计算机网络复习-lecture 1 计算机网络概述

复习：Chapter1计算机网络概述121.1什么是计算机网络？定义：由自主计算机遵循一定的协议互连起来以实现资源共享与信息传递的集合体。解释–自主的计算机-遵循协议–互连-资源共享与信息传递31.2计算机网络系统组成

计算机网络=通信子网+资源子网计算机网络=硬件+软件通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发的功能。资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。41.3.1.按照地理覆盖范围进行分类局域网LAN(LocalAreaNetwork)

城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)广域网WAN(WideAreaNetwork)internet（互联网）---网络所覆盖的地理范围是网络分类的一个极其重要的度量参数，因为不同的网络所采用的技术是不同的。注：只有这种划分标准能够反映网络技术本质，其它分类标准只是反映了网络某一方面的特征LAN具有如下几个方面的主要特点：私有服务、分布范围较小、结构简单，布线容易、网络速度较快和误码率低。2.MAN主要是用来在一个较大的地理区域（通常是10~100公里之间）内提供数据、声音和图像的传输，覆盖到整个城市，一般是用于提供公共服务的。3.WAN具有以下几方面基本特点：覆盖范围广、构建成本高、网络结构和类型复杂、传输速率低和误码率高。5internet--互联网是“网络的网络”(networkofnetworks)。

2.按传输方式划分

按网络传输方式划分为“点对点传输网络”和“广播式传输网络”两种。671.4网络拓扑结构所谓的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。

星型树型总线型环型网状1.星型拓扑结构所有节点通过传输介质与中心节点连接，采用集中控制，即任何两点之间的通信都要通过中心节点进行转发。可分为：1.基本星型拓扑结构单元2.多级星型拓扑结构8星型拓扑结构的主要优点：节点扩展、移动方便由于所有节点直接连接到中心节点，某个节点发生故障，不会影响到其他的节点网络传输数据快维护容易2.星型拓扑结构的主要缺点：核心交换机工作负荷重网络布线较复杂广播传输影响网络性能9102、总线型拓扑结构将若干个节点设备平等地连接到一条高速公用总线上，其中一个节点是网络服务器，有它提供网络通信及资源共享服务，其他节点是网络工作站。11总线型拓扑结构优点：网络结构简单灵活、非常便于扩充、可靠性高、网络节点间响应速度快、易于布线、成本低。缺点：由于共用一条传输信道，任一时刻只能有一个站点发送数据，而且介质访问控制也比较复杂。实时性较差、故障诊断困难。123.环形网络拓扑结构每个节点都与两个相邻的节点相连，节点之间采用点到点的链路，网络中的所有节点构成一个闭合的环，信息沿着一个方向绕环逐站单向传输。13环型拓扑结构优点：结构简单，当网络确定时，传输延迟确定。网络中信息沿单方向流动，节点之间通路唯一，无信道选择问题，简化了路径选择的控制。缺点：由于环路封闭，因而扩充不方便，增加和删除节点较困难。单环网中如果某一节点出现故障，会引其全网故障，同时确定故障节点也较困难。144.树型网络拓扑结构树型结构：将多级星型网络按层次方式排列，即形成树型网络。可以看成是星型拓扑的扩展。15树型网络拓扑结构优点：易于扩展，可以延伸出许多分支和子分支。故障隔离容易。缺点：愈靠近顶部的节点，处理能力愈强，对其可靠性的要求较高。如果顶部节点发生故障，则全网不能正常工作。16

5.

网状结构主要指各节点通过传输线互联连接起来,并且每一个节点至少与其他两个节点相连.优缺点：网状拓扑结构具有较高的可靠性,但其结构复杂,实现起来费用较高,不易管理和维护.广域网基本上采用网状型拓扑结构。网状拓扑结构又有“全网状结构”和“半网状结构”两种。所谓“全网状结构”就是指网络中任何两个节点间都是相互连接的。而所谓的“半网状结构”是指网络中并不是每个节点都与网络的其他所有节点有连接，可能只是一部分节点间有互连。17182.按传输介质分类——有线网有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。有线网的传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤1.5因特网的组成从因特网的工作方式上看，可以划分为以下的两大块：(1)边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信（传送数据、音频或视频）和资源共享。(2)核心部分由大量网络和连接这些网络的路由器组成。这部分是为边缘部分提供服务的（提供连通和数据交换）。20

网络边缘网络结构网络划分为两大部分：

网络边缘（资源子网）

外围部件、主机

网络应用网络核心（通信子网）

路由器通信链路网络的网络

网络边缘网络核心1.3.1因特网的边缘部分处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机（host)。这些主机又称为端系统(endsystem)。“主机A和主机B进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另一个程序进行通信”。即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”两种通信方式在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式（C/S方式）即Client/Server方式对等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式1.客户服务器方式客户(client)和服务器(server)都是指通信中所涉及的两个应用进程。客户服务器方式所描述的是进程之间服务和被服务的关系。客户是服务的请求方，服务器是服务的提供方。2.对等连接方式对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。1.3.2因特网的核心部分网络核心部分是因特网中最复杂的部分。网络中的核心部分要向网络边缘中的大量主机提供连通性，使边缘部分中的任何一个主机都能够向其他主机通信（即传送或接收各种形式的数据）。在网络核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器（router)的重要任务路由器是实现分组交换(packetswitching)的关键构件，其任务是存储转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。（补充：数据交换技术有三种）：

电路交换(Circuitswitching)报文交换(Messageswitching)分组交换(Packetswitching)（1）电路交换的特点电路交换必定是面向连接的。电路交换的三个阶段：建立连接数据传输释放连接29(1)电路交换的特性

在数据传输前，必须建立一条端到端的通路，称为连接，其中可能穿越多个交换机，每个交换机都必须提供连接一旦建立连接，整个通路将被独占，数据传输无额外延时，数据中不需要包含目的地址线路的利用率较低建立连接时间长，因连接建立时冲突概率高30(2)报文交换(messageswitching)的特性

不论数据传输过程要跨越多少个交换局（通常是路由器），只要下一站不忙，该数据即送至下一站数据的传输不需要建立连接，数据的传输是一站一站往下送，所以数据中必须包含目的地址，采用存储-转发（store-forward）机制线路的利用率较高数据传输过程中，可能延时较大，且不可估计由于报文大小不定，所以每个中间站点都必须有足够的缓存，通常采用硬盘作缓存31(3)分组交换(packetswitching)的特性与报文交换相似，只是将报文分为若干个定长的分组，每个分组为一个子报文数据中必须包含目的地址采用存储-转发(store-and-forward)机制线路的利用率较高数据传输过程中，可能延时较大，且不可估计接收分组和发送分组的顺序可能不一致，并且可能还需要重组

计算机网络体系结构1.7计算机网络的体系结构

计算机网络体系结构的形成相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。

分层的好处

通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题。每一层的设计都是独立的，它不必关心下一层是如何实现的，只需知道下一层为我提供的服务，和我必须为上一层提供哪些服务。当由于技术的变化使某层的实现需要变化时，不影响其他的层次。什么是计算机网络协议？

定义–计算机网络协议是指连接在网络上的计算机进行相互通信的规则约定。协议在生活中的实例:36网络协议的组成要素语法——数据与控制信息的结构或格式。语义——需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。同步——事件实现顺序的详细说明。计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。两种主要的网络模型ISO—OSI/RM

(OpenSystemInterconnect/ReferenceModel)

开放系统互联参考模型

ISO—InternationalStandardsOrganization国际标准化组织)TCP/IP----Internet的引擎1.OSI/RM体系结构2012年12月39OSI/RM是第一个标准化的计算机网络体系结构。它是针对广域网通信（也就是不同网络之间的通信）进行设计的，将整个网络通信的功能划分为七个层次，由低到高分别是物理层（PhysicalLayer）、数据链路层（DataLinkLayer）、网络层（NetworkLayer）、传输层（TransportLayer）、会话层（SessionLayer）、表示层（PresentationLayer）、应用层（ApplicationLayer）。2023/2/140

OSI/RM中不仅包括了广域网中不同局域网间通信的功能层次（上面五层），也给出了局域网内部通信所必需的两个层次（最下面两层）。另外，OSI/RM低四层定义了如何进行端到端的数据传输，也就是定义了如何通过网卡、物理电缆、交换机和路由器进行数据传输；而高三层定义了终端系统的应用程序和用户如何彼此通信，也即定义了如何重建从发送方到目的方的应用程序数据流。2TCP/IP协议体系结构

TCP/IP协议体系结构是专门针对使用TCP/IP协议簇的广域计算机网络而开发的，是OSI/RM的改进版本。它起源于20世纪60年代末，首先由美国国防部高级研究规划署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）作为研究的一部分，所以也称之为“DARPA（或DoD)参考模型”。TCP/IP协议体系结构共划分为四层，从高到低分别是：应用层（ApplicationLayer）、传输层（TransportLayer）、网际互连层（InternetLayer，也有称“互联网层，”网际层“）和网络访问层（NetworkAccessLayer，也有称“网络接入层”，也有称“网络接口”层，或者“主机到网络层”的）。2023/2/141TCP/IP与ISO/OSI模型对比

TCP/IP协议只是一个用于解决网际互联问题的协议族。1.物理层（physicallayer）

与传输媒体的接口，完成传输媒体的信号与二进制数据间的转换。传输单位为比特(bit)

物理接口上发送或接收的是一串以某种规则表示的二进制的数据物理层定义是接口的机械特性、电气特性、功能和过程特性等例如：插头、插座的几何尺寸，每根引脚的功能定义，逻辑[0]和[1]的电平定义等。2数据链路层（datalinklayer)数据链路层的功能:1）为网络层提供的服务2）保证直接相连的两台机器（链路）的可靠传输

将传输的信息组合成帧差错控制：校验和重发流量控制物理层和数据链路层考虑节点间直接相连的情形（LAN内），而网络层则考虑源和目的节点存在许多中间节点的情形（WAN内），如下图所示。网络层是通信子网的最高层，主要任务是提供路由，以及数据的交换方式、拥塞控制和网际互联等问题。网络层数据单元称为分组或者叫包（Packet）。

3.网络层（networklayer）?网络层主要解决的问题

路由选择网络互连拥塞控制在TCP/IP模型中，网络层使用IP协议，因此分组或包也叫作IP包。4.传输层的主要功能传输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信（但网络层是为主机之间提供逻辑通信）。传输层还要对收到的报文进行差错检测。传输层需要有两种不同的传输协议，即面向连接的TCP和无连接的UDP。

两种不同的传输协议传输层向高层用户屏蔽了下面网络核心的细节（如网络拓扑、所采用的路由选择协议等），它使应用进程看见的就是好像在两个传输层实体之间有一条端到端的逻辑通信信道。当传输层采用面向连接的TCP协议时，尽管下面的网络是不可靠的（只提供尽最大努力服务），但这种逻辑通信信道就相当于一条可靠信道。当传输层采用无连接的UDP协议时，这种逻辑通信信道是一条不可靠信道。5.应用层应用层是OSI/RM的最高层，它是计算机网络与最终用户间的接口，直接为用户的应用进程提供服务。它包含系统管理员管理网络服务所涉及的所有问题和基本功能。它在下几层所提供的数据传输和数据表示等各种服务的基础上，为网络用户或应用程序提供完成特定网络服务功能所需的各种应用协议。四、数据封装