大學計算機信息技術課件第1章(第1講)

第1章

計算機網絡概述主講：吳uyong@第1章

計算機網絡概述主講：吳勇1教學目的及要求計算機網絡是信息社會的基礎，網絡技術應用已經深入到社會的各個方面，這門課程建立在掌握計算機網絡的基本工作原理的基礎上，了解常用的網絡應用技術和技能，學會使用網絡。參考教材《計算機網絡實訓教程》（第2版）主編：張浩軍評分標準期末測試 50% 平時（上課，作業(yè)） 50%上機時間地點：5515（3-9周周二下午第一大節(jié)）教學目的及要求2學時：54（上機14學時）

課程重點：計算機網絡概述網絡體系結構組建局域網（設備）網絡工程布線網絡互聯(lián)（配置）網絡服務的配置與管理網絡安全網絡管理網絡多媒體網絡規(guī)劃與設計學時：54（上機14學時）

課程重點：計算機網絡概述網絡多媒3第一部分：教學內容與要求主要內容網絡概念與發(fā)展（約50分鐘）網絡組成與分類（約50分鐘）重點與難點了解計算機網絡概念，發(fā)展了解計算機網絡組成，分類方法第一部分：教學內容與要求主要內容4引言：網絡應用背景計算機通信網絡和Internet已成為社會生活重要組成部分。應用遍布經濟、文化、科研、軍事、政治、教育。產業(yè)結構變化，全球信息產業(yè)發(fā)展。引言：網絡應用背景計算機通信網絡和Internet已成為社會5專題1：概述——計算機網絡概念

引論我們已經進入21世紀，主要特征是數字化、網絡化和信息化的時代農業(yè)經濟工業(yè)經濟知識經濟三網電信網絡有線電視網計算機網絡因特網是自印刷術以來人類通信方面的最大變革。專題1：概述——計算機網絡概念引論農業(yè)經濟工業(yè)經濟知識61.1.1計算機網絡概念計算機網絡是以相互共享（硬件、軟件、和數據）資源的方式連接起來，且各自具有獨立功能的計算機系統(tǒng)的集合。計算機網絡是利用通訊設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網絡軟件（即網絡通信協(xié)議、信息交換方式及網絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網絡中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。1.1.1計算機網絡概念計算機網絡是以相互共享（硬件、軟件71.1.1計算機網絡概念功能信息共享信息交換作用

使分散的計算機能共享網上的資源，為用戶提供強有力的通信手段和盡可能完善的服務，從而極大的方便用戶。1.1.1計算機網絡概念功能81.1.1計算機網絡概念計算機網絡涉及以下三個方面的問題：兩臺或兩臺以上的計算機相互連接構成網絡，達到資源共享的目的。計算機之間互相通信交換信息，需要有一條通道。這條物理連接通道稱為傳輸介質。傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質；也可以是激光或無線電波等“無線”介質。計算機之間要通信交換信息，彼此就需要有某些約定和規(guī)則，這就是協(xié)議。1.1.1計算機網絡概念計算機網絡涉及以下三個方面的問題：9計算機網絡的產生和演變早期的計算機應用模式——單機大、中、小型機—龐大，昂貴，資源無法共享計算機網絡產生始于1950’s，發(fā)展的動因：資源共享的需求（CPU、外設、軟件、數據）大型項目的合作（進行工程項目協(xié)作）人與人之間的溝通（電子郵件、WWW）計算機網絡的產生和演變早期的計算機應用模式——單機10從體系結構來觀察，其發(fā)展可分為三個階段（三代網絡）：以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)（以單計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)）2.以通信子網為中心的主機互連（計算機－－計算機網絡）3.具有層次化體系結構的標準化網絡（體系結構標準化網絡）寬帶綜合業(yè)務數字網（高速、綜合）從體系結構來觀察，其發(fā)展可分為三個階段（三代網絡）：111.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展1、面向終端的計算機通信網the20thcentury1950s這種“終端設備—通信線路—計算機”的系統(tǒng)，就是計算機網絡的雛形。其特點是計算機是網絡的中心和控制者，終端圍繞中心計算機分布在不同地理位置，各終端通過通信線路共享主機的硬件和軟件資源，計算機的主要任務是進行批處理。1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展1、面向終端的計算機通信12例子：飛機訂票系統(tǒng)HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點)通信線路(電話線路)缺點主機負荷重——數據處理＋通信線路利用率低集中控制方式，可靠性低改進終端集中器(近/遠距)前端處理機（FrontEndProcessor,FEP），通信任務分離例子：飛機訂票系統(tǒng)131.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展2、分組交換網的出現(xiàn)the20thcentury1960s美國國防部高級研究計劃局于1969年12月投入運行的ARPANET，該網絡是一個典型的以實現(xiàn)資源共享為目的的具有通信功能的多機系統(tǒng)，其核心通信技術是分組交換技術。它為計算機網絡的發(fā)展奠定了基礎。第二代計算機網絡的不足之處網絡普及程度低標準不統(tǒng)一網絡體系結構的研究不成熟1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展2、分組交換網的出現(xiàn)141.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展分組交換網的出現(xiàn)1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展分組交換網的出現(xiàn)15為什么需要標準化？不同網絡設備之間的兼容性和互操作性是推動網絡體系結構的標準化的原動力標準化的時機？各廠商、研究機構、大學在網絡技術、方法、理論等方面的研究日趨成熟是其基礎3.

標準化網絡階段the20thcentury1970sNetworkStandardization為什么需要標準化？3.標準化網絡階段the20thce163、計算機網絡體系結構的形成國際標準化組織（ISO）提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯(lián)成網的標準框架——開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel),簡稱為OSI。TCP/IP協(xié)議族下一代互聯(lián)網絡3、計算機網絡體系結構的形成17

TCP/IP與OSI參考模型的對應關系TCP/IP與OSI參考模型的對應關系184.因特網時代的到來因特網的出現(xiàn)標志著網絡時代的到來因特網是全球性的網絡豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅動力截止到2000年,Internet的規(guī)模為網絡數105（以數十萬計）,主機數107（以數千萬計）,

用戶數108（以數億計）

，主干速率為2.5Gbit/s美國政府資助的“下一代因特網計劃”目標是主干網的速率比現(xiàn)在的因特網高1000倍端到端的速率要達到100Mbit/s~10Gbit/s4.因特網時代的到來因特網的出現(xiàn)標志著網絡時代的到來19高速網絡時代TCP/IP應用的成熟光通信的發(fā)展路由交換的提高千兆以太網技術的成熟產業(yè)界和國際標準的統(tǒng)一高速網絡時代TCP/IP應用的成熟20下一代互聯(lián)網絡——Internet2

一些企業(yè)、大學、與非營利組織早在1996年便嘗試Internet2實驗計劃，提供企業(yè)與研究單位作為實驗新技術之用，兼做未來網絡的雛形，而此一計劃目前正逐漸開花結果，并獲得諸多科技大廠支持。一般人若想到視頻串流(videostreaming，在網絡上看電影，或視頻畫面等)，一定會聯(lián)想到斷斷續(xù)續(xù)的畫面與不連貫的聲音等狀況，但使用Internet2網絡卻可達一般有線電視播出的效果。

一位在紐約就讀曼哈頓音樂學院的學生吳潔即是透過Internet2與遠在加拿大渥太華國立交響樂藝術中心的老師學琴。她的琴房教室有兩臺電視，一臺可看見自己，另一臺則是加拿大的老師Zuckerman。

Internet2的參與成員皆是產業(yè)雄霸一方的科技巨人，包括QwestCommunications、思科、微軟、英特爾與朗訊科技。下一代互聯(lián)網絡——Internet221Internet2

2002年9月22日，香港著名實業(yè)家李嘉誠先生向清華大學捐贈1000萬美元，以全力支持推動中國未來互聯(lián)網（Internet2）的技術研究。利用這筆資金，清華大學將建設中國未來信息科技發(fā)展的重要研究基地——未來互聯(lián)網絡技術研究中心。Internet22002年9月22日，香港著名221.1.3計算機網絡的應用企業(yè)信息網絡聯(lián)機事務處理POS系統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)電子數據交換系統(tǒng)聯(lián)機會議訪問遠程數據庫1.1.3計算機網絡的應用企業(yè)信息網絡231.2.1計算機網絡的組成計算機網絡通常由三個部分組成，它們是資源子網、通信子網和通信協(xié)議。資源子網：是指計算機網絡中面向用戶的部分，處于網絡的外圍，由主機系統(tǒng)、終端、終端控制器、外設、各種軟件資源和信息資源組成，主要用于全網的信息處理、信息共享和信息存儲服務。主機系統(tǒng)是資源子網的主要組成部分，它通過高速通信線路與通信子網的通信設備相連接，用戶終端可通過主機系統(tǒng)連接入網。1.2.1計算機網絡的組成計算機網絡通常由三個部分組成，它241.2.1計算機網絡的組成通信子網：負責數據通信的部分，處于網絡的內層，完成網絡數據傳輸、轉發(fā)等通信處理任務。構成通信子網的硬件設施包括各種數據傳輸線路，以及實現(xiàn)網絡連接和數據通信的各種數據通信設備，包括集線器(Hub)、網橋(Bridge)、網絡交換機(Switch)、路由器(Router)和網關(Gateway)等。通信協(xié)議：是主機之間或主機和子網之間的通信的規(guī)范，即通信雙方必須共同遵守的規(guī)則和約定。1.2.1計算機網絡的組成通信子網：負責數據通信的部分，處251.2.1計算機網絡的組成網絡軟件是實現(xiàn)網絡功能的必不可缺的支撐環(huán)境，通常包括：網絡協(xié)議軟件網絡通信軟件網絡操作系統(tǒng)網絡管理軟件網絡應用軟件1.2.1計算機網絡的組成網絡軟件是實現(xiàn)網絡功能的必不可缺261.2.2計算機網絡的分類1．按網絡覆蓋的地理范圍分類局域網城域網廣域網Intranet1.2.2計算機網絡的分類1．按網絡覆蓋的地理范圍分類27（1）局域網局域網（LocalAreaNetwork，LAN）：指在有限的地理區(qū)域內構成的規(guī)模相對較小的計算機網絡，其覆蓋范圍一般不超過幾十公里。LAN具有以下特征：局域網僅工作在有限的地理范圍內，采用單一的傳輸介質。數據傳輸率快，典型LAN數據傳輸速率10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps。由于數據傳輸距離短，傳輸延遲低（幾十個毫秒）且誤碼率低。局域網組網方便、使用靈活。（1）局域網局域網（LocalAreaNetwork，L28（1）局域網圖1-2局域網聯(lián)網結構圖（1）局域網圖1-2局域網聯(lián)網結構圖29（2）城域網城域網（MetropolitanAreaNetwork，MAN）可以理解為是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術，但是傳輸介質和布線結構更復雜。其覆蓋范圍為一個城市或地區(qū)，距離在幾十公里到幾百公里。城域網多采用光纖或微波作為傳輸介質，可以支持數據和多媒體應用。當前城域網的一個重要用途是用作骨干網，通過它將位于同一城市內不同地點的主機、數據庫以及LAN等互相連接起來。（2）城域網城域網（MetropolitanAreaNe30（3）廣域網廣域網（WideAreaNetwork，WAN）覆蓋的地理范圍非常大，又稱遠程網，是一種跨越城市、國家的網絡。廣域網常常借用傳統(tǒng)的公共傳輸網進行通信，可以把眾多的城域網、局域網連接起來。目前，很多全國性的計算機網絡就屬于這類網絡，如郵電部的CHINANET（中國公網）、國家教委的CERNET（中國科研教育網）、中科院的NCFC（科技網）和電子部的CHINAGBN（經濟網）等。（3）廣域網廣域網（WideAreaNetwork，WA31（3）廣域網典型廣域網示意圖（3）廣域網典型廣域網示意圖32（4）網際網網際網通常是指連接多個國家的計算機網絡，Internet（因特網）就是世界上最大的網際網。通常把互聯(lián)的網絡集合稱為互聯(lián)網，Internet是指特定的世界范圍的互聯(lián)網，它通過網絡互連設備把不同的眾多網絡或網絡群體根據全球統(tǒng)一的通信規(guī)則（TCP/IP協(xié)議）互連起來形成全球最大的、開放的計算機網絡。（4）網際網網際網通常是指連接多個國家的計算機網絡，Inte33（4）網際網另外一個典型網絡是Intranet，Intranet也稱“企業(yè)內部網”。從原理上來說，Intranet其實就是一個局域網。Intranet是在一個協(xié)同作業(yè)的企業(yè)或者組織的內部，使用Internet技術實現(xiàn)應用需求的網絡應用系統(tǒng)。它可以建立在企業(yè)內部原有的硬件、軟件和服務器基礎上，實現(xiàn)Internet上的幾乎所有應用。另外，以Intranet為平臺的管理信息系統(tǒng)MIS，可獲得高效的開發(fā)和企業(yè)級應用。（4）網際網另外一個典型網絡是Intranet，Intran341.2.2計算機網絡的分類(續(xù))2．按傳輸介質分類根據采用的傳輸介質不同，計算機網絡可分為兩種：有線網和無線網。有線網：傳輸介質采用有線介質連接的網絡稱為有線網。常用的有線傳輸介質包括雙絞線、同軸電纜和光導纖維。無線網：采用無線介質連接的網絡稱為無線網，典型的無線網有以下幾種。1.2.2計算機網絡的分類(續(xù))2．按傳輸介質分類35有線網有線電話網電力線有線電視電纜同軸電纜雙絞線光纖無線網無線電話語音廣播網無線電視網微波通信網衛(wèi)星通信網有線網無線網36（1）有線網——雙絞線雙絞線(TP：TwistedPairwire)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質，由多對具有絕緣保護層的銅導線組成。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP：UnshieldedTwistedPairwire)和屏蔽雙絞線(STP：ShieldedTwistedPairwire)。雙絞線既可以用來傳輸模擬聲音信號、也可以用于傳輸數字信號，特別適用于較短距離的數字通信。目前局域網中使用雙絞線可以達到100Mbps～10Gbps的傳輸速率，而且其價格相對其他傳輸介質低廉，是目前局域網布線的主要傳輸介質。（1）有線網——雙絞線雙絞線(TP：TwistedPair37（1）有線網——同軸電纜同軸電纜(Coaxial)是指有內外兩個同心導體，而這兩個同心導體即導體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。常用的同軸電纜有兩類：50Ω和75Ω的同軸電纜。75Ω同軸電纜常用于CATV（有線電視網）網，傳輸帶寬可達1GHz，目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。50Ω同軸電纜主要用于基帶信號傳輸，傳輸帶寬為1～20MHz，傳統(tǒng)的總線型以太網就是使用50Ω同軸電纜。（1）有線網——同軸電纜同軸電纜(Coaxial)是指有內外38（1）有線網——光纖光導纖維簡稱光纖，是一種能高質量傳導光信號的玻璃纖維。如果將許多根光纖聚在一起并敷以保護層，就得到我們常說的光纜。利用光纜通訊，能同時傳播大量信息。光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質量高，能防竊聽。光纜的質量小而細，不怕腐蝕，鋪設也很方便。目前光纜已廣泛用作為長途通信干線、廣域網的主要傳輸介質。（1）有線網——光纖光導纖維簡稱光纖，是一種能高質量傳導光信39（2）無線網——微波通信微波通信是使用波長在0.1毫米至1米之間的電磁波——微波進行的通信。當兩點間直線距離內無障礙時就可以使用微波通信，微波通信具有容量大、質量好、傳輸距離遠、抗災性能好等特點，普遍使用于各種專用通信網。微波通信用途廣泛，可以用于各種電信業(yè)務的傳送，如電話、電報、數據、傳真以及彩色電視等。（2）無線網——微波通信微波通信是使用波長在0.1毫米至1米40（2）無線網——衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上(包括陸地、水面和低層大氣中)無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站而進行的空間微波通信，衛(wèi)星通信是地面微波接力通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信具有覆蓋區(qū)域大、通信距離遠、通信質量好、可靠性高、通信頻段寬、容量大等優(yōu)點，是目前遠距離越洋電話和電視廣播的主要手段。（2）無線網——衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上(包括陸地、水面和低41（2）無線網——紅外線傳輸紅外線傳輸利用發(fā)光二級管產生紅外光波發(fā)送信號，采用光電管接收信號，生活中各種電器使用的搖控器基本上是使用紅外線進行信號傳輸。紅外線與微波傳輸之間的重要差異是前者不能貫穿墻壁，但是，在微波系統(tǒng)中遭遇的安全和干擾問題這里不再出現(xiàn)。紅外線信號能獲得較高的數據吞吐量。紅外線傳輸方式分為點到點傳輸和廣播傳輸。紅外線一般局限在很小的區(qū)域內，并且要求發(fā)送器直接指向接收器；不過，紅外線相關設備相對比較便宜，且不需要天線。（2）無線網——紅外線傳輸紅外線傳輸利用發(fā)光二級管產生紅外光42（2）無線網——WLAN無線局域網(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)。WLAN采用射頻(RadioFrequency,RF)技術，利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數據，無需線纜介質。WLAN的數據傳輸速率現(xiàn)在可以達到，傳輸距離可遠至20km以上。WLAN最大的優(yōu)勢就是免去或減少了繁雜的網絡布線，一般只要在適當位置安放一個或多個接入點(AccessPoint)設備就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網絡。（2）無線網——WLAN無線局域網(WirelessLoc43（2）無線網——無線傳感器網絡無線傳感器網絡（WirelessSensorNetwork）。綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠協(xié)同實現(xiàn)實時監(jiān)測、感知和采集網絡覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對信息進行處理后通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的特殊網絡拓撲組織方式傳送給觀察者。無線傳感器網絡在軍事偵察、工業(yè)生產與制造、農業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、自然災害應急處理、醫(yī)療研究、危險工作環(huán)境等領域具有重要價值。（2）無線網——無線傳感器網絡無線傳感器網絡（Wireles44客戶機/服務器模式（client/server,C/S）

資源的所有者將資源放置在服務器上，供通過網絡互連的其他客戶計算機共享。分布模式

資源的提供者和資源的使用者都分布在通過網絡互連的不同地域的計算機上。

對等網（peertopeer）

通過網絡互連的每臺計算機，既向其他計算機提供自己的資源，又共享其他計算機上的資源。按資源共享的方式分類：客戶機/服務器模式（client/server,C/S）按45概述——Internet

Internet網起源于1969年美國國防部高級研究計劃局協(xié)助開發(fā)的4個節(jié)點組成的ARPA網。1987年，美國國家科學基金會（NSF）采用招標的形式，由IBM等3家公司合作建立了一個新的廣域網ANSnet，美國其他部門的計算機網絡相繼并入此網，形成了目前的Internet主干網。1994年4月，中科院計算機網絡信息中心正式接入Internet網。1987年至1993年，我國與Internet的聯(lián)接僅僅是電子函件的轉發(fā)聯(lián)接，并只在少數高校和科研機構提供電子郵件服務。1987年9月，北京計算機應用技術研究所與德國卡爾斯魯厄大學（KarlruheUniversity）合作，建成CANET中國科技網（ChinaAcademicNetwork），它是我國第一個Internet電子郵件服務結點，并于1990年10月正式向Internet信息中心InterNIC注冊了我國的頂級域名cn。Internet產生與發(fā)展：概述——InternetInternet網起源于19646概述——Internet

1994年3月，Internet管理委員會正式批準中國進入Internet，中政府也批準Internet與中國連通。1994年，我國第一條Internet專線在中國科學院高能物理研究所正式接通。該所的IHEPNET網絡（InstituteofHighEnergyPhysicsNetwork）邁出了與世界數以百萬計計算機共享信息的第一步，并最先向我國1000多名科研人員提供了Internet的訪問和使用功能，同時也提供了我國在萬維網上的第一套主頁。同年8月，在北京召開的高能物理大會第一次通過Internet由中國向全世界發(fā)布信息。Internet產生與發(fā)展：概述——Internet1994年3月，Interne47概述——Internet

服務：WWWE-mailFTPBBS搜索聊天視頻點播在線音樂…Internet應用與服務：工作學習電子商務ElectronicCommerce/Ecommerce/E-commerce電子政務e-Government概述——Internet服務：Internet應用與服48概述——我國互聯(lián)網應用

中國公用計算機互聯(lián)網(CHINANET)：416778.9Mbps中國金橋信息網:國際線路帶寬69M/s中國聯(lián)通計算機互聯(lián)網:295136.5Mbps中國網通公用互聯(lián)網:國際線路帶寬377Mbps中國移動互聯(lián)網:15215Mbps中國教育和科研計算機網：9932Mbps中國科技網：10477Mbps中國國際經濟貿易互聯(lián)網：2Mbps中國長城網：不詳我國的計算機互聯(lián)網絡服務商：概述——我國互聯(lián)網應用中國公用計算機互聯(lián)網(CHINA49概述——我國互聯(lián)網應用

我國上網調查總人數（萬人）概述——我國互聯(lián)網應用我國上網調查總人數（萬人）50概述——我國互聯(lián)網應用

《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》2003.7中國互聯(lián)網絡信息中心我國上網調查總計算機數（萬臺）概述——我國互聯(lián)網應用《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》51概述——我國互聯(lián)網應用

電子郵箱： 91.8%搜索引擎： 70.0%網上聊天（聊天室、QQ、ICQ等）：45.4%軟件上傳或下載服務：43.0%信息查詢： 37.8%BBS論壇、社區(qū)、討論組等：22.6%新聞組： 20.7%網上游戲：18.2%網上購物： 11.7%網上教育：8.9%電子雜志：8.2%短信服務：7.8%免費個人主頁空間：6.2%電子政務：2.1%網絡電話：1.0%網上醫(yī)院：0.8%用戶經常使用的網絡服務（多選題）：概述——我國互聯(lián)網應用電子郵箱： 9152概述——我國互聯(lián)網應用

網上銀行：4.3%網上炒股：5.4%網上拍賣：1.1%票務、旅店預定：0.5%視頻會議：0.5%VOD點播：5.3%網上直播：3.7%多媒體娛樂（MP3、FLASH欣賞等）：13.0%遠程登錄：1.2%信息發(fā)布：3.5%網上推廣：0.9%網上銷售：1.3%信息化系統(tǒng)（ERP、CRM、SCM）：1.1%其它：0.2%用戶經常使用的網絡服務（多選題）：概述——我國互聯(lián)網應用網上銀行：53概述——CERNet

中國教育和科研計算機網CERNET是由國家投資建設，教育部負責管理，清華大學等高等學校承擔建設和管理運行的全國性學術計算機互聯(lián)網絡。它主要面向教育和科研單位，是全國最大的公益性互聯(lián)網絡。

CERNET分四級管理，分別是全國網絡中心；地區(qū)網絡中心和地區(qū)主結點；省教育科研網；校園網。CERNET全國網絡中心設在清華大學，負責全國主干網的運行管理。地區(qū)網絡中心和地區(qū)主結點分別設在清華大學、北京大學、北京郵電大學、上海交通大學、西安交通大學、華中科技大學、華南理工大學、電子科技大學、東南大學、東北大學等10所高校，負責地區(qū)網的運行管理和規(guī)劃建設。CERNET省級結點設在36個城市的38所大學，分布于全國除臺灣省外的所有省、市、自治區(qū)。

CERNET已經有28條國際和地區(qū)性信道，與美國、加拿大、英國、德國、日本和香港特區(qū)聯(lián)網，總帶寬達到250Mbps。與CERNET聯(lián)網的大學、中小學等教育和科研單位達900多家（其中高等學校800所以上），聯(lián)網主機120萬臺，個人用戶達到800多萬人。CERNet簡介：概述——CERNet中國教育和54概述——CERNet

CERNet邏輯拓撲圖：概述——CERNetCERNet邏輯拓55大學計算機信息技術課件第1章(第1講)56本章小節(jié)計算機網絡的產生和演變三代計算機網絡的概念和演化過程計算機網絡的概念相互連接的自治計算機的集合計算機網絡的功能通信、共享、可靠性、節(jié)約投資、分布處理計算機網絡的分類地域分布、傳播方式本章小節(jié)計算機網絡的產生和演變57概述——作業(yè)

計算機網絡的功能。計算機網絡的分類。Internet的功能。利用計算機網絡能做什么？沒有計算機網絡會有哪些不便？概述——作業(yè)58第1章

計算機網絡概述主講：吳uyong@第1章

計算機網絡概述主講：吳勇59教學目的及要求計算機網絡是信息社會的基礎，網絡技術應用已經深入到社會的各個方面，這門課程建立在掌握計算機網絡的基本工作原理的基礎上，了解常用的網絡應用技術和技能，學會使用網絡。參考教材《計算機網絡實訓教程》（第2版）主編：張浩軍評分標準期末測試 50% 平時（上課，作業(yè)） 50%上機時間地點：5515（3-9周周二下午第一大節(jié)）教學目的及要求60學時：54（上機14學時）

課程重點：計算機網絡概述網絡體系結構組建局域網（設備）網絡工程布線網絡互聯(lián)（配置）網絡服務的配置與管理網絡安全網絡管理網絡多媒體網絡規(guī)劃與設計學時：54（上機14學時）

課程重點：計算機網絡概述網絡多媒61第一部分：教學內容與要求主要內容網絡概念與發(fā)展（約50分鐘）網絡組成與分類（約50分鐘）重點與難點了解計算機網絡概念，發(fā)展了解計算機網絡組成，分類方法第一部分：教學內容與要求主要內容62引言：網絡應用背景計算機通信網絡和Internet已成為社會生活重要組成部分。應用遍布經濟、文化、科研、軍事、政治、教育。產業(yè)結構變化，全球信息產業(yè)發(fā)展。引言：網絡應用背景計算機通信網絡和Internet已成為社會63專題1：概述——計算機網絡概念

引論我們已經進入21世紀，主要特征是數字化、網絡化和信息化的時代農業(yè)經濟工業(yè)經濟知識經濟三網電信網絡有線電視網計算機網絡因特網是自印刷術以來人類通信方面的最大變革。專題1：概述——計算機網絡概念引論農業(yè)經濟工業(yè)經濟知識641.1.1計算機網絡概念計算機網絡是以相互共享（硬件、軟件、和數據）資源的方式連接起來，且各自具有獨立功能的計算機系統(tǒng)的集合。計算機網絡是利用通訊設備和線路將地理位置不同、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網絡軟件（即網絡通信協(xié)議、信息交換方式及網絡操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網絡中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。1.1.1計算機網絡概念計算機網絡是以相互共享（硬件、軟件651.1.1計算機網絡概念功能信息共享信息交換作用

使分散的計算機能共享網上的資源，為用戶提供強有力的通信手段和盡可能完善的服務，從而極大的方便用戶。1.1.1計算機網絡概念功能661.1.1計算機網絡概念計算機網絡涉及以下三個方面的問題：兩臺或兩臺以上的計算機相互連接構成網絡，達到資源共享的目的。計算機之間互相通信交換信息，需要有一條通道。這條物理連接通道稱為傳輸介質。傳輸介質可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質；也可以是激光或無線電波等“無線”介質。計算機之間要通信交換信息，彼此就需要有某些約定和規(guī)則，這就是協(xié)議。1.1.1計算機網絡概念計算機網絡涉及以下三個方面的問題：67計算機網絡的產生和演變早期的計算機應用模式——單機大、中、小型機—龐大，昂貴，資源無法共享計算機網絡產生始于1950’s，發(fā)展的動因：資源共享的需求（CPU、外設、軟件、數據）大型項目的合作（進行工程項目協(xié)作）人與人之間的溝通（電子郵件、WWW）計算機網絡的產生和演變早期的計算機應用模式——單機68從體系結構來觀察，其發(fā)展可分為三個階段（三代網絡）：以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)（以單計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)）2.以通信子網為中心的主機互連（計算機－－計算機網絡）3.具有層次化體系結構的標準化網絡（體系結構標準化網絡）寬帶綜合業(yè)務數字網（高速、綜合）從體系結構來觀察，其發(fā)展可分為三個階段（三代網絡）：691.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展1、面向終端的計算機通信網the20thcentury1950s這種“終端設備—通信線路—計算機”的系統(tǒng)，就是計算機網絡的雛形。其特點是計算機是網絡的中心和控制者，終端圍繞中心計算機分布在不同地理位置，各終端通過通信線路共享主機的硬件和軟件資源，計算機的主要任務是進行批處理。1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展1、面向終端的計算機通信70例子：飛機訂票系統(tǒng)HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點)通信線路(電話線路)缺點主機負荷重——數據處理＋通信線路利用率低集中控制方式，可靠性低改進終端集中器(近/遠距)前端處理機（FrontEndProcessor,FEP），通信任務分離例子：飛機訂票系統(tǒng)711.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展2、分組交換網的出現(xiàn)the20thcentury1960s美國國防部高級研究計劃局于1969年12月投入運行的ARPANET，該網絡是一個典型的以實現(xiàn)資源共享為目的的具有通信功能的多機系統(tǒng)，其核心通信技術是分組交換技術。它為計算機網絡的發(fā)展奠定了基礎。第二代計算機網絡的不足之處網絡普及程度低標準不統(tǒng)一網絡體系結構的研究不成熟1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展2、分組交換網的出現(xiàn)721.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展分組交換網的出現(xiàn)1.1.2計算機網絡的產生和發(fā)展分組交換網的出現(xiàn)73為什么需要標準化？不同網絡設備之間的兼容性和互操作性是推動網絡體系結構的標準化的原動力標準化的時機？各廠商、研究機構、大學在網絡技術、方法、理論等方面的研究日趨成熟是其基礎3.

標準化網絡階段the20thcentury1970sNetworkStandardization為什么需要標準化？3.標準化網絡階段the20thce743、計算機網絡體系結構的形成國際標準化組織（ISO）提出了一個能使各種計算機在世界范圍內互聯(lián)成網的標準框架——開放系統(tǒng)互連基本參考模型OSI/RM(OpenSystemInterconnectionReferenceModel),簡稱為OSI。TCP/IP協(xié)議族下一代互聯(lián)網絡3、計算機網絡體系結構的形成75

TCP/IP與OSI參考模型的對應關系TCP/IP與OSI參考模型的對應關系764.因特網時代的到來因特網的出現(xiàn)標志著網絡時代的到來因特網是全球性的網絡豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅動力截止到2000年,Internet的規(guī)模為網絡數105（以數十萬計）,主機數107（以數千萬計）,

用戶數108（以數億計）

，主干速率為2.5Gbit/s美國政府資助的“下一代因特網計劃”目標是主干網的速率比現(xiàn)在的因特網高1000倍端到端的速率要達到100Mbit/s~10Gbit/s4.因特網時代的到來因特網的出現(xiàn)標志著網絡時代的到來77高速網絡時代TCP/IP應用的成熟光通信的發(fā)展路由交換的提高千兆以太網技術的成熟產業(yè)界和國際標準的統(tǒng)一高速網絡時代TCP/IP應用的成熟78下一代互聯(lián)網絡——Internet2

一些企業(yè)、大學、與非營利組織早在1996年便嘗試Internet2實驗計劃，提供企業(yè)與研究單位作為實驗新技術之用，兼做未來網絡的雛形，而此一計劃目前正逐漸開花結果，并獲得諸多科技大廠支持。一般人若想到視頻串流(videostreaming，在網絡上看電影，或視頻畫面等)，一定會聯(lián)想到斷斷續(xù)續(xù)的畫面與不連貫的聲音等狀況，但使用Internet2網絡卻可達一般有線電視播出的效果。

一位在紐約就讀曼哈頓音樂學院的學生吳潔即是透過Internet2與遠在加拿大渥太華國立交響樂藝術中心的老師學琴。她的琴房教室有兩臺電視，一臺可看見自己，另一臺則是加拿大的老師Zuckerman。

Internet2的參與成員皆是產業(yè)雄霸一方的科技巨人，包括QwestCommunications、思科、微軟、英特爾與朗訊科技。下一代互聯(lián)網絡——Internet279Internet2

2002年9月22日，香港著名實業(yè)家李嘉誠先生向清華大學捐贈1000萬美元，以全力支持推動中國未來互聯(lián)網（Internet2）的技術研究。利用這筆資金，清華大學將建設中國未來信息科技發(fā)展的重要研究基地——未來互聯(lián)網絡技術研究中心。Internet22002年9月22日，香港著名801.1.3計算機網絡的應用企業(yè)信息網絡聯(lián)機事務處理POS系統(tǒng)電子郵件系統(tǒng)電子數據交換系統(tǒng)聯(lián)機會議訪問遠程數據庫1.1.3計算機網絡的應用企業(yè)信息網絡811.2.1計算機網絡的組成計算機網絡通常由三個部分組成，它們是資源子網、通信子網和通信協(xié)議。資源子網：是指計算機網絡中面向用戶的部分，處于網絡的外圍，由主機系統(tǒng)、終端、終端控制器、外設、各種軟件資源和信息資源組成，主要用于全網的信息處理、信息共享和信息存儲服務。主機系統(tǒng)是資源子網的主要組成部分，它通過高速通信線路與通信子網的通信設備相連接，用戶終端可通過主機系統(tǒng)連接入網。1.2.1計算機網絡的組成計算機網絡通常由三個部分組成，它821.2.1計算機網絡的組成通信子網：負責數據通信的部分，處于網絡的內層，完成網絡數據傳輸、轉發(fā)等通信處理任務。構成通信子網的硬件設施包括各種數據傳輸線路，以及實現(xiàn)網絡連接和數據通信的各種數據通信設備，包括集線器(Hub)、網橋(Bridge)、網絡交換機(Switch)、路由器(Router)和網關(Gateway)等。通信協(xié)議：是主機之間或主機和子網之間的通信的規(guī)范，即通信雙方必須共同遵守的規(guī)則和約定。1.2.1計算機網絡的組成通信子網：負責數據通信的部分，處831.2.1計算機網絡的組成網絡軟件是實現(xiàn)網絡功能的必不可缺的支撐環(huán)境，通常包括：網絡協(xié)議軟件網絡通信軟件網絡操作系統(tǒng)網絡管理軟件網絡應用軟件1.2.1計算機網絡的組成網絡軟件是實現(xiàn)網絡功能的必不可缺841.2.2計算機網絡的分類1．按網絡覆蓋的地理范圍分類局域網城域網廣域網Intranet1.2.2計算機網絡的分類1．按網絡覆蓋的地理范圍分類85（1）局域網局域網（LocalAreaNetwork，LAN）：指在有限的地理區(qū)域內構成的規(guī)模相對較小的計算機網絡，其覆蓋范圍一般不超過幾十公里。LAN具有以下特征：局域網僅工作在有限的地理范圍內，采用單一的傳輸介質。數據傳輸率快，典型LAN數據傳輸速率10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps。由于數據傳輸距離短，傳輸延遲低（幾十個毫秒）且誤碼率低。局域網組網方便、使用靈活。（1）局域網局域網（LocalAreaNetwork，L86（1）局域網圖1-2局域網聯(lián)網結構圖（1）局域網圖1-2局域網聯(lián)網結構圖87（2）城域網城域網（MetropolitanAreaNetwork，MAN）可以理解為是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術，但是傳輸介質和布線結構更復雜。其覆蓋范圍為一個城市或地區(qū)，距離在幾十公里到幾百公里。城域網多采用光纖或微波作為傳輸介質，可以支持數據和多媒體應用。當前城域網的一個重要用途是用作骨干網，通過它將位于同一城市內不同地點的主機、數據庫以及LAN等互相連接起來。（2）城域網城域網（MetropolitanAreaNe88（3）廣域網廣域網（WideAreaNetwork，WAN）覆蓋的地理范圍非常大，又稱遠程網，是一種跨越城市、國家的網絡。廣域網常常借用傳統(tǒng)的公共傳輸網進行通信，可以把眾多的城域網、局域網連接起來。目前，很多全國性的計算機網絡就屬于這類網絡，如郵電部的CHINANET（中國公網）、國家教委的CERNET（中國科研教育網）、中科院的NCFC（科技網）和電子部的CHINAGBN（經濟網）等。（3）廣域網廣域網（WideAreaNetwork，WA89（3）廣域網典型廣域網示意圖（3）廣域網典型廣域網示意圖90（4）網際網網際網通常是指連接多個國家的計算機網絡，Internet（因特網）就是世界上最大的網際網。通常把互聯(lián)的網絡集合稱為互聯(lián)網，Internet是指特定的世界范圍的互聯(lián)網，它通過網絡互連設備把不同的眾多網絡或網絡群體根據全球統(tǒng)一的通信規(guī)則（TCP/IP協(xié)議）互連起來形成全球最大的、開放的計算機網絡。（4）網際網網際網通常是指連接多個國家的計算機網絡，Inte91（4）網際網另外一個典型網絡是Intranet，Intranet也稱“企業(yè)內部網”。從原理上來說，Intranet其實就是一個局域網。Intranet是在一個協(xié)同作業(yè)的企業(yè)或者組織的內部，使用Internet技術實現(xiàn)應用需求的網絡應用系統(tǒng)。它可以建立在企業(yè)內部原有的硬件、軟件和服務器基礎上，實現(xiàn)Internet上的幾乎所有應用。另外，以Intranet為平臺的管理信息系統(tǒng)MIS，可獲得高效的開發(fā)和企業(yè)級應用。（4）網際網另外一個典型網絡是Intranet，Intran921.2.2計算機網絡的分類(續(xù))2．按傳輸介質分類根據采用的傳輸介質不同，計算機網絡可分為兩種：有線網和無線網。有線網：傳輸介質采用有線介質連接的網絡稱為有線網。常用的有線傳輸介質包括雙絞線、同軸電纜和光導纖維。無線網：采用無線介質連接的網絡稱為無線網，典型的無線網有以下幾種。1.2.2計算機網絡的分類(續(xù))2．按傳輸介質分類93有線網有線電話網電力線有線電視電纜同軸電纜雙絞線光纖無線網無線電話語音廣播網無線電視網微波通信網衛(wèi)星通信網有線網無線網94（1）有線網——雙絞線雙絞線(TP：TwistedPairwire)是綜合布線工程中最常用的一種傳輸介質，由多對具有絕緣保護層的銅導線組成。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線(UTP：UnshieldedTwistedPairwire)和屏蔽雙絞線(STP：ShieldedTwistedPairwire)。雙絞線既可以用來傳輸模擬聲音信號、也可以用于傳輸數字信號，特別適用于較短距離的數字通信。目前局域網中使用雙絞線可以達到100Mbps～10Gbps的傳輸速率，而且其價格相對其他傳輸介質低廉，是目前局域網布線的主要傳輸介質。（1）有線網——雙絞線雙絞線(TP：TwistedPair95（1）有線網——同軸電纜同軸電纜(Coaxial)是指有內外兩個同心導體，而這兩個同心導體即導體和屏蔽層又共用同一軸心的電纜。常用的同軸電纜有兩類：50Ω和75Ω的同軸電纜。75Ω同軸電纜常用于CATV（有線電視網）網，傳輸帶寬可達1GHz，目前常用CATV電纜的傳輸帶寬為750MHz。50Ω同軸電纜主要用于基帶信號傳輸，傳輸帶寬為1～20MHz，傳統(tǒng)的總線型以太網就是使用50Ω同軸電纜。（1）有線網——同軸電纜同軸電纜(Coaxial)是指有內外96（1）有線網——光纖光導纖維簡稱光纖，是一種能高質量傳導光信號的玻璃纖維。如果將許多根光纖聚在一起并敷以保護層，就得到我們常說的光纜。利用光纜通訊，能同時傳播大量信息。光纖的抗干擾性能好，不發(fā)生電輻射，通訊質量高，能防竊聽。光纜的質量小而細，不怕腐蝕，鋪設也很方便。目前光纜已廣泛用作為長途通信干線、廣域網的主要傳輸介質。（1）有線網——光纖光導纖維簡稱光纖，是一種能高質量傳導光信97（2）無線網——微波通信微波通信是使用波長在0.1毫米至1米之間的電磁波——微波進行的通信。當兩點間直線距離內無障礙時就可以使用微波通信，微波通信具有容量大、質量好、傳輸距離遠、抗災性能好等特點，普遍使用于各種專用通信網。微波通信用途廣泛，可以用于各種電信業(yè)務的傳送，如電話、電報、數據、傳真以及彩色電視等。（2）無線網——微波通信微波通信是使用波長在0.1毫米至1米98（2）無線網——衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上(包括陸地、水面和低層大氣中)無線電通信站之間利用人造衛(wèi)星作為中繼站而進行的空間微波通信，衛(wèi)星通信是地面微波接力通信的繼承和發(fā)展。衛(wèi)星通信具有覆蓋區(qū)域大、通信距離遠、通信質量好、可靠性高、通信頻段寬、容量大等優(yōu)點，是目前遠距離越洋電話和電視廣播的主要手段。（2）無線網——衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信是地球上(包括陸地、水面和低99（2）無線網——紅外線傳輸紅外線傳輸利用發(fā)光二級管產生紅外光波發(fā)送信號，采用光電管接收信號，生活中各種電器使用的搖控器基本上是使用紅外線進行信號傳輸。紅外線與微波傳輸之間的重要差異是前者不能貫穿墻壁，但是，在微波系統(tǒng)中遭遇的安全和干擾問題這里不再出現(xiàn)。紅外線信號能獲得較高的數據吞吐量。紅外線傳輸方式分為點到點傳輸和廣播傳輸。紅外線一般局限在很小的區(qū)域內，并且要求發(fā)送器直接指向接收器；不過，紅外線相關設備相對比較便宜，且不需要天線。（2）無線網——紅外線傳輸紅外線傳輸利用發(fā)光二級管產生紅外光100（2）無線網——WLAN無線局域網(WirelessLocalAreaNetworks,WLAN)。WLAN采用射頻(RadioFrequency,RF)技術，利用電磁波在空氣中發(fā)送和接受數據，無需線纜介質。WLAN的數據傳輸速率現(xiàn)在可以達到，傳輸距離可遠至20km以上。WLAN最大的優(yōu)勢就是免去或減少了繁雜的網絡布線，一般只要在適當位置安放一個或多個接入點(AccessPoint)設備就可建立覆蓋整個建筑或地區(qū)的局域網絡。（2）無線網——WLAN無線局域網(WirelessLoc101（2）無線網——無線傳感器網絡無線傳感器網絡（WirelessSensorNetwork）。綜合了微電子技術、嵌入式計算技術、現(xiàn)代網絡及無線通信技術、分布式信息處理技術等先進技術，能夠協(xié)同實現(xiàn)實時監(jiān)測、感知和采集網絡覆蓋區(qū)域中各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，對信息進行處理后通過無線方式發(fā)送，并以自組多跳的特殊網絡拓撲組織方式傳送給觀察者。無線傳感器網絡在軍事偵察、工業(yè)生產與制造、農業(yè)監(jiān)測、環(huán)境監(jiān)測、自然災害應急處理、醫(yī)療研究、危險工作環(huán)境等領域具有重要價值。（2）無線網——無線傳感器網絡無線傳感器網絡（Wireles102客戶機/服務器模式（client/server,C/S）

資源的所有者將資源放置在服務器上，供通過網絡互連的其他客戶計算機共享。分布模式

資源的提供者和資源的使用者都分布在通過網絡互連的不同地域的計算機上。

對等網（peertopeer）

通過網絡互連的每臺計算機，既向其他計算機提供自己的資源，又共享其他計算機上的資源。按資源共享的方式分類：客戶機/服務器模式（client/server,C/S）按103概述——Internet

Internet網起源于1969年美國國防部高級研究計劃局協(xié)助開發(fā)的4個節(jié)點組成的ARPA網。1987年，美國國家科學基金會（NSF）采用招標的形式，由IBM等3家公司合作建立了一個新的廣域網ANSnet，美國其他部門的計算機網絡相繼并入此網，形成了目前的Internet主干網。1994年4月，中科院計算機網絡信息中心正式接入Internet網。1987年至1993年，我國與Internet的聯(lián)接僅僅是電子函件的轉發(fā)聯(lián)接，并只在少數高校和科研機構提供電子郵件服務。1987年9月，北京計算機應用技術研究所與德國卡爾斯魯厄大學（KarlruheUniversity）合作，建成CANET中國科技網（ChinaAcademicNetwork），它是我國第一個Internet電子郵件服務結點，并于1990年10月正式向Internet信息中心InterNIC注冊了我國的頂級域名cn。Internet產生與發(fā)展：概述——InternetInternet網起源于196104概述——Internet

1994年3月，Internet管理委員會正式批準中國進入Internet，中政府也批準Internet與中國連通。1994年，我國第一條Internet專線在中國科學院高能物理研究所正式接通。該所的IHEPNET網絡（InstituteofHighEnergyPhysicsNetwork）邁出了與世界數以百萬計計算機共享信息的第一步，并最先向我國1000多名科研人員提供了Internet的訪問和使用功能，同時也提供了我國在萬維網上的第一套主頁。同年8月，在北京召開的高能物理大會第一次通過Internet由中國向全世界發(fā)布信息。Internet產生與發(fā)展：概述——Internet1994年3月，Interne105概述——Internet

服務：WWWE-mailFTPBBS搜索聊天視頻點播在線音樂…Internet應用與服務：工作學習電子商務ElectronicCommerce/Ecommerce/E-commerce電子政務e-Government概述——Internet服務：Internet應用與服106概述——我國互聯(lián)網應用

中國公用計算機互聯(lián)網(CHINANET)：416778.9Mbps中國金橋信息網:國際線路帶寬69M/s中國聯(lián)通計算機互聯(lián)網:295136.5Mbps中國網通公用互聯(lián)網:國際線路帶寬377Mbps中國移動互聯(lián)網:15215Mbps中國教育和科研計算機網：9932Mbps中國科技網：10477Mbps中國國際經濟貿易互聯(lián)網：2Mbps中國長城網：不詳我國的計算機互聯(lián)網絡服務商：概述——我國互聯(lián)網應用中國公用計算機互聯(lián)網(CHINA107概述——我國互聯(lián)網應用

我國上網調查總人數（萬人）概述——我國互聯(lián)網應用我國上網調查總人數（萬人）108概述——我國互聯(lián)網應用

《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》2003.7中國互聯(lián)網絡信息中心我國上網調查總計算機數（萬臺）概述——我國互聯(lián)網應用《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》109概述——我國互聯(lián)網應用

電子郵箱： 91.8%搜索引擎： 70.0%網上聊天（聊天室、QQ、ICQ等）：45.4%軟件