计算机网络技术及应用课件 第1章 计算机网络概述

计算机网络技术及应用

第一章第1章计算机网络概述本章主要内容计算机网络发展过程；计算机网络基本概念；计算机网络的类型及其特征。1.1计算机网络发展过程本讲主要内容从ARPAnet到互联网；高速互联网；移动互联网；物联网；云计算；大数据。一、从ARPAnet到互联网ARPAnet：美国国防部高级研究计划局研制的分组交换网络ARPAnet到互联网的几个因素：局域网TCP/IPPCWeb一、从ARPAnet到互联网局域网与电视事业发展过程相似，互联网兴起并快速发展主要得益于：终端设备、终端互联设备和网络内容。局域网是实现终端互联的最佳网络技术，尤其是PC诞生后，局域网是实现PC互联的主要网络技术。一、从ARPAnet到互联网TCP/IP互联网无处不在的关键是，由无数个不同类型、适合不同数据传输需求的传输网络组成。而实现不同类型传输网络互联的基础是TCP/IP。一、从ARPAnet到互联网PC梅特卡夫定律：网络的价值与网络用户数的平方成正比。PC诞生并走入千家万户，使得普通用户可以通过PC上网，是互联网快速发展的主要原因。一、从ARPAnet到互联网Web没有丰富多彩的信息资源、没有便于访问信息资源的方法，人们便会失去上网的兴趣，Web的诞生，不仅使得互联网成为信息资源供给地，而且还极大地拓展了互联网应用领域。Internet分成局域网、主干网和接入网;网络在Internet中的作用和地位确定速率发展过程;同一种网络在Internet中的作用不同，速率发展过程也不同。二、高速互联网Internet结构接入网局域网主干网二、高速互联网从共享到交换;10Mbps→100Mbps→1Gbps→10Gbps→40/100Gbps;传输媒体从同轴电缆到双绞线和光纤。局域网－以太网速率发展过程二、高速互联网接入网速率发展过程拨号上网

300bps→19.2kbps→33.6kbpsADSL512Kbps→1Mbps→8Mbps以太网

10Mbps→100Mbps二、高速互联网EPON

50M/100Mbps主干网速率发展过程ATM:622MbpsSDH:2.5Gbps、10Gbps和40GbpsDDN:2.048Mbps→8Mbps→34Mbps二、高速互联网三、移动互联网移动互联网结构三、移动互联网移动终端特点便携；无线通信；一定的处理能力。三、移动互联网移动终端种类笔记本计算机；平板电脑；智能手机。智能手机性能越来越好、随时随地上网三、移动互联网无线局域网协议名称发布年份电磁波频段最高数据传输速率802.1119972.4GHz2Mbps802.11a19995GHz54Mbps802.11b19992.4GHz11Mbps802.11g20032.4GHz54Mbps802.11n（Wi-Fi4）20092.4GHz和5GHz600Mbps802.11ac（Wi-Fi5）20125GHz6Gbps802.11ax（Wi-Fi6）20192.4GHz和5GHz9Gbps三、移动互联网蜂窝移动通信网络标准最高数据传输速率GPRS171.2kbps3G下行传输速率：2.8Mbps上行传输速率：384kbps4G下行传输速率：150Mbps上行传输速率：40Mbps5G下行传输速率：1Gbps上行传输速率：100Mbps三、移动互联网移动互联网应用

基于位置服务，如导航、实时查询附近的服务设施和特定人员跟踪等移动互联网应用。

扁平式双向通信，减少层次结构中的中间层，顶层与底层之间直接双向通信。

移动支付、移动购物和移动社交等，真正做到一机在手，走遍天下，玩遍天下。四、物联网物联网组成：智能物体；通信网络；数据分析处理中心；物联网应用。四、物联网物联网组成

智能物体是指能够感知物理世界，对物理世界实施动作，且能够与其他智能物体和数据分析处理中心相互通信的设备。

通信网络用于实现智能物体之间、智能物体与数据分析处理中心之间的通信过程。

数据分析处理中心用于实现数据存储、数据处理和控制命令发布等功能。

物联网应用用于满足用户个性化需要。四、物联网智能建筑结构四、物联网智能建筑

感知层由传感器和执行器等智能物体组成。

传感器和执行器这些智能物体连接到接入网，接入网通过网关设备连接到互联网。传统控制系统通过网关设备连接到互联网。

传感器和传统控制系统采集的数据统一上传到数据分析处理中心，数据分析处理中心生成的命令可以统一下发给执行器和这些系统中的控制设备。

基于数据分析处理中心开发智能建筑的各种应用程序，移动终端可以通过浏览器或定制APP按照权限访问应用程序生成的信息。五、云计算

传统互联网应用结构是客户端和服务器结构（C/S结构），资源集中在服务器上，这里的资源包括计算资源、存储资源和数据资源等。C/S结构五、云计算

构建由大量服务器组成的数据中心。但每一个企业构建维护一个数据中心的方案并不可行，且数据中心无法满足用户对资源的弹性需求。数据中心五、云计算

由专门的企业建设、维护、管理和运营大型的数据中心，所有企业按需申请资源，并根据申请的资源的数量付费。企业可以根据实际需要动态调整所申请的资源的数量。云计算五、云计算

虚拟化是将一种形式的资源抽象成另一种形式的技术。实现虚拟化后，所有服务器的资源构成一个逻辑上的资源池，创建的每一个虚拟机可以按需从资源池中分配资源，而且，分配的资源数量可以动态调整。云计算五、云计算云计算特点：按需自助服务；资源池化；快速部署、弹性伸缩；可计量服务。六、大数据大数据特征：体量巨大（Volume）；类型繁多（Variety）；处理速度快（Velocity）；价值密度低（Value）。六、大数据

互联网应用导致海量和种类繁多的数据，如电商平台生成的海量数据，社交网络产生的海量且种类繁多的数据。

物联网通过传感器感知物理世界，大量的、不同类型的传感器感知的数据不仅数量巨大，而且类型繁多。

存储、处理数量巨大、类型繁多的大数据需要云计算，云计算强大的资源为大数据提供良好的存储、处理平台。1.2计算机网络基本概念本讲主要内容计算机网络定义；基本术语。一、计算机网络定义

计算机网络是，一些互相连接的、自治的计算机的集合。

计算机网络特征：共享资源；自治系统；遵守统一的通信标准。二、基本术语物理线路：实际接触到的线缆，如双绞线缆，光纤等。物理链路：物理线路中一条用于实现信号传输的通道。逻辑链路：在物理链路基础上增加了类似检错、流量控制和可靠传输等功能后的数据传输路径（或数据传输通路）。二、基本术语数据(data)：多种媒体信息在计算机中的表示形式。信号（signal）：数据的电气或电磁表现。模拟信号：时间和幅度都是连续的信号。数字信号：时间和幅度都是离散的信号。信道：用于传输信号的通道。二、基本术语数据传输速率：终端单位时间内经过连接的线路发送或接收的二进制数位数，单位为比特每秒，缩写为b/s或bps。信号传播速度：单位时间内信号在信道中的传播距离，单位是m/s。带宽：某个频段的频率宽度，是频段中最大频率和最小频率的差，单位为Hz。二、基本术语时延：发送端发送一组长度为M字节的数据给接收端所需要的时间。即从发送端发送第一位数据，到接收端接收最后一位数据的时间间隔。比特时间：每一位二进制数的时间宽度，它是数据传输速率的倒数。比特长度：每一位二进制数占用信道的长度，等于比特时间×信号传播速度。终端吞吐率：终端某段时间T内的平均传输速率，等于终端时间段T内发送的数据量/T。1.3计算机网络的类型及其特征本讲主要内容个域网；局域网；家庭网；城域网；广域网；互联网。一、个域网

个域网（PAN）的最大通信距离一般限制在10m以内，主要用于实现可穿戴设备（如智能手表）与手机之间、计算机与外设之间的通信过程。

个域网通常采用无线通信方式，目前常见的个域网有蓝牙（Bluetooth）、ZigBee等。二、局域网

局域网（LAN）的作用范围为2～10km2，主要用于实现校园范围内主机之间的通信过程，或者企业园区内主机之间的通信过程。最常见的局域网是以太网和无线局域网二、局域网

通过以太网将接入点（AP）连接在一起，构成扩展服务集三、家庭网

家庭网（HomeNetwork）的作用范围是一个住宅的范围，从几十平方米到几百平方米。家庭网主要用于实现住宅范围内的固定终端、移动终端以及其他智能监控设备与互联网之间的通信过程。三、家庭网

家庭网的主要连接设备是无线路由器，无线路由器面向住宅范围内的设备时，相当于是一个集成AP和交换机的路由器。三、家庭网

家庭网通常不是单一的传输网络，而是由以太网和无线局域网这两种不同的局域网组成。四、城域网

城域网（MAN）的作用范围是一个大城市所覆盖的地理范围，用于实现城市范围内主机之间的通信过程，或是城市范围内局域网之间的互联。

常见的城域网由SDH和以太网，以太网是一种适合作为城域网和局域网的网络。五、广域网

广域网（WAN）的作用范围可以是一个省，一个国家，甚至全球。实际应用中，广域网通常为相隔甚远的两个设备之间提