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  • 计算机网络体系结构详解(图文)

    万次阅读 多人点赞 2016-06-24 20:37:34
    计算机网络各层及其协议的集合,统称为网络体系结构。 为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定,统称为网络协议。 网络协议三要素: 1、语法,即数据与控制信息的结构或格式。 2、语义,即需要发出何种...

    计算机网络各层及其协议的集合,统称为网络体系结构。

    为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定,统称为网络协议。

    网络协议三要素:

    1、语法,即数据与控制信息的结构或格式。

    2、语义,即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。

    3、同步,即事件实现顺序的详细说明。

     

    OSI 7层体系结构包括应用层、表示层、会话层、运输层、网络层、数据链路层、物理层。

    TCP/IP是一个四层体系结构。包含应用层、运输层、网际层(用于处理不同网络的互联问题)和网络接口层。实质上讲,TCP/IP只有最上面三层,因网络接口层并没有什么具体内容。在学习计算机网络的原理时往往采取折中的方法,采用一种五层协议体系结构,下面分别介绍。

     

    物理层

    信号的传输离不开传输介质,而传输介质两端必然有接口用于发送和接收信号。物理层的主要任务就是规定各种传输介质和接口与传输信号相关的一些特性。

     1.机械特性

    也叫物理特性,指明通信实体间硬件连接接口的机械特点,如接口所用接线器的形状和尺寸、引线数目和排列、固定和锁定装置等。类似于各种规格的电源插头,其尺寸都有严格的规定。

    2.电气特性

    规定了在物理连接上,导线的电气连接及有关电路的特性。一般包括:接收器和发送器电路特性的说明、信号的识别、最大传输速率的说明、与互连电缆相关的规则、发送器的输出阻抗、接收器的输入阻抗等电气参数等。

    3.功能特性

    指明物理接口各条信号线的用途以及某条线上出现的某一电平的电压表示何意,包括:接口线功能的规定方法,接口信号线的功能分类--数据信号线、控制信号线、定时信号线和接地线4类。

    4.规程特性

    指明利用接口传输比特流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序,包括事件的执行顺序和数据传输方式,即在物理连接建立、维持和交换信息时,DTE/DCE双方在各自电路上的动作序列。

    关于信道复用的知识,请自行百度。

     

    数据链路层

    数据链路协议有许多种,但有三个基本问题是相同的,介绍如下:

    封装成帧

     

          透明传输

     

        差错检测

     

    网络层

    一般来讲,将网络互连起来需使用一些中间设备,根据中间设备所在的层次,可有以下四种不同的中间设备。

    1、物理层使用的中间设备叫做转发器(repeater)

    2、数据链路层使用的设备叫做网桥或桥接器(bridge)

    3、网络层使用的中间设备叫做路由器(router)

    4、在网络层以上使用的中间设备叫做网关(gateway)

    用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议转换。

     

    IP地址

    IP地址就是给因特网上的每一个主机(或路由器)的每一个接口分配一个在全世界范围是唯一的32位的标识符。

    A类、B类和C类地址都是单播地址(一对一通信)是最常用的。

    A类、B类和C类地址的网络号字段分别为1,2,3个字节长,而在网络号的最前面有1~3位的类别位,其数值分别规定为0,10和110.

    A类、B类C类地址的主机号字段分别为3个、2个和1个字节长。

    D类地址用于多播(一对多通信)

    而E类地址(前4位是1111)保留为以后用。

    IP地址的指派范围:

    特殊的IP地址:

    一、0.0.0.0
    严格说来,0.0.0.0已经不是一个真正意义上的IP地址了。它表示的是这样一个集合:所有不清楚的主机和目的网络。这里的“不清楚”是指在本机的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说,它就是一个“收容所”,所有不认识的“三无”人员,一律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关,那么Windows系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由。
    二、255.255.255.255
    限制广播地址。指代本网段内(同一广播域)的所有主机。该地址不能被路由器转发。
    三、127.0.0.1
    本机地址,主要用于测试。别名“Localhost”。
    四、224.0.0.1
    组播地址,从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机, 224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP(Internet路由发现协议,使用组播功能)功能,那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。
    五、169.254.x.x
    如果你的主机使用了DHCP功能自动获得一个IP地址,那么当你的DHCP服务器发生故障,或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间导致网络异常,Windows系统会为你分配这样一个地址。
    六、10.x.x.x、172.16.x.x~172.31.x.x、192.168.x.x
    私有地址,这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器,也往往使用192.168.1.1作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连,因而可能使用随意的IP地址。使用私有地址的私有网络在接入Internet时,要使用地址翻译 (NAT),将私有地址翻译成公用合法地址。在Internet上,这类地址是不能出现的。
     

    网络层提供的两种服务:

    为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功的机会,在网际层使用了网际控制报文协议(ICMP),ICMP报文的种类有两种:

    ICMP差错报告报文

    ICMP差错报告报文共有5种
    1>  终点不可达:可分为->网络不可达,主机不可达,协议不可达,端口不可达,需要分片但DF比特已置为1,以及源路由失败等六种情况,其代码字段分别置为0至5。当出现以上六种情况时就向源站发送终点不可达报文。
    说明->端口不可达:UDP的规则之一是:如果收到UDP数据报而且目的端口与某个正在使用的进程不相符,那么UDP返回一个ICMP不可达报文。
    2>  源站抑制:当路由器或主机由于拥塞而丢弃数据报时,就向源站发送源站抑制报文,使源站知道应将数据报发送速率放慢。
    3>  时间超过:当路由器收到生存时间为零的数据报时,除丢弃该数据报外,还要向源站发送时间超过报文。另外,当目的站在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报片时,就将已收到的数据报片都丢弃,并向源站发送时间超过报文。
    4>  参数问题:当路由器或目的主机收到的数据报的首部中的字段值不正确时,就丢弃该数据报,并向源站发送参数问题报文。
    5>  改变路由(重定向):路由器将改变路由报文发送给主机,让主机知道下次应将数据报发送给另外的路由器。

    ICMP询问报文

    ICMP询问报文有两种:

    1、回送请求和回答 

    ICMP回送请求报文是由主机或路由器向一个特定的目的主机发出的询问。收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文,这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态。

    2、时间戳请求和回答

    ICMP时间戳请求报文是请某个主机或路由器回答当前的日期和时间。在ICMP时间戳回答报文中有一个32位的字段,其中写入的整数代表从1900年1月1日起到当前时刻一共有多少秒。时间戳请求与回答可用来进行时钟同步和测量时间。

    IP数据包格式以及路由协议请自行百度。

     

    传输层

    只有主机的协议栈才有传输层,而网络核心部分中的路由器在转发分组时,都只用到下三层的功能。

    传输层提供应用进程间的逻辑通信。也就是说通信的真正端点不是主机而是主机中的进程。

    TCP连接、数据传输、与断开连接示意图:

     

    应用层

    应用层的具体内容就是规定应用进程在通信时所遵循的协议。应用层协议分类如下:

    (1)域名系统(Domain Name System,DNS):用于实现网络设备名字到IP地址映射的网络服务。

    (2)文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP):用于实现交互式文件传输功能。

    (3)简单邮件传送协议(Simple Mail Transfer Protocol, SMTP):用于实现电子邮箱传送功能

    (4)超文本传输协议(HyperText Transfer Protocol,HTTP):用于实现WWW服务。

    (5)简单网络管理协议(simple Network Management Protocol,SNMP):用于管理与监视网络设备。

    (6)远程登录协议(Telnet):用于实现远程登录功能。

    这一层是计算机网络中的最高层,也是我们作为一般用户经常直接接触的一层,在此不做过多介绍。

    参考文献:

    【1】谢希仁. 计算机网络(第5版)[M]. 北京:电子工业出版社, 2012.

     

    附赠首歌:http://changba.com/s/AdwbB4FU-ZW6n7vEyIWZbQ?&code=Kxhsv6044ik&from=pcrecommend

    见笑!

     

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  • 【计算机网络高分笔记】第一章:计算机网络体系结构 标签(空格分隔):【计算机网络】 第一章:计算机网络体系结构 第一章:计算机网络体系结构 1.1 计算机网络概述 1.1.1 计算机网络的概念 1.1.2 计算机...

    【计算机网络高分笔记】第一章:计算机网络体系结构

    标签(空格分隔):【计算机网络】


    第一章:计算机网络体系结构

    • 大纲要求:
    1. 计算机网络概述
    • 计算机网络的概念、组成与功能
    • 计算机网络的分类
    • 计算机网络的标准化工作及相关组织
    1. 计算机网络体系结构和参考模型
    • 计算机网络分层结构

    • 计算机网络协议、接口、服务等概念

    • ISO/OSI参考模型和 TCP/IP模型

    • 考点和要点分析

    1. 核心考点:
    • OSI参考模型和 TCP/IP模型
    • 掌握计算机网络协议、接口、服务等概念
    • 掌握网络体系结构的概念、分层的必要性(包括 5 层 和 7 层结构)
    • 无连接服务和面向连接服务的联系和区别
    1. 基础要点:
    • 计算机网络的概念、组成与一些基本的功能
    • 计算机网络的各种分类方法
    • 计算机网络的标准化工作和一些相关组织
    • 计算机网络分层结构
    • 计算机网络协议、接口、服务等概念
    • ISO/OSI参考模型和 TCP/IP模型

    1.1 计算机网络概述

    1.1.1 计算机网络的概念

    • 定义:
    1. 最简洁的定义:计算机网络就是一些互联的、自治的计算机系统的集合。
    2. 广义观点的定义:计算机网络是实现远程信息处理的系统或进一步能达到资源共享的系统。
    3. 资源共享观点的定义:计算机网络是以能够相互共享资源的方式互连起来、自治的计算机系统的集合。
    4. 用户透明性观点的定义:计算机网络是一个能为用户自动管理资源的网络操作系统,它能够调用用户所需要的资源,整个网络就像一个大的计算机系统一样对用户透明。

    可疑点解析:什么是自治计算机?
    答:自治计算机是能够进行自我管理、配置和维护的计算机,也就是现在的计算机;而像以前的终端(只有显示器,仅仅显示数据),则不能称为自治计算机。

    在计算机网络的发展的不同阶段,对计算机网络的定义是不同的,这个不是考试重点.

    1.1.2 计算机网络的组成

    • 物理组成
      从物理组成上来看,计算机网络包括硬件、软件、协议三大部分。
    1. 硬件:由 主机通信处理机(或者称为前端处理器)、通信线路(包括有线线路和无无线线路)和交换设备(交换机等连接设备)组成。
    2. 软件:主要包括实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件(如QQ).
    3. 协议:就是一种规则,如汽车在道路上行驶必须遵循交通规则一样,数据在线路上传输也必须遵循一定的规则。
    1. 边缘部分:由所有链接再互联网上,供用户直接使用的主机组成,用来进行通信和资源共享。
    2. 核心部分:由大量的网络和连接这些网络的路由器组成,它为边缘部分提供连通性和交换服务。
    • 功能组成
      从功能组成上来看,计算机网络由 通信子网资源子网 两部分组成。
    1. 通信子网 :由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成,为网络提供数据传输、交换和控制能力,实现联网计算机之间的数据通信。
    2. 资源子网:由主机、终端以及各种软件资源、信息资源组成,负责全网的数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源和服务。 通信子网包括物理层、数据链路层、网络层。

    1.1.3 计算机网络的功能

    • 数据通信:数据通信是计算机网络 最基本、最重要 的功能,包括连接控制,传输控制,差错控制,流量控制,路由选择,多路复用等子功能。
    • 资源共享:包括数据资源、软件资源以及硬件资源。
    • 分布式处理:当计算机网络中的某个计算机负荷过重时,可以将其处理的任务传送给网络中的其他计算机系统进行处理,利用空闲计算机资源提高整个系统的利用率。
    • 信息综合处理:将分散再各地的计算机中的数据资料进行集中处理或者分级处理,如自动订票系统、银行金融系统、数据采集与处理系统等。
    • 负载均衡:将工作任务均衡地分配给计算机网络中地各台计算机。
    • 提高可靠性:计算机网络中的每台计算机可以通过网络互为代替机。
      当然,为了满足人们再生活中的需求,计算机网络还有其它功能,例如远程教育、电子化办公与服务、娱乐等。

    可疑点解析:什么是分布式计算机系统?与计算机网络比较由什么区别?
    答:   ~  分布式计算机系统最主要的特点是整个系统中的各台计算机对用户都是透明的。用户通过输入命令可以运行程序,但是用户不知道具体是那一台计算机再为其运行程序。操作系统为用户选择一台最合适的计算机来运行程序,并将运行结果传送到合适的地方。
           ~~~~~~       计算机网络则不同,用户必须首先再想要运行的程序上进行登录,然后按照计算机的地址,将程序通过计算机网络传送到该计算机上去运行,最后根据用户将结果传送到指定的计算机。

    1.1.4 计算机网络的分类

    • 按分布范围分类:广域网、城域网、局域网、个人区域网。
    • 按拓扑结构分类:星型网络、总线型网络、环型网络、网状型网络。
    • 按传输技术分类:广播式网络、点对点网络。
    • 按使用者分类:公用网、专用网。
    • 按数据交换技术分类:电报交换网络、报文交换网络、分组交换网络。
      接入网(AN: Access NetWorks)了解即可。

    1.1.5 计算机网络的标准化工作及相关组织

    • 计算机网络的标准化工作四个步骤
    1. 互联网草案;
    2. 建议标准(RFC文档);
    3. 草案标准;
    4. 互联网标准
    • 相关组织
      相关组织由国际标准化组织(ISO),国际电信联盟(ITU),美国电气和电子工程师协会(IEEE)等。

    1.2 计算机网络体系结构与参考模型

    1.2.1 计算机网络分层结构

    • 首先一点,我们要明白计算机网络为什么采用分层结构?以生活中的实例解释,首先,任何一个公司都是从小企业创办而来的,当规模很小时(假定只有一个老板和三个员工),老板可以和员工处于一个层面,不需要分层,员工可以直接向老板汇报问题。但是,如果该公司是诸如微软一样的企业(也就是计算机网络具有很大规模时候),处于最高层的盖茨希望实现公司的长远发展,但不可能每天与公司员工讨论某个功能模块应该使用那种算法,因此,分层结构应运而生,结构中的每一层应该实现对应的功能,这样才会由更好的发展。但是,分层又不能太多,如果分层太多,那么浪费的资源就很多。计算机网络结构亦是如此。TCP/IP 折中地采用了 4 层结构(在教材中为了更好的描述各层地工作原理,经常被看作 5 层)。

    • 三个术语:

    1. 实体:任何可发送或接受信息的硬件或软件进程,通常是一个特定的软件模块。
    2. 对等层:不同机器上的一层。
    3. 对等实体:同一层上的实体。

    以上概念第一次看比较抽象,我们不如这样理解:A 省和 B 省 分别表示不同的机器,因此 A 省和 B 省中各层干部可以看成 实体,将 A 省省长职位和 B 省省长秩为可以看成 对等层,将对等层上的实体,也就是 A 省省长和 B 省省长可以看成对等实体。

    1.2.2 协议

    • 协议是一种规则,并且是控制两个对等实体进行通信的规则,也就是水平的。
    • 协议由以下三个部分组成
    1. 语义:对构成协议元素的含义的解释,即“讲什么”.
    2. 语法:数据与控制信息的结构或格式,即“怎么讲”.
    3. 同步:规定了事件的执行顺序。

    1.2.3 接口

    • 接口,又称作访问服务点,从物理层开始,每一层都向上层提供了访问服务点,即没有接口就不能提供服务
    • 五个专业术语:
    1. 服务数据单元(SDU):第 n 层的服务数据单元,记作 n-SDU.
    2. 协议控制信息(PCI):第 n 层的协议控制信息,记作 n-PCI.
    3. 接口控制信息(ICI):第 n 层的接口控制信息,记作 n-ICI.
    4. 协议数据单元(PDU):第 n 层的服务数据单元(SDU) + 第 n 层的协议控制信息(PCI) = 第 n 层的协议数据单元,即 n-SDI + n-PCI = n-PDU,表示的是同等层对等实体间传送的数据单元。另外,n-PCI = (n-1)-SDU.例如,网络层的整个 IP 分组交给数据链路层,整个 IP 分组称为数据链路层的数据部分。
    5. 接口数据单元(IDU):第 n 层的服务数据单元(SDU)+ 第 n 层的接口控制信息(ICI)= 第 n 层的接口数据单元,即 n-SDU + n-ICI = n-IDU,这表示的是在相邻层接口见传递的数据单元。
      ###1.2.4 服务
    • 服务指的是 下层为相邻上层提供的功能调用 。 协议是水平的,而服务是垂直的,即下层向上层通过接口提供服务。
    • 服务分为以下 3 类:
    1. 面向连接的服务和面向无连接的服务
    • 面向连接的服务:当通信双方通信时,要事先建立一条通信线路,该线路包括建立连接,使用连接和释放连接 3 个过程。 TCP 就是一种面向连接服务的协议,电话系统是一个面向连接的协议。
    • 面向无连接的服务,通信双方不需要事先建立一条通信线路,而是把每个带有目的地址的包(报文分组)传送到线路上,由系统选定线路进行传输。IP 和 UDP 就是两种面向无连接服务的协议,邮政系统是一个无连接的模式。
    1. 有应答服务和无应答服务
    • 有应答服务:接收方在收到数据之后向发送方给出相应的应答。
    • 无应答服务:接收方在收到数据之后不自动给出应答。
    1. 可靠服务和不可靠服务
    • 可靠服务:网络具有检错、纠错、应答机制,能够保证数据正确,可靠地传送到目的地。
    • 不可靠服务:网络不能保证数据正确、可靠地传送到目的地,网络只能是尽量正确、可靠,是一种“尽力而为”的服务。

    ** 注意:并非在一个层内完成的全部功能都称为服务,只有那些能够被高一层实体“看得见”的功能才叫做服务。**

    面向连接服务和面向无连接服务的对比
    |服务 | 优点 | 缺点|
    |—|---|
    | 面向连接| 可靠信息流(只要被接受的都是正确的)、信息回复确定(没收到信息就发送一个回复,告知对方已经收到此信息;如果收到的信息是错误的,告诉对方重新发送消息) | 占用通信信道 |
    | 面向无连接| 不占用通信信道| 信息流可能丢失(在传输的过程中,信息可能丢失) 信息无回复确定(收到信息直接收下,不告诉对方已经收到)|

    故事助记:你每年都要给女朋友写 12 封信,每个月一封。有两种送达方式可以选择。第一种:每一个月找一个非常可靠的朋友帮助送到,这样你可以保证信从第一封到最后一封都是按序到达的,并且不会丢失,这就是面向连接服务;第二种:通过邮局发送,因为邮局很有可能在发送的过程中丢失信件,即使不丢失也有可能 3 月份的信比 2 月份的信早到,这就是面向无连接服务。

    • 关于服务不得不知的事情:
    1. 第 n 层实体不仅要使用第 n - 1 层的服务,还要向 第 n + 1 层提供本层的服务,该服务是第 n 层及其以下各层所提供服务的总和。最高层向用户提供服务。
    2. 上一层只能通过相邻层的接口使用下一层服务,而不能调用其他层的服务,即下一层提供服务的实现细节对上一层透明。

    如何理解“透明”?
    例如,用户只需要清楚手机上的每个按钮具有什么样的功能,尽管使用其功能即可,至于这个功能在内部是如何被实现的,用户并不需要知道,这就是透明。

    1.2.5 ISO/OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型

    • 5 层结构
      OSI 参考模型具有 7 层结构,而 TCP/IP 模型有 4 层结构(一般看作 5 层)。在 OSI 参考模型中表示层和会话层不是重点,无需深究,所以只需要掌握 5 层结构即可。以下我们来看 5 层结构以及每层完成的任务、功能、协议。
    1. 应用层
    • 用户对用户
    • 任务:提供系统与用户的接口
    • 功能:文件传输、访问和管理、 电子邮箱服务
    • 协议:HTTP、FTP、SMTP、POP3
    1. 传输层(运输层)
    • 应用对应用,进程对进程
    • 传输单位:报文段(TCP)或用户数据报(UDP)
    • 任务:负责主机中两个进程之间的通信
    • 功能:为端到端连接提供可靠的传输服务、为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量等管理服务
    • 协议:TCP、UDP
    1. 网络层(网际层、IP层)
    • 主机对主机
    • 传输单位:数据报
    • 所实现的硬件:路由器
    • 任务:将传输层传下来的报文段封装成数组、选择适当的路由,使传输层传输下来的分组能够交付到目的地主机
    • 功能:为传输层提供服务、组包和拆包、路由选择、拥塞控制
    • 协议:ICMP、ARP、RARP、IP、IGMP
    1. 数据链路层(链路层)
    • 传输单位:帧
    • 所实现的硬件:网桥、交换机
    • 任务:将网络层传输下来的IP数据报组装成帧
    • 功能:链路连接的建立,拆除,分离、帧定界和帧同步、差错检测
    • 协议:PPP、HDLC、ARQ
    1. 物理层
    • 传输单位:比特
    • 所实现的硬件:集线器、中继器
    • 任务:透明地传输比特流
    • 功能:为数据端设备提供传送数据通路
    1. 补充:
    • 会话层。会话层的主要功能是在两个结点之间建立、维护和释放面向用户的连接,并对会话进行管理和控制,保证会话数据可靠传送。既然会话层和运输层都有建立连接,那么二者之间有什么区别?例如,某个公司的老总,你要求秘书给某某打电话,老总便是会话层,秘书相当于传输层,因为老总提出建立连接的请求,但是不需要自己动手查号码和拨号,而是秘书打电话,建立传输连接,当双方拿起电话时,传输层连接建立成功,秘书将电话递给老总,此时会话层连接建立成功。
    • 表示层。表示层负责处理在两个内部数据表示结构不同的通信系统间交换信息的格式(数据格式转换),为数据加密揭秘以及提高传输提供必需的数据压缩和解压的功能。

    问题:主机 A 和主机 B 通信的实质是什么?
    帮助记忆:我们可以把 两栋楼 A , B 分别视为主机 A,B,A 栋楼的甲想要把某个物品给 B 栋楼的乙,甲和乙分别看成主机上的两个进程,则类似两台主机之间传送数据,那么甲所给的物品不仅仅只是放在 B 栋楼的门口,而是肯定要将物品交到乙手上才可以,所以说两台主机之间的通信实际上是两个主机的进程在相互通信。再假设一点:假设 A, B 宿舍都是单人间,每个房间只能住一个人(一个进程),那么房间号就是端口号。

    • OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模型的区别:
      OSI参考模型 | TCP/IP 参考模型|
      —|---|
      三个主要概念:服务、接口、协议|没有明确区分服务、接口、协议
      协议有很好的隐藏性|
      产生在协议发明之前|产生在协议发明之后
      共有 7 层| 共有 4 层(不是 5 层)
      网络层:连接和无连接|网络层:仅有无连接
      传输层:仅面向连接|传输层:面向连接和无连接

    可疑点解析: TCP/IP 参考模型到底是 4 层还是 5 层?
    答:一般教材上讲解的 5 层模型是综合了 OSI 和 TCP/IP 的优点,才有了 5 层模型。TCP/IP 是 4 层参考模型,因为 TCP/IP 参考模型的网路接口层包含 5 层模型的物理层和数据链路层。

    • OSI 参考模型的工作原理
      通过给朋友发送一封电子邮件的例子来解释 7 层的工作原理。
      在发电子邮件的过程中
    1. 首先要在应用层编辑这封电子邮件
    2. 然后把编辑好的电子邮件发给表示层,这时候表示层会把这封信件加密,当然也可以不加密,为了提高速度,表示层要把它压缩
    3. 然后传输给会话层,此时会话层会把信息发给你,并提示你要给别人发送邮件了,要你准备好。
    4. 然后再把这个信息发送给传输层,这时传输层会把这封信件分段,原因是数据无法一次性被传输。
    5. 被分段的信件被传输到网络层,此时网络层会对数据段再次进行封装并假如报头形成数据报,其实从应用层开始每往下层传输一次就会加一次报头(例外的是,数据链路层既需增加报头,也会增加报尾)及相关信息。不仅如此,网络层还要对传输路径进行一次选择,之后在传输给数据链路层。
    6. 数据链路层将这些数据报封装成帧(这就是人们通常所说的以太网),最后把这个消息发送到物理层。
    7. 在物理层形成比特流,进而送到传输媒介(网线),此时信件就会变成比特流在网线上传输。接收方接受邮件之后,进行反方向操作。

    1.2.6 计算机网络性能指标

    • 时延:数据从网络或者链路的一段传送到另一端所需要的时间,有时候也成为延迟或者迟延。
      网络时延以以下几个部分组成:
    1. 发送时延(传输时延):主机或路由器发送数据帧所需要的时间,即从发送数据帧的第一位算起到该帧最后一位发送完毕所需要的时间。因此,发送时延也称作传输时延。
      计算公式: 发送时延 = 数据帧长度(bit)/发送速率(bit/s)
      由这个公式可以得到:对于某网络,发送时延并非固定不变,而是与发送的帧长成正比。
    2. 传播时延:电磁波在信道中传输一定的距离所需要的时延。
      计算公式:传播时延 = 信道长度(m)/电磁波在信道上的传输速度(m/s)
    3. 处理时延:主机或路由器在接收到分组时进行处理所需要的时间。
    4. 排队时延:分组在进入网络传输时,需要经过许多路由器,但分组在进入路由器要现在传输队列中排队等待处理,在路由器确定转发接口之后,还要在传输队列中排队等待转发,因此产生了排队时延。

    总 时 延 = 发 送 时 延 + 传 播 时 延 + 排 队 时 延 + 处 理 时 延 总时延 = 发送时延 + 传播时延 + 排队时延 + 处理时延 =+++

    • 注意:若非特别提示,排队时延和处理时延一般可以选择忽略不计。另外,对于高速网络链路,提高的仅仅是数据发送速率而不是比特在链路上的传播速度。提高数据发送速率只是减少了数据的发送时延。

    可疑点解析:既然有发送时延,为什么没有接受时延?
    答:事实上接受时延包含在发送时延和传播时延当中,当这两个时延结束时,接受时延也就结束了。

    • 时延带宽积:时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
      计算公式:时延带宽积 = 传播时延 * 带宽

    • 往返时间:从发送方发送数据开始,到发送方接受到来自接收方的确定消息(接收方一旦接受数据之后立即发送确定),总共经历的时间。

    • 利用率:包括信道利用率和网络利用率两种。

    1. 信道利用率:指的是某个信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。完全空闲的信道的利用率为 0.
    2. 网络利用率:是指全网络信道利用率的加权平均值。但是需要注意的一点,不是信道利用率和网路利用率越高越好。因为利用率越高,会导致数据在路由器中转发时延过长。

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  • 两种网络体系结构

    千次阅读 2017-01-24 18:12:36
    1.客户/服务器体系结构(主要) 每个应用由两个分开但是相关的程序组成。实际上,运行客户端的程序的计算机称为服务器,(虚拟主机是将域名解析到动态IP上的,运营商给的IP,外网不能访问)一直运行,运行客户端的...

    1.客户/服务器体系结构(主要)
    每个应用由两个分开但是相关的程序组成。实际上,运行客户端的程序的计算机称为服务器,(虚拟主机是将域名解析到动态IP上的,运营商给的IP,外网不能访问)一直运行,运行客户端的程序是客户。运行这种体系结构中的程序称为进程,客户端程序和服务器端的程序通信称为进程到进程的通信.
    2.对等体系(开始流行)
    对等网络,即对等计算机网络,是一种在对等者(Peer)之间分配任务和工作负载的分布式应用架构,是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。P2P可以理解为对等计算或对等网络。其可以定义为:网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源(处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等),这些共享资源通过网络提供服务和内容,能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源、服务和内容的提供者(Server),又是资源、服务和内容的获取者(Client)。
    对等网络的优点
    1、即时通信软件,如ICQ、Anychat等。2个或多个用户可以通过文字、语音或文件进行交流,甚至还可以与手机通信。

    2、实现共享文件资源的软件,如Napster和Gnutella等。用户可以直接从任意一台安装同类软件的PC上下载或上载文件,并检索、复制共享的文件。

    3、游戏软件,当前的许多网络游戏都是通过对等网络方式实现的。

    4、存储软件,如Farsite,用于在网络上将存储对象分散存储。

    5、数据搜索及查询软件,如Infrasearch、Pointera,用来在对等网络中完成信息检索。

    6、协同计算软件,如Netbatch,可连接几千或上万台PC,利用其空闲时间进行协同计算。

    7、协同处理软件,如Groove,可用于企业管理。

    8、P2P分布式计算。

    9、比特币、莱特币等虚拟化数字货币都是建立在P2P网络上的。

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  • ZCMU计算机网络期中1(计算机网络概论,网络体系结构与网络协议,物理层) 计算机网络概论部分 1.名词解释 Intranet:采用TCP/IP与web的系统设计方法的企业内部的专用网络 WSN:将无线自组网与传感器结合的网络...
    ZCMU计算机网络期中1(计算机网络概论,网络体系结构与网络协议,物理层)
    计算机网络概论部分
    1.名词解释
    Intranet:采用TCP/IP与web的系统设计方法的企业内部的专用网络
    WSN:将无线自组网与传感器结合的网络
    packet switching:将报文划分成格式固定、有最大限度的交换方式
    internet:将多个计算机网络互联成大型网络系统的技术
    Internet:覆盖全世界、应用最广的网际网
    network topology:节点与通信线路之间的几何关系表示的网络结构
    end system:组成Internet边缘部分的用户设备
    Ad hoc:一种自组织、对等式、多跳、无线移动网络
    ISP:为用户提供接入Internet服务的企业
    IMP:ARPANET通信子网中的交换节点
    IoT:实现人与人,物与物,人与物之间信息交互的网络
    computer network:以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合
    WPAN:连接用户10m之内的移动数字终端设备的无线通信网络
    MAN:将几十千米范围内的大量企业、机关、公司的局域网互联起来的网络
    datagram:分组传输前不需要预先在源主机与目的主机之间建立线路连接的交换方式
    ARPANET:奠定了网络理论基础的、第一个最有影响的计算机网络
    PDN:网络运营商提供高质量的数据传输服务的网络
    distributed network:没有中心交换节点的网状结构网络
    virtual circuit:在分组发送前,需要在发送方和接受方建立一条逻辑连接的数据交换方式
    circuit switching:需要通过交换机交换的通信方式

    2.选择题部分
    1)计算机网络共享的资源是:计算机的软件、硬件与数据
    2)早期ARPANET中使用的IMP从功能上看,相当于目前广泛使用的路由器(#IMP名词解释)
    3)ARPANET的成功运行证明了分组交换理论的正确性
    4)ARPANET最早推出的网络应用是:TELNET
    5)ARPANET研究工作包含:
    提出计算机网络定义与分类方法
    提出资源子网与通信子网的二级结构概念
    提出分组交换的协议与实现技术
    6)WLAN、WMAN需要基站,而ad hoc网络不需要基站
    7)网络拓扑研究的是:通信子网中节点结构关系问题
    8)基本的网络拓扑包含
    星状,环状,总线型,树状,网状
    9)LAN(局域网):10m-10km
         MAN(城域网):10~100km
         WAN(广域网):100~1000km



    网络体系结构与网络协议部分
    1.名词解释
    语法:描述用户数据与控制信息结构与格式
    网络体系结构:网络层次结构模型与各层协议的集合
    RFC:网络技术人员之间发布技术研究进展与标准的一类文档
    ISOC:最权威的Internet全球协调与合作的国际化组织
    IP:提供“尽力而为”的分组传输协议
    UDP:一种不可靠的、无连接的传输层协议
    OSI参考模型:ISO/IEC7498标准定义的网络互连7层结构模型
    帧:数据链路层的数据传输单元
    网络协议:为网络数据交换制定的通信规则、约定与标准
    传输层:实现可靠的端-端连接与数据传输服务的协议
    语义:解释控制信息每个部分的意义
    层次结构:处理计算机网络问题的最基本方法
    网络层:实现路由选择的层次
    应用层:实现应用程序之间通信过程控制的层次
    OSI环境:包括主机中从应用层到物理层的7层以及通信子网的结构
    主机-网络层:TCP/IP参考模型中与OSI模型的数据链路层和物理层相对应的层次
    分组:网络层的数据传输单元
    TCP:提供可靠的,面向连接、面向字节流服务的传输层协议

    2.图示参考(来源:第一届华为网络技术竞赛课件)




    3.选择题部分

    1.以下关于网络协议与协议要素的描述正确是A.协议表示网络功能是什么(解题:协议是为实现网络中的数据交换而建立的规则标准或约定。)

    2.以下关于网络体系结构概念的描述中错误的是B.所有的计算机网络都必须遵循OSI体系结构

    3.以下关于网络体系结构的研究方法优点的描述中错误的是C.允许隔层通信是OSI参考模型灵活性的标志(解题:灵活性好指某个层次实现细节的变化,只要保持它和上、下层的接口不变,则不会对其他层产生影响。)

    4.以下关于OSI参考模型的基本概念的描述中错误的是A.术语"OSI参考模型"中的开放是指可以用于任何一种计算机的操作系统

    5.以下关于OSI参考模型7个层次划分原则的描述中错误的是A.网中各主机可以有不同的层次

    6.以下关于物理层基本概念的描述中错误的是D.数据传输单元是字节(解题:物理层的数据传输单元是比特。)

    7.以下是关于数据链路层的基本概念的描述错误的是B.可以在释放物理连接后建立数据链路

    8.以下是关于网络层基本概念的描述中错误的是C.实现流量控制、拥塞控制与网络安全的功能(解题:网络互联。)

    9.以下是关于传输层基本概念的描述中错误的是B.相邻的高层是表示层

    10.以下关于OSI环境基本概念的描述中错误的是B.连接主机的物理传输介质包括在OSI环境中(解题:连接结点的传输介质不包括在OSI环境中。)

    11.以下关于OSI环境中数据传输过程的描述中错误的是B.表示层只进行数据的格式交换,不增加协议头

    12.以下关于传输层特点的描述错误的是D.协议数据单元是分组(解题:传输层传送的协议数据单元称为段或报文。)

    13.在对OSI参考模型中第n层与n+1层关系的描述中正确的是A.第n层为第n+1层提供服务(#原题答案错误)

    14.在对OSI参考模型中,自下而上第一个提供端-端服务的层次D.传输层

    15.以下不属于网络体系结构讨论的内容是C.协议细节

    16.TCP/IP体系中的网络层协议提供的是A.无连接不可靠的数据包服务


    物理层部分(#奈奎斯特准则、香农定理、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码、波特率、比特率)

    1.名词解释

    异步传输:以字符为传输单元,字符之间的时间间隔可以是任意的

    频带传输:在模拟信道上传输数字数据信号的方法

    基带传输:在数字信道上直接传送基带信号的方法

    单模光纤:信号与光纤组成单个可分辨角度的单路光载波传输方式

    多模光纤:信号与光纤组成多个可分辨角度的多路光载波传输方式

    空中接口:无线通信中手机与基站的通信接口

    香农定理:描述最大传输速率与信道带宽、信号噪声功率比之间关系的理论

    波特率:每秒钟载波调制状态改变次数

    比特率:描述数据传输系统的重要指标(每秒传送构成二进制比特数)


    2.选择题部分

    1.以下关于物理层的描述中,错误的D.物理层屏蔽了Ethernet与IP的差异性(解题:屏蔽物理层所采用的传输介质、通信设备与通信技术差异性。)

    2.以下关于数据传输速率的描述中,错误的是C.常用的数据传输速率单位有:1Mbps=1.024x10^6bps

    3.以下关于时分多路复用概念的描述中,错误的是C.统计时分多路复用将时间片预先分配给各个信道(解题:为了提高通信线路的利用率,允许每个周期内的各个时间片只分配给需要发送数据的信道。)

    4.以下关于奈奎斯特准则的描述中,错误的是A.用于计算有随机噪声状态下的“带宽”与“速率”的关系(解题:理想状态,无噪声。)

    5.如果以下是一个8bit数据的曼彻斯特编码波形这个数据是B.01001011

    (#曼彻斯特编码:前T/2反码,后T/2原码,差分曼彻斯特编码:每个比特开始处发生电平跳变,则“0”,反之为“1”)  

    6.以下选项中不属于自含时钟编码的是B.非归零码

    7.一下关于传输速率基本概念的描述中,错误的是D.比特率S与调制速率B之间的关系可以表示为:S=B·lgk(解题:k为多相调制的相数。)

    8.以下关于统计时分多路复用技术特征的描述中,错误的是A. 统计时分多路复用的英文缩写是“ATDM”(解题:ATDM是指异步时分多路复用。#统计时分多路复用发出的数据不需要带有双方的地址)

     9.以下关于T1载波的描述中,错误的是D.T1载波的数据传输速率为2.048Mbps

    10.以下关于ADSL与HFC技术特点比较的描述中,错误的是A.ADSL主干线路使用光纤,HFC主干线路使用宽带同轴电缆(解题:ADSL与HFC主干线路都采用了光纤,不同之处是ADSL用户接入的仍然使用电话线,而HFC用户接入使用的是同轴电缆。)


    3.计算题部分

    1.已知:电话线路宽带B=3000Hz,根据奈奎斯特准则,求:无噪声信道的最大数据传输速率是多少?
    2.已知:S/N=30db,宽带B=4000Hz,根据香农定理,求:有限宽带,有热噪声信道的最大数据传输速率为多少?
    3.已知:数据传输速率为14400bps,多相调制的相数k=16。求:调制速率

    4.已知:S/N=30db,宽带B=3000Hz,采用QPSK-16调制方式。求:最大调制速率是多少?



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