第1 章 计算机网络概述new

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1、第1章计算机网络概述教学提示：计算机网络是当今计算机科学与工程中迅速发展的新兴技术之一，也是计算机应用中一个空前活跃的领域。计算机网络是计算机技术与通信技术相互渗透、密切结合而形成的一门交叉科学。计算机网络的发展和应用水平直接反映了一个国家计算机技术和通信技术的水平。在以信息化带动工业化和以信息化推进现代化的过程中，计算机网络扮演着越来越重要的角色。教学要求：了解计算机网络的基本知识，掌握计算机网络的拓扑结构、计算机网络的功能、特点与应用，理解计算机网络的体系结构及OSI参考模型和TCP/IP参考模型。1.1计算机网络的形成与发展计算机网络涉及到通信技术与计算机技术两个领域

2、。目前，计算机技术与通信技术日益紧密结合，形成了计算机网络技术，并为人类社会的进步做出了极大的贡献。计算机技术与通信技术的结合主要表现在两个方面：一方面，通信网络为计算机系统之间的数据传输和数据交换提供了物质基础；另一方面，计算机技术的发展渗透到通信技术中，促进了通信技术的发展，提高了通信网络的性能。随着计算机的普及，计算机网络正以前所未有的速度向世界上的每一个角落延伸。与计算机技术相比，通信技术是一门相对古老的技术，19世纪30年代发明了电报，19世纪70年代发明了电话。自1946年第一台数字电子计算机问世以后，在开始的大约十年时间内，计算机技术和通信技术之间几乎没有什么

3、联系。当时，数字电子计算机的数量很少，并且价格十分昂贵，只为少数专业人士使用，并且在使用时非常不方便。自20世纪60年代以来，人们就不断进行计算机技术与通信技术的结合，并取得了巨大的成功，逐渐形成了现代的计算机网络技术，并不断地向前发展。1.1.1计算机网络的形成与发展进程1.第一代——面向终端的计算机网络1954年，人们开始使用一种被称作收发器的终端，将穿孔卡片上的数据从电话线路上发送到远地的计算机。后来，用户可在远地的电传打字机上输入自己的程序，而计算机算出的结果又可以从计算机传送到远地的电传打字机上打印出来。计算机技术与通信技术的结合就这样开始了。由于当初计算机是为成

4、批处理信息而设计的，所以当计算机与远程终端相连接时，必须在计算机上增加一个接口，并且应使这个接口对计算机系统的软、硬件的影响尽可能地小。这样，就出现了如图1.1所示的线路控制器(LineController)。在图1.1中，调制解调器用于完成计算机或终端上的数字信号与电话线路上传输的模拟信息之间的转换。早期的线路控制器只能和一条通信线路相连，同时也只能适用于某一种固定的传输速率。由于在通信线路上信号是串行传输的，而在计算机系统内信息是并行传输的，因此线路控制器要能够进行串、并转换并进行相应的差错控制，以保证通信的正确性。此时，计算机仍主要用于成批处理，这样图1.1所示的系统

5、通常被称为联机系统，以区别于早期的脱机系统。图1.1计算机通过线路控制器与远程终端连接随着远程终端的增多，为避免一台计算机使用多个线路控制器，20世纪60年代初期，出现了多重线路控制器(MultilineController)，它可以和多个远程终端相连接，如图1.2所示。这种联机系统也被称为面向终端的计算机通信网。这是第一代计算机网络，在这代网络中，计算机是网络的中心和控制者，终端围绕着中心计算机分布在四周，而计算机的主要任务还是成批处理信息。调制解调器调制解调器公用电话网调制解调器调制解调器终端多重线路计算机控制器调制解调器调制解调器图1.2多重线路控制器的使用——面向终

6、端的连接2.第二代——面向通信的计算机网络在20世纪60年代末期至20世纪70年代中期，在单主机联机网络的基础上，完成了计算机网络体系结构与网络协议的研究，并形成了初级计算机网络，又称为计算机-计算机网络。这一代计算机网络划分为两大部分：一部分是以交换机为中心的通信子网，另一部分是由若干个主机和终端构成的用户资源子网。这代网络以通信子网为中心，并且以分组交换技术为基础理论。世界上第一个最成功的远程计算机网络是1969年由美国高级研究计划局(ARPA，AdvancedResearchProjectAgency)组织研制的ARPAnet网络。1969年12月，美国的分组交换网A

7、RPAnet(当时仅4个节点)投入运行，从此，计算机网络的发展就进入了一个崭新的纪元。1971年2月ARPAnet建成了具有15个节点、23台主机的网络并投入运行，它是世界上最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的许多概念和方法都来源于它，人们通常认为它是现代计算机网络的起源，同时，它也是Internet的起源。ARPAnet首先将一个计算机网络划分为“通信子网”和“资源子网”两大部分，现在的计算机网络仍然沿用这种组织方式，如图1.3所示。在计算机网络中，通信子网完成全网的数据传输和数据转发等通信处理工作，资源子