计算机网络技术及应用第一章计算机网络概论ppt课件.ppt

第1章计算机网络概论 本章学习要求 了解 计算机网络不同阶段的特点了解 计算机网络技术发展的主线掌握 计算机网络的定义与分类掌握 计算机网络的组成与结构掌握 计算机网络的拓扑构型 1 1计算机网络不同阶段的特点 计算机网络发展的四个阶段计算机网络的形成与发展Internet应用的高速发展 1 1 1计算机网络发展的四个阶段 一 第一阶段 20世纪50年代 计算机网络技术与理论的准备阶段特点及标志性成果 1 数据通信技术研究与技术的日趋成熟2 分组交换概念的提出为计算机网络的研究奠定了基础 二 第二阶段 20世纪60年代 计算机网络的形成特点及标志性成果 1 ARPANET的成功运行证明了分组交换理论的正确2 TCP IP协议的成功为更大规模的网络互联打下了坚实基础3 DNS E mail FTP TELNET BBS等应用为网络发展展现了美好前景 三 第三阶段 20世纪70年代中期 网络体系结构的研究特点及标志性成果 1 OSI参考模型的研究对网络理论体系的形成与网络协议的标准化起到了重要的推动作用2 TCP IP协议体系结构不断完善 推动Internet产业的发展 成为业界事实上的标准 四 第四阶段 20世纪90年代 Internet应用技术 无线网络技术与网络安全技术研究的发展特点及标志性成果 1 Internet作为国际性大型信息系统 在政治 经济 文化 科研 教育 生活等方面发挥着越来越重要的作用2 宽带城域网成为现代化城市的重要基础设施之一 促进了Internet应用的发展3 无线局域网和城域网技术日益成熟4 P2P网络的研究使新的网络应用不断涌现5 网络安全的研究成果为网络应用提供安全保障 1 1 2计算机网络的形成与发展 ARPANET研究TCP IP协议研究 略 NSFNET对Internet发展的影响 略 Internet的形成 略 ARPANET研究 1 ARPANET研究背景 1946年 世界上第一台电子计算机ENIAC诞生 计算机与通信技术并没有直接联系20世纪50年代初 由于美国军方的需要 美国半自动地面防空系统 SAGE 的研究开始计算机与通信技术相结合的尝试随着计算机应用的发展 出现多台计算机互连的需求 网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的20世纪60年代中期 美国国防部的高级研究计划署 ARPA 开始进行ARPANET研究 2 ARPANET设计思想 ARPANET采用分组交换思想 将网络分为通信子网与资源子网 完成对计算机网络定义与分类方法的研究提出资源子网 通信子网的网络结构概念研究并实现分组交换方法完善层次型网络体系结构模型与协议体系的概念开始TCP IP模型 协议与网络互联技术的研究与应用 3 ARPANET研究过程 略 4 ARPANET对推动网络技术发展的贡献 1 1 3Internet应用的高速发展 Internet已经成为全球最大的 网际网 也是最有价值的信息资源宝库随着Internet规模的扩大 网络与主机数量的增多 它所能提供的信息资源与服务更加丰富基于Web的电子商务 电子政务 远程医疗 远程教育 基于对等结构的P2P网络应用 使Internet以超常规的速度发展 1 2计算机网络技术发展的主线 第一条主线 从ARPANET到Internet第二条主线 从无线分组网 PRNET 到无线自组网 Adhoc 无线传感器网络 WSN 第三条主线 网络安全技术 1 2 1第一条主线 从ARPANET到Internet ARPANET研究奠定Internet发展的基础 联系二者的是TCP IP协议TCP IP协议的研究与设计的成功 对Internet的快速发展有重要推动作用传统Internet应用基于客户 服务器 client server 对等网络 P2P 淡化服务提供者与使用者的界限随着Internet的广泛应用 计算机网络 电信网络与有线电视网络从结构 技术到服务领域正在快速融合 1 2 2第二条主线 从无线分组网到无线自组网 无线传感器网络 从是否需要基础设施的角度来看 无线网络可以分为两类 基于基础设施与无基础设施IEEE802 11无线局域网 WLAN 与IEEE802 16无线城域网 WiMax 属于基于基础设施的无线网络无线自组网 无线传感器网络属于无基础设施的无线网络 在无线分组网的基础上发展起来的无线自组网是一种特殊的自组织 对等式 多跳 无线移动网络 在军事等特殊领域有着重要的应用前景 当无线自组网技术日趋成熟的时候 无线通信 微电子 传感器技术也得到了快速发展 在军事领域中人们将无线自组网与传感器技术结合 产生无线传感器网络 1 2 3第三条主线 网络安全技术 网络安全是现实社会的安全问题在网络虚拟社会的反映网络安全技术的发展验证 魔高一尺 道高一丈 的古老哲理网络安全研究是一个涉及技术 管理 道德与法制环境等多方面的问题网络安全问题已经超出技术和传统意义上的计算机犯罪的范畴 1 3计算机网络的定义与分类 计算机网络的定义计算机网络的分类 1 3 1计算机网络的定义 资源共享观点的定义 以能够相互共享资源的方式互联的自治计算机系统的集合目前计算机网络的基本特征 网络建立的主要目的是实现计算机资源共享互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的 自治计算机系统 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议 1 3 2计算机网络的分类 按网络传输技术分类按网络覆盖范围分类 一 按网络传输技术分类 1 广播式网络 BroadcastNetworks 所有联网计算机共享一个公共通信信道 一台计算机发送分组时 所有其他计算机都会 收听 到这个分组 报文的目的地址可以有3类 单一节点地址 多节点地址 广播地址 2 点 点式网络 Point to PointNetworks 每条物理线路连接一对计算机 不直接相连的两台计算机间分组的传输需要要通过中间节点 选择合适的路径 进行接收 存储 转发 采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络区别于广播网络的最重要区别 二 按网络覆盖范围分类 1 局域网 LAN LocalAreaNetwork 局域网的技术特点 覆盖有限的地理范围 它适用于公司 机关 校园 工厂等有限范围内的计算机 终端与各类信息处理设备连网的需求提供高数据传输速率 10Mbps 10Gbps 低误码率的高质量数据传输环境通常属于一个单位 易于建立 维护与扩展从介质访问控制方法的角度 局域网可以分为两类 共享介质式局域网与交换式局域网 城域网的技术特点 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络城域网的设计目标是满足几十公里范围内的大量政府部门 企业 公司的多个局域网互连的需求实现大量用户之间的数据 语音 图形与视频等多种信息的传输功能城域网在技术上与局域网相似 2 城域网 MAN MetropolitanAreaNetwork 3 广域网 WAN WideAreaNetwork 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里覆盖一个国家 地区 或横跨几个洲 形成国际性的远程网络通信子网主要使用分组交换技术它将分布在不同地区的计算机系统互连起来 达到资源共享的目的 广域网的技术特点 1 4计算机网络的组成与结构 早期广域网组成与结构Internet组成与结构 1 4 1早期广域网组成与结构 最初出现的计算机网络是广域网计算机网络从逻辑功能上分成两个部分 资源子网与通信子网资源子网由主机 终端 终端控制器 连网外设 软件与信息资源组成通信子网由通信控制处理机 通信线路与其它通信设备组成 1 4 2Internet组成与结构 1 5计算机网络的拓扑构型 计算机网络拓扑的定义计算机网络拓扑的分类与特点 1 5 1计算机网络拓扑的定义 拓扑学将实体抽象成与其大小 形状无关的点 将连接实体的线路抽象成线 进而研究点 线 面之间的关系网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构 反映出网络中各实体之间的结构关系网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型拓扑设计对网络性能 系统可靠性与通信费用都有重大影响 1 5 2计算机网络拓扑分类 一 星形拓扑 主要特点 节点通过点对点通信线路与中心节点连接 中心节点控制全网的通信 任何两节点之间的通信都要通过中心节点 结构简单 易于实现 便于管理 但网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈 中心节点的故障可能造成全网瘫痪 二 环形拓扑 主要特点 节点通过点对点通信线路连成闭合环路 环中数据沿一个方向逐站传送 结构简单 传输延时确定 但环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈 任何一个节点故障 都可能造成网络瘫痪 因此维护 节点的加入 撤出都较复杂 三 总线形拓扑 主要特点 所有节点连接在一条公共传输介质上 通过总线以广播方式发送和接收数据 当一个节点利用总线发送数据时 其他节点只能接收数据 否则会产生冲突 造成数据传输失败 结构简单 但必须解决多节点访问总线的介质访问控制策略问题 四 树形拓扑 主要特点 节点按层次进行连接 信息交换主要在上 下节点之间进行 相邻或同层节点之间数据交换量小 可看成是星形拓扑的一种扩展 适用于汇集信息的应用要求 五 网状拓扑 主要特点 又称为无规则型拓扑 节点之间的连接是任意的 没有规律 系统可靠性高 但结构复杂 必须采用路由选择算法与流量控制方法 目前主要应用在广域网中 本章总结 计算机网络的发展的过程 大致可以分为四个阶段 第一阶段为计算机网络技术与理论准备 第二阶段为计算机网络形成 第三阶段为网络体系结构研究 第四阶段为Internet应用技术 无线网络技术与网络安全技术研究网络技术发展的第一条主线是从ARPANET到Internet 第二条主线是从无线分组网 PRNET 到无线自组网 Adhoc 与无线传感器网络 WSN 的无线网络技术 同时发展的第三条主线是网络安全技术 Internet应用发展分成3个阶段 第一阶段只提供基本网络服务