第三章计算机网络基础

第三章计算机网络技术基础•1、从拓朴的角度看，计算机网络分为哪几种类型？•2、计算机网络在哪些方面得到了应用？3.1

计算机网络的拓扑结构•••3.1.1

什么是计算机网络的拓扑结构一、计算机网络的拓扑结构1、定义：计算机网络的拓扑结构是把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络拓扑是指网络连接的形状，或者是网络在物理上的连通性。网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征，即不考虑网络节点的具体组成，也不管它们之间通信线路的具体类型，把网络节点画作“点”，把它们之间的通信线路画作“线”，这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同，分别适应于不同场合。它影响着整个网络的设计网络拓扑结构能够反映各类结构的基本特征，即不考虑网络节点的具体组成，也不管它们之间通信线路的具体类型，把网络节点画作“点”，把它们之间的通信线路画作“线”，这样画出的图形就是网络的拓扑结构图。•2、计算机网络的拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构，常见的一般分为以下几种：总线型局域网的计算机连接总线型局域网的拓扑结构（２）星型星型局域网的计算机连接星型局域网的拓扑结构环型局域网的计算机连接环型局域网的拓扑结构3.1.2

总线型拓扑结构总线结构中，各节点通过一个或多个通信线路与公共总线连接。总线型结构简单、扩展容易。网络中任何节点的故障都不会造成全网的故障，可靠性较高。总线型结构是从多机系统的总线互联结构演变而来的，又可分为单总线结构和多总线结构，常用CSMA/CD和令牌总线访问控制方式。总线型结构的优点：电缆长度短，易于布线和维护。可靠性高。可扩充性强。费用开支小。总线型结构的缺点：故障诊断困难故障隔离困难中继器等配置实时性不强3.1.3

星型拓扑结构星型的中心节点是主节点，它接收各分散节点的信息再转发给相应节点，具有中继交换和数据处理功能。星型网的结构简单，建网容易，但可靠性差，中心节点是网络的瓶颈，一旦出现故障则全网瘫痪。星型拓扑结构的访问采用集中式控制策略，采用星型拓扑的交换方式有电路交换和报文交换。星型拓扑结构的优点：方便服务每个连接只接一个设备集中控制和便于故障诊断简单的访问协议星型拓扑结构的缺点：电缆长度和安装扩展困难依赖于中央节点3.1.4

环型拓扑结构网络中节点计算机连成环型就成为环型网

络。环路上，信息单向从一个节点传送到另一

个节点，传送路径固定，没有路径选择问题。

环型网络实现简单，适应传输信息量不大的场

合。任何节点的故障均导致环路不能正常工作，可靠性较差。环型网络常使用令牌环来决定哪个节点可以访问通信系统。环型拓扑结构的优点：电缆长度短适用于光纤网络的实时性好环型拓扑结构的缺点：网络扩展配置困难节点故障引起全网故障故障诊断困难拓扑结构影响访问协议3.1.5

其他类型拓扑结构树型拓扑结构树型网络是分层结构，适用于分级管理和控制系统。网络中，除叶节点及其联机外，任一节点或联机的故障均只影响其所在支路网络的正常工作。星型环型拓扑结构3.1.6

拓扑结构的选择原则拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：服务可靠性网络可扩充性组网费用高低（或性能价格比）•1、什么是网络拓朴？常见的网络拓朴有哪些？•2、总线型拓朴有什么特点？•3、决定局域网性能的因素有（

网络拓扑）（传输介质）（介质访问控制方法）。4、总线、星型、环型拓朴的访问控制方式各是什么？•CSMA/CD

令牌环3.2 ISO/OSI网络参考模型一、建立分层结构的原因和意义：1、网络体系结构建立计算机网络的根本目的是实现数据通信和资源共享，而通信则是实现所有网络功能的基础和关键。网络体系结构：层和协议的集合。2、OSI对于网络的广泛实施，国际标准化组织ISO（International

Standard

Organization），经过多年研究，在1983年提出了开放系统互联参考模型

OSI/RM（Reference

Model

of

Open

System

Interconnection），这是一个定义连接异种计算机的标准主体结构，给网络设计者提供了一个参考规范。网络世界的法律!OSI RM

：

开

放

系

统

互

连

参

考

模

型

（

Open

SystemInterconnection

Reference

Model）3、OSI分层的原则：将一组相近功能放在一起，有明确的定义，并有助于制定网络协议的标准化，形成一个网络的层次结构。分层不能太粗，粗了不同功能容易混杂在一起；分层也不能太细，细了会造成体系统结构过于庞大。各层边界选择尽量减少跨接口的通信量。依据这一原则，每一层都向上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。4、OSI参考模型的层次OSI参考模型共有七层，由低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。七层功能分层有什么好处？应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层1254367底层:负责网络数据传输高层:负责主机之间的数据传输应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层七层功能提供应用程序间通信

712345处理数据格式、数据加密等

6建立、维护和管理会话建立主机端到端连接寻址和路由选择提供介质访问、链路管理等比特流传输对等通信每一层利用下一层提供的服务与对等层通信；每一层使用自己的协议。Host

AHost

BAPDUPPDUSPDUSegmentPacketFrameBit应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层数据封装数据封装和解封装过程。DataDataHHHData主机服务器交换机 路由器应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层DataDataHHHData二、OSI参考模型的特性是一种将异构系统互联的分层结构；提供了控制互联系统交互规则的标准骨架；定义了一种抽象结构，而并非具体实现的描述；不同系统上的相同层的实体称为同等层实体；同等层实体之间的通信由该层的协议管理；相邻层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务；所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务；直接的数据传送仅在最低层实现；每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其它层。模型优点建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处：减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作，各层之间相对独立，一种高层协议可在多种低层协议上运行；能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术；三、．有关OSI参考模型的技术术语在OSI参考模型中，每一层的真正功能是为其上一层提供服务。在对这些功能或服务过程以及协议的描述中，经常使用如下一些技术术语：（1）数据单元服务数据单元SDU（ServiceDataUnit）协议数据单元PDU（ProtocolDataUnit）接口数据单元IDU（InterfaceDataUnit）服务访问点SAP（ServiceAccessPoint）服务原语（Primitive）请求（Request）:用户实体请求做某种工作

指示（Indication）:用户实体被告知某事件发生响应（Response）:用户实体表示对某事件的响应

确认（Confirm）:用户实体收到关于它的请求的答复（2）面向连接和无连接的服务下层能够向上层提供的服务有两种基本形式：面向连接和无连接的服务。面向连接的服务是在数据传输之前先建立连接，主要过程是：建立连接、进行数据传送，拆除链路。面向连接的服务，又称为虚电路服务。无连接服务没有建立和拆除链路的过程，一般也不采用可靠方式传送。不可靠（无确认）的无连接服务又称为数据报服务。巩固练习1、服务原语有（

）（

）（

）（ ）。2、网络体系结构的分层原则有哪些？3、OSI网络体系中，分哪几层？3.2.1

物理层物理层是OSI模型的最低层，其任务是实现物理上互连系统间的信息传输。1.物理层必须具备以下功能物理连接的建立、维持与释放物理层服务数据单元传输物理层管理。2.媒体和互联设备物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤、无线信道等；通信用的互联设备如各种插头、插座等；局域网中的各种粗、细同轴电缆，T型接/插头，接收器，发送器，中继器等都属物理层的媒体和连接器。BNC连接头BNC

T型头常见的RJ45接口，使用RJ45接头该接口为收发两个方形头，使用SC接头的光纤。３、物理层的一些重要标准ISO

2110

数据通信25芯3437ISO

2593ISO

4092CCITT

V.243.2.2

数据链路层数据链路可以粗略地理解为数据信道。数据链路层的任务是以物理层为基础，为网络层提供透明的、正确的和有效的传输线路，通过数据链路协议，实施对二进制数据正确、可靠的传输。数据链路的建立、拆除、对数据的检错、纠错是数据链路层的基本任务。1.链路层的主要功能（1）链路管理（2）帧的装配与分解（3）帧的同步（4）流量控制与顺序控制（5）差错控制（6）使接收端能区分数据和控制信息（7）透明传输（8）寻址2.数据链路层的主要协议（1）ISO1745-1975（2）ISO3309-1984（3）ISO77763.链路层产品独立的链路产品中最常见的是网卡，网桥也是链路产品。数据链路层将本质上不可靠的传输媒介变成可靠的传输通路提供给网络层。在IEEE802．3情况下，数据链路层分成两个子层：一个是逻辑链路控制

ＬＬＣ，另一个是媒体访问控制ＭＡＣ。（（）层的设备，调制解调器是）层的设备。3、什么叫帧的装配？巩固练习1、物理层的功能有（ ）、（

）、（ ）。2、中继器是（ ）的设备，网卡是3.2.3

网络层网络层是通信子网与资源子网之间的接口，也是高、低层协议之间的接口层。网络层

的主要功能是路由选择、流量控制、传输

确认、中断、差错及故障的恢复等。当本

地端与目的端不处于同一网络中，网络层

将处理这些差异。1.网络层的主要功能（1）建立和拆除网络连接（2）分段和组块（3）有序传输和流量控制（4）网络连接多路复用（5）路由选择和中继（6）差错的检测和恢复（7）服务选择网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层ABCDERouter

ARouter

BRouter

C网络层协议操作2.网络层提供的服务OSI/RM中规定，网络层中提供无连接和面向连接两种类型的服务，也称为数据报服务和虚电路服务。面向连接的服务：适合延迟敏感性应用建立连接数据传输断开连接无连接的服务：适合延迟不敏感的应用无需建立连接资源动态分配数据报服务是由数据报交换网来提供。端系统的网络层同网络节点中的网络层之间，一致地按照数据报操作方式交换数据。当端系统要发送数据时，网络层给该数据附加上地址、序号等信息，然后作为数据报发送给网络节点；目的端系统收到数据报可能是不按照顺序到达，也有可能出现数据报丢失。数据报服务与OSI的无连接网络服务类似。虚电路服务网络层向传输层提供的一种面向连接的，使所有分组有序到达目的系统的可靠的数据传输服务。3.路由选择路由选择是指选择通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道，而且信息至少通过一个中间节点。路由选择工作在OSI

参考模型的网络层。路由选择包括两个基本操作，即最佳路径的判定和网间信息包的传送（交换）。两者之间，路径的判定相对复杂。路由选择包括两个基本操作，即最佳路径的判定和网间信息包的传送（交换）。两者之间，路径的判定相对复杂。巩固练习1、什么是路由选择？2、网络层的数据单位是什么？3、网络层的设备有哪些？4、网络层的主要功能有哪些？3.2.4

传输层传输层是资源子网与通信子网的接口和桥梁。传输层下面三层（属于通信子网）面向数据通信，上面三层（属于资源子网）面向数据处理。因此，传输层位于高层和低层中间，起承上启下的作用。它屏蔽了通信子网中的细节，实现通信子网中端到端的透明传输，完成资源子网中两节点间的逻辑通信。它是负责数据传输的最高一层，也是整个七层协议中最重要和最复杂的一层。1.传输层的特性（1）连接与传输（2）传输层服务2.传输层的主要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(Quality

of

Service,QoS)等管理服务。端到端通信传输虚电路HostWWW.HUAWEI.COM

FTP.HUAWEI.COM应用数据WWWFTP传输数据包21

1028

Data801027Data3.传输层协议（1）协议等级运输层服务通过协议体现，因此运输层协议的等级与网络服务质量密切相关。根据差错性质，网络服务按质量可分为以下三种类型：☆A类服务：低差错率连接，即具有可接受的残留差错率和故障通知率☆C类服务：高差错率连接，即具有不可接受的残留差错率和故障通知率☆B类服务：介于A类服务与C类服务之间（2）差错率的接受与不可接受是取决于用户的。因此，网络服务质量的划分是以用户要求为依据的。OSI根据运输层的功能特点，定义了以下五种协议级别：☆0级：简单连接。只建立一个简单的端到端的传输连接，并可分段传输长报文。☆1级：基本差错恢复级。在网络连接断开、网络连接失败或收到一个未被认可的传输连接数据单元等基本差错时，具有恢复功能。☆2级：多路复用。允许多条传输共享同一网络连接，并具有相应的流量控制功能。☆3级：差错恢复和多路复用。是1级和2级协议的综合。☆4级：差错检测、恢复和多路复用。在3级协议的基础上增加了差错检测功能。(3)

典型的传输层协议☆SPX：顺序包交换协议，是NovellNetWare网络的传输层协议。☆TCP：传输控制协议，是TCP/IP参考模型的传输层协议。巩固练习3.2.5

会话层会话层、表示层和应用层一起构成OSI/RM的高层，会话层位于OSI模型面向信息处理的高三层中的最下层，它利用传输层提供的端到端数据传输服务，具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信，属于进程间通信的范畴。会话层还对会话活动提供组织和同步所必须的手段，对数据传输提供控制和管理。1.会话层的主要功能（1）提供远程会话地址（2）会话建立后的管理（3）提供把报文分组重新组成报文的功能2.会话层提供的服务（1）会话连接的建立和拆除（2）与会话管理有关的服务（3）隔离（4）出错和恢复控制3.2.6

表示层表示层为应用层服务，该服务层处理的是通信双方之间的数据表示问题。为使通信的双方能互相理解所传送信息的含义，表示层就需要把发送方具有的内部格式编码为适于传输的比特流，接收方再将其译码为所需要的表示形式。数据传送包括语义和语法两个方面的问题。

OSI模型中，有关语义的处理由应用层负责，表示层仅完成语法的处理。1.表示层的主要功能（1）语法转换（2）传送语法的选择（3）常规功能2.表示层提供的服务（1）数据转换和格式转换（2）语法选择（3）数据加密与解密（4）文本压缩3.2.7

应用层OSI的7层协议从功能划分来看，下面6层主要解决支持网络服务功能所需要的通信和表示问题，应用层则提供完成特定网络功能服务所需要的各种应用协议。应用层是OSI的最高层，直接面向用户，是计算机网络与最终用户的接口。负责两个

应用进程（应用程序或操作员）之间的通

信，为网络用户之间的通信提供专用程序。虚拟终端功能由于种种原因，可以说终端标准化的工作已完全失败了。解决这一问题的OSI方法是，定义一种虚拟终端，它实际上只是代有实际终端的抽象状态的一种抽象数据结构。这种抽象数据结构可由键盘和计算机两者操作，并把数据结构的当前状态反映在显示器上。计算机能够查询此抽象数据结构，并能改变此抽象数据结构以使得屏幕上出现输出。其它应用功能其它应用已经或正在标准化。在此，要介绍的是目录服务、远程作业录入、图形和信息通信。目录服务：它类似于电子电话本，提供了在网络上找人或查到可用服务地址的方法。远程作业录入：允许在一台计算机上工作的用户把作业提交到另一台计算机上去执行。图形：具有发送如工程图在远地显示和标绘的功能。

4）信息通信：用于家庭或办公室的公用信息服务。例如智能用户电报、电视图文等。物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。它的主要作用是传输比特流(就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后再转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换)。这一层的数据叫做比特。数据链路层：定义了如何让格式化数据以进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。网络层：在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号(WWW端口80等)，如：TCP(传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据)，UDP(用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫做段。5.会话层：通过传输层(端口号：传输端口与接收端口)建立数据传输的通路。主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求(设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名)。表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码(EBCDIC)，而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。应用层：是最靠近用户的OSI层。这一层为用户的应用程序(例如电子邮件、文件传输和终端仿真)提供网络服务。巩固练习3.3

数据传输控制方式数据和信息在网络中是通过信道进行传输的，由于各计算机共享网络公共信道，因此如何进行信道分配，避免或解决通道争用就成为重要的问题，就要求网络必须具备网络的访问控制功能。介质访问控制（MAC）方法是在局域网中对数据传输介质进行访问管理的方法。3.3.1

具有冲突检测的载波侦听多路访问一、具有冲突检测的载波侦听多路访问冲突检测/载波侦

听（CSMA/CD法）-----CSMA/CD是一种争用型的介质访

问控制协议。即载波监听多路访问/冲突检测方法在以太

网中，所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务，就是以太网的介质访问

控制协议要解决的问题。CSMA/CD是基于IEEE802．3标准的以太网中采用的

MAC方法，也称为“先听后发、边发边听”。它的工作方式是要传输数据的节点先对通道进行侦听，以确定通道中是否有别的站在传输数据，若信道空闲，该节点就可以占用通道进行传输，反之，该节点将按一定算法等待一段时间后再试，并且在发送过程中进行冲突检测，一旦有冲突立即停止发送。CSMA/CD网络上进行传输时，必须按下列五个步骤来进行传输前侦听如果忙则等待传输并检测冲突如果冲突发生，重传前等待重传或夭折通常采用的算法有三种：非坚持CSMA、

1-坚持CSMA、P-坚持CSMA。非坚持的

CSMA：线路忙，等待一段时间，再侦听；不忙时，立即发送；减少冲突，信道利用率降低：-1坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，立即发送；提高信道利用率，增大冲突：-p坚持的CSMA：线路忙，继续侦听；不忙时，根据p概率进行发送，另外的1-p概率为继续侦听（p是一个指定概率值）；有效平衡，但复杂：目前，常见的局域网，一般都是采用CSMA/CD访问控制方法的逻辑总线型网络。用户只要使用Ethernet网卡，就具备此种功能。3.3.2

令牌传递控制法令牌传递控制法（TokenPassing）是基于IEEE802．5标准的环形局域网以及基于IEEE802．4标准的令牌总线网中采用的MAC方法，又称为许可证法。其基本原理是：一个独特的被称为令牌的标志信息沿着环形网络依次向每个节点传递，只有获得令牌的节点才有权利发送信息，而没有获得令牌的节点则处于等待状态。每个站随时检测经过本站的信息，当查到信息帧中指定的目的地址与本站地址相同时，则一面拷贝全部有关信息，一面继续转发该信息帧，环上的信息帧绕环一周后回到原发送站点予以回收。这种方式传输信息时，发送权一直在源站点的控制之下，只有发送信息帧的源站点放弃发送权，并把令牌置“空”后，其它站点才有机会得到令牌，发送自己的信息。3.3.3

网络交换技术

1、交换又称转换，是在多节点网络中实现数据传输的一种有效手段。

2、通常将数据在通信子网中节点间的数据传输过程统称为数据交换，其对应的技术为数据交换技术。 3、在传统的广域交换网络的通信子网中，使用的数据交换技术可分为：电路交换技

术和存储转发交换技术。4、存储转发交

换技术又可分为：报文交换和分组交换。（

）

A、一直侦听总线活动B、仅发送数据，然后等待确认

C、不侦听总线活动

D、当数据长度超过1000

B时需要侦听总线活动巩固练习1、CSMA的中文意思是

，CSMA技术的特点为

。

2、总线结构网络只使用CSMA/CD媒体访问控制方法

3、CSMA/CD协议在站点发送数据时，3.4

常见的网络类型3.4.1

以太网1.10M以太网以太网是一种常用的局域网，它基于

IEEE802．3协议标准，采用CSMA/CD介质访问控制方法，传输速率为10Mbit/s、100Mbit/s到1000Mbit/s。它可以支持各种协议和计算机硬件平台，组网成本较低，被广泛采用。1.

10M以太网（1）10BASE5：标准以太网，或称粗缆以太网。（2）10BASE2：细缆以太网。（3）10BASE-T：双绞线以太网。（4）10BASE-F：光缆以太网。2.100M以太网（1）100BASE-T（2）100VG-AnyLAN3.

10M/100M自适应以太网3.4.2

千兆以太网千兆以太网遵从IEEE802.3z建议（该建议已于1998年6月成为标准）。该技术采用IEEE802.3帧格式，CSMA/CD访问控制技术，传输介质采用100M

STP屏蔽双绞线（1000BASE

CX），传输距离25m；5类UTP（1000BASE-T）距离100m；多模光纤（

1000BASE

SX

）距离500m；单模光纤（1000BASELX）可达3km。3.4.3

ATM（异步传输模式）异步传输模式ATM（Asynchronous

TransferMode）是一种新型的网络交换技术，适合于传送宽带综合业务数字（B-ISDN）和可变速率的传输业务。异步传输模式是一种利用固定数据报的大小以提高传输效率的传输方法，这种固定的数据

报又叫信元或报文。ATM信元结构由53字节组成，

53字节被分成5字节的头部和被称为载荷的48字节信息部分。数据可以是实时视频、高质量的语音、图像等。ATM局域网就是以ATM为基本结构的局域网，它以ATM交换机作为网络交换节点，并通过各种

ATM接入设备将各种用户业务接入到ATM网络。2.ATM的基本特征

ATM网络采用了统计时分多路复用技术、交换和虚拟式连接，以及基于速率的流量控制等一系列先进技术。3.ATM局域网使用的主要网络产品（1）ATM主机接口卡（2）ATM交换机（3）ATM互联设备3.4.4

FDDI（光纤分布式数据接口）光纤分布数据接口FDDI（Fiber

Distributed

DataInterface）是一种在实际中应用较多的高速环形网络，传输速率为100Mbit/s，是计算机网络技术向高速发展阶段的第一项高速网络技术，符合的标准是ANSI

X3T9．5。FDDI使用光纤作为传输介质，信号单向传递，具有长距离、大范围、高速、低损耗、高抗干扰性能等优点。结构相对复杂，价格昂贵是FDDI的主要缺点。1、FDDI是一种具有

速率的

技术。

2、100Base-T采用（ ）标准

A、IEEE

802.3、IEEE

802.3zB、IEEE

802.3u

CC、

IEEE

802.2巩固练习3.5

TCP/IP网络协议网络协议是指为网络数据交换而制定的规则、约定与标准的集合，一个协议主要是由语法、语义与时序组成。其中：语法规定了用户数据与控制信息的结构与格式；语义则规定了用户控制信息的意义，以及完成控制的动作与回应；时序是对事件实现顺序的详细说明。网络协议很多，但目前广泛使用的通信协议是

TCP/IP协议，尤其是作为Internet使用的协议，得到广泛的应用和推广。3.5.1

什么是TCP/IP协议TCP/IP协议（Transmission

ControlProtocol/Internet

Protocol）即传输控制协议/网际协议，源于美国国防部高级研究计划局的ARPANET网，其目的在于能够让各种各样的计算机都可以在一个共同的网络环境中运行，现已成为Internet网的通信协议。目前TCP/IP协议泛指以

TCP/IP为基础的一个协议集。虽然OSI参考模型是计算机网络协议的标准，但由于其开销太大，所以真正采用它的并不多。由于TCP/IP协议的简洁、实用，从而得到了广泛的应用，可以说TCP/IP已成为事实上的工业标准和国际标准。3.5.2

TCP/IP协议的作用网络互联要解决的是异构网络系统的通信问题，目的是向高层隐藏底层物理网络技术的细节，为用户提供统一的通信服务。TCP/IP就是这一技术的体现，它是一个协议系列，目前已包含了100多个协议，用来将各种计算机和数据通信设备组成实际的计算机网络。TCP和IP是其中的两个协议，也是最基本、最重要的两个协议，是广为人知的，因此，通常用TCP/IP来代表整个Internet协议系列。3.5.3

TCP/IP协议的分层模式TCP/IP协议也采用分层体系结构，对应开放系统互连OSI模型的层次结构，可分为四层：网络接口层、网际层（IP层）、传输层和应用层。报

文

流(Telnet、FTP、电子邮件等)层之间传送的对象层传输协议分组

(TCP、UDP)IP

数

据

报(IP、ICMP)特

定

的

网

格

帧(设备驱动器和接口卡)应用层网络访问层IP层传输层（4）应用层应用层作为TCP/IP模型的最高层，与OSI模型的上三层对应，为各种应用程序提供了使用的协议，标准的应用层协议主要：FTP协定、

Telnet、SMTP、HTTP协定、RIP协定、NFS、DNS等。（1）网络接口层网络接口层与OSI的数据链路层和物理层相对应，负责管理设备和网络之间的数据交换，及同一设备与网络之间的数据交换，它接收上一层（IP）层的数据报，通过网络向外发送，或者接收和处理来自网络上的物理帧，并抽取IP数据报向IP层传送。（2）网际层网际层也称IP层，与OSI模型

的网络层相对应。该层负责管理不同的为了设备之间的数据交换。IP层包含的几个主要协议：IP协定、

ICMP协定、ARP协定、RARP协定等。（3）传输层传输层与OSI七层模型的传输层的功能相对应，它在IP协议的上面，以便确保所有传送到

某个系统的数据正确无误地到

达该系统。该层的主要协议有：

TCP协定、UDP协定等。物理层是定义物理介质（1）网络接口层的各种特性：

1）、机械特性。、电子特性。、功能特性。、规程特性。数据链路层是负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层（2）网络层负责相邻计算机之间的通信。其功能包括三方面。一、处理来自传输层的分组发送请求，收到请求后，将分组装入IP数据报，填充报头，选择去往信宿机的路径，然后将数据报发往适当的网络接口。二、处理输入数据报：首先检查其合法性，然后进行寻径--假如该数据报已到达信宿机，则去掉报头，将剩下部分交给适当的传输协议；假如该数据报尚未到达信宿，则转发该数据报。三、处理路径、流控、拥塞等问题。网络层包括：IP(Internet

Protocol)协议、

ICMP(Internet

Control

Message

Protocol)控制报文协议、ARP(Address

Resolution

Protocol)地址转换协议、RARP(Reverse

ARP)反向地址转换协议。

IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。

ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echo

relay进行网络测试。ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站和DHCP服务。（3）传输层提供应用程序间的通信。其功能包括：一、格式化信息流；二、提供可靠传输。为实现后者，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假如分组丢失，必须重新发送。传输层协议主要是：

1）传输控制协议

TCP(Transmission

Control

Protocol)2）用户数据报协议UDP(User

Datagram

protocol)。传输层上的主要协议是TCP和UDP。正如网络层控制着主机之间的数据传递，传输层控制着那些将要进入网络层的数据。两个协议就是它管理这些数据的两种方式：TCP是一个基于连接的协议；UDP则是面向无连接服务的管理方式的协议。（4）应用层向用户提供一组常用的应用程序，比如电子邮件、文件传输访问、远程登录等。远程登录TELNET使用TELNET协议提供在网络其它主机上注册的接口。

TELNET会话提供了基于字符的虚拟终端。文件传输访问FTP使用FTP协议来提供网络内机器间的文件拷贝功能。应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。FTP(File

Transfer

Protocol)是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。DNS(Domain

Name

Service)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。

SMTP(Simple

Mail

Transfer

Protocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。

POP3(Post

OfficeProtocol

3)是邮局协议第3版本，用于接收邮件。2、TCP/IP与OSI的关系（OSI/RM与TCP/IP结构的异同）OSI和TCP/IP的相同点是二者均采用层次结构，而且都是按功能分层。OSI和TCP/IP的不同点：①OSI分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层，而TCP/IP分四层：网络接口层、网间网层（IP）、传输层（TCP）和应用层。②OSI层次间存在严格的调用关系，两个（N）层实体的通信必须通过下一层（N-1）层实体，不能越级，而TCP/IP可以越过紧邻的下一层直接使用更低层次所提供的服务（这种层次关系常被称为“等级”关系），因而减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。③OSI只考虑用一种标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起，后来认识到互联网协议的重要性，才在网络层划出一个子层来完成互联作用。而TCP/IP一开始就考虑到多种异构网的互联问题，并将互联网协议IP作为TCP/IP的重要组成部分。④OSI开始偏重于面向连接的服务，后来才开始制定无连接的服务标准，而TCP/IP一开始就有面向连接和无连接服务，无连接服务的数据报对于互联网中的数据传送以及分组话音通信都是十分方便的。⑤OSI与TCP/IP对可靠性的强调也不相同。对OSI的面向连接服务，数据链路层、网络层和运输层都要检测和处理错误，尤其在数据链路层采用校验、确认和超时重传等措施提供可靠性，而且网络和运输层也有类似技术。而TCP/IP则不然，