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计算机网络 版权所有 2011AllRightsReserved 本课程讲什么 计算机网络及其构件所应完成的功能计算机网络系统的设计原理这些原理如何应用到Internet当前典型网络的协议标准和技术规范如何构建实用的计算机网络计算机网络的基本应用技术 对大家的要求是什么 通过学习能够在已有的计算机基础知识 计算机原理及通信原理的基础上 切实掌握计算机网络系统的基本原理和基本概念 深刻理解计算机网络体系结构的分层思想和原则 基本熟悉当前计算机网络的协议标准 技术规范及典型应用技术 深入了解计算机网络领域目前的研究现状及发展过程和趋势 为今后在这一领域进一步学习或工作打下良好的基础 课程目的 懂 理解网络原理 相关协议和标准建 掌握组建网络的工程和应用技术管 熟悉管理 配置和维护各类网络用 学会将网络作为信息加工和发布 事务处理和管理的应用平台 课程包含哪些具体内容 Chap1计算机网络概论Chap2数据通信基础Chap3物理层及网络设备Chap4数据链路层及局域网Chap5网络层及网络互连Chap6传输层及TCP IP协议应用Chap7Internet应用技术Chap8网络管理与网络安全 用什么教材 看什么参考书 计算机网络 谢希仁编著 电子工业出版社 如何学好本课程 课堂听讲做笔记看教材查资料做练习自测 课后 上机 动手实践 搭建 实验 交流讨论 课堂 网上 关于考试 一次期末考试基于课堂内容成绩比例 平时2 课堂与上机作业 卷面8形式 闭卷与实际应用Q A 网民的定义 CNNIC对网民的定义为 过去半年内使用过互联网的6周岁及以上中国居民 香港采用WIP定义 你现在是否使用互联网 台湾的定义 最近一个星期内使用过互联网的人 澳门沿用 平均每周上网一小时及以上 的网民定义 中国网民定义的变化 2000年7月第6次报告CNNIC对中国网民定义为拥有独立的或者共享的上网计算机或者上网帐号的中国公民 2001年1月第7次报告CNNIC将中国网民定义为 平均每周使用互联网1小时 含 以上的中国公民 2002年1月第9次报告CNNIC对网民的定义为 平均每周使用互联网至少1小时的中国公民 2006年7月第18次报告平均每周使用互联网至少1小时的6周岁以上中国公民 2007年7月第20次报告半年内使用过互联网的6周岁及以上中国公民 2009年1月第23次报告过去半年使用过互联网的6周岁及以上中国公民 2009年7月第24次报告过去半年内使用过互联网的6周岁及以上中国公民 互联网现状 截至2010年12月底 我国网民规模达到4 57亿 较2009年底增加7330万人 互联网普及率攀升至34 3 较2009年提高5 4个百分点 我国手机网民规模达3 03亿 较2009年底增加6930万人 手机网民在总体网民中的比例进一步提高 从2009年末的60 8 提升至66 2 2010年 手机网民较传统互联网网民增幅更大 成为拉动中国总体网民规模攀升的主要动力 移动互联网展现出巨大的发展潜力 中国网民规模与普及率 2010年中国各省互联网发展状况 网民网络应用行为 截至2010年12月 网络购物用户规模达到1 61亿 使用率提升至35 1 上浮了7个百分点 跃居网民各种网络应用使用率的第一位 成为网民上网的主要入口 网购 最引人注目的是 网络购物用户年增长48 6 是用户增长最快的应用 预示着更多的经济活动步入互联网时代 2010年是中国团购元年 截至2010年12月 我国团购用户数已达到1875万人 目前团购活动正更多地向二三线城市扩展 预计2011年团购用户仍将增长迅速 截至2010年12月 网上支付用户规模达到1 37亿人 使用率为30 这一规模比2009年底增加了4313万 年增长率高达45 9 网上支付用户规模三年之间增长了3倍 比2007年底增加了1 04亿用户 09 10互联网基础资源对比 中国国际出口带宽变化 骨干网国际出口带宽数 互联网安全环境 2010年 遇到过病毒或木马攻击的网民比例为45 8 有过账号或密码被盗经历的网民占21 8 国内早期网络发展历程回顾一 1987年9月 在德国卡尔斯鲁厄大学WernerZorn教授带领的科研小组的帮助下 王运丰教授和李澄炯博士等在北京计算机应用技术研究所内正式建成中国第一个国际互联网电子邮件节点 并于9月14日发出了中国第一封电子邮件1988年初 中国第一个X 25分组交换网CNPAC建成 1988年3月 中国计算机科技网 CANET 项目启动 旨在组织中国众多大学 研究机构的计算机与世界范围内的计算机网络相联 1989年5月 中国研究网 CRN 通过当时邮电部的X 25试验网 CNPAC 实现了与德国研究网 DFN 的互连 1990年11月28日 钱天白教授代表中国正式在SRI NIC StanfordResearchInstitute sNetworkInformationCenter 注册登记了中国的顶级域名CN1991年3月 中国科学院高能物理研究所与美国斯坦福大学直线加速器中心 SLAC 的计算机网络连接建立 历程回顾二 1992年12月底 清华大学校园网 TUNET 建成并投入使用 是中国第一个采用TCP IP体系结构的校园网 NCFC NationalComputingandNetwoekingFacilityofChina 工程的院校网完成建设 1994年4月初 中国科学院副院长胡启恒代表中方向美国国家科学基金会 NSF 重申连入Internet的要求 得到认可 1994年4月20日 NCFC工程通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通 实现了与Internet的全功能连接 从此中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家 1994年5月15日 中国科学院高能物理研究所设立了国内第一个WEB服务器 1994年8月 由国家计委投资 国家教委主持的中国教育和科研计算机网 CERNET 正式立项 1995年5月 中国电信开始筹建中国公用计算机互联网 CHINANET 全国骨干网 历程回顾三 1995年12月 中国教育和科研计算机网 CERNET 示范工程 建设完成 第一条连接美国的128K国际专线开通 1996年1月 中国公用计算机互联网 CHINANET 全国骨干网建成并正式开通 全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务 1996年11月 CERNET开通到美国的2M国际线路 1997年6月3日 受国务院信息化工作领导小组办公室的委托 中国科学院在中国科学院计算机网络信息中心组建了中国互联网络信息中心 CNNIC 行使国家互联网络信息中心的职责 1997年10月 中国公用计算机互联网 CHINANET 实现了与中国其它三个互联网络即中国科技网 CSTNET 中国教育和科研计算机网 CERNET 中国金桥信息网 CHINAGBN 的互连互通 国际出口带宽25 408M 我国第一封Email 国际出入口 291Mbps 1999年12月 22Mbps 8Mbps 10Mbps CERNet 教育网的全国网络中心和地区网络中心CERNET分四级管理 分别是全国网络中心 地区网络中心和地区主结点 省教育科研网 校园网CERNET全国网络中心设在清华大学 负责全国主干网的运行管理地区网络中心和地区主结点分别设在清华大学 北京大学 北京邮电大学 上海交通大学 西安交通大学 武汉华中科技大学 广州华南理工大学 成都电子科技大学 南京东南大学 沈阳东北大学等10所高校 负责地区网的运行管理和规划建设 CSTNET国内网络覆盖图 我国主要互联网络和运营商 2009年中国互联网络连接带宽图 网络中心IBM8260 化学楼IBM8271 逸夫馆IBM8271 物理楼IBM8271 图书馆IBM8271 东南大楼IBM8271 北大楼IBM8271 155MATM 10MIP 南大校园网一期 物理楼 文科楼2 逸夫馆 图书馆 4006 4006 文科楼1 东南大楼 4006 3524 苏富特 基建 电子 低温 化学楼 4006 外院 4003 大外 西大楼 4006 3524 科技馆 南楼 出版社 3524 3524 3524 新教 教学楼 松林楼财务 2924C 保卫处 就业中心 2912 后勤集团 2924 计算中心 专家楼 团委 HUB 2924 医院 2924 2924 专利所 兴达公司 学报 HUB 3524 3524 2924 HUB 北大楼 3524 东大楼 树华楼 行知楼 3524 3524 西南楼 3524 2924C 集团公司 制药厂 体育室 天文系 博士后楼 大米草 设备处 3524 3524 幼儿园 HUB 声学楼 原财务处 学报小楼 HUB 建筑研究所 2912 HUB HUB 2924 3524 HUB 科研楼 3524 2924 球科 固体所 2924 生化 2924 成教 甲乙丙楼 3524 4006 1000Base 100BaseTX 3524 4006 2924M 2924C 中美中心 留学生部 ssR8600 2 Catalyst6509 2 HUB HUB 2924 3524 宿舍楼群 Nbase中继器 浦口ssr8600 南大校园网 仙林校区校园网 Chap1 计算机网络概述 计算机网络产生与发展阶段计算机网络的要素及概念计算机网络的组成和分类计算机网络协议标准化计算机网络体系结构概述 计算机网络产生与发展阶段 计算机网络的产生与演变互联网的前身是 ARPAnet 计算机技术和通信技术的结合 1946年 第一台计算机 ENIAC 首次结合 20世纪50年代初 美国的半自动地面防空系统 SAGE 远距离的雷达和其它测量控制设备通过通信线路连接到一台中心计算机 较紧密结合 1963年 美国航空公司飞机订票系统SABRE 1 一台大型计算机和遍布美国的约2000多台终端相连 深度结合 1969年底开始的ARPAnet 美国国防部DoD DepartmentofDefense 的AdvancedResearchProjectsAgency网络 ENIAC ENIAC ElectronicNumericalIntegratorAndComputerENIAC是美国宾州大学研制的第一台电子计算机 也是世界上第一台电子计算机 我国的第一台电子计算机 1958年我国研制成功了第一台数字式电子计算机DJS 1 即103机 这台计算机的主要元件是电子管 此后 于1959年9月又研制成功了DJS 2 即104机 运算速度达到了每秒一万次 我国的第一台电子计算机比美国的ENIAC晚12年 ARPAnet由子网和主机组成 ARPAnet在BBN公司和一些研究生及程序员的帮助下于1969年问世 当时有4个节点分别在加州大学洛杉矶分校UCLA 加州大学圣巴巴拉分校UCSB 犹他州立大学UTAH和斯坦福研究所SRI建成运行 1969年12月的ARPAnet ARPAnet NSFNet Internet 20世纪70年代 在ARPAnet上逐步发展从NCP 网络控制协议 到TCP IP的网络协议 1983年 ARPAnet 200台IMP和几百台主机 分裂为民用网ARPAnet和军用网MILNET 160台IMP 民用网ARPAnet划归由美国国家科学基金会 NSF NationalScienceFoundation 管理 1986年 NSF建立NSFNet 采用TCP IP协议 逐渐取代ARPAnet 民用网ARPAnet在1990年被关闭拆除 NSFNet主干网最初的传输速率为56Kbps 1988年升级到1 544Mbps 1991年升级到45Mb s 到1995年已经发展到155Mb s 1997年2月达到622Mbps 1987年开始 IBM MCI MERIT合建ANSnet USInternet主干 1990年全球Internet已全部开通 面向终端的计算机系统 初级阶段 SAGE首次实现计算机技术与通信技术的结合 计算机网络发展阶段1 第一阶段 诞生阶段20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统当时 人们把计算机网络定义为 以传输信息为目的而连接起来 实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统 但这样的通信系统已具备了网络的雏形 联机终端 单台主机 若干台终端 分时多用户操作系统随着远程终端的增多 在终端前增加了前端机CCP 计算机 计算机网络的两种形式之一 简单的多台主机互连 主机既承担数据处理 也承担通信工作 计算机 计算机网络的两种形式之二 内外两层的结构形式 内层由CCP组成通信子网 负责通信 提供信息传输服务 外层由负责数据处理的主机构成资源子网 末端系统 endsystem 提供计算资源 具有通信子网的计算机网络 多个资源子网共享通信子网的服务 通信子网 资源子网 CCP CCP CCP 以通信子网为中心的计算机网络 第二代计算机网络 计算机网络发展阶段2 第二阶段 形成阶段20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来 为用户提供服务典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET 主机之间不是直接用线路相连 而是由接口报文处理机 IMP 转接后互联的 IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务 构成了通信子网 通信子网互联的主机负责运行程序 提供资源共享 组成了资源子网 这个时期 网络概念为 以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体 形成了计算机网络的基本概念 计算机网络发展阶段3 第三阶段 开放系统互联互通阶段20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络ARPANET兴起后 计算机网络发展迅猛 各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品 由于没有统一的标准 不同厂商的产品之间互联很困难 人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境应运而生了两种国际通用的最重要的体系结构 即TCP IP体系结构和国际标准化组织的OSI体系结构 计算机网络协议的标准化 计算机网络制造厂商的标准化1974年IBM的SNA SystemNetworkArchitecture 1975年DEC的DNA DigitalNetworkArchitecture 1976年UNIVAC的DCA Distributed CommunicationArchitecture 77年Honeywell的DSA DistributeSystemsArchitecture Borroughs的BNA BurroughtsNetworkArchitecture FUJITSU的FNA FujitsuNetworkArchitecture HP的DSN DistributedSystemNetwork Novell的NetWare OPT NICA支持5OS Microsoft的LANManager等Apple的AppleTalkXerox的以太网1977年国际标准化组织ISO成立专门机构 81年颁布现代计算机网络设计可遵循的开放系统互连基本参考模型ISO OSI RM 标准化组织 ISO 国际标准化组织InternationalOrganizationforStandardization OSI七层模型ANSI 美国国家标准化协会AmericanNationalStandardsInstitute FDDI FiberDistributedDataInterface EIA 电子工业联合会ElectronicIndustriesAssociation EIA TIA 232 RS 232 标准化组织 IEEE 电气与电子工程师协会InstituteofElectricalandElectronicEngineers IEEE802 3ITU T 国际电信联合会电信标准化分会InternationalTelecommunicationUnionTelecommunicationStandardizationSector X 25 TD SCDMA 标准化组织 ISOC Internet协会 通过IAB技术管理InternetSociety 1992 ISOC新闻 和INET年会IAB 互联网络体系结构委员会 政策和标准的最终仲裁机构InternetArchitectureBoard RFC TCP IP SNMP IETF 关心TCP IPIRTF 发展网络技术 标准化组织 IANA InternetAssignedNumbersAuthority Internet网络号码分配管理局ICANN互联网名称与数字地址分配机构 TheInternetCorporationforAssignedNamesandNumbers 5个RIR RegionalInternetRegistry AfiNICAPNICLACNIC IAR RIPE ReseauxIPEuropeans NCCARIN AmericanRegistryforInternetNumbers RFC Internet工作文件 标准草案 域名根服务器的分布 13个根服务器系统的分布是这样的 A服务器系统由美国verysign公司管理 放置在弗吉尼亚州 B服务器系统由南加州大学的信息科学研究所管理 在洛杉矶 C服务器系统由美国Cogent公司管理 在洛杉矶 纽约 芝加哥和弗吉尼亚 D服务器系统由马里兰大学管理 在马里兰州大学区 E服务器系统由美国宇航局Acme研究所管理 在硅谷的山景城 F服务器系统由美国的 互联网系统联合体 管理 在全球40个地方 包括北京 台北 伦敦等 G服务器系统由美国国防部网络信息中心管理 在俄亥俄州哥伦布市 H服务器系统由美国陆军信息中心管理 在马里兰州阿伯丁 I服务器系统由瑞典Autonomica公司和北欧NORDUnet组织管理 在29个城市 包括北京 赫尔辛基 斯德哥尔摩等 J服务器系统也由美国verysign公司管理 在全球30个城市 如北京 旧金山等 K服务器系统由 欧洲网络协调中心 管理 在伦敦 法兰克福 米兰等17个城市 L服务器系统由ICANN自己管理 在洛杉矶 M服务器系统由日本WIDE项目组管理 在东京 第三代计算机网络 体系结构标准化网络阶段 开放系统互联互通的计算机网络 计算机网络发展阶段4 第四阶段 高速网络技术阶段20世纪90年代末至今的第四代计算机网络 由于局域网技术发展成熟 出现光纤及高速网络技术 多媒体网络 智能网络