2012-2013學年第2學期主講教師：趙玉娟計算機通信網絡課程的任務、目的和基本要求專業選修課，主要介紹計算機網絡的基本概念、基本原理和方法。使學生掌握計算機網絡的基本概念、基本原理、基本方法，理解網絡分層體系結構、網絡協議設計原理與工作機理。具備一定的網絡設計與分析、網絡組建、網絡運維管理等網絡技術應用能力，以及較好的網絡工程素養，為從事計算機及數據通信網絡相關領域的技術研發、工程應用等打下良好基礎。課程教學強調培養學生的獨立思考能力、科學思維方法和求知創新精神。課程相關資源教材：計算機網絡（第3版）.吳功宜編著.清華大學出版社參考教材《計算機網絡（第5版）》.謝希仁著.電子工業出版社，2008年《計算機網絡（第5版）》.AndrewS.Tanenbaum

著.清華大學出版社，2012年《計算機網絡自頂向下方法（原書第四版）》，JamesF.Kurose,Keith

W.Ross著，陳鳴等譯，人民郵電出版社，2009教材介紹AndrewS.Tanenbaum，計算機網絡（第5版），機械工業出版社[中/英]JamesF.Kurose，計算機網絡自頂向下方法，機械工業出版社謝希仁，計算機網絡（第5版），電子工業出版社本課程選用教材：吳功宜，計算機網絡（第3版），清華大學出版社

實驗安排實驗安排：第11-15周，周四第1大節；電子郵箱：zhaoyujuan@教學安排教學時數：54學時（44/10）教學方式：理論授課+上機實踐考試及成績：學期末閉卷筆試；總分100平時成績：10%（考勤/作業）實驗成績：20%（上機操作/實驗報告）期末筆試：70%第1章計算機網絡概述學習目標學習目標：了解網絡及Internet基本概念和特點，了解計算機網絡常用分類，了解計算機網絡的性能指標。本章要點：計算機網絡基本概念和特點，Internet組成和發展，計算機網絡分類。計算機網絡的性能指標。目錄計算機網絡基本概念計算機網絡的產生和演變計算機網絡的性能指標1計算機網絡基本概念什么是計算機網絡？計算機網絡是“以相互共享資源的方式互聯起來的自治計算機系統的集合”。網絡(network)由若干結點(node)和連接這些結點的鏈路(link)組成。結點鏈路廣義觀點的定義：以傳輸信息為目的，用通信線路將多個計算機連接起來的計算機系統的集合。資源共享觀點的定義：以相互共享資源的方式互聯起來的自治計算機系統的集合用戶透明性觀點的定義：存在著一個能為用戶自動管理資源的網絡操作系統，由它調用完成用戶任務所需要的資源，而整個網絡像一個大的計算機系統一樣對用戶是透明的。1計算機網絡基本概念計算機網絡的主要特征：組建計算機網絡的主要目的是實現計算機資源的共享；互聯的計算機系統是自治的系統；聯網計算機之間的通信必須遵循共同的網絡協議。1計算機網絡基本概念Computernetwork、internet、Internet與Intranet的區別與聯系：計算機網絡（computernetwork）是指用通信技術將大量獨立計算機系統互聯起來的集合。網絡互聯（internet,internetworking）是將多個計算機網絡互聯成大型網絡系統的技術術語。Internet或因特網、互聯網是專有名詞，專指目前廣泛應用、覆蓋了全世界的大型網絡系統。Intranet指一些內部的專用網絡系統。1計算機網絡基本概念計算機網絡分類不同作用范圍的網絡廣域網WAN(WideAreaNetwork)城域網MAN(MetropolitanAreaNetwork)局域網LAN(LocalAreaNetwork)個人區域網PAN(PersonalAreaNetwork)1計算機網絡基本概念計算機網絡分類從網絡的使用者進行分類公用網(publicnetwork)專用網(privatenetwork)1計算機網絡基本概念計算機網絡拓撲的定義因特網中各種網絡的結構都會具備某一種網絡拓撲所共有的特征。為了研究復雜的網絡結構，需要掌握網絡拓撲（networktopology）的基本知識。理解網絡拓撲知識，需要注意以下幾個問題：拓撲學是幾何學的一個分支，它是從圖論演變過來的。計算機網絡拓撲是通過網中節點與通信線路之間的幾何關系表示網絡結構。計算機網絡拓撲是指通信子網的拓撲結構。1計算機網絡基本概念計算機網絡拓撲的分類與特點基本的網絡拓撲有五種：星形、環形、總線型、樹狀和網狀干線耦合器環形網集線器星形網總線網樹形網目錄計算機網絡基本概念計算機網絡的產生和演變計算機網絡的性能指標計算機網絡的產生和演變1.以主機為中心的聯機終端網絡系統缺點：主機負荷重——數據處理＋通信； 線路利用率低。改進：終端集中器； 前端處理機（FEP)，或稱通信控制處理機（CCP）。例子：飛機訂票系統HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點)通信線路(電話線路)2.以通信子網為中心的主機互連特征多個終端聯機系統的互聯，形成了多主機為中心的網絡網絡結構從“主機-終端”轉變為“主機-主機”有兩種連接形式：計算機網絡的產生和演變CCP負責網絡上的通信控制和處理，由它們組成了帶有通信功能的內層網絡，即通信子網主機負責數據處理，它們構成了網絡的資源子網。2.以通信子網為中心的主機互連例子：因特網的前身——ARPANet（高級研究計劃局）分組交換技術的誕生早期的線路交換廣泛應用于電話線路；1964年提出的分組交換，適用于計算機通信網的數據傳輸，也是現代因特網技術的基礎之一。計算機網絡的產生和演變3.具有層次化體系結構的標準化網絡為什么需要標準化？不同網絡設備之間的兼容性和互操作性是推動網絡體系結構的標準化的原動力標準化過程的演變 廠商標準：IBM-SNA（系統化網絡體系結構），DEC-DNA（數字網絡體系結構）缺點：適用范圍（同樣存在兼容性的問題）

技術壟斷（很容易形成壟斷）

標準不統一（影響了用戶的利益）計算機網絡的產生和演變3.具有層次化體系結構的標準化網絡標準化的時機各廠商、研究機構、大學在網絡技術、方法、理論等方面的研究日趨成熟是其基礎國際標準OpenSystemInterconnection/ReferenceModel(開放系統互聯參考模型，簡稱OSI參考模型)事實上的標準：TCP/IP(因特網的骨干協議)計算機網絡的產生和演變4.Internet的應用與高速網絡技術的發展Internet對推動世界科學、文化、經濟和社會的發展有著不可估量的作用。同時，高速網絡的發展也引起了人們越來越多的注意。1993年，美國政府宣布了國家信息基礎設施建設計劃，即信息高速公路。隨后，很多國家也紛紛開始制定各自的信息高速公路的建設計劃。計算機網絡的產生和演變1969年美國國防部建立的ARPANet網用于軍事實驗。1984年ARPANet分解成兩部分：民用科研網（ARPANet）和軍用計算機網絡（MILNet）。1986年NSFNet（NationalScienceFoundation，美國國家科學基金會）建立，NSFNet接管ARPANet并改名Internet。該網絡由美國13個主干結點構成，主干結點向下連接各個地區網，再連到各個大學的校園網，采用TCP/IP作為統一的通信協議標準。最初，NSFNet的主干網的速率不高，僅為56kbit/s。之前，Internet被嚴格限制在科技、教育和軍事領域，目的促進科學技術和教育的發展而建立的；1991年后，Internet轉為商用。

因特網的產生和發展名詞解析ISP（InternetServiceProvider，因特網服務提供商）萬維網WWW(WorldWideWeb)在因特網上的廣泛使用，大大方便了廣大非網絡專業人員對網絡的使用，成為因特網的這種指數級增長的主要驅動力。1996年，美國的一些研究機構和34所大學提出研制和創建新一代因特網的設想，即“下一代因特網計劃（NGI計劃）”我國互聯網應用的發展我國互聯網發展狀況數據由中國互聯網絡信息中心（CNNIC）組織調查、統計。調查統計的內容主要包括：中國網民人數、互聯網普及率，以及網民結構特征、上網條件、上網行為、互聯網基礎資源等方面的基本情況。2013年1月15日，中國互聯網絡信息中心（CNNIC）在京發布了《第31次中國互聯網絡發展狀況統計報告》。網民規模增速放緩，手機網民增幅明顯；家庭接入網絡比例超九成，手機微博用戶近三分之二；網購和團購保持高增長率，手機端商務應用迅速擴張。CERNet簡介中國教育和科研計算機網CERNET是由國家投資建設，教育部負責管理，清華大學等高等學校承擔建設和管理運行的全國性學術計算機互聯網絡。它主要面向教育和科研單位，是全國最大的公益性互聯網絡。CERNET分四級管理，分別是全國網絡中心；地區網絡中心和地區主結點；省教育科研網；校園網。CERNET全國網絡中心設在清華大學，負責全國主干網的運行管理。28計算機網絡發展的三條主線主線1ARPANET----TCP/IP----Internet主線2無線分組網----無線自組網----無線傳感器網絡主線3網絡安全技術目錄計算機網絡基本概念計算機網絡的產生和演變計算機網絡的性能指標計算機網絡的主要性能指標帶寬（bandwidth）原指某個信號具有的頻帶寬度，單位是赫茲（用于傳送模擬信號）；當傳送數字信號時，人們將“寬帶”作為數字信道所能傳送的“最高數據傳輸速率”的同義詞。單位：bit/s（bps）；常用單位：kbit/s、Mbit/s、Gbit/s、Tbit/s描述帶寬也常常把“比特/秒”省略；例如，“線路的帶寬是10M”，實際指10Mb/s；比較：計算機網絡中的數據傳輸單位M指的是106計算機系統內的數據存儲單位M指的是220延時(delay或latency)延時是描述網絡性能的重要參數之一。網絡延時包括發送延時、傳播延時、排隊延時與處理延時。發送延時:發送數據時，數據塊從結點進入到傳輸媒體所需要的時間。也就是從發送數據幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發送完畢所需的時間。發送延時=數據塊長度（比特）信道帶寬（比特/秒）延時(delay或latency)傳播延時：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費的時間。信號發送速率和信號在信道上的傳播速率是完全不同的概念。傳播延時=信道長度（米）信號在信道上的傳播速率（米/秒）三種延時所產生的地方從結點A向結點B發送數據1011001…發送器隊列在鏈路上產生傳播延時結點

B結點

A在發送器產生發送延時在結點

A中產生處理延時和排隊延時數據鏈路延時(delay或latency)處理延時：交換結點為存儲轉發而進行一些必要的處理所花費的時間。數據經歷的總延時就是發送延時、傳播延時、處理延時之和：注意：在總延時中，究竟是哪一種延時占主導地位，需要具體問題具體分析。總延時=發送延時+傳播延時+排隊延時+處理延時舉例說明：例1：有一個長度為100M字節（M=220）的待發送數據塊在帶寬為1Mbps（M=220）的信道上，發送延時為： 100×1048576×8÷106bps

=838.9s（約14min）若用光纖將這個數據塊傳送至1000km遠的計算機，傳播延時: 106÷（2.0×108m/s）=5ms本例中，總延時主要由發送延時來決定，舉例說明：例2：待發送的數據僅為1個字節（8bit）在1Mbps的信道上，發送延時為： 8÷106bps=8μm當傳播延時同樣為