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1、计 算 机 网 络COMPUTER NETWORKS,授课教材,世界著名计算机教材精选计算机网络COMPUTER NETWORKS潘爱民 译 徐明伟 审清华大学出版社,4TH EDITION,Andrew S.Tanenbaum,（第4版）,课堂讲授内容（60学时）,第一章 概述第二章 物理层第三章 数据链路层第四章 介质访问子层第五章 网络层第六章 传输层第七章 应用层,网络实验内容（20学时）,实验一、网络硬件实验 实验内容：局域网的组成，网卡设置等常用基本网络命令，网络服务软件的安装和使用（包括telnet,ftp 等）。实验二、常用网络软件使用实验 实验内容：学习常用网络数据流分析软件
2、的使用方法。实验三、VC编程实验 实验内容：掌握VC环境下编程的基本方法，包括对话窗口创建、标准控件使用、涉及线程的编程方法等。实验四 MFC Winsock 网络编程实验内容：学习Windows sockets API下的网络编程方法和基于CSocket类的编程方法,实验五、Winsocket 客户端/服务端编程实验 实验内容：掌握基于Winsocket 客户端/服务端的编程方法。实验六、网络综合实验 实验内容：利用提供的库函数，完成具有一定难度的网络软件，如web浏览器、ftp客户端软件等。实验八、路由跟踪实验内容详细介绍：ftp:/202.38.67.66/,课程安排和成绩评定,课程安排
3、：60学时授课，20学时实验成绩评定：期末考试60平时作业20%实验成绩20%,第一章 概 述,计算机网络的定义计算机网络的发展计算机网络的应用网络硬件网络软件参考模型（网络体系结构）,1.1 计算机网络的定义,自主计算机（autonomous computer）的互联（interconnected）集合计算机网络 将处于不同地理位置、独立存在的计算机通过通信设备和线路连接起来，利用功能完善的网络软件（协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现资源共享和数据传输的系统。,1.2 计算机网络的发展,计算机技术通信技术,1.2 计算机网络的发展,计算机网络发展的三个阶段：联机终端网络。计算机-计算机
4、网络。体系结构标准化的互联网络。,联机终端网络,计算机-计算机网络,体系结构标准化的互联网络,1.2 计算机网络的发展,计算模式的变化：单用户，多用户（计算中心），分布式处理，集群（cluster），网格（grid），云（cloud）,国际Internet 的发展史中国Internet的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,1.2 计算机网络的发展,国际Internet 的发展史,Internet因特网（国际互连网）指全球最大的、开放的，由众多网络相互连接而成的计算机网络，它由美国阿帕网（ARPAnet）发展而成，主要采用TCP/
5、IP协议。历史1969年起源于美国国防部高级研究计划署的ARPAnet1979年，研究开发TCP/IP，80年代TCP/IP-UNIX1983年，ARPAnet（200台IMP和几百台主机）分裂为民用网ARPAnet和军用网MILNET（160台IMP），民用网ARPAnet划归由美国国家科学基金会（NSF，National Science Foundation）管理。1986年，NSF建立NSFNet，采用TCP/IP协议，逐渐取代ARPAnet，民用网ARPAnet在1990年被关闭拆除。90年代后，Internet飞速发展，入网的用户数呈指数增长93年美国政府提出建立信息高速公路（国家信
6、息基础设施，NII，National Information Infrastructure），一个贯通全美各大学、研究机构、企业及家庭的全国性网络。之后，GII（Global Information Infrastructure）在全球掀起1997年7月，美国提出了NGI（Next Generation Internet）,1.2 计算机网络的发展,国际Internet 的发展史中国Internet的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,中国Internet的发展史,1989年9月，国家计委向世界银行贷款建设中关村地区教育与科研示
7、范网络（NCFC，The National Computing and Networking Facility of China），1992年NCFC工程全部完成。（后改名中国科技网CSTNet）1994年5月，NCFC代表中国正式加入Internet，向InterNIC注册CN域名。1994年9月，中国公用计算机互联网（Chinanet）建设正式启动，96年1月正式开通。1994年10月，中国教育科研网（Cernet)开始启动。1996年9月，中国金桥网（ChinaGBN)正式开通。1997年，Chinanet与CSTNet、Cernet、ChinaGBN互连互通。,参考站点http:/,C
8、ERNET的网络结构,CERNET拓扑结构,科大校园网,PSTN,3ComSwitch 3300,3ComSwitch 3300,Cisco 2509,3Com CB 3500,域名服务器E-Mail服务器,WWW服务器FTP服务器BBS服务器,网管工作站,微波天线,代理服务器,1000BASE-LX,100BASE-TX,10BASE-TX,微波网桥,3ComSwitch 3300,3Com CB 3500,3ComSwitch 1100,3ComSwitch 1100,1000 Base-LX,图形工作站,Modem 池,100BASE-FX,3ComSwitch 3300,3ComSwi
9、tch 3300,行政楼,教学楼,第二实验楼,宿舍楼（10幢）,网络中心,第一实验楼,校园网络,光缆直连,可选系统,1.2 计算机网络的发展,国际Internet 的发展史中国Internet的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,Internet(Globalinfrastructurefor information which uses TCP/IPCommunication),信息家电Information Appliance,Electroniccommerce,Remote Education,Telemedicine,
10、Digital video/audio/applications download,Videoconferencing,Remotecontrol,传统应用Electronic mailFTPTelnetWWW,IP PhoneVideo Phone,Interconnectionof networks(Intranets，VPN),Distributeddatabases,信息化社会带来的影响,人民生活丰富多彩工业化社会物质享受，信息化社会精神享受经济生活日益变化产业结构的变革社会功能不断充实新的法律、法规急需出台国际间合作更加密切“地球村”,1.2 计算机网络的发展,国际Internet
11、的发展史中国Internet的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,当前Internet的研究热点,网络安全（入侵检测，防火墙技术，虚拟专网，电子商务）服务质量（QoS）控制高速路由交换技术WDM（wave division multiplexing)，光通信，全光网络云计算物联网,1.2 计算机网络的发展,国际Internet 的发展史中国Internet的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,1.2 计算机网络的发展,国际Internet 的发展史中国Intern
12、et的发展史Internet的应用当前Internet的研究热点信息通信网的发展过程网络的标准和标准化组织,网络的标准和标准化组织,1.标准化的必要性及类型事实标准：没有正式规划，由一些大厂商产品形成的标准。法规标准：由一些权威标准化组织制定的标准。2.最有影响的国际标准化组织国际电信联盟ITU（如H.323，G.723.1等）(http:/www.itu.int)国际标准化组织ISO(http:/www.iso.org)电气电子工程协会IEEE（如IEEE 802）(http:/www.ieee.org)3.Internet的标准化组织Internet工程任务组IETF（如请求评注RFC）(
13、http:/www.ietf.org)Internet研究任务组IRTF4.其他组织各种论坛Forum（如ATM Forum，http:/）美国国家标准协会ANSI地区标准化组织（如欧洲、日本的一些标准）,1.3 计算机网络的应用,用于企业（校园、机构）的网络专用网络实现资源共享（程序、设备、数据）提供高可靠性（多机系统、集群）获得高性能价格比（客户服务器模式）可扩充性（按需增减计算资源）多媒体通信（视频会议）服务于公众的网络商业运营网络访问远程信息（E-Commerce、WWW）个人间通信（E-mail、QQ、MSN）交互式娱乐（VoD、Online TV、Game）,1.4 网络硬件,计算
14、机网络的分类按网络数据的传输技术（广播网络和点到点网络）按网络的规模（局域网、城域网、广域网）,计算机网络的分类（1）,计算机网络的两种传输技术广播（broadcast）：共享信道，所有节点处于一条广播信道上，没有路由问题。点到点（point to point）：一条通信线路连接着通信的两台设备，路由是关键问题。,图1-2 按连接距离分类的相互联接的多处理机系统,计算机网络的分类（2）,局域网（Local Area Network）,一间房间或一幢建筑到几幢建筑范围，广播传输，速率高，多采用简单基本的拓扑结构。,城域网（Metropolitan Area Network）,一个或部分城市范围。
15、IEEE 802.6的DQDB（Distributed Queue Dual Bus）就是MAN的一个标准，双总线，串接所有计算机。现多采用LAN技术，如千兆以太网。,广域网（Wide Area Network）,不同城市、省或国家的范围，由通信子网和资源子网构成，采用点到点传输和分组交换，不规则拓扑结构。,图1-6 点到点子网的一些可能拓扑结构,(a)星型；(b)环型；(c)树型；(d)完整型；(e)相切型；(f)不规则型,互联网,无线网（Wireless Network）,无线网络和移动式计算的差别,图1-7 无线网络和移动式计算的结合,1.5 网络软件,协议分层各层的设计问题接口和服务面
16、向连接的服务和无连接的服务服务原语服务与协议的关系,1.5 网络软件,协议分层（Divide and Conquer）为了减少协议设计的复杂性，大多数网络都按层（layer）的方式来组织，每层向它的上一层提供一定的服务。一台机器的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，对话的规则就是第n层协议（protocol）。不同机器对应层中的实体叫对等进程（peer），正是对等进程利用协议进行通信。,图1-9 层、协议和接口,各层的设计问题,寻址方式（addressing）：标识特定的收发者。数据传输的规则：单工通信（simplex）：单向。半双工通信（half-duplex）：双向，但不能同时。全双工通
17、信（full-duplex）：双向，且可同时。差错控制（error control）：检错，纠错，策略。保序（sequencing）流量控制（flow control）报文的分割（disassembling）及组合（reassembling）多路复用（multiplexing）路由选择（routing）,接口和服务,实体（entity）：每层中的活动元素（如进程或接口电路）。对等实体（peer entity）：不同开放系统上同一层中的实体。协议（protocol）：某层上通信的规则。协议栈（protocol stack）：各层协议按层次顺序排列的协议序列。服务（service）：低层向相邻高层
18、提供的通信能力。接口（interface）：相邻层之间的边界。服务访问点（SAP）：位于接口上的具体地点（地址）。服务提供者（service provider）：服务中的底层实体。服务用户（service user）：服务中的高层实体。,图1-12 出于接口两边的两层之间的关系,面向连接的服务和无连接的服务,面向连接的服务（connection-oriented service）：象打电话一样分为三个阶段，建立连接；使用连接；释放连接。无连接服务（connectionless service）：象寄邮件一样，每个报文都独立寻址，独立路由。服务质量（quality of service）：服务质
19、量的好坏（可靠性），最终取决于是否有确认（acknowledge），但确认的过程会增加额外的开销和延迟。,图1-13 6种不同类型的服务,服务原语,服务在形式上是由一组原语（或操作）来描述的，这些原语供用户和其他实体访问该服务。服务原语分为4种类型：,图1-14 4类服务原语,服务原语工作示例,1.COENNCT.request：呼叫方请求建立连接2.CONNECT.indication：被呼叫方指示有人请求建立连接3.CONNECT.response：被呼叫方表示接受/拒绝建立连接请求4.CONNECT.confirm：通知呼叫方建立连接的请求是否被接受5.DATA.request：请求发送
20、数据6.DATA.indication：指示数据的到达7.DISCONNECT.request：请求释放连接8.DISCONNECT.indication：指示对方释放了连接,服务与协议的关系,服务是各层向它上层提供的一组原语，定义了两层之间的接口。协议是同层对等实体之间交换数据帧、分组和报文的格式及意义等信息的一组规则。服务确定了能为上一层提供的操作。协议实现为上一层提供服务的具体方法。,OSI参考模型,OSI参考模型的七个层次,物理层：建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。数据链路层：通过差错控制、流量控制等，将不可
21、靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路。网络层：负责分组从信源到信宿如何选择路由穿越通信子网。传输层：为上层用户提供独立于具体网络的高效经济透明的端-端数据传输服务。会话层：管理不同主机上各进程间的对话。表示层：为上下层之间提供对数据或信息的语法和语义的转换。应用层：为应用进程提供访问OSI环境的手段。,OSI参考模型的数据传输,TCP/IP参考模型,TCP/IP参考模型的四个层次,互联网层（internet layer）使主机把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标传输层（transport layer）使源端和目标端主机上的对等实体进行会话应用层（application layer）实现用户通用应用服务的所有高层协议主机至网络层（host to network layer）没有具体规定，可以采用各种协议,TCP/IP模型中的协议和网络,第一章习题,1,11,12,13,15,19,20,25,28,33,
