计算机网络导论.ppt

计算机网络导论,一、课程导言,21世纪的重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以三网为核心的信息时代。计算机与通信（C&C,Computer and Communication）紧密结合形成计算机网络。,指电信网络、有限电视网络、计算机网络，这三种网络通常简称为“三网”。,一、课程导言,计算机,通信,数字计算机技术的发展渗透到通信技术中，提高了通信网络的各种性能。,通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段。,计算机网络,一、课程导言,计算机网络深刻影响着世界经济、政治、文化和社会的发展，促进了社会生产生活和信息传播的变革。计算机网络也日益成为人们生活、工作、学习不可或缺的工具，正对社会生活的方方面面产生着深刻影响。既是一个虚拟的社会，又是现实社会的一部分。,一、课程导言,二、理论教学目的,1.理论教学目的旨在使学生能够学习和掌握计算机通信与网络的基本概念、原理、方法，学习计算机网络的组成、体系结构及协议、局域网标准及主流局域网、广域网、网络互连技术等，同时要求学生具备基本的网络规划、网络设计能力和掌握常用组网技术。,二、实验教学目的,2.实验教学的目的是为了使学生在课程学习的同时，通过在一个计算机网络环境中的实际操作，加深对数据链路层中交换机、虚拟局域网、路由器等网络理论知识的理解，培养学生进行初步的网络安装、设计、配置等方面具体的实践操作能力。,二、本课程的学习目的,3.了解网络的起源；了解计算机网络形成雏形；了解计算机网络发展的过程；了解计算机网络相关标准的形成；了解局域网，Internet网以及我国计算机网络的发展。,二、教学目的网络的产生,20世纪50年代初美国半自动地面防空系统（SAGE）,1946年世界上第一台电子计算机ENIAC在美国诞生,？,首先要完成数据通信技术的基础研究,二、教学目的网络的产生,线路控制器,M,M,远程终端,当初计算机是为成批处理信息而设计的,调制解调器,作用是把计算机或终端的数字信号变换成可以在电话线路传送的 模拟信号以及完成相反的变换。,线路控制器,由于在计算机内部是并行传输，而通信线路上是串行传输；故线路控制器的作用为进行串行和并行传输的转换以及简单的差错控制。,二、教学目的网络的产生,多重线路 控制器,M,M,远程终端,M,M,远程终端,M,M,远程终端,公共电话网,面向终端的计算机通信网,第一代计算机网络,计算机是网络的中心和控制者,终端围绕中心计算机分布在各处,第一代计算机网络的主要任务还是进行成批处理。,二、教学目的网络的雏形产生,人们把这种以单个计算机为中心的联机系统称作面向终端的远程联机系统,计算机通信网络的雏形,20世纪60年代初，美国航空公司与IBM合作建成的由 一台计算机与分布在全美国的2000多个终端组成的航空订票系统SABRE-I就是一种典型的计算机通信网络。,终端,终端,终端,终端,终端,终端,终端,这里的终端是指由一台计算机外部设备组成的简单计算机，仅包括CRT控制器、键盘，没有CPU、内存和硬盘,二、教学目的现代计算机网络的发展,终端,应军事、科学研究、地区与国家经济信息分析决策、大型企业经营管理等领域的用户要求,(计算机-计算机的网络),网络用户可以通过计算机使用本地计算机的软件、硬件与数据资源。,这个阶段研究的典型代表:美国国防部高级研究计划局（ARPA）的ARPANET（ARPA网）,现代计算机网络实际是20世纪60年代美苏冷战时期的产物,二、教学目的现代计算机网络的发展,在60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA（Advanced Research Project Agency）提出要研制一种崭新的、能够适应现代战争的、残存性很强的网络，其目的是对付来自前苏联的核进攻威胁。,根据美国军方的要求，这种新型网络必须满足以下基本要求：1、和传统的电信网不一样，用于计算机与计算机之间的数据传送；2、可以连接不同类型的计算机；3、所有网络结点都要同等重要；4、计算机在进行通信时，必须有冗余的路由；5、网络结构应尽可能地简单，但能够非常可靠地传送数据。,根据军方要求，一批专家终于设计出了使用分组交换的新型计算机网络ARPANET本身就是一种分组交换网络。,二、教学目的现代计算机网络的发展,ARPA网的发展,1969年ARPA提出设想，4个结点,1973年ARPANET发展到40个结点,1983年已经达到100多个结点,ARPANET通过有线、无线与卫星通信线路，使网络覆盖了包括美国本土以及欧洲与夏威夷的广阔地域。,是计算机网络技术发展的一个重要的里程碑。意义：1、完成了对计算机网络的定义、分类与相关技术内容的描述；2、提出了资源子网、通信子网的两级网络机构的概念；3、研究了报文分组交换的数据交换方法；4、采用了层次结构的网络结构和协议体系；5、促进了TCP/IP协议的发展 6、为Internet的形成与发展奠定了基础,20世纪70、80年代开始，出现了很多研究实验性网络、公共服务网络和校园网。,二、教学目的现代计算机网络的发展,主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享等,主要负责全网的数据通信，为网络用户提供数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作。,在20世纪70年代中期，世界上便开始出现了由邮电部门或通信公司统一组建和管理的公用分组交换网，即公用数据网PDN.早期的公用数据网采用模拟通信的电话交换网，新型的公用数据网则采用数字传输技术和分组交换的方法。,第二代计算机网络公用分组交换网,二、教学目的现代计算机网络标准的形成,经过20世纪60-70年代前期的发展，人们对组网的技术、方法和理论的研究日趋成熟。为了促进网络产品的发展的开发，各大计算机公司纷纷制定自己的网络技术标准：,IBM首先于1974年推出了该公司的系统网络体系结构SNA.DEC公司在1975年宣布了自己的数字网络体系结构DNA.1976年UNIVAC宣布了该公司的分布式通信体系结构DCA.等等这些体系结构只能在一个公司范围内有效，所谓遵从某种标准的，能够互联的网络通信产品，也只能同一公司生产的同类型设备，无法实现相互兼容。,？,产生了制定统一技术标准的迫切需求,二、教学目的现代计算机网络的发展,1977年，国际标准化组织ISO（Internet Standardization Organization）设立分委员会SC97，以“开放系统互连”为目标，专门研究网络体系结构、网络互连标准等。,1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”的国际标准ISO7498,简称OSI参考模型或OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)OSI/RM共有七层，因此也称为OSI七层模型。,网络世界的法律,1977年，国际标准化组织ISO（Internet Standardization Organization）设立分委员会SC97，以“开放系统互连”为目标，专门研究网络体系结构、网络互连标准等。,二、教学目的现代局域网的发展,20世纪80年代微型计算机出现,1972年Xerox公司发明以太网,使微机局域网得到了快速的发展,结合,使单位内部的微机和智能设备相互联系起来，提供了办公自动化的环境和信息共享的平台。,1980年2月IEEE802局域网标准出台，并相继提出IEEE801.5-802.6等局域网标准草案，其中绝大部分内容已被国际标准化组织（ISO）正式认可。局域网的发展道路与广域网不同，局域网设备厂商一开始就按照标准化、相互兼容的方式竞争，因此用户在建设自己的局域网时选择面更宽，设备更新更快。经过20世纪80年代后期的激烈竞争，局域网设备厂商大都进入专业化的成熟时期。,二、教学目的因特网的发展,1985年,美国国家科学基金会NSF，利用ARPAnet协议建立了用于科学研究和教育的骨干网络NSFnet。,20世纪90年代，NSFnet代替ARPAnet成为美国国家骨干网。,1992年，Internet学会成立。,1993年，美国伊利诺斯大学国家超级计算机中心成功开发了网上浏览器Mosaic。,1993年，美国总统克林顿宣布正式实施国家信息基础设施NII计划。同时Internet进入商业运作。,20世纪90年代后期，Internet发展速度惊人,因特网的发展,二、教学目的我国因特网的发展,1.我国互联网的发展启蒙与20世纪80年代。2.1987年9月，钱天白教授通过意大利公用分组网ITAPC设在北京的PAD发出我国的第一封电子邮件，与德国卡尔斯鲁厄大学进行了通信，揭开了中国人使用Internet的序幕。3.1997年6月，根据国务院信息化工作领导小组办公室的决定，中国科学院在中科院网络信息中心组建了中国互联网络信息中心CNNIC，同时，国务院信息化工作领导小组办公室宣布成立中国互联网络信息中心工作委员会。从此我国进入了互联网的高速发展时期。4.根据2007年1月中国互联网络信息中心CNNIC发布的第十九次中国互联网络发展状况统计报告，目前我国网民达13700万人，上网计算机达5940万台，域名总数达411万个，具有一定规模的因特网运营商（ISP）有：中国移动、中国联通、中国移动,三、教学方法，先修课程、后续课程及课程关联,1.采用学导式、角色扮演和案例式综合教学方法.教学过程 学生自学 回答问题 新的教学内容 提出问题,三、先修课程及后续课程,2.学生结合自己所掌握计算机专业课程的实际确定必须具备以下先修课程基础：计算机基础计算机组装与维护要求：课后完成学习心得，课堂参与讨论.,三、后续课程,3.结合计算机网络理论教学和实验操作情况建议后续课程 网络系统管理、计算机网络安全考核：期末考试（70%）,学习心得（10%）,课堂讨论（10%）,出勤（10%）.,三、课程关联,1.先修课程计算机基础为计算机网络中应用层相关通信协议的理解有帮助。2.先修课程计算机组装与维护为计算机网络中相关实践操作例如局域网的组网搭建有直接的关联。3.计算机网络为后续课程计算机网络安全中网络安全协议的基础等内容有铺垫的作用。3.计算机网络为后续课程网络系统管理中服务器的搭建与组建有指导的作用。,四、本课程主要内容,1.课程主要内容涉及计算机网络基础知识，计算机网络领域的相关技术，丰富的实践组网案例让学生学会组网、建网等技术，满足计算机网络管理人员的岗位需求。,四、本课程主要内容,（一）理论教学重点内容1.网络的体系结构及分层原则；2.子网划分的原则；3.路由器的配置原理；4.局域网标准、以及局域网的介质访问控制机制（二）实践教学重点内容1.掌握网络传输介质制作及选取方法。2.掌握简单局域网的组建与配置3.常用工具软件的安装与使用,四、本课程主要内容,第一部分 计算机网络概述第二部分 物理层第三部分 数据链路层第四部分 网络层第五部分 运输层第六部分 应用层,五、计算机网络前沿领域,1、IPv6技术2、云计算3、移动互联网4、物联网5.当前计算机网络技术的特点,1、IPv6,IPv4的问题IP地址数量面临不足亚太地区各国IP地址成长量IPv6的优点IPv4与IPv6的比较中国IPv6产业现状3G和IPV6的关系,IPv4的问题,IP位址数量不足，影响网络应用的发展NAT有其限制造成数位落差路由表日益增大，影响路由效率设定及管理不易(Auto-configuration)缺乏IP层的安全性需求(IPSEC)缺乏服务质量的支持(QoS),2、云计算,网络中的云云计算云计算=（数据+软件+平台+基础设施）服务过去十年，云计算的概念（Buzz word）网络计算，网格计算，按需计算，效能计算，按需服务，虚拟计算，软件即服务，平台即服务用户只关心服务，而不是计算和资源,云计算已成为业界趋势,3、移动互联网 移动互联网 MEMS微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems）它是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。惯性传感器在手机中的应用移动互联网+传感器技术,把互联网装入口袋,35,36,37,You？,4、物联网技术,物联网的定义及内涵物联网系统的构成物联网的关键技术（节点感知技术、节点组网技术局、数据融合和智能处理等）物联网技术的应用和发展,5、当前计算机网络技术发展的特点,1、计算机、通信和数字媒体技术的互相渗透和结合，其集中的体现就是互联网的发展；2、计算机在计算能力和存储容量提高的同时体积也越来越小，其发展趋势是把计算能力嵌入到各种设备中去，而且这些设备可联网使用。,