第一章計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概論

第一節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的起源與發(fā)展

1.世界上第一臺電子計算機ENIAC

2.計算機誕生后，作為信息處理的核心器件，被廣泛應(yīng)用在科學(xué)計算、工業(yè)控制、人工智

能、數(shù)據(jù)管理和輔助設(shè)計等各個領(lǐng)域。

3.從資源共享角度定義反應(yīng)當(dāng)前計算機網(wǎng)絡(luò)的基本特征即：計算機網(wǎng)絡(luò)是以能夠相互共享

資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合。

4.20世紀(jì)中期，人們開始將計算機技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合，形成了最初的計算機網(wǎng)絡(luò)雛形

---以單臺計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。其代表是美國IBM公司設(shè)計的SA-BRE-1訂票系統(tǒng)。

5.真正意義上的計算機網(wǎng)絡(luò)是以美國ARPARNET的建成為標(biāo)志。

6.ARPANET是由美國國防部于20世紀(jì)60年代末開始籌劃建設(shè)的。

7.最初的ARPANET包含4個結(jié)點，分別位于加州大學(xué)洛杉磯分校、加州大學(xué)伯克利分校、

斯坦福研究院和猶他大學(xué)。

8.以解決不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)為目的的TCP/IP模型，TCP負責(zé)分布式進程通信功能，IP負責(zé)分組

轉(zhuǎn)發(fā)路由功能。

9.ARPANET作為主干，與分布在世界各地的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，逐漸形成了現(xiàn)在的INTERNET.

10.到了1990年，APRANET被美國國家科學(xué)基金會（NSF）所創(chuàng)建的NSFNET網(wǎng)絡(luò)所代替。

11.ARPANET是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個里程碑，對推動計算機網(wǎng)絡(luò)理論和技術(shù)的發(fā)展有

著重要的作用。貢獻主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

●完成了對計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和分類方法的研究。

●提出了資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)概念。

●提出并實現(xiàn)了分組交換技術(shù)。

●采用了層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和研究方法。

●促進了TCP/IP模型的研究和應(yīng)用。

●為INTERNET的形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

12.INTERNET是在ARPANET的基礎(chǔ)上，將世界各地不同規(guī)模、不同類型的計算機網(wǎng)絡(luò)連接

而形成的大型互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，TCP/IP是其核心的框架協(xié)議。

13.Internet的發(fā)展使得計算機網(wǎng)絡(luò)逐漸和電信網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)絡(luò)融合在了一起，形成“三

網(wǎng)合一”的覆蓋各種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的綜合信息網(wǎng)絡(luò)。

14.近年來，以物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)為代表的最新技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)成為互聯(lián)網(wǎng)研究和產(chǎn)

業(yè)發(fā)展的核心熱點。

第二節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍劃分：局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)（WAN）、互聯(lián)網(wǎng)（Inter

Networking）。

2.按傳輸介質(zhì)分類：有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)。

3.按照網(wǎng)絡(luò)所有權(quán)性質(zhì)的不同劃分：公用網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)。

4.按照網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)劃分：總線型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)、星形網(wǎng)絡(luò)、樹形網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

5.按照在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的邏輯功能劃分：通信子網(wǎng)、資源子網(wǎng)。

6.按照網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)劃分：廣播式網(wǎng)絡(luò)、點對點式網(wǎng)絡(luò)。

7.局域網(wǎng)范圍在幾百米到幾千米內(nèi)的辦公樓群或校園內(nèi)的計算機等數(shù)據(jù)終端設(shè)備相互連接所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。

8.局域網(wǎng)區(qū)別于其他網(wǎng)絡(luò)主要體現(xiàn)在3個方面：網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的物理范圍、網(wǎng)絡(luò)所使用的傳

輸技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。

9.局域網(wǎng)最常使用的是共享信道，所有的設(shè)備都連接在同一條傳輸線路上，遵循IEEE802.3

協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)技術(shù)。

10.傳統(tǒng)局域網(wǎng)具有高數(shù)據(jù)傳輸率（10MBIT/S或100MBIT/S），低延遲、低誤碼率的特點。

主要有總線結(jié)構(gòu)和環(huán)形結(jié)構(gòu)兩種拓撲結(jié)構(gòu)。

11.新型局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸率可達到10GBIT/S或100GBIT/S，普遍采用的是星型拓撲結(jié)構(gòu)。

12.無線局域網(wǎng)(WLAN)正在逐步取代有限局域網(wǎng)。

13.城域網(wǎng)既可以覆蓋相距不遠的幾棟辦公樓，也可以覆蓋一個城市；既可以是私人網(wǎng)，也

可以是公用網(wǎng)，既可以支持?jǐn)?shù)據(jù)和話音傳輸，也可以與有線電視相連。

14.城域網(wǎng)一般只包含一到兩根電纜，以總線的形式存在，沒有交換設(shè)備，工作范圍一般是

幾十千米。

15.城域網(wǎng)也采用以太網(wǎng)技術(shù)，因此和局域網(wǎng)的區(qū)別已經(jīng)不是很明顯了。

16.廣域網(wǎng)通?？缃雍艽蟮奈锢矸秶?，一個或幾個國家，廣域網(wǎng)采用交換技術(shù)。

17.廣域網(wǎng)的交換技術(shù)早起的X.25，目前使用的幀中繼和ATM，交換結(jié)點的設(shè)備通常是路由

器和交換機。

18.廣域網(wǎng)中各結(jié)點鏈路都是高速鏈路，目前基本采用光纖作為傳輸介質(zhì)，具有較高的通信

速率。

19.世界各地的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)通過一定的方式連接起來，就構(gòu)成了互聯(lián)網(wǎng)。

20.不兼容的網(wǎng)絡(luò)通過被稱為網(wǎng)關(guān)（GATEWAY）的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，并有網(wǎng)關(guān)完成相應(yīng)的

轉(zhuǎn)換功能。

21.有線網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)主要包括雙絞線、同軸電纜和光纖。

22.有線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點在于信號導(dǎo)向性強，貸款比較寬，受外界干擾小，不易被監(jiān)聽和截獲。

23.有線網(wǎng)絡(luò)的缺點在于布線成本高，通信受線路布局制約，不靈活方便。

24.無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)點是利用無線電磁波進行數(shù)據(jù)傳輸，不受地點限制，可以隨時隨地進行通信。

25.無線網(wǎng)絡(luò)缺點是信號導(dǎo)向性差，容易受干擾，傳輸帶寬較小。

26.局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)都是有線網(wǎng)絡(luò)方式；無線局域網(wǎng)、移動通信網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)都是無

線網(wǎng)絡(luò)方式。

第三節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件和軟件設(shè)備

1.計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)設(shè)備的物理性質(zhì)，分為硬件設(shè)備和軟件設(shè)備。

2.硬件設(shè)備主要包括計算機、服務(wù)器、交換機、路由器和通信介質(zhì)等。

3.軟件設(shè)備主要包括各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序等。

4.根據(jù)設(shè)備在計算機網(wǎng)絡(luò)中邏輯位置的不同，可以分為終端設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備。

5.臺式機、服務(wù)器、筆記本、智能手機、平板、打印機、掃描儀等屬于終端設(shè)備，用于數(shù)

據(jù)的輸入/輸出和處理，是計算機網(wǎng)絡(luò)中資源和服務(wù)的提供者。

6.各種類型的交換機、路由器和通信線路等屬于網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備，用于計算機網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)的

傳輸、交換、路由控制等功能。

7.基本的計算機網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：終端計算機、交換機、路由器、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、傳

輸介質(zhì)。

8.終端計算機直接面向用戶，是用戶訪問和使用計算機網(wǎng)絡(luò)的界面，不僅負責(zé)計算機網(wǎng)絡(luò)

與用戶間的信息交互，本身也具有存儲和處理功能。

9.交換機（Switch）是某種交換式網(wǎng)絡(luò)（最為廣泛的是以太網(wǎng)）內(nèi)部的核心裝置，負責(zé)網(wǎng)

絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)的調(diào)度和轉(zhuǎn)發(fā)，從而實現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)通信。

10.交換機根據(jù)其處理的協(xié)議層次不同，可以分為二層交換機和三層交換機。

11.路由器（Router）是連接IP網(wǎng)絡(luò)中不同類型的網(wǎng)絡(luò)，為不同格式的數(shù)據(jù)分組選擇合適

的通信路徑并轉(zhuǎn)發(fā)的網(wǎng)絡(luò)中間設(shè)備。

12.為數(shù)據(jù)分組選擇合適路徑的行為稱為路由，實現(xiàn)路由的方法稱為路由算法。

13.路由與交換機的最大區(qū)別：交換機是實現(xiàn)某種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部數(shù)據(jù)的存儲轉(zhuǎn)發(fā)，路由器是在不

同網(wǎng)絡(luò)間實現(xiàn)數(shù)據(jù)的路由和中轉(zhuǎn)。

14.路由表可以是靜態(tài)的，對應(yīng)該的路由算法稱為靜態(tài)路由算法；也可以是不斷更新的對應(yīng)

的路由算法稱為動態(tài)路由算法。

15.路由器除了路由功能，還可以進行網(wǎng)絡(luò)流量控制、負載均衡、擁塞控制和安全管理等方

面的工作。

16.路由器根據(jù)所管轄的范圍和處理能力的不同，可以分為核心路由器、匯聚路由器和接入

路由器。

17.為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)通信二制定的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)和約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Network Protocol)，

簡稱協(xié)議。

18.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一般包括3個基本要素

語法：規(guī)定數(shù)據(jù)與控制信息的分組結(jié)構(gòu)或格式

語義：規(guī)定進行通信需要發(fā)出的控制信息、完成的操作動作和響應(yīng)。

同步：網(wǎng)絡(luò)時間實現(xiàn)順序的詳細說明。

19.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有兩種呈現(xiàn)方式：1、便于人們閱讀理解的文字描述；2、能讓計算機理解并執(zhí)

行的程序代碼。

20.常用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP、IP、UDP和IEEE802系列協(xié)議等。

21.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是指區(qū)別于單機操作系統(tǒng)、能夠在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下為用戶和網(wǎng)絡(luò)資源提供接口，

實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源管理和控制的程序集合。

22.網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分為任務(wù)型和通用型兩類。

23.現(xiàn)階段幾乎所有的操作系統(tǒng)都具備了網(wǎng)絡(luò)管理和服務(wù)功能，單機操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系

統(tǒng)已沒有明顯界限。

24.傳輸介質(zhì)是計算機網(wǎng)絡(luò)中連接各個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的物理線路，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ馈?/p>

25.傳輸介質(zhì)總體可以分為有線介質(zhì)（引導(dǎo)性介質(zhì)）和無線介質(zhì)（非引導(dǎo)性介質(zhì)）兩大類。

第四節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)

1．評價網(wǎng)絡(luò)運行好壞常用的網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)體系包括定量的和非定量的性能指標(biāo)。

2．定量的性能指標(biāo)主要有速率、貸款、端到端延遲和吞吐率等。

3．非定量的性能指標(biāo)主要有QoS、可靠性、可擴展性、標(biāo)準(zhǔn)化和成本等。

4．計算機網(wǎng)絡(luò)中的速率可以分為發(fā)送速率和傳輸速率。

5．發(fā)送速率是指在終端或者網(wǎng)絡(luò)中間結(jié)點，計算機設(shè)備每秒向網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送多少比特數(shù)據(jù)，反映的主要是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能。

6．傳輸速率是指數(shù)據(jù)信號在傳輸線路上每秒能傳播多少千米，其單位為千米每秒，其反映的主要是信號及信道的性能。

7．帶寬是描述通信有效性的指標(biāo)，對于模擬通信系統(tǒng)，帶寬包括2個概念，即信道帶寬和信號傳輸帶寬；對于數(shù)字通信系統(tǒng)，特別是在計算機網(wǎng)絡(luò)中，帶寬通常是用來表示通信線路所能傳送數(shù)據(jù)的能力。

8．端到端延遲簡稱延遲，表示一個數(shù)據(jù)分組從網(wǎng)絡(luò)中的一個端點到達另一個端點所花費的時間。

9．端到端延遲由多個不同部分組成，包括發(fā)送延遲、傳播延遲、處理延遲、排隊延遲。10.總延遲的大小主要由發(fā)送延遲決定；網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送擁塞時，網(wǎng)絡(luò)變差，處理延遲和排隊延遲會大大增加，這是就有可能在總延遲中占主導(dǎo)地位。

11. 吞吐量表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)（或信道、接口）的數(shù)據(jù)量。

12. QoS（服務(wù)質(zhì)量）是指一個網(wǎng)絡(luò)能夠利用各種基礎(chǔ)技術(shù)，為指定的網(wǎng)絡(luò)通信提供更好的服務(wù)能力，是網(wǎng)絡(luò)自身預(yù)防擁塞和從擁塞中恢復(fù)的一種安全機制。

13. 配置了QoS的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，增加了網(wǎng)絡(luò)性能的可與執(zhí)行，能有效的分配網(wǎng)絡(luò)艾寬，更合理利用網(wǎng)絡(luò)資源。

14. 安全性是指計算機網(wǎng)絡(luò)是否具有抵制和防范各種風(fēng)險和威脅的能力。

15. 影響計算機網(wǎng)絡(luò)安全的因素包括：安全防控策略、防火墻設(shè)備、病毒查殺軟件、操作規(guī)范和習(xí)慣等。

第五節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和應(yīng)用

1.計算機網(wǎng)絡(luò)的功能概括起來有以下幾個方面：實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信、提供資源共享、提供計算

機系統(tǒng)的可靠性、進行分布式處理、對分散對象提供集中控制與管理。

2.1991年，英國人伯納斯*李發(fā)明了基于超文本傳輸協(xié)議（HTTP）的萬維網(wǎng)。

3.計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用出現(xiàn)了進一步的變革，出現(xiàn)了移動通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算和大數(shù)據(jù)

的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)和業(yè)務(wù)模式。

第六節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)組織

1.計算機網(wǎng)絡(luò)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及計算機、通信、電子、自動化和控制等多個學(xué)

科領(lǐng)域的大量高新技術(shù)。

2.根據(jù)指定和使用標(biāo)準(zhǔn)的組織性質(zhì)不同，標(biāo)準(zhǔn)可以分為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、國家標(biāo)準(zhǔn)和

國際標(biāo)準(zhǔn)

3.在計算機網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，主要的標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu)有以下幾個：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO），國際電

信聯(lián)盟（ITU），美國電子工業(yè)協(xié)會（EIA），電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE）。

4.（1）國際標(biāo)準(zhǔn)化組織----開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI。

（2）國際電信聯(lián)盟----指定的X系列標(biāo)準(zhǔn),X.25協(xié)議

（3）美國電子工業(yè)協(xié)會----接口標(biāo)準(zhǔn)RS-232

（4）電氣和電子工程師協(xié)會-----局域網(wǎng)技術(shù)的一系列標(biāo)準(zhǔn)，稱為IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)。