计算机网络 主讲人:李 浪 联系方式:lilang911@126.com 主讲人:李 浪 联系方式:lilang911@126.com 博客：http://blog.sciencenet.cn/u/lilang 15873438955

制度： 不得迟到,旷课(有事请事先请假,要请假条) 上课手机关机,凡手机响一次取消课程成绩

本课程的目的 掌握计算机网络的基本原理和专业基础知识，要求熟悉网络系统（特别是TCP/IP和Internet）的体系结构、工作原理及多种网络协议， 全面理解各种常见的网络技术及网络安全基础知识。课程内容以网络主流协议的层次结构为主线，介绍计算机网络的基础知识；物理层、数据链路层、网络层、传送层和应用层的主要工作；主干网、高速网和网络互连等技术。 为今后各种计算机网络及其应用的专题学习和研究打下基础.

研究性学习 I 网络编程(熟练使用一门语言) II 数据通信协议 III 网络安全 1）入侵检测2）防火墙3）路由器4）入侵诱骗 4) 黑客攻击防范与跟踪软件开发 IV TCP/IP编程

参考书籍 美国出版的经典教材— Computer Networks, 作者：A.S.Tanenbaum，该书从1980年至今已出五版，每个版本都反映了当时的网络最新技术。 网络工程师教程:清华大学出版社,全国计算机技术与软件专业技术资格水平考试指定用书.

教材内容概要 第 1 章: 概述 第 2 章: 计算机网络体系结构 第 3 章: 数据通信基础 第 4 章:物理层 第 5 章:数据链路层 第 6 章:局域网和介质访问层 第 7 章:网络层 第 8 章:传输层 第 9 章:应用层 附录A:网络实验

第1章 概论

目录 1.1 计算机网络的定义 1.2 计算机网络的应用 1.3 计算机网络的发展历史 1.3.1 计算机网络的形成 1.3.2 七十年代的计算机网络 1.3.3 八十年代的计算机网络 1.3.4 九十年代的计算机网络 1.3.5 Internet的起源、发展历史 1.3.6 中国计算机网络的发展历史

计算机网络的产生背景 是 20 世纪 60 年代美苏冷战时期的产物。 60 年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA (Advanced Research Project Agency) 提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。 传统的电路交换(circuit switching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。 如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。

计算机网络 在信息时代的作用 21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。

因特网(Internet)的发展 进入 20 世纪 90 年代以后，以因特网为代表的计算机网络得到了飞速的发展。 已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。 已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。

ARPANET 20世纪50年代，冷战高峰时，美国希望建立一个命令和控制网络，即使在核战争下也能保存，因为电话网是脆弱的。 1960，兰德公司雇员Paul Baran提出了高度分布式和容错的方案，但AT&T没采用。 直到1957年苏联Sputnik，美国急了。成立了ARPANET研究组织。1967年转移到网络上，并重新引用Paul Baran的设计思想。 但ARPANET不适合跨多个网络运行，这导致了更多有关协议的研究工作，最终TCP/IP被大家接受，

随着越来越多的网络开始连接到ARPANET上，为了鼓励采用新协议，ARPA给了U C Berkeley一些合同， Berkeley开发了一个方便、专门用于连接网络的编程接口（套接字：SOCKET)

编程作业: 套接字编程获取自己机器主机名与主机IP地址 语言不限,但必须用socket编程. 发到我邮箱 主题:学号姓名: 如08190301陈超凤

因特网的意义 因特网是自印刷术以来人类通信方面最大的变革。 现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。

计算机网络向用户提供的 最重要的功能 连通性——计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。 共享——即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。

1.2 因特网概述 1.2.1 网络的网络 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 1.2 因特网概述 1.2.1 网络的网络 起源于美国的因特网现已发展成为世界上最大的国际性计算机互联网 网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机(host)。

请注意名词“结点” “结点”的英文名词是 node。

网络与因特网 网络把许多计算机连接在一起。 因特网则把许多网络连接在一起。 (a) (b) 网络 互联网（网络的网络） 结点 链路

主机 因特网

Internet 和 Internet 的区别 以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。

1.1 计算机网络的定义 早期定义：计算机技术与通信技术相结合实现远程信息处理和进一步达到资源共享的系统。 1.1 计算机网络的定义 早期定义：计算机技术与通信技术相结合实现远程信息处理和进一步达到资源共享的系统。 ARPA网络问世后的定义：用通信线路互联起来，能够相互共享资源（硬件、软件和数据等），并且各自具备独立功能的计算机系统的集合 。 说明：出发点是资源共享 分布式计算机网络定义：使用一个网络操作系统来自动管理用户任务所需的资源，使整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。 说明：计算机网络和分布式系统 分布式系统具有高度内聚性和透明性; 发展趋势是计算机网络与分布式系统逐渐统一

计算机网络和分布系统（distributed system）二者的关键区别 在分布式系统中，多台自主计算机的存在对用户是透明的（或者说是不可见的）。用户可以输入一条命令运行某个程序，分布式系统便会运行它。操作系统会选择合适的处理器，寻找所有的输入文件，然后传送给该处理器，并把结果放到合适的地方。 在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录；明确地远程递交任务；明确指定文件转输的源和目的地，并且要管理整个网络。在分布式系统中，不需要明确地指定这些内容，系统会自动地完成而无需用户的干预。 从效果上讲，分布式系统是建立于网络之上的软件系统。它具有高度的整体性和透明性。因此，网络和分布式系统的区别更多地取决于软件（尤其是操作系统）而不是硬件。

1.2 计算机网络的应用 （1）办公自动化OA（Office Automation） 1.2 计算机网络的应用 （1）办公自动化OA（Office Automation） （2）电子数据交换EDI（Electronic Data Interchange） （3）远程交换（Telecommuting） （4）远程教育（Distance Education） （5）电子银行 （6）电子公告板系统BBS（Bulletin Board System） （7）证券及期货交易 （8）广播分组交换 （9）校园网（Campus Network） （10）智能大厦和结构化综合布线系统

1.3 计算机网络的发展历史（1）

因特网发展的三个阶段 第一阶段是从单个网络 ARPANET 向互联网发展的过程。 1969 美国国防部创建了第一个分组交换网. 1983 年 TCP/IP 协议成为 ARPANET 上的标准协议。 人们把 1983 年作为因特网的诞生时间。

ARPANET的成功使 计算机网络的概念发生根本变化 早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星形网 各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。 分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。 用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。

从主机为中心到以网络为中心 以主机为中心 以分组交换网为中心 主机 终端 主机 分组交换网

1.3 计算机网络的发展历史（1） 1.3.1计算机网络的形成 面向终端的计算机网络 1.通过多重线路控制器与远程终端相连 2.前端处理机（FEP）专门负责与终端之间的通信控制，而让主机进行数据处理 3.前端机FEP、集中进行通信控制，主机进行数据处理 1.3.2 七十年代的计算机网络 1.远程终端计算机系统：通过Modem（调制解调器）和PSTN（公用电话网）向远程终端用户提供共享资源服务 2.建立分层通信体系和相应的网络通信协议，诞生以资源共享为主要目的的计算机网络

1.3 计算机网络的发展历史（2） 1.3.3 八十年代的计算机网络 1.在共享介质通信网平台上的共享文件服务器结构 ，客户机/服务器模式 2.开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model：简称OSI/RM或OSI）， OSI基本协议集 1.3.4 九十年代的计算机网络 1.高速计算机互联网络即Internet已经形成 2.网络互联和高速计算机网络成为最新一代的计算机网络发展方向

1.3 计算机网络的发展历史（3） 1.3.5 Internet的起源、发展历史 1969 ARPANET产生 （Advanced Research Project Agency) 1979 TCP/IP成熟 1980~1983 ARPANET采用TCP/IP 1983 NSF(National Science Foundation) 1986 NSFNET连接6个超级计算中心 1988~1989 NSFNET 56Kbps 1989~1990 NSFNET 1.544Mbps 1991~1993 NSFNET 45Mbps 1995.4 开始商业化，多主干网结构出现

1.3 计算机网络的发展历史（4） 1.3.6 中国计算机网络的发展历史 1.3.6 中国计算机网络的发展历史 第一阶段从l986年到l994年，这个阶段主要是通过中科院高能所网络线路，实现了与欧洲及北美地区的EMAIL通信。  l989年，中国的CHINAPAC(X.25)公用数据网基本开通 l990年开始，国内科研单位先后将自己的计算机以x.28或x.25与CHINAPAC相连接  l993年3月，中国科学院(CAS)高能物理研究所(IHEP)经SLAC机器的转接，可以实现与INTERNET通信 ，64KBPS的专线信道

1.3 计算机网络的发展历史（5） 第二阶段从1994年到1995年，是教育科研网发展阶段 1. 开通国际INTERNET的64KBPs专线连接 2. 建成中国教育和科研网(CERNET) 第三阶段是1995年以后，开始了商业应用阶段 1. l995年5月邮电部开通了中国公用INTERNET网即CHINANET 2. l996年9月CHINAGBN开通，各地ISP也纷纷开办

1.3 计算机网络的发展历史（6） 中国公用计算机互连网CHINANET 中国金桥信息网CHINAGBN 中国教育和科研计算机网CERNET 中国科学技术网CSTNET 中国联通互连网UNINET 中国网通CNCNET 中国国际经济贸易互联网CIETNET 中国移动互联网CMNET 中国长城互联网CGWNET。

新型网络的基本特点 网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。 网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。 所有的网络结点都同等重要，因而大大提高网络的生存性。 计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。 网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。