四个阶段的特点

第一阶段:计算机网络技术与理论准备阶段

20 世纪 50 年代

  1. 数据通信的研究与技术的日趋成熟,为计算机网络的形成奠定了技术基础
  2. 分组交换概念的提出为计算机网络的研究奠定了理论基础

第二阶段:计算机网络的形成

20 世纪 60 年代开始

  1. ARPANET 的成功运行证明分组交换理论的正确性
  2. TCP/IP协议 的广泛应用为更大规模的网络互联奠定坚实的基础
  3. DNS、E-mail、FTPTELNETBBS 等应用展现了网络技术应用的广阔前景

第三阶段:计算机网络的形成

从20世纪70年代中期开始

  1. OSI 参考模型的研究对网络理论体系的形成与发展,以及在推进网络协议标准化方面起到了重要的推动作用
  2. TCP/IP协议经受了市场和用户的检验,吸引了大量的投资,推动了互联网应用的发展,成为业界事实上的标准。

第四阶段:互联网应用、无线网络与网络安全技术研究的发展

从20世纪90年代开始

  1. 互联网作为全球性的网际网与信息系统,在当今政治、经济、文化、科研、教育与社会生活等方面发挥了越来越重要的作用
  2. 计算机网络与电信网络、有线电视网络“三网融合”促进了宽带城域网概念、技术的演变
  3. 无线局域网与无线城域网技术日益成熟,已经进入应用阶段,无线自组网无线传感器网络 的研究与应用受到了高度重视
  4. 对等(P2P)网络 的研究使新的网络应用不断涌现,成为现代信息服务业新的产业增长点;
  5. 随着网络应用的快速增长,新的网络安全问题不断出现,促使网络安全技术的研究与应用进入高速发展阶段。

计算机网络的形成与发展

网络拓扑结构设计思路

集中式和非集中式的拓扑构型

集中式

非集中式

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分布式网络的拓扑架构

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分组交换技术的基本设计思路

分组交换技术重要的概念:

  • 分组

  • 路由选择

  • 存储转发

  • 报文与报文分组

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报文存储转发与分组存储转发过程的比较

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ARPANET的设计思想
通信子网结构与分组交换原理示意图

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ARPANET最早4个结点的结构

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ARPANET的主要贡献
开展了对计算机网络定义与分类方法的研究。

提出了资源子网与通信子网的二级网络结构概念。

研究了分组交换的协议与实现技术。

研究了层次型网络体系结构的模型与协议体系。

开展了TCP/IP协议与网络互联技术的研究。

TCP/IP协议研究与发展

ARPANET协议主要包括:主机-主机协议、源IMP-目的IMP协议、IMP-IMP协议;

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1977年10月,ARPANET研究人员决定将初期的TCP分为传输控制协议(TCP)与互联网络协议(IP);

TCP协议主要用于实现源主机与目的主机之间的分布式进程通信的功能;

IP协议主要用于实现分组通过通信子网的路由选择功能。

从ARPANET到Internet的发展过程

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名词理解

分组交换概念

在通信过程中,通信双方以分组为单位、使用存储-转发机制实现数据交互的通信方式,被称为分组交换(PS:packet switching)。
分组交换也称为包交换,它将用户通信的数据划分成多个更小的等长数据段,在每个数据段的前面加上必要的控制信息作为数据段的首部,每个带有首部的数据段就构成了一个分组。首部指明了该分组发送的地址,当交换机收到分组之后,将根据首部中的地址信息将分组转发到目的地,这个过程就是分组交换。能够进行分组交换的通信网被称为分组交换网。
分组交换的本质就是存储转发,它将所接受的分组暂时存储下来,在目的方向路由上排队,当它可以发送信息时,再将信息发送到相应的路由上,完成转发。其存储转发的过程就是分组交换的过程。
分组交换的思想来源于报文交换,报文交换也称为存储转发交换,它们交换过程的本质都是存储转发,所不同的是分组交换的最小信息单位是分组,而报文交换则是一个个报文。由于以较小的分组为单位进行传输和交换,所以分组交换比报文交换快。报文交换主要应用于公用电报网中。

ARPANET

高级研究计划局网络(英语:Advanced Research Projects Agency Network),通称阿帕网(英语:ARPANET)是美国国防高级研究计划局开发的世界上第一个运营的数据包交换网络,是全球互联网的鼻祖。

TCP/IP协议

互联网协议套件(英语:Internet Protocol Suite,缩写IPS)是一个网络通信模型,以及一整个网络传输协议家族,为网际网络的基础通信架构。它常被通称为TCP/IP协议族(英语:TCP/IP Protocol Suite,或TCP/IP Protocols),简称TCP/IP。因为该协议家族的两个核心协议:TCP(传输控制协议)和IP(网际协议),为该家族中最早通过的标准。由于在网络通讯协议普遍采用分层的结构,当多个层次的协议共同工作时,类似计算机科学中的堆栈,因此又被称为TCP/IP协议栈(英语:TCP/IP Protocol Stack) 。这些协议最早发源于美国国防部(缩写为DoD)的ARPA网项目,因此也被称作DoD模型(DoD Model)。这个协议族由互联网工程任务组负责维护。

TCP/IP提供了点对点连结的机制,将数据应该如何封装、定址、传输、路由以及在目的地如何接收,都加以标准化。它将软件通信过程抽象化为四个抽象层,采取协议堆栈的方式,分别实现出不同通信协议。协议族下的各种协议,依其功能不同,被分别归属到这四个层次结构之中,常被视为是简化的七层OSI模型。

OSI 模型

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DNS

域名系统(英语:Domain Name System,缩写:DNS)是互联网的一项服务。它作为将域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库,能够使人更方便地访问互联网。DNS使用TCP和UDP端口53。当前,对于每一级域名长度的限制是63个字符,域名总长度则不能超过253个字符。

FTP

文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议,它工作在 OSI 模型的第七层, TCP 模型的第四层, 即应用层, 使用 TCP 传输而不是 UDP, 客户在和服务器建立连接前要经过一个“三次握手”的过程, 保证客户与服务器之间的连接是可靠的, 而且是面向连接, 为数据传输提供可靠保证。

FTP允许用户以文件操作的方式(如文件的增、删、改、查、传送等)与另一主机相互通信。然而, 用户并不真正登录到自己想要存取的计算机上面而成为完全用户, 可用FTP程序访问远程资源, 实现用户往返传输文件、目录管理以及访问电子邮件等等, 即使双方计算机可能配有不同的操作系统和文件存储方式

城域网

都会网域(Metropolitan Area Network,MAN)指大型的计算机网络,属于IEEE802.6标准,是介于LAN和WAN之间能传输语音与数据的公用网络。MAN是改进LAN(局域网)中的传输介质,扩大局域网的范围,达到包含一个大学校园、城市或都会区。它是较大型的局域网,需要的成本较高,但可以提供更快的传输速率。例如:某一家企业把在一个城市或同一国家内的服务据点连接起来,就可以称为一个或多个城域网。一些常用于城市区网的技术包括:以太网(10Gbps/100Gbps)、WiMAX(全球互通微波访问)。

对等(P2P)网络

对等式网络(peer-to-peer, 简称P2P),又称点对点技术,是无中心服务器、依靠用户群(peers)交换信息的互联网体系,它的作用在于,减低以往网路传输中的节点,以降低资料遗失的风险。与有中心服务器的中央网络系统不同,对等网络的每个用户端既是一个节点,也有服务器的功能,任何一个节点无法直接找到其他节点,必须依靠其户群进行信息交流。

P2P节点能遍布整个互联网,也给包括开发者在内的任何人、组织、或政府带来监控难题。P2P在网络隐私要求高和文件共享领域中,得到了广泛的应用。使用一般型P2P技术的网络系统有比特币、Gnutella,或自由网等。另外,P2P技术也被使用在类似VoIP等实时媒体业务的数据通信中。有些网络(如Napster、OpenNAP,或IRC @find)包括搜索的一些功能,也使用客户端-服务器结构,而使用P2P结构来实现另外一些功能。这种网络设计模型不同于客户端-服务器模型,在客户端-服务器模型中通信通常来往于一个中央服务器。