计算机网络与通信(第1章)

1、网络与通信技术,教材：计算机网络与通信，张曾科，2009 主讲人：马永红 副教授 华北电力大学电气与电子工程学院 2011.9,L1: 第1章 概 述,1.1 计算机网络及其分类 1.2 计算机网络的发展 1.3 计算机网络的标准化工作,第一章作业：（P14） 1.1，1.2，1.5，1.8,1.1 计算机网络及其分类,1.1.1 什么是计算机网络,计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物,世界上第一台电子 数字计算机ENIAC(1946),摩尔定律(18月速度翻倍，价格减半）,荷兰阿姆斯特丹Vrije大学计算机科学系教授、皇家艺术与科学院院士Andrew S. Tanenbaum：计算机

2、网络是自治的计算机互连起来的集合(An Interconnected Collection of Autonomous Computers)。 计算机网络有硬件和软件两部分组成： (1) 硬件(Hardware) 计算机，即所谓的主机(Host)或端系统(End Systems, ES)。 通信设备，即中间系统(Intermediate Systems, IS)，如交换机和路由器等。 接口设备，如网卡。 传输媒体或称传输介质(Medium)。,(2) 软件(Software) 通信协议：如CSMA/CD,TCP/IP,ATM等。 应用软件，如WWW, FTP, Email等。 计算机网络提供各

3、种各样的应用服务： (1) 共享资源访问，如万维网访问等。 (2) 远程用户通信，如电子邮件等。 (3) 网上事务处理，如电子商务等。,1.1.2 计算机网络的分类,计算机网络的分类可以从不同的角度和特征进行划分: 根据网络覆盖的地域范围（跨越的距离）:LAN/MAN/WAN 根据网络的拓扑结构: 总线，星型网 根据使用的网络的通信协议:TCP/IP, ATM. 根据数据的交换方式:电路交换,分组交换. 根据网络使用单位的性质:企业网,校园网. 根据网络的应用性质:教育网,证劵网.,局域网（LAN） 一般地理范围在10km以内。 主要特点： 数据传输速率高，一般为10100Mbit/s。 数据

4、传输可靠，误码率低，通常为10-1210-7。 大多数LAN采用总线(Bus)、环形(Ring)及星形(Star)拓扑，结构简单。 一般为广播网络(Broadcast Network):共享信道。 通常是由单一组织所拥有和使用。 LAN有以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring Network)、令牌总线 网(Token Bus Network)和无线局域网(Wireless LAN, WLAN)等。,广域网(WAN) 覆盖地域可达100km以上。 WAN一般由主机和通信子网组成。 WAN网络拓扑结构一般比LAN复杂，多为网形(Mesh)、树形(Tree) 或它们的混合。 W

5、AN大多是交换式网络(Switched Network)。 WAN常常采用信道复用技术。 典型的WAN有ARPANET和X.25分组交换网,帧中继(Frame Relay, FR)， 异步传输模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM)。,WAN(网形拓扑、交换式网络)的网络结构,城域网(MAN) 一般在10100km的区域。 IEEE 802.6分布式队列双总(Distributed Queue Dual Bus, DQDB,专门定义的MAN标准，见图1-5，p5)。 LAN和WAN都广泛应用到MAN领域中：千兆和万兆以太 网; ATM，同步数字系列/同步光纤网SD

6、H/SONET，波分 多路复用WDM技术。 弹性分组环(Resilient Packet Ring, RPR，最近主要运用于MAN的技术)。,互联网和Internet 若干个网络由称为路由器(Router)的网络设备连接在一起便成了互联网，是网络的集合，是网络的网络。 Internet是使用TCP/IP协议族的、覆盖全球范围的、开放的互联网。 TCP/IP技术的核心是实现网络的互联(Internetworking)，其关键的思想是在底层网络与高层应用程序和用户之间加入中间层次，屏蔽底层细节，向用户提供通用一致的网络服务。 Internet拓扑结构是松散分层的，不受某个权威部门的控制，在商业利益

7、驱动下扩展演进。 Internet 各个层次的网络干线由不同级别的Internet服务提供商(Internet Service Provider, ISP)来建立经营并向社会提供网络服务,分为本地，地区和主干级ISP。,Internet网络结构,互联网,ISP:Internet服务提供商，BSP:主干级ISP, NAP:网络接入点， POP:存在点,1.2 计算机网络的发展,1.2.1 早期的计算机网络,20世纪50年代中期 美国地面防空系统(SAGE)。 美国航空公司的飞机票预订系统(SABER)。 以单台计算机为中心的远程联机系统,终端不具备自主处理能力。,1.2.2 分组交换网的产生,2

8、0世纪60年代 多台具有自主处理能力的计算机通过通信线路连接起来，使用分组交换方式进行通信。 ARPANET：主机H+ IMP (Interface Message Processor)接口报文处理机。,ARPANET-存储转发的计算机网络,IMP,存储转发(Store And Forward)：基本信息单位称为分组或包。 分组交换或包交换（特征：存储转发），分组交换网（特征：分组交换）。 （图1-8）通信子网(Communication Subnet) -公共数据网(Public Data Network-, PDN: 向社会提供数据传输服务)。 资源子网(Resource Subnet),

9、1.2.3 计算机网络体系结构的形成,计算机网络的层次结构及各层协议的集合统称计算机网络的体系结构(Architecture)。协议是同等层次之间信息交互的规则。 只有具有同样体系结构的计算机网络才能无缝地互连。 ISO的开放系统互连参考模型(Open System Interconnection/Reference Model, OSI/RM，未达到预期结果) TCP/IP体系结构，事实上的标准。,1.2.4 局域网的产生与发展,20世纪70年代产生： 1972年美国加州大学研制了Newhall loop网； 1974年英国剑桥大学计算机实验室建立了剑桥环（Cambridge ring）。

10、1975年Xerox公司Palo Alto研究中心研制了第一个总线结构的实验性的以太网（Ethernet）； 80年代，PC-LAN（微型机局域网），多种LAN纷纷出现 90年代后，以太网成为LAN的主流网络，保持了支配性的市场地位。 IEEE对LAN的发展做出了卓越的贡献（IEEE802系列标准）,1.2.5 Internet时代,20世纪90年代，计算机网络进入了Internet时代。 1996年美国NGI (Next-Generation Internet)计划（IPv4地址不足）。 1998年美国100多所大学成立UCAID，从事Internet2研究计划。 NGI的基础：全光网 (A

11、ll Optical Network, AON)；光互联网论坛 (Optical Internetworking Forum, OIF)。,Abilene主干（UCAID的高速实验床）,1.2.6 计算机网络在我国的发展,1989年11月，第一个分组交换网CNPAC建成。 1993年中国公用分组交换网，CHINAPAC。 1994年，正是接入Internet。 目前我国有9大互联网(P12)。 我国国民经济和社会信息化的三大工程：政府上网工程、企业上网工程和家庭上网工程。 中国下一代互联网示范工程(China Next Generation Internet, CNGI)。 CNGI第一个实验

12、网络NSFCNET于1999年建设，2001年验收，2001年CERNET2。,1.3 计算机网络的标准化工作,1.3.1 标准化组织,国际标准化领域相关组织 国际标准化组织(International Standards Organization, ISO)。 电气电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)。 电信界标准化组织 国际电信联盟(International Telecommunication Union, ITU)。下属的电信标准化部门ITU-T，前身为国际电报电话咨询委员会(CCITT)，其标

13、准称为“建议”，政府可以按自己的意愿决定是否采用。,因特网标准化机构 因特网协会(Internet Society, ISOC)。 因特网体系结构委员会(Internet Architecture Board, IAB)。 因特网工程部(Internet Engineering Task Force, IETF)。 因特网研究部(Internet Research Task Force, IRTF)。 因特网编号管理局(Internet Assigned Numbers Authority, IANA)，Internet名字和号码分配公司(ICANN)。 RFC 编辑部(RFC Editor)，RFC (Request For Comments, 请求评注)文档。,关于因特网的标准化工作,因特网协会 ISOC,因特网研究指导小组 IRSG,因特网研究部 IRTF,因特网工程部 IETF,因特网工