网络技术基础 第一章 计算机网络概述
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网络技术基础
问题讨论
1.你知道有哪些网络？ 2.你推测网络技术涉及的核心内容有哪些？ 3.你现在知道有哪些网络设备？
教材
• 计算机网络原理与实践 机械工业出版社 徐磊主编
• 计算机网络技术与应用 中国经济出版社 阎光伟 • 其他网络书
第1章 计算机网络概述
4
第1章 计算机网络概述
本章内容
计算机网络的发展
假定这个报文较长 不便于传输
23
添加首部构成分组
每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
数 分组 1 据
首部
数
据
数
据
分组 2 首部 分组 3 首部
请注意：现在左边是“前面”
24
分组交换的传输单元
分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端 在左边）。
分组 1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
40
第1章 计算机网络概述
1.2.2 计算机网络的功能
数据通信
资源共享
1. 数据与信息资源的共享
2. 硬件资源的共享
3. 软件资源的共享
提高系统的可靠性
分布式处理
41
第1章 计算机网络概述
1.3 计算机网络的组成
早期计算机网络的组成结构
Internet的组成结构
网络硬件
网络软件
NSFNET后来接管了ARPANET，并将网络 更名为Internet。
34
因特网时代 ——因特网发展的里程碑
1983年TCP/IP协议簇在ARPA网中实现。
1984年NSFNET的组建。
1991年NSFNET从科学教育界进入商用领域， 同年商业用户首次超过学术用户。 1991年Tim Berners-Lee发明Web技术，特 别是浏览器的使用，使因特网在全世界的普通 用户群中得到空前的普及。 1995年，因特网主干由商业公司运营，从此， 因特网开始了爆炸式增长。
30
网络体系结构的发展
为了使世界上具有不同体系结构的计算机网 络能够互连，国际标准化组织ISO于1983 年提出了著名的国际标准：开放系统互连 参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)，简 称OSI。 OSI参考模型的设计目的是：世界上任何两 个网络系统，无论它们在什么地方或是属 于什么类型，只要它们都遵循OSI标准，就 可以进行互连和信息交换 。
17
更多的电话机互相连通
5 部电话机两两相连，需 10 对电线。
N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电 线对的数量与电话机数的平方成正比。
18
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
42
第1章 计算机网络概述
1.3.1 早期计算机网络的组成结构
43
第1章 计算机网络概述
1.3.2 Internet的组成结构
44
因特网的组成
从因特网的工作方式上看，可以划分为以下 的两大块： (1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机 组成。这部分是用户直接使用的，用来进 行通信（传送数据、音频或视频）和资源 共享。
1997年11月CNNIC发布了第1次《中国Internet发 展状况统计报告》，截止到1997年10月31日，我 国共有上网计算机29.9万台，上网用户62万人， 国际出口带宽18.64Mbps。
2010年1月CNNIC在其发布的第25次《中国Internet发 展状况统计报告》：截至2009年12月31日，中国网民 规模达到3.84亿人，普及率达到28.9%。手机网民规模 2.33亿，占网民总体的60.8%，国际出口带宽达到 866,367Mbp
33
第1章 计算机网络概述
Internet的发展
美国国家自然科学基金会（National Science Foundation，NSF）从1985年开 始，围绕其6个大型计算机中心构建计算机 网络。
1986年，NSF建成了国家科学基金网 （NSFNET）。该网络覆盖了美国的主要 大学和研究机构，它采用三级模式：主干 网、地区网和校园网。
32
第1章 计算机网络概述
Internet的发展
Internet的前身是美国国防部高级研究计划 局研制的ARPANET。ARPANET自1969年 问世。 到1984年，ARPANET已连接了1000多台 主机，供美国政府部门和各研究机构使用。 在1984年，ARPANET分解成两个网络。 其中一个仍称为ARPANET，是民用科研网； 另一个是军用计算机网络（MILNET）。
交换机
19
“交换”的含义
在这里，“交换”(switching)的含义就是转 接——把一条电话线转接到另一条电话线， 使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就 是按照某种方式动态地分配传输线路的资 源。
20
电路交换举例
A 和 B 通话经过四个交换机
通话在 A 到 B 的连接上进行
16
分组交换网
电话交换网进行数据通信有两个主要缺点：
计算机数据具有突发性,通信线路资源的利用率低。 电路交换的方式不够灵活。
分组交换网采用的是存储转发技术。
它将要发送的数据报文分成一个个较短的“分组”在 网络上传送。 分组的头部通常带有目的地址和源地址等控制信息。 分组交换网由若干个结点交换机和连接这些结点的通 信链路组成，结点能够根据网络实际情况决定如何进 行分组的转发。
25
分组首部的重要性
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分 组的首部中的地址信息，把分组转发到下 一个结点交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到 达最终目的地。
26
收到分组后剥去首部
接收端收到分组后剥去首部还原成报文
分组 1 首部 数 据
分组 2
第五阶段 下一代互联网,物联网,ICT
38
第1章 计算机网络概述
1.2 计算机网络的定义与功能
计算机网络的定义
计算机网络的功能
39
第1章 计算机网络概述
1.2.1 计算机网络的定义
利用通信设备和通信软件，通过有线或无 线通信线路，将分散在不同地理位置上的 多个独立计算机系统连接起来，以达到资 源共享和信息传递的目的。 这里的资源可以是数据、软件或硬件。
中继线
交换机
中继线 交换机 交换机
C D
A
用户线 交换机
用户线
B
21
电路交换的特点
电路交换必定是面向连接的。
电路交换的三个阶段：
建立连接
通信
释放连接
22
分组交换的主要特点
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、 固定长度的数据段。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
12
主机——主机的通信网络
利用通信线路将多台主机互联
主机之间通过接口报文处理机（Interface Message Processor, IMP）与通信线路连 接
通信子网：由IMP和通信线路构成，负责数 据通信的任务 资源子网：由互联的主机组成
13
主机——主机的通信网络
主 机 到 主 机 的 系 统
11
主机-终端系统的成功应用实例
20世纪50年代中期，美国的半自动化地面 防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE），把远程雷达和 其它测控设备的数据经通信线路传输，发 送给一台IBM主机，实现了数据的集中处理 与控制。 20世纪60年代，美国航空公司与IBM公司 合作的飞机订票系统SABRE-I，由一台 IBM主机和遍布全美各地的2000多个终端 组成。
分组交换不必先建立连接就能向其他主机 发送分组。
分组在各结点存储转发时需要排队，
这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可 少的控制信息）也造成了一定的开销。
29
自成体系的网络体系结构
IBM公司的SNA（System Network Architecture）网 DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）网 夏威夷大学的分组无线电网络ALOHAnet等。 有影响的网络，未形成统一的开放标准。
36
因特网在中国的发展（续）
第三阶段 国内互联网建设兴起
1995年到1996年，兴起互联网络主干建设
科学技术网CSTNET 中国教育科研网CERNET 电信行业的CHINANET 电子行业的CHINAGBN
提供因特网接入的商业服务开始兴起
37
因特网在中国的发展（续）
第四阶段 因特网蓬勃发展阶段
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到的数据
27
最后还原成原文
1101000110101010110101011100010011010010 数 据 数 据 数 据
这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。
28
分组交换带来的优点和问题
9
面向终端的计算机通信网
以单个大型主机为中心的联机系统
通过通信设备和通信线路连接多个远程用 户终端与计算机主机 多个用户通过多任务分时操作系统共享主 机的资源。
终端（terminal）：
包括显示器、键盘和简单的通信接口 不具备处理器和存储能力，因此不是一台独立
的计算机。
10
面向终端的计算机通信网
高速线路 低速线路
终端 终端 终端
主 机 — — 终 端 的 网 络
主机
前置机
集 中 器
优缺点分析
前置机：通信控制功能 逐渐从主机中分离，形 成独立设备——通信控 制处理机（CCP）
集中器(/多路复用器)：将多 个终端到主机的数据集中 （或者复用）后发送到高速 通信线路上，或者把主机发 来的数据分发给多个终端。
计算机网络的定义与功能
计算机网络的组成
计算机网络的分类
计算机网络的拓扑结构
5
本章的目的和任务
对计算机网络的宏观认识
考察计算机网络的发展过程，了解在计算机网 络发展历史上起到里程碑作用的关键技术的发 展，体会该领域技术的源起和演变。 了解计算机网络的定义和组成、网络的功能、 应用和分类
35
因特网在中国的发展
第一阶段 远程接入电子邮件服务
一些科研院所和国内大学通过拨号方式和专线接 入Internet的电子邮件系统
第二阶段 正式加入因特网
1990年10月，正式登记注册最高域名"cn” 1994年1月，美国NSF接受我国正式接入
Internet的要求 1994年3月，中关村地区教育与科研示范网络 工程进入Internet，开通了64kpbs国际专线，
14
计算机网络的形成
计算机网络技术经历了主机——终端的连 接、主机——主机的连接，才逐步演变为 现代意义上的计算机网络。
15
ARPANET
1969年美国国防部国防高级研究计划署 (Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)资助建立 四个大学的计算结点 最有影响的多主机互联的网络 世界上第一个分组交换网络 第一个电子邮件程序 计算机网络发展史上的里程碑
31
开放的网络体系标准的发展
计算机网络在理论体系、技术标准和技术实现 方面沿着最初三条互相独立的发展线索形成了 今天的主流网络技术架构：
1984年，ISO提出开放系统互连参考模型 （OSI/RM，ISO 7498）。 1983年1月1日，UNIX（BSD4.1）实现了TCP/IP， ARPANET 中400台主机开始启用TCP/IP协议簇进 行通信。 80年代末到90年代，IEEE 802系列标准成为局域 网的主流。
6
第1章 计算机网络概述
1.1 计算机网络的发展
计算网络的发展历史
网络体系结构的发展
7
第1章 计算机网络概述
1.1.1 计算机网络的发展历史
计算机网络的形成
分组交换网
Internet的发展
8
第1章 计算机网络概述
计算机网络的形成
第一台数字电子计算机于1946年问世，但计算机 技术与通信技术的结合直到20世纪50年代才开始 出现。 1954年，人们开始使用一种称为收发器的终端， 将输入的数据通过电话线路传送到远程计算机中。 20世纪60年代初期，出现了多重线路控制器，它 能够将计算机与多个远程终端相连接。这种以一 台计算机为核心，多个终端散布于各处的联机系 统也称为面向终端的计算机通信网，这就是最原 始的计算机网络。
问题讨论
1.你知道有哪些网络？ 2.你推测网络技术涉及的核心内容有哪些？ 3.你现在知道有哪些网络设备？
教材
• 计算机网络原理与实践 机械工业出版社 徐磊主编
• 计算机网络技术与应用 中国经济出版社 阎光伟 • 其他网络书
第1章 计算机网络概述
4
第1章 计算机网络概述
本章内容
计算机网络的发展
假定这个报文较长 不便于传输
23
添加首部构成分组
每一个数据段前面添加上首部构成分组。
报文
数 分组 1 据
首部
数
据
数
据
分组 2 首部 分组 3 首部
请注意：现在左边是“前面”
24
分组交换的传输单元
分组交换网以“分组”作为数据传输单元。 依次把各分组发送到接收端（假定接收端 在左边）。
分组 1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3 首部 数 据
40
第1章 计算机网络概述
1.2.2 计算机网络的功能
数据通信
资源共享
1. 数据与信息资源的共享
2. 硬件资源的共享
3. 软件资源的共享
提高系统的可靠性
分布式处理
41
第1章 计算机网络概述
1.3 计算机网络的组成
早期计算机网络的组成结构
Internet的组成结构
网络硬件
网络软件
NSFNET后来接管了ARPANET，并将网络 更名为Internet。
34
因特网时代 ——因特网发展的里程碑
1983年TCP/IP协议簇在ARPA网中实现。
1984年NSFNET的组建。
1991年NSFNET从科学教育界进入商用领域， 同年商业用户首次超过学术用户。 1991年Tim Berners-Lee发明Web技术，特 别是浏览器的使用，使因特网在全世界的普通 用户群中得到空前的普及。 1995年，因特网主干由商业公司运营，从此， 因特网开始了爆炸式增长。
30
网络体系结构的发展
为了使世界上具有不同体系结构的计算机网 络能够互连，国际标准化组织ISO于1983 年提出了著名的国际标准：开放系统互连 参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model)，简 称OSI。 OSI参考模型的设计目的是：世界上任何两 个网络系统，无论它们在什么地方或是属 于什么类型，只要它们都遵循OSI标准，就 可以进行互连和信息交换 。
17
更多的电话机互相连通
5 部电话机两两相连，需 10 对电线。
N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电 线对的数量与电话机数的平方成正比。
18
使用交换机
当电话机的数量增多时，就要使用交换 机来完成全网的交换任务。
42
第1章 计算机网络概述
1.3.1 早期计算机网络的组成结构
43
第1章 计算机网络概述
1.3.2 Internet的组成结构
44
因特网的组成
从因特网的工作方式上看，可以划分为以下 的两大块： (1) 边缘部分 由所有连接在因特网上的主机 组成。这部分是用户直接使用的，用来进 行通信（传送数据、音频或视频）和资源 共享。
1997年11月CNNIC发布了第1次《中国Internet发 展状况统计报告》，截止到1997年10月31日，我 国共有上网计算机29.9万台，上网用户62万人， 国际出口带宽18.64Mbps。
2010年1月CNNIC在其发布的第25次《中国Internet发 展状况统计报告》：截至2009年12月31日，中国网民 规模达到3.84亿人，普及率达到28.9%。手机网民规模 2.33亿，占网民总体的60.8%，国际出口带宽达到 866,367Mbp
33
第1章 计算机网络概述
Internet的发展
美国国家自然科学基金会（National Science Foundation，NSF）从1985年开 始，围绕其6个大型计算机中心构建计算机 网络。
1986年，NSF建成了国家科学基金网 （NSFNET）。该网络覆盖了美国的主要 大学和研究机构，它采用三级模式：主干 网、地区网和校园网。
32
第1章 计算机网络概述
Internet的发展
Internet的前身是美国国防部高级研究计划 局研制的ARPANET。ARPANET自1969年 问世。 到1984年，ARPANET已连接了1000多台 主机，供美国政府部门和各研究机构使用。 在1984年，ARPANET分解成两个网络。 其中一个仍称为ARPANET，是民用科研网； 另一个是军用计算机网络（MILNET）。
交换机
19
“交换”的含义
在这里，“交换”(switching)的含义就是转 接——把一条电话线转接到另一条电话线， 使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就 是按照某种方式动态地分配传输线路的资 源。
20
电路交换举例
A 和 B 通话经过四个交换机
通话在 A 到 B 的连接上进行
16
分组交换网
电话交换网进行数据通信有两个主要缺点：
计算机数据具有突发性,通信线路资源的利用率低。 电路交换的方式不够灵活。
分组交换网采用的是存储转发技术。
它将要发送的数据报文分成一个个较短的“分组”在 网络上传送。 分组的头部通常带有目的地址和源地址等控制信息。 分组交换网由若干个结点交换机和连接这些结点的通 信链路组成，结点能够根据网络实际情况决定如何进 行分组的转发。
25
分组首部的重要性
每一个分组的首部都含有地址等控制信息。
分组交换网中的结点交换机根据收到的分 组的首部中的地址信息，把分组转发到下 一个结点交换机。
用这样的存储转发方式，最后分组就能到 达最终目的地。
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收到分组后剥去首部
接收端收到分组后剥去首部还原成报文
分组 1 首部 数 据
分组 2
第五阶段 下一代互联网,物联网,ICT
38
第1章 计算机网络概述
1.2 计算机网络的定义与功能
计算机网络的定义
计算机网络的功能
39
第1章 计算机网络概述
1.2.1 计算机网络的定义
利用通信设备和通信软件，通过有线或无 线通信线路，将分散在不同地理位置上的 多个独立计算机系统连接起来，以达到资 源共享和信息传递的目的。 这里的资源可以是数据、软件或硬件。
中继线
交换机
中继线 交换机 交换机
C D
A
用户线 交换机
用户线
B
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电路交换的特点
电路交换必定是面向连接的。
电路交换的三个阶段：
建立连接
通信
释放连接
22
分组交换的主要特点
在发送端，先把较长的报文划分成较短的、 固定长度的数据段。
报文
1101000110101010110101011100010011010010
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主机——主机的通信网络
利用通信线路将多台主机互联
主机之间通过接口报文处理机（Interface Message Processor, IMP）与通信线路连 接
通信子网：由IMP和通信线路构成，负责数 据通信的任务 资源子网：由互联的主机组成
13
主机——主机的通信网络
主 机 到 主 机 的 系 统
11
主机-终端系统的成功应用实例
20世纪50年代中期，美国的半自动化地面 防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE），把远程雷达和 其它测控设备的数据经通信线路传输，发 送给一台IBM主机，实现了数据的集中处理 与控制。 20世纪60年代，美国航空公司与IBM公司 合作的飞机订票系统SABRE-I，由一台 IBM主机和遍布全美各地的2000多个终端 组成。
分组交换不必先建立连接就能向其他主机 发送分组。
分组在各结点存储转发时需要排队，
这就会造成一定的时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可 少的控制信息）也造成了一定的开销。
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自成体系的网络体系结构
IBM公司的SNA（System Network Architecture）网 DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）网 夏威夷大学的分组无线电网络ALOHAnet等。 有影响的网络，未形成统一的开放标准。
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因特网在中国的发展（续）
第三阶段 国内互联网建设兴起
1995年到1996年，兴起互联网络主干建设
科学技术网CSTNET 中国教育科研网CERNET 电信行业的CHINANET 电子行业的CHINAGBN
提供因特网接入的商业服务开始兴起
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因特网在中国的发展（续）
第四阶段 因特网蓬勃发展阶段
首部 数 据
分组 3
首部 数 据
收到的数据
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最后还原成原文
1101000110101010110101011100010011010010 数 据 数 据 数 据
这里我们假定分组在传输过程中没有出 现差错，在转发时也没有被丢弃。
28
分组交换带来的优点和问题
9
面向终端的计算机通信网
以单个大型主机为中心的联机系统
通过通信设备和通信线路连接多个远程用 户终端与计算机主机 多个用户通过多任务分时操作系统共享主 机的资源。
终端（terminal）：
包括显示器、键盘和简单的通信接口 不具备处理器和存储能力，因此不是一台独立
的计算机。
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面向终端的计算机通信网
高速线路 低速线路
终端 终端 终端
主 机 — — 终 端 的 网 络
主机
前置机
集 中 器
优缺点分析
前置机：通信控制功能 逐渐从主机中分离，形 成独立设备——通信控 制处理机（CCP）
集中器(/多路复用器)：将多 个终端到主机的数据集中 （或者复用）后发送到高速 通信线路上，或者把主机发 来的数据分发给多个终端。
计算机网络的定义与功能
计算机网络的组成
计算机网络的分类
计算机网络的拓扑结构
5
本章的目的和任务
对计算机网络的宏观认识
考察计算机网络的发展过程，了解在计算机网 络发展历史上起到里程碑作用的关键技术的发 展，体会该领域技术的源起和演变。 了解计算机网络的定义和组成、网络的功能、 应用和分类
35
因特网在中国的发展
第一阶段 远程接入电子邮件服务
一些科研院所和国内大学通过拨号方式和专线接 入Internet的电子邮件系统
第二阶段 正式加入因特网
1990年10月，正式登记注册最高域名"cn” 1994年1月，美国NSF接受我国正式接入
Internet的要求 1994年3月，中关村地区教育与科研示范网络 工程进入Internet，开通了64kpbs国际专线，
14
计算机网络的形成
计算机网络技术经历了主机——终端的连 接、主机——主机的连接，才逐步演变为 现代意义上的计算机网络。
15
ARPANET
1969年美国国防部国防高级研究计划署 (Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)资助建立 四个大学的计算结点 最有影响的多主机互联的网络 世界上第一个分组交换网络 第一个电子邮件程序 计算机网络发展史上的里程碑
31
开放的网络体系标准的发展
计算机网络在理论体系、技术标准和技术实现 方面沿着最初三条互相独立的发展线索形成了 今天的主流网络技术架构：
1984年，ISO提出开放系统互连参考模型 （OSI/RM，ISO 7498）。 1983年1月1日，UNIX（BSD4.1）实现了TCP/IP， ARPANET 中400台主机开始启用TCP/IP协议簇进 行通信。 80年代末到90年代，IEEE 802系列标准成为局域 网的主流。
6
第1章 计算机网络概述
1.1 计算机网络的发展
计算网络的发展历史
网络体系结构的发展
7
第1章 计算机网络概述
1.1.1 计算机网络的发展历史
计算机网络的形成
分组交换网
Internet的发展
8
第1章 计算机网络概述
计算机网络的形成
第一台数字电子计算机于1946年问世，但计算机 技术与通信技术的结合直到20世纪50年代才开始 出现。 1954年，人们开始使用一种称为收发器的终端， 将输入的数据通过电话线路传送到远程计算机中。 20世纪60年代初期，出现了多重线路控制器，它 能够将计算机与多个远程终端相连接。这种以一 台计算机为核心，多个终端散布于各处的联机系 统也称为面向终端的计算机通信网，这就是最原 始的计算机网络。
