信息技术导论网络工程学科简介省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

11月信息技术导论信息技术导论 网络工程网络工程学科介学科介绍绍 主讲：蒋朝惠主讲：蒋朝惠第1页n网络主要性n7月15日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京公布了第26次中国互联网络发展情况统计汇报。汇报显示，截至6 月底，我国网民规模达4.2亿人，互联网普及率连续上升增至31.8%。手机网民到达 2.77亿人（手机用户已超出8亿）。互联网商务化程度快速提升，全国网络购物用户到达1.4亿，网上支付、网络购物和网上银行六个月用户增加率均在30%左右，远远超出其它类网络应用。第2页n网络主要性网络主要性麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律麦特卡尔夫定律能够描述为：网络价值同网麦特卡尔夫定律能够描述为：网络价值同网络用户数量平方成正比，也就是说，络用户数量平方成正比，也就是说，N 个联个联结可创造出结可创造出 N*N 效益。效益。网络就是计算机，这已成为人们共识网络就是计算机，这已成为人们共识。计算机网络技术是计算机网络技术是20世纪对人类社会影响最深远科世纪对人类社会影响最深远科技成就之一。技成就之一。伴随因特网技术发展和信息基础设施完善，计算机伴随因特网技术发展和信息基础设施完善，计算机网络己广泛应用于政府、军事、教育、科研、商业网络己广泛应用于政府、军事、教育、科研、商业等部门，并连接到千千万万个普通家庭。等部门，并连接到千千万万个普通家庭。计算机网络已成为人们获取和交流信息一个十分主计算机网络已成为人们获取和交流信息一个十分主要、快捷伎俩，它正深刻影响着社会管理及经济运要、快捷伎俩，它正深刻影响着社会管理及经济运行模式以及人们工作、学习、生活方式。行模式以及人们工作、学习、生活方式。第3页n网络主要性网络主要性因特网对我们生活影响因特网对我们生活影响网上购物、网上旅游、网上炒股网上购物、网上旅游、网上炒股网上聊天、网上娱乐、远程医疗网上聊天、网上娱乐、远程医疗因特网对我们学习影响因特网对我们学习影响网上学校、网上教育、网上学习网上学校、网上教育、网上学习因特网对我们工作影响因特网对我们工作影响SOHO一族（在家办公）一族（在家办公）DBA（数据库管理员）（数据库管理员）SA（系统管理员）（系统管理员）IT顾问或咨询教授顾问或咨询教授网络秘书网络秘书第4页n网络重要性n计算机网络使人类处理信息能力发展到了一个空前高度，而且还将继续快速发展。n有没有全国性高速安全计算机网络，已经成了衡量一个国家科学技术和综合国力重要标志。n而能否经Internet与世界沟通，则决定了一个国家从整个世界获取资源能力。n在二十一世纪，谁能控制信息、控制网络，谁就将控制整个世界。第5页主要内容主要内容第第1节节 网络发展历史网络发展历史第第2节节 现有网络类型现有网络类型第第3节节 网络主要技术问题网络主要技术问题第第4节节 网络包括到学科领域网络包括到学科领域第第6节节 社会对网络工程人才需求情况及就业前景分析社会对网络工程人才需求情况及就业前景分析 第第5节节 网络技术发展方向网络技术发展方向第6页第一节 网络发展历史第7页网络发展历史网络发展历史n通信技术发展历史原始通信方式千百年来，鼓声、烽火上帝创造了何等奇迹！电报1837年，莫尔斯电报“沃森特先生，快来帮我啊”电话1876年，贝尔电话“要是我能指挥电磁波，就可飞越整个世界”无线电报1896年，波波夫、马可尼数字通信1937年，里夫斯脉冲编码调制节点节点第8页网络概念n链路连接多个节点n节点连接多个网络第9页网络发展历史网络发展历史n网络发展历史n纵横制接线器19，瑞典大型纵横制电话局n程控交换机 1965年，美国n计算机通信 1969年，ARPA网，联机终端网n移动通信网 1979年，蜂窝模拟移动通信系统n局域网络1982年，以太网n互联网1991年，商业用户首次超出学术界用户nARPAnetNSFnetInternetn下一代网络：1997年开始研究n下一代互联网n下一代电信网n下一代移动网节点节点节点节点交换机All IP网 第10页网络发展动力网络发展动力n三个原因推进网络发展:n流量增加n新业务发展n技术进步n比如：n 竞争和技术进步n费用下降 n 流量增加和新业务发展（年增加6080%）n 新网络需求n 新网络结构和新技术（每更新一代）第11页第二节 现有网络类型第12页现有网络类型现有网络类型n按业务类型划分语音通信网络模拟通信数字通信网络无线通信数据通信网络计算机网络/局域网帧中继网Internet视频通信网络有线电视网络综合业务网络窄带综合业务数字网络ISDN宽带综合业务数字网络ATM第13页电话网电话网n三级结构，全连接关键网nAT&T:135个五百万门关键交换机n当地交换局可同时连到多个关键交换机Local Exchange CarrierCentralOfficeSwitchCO3CO2CO1TOLL SwitchWide Area CoreSubscribers第14页Internet结构一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大企业当地 ISP大企业大企业企业当地 ISP当地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB主机A 当地 ISP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 当地 ISP 主机B第一层 ISP第二层 ISP当地 ISP当地 ISP当地 ISP当地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层当地 ISP第二层 ISP当地 ISP当地 ISP当地 ISP当地 ISP第二层 ISP当地 ISP当地 ISP第二层 ISP第15页Internet结构第16页Internet结构第17页电视网络第18页现有网络类型n按覆盖范围划分广域网（几百几千公里）城域网（50公里左右）局域网（几十米几公里）个人网（十几米以内）IRERIRIRIRRRRRRRIRIRIRIRIRERIRIRIRIRIRRRRRRRHost 1Host 2Host nHost 3RouterHost 1Host 2Host nHost 3Host 1Host 2Host nHost 1Host 2Host nHost 3LANWANMANIRIRERIRIRERRRRRRRIRRIRRPANLANMANMAN第19页现有网络类型现有网络类型n按传输媒介划分有线网光纤网电视电缆网电话线/双绞线网电线网无线网卫星通信网移动通信网Ad hoc网无线传感网第20页光纤光纤Backbone Transport NetworkVoiceDataWeb HostingIPVoiceDataWeb HostingIPMetro Transport/Access NetworkMetro Transport/Access NetworkVideoVideo第21页ADSLn经典带宽 1.5-2.0 Mbps(DSL Access Multiplexer)NID-Network Interface Device第22页电视电缆n共享当地回路，但高速率第23页无线蜂窝第24页移动Ad hoc网络n不需要主架构网络支持n易于构建n在没有网络地方（荒野、灾区、战区）非常有用n可能需要经过多个链路抵达目标地第25页移动Ad hoc网络n移动会造成路由改变第26页无线传感网（物联网）无人监测：环境、生态、工程结构、战区第27页第三节 网络主要技术问题第28页网络主要技术问题之一n点到点通信n多路复用n多路访问n交换n路由n组播n端到端传输Host AHost BHost EHost DHost CNode 1Node 2Node 3Node 4Node 5Node 6Node 7第29页点到点通信与多路访问点到点通信多路复用多路访问L1L2L3R1R2R3第30页交换/路由171.69Packets Forwarded Based on IP AddressDataAddress Prefix128.89171.6911I/FAddress Prefix128.89128.89171.690101I/F128.8901128.89.25.4128.89.25.4 Data Address Prefix128.89128.890I/FDataData128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4128.89.25.4Route Update第31页路由Host h2abbaaCABdcA.aA.cC.bB.acbHosth1自治系统内路由自治系统间路由自治系统内路由第32页组播MulticastSrc7：1Src第33页组播MulticastSrcSrc14：2第34页组播MulticastSrcSrc21：4第35页组播MulticastSrcSrc28：8第36页组播Multicast32：12第37页组播MulticastSrc7：1Src14：221：428：832：12第38页端到端传输n在主机主机连接基础上应用应用连接HostHostApplicationHostApplicationHostHostChanneln请求/响应分布式文件系统数字图书馆(web)n流视频:帧序列视频点播视频会议第39页网络主要技术问题之二n间接n虚拟n移动n安全n质量n可信第40页间接n中间boxHostHostApplicationHostApplicationHostHostChannel内网防火墙内网代理第41页虚拟局域网VLANA1SwitchB1C1D1SwitchA2SwitchB2C2D2A3SwitchB3C3Switchs2s1SwitchS2S1VLAN1VLAN2VLAN3VLAN4第42页虚拟专网VPNMPLS BackboneBlue VPNYellow VPNRed VPN第43页移动Mobile IPMobile Host(MH,移动主机)Visiting LocationHome(归属网)InternetCorrespondent Host(CH,通信主机)Packet第44页移动Mobile IPVisiting LocationHomeInternetCorrespondent Host(CH)PacketHome Agent(HA,归属代理)Mobile Host(MH)I am here第45页移动Mobile IPVisiting LocationHomeInternetCorrespondent Host(CH)PacketHome Agent(HA)Mobile Host(MH)Encapsulated第46页服务质量确保n资源预约呼叫建立,信令(RSVP)流和业务质量申报接入控制nQoS-sensitive scheduling request/reply第47页服务质量无抖动无丢帧低时延第48页安全InternetWeb SiteUsersISPNetworksniffed,attackedNetworksniffed,attackedNetworksniffed,attackedTrojan horse-Applications(database,Web server)hacked-OS hacked1.System(OS)2.Network3.Applications(db)HolesUserid,Password,PIN,credit card#第49页安全第50页安全内联网防火墙服务器入侵检测系统(IDS)入侵防御系统(IPS)内联网反病毒系统第51页可信n用户可信n计算机硬件可信n计算机开启系统可信n计算机操作系统可信n运行程序可信n网络可信第52页可信第53页第四节 网络包括到学科领域第54页网络包括到学科领域n信息与通信工程信息理论编码压缩排队理论图论统计学与随机过程理论/性能评定数字信号处理有线或无线通信原理与技术计算机科学与技术计算机硬件（CPU、ASIC、NP等）计算机软件（网络操作系统、网络通信软件、网络管理与计费系统等）信息安全密码学（包含编码学（加密）、密码分析学（解密）、数字署名、数字证书、身份认证、报文摘要等）物理安全、计算机安全（包含系统安全、应用安全）、协议安全网络安全（包含交换节点安全、传输安全、链路安全）等第55页第五节 网络技术发展方向第56页网络技术发展方向n1、二十一世纪基本特征 n信息化n网络化n数字化n智能化n个人化n2、信息技术（IT）发展三大定律n摩尔定律n 每1824个月处理器上晶体管数目增加一倍。n吉尔德定律n 每9个月网络传输带宽能力就会增加一倍。n麦特卡尔夫定律n 网络价值同网络用户数量平方成正比，也就是说，N 个联结可创造出 N*N 效益。第57页网络技术发展方向n3 3、三网合一、三网合一 所谓三网合一即原先独立设计运行传统所谓三网合一即原先独立设计运行传统电信网、计算机互联网和电信网、计算机互联网和有线电视网有线电视网将趋于相互渗透和相互融合。对应地，三类不一样业将趋于相互渗透和相互融合。对应地，三类不一样业务、市场和产业也将相互渗透和相互融合，以三大业务来分割三务、市场和产业也将相互渗透和相互融合，以三大业务来分割三大市场和行业界限逐步变得含糊，逐步形成一个统一网络系统，大市场和行业界限逐步变得含糊，逐步形成一个统一网络系统，并以全数字化网络设施来支持包含数据、话音和视像在内全部业并以全数字化网络设施来支持包含数据、话音和视像在内全部业务通信。所以，这种网络体系应该含有以下几个特征：务通信。所以，这种网络体系应该含有以下几个特征：网络在物理层上是互通，即一个网络信号能够直接传递或者经过组织、网络在物理层上是互通，即一个网络信号能够直接传递或者经过组织、变换，传送到另个一个网络中去，而且经过另外网络传送到用户终端变换，传送到另个一个网络中去，而且经过另外网络传送到用户终端时，不改变信息内容，也就是说，网络之间要相互透明。时，不改变信息内容，也就是说，网络之间要相互透明。用户只需一个物理网络连接，就能够享用其它网络资源或者与其它网用户只需一个物理网络连接，就能够享用其它网络资源或者与其它网络上用户通信。络上用户通信。在应用层上，网络之间业务是相互渗透和交叉，但又能够相互独立，在应用层上，网络之间业务是相互渗透和交叉，但又能够相互独立，互不防碍，而且在各自网络上能够像以往那样独立发展自己新业务。互不防碍，而且在各自网络上能够像以往那样独立发展自己新业务。网络之间协议兼容或者能够进行转换，这是因为各个网络都有自己协网络之间协议兼容或者能够进行转换，这是因为各个网络都有自己协议，所以信息从一个网传送到另一个网时它应该满足所转向网络协议议，所以信息从一个网传送到另一个网时它应该满足所转向网络协议要求。要求。第58页网络技术发展方向n4 4、三网融合、三网融合 三三网融合是一个广网融合是一个广义、社会化、社会化说法，在法，在现阶段它并不意味着段它并不意味着电信信网、网、计算机网和有算机网和有线电视网三大网网三大网络物理合一，而主要是指高物理合一，而主要是指高层业务应用融合用融合。其表。其表现为技技术上上趋向一致，网向一致，网络层上能上能够实现互互联互通，形成无互通，形成无缝覆盖，覆盖，业务层上相互渗透和交叉，上相互渗透和交叉，应用用层上上趋向使用向使用统一一IP协议，在，在经营上相互上相互竞争、相互合作，朝着向人争、相互合作，朝着向人类提供多提供多样化、多媒体化、个性化服化、多媒体化、个性化服务同一目同一目标逐步交逐步交汇在一起，在一起，行行业管制和政策方面也逐步管制和政策方面也逐步趋向向统一。三大网一。三大网络经过技技术改造，改造，能能够提供包含提供包含语音、数据、音、数据、图像等像等综合多媒体通信合多媒体通信业务。这就是就是所所谓三网融合。三网融合。三网融合，在概念上从不一三网融合，在概念上从不一样角度和角度和层次上分析，能次上分析，能够包括到技包括到技术融合、融合、业务融合、行融合、行业融合、融合、终端融合及网端融合及网络融合。当前更主融合。当前更主要是要是应用用层次上相互使用次上相互使用统一通信一通信协议。IP优化光网化光网络就是新一就是新一代代电信网基信网基础，是我，是我们所所说三网融合三网融合结合点。合点。数字技数字技术快速快速发展和全方面采取，使展和全方面采取，使电话、数据和、数据和图像信号都能像信号都能够经过统一一编码进行行传输和交和交换，全部，全部业务在网在网络中都将成中都将成为统一一“0”或或“1”比特流。比特流。光通信技光通信技术发展，展，为综合合传送各种送各种业务信息提供了必要信息提供了必要带宽和和传输高高质量，成量，成为三网三网业务理想平台。理想平台。软件技件技术发展使得三大网展使得三大网络及其及其终端都端都经过软件件变更，最更，最终支持支持各种用各种用户所需特征、功效和所需特征、功效和业务。第59页网络技术发展方向n5 5、网络发展技术路线、网络发展技术路线第第一一代代互互联联网网主主要要技技术术是是TCPIP，第第二二代代主主要要是是WWW，第第三三代代主主要要是是以以IPv6为为基基础础网网络络技技术术。互互联联网网现在发展超出了当初构想，更多应用是现在发展超出了当初构想，更多应用是流媒体和多媒体流媒体和多媒体。“流”是互联网络上从特定源点到特定终点（单播或多播）一系列数据报（如实时音频或视频），“流”所经过路径上路由器都确保指明服务质量。全部属于同一个流数据报都含有一样流标号。移移动动通通信信发发展展路路线线是是：第第一一代代移移动动通通信信是是模模拟拟制制，双双工工方方式式为为FDD，多多址址方方式式为为FDMA，基基于于电电路路交交换换网网络络（如如 TACS、AMPS等等）。第第二二代代移移动动通通信信是是数数字字制制，话话音音为为低低比比特特率率编编码码（613 kbits），第第三三代代移移动动通通信信主要特征是基于主要特征是基于分组网络分组网络。采采取取 DWDM(密密集集波波分分复复用用)技技术术光光纤纤（有有线线）通通信信，带带宽已经到达宽已经到达 3.2T（3200G），而且这个数值还在提升。），而且这个数值还在提升。第60页网络技术发展方向n6、网络转型（演进）五大发展方向、网络转型（演进）五大发展方向向多元化宽带接入网演进向多元化宽带接入网演进xDSL、HFC(xPON+EoC)、FTTx、Wi-Fi、WiMAX、3G、Bluetooth向以光联网为基础下一代传送网演进向以光联网为基础下一代传送网演进SDH、WDM、DWDM、ASON实现光网络节点智能化、全网资源动态配置实现光网络节点智能化、全网资源动态配置向以向以 IPv6为基础下一代互联网演进为基础下一代互联网演进海量海量IPIP地址空间、服务质量、管理灵活性、安全性地址空间、服务质量、管理灵活性、安全性向以向以 3G为代表下一代移动通信网演进为代表下一代移动通信网演进TDSCDMA、WCDMA、CDMA 3G(2Mbps）、）、E3G、B3G、3GPP LTE、4G(100Mbps)、5G(3.6Gbps)向以软交换为关键下一代交换网演进向以软交换为关键下一代交换网演进软软交交换换打打破破了了传传统统封封闭闭交交换换结结构构，采采取取完完全全不不一一样样横横向向组组合合合合模模式式，将将交交换换机机各各功功效效间间接接口口打打开开，采采取取开开放放接接口口和和通通用用协协议议，组组成成一一个个开开放放、分分布布、多多厂厂家家应应用用系系统统结结构构。软软交交换换机机硬硬件件分分散散，业业务务控控制制和和业业务务逻逻辑辑则则相相对对集集中中。这这么么能能够够使使业业务务提提供供者者灵灵活活选选择择最最正正确确和和最最经经济济设设备备组组合合来来构构建建网网络络，不不但但建建网网成成本本低低，网网路路升升级级轻轻易易，而而且且便便于于加加紧紧新新业业务务和和新新应应用用开开发发、生生成成和和布布署署，能能快快速速实实现现低低成成本本广广域域业业务务覆覆盖盖，推推进进话话音音和和数数据据融融合。合。以以软软交交换换与与IMS（IP媒媒体体系系统统）作作为为控控制制关关键键、因因网网智智能能化化基基于于用用户户属属性性开开发发增增值值业务、融合网络体系结构业务、融合网络体系结构IMS。第61页第六节 社会对网络工程人才需求情况及就业前景分析第62页n因特网产业发展对网络人才需求级就业方向理论研究人才这种需求来自于各种科研院所、高等院校、大型企业中通信或计算机网络研究开发机构。这方面人才要含有良好学术功底，具备扎实学科理论基础知识，能系统深入地掌握通信网或计算机网络方面理论和方法。技术开发人才这种需求来自于提供网络产品开发（如华为、中兴通信等）和服务（如网络销售或系统集成）各种单位。这方面人才要具备良好网络基础知识、较强技术实践能力、熟练产品设计开发能力。管理服务人才这种需求主要来自于广大企事业单位和政府部门。这方面人才不但需要具备一定网络技术能力，能够正确使用、配置、维护常规网络设备，还必须含有一定管理，能正确规划、实施和维护信息系统安全保障。从事各级各类企事单位业办公自动化处理、计算机安装与维护、网页制作、计算机网络和专业服务器维护管理和开发工作、动态商务网站开发与管理、软件测试与开发及计算机相关设备商品贸易等方面相关工作。第63页n中国高校年新增十大热门专业网络工程排名第6n网络工程专业主要特点是通信与网络结合、网络软件与网络硬件结合，主要培养同学们网络应用开发、网络信息控制及网络工程技术方面能力。n网络工程师、软件开发、网络安全人员是网络工程专业最对口就业方向，另外，从事网站开发、网络维护工作也很不错。n2007在四川省本科专业就业率排名前25专业中，网络工程专业以 95%以上就业率排在第12位。据统计，全国网络工程专业平均就业率在85%以上。第64页Q&A请各位提问题！请各位提问题！第65页讲课结束讲课结束 谢谢大家谢谢大家！第66页