計算機網絡概論第一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一本章學習目標本章主要介紹了計算機網絡的基礎知識。通過本章的學習，讀者應掌握以下內容：計算機網絡的產生與發展我國計算機網絡的現狀與發展計算機網絡的定義和組成計算機網絡的功能和應用計算機網絡的分類和拓撲結構

第二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1計算機網絡的產生與發展1.1.1計算機網絡的產生1.1.2計算機網絡的發展1.1.3計算機網絡系統的發展趨勢1.1.4計算機網絡對社會信息化發展的影響1.1.5我國計算機網絡的發展第三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1.1計算機網絡的產生1．具有遠程通信功能的單機系統2．具有遠程通信功能的多機系統3．具有統一體系結構、國際化標準協議的計算機網絡第四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．具有遠程通信功能

的單機系統其基本思想是在計算機內增加一個通信裝置，使主機具備通信功能。將遠程用戶的輸入輸出裝置通過通信線路與計算機的通信裝置相連。這樣，用戶就可以在遠程終端上鍵入自己的程序和數據，再由主機進行處理，處理結果通過主機的通信裝置，經由通信線路返回給用戶終端。第五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．具有遠程通信功能

的單機系統第六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．具有遠程通信功能的多機系統在主機前設置一臺通信處理機，專門負責與終端的通信工作。可以協助主機對信息進行預處理，讓主機的時間全部花在數據處理上。這樣就顯著地提高了主機進行數據處理的效率。在用戶終端較集中的區域設置線路集中器。大量終端先通過低速線路連到集中器上，集中器按照某種策略分別響應各個終端，并把終端送來的信息按一定格式匯集起來，再通過高速傳輸線路一起送給前端處理機，如圖l-2所示。第七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．具有遠程通信功能的多機系統第八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．具有統一體系結構、國際化標準協議的計算機網絡將分布在不同地理位置上的、具有獨立功能的計算機及其外部設備，通過通信線路和通信設備連接起來，按照某種事先約定的規則（通信協議）進行信息交換，以實現資源共享的系統稱為計算機網絡。

第九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．具有統一體系結構、國際化標準協議的計算機網絡第十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一

1.1.2計算機網絡的發展1．廣域計算機網絡的發展2．局域計算機網絡的發展3．互聯網的發展第十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．廣域計算機網絡的發展廣域網絡覆蓋面大，通常跨越許多地區、整個國家乃至跨洋過海連接。廣域網絡的發展是從ARPAnet的誕生開始的。早期的公用數據網采用的是模擬通信電話網，進而發展成為新型的數字通信公用數據網。典型的公用數據網有美國的Telenet等；我國也于1993年和1996年分別開通了公用數據網CHINAPAC和CHINADDN。第十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．局域計算機網絡的發展

局域計算機網絡是指分布于一個部門、一個校園或一棟樓內局部區域的計算機網絡，簡稱為局域網或局部網。一個單位或部門擁有的計算機數量越來越多，共享資源、互聯通信的要求促使了局域網的誕生和發展。典型局域網有EtherNet和Token-Ring等。第十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．互聯網的發展

ARPANET開創了網絡的一個新紀元，ARPANET成為Internet的主干網。美國國家科學基金會，于1986年建成了基于TCP/IP的國家科學基金網NSFNET。NSFNET也和ARPANET相連，并逐步成為Internet的主干網。

ANS公司于1993年建造了一個速率為45Mbps的主干網ANSNET以取代速率只有1.544Mbps的NSFnet。1996年主干網速率已提升到155Mbps，目前，因特網的一些主干網速率已提升到10GMbps，部分實驗線路速率已超過100Gb/s。第十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1.3計算機網絡系統的發展趨勢1．開放性方向發展2．一體化方向發展3．多媒體網絡方向發展4．高效、安全的網絡管理方向發展5．智能化網絡方向發展第十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．開放性方向發展計算機網絡系統開放性的體現，是基于統一網絡通信體系結構協議標準的互聯網結構，而統一網絡分層體系結構標準是互聯異種機的基本條件。標準化始終是發展計算機網絡開放性的一項基本措施。這種全球開放性必然引起網絡系統容量需求的極大增長，從而推動計算機網絡系統向廣域、寬帶、高速、大容量方向發展。21世紀的計算機網絡將是不斷融入各種新信息技術，進一步面向全球開放的廣域、寬帶、高速網絡。第十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．一體化方向發展“一體化”是一個系統優化的概念，其基本含義是：從系統整體性出發，對系統進行重新設計、構建，以達到進一步增強系統功能、提高系統性能、降低系統成本和方便系統使用的目的。第十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．一體化方向發展目前計算機網絡系統的這種一體化發展方向正沿著兩條不同的基本路徑展開：一是重新安排網絡系統內部元素的分工協同關系，例如客戶/服務器結構、各種專用瀏覽器、“瘦客戶機”、網絡計算機、無盤工作站等，被設得更專門化、更高效。二是基于虛擬技術，通過硬件的重新組織和軟件的重新包裝所構成的各種網絡虛擬系統第十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．多媒體網絡方向發展多媒體技術與計算機網絡的融合是必然的趨勢。目前多媒體處理控制技術的蓬勃發展，為多媒體計算機網絡的形成和發展提供了有力的技術支持。電信網、電視網和計算機網的“三網合一”也在更高層次上體現了多媒體計算機網絡系統的發展趨勢。21世紀的計算機網絡必定是融合包括電信、電視等更廣泛功能，滲入到千千萬萬家庭的多媒體計算機網絡。第十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一4．高效、安全的

網絡管理方向發展對于計算機網絡是這樣一個復雜的大系統，如果沒有有效的管理方法、管理體制和管理系統的支撐與配合，很難使它維持正常的運行，保證其功能和性能的實現。計算機網絡管理的基本任務包括系統配置管理、故障管理、性能管理、安全管理和計費管理等幾個主要方面。第二十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一4．高效、安全的

網絡管理方向發展網絡管理系統已成為計算機網絡系統中不可分割的一部分。當前網絡管理應著眼于網絡系統整體功能和性能的管理，趨于采用適應大系統特點的集中與分布相結合的管理體制。網絡系統的高效管理，特別是網絡系統的安全管理，顯得尤為重要。21世紀的計算機網絡應該是更加高效管理和更加安全可靠的網絡。

第二十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一5．智能化網絡方向發展人工智能技術在傳統計算機基礎上進一步模擬人腦的思維活動能力，包括對信息進行分析、歸納、推理、學習等更高級的信息處理能力，在現代社會信息化的過程中，人工智能技術與計算機網絡技術的結合與融合，構成了具有更多思維能力的智能計算機網絡，也是綜合信息技術的必然發展趨勢。21世紀的計算機網絡將是人工智能技術和計算機網絡技術更進一步融合的網絡系統，它將使社會信息網絡更加有序化，更加智能化。第二十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1.4計算機網絡對社會信息化發展的影響基于計算機網絡的各種網絡應用信息系統由于其技術綜合性和功能社會性正以不可抗拒之勢滲入到工業、農業、科技、軍事、金融、商貿和教育等各行各業以及人們生活的各個方面，正在深刻地影響和改變著人類社會傳統的生產、工作和生活方式。第二十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1.4計算機網絡對社會信息化發展的影響1．管理信息化2．企業生產自動化3．商貿電子化4．公眾生活服務信息化5．軍事指揮自動化6．網絡協同工作7．教育現代化8．政府上網和電子政府9．網絡安全第二十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．管理信息化管理信息系統MIS、辦公自動化OA及決策支持系統DSS的應用，將推動一切企事業單位管理的信息化、科學化，提高管理的有效性。這也是社會信息化的基礎。第二十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．企業生產自動化計算機集成制造系統CIMS的應用，是把企業生產管理、生產過程自動化管理及企業MIS系統統一在計算機網絡平臺上，推動了企業生產和管理的自動化進程，提高了生產效率、降低了生產成本，增加了企業效益。企業成為“社會的細胞”，企業信息化也是社會信息的重要一環。第二十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．商貿電子化電子商務、電子數據交換EDI等網絡應用把商店、銀行、運輸、海關、保險以至工廠、倉庫等各個部門聯系起來，實行無紙、無票據的電子貿易。它可提高商貿，特別是國際商貿的流通速度、降低成本、減少差錯、方便客戶和提高商業競爭能力，也是全球化經濟的體現，是構造全球信息社會不可缺少的紐帶。

第二十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一4．公眾生活服務信息化與電子商務有關的網上購物服務。基于信息檢索服務IRS的各種生活信息服務，如天氣預報信息等。基于聯機事物處理系統TPS的各種事物性公共服務，如飛機、火車聯網定票系統等。各種方便、快捷、價廉的網絡通信服務，如網絡電子郵件等。網上廣播、電視服務，如網上新聞組等。

第二十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一5．軍事指揮自動化基于C4I的網絡應用系統，把軍事情報采集、目標定位、武器控制、戰地通信和指揮員決策等環節在計算機網絡基礎上聯系起來，形成各種高速高效的指揮自動化系統，是現代戰爭和軍隊現代化不可少的技術支柱。這種系統在公安武警、交警、火警等指揮調度系統中也有廣泛應用。第二十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一6．網絡協同工作基于計算機支持合作工作CSCW系統的各種分布式環境協同工作的網絡應用，如合作醫療系統、合作著作系統、合作科學研究、合作軟件開發以及合作會議、合作辦公等，不僅有利于提高工作效率、工作質量，還能大量減少人和物的流動，減少交通能源的壓力。第三十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一7．教育現代化計算機輔助教育系統CAES，實際上也是一種基于計算機網絡的現代教育系統，它更能適應信息社會對教育高效率、高質量、多學制、多學科、個別化、終身化的要求，因此，有人把它看做教育領域中的信息革命或科教興國的重要措施。第三十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一8．政府上網和電子政府政府上網可以及時發布政府信息和接收處理公眾反饋的信息，增強人民群眾與政府領導之間的直接聯系和對話，有利于提高政府機關的辦事效率，提高透明度與領導決策的準確性，有利于廉政建設和社會民主建設。政府還是直接領導和規劃社會信息化的權利機構。政府上網使政府領導和干部直接置身于信息化的網絡環境中，感受社會信息化進程的脈搏，了解社會信息化的問題，對于領導好社會信息化建設也具有特殊的意義。第三十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一9．網絡安全計算機犯罪正在引起社會的普遍關注，而計算機網絡是攻擊的重點。計算機犯罪是一種高技術型犯罪，由于其犯罪的隱蔽性，對計算機網絡安全構成了巨大的威脅。國際上計算機犯罪正在以100%的速度增長，Internet上的“黑客”攻擊事件則以每年10倍的速度在增長，計算機病毒從1986年發現首例以來，十年間正以幾何級數增長，現已有2萬多種病毒，給計算機網絡帶來了很大的威脅。因此，網絡安全問題已引起了人們普遍的重視。第三十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.1.5我國計算機網絡的發展1．我國公用網的初步建立2．大型國有企業、機關專用計算機網絡的建立3．中小型企業、機關局域網的建立4．我國“三金”工程的建成5．我國Internet的建立6．我國計算機網絡發展戰略的幾點思考第三十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．我國公用網的初步建立（1）中國公用分組交換數據網（CHINAPAC）

1989年11月通過試運行和驗收，開始有3個分組節點（北京、上海、廣州）和8個集中器。在北京、上海設有國際出入口。（2）中國數字數據網（CHINADDN）它是我國的高速信息國道。它是利用光纖（包括數字微波和衛星）數字電路傳輸和數字交叉復用節點組成的數字數據傳輸網。目前DDN可達最高傳輸速率為150Mbps，用戶速率可達2Mbps。第三十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．大型國有企業、機關專用計算機網絡的建立

我國較早在鐵道部建立了自己的專用計算機網絡，在20世紀80年代后期，還有一些國民經濟的重要部門，如銀行、民航、海關、證券、衛生等部門也建立了自己的計算機網絡，如以北京的海關總署為中心連接全國39個海關的數據網、上海的萬國證券公司的全國資金清算網絡系統、全國民航的訂票系統、全國工商銀行聯網的OA系統等，它們采用了各種先進的網絡技術和通信技術，為我國網絡通信技術的發展開創了一個極好的機遇。第三十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．中小型企業、機關局域網的建立除了上述遠程廣域網外，20世紀80年代，PC機的發展帶動了局域網的大力發展。國內許多中小型單位、企業機關、大學、研究院都陸續安裝了大量的局域網。局域網的價格便宜，所有權和使用權都屬于本單位，便于開發、管理和維護，同時技術比較簡單，便于人們理解和接受，所以發展很快。我國廣大的公職人員、工程技術人員、產業工人等成為計算機網絡的用戶，計算機局域網的普及和應用在我國得到了迅速發展。第三十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一4．我國“三金”工程的建成國務院直接組織的“三金”工程，于1993年下半年開始啟動。“三金”工程指“金橋”、“金卡”和“金關”工程。“金橋”工程就是要建設我國社會經濟信息平臺。“金橋”工程是“三金”工程的基礎。“金卡”工程是指電子貨幣工程，是銀行信用卡支付系統工程。它是金融電子化和商業流通現代化的重要組成部分，將與銀行、內貿等部門緊密配合實施。“金關”工程是指國家對外經濟貿易信息網工程，當前主要推廣電子數據交換，實現無紙貿易。第三十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一5．我國Internet的建立目前，我國有可以與因特網互連的八個全國范圍的主要互聯網，它們是：中國公用計算機互聯網CHINANET、中國教育和科研計算機網CERNET、中國科學技術網CSTNET、中國網通公用互聯網（網通控股）CNCNET、中國聯通互聯網UNINET、寬帶中國CHINA169網（網通集團）、中國國際經濟貿易互聯網CIETNET和中國移動互聯網CMNET。第三十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一6．我國計算機網絡發展戰略的幾點思考主要有：（1）計算機網絡建設與基礎信息技術發展的關系（2）網絡基礎設施與應用系統建設的關系（3）中央統籌規劃與地方分散建設的關系（4）獨立自主與引進技術的關系第四十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2計算機網絡的定義和組成1.2.1計算機網絡的定義1.2.2計算機網絡的基本組成1.2.3通信子網與資源子網第四十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2.1計算機網絡的定義計算機網絡是計算機技術與通信技術相結合的產物，是獨立式計算機相互連接的集合。獨立式意味著每臺連網的計算機是完整的計算機系統，可以獨立運行用戶的作業；相互連接意味著兩臺計算機之間能夠相互交換信息。第四十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2.1計算機網絡的定義關于計算機網絡，還有一更詳細的定義，即：“計算機網絡是用通信線路和網絡連接設備將分布在不同地點的多臺獨立式計算機系統互相連接，按照網絡協議進行數據通信，實現資源共享，為網絡用戶提供各種應用服務的信息系統。”第四十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2.2計算機網絡的基本組成1．計算機網絡硬件系統2．計算機網絡軟件系統第四十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．計算機網絡硬件系統包括：主計算機、終端、集中器、前端處理機、通信處理機、通信控制器、線路控制器等。第四十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．計算機網絡軟件系統通常包括：網絡操作系統：它是最主要的網絡軟件，負責管理網絡中各種軟硬件資源。網絡通信軟件：它實現網絡中節點間的通信。網絡協議和協議軟件：它通過協議程序實現網絡協議功能。網絡管理軟件：它用來對網絡資源進行管理和維護。網絡應用軟件：它為用戶提供服務，解決某方面的實際應用問題。第四十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2.3通信子網與資源子網用戶資源子網專門負責全網的信息處理任務，以實現最大限度地共享全網資源的目標。用戶資源子網包括主機及其他信息資源設備。通信子網是計算機網絡中負責數據通信的部分，傳輸介質可以是架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖等有線通信線路，也可以是微波、通信衛星等無線通信線路。第四十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.2.3通信子網與資源子網1．用戶資源子網2．通信子網第四十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．用戶資源子網用戶子網的組成：（1）主計算機（2）終端（3）通信控制設備第四十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．通信子網（1）兩種類型的通信子網點對點通信子網、廣播式通信子網（2）通信子網的三種組織形式結合型、專用型、公用型（3）節點處理機節點處理機也叫做通信處理機或前端處理機，是一種專用計算機，一般由小型機或微型機配置通信控制硬件和軟件組成。主要完成以下三個功能：網絡接口功能、存儲/轉發功能、網絡控制功能。（4）通信線路通信線路用來連接上述組成部件。通信線路可以是有線通道，也可以是無線通道。第五十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.3計算機網絡的分類1.3.1計算機網絡的不同分類1.3.2根據網絡的傳輸技術進行分類1.3.3根據網絡的覆蓋范圍進行分類第五十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.3.1計算機網絡的不同分類（1）按網絡的拓樸結構分類：有星型網、環型網、總線網、樹型網、網狀網和混合網。（2）按網絡的交換方式分類：有電路交換網、信息交換網、分組交換網、幀交換網、信元交換網（即ATM網）。（3）按傳輸媒體分類：有細纜網、雙絞線網、光纖網、衛星網、無線網。（4）按使用單位或性質分類：有企業網、校園網、政府網、教育科研網。（5）按應用性質分類：有證劵業務網、新聞綜合業務網、多媒體公用信息網。第五十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.3.1計算機網絡的不同分類（6）按網絡操作系統分類：有NetWare網、WindowsNT網、LANManager網。（7）按生產廠家分類：有Novell網、IBMToken-Ring網、3ComEthernet網。（8）按網絡的控制方式分類：有集中式網絡、分布式網絡。（9）按網絡協議分類：有TCP/IP網、X.25網、ATM網、FDDI網。（10）按網絡的傳輸帶寬分類：有窄帶網、寬帶網。（11）按普及程度分類：有專用網絡、公眾網絡。第五十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.3.2根據網絡的傳輸技術進行分類1．廣播式網絡2．點到點式網絡第五十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．廣播式網絡在廣播式網絡中，所有聯網計算機都共享一個公共通信信道。當一臺計算機利用共享通信信道發送報文分組時，所有其他的計算機都會“接收”到這個分組。由于發送的分組中帶有目的地址與源地址，接收到該分組的計算機將檢查目的地址是否是與本節點地址相同。如果被接收報文分組的目的地址與本節點地址相同，則接收該分組，否則丟棄該分組。第五十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．點到點式網絡與廣播式網絡相反，在點到點式網絡中，每條物理線路連接一對計算機。假如兩臺計算機之間沒有直接連接的線路，那么它們之間的分組傳輸就要通過中間節點的接收、存儲、轉發，直至目的節點。由于連接多臺計算機之間的線路結構可能是復雜的，因此從源節點到目的節點可能存在多條路由。決定分組從通信子網的源節點到達目的節點的路由需要有路由選擇算法。采用分組存儲轉發與路由選擇是點到點式網絡與廣播式網絡的重要區別之一。第五十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.3.3根據網絡的覆蓋范圍進行分類1．局域網LAN2．城域網MAN3．廣域網WAN第五十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．局域網LAN局域網用于將有限范圍內（如一個實驗室、一幢大樓、一個校園）的各種計算機、終端與外部設備互連成網。局域網按照采用的技術、應用范圍和協議標準的不同可以分為共享局域網與交換局域網。局域網技術發展迅速，應用日益廣泛，是計算機網絡中最活躍的領域之一。第五十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．城域網MAN城市地區網絡常簡稱為城域網。城域網是介于廣域網與局域網之間的一種高速網絡。城域網設計的目標是要滿足幾十公里范圍內的大量企業、機關、公司的多個局域網互聯的需求，以實現大量用戶之間的數據、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。第五十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．廣域網WAN

廣域網也稱為遠程網。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。廣域網覆蓋一個國家、地區，或橫跨幾個洲，形成國際性的遠程網絡。廣域網的通信子網主要使用分組交換技術。廣域網的通信子網可以利用公用分組交換網、衛星通信網和無線分組交換網，它將分布在不同地區的計算機系統互連起來，達到資源共享的目的。第六十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.4計算機網絡的功能和應用1.4.1計算機網絡的功能1.4.2計算機網絡的應用第六十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1.4.1計算機網絡的功能1．通信功能2．資源共享3．提高系統的可靠性4．網絡分布式處理與均衡負載5．分散數據的綜合處理第六十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一1．通信功能通信功能是計算機網絡最基本的功能，且通信功能還是計算機網絡其他各種功能的基礎。所以通信功能是計算機網絡最重要的功能。

第六十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一2．資源共享

計算機資源主要指計算機硬件資源、軟件資源和數據資源，所以計算機網絡中的資源共享包括硬件資源共享、軟件資源共享和數據資源共享。總之，通過資源共享，大大地提高了系統資源利用率，使系統的整體性能價格比得到改善。第六十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一3．提高系統的可靠性在一個系統中，當某臺計算機、某個部件或某個程序出現故障時，必須通過替換資源的辦法來維持系統的繼續運行，以避免系統癱瘓。而在計算機網絡中，各臺計算機可彼此互為后備機，每一種資源都可以在兩臺或多臺計算機上進行備份。這樣當某臺計算機、某個部件或某個程序出現故障時，其任務就可以由其他計算機或其他備份的資源所代替，避免了系統癱瘓，提高了系統的可靠性。第六十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期一4．網絡分布式處理與均衡負載所謂網絡分布式處理，是指把同一任