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1.4 计算机网络的应用

1.4 计算机网络的应用. 资源共享 (Resource Sharing) 包括硬件、软件和数据等资源共享 基本应用 WWW ；电子邮件；文件传输；远程访问；资料检索，等等 分散对象的实时集中控制及管理 监控系统：四遥（遥控、遥测、遥信、遥调） + 视频监视 均衡负荷及分布处理 ( “ DES 密钥挑战 ” ) 。 综合信息服务 电子商务 / 政务、数字图书馆、电子邮件、文件传输、终端仿真、电视会议、 IP 电话、远程教育、远程医疗、新闻讨论组、 VOD 、协同工作 / 设计、网络游戏、虚拟现实等. 带来的社会问题

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1.4 计算机网络的应用

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  1. 1.4 计算机网络的应用 • 资源共享(Resource Sharing) 包括硬件、软件和数据等资源共享 • 基本应用 WWW；电子邮件；文件传输；远程访问；资料检索，等等 • 分散对象的实时集中控制及管理 监控系统：四遥（遥控、遥测、遥信、遥调）+视频监视 • 均衡负荷及分布处理(“DES密钥挑战”) 。 • 综合信息服务 • 电子商务/政务、数字图书馆、电子邮件、文件传输、终端仿真、电视会议、IP电话、远程教育、远程医疗、新闻讨论组、VOD、协同工作/设计、网络游戏、虚拟现实等 • 带来的社会问题 • 1. 管理和安全；2. 黄色或暴力；3. 知识产权；4. 保护隐私

  2. Internet应用的三个发展阶段 计算机网络应用的2种工作模式 C/S（含B/S)工作模式 P2P工作模式 Internet应用的三个发展阶段与2种工作模式 新的网络服务 • 网络电话 • 网络电视 • 网络视频 • 博客 • 播客 • 即时通信 • 网络游戏 • 网络广告 • 网络出版 • 网络地图 • 网络存储 • …… 基本的网络服务 基于web的网络服务 • EMAIL • FTP • BBS • TELNET • Usenet • …… • web • 电子商务 • 电子政务 • 远程教育 • 远程医疗 • ……

  3. 服务器 互联网 客户 客户 P2P网络 (2) P2P工作模式 C/S工作模式与P2P工作模式的比较 服务器 互联网 客户 客户 （1）C/S工作模式

  4. 文件共享类应用 Napster,BitTorrent,Gnutella,kaZaA,eDonkey/eMule等 流媒体传输类应用 AnySee,PPLive,TvAnts 即时通信类应用 QQ,Skype, MSN Messenger,PoPo,Google Talk 共享存储类应用 Tapestry,OceanStore,Pastry 协同工作类应用 Groove Virtual Office 分布式计算类应用 GPU, SETI@home ..... 基于P2P的网络应用

  5. Internet的主要应用

  6. Fig. Protocols / Applications / Anomalies breakdown vs. years. Bottom to top : Ping, DNS, common services, MS vulnerabilities, Sasser, HTTP,broadcast, suspected P2P, identified P2P, other TCP/UDP, GRE (US2Jp) or INLSP (Jp2US). Internet的主要应用

  7. 1.5 计算机网络的分类 • 计算机网络的分类方案： • 按计算机网络覆盖的地理范围 • 按网络的交换功能 • 按所面向的服务对象的公用与专用性质 • 按所采用的技术 • 按被传的媒体的性质与提供的服务种类 • ……

  8. 按覆盖的地理范围划分 按网络覆盖的地理范围划分： • 局域网（ LAN: Local Area Network）（几公里以内） • 园区网 （十几公里） • 城域网(MAN: Metropolitan Area Network) 几十公里 • 广域网(WAN: Wide Area Network)(数十公里以上）

  9. 广域网、城域网、接入网以及局域网的关系 广域网 城域网 城域网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 … … 局域网 校园网 企业网 局域网

  10. 从网络的交换功能分类 电路交换 报文交换 分组交换 混合交换 网络分类方法

  11. 按公用与专用划分 • 公用网(Public Networks) 指由电信部门或从事专业电信运营业务的公司提供的面向公众服务的网络，如Chinapac、ChinaDDN、Chinanet，以及非电信部门提供的以卫星通信为基础的“金桥网”。 • 专用网（Private Networks） 指政府、行业、企业和事业单位为本行业、本企业和本事业单位服务而建立的网络。如教育科研网CERNET、中科院网CASNET、中国经济信息网CEINET以及各级政府部门的网络等等。

  12. 中国教育科研计算机网建设概况：http://202.194.64.1/nc/nc_build/build_cernet.htm中国教育科研计算机网建设概况：http://202.194.64.1/nc/nc_build/build_cernet.htm

  13. CERNET backbone 2007

  14. CERNET2 backbone

  15. 合作伙伴 客户 远端工作人员 全球各地 外包应用 供应商 合作伙伴 … 建立一个更虚拟的企业 客户 供应商 运输服务商 按Internet技术为基础的网络划分 • Internet(因特网） • Intranet（企业内网） • Extranet（企业外网） Extranet一般采用VPN（虚拟专用网络）技术。

  16. 其它分类法 • 按照被传信息种类进行分类 • 数据通信网 • 多媒体网或综合业务数字网（ISDN） • 按所采用的主要网络技术分类 • 以X.25为基础的分组交换网 • 以异步传输模式为基础的ATM网 • 以幀中继技术为主的幀中继网 • 以卫星通信为基础的卫星网等等。 • 按传输方式分：点到点网络、广播式网络

  17. 1.6 网络拓扑结构 干线藕合器 集中器 Irregular Complete 图3 总线形 图5 网格形 图4 树形 图2 环形 图1 星形 LAN：星形，环形，总线形，或树形 WAN：网状

  18. 混合形网络 总线型与星型混合

  19. 混合形网络

  20. A Hierarchically switched Network Logical Domain 2001:2def::/32 Backbone Logical Link SF:aaaa Logical Domain 2001:2def:dddd::/48 Logical Domain 2001:2def:aaaa::/48 Crosscut link Site 2001:2def:cccc::abcd::/64 Access Site 2001:2def:aaaa:abcd::/64 IPv4/v6 Access net

  21. 1.7 计算机网络的发展 计算机网络的五个里程碑 第一个里程碑：以ARPA网的出现为标志； 第二个里程碑：以局域网（LAN）的出现为标志； 第三个里程碑：网络标准化,以OSI/RM的出现为标志； 第四个里程碑：以Internet的迅速发展与推广为特征。 第五个里程碑：从Internet(互联网)到IOT（物联网）

  22. ARPANET • 1957：ARPA (Advanced Research Projects Agency)组建 ； 1969：ARPANET进行联网研究； • 1971：ARPANET上连接了15个节点(23台主机)； • 1973：ARPANET首次进行国际联网；后来发展成为Internet。 ARPA网是计算机网络技术发展的一个重要的里程碑，为网络技术的发展作出了突出的贡献： • 完成了对计算机网络定义、分类与子课题研究内容的描述； • 提出了资源子网、通信子网的两级网络结构的概念； • 研究并提出了分组交换的数据交换方法； • 采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系； • 促进了TCP/IP协议的发展； • 为Internet的形成与发展奠定了基础。

  23. 局域网的出现 1973年Robert与David提出了Ethernet（以太网），它是一种总线型结构的局域网。1980年Intel、DEC和Xeror三家公司联合公布了Ethernet规范，奠定了总线型局域网的基础。 除了以太网外，另外两种主要的局域网是IBM Token Ring（环型网的代表），ARCNET（令牌总线网的代表）。 局域网的出现，促进了计算机网络的推广使用。目前Ethernet发展非常迅速(10M→10G)

  24. 计算机网络标准化 • 互联网真正的广泛互联，是通过把通信协议标准化之后才得以实现的。 • ISO/OSI-RM：ISO下设100多个技术委员会(TC)，其中TC97是信息处理委员会,下设SC6数据通信分委员会、SC16开放系统互连技术委员会。该技术委员会制定了OSI参考模型等相关的标准 • TCP/IP协议：Internet标准，主要由IETF以RFC和DRAFT给出 • IEEE 802系列标准，有关局域网的系列标准。

  25. CCITT(现该为ITU-T 国际电信联盟-电信标准化部门): V系列建议－电话网和用户电报网，如V35等 X系列建议－公用数据通信网，X.21、 X.25、 X.75和X.400等 I 系列建议－综合业务数字网ISDN E 系列建议－电话网和ISDN G系列建议－国际电话连接和电路，如G.703/G.704 Q系列建议－电话交换和信令网络 其它标准如：ANSI等也分别制定了一些网络标准 计算机网络标准化

  26. Internet—互联网 • 因特网的特点： • 全球范围,通用,层次结构,开放的计算机网络 • TCP/IP协议 • 网中网（互联网）(Networks in Networks)

  27. Residential Access Modem DSL Cable modem Satellite Internet Physical Infrastructure—网中网 接入层 汇聚层 核心层 Backbone ISP ISP • Campus network • Ethernet, ATM • Internet Service Providers（ISP） • access, regional, backbone • Point of Presence (POP) • Network Access Point (NAP) • Enterprise/ISP access, Backbone transmission • T1/T3, DS-1 DS-3 • OC-3, OC-12 • ATM vs. SONET, vs. WDM

  28. 1961: Kleinrock - queuing theory shows effectiveness of packet-switching 1964: Baran - packet-switching in military networks 1967: ARPAnet – conceived by Advanced Research Projects Agency 1969: first ARPAnet node operational 1972:ARPAnet demonstrated publicly NCP (Network Control Protocol) first host-host protocol first e-mail program ARPAnet has 15 nodes History of the Internet1961-1972: Early packet-switching principles

  29. 1970: ALOHAnet satellite network in Hawaii 1973: Metcalfe’s PhD thesis proposes Ethernet 1974: Cerf and Kahn - architecture for interconnecting networks late70’s: proprietary architectures: DECnet, SNA, XNA late 70’s: switching fixed length packets (ATM precursor) 1979: ARPAnet has 200 nodes History1972-1980: Internetworking, new and proprietary nets

  30. minimalism, autonomy - no internal changes required to interconnect networks best effort service model stateless routers decentralized control Cerf and Kahn’s internetworking principles: Defines today’s Internet architecture 瑟夫（Vinton Cerf） Internet之父 TCP/IP协议的合作设计者

  31. 1983: deployment of TCP/IP 1982: SMTP e-mail protocol defined 1983: DNS defined for name-to-IP-address translation 1985: FTP protocol defined 1988: TCP congestion control new national networks: CSnet, BITnet, NSFnet, Minitel 100,000 hosts connected to confederation of networks History1980-1990: new protocols, proliferation of networks

  32. early 1990’s:ARPAnet decomissioned 1991:NSF lifts restrictions on commercial use of NSFnet (decommissioned, 1995) early 1990s: WWW hypertext [Bush 1945, Nelson 1960’s] HTML, http: Berners-Lee 1994: Mosaic, later Netscape late 1990’s: commercialization of WWW History1990 - : commercialization and WWW

  33. Internet: Users

  34. Technology: Modem speed

  35. Figure 3. Cisco Forecasts 44 Exabytes per Month of IP Traffic in 2012

  36. Figure 4. Cisco's Global Consumer Internet Traffic Forecast

  37. Figure 5. Mobile Broadband to Double Every Year Through 2012

  38. 第一个阶段 与INTERNET电子邮件的连通 第二个阶段 与INTERNET实现全功能的 TCP/IP连接 中国互联网的发展

  39. 第一阶段：与因特网实现电子邮件的连通。 1988年，中科院高能物理研究所IHEP作为首批用户进入我国的CHINAPAC公共数据交换网，速度4.8kbps，只能进行E-Mail通信。 第二阶段：与因特网实现全功能的TCP/IP连接。 1994年，中科院高能物理研究所、中关村教育研究示范网(属NCFC，国家计算机网络设施)，以及北京化工大学(BUCT)，分别与国际Internet建立了64kbps的卫星线路。 CERNET和CHINAGBN启动建设。 1996年，规定了四个全功能连接的国际出口：CHINANET、CERNET、CSTNET、 CHINAGBN。 中国互联网的发展

  40. CHINANET CHINAGBN CSTNET CERNET INTERNET 中国互联网络的结构 核心层 汇聚层 接入层 北大 校园网 西南交大 校园网

  41. 中国互联网

  42. 我国网络国际出口带宽总量为27216M，连接的国家有美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、法国、日本、韩国等。按运营商划分：我国网络国际出口带宽总量为27216M，连接的国家有美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、法国、日本、韩国等。按运营商划分： 中国科技网（CSTNET）：155M 中国公用计算机互联网（CHINANET）：16500M 中国教育和科研计算机网（CERNET）：447M 中国联通互联网（UNINET）：1490M 中国网通公用互联网（网通控股）(CNCNET)：3592M 宽带中国CHINA169 网（网通集团）：4475M 中国国际经济贸易互联网（CIETNET）：2M 中国移动互联网（CMNET）：555M 中国长城互联网（CGWNET）： 中国卫星集团互联网（CSNET）： 中国的主干网

  43. 中国的四大公用网络 中国电信网CHINANET (骨干网) http://www.nic.chinanet.cn.net 中国科技网CSTNET 邮电部 科学院 中国教育科研网CERNET 信息产业部 中国经济信息网 （金桥网）GBNET http://www.edu.cn

  44. CERNET: China Education and Research Network 1994, Managed by MOE, Nation wide backbone 800+ Universities and institutes, Users over 10 Millions CSTNET: China Science and Technology Network 1994, Managed by CAS, Nation wide connections 100+ institutes, Users over 0.8 Millions NSFCNET: 2000, Supported by NSFC, 6 nodes in Beijing city CAINONET: 2001, Supported by MOST, 6 nodes in Beijing city Major technology development：DWDM switch and CR Research Networks in China

  45. CERNET Backbone at 2.5G Mbps /155 Mbps 北京 哈尔滨 长春 沈阳 太原 天津 石家庄 大连 西安 郑州 2.5G 济南 青岛 上海 成都 武汉 重庆 合肥 南京 2.5G 155M 长沙 2.5G 杭州 南昌 昆明 桂林 155M 福州 广州 湛江 南宁 厦门 海口 深圳 地区中心 地区主节点 网管系统 155M 2.5G

  46. Internet 解决了异种机、异种操作系统的互联问题,实现了计算机硬件的连通 Web 解决了应用问题,实现了网页的连通 实现了信息的发布、传播，以及各种网络应用的开展 使电子商务、电子政务等成为可能 Grid（网格） 解决了资源共享和协同工作问题,试图实现互联网上所有资源的全面连通 整合各种资源和应用 进入到协同工作层面 从各种层面来实现资源共享 P2P（对等网） 新的基于P2P的网络应用不断出现，成为21世纪网络应用重要的发展方向之一，被评为“改变互联网的新一代网络技术”。 物联网（无线传感器网络WSN） 美国《商业周刊》和《MIT技术评论》在预测21世纪“未来技术发展”的研究报告中，将WSN列为改变世界的十大技术之首。 Vision——网络技术带来的几次浪潮

  47. Memory IBM的网格远景：现在的计算机

  48. 未来：因特网就是计算机!—网格计算

  49. 网格是人们针对当今的一些科学难题于90年代初提出的概念。它将分布在不同地理位置的互联网上所有资源(包括“计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等”)，通过高速互联网组成充分共享的资源集合，从而提供高性能计算、管理及服务的资源能力。网格是人们针对当今的一些科学难题于90年代初提出的概念。它将分布在不同地理位置的互联网上所有资源(包括“计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等”)，通过高速互联网组成充分共享的资源集合，从而提供高性能计算、管理及服务的资源能力。 网格的思想源于电力网。在电力网中，对于最终用户而言，无需知道所使用的电是从哪个发电站生产的，也无需知道该电力是怎样产生的。用户关心的只是能够安全、可靠地用电，并且能够“即插即用”。网格与此类似，希望给最终用户提供与地理位置无关、具备实现透明计算的能力。网格在最终用户眼里，就像一台可以自主管理的超级虚拟计算机，和使用电力网上的电一样方便。 Grid Computing

  50. 网络时代的三大基本定律 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 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

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