 两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接； 线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段。 线路交换方式也就是交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。,线路交换方式的工作原理,存储转发方式,发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网；通信子网中的结点是通信控制处理机，它负
18、责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。,存储转发方式与线路交换方式的主要区别：,存储转发的分类,数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（packet）两种方式； 存储转发交换方式可以分为两类： 报文交换（message exchanging）：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送； 报文分组交换（packet exchanging）：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。,报文和报文分组结构,报文交换的缺点： 报文大小不一，造成缓冲区管理复杂； 大报文造成存储转发的延时过长； 出错后整个报文全部重发。,
