计算机网络

1. 计算机网络 王占全 华东理工大学信息学院

2. 计算中心测试中心招新宣传 • 为了培养学生动手能力和实践能力，把自己所学的理论知识应用到实践中，计算中心测试中心招募新队员，从事软件测试、开发的工作。其目前主要合作单位是上海海鼎信息工程股份有限公司。 • Email联系：fuxiangjun@ecust.edu.cn • 勉励大家： 脚踏实地，从小处着手，从简单着手…

3. 课程有关信息 • Instructor • 王占全（zhqwang@ecust.edu.cn） • e-mail is the best way to communicate • Office • 徐汇校区二教302，Tel: 64252830 • Course Web page check it periodically to get the latest information

5. 课程评价 • 平时成绩（30％） • 作业 (10%) • 实验 (20%) • 考试 (70%)：期末，闭卷考试。 • 点名3次不来者平时成绩零分计算（包含3次）,缺课N次扣3N分,N<3 • Deadline means deadline • 提供网址： • http://www.cnpaf.net • http:// www.c114.net

6. 教科书 《计算机网络》 吴功宜编著 清华大学出版社 2007.3。 《计算机网络》 潘爱民等译 清华大学出版社 《计算机网络》（第2/4版） 谢希仁编著 电子工业出版社，2001/2004年。 Andrew S. Tanenbaum, Computer Networks, fourth edition, Prentice-Hall,2003 《计算机网络实验》提供讲义

7. 参考书 《计算机网络》 冯博琴编，高等教育出版社。 《计算机网络技术与应用》 赵子江主编，机械工业出版社。 《数据通信与计算机网络》 高传善等，高等教育出版社。

8. Q&A

9. 课程的任务、目的 • 了解计算机网络的基本概念 • 掌握计算机网络各层协议的基本工作原理及其所采用的技术 • 学会计算机网络的一些基本设计方法 • 对典型计算机网络（Internet）的特点和具体实现有基本印象 • 为以后计算机网络及其应用的专题学习和研究打下基础 • 实验课：掌握计算机网络协议的基本实现技术和常用设备及网络软件的使用

10. 归纳－三个提高 1 理论的提高 2 实践的提高 3 网络相关知识的提高

11. 主要教学内容和学时分配 第 1 章 计算机网络概论 3 第 2 章 网络体系结构与网络协议 3 第 3 章 物理层 7 第 4 章 数据链路层 5 第 5 章 介质访问控制子层 6 第 6 章 网络层 8 第 7 章 运输层 4 第 8 章 应用层及复习 4 共计 40

12. 实验 • 总共16个机时，至少四个实验 • 网络基本命令 • 各种服务配置 • 路由交换机配置 • 网络分析软件分析

13. 第1章计算机网络概论 计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，同时三者之间相互促进，相互发展，就会导致全球的信息化。所以要实现信息化，就必须依靠完善的网络。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。网络对社会生活的很多方面以及社会经济的发展已经产生了不可逆转的影响。  

14. 本章学习要求（总纲） • 1.1 计算机网络的形成与发展过程 • 1.2 计算机网络的定义与分类方法 • 1.3 计算机网络的及组成与结构的基本概念 • 1.4 计算机网络拓扑构型的定义、分类与特点 • 1.5 分组交换技术的基本概念 • 1.6 典型的计算机网络 • 1.7 网络计算研究与应用的发展 • 1.8 网络其它

15. 1.1 计算机网络的形成与发展1.1.1计算机网络发展阶段的划分 advanced research projects agency 第一阶段：20世纪50年代 数据通信技术与计算机技术的研究与发展 第二阶段：20世纪60年代 ARPAnet与分组交换技术的研究与发展 第三阶段：20世纪70年代 网络体系结构与协议标准化的研究 广域、局域网与分组交换技术研究与应用 第四阶段：20世纪90年代－… Internet技术的广泛应用 网络计算技术的研究与发展 宽带城域网与接入网技术的研究与发展 网络与信息安全技术的研究与发展

16. 1.1.2 计算机网络的形成 • 1946年世界上第一台电子数字计算机ENIAC诞生时，计算机技术与通信技术并没有直接的联系； • 20世纪50年代初，由于美国军方的需要，美国半自动地面防空系统的研究开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试； • 随着计算机应用的发展，出现了多台计算机互连的需求，网络用户希望通过网络实现计算机资源共享的目的； • 典型的研究成果是ARPAnet（advanced research projects agency,ARAPA）。

19. ARPAnet对网络技术的贡献 • 完成了对计算机网络定义、分类与子课题研究内容的描述； • 提出了通信子网和资源子网的两级网络结构机制； • 研究了报文分组交换的数据交换方法； • 采用了层次结构的网络体系模型； • 促进TCP/IP协议的发展； • 为Internet的形成与发展奠定基础。

20. 1.1.3 网络体系结构与协议标准化的研究 • 一些大的计算机公司纷纷提出了各种网络体系结构与网络协议；如IBM,DEC,UNIVAC; • 国际标准化组织（ISO）成立专门委员会研究网络体系结构与网络协议国际标准化问题； • ISO正式制订了开放系统互连参考模型，制订了一系列的协议标准； • 在1969年ARPAnet的实验性阶段，研究人员就开始了TCP/IP协议雏形的研究； • TCP/IP协议的成功促进了Internet的发展，Internet的发展又进一步扩大了TCP/IP协议的影响。

21. 1.1.4 Internet的应用与网络计算技术发展 • Internet的广泛应用促进了电子商务、电子政务、远程教育、远程医疗、分布式计算与视频点播的发展,尤其http，html，htm等到发展，简便了Internet，使其高速发展,其技术为E-mail、WWW、Telnet、FTP与Usenet等。 • 高速局网络技术发展迅速，Fast Ethernet、Gigabit Ethernet已开始进入实用阶段，速率为更大的Ethernet网正在研究之中，即InternetII，其未来主要用在虚拟多媒体图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、天气预报等。当然其协议支持IPv4，IPv6。 • 基于光纤与IP技术的宽带城域网与宽带接入网技术已经成为研究、应用与产业发展的热点问题之一； • 网络计算技术已经成为重要的网络应用与研究领域。

22. 基于Web技术的Internet应用的高速发展 • 搜索引擎应用 • P2P应用 • 播客 podcast 应用 • 博客 blog 应用 • 即时通信应用 • 网络电视应用

23. 1.1.5 宽带网络与全光网络技术的研究与发展 • 很多国家的政府与企业投入巨额资金，把宽带网络作为战略产业来发展； • 宽带网络在基础设施、网络产品、信息服务等多个层面上提供了巨大的市场机会，为新的网络服务运营商提供了发展的空间，从而也带动了网络产业的结构调整； • 宽带网络建设的两个关键是宽带骨干网技术和宽带接入网技术的发展； • 全光网会给未来通信网的宽带、容量带来更大地发展空间。

24. 1.1.6网络发展中的一些知识

25. 网络时代的三大基本定律 光纤定律： 超摩尔定律，骨干网带宽9个月翻番，10年10000倍。带宽需求呈超高速增长的趋势 迈特卡尔夫定律:联网定律， 网络价值随用户数平方成正比。未联网设备增加N倍，效率增加N倍。联网设备增加N倍，效率增加N2倍 摩尔定律: CPU性能18个月翻番,10年100倍。 所有电子系统（包括电子通信系统，计算机）都适用

26. Internet 发展规模 • Internet的发展速度 • 是历史上发展最快的一种技术 • 以商业化后达到 5000 万用户为例 • 电视用了13年，收音机用了38年，电话更长 • Internet 从商业化后达到 5000 万用户用了4 年时间 • Internet 正在以超过摩尔定理的速度发展

27. 网络带宽与CPU性能 9

28. 光纤容量

29. 180 160 140 120 100 80 60 40 20 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 数据流量超过话音 International data traffic already exceeds international voice from Australia and Scandinavia. Voice RelativeCapacity(%) Data 0 Source: MCI (Vint Cerf)

30. 数据中绝大部分是IP数据 Traffic Ratios 100% 90% All Other 80% IPX 70% TCP/IP 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1998 2000 1996 Source: Gartner 2000

31. Multimedia Dynamic WWW Static WWW FTP and Telnet E-Mail and News Other Internet上的信息趋于交互 2% 100% 7% 7% 14% 16% 80% 27% 28% 23% 60% 15% 40% 39% 23% 12% 20% 17% 18% 17% 14% 13% 0% 8% 1998 2000 1996 Source: The Yankee Group, 2000

32. 下一代互联网Internet的技术体系结构

33. 想象不远的未来 • Everything is digital：声音、视频、音乐和图片 • Everything is online：病历、书籍、交通信息、家电 • Everyone is connected：医生、教师、父母、子女 • 电子商务、网上娱乐、地球村（根据兴趣划分社区）、电子民主（多数人也可以在网络上发表自己的观点）、电子恐怖主义（黑客）。

34. 本章学习要求（总纲） • 1.1 计算机网络的形成,发展过程及其它 • 1.2 计算机网络的定义与分类方法 • 1.3 计算机网络的及组成与结构的基本概念 • 1.4 计算机网络拓扑构型的定义、分类与特点 • 1.5 分组交换技术的基本概念 • 1.6 典型的计算机网络 • 1.7 网络计算研究与应用的发展 • 1.8 网络其它

35. ？ 1.2 计算机网络的定义与分类 1.2.1 计算机网络定义的基本内容

36. 什么是网络 从端系统的角度看 • 网络提供的服务: 信息传递 • 信鸽、烽火、信使 、汽车、电报、电话、Internet… • 类比运输服务：物体的传递 • 马、火车、卡车和飞机 • 不同的网络以什么为区分 • 所提供的服务

37. 什么是网络 从端系统的角度看 • 服务以什么为区分(衡量) • 延迟 • 带宽 • 丢失率 • 端节点数目 • 服务接口（如何发起服务） • 其他细节 • 可靠性, 单播/多播，实时，消息/字节流

38. 什么是网络 从网络核心的角度看 • 电子、光子等作为传输介质 • 链路：光纤、电缆和卫星 • 交换节点：机械/电/光 • 协议: TCP/IP, ATM, MPLS, SONET, Ethernet, PPP, X.25, FrameRelay,IPX, SNA • 功能: 路由，差错控制、拥塞控制、服务质量(QoS) • 应用：FTP、HTTP、EMAIL、即时通等

39. 从资源共享观点来看 资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。体现如下： • 网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享； • 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”； • 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。 什么是网络？

40. 1.2.2 计算机网络的分类 计算机网络的分类方法主要的是以下两种： • 根据网络所使用的传输技术分类 • 根据网络的覆盖范围与规模分类

41. 1. 按网络传输技术进行分类 • 通信信道的类型有两类： 广播通信信道 点-点通信信道 • 相应的计算机网络也可以分为两类： 广播式网络 （broadcast networks） 点-点式网络（point-to-point networks）

42. 2.按网络的覆盖范围进行分类 按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分 为以下三类： • 局域网（ local area network，LAN） • 城域网（metropolitan area network，MAN） • 广域网（wide area network ， WAN ）

43. 局域网的技术特点 • 覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求； • 提供高数据传输速率（10Mb/s～10Gb/s）、低误码率的高质量数据传输环境； • 一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展； • 从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共 享介质式局域网与交换式局域网两类。

44. 局域网的应用领域 • 个人计算机局域网 • 大型计算设备群的后端网络 • 存储区域网络 • 办公室与实验室的网络 • 企业与学校的网络

45. 城域网的技术特点 • 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络； • 城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求； • 实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；

46. 广域网的技术特点 • 广域网也称为远程网； • 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里； • 覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络； • 通信子网主要使用分组交换技术； • 它将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。 • 最大的广域网是internet。 Internet？

47. 三者的区别 • 从设备中，一般局域网用网桥、集线器，hub等，而广域网/城域网的交换设备是路由器,路由交换器；

48. 1.2.3 其他分类 • 从网络的使用范围进行分类 • 从网络的交换功能进行分类

49. 1 从网络的使用范围进行分类 • 这可以划分为公用网和专用网。 • 公用网（Public network）一般是国家的电信部门建造的网络。“公用”的意思就是所有愿意按电信部门规定交纳费用的人都可以使用。因此公用网也可称为公众网。 • 专用网（private network）是某个部门为本系统的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络一般不向本系统以外的人提供服务。例如，军队、铁路、电力等系统均有本系统的专用网。 • 公用网和专用网都可以传送多种业务。如传送的是计算机数据，则是公用计算机网络和专用计算机网络。

50. 2 从网络的交换功能进行分类 • 网络的设计者常常从交换的功能来将网络分类。常用的交换方法有： • （1）电路交换； • （2）报文交换； • （3）分组交换； • （4）混合交换。 • 混合交换是在一个数据网中同时采用电路交换和分组交换。