《计算机网络》赵雷主编；彭高翔，王甘霖，罗宜元副主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《计算机网络》

【作　者】赵雷主编；彭高翔，王甘霖，罗宜元副主编

【页 数】 229

【出版社】 上海：上海交通大学出版社 , 2017.01

【ISBN号】978-7-313-14212-2

【分 类】计算机网络-高等学校-教材

【参考文献】 赵雷主编；彭高翔，王甘霖，罗宜元副主编. 计算机网络. 上海：上海交通大学出版社, 2017.01.

图书封面：

图书目录：

《计算机网络》内容提要：

本书为《中国高等教育应用型本科信息技术专业通用教材》中信息技术相关专业类别中的基础课程。使用范围广泛，内容偏重教学实践内容。本课程主要讲解计算机在网络技术的支持下，即依靠信息通信技术连接起来的网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

《计算机网络》内容试读

第1章计算机网络概述

随着科学技术发展的日新月异，计算机网络技术对信息产业产生了深远的影响。目前常见的网络包括电信网络、有线电视网络和计算机网络，而在信息化过程中起核心作用的则是计算机网络，未来的趋势则是三网融合。本章在介绍网络形成与发展的基础上，对网络的定义、分类和拓扑等问题进行讨论，并进一步阐述计算机网络的未来发展趋势。

1.1计算机网络的概念与发展

在过去的300年中，每个世纪都有一种技术占据主要的地位。18世纪伴随着工业革命而来的是伟大的机械时代；19世纪是蒸汽机时代；20世纪是信息的获取、存储、传送、处理和利用的计算机时代；而在21世纪的今天，人们则进入了一个计算机网络时代，它的出现使得我们周围的信息处在更加高速的处理和传递中。

计算机是20世纪人类最伟大的发明之一，它的产生标志着人类迈人一个崭新的信息社会，新的信息产业正以强劲的势头迅速崛起。为了提高信息社会的生产力，提供一种全社会的、经济的、快速的存取信息的手段是十分必要的。因而，计算机网络应运而生。当前，在我们的学习生活中，计算机网都起着举足轻重的作用，其发展趋势更是蔚为可观。

1.1.1计算机网络的概念

什么是计算机网络？计算机网络是通信技术与计算机技术密切结合的产物。它最简单的定义是：以实现远程通信为目的，一些互联的、独立自治的计算机的集合。这里“互联”是指各计算机之间通过有线或无线通信信道彼此交

2|计算机网络

换信息，而“独立自治”则强调它们之间没有明显的主从关系。美国信息学会联合会将计算机网络定义为以相互共享资源（硬件、软件和数据）等方式而连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合。此定义有三个含义：一是网络通信的目的是共享资源；二是网络中的计算机分散且相互之间功能独立；三是有一个全网性的网络软件系统。

随着计算机网络体系结构的标准化，通常认为计算机网络具有三个主要的组成部分：①能向用户提供服务的若干主机组成的资源子网；②由一些专用的通信处理机，例如通信子网中的交换机、路由器和连接这些节点的通信链路所组成的一个或多个通信子网；③为主机与主机、主机与通信子网，或者通信子网中各个节点之间通信而建立的一系列网络协议软件。

1.1.2计算机网络的发展

计算机网络经历了由单一网络向互联网发展的过程。1997年，微软公司总裁比尔·盖茨发表的著名演说中提出“网络才是计算机”的论点充分体现了计算机网络的重要基础地位。随着云计算技术和大数据技术的出现和崛起，计算机网络越来越成为当今世界发展的核心和高新技术之一。计算机网络有其出现、发生和发展的过程，一般说来，可以分成以下几个阶段：

1.计算机终端网络时代

20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统，也称为计算机终端网络，典型应用是由一台计算机和全美范围内

2O00多个终端组成的飞机订票系统。终端是一台计算机的外部设备，包括显示

器和键盘，且无CPU和内存。当时，人们把计算机网络定义为：“以传输信息为

目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。”这样的通信系统已具备网络的雏形，使用的线路主要是电话网，使用的技术主要是电路交换技术。电路交换(Circuit Switching)是通信网中最早出现的一种交换方式，也是应用最普遍的一种交换方式，主要应用于电话通信网中，其主要过程是：首先摘机，听到拨号音后拨号，交换机找寻被叫，向被叫振铃同时向主叫传送回铃音，此时表明在电话网的主被叫之间已经建立起双向的话音传送通路；当被叫摘机应答，即可进入通话阶段；在通话过程中，任何一方挂机，交换机拆除已建立的通话通路，并向另一方传送忙音提示挂机，从而结束通话。

从电话通信过程的描述可以看出，电话通信分为三个阶段：呼叫建立、通

第1章计算机网络概述|3

话、呼叫拆除。计算机终端网络通信过程也类似于电话通信，即使用电路交换技术，其基本过程可分为连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段。图1-1是计算机主机与多台终端通过电话网进行数据传输的例子。

申话网

图1-1计算机主机与终端之间的数据传输

2.计算机通信网络时代

20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务。其典型代表是美国国防部高级研究计划

局协助开发的ARPANET。在此期间提出的“存储转发”和“分组交换”的概念

标志着独立于电话网络的、实用的计算机网络开始了真正的发展。

分组交换(Packet Switching)不同于第一代计算机网络中使用的电路交换技术，是将整块的待发送数据划分为一个个更小的数据段，在每个数据段前面安装上报头，构成一个个的数据分组(Packets)。每个分组的报头中存放有目标计算机的地址和报文包的序号，网络中的交换机根据地址决定数据向哪个方向转发每个分组可能通过不同的路径到达目标主机后再重新去掉报头并组装成为原始数据。在这种概念下由传输线路、交换设备和通信计算机建设起来的网络，被称为分组交换网络。

分组交换的本质是存储转发(store and forward),它将所接受的分组暂时存储下来，在目的方向路由上排队，当可以发送信息时，再将信息发送到相应的路由接口上，完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。

分组交换是计算机通讯脱离电话通讯中电路交换技术的里程碑。因电路交换要进行连接的建立和释放，不适合计算机数据通信的突发性和密集性特点。而分组交换网络则不需要事先建立通信线路，数据可以随时以分组的形式发送到网络中。分组交换网络不需要呼叫建立线路的关键在于其每个分组

4【计算机网络

的报头中都有目标主机的地址，网络交换设备根据这个地址就可以随时为单个数据包提供转发，将它沿着正确的路线送往目标主机。

美国的分组交换网ARPANET于1969年12月投入运行，被公认是最早

的分组交换网。法国的分组交换网CYCLADES开通于1973年。同年，英国

的NPL也开通了英国第一个分组交换网。在ARPRNET网中，负责通信控

制处理的设备称为接口报文处理机IMP(或称为节点机)，以存储转发方式传

送分组的通信子网称为分组交换网。图1一2展示了分组交换网进行数据传输的基本方式。到今天，现代计算机网络中的以太网、帧中继、Internet都是分组交换网络。

数据报

PacketPacket PacketPacket

报头数据

B

分组交换网

图1-2分组交换网

3.开放式的标准化计算机网络

20世纪70年代末至90年代的第三代计算机网络是具有统一的网络体系

结构，并遵守国际标准的，开放式和标准化的网络。ARPANET兴起后，计算

机网络发展迅猛，各大计算机公司相继推出自己的网络体系结构及实现这些结构的软硬件产品。由于没有统一的标准，不同厂商的产品之间互联很困难，人们迫切需要一种开放性的标准化实用网络环境，因此应运而生了两种国际

通用的最重要的体系结构，即TCP/IP体系结构和国际标准化组织的OSI体

系结构。其中，国际标准化组织IS0在1984年颁布了开放系统互连参考模型

(Open System Interconnect,OSI),该模型分为七个层次，也称为OSI七层模型，被公认为新一代计算机网络体系结构的基础，为普及局域网奠定了基础。

TCP/IP模型则是由美国国防部在ARPANET网络中创建的网络体系结构，

第1章计算机网络概述|5

是至今为止发展最成功的通信模型，它用于构筑目前最大

应用层

的、开放的互联网络系统互联网(Internet)。TCP/IP模型

运输层

分为不同的层次，每一层负责不同的通信功能。TCP/IP

网际层

简化了OSI层次模型，由OSI的7层结构变成了4层结

网络接口层

构，并且由下而上分别是网络接口层、网际层、运输层、应图1-3TCP/P

层次模型

用层，如图1-3所示。

4.新一代计算机网络

20世纪90年代至今的第四代计算机网络，由于局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术、多媒体网络、智能网络，整个网络如同一个对用户透明的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。而其中Internet的发展也分三个阶段：

1)从单一的APRANET发展为互联网

1969年，美国军方创建的第一个分组交换网ARPANET只是一个单个

的分组交换网。20世纪70年代中期，ARPA开始研究多种网络互联的技术，

这导致互联网的出现。1983年，ARPANET分解成两个：一个实验研究用的

科研网ARPANET(人们常把1983年作为互联网的诞生之日)，另一个是军用

的MILNET。1990年，ARPANET正式宣布关闭，实验完成。

2)建成三级结构的互联网

1986年，NSF建立了国家科学基金网NSFNET,它是一个三级计算机网

络，分为主干网、地区网和校园网。1991年，美国政府决定将互联网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入互联网的单位收费。1993年互联网主干网的速率提高到45Mb/s。

3)建立多层次ISP结构的互联网

第三阶段是逐渐形成了多层次ISP结构的互联网。从1993年开始，由美

国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的互联网主干网替代，而政府机构

不再负责互联网的运营。这样就出现了一个新名词：互联网服务提供者(Internet Service Provider,.ISP)。ISP拥有从互联网管理机构申请到的多个

P地址，同时拥有通信线路以及路由器等联网设备，因此任何机构和个人只要

向ISP交纳规定的费用，就可以得到所需的P地址，并通过该ISP接入到互

联网。我们通常所说的“上网”就是指通过某个ISP接入到互联网，因为ISP

向连接到互联网的用户提供了IP地址。ISP是向广大用户综合提供互联网接

6【计算机网络

入业务、信息业务和增值业务的电信运营商，ISP是经国家主管部门批准的正

式运营的企业，享受国家法律保护。中国主要的ISP如中国电信、中国网通和

中国移动等提供了诸如拨号上网、ADSL、光纤入户等上网服务。随着ISP的

发展和扩大，主干网、地区网和校园网分级网络的形成，形成了多层次ISP结

构的互联网。根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的P地址数目的不

同，ISP也分成为不同的层次，如主干ISP、地区ISP和本地ISP等，例如位于

北京的中国电信总部为主干ISP,下属的北京市电信局则是地区ISP。

1.2计算机网络的组成与分类

1.2.1计算机网络的组成

计算机网络首先是一个通信网络，各计算机之间通过通信媒体、通信设备进行数字通信，在此基础上各计算机可以通过网络软件共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源。从计算机网络各组成部件的功能来看，各部件主要完成两种功能，即网络通信和资源共享。把计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的通信子网，通常位于整个网络的核心部分，包括路由器、交换机等通信设备以及相关的网络协议。而把网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为资源子网，通常位于整个网络的边缘，主要是用户进行上网的主机等终端设备。具体说来，计算机网络是由负责传输数据的网络通信介质和网络设备、使用网络的计算机终端设备和服务器及网络操作系统组成。典型的计算机网络组成如图1-4所示。

1.通信子网

通信子网是实现网络通信功能的设备及其软件的集合，包括通信设备、网络通信协议、通信控制软件等，它承担全网的数据传输、转接、加工、变换等通信处理工作，主要由以下部分组成。

1)网络通信介质

通信子网中有四种主要的网络通信介质：双绞线、光纤、微波、同轴电缆。在局域网中的主要通信介质是双绞线，也称网线，这是一种不同于电话线的8芯电缆，具有传输1000Mbs的能力；光纤则在局域网中多承担干线部分的数据传输。使用微波的无线局域网由于其灵活性而逐渐普及；早期的局域网中使用网络同轴电缆，从1995年开始，网络同轴电缆被逐渐淘汰，已经不在局

···试读结束···