计算机网络1概论课件

计算机网络1内容提要概论计算机网络体系结构数据通信基本原理局域网广域网异步传输模式ATM技术网络互连INTERNETINTRANETWindowsNT网络操作系统及其应用网页制作网站建设2第一章概论3计算机网络发展过程计算机网络定义和功能计算机网络组成和结构计算机网络分类网络协议标准化ISO/OSIIEEE802系列TCP/IP协议内容4§1.1计算机网络发展过程Internet面向终端分布的计算机系统到从51.1.1计算机网络在信息社会的地位和作用21世纪的特征就是:

数字化

网络化

信息化621世纪也是一个以网络为核心的信息时代7世界经济当前世界经济正在从工业经济向知识经

济（Knowledge-basedeconomy）转变。知识经济是什么？知识经济就是相对于农业经济、工业经济而出现的一种正在形成中的崭新的经济形态;知识经济是什么！知识经济是指以知识为基础的经济，并且经济的发展在很大程度上取决于对知识的发掘和积累。一、计算机网络在信息社会的地位8

知识经济的影响：

知识经济的诞生不仅对人们的工作、学习、交往等各方面都起着非常大的作用；

知识经济也影响了整个社会；

知识经济也成为推动生产力发展的巨大动力。知识经济中的两个重要特点就是：

信息化；

全球化。9计算机网络

要实现信息化和全球化，就必须依靠完善的计算机网络。因此网络现在已经成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。实际上，网络已经改变了社会生活的很多方面，对经济发展已经产生了不可逆转的影响。二、计算机网络在信息社会的作用10人类文化发展

在人类文化发展的历史中经历了四个重要的阶段：

语言的产生和形成文字的产生和形成活字印刷的发明电子信息文化（信息网络产生和形成）

11语言的产生和形成语言的产生和形成开创了人类思维和文化的交流，但这种交流在当时受到时间和空间的限制；文字的产生和形成文字的产生和形成不仅推动了人们文化交流而且可以保存下来，使后代得以继承，但当时书写和传播文字的生产率很低；12活字印刷的发明大大提高了生产率，加速了文化的传播；电子信息文化电子信息文化是人类文化发展的第四个里程碑。渗透到社会生活的各个方面，将改变人们的生活、学习和工作方式。人们利用信息网络开展科学研究。人们跨越地域和时空的界限，加速科学的发明和发现、发展。远程教育、远程医疗、计算机支持的协同工作、电子贸易、电子化政府、生产制造的并行工程、电子图书馆，电子博物馆等都是电子信息文化在各领域的渗透。13进入20世纪90年代以后，以Internet为代表的计算机网络得到了非常迅速的发展，已从最初的教育科研网络逐步发展为商业网络，并已成为仅次于全球电话网的世界第二网络。不少人认为，现在已经是Internet时代了。这是因为Internet正在改变着我们工作和生活的各个方面，它已经给很多国家（尤其是Internet的发源地美国）带来了巨大的好处，并加速了全球信息革命的进程。可以毫不夸大地说：Internet是自印刷术以来人类通信最大的变革。Internet与Internet时代14“信息高速公路”当人们即将进入21世纪时，美国政府面临的挑战任务是要寻找各种途径，以使经济重新增长，保证在国际竞争中的优势地位，生成各种提高人们生活水准的就业岗位，这就需要在国际竞争中具有更高的生产率，采取更多的革新，以及更快、更有效的行动。

“国家信息基础结构（NII）1993年9月15日，美国政府提出“国家信息基础结构（NII）行动计划”。高速信息网是国家信息基础设施的一个重要组成部分。现在人们常用“信息高速公路”这个名词作为“国家信息基础设施”的通俗名称。15

“全球信息基础结构（GII）1994年9月美国又提出建立信息基础

GII。建议将各国的NII互连起来，组成世界范围的信息基础设施。当前的Internet就是这种全球性的信息基础设施的雏形。现在全世界所有的工业发达国家和很多的发展中国家都纷纷研究和制定本国建设信息基础设施的计划。这就使得计算机网络的发展进入了一个新的历史阶段，并几乎变成人人都知道而且都十分关心的热门学科。16

“三网融合”

目前“三网融合”的呼声很高。所谓“三网融合”是指只用一种网就可以实现三种网的功能。这三种网是指：

电信网络；有线电视网络；计算机网络。17

计算机网络涉及到两个领域，它们是：通信；计算机。

通信与计算机的相互结合主要有两个方面：通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了必要的手段；数字计算技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能。一、计算机网络的产生1.1.2通信与计算机的结合181946年世界上第一台数字电子计算机刚问世后的几年里，计算机与通信并没有什么关系。从1954年人们开始使用一种叫做收发器(transceiver）的终端，将穿空卡片上的数据从电话线路上发送到远地的计算机。后来用户可在远地的电传打字机上键入自己的程序，而计算机算出的结果又可从计算机传送到远地的电传打字机上打印出来。计算机与通信的结合就这样开始了。二、通信与计算机网络的结合计算机与通信的结合19由于当时的计算机处理信息是批处理的，所以当计算机和远程终端相连时，就必须在计算机上增加一个接口。而这个接口就是“线路控制器”。图1.1所示的是计算机通信多重线路控制器与终端相连的情况。增加线路控制器（linecontroller）20公用电话网数字信号模拟信号数字信号终端ModemModem计算机多重线路控制器图1.1计算机通信多重线路控制器21这种最简单的联机系统也称为面向终端的计算机通信网。是最原始的计算机网络。上图中的：计算机是网络的中心和控制者；终端围绕中心计算机分布在各处；计算机的主要任务还是进行批处理。故上图所示的系统常称为联机系统，以区别于早先使用的脱机系统。最原始的计算机网络22当人们认识到计算机还可以用作数据处理时，计算机的用户数就迅速地增长。但是每当需要增加一个远程终端时，上述的这种线路控制器就要进行许多硬件和软件的改动，以便和新加入的终端的字符集和传输速率相适应。然而这种线路控制器对主机却造成了相当大的额外开销。这就出现了前端处理机FEP（FrontEndProcessor），有时也可称为前端机。这是具有较多智能的通信处理机。前端处理机分工完成全部的通信任务。而让主机（原来的计算机）专门进行数据的处理。这样就大大地提高了主机进行数据处理的效率。图1.2是用一个FEP和多个远程终端相连的情况：前端机FEP的出现23公用电话网图1.2用前端处理机完成通信任务ModemModem计算机前端处理机FEP24由于采用较便宜的小型计算机充当大型计算机的FEP，因此这种面向终端的计算机通信网就获得了很大的发展。现在大型计算机组成的网络仍使用前端处理机，而接入LAN的PC，其使用的网卡在原理上就相当于这种FEP。为了节省通信费用，可在远程终端较密集处加一个集中器(Concentrator)。见图1.3所示：增加一个集中器25公用电话网ModemModem高速线路FEP图1.3采用集中器降低通信费用集中器26传统的电路交换技术不适合计算机数据的传输。在电话出现不久，人们便认识到，在所有用户之间架设直达的线路，对通信线路的资源是极大的浪费。必须依靠交换机实现用户之间的互连。一百多年以来，电路交换经过多次更新换代，从人工接线、步进制、纵横制以至现代的程控交换机，其本质始终没有变，都采用电路交换(CircuitSwitching)。一、电路交换与交换机1.1.3分组交换网27“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。电路交换的在通话之前:用户通过呼叫（即拨号），由网络预先给用户分配传输带宽（这里指的是广义带宽，即将时分制的时隙宽度也称为带

宽）。用户若呼叫成功，则从主叫端到被叫端就建立了一条物理通路。以后双方才能互相通话。通话完毕挂机就自动释放这条物理线路。

电路交换的关键点就是：

在通话的全部时间内用户始终占用端到端的固定传输带宽，见图1.4所示：28用户线用户线交换机中继线中继线图1.4电路交换的示意29当这种通信系统用来传送计算机或终端的数据时，由于计算机数据是突发式地出现在传输线路上，因此线路真正用来传送数据的时间往往不到10%甚至1%。有绝大部分时间，通信线路实际上是空闲的。如：当用户阅读终端屏幕上的信息；用键盘输入和编辑一份文件时；计算机正在处理而结果尚未得出时。宝贵的通信线路资源实际上并未利用而是白白被浪费了。说明：30电路交换不适合不同终端间通信：

由于计算机和各种终端的传送速率很不一样，当采用电路交换时，不同类型、不同规格、不同速率的终端很难互相进行通信。这就需要数据经过一些缓冲器的暂存，经适当变换后再进行发送或接收。这同样要求改变传统的交换方式。即采用新式的交换方式——存储转发电路交换不够灵活：只要在通话双方建立的通路中的任何一方出了故障，就必须重新拨号建立新的连接，这对十分紧急和重要的通信是很不利的。电路交换在数据通信中存在的问题是：31

存储转发的概念存储转发的概念最初是在1964年8月由巴兰(|Baran)在美国兰德(Rand)公司的“论分布式通信”的研究报告中提出的。分组(Packet)的概念1964年6月，由英国的国家物理实验NPL的戴维斯(Davies)首次提出“分组(Packet)”这一概念。二、分组交换网的实现32分组交换网ARPANET

1969年12月，美国的ARPANET（分组交换网当时仅4个结点）投入运行。从此，计算机网络的发展就进入了一个崭新的世元。

1973年英国的NPL也开通了分组交换试验网。

现在大家都公认ARPANET为分组交换

网之父，并将分组交换网的出现作为现代电信时代的开始。

1973年法国开通其分组交换网CYCLADES。33三、分组交换网的特点10100111010首部数据00101001110………..首部数据首部数据报文分组发送在前图1.5分组的概念34报文(message)：欲发送的整个数据块。分组(包)：在发送报文之前，先将较长的报文划分为一个个更小的等长数据段（如每

个数据段为1024bit），在每个数据段前面，加上首部(header)后，就构成了一个分组。包头（首部、前缀）：包含了诸如目的地址，源地址、包顺

序号等重要控制信息，分组交换网只有从分组的首部才能获知应将该分组应发往何处的信息。35ABCDEH6H1H2H4H3H5分组交换网原理图图1.6a)通信子网和主机36分组交换网原理图图1.6b)结点交换机的两组端口AECDB高速链路H1H2H4H6H5H31234123412341234123437图1.6所示分组交换网组成是由：若干个结点交换机(nodeswitch)连接这些交换机的链路。结点交换机

结点交换机是网络的核心部件。一个结点交换机就是一个小型计算机。

每一个结点交换机都有两组端口。一些小半圆表示的一组端口用来和计算机相连，其速率较低；一些小方框表示的一组端口用来和网络的高速链路相连，其速率较高。

H1~H6主机，是可进行通信的计算机。在结点交换机中的输入和输出端口之间是没有直接链路的。A38结点交换机处理分组的过程是：将收到的分组先放入缓冲区再查找路由表路由表中有到目的地址应从何处端口转发的信息然后确定将该分组交给某个端口转发出去39分组交换网工作过程：主机H1向主机H5发送数据：此时除链路H1-A，网内其他通信链路并不被目前通信的双方所占用主机H1先将分组一个个地发往与它直接相连的结点交换机A当分组正在链路A-C传送时，该分组并不占用网络其它部分的资源假定从路由表中查出先将该分组送到结点交换机的端口4，于是分组就经链路A-C到达结点交换机C结点交换机C继续按上述方式查找路由表@©®40假定从路由表中查出先将该分组送到结点交换机的端口4.于是分组经链路A-C到达结点交换机C;当分组正在链路A-C传送时，该分组并不占用网络其它部分的资源。结点交换机C继续按上述方式查找路由表假定查出应从端口3进行转发.于是分组又经端口3向结点交换机E转发.当分组到达结点交换机时,就将分组交给主机5假定某一分组的传送过程因链路A-C的信量太大,并产生拥塞.则结点交换机A将分组转发端口改为端口1.

于是分组沿另一路由到达结点交换机B.

结点交换B再经端口3将分组转发到结点交换机E，最后将分组送到主机H5。@©®41注意！即使是链路H1-A,只有当分组正在此链路上传送时才被占用。在各分组传送之间的空闲时间，链路H1-A可为其他主机发送的分组使用结点交换机A，将主机A发来的分组放入缓冲区。在网络中其它主机间也可同时在进行通信，如主机H2经过结点交换机BE与主H6通信。结点交换机暂时存储的是一个个短的分组，而不是整个长报文。

短分组是暂时存在交换机的内存中而不是存储在磁盘中。这就保证了较高交换速率。

分组交换网中只举例两对主机（H1和H5，H2和H6）在进行通信。实际上，一个分组交换网可以允许很多主机同时进行通信，而一个主机中的多个进程（即正在运行中的多道程序）也可以各自和不同主机的不同进程进行通信。42采用存储转发的分组交换，实质上是采用了在数据通信的过程中动态分配传输带宽的策略。这对传送突发式的计算机数据非常合适，使得通信线路的利用率大大提高了。为了提高分组交换网的可靠性，常采用网状拓扑结构使得当发生网络拥塞或少数结点链路出现故障时，可灵活改变路由而不致引起通信中断或全网瘫痪，此外，通信网络主干线路往往由一些高速链路构成，这样就能迅速地传送大量的计算机数据。

表1.1为分组交换的优点。43表1.1分组交换的优点优点高效灵活迅速可靠所采用的手段在分组传输过程中动态分配传输带宽每个结点均存有智能，可根据情况决定路由对数据作必要的处理以分组作为传送单位，在每个结点存储转发；网络使用高速链路完善的网络协议；分布式多路由的通信子网44分组交换的问题：分组在各结点存储转发时因要排队，总会造成一定的时延；网络通信量过大时，这种时延也可能会很大；各分组必须携带的控制信息也造成了一定的额外开销；整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。45报文报文报文报文ABCDABCDABCDtP1p2p3p4P1p2p3p4P1p2p3p4数据转送呼叫阶段图1.7三种交换的比较A：源结点B，C：是在A和B之间的中点结点D：目的结点a)电路交换b)报文交换c)分组交换46电路交换：用在要连续传送大量的数据，且传送时间远大于呼叫建立时间，在数据通信之前预先分配传送带宽电路交换。电路交换时，只要整个通路中有一段链路不能使用，通信就不能进行。分组交换：可以将数据包一段一段地通过结点链路传出去报文交换和分组交换：不需要预先分配传输带宽，在传送实发数据时，可提高整个网络的信道利用率。分组交换比报文交换时延小，但其结点交换机必须具有更强的处理能力47ARPANET的试验成功使计算机网络的概念产生了根本的变化。早期的面向终端计算机网络是以单个主机为中心的星型网（图1.8(a))，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源。分组交换网是以网络为中心，见（图1.8(b)），主机和终端都处在网络的外围，构成了用户资源子网。用户通过分组交换网共享用户资源子网的许多硬件和各种丰富的软件资源。48图1.8(a)以单主机为中心的星型网49图1.8(b)分组交换网、通信子网为中心通信子网(分组交换网)50这种以通信子网为中心的计算机网络比最初的面向终端的计算机网络的功能扩大了许多，成为20世纪70年代计算机网络的主要形式。分组给交换网络用户带来了经济上的好处，其费用比使用电路交换更低廉。在美国主要有下列诸原因，使分组交换计算机得以如此迅速地发展：已经建立了一个相当发达的电信网络。社会生产力的发展使整个社会的信息处理、传递与交换有迫切的要求。及时开展了有关计算机网络的理论研究，并在试验网上进行现场试验。

1987年，除了ARPANET外，全世界共有87个国家和地区的214的公用分组交换网在运行。51进入20世纪80年代以来，在计算机网络领域最引人注目的就是Internet。现在Internet已发展成为世界上最大的国际性计算机互连网。

Internet对世界的冲击非常之大，影响到人们生活的各个方面，使得20世纪90年代成为Internet时代或者网络时代。1969年，美国的ARPANET问世后，其规模一直增长很快。到1983年已连上三百多台计算机，供美国研究机构和政府部门使用。在1984年ARPANET分解成两个网络：

ARPANET（民用科研网）

MISNET（军用计算机网络）。四、Internet时代521985年美国国家科学基金会NSF围绕其六个大型计算机中心建设计算机网络。1986年，以NSF建立了国家科学基金网NSFNET——是一个三级计算机网络，分为:主干网地区网校园网覆盖了全美国主要的大学和研究所。NSFNET后来接管了ARPANET，并将网络改名为Internet。53最初NSFNET速率仅为56kb/s。1989-1990年，NSFNET主干网的速率提高到T1(1.544Mb/s)，并且成为Internet中的主要部分。到了1990年，鉴于ARPANET的实验任务已经完成，在历史上曾经起到重要作用的ARPANET就正式宣布关闭。1991年，NSF和美国的其他政府机构开始认识到，Internet必将扩大其使用范围，不能仅限于大学和研究机构。世界上的许多公司纷纷接入到Internet，使网络上的通信量急剧增大，每日传送的分组数达10亿个之多。由于Internet的容量又满足不了需要。于是美国政府决定将Internet的主干网转交给私人公司经营并开始对接入到Internet的散户收费。54目前有些主干线路速率达到622Mb/s，还有些试验线路速率达到1Gb/s。已经成为世界上规模最大，增长速率最快的计算机网络，没有人能够准确说出Internet究竟有多大。Internet的迅速发展始于20世纪90年代。由欧洲原子核研究所组职CERN开发的万维网WWW（W0rldWideWeb）被广泛使用在Internet上，大大方便了广大非网络专业人员对网络的使用，成为Internet的这种指数级增长的主要驱动力。据1998年初的统计：已有超过60万个网络连在Internet上，而上网的计算机已经超过2000万台。在Internet上的数据通信量每月按10%速率增加。55

Intetnet已连通了世界上的180多个国家和地区。现在已达5000万台计算机。由于Internet存在技术上和功能上的不足，加上用户数量猛增，使得现在的

Internet不堪负重。因此1996年美国一些研究所机构和34所大学提出研制和建造新一代的Internet的设想。同年10月美国总统克林顿宣布在今后五年内将以5亿美元的联邦资金实施“下一

代Internet计划”，即“NGI计划”（NextGenerationInternetInitiative）。56

NGI计划要实现的一个目标是：

开发下一代网络结构，并且以比现在的Internet高100倍的速率连接至少100个研究结构，以比现在的Internet高1000倍的速率连接10个类似的网点。其端到端的传输速率要超过100Mb/s至10Gb/s。

另一个目标是使用更加先进的网络服务技术和开发许多带有革命性的应用，如远程医疗、远程教育、有关能源和地球系统的研究、高性能的全球通信，环境监测和预报，紧急情况处理等。57NGI计划将使用超高速，全光纤网络，能实现更快速的交换和路由选择，同时具有能为一些实时（realtime）应用保留带宽的能力。在整个Internet的管理和保证信息的可靠性和安全性方面也会有很大的改进。58§1.2计算机网络的定义与功能

什么是计算机网络？计算机网络是计算机技术和通信密切结合的产物，是由各自都独立，具有自主功能通过通信手段相互连接起来的计算机组成的复合系统。

什么是互联？指两台计算机如果能互相交换信息即称为互联。1.2.1计算机网络的定义59自主计算机这一概念排除了网络系统中主从关系的可能性。一台计算机可以强制地启动，停止或控制另一台计算机，这些计算机就不是自主的。一台主控机和多台从属机的系统

不能称为网络。一台带有远程打印机和终端的大型机也不是网络。60计算机网络和分布式系统区别在于计算机网络和分布式系统（distributedsystem）。

关键区别在于：用户所面对的是一台什么机？

分布式系统，用户所面对的是一台虚拟的单处理机。61在分布式系统中，多台自主计算机的存在对用户是透明的（或者说明是不可见的）。用户可以输入一条命令运行某个程序，分布式便会运行它，操作系统会选择合适的处理器，寻找所有的输入文件，然后传送到该处理器，并把结果放到合适的地方。

分布式系统的用户觉察不到有多个处理器的存在，用户所面对的是一台虚拟的单处理机。

为处理器分配任务，为磁盘分配文件，把文件从存储的地方传送到需要的地方，以及其它所有的系统功能都必须自动完成。62在网络中用户所面对的是一台具体的机器。是否指出具体内容？

在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录；明确地指定远程递交任务；明确地指定文件传输的源和目的地，并且要管理整个网络。在分布系统中，不需要明确地指定这些内容，系统会自动地完成而无需用户的干预。分布系统是建立在网络之上的软件系统。它具有高度整体性和透明性。网络和分布式系统的区别更多地取决于软件

（尤其是操作系统）而不是硬件。分布式系统和网络都需要文件的传送。区别在于是谁来发起传送，是系统还是用户？63计算机网络核心问题是资源共享

(resourcesharing)，其目的是让网络上的用户，无论它处于什么地方，也无论资源的物理位置在哪里，都能共享网络中的程序、设备、尤其是数据。用户使用千里之外的数据就像使用本地数据一样。网络的目的是试图解除“地理位置的束缚”。1.2.2计算机网络的功能：64高可靠性（highreliability）

所有的文件可以在两台或三台计算机上留有副本，如其中之一不能使用（如网络中

的机器硬件故障），还可以使用其它的副本。另外，多处理器的出现，意味道着如其中一台机器出了故障，其余的处理器仍然可以分担它的任务，尽管性能有所下降。

例如：军事、银行、航空、交通管制、核反应堆安全设施和许多应用中，出现硬件故障后，仍能继续运行的能力是极其重要的。65节约经费(savingmong)小型计算机比大型计算机有更高的性能价格比。大型计算机比个人计算机大概快十倍，但价格却在十倍以上。而这种不平衡使得许多系统设计者采用多台功能强大的PC来组建系统。每个银行使用一台PC机，数据则存放在一台或多台共享的文件服务器(fileserver)里。这种模式，用户称为客户(client),整个结构称作client/server模式

Client/server模型（见1.9图）中，通信的方式通常是客户向服务器发送请求信息，指出需要完成的工作。服务器完成工作后送回应答。一般情况下，是多个客户使用少量服务。

66服务器机客户机客户进程服务器进程请求答复网络图1.9客户—服务器模型67可扩展性

当工作负荷加大时，只要增加更多的处理器，就能逐步改善系统的性能。在客户/服务器模型中，新的客户和服务器可以按需要随时加大。通信手段（communicationmedium）

通信网络，两个或多个生活在不同地方，可以一起写报告，当某人修改了联机文挡的某处时，其他人员可以即看到这一变更，而不必花几天时间等待信件、e-mail、IP电话、视频会议。访问远程信息个人间通信交互式娱乐68§1.3计算机网络的组成与结构一、计算机网络由三个主要部分组成：若干台主机，它们向各用户提供服务；一个通信子网，它们由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；一系列的协议。这些协议是为在各主机之间或主机和子网之间的通信而用的。1.3.1计算机网络的组成69二、计算机网络从功能上讲由两部分组成，它们是：资源子网；通信子网。资源子网资源子网提供访问网络和处理数据的能力，实现网络资源的共享，它由各种硬件（主机和外设）和软件（网络操作系统和网络数据库系统）所组成。主机是资源子网络中的主体，主机中有本地操作系统、还配有网络操作系统、各种用户软件、网络数据库和各种工具软件。70终端设备是用户和网络之间的接口，用户可以通过终端访问网络，取得网络服务，终端和主机一样，是网络的信源和信宿。网络操作系统是建立在各主机操作系统之上的一个操作系统，用于实现在不同主机系统之间的用户通信、全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，以便用户使用网络。网络数据库系统是建立在网络操作系统之上的一种数据库系统，它可以集中地驻留在一台主机上（集中式网络数据库系统），也可以分布在多台主机上（分布式网络

数据库系统），向网络用户提供存、取、修改网络数据数据库系统中数据的服务，实现网络数据的共享。71通信子网通信子网提供网络通信功能，完成主机之间的数据传送任务，它由交换部分和传输部分组成。交换部分指结点处理机或分组交换机。负责数据的发送、接收和转发，涉及到路由选择、避免拥塞及有效地使用资源等。传输部分指传输链路及其设备，负责数据的传输。72计算机网络是一个非常复杂的系统。它综合了技术、通信、材料、家电以及众多其他应用领域的知识与技术。如何使得这许多知识与技术共存于一个不同厂家的软硬件系统、不同的通信网络以及各种外部辅助设备（例如摄像机、传感器等）构成的系统中，是计算机网络所面临的主要难题。要解决这个问题，人们必须为网络系统定义一个使不同的计算机、不同的通信系统和不同的应用能够互相连接（互连）和互相操作（互操作）的开放式网络体系结构。1.3.2计算机网络分层次的体系结构一、开放式网络体系结构的提出73什么是互连？所谓互连，就是不同的计算机能够通过通信子网互相连接起来进行数据通信。什么是互操作？所谓互操作，就是不同的用户能够通过通信子网连接在计算机上，使用相同的命令或操作，来使用其他的计算机中的资源与信息，就如使用本地的计算机系统中的资源与信息一样。互连与互操作计算机网络的体系结构就是为不同的计算机之间互连和互操作提供相应的规范和标准的。二、互连与互操作74如何实现互连与互操作？

首先必须解决：

数据传输方式问题；数据传输中的误差与出错问题；传输网络的资源管理问题；通信地址问题；文件格式问题等。分层法

解决这些问题需要互相通信的计算机之间以及计算机与通信之间进行频繁的协调与调整。与其他任何计算机软件一样，这些协商与调整以及信息的发送与接收可以用各种不同的方法设计与实现。ARPANET与ISO/OSI参考模型提出了用分层的方法实现计算机网络的互连与互操作功能。75什么是分层？

分层指一个复杂的问题划分为不同的局部问题，并规定每一层所必须完成的功能。

在同一体系结构中的上层与下层之间，下层为上层提供服务，上层为下层的用户，上下层之间靠预先定义的接口联系。

在不同的计算机之间的通信在同等层之间进行，而同等层之间的连接和信息则由协议（protocol）来定义。

计算机网络的体系结构是指网络协议的层次划分与各层协议的集合。图2.0给出计算机网络体系结构中层与服务、接口以及协议之间的关系。有关体系结构的详细描述将会在以后章节中介绍的。76层1层n层n+1层1层n层n+1n+1層協議调用服务调用服务调用服务调用服务n層協議图2.0

计算机网络体系结构中的协议、层、服务与接口接口接口接口接口77图2.2中，对等层之间的协议功能由相应的底层提供服务而完成。同层中的协议根据该层所完成的功能多少而包含多个相应的进程（Process）或实体(Entity)。层次化网络体系结构的好处是：将复杂的问题分解为多个相对简单的问题处理；并使高层用户从具有相同功能的协议层开始进行互连，从而使得系统变得开放。开放指只要遵循一定的标准，任何厂商的计算机都可互相连接。对于层次化的网络体系结构，如一个网卡