计 算 机 网 络 主 讲： 陈 伟 宏 职 称： 副 教 授 湖南城市学院计算机科学系 2011.9

个人介绍 教育经历： 1995.9-1999.6 湖南大学计算机科学系本科毕业，获学士学位 2003.9-2006.6 湖南大学计算机与通信学院 硕士研究毕业，获硕士学位 研究方向: 计算机网络, 视觉监控，无线网络 Email: paney@126.com

教 材 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 谢希仁. 计算机网络（第5版）[M]. 北京：电子工业出版社 ，2008.

参考文献 [1] 谢希仁. 计算机网络（第4版）[M]. 北京：电子工业出版社，2005. [2] Andrew S. Tanenbaum著，潘爱民译. 计算机网络（第4版）[M]. 北京：清华大学出版社，2004. [3] Andrew S. Tanenbaum. Computer Networks（Fourth Edition 影印版）[M]. 北京：清华大学出版社，2008.

[4] 施晓秋. 计算机网络实训[M]. 北京：高等教育出版社，2008. [5] 方路平，刘世华，陈盼等. NS-2网络模拟基础与应用[M]. 北京：国防工业出版社，2008 [6] 任泰明. TCP/IP协议与网络编程[M]. 西安：西安电子科技大学出版社，2004. [7] http://netcourse.xjtu.edu.cn/，西安交通大学计算机网络国家精品课程网站. [8] http://www.usstmba.cn/chenjq/www2/wl.asp， 上海理工大学计算机网络精品课程网站.

网络分析工具 NS2 Sniffer Ethereal (wireshark) OPNET OMNET++ Packet Tracer 5.0

成绩评定 30%：平时+实验+作业+实验报告 70% ：考试 缺课三次直接重修！

课程的任务、目的和基本要求 了解计算机网络的基本概念 掌握计算机网络各层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 了解当前最新的网络研究进展及研究领域。 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：培养学生掌握计算机网络基本技术的实践能力。

目 录 第1章 概述 第2章 物理层 第3章 数据链路层 第4章 网络层 第5章 运输层 第6章 应用层 第7章 网络安全 第9章 无线网络 目 录 第1章 概述 第2章 物理层 第3章 数据链路层 第4章 网络层 第5章 运输层 第6章 应用层 第7章 网络安全 第9章 无线网络 第10章 下一代因特网

第 1 章 概述 1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述 1.3 因特网的组成 1.4 计算机网络在我国的发展 第 1 章 概述 1.1 计算机网络在信息时代中的作用 1.2 因特网概述 1.3 因特网的组成 1.4 计算机网络在我国的发展 1.5 计算机网络的类别 1.6 计算机网络的性能 1.7 计算机网络的体系结构

主要知识点 计算机网络定义与功能 因特网的发展 因特网的组成 因特网的两种工作模式 三种交换技术：电路交换、报文交换、分组交换 计算机网络在我国的发展 计算机网络的分类 计算机网络的性能 OSI参考模型 TCP/IP参考模型

课 题：概述（1） 目的要求：了解计算机网络的发展、掌握因特网的定义、发展、组成、通信方式、数据交换技术 教学重点：因特网定义、组成、交换技术 教学难点：三种交换方式 教学课时：2 教学方法：多媒体讲授、演示 本次课涉及的学术前沿： 教学内容与步骤：

1.1 计算机网络 在信息时代的作用 “三网”： 电信网络（电话网） 有线电视网络 计算机网络 新趋势： 三网融合

计算机网络的定义 最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。 计算机网络的主要功能： 连通性（信息交换） 资源共享

1.2 因特网概述 1、网络的网络 网络(network)：由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成。 1.2 因特网概述 1、网络的网络 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（internet）：“网络的网络” (network of networks)。 因特网（Internet）是世界上最大的互连网络。

(a) (b) 网络 互联网（网络的网络） 结点 链路 主机(host)

不管哪一种计算机网络，都可以用一朵云来表示 云计算 主机 因特网

最新研究动态 —物联网(The Internet of things) 概念： 物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。 有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通讯。

1.2.2 因特网发展的三个阶段 第一阶段： 1969年第一个网络ARPANET，单个的 1.2.2 因特网发展的三个阶段 第一阶段： 1969年第一个网络ARPANET，单个的 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（Internet）的诞生时间 1990年ARPANET正式宣布关闭

三级结构的因特网 第二阶段： 建成了三级结构的因特网： 主干网、地区网、校园网（或企业网） 。 1992年因特网上主机超过100万台 charge 第二阶段： 建成了三级结构的因特网： 主干网、地区网、校园网（或企业网） 。 1992年因特网上主机超过100万台 1993年因特网主干网速率提高到45Mbps 1994年进入商业化应用

多层次 ISP 结构的因特网 第三阶段： 逐渐形成了多层次 ISP 结构的因特网 ISP：因特网服务提供者 (Internet Service Provider)。 通常所指的上网就是指“通过某个ISP接入到Internet”

用户通过 ISP 上网 用户 因特网 ISP1 ISP2 服务提供者

本地 ISP 第三层 本地 ISP 本地 ISP 第二层 本地 ISP 第二层 ISP 大公司 第一层 本地 ISP 大公司 本地 ISP NAP 一级 ISP NAP 第一层 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层 ISP 第二层 ISP 大公司 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 公司 A B 校园网 校园网 校园网 校园网 主机A → 本地 ISP → 第二层 ISP → NAP → 第一层 ISP → NAP → 第二层 ISP → 本地 ISP → 主机B

一点通小窍门 一旦某个用户能够接入到Internet，那么他就能够成为一个ISP。 窍门：使用互连设备（Modem、交换机或路由器），使其他用户能够与他相连。

NGI 20 世纪 90 年代，万维网 WWW (World Wide Web)被广泛使用在因特网上。 探讨：NGI (Next Generation Internet，下一代因特网)计划 更快的传输速率 更强的功能 更安全和更多的网址 基本达到信息高速公路计划目标

1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上，可以划分为： 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。 1.3 因特网的组成 从因特网的工作方式上，可以划分为： 边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成。

三种交换方式： 电路交换、报文交换、分组交换 两种工作方式：C/S、P2P 主机 路由器 通信子网 网络 因特网的核心部分 资源子网 host 因特网的边缘部分 两种工作方式：C/S、P2P

两种工作方式 客户服务器方式（C/S 方式） 即Client/Server方式 对等方式（P2P 方式） 即 Peer-to-Peer方式

C/S模式 请求 应答 客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。 服务器一般需要强大的硬件和高级的OS支持。

P2P模式 P2P是指通信的两个主机之间平等的、对等连接通信，不区分客户或服务器。 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。

Example of peer-to-peer D C B Fig.4 BitTorrent Principle

三种交换方式 在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。 路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组， 即路由。 三种交换方式： 电路交换、报文交换、分组交换

1、 电路交换   两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来。 5 部电话机两两相连，需 10 对电线。 N 部电话机两两相连，需 N(N – 1)/2 对电线。 当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。

使用交换机 当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。   …   交换机     

电路交换的特点 电路交换是面向连接的。 电路交换的三个阶段： 建立连接 通信（数据传输） 释放连接

电路交换举例 ( ( ( ( A 和 B 通话经过四个交换机 通话在 A 到 B 的连接上进行 交换机 中继线 交换机 用户线 中继线 A C 用户线 ( D

电路交换举例 ( ( ( ( C 和 D 通话只经过一个本地交换机 通话在 C 到 D 的连接上进行 交换机 中继线 交换机 用户线 中继线 A B ( 交换机 ( 交换机 ( C 用户线 ( D

电路交换缺点 计算机数据具有突发性。 这导致通信线路的利用率很低。

2、分组交换 在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。 假定这个报文较长 不便于传输 1101000110101010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 接收端收到分组后剥去首部还原成报文。

分组交换的特点 （1）数据在发送前先将大的报文划分成固定大小的分组，然后进行传输； （2）分组传输采用存储－转发机制； （3）动态分配信道，极大的提高了通信线路的利用率

分组交换的优点 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 高效 动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。 灵活 以分组为传送单位和查找路由。 迅速 不必先建立连接就能向其他主机发送分组。 可靠 保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。

分组交换的缺点 有延时：分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。 有额外开销：分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。

3、报文交换 特点： 在 20 世纪 40 年代，电报通信也采用了基于存储转发原理的报文交换(message switching)。 （1）数据直接传输，不分组； （2）数据传输采用存储－转发机制。

三种交换的比较 电路交换 报文交换 分组交换 A B C D A B C D A B C D 报 文 P1 连接建立 P2 P1 P3 P2 数据传送 报文 P3 P4 连接释放 报 文 t A B C D A B C D A B C D 报文 报文 报文 分组 分组 分组 比特流直达终点 数据传送 的特点 存储 转发 存储 转发 存储 转发 存储 转发

思考题 世界上第一个投入运行的分组交换网是（ ）。 计算机网络系统由（ ）和 （ ） 组成。 ARPANET 分组交换的特点是什么？ 世界上第一个投入运行的分组交换网是（ ）。 计算机网络系统由（ ）和 （ ） 组成。 分组交换的特点是什么？ 电路交换的特点是什么？ ARPANET 资源子网 通信子网

作 业 P33 2、3、5、7

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1. 4 计算机网络在我国的发展 (1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET 1. 4 计算机网络在我国的发展 (1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）