物联网与互联网的联系
计算机网络的发展史
计算机网络发展的四个阶段
- 第一阶段：20世纪50年代，数据通信技术与网络理论基础研究
- 第二阶段：20世纪60年代，ARPANET与分组交换技术 第
- 三阶段：20世纪70年代中期，网络体系结构与网络协议的标准化
- 第四阶段：20世纪90年代，互联网、高速网络、无线网络、移动互联网与网络安全技术发展
计算机网络技术的主要特点：
- 互联网作为全球性的网际网与大型信息系统，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
- 互联网大规模接入推动了接入技术的发展，促进了计算机网络、电信通信网与有线电视网的“三网融合”
- 对等（peer-to-peer，P2P）网络技术的研究，使得即时通信、网络视频、网络音乐、网络游戏等新的网络应用不断涌现，进一步丰富了人与人之间信息交互与共享的方式
- 无线局域网与无线城域网技术日益成熟，并已进入应用阶段，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
- 互联网应用中数据采集与录入从人工方式逐步扩展到自动方式，通过射频标签RFID、各种类型的传感器与传感器网络（Sense Network），以及光学视频感知与摄录设备，能够方便、自动地采集各种物品、环境信息，拓宽了人与人、人与物、物与物之间更为广泛的信息交互，促进了物联网技术的形成与发展
- 强烈的社会需求推动了网络安全技术快速发展
计算机网络发展的三条主线
互联网的形成与发展
ARPANET研究
集中式和非集中式拓扑构型
分布式网络的拓扑构型
分组交换技术的基本设计思路
- 网络中没有一个中心控制节点，联网计算机独立地完成数据接收、转发、接收的功能
- 发送数据的主机预先将待发送的数据封装成多个短的、有固定格式的分组
- 如何发送主机与接收主机之间没有直接连接的通信线路，那么分组就需要通过中间节点“存储转发”，这种中间转发节点就是目前广泛使用的路由器
- 每个路由器可以根据链路状态与分组的源地址、目的地址，通过路由选择算法为每个分组选择合适的传输路径
- 当目的主机接收到属于一个报文的所有分组之后，再将分组中多个短的数据字段组合起来，还原成发送主机发送的报文
ARPANET设计思想
- 通信子网结构与分组交换原理示意图
ARPANET最早四个节点的结构
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ARPANET对推动网络技术发展的贡献
- 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结构概念 研究了分组交换协议与实现技术
- 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研究
TCP/IP协议研究与发展
网络协议的基本概念
- 计算机网络中连接的计算机之间要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的通信规则
- 协议是一组控制数据交互过程的通信规则，这些规则明确地规定所交换数据的语义、格式和时序
- 为网络数据交换制定的通信规则、约定与标准被称为“网络协议”
- TCP/IP协议是互联网的核心协议
早期ARPANET的协议结构
NSFNET对互联网发展的影响
从ARPANET到Internet的发展过程
互联网的形成
- 互联网是一个全球范围的信息资源网，接入互联网的主机可以是信息服务的提供者，也可以是信息服务的使用者
- 传统的互联网应用主要有E-mail、TELNET、FTP、BBS与 Web
- 互联网的全球性与开放性，使人们愿意在互联网上发布和获取信息，浏览器、搜索引擎、IPTV、IP电话等
- P2P技术的产生，对互联网的发展产生重要的作用，使互联网中的信息更丰富、使用更方便
互联网的高速发展与信息高速公路的建设
- 20世纪90年代，世界经济的发展带动了信息产业的发展，信息技术与网络应用已成为衡量21世纪综合国力与企业竞争力的重要标准
- 1993年9月美国公布了国家信息基础设施（NII）建设计划，NII被形象地称为信息高速公路
- 各国政府开始认识到信息产业发展对经济发展的重要作用，开始制定信息高速公路建设计划
- 1995年2月全球信息基础设施委员会成立，目的是推动与协调各国信息技术与信息服务的发展与应用
宽带城域网与三网融合技术的发展
1.宽带城域网技术发展的背景
- 互联网的广泛应用推动电信网技术的高速发展，电信运营商的服务业务也从以语音服务为主，逐步向数据业务方向发展，引起世界范围内大规模的产业结构调整与企业重组
- 电信运营商纷纷将竞争重点和大量资金，从广域骨干网的建设转移到支持大量用户接入、支持多种业务的城域网建设中，为信息产业与现代信息服务业的高速发展奠定了坚实的基础
2. 三网融合技术的发展背景
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合
计算机网络定义与分类
计算机网络定义与特征
- 计算机网络是“以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合”
- 计算机网络主要特征：
—组建计算机网络的主要目的是实现计算机资
源的共享
—互联的计算机系统是自治的系统
—联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络
协议
计算机网络的分类
按网络覆盖范围进行分类：
- 个人区域网（PAN）—联接用户身边10m之内计算机、打印机、PDA与智能手机等数字终端设备的网络
- 局域网（LAN）—覆盖10m～10km的网络
- 城域网（MAN）—覆盖10km～100km的网络
- 广域网（WAN）—覆盖100km～1000km的网络
广域网的基本概念
- 广域网建设投资很大，管理困难，通常由电信运营商负责组建、运营与维护，因此广域网是一种公共数据网络
- 广域网需要保证数据交换的服务质量（QoS），因此广域网研究的重点是宽带核心交换技术
城域网的基本概念
- 宽带城域网应用领域示意图
宽带城域网主要技术特征：
- 完善的光纤传输网是宽带城域网的基础
- 传统电信、有线电视与IP业务的融合成为了宽带城域网的核心业务
- 高端路由器和多层交换机是宽带城域网的核心设备
- 扩大宽带接入的规模与服务质量是发展宽带城域网应用的关键
宽带城域网的功能结构
宽带城域网的网络层次结构
计算机网络的组成与结构
早期计算机网络组成与结构
- 最早出现的计算机网络是广域网
- 广域网设计目标是将分布在世界各地计算机互联起来
- 从逻辑功能上看，广域网是由资源子网与通信子网两个部分组成
- 资源子网包括：主机与终端、终端控制器、联网外设、各种网络软件与数据资源，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务
- 通信子网包括：路由器、各种互联设备与通信线路，负责完成网络数据传输、路由与分组转发等通信处理任务
ISP的层次结构
从互联网运营管理的角度，而不是从地理位置和实际连接的层次、结构的角度，ISP层次结构在一定程度上反映出互联网的逻辑结构
互联网的网络结构
互联网网络结构示意图
互联网中边缘部分与核心交换部分结构示意图
IP网络：从IPv4到IPv6
- 互联网的核心技术是TCP/IP协议，它的网络层使用的是IP协议
- 核心交换网中所示的所有路由器都必须支持IP协议，因此互联网核心交换网也称为IP网络
- 其他的通信网络，如移动通信网不使用IP协议，因此将不支持IP协议的网络称为非IP网络
- 由于IP网络与非IP网络的网络层协议不同，属于异构的网络，异构网络的互联需要通过具有协议变换功能的网关（gateway）来实现
从IPv4到IPv6
- IP协议共出现过6个版本，正式形成国际标准、被采用的是IPv4与IPv6协议
- IPv4协议是在1981年制定的，地址长度为32 位
- 2011年2月3日最后5块IPv4地址被分配给全球5大区域互联网注册机构之后，IPv4地址全部分配完毕
- IPv6协议具有地址空间大，能够自动配置地址，安全性与服务质量好的优点
- 从IPv4向IPv6的过渡已经开始
接入技术
接入技术的基本概念
接入技术类型
接入技术分类
ADSL接入技术
ADSL可以在现有的用户电话线上通过传统的电话交换网，以不干扰传统模拟电话业务为前提，同时能够提供宽带互联网接入服务
HFC接入技术
- HFC技术用光纤取代有线电视网络中干线同轴电缆
- 光纤接到居民小区的光纤节点之后，小区内部接入用户家庭仍然使用同轴电缆，形成了光纤与同轴电缆混合使用的传输网络
- 在保证正常电视节目播放与交互式视频点播VOD节目服务的同时，为家庭用户计算机接入互联网提供服务
HFC结构示意图
光纤接入技术
- 光纤到路边（FTTC）
- 光纤到小区（FTTZ）
- 光纤到大楼（FTTB）
- 光纤到办公室（FTTO）
- 光纤到户（FTTH）
无线接入技术
802.16无线宽带城域网结构
无线城市、WiFi接入点标志与应用情景
电力线接入技术
PLC
- Power Line Communication,通过电力线进行宽带上网的Modem，它具有即插即用的特点，俗称“电力猫”。
- 优点：电力网络覆盖广
- 缺点：干扰大
智能家居中的PLC网络结构示意图
互联网与物联网的区别与联系
互联网核心交换与端系统的抽象方法
- 从端系统接入的角度看互联网的结构
- 从端系统接入的角度看物联网的结构
从网络数据采集与传输内容的角度看互联网与物联网的区别与联系
