1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主講人：張依惠課程目的與課程特點(diǎn)課程目的就業(yè)需要考研科目課程特點(diǎn)實(shí)踐與理論結(jié)合；課程要求實(shí)踐作業(yè)課堂學(xué)風(fēng)要求課程成績 實(shí)踐作業(yè)（20）+平時(shí)分（10）+卷面成績70分（期中30%+期末70%）；交流 QQ:41069063 群：91339176 Email： yihui_第 1 章 概述（有 * 號(hào)的標(biāo)題表示最基本的內(nèi)容） 1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代中的作用1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程*1.2.1 分組交換的產(chǎn)生*1.2.2 因特網(wǎng)時(shí)代*1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 1.2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義 1.3.2 幾種

2、不同的分類方法1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在信息時(shí)代的作用21 世紀(jì)的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)已成為信息社會(huì)的命脈和發(fā)展知識(shí)經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)是指“三網(wǎng)”，即電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。發(fā)展最快的并起到核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 信息社會(huì)的特征：信息具有價(jià)值； 信息的特點(diǎn)：時(shí)效性； 計(jì)算機(jī)：信息處理的最佳工具； 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：利用高速的信息傳輸能力，充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)處理的效率，是信息社會(huì)得以快速發(fā)展的支撐技術(shù) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以使得分布于全球的計(jì)算機(jī)協(xié)作起來。形成一個(gè)巨大的、虛擬的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能資源共享硬件共享：大型計(jì)算機(jī)的處理能力，昂貴的外設(shè)；

3、軟件共享：應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件等； 數(shù)據(jù)共享：用戶數(shù)據(jù)（市場信息）等。連通性 支持用戶之間的數(shù)據(jù)傳輸（如電子郵件，IP電話等）；因特網(wǎng)(Internet)的發(fā)展進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以后，以因特網(wǎng)為代表的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到了飛速的發(fā)展。已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)。已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。 因特網(wǎng)的意義因特網(wǎng)是自印刷術(shù)以來人類通信方面最大的變革?，F(xiàn)在人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和交往都已離不開因特網(wǎng)。 1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程 1.2.1 分組交換的產(chǎn)生是 20 世紀(jì) 60 年代美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期的產(chǎn)物。60 年代初，美國國防部領(lǐng)導(dǎo)的遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局ARPA (Advanc

4、ed Research Project Agency) 提出要研制一種生存性(survivability)很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的電路交換(circuit switching)的電信網(wǎng)有一個(gè)缺點(diǎn)：正在通信的電路中有一個(gè)交換機(jī)或有一條鏈路被炸毀，則整個(gè)通信電路就要中斷。如要改用其他迂回電路，必須重新?lián)芴?hào)建立連接。這將要延誤一些時(shí)間。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生背景新型網(wǎng)絡(luò)的基本特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)用于計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，而不是為了打電話。網(wǎng)絡(luò)能夠連接不同類型的計(jì)算機(jī)，不局限于單一類型的計(jì)算機(jī)。所有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)都同等重要，因而大大提高網(wǎng)絡(luò)的生存性。計(jì)算機(jī)在進(jìn)行通信時(shí)，必須有冗余的路由。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)盡可能地簡單，同時(shí)還能夠非

5、?？煽康貍魉蛿?shù)據(jù)。 回顧一下電路交換的特點(diǎn) 兩部電話機(jī)只需要用一對(duì)電線就能夠互相連接起來。 更多的電話機(jī)互相連通5 部電話機(jī)兩兩相連，需 10 對(duì)電線。N 部電話機(jī)兩兩相連，需 N(N 1)/2對(duì)電線。當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。 使用交換機(jī)當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量增多時(shí)，就要使用交換機(jī)來完成全網(wǎng)的交換任務(wù)。 交換機(jī)“交換”的含義在這里，“交換”(switching)的含義是：轉(zhuǎn)接把一條電話線轉(zhuǎn)接到另一條電話線，使它們連通起來。從通信資源的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動(dòng)態(tài)地分配傳輸線路的資源。 電路交換的特點(diǎn)電路交換必定是面向連接的。 電路交換的

6、三個(gè)階段：建立連接通信釋放連接電路交換舉例A 和 B 通話經(jīng)過四個(gè)交換機(jī)通話在 A 到 B 的連接上進(jìn)行(交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換舉例C 和 D 通話只經(jīng)過一個(gè)本地交換機(jī)通話在 C 到 D 的連接上進(jìn)行(交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)交換機(jī)用戶線用戶線中繼線中繼線BDCA電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。報(bào)文分組交換的原理（一）在發(fā)送端，先把較長的報(bào)文劃分成較短的、固定長度的數(shù)據(jù)段。 1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長不便于傳輸數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)報(bào)文分組交換的原

7、理（二）每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組 1分組 2分組 3請(qǐng)注意：現(xiàn)在左邊是“前面”分組交換的原理（三）分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端（假定接收端在左邊）。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。分組交換的原理（四）接收端收到分組后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù) 據(jù)首部分組 1數(shù) 據(jù)首部分組 2數(shù) 據(jù)首部分組 3收到的數(shù)據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)分組交

8、換的原理（五）最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過程中沒有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010分組交換網(wǎng)的示意圖H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組H2 向 H6 發(fā)送分組注意分組路徑的變化！結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過程H1A分組交換網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1 向 H5 發(fā)送分組結(jié)點(diǎn)交換機(jī)主機(jī)在結(jié)點(diǎn)交換機(jī) A 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī) C 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在結(jié)點(diǎn)交換機(jī) E 暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到

9、達(dá)目的主機(jī) H5注意結(jié)點(diǎn)交換機(jī)有多個(gè)端口ABCDEH1H5H2H4H3H6高速鏈路 結(jié)點(diǎn)交換機(jī)123412341 2 3 41 2 3 41 2 3 4結(jié)點(diǎn)交換機(jī)在結(jié)點(diǎn)交換機(jī)中的輸入和輸出端口之間沒有直接連線。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)處理分組的過程是：把收到的分組先放入緩存（暫時(shí)存儲(chǔ)）；查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找出到某個(gè)目的地址應(yīng)從哪個(gè)端口轉(zhuǎn)發(fā)；把分組送到適當(dāng)?shù)亩丝谵D(zhuǎn)發(fā)出去。 主機(jī)和結(jié)點(diǎn)交換機(jī)的作用不同主機(jī)是為用戶進(jìn)行信息處理的，并向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送分組，從網(wǎng)絡(luò)接收分組。結(jié)點(diǎn)交換機(jī)對(duì)分組進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，最后把分組交付給目的主機(jī)。分組交換的優(yōu)點(diǎn)高效 動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。 靈活 以分組為傳送單位和查找路由。迅速

10、不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組；充分使用鏈路的帶寬。可靠 完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；自適應(yīng)的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。 分組交換帶來的問題分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。 分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開銷。 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理并非完全新的概念 在 20 世紀(jì) 40 年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(message switching)。 報(bào)文交換的時(shí)延較長，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。 三種交換的比較 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文A B C D A B C DA B C D報(bào)文

11、交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放ARPANET的成功使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念發(fā)生根本變化 早期的面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個(gè)主機(jī)為中心的星形網(wǎng)各終端通過通信線路共享昂貴的中心主機(jī)的硬件和軟件資源。 分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)都處在網(wǎng)絡(luò)的外圍。用戶通過分組交換網(wǎng)可共享連接在網(wǎng)絡(luò)上的許多硬件和各種豐富的軟件資源。 從主機(jī)為中心到以網(wǎng)絡(luò)為中心主機(jī)終端以主機(jī)為中心以分組交換網(wǎng)為中心主機(jī)分組交換網(wǎng)1.2.2 因特網(wǎng)時(shí)代因特網(wǎng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大體上經(jīng)歷了三個(gè)階段的演進(jìn)。但這三個(gè)階段在時(shí)間劃分上并非截然分開而是有部分重疊的，這是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)是逐漸的而不是突然的。因特網(wǎng)發(fā)展的第一階段第一

12、個(gè)分組交換網(wǎng) ARPANET 最初只是一個(gè)單個(gè)的分組交換網(wǎng)。 ARPA 研究多種網(wǎng)絡(luò)互連的技術(shù)。1983 年 TCP/IP 協(xié)議成為標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。同年，ARPANET分解成兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)：ARPANET進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究用的科研網(wǎng)MILNET軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)19831984 年，形成了因特網(wǎng) Internet。1990 年 ARPANET 正式宣布關(guān)閉。 因特網(wǎng)發(fā)展的第二階段1986 年，NSF 建立了國家科學(xué)基金網(wǎng)。 NSFNET。它是一個(gè)三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)： 主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)校園網(wǎng)1991 年，美國政府決定將因特網(wǎng)的主干網(wǎng)轉(zhuǎn)交給私人公司來經(jīng)營，并開始對(duì)接入因特網(wǎng)的單位收費(fèi)。1993 年因特網(wǎng)主干網(wǎng)的速率提高到 45

13、 Mb/s（T3 速率）。 三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)各網(wǎng)絡(luò)之間需要使用路由器來連接。有時(shí)在結(jié)構(gòu)圖中可不畫出路由器。校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)路由器三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)主機(jī)到主機(jī)的通信可能要經(jīng)過多種網(wǎng)絡(luò)。校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)國家主干網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)地區(qū)網(wǎng)因特網(wǎng)發(fā)展的第三階段從1993年開始，由美國政府資助的 NSFNET逐漸被若干個(gè)商用的 ISP 網(wǎng)絡(luò)所代替。 1994 年開始創(chuàng)建了 4 個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn) NAP (Network Access Point)，分別由 4 個(gè)電信公司經(jīng)營。NAP 就是用來交換因特網(wǎng)上流量的結(jié)點(diǎn)。在NAP 中安裝有性能很好的交換設(shè)

14、施。到本世紀(jì)初，美國的 NAP 的數(shù)量已達(dá)到十幾個(gè)。從 1994 年到現(xiàn)在，因特網(wǎng)逐漸演變成多級(jí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。 多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大公司地區(qū) ISP網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）公司校園網(wǎng)主干服務(wù)提供者校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)校園網(wǎng)本地 ISP地區(qū) ISP地區(qū) ISP地區(qū) ISP本地 ISP本地 ISP大公司大公司網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)NAP（對(duì)等點(diǎn)）主機(jī)到主機(jī)的通信可能經(jīng)過多種 ISP。今日的多級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)大致上可將因特網(wǎng)分為以下五個(gè)接入級(jí) 網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn) NAP國家主干網(wǎng)（主干 ISP）地區(qū) ISP本地 ISP校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或 PC 機(jī)上網(wǎng)用戶1.2.3 關(guān)于因特網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化工作因特網(wǎng)協(xié)會(huì) ISOC因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組IR

15、SG 因特網(wǎng)研究部 IRTF 因特網(wǎng)工程部 IETF 因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組IESG RGWGRG領(lǐng)域領(lǐng)域因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究委員會(huì) IAB WGWGWG制訂因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)要經(jīng)過以下的四個(gè)階段 因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 在這個(gè)階段還不是 RFC 文檔。建議標(biāo)準(zhǔn)(Proposed Standard) 從這個(gè)階段開始就成為 RFC 文檔。草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(Internet Standard) 各種RFC之間的關(guān)系 因特網(wǎng)草案建議標(biāo)準(zhǔn)草案標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)歷史的 RFC實(shí)驗(yàn)的 RFC提供信息的 RFC6 種 RFC1.2.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在我國的發(fā)展(1)

16、中國公用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng) CHINANET(2) 中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng) CERNET(3) 中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng) CSTNET(4) 中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng) UNINET(5) 中國網(wǎng)通公用互聯(lián)網(wǎng) CNCNET(6) 中國國際經(jīng)濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng) CIETNET(7) 中國移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng) CMNET(8) 中國長城互聯(lián)網(wǎng) CGWNET（建設(shè)中）(9) 中國衛(wèi)星集團(tuán)互聯(lián)網(wǎng) CSNET（建設(shè)中） 1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不同定義最簡單的定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、自治的計(jì)算機(jī)的集合。因特網(wǎng)(Internet)是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。 1.3.2 幾種不同的分類方法從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類從網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類 1.3.2 幾種不同的分類方法（一）從網(wǎng)絡(luò)的交換功能分類電路交換報(bào)文交換分組交換混合交換：如ATM網(wǎng) 目前，大多數(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（包括廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)）都采用了分組交換技術(shù)， 只是分組的大小有所不同1.3.2 幾種不同的分類方法（二）從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)局域網(wǎng) LAN (Local Area Network) 城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area N