第1部分-計算機網絡的研究與發(fā)展

計算機網絡技術

的研究與發(fā)展2計算機網絡技術發(fā)展的三條主線

3主線1：ARPANET-TCI/IP-Internet4ARPANET與分組交換技術

計算機網絡技術準備和理論形成階段出現(xiàn)的三項標志性的成果：數(shù)據(jù)通信技術的研究將彼此獨立發(fā)展的計算機技術與通信技術結合起來，為計算機網絡的形成奠定了技術基礎；分組交換概念的提出為計算機網絡的形成奠定了理論基礎，標志著現(xiàn)代電信時代的到來；ARPANET的成功運行進一步證明了分組交換技術的正確性，展示出計算機網絡廣闊的應用前景。5ARPANET的基本設計思想

6ARPANET協(xié)議結構

7ARPANET最早的四個結點的結構草圖

8ARPANET對推動網絡技術發(fā)展的貢獻

完成了對計算機網絡定義與分類方法的研究；提出了資源子網、通信子網的網絡結構概念；研究并實現(xiàn)了分組交換方法；完善了層次型網絡體系結構模型與協(xié)議體系；開始了TCP/IP模型、協(xié)議與網絡互聯(lián)技術研究與應用。9TCP/IP協(xié)議主要特點

開放的協(xié)議標準；獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)；獨立于特定的網絡硬件，可以運行在局域網、廣域網，更適用于互聯(lián)網絡中；統(tǒng)一的網絡地址分配方案，使得整個TCP/IP設備在網中都具有惟一的地址；標準化的應用層協(xié)議，可以提供多種可靠的網絡服務。10從ARPANET到Internet的發(fā)展過程

11Internet的ISP層次結構

12對應ISP層次結構的Internet網絡層次結構

13接入Internet的主機數(shù)量的增長過程

14Internet中不同應用的流量統(tǒng)計

15Intrnet應用技術的發(fā)展與演變TelnetFTPBBSE-MailWeb電子商務電子政務遠程教育遠程醫(yī)療搜索引擎VoIPIPTV播客Podcast博客Blog即時通信IM3D游戲網絡廣告網絡出版16搜索引擎技術研究與發(fā)展

搜索引擎是Internet中的一類Web服務器，它的任務是在Internet中主動搜索其他Web服務器中的信息并對其自動索引，然后將索引內容存儲在可供查詢的大型數(shù)據(jù)庫中；用戶可以利用搜索引擎提供的分類目錄和查詢功能來查找所需信息；搜索引擎可以分為自動搜索引擎和目錄搜索引擎，或網頁搜索引擎和網站搜索引擎；目前搜索引擎技術的研究主要集中在如何將自然語言理解嵌入到搜索引擎，P-to-P搜索技術以及多媒體搜索技術等。

17P2P文件共享技術

P2P系統(tǒng)中沒有固定的客戶與服務器。所有的成員計算機在不同時間中，可以充當客戶機與服務器這兩個不同的腳色。P2P的對等概念是用來區(qū)別有固定服務器的網絡結構。單純從流量的角度來看，P2P文件共享是最具發(fā)展?jié)摿Φ腎nternet應用之一。如何在適合的應用中正確使用P2P模式，如何正確地判斷P2P流量，以及如何控制P2P流量，這些是目前急需解決的問題。18播客技術

播客podcast是基于Internet的數(shù)字廣播技術之一。由于播客技術繼承了傳統(tǒng)播音的大眾性，又增加了收聽節(jié)目的靈活性，聽眾選擇節(jié)目與參與節(jié)目的主動性、互動性，因此播客技術的應用發(fā)展非常迅速。盡管播客只是Internet中一種新的信息交互方式，目前還沒有形成完善的商業(yè)運作模式，但是已經可以看出它對傳統(tǒng)傳媒的沖擊和潛在的商機。19博客技術

博客blog即網絡日志或網志weblog是指以文章的形式在Internet上發(fā)表和信息共享，技術上屬于網絡共享空間，在形式上屬于個人Internet出版的一類應用，也是人們在Internet上思想交流的一種新的方式。提供博客服務的網站為博客的使用者開辟一個共享空間。博客使用者可以使用文字、視頻、圖片或鏈接建立自己個性化的信息共享空間。博客的發(fā)展說明Internet的應用開始從精英走向平民。20即時通信即時通信（IM）是在計算機網絡環(huán)境中一對用戶實時在計算機屏幕上發(fā)送和接收文本或圖形、視頻信息的通信方式。即時通信服務是點—點之間的實時數(shù)據(jù)傳輸，而電子郵件服務傳輸?shù)泥]件需要有中間郵件服務器轉發(fā)，電子郵件服務的數(shù)據(jù)傳輸不是實時的。即時通信與播客、博客一起，創(chuàng)造了一種網絡環(huán)境中人與人交流新的方式。21網絡電視技術與應用

網絡電視IPTV是通過寬帶IP網絡傳輸?shù)?，可以實行與用戶的互動點播，同時也可以非常方便地將傳統(tǒng)的電視服務與WWW瀏覽、E-Mail，以及其他的Internet服務功能結合起來，因此有非常好地應用前景。網絡電視IPTV是三網融合的產物，同時又是促進三網融合的動力。22網絡計算概念與技術的發(fā)展

“網絡計算”有著更為廣泛的內涵。網絡將被視為最強有力的超級計算環(huán)境，它包含豐富的計算、數(shù)據(jù)、存儲、傳輸?shù)雀黝愘Y源，用戶可以在任何地方登錄并處理以前不能完成的問題。網絡計算技術包括移動計算網絡、網絡多媒體計算、網絡并行計算、網格計算、存儲區(qū)域網絡與網絡分布式對象計算等，它們正在成為網絡新的研究與應用熱點。23主線2：PRNET-Adhoc-WSN/WMN24無線分組網技術的發(fā)展25IEEE803.11WLAN體系結構26Adhoc體系結構：特殊的、不需要有基礎設施

的無線移動自組網27Adhoc特征：無線移動自組織對等多跳Adhoc網結點：主機路由器28PRNET—SURANPRNET項目驗證可行性，但是還是不能支持大型網絡環(huán)境的需要；1983年啟動了殘存性自適應網絡SURAN項目；SURAN項目研究：如何將無線分組網PRNET技術用于支持更大規(guī)模的網絡，并開發(fā)了能夠適應戰(zhàn)場快速變化的自適應網絡協(xié)議；

SURAN計劃的三個具體的目標：*開發(fā)出一種體積小、成本低、功耗少，能支持更復雜情況的分組無線網協(xié)議的產品；*開發(fā)并驗證適合上萬個結點的組網方法；*開發(fā)并驗證，在存在復雜電子干擾條件下可生存的分組無線網技術。29GloMo計劃1994年啟動了全球移動信息系統(tǒng)GloMo計劃；無線自適應移動信息系統(tǒng)WAMIS：多跳、移動環(huán)境下支持實時多媒體業(yè)務的高速分組無線網；WINGs研究項目：開始于1996年，2000年完成；主要目標：如何將無線移動自組網與

Internet無縫地連接起來。30Adhoc網絡的應用軍事領域民用領域

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辦公環(huán)境的應用

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特殊環(huán)境的應用

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個人區(qū)域網絡中的應用

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家庭無線網絡的應用

31無線傳感器網絡（wirelesssensornetwork，WSN）

傳感器網絡三要素：傳感器、感知對象和觀察者；如果說Internet改變了人與人之間的溝通方式，那么無線傳感器網絡將會改變人類與自然界的交互方式；人們可以通過傳感網絡直接感知客觀世界，從而極大地擴展現(xiàn)有網絡的功能和人類認識世界的能力。32無線傳感器網絡產生與發(fā)展的過程1994年WilliamJ.Kaiser在論文“LowPowerWirelessIntegratedMicrosensers”中提出了無線傳感器網絡的概念，當時研究的重點是低功耗、無線集成微型傳感器，而不涉及網絡技術；1998年，GregoryJ.Pottie在他的論文中從網絡的角度詮釋了無線傳感器網絡WSN的概念；人們對無線傳感器網絡的作用和意義有了全新的認識，甚至有人提出“NetworkisSensor”的觀點；無線傳感器網絡蘊藏著的巨大的商業(yè)價值與應用前景，是21世紀人類在信息技術研究領域面臨的一次重大地挑戰(zhàn)。33結點芯片：數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)緩存數(shù)據(jù)轉發(fā)34無線傳感器網絡的特點

網絡規(guī)模：結點數(shù)量與分布的地理范圍自組織網絡

:自動形成轉發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網絡系統(tǒng)拓撲結構的動態(tài)變化

:具有動態(tài)的系統(tǒng)可重構性802.15.4標準：低功耗、低速率、低成本35無線傳感器網絡研究網絡拓撲控制網絡協(xié)議網絡安全時鐘同步結點定位數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)并行處理無線傳輸嵌入式操作系統(tǒng)應用層協(xié)議36無線傳感器網絡涉及：傳感器技術計算機網絡技術無線傳輸技術嵌入式計算技術分布式信息處理技術微電子制造技術軟件編程技術37對無線傳感器網絡技術發(fā)展的預測美國《MIT技術評論》（2001年）在預測未來技術發(fā)展的報告中，將無線傳感器網絡列為21世紀改變世界的10大技術之首；《商業(yè)周刊》預測無線傳感器網絡將與其他三項技術一起，在不遠的將來要掀起新的產業(yè)高潮；我國的一份關于未來20年可預見的技術報告中，關于信息技術的157項技術中有7項與無線傳感器網絡相關；2006年我國公布的《國家中長期科學與技術發(fā)展規(guī)劃綱要》中確定的信息技術的三個前沿方向中，其中有兩項與無線傳感器網絡直接相關。38無線網格網（wirelessmeshnetwork，WMN）

Adhoc技術向民用的接入網領域發(fā)展，出現(xiàn)了無線網格網WMN；無線網格網WMN的出現(xiàn)大概在20世紀90年代中期之后，在2000年之后開始引起了人們的重視；推動無線網格網WMN發(fā)展的直接動力是Internet接入的應用需求。

39無線寬帶接入網的結構在中遠距離（50KM范圍內、70Mb/s的傳輸速率）采用802.16WiMAX技術；近距離采用802.11WLAN，可以滿足一定的地理范圍內的用戶無線接入需求；同時WLAN的接入點A