第1章 基本常识.ppt

Internet基本技术与应用 2020 2 18 2 安凌鹏qifengminglut 公共邮箱qifengminglut 632145 2020 2 18 3 16学时理论16学时上机 第1章基本常识 1 1计算机网络基础知识1 2Internet的概念1 3Internet的起源与发展1 4Internet在中国的发展1 5关于Internet的相关组织机构1 6信息高速公路1 7常用术语 2020 2 18 5 1 1计算机网络基础知识 1 1 1计算机网络的产生与发展1 1 2计算机网络的系统组成1 1 3计算机网络的功能1 1 4计算机网络的分类 2020 2 18 6 1 1 1计算机网络的产生与发展 计算机网络的发展历史可以分为四个阶段 1 第一代计算机网络以单主机为中心 各终端直接连接在该主机上 这就是第一代计算机网络 其结构示意图如图1 1所示 这一代网络并不是真正意义上的网络而是一个面向终端的互联通信系统 2 第二代计算机网络以多处理机为中心 为终端用户提供服务的网络 其系统结构如图1 3所示 7 1 1计算机网络的发展过程 20世纪60年代末 当时 美国国防部提出为无限量的计算机通信找到某种途径 使任何一台计算机都无需充当 中枢 即 一个中枢控制的网络遭到破坏 不会影响整个网络的正常运行 于是美国于1969年开发出ARPANET网 该网络被设计成可在计算机间提供许多路线 在计算机术语中称为路由 的网络 它的主要目标是借助于通信系统 使网内各计算机系统间能够共享资源 ARPANET网是一个成功的系统 它在概念 结构和网络设计方面都为今后计算机网络的发展奠定了基础 2020 2 18 8 3 第三代计算机网络20世纪80年代 OSI RM的正式发布是第三代计算机网络的标志 这时的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 4 第四代计算机网络进入20世纪90年代后到至今都是属于第四代计算机网络 5 下一代网络目前 计算机网络进入一个新的发展阶段 即下一代网络 NextGenerationNetwork NGN 下一代网络的主要思想是在一个统一的网络平台上以统一管理的方式提供多媒体业务 整合现有的市内固定电话 移动电话的基础上 增加多媒体数据服务及其他增值型服务 其中话音的交换将采用软交换技术 而平台的主要实现方式为IP技术 2020 2 18 9 1 1 2计算机网络的系统组成 为了便于分解研究 学术界一般把计算机网络分解为资源子网和通信子网两部分 1 资源子网资源子网位于网络系统的外层 主要包括服务器 工作站 网络协议和网络操作系统四个方面的要素 其主要任务是实现资源共享 1 服务器 数据库服务器 Web服务器 邮件服务器 视频点播 VOD 服务器等 2 工作站 是连接到计算机网络的计算机 工作站既可以独立工作 也可以访问服务器 使用网络服务器所提供的共享网络资源 3 网络协议 如常使用的TCP IP SPX IPX NETBEUI协议等 4 网络操作系统 常用的网络操作系统有Unix族 WindowsNT 2000 2003 Netware Linux等 2020 2 18 10 2020 2 18 11 2 通信子网通信子网位于网络系统的内层 主要包括网络传输介质和各种网络通信设备两大要素 其主要任务是实现网络通信 1 网络传输介质 是连接网络中的服务器 工作站及网络设备时使用的介质 它包括有线介质和无线介质两种类型 有线电缆包括同轴电缆 双绞线和光纤 无线介质包括无线电 红外线 微波和卫星等 2 网络设备 为了使网络之间能够相互访问 需要使用网络互连设备 目前常用的网络互连设备主要有中继器 网桥 路由器 网关等 它们在OSI参考模型中的工作层次如图1 4所示 2020 2 18 12 中继器 Repeater 中继器完成物理层的互连 具有信号再生与放大的作用 集线器 HUB 是一种特殊的中继器 有多个端口 能将多个网段连接起来 能对信号起再生与放大作用 网桥 Bridge 网桥是一种在数据链路层实现两个局域网互连的存储转发设备 两层交换机是一种网桥 它的每一个端口可以连接一个局域网 路由器 Router 路由器是在网络层用来联接多个同类或不同类的网络 局域网或广域网 的一种存储转发设备 三层交换机工作在网络层 是路由器的一种 网关 Gateway 网关实现的网络互连发生在网络层之上 它是网络层以上的互连设施的总称 网关可用来连接不同类的网络 包括异种局域网的互连 局域网与广域网的互连 2020 2 18 13 1 1 3计算机网络的功能 一般来说 计算机网络具有资源共享 数据通信 分布式处理与负载均衡和提高系统可靠性等功能 其中最主要的功能是资源共享和数据通信 1 资源共享资源共享是计算机网络产生的主要原动力 通过资源共享 可使网络中各处的资源互通有无 分工协作 从而大大提高系统资源的利用率 2 数据通信通信即在计算机之间传送信息 通过计算机网络使不同地区的用户可以快速和准确地相互传送信息 如电子邮件 IP电话和网上聊天等 2020 2 18 14 3 分布式处理与负载均衡当需要处理综合性的大型作业时 如人口普查 出售机票 通过一定的算法将负载性比较大的作业分解并交给多台计算机进行分布式处理 起到负载均衡的作用 这样就能提高处理速度 充分发挥设备的利用率 提高设备的效率 协同计算就是在网络环境下利用多台计算机共同完成一个任务 4 提高可靠性提高可靠性表现在计算机网络中的多台计算机可以通过网络彼此间相互备用 一旦某台计算机出现故障 其任务可由其它计算机代其处理 如某台服务器由于故障原因而导致系统瘫痪 这时还可以由其它服务器作为后备继续提供网络服务 从而提高了整个网络系统的可靠性 2020 2 18 15 1 1 4计算机网络的分类 1 按计算机网络传输技术分类 1 点到点式网络在这种网络中 网络中每两台主机 节点交换机之间或主机与节点交换机之间都存在一条物理信道 即每条物理线路连接一对计算机 发送的数据沿某信道确定无疑地传送给信道另一端的唯一一台主机 2 广播式网络在广播式网络中 所有联网计算机都共享一个公共通信信道 当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时 其它所有计算机都会接收并处理这个分组 2020 2 18 16 2 按计算机网络规模和覆盖范围分类 1 局域网LAN LocalAreaNetwork 局域网可分布于一间房间 每个楼层 整栋楼及楼群之间等 范围一般在2km以内 最大距离不超过10km 2 城域网MAN MetropolitanAreaNetwork 城域网是介于广域网与局域网之间 主要指在大型企业集团 ISP 电信部门 有线电视台和政府构建的专用网络和公用网络 它的覆盖范围通常为几公里至几十公里 3 广域网WAN WideAreaNetwork 广域网的覆盖范围很大 通常几个城市 一个国家 几个国家甚至全球的网络都属于广域网的范畴 从数十公里到数千甚至数万公里 2020 2 18 17 3 按计算机网络拓扑结构分类 1 总线型结构 2 星型结构 3 树型结构 4 环型结构 5 网状型拓扑结构 2020 2 18 18 2020 2 18 19 2020 2 18 20 4 按计算机网络的工作模式分类 1 对等网 PeertoPeer 2 客户机 服务器模式 Client Server 2020 2 18 21 5 按计算机网络管理性质分类 1 公用网由电信部门或其他提供通信服务的经营部门组建 管理和控制 网络内的传输和转接装置可供任何部门和个人使用 公用网常用于广域网络的构造 支持用户的远程通信 如我国的电信网 广电网 联通网等 2 专用网由用户部门组建经营的网络 不容许其它用户和部门使用 由于投资的因素 专用网常为局域网或者是通过租借电信部门的线路而组建的广域网络 如由学校组建的校园网 由企业组建的企业网等 2020 2 18 22 1 2Internet的概念 Internet是一个全球性的巨大的计算机网络体系 它把全球数万个计算机网络 数千万台主机连接起来 包含了难以计数的信息资源 向全世界提供信息服务 从网络通信技术的观点来看 Internet是一个以TCP IP通信协议为基础 连接各个国家 各个部门 各个机构计算机网络的数据通信网 从信息资源的观点来看 Internet是一个集各个领域 各个学科的各种信息资源为一体的 供网上用户共享的数据资源网 一般认为 Internet的定义至少包含以下三个方面的内容 1 Internet是一个基于TCP IP协议簇的国际互联网络 2 Internet是一个网络用户的团体 用户使用网络资源 同时也为该网络的发展壮大贡献力量 3 Internet是所有可被访问和利用的信息资源的集合 2020 2 18 23 1 3Internet的起源与发展 Internet起源于美国 1969年实现的ARPANET AdvancedResearchProjectAgencyNetwork 是Internet的前身 1986年在美国国家科学基金会NSF的资助下 使用TCP IP协议的NSFNET开始建设 它鼓励各地区网络吸收非学术的商业用户 并最终取代了ARPANET成为Internet的骨干网 NSFNET停止运营之后 在美国各Internet服务提供商ISP InternetServiceProvider 之间的高速链路成了美国Internet的骨干网 随着万维网WWW WorldWideWeb 在Internet上被广泛使用 使广大非网络专业人员也能方便的使用网络 这成为Internet指数级增长的主要驱动力 IPv6及下一代互联网必将使Internet再一层楼 2020 2 18 24 1 4Internet在中国的发展 1987年9月14日 北京计算机应用技术研究所发出了中国第一封电子邮件 AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld 越过长城 走向世界 揭开了中国人使用互联网的序幕 1988年7月 中国科学院高能物理研究所采用X 25协议使该单位的DECnet成为西欧中心DECnet的延伸 实现了计算机国际远程连网以及与欧洲和北美地区的电子邮件通信 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CN 从此中国的网络有了自己的身份标识 1993年3月2日 中国科学院高能物理研究所接入美国斯坦福线性加速器中心 SLAC 的64K专线正式开通 这条专线仍是中国部分连入Internet的第一根专线 1994年4月初 美国国家科学基金会NSF同意了NCFC TheNationalComputingandNetworkingFacilityofChina 中国国家计算与网络设施 正式接入Internet的要求 2020 2 18 25 1994年4月20日 NCFC工程连入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的第77个国家 1994年5月21日 中国科学院计算机网络信息中心完成了中国国家顶级域名CN服务器的设置 改变了中国的CN顶级域名服务器一直放在国外的历史 从此 中国的Internet开始了迅速发展的时期 在此期间相继建设了四大Internet骨干网 开启了铺设中国信息高速公路的历程 这四大骨干网分别是中国科技网 中国金桥信息网 中国公用计算机互联网 中国教育和科研计算机网 根据CNNIC的 第22次中国互联网络发展状况统计报告 截止2008年6月底 我国互联网用户达到2 53亿人 跃居世界第一位 2020 2 18 26 我国IPv6及下一代互联网的发展情况我国对于IPv6及下一代互联网的研究与应用已与国际水平并驾齐驱 一些方面甚至领先国际水平 1998年4月 建立了中国第一个连接国内八大城市的IPv6试验网CERNET IPv6 同年6月我国教育科研网CERNET加入了6Bone 并于同年12月成为其骨干成员 1999年5月CERNET正式接入国际提供IPv6学术性服务的网络6REN 同年12月 CERNET与Nokia公司合作 在北京地区建立IPv6试验床 2001年3月 CERNET首次实现了与国际下一代互联网络Internet2的互联 2004年12月25日 中国下一代互联网示范工程CNGI核心网CERNET2主干网正式开通 它是世界上规模最大的纯IPv6互联网 此举标志着我国下一代互联网建设全面拉开序幕 在世界下一代互联网发展上取得先机 2020 2 18 27 1 5关于Internet的相关组织机构 Internet最大的特点是管理上的开放性 它没有集中的管理机构 但为了促进Internet运行所需的标准兼容性并确保Internet的持续发展 先后成立了一些机构自愿承担必需的管理职责 并且遵循自下而上的结构原则 1 Internet协会及其组织机构Internet协会 InternetSociety ISOC 成立于1992年 总部在美国 是一个推动 支持和促进Internet不断增长和发展的专业组织 它把Internet作为全球研究通信的基础设施 ISOC的网址是www isoc org ISOC的组织机构图如图1 12所示 2020 2 18 28 1 Internet体系结构委员会Internet体系结构委员会 InternetArchitectureBoard IAB 创建于1992年6月 是ISOC的技术咨询机构 其职能是负责Internet标准的最后编辑和技术审核 Internet工程任务组IETFInternet工程任务组的任务是为Internet工作和发展提供技术及其它支持 它的任务之一是简化现在的标准和开发一些新的标准 并向IESG推荐标准 IETF的目标是创建信息文档 创建协议细则 解决Internet与工程和标准制订有关的各种问题 Internet研究任务组IRTFInternet研究任务组是ISOC的执行机构 它致力于与Internet有关的长期项目的研究 主要在Internet协议 体系结构 应用程序及相关技术领域开展工作 2020 2 18 29 2 互联网名称与数字地址分配机构ICANNICANN成立于1998年10月 是一个集合了全球网络界商业 技术及学术各领域专家的非营利性国际组织 负责互联网协议 IP 地址的空间分配 协议标识符的指派 通用顶级域名以及国家和地区顶级域名系统的管理 以及根服务器系统的管理 3 Internet网络信息中心InterNICInterNIC负责Internet域名注册和域名数据库的管理 InterNIC网站目前由ICANN负责维护 提供互联网域名登记服务的公开信息 2 WWW协会WWW协会是除ISOC之外的另一个国际性的Internet组织 其网址为http www w3c org W3C由美国麻省理工学院计算机科学实验室 欧洲国家信息与自动化学院和日本的KeioUniversityShonanFujisawa联合组成 W3C的主要任务在于确定和颁布有关WWW应用的标准 2020 2 18 30 3 中国互连网络信息中心 CNNIC CNNIC是1997年6月成立的非赢利的Internet管理与服务机构 行使中国国家互连网络信息中心的职责 其网址为 4 Internet草案与RFCInternet技术管理的核心是制定网络连接和应用的协议标准 在Internet上 任何一个用户都可以对Internet某一领域的问题提出自己的解决方案或规范 然后作为Internet草案 InternetDrafts 提交给IETF IETF成员可对该草案进行讨论 测试和审查 最后 由IESG确定草案是否能够成为Internet的标准 RFC文档是用于发布Internet标准和Internet其他正式出版物的一种网络文件或工作报告 RFC文档初创于1969年 RFC出版物由RFC编辑直接负责 并接受IAB的一般性指导 2020 2 18 31 1 6信息高速公路 信息高速公路是能高速传输多种信息的网络系统 是一个交互式多媒体通信网络 它以光纤为网络主干线 集电话 计算机 电视 传真等功能为一体 能高速传输文字 语音和图像等多媒体信息 1 信息高速公路的构成要素 1 设备 用于传输 存储 处理和显现声音 数据和图像的物理设备 2 信息 包括资源 环境 社会 经济 文化教育等各个领域的文本 图形 图像 多媒体等海量信息 3 应用系统和软件 允许用户使用 处理 组织和整理由信息高速公路提供给用户的大量信息 4 传输编码与网络标准 这些编码与标准促进网络之间的互相联系和兼容 同时保证网络的安全性和可靠性 5 人员 包括信息及设施的生产者 使用者和决策者等 2020 2 18 32 2 信息高速公路的主要目标信息高速公路的建设目标主要有以下几个方面 1 在企业 研究机构和大学之间进行计算机信息交换 2 通过药品的通信销售和X光照片图像的传送 提高以医疗诊断为代表的医疗服务水平 3 使在第一线的研究人员的讲演和学校里的授课发展成为计算机辅助教学 4 广泛提供地震 火灾等的灾害信息 5 实现电子出版 电子图书馆 家庭影院及在家购物等 6 带动信息产业的发展 产生巨大的经济效应 增强国际实力 提高综合国力 2020 2 18 33 1 7常用术语 1 互联网 internet internetwork interconnectionnetwork 泛指多个计算机网络互联而成的网络 是在功能和逻辑上组成的一个大型网络 2 因特网 Internet 专指全球最大的 开放的 由众多网络互联而成的计算机网络 由美国ARPANET发展而来