计算机网络基础《计算机网络概论》

第1部分 计算机网络概论

〖主要内容〗计算机网络基本概念，计算机网络的发展，计算机网络的组成与功能，

计算机网络分类。

〖教学重点〗计算机网络的发展，资源子网，通信子网。

计算机网络是计算机技术(或信息技术)与通信技术结合的产物。随着计算机软件和硬件(特别是微电子技术的发展促使芯片价格越来越低)的产生和发展，在计算机应用的过程中，需要对大量复杂的信息进行收集、交换、加工、处理和传输，为了提高计算机应用效率，提供信息处理的有效手段，充分发挥计算机与信息本身的作用，从而引入了通信技术，以便通过通信线路为计算机或终端设备提供收集、交换和传输信息的手段。

1.1 计算机网络的形成与发展

计算机网络从20世纪60年代中期开始发展至今，已形成从小型的办公室局域网到全球性大型广域网的规模，对现代人类的生产、经济、生活等各个方面都产生了巨大的影响。在当今的信息社会中，人们不断地依靠计算机网络来处理个人和工作上的事务，而这种趋势正在加剧并显示出计算机和计算机网络的强大功能。

计算机网络的形成大致分为四个阶段： 1.1.1 联机终端网络阶段（第一阶段）

20世纪60年代以前，计算机主机昂贵，而通信线路和通信设备的价格相对便宜，为了使用户共享主机宝贵的资源和进行信息的采集及综合处理，网络由此产生了。 1、联机终端控制系统

A 、单点通信线路：终端用户直接共享主机资源 说明：早期计算机功能不强，又十分庞大，主要用于科学计算，为了解决用户要到机房上机的不便，因此在远离计算机的地方设置了远程终端，并在计算机上增加了通信控制功能，经线路连接输送数据进行成批处理，这

样就产生了具有通信功能的主机——单终端系统。

B 、多点通信线路：多个终端用户通过一条通信线路与主机通信 说明：主机——单终端系统减少了用户远程上机的时间，提高了计算机的应用效率。为了使更多的用户使用主机的资源，提

高通信线路的利用率，采用了多个终端通过一条通信线路或多条线路连接主机，各终端用户分时使用主机资源。

特点：

(1) 通信与数据处理任务全部由主机完成 (2) 主机与终端的关系是支配与被支配的关系 (3) 在联机终端控制

系统中终端仅仅是一个I/O 设备

终端

通信

控制器 集

中器

主机

高速线路

高速线路

低速线路

终端

2、通信控制系统

为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，将主机的通信处理任务交给专门的设备来处理，这样就构成通信控制系统。 说明：

（1） 通信控制处理机（Communication Control Processor ，CCP ）或称前端处理机（Front End

Processor ，FEP ）：是指在主机前增加的通信设备，主要任务就是完成全部通信任务

（2） 主机专门进行数据处理，通信控制处理器完成全部通信任务

（3） 集中器（Repeater ）：负责终端到主机的数据集中、主机到终端的数据分发 3、主要特点与主要代表

主要特点：用户终端分时共享主机资源

主要代表：60年代初的美国航空公司与IBM 研制的飞机订票系统（SABRE-I ）、1968年投入使用的美国通用电气公司的信息服务系统（GE Information Service ） 1.1.2 分组交换网络阶段（或网络互连阶段）

20世纪60年代，随着计算机技术和通信技术的进步，网络用户不仅可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源，也可以通过网络使用其他计算机的软件、硬件与数据资源，以达到计算机资源共享的目的。这时计算机网络从单处理机联机终端网络系统发展到以多处理机为中心的网络系统。 1. 多主机——多终端连接方式

以多处理机为中心的网络，通过通信线路将多台主机连接起来为用户通过服务。这种网络的连接页有两种连接形式：

1) 通过通信线路将主机直接连接起来

通过通信线路将主机直接连接起来，主机即要承担数据处理又要承担通信工作。

2) 通过通信线路将CCP 直接连接起来

把通信任务从主机分离出来，设置通信控制处理机CCP ，主机间的通信通过CCP 的中继功能间接进行。这样网络就可以看成是两个部分组成的。 通信子网：由CCP 组成的传输网络，即由网络中的各种通信设备及只用作信息交换的计算机组成。

资源子网：网络中所有主机构成的网络

● 通信子网为资源子网提供信

息传输服务，资源子网上用户间的通信是建立在通信子网的基础上，两者缺一不可，共同组成了统一的资源共享网络。

● 分组交换网络系统以通信子网为中心，主机和终端构成了用户资源子网。用户不仅可共享通信子

网的资源，而且还可以共享用户资源子网的硬件和软件资源。

主机

终端

主机

终端

CCP

CCP

CCP

●由图可见，通信子网位于网络的内层，资源资源子网位于网络的外层。

2.ARPANET

1967年初，美国国防部高级研究计划局（ARPA）着手于计算机联网的课题，同年7月正式公布了研究计划，1969年12月，ARPA和十几个计算机中心一起研制出了ARPANET网，该网的目的是将若干大学（最初是4个）、科研机构和公司的多台计算机连接起来，实现资源共享。

ARPANET建立和发展，促使了Internet的产生，因此被称为Internet的前身。

“分组交换”的概念最初是由巴兰（Baran）于1964年8月在美国兰德（Rand）公司的“论分布式通信”的研究报告中提出的。1966年6月，ARPA与英国国家物理实验室NPL的戴维斯（Davis）对上述通过通信线路将通信控制处理器CCP连接起来所构成的新型网络进行研究，提出了“分组”（又称为包交换）概念，奠定了现代网络系统基础。

ARPANET是第一个较为完善地实现分布式资源共享的网络，为计算机网络的发展奠定了根基，是计算机网络理论与技术发展的重要里程碑。它的出现，不仅标志着计算机网络的诞生，而且使计算机网络处于大发展的阶段。

ARPANET对计算机网络的贡献主要有如下：

●网络的构成：资源子网和通信子网

●用NOS实现资源共享

●具有完备的路由选择和流量控制

●实现了层次结构的网络协议

3、主要特点与主要代表

主要特点：以通信子网为中心，采用了分组交换技术

主要代表：美国国防部的ARPANET

1.1.3OSI标准网络阶段（第三阶段）

分组交换技术发展，硬件价格下降、功能增加，导致计算机特别是微型机的广泛使用，为了相互传递文件和数据以实现小范围的资源共享，要求将这些计算机在近距离内连成网络，局域网从而产生和发展。

局域网的突飞猛进发展促使网络产品的开发，各大公司制定了自己的网络技术标准，这样局域网标准的不统一反而阻碍了局域网的发展。1977年国际标准化组织ISO制定了OSI标准（开放系统互联参考模型OSI/RM），规定互联的计算机系统之间的通信协议应符合OSI标准网络，即开放系统。

主要特点：异类计算机通过通信协议连接成网络

主要代表：局域网LAN

1.1.4国际互联网Internet和高速网络阶段（第四阶段）

美国国防部的ARPANET网络成功应用使互联的计算机数目越来越多，也使人们认识到计算机网络的重要性，1986年美国国家科学基金会NSF建立了国家科学基金网NSFNET，从而进一步加速了国际互联网Internet的发展。在Internet中人们通过WWW浏览器进行查询和浏览、发送电子邮件、文件传输、网络新闻、资源共享等等。

在Internet发展的同时，高速网络也得到了迅速发展，主要表现在宽带综合业务数据网B-ISDN、高速局域网、交换局域网及虚拟网络VLAN。

这个阶段的最热门的话题就是Internet和异步传输模式ATM 技术。

Internet，Intranet与Extranet和电子商务已经成为企业网研究与应用的热点。