目录
1.计算机网络体系结构
1.1计算机网络概述
计算机网络的组成
计算机网络的功能
计算机网络的分类
计算机网络的性能指标
1.1部分习题
1.2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、接口与服务
ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
OSI参考模型
TCP/IP模型
TCP/IP模型与OSI参考模型的比较
5层协议的体系结构
1.2部分习题
1.计算机网络体系结构
1.1计算机网络概述
计算机网络：将分散的、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。即一些互联的、自治的计算机系统的集合
计算机网络的组成
1.从组成部分上看，主要由硬件、软件、协议三大部分组成，协议是计算机网络的核心
2.从工作方式上看，可分为边缘部分和核心部分。边缘部分由主机组成，用来通信和资源共享；核心部分由网络和路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务
3.从功能组成上看，由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合
计算机网络的功能
1.数据通信：最基本最重要的功能，用来实现联网计算机之间各种信息的传输
2.资源共享：使计算机网络中的资源互通有无、分工协作，提高资源利用率
3.分布式处理：当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其他计算机系统，利用空闲计算机资源提高系统利用率
4.提高可靠性：各台计算机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
计算机网络的分类
1.按分布范围分：广域网（WAN）、城域网（MAN）、局域网（LAN）、个人区域网（PAN）。广域网使用交换技术，是因特网的核心部分，覆盖范围通常为几十千米到几千千米；城域网采用以太网技术，覆盖范围5~50千米；局域网使用广播技术，覆盖范围几十米到几千米；个人区域网采用无线技术，覆盖范围10m
2.按传输技术分：广播式网络、点对点网络。广播式网络所有计算机共享一个公共通信通道，当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他计算机都会“收听”到这个分组，通过检查目的地址来决定是否接收；点对点网络每条物理线路连接一对计算机，若没有直接连接的线路，通过中间结点进行接受、存储、转发，直至目的结点
3.按拓扑结构分：总线形、星形、环形、网状等网络。拓扑结构指由网中节点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系表示的网络结构。总线形用单根传输线把计算机连接起来；星形网络每个终端都以单独的线路与中央设备相连；环形网络所有计算机接口设备连接成一个环；网状网络每个结点至少有两条路径与其他结点相连
4.按使用者分：公用网、专用网。
5.按交换技术分：电路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。电路交换网络在源节点和目的结点建立一条专用的通路，如传统电话网络；报文交换网络在用户数据上加上源地址、目的地址和校验码等辅助信息，封装成报文，整个报文传送到相邻节点后，再转发给下一结点，直至目的结点，也称存储——转发网络；分组交换网络也称包交换，它将数据分成较短的固定长度数据块，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，以存储——转发方式传输
计算机网络的性能指标
1.带宽：在计算机网络中，表示网络的通信线路所能传送数据的能力，“最高数据传输率”的同义词，单位比特/秒（b/s）
2.时延：数据（报文或分组）从网络的一端传送到另一端所需的总时间，由4部分构成：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。
发送时延：结点将分组的所有比特传输到链路所需的时间，即从第一个比特算起到该分组的最后一个比特发送完毕的时间，也称传输时延。发送时延=分组长度/信道带宽
传播时延：电磁波在信道中传播一定的距离所花费的时间，即一个比特从链路的一段传输到另一端所需的时间。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
排队时延：分组进入路由器后要在输入队列中排队等待处理。
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，又称为以比特为单位的链路长度。时延带宽积=传播时延*信道带宽
4.往返时延：从发送端发出一个分组到发送端收到接收端的确认，总共经历的时延
5.吞吐量：单位时间内通过某个网络的数据量，受网络带宽或网络额定速率的限制
6.速率：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，也称数据传输速率、数据率和比特率，单位为b/s，kb/s（k=），Mb/s(M=
)，Gb/s(G=
)
7.信道利用率：某一信道有百分之多少是有数据通过的，信道利用率=有数据通过的时间/（有+无）数居通过时间
1.1部分习题
1.下列不属于计算机网络功能的是（）
A.提高习题可靠性 B.提高工作效率 C.分散数据的综合处理 D.使各个计算机相对独立
2.计算机网络的资源主要指（）
A.服务器、路由器、通信线路和用户计算机
B.计算机操作系统、数据库与应用软件
C.计算机硬件、软件与数据
D.Web服务器、数据库服务器与文件服务器
3.关于广播式网络，错误的是（）
A.共享广播信道 B.不存在路由器选择问题 C.可以不要网络层 D.不需要服务访问点
4.下列（）是分组交换网络的缺点
A.信道利用率低 B.附加信息开销大 C.传播时延大 D.不同规格的终端很难互通
1.D
计算机网络使各个计算机联系更加紧密
2.C
A,D都属于硬件，B属于软件，网络资源包括硬件、软件和数据资源
3.D
广播式网络共享广播信道，使局域网的一种通信方式，无需网络层，也不存在路由选择问题，但使用物理层的服务必须通过服务访问点实现
4.B
每篇都要加上控制信息，传送数据的总开销较多，传播时延取决于传播介质及双方的距离，不同规格的终端都很难互通，这是每一种交换方式都有的缺点
1.2计算机网络体系结构与参考模型
计算机网络分层结构
网络的体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合
将分层后的网络从底层到高层依次称为第1层、第2层....第n层，为每层取特定的名称，如第1层为物理层。第n层的活动元素通常称为第n层实体，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。第n层实体实现的服务为第n+1层所利用。
在各个层次中，每个报文都分为两部分：数据部分SDU、控制信息部分PCI，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
协议控制信息（PCI）：控制协议操作的信息
协议数据单元（PDU）：对等层次之间传送的数据单位。每层的协议数据单元都有一个名称，如物理层的PDU为比特，数据链路层的PDU为帧，网络层的PDU为分组，传输层的PDU为报文段
在各层间传输数据时，把从第n+1层收到的PDU作为第n层的SDU，加上第n层的PCI，就变成了第n层的PDU，交给第n-1层后作为SDU传送......
计算机网络协议、接口与服务
1.协议：规则的集合，为进行网络中的数据交换而进行建立的规则、标准或约定称为网络协议，它是水平的，不对等实体之间没有协议。协议由语法、语义和同步三部分组成，一个完整的协议应具有线路管理、差错控制、数据转换等功能
2.接口：同一结点内相邻两层间交换信息的连接点，每层只能为紧邻的层次之间定义接口，不能跨层定义接口，通过服务访问点（SAP）的进行交互。
3.服务：下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。服务原语：请求、指示、响应、证实。计算机网络提供的服务可分为三种：面向连接服务和无连接服务、可靠服务和不可靠服务、有应答服务和无应答服务
ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
OSI参考模型
国际标准化组织（ISO）提出的网络体系结构模型，称为开放系统互连参考模型（OSI/RM），简称为OSI参考模型。有7层，自下而上依次为物理层、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，高三层统称为资源子网。
1.物理层
传输单位是比特，功能为在物理媒体上为数据端设备透明地传输原始比特流。物理层的接口标准有很多，如EIA-232C、EIA/TIA RS-449、CCITT的X.21等。
物理层规定了电路接口的一些参数，如机械形状和尺寸、交换电路的数量和排列等，笔记本电脑上的网线接口，就是物理层规定的内容之一；物理层也规定了通信链路上传输的信号意义与电气特征，例如规定信号A代表0，当结点传输0时，就会发出信号A。
注：传输信息所利用的物理媒体，如光缆、无线信道等，并不在物理协议之内，而在其之下，因此有人把物理媒体当作第0层
2.数据链路层
传输单位是帧，功能为将网络层传来的IP数据和数据报组装成帧，功能可以概括为成帧、差错控制、流量控制和传输管理等。协议有：SDLC、HDLC、PPP、STP和帧中继等
差错控制：由于外界干扰，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协议，就可以检测出这些差错，把收到的错误信息丢弃
流量控制：两个结点之间传送数据时，由于性能不同，可能结点A发送数据的速率比结点B接收数据的速率快，如果不加控制，那么结点B就会丢弃很多来不及接收的正确数据，流量控制可以卸掉两个结点的速率，使其速率相等
传输管理：数据链路层的一个特殊子层——介质访问子层，专门处理如何控制对共享信道的访问
3.网络层（网际层、IP层）
传输单位是数据报（分组），功能为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，功能可以概况为对分组进行路由选择、流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互连等。协议有IP、IPX、ICMP、IGMP、APR、RARP和OSPF等
路由选择：结点A向结点B传输一个分组时，有很多条可以选择的路由，网络层可以根据网络的情况，利用路由算法计算出合适的路径
流量控制：与数据链路层流量控制含义一样
差错控制：两结点之间约定的特定检错规则，如奇偶校验码
拥塞控制：结点都处于来不及接受分组而大量丢弃分组的情况，采取一定措施缓解
4.传输层（运输层）
传输单位是报文段（TCP）或用户数据报（UDP），负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端提供可靠的传输服务，为端到端的连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等。协议有TCP、UDP等。
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功能，复用指多个应用层进程可以同时使用下面传输层的服务，分用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。
数据链路层提供的是点到点的通信，而传输层提供的是端到端的通信
5.会话层
会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话，利用传输层提供的端到端服务，向表示层提供它的增值服务。主要表为表示层实体或用户进程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。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
主要处理两个通信系统中交换信息的表示方式。采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码格式。数据压缩、加密和解密也是表示层可提供的数据表示变换功能
7.应用层
是OSI参考模型的最高层，是用户与网络的界面，为特定类型的网络应用提供访问OSI参考模型环境的手段，因此是最复杂的一层，使用协议也最多。典型协议有文件传送FTP、电子邮件SMTP、万维网HTTP等
TCP/IP模型
ARPA在研究ARPAnet时提出了TCP/IP模型，模型分为4层，从低到高依次为网络接口层、网际层、传输层和应用层。由于其广泛应用得到了事实上的国际标准。
1.网络接口层
功能类似于OSI参考模型的物理层和数据链路层。它表示与物理网络的接口，但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，以便在其上传递IP分组。作用是从主机或结点接受IP分组，并把它们发送到指定的物理网络。
2.网际层
与OSI参考模型的网络层类似，是TCP/IP体系结构的关键部分，定义了标准的分组格式和协议，即IP，当前采用的IP协议是第四版，即IPv4，下一版本为IPv6
3.传输层
功能和OSI参考模型中的传输层类似，主要使用两种协议：传输控制协议（TCP），它是面向连接的，传输单位是报文段，提供可靠的交付；用户数据报协议（UDP），无连接，传输单位是用户数据报，不保证提供可靠交付。
4.应用层
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)、超文本传输协议(HTTP)等。
TCP/IP模型与OSI参考模型的比较
相似之处：
1.都采取分层的体系结构
2.都是基于独立的协议栈概念
3.都可以解决异构网络的互连
不同之处：
1.OSI参考模型精确地定义了三个主要概念：服务、协议和接口。TCP/IP模型在这三个概念没有明确区分
2.OSI参考模型产生在协议发明之前，没有偏向于任何特定协议，通用性良好，但在协议方面没有太多经验。TCP/IP模型相反
3.TCP/IP设计之初就考虑了多种易购网的互连问题，并将国际协议（IP）作为一个单独的重要层次
4.OSI参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，在传输层仅有面向连接的通信。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方式，在传输层支持无连接和面向连接的两种模式。
5层协议的体系结构
综合两种模型的优点，采用5层协议体系结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层
1.2部分习题
1.（）不是对网络模型进行分层的目标
A.提供标准语言 B.定义功能执行方法 C.定义标准界面 D.增加功能之间的独立性
2.将用户数据分成一个个数据块传输的优点不包括（）
A.减少延迟时间 B.提高错误控制效率 C.使多个应用更公平地使用共享通信介质 D.有效数据在协议数据单元（PDU）中所占比例更大
3.OSI参考模型中的数据链路层不具有（）
A.物理寻址 B.流量控制 C.差错校验 D.拥塞控制
4.下列描述OSI参考模型的数据链路层功能的是（）
A.提供用户和网络接口 B.处理信号通过介质传输 C.控制报文通过网络的路由选择 D.保证数据的正确的顺序和完整性
5.TCP/IP参考模型的网络层提供的服务是（）
A.无连接不可靠的数据报服务 B.无连接可靠的数据报服务
C.有连接不可靠的虚电路服务 D.有连接可靠的虚电路服务
6.在OSI参考模型中，功能需由应用层的相邻层实现的是（）
A.对话管理 B.数据格式转换 C.路由选择 D.可靠数据传输
1.B
分层的目的不包括定义功能执行方法
2.D
每块需加入控制信息，使有效数据在PDU中所占比例更少
3.D
网络层和传输层才具有拥塞控制功能
4.D
A是应用层的功能，B是物理层的功能，C是网络层的功能
5.A
OSI参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，在传输层仅有面向连接的通信。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方式，在传输层支持无连接和面向连接的两种模式。
6.B
应用层的相邻层是表示层，表示层的功能包括数据格式转换
