《计算机网络》第一章 信阳师范学院计算机系

第一章 引言 1.1 计算机网络的基本概念 1.2 计算机网络的历史、现状和发展趋势 1.3 计算机网络实例 信阳师范学院计算机系

1.1 计算机网络的基本概念 1）计算机网络的定义 2）计算机网络的分类 3）计算机网络实现的主要功能 4）计算机网络与其他网络的关系 《计算机网络》第一章 1.1 计算机网络的基本概念 1）计算机网络的定义 2）计算机网络的分类 3）计算机网络实现的主要功能 4）计算机网络与其他网络的关系 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 1）计算机网络的定义 定义 一组互连的自主计算机。 概念 自主计算机 互连 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

自主(autonomous)计算机 彼此间不存在清晰的主从关系的计算机。当一台计算机能够强制启动、终止或控制另一台计算机时，第二台计算机就是非自主的。 软件 系统 应用软件 文字处理 应用软件 高级语言 文件管理 操作系统 设备驱动 开发工具 通信网络 硬件 系统 主机 总线 CPU 内存 外设 硬盘 软盘 打印 网卡 终端 信阳师范学院计算机系

互连（interconnected） 能够彼此间交换信息。处理机间互连方式有… 通信信道 PSTN Modem Modem 集 线 器 串行端口 串行端口 Modem PSTN Modem 以太网卡 以太网卡 集 线 器 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 一个简单的计算机网络 打印机 文件服务器 打印服务器 通信线路 自主计算机 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 一个复杂的计算机网络 路由器 路由器 路由器 分组交换 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

与主从式计算机系统的区别 主从式计算机系统 计算机网络 许多终端（或前端处理机）与一台主机相连，由主机控制从属机。 每台计算机具有独立的操作系统，不从属于某台主机。 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 主从式计算机系统 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

与分布式计算机系统的区别 计算机网络和分布式系统都由多台自主的计算机构成。 分布式计算机系统 用户看不到多台自主计算机的存在。操作系统透明地自动把任务分配给处理机，把文件存放到硬盘中，在存放地和使用地之间传送文件，等等。 计算机网络 用户必须亲自完成这些工作。OS不提供透明性。 分布式系统实际上是建筑在计算机网络之上的软件系统。 信阳师范学院计算机系

分布式计算机系统 应用程序 #1：从服务器读文件 #2：数学计算 #3：修改数据库 #4：打印 文件服务器 打印机 打印服务器 数据库 #1 《计算机网络》第一章 分布式计算机系统 应用程序 #1：从服务器读文件 #2：数学计算 #3：修改数据库 #4：打印 文件服务器 打印机 打印服务器 数据库 #1 #2 #3 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

什么是计算机网络 计算机网络的定义 计算机网络的概念 与主从式计算机系统的区别 与分布式计算机系统的区别 信阳师范学院计算机系

2）计算机网络的分类 按传输技术分为广播网络和点到点网络 按网络拓扑结构划分 按网络覆盖范围划分 按网络体系结构划分 按网络服务性质划分 《计算机网络》第一章 2）计算机网络的分类 按传输技术分为广播网络和点到点网络 按网络拓扑结构划分 按网络覆盖范围划分 按网络体系结构划分 按网络服务性质划分 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

按网络拓扑结构划分 总线型 环型 星型 混合型 树型（星型级联） 网状（星型+环型） 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 总线型 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 环型 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 星型 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

按网络覆盖范围划分 简单局域网 园区网（简单局域网互连的集合） 城域网（园区网互连的集合） 广域网（城域网互连的集合） 信阳师范学院计算机系

按网络体系结构划分 TCP/IP ISO/OSI SPX/IPX SNA DECnet X.25、FR（帧中继）、ATM 信阳师范学院计算机系

按网络服务性质划分 公用计算机网络 专用计算机网络 为公众提供商业性和公益性的通信和信息服务的通用计算机网络（例如：Internet）。 为政府、企业、行业和社会发展等部门提供具有部门特点的、具有特定应用服务功能的计算机网络（例如：Intranet）。 信阳师范学院计算机系

3）计算机网络实现的主要功能 共享计算机的资源 用户之间通信 发现和获取信息 高性能CPU和大容量磁盘空间 专用外设（打印机、磁带机等） 《计算机网络》第一章 3）计算机网络实现的主要功能 共享计算机的资源 高性能CPU和大容量磁盘空间 专用外设（打印机、磁带机等） 数据库以及文件系统 用户之间通信 电子邮件 多媒体实时通信 发现和获取信息 构成虚拟社会 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

4）计算机网络与其他网络的关系 电话 传真 新闻广播 电视节目 电子邮件 信息浏览 IP电话 电信网络 电视网络 计算机网络 通信基础传输网（光纤、卫星、微波等） 信阳师范学院计算机系

1.2 计算机网络的过去、现在和未来 1）计算机网络的发展历史 2）计算机网络的发展现状 3）计算机网络的发展趋势 4）计算机网络的标准化 1.2 计算机网络的过去、现在和未来 1）计算机网络的发展历史 2）计算机网络的发展现状 3）计算机网络的发展趋势 4）计算机网络的标准化 信阳师范学院计算机系

1）计算机网络的发展历史 七十年代：以试验网络为主 八十年代：以学术网络为主 九十年代：以商业网络为主 《计算机网络》第一章 1）计算机网络的发展历史 七十年代：以试验网络为主 X.25 分组交换网：各国的电信部门建设运行 各种专用的网络体系结构：SNA，DNA Internet 的前身ARPANET进行实验运行 八十年代：以学术网络为主 标准化计算机网络体系结构：OSI 局部网络 LAN 技术空前发展 建成NSFNET，Internet 初具规模 九十年代：以商业网络为主 Internet空前发展 Web技术在Internet/Intranet 得到广泛应用 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

Internet的历史 试验网 学术网 商业网 ARPANET(1969,美国国防部) NSFNET(1986，美国国家科学基金会) 《计算机网络》第一章 Internet的历史 试验网 ARPANET(1969,美国国防部) 学术网 NSFNET(1986，美国国家科学基金会) 传输速率 56kbps （1986） 1.544Mbps （1988) 45Mbps （1992) 商业网 1995年4月30日以后完全商业化 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

1986年: 56kbps 信阳师范学院计算机系

T1 (1.544Mbps) 信阳师范学院计算机系

1991: T3 (45Mbps) 信阳师范学院计算机系

1995年4月30日以后的 Internet NSP＃2 NSP＃3 NSP#1 新泽西 芝加哥 旧金山 华盛顿 网络访问点NAP 信阳师范学院计算机系

vBNS拓扑结构 信阳师范学院计算机系

2） 计算机网络的发展现状 Internet的统计分析 中国的计算机网络 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 Internet的覆盖范围 ftp://ftp.cs.wisc.edu/connectivity_table/version_16.map.color.gif 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

Internet的主机数量统计 http://www.nw.com/zone/hosts.gif 信阳师范学院计算机系 《计算机网络》第一章

Internet各种应用的比例 1996 1998 2000 流量分布 100% 80% 60% 40% 20% 0% 2% 7% 7% 14% Multimedia Dynamic WWW Static WWW FTP and Telnet E-Mail and News Other 16% 80% 27% 28% 23% 60% 15% 40% 39% 23% 12% 20% 18% 17% 17% 0% 13% 14% 8% 1996 1998 2000 Source: The Yankee Group, 1996 信阳师范学院计算机系

应用对网络带宽扩展的驱动 155 ATM/POS Virtual Reality, Medical Imaging 3 T3/E3 Video Conferencing, MPEG1 NTSC Video 1.5 T1/E1 Simple Video, Multimedia .128 ISDN, Frame Relay Browsing, PCM Voice .0288 New Modem IP, PCS, E-Mail, File Transfer .0192 Old Modem Telnet, VoIP .004 Wireless WAN Paging Mb/s Minimum Bandwidth for Application per User 信阳师范学院计算机系

IP在数据通信中的比例 1996 1998 2000 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% All Other 80% IPX 70% TCP/IP 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1996 1998 2000 Source: Gartner 1997 信阳师范学院计算机系

中国的计算机网络 中国与Internet互连的发展历史 中国的公用计算机互连网络 CNNIC的最新统计 信阳师范学院计算机系

中国与Internet互连的发展历史 利用X.25通电子邮件 租专线直接连入Internet 1988年，中国学术网CANET 德国 1990年，中国研究网CRN 欧洲 清华大学 加拿大、香港 租专线直接连入Internet 1993年，中科院高能物理所 美国 1994年，中关村地区示范网NCFC 美国 北京化工大学 日本 1995年，邮电部CHINANET 美国 教育部CERNET 美国 1996年，电子部CHINAGBN 美国 信阳师范学院计算机系

中国第一个跨园区互连网络NCFC 信阳师范学院计算机系

中国的公用计算机互连网络 商业性网络 公益性网络 中国公用计算机互连网CHINANET 中国“金桥”网CHINAGBN 中国教育和科研计算机网CERNET 中国科技网CSTNET 信阳师范学院计算机系

CNNIC的最新统计(1999.7) 连网主机数量：146万 网络用户数量：400万 专线入网主机数量：25万 电话拨号入网主机数量：121万 网络用户数量：400万 专线入网用户数量：76万 电话拨号入网用户数量：256万 两者兼有的用户数量：68万 信阳师范学院计算机系

3）计算机网络的发展趋势 电信网络的发展趋势 电视网络的发展趋势 计算机网络的发展趋势 - IP融合 高速信息网络的发展方向和研究计划 信阳师范学院计算机系

IP融合发展趋势 传统分立的信息网络 基于ATM集成化的信息网络 基于IP统一化的信息网络 信阳师范学院计算机系

传统分立的信息网络 好处 问题 使用已有的设备 相互独立 (reliability) 重复建设 成本高、庞杂 运行管理复杂 视频通过点到点传输 Data Voice IP ATM Video SDH/SONET Optical 信阳师范学院计算机系

分立信息网络的带宽资源分配 视频和话音占用固定的带宽 数据占用带宽比例小、可变，带有突发性 VBR Data Bandwidth Video CBR Telephony Time 信阳师范学院计算机系

基于ATM的集成化信息网络 好处 问题 统一的ATM基础平台 服务质量（Qos）保障 网状视频通信 ATM不普及 对于Multicast、SVC等技术支持不够 比单纯IP技术成本高 Data Video Voice IP ATM SDH/SONET Optical 信阳师范学院计算机系

集成信息网络的带宽资源分配 视频、话音和数据统计复用带宽 根据Cos/Qos确定排队的优先策略 Data Bandwidth VBR Video Telephony Time 信阳师范学院计算机系

基于IP的统一化信息网络 好处 挑战 统一的网络基础 新的世界经济 IP规模大、普及率高 实现边界策略路由 Internet增长的杠杆作用 主干网络设备刚问世 Qos仍有工业发展实力 SDH/SONET集成 Data Voice Video IP SDH/SONET Optical 信阳师范学院计算机系

1.3 计算机网络实例 1）清华大学校园网TUNET 2）中国教育和科研计算机网CERNET 信阳师范学院计算机系

1）清华大学校园网TUNET 第一阶段（世界银行贷款的NCFC项目） 第二阶段（“泰山”工程一期，1998年完成） 1993年建成国内第一个校园网 首次采用FDDI技术 第二阶段（“泰山”工程一期，1998年完成） 1996年主干网改造，重新划分子网 采用交换式FDDI技术 第三阶段（“泰山”工程二期，三年规划） 主干网将采用千兆位以太网技术 师生可以实现随时随地的网络访问 信阳师范学院计算机系

《计算机网络》第一章 TUNET主干网拓扑结构（1996） 信阳师范学院计算机系 信阳师范学院计算机系

2）中国教育和科研计算机网CERNET CERNET的发展历史 CERNET的发展现状 CERNET的主干网拓扑结构 CERNET承担的R&D项目 信阳师范学院计算机系

CERNET发展历史 1994年国家立项投资建设，1995年底完成第一期工程 国家教育部领导管理，服务于教育和科研等公益事业 第一个全国范围Internet主干网，中国四大互连网之一 1997年开始分担通信费用，自我运行 信阳师范学院计算机系

CERNET发展现状 已连接400多个单位，通达70多个城市，用户达40万 全国主干网速度：512K DDN，2M卫星信道 八大地区主干网速度：64K升级到256K-512K DDN 用户单位接入速度：64K到10M 国际信道：2M＋512K，4M+2x512K+2M 主要应用： Internet服务，教育和科研信息，图书文献 全国高校招生系统，分配系统，远程教育等 信阳师范学院计算机系

CERNET联网单位数量 信阳师范学院计算机系

CERNET联网主机数量 信阳师范学院计算机系

CERNET联网用户数量 信阳师范学院计算机系

CERNET主干网拓扑结构（1995） 信阳师范学院计算机系

CERNET主干网拓扑结构（1997） 信阳师范学院计算机系

CERNET主干网拓扑结构（1999） 信阳师范学院计算机系

CERNET国内互连状况（1999） 2Mbps DDN Lease Line CERNET CHINANET 10Mbps Optical Fiber 512kbps Microwave CSTNET CHINAGBN 信阳师范学院计算机系

CERNET国际互连状况（1999） UK Canada 2M 512k 2M 64k 2M CERNET Germany Beijing USA 128K 512k Digital Island (Hawaii) 信阳师范学院计算机系

CERNET主要发展策略 作为实现“ 科教兴国”战略的信息基础设施 运行靠自己，建设靠国家 主干网继续采用路由器＋专线技术 正在建设第二期工程：主干网卫星信道升级， 八大地区主干网及其主节点，信息服务基地 2000前，连接1000所高校，有条件的中小学 主干网继续采用路由器＋专线技术 正在进行路由器＋SDH，路由器＋光纤的试验 寻找SDH或光纤合作伙伴，建立高速主干网 开发先进的计算机网络及其应用关键技术 大力开发教育和科研的信息资源 信阳师范学院计算机系

CERNET承担的R&D项目 国家“八五”工业试验性项目（ 1994~1996 ） 国家“九五”重点科技攻关项目（ 1996~1998 ） 1995年12月通过国家级鉴定验收 1996年获国家教委科技进步一等奖，1997年获国家科技进步二等奖 国家“九五”重点科技攻关项目（ 1996~1998 ） “计算机信息网络及其应用关键技术研究” 1998年12月通过国家级鉴定验收 国家“211”工程（1999~2000） CERNET主干网升级改造 CERNET地区网和重点学科服务体系 信阳师范学院计算机系

计算机信息网络及其应用关键技术研究 先进网络管理与运行技术 网络及信息安全 网络互连和路由技术 网络设计和测试技术 中文网络应用环境和网络信息发现技术 典型计算机网络应用技术 计算机协同工作CSCW 远程教育 数字化图书馆 高性能计算 信阳师范学院计算机系

CERNET申请的R&D项目 国家863项目（1999~2000） 国家“教育振兴”计划（1999~2000） 中国高速信息示范网CAINONET 基于高速IP网的多媒体远程教育示范系统 高速IP网的网络运行监测和保障系统 国家“教育振兴”计划（1999~2000） 现代远程教育工程 信阳师范学院计算机系

课程总结 计算机网络的定义 计算机网络与其他信息网络的关系 计算机网络的发展趋势 信阳师范学院计算机系