李浪计算机网络ch1

1、1计算机网络计算机网络n主讲人主讲人:李李 浪浪n联系方式联系方式:n博客：博客：http:/ n158734389552制度：制度：n不得迟到不得迟到,旷课旷课(有事请事先请假有事请事先请假,要请假条要请假条)n上课手机关机上课手机关机,凡手机响一次取消课程成绩凡手机响一次取消课程成绩3本课程的目的n掌握计算机网络的基本原理和专业基础知识，要掌握计算机网络的基本原理和专业基础知识，要求熟悉网络系统（特别是求熟悉网络系统（特别是TCP/IP和和Internet）的体系结构、工作原理及多种网络协议，的体系结构、工作原理及多种网络协议，n全面理解各种常见的网络技术及网络安全基础知全面理解各种常见的

2、网络技术及网络安全基础知识。课程内容以网络主流协议的层次结构为主线，识。课程内容以网络主流协议的层次结构为主线，介绍计算机网络的基础知识；物理层、数据链路介绍计算机网络的基础知识；物理层、数据链路层、网络层、传送层和应用层的主要工作；主干层、网络层、传送层和应用层的主要工作；主干网、高速网和网络互连等技术。网、高速网和网络互连等技术。n为今后各种计算机网络及其应用的专题学习和研为今后各种计算机网络及其应用的专题学习和研究打下基础究打下基础.4研究性学习研究性学习I 网络编程网络编程(熟练使用一门语言熟练使用一门语言) II 数据通信协议数据通信协议III 网络安全网络安全1）入侵检测）入侵检测

3、2）防火墙）防火墙3）路由器）路由器4）入）入侵诱骗侵诱骗 4) 黑客攻击防范与跟踪软件开发黑客攻击防范与跟踪软件开发IV TCP/IP编程编程5参考书籍参考书籍n美国出版的经典教材美国出版的经典教材 Computer Networks, 作者：作者：A.S.Tanenbaum，该书从该书从1980年至今已出五版，每个版本年至今已出五版，每个版本都反映了当时的网络最新技术。都反映了当时的网络最新技术。n网络工程师教程网络工程师教程:清华大学出版社清华大学出版社,全国计全国计算机技术与软件专业技术资格水平考试指算机技术与软件专业技术资格水平考试指定用书定用书.6教材内容概要教材内容概要n第第 1

4、 章章: 概述概述n第第 2 章章: 计算机网络体系结构计算机网络体系结构n第第 3 章章: 数据通信基础数据通信基础n第第 4 章章:物理层物理层n第第 5 章章:数据链路层数据链路层n第第 6 章章:局域网和介质访问层局域网和介质访问层n第第 7 章章:网络层网络层n第第 8 章章:传输层传输层n第第 9 章章:应用层应用层n附录附录A:网络实验网络实验计计 算算 机机 网网 络络 COMPUTER NETWORKS7第第1章章 概论概论8目录目录1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义1.2 计算机网络的应用计算机网络的应用1.3 计算机网络的发展历史计算机网络的发展历史1.3.1计算机

5、网络的形成计算机网络的形成1.3.2七十年代的计算机网络七十年代的计算机网络1.3.3八十年代的计算机网络八十年代的计算机网络1.3.4九十年代的计算机网络九十年代的计算机网络1.3.5Internet的起源、发展历史的起源、发展历史1.3.6中国计算机网络的发展历史中国计算机网络的发展历史 9计算机网络的产生背景计算机网络的产生背景n是是 20 世纪世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。年代美苏冷战时期的产物。n60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性提

6、出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。很强的网络。n传统的电路交换传统的电路交换(circuit switching)的电信的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。n如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。这将要延误一些时间。 10计算机网络计算机网络在信息时代的作用在信息时代的作用n21 世纪的一些重要特征就是世纪的一些重要特征就是数字化、数字化、网络化和信息化，它是

7、一个以网络为核网络化和信息化，它是一个以网络为核心心的信息时代。的信息时代。n网络现已成为信息社会的命脉和发展知网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。识经济的重要基础。n网络是指网络是指“三网三网”，即电信网络、有线，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。电视网络和计算机网络。n发展最快的并起到核心作用的是发展最快的并起到核心作用的是计算机计算机网络网络。 11因特网因特网(Internet)的发展的发展n进入进入 20 世纪世纪 90 年代以后，以因特网年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。为代表的计算机网络得到了飞速的发展。n已从最初的教育科研网络逐步发展成为

8、已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。商业网络。n已成为仅次于全球电话网的世界第二大已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。网络。 12ARPANET20世纪世纪50年代，冷战高峰时，美国希望建立一个年代，冷战高峰时，美国希望建立一个命令和控制网络，即使在核战争下也能保存，因命令和控制网络，即使在核战争下也能保存，因为电话网是脆弱的。为电话网是脆弱的。1960，兰德公司雇员，兰德公司雇员Paul Baran提出了高度分提出了高度分布式和容错的方案，但布式和容错的方案，但AT&T没采用。没采用。直到直到1957年苏联年苏联Sputnik，美国急了。成立了，美国急了。成立了ARPAN

9、ET研究组织。研究组织。1967年转移到网络上，年转移到网络上，并重新引用并重新引用Paul Baran的设计思想。的设计思想。但但ARPANET不适合跨多个网络运行，这导致了更不适合跨多个网络运行，这导致了更多有关协议的研究工作，最终多有关协议的研究工作，最终TCP/IP被大家接被大家接受，受，13n随着越来越多的网络开始连接到随着越来越多的网络开始连接到ARPANET上，为了鼓励采用新协议，上，为了鼓励采用新协议，ARPA给了给了U C Berkeley一些合同，一些合同， Berkeley开发了一个方便、专门用于连开发了一个方便、专门用于连接网络的编程接口（套接字：接网络的编程接口（套接

10、字：SOCKET)14编程作业编程作业:n套接字编程获取自己机器主机名与主机套接字编程获取自己机器主机名与主机IP地址地址n语言不限语言不限,但必须用但必须用socket编程编程.n发到我邮箱发到我邮箱n主题主题:学号姓名学号姓名: 如如08190301陈超凤陈超凤15因特网的意义因特网的意义n因特网是自印刷术以来人类通信方面最因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。大的变革。n现在人们的生活、工作、学习和交往都现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。已离不开因特网。 16计算机网络向用户提供的计算机网络向用户提供的最重要的功能最重要的功能 n连通性连通性计算机网络使上网用户之间

11、都计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。可以彼此直接连通一样。 n共享共享即资源共享。可以是信息共享、即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。软件共享，也可以是硬件共享。 171.2 因特网概述因特网概述1.2.1 网络的网络网络的网络n起源于美国的因特网现已发展成为世界起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网上最大的国际性计算机互联网 n网络网络(network)由若干结点由若干结点(node)和和连接这些结点的链路连接这些结点的链路(link)组成。组成。 n互联网是互联网

12、是“网络的网络网络的网络”(network of networks)。 n连接在因特网上的计算机都称为主机连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。 18请注意名词请注意名词“结点结点”n“结点结点”的英文名词是的英文名词是 node。19网络与因特网网络与因特网n网络把许多计算机连接在一起。网络把许多计算机连接在一起。n因特网则把许多网络连接在一起。因特网则把许多网络连接在一起。 (a)(b)网络互联网（网络的网络）结点链路20主机因特网21Internet 和和 Internet 的区的区别别n以小写字母以小写字母 i 开始的开始的 internet（互联网（互联网或互连网）是一个通用

13、名词，它泛指由或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。多个计算机网络互连而成的网络。 n以大写字母以大写字母I开始的的开始的的 Internet（因特（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美协议族作为通信的规则，且其前身是美国的国的 ARPANET。221.1 计算机网络的定义计算机网络的定义n早期定义：计算机技术与通信技术相结合实现远程信息处早期定义：计算机技术与

14、通信技术相结合实现远程信息处理和进一步达到资源共享的系统。理和进一步达到资源共享的系统。nARPA网络问世后的定义：用通信线路互联起来，能够相网络问世后的定义：用通信线路互联起来，能够相互共享资源（硬件、软件和数据等），并且各自具备独立功互共享资源（硬件、软件和数据等），并且各自具备独立功能的计算机系统的集合能的计算机系统的集合 。 n说明：出发点是资源共享说明：出发点是资源共享n分布式计算机网络定义：使用一个网络操作系统来自动管分布式计算机网络定义：使用一个网络操作系统来自动管理用户任务所需的资源，使整个网络像一个大的计算机系统理用户任务所需的资源，使整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是

15、透明的。一样对用户是透明的。 n说明：计算机网络和分布式系统说明：计算机网络和分布式系统n分布式系统具有高度内聚性和透明性分布式系统具有高度内聚性和透明性; ;n发展趋势是计算机网络与分布式系统逐渐统一发展趋势是计算机网络与分布式系统逐渐统一23计算机网络和分布系统（计算机网络和分布系统（distributed distributed systemsystem）二者的关键区别）二者的关键区别n在分布式系统中，多台自主计算机的存在对用户是透明的在分布式系统中，多台自主计算机的存在对用户是透明的（或者说是不可见的）。用户可以输入一条命令运行某个（或者说是不可见的）。用户可以输入一条命令运行某个程序

16、，分布式系统便会运行它。操作系统会选择合适的处程序，分布式系统便会运行它。操作系统会选择合适的处理器，寻找所有的输入文件，然后传送给该处理器，并把理器，寻找所有的输入文件，然后传送给该处理器，并把结果放到合适的地方。结果放到合适的地方。n在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录；明在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录；明确地远程递交任务；明确指定文件转输的源和目的地，并确地远程递交任务；明确指定文件转输的源和目的地，并且要管理整个网络。在分布式系统中，不需要明确地指定且要管理整个网络。在分布式系统中，不需要明确地指定这些内容，系统会自动地完成而无需用户的干预。这些内容，系统会自

17、动地完成而无需用户的干预。n从效果上讲，分布式系统是建立于网络之上的软件系统。从效果上讲，分布式系统是建立于网络之上的软件系统。它具有高度的整体性和透明性。因此，网络和分布式系统它具有高度的整体性和透明性。因此，网络和分布式系统的区别更多地取决于软件（尤其是操作系统）而不是硬件。的区别更多地取决于软件（尤其是操作系统）而不是硬件。241.2 计算机网络的应用计算机网络的应用（1）办公自动化）办公自动化OA（Office Automation） （2）电子数据交换）电子数据交换EDI（Electronic Data Interchange） （3）远程交换（）远程交换（Telecommuting

18、） （4）远程教育（）远程教育（Distance Education） （5）电子银行）电子银行 （6）电子公告板系统）电子公告板系统BBS（Bulletin Board System） （7）证券及期货交易）证券及期货交易 （8）广播分组交换）广播分组交换 （9）校园网（）校园网（Campus Network） （10）智能大厦和结构化综合布线系统）智能大厦和结构化综合布线系统251.3 计算机网络的发展历史（计算机网络的发展历史（1）26因特网发展的三个阶段因特网发展的三个阶段n第一阶段是从单个网络第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联向互联网发展的过程。网发展的过程。 1969 美

19、国国防部创建了第一个分组交换美国国防部创建了第一个分组交换网网.1983 年年 TCP/IP 协议成为协议成为 ARPANET 上上的标准协议。的标准协议。n人们把人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。年作为因特网的诞生时间。 27ARPANET的成功使的成功使计算机网络的概念发生根本变化计算机网络的概念发生根本变化 n早期的面向终端的计算机网络是以单个早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网主机为中心的星形网n各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。硬件和软件资源。 n分组交换网则是以网络为中心，主机都分组交换网则是以网络为

20、中心，主机都处在网络的外围。处在网络的外围。n用户通过分组交换网可共享连接在网络上的用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。许多硬件和各种丰富的软件资源。 28从主机为中心到以网络为中心从主机为中心到以网络为中心主机终端以主机为中心以分组交换网为中心主机分组交换网291.3 计算机网络的发展历史（计算机网络的发展历史（1）.1计算机网络的形成计算机网络的形成 面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络 1.通过多重线路控制器与远程终端相连通过多重线路控制器与远程终端相连 2. .前端处理机（前端处理机（FEPFEP）专门负责与终端之间的通信控制，而让主

21、）专门负责与终端之间的通信控制，而让主机进行数据处理机进行数据处理 3. .前端机前端机FEPFEP、集中进行通信控制，主机进行数据处理、集中进行通信控制，主机进行数据处理.2 七十年代的计算机网络七十年代的计算机网络 1. .远程终端计算机系统：通过远程终端计算机系统：通过Modem（调制解调器）和（调制解调器）和PSTN（公用电话网）向远程终端用户提供共享资源服务（公用电话网）向远程终端用户提供共享资源服务 2.建立分层通信体系和相应的网络通信协议，诞生以资源共享为建立分层通信体系和相应的网络通信协议，诞生以资源共享为主要目的的计算机网络主要目的的计算机网络 301.3 计

22、算机网络的发展历史（计算机网络的发展历史（2）1.3.3 1.3.3 八十年代的计算机网络八十年代的计算机网络 1.在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构 ，客户机，客户机/服务器模式服务器模式 2.开放系统互连参考模型（开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model：简称：简称OSI/RM或或OSI），）， OSI基本协议集基本协议集 .4 九十年代的计算机网络九十年代的计算机网络 1.高速计算机互联网络即高速计算机互联网络即Internet已经形成已经形成 2.网络互

23、联和高速计算机网络成为最新一代的计算机网络发展方网络互联和高速计算机网络成为最新一代的计算机网络发展方向向 311.3 计算机网络的发展历史（计算机网络的发展历史（3）1.3.5Internet的起源、发展历史的起源、发展历史 1969ARPANET产生产生 （Advanced Research Project Agency)1979TCP/IP成熟成熟19801983 ARPANET采用采用TCP/IP1983 NSF(National Science Foundation)1986NSFNET连接连接6个超级计算中心个超级计算中心 19881989 NSFNET 56Kbps1989199

24、0 NSFNET1.544Mbps19911993 NSFNET45Mbps1995.4 开始商业化，多主干网结构出现开始商业化，多主干网结构出现321.3 计算机网络的发展历史（计算机网络的发展历史（4）.6中国计算机网络的发展历史中国计算机网络的发展历史 第一阶段从第一阶段从l986年到年到l994年，这个阶段主要是通年，这个阶段主要是通过中科院高能所网络线路，实现了与欧洲及北美地区过中科院高能所网络线路，实现了与欧洲及北美地区的的EMAIL通信。通信。 l989年，中国的年，中国的CHINAPAC(X.25)公用数据网基公用数据网基本开通本开通 l990年开始，国内科研单位先后将自己的计算机以年开始，国内科研单位先后将自己的计算机以x.28或或x.25与与CHINAPAC相连接相连接 1. l993年年3月，中国科学院月，中国科学院(CAS)高能物理研究所高能物理研究所(IHEP)经经SLAC机器的转接，可以实现与机器的转接，可以实现与INTERNET通信通信 ，