計算機網(wǎng)絡導論

1、黃恒一一、課程導言 21世紀的重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡化和信息化，它是一個以三網(wǎng)為核心的信息時代。計算機與通信（C&C,Computer and Communication）緊密結合形成計算機網(wǎng)絡。一、課程導言數(shù)字計算機技術的發(fā)展?jié)B透到通信技術中，提高了通信網(wǎng)絡的各種性能。通信網(wǎng)絡為計算機之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的手段。計算機網(wǎng)絡一、課程導言 計算機網(wǎng)絡深刻影響著世界經(jīng)濟、政治、文化和社會的發(fā)展，促進了社會生產(chǎn)生活和信息傳播的變革。 計算機網(wǎng)絡也日益成為人們生活、工作、學習不可或缺的工具，正對社會生活的方方面面產(chǎn)生著深刻影響。既是一個虛擬的社會，又是現(xiàn)實社會的一部分。一、課程導言

2、二、理論教學目的 1.理論教學目的旨在使學生能夠?qū)W習和掌握計算機通信與網(wǎng)絡的基本概念、原理、方法，學習計算機網(wǎng)絡的組成、體系結構及協(xié)議、局域網(wǎng)標準及主流局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、網(wǎng)絡互連技術等，同時要求學生具備基本的網(wǎng)絡規(guī)劃、網(wǎng)絡設計能力和掌握常用組網(wǎng)技術。二、實驗教學目的2.實驗教學的目的是為了使學生在課程學習的同時，通過在一個計算機網(wǎng)絡環(huán)境中的實際操作，加深對數(shù)據(jù)鏈路層中交換機、虛擬局域網(wǎng)、路由器等網(wǎng)絡理論知識的理解，培養(yǎng)學生進行初步的網(wǎng)絡安裝、設計、配置等方面具體的實踐操作能力。二、本課程的學習目的3.了解網(wǎng)絡的起源； 了解計算機網(wǎng)絡形成雛形； 了解計算機網(wǎng)絡發(fā)展的過程； 了解計算機網(wǎng)絡相關標準的

3、形成； 了解局域網(wǎng)，Internet網(wǎng)以及我國計算機網(wǎng)絡的發(fā)展。二、教學目的網(wǎng)絡的產(chǎn)生首先要完成數(shù)據(jù)通信首先要完成數(shù)據(jù)通信技術的基礎研究技術的基礎研究二、教學目的網(wǎng)絡的產(chǎn)生 線路控制器 M M M M遠程終端遠程終端當初計算機當初計算機是為成批處是為成批處理信息而設理信息而設計的計的調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器 作用是把計算機或終端的數(shù)字信號變換成可以在電話線路作用是把計算機或終端的數(shù)字信號變換成可以在電話線路傳送的傳送的 模擬信號以及完成相反的變換。模擬信號以及完成相反的變換。線路控制器線路控制器由于在計算機內(nèi)部是并行傳輸，而通信線路上是串行傳輸；由于在計算機內(nèi)部是并行傳輸，而通信線路上是串行傳輸；

4、故線路控制器的作用為進行串行和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換以及簡單故線路控制器的作用為進行串行和并行傳輸?shù)霓D(zhuǎn)換以及簡單的差錯控制。的差錯控制。二、教學目的網(wǎng)絡的產(chǎn)生多重線路 控制器 M M M M遠程終端遠程終端 M M M M遠程終端遠程終端 M M M M遠程終端遠程終端公共電話網(wǎng)面向終端的計算機通信網(wǎng)第一代計算機網(wǎng)絡第一代計算機網(wǎng)絡計算機是網(wǎng)絡的中心和控制者終端圍繞中心計算機分布在各處第一代計算機網(wǎng)絡的主要任務還是進行成批處理。第一代計算機網(wǎng)絡的主要任務還是進行成批處理。二、教學目的網(wǎng)絡的雛形產(chǎn)生人們把這種以單個計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)稱作面向終端的遠程聯(lián)機系統(tǒng)20世紀世紀60年代初，美國航空公司與年代

5、初，美國航空公司與IBM合作建成合作建成的由的由 一臺計算機與分布在全美國的一臺計算機與分布在全美國的2000多個多個終端終端組成的航空訂票系統(tǒng)組成的航空訂票系統(tǒng)SABRE-I就是一種典型的計就是一種典型的計算機通信網(wǎng)絡。算機通信網(wǎng)絡。終端終端終端終端終端終端終端這里的終端是指由一臺這里的終端是指由一臺計算機外部設備組成的計算機外部設備組成的簡單計算機簡單計算機 ，僅包括，僅包括CRT控制器、鍵盤，沒控制器、鍵盤，沒有有CPU、內(nèi)存和硬盤、內(nèi)存和硬盤 二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的發(fā)展終端應軍事、科學研應軍事、科學研究、地區(qū)與國家究、地區(qū)與國家經(jīng)濟信息分析決經(jīng)濟信息分析決策、大型企業(yè)經(jīng)策、大型企

6、業(yè)經(jīng)營管理等領域的營管理等領域的用戶要求用戶要求(網(wǎng)絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源網(wǎng)絡用戶可以通過計算機使用本地計算機的軟件、硬件與數(shù)據(jù)資源。這個階段研究的典型代表這個階段研究的典型代表:美國國防部高級研究計劃局美國國防部高級研究計劃局（ARPA）的）的ARPANET（ARPA網(wǎng)）網(wǎng)）二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的發(fā)展分組分組交換交換二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的發(fā)展ARPA網(wǎng)的發(fā)展網(wǎng)的發(fā)展是計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個重要的里程碑。是計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展的一個重要的里程碑。意義：意義：1、完成了對計算機網(wǎng)絡的定義、分類與相關技術內(nèi)容的描述；、完成了對計算機網(wǎng)絡的定義、分類與相

7、關技術內(nèi)容的描述； 2、提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡機構的概念；、提出了資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)的兩級網(wǎng)絡機構的概念； 3、研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法；、研究了報文分組交換的數(shù)據(jù)交換方法； 4、采用了層次結構的網(wǎng)絡結構和協(xié)議體系；、采用了層次結構的網(wǎng)絡結構和協(xié)議體系； 5、促進了、促進了TCP/IP協(xié)議的發(fā)展協(xié)議的發(fā)展 6、為、為Internet的形成與發(fā)展奠定了基礎的形成與發(fā)展奠定了基礎二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的發(fā)展二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡標準的形成二、教學目的現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的發(fā)展1977年，國際標準化組織年，國際標準化組織ISO（Internet Standardization

8、Organization）設立分委）設立分委員會員會SC97，以，以“開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連”為目標，為目標，專門研究網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡互連標準等。專門研究網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡互連標準等。1984年，年，ISO正式頒布了一個稱為正式頒布了一個稱為“開放系統(tǒng)互開放系統(tǒng)互連基本參考模型連基本參考模型”的國際標準的國際標準ISO7498,簡稱簡稱OSI參考模型或參考模型或OSI/RM(Open System Interconnection /Reference Model)OSI/RM共有七層，因此也稱為共有七層，因此也稱為OSI七層模型。七層模型。1977年，國際標準化組織年，國際標準化組織ISO

9、（Internet Standardization Organization）設立分委）設立分委員會員會SC97，以，以“開放系統(tǒng)互連開放系統(tǒng)互連”為目標，為目標，專門研究網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡互連標準等。專門研究網(wǎng)絡體系結構、網(wǎng)絡互連標準等。二、教學目的現(xiàn)代局域網(wǎng)的發(fā)展二、教學目的因特網(wǎng)的發(fā)展二、教學目的我國因特網(wǎng)的發(fā)展 1.我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展啟蒙與我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展啟蒙與20世紀世紀80年代。年代。 2.1987年年9月，錢天白教授通過意大利公用分組網(wǎng)月，錢天白教授通過意大利公用分組網(wǎng)ITAPC設在北京的設在北京的PAD發(fā)出我發(fā)出我國的第一封電子郵件，與德國卡爾斯魯厄大學進行了通信，揭開了中國人使

10、用國的第一封電子郵件，與德國卡爾斯魯厄大學進行了通信，揭開了中國人使用Internet的序幕。的序幕。 3.1997年年6月，根據(jù)國務院信息化工作領導小組辦公室的決定，中國科學院在中月，根據(jù)國務院信息化工作領導小組辦公室的決定，中國科學院在中科院網(wǎng)絡信息中心組建了中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心科院網(wǎng)絡信息中心組建了中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心CNNIC，同時，國務院信息化工作，同時，國務院信息化工作領導小組辦公室宣布成立中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心工作委員會。從此我國進入了互聯(lián)領導小組辦公室宣布成立中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心工作委員會。從此我國進入了互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展時期。網(wǎng)的高速發(fā)展時期。 4.根據(jù)根據(jù)2007年年1月中國互

11、聯(lián)網(wǎng)絡信息中心月中國互聯(lián)網(wǎng)絡信息中心CNNIC發(fā)布的第十九次發(fā)布的第十九次中國互聯(lián)網(wǎng)絡中國互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告發(fā)展狀況統(tǒng)計報告，目前我國網(wǎng)民達，目前我國網(wǎng)民達13700萬人，上網(wǎng)計算機達萬人，上網(wǎng)計算機達5940萬臺，域名萬臺，域名總數(shù)達總數(shù)達411萬個，具有一定規(guī)模的因特網(wǎng)運營商（萬個，具有一定規(guī)模的因特網(wǎng)運營商（ISP）有：中國移動、中國聯(lián)通、）有：中國移動、中國聯(lián)通、中國移動中國移動三、教學方法，先修課程、后續(xù)課程及課程關聯(lián)1. 采用學導式、角色扮演和案例式綜合教學方法. 教學過程 學生自學 回答問題 新的教學內(nèi)容 提出問題三、先修課程及后續(xù)課程 2. 學生結合自己所掌握計算機專業(yè)課

12、程的實際確定必須具備以下先修課程基礎： 計算機基礎計算機組裝與維護計算機基礎計算機組裝與維護 要求：要求：課后完成學習心得，課堂參與討論課后完成學習心得，課堂參與討論. .三、后續(xù)課程 3. 結合計算機網(wǎng)絡理論教學和實驗操作情況建議后續(xù)課程 網(wǎng)絡系統(tǒng)管理、計算機網(wǎng)絡安全網(wǎng)絡系統(tǒng)管理、計算機網(wǎng)絡安全 考核：期末考試（考核：期末考試（70%70%）, ,學習心得（學習心得（10%10%）, , 課堂討論（課堂討論（10%10%）, ,出勤（出勤（10%10%）. .三、課程關聯(lián) 1.先修課程計算機基礎為計算機網(wǎng)絡中應用層相關通信協(xié)議的理解有幫助。 2.先修課程計算機組裝與維護為計算機網(wǎng)絡中相關實踐

13、操作例如局域網(wǎng)的組網(wǎng)搭建有直接的關聯(lián)。 3.計算機網(wǎng)絡為后續(xù)課程計算機網(wǎng)絡安全中網(wǎng)絡安全協(xié)議的基礎等內(nèi)容有鋪墊的作用。 3.計算機網(wǎng)絡為后續(xù)課程網(wǎng)絡系統(tǒng)管理中服務器的搭建與組建有指導的作用。四、本課程主要內(nèi)容 1. 課程主要內(nèi)容涉及計算機網(wǎng)絡基礎知識，計算機網(wǎng)絡領域的相關技術，豐富的實踐組網(wǎng)案例讓學生學會組網(wǎng)、建網(wǎng)等技術，滿足計算機網(wǎng)絡管理人員的崗位需求。四、本課程主要內(nèi)容（一） 理論教學重點內(nèi)容1. 網(wǎng)絡的體系結構及分層原則；2. 子網(wǎng)劃分的原則；3. 路由器的配置原理；4. 局域網(wǎng)標準、以及局域網(wǎng)的介質(zhì)訪問控制機制（二） 實踐教學重點內(nèi)容1. 掌握網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)制作及選取方法。2. 掌握簡單

14、局域網(wǎng)的組建與配置3. 常用工具軟件的安裝與使用四、本課程主要內(nèi)容 第一部分 計算機網(wǎng)絡概述 第二部分 物理層 第三部分 數(shù)據(jù)鏈路層 第四部分 網(wǎng)絡層 第五部分 運輸層 第六部分 應用層五、計算機網(wǎng)絡前沿領域 1、IPv6技術 2、云計算 3、移動互聯(lián)網(wǎng) 4、物聯(lián)網(wǎng) 5. 當前計算機網(wǎng)絡技術的特點1、IPv6 IPv4的問題 IP地址數(shù)量面臨不足 亞太地區(qū)各國IP地址成長量 IPv6的優(yōu)點 IPv4與IPv6的比較 中國IPv6產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 3G和IPV6的關系IPv4的問題 IP位址數(shù)量不足，影響網(wǎng)絡應用的發(fā)展 NAT有其限制 造成數(shù)位落差 路由表日益增大，影響路由效率 設定及管理不易(Auto-configuration) 缺乏IP層的安全性需求(IPSEC) 缺乏服務質(zhì)量的支持(QoS) 網(wǎng)絡中的云 云計算 云計算 =（數(shù)據(jù) + 軟件 + 平臺 + 基礎設施） 服務 過去十年，云計算的概念（Buzz word） 網(wǎng)絡計算，網(wǎng)格計算，按需計算，效能計算，按需服務，虛擬計算，軟件即服務，平臺即服務 用戶只關心服務，而不是計算和資源l 移動互聯(lián)網(wǎng)移動互聯(lián)網(wǎng)l MEMS微機電系統(tǒng)微機電系統(tǒng)（Micro-Electro-Mechanical Systems）它是指可批量制作的，集微型機構、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通信和電源等于一體的