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  • 计算机网络的功能主要有哪些?

    千次阅读 2021-06-23 06:57:42
    计算机网络的功能主要体现在三个方面:信息交换、资源共享、分布式处理。1、信息交换这是计算机网络最基本的功能,主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行...

    计算机网络的功能主要体现在三个方面:信息交换、资源共享、分布式处理。

    1、信息交换

    这是计算机网络最基本的功能,主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物、电子贸易、远程电子教育等。

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    2、资源共享

    所谓的资源是指构成系统的所有要素,包括软、硬件资源,如:计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、绘图仪、通信线路、数据库、文件和其他计算机上的有关信息。

    由于受经济和其他因素的制约,这些资源并非(也不可能)所有用户都能独立拥有,所以网络上的计算机不仅可以使用自身的资源,也可以共享网络上的资源。因而增强了网络上计算机的处理能力,提高了计算机软硬件的利用率。

    3、分布式处理

    一项复杂的任务可以划分成许多部分,由网络内各计算机分别协作并行完成有关部分,使整个系统的性能大为增强。

    扩展资料:

    一、发展历程

    中国计算机网络设备制造行业是改革开放后成长起来的,早期与世界先进水平存在巨大差距;但受益于计算机网络设备行业生产技术不断提高以及下游需求市场不断扩大,我国计算机网络设备制造行业发展十分迅速。

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    近两年,随着我国国民经济的快速发展以及国际金融危机的逐渐消退,计算机网络设备制造行业获得良好发展机遇,中国已成为全球计算机网络设备制造行业重点发展市场。

    二、组成分类

    计算机网络的分类与一般的事物分类方法一样,可以按事物所具有的不同性质特点(即事物的属性)分类。计算机网络通俗地讲就是由多台计算机(或其它计算机网络设备)通过传输介质和软件物理(或逻辑)连接在一起组成的。

    总的来说计算机网络的组成基本上包括:计算机、网络操作系统、传输介质(可以是有形的,也可以是无形的,如无线网络的传输介质就是空间)以及相应的应用软件四部分。

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  • 计算机网络的功能主要体现在硬件资源共享、软件资源共享及用户间信息交换三个方面;计算机网络功能主要包括实现资源共享,实现数据信息的快速传递,提高可靠性,提供负载均衡与分布式处理能力,集中管理以及综合信息...

    计算机网络的功能主要体现在硬件资源共享、软件资源共享及用户间信息交换三个方面;计算机网络功能主要包括实现资源共享,实现数据信息的快速传递,提高可靠性,提供负载均衡与分布式处理能力,集中管理以及综合信息服务。

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    本文操作环境:Windows7系统、Dell G3电脑。

    计算机网络的功能主要体现在哪三个方面?

    计算机网络功能主要在硬件资源共享、软件资源共享及用户间信息交换三个方面。计算机网络功能主要包括实现资源共享,实现数据信息的快速传递,提高可靠性,提供负载均衡与分布式处理能力,集中管理以及综合信息服务。

    计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统、网络管理软件以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。

    扩展资料:

    硬件资源共享。可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等昂贵设备的共享,从而使用户节省投资,也便于集中管理和均衡分担负荷。

    软件资源共享。计算机网络允许互联网上的用户远程访问各类大型数据库,用户可以得到网络文件传送服务、远地进程管理服务和远程文件访问服务,从而避免软件研制上的重复劳动和数据资源的重复存贮,也便于集中管理。

    用户间信息交换。计算机网络为分布在不同地域的用户提供了强有力的通信手段。用户可以通过计算机网络进行电子邮件传送、新闻消息发布及电子商务活动等等。

    更多相关知识,请访问常见问题栏目!

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  • 计算机网络知识点汇总(谢希仁 第七版)

    万次阅读 多人点赞 2018-09-18 17:34:34
    写在前面 这篇博客是当时在大二的时候为了学习计网总结的一篇学习笔记,其实当时的做法和抄书差不多,但是...重新整理一下,主要为了几方面: 一·将之前没有整理到的内容补充详细; 二·为重难点的部分加上详...

    目录

    第一章 概述

    重要内容

    计算机网络的一些相关知识

    互联网概述

    因特网的标准化工作

    互联网的组成

    计算机网络的类别

    计算机网络的性能指标

    计算机网络的体系结构——-分层次的体系结构

    第二章 物理层

    重要内容

    物理层的基本概念

    数据通信的基本知识

    信道复用技术

    数字传输系统

    宽带接入技术

    第三章 数据链路层

    重要内容

    使用点对点信道的数据链路层

    封装成帧

    透明传输

    差错检测

    点对点协议PPP

    字节填充

    PPP协议的工作状态

    使用广播通信的数据链路层

    适配器的作用

    CSMA/CD协议

    使用集线器的星形拓扑结构

    MAC层的硬件地址

    MAC帧的格式

    以太网的扩展

    第四章 网络层

    重要内容

    网络层提供的两种服务

    网际协议IP

    分类的IP地址

    地址解析协议ARP

    IP数据报的格式

    划分子网

    构造超网

    网际控制报文协议ICMP

    互联网的路由选择协议

    1,内部网关协议RIP

    内部网关协议OSPF

    外部网关协议BGP

    路由器的构成

    IPv6

    从IPv4向IP v6的过渡

    IP多播

    虚拟专用网VPN

    网络地址转换NAT

    第五层 运输层

    重要内容

    运输层协议概述

    运输层的端口

    用户数据报协议UDP

    传输控制协议TCP

    可靠传输的原理

    TCP可靠传输的实现

    TCP的流量控制

    TCP的拥塞控制

    TCP的运输连接管理

    第六章 应用层

    本章概述

    重要内容

    域名系统DNS

    文件传送协议FTP

    远程终端协议TELNET

    万维网WWW

    万维网的文档

    万维网的信息检索

    动态主机配置协议

    应用进程跨网络的通信

    P2P应用

    第七章 网络安全

    重要内容

    网络攻击

    密码体制

    数字签名

    鉴别

    密匙分配

    互联网使用的安全协议

    系统安全:防火墙与入侵检测

    第八章 互联网上的音视频服务

    重要内容

    第九章 无线网络和移动网络


    第一章 概述

    重要内容

      互联网边缘部分和核心部分的作用,以及分组交换的概念

      计算机网络的性能指标

      计算机网络的分层次的体系结构的概念,协议和服务的概念,

    计算机网络的一些相关知识

    三网——电信网络,有线电视网络,计算机网络

    网络融合——将三种网络的功能融合在一起

    计算机网络:也是一种通信基础设施,与其他两种网络不同的是计算机网络的端设备是功能强大的计算机

    计算机网络的两个重要的功能:连通和共享

    互联网概述

    网络,互连(非“联”)网,因特网的概念

    起源于美国的因特网现在是世界上最大的国际性计算机网络

    网络由若干节点和连接这些节点的链路组成(节点可以是计算机,集线器,交换机,路由器等)

    网络和网络之间通过路由器连接起来,构成了互连网——即网络的网络

    因此,网络把许多计算机连接在一起,互连网将许多网络连接在一起

    因特网发展的三个阶段——

    第一阶段:单网络ARANET——1969年美国国防部建立的第一个分组交换网

    第二阶段:三级结构的因特网——主干网,地区网,校园网

    第三阶段: 多层次IPS(因特网服务提供者)结构的因特网

    因特网交换点IXP——(更快的转发分组,更有效地利用网络资源)允许两个网络直接相连并交换分组,不需要其他网络来转发分组,IXP常采用工作在数据链路层的网络交换机,这些网络交换机都用局域网互连起来(典型的IXP由一个或多个网络交换机组成,)

    因特网的标准化工作

    所有的互联网标准都是以RFC的形式在互联网上发表的

    ISOC——因特网协会

    IAB——因特网体系结构委员会

    IETF

    IRTF

    互联网的组成

      边缘部分(用户直接使用的主机),

      核心部分(路由器,为边缘部分提供服务)

    边缘部分:端系统之间的通信可以分为两种方式——客户/服务器方式(CS方式),对等方式(P2P方式)(第六章 6.9节)               

    核心部分:向网络边缘部分的主机提供连通性服务,其核心部件是实现分组交换的路由器(用来转发分组)

    两个概念:电路交换与分组交换

    电路交换:建立连接——通话——释放连接(两个用户在连接期间始终占用端到端的通信资源)(连接指专用的物理通道)

    分组交换:存储转发,将报文(要发送的整块数据)划分为几个分组,利用相关控制信息进行分装为数据单元 ,然后进行转发

    计算机网络的类别

    1,按作用范围分

         广域网   

         城域网

         局域网

         个人区域网

    2,按网络的使用者

         公用网

         专用网

    3,用来把端主机接入因特网的网络

         接入网

    计算机网络的性能指标

      速率:数据率

      带宽:单位时间内信道能通过的最高数据率

      吞吐量:单位时间内通过某网络(信道或者接口)的实际数据量

      时延

          发送时延:发送端发送一个完整的数据帧所需要的时延

          传播时延:电磁波在信道中传播所需要的时间

          处理时延:主机或路由器处理数据分组时花费的时间

          排队时延:在路由器中等待分组时间

      时延带宽积——以比特为单位的链路长度

      往返时间RTT

      利用率:包括信道利用率和网络利用

      其他非性能特征

    计算机网络的体系结构——-分层次的体系结构

    SNA系统网络体系结构

    OSI标准——由国际标准化组织制定的网络标准,但在实际应用中被TCP/IP协议替代

    TCP/IP协议

    协议与划分层次——

    网络协议:(明确规定交换数据的格式和有关同步问题)为进行网络中的数据交换而采取建立的规则,标准或约定

        三要素:语法   语义   同步

    具有五层协议的体系结构(结合OSI的七层协议体系结构和TCP/IP的四层结构)

      应用层——通过应用进程间的交互来完成特定网络应用

      运输层——向两个主机进程之间的通信提供通用的数据传输服务具有复用和分用的功能

                     (两种协议——TCP协议UDP协议)

      网络层——分装成数据包——IP数据报使用IP协议

      数据连接层——分装成帧

      物理层——考虑的是比特流的传输问题,屏蔽传输媒体的差异性

    相关概念:

      协议数据单元PDU:OSI参考模型为对等层次之间传送的数据单位的命名

      实体:任何可以接受或者发送信息的软件进程或者硬件

      协议:控制两个对等实体进行通信的规则的集合

      在协议控制下,下层向上层提供服务,所以协议是水平的,服务是垂直的

    TCP/IP协议族示意图

    第二章 物理层

    重要内容

      物理层的任务
      几种常用的信道复用技术
      几种常用的宽带接入技术,主要是ADSL,FTTx

    物理层的基本概念

    物理层的作用是屏蔽掉传输媒体和通信手段(即物理设备)的差异,
    物理层的主要任务
      确定与传输媒体的接口有关的一些特性,
        1)机械特性
        2)电气特性
        3)功能特性
        4)过程特性
    完成数据在计算机内部(并行传输)与通信线路上(串行传输)之间的串并传输方式的转换

    数据通信的基本知识

    1)数据通信系统的模型

     源系统(源点,发送器)——通信系统(传输线或者网络)——目的系统(接收器,终点)
    常用术语:
      消息:传送的信息
      数据:消息的实体,即用特定方式表示的信息
      信号:数据的电气或者电磁表现
        信号可以分为两类:模拟信号和数字信号
      信道:向某一个方向传送信息的媒体,包括
        单向信道:一方发送,一方接收
        双向交替信道:双方都可发送消息,但不能同时进行
        双向同时信道:双方可同时发送信息
    调制:将来自源信号的低频甚至直流信号进行变换,使得这种低频直流信号可以便于在信道内传输
      两种调制方法:
        基带调制: 把数字信号转换为另一种形式的数字信号,即仅对信号的波形进行变换,可称之为编码调制


        带通调制:使用载波进行调制,将基带信号的频率般到高频段,并将之转换为模拟信号


    传输媒体:
     
    引导性传输媒体:

      双绞线,同轴电缆,光缆,

    非引导型传输媒体:
      即无线传输

    信道复用技术

    复用,即信道共享,几种常见的信道复用技术:频分复用,时分复用,统计时分复用

    通过复用器和分用器进行信号的复用和分用

    频分复用FDM

    用户在同样的时间内占用不同的频率带宽而复用同一个信道   

    时分复用TDM

    将时间划分为相同的时分复用帧TDM,在不同的时间占用相同的频带宽度,

    统计时分复用STDM 

    改进的时分复用,按需动态分配时隙,而不是固定分配时隙 (时隙数小于连接在集中器上的用户数,使得每次传送的STDM帧中的分组都是满的

    波分复用WDM

    光的频分复用,利用在光线技术通信中;

    码分复用CDM

    每个用户在相同的时间使用相同的频带进行通信,但各用户使用经过挑选的不同码型,从而使得个用户之间可以进行独立的通信

    数字传输系统

    宽带接入技术

    有线宽带接入——ADSL技术和FTTX技术

    非对称数字用户线ASDL技术是用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造,使其能够承载宽带业务的一种技术;

    光纤同轴混合网HFC在有线电视网的基础上开发的

    光纤到户技术FTTH

    第三章 数据链路层

    重要内容

      数据链路层点对点信道和广播信道的特点以及这两种信道使用的协议的特点

      数据链路层的三个基本问题:封装成帧,透明传输,差错检测

      以太网MAC层的硬件地址

      适配器,转发器,集线器,网桥,以太网交换机的作用以及使用场合

    数据链路层使用的信道主要有以下两种:

      点对点信道:使用一对一的点对点通信方式

      广播信道:使用一对多的广播通信方式

    使用点对点信道的数据链路层

    链路:从一个节点到相邻节点的一段物理线路

    数据链路:通信协议加上物理通道(使用网络适配器实现这些网络协议)

    点对点信道的数据链路层的协议数据单元——

    网络层协议数据单元——IP数据报(数据报,分组或包)

    数据链路层的作用就是将网络层的数据包封装成帧(交给物理层)发送到链路上;或者把(从物理层中)接收到的帧中的IP数据报取出并交给网络层;

    数据链路协议的三个基本共同问题:封装成帧,透明传输,差错检测

    封装成帧

    将IP数据报的前后分别添加首部和尾部构成帧,以便于接收端能够在物理层的比特流中知道帧的开始和结束,即进行帧定界;

    此外,首部和尾部还要添加许多控制信息,链路层协议规定了所能传送的帧的数据部分长度上限,最大传送单元——MTU

    (当传送的数部份是可打印的ASCII码组成的文本文件时,我们可以使用不可打印符来作为帧定界符)

    透明传输

    透明传输的概念是指在数据链路层传输时,所传输的数据在数据链路层没有任何的阻挡,接收方所收到的数据和发送方发送的数据没有任何差别,也就是说,数据链路层对其传输的数据帧是完全透明的;

    字节填充:在传输的过程中,为防止数据部分出现帧定界符,使得接收方误以为收到的数据提前结束,所以采用转义字符的方法,将在数据部分出现的控制字符前插入转义字符,,在接收方的数据链路层将插入的转义字符删除;

    差错检测

    差错检测指的是在传输过程中产生的比特差错;

    误码率:一段时间内,传输错误的比特占传输总数的比率;

    目前在数据链路层采用的差错检验方式是循环冗余检验;

    在数据链路层我们保证的是无比特差错,而并无传输差错,传输差错还包含帧丢失,帧重复,帧失序等;

    点对点协议PPP

    ppp协议是端计算机和ISP惊进行通信时所使用的数据链路层协议

    PPP协议的特点

    IETF认为PPP协议应满足的需求:
    1)简单

    2)封装成帧

    3)透明性

    4)支持多种网络协议

    5)支持多种类型数据链路

    6)具有差错检测功能

    7)能够检测连接状态

    8)定义最大传输单元

    9)网络层地址协商

    10)数据压缩协商

    PPP协议的组成

    1)一个将IP数据报封装到串行链路的方法

    2,一个用来建立,配置和测试数据连路连接的链路控制协议LCP

    3)一套网络控制协议NCP(每个协议用来支持不同的网络层协议)

    PPP协议的帧格式

    各字段的意义

    F为标志字段,表示一个帧的开始或者结束

    A为地址字段,规定为0xFF

    C为控制字段,规定为0x03

    协议字段区分信息部分的内容(为0x0021时表示信息字段时IP数据报,为0xC021时,表示信息字段为PPP链路控制协议LCP的数据,为0x8021 时表示这是网络层的控制数据)

    信息字段的长度可变,不超过1500字节

    FCS字段表示的是帧检验序列

    字节填充

    当信息字段中出现和标志字段相同的比特组合时,则进行字节填充的办法使得数据部分能够完整的传送到接收端

    零比特填充

    PPP协议的工作状态

    用户拨号接入ISP——→端机向ISP发送一系列链路控制协议LCP分组,→进行网络层配置→网络层协议NCP向端机分配IP地址

    使用广播通信的数据链路层

    局域网主要使用的就是广播信道

    局域网的数据链路层

    局域网的特点:网络为一个单位所拥有,地理范围和站点数目有限

    局域网的优点:

    1)具有广播功能

    2)便于系统的扩展和演变

    3)提高了系统的可靠性,可用性。生存性

    局域网的分类:星型网,环形网,总线网(最为著名的以太网就是总线网)

    共享信道的两种技术方法:

    1)静态划分信道

    2)动态媒体解入控制(随机接入,受控接入)

    由于商业竞争关系而未能形成统一的局域网标准,所以鉴于此将局域网的数据链路层划分为了两个子层——逻辑链路控制层LLC和媒体接入控制层MAC层,MAC层用来解决媒体输入相关的问题

    适配器的作用

    1)适配器用来连接计算机与局域网;同时要能够实现以太网协议;

    2)适配器和局域网之间的通信是通过双绞线或者电缆以串行传输的方式进行的;而适配器与计算机之间的通信是并行方式进行的,之所以适配器要能够进行两种数据传送方式之间的串并行转化;

    3)网络上的数据率与计算机总线上的数据率不同,因此适配器要安装内存储器以进行两种速率下的缓存功能

    4)适配器要能够实现以太网协议

    5)计算机的硬件地址就在适配器的ROM中;(计算机的软件地址IP地址,在计算机的存储器中)

    CSMA/CD协议

        基于以太网的广播通信方式采用的具有检测功能的协议

    要点:
      多点接入

      载波监听

      碰撞检测

    多点接入——即总线网络的方式

    载波监听——每个站在发送前和发送的时候都不断的检测信道是否有其他站点在发送信号

    碰撞检测——边发送边监听,若在信道上有至少两个站点同时发送信息便发生碰撞,使得两边发送的信息都作废;

      碰撞检测的相关知识——

    电磁波在1km的电缆传送的传播时延约为5μs

    所以一个站点最长在发送信息之后的一个往返时间(即两倍的端到端的传播时延)内才能收到碰撞信号,所以一个站点在发送信号的一段时间内,是不确定是否会遭遇碰撞的;——即以太网发送的不确定性;而这段不确定是否会发生碰撞的时间称为争用期(或碰撞窗口);

    而在争用期如果发生碰撞则双方都需要进行重传操作,而以太网使用的确定重传时间的方法称为截断二进制指数退避算法;

    这是一种动态退避算法,在争用期(具体为51.2μs)内可传送512bit,即64字节,所以发生碰撞的时间就在站点发送512bit的时间内(也就是说,如果站点在发送一个完整的512字节的过程中没有检测到碰撞信号,则说明以后的发送都不会发生碰撞,可以完整的发送完整个数据帧)

    具体的算法原理在这就不详细说明了,在动态退避的过程中,为了使所有的站点发送的每一个数据帧逗都能保证得到想要的发送结果信息(是否发生碰撞),则规定一个数据帧的最小长度应该为512bit,这样,每个站点在发送所有的数据帧时都能够在发送完之前知道是否发生了碰撞,是否需要重传(如果小于最小帧长64字节,则有可能在完全发送完之后才发生碰撞,这样发送站点就不知道发生了碰撞,即不会重传该帧),因此,在以太网中多点信道中,凡长度小于64 字节的帧都是由于冲突而发生异常终止的无效帧,在接收站点的适配器中即可方便判断出该结果;

    规定帧间最小间隔9.6μs,是为了使刚刚收到数据帧站点能够有时间对手的数据帧作出反应

    强化碰撞

      ——在发生碰撞之后除了立即停止发送数据之外,还要发送32bit或48bit 的人为干扰信号,目的是为了能够让所有站点都知道发生了碰撞

    使用集线器的星形拓扑结构

    双绞线以太网的出现,是局域网发展史上的一个重要的里程碑

    集线器的特点:
    集线器使用电子器件模拟实际电缆线的工作,所以使用集线器的以太网在逻辑上还是一个总线网,各站逻辑上共享总线。而且是用的还是协议;

    集线器的接口通过两对双绞线与计算机上的适配器相连;一个集线器像是一个多接口的转发器;

    集线器工作在物理层,每个接口只简单地转发比特,不进行碰撞检测,

    集线器采用专门的芯片,进行自适应串音回波抵消;(使得同一接口的强信号不会对弱信号产生干扰)

    MAC层的硬件地址

    硬件地址又称为物理地址或MAC地址

    硬件地址其实不算严格意义上的地址,因为并没有指明具体位置,硬件地址是适配器唯一编号,用来唯一的标识每台电脑上的适配器

    硬件地址在适配器生产时固化在适配器的ROM中;

    MAC地址的格式

    总共64位(6字节)前三字节由管理全球硬件地址的机构——注册管理机构RA向适配器制造公司出售称为组织唯一标识符OUI,后三字节由制造公司自行分配,称为扩展标识符,(其中前三字节中有两位是用来标识是否位单播地址和是否属于全球管理的)

    MAC帧的格式

    目的地址和源地址指的是硬件地址

    类型字段用来标志上层使用的是什么协议

    FCS帧检验序列,使用CRC检验

    前同步码是为了使适配器的时钟与比特流达成同步;

    同时我们要注意的是在MAC帧中并没有数据长度的标识,但由于传输时使用的是曼彻斯特编码的方式,所以通过对曼彻斯特编码的信号特点的观察便可确定是否传送完毕;(曼彻斯特编码信号的码元正中间有一次电压转换)

    以太网的扩展

    在物理层扩展以太网

    在数据链路层扩展以太网

    通过网桥扩展以太网

    通过以太网交换机扩展

    虚拟局域网

    第四章 网络层

    重要内容

    虚拟互联网的概念

    IP地址与物理地址的关系

    传统的分类的IP地址(包括子网掩码)和无分类域间路由选择CIDR

    路由选择协议的工作方式

    网络层提供的两种服务

     面向连接和无连接的传送服务

    在互联网中,网络层向上只提供简单灵活的,无连接的,尽最大努力交付的数据报服务

    即网络层不提供服务质量的承诺

    网际协议IP

    三个协议

    地址解析协议ARP

    网际报文管理协议ICMP

    网际组织管理协议IGMP

    这三种协议与IP协议的关系___________

    虚拟互联网络的概念

    ___即逻辑互联网络,忽略物理层的客观异构性,在网络层看起来好像是一个统一的网络,即互联网可以有多种异构的网络组成

    网络互联的一些中间设备_

    物理层:转发器

    数据链路层:网桥

    网络层:路由器

    网络层以上:网关

    分类的IP地址

    IP地址的概念:
    用来唯一标识全球连接在互联网上的主机的接口的标识符

    IP地址的划分方式历史:
    分类的IP地址

    划分子网

    构成超网

    分类的IP地址

    IP地址前几位为类位别,标明该IP地址属于哪类

    IP地址的点分十进制表示法——把IP地址的每八位用十进制表示,便于记忆书写

    常用的三类IP地址:
    本网络:A类地址中网络号全为0的IP地址

    环回测试:A类地址中网络号为01111111的IP地址用作本地软件环回测试本主机的进程之间的通道

    路由器仅根据目的主机IP地址中的网络号来转发分组

    实际IP地址是主机与网络链路之间的一条链路的标识(一个主机连接在两个不同的网络上时,该主机对应的就有两个IP地址)

    一个网络是指具有相同网络号的主机的集合,因此用网桥或转发器连接起来的若干局域网属于同一个网络

    互联网上的网络号都是平等的,与其范围大小没有关系

    无名网络:两个路由器直接相连时并不分配IP地址,这两个路由器之间的网络称为无名网络,或无编号网络

    IP地址与硬件地址

    硬件地址时物理层和数据链路层使用的地址

    IP地址是IP数据报在网络层及以上各层使用的一种逻辑地址

    MAC帧中的源地址和目的地址都是硬件地址,整个IP数据报在物理层被封装在数据部分,IP地址对数据链路层不可见

    数据报在路由其之间传送时,途径的路由器地址不出现在IP数据报中,当前路由器根据目的IP地址自主路由出下一路由器地址

    分组每次经过路由器转发时都要将MAC的首部和尾部丢弃重新封装——变换MAC帧中的目的地址和源地址

    地址解析协议ARP

    ARP协议:根据已知的IP地址解析出该主机的硬件地址;

    RARP协议:根据硬件地址解析出该主机对应的IP地址

    主机ARP高速缓存:用来存放从IP地址映射硬件地址的映射表,并且动态更新(方法:新增或超时删除)这个映射表;

    新增的方法:

    通过向本局域网内所有的主机发送ARP请求分组,在得到响应分组后便将这个目的主机的硬件地址写入ARP高速缓存中

    同时,ARP高速缓存中对每个硬件地址都设置了生存时间,超过生存时间的硬件地址便进行删除操作,便于进行动态更新,防止出现发送到错误(过时的)硬件地址处;

    注意:地址解析协议ARP只能用来解决同一个局域网(包括该网络和与该网络相连的路由器)内的地址映射,网络之间的路由并能不能做到;

    从硬件地址到IP地址的解析每次转发分组时都要重复进行,但这种开销是不可避免的,是为方便的在各种异构网络之间进行转发工作而屏蔽网络硬件之间的异构性,从而体现出虚拟网络的含义;

    IP数据报的格式

    其中,

    首部检验和

    首部检验和的作用:用于检验数据报在传送的过程中其首部是否出错;

    检验方法:在发送方将IP数据报的首部划分为许多16位的字序列;并把检验和字段置零,用反码运算术将字相加之后,将得到的和的反码写入检验和位置;在接受方接收到数据报之后,使用相同的方法将首部所有的字(包括检验和)相加一次,若没有出错则,得到的结果必然为零,最后的结果便可作为是否出错的判断标志;

    反码求和:0+0=0;0+1=1;1+1=0,同时产生进位;最高位产生进位时最后的结果加+1;

    划分子网

    构造超网

    网际控制报文协议ICMP

    为更有效的转发IP数据报并提高交付成功的机会

    ICMP数据报装在IP数据报中,作为其数据部分出现

    ICMP数据报有两种:ICMP差错报告报文ICMP询问报文

    改变路由报文:(重定向)——互联网主机中也存在路由表,但主机中的路由表并不实时更新,(不和路由器定期交换路由信息),所以主机中的路由表更新的方法就是主机通过接收这种来自路由器的改变路由报文来更新其路由表;

    ICMP的应用——PING(分组网间探测):用来测试两台主机之间的连通性

                               用在UNIX操作系统中用来跟踪一个分组从源点到终点的路径

    互联网的路由选择协议

    1,理想的路由算法

    2,分层次的路由选择协议:减少路由器之间的路由信息量;保密

    3,自治系统AS:在单一技术管理下的一组路由器(一个AS对其他AS表现出的是一个单一的和一致的路由选择策略

    4,两种路由选择协议——

      内部网关协议IGP:在自治系统内部使用的路由选择协议,域间路由选择,有多种,如RIP,OSPF

      外部网关协议EGP:在自治系统之间使用的路由选择协议,域内路由选择,目前使用的是BGP协议

    1,内部网关协议RIP

    1)工作原理

    是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议

    分布式:每个路由器不断地和相邻路由器交换信息;(所交换的式当前路由器知道的所有路由信息)

    距离向量:从当前路由器每经过一个路由器则距离加一;记录到达每个路由器的距离,以找出最小距离;

    2)距离向量算法

    3)RIP协议的报文格式

    RIP2可以支持变长子网掩码和无分类域间路由选择CIDR

    RIP2的报文格式

    (RIP报文通过运输层的用户数据报UDP传送,使用UDP端口520)

    特点:好消息传播的快。坏消息传播的慢

    内部网关协议OSPF

    1,OSPF的基本特点

    开放最短路径优先——为克服RIP协议制定的协议

    使用了Dijkstra的最短路径算法;(最短路径算法详见博文:)

    特征:并不表示其他的路由选择协议不是最短路径优先;(实际上所有在自治系统内的路由选择协议都是要找一条最短路径)

    使用分布式的链路状态协议,

    2,洪范法:

    路由器通过所有的端口向所有的相邻路由器发送信息,而所有的相邻路由器也是同样的做法,(但发送的对象不包括之前向他发送信息的那个路由器),从而最终使得整个局域网都得到该信息的一个副本,

    而发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态(链路状态是指相邻路由器及到达该路由器的代价

    只有链路状态发生变化时,才使用洪范法发送信息,(不是定期交换)

    外部网关协议BGP

    外部网关协议用来解决不同自治系统之间的路由选择策略;

    边界网关协议不追求寻找最佳路径,而是在可到达的基础上找到一条相对较好的路径;

    BGP发言人:在BGP协议中,一个自治系统中用来与其他自治系统(通过TCP连接)交换路由信息的路由器;

    交换信息的两个BGP发言人彼此成为临站或对等站

    所交换的信息是可达性信息、

    每个发言人除了要运行BGP协议外,还要运行本自治系统内部的协议;

    路由器的构成

    路由器的结构

    两部分——路由选择部分 和 分组转发部分

    路由选择部分:

    控制部分,核心是路由选择处理机,路由选择处理机的作用是构造路由表,同时定期更新维护路由表路由表;

    分组转发部分:

    由三部分组成——输入输出端口,交换结构

    交换结构的工作是将收到的分组根据路由表从输入端口转发到输出端口;

    三种转发方法:

    1)通过存储器进行交换

    2)通过总线进行交换

    3)通过纵横交换结构(总线网)进行交换

    IPv6

    从IPv4向IP v6的过渡

    双栈协议

    隧道技术

    IP多播

    基本概念:
    多播即一对多的通信

    多播组的IP地址为D类IP地址;(多播地址只能用来当作目的地址,不能用作源地址)

    1,在局域网上进行硬件多播

    多播组的MAC地址:

    是由MAC地址和D类IP地址的后23位拼接起来的;

    IGMP协议

    网际组管理协议

    是让连接在本地局域网上的多播路由器知道在本局域网上有多少主机接入或退出了多播组

    多播组协议的特点:

    多播转发必须动态地适应多播组成员的变化

    多播路由器在转发多播数据报时,不能进根据数据包中的目的地址来转发数据报,还要知道数据报的来源(多播组内的成员发送信息时,就不用再向该成员转发数据报)

    多播成员或非多播成员均可发送多播数据报

    IGMP协议的功能:
     

    2,网际组管理协议IGMP

    3,多播路由选择协议

    虚拟专用网VPN

    网络地址转换NAT

    第五层 运输层

    重要内容

    运输层的作用

    端口和套接字的意义

    无连接的UDP的特点

    面向连接的TCP的特点

    在不可靠网络上时先可靠传输的原理

    TCP的滑动窗口,流量控制,拥塞控制和连接管理

    运输层协议概述

    运输层用来解决进程之间的通信问题,属于面向通信部分的最高层

    运输层向用户屏蔽了下面网络核心的细节;

    为了能够满足同一主机的不同进程间的通信要求,运输层需要一个很重要的功能——分用与复用(分用指发送方不同进程可以使用同一运输协议进行发送数据报。分用指接收方的运输层可以将接收到的数据报正确交付给不同的进程)

    运输层还要对从网络层收到的数据报进行差错检测,(IP数据包中的首部中的检验和字段只是对首部进行检查,并不对数据部分进行检查)

    运输层的两个主要协议: 用户数据报协议UDP——无连接

                传输控制协议TCP——面向连接

    运输层的端口

    端口是指软件端口,是应用层的各种协议进程与运输实体进行层间交互的一种地址

    (数据报在网络上运输的终点),主机通过端口将数据报分发给不同的进程;

    端口号只具有本地意义,是为了标志本计算机中各个进程在和运输层交互时的层间接口(不同计算机中相同的端口是没有任何关联的)

    TCP/IP协议中,在运输层用16位端口号来标志一个端口,一个主机总共有65535个端口,

    服务器使用的端口号

    客户端使用的端口号

    用户数据报协议UDP

    UDP概述

    特点:

    无连接,

    尽最大努力交付;

    面向报文

    没有拥塞控制

    支持一对一,多对多,多对一,一对多的交互通信

    首部开销小

    UDP的首部格式

    传输控制协议TCP

    特点:

    面向连接的运输层协议

    点对点连接

    可靠交付

    提供全双工通信

    面向字节流(UDP面向数据报)

    TCP的面向连接

    每一条TCP连接只有两个端点_套接字

    套接字=(IP地址:端口号)

    (同一个端口号和同一个IP地址均可有多个TCP连接)

    可靠传输的原理

    TCP在不可靠传输的网络层之上提供可靠传输的服务,必须采取相关的措施

    1.停止等待协议

    分组发送之后必须暂时保留该分组的副本

    每个分组进行编号

    发送确认

    超时重传

    TCP报文段的首部格式

    TCP传送的数据单元是报文段

    检验和字段检验的包括首部和数据部两部分

    窗口指的是发送方的接收窗口,窗口值的意义:从本报文段首部中的确认号算起,接收方目前允许对方发送的数据量;(窗口值是不断动态变化的)(动态确认机制

    TCP可靠传输的实现

     1,以字节为单位的滑动窗口——连续ARQ协议

    发送窗口:发送窗口内的数据的可连续的发送出去,而不需要等待对方的确认(从而提高信道利用率)

    滑动窗口:发送方每收到一个接受确认,就将发送窗口的向前滑动一个字节的位置;

    接收方采用积累确认的方式(对有序的几个分组只确认最后一个分组)

    TCP的滑动窗口是以字节为单位的;

    2,超时重传的时间选择

    3,选择确认SACK

    TCP的流量控制

    TCP的拥塞控制

    拥塞:在某段时间,若对网络中的资源需求超过了该资源所能提供的可用部分,使得网络的性能变坏;(资源包括——链路容量,交换节点中的缓存,处理机)

    TCP的拥塞控制方法

    慢开始

    拥塞避免

    快重传

    快恢复

    TCP的运输连接管理

    运输连接管理的目的是为了使运输连接的建立和释放都能够正常的进行

    第六章 应用层

    本章概述

    数据传输的终点是主机进程,而网络通信的目的是为了给应用提供服务;本章中的各应用层协议主要讲述了各应用的进程是如何在主机中完成通信工作的;

    重要内容

    域名系统DNS

    万维网和HTTP协议,万维网两种不同的搜索引擎

    电子邮件的传送过程

    动态主机配置协议DCHP

    网络管理的三个组成部分

    P2P文件系统

    域名系统DNS

    概述

    域名系统是为了使对用户来说32位的IP地址更加容易记忆和使用而选择的一种映射方式;

    应用层软件一般直接使用的是域名而非IP地址,在网络层进行数据传输时才将域名转化为路由中使用的IP地址;

    互联网的域名结构是层次结构的,用户通过域名服务器将域名转化为IP地址供网络层使用

    DNS被设计成一个联机分布式的数据库系统,并采用客户服务器方式;

    DNS中大部分域名都在本地进行解析,只有少数域名需要在互联网上进行解析;

    互联网的域名结构

    采用层次树状命名结构;域名由标号组成;

    每一个标号不超过63个字符;标号不区分大小写;完整的域名不超过255个字符;

    域名的等级结构:

    顶级域名:

    1)国家顶级域名

    2)通用顶级域名

    3)基础结构域名

    二级域名由顶级域名组织自行划分

    域名服务器

    域名管理范围采用划分的方法;一个域名服务器所管辖的范围叫做区;

    一个区中的界点必须连通;每个区设置相应的权限域名服务器;

    域名服务器的层次划分:

    根域名服务器

    顶级域名服务器

    权限域名服务器‘

    本地域名服务器

    主机向本地域名服务器采用递归查询的方法

    本地域名服务器向根域名服务器采用迭代查询的方法;

    同时,为了提高查询效率,减少查询时的网络开销,在每级域名服务器中都采用的高速缓存来存储经常或最近被查询的到的域名对应的IP地址

    文件传送协议FTP

    基于TCP的FTP协议

    主要功能:减少或消除在不同操作系统下处理文件的不兼容性,(包括文件的控制方式,命名方式等)

    特点:属于文件共享协议;联机访问;

    基本原理:

    使用客户服务启方式;服务器中分为两大进程:主进程用来接收请求消息;接收到文件传送消息之后启动若干从属进程处理消息;主进程仍然处于等待状态;

    主进程和从属进程并发进行的;

    在数据传送过程中,启动两个从属进程:控制进程和数据传送进程;其中控制进程用来传送数据传送过程中产生的控制信息;数据传送进程传送数据;同时建立两条连接:控制连接(21号端口)和数据传送连接(20号端口);

    基于UDP的TFTP协议

    简单文件传送协议;使用UDP数据报进行传送;只支持传输不支持交互;

    主要特点:

    1)每次传送的报文大小为512字节,(最后一个报文可不足512字节),并在最后一个字节中设置结束服标志;

    2)数据报文进行编号;(从1开始)

    3)支持ASCII 码或二进制传送

    4)可对文件进行读或写;

    5)使用简单的首部

    6)每次发送完一个UDP之后要进行确认;

    远程终端协议TELNET

    作用:提供远程终端控制与访问操作;即通过互联网对远程终端进行访问控制;能够适应许多计算机和操作系统的差异;

    将不同计算机操作系统上产生的控制信息转化成统一的格式网络上进行传送,然后转化成本地计算机需的格式;

    万维网WWW

    万维网是一个大规模的,联机式的信息储藏所;

    使用的统一资源定位符URL来唯一的标识万维网中的各种文档位置;

    万维网是一个分布式的超媒体系统;(是超文本系统的扩展)

    万维网使用连接的方法进行站点之间的访问;

    万维网以客户服务器的方式工作:客户向服务器发出访问请求,然后服务器将万维网文档发送给客户端;客户端即运行在主机中的浏览器;

    在一个客户程序主窗口中显示的万维网文档称为页面;

    万维网使用超文本传送协议HTTP进行文档传输工作;

    万维网使用超文本标记语言HTML描述万维网页面;

    URL的格式:
    <协议>://<主机(主机的域名)>:<端口>/<路径>

    常用的协议:http协议,ftp协议

    路径:是指文档文件在主机中的位置

    超文本传送协议HTTP

    HTTP是面向事务的应用层协议,规定了浏览器怎样向万维网服务器请求万维网文档;以及服务器怎样将文档传送给浏览器;

    HTTP协议使用面向连接的TCP协议作为运输层协议保证了传输的可靠性;

    代理服务器:又称为万维网高速缓存;将最近的一些请求及其响应存储在代理服务器的本地磁盘中,避免了近期有相同请求时再次访问网络;

    将很大一部分同信活动局限在局域网内部;

    HTTP的保报文结构:

    两类报文:请求报文和响应报文

    在服务器上存放用户的信息______使用cookie

    万维网的文档

    超文本标语言HTML

    动态万维网文档

    活动万维网文档

    当浏览器请求万维网文档时,服务器将返回给浏览器一段活动文档的程序副本,使程序副本在客户端运行,

    万维网的信息检索

    全文检索

    分类目录检索

    动态主机配置协议

    即插即用联网

    应用进程跨网络的通信

    系统调用

    应用程序编程接口

    P2P应用

    没有服务器,主机之间通过对等方式进行交互通信

    第七章 网络安全

    重要内容

    计算机网络面临的安全威胁和一些主要问题

    对称密匙密码体制和公匙密码体制

    数字签名与鉴别

    网络安全协议IPsec协议族和运输安全协议SSl/TSL的要点

    系统安全:防火墙和入侵检测

    网络攻击

    两种:被动攻击和主动攻击

    被动 攻击:从网络上窃听信息,作为第三者不破坏网络原本的通信

    主动攻击:

    几种常见的方式:

    篡改:篡改,中断或伪造报文

    恶意程序:

    计算机病毒

    计算机蠕虫

    木马

    逻辑炸弹

    后门入侵

    流氓软件

    拒绝服务:向服务器不断发送消息使得服务器一直处于繁忙状态;

    密码体制

    对称密匙密码体制:加密密匙与解密密匙使用相同的密码体制;

    公匙密码体制:使用不同的加密密匙与解密密匙;

    数字签名

    数字签名的功能:

    报文鉴别

    报文的完整性

    不可否认(确认报文的发送方)

    鉴别

    鉴别是验证通信对象是否正确,并且检验所传送的报文的完整性;、

    报文鉴别:

    密匙分配

    互联网使用的安全协议

    系统安全:防火墙与入侵检测

    防火墙:一种访问控制技术,禁止不必要的同通信;

    入侵检测系统:IDS

    第八章 互联网上的音视频服务

    重要内容

      多媒体信息的特点

      流媒体的概念

      IP电话使用的几种协议

      改经”经最大努力交付“的几种办法


      互联网IP层提供 最大交付 和 分组独立交付

      TCP协议解决IP层不能可靠交付的问题

    多媒体信息在互联网上的传输

    多媒体数据的传输对时延和抖动有较大的要求——边传输边播放

    音视频传输的特点:

      容忍丢失

    互联网提供的三类音频视频服务——

      流式存储音视频——边下载便播放

      流式实况音视频——边录制边发送(多播)

      交互式音视频——实时交互式通信

    流式存储音视频——

    媒体播放器的主要功能:管理用户界面,解压缩,消除时延抖动,处理传输带来的差错

    具有元文件的万维网服务器

    元文件是用来描述或指明其他文件的一些重要信息的非常小的文件,

    媒体服务器

    媒体播放器向媒体服务器(而不是万维网服务器)请求音视频文件,对流媒体的传输采用TCP协议而不是UDP

    实时流协议RTSP

    流式实况音视频——

    交互式音视频

    IP电话——实况交互式音频  

    IP电话网关——公用电话网和IP网络的接口设

    作用:在呼叫阶段进行电话信令转换

              在通话期间进行话音编码的转换

    IP电话所要使用的几种应用的协议——

      实时运输协议RTP:为实时应用提供端到端的运输,但不保证任何运输质量

      实施运输控制协议RTCP:服务质量的监控与反馈,媒体间的同步以及多播组成员间的标志

      H.323:(信令标准)在互联网的端系统之间进行实时声音和视频会议的标

      会话发起协议SIP

    改进最大努力交付的几种方法:

      为使多媒体信息能够在互联网上得到更好的运输体条件,改变方法就是改变之前平等对待所有运输分组

    的协议,使得多媒体数据分组在互联网上运输时能够得到相应的优先级(获得更好的服务质量)

    服务质量:服务性能的总效果,此效果决定用户对服务的满意程度(可用性,差错率,响应时间,吞吐量

    ,分组丢失率,连接建立时间等性能指标)

    几种方法——使互联网提供服务质量:

      即分组的分类,标记,管制,调度,呼叫接纳

    1)调度机制

      调度即排队的规则,按优先级排队;借助分类程序对于分组按照权重分类,形成不同权重的队列进行传输

    2)管制机制

      1,控制数据流的平均速率
      2,限制峰值速率
      3,限制突发分组数
                         ————漏桶管制器
    3)漏桶机制与加权公平排队相结合
      

    综合服务IntServ和资源预留协议RSVP——最初试图将互联网提供的服务划分为不同的类别
    IntServ可对单个的应用会话提供服务质量的保证——
      资源预留

      呼叫接纳

    IntServ定义两类服务:

      有保证的服务

      受控负载的服务

    IntServ的四个组成部分

      资源预留协议

      接纳控

      分类

      调度器
     

    第九章 无线网络和移动网络

    展开全文
  • 第一章 计算机网络体系结构 【大纲】 (一)、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 ...简而言之,计算机网络就是一些互联的、自治

    第一章 计算机网络体系结构

    【大纲】

    (一)、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

    (二)、计算机网络体系结构与参考模型
    计算机网络分层结构;计算机网络协议、结构、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

          一般认为,计算机网络是将一个分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。简而言之,计算机网络就是一些互联的、自治对的计算机系统的集合。

    人们对计算机网络鬼畜不同的定义,可以大致分为这三类:

    1. 广义观点
      直言能实现远程信息处理的系统或能进一步打到资源共享的系统,都是计算机网络。广义的观点定义了一个计算机通信网络,它在物理结构上具有计算机网络的雏形,但是资源共享能力弱,是计算机网络发展的低级阶段。
    2. 资源共享观点
      计算机网络是“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”。
      该定义包含三层含义:
      (1)目的:资源共享
      (2)组成单元:分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”
      (3)网络中的计算机必须遵循的统一规则----网络协议
      该定义符合目前计算机的基本特征。
    3. 用户透明性观点
      存在一个能为用户自动资源管理的网络操作系统,它能够调用用户所需要的的资源,整个网络就像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。用户使用网络就像使用一台单一的超级计算机,无需了解网络的存在,资源的位置信息。用户透明性观点的定义描述了一个分布式系统,它是网络未来发展追求的目标。

    1.1.2 计算机网络的组成

     计算机网络的组成分为如下几类:
    (1)从组成部分上看,一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成,缺一不可。硬件主要由主机(也称端系统)、通信链路(如双绞线、光纤)、交换设备(路由器、交换机等)和通信处理机(如网卡)等组成。软件主要包括各种实现资源共享的软件和方便用户使用的各种工具软件(如网络操作系统、邮件收发系统、FTP程序、聊天程序等)。软件部分多属于应用层。协议是计算机网络的核心,协议规定网络传输数据是所遵循的规范。

    (2)从工作方式上看,计算机网络(这里主要指Internet)可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成,用来进行通信(如传输数据、音频或视频)和资源共享;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。

    (3)从功能组成上看,计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和响应的网络协议组成,他使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力,实现联网计算机之间的数据通信。资源子网是时效件资源共享功能的设备及其软件的结合,向网络用户提供共享其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

    1.1.3 计算机网络的功能

    计算机网络主要有以下五大功能:

    1. 数据通信
      它是计算机网络最基本和最重要的功能,用来实现联网计算机之间的各种信息的传输,并将分散在不同地理位置的计算机联系起来进行统一的调配、控制和管理。比如,文件传输、电子邮件等应用,离开了计算机网络将无法实现。
    2. 资源共享
      资源共享可以使软件共享、数据共享,也可以是硬件共享。使计算机网络中的资源互通有无、分工协作,从而极大地提高硬件资源,软件资源和数据资源的利用率。
    3. 分布式处理
      当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时,可以将其处理的某个复杂任务分配给网络中的其他计算机系统,从而利用空闲计算机资源可以提高整个系统的利用率。
    4. 提高可靠性
      计算机网络中的各台计算机可以通过网络互为替代机。
    5. 负载均衡
      将工作 任务均衡地分配给计算机网络中的各台计算机。

    1.1.4 计算机网络的分类

    1. 按分布范围分类

    (1)广域网(WAN)
    广域网的任务是提供部分长距离通信,运送主机所发送的数据,其覆盖范围通常是几十千米到几千千米的区域,有时也称远程网。广域网是因特网的核心部分。链接广域网的各结点交换机的链路一般是高速链路,具有较大的通信容量。

    (2)城域网(MAN)
    城域网的覆盖范围可以跨越几个街区甚至几个城市,覆盖范围约为5-50km。城域网大多采用以太网技术,因此有时也并入局域网的范围进行讨论。

    (3)局域网(LAN)
    局域网一般用微机或工作站通过高速线路相连,覆盖范围较小,通常为几十米到几千米的区域。局域网在计算机配置的数量上没有太多的限制,少的可以只有两台,多的可达几百台。传统上,局域网使用广播技术,而广域网使用交换技术。

    (4)个人局域网(PAN)
    个人局域网指在个人工作的地方将消费电子设别(平板电脑,智能手机等)用无线技术连接起来的网络,也称为无线个人区域网(WPAN),覆盖区域直径约为10m。

    注: 若中央处理器之间的距离非常近(如仅1m的数量级甚至更小),则一般就称之为多处理器系统,而不是称它为计算机网络。

    1. 按传输技术分类

    (1)广播式网络
    所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时,所有其他的计算机都会收听到这个分组。接收到该分组的计算机将通过检查目的地址来决定是否接受该分组。

    (2)点对点网络
    每条物理线路连接一对计算机。如果通信的两台主机之间没有直接连接的线路,那么他们之间的分组传输就要通过中间节点的接收、存储和转发,直至目的节点,是否采用分组存储转发与路由选择机制是点对点式网络与广播式网络的重要区别,广域网基本都属于点对点网络。

    1. 按拓扑结构分类

    网络拓扑结构是指由网中节点(路由器、主机等)与通信线路(网线)之间的几何关系(如总环形、环形)表示的网络结构,主要指通信子网的拓扑结构。

    按网络的拓扑结构,主要分为总线形,星形,环形和网状形网络等。

    总线形和环形多用于局域网,网状形网络对用于广域网。

    (1)总线形网络

    用单根传输线把计算机连接起来。
    优点:建网容易,增减结点方便、节省线路。
    缺点:重负载时通信效率不高、总线任意一处对故障敏感。

    (2)星形网络

    每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备早期是计算机,现在一般是交换机或路由器。
    优点:便于集中控制和管理,因为端用户之间的通信必须经过中央设备。
    缺点:成本高,中心结点对故障敏感。

    (3)环形网络

    所有计算机接口设备连接成一个环。环状网络最典型的例子是令牌环局域网。环可以使单环,也可以是双环,环中信号是单向传输的。

    (4)网状形网络

    一般情况下,每个结点至少有两条路径与其他结点相连,多用在广域网中。有规则型和非规则型两种。
    优点:可靠性高。
    缺点:控制复杂、线路成本。

    以上四种基本的网络拓扑结构可以互连为更复杂的网络。

    1. 按使用者分类

    (1)公用网(Public Network)

    指电信公司出建造的大型网络。“公用”的以上是指所有愿意按电信公司的规定缴纳费用的人都可以使用这种网络,因此也称公众网。

    (2)专用网(Private Network)

    指某个部分为满足本单位特殊业务的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如铁路、电力、军队等部门的专用网。

    1. 按交换技术分类

          交换技术是指各主机之间、各通信设备之间或主机与通信设备之间为减缓信息所采用的的数据格式和交换装置的方式。按交换技术可将网络分为如下几种。

    (1)电路交换网络
    在源结点和目的结点之间建立一条专用的通路用于传送数据,包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网络是传统电话网络。

    特点:是整个保温的比特流连续地从源点直达终点,好像是在一条管道中传送。
    优点:数据直接传送、延时小。
    缺点:线路利用率低,不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。

    (2)报文交换网络

    用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息,然后封装成报文。整个报文传送到相邻结点,全部存储后,再转发给下一个结点,重复这一过程直到达到目的结点。每个报文可以单独选择达到目的结点的路径。
    报文交换网络也称存储-转发网络
    特点:整个报文先传送到相邻结点,全部存储后查找转发表,转发到下一个结点。
    优点:可以较为充分地利用线路容量,可以实现不同链路之间不同速率的转换,可以实现格式转换,可以实现一对多,多对一的访问,可以实现差错控制。
    缺点:增大了资源开销(如辅助信息导致处理时间和存储资源的开销),增加缓冲实验,需要额外的控制机制来保证多个报文的顺序不乱序,缓冲区难以管理(因为报文的大小不确定,接收方在接收到保温之前不能预知报文的大小)。

    (3)分组交换网络,也称包交换网络

    原理是蒋书记分成较短的固定长度的数据块,在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组(包),以存储-转发方式传输。
    特点:单个分组(它是整个报文的一部分)传送到相邻结点,存储查找转发表,转发到下一个结点。
    优点:除具备报文交换网络的优点之外,分女足交换网络还具有缓冲易于管理;包的平均延时更小,网络占用的平均缓冲区更少;更易于标准化;更适合应用。现在的主流网络基本上都可视为分组交换网络。

    1. 按传输介质分类

    传输介质分类可分为有线和无线两大类,因此网络可分为有线网络和无线网络。有线网络又分为双绞线网络、同轴电缆网络等。无线网络又可以分为蓝牙、微波、无线电等类型。

    1.1.5 计算机网路的标准化工作及相关组织

          因特网的标准都以RFC(Request For Comments)的形式在因特网上发布,但并非每个RFC都是因特网标准,RFC要上升为因特网的正式标准需要经过以下四个阶段。
    (1)因特网草案(Internet Draft)。这个阶段还不是正式RFC文档。
    (2)建议标准(Proposed Standard)。从这个阶段开始就成为RFC文档。
    (3)草案标准(Draft Standard)。
    (4)因特网标准(Internet Standard)。
    各种RFC关系如图:
    在这里插入图片描述
    在国际上负责制定、实施相关网络标准的标准化组织,主要有如下几个:

    • 国际标准化组织(ISO)。制定的只要网络标准或规范有OSI参考模型、HDLC等。
    • 国际电信联盟(ITU)。其前身为国际电话电报咨询委员会(CCITT),其下属机构ITU-T制定了大量关于远程通信的标准。
    • 国际电气电子工程师协会(IEEE)。世界上最大的专业技术团体,由计算机和工程学专业人士组成。IEEE在通信领域最著名的研究成果是802标准。

    1.1.6 计算机网络的性能指标

    (1)带宽(Bandwidth)

    本来表示通信线路允许通过的信号频带范围,单位是赫兹(Hz)。而在计算机网络中,带宽表示网络的通信线路所能传送数据的能力,是数字信道所能传送的“最高数据率”同义语,单位是比特/秒(b/s)。

    (2)时延(Delay)

    指数据(一个报文或分组)从网络(或链路)的一段传送到另一端所需要的总时间,它由四部分构成:发送时延,传播时延,处理时延和排队时延。

    • 发送时延
      结点将分组的多有比特推向(传输)链路所需的时间,即从发送分组的第一个比特算起,到该分组的最后一个比特发送完毕所需的时间,因此也称传输时延。计算公式为:

      发送时延=分组长度/信道宽度

    • 传播时延
      电磁波在信道中传播一定的距离需要花费的时间,即一个比特从链路的一段传播到另一端所需的时间。计算公式为:

      传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率

    • 处理时延
      数据在交换结点为存储转发而进行的一些必要的处理所花费的时间。例如,分析分组的首部,从分组中提取数据部分,进行差错检验或查找适当的路由等。

    • 排队时延
      分组在进入理由起后要先在输入队列中排队中等待处理。路由器确定转发端口后,还要在输出队列中排队等待转发,这就产生了排队时延。

    因此,数据在网络中经历的总时延就是以上4部分之和:
                   总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

    (3)时延带宽积

    指发送端发送的第一个比特即将到达终点时,发送端已经发出了多少个比特,因此又称以比特为单位的链路长度,即:
                            时延带宽积=传播时延x信道带宽

    (4)往返时延(Round-Trip Time,RTT)

    指从发送端发送数据开始,到发送端接收到来自接收端的确认(接收端接收到数据立即发送确认),总共经历的时延。在互联网中,往返时延还包括各种中间结点的处理时延、排队时延以及转发数据时的发送时延。

    (5)吞吐量(Throughput)

    指单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。吞吐量受网络带宽或网络额定速率的限制。

    (6)速率(Speed)

    网络中的速率是指连接到计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,也称数据率或比特率,单位为b/s(比特/秒)(或bit/s,有时也写成bps)。数据率较高时,可以用Kb/s(k=10^3)、 Mb/s(M=10 ^6)、Gb/s(M=10 ^9)表示。在计算机网络中,通常把最高数据率称为带宽。

    (7)信道利用率

    指出某一信道由百分之多少的时间是有数据通过的,即:
                            信道利用率=数据通过时间/(有+无)数据通过时间

    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

          为了降低协议涉及和调试过程的复杂性,也为了便于对网络进行研究、实现和维护,促进标准化工作,通常对计算机网络的体系结构以分层的方式进行建模。

          计算机网络的各层及其协议的集合称为网络的体系结构(Architecture)。计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其所应完成的功能的精确定义,它是计算机网络中的层次、各层的协议及层间结构的集合。

          这些功能究竟是何种硬件或软件完成的,则是一个遵循这种体系结构的实现(Implementation)问题。体系结构是抽象的,而现实是具体的,是真正在运行的计算机硬件和软件。

          计算机网络的体系结构通常都具有可分层的特性,它将复杂的大系统分成若干较容易实现的层次,分层的基本原则如下:
    (1)每层都实现一种相对独立的功能,降低大系统的复杂度。
    (2)各层之间界面自然清晰,易于理解,相互交流尽可能少。
    (3)各层功能的精确定义独立于具体的实现方法,可以用最合适的技术来实现。
    (4)保持下层对上层的独立性,上层单向使用下层提供的服务。
    (5)整个分层结构应能促进标准化工作。

          由于分层后各层之间相对独立,灵活性好,因而分层的体系结构易于更新(替换单个模块),易于调试,易于抽象,易于标准化。但层次越多,有些功能在不同层中难免重复出现,产生额外的开销,导致整体运行效率降低。层次越少,就会使每层的协议太复杂。因此,在分层时应考虑层次的清晰程度与运行效率间的折中、层次数量的折中。

          依据一定的规则,将分层后的网络从低层到高层依次称为第一层,第二层……,第n层,通常还为每一层取特定的名称,比如第一层名称为物理层。

          计算机网络分层结构中,第n层中的活动元素通常称为n层实体。
          实体指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。不同机器上的同一层称为对等层,同一层的实体称为对等实体。n层实体实现的服务为n+1层所利用。在这种情况下,n层被称为服务提供者,n+1层则服务于用户。

          每一层还有自己的传送数据单位,其名称、大小、含义各有不同。
          在计算机网络体系结构的各个层次中,每个报文都分为两个部分:一是数据部分,即SDU;二是控制信息部分,即PCI,他们共同组成PDU

    • 服务数据单元(SDU)
      为完成用户所要求的功能而应传送的数据。第n层的服务数据单元记为n-SDU。
    • 协议控制单元(PCI)
      控制协议操作的信息。第n层控制协议信息记为n-PCI。
    • 协议数据单元(PDU)
      对等层次之间传送的数据单位称为该层的PDU。第n层的协议数据单元记为n-PDU。在实际的网络中,每层的协议数据单元有一个通俗的名称,如物理层的PDU称比特,链路层的PDU称为帧,网络层的PDU称为分组,传输层的PDU称为报文

          在各层传输数据时,把第n+1层收到的PDU作为第n层的SDU,加上第n层的PCI,就变成了了第n层的PDU,交给第n-1层后作为SDU发送,接收方接受时做相反的处理,因此可以知三者关系为n-SDU+n-PCI=n-PDU=(n-1)-SDU。变换过程如下所示:
    在这里插入图片描述
    具体的,层次结构的含义包括以下几方面:

    (1)第n层的实体不仅要使用第n-1层的服务来实现自身定义的功能,还要向第n+1层提供本层的服务,该服务是第n层及其下面各层提供的服务总和。

    (2)最低层只提供服务,是整个层次结构的基础;中间层即是下一层的服务使用者,有时上一层的服务提供者;最高层面向用户提供服务。

    (3)上一层只能通过相邻层的接口使用下一层的服务,而不能调用其他层的服务;CIA一层所提供服务的实现细节对上一层透明。

    (4)两台主机通信时,对等层在逻辑上有一条直接信道,表现为不经过下层就把信息传送到对方。

    1.2.2 计算机网络的协议、接口、服务的概念

    1. 协议

          协议,就是规则的集合。这些规则明确规定了所交换的数据的格式及有关的同步问题。这些为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议(Network Protocol),它是控制两个(或多个)对等实体进行通信的规则的集合,是水平的。

          不对等实体之间是没有协议的,比如用TCP/IP协议栈通信的两个结点,结点A的传输层和结点B的传输层之间存在协议,但结点A的传输层和结点B的网络层之间不存在协议。网络协议也简称为协议

    协议由语法、语义和同步三部分组成。
    (1)语法规定了传输数据的格式;

    (2)语义规定了所要完成的功能,即需要发出何种控制信息、完成何种动作及作出何种应答;

    (3)同步规定了执行各种操作的条件、时序关系等,即事件实现顺序的详细说明。一个完整的协议通常应具有线路管理(建立、释放连接)、差错控制、数据转换等功能。

    1. 接口

          接口是同一结点内相邻两层间交换信息的连接点,是一个系统内部的规定。
          每层只能为紧邻的层次之间定义接口,不能跨层定义接口。在典型的接口上,同一结点相邻两层的实体通过服务访问点(Service Access Point ,SAP)进行交互。
          服务是通过SAP提供给上层使用的,第n层的SAP就是第n+1层可以访问第n层服务的地方。每个SAP都有一个能够标识它的地址,SAP是一个抽象的概念,它实际上是一个逻辑接口,但和通常所说的两个设备之间的硬件接口是很不一样的。

    1. 服务

          服务是下层为紧邻的上层提供的调用功能,它是垂直的。对等实体在协议的控制下,使得本层能为上一层提供服务,但要实现本层协议还需要使用下一层所提供的服务。
    上层使用下层所提供的的服务时还必须与下层交换一些命令,这些命令在OSI中称为服务原语。

    OSI将原语划分为四类:
    (1)请求(Request)
    由服务用户发往服务提供者,请求完成某项工作。

    (2)指示(Indication)
    由服务提供者发往服务用户,指示用户做某件事情。

    (3)响应(Response)
    由服务用户发往服务提供者,作为对指示的响应。

    (4)证实(Confirmation)
    由服务提供者发往服务用户,作为对请求的证实。

    四类原语的关系如下所示:
    在这里插入图片描述
    注: 服务和协议在概念上是不一样的。首先,只有本层协议的实现才能保证向上一层提供服务。本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议,即下面的协议对是上层的服务用户是透明的。
          其次,协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层通过层间接口向上提供的。
          另外,并非在一层内完成的全部功能都能称为服务,只有那些能被高一层实体“看得见”的功能才能称为服务。

    协议、接口、服务三者之间关系如下:
    在这里插入图片描述

    计算机网络提供服务可以按以下三种方式分类:
    (1)面向连接服务与无连接服务

          在面向连接服务中,通信前双方必须先建立连接,分配相应的资源(如缓冲区),以保证通信能正常进行,传输结束后释放连接和所占用的资源。因此这种服务可以分为连接建立、数据传输和连接释放三个阶段。
          例如TCP就是一种面向连接服务的协议。

          在无服务连接中,通信双方不需要先建立连接,需要发送数据时可直接发送,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。这是一种不可靠的服务。这种服务常被描述为“尽最大努力交付”(Best-Effort-Delivery),它并不保证通信的可靠性。
          例如IP、UDP就是一种无连接服务的协议。

    (2)可靠服务和不可靠服务

          可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制,能保证数据正确、可靠地传送到目的地。

          不可靠服务是指网络只是尽量正确、可靠地传送,而不能保证数据正确、可靠地传送到目的地,是一种尽力而为的服务。

    对于提供不可靠服务的网络,其网络的正确性、可靠性要由应用或用户来保障。例如,用      户收到信息后要判断信息的正确性,如果不正确,那么用户要把出错信息报告给信息的发送者,以便发送者采取纠正措施。通过用户的这些措施,可以把不可靠的服务变成可靠的服务。

    (3)有应答服务和无应答服务

          有应答服务是指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答,该应答由传输系统内部自动实现,而不由用户实现。所发送的应答既可以是肯定应答,也可以是否定应答,通常在接收到的数据有错误时发送否定应答。例如,文件传输服务就是一种有应答服务。

          无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。若需要应答,则由高层实现。例如,对于WWW服务,客户端收到服务器发送的页面文件后不给出应答。

    1.2.3 ISO/OSI 参考模型和TCP/IP模型

    1. OSI参考模型
            国际化标准组织(ISO)提出的网络体系结构模型,称为开放系统互联参考模型(OSI/RM),通常简称OSI参考模型。

          OSI有7层,自上而下为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。低三层统称为通信子网,它是为了联网而附加的通信设备,完成数据的传输功能;高三层统称为资源子网,它相当于计算机系统,完成数据的处理等功能。传输层承上启下。

    OSI的层次结构如下图所示:

    在这里插入图片描述
    OSI参考模型各层详述:
    (1)物理层(Physical Layer)

          物理层的传输单位是比特任务是透明的传输比特流功能是在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流

          物理层主要定义数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)的物理与逻辑连接方法,所以物理层协议也称物理层接口标准。由于在通信技术的早期阶段,通信规则称为规程(Procedure),因此物理层协议也称物理层规程。

    物理层主要研究以下内容:

    1. 通信链路与通信结点的连接需要一些电路接口,物理层规定了这些接口的一些参数,如机械形状和尺寸、交换电路的数量和排列等,例如,笔记本电脑上的网线接口,就是物理层规定的内容之一。
    2. 物理层也规定了通信链路上传输的信号的意义和电气特征。例如物理层规定信号A代表数字0,那么当结点要传输数字0时,就会发出信号A,当结点接收到信号A时,就知道自己接收到的实际上是数字0.

    注: 传输信息所利用的一些物理媒体,如双绞线、光缆、无线信道等,不在物理层协议之内而在物理层协议下面。因此,有人把物理媒体当做第0层。

    (2)数据链路层(Data Link Layer)

          数据链路层传输单位是帧,任务是将网络层传来的IP数据报组装称帧。数据链路层的功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。

          由于外界噪声的干扰,原始的物理连接在传输比特流时可能发生错误。两个结点之间如果规定了数据链路层协议,那么就可以检测出这些差错,然后把接受到的错误信息丢弃,这就是差错控制功能

          在两个结点之间传送数据时,由于两个结点的性能不同,可能结点A发送的数据速率会比结点B接收的速率快,造成传输效率的下降。流量控制可以协调两个结点的速率,使结点A发送数据的速率刚好是结点B可以接收的速率。

          广播式网络在数据链路层还要处理新的问题,即如何控制对共享信道的访问。数据链路层的一个特殊的子层-介质访问层,就是专门处理这个问题的。

          典型的数据链路层协议由SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继等。

    (3)网络层(Network Layer)

          网络层的传输单位是数据报,它关心的是通信子网的运行控制,主要任务是把网络层的协议数据单元(分组)从源端传到目的端,为分组交换网上的不同主机提供通信服务。关键问题是对分组进行路由选择,并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互联等功能。

          结点A向B传送一个分组,由很多条可以选择的路由,网络层的作用就是根据网络的情况,利用相应的路由算法计算出一条合适的路径,使这个分组可以顺利到达结点B

          流量控制与数据链路层的流量控制含义一样,都是协调A的发送速率和B的接收速率。

          差错控制是通信两结点之间约定的特定检错规则,如奇偶校验码,接收方根据这个规则检查接收到的分组是否出现差错,如果出现了差错,能纠错就纠错,不能纠错就丢弃,确保向上层提交的数据都是无误的。

          结点都处于来不及接收分组而要丢弃大量分组的情况,那么网络就处于拥塞状态,拥塞状态使得网络中的两个结点无法正常通信。网络层要采取一定的措施来缓解这种拥塞,这就是拥塞控制。

    因特网是一个很大的互联网,它由大量异构网络通过路由器(Router)相互连接起来。因特网的主要网络层协议是无连接的网际协议(Internet Protocol,IP)和许多路由选择协议,因此因特网的网络层也称网际层或IP层。

    网络层的协议有IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP、RARP和OSPF等。

    (4)传输层(Transport Layer)

          传输层也称运输层,传输单位是报文段(TCP)或用户数据报(UDP),传输层负责主机中两个进程之间的通信,功能是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、数据传输管理等服务。

          数据链路层提供的是点到点的通信,传输层提供的是端到端的通信,两者不同。
          通俗来说,点到点可以理解为主机到主机之间通信,一个点是指一个硬件地址或IP地址,网络中参与通信的主机是通过硬件地址或IP地址标识的;端到端的通信是指运行在不同主机内的两个进程之间的通信,一个进程由一个端口来标识,所以称端到端通信。

          使用传输层的服务,高层用户可以直接进行端到端的数据传输,从而忽略通信子网的存在。通过传输层的屏蔽,高层用户看不到子网的交替和变化。由于一台主机可同时运行多个进程,因此传输层具有复用和分用的功能。复用是指多个应用层进程可同时使用下面传输层的服务,分用是指传输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。

    传输层的协议有TCP、UDP

    (5)会话层(Session Layer)

          会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话。会话层利用传输层提供的端到端的服务,向表示层提供它的增值服务,这种服务主要为表示层实体或用进程户建立连接并在连接上有序地传输数据,这就是会话,也称建立同步(SYN)。

          会话层负责管理主机间的会话进程,包括建立、管理及终止进程间的会话。会话层可以使用校验点使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信,实现数据同步。

    (6)表示层(Presentation Layer)

          表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表现方式。 不同机器采用的编码和表示方法不同,使用的数据结构也不同为了使不同表示方法的数据和信息之间能互相交换,表示层采用抽象的标准方法定义数据结构,并采用标准的编码形式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变化功能。

    (7)应用层(Application Layer)

           应用层是OSI模型的最高层,是用户与网络的界面。 应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。因为拥挤的实际应用多种多样,这就要求应用层采用不同的应用协议来解决不同类型的应用要求,因此应用层是最复杂的一层,使用的协议也最多。典型的协议有用于文件传送的FTP、用于电子邮件的SMTP、用于万维网的HTTP等。

    1. TCP/IP模型

          ARPR在研究ARPAnet时提出TCP/IP模型,模型从低到高依次为网络接口层(对应OSI参考模型中的物理层和数据链路层)、网际层、传输层和应用层(对应OSI参考模型中的会话层、表示层和应用层)。

    TCP/IP的层次结构及各层的主要协议如下图:
    在这里插入图片描述
          网络层的接口的功能类似于OSI的物理层和数据链路层。
          它表示与物理网络的接口,但实际上TCP/IP本身并未真正描述这一部分,只是指出主机必须使用某种协议与网络连接,一遍在其上传递IP分组。具体的物理网络既可以是各种类型的局域网,如令牌环网、令牌总线网等,也可以是诸如电话网、SDH、X.25、帧中继和ATM等公共数据网络。
          网络接口层的作用是从主机或结点接收IP分组,并把他们发送到指定的物理网络上。

          网际层(主机-主机)是TCP/IP体系结构的关键部分。
          它和OSI网络层在功能上非常相似。网际层将分组发往任何网络,并为之独立地选择合适的路由,但它不保证各个分组有序的到达,各个分组的有序交付由高层负责。网际层定义了标准的分组格式和协议,即IP。
          当前采用的IP是第四版,即IPv4,下一版本是IPv6。

          传输层(应用-应用或进程-进程)的功能同样和OSI中的传输层类似,即使得发送端和目的端主机上的对等实体进行会话。
    传输层主要使用以下两种协议:

    (1)传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)。
          它是面向连接的,数据传输的单位是报文段,能够提供可靠的交付。

    (2)用户数据报协议(User Datagram Protocol,UDP)。
          它是无连接的,数据传输的单位是用户数据报,不保证提供可靠的交付,只能提供“尽最大努力交付”。

          应用层(用户-用户)包含所有的高层协议,如虚拟终端协议(Telnet)、文件传输协议(FTP)、域名解析服务(DNS)、电子邮件协议(SMTP)和超文本传输协议(HTTP)。

    1. TCP/IP模型与OSI参考模型的比较

    相似之处:
    (1)二者都采取分层的体系结构,将庞大而复杂的问题划分为若干较容易处理的、范围较小的问题,而且分层的功能也大体相似。
    (2)二者都是基于独立的协议栈的概念。
    (3)二者都可以解决异构网络的互联,实现世界上不同厂家生产计算机之间的通信。

    他们之间的比较如下:
    在这里插入图片描述

    差别之处:

    (1)OSI参考模型最大的贡献就是精确地定义了三个主要概念:服务、协议和接口,这与现代的面向对象程序设计思想非常吻合。而TCP/IP模型在这三个概念上没有明确区分,不符合软件工程的思想。

    (2)OSI参考模型产生在协议发明之前,没有偏向于任何特定的协议,通用性良好。但设计者在协议方面没有太多经验,不知道把哪些功能放到哪一层比较好。
          TCP/IP模型正好相反,首先出现的是协议,模型实际上是对已有模型的描述,因此不会出现协议不能匹配模型的情况,但该模型不适合于其他非TCP/IP的协议栈。

    (3)TCP/IP模型在设计之初九考虑到了多种异构网络的互联问题,并将网络协议(IP)作为一个单独的重要层次。
          OSI参考模型最初只考虑到用一种标准的公用数据网络将各种不同的系统互联。OSI参考模型认识到网际协议IP的重要性后,只好在网络层中划分出一个子层来完成类似于TCP/IP模型中的IP功能。

    (4)OSI参考模型在网络层支持无线连接和面向连接的通信,但在传输层仅有面向连接的通信。而TCP/IP模型认为可靠性是端到端的问题,因此它在网际层仅有一种无连接的通信模式,但传输层支持无连接和面向连接两种模式。

    网络的五层协议体系结构模型
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    通信协议栈进行通信的结点的数据传输过程

          每个协议栈的最顶端都是一个面向用户的接口,下面各层是为通信服务的协议。用户传输一个数据报时,通常给出用户能够理解的自然语言,然后通过应用层,将自然语言转化为用于通信的通信数据。
          通信数据到达传输层,作为传输层的数据部分(传输层SDU),加上传输层的控制信息(传输层PCI),组成传输层的PDU,然后交到网络层,传输层的PDU下方到网络层后,就成为网络层的SDU,然后加上网络层的PCI,有组成了网络层的PDU,下放到数据链路层,这样层层协防,层层包裹,在最后形成的数据报通过通信线路传输,到达接收方结点协议栈,接收方再逆向地逐层把“包裹”拆开,然后把收到的数据提交给用户。

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