1-1计算机网络概论2010

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本章主要内容
1.1 前言
1.1.1 1.1.2 1.1.3 1.1.4 计算机网络课程重要性 计算机网络定义 计算机网络课程学习方法 计算机网络分类
1.2 计算机网络基础概述
计算机网络发展历史回顾—— ——三个里程碑 1.2.1 计算机网络发展历史回顾——三个里程碑 1.2.2 What is next?
洛斯-阿拉莫斯国家核实验室的 ），排名世界第 洛斯 阿拉莫斯国家核实验室的Roadrunner（走鹃），排名世界第 阿拉莫斯国家核实验室的 （走鹃），排名世界第3 Roadrunner（走鹃）是一套由 为美国能源部建立的超级计算机， 亿美元。 （走鹃）是一套由IBM为美国能源部建立的超级计算机，耗资 为美国能源部建立的超级计算机 耗资1.33亿美元。在2008 亿美元 万亿次， 年5月25日，此电脑的运算能力达到 月 日 此电脑的运算能力达到1026万亿次，成为第一台持续运算能力超过千万亿次的超级计 万亿次 算机。此电脑安放在新墨西哥州的洛斯-阿拉莫斯国家核实验室 以新墨西哥州州鸟走鹃命名。 阿拉莫斯国家核实验室， 算机。此电脑安放在新墨西哥州的洛斯 阿拉莫斯国家核实验室，以新墨西哥州州鸟走鹃命名。主要供 模拟核试验和计算美国现有核武器储存可靠性所用。 模拟核试验和计算美国现有核武器储存可靠性所用。 2009年2月4日，IBM称将为美国能源部再研制更强大的 称将为美国能源部再研制更强大的Sequoia(加州红杉 计算机，运算速度要 加州红杉)计算机 年 月 日 称将为美国能源部再研制更强大的 加州红杉 计算机， 达到20000万亿次，将放置在加州的劳伦斯 利弗莫尔国家核实验室，预计于 万亿次， 利弗莫尔国家核实验室， 年建设完成。 达到 万亿次 将放置在加州的劳伦斯-利弗莫尔国家核实验室 预计于2011年建设完成。 年建设完成
西南交通大学
计算机网络 Computer Network
信息科学与技术学院 窦军 Lecture slides by Dou Jun doujun@
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主要教学内容和学时分配
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 共计 引言 计算机网络的体系结构 数据通信的基本原理 物理层接口及其协议 数据链路控制及其协议 局域网与介质访问子层 网络互联和访问控制 运输层的可靠传输 Internet网络应用 网络应用 复习 3 6 4 3 8 6 6 4 6 2 48
1.3 1.4 1.5 1.6
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网络体系结构 OSI/RM TCP/IP体系结构 TCP/IP体系结构 网络标准化组织
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1.1前言 前言
（提纲：W、W、H） 提纲： 1.1.1 Why do we need this course?
21世纪是将信息技术高度发展并全面深入国民经 21世纪是将信息技术高度发展并全面深入国民经 济和人民生活各个领域的时代。 济和人民生活各个领域的时代。计算机技术与通信技 术的结合产生了计算机网络技术， 1993年有人提出 术的结合产生了计算机网络技术，在1993年有人提出 网络就是计算机”的口号， “网络就是计算机”的口号，足见网络技术在计算机 技术发展中的重要性。 技术发展中的重要性。
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2010年6月 年 月 第35届世界超级计算机排行榜 届世界超级计算机排行榜TOP10/TOP100 届世界超级计算机排行榜
美国Oak Ridge(橡树岭 国家实验室的 橡树岭)国家实验室的 美洲豹” 美国 橡树岭 国家实验室的Cray“美洲豹”超级计算机蝉联冠军，实测速 美洲豹 超级计算机蝉联冠军， 度为1.759PFlop/s，“美洲豹”采用了主频 的六核心AMD皓龙处理器，处 皓龙处理器， 度为 ， 美洲豹”采用了主频2.6GHz的六核心 的六核心 皓龙处理器 理核心224162个。 理核心 个 系统中， 公司占有4台 一台“走鹃”和三台“蓝色基因” 在TOP10系统中，IBM公司占有 台（一台“走鹃”和三台“蓝色基因”）。 系统中 公司占有 在本期的榜单中，中国制造，来自曙光的“星云”超级计算机以1.271 PFlop/s的 在本期的榜单中，中国制造，来自曙光的“星云”超级计算机以 的 Linpack成绩 每秒 成绩(每秒 万亿次)摘得亚军 成绩 每秒1271万亿次 摘得亚军，成为中国历史上在 万亿次 摘得亚军，成为中国历史上在Top500榜单上排名最 榜单上排名最 高的超级计算机。 星云”采用了异构协同计算技术，采用曙光TC3600刀片服务器作 刀片服务器 高的超级计算机。“星云”采用了异构协同计算技术，采用曙光 刀片服务器作 为计算节点，采用英特尔Xeon X5650 CPU和NVIDIA Tesla C2050 GPU的组 为计算节点，采用英特尔 和 的组 共具有120640个计算核心。“星云”将落户深圳国家超级计算中心，承担华南地 个计算核心。 星云”将落户深圳国家超级计算中心， 合，共具有 个计算核心 区高性能计算和云计算任务。 区高性能计算和云计算任务。 星云” 中国另一超算明星“天河一号”位列第七。 除“星云”外，中国另一超算明星“天河一号”位列第七。这套由国防科技大学计算机 学院研制的超级计算机系统是我国首台千万亿次超级计算机，曾在上届Top500中大放 学院研制的超级计算机系统是我国首台千万亿次超级计算机，曾在上届 中大放 异彩，斩获世界第五亚洲第一的佳绩。 天河一号”同样采用异构计算， 异彩，斩获世界第五亚洲第一的佳绩。“天河一号”同样采用异构计算，采用英特尔 Xeon E5540/E5450 CPU和ATI Radeon HD 4870 GPU组合，共71680个计 组合， 和 组合 个计 算核心，峰值速度为1.206PFlop/s(每秒 每秒1206万亿次 、实测速度为 万亿次)、 算核心，峰值速度为 每秒 万亿次 563.1GFlop/s（每秒 万亿次）。 （每秒563万亿次）。 万亿次 TOP100中，在操作系统方面，Linux继续扩大优势，以455台的绝对优势独霸一方。 继续扩大优势， 台的绝对优势独霸一方。 中 在操作系统方面， 继续扩大优势 台的绝对优势独霸一方 使用Infiniband技术的系统的总体性能（15.9Pflops）是使用千兆以太网技术总体 技术的系统的总体性能（ 使用 技术的系统的总体性能 ） 性能（ 性能（7.8Pflops）的2倍。 ） 倍
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图1：18,800个真空管，重30吨 18,800个真空管， 30吨 个真空管 相当于六头大象重） （相当于六头大象重） ，机房 占地1500平方英尺。 1500平方英尺 占地1500平方英尺。每秒能进行 5000次加法运算 耗电极大， 次加法运算。 5000次加法运算。耗电极大，据 ENIAC每次一开机 每次一开机， 传ENIAC每次一开机，整个费城 西区的电灯都为之黯然失色。 西区的电灯都为之黯然失色。
当前世界最快的计算机： 当前世界最快的计算机：美国能源部橡树岭国家核 实验室的Jaguar(美洲豹 。 美洲豹)。 实验室的 美洲豹
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排名世界第三 IBM超级计算机“Roadrunner”（走 超级计算机“ 超级计算机 （ 鹃）
图4：图为 ：图为IBM超级计算机 超级计算机 “Roadrunner”。Roadrunner 。 共有6912颗AMD Opteron双核 共有 颗 双核 以及12960颗PowerX 心CPU以及 以及 颗 Cell 8i处理器，一共用了296个 处理器，一共用了 个 处理器 机柜，内存加起来有51.8TB。 机柜，内存加起来有 。 平均计算能力1105万亿次，峰 万亿次， 平均计算能力 万亿次 值计算能力1456万亿次。 万亿次。 值计算能力 万亿次 实测速度:1.042PFlops的最大性 实测速度 的最大性 峰值性能1.37578PFlops)。 能 (峰值性能 峰值性能 。
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排名世界第五
IBM超级计算机“BlueGene”（蓝色基因） 超级计算机“ 超级计算机 （蓝色基因）
图5：The most powerful ： computer in the world: BlueGene/P System Cores:122400 Linpack Benchmark Testing rusult: 825.6 PFlop/s （Petaflops， ， 千万亿次计算每秒 ） IBM超级计算机“BlueGene”（蓝色基因）它是全球首台突破每秒 超级计算机“ 超级计算机 （蓝色基因） 1000万亿次浮点运算的超级计算机。 万亿次浮点运算的超级计算机 万亿次浮点运算的超级计算机。
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课程说明
本课程的先修课 计算机组成原理，操作系统，程序设计语言，现代通信原理 后续课程 网络工程与设计 网络工程实验 网络编程 计算机网络安全技术 计算机网络管理 接入网技术 移动通信 无线通信网络 学习方法 以讲课内容为主 上机实验结合 参阅教材相关内容
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图2：运行Windows XP操 运行Windows XP操 作系统, 配备了1 GHz的 作系统, 配备了1 GHz的 处理器、20GB硬盘、 处理器、20GB硬盘、 硬盘 MB内存 WiFi和蓝牙 内存、 256 MB内存、WiFi和蓝牙 无线功能、USB和 无线功能、USB和 FireWire端口 端口、 FireWire端口、内置的拇 指键盘、800X480像素的 指键盘、800X480像素的 显示屏。 显示屏。
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① 计算机单机硬件的飞速发展 从第一台计算机问世到现在，60年来计算机在向 从第一台计算机问世到现在，60年来计算机在向 小型化方向发展的同时， 微、小型化方向发展的同时，单机处理能力有了多个数 量级的提高。 量级的提高。 1946年 1946年2月诞生的第一台电子管组成的电子计算机 ENIAC的运算速度为6000次 秒加法运算。 的运算速度为6000 ENIAC的运算速度为6000次/秒加法运算。 2006年世界上最快的计算机BlueGene/L，2000多个 2006年世界上最快的计算机BlueGene/L，2000多个 年世界上最快的计算机BlueGene/L 测试结果： CPU, Linpack Benchmark 测试结果：280.6 TFlop/s teraflops） （teraflops） 2010年世界上最快的计算机 2010年世界上最快的世界超级计算机排行榜 届世界超级计算机排行榜