第1章 计算机网络概论v本章学习目标v1.1 计算机网络的产生与发展v1.2 计算机网络的定义和组成v1.3 计算机网络的分类v1.4 计算机网络的功能和应用v1.5 计算机网络的拓扑结构v1.6 思考题本章学习目标v本章主要介绍了计算机网络的基础知识。通 过本章的学习，读者应掌握以下内容：l计算机网络的产生与发展l我国计算机网络的现状与发展l计算机网络的定义和组成l计算机网络的功能和应用l计算机网络的分类和拓扑结构 1.1 计算机网络的产生与发展v1.1.1 计算机网络的产生v1.1.2 计算机网络的发展v1.1.3 计算机网络系统的发展趋势v1.1.4 计算机网络对社会信息化发展的影响v1.1.5 我国计算机网络的发展1.1.1 计算机网络的产生v1具有远程通信功能的单机系统v2具有远程通信功能的多机系统v3具有统一体系结构、国际化标准协 议的计算机网络 1具有远程通信功能的单机系统v 其基本思想是在计算机内增加一个 通信装置，使主机具备通信功能。将远程 用户的输入输出装置通过通信线路与计算 机的通信装置相连。这样，用户就可以在 远程终端上键入自己的程序和数据，再由 主机进行处理，处理结果通过主机的通信 装置，经由通信线路返回给用户终端。1具有远程通信功能的单机系统2具有远程通信功能的多机系统v 在主机前设置一台通信处理机，专门负 责与终端的通信工作。可以协助主机对信息进行 预处理，让主机的时间全部花在数据处理上。这 样就显著地提高了主机进行数据处理的效率。在 用户终端较集中的区域设置线路集中器。大量终 端先通过低速线路连到集中器上，集中器按照某 种策略分别响应各个终端，并把终端送来的信息 按一定格式汇集起来，再通过高速传输线路一起 送给前端处理机，如图l-2所示。2具有远程通信功能的多机系统3具有统一体系结构、国际化标准协议的计算机网络v将分布在不同地理位置上的、具有独立 功能的计算机及其外部设备，通过通信线 路和通信设备连接起来，按照某种事先约 定的规则（通信协议）进行信息交换，以 实现资源共享的系统称为计算机网络。 3具有统一体系结构、国际化标准协议的计算机网络1.1.2 计算机网络的发展v1广域计算机网络的发展v2局域计算机网络的发展v3互联网的发展1广域计算机网络的发展v 广域网络覆盖面大，通常跨越许多地区 、整个国家乃至跨洋过海连接。广域网络的发展 是从ARPAnet的诞生开始的。v 早期的公用数据网采用的是模拟通信电 话网，进而发展成为新型的数字通信公用数据网 。典型的公用数据网有美国的Telenet等；我国也 于1993年和1996年分别开通了公用数据网 CHINAPAC和CHINADDN。2局域计算机网络的发展v 局域计算机网络是指分布于一个部 门、一个校园或一栋楼内局部区域的计算 机网络，简称为局域网或局部网。v 一个单位或部门拥有的计算机数量 越来越多，共享资源、互联通信的要求促 使了局域网的诞生和发展。典型局域网有 EtherNet和Token-Ring等。3互联网的发展v ARPANET开创了网络的一个新纪元，ARPANET成为 Internet的主干网。v 美国国家科学基金会，于1986年建成了基于TCP/IP 的国家科学基金网NSFNET。NSFNET也和ARPANET相连，并逐步 成为Internet的主干网。v ANS公司于1993年建造了一个速率为45Mbps的主干网 ANSNET以取代速率只有1.544Mbps的NSFnet。1996年主干网速 率已提升到155Mbps，目前，因特网的一些主干网速率已提升 到10GMbps，部分实验线路速率已超过100Gb/s。1.1.3 计算机网络系统的发展趋势v1开放性方向发展v2一体化方向发展v3多媒体网络方向发展v4高效、安全的网络管理方向发展v5智能化网络方向发展1开放性方向发展v 计算机网络系统开放性的体现，是基于 统一网络通信体系结构协议标准的互联网结构 ，而统一网络分层体系结构标准是互联异种机 的基本条件。标准化始终是发展计算机网络开 放性的一项基本措施。v 这种全球开放性必然引起网络系统容量 需求的极大增长，从而推动计算机网络系统向 广域、宽带、高速、大容量方向发展。21世纪 的计算机网络将是不断融入各种新信息技术， 进一步面向全球开放的广域、宽带、高速网络 。2一体化方向发展v “一体化”是一个系统优化的概念， 其基本含义是：从系统整体性出发，对系 统进行重新设计、构建，以达到进一步增 强系统功能、提高系统性能、降低系统成 本和方便系统使用的目的。2一体化方向发展v 目前计算机网络系统的这种一体化 发展方向正沿着两条不同的基本路径展开 ：v 一是重新安排网络系统内部元素的 分工协同关系，例如客户/服务器结构、各 种专用浏览器、“瘦客户机”、网络计算机 、无盘工作站等，被设得更专门化、更高 效。v 二是基于虚拟技术，通过硬件的重 新组织和软件的重新包装所构成的各种网 络虚拟系统3多媒体网络方向发展v 多媒体技术与计算机网络的融合是必然 的趋势。目前多媒体处理控制技术的蓬勃发展， 为多媒体计算机网络的形成和发展提供了有力的 技术支持。电信网、电视网和计算机网的“三网 合一”也在更高层次上体现了多媒体计算机网络 系统的发展趋势。21世纪的计算机网络必定是融 合包括电信、电视等更广泛功能，渗入到千千万 万家庭的多媒体计算机网络。 4高效、安全的网络管理方向发展v 对于计算机网络是这样一个复杂的 大系统，如果没有有效的管理方法、管理 体制和管理系统的支撑与配合，很难使它 维持正常的运行，保证其功能和性能的实 现。计算机网络管理的基本任务包括系统 配置管理、故障管理、性能管理、安全管 理和计费管理等几个主要方面。4高效、安全的网络管理方向发展v 网络管理系统已成为计算机网络系统中 不可分割的一部分。当前网络管理应着眼于网络 系统整体功能和性能的管理，趋于采用适应大系 统特点的集中与分布相结合的管理体制。网络系 统的高效管理，特别是网络系统的安全管理，显 得尤为重要。21世纪的计算机网络应该是更加高 效管理和更加安全可靠的网络。 5智能化网络方向发展v 人工智能技术在传统计算机基础上进一 步模拟人脑的思维活动能力，包括对信息进行分 析、归纳、推理、学习等更高级的信息处理能力 ，在现代社会信息化的过程中，人工智能技术与 计算机网络技术的结合与融合，构成了具有更多 思维能力的智能计算机网络，也是综合信息技术 的必然发展趋势。21世纪的计算机网络将是人工 智能技术和计算机网络技术更进一步融合的网络 系统，它将使社会信息网络更加有序化，更加智 能化。1.1.4 计算机网络对社会信息化发展的影响v 基于计算机网络的各种网络应用信 息系统由于其技术综合性和功能社会性正 以不可抗拒之势渗入到工业、农业、科技 、军事、金融、商贸和教育等各行各业以 及人们生活的各个方面，正在深刻地影响 和改变着人类社会传统的生产、工作和生 活方式。1.1.4 计算机网络对社会信息化发展的影响v1管理信息化v2企业生产自动化v3商贸电子化v4公众生活服务信 息化v5军事指挥自动化v6网络协同工作v7教育现代化v8政府上网和电子 政府v9网络安全1管理信息化v 管理信息系统MIS、办公自动化OA 及决策支持系统DSS的应用，将推动一切 企事业单位管理的信息化、科学化，提高 管理的有效性。这也是社会信息化的基础 。2企业生产自动化v 计算机集成制造系统CIMS的应用， 是把企业生产管理、生产过程自动化管理 及企业MIS系统统一在计算机网络平台上 ，推动了企业生产和管理的自动化进程， 提高了生产效率、降低了生产成本，增加 了企业效益。企业成为“社会的细胞”， 企业信息化也是社会信息的重要一环。3商贸电子化v 电子商务、电子数据交换EDI等网络应 用把商店、银行、运输、海关、保险以至工厂、 仓库等各个部门联系起来，实行无纸、无票据的 电子贸易。它可提高商贸，特别是国际商贸的流 通速度、降低成本、减少差错、方便客户和提高 商业竞争能力，也是全球化经济的体现，是构造 全球信息社会不可缺少的纽带。 4公众生活服务信息化v与电子商务有关的网上购物服务。v基于信息检索服务IRS的各种生活信息服务 ，如天气预报信息等。v基于联机事物处理系统TPS的各种事物性公 共服务，如飞机、火车联网定票系统等。v各种方便、快捷、价廉的网络通信服务，如 网络电子邮件等。网上广播、电视服务，如网上 新闻组等。 5军事指挥自动化v 基于C4I的网络应用系统，把军事情 报采集、目标定位、武器控制、战地通信 和指挥员决策等环节在计算机网络基础上 联系起来，形成各种高速高效的指挥自动 化系统，是现代战争和军队现代化不可少 的技术支柱。这种系统在公安武警、交警 、火警等指挥调度系统中也有广泛应用。6网络协同工作v 基于计算机支持合作工作CSCW系 统的各种分布式环境协同工作的网络应用 ，如合作医疗系统、合作著作系统、合作 科学研究、合作软件开发以及合作会议、 合作办公等，不仅有利于提高工作效率、 工作质量，还能大量减少人和物的流动， 减少交通能源的压力。7教育现代化v 计算机辅助教育系统CAES，实际 上也是一种基于计算机网络的现代教育系 统，它更能适应信息社会对教育高效率、 高质量、多学制、多学科、个别化、终身 化的要求，因此，有人把它看做教育领域 中的信息革命或科教兴国的重要措施。8政府上网和电子政府v 政府上网可以及时发布政府信息和接收 处理公众反馈的信息，增强人民群众与政府领 导之间的直接联系和对话，有利于提高政府机 关的办事效率，提高透明度与领导决策的准确 性，有利于廉政建设和社会民主建设。政府还 是直接领导和规划社会信息化的权利机构。政 府上网使政府领导和干部直接置身于信息化的 网络环境中，感受社会信息化进程的脉搏，了 解社会信息化的问题，对于领导好社会信息化 建设也具有特殊的意义。9网络安全v计算机犯罪正在引起社会的普遍关注，而 计算机网络是攻击的重点。计算机犯罪是一种 高技术型犯罪，由于其犯罪的隐蔽性，对计算 机网络安全构成了巨大的威胁。国际上计算机 犯罪正在以100%的速度增长，Internet上的“黑 客”攻击事件则以每年10倍的速度在增长，计 算机病毒从1986年发现首例以来，十年间正以 几何级数增长，现已有2万多种病毒，给计算机 网络带来了很大的威胁。因此，网络安全问题 已引起了人们普遍的重视。1.1.5 我国计算机网络的发展v1我国公用网的初步建立v2大型国有企业、机关专用计算机网络的建 立v3中小型企业、机关局域网的建立v4我国“三金”工程的建成v5我国Internet的建立v6我国计算机网络发展战略的几点思考1我国公用网的初步建立v（1）中国公用分组交换数据网（CHINAPAC ） v 1989年11月通过试运行和验收，开始有3 个分组节点（北京、上海、广州）和8个集中器。 在北京、上海设有国际出入口。 v（2）中国数字数据网（CHINADDN）v 它是我国的高速信息国道。它是利用光 纤（包括数字微波和卫星）数字电路传输和数字交 叉复用节点组成的数字数据传输网。目前DDN可达 最高传输速率为150Mbps，用户速率可达2Mbps。2大型国有企业、机关专用计算机网络的建立v 我国较早在铁道部建立了自己的专用计 算机网络，在20世纪80年代后期，还有一些国 民经济的重要部门，如银行、民航、海关、证 券、卫生等部门也建立了自己的计算机网络， 如以北京的海关总署为中心连接全国39个海关 的数据网、上