網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基礎(chǔ)智能交通系統(tǒng)研究所1003室

熊昌鎮(zhèn)電話mail:xczkiong@163.com擁抱網(wǎng)絡(luò)時代你是一張無邊無際的網(wǎng)輕易就把我困在網(wǎng)中央我越陷越深越迷惘路越走越遠(yuǎn)越漫長如何我才能捉住你眼光……課程簡介主要內(nèi)容為：計算機網(wǎng)絡(luò)概論、數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)的工作原理與組網(wǎng)技術(shù)、Internet基礎(chǔ)與應(yīng)用技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)的最新熱點技術(shù)介紹。具體包括多媒體數(shù)據(jù)是如何通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播？數(shù)據(jù)是如何進(jìn)行編碼與傳輸？在傳輸過程中出現(xiàn)了差錯，該如何辦？局域網(wǎng)的工作原理與組網(wǎng)？Internet的通信？協(xié)議？網(wǎng)絡(luò)的安全？(防火墻？病毒？)多媒體安全技術(shù)？學(xué)時及考核方式。課程學(xué)時——總32學(xué)時其中:講課(18)，上機實踐(8)、實驗(6)；考核方式平時成績占40%（包括：課堂練習(xí)、課外練習(xí)、課堂提問、實踐環(huán)節(jié)報告等）；期末考試占60%(課程結(jié)束時進(jìn)行)。教材及參考書教材：計算機網(wǎng)絡(luò)教程.吳功宜，吳英編著.電子工業(yè)出版社，2007年.參考書：網(wǎng)絡(luò)技術(shù)教程.郭艷玲等編.北京航空航天大學(xué)業(yè)出版社，2002年.Interne技術(shù)基礎(chǔ).DouglasE.Comer著.機械工業(yè)出版社，2002年.各種網(wǎng)絡(luò)資源Internet的起源和發(fā)展

關(guān)于信息和通信信息是人與外界相互作用的過程中所交換的內(nèi)容的名稱。信息就是信息，既不是物質(zhì)也不是能量。(Wiener,1948)。信息積累及傳輸?shù)乃俣葲Q定人類文明發(fā)展水平，制約著人類經(jīng)濟(jì)活動效率和管理能力。

信息傳遞在幾百萬年的時間里從手口相傳演進(jìn)到電光火石，見證著文明與技術(shù)的成就。關(guān)于信息和通信通信是人與人之間通過某種媒體進(jìn)行的信息交流與傳遞，廣義上，采用任何方法，使用任何媒質(zhì)，將信息從一地傳送到另一地，均可稱為通信。古代的烽火臺擊鼓驛站快馬接力信鴿旗語等現(xiàn)代的電信等。現(xiàn)代通信實現(xiàn)了即時通信。前電氣時代最先進(jìn)的無線通信關(guān)于Internet

Internet是計算機交互網(wǎng)絡(luò)的簡稱，又稱網(wǎng)間網(wǎng)。利用通信設(shè)備和線路將全世界上不同地理位置的功能相對獨立的數(shù)以千萬計的計算機系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享和信息交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)。1、Internet的起源從某種意義上，Internet可以說是美蘇冷戰(zhàn)的產(chǎn)物。可追溯到1962年。當(dāng)時，美國國防部為了保證美國本土防衛(wèi)力量和海外防御武裝在受到前蘇聯(lián)第一次核打擊以后仍然具有一定的生存和反擊能力，認(rèn)為有必要設(shè)計出一種分散的指揮系統(tǒng)：系統(tǒng)由一個個分散的指揮點組成，當(dāng)部分指揮點被摧毀后，其它點仍能正常工作，并且這些點之間，能夠繞過那些已被摧毀的指揮點而繼續(xù)保持聯(lián)系。1、Internet的起源

1969年，美國國防部遠(yuǎn)景研究規(guī)劃局(AdvancedResearchProjectsAgency)資助建立了一個名為ARPANET（即“阿帕網(wǎng)”）的網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)把加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、加利福尼亞大學(xué)圣芭芭拉分校、斯坦福大學(xué)，鹽湖城的猶它州州立大學(xué)

——的計算機主機聯(lián)接起來，位于各個結(jié)點的大型計算機采用分組交換技術(shù)，通過專門的通信交換機（IMP）和專門的通信線路相互連接。這個阿帕網(wǎng)就是Internet最早的雛形。1、Internet的起源

1972年，ARPANET網(wǎng)上的網(wǎng)點數(shù)達(dá)到40個。網(wǎng)點彼此之間可以發(fā)送小文本文件（當(dāng)時稱這種文件為電子郵件，也就是我們現(xiàn)在的E-mail）和利用文件傳輸協(xié)議發(fā)送大文本文件，包括數(shù)據(jù)文件（即現(xiàn)在Internet中的FTP），同時也發(fā)現(xiàn)了通過把一臺電腦模擬成另一臺遠(yuǎn)程電腦的一個終端而使用遠(yuǎn)程電腦上的資源的方法，這種方法被稱為Telnet。

E-mail，F(xiàn)TP和Telnet是Internet上較早出現(xiàn)的重要工具，特別是E-mail仍然是目前Internet上最主要的應(yīng)用。1、Internet的起源

80年代初期ARPA和美國國防部通信局研制成功用于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議并投入使用；

1986年在美國國會科學(xué)基金會（NationalScienceFoundation)的支持下，用高速通信線路把分布在各地的一些超級計算機連接起來，以NSFNET接替ARPANET；進(jìn)而又經(jīng)過十幾年的發(fā)展形成Internet。其應(yīng)用范圍也由最早的軍事、國防，擴(kuò)展到美國國內(nèi)的學(xué)術(shù)機構(gòu)，進(jìn)而迅速覆蓋了全球的各個領(lǐng)域，運營性質(zhì)也由科研、教育為主逐漸轉(zhuǎn)向商業(yè)化。2、TCP/IP協(xié)議的產(chǎn)生

1972年，全世界電腦業(yè)和通訊業(yè)的專家學(xué)者在美國華盛頓舉行了第一屆國際計算機通信會議，就在不同的計算機網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信達(dá)成協(xié)議。會議決定成立Internet工作組，負(fù)責(zé)建立一種能保證計算機之間進(jìn)行通信的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范（即“通信協(xié)議”）；

1973年，美國國防部也開始研究如何實現(xiàn)各種不同網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián)問題。2、TCP/IP協(xié)議的產(chǎn)生

至1974年，IP（Internet協(xié)議）和TCP（傳輸控制協(xié)議）問世，合稱TCP/IP協(xié)議。這兩個協(xié)議定義了一種在電腦網(wǎng)絡(luò)間傳送報文（文件或命令）的方法。隨后，美國國防部決定向全世界無條件地免費提供TCP/IP，即向全世界公布解決電腦網(wǎng)絡(luò)之間通信的核心技術(shù)，TCP/IP協(xié)議核心技術(shù)的公開最終導(dǎo)致了Internet的大發(fā)展。2、TCP/IP協(xié)議的產(chǎn)生

到1980年，世界上既有使用TCP/IP協(xié)議的美國軍方的ARPA網(wǎng)，也有很多使用其它通信協(xié)議的各種網(wǎng)絡(luò)。為了將這些網(wǎng)絡(luò)連接起來，美國人溫頓·瑟夫（VintonCerf）提出一個想法：在每個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部各自使用自己的通訊協(xié)議，在和其它網(wǎng)絡(luò)通信時使用TCP/IP協(xié)議。這個設(shè)想最終導(dǎo)致了Internet的誕生，并確立了TCP/IP協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)方面不可動搖的地位。3、網(wǎng)絡(luò)的“春秋戰(zhàn)國”時代

70年代末到80年代初，各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生。

八十年代初，ARPANet取得了巨大成功，但沒有獲得美國聯(lián)邦機構(gòu)合同的學(xué)校仍不能使用。為解決這一問題，美國國家科學(xué)基金會（NSF）開始著手建立提供給各大學(xué)計算機系使用的計算機科學(xué)網(wǎng)（CSNet）。CSNet是在其他基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)之上加統(tǒng)一的協(xié)議層，形成邏輯上的網(wǎng)絡(luò)，它使用其他網(wǎng)絡(luò)提供的通信能力，在用戶觀點下也是一個獨立的網(wǎng)絡(luò)。CSNet采用集中控制方式，所有信息交換都經(jīng)過CSNet-Relay（一臺中繼計算機）進(jìn)行。3、網(wǎng)絡(luò)的“春秋戰(zhàn)國”時代

1982年，美國北卡羅萊納州立大學(xué)的斯蒂文·貝拉文（SteveBellovin）創(chuàng)立了著名的集電極通信網(wǎng)絡(luò)——網(wǎng)絡(luò)新聞組（Usenet）。它允許該網(wǎng)絡(luò)中任何用戶把信息（消息或文章）發(fā)送給網(wǎng)上的其他用戶，大家可以在網(wǎng)絡(luò)上就自己所關(guān)心的問題和其他人進(jìn)行討論；

1983年在紐約城市大學(xué)也出現(xiàn)了一個以討論問題為目的的網(wǎng)絡(luò)——BITNet。在這個網(wǎng)絡(luò)中，不同的話題被分為不同的組，用戶可以根據(jù)自己的需求，通過電腦訂閱，這個網(wǎng)絡(luò)后來被稱之為MailingList（電子郵件群）；3、網(wǎng)絡(luò)的“春秋戰(zhàn)國”時代

1983年，在美國舊金山還誕生了另一個網(wǎng)絡(luò)FidoNet

（費多網(wǎng)或FidoBBS）即公告牌系統(tǒng)。它的優(yōu)點在于用戶只要有一部電腦、一個調(diào)制解調(diào)器和一根電話線就可以互相發(fā)送電子郵件并討論問題，這就是后來的InternetBBS。

以上這些網(wǎng)絡(luò)都相繼并入Internet而成為它的一個組成部分，因而Internet成為全世界各種網(wǎng)絡(luò)的大集合。4、Internet的基礎(chǔ)——NSFNET

Internet的第一次快速發(fā)展源于美國國家科學(xué)基金會（NationalScienceFoundation簡稱NSF）的介入，即建立NSFNET。

80年代中期，美國國家科學(xué)基金會（NSF）為鼓勵大學(xué)和研究機構(gòu)共享他們非常昂貴的四臺計算機主機，希望各大學(xué)、研究所的計算機與這四臺巨型計算機聯(lián)接起來。

NSF，利用ARPANET發(fā)展出來的TCP/IP通訊協(xié)議，建立名為NSFNET的廣域網(wǎng)。

4、Internet的基礎(chǔ)——NSFNET

80年代，學(xué)術(shù)團(tuán)體、企業(yè)及研究機構(gòu)，甚至個人用戶的進(jìn)入，Internet的使用者不再限于純計算機專業(yè)人員。新的使用者發(fā)覺計算機相互間的通訊對他們來講更有吸引力。于是，Internet成為一種交流與通信的工具，而不僅僅只是共享NSF巨型計算機的運算能力。

90年代初期，Internet事實上已成為一個“網(wǎng)際網(wǎng)”：各個子網(wǎng)分別負(fù)責(zé)自己的架設(shè)和運作費用，而這些子網(wǎng)又通過NSFNET互聯(lián)起來。NSFNET連接全美上千萬臺計算機，擁有幾千萬用戶，是Internet最主要的成員網(wǎng)。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)在全球的拓展和擴(kuò)散，美洲以外的網(wǎng)絡(luò)也逐漸接入NSFNET主干或其子網(wǎng)。5、Internet的商業(yè)化

NSFNET成為Internet上主要用于科研和教育的主干部分，代替了ARPANET的骨干地位。

1989年MILNET（由ARPANET分離出來）和NSFNET連接后，NSFNET開始采用Internet這個名稱。90年代初，商業(yè)機構(gòu)開始進(jìn)入Internet，Internet開始了商業(yè)化的新進(jìn)程，也成為Internet大發(fā)展的強大動力。

95年，NSFNET停止運作，Internet徹底商業(yè)化。5、Internet的商業(yè)化

90年代后期，Internet成為新的經(jīng)濟(jì)增長熱點。創(chuàng)造出上萬億的財富和無數(shù)成功的神話。國外Google、雅虎、ebay、亞馬遜等國內(nèi)百度、163、Sina等。

2000年以后，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入理性增長和調(diào)整的時期。

在中國，網(wǎng)絡(luò)盈利時代才剛剛開始。

07年，視頻網(wǎng)站成為新的發(fā)展方向，借助奧運會等特殊應(yīng)用使相關(guān)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商獲得盈利機會?；ヂ?lián)網(wǎng)在中國的發(fā)展歷程

1986.6－1993.3是研究試驗階段(E-mailOnly)

在此期間中國一些科研部門和高等院校開始研究Internet聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并開展了科研課題和科技合作工作。這個階段的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用僅限于小范圍內(nèi)的電子郵件服務(wù)，而且僅為少數(shù)高等院校、研究機構(gòu)提供電子郵件服務(wù)。

1994.4至1996年，起步階段（FullFunctionConnection）

1994年4月，中關(guān)村地區(qū)教育與科研示范網(wǎng)絡(luò)工程進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)和Internet的TCP/IP連接，從而開通了Internet全功能服務(wù)。從此中國被國際上正式承認(rèn)為有互聯(lián)網(wǎng)的國家。第三階段從1997年至今，是快速增長階段。在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施方面，中國先后啟用了數(shù)個國際光纜系統(tǒng)。已經(jīng)建成并投入使用的有；中日、中韓、環(huán)球海底光纜系統(tǒng)、亞歐陸地光纜系統(tǒng)；正在建設(shè)的有：亞太2號海底光纜、中美海底光纜、亞歐海底光纜。1999年共有13條國內(nèi)干線光纜投入使用或試運行。光纜總長100萬公里。國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)絡(luò)對原有信道全面擴(kuò)容，中繼電路以155M為主。隨著密集波分復(fù)用（DWDM）技術(shù)廣泛應(yīng)用于光通信建設(shè)，互聯(lián)網(wǎng)骨干網(wǎng)帶寬可達(dá)2.5G-40G。Internet在中國

1989年8月26日，經(jīng)過國家計委組織的世界銀行貸款“NCFC”項目論證評標(biāo)組的論證，中國科學(xué)院被確定為該項目的實施單位。同年11月組成了“NCFC”（中國國家計算機與網(wǎng)絡(luò)設(shè)施）聯(lián)合設(shè)計組。

“NCFC”是國內(nèi)第一個示范網(wǎng)絡(luò)。1990年5月，“NCFC”聯(lián)合設(shè)計組對“NCFC”的建設(shè)原則提出了書面意見，勾勒出了“NCFC”的藍(lán)圖。

1992年12月，完成了三個院校網(wǎng)（CASNet、PUNet和TUNet）的建設(shè)，同年，中國科學(xué)院分期分批地啟動京外各分院地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

1995年初到1996年1月，“NCFC”突破了地域界限，通過CHINAPAC（X．25），先后實現(xiàn)了23個城市與“NCFC”的聯(lián)網(wǎng)。Internet在中國

1996年，在“NCFC”的基礎(chǔ)上，建立了中國科技網(wǎng)絡(luò)（ChinaScience＆TechnologyNetwork，簡稱CSTNet）。

1996年8月，擁有每秒64億次浮點計算能力的SGI超級計算機在中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心投入運行，CSTNet計算能力達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

1997年5月開通了CSTNet與法國國家科學(xué)與教育網(wǎng)的64Kbps專線，同年6月27日，CSTNet到美國的因特網(wǎng)的2Mbps國際信道開通，7月，CSTNet國內(nèi)用戶間的高速衛(wèi)星網(wǎng)開通，通訊上實現(xiàn)了多方位、多技術(shù)手段合理組合應(yīng)用、高速可靠、天地合一。至此，CSTNet網(wǎng)絡(luò)通訊資源建設(shè)邁進(jìn)了一個新階段。從創(chuàng)意到走進(jìn)每一個人身邊，Internet發(fā)展到現(xiàn)在僅僅四十年時間。

爆發(fā)式發(fā)展的模式在Internet上很難再現(xiàn)，作為現(xiàn)代社會的重要標(biāo)志和重要的經(jīng)濟(jì)催化劑，Internet技術(shù)及其應(yīng)用方式仍將持續(xù)穩(wěn)健的發(fā)展，并創(chuàng)造諸多的就業(yè)需求及社會財富。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟弧⒕W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓?fù)?，又叫圖論，在網(wǎng)絡(luò)布線中解決最短線路、高效傳輸以及可靠性等問題?；镜木W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有——總線型網(wǎng)絡(luò)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)的創(chuàng)立

18世紀(jì)初在普魯士柯尼斯堡鎮(zhèn)（今俄羅斯加里寧格勒）流傳一個問題。這問題是城內(nèi)一條河的兩支流繞過一個島，有七座橋橫跨這兩支流。問一個散步者能否走過每一座橋，而每座橋卻只走過一次。

拓?fù)鋵W(xué)的創(chuàng)立歐拉在1736年圓滿地解決了這一問題，證明這種方法并不存在。他在圣彼得堡科學(xué)院發(fā)表了圖論史上第一篇重要文獻(xiàn)。歐拉把實際的抽象問題簡化為平面上的點與線組合，每一座橋視為一條線，橋所連接的地區(qū)視為點。這樣若從某點出發(fā)后最后再回到這點，則這一點的線數(shù)必須是偶數(shù)。

拓?fù)鋵W(xué)的創(chuàng)立

歐拉最后給出任意一種河──橋圖能否全部走一次的判定法則。如果通奇數(shù)座橋的地方不止兩個，那么滿足要求的路線便不存在了。如果只有兩個地方通奇數(shù)座橋，則可從其中任何一地出發(fā)找到所要求的路線。若沒有一個地方通奇數(shù)座橋，則從任何一地出發(fā)，所求的路線都能實現(xiàn)，他還說明了怎樣快速找到所要求的路線。

七橋問題引發(fā)了網(wǎng)絡(luò)理論之研究，被認(rèn)為是拓?fù)鋵W(xué)理論基本應(yīng)用題，對解決最短郵路等問題很有幫助。計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)研究引用拓?fù)鋵W(xué)中研究與大小，形狀無關(guān)的點，線關(guān)系的方法。把網(wǎng)絡(luò)中的計算機和通信設(shè)備抽象為一個點，把傳輸介質(zhì)抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)中個實體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，是建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的第一步，是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡(luò)的性能，系統(tǒng)的可靠性與通信費用都有重大影響。1．總線型（bustopology）網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)上的計算機掛接在同一物理鏈路上。工作原理：載波監(jiān)聽多路訪問/沖突監(jiān)測（CSMA/CD）技術(shù)，有結(jié)點利用總線發(fā)送信號時，其它結(jié)節(jié)不能發(fā)送，只能處于等待的狀態(tài)，這時總線上流動的是發(fā)送結(jié)點所發(fā)送的幀的比特流，總線上的其它結(jié)點全部都能偵聽到這個數(shù)據(jù)幀，通過適配器接收后，進(jìn)行分析，如果目標(biāo)地址不是自己則將其丟棄，如果是發(fā)給自己的，則接收此數(shù)據(jù)幀?？偩€拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點:(1)結(jié)構(gòu)簡單靈活；(2)可靠性高；(3)設(shè)備少，費用低；(4)安裝容易，使用方便；(5)共享資源的能力強，便于廣播式工作；(6)在總線的任何地方都可以增加新計算機。總線型網(wǎng)絡(luò)缺點：⑴故障診斷困難；⑵故障隔離比較困難；⑶實時性不強；⑷總線長度有限制，擴(kuò)展麻煩。應(yīng)用：小型辦公環(huán)境環(huán)型網(wǎng)絡(luò)：整個網(wǎng)絡(luò)的物理鏈路構(gòu)成一個閉環(huán)，所有的計算機節(jié)點都掛接在這個環(huán)上。如圖所示。星型網(wǎng)絡(luò)(Startopology)：所有的計算機結(jié)點都連接在一個中心結(jié)點上。星型總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：骨干網(wǎng)絡(luò)是總線型，節(jié)點網(wǎng)絡(luò)是星型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是一種分層結(jié)構(gòu)，適用于分級管理和控制系統(tǒng)。用