數據通信與計算機網絡信息工程學院李琦2012.3本課程的學習目的學習計算機網絡基本概念和基本原理掌握計算機網絡的分層體系結構，各層中所使用通信協議的工作原理.掌握一些網絡實用技術：網絡服務配置、路由器與交換機配置、網絡程序設計等。學時安排課堂講授38學時，實驗10學時隨堂考試(考二)平時成績（出勤、作業、實驗）：30%考試：70%成績教材計算機網絡與數據通信，于鋒著，中國水利水電出版社計算機網絡與數據通信實驗教程，于明著，中國水利水電出版社推薦參考書目計算機網絡〈第五版

〉，謝希仁著，電子工業出版社計算機網絡

，Andrew

S.Tanenbaum

著，清華大學出版社。用TCP/IP進行網際互連，DouglasE.Comer著，電子工業出版社本課程講授范圍（教材1~15章）計算機網絡概述數據通信基礎計算機網絡體系結構局域網技術網絡互連與設備廣域網技術TCP/IP協議與INTERNET網絡管理與網絡安全網絡服務配置、路由器與交換機配置、網絡程序設計數據通信數據通信的基本概念信息、數據、信號、數據通信系統等數據通信系統的質量指標傳輸速率、信道容量、傳輸質量的相關概念數據通信技術數據通信方式、調制和編碼、多路復用、傳輸介質差錯控制與校驗檢錯碼、糾錯碼數據交換技術電路交換、報文交換、分組交換計算機網絡體系結構應用層表示層會話層傳輸層網絡層鏈路層物理層通信子網面向通信面向服務面向應用直接面向用戶，為應用程序提供接口和服務數據轉換、加密、壓縮會話管理，協商進程間通信方式提供可靠數據傳輸，向上層提供獨立于網絡的服務實現尋址、路由選擇等功能，將分組傳給正確的主機將數據組成幀，進行差錯、流量控制規定物理信號形式、接口、速率OSI七層參考模型(OSIRM)應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用進程A應用進程B比特序列幀分組報文數據單元數據單元數據數據傳輸介質主機A主機B局域網技術局域網的特點、拓撲結構局域網體系結構-IEEE802標準介質訪問控制方式

CSMA/CD、Token-Ring、Token-Bus以太網（Ethernet）

共享式以太網、交換式以太網、快速以太網、千兆以太網FDDI、虛擬局域網VLAN、無線局域網網絡互連與網絡設備網卡中繼器集線器網橋交換機路由器網關交換機集線器網卡路由器中繼器廣域網技術公用電話網(PSTN)公用分組交換網（X.25）數字數據網（DDN）綜合業務數字網（ISDN）幀中繼（FR）異步傳輸模式(ATM)數字用戶線路（xDSL）應用層傳輸層網絡接口層網際層FTP、SMTP、HTTP、TelnetSNMP、DNS等面向連接的TCP、無連接的UDPIP、ICMP、ARP、RARP、IPv6TCP/IP協議廣泛支持各種物理網絡TCP/IP與OSI參考模型的對應關系應用層表示層會話層傳輸層物理層數據鏈路層網絡層OSI參考模型應用層傳輸層網絡接口網際層TCP/IP層次Ethernet,802.3,802.5FDDI等等TCP/IP支持所有的、標準的物理和數據鏈路協議網絡管理為什么需要網絡管理網絡管理系統的功能故障管理、計費管理、配置管理、性能管理、安全管理等如何進行網絡管理網絡管理的系統結構網絡管理的協議SNMP網絡安全技術網絡安全概述常見網絡攻擊方法

DoS、特洛伊木馬、緩沖區溢出、信息欺騙、病毒等網絡安全防范技術訪問控制、信息加密、防火墻、防病毒等InternetWWW、FTP、E-mail、Telnet等活動目錄

TCP/IP協議配置

DNS服務配置

DHCP服務配置

IIS----FTP、Web服務配置網絡編程：HTML、ASP、SOCKETS編程Windows網絡操作系統網絡命令

ping,ipconfig,netstat,tracert,arp等路由器、交換機配置

ciscoIOS的使用(命令)，配置路由器的接口，配置靜態路由，配置動態路由，配置VLAN等ASP編程SOCKETS編程Windows網絡服務配置

實驗計算機網絡概述計算機網絡的概念計算機網絡的發展計算機網絡系統組成計算機網絡的分類因特網的發展計算機網絡的概念

計算機網絡的定義通過數據通信系統把地理上分散的自主計算機系統互連起來，通過功能完善的網絡軟件（包括網絡通信協議、網絡操作系統等）實現數據通信和資源共享的一種計算機系統。計算機網絡就是一些互連的自主計算機系統的集合計算機網絡的特點

自主計算機系統具有獨立運算處理的能力以資源共享為核心目的計算機技術和通信技術相結合通過網絡軟件進行控制管理，通信協議是關鍵數據通信資源共享提高可靠性數據的分布式處理計算機網絡的功能計算機網絡的發展過程縱觀計算機網絡的發展歷史可以發現，它和其他事物的發展一樣，也經歷了從簡單到復雜，從低級到高級的過程。在這一過程中，計算機技術與通信技術緊密結合，相互促進，共同發展，最終產生了計算機網絡。

1954年，出現了被稱作收發器（transceiver）的終端，人們使用這種終端首次實現了將穿孔卡片上的數據通過電話線路發送到遠地計算機。此后，電傳打字機也作為遠程終端和計算機相連，用戶可以在遠地的電傳打字機上輸入自己的程序，而計算機計算出來的結果也可以傳送到遠地的電傳打字機上并打印出來，計算機網絡的基本原型就這樣誕生了。計算機網絡的產生計算機網絡發展的三個階段

以單個計算機為中心的遠程聯機系統，構成面向終端的計算機網絡多個主機互連，各主機相互獨立，無主從關系的計算機--計算機網絡具有統一的網絡體系結構，遵循國際標準化協議的計算機網絡HostModemModemTerminal線路控制器線路控制器：負責計算機和線路的通信，主要完成串行和并行傳輸的轉換和簡單的差錯控制。面向終端的計算機網絡H:主機M:調制解調器T:終端終端：“啞終端”---通信接口、顯示器、鍵盤終端可以在很遠的地方使用主機的資源Host多重線路控制器多重線路控制器：控制多條線路，主機負責每條線路的收發，通過撥號多個終端可以連接到主機上。PSTN面向終端的計算機網絡Host線路控制器前端處理機（FEP）：

完成全部的通信任務，而讓主機專門進行數據的處理，從而減輕了主機的負擔，提高了主機處理數據的效率。PSTNFEP面向終端的計算機網絡線路控制器終端集中器:

把多個終端連起來，通過MODEM及高速線路與遠程中心計算機的FEP相連。提高了線路的利用率，節約了遠程線路的投資。PSTNFEP面向終端的計算機網絡終端集中器面向終端的計算機網絡特點：終端無獨立的處理能力，單向共享主機的資源網絡結構屬于集中控制方式，要求中心的主機有很高的性能。主機負擔了系統中主要的信息處理的任務，可靠性低

1962-1965年，美國國防部高級研究計劃署（ARPA）和英國國家物理實驗室（NPL）都在對新型的計算機通信技術進行研究。英國NPL的David于1966年首次提出了“分組”（packet）這一概念。到1969年12月，DARPA的計算機分組交換網ARPANET投入運行。ARPANET的成功，標志著計算機網絡的發展進入了一個新紀元計算機-計算機網絡

ARPANET的成功運行使計算機網絡的概念發生了根本性的變化。早期的面向終端的計算機網絡是以單個主機為中心，各終端通過電話網共享主機的硬件和軟件資源。分組交換網則以通信子網為中心，主機和終端都處在網絡的邊緣，它們構成資源子網。用戶不僅共享通信子網，而且還可共享資源子網豐富的硬件和軟件資源。這種以通信子網為中心的計算機網絡稱為第二代計算機網絡把通信從主機分離出來，設置CCP，主機間的通信通過CCP的中繼功能間接進行。通信子網（內層）:由CCP組成的傳輸網絡資源子網（外層）:網上主機組成。主機負責數據處理，是計算機網絡資源的擁有者CCPCCPCCP具有通信子網的計算機網絡通信控制處理機CCP具有公共數據通信網的計算機網絡公用數據通信網通信子網的規模進一步擴大，通信子網變成了社會公用的數據通信網資源的多向共享分散控制分組交換采用專門的通信控制處理機分層的網絡協議如：ARPANET,CYBERNET,EIN（歐洲情報網）NPL（英國國家物理實驗室）等計算機--計算機網絡的特點開放式標準化網絡經過60-70年代的發展，網絡的技術、方法、理論逐漸成熟。各大計算機公司制定自己的網絡技術標準，最終促成國際標準的制定，遵循網絡體系機構標準建成的網絡稱為第三代網絡。按標準化水平分為兩個階段各計算機制造廠商網絡結構標準化

IBM的SNA、DEC的DNA等國際網絡體系結構的標準化

ISO成立了TC97下屬的SC16，制定了ISO/OSIRM1980年2月IEEE802標準出臺在網絡中，相互通信的計算機必須高度協調工作，而這種“協調”相當復雜。為降低網絡設計的復雜性，早在當初設計ARPANET時就有專家提出了層次模型。分層設計方法可以將龐大而復雜的問題轉化為若干較小且易于處理的子問題。第三代計算機網絡是基于網絡分層模型的開放式互聯網絡

OSI的分層參考模型對于網絡體系結構的理論有重要的貢獻。但是在實踐上OSI沒有取得成功，沒有形成以OSIRM為網絡架構的互聯網絡。實際形成和使用的是基于TCP/IP的因特網。本質上說，Internet仍然是基于分層模型的互聯網絡，應該仍然屬于第三代計算機網絡的范疇。計算機網絡的發展趨勢網絡的高速化通信網絡的綜合服務和寬帶化網絡智能化通信的移動性網絡的安全性計算機網絡的組成點（網絡節點）網絡中計算機和各種中繼設備

訪問節點:用戶端的計算機

轉接節點:負責傳遞信息的中間通信設備，如集中器、路由器等

線網絡中的通信信道--傳輸介質和相關通信設備計算機網絡的邏輯結構NCNCNCNCNCHHHHHTTTTTTT通信子網資源子網NC—通信處理機，H—主機，T—終端計算機網絡=通信子網+資源子網通信子網

包括負責數據通信的設備與通信線路資源子網包括負責數據處理以實現網絡資源共享的計算機與終端應用層表示層會話層傳輸層物理層數據鏈路層網絡層ISO/OSI參考模型通信子網資源子網將通信子網的任務從主機中抽取出來，由通信子網中的設備專門解決數據傳輸和通信控制問題資源子網中的計算機可集中精力處理數據，提高主機效率和網絡的整體性能。點對點通信子網信源發出的信息經過多個交換節點轉發到信宿一般用于廣域網廣播式通信子網所有計算機共享同一信道，必須有相應的信道訪問控制技術分配信道使用權,一般用于局域網兩種類型的通信子網計算機網絡分類按覆蓋范圍劃分局域網(LAN，LocalAreaNetwork)

工作范圍：幾m~幾km，同一個樓房、校園城域網(MAN，MetropolitanAreaNetwork)

工作范圍：幾km~幾十km,同一城市

廣域網(WAN，WideAreaNetwork)

工作范圍：幾十km~幾千km,同一國家、州、全球按拓撲結構劃分

網絡的拓撲結構是指拋開網絡中的具體設備用點和線來抽象出網絡系統的邏輯結構?？偩€型星型環型 樹型網狀型按傳輸速率劃分低速網絡:

傳輸速率為幾十至10Kbps

中速網絡:

傳輸速率為幾M至幾十Mbps高速網絡:

傳輸速率為100M至幾Gbps

按傳輸媒體劃分有線計算機網

：雙絞線、同軸電纜和光纖

無線計算機網：無線電波、微波、紅外線按交換方式劃分電路交換網：電話系統報文交換網：電報

分組交換（信元交換）網：因特網、ATM

按傳輸技術劃分廣播式網絡：總線形網、環形網、微波衛星網等。點到點傳播網絡：星形、樹形、網形等。按使用范圍劃分公用網：如CHINAPAC專用網：如某單位的內部網絡按網絡控制方式劃分集中式網絡

網絡處理的控制功能集中在一個或少數幾個節點上，所有的信息流必須經過這些節點之一。這些節點是網絡處理的控制中心。如星形網。簡單，但可靠性、可擴充性、靈活性差分布式網絡

網絡中不存在處理的控制中心，每個節點至少和另兩個節點相連，信息從一個節點到另一個節點可能有多條路徑。各節點以平等地位相互協調工作和交換信息，可共同完成大型任務。如網狀型網絡。信息處理的分布性、高可靠性、可擴充性Internet的起源1962年的ARPANET是Internet最早的雛形E-mail，FTP和Telnet是Internet上最早出現的重要工具，因特網的產生和發展TCP/IP協議的產生1972年，提出建立一種能保證計算機之間進行通信的標準規范（即“通信協議”）1974年，IP和TCP問世，合稱TCP/IP協議1980年，VintonCerf提出：在各網絡內部使用自己的通訊協議，在和其它網絡通信時使用TCP/IP協議-----導致Internet的誕生，確立TCP/IP的地位。Internet的基礎—NSFNET(NationalScienceFoudation,美國國家基金)80年代中期，NSFNET建立86年形成NSFNET的雛形89年NSFNET通信線路速度升到T1，并連接13個骨干結點91年，ARPANET退役，NSFNET成為Internet基礎90年代初期，Internet成為“網際網”：各子網分別負責自己的架設和運作，并通過NSFNET互聯。NSFNET是Internet最主要的成員網。美洲以外的網絡逐漸接入NSFNET主干或其子網。Internet的發展信息高速公路計劃：1993年，美國公布“國家信息基礎設施建設NII”,即信息高速公路建設計劃；1994年，國際電信聯盟ITU提出“全球信息基礎設施GII”的構想；Internet在1994-1995年迅速發展：用戶數、ISP數量、信息類型、信息服務、產值我國互聯網發展電子郵件交換階段86---93年，Internet在中國起步86年，北京計算機應用技術研究所啟動了名為CANET（ChineseAcademicNetwork）的國際互聯網項目。87年9月，北京計算機應用技術研究所正式建成我國第一個Internet電子郵件節點，通過撥號X.25線路，連通Internet的電子郵件系統。9月14日發出中國第一封電子郵件“AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld.（越過長城，走向世界）”，揭開了中國人使用互聯網的序幕

90年，CRN（ChineseResearchNetwork）項目90年11月，錢天白教授代表中國正式在SRI-NIC（StanfordResearchInstitute'sNetworkInformationCenter）注冊登記了中國的頂級域名CN93年3月，中國部分連入Internet的第一根專線94年4月，NCFC通過美國Sprint公司連入Internet的64K國際專線開通，實現了與Internet的全功能連接。中國被國際上正式承認為真正擁有全功能Internet的國家

從1994年開始，中國實現了和互聯網的全功能連接，大型電腦網絡項目正式啟動，互聯網在我國進入飛速發展時期。直接連接互聯網的網絡：中國科學技術網絡（CSTNET）中國教育和科研計算機網（CERNET）中國公用計算機互聯網（CHINANET）中國金橋信息網（CHINAGBN）近年來，我國的互聯網取得了更大的發展國際出口帶寬總量為1,389,529Mbps，增長迅速，較2011年6月增加17.5%。連接國家有美國、俄羅斯、法國、英國、德國、日本、韓國、新加坡等。網站數量達到230萬個域名總數為775萬，其中.CN域名353萬截至2011年12月底，我國大陸IPv4地址總數為3.3億中國互聯網信息中心的調查報告（2012.1）中國電信809,881中國聯通466,932 中國科技網18,500 中國教育和科研計算機網11,