网络运营管理_概述1

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第一代计算机网络

不是真正的计算机网络！
面向终端的计算机网络，即联机系统 远程访问：不在机房也能上机



主机：大型计算机，联机系统的核心，承担系统的全部处理 任务 终端：哑终端，没有独立的处理能力，只负责和用户交互， 向主机发送命令和数据，并接收主机发来的数据 通信线路：在主机和终端之间传递信息
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第二代计算机网络

以共享资源为目的，面向主机的计算机网络 计算机通信网络 逻辑上分为通信子网和资源子网两部分


资源子网负责数据处理，向网络用户 提供各种网络资源与 网络服务数据 通信子网完成网络数据 传输、转发等通信处理 任务
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第三代计算机网络



开放的互联网络 面向各种不同的主机和网络互联 ARPANet的遗憾：没有实现不同硬件/软件/操作系统 的计算机的互联 开放式系统：基于标准的、独立于厂商的、普遍可用 的系统和软件 网络体系结构的提出及标准化


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第一章 概述
内容摘要

计算机网络的概念
计算机网络的产生和发展 网络的组成 网络拓扑结构 网络的分类
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网络时代悄然来临

因特网使世界变小了，信息的传输突破了时间和空间 的限制


一千年前，重大事件从地球一端传递到另一端，需要几百年 蔡伦公元105年发明造纸术，7世纪传到日本，13世界才传到 欧洲 《共产党宣言》完成于1847年，50年后才传到中国 如今…

1974年，IBM推出系统网络结构SNA 1984年，ISO提出开放系统互连参考模型（OSI/RM）
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第四代计算机网络

信息网络 以IP技术为核心 高速互联 业务综合化

综合数据、语音和视频的多媒体业务
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Internet的发展史
Mid 90’s – 下一代因特网
Early 90’s – IP地址枯竭
按拓扑结构分类 按覆盖范围分类 按传输技术分类
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计算机网络分类：按照拓扑结构划分


网络拓扑结构：计算机、网络节点和链路所组成的 几何形状 总线拓扑
一条总线为公共的传输通道， 所有的主机/节点都直接连接 到总线上，并通过总线进行 数据传输 易于安装、组网费用低 总线是“瓶颈” 早期LAN的组网方式
仍然存在存储 转发时延；降 低了通信效率； 分组交换可能 出现分组失序、 丢失或重复
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数据交换方式

分组交换
H2 H4
D
路由器 B 主机 H1 E
注意分组路径的变化！
H6
A
H5
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数据交换方式

（3）分组交换

分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个报文 首先分割为若干个较短的分组，然后再把这些携带 源地址、目的地址和编号信息的分组逐个发送出去
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数据交换方式
分组交换的优 点和缺点
加速了数据在 网络中的传输； 简化了存储管 理；减少了出 错机率，适用 于计算机通信
数字信号：不连续的、 离散性的，一般只 包含脉冲电压0和1 两种状态，例如： LAN上传输的信号
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两台计算机通信过程示例

信道(Channel)：信息传输的通路（介质/媒体：Media）
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数据交换方式

数据交换


按照某种方式动态地分配传输线路的资源，达到资源优化的 目的 分为电路交换、报文交换和分组交换
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计算机网络的始祖：ARPANet


ARPA（Advanced Research Project Agency）：美国 国防部高级研究规划署 第一个计算机网络，因特网的前身，诞生于1969年底

目标：远程共享资源、提高工作效率 采用专门的网络节点（接口报文处理机，IMP）来承担网络 通信功能 网络节点：完成通信功能的设备，为主机提供数据的传输 和转发等功能
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城域网MAN


覆盖一个大城市 连接位于不同地点 的LAN 可能是公用网，也 可能是专用网
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广域网WAN



网络可覆盖一个城市、 一个国家、甚至全球 通常是公用网，也有 专用网 传输速率较低 拓扑结构复杂
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计算机网络的分类：按照传输技术划分

广播式网络

所有主机/节点共享同一条传输通道 1 to All 典型示例：以太网 每对相邻的主机/节点之间有一条专用传输通道 1 to 1 需要中间设备进行转发
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数据交换方式

电路交换的缺点



电路交换连接平均建立的时间较长，尤其是对计算 机通信来说 电路交换连接建立后，物理通路被通信双方独占， 即使通路在个别时间内空闲，也不能供其他用户使 用，因而信道利用低 电路交换时，数据直达，不同类型、不同规格、不 同速率的设备很难协同工作，也难以在通信过程中 进行差错控制
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什么是计算机网络（Computer Network）？


计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相 互物理连接，并通过网络软件逻辑地相互联系到一起 而实现信息交换、资源共享、协同工作和在线处理等 功能的计算机系统 计算机网络=通信+计算机+信息内容

计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物 计算机网络的组成：硬件+软件
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数据交换方式

（1）电路交换


电路交换在通信之前必须建立一条被通信双方独占的物理通 路。通路由通信双方之间的交换设备和设备之间的链路逐段 连接而成。通路建立完成后，通信双方开始传送数据，数据 传输完成后，被占用的通路才被释放 公众电话网和移动电话网采用的都是电路交换技术
中继线
交换机

C D
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数据交换方式

（2）报文交换

报文交换以报文为数据交换的单位 报文包含了将要发送的完整的数据信息 报文长短很不一致 报文附带有目标地址、源地址等信息 报文在交换结点中采用存储转发的传输方式 电子邮件（E-mail）适合采用报文交换方式
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数据交换方式

报文交换的优点
A
用户线



交换机
…
交换机


中继线 交换机
交换机



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B
（a）2部电话时
（b）5 部电话时
（c）电话机数量更多时
用户线
数据交换方式

电路交换的优点




通信线路为通信双方专用，数据直达，所以传输数 据的时延非常小 通信双方之间的物理通路一旦建立，双方可以随时 通信，实时性强 双方通信时按发送顺序传送数据，不存在数据重新 排序的问题； 设备比较简单

点对点网络

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数据通信的基本概念：数据与数据通信

数据通信（Data Communication）：在计算机之间、 计算机与终端以及终端与终端之间传送二进制代码的 过程 二进制代码：数字数据
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数据、信息与信号

信息（Information）：对客观事物的反映，从本质上看 信息是对社会、自然界的事物特征、现象、本质及规律 的描述

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星形拓扑

网络中有一个中央节点（HUB） 每个主机都直接连接到这个中央节点



结构简单，易扩充 单个站点故障不会影响全网 中央结点是瓶颈 目前LAN的主要组网方式
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环形拓扑和树形拓扑

环形拓扑


主机/节点通过环接口连接到一条首尾相接的 闭合环型通信线路 各结点传输信息的时间固定，适合实时控制 可靠性低，站点的故障会形起整个网络的崩溃 应用于工厂实时控制环境 主机首先连接到一个次级集线器， 次级集线器再与中央集线器连接 易于扩展、可靠性高 根节点是瓶颈 应用于有线电视网络
网络运营管理
计算机学院
成绩评定标准
平时(考勤、作业、实验、期中)：40% 期末考试：60%
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关于实验报告

统一格式 电子版形式 每次实验写一个实验报告 每次实验报告须在下次上课前提交
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Baidu Nhomakorabea
实验报告文档命名

个人word文档命名方式例子：

“实验1-班级-学号-姓名-学号-姓名-学号-姓名.doc”

信息是当今社会的核心资源 交换信息是数据通信的目的
数字、文字、语音、图形、图像等 模拟数据和数字数据 模拟信号和数字信号

数据（Data）：信息的载体，即信息在计算机中的表示


信号（Signal）：数据在传输过程中的电磁波表示形式

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模拟信号与数字信号
模拟信号：信号的幅度 随时间连续变化， 例如：连接电话机的 电话线上传输的信号
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计算机网络的基本功能

资源共享

共享硬件与软件：网络打印机、联众游戏 共享信息 ：网页浏览 E-mail、QQ

通信


负荷均衡与分布处理* 增强系统安全性，提高可靠性

军事、金融行业
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计算机网络的产生

冷战时代，由防空难题触发
20世纪50年代初，美国空军建立SAGE系统 （SemiAutomatic Ground Environment air defense system） 半自动地面环境防空系统 雷达采集飞机的方位、距离和高度等数据，转换为二进制信 息，通过通信线路传送到计算中心的大型计算机上处理 首次成功将计算机与通信设施相结合



交换机
…







（a）2部电话时
（b）5 部电话时
（c）电话机数量更多时
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数据交换方式

三种方式的对比
电路交换 报 文 报文交换 分组交换
连接建立
P1 P2 P3 P4
报 文
P1 P2 P3 P4
数据传送
报文
P1 P2 P3 P4
连接释放 报 文 时间 A B C D A B C D A B C D

通信双方不是固定占有一条通信线路，而是在不同的时间逐段地部 分占有这条物理通路，因而大大提高了线路的利用率
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数据交换方式

报文交换的缺点



由于数据进入交换结点后要经历存储和转发的过程，包括接收报文、检 验正确性、排队和发送等，从而引起转发时延。网络的通信量愈大，造 成的时延就愈大，因此报文交换的实时性差，不适合传送实时或交互式 业务的数据 只适用于数字信号 由于报文长度没有限制，而每个中间结点都要完整地接收传来的整个报 文，当输出线路被占用时，还可能要存储几个完整报文等待转发，这要 求网络中每个结点有较大的缓冲区。为了降低成本，减少结点的缓冲存 储器的容量，有时要把等待转发的报文存在磁盘上，这进一步增加了传 送时延
Late 80’s – PC的演进 Mid-80’s – 研究网：NSFNet 1970’s – 婴儿期：协议的演进 1969 - ARPANET ：4个节点 1964 – 网络产生：RAND Corp
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内容提要

计算机网络的概念 计算机网络的产生和发展 网络的组成
网络的分类

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ARPANet的贡献

实现了资源共享 采用分布式结构

网状拓扑结构（如图b） 具有冗余线路和节点 可靠，个别线路和节点 的故障不会影响网络通信

采用分组交换技术 创建了因特网民主讨论、集思广益的氛围

RFC：Request For Comments 实现了网络应用软件 Telnet（远程登录），即BBS的协议 FTP（文件传输协议）

按班级统一压缩文档命名方式例子：

“实验1-班级.rar”
“实验1-班级”

按班级统一发到指定邮箱，邮件标题例子：


每次作业及实验须登记“学习登记表”，并一同发 送到指定邮箱
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实验报告评分标准



文档命名 格式是否正确 内容是否齐全 内容是否正确
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集思广益

什么是网络？ 网络在生活中有哪些应用？ 这些网络应用是如何实现的？


报文交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在 连接建立时延，用户可随时发送报文 由于采用存储转发的传输方式，交换结点具有路由选择功能某条传 输路径发生故障时，重新选择另一条路径传输数据，提高了传输的 可靠性

便于类型、规格和速度不同的设备之间进行通信 提供多目标服务 允许建立数据传输的优先级，使优先级高的报文优先转发

树形拓扑（星形总线拓扑）



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网状拓扑

将各网络节点与通信线路互联成不规则的形状，每个 节点至少与其他两个节点相连

可靠 结构复杂，难于管理和维护 线路和节点成本高 应用于骨干网
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计算机网络的分类：按网络覆盖的地理范围划分

局域网LAN 一个单位内部的专用网 拓扑结构简单 传输速率高