第一章 计算机网络概念

第1章计算机网络概述

1

S计算机网络课程

«通过本课程的学习，可使学生对数据通信的基本概念和计

算机网络的基本原理，包括计算机网络的体系结构、数据

通信的基本方法和协议、计算机网络的主要应用协议、计

算机网络系统的安全和管理知识有一个全面的理解。为从

事计算机网络的研究和应用打下坚实的基础。

®授课教师严楠jiffyan@

®考核方式

期末考试占80%

平时成绩20%

袁练习7%

我考勤、课堂纪律8%

袁实验5%

2

器1.1计算机网络的发展过程

给1.2计算机网络的定义和分类

我121计算机网络的定义

需122常见计算机网络的分类方法

我123局域网、城域网和广域网

®1.3计算机网络的结构与功能

我131计算机网络的组成

需132计算机网络的拓扑结构

我133计算机网络的功能

3

器1.4网络体系结构及协议

我1411so/OSI网络参考模型

我142TCP/IP模型

需1.4.30SI/RM和TCP/IP模型的区别

我144协议

1.5计算机网络和因特网的介绍

我151计算机网络和因特网的历史

0152计算机网络和因特网的发展

4

1.1计算机网络的产生与发展

C1.1.1面向终端的第一代计算机网络

卷L使用线路控制器的计算机网络

电话线路

调制解调器终端

计算机

器因为早期的计算机是为成批处理信息而设计的，所以当

计算机在和远程终端相连时，必须在计算机上安装一个

叫做线路控制器(linecontroller)的设备，同时在线路

的两端还必须各安装一台调制解调器(modem)

5

(->2.使用前端处理机的计算机网络

s多重线路控制器严重限制了网络中用户数量的增加，每

当增加一个新用户时，都需要对多重线路控制器进行软

件和硬件的修改和重新配置。因此，人们又研制出了前

端处理机(FrontEndProcessor,FED)以完成全部的通

信任务，而将计算机解放出来专门进行数据的处理，这

样就大大减轻了计算机的额外开销。

计算机

6

器3.使用集中器的计算机网络

我为了节约通信费用，可在远程终端密集的地方安装一个

集中器(concentrator)□它的一端用多条低速率线路与

各终端相连，另一端则用一条高速率线路与计算机相

连。如果一些终端处于闲置状态，集中器可以利用由此

而产生的空闲时间来传送其他处于工作状态终端的数

据，明显降低了通信线路的费用。

计算机

7

1.1.2以分组交换为核心的第二代计算机网络

0第二代计算机网络则强调了网络的整体性，用户不仅可以

共享与之直接相连的主机的资源，而且还可以通过通信子

网共享其他主机或用户的软、硬件资源。

主机E

B

主机D

通信子网

8

£1.1.3以OSI为核心的第三代计算机网络

■第三代计算机网络的特点是制订了统一的不同计算机之间

互联的标准，从而实现了不同厂家生产的计算机之间互联

成网。

我1977年前后，国际标准化组织(International

StandardizationOrganization,ISO)成立了—专门机

构，提出了一个各种计算机能够在世界范围内互联成网

的标准框架，即著名的开放系统互联基本参考模型

(OpenSystemInterconnect/ReferenceModel,

OSI/RM),简称为OSI。OSI模型共分为七层，从下到

上依次是物理层(physicallayer)、数据链路层

(DLC)、网络层(networklayer)、传输层(transport

layer)、会话层(sessionlayer)、表示层(presentation

layer)和应用层(applicationlayer)。OSI参考模型的

提出，解决了不同厂家生产的计算机之间的互联问题。

9

1.1.4以高速和多媒体应用为核心的第四代

计算机网络

籍第四代计算机网络是在进入20世纪90年代后，随着数字通

信的出现而产生的，其特点是综合化和高速化。

M综合化是指采用交换的数据传送方式将多种业务综合到

一个网络中完成。例如人们一直在使用一种与计算机网

络很不相同的电话网传送语音信息，但是，现在已经可

以将多种业务，如语音、数据、图像等信息以二进制代

码的数字形式综合到一个网络之中进行传送。

M网络的高速化在近年来显得非常突出。例如以太网的速

率，在短短的十几年间就从当初的10Mbit/s,发展到后

来的100Mbit/s、1000Mbit/s,现在运行速率达到

1OOOOMbit/s的万兆以太网也得到了广泛应用。

10

G1.2计算机网络的定义与类型gjk'j

【121计算机网络的定义

器计算机网络是计算机技术与通信技术相互结合的产物。它

是将分布在不同地理位置的计算机、终端以及外设等通过

通信线路相互连接起来而形成的。

®1广义的观点

M它把计算机网络定义为“计算机技术与通信技术相结

合，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系

统”。从广义的观点来看，计算机网络与计算机通信网

的概念是相同的。以数据传输为主要目的，资源共享的

能力较弱

«2资源共享的观点

s资源共享的观点将计算机网络定义为“以能够相互共享

资源的方式连接起来，并且各自具有独立功能的计算机

系统的集合”。（1）地理上分散（2）资源共享

11

器3对用户透明的观点

我对用户透明的观点定义计算机网络为“存在一个能为用

户自动管理资源的网络操作系统，由它来调用完成用户

任务所需要的资源，而整个网络像一个大的计算机系统

一样对用户是透明的”。实际上这种观点所描述的是一

个分布式系统

通常采用的计算机网络定义是：计算机网络是用通信线路

将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相

连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息

系统。这里强调计算机网络是在协议控制下进行计算机之

间的数据通信，以实现资源的共享。网络协议是区别计算

机网络与一般计算机互联系统的标志。

12

1.2.2计算机网络的类型

«计算机网络可以从不同的角度对其进行分类，例如从网络

的交换功能可以把计算机网络分为电路交换、报文交换、

分组交换和混合交换（同时采用电路交换和分组交换）四

种。

®按通信媒体的不同可以分为有线网络、无线网络和混合网

络（有线和无线混合网络）三种。

给根据使用范围的不同，可以将计算机网络分为公用网、专

用网和接入网三类。

M1.公用网（publicnetwork）是为公众提供各种信息服

务的网络系统，如Internet,只要用户能够遵守网络服务

商的使用和管理规则，都可以申请使用。

13

s2.专用网(privatenetwork)由组织、系统或部门根据

实际需要自己投资建立，只为网络拥有者提供服务。例

如军队、公安、铁路、电力等系统均拥有本系统的专用

网。

出3.接入网AN(AccessNetwork)又称为本地接入网或居民

接入网。是一种比较特殊的计算机网络。它既不属于因

特网的核心部分，也不属于因特网的边缘部分。只是起

到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。

14

出1.2.3局域网、城域网、广域网和个域网

否根据网络连接范围的大小，可以将计算机网络分为局域

网、城域网、广域网和个人区域网四种。

期局域网(LocalAreaNetwork,LAN)也称为局部网

络，一般是将一个相对较多小区域(一般在几百米到几

千米以内)内的计算机通过高速通信线路相连(现在传

输速度一般在10Mbit/s以上)后所形成的网络。

ES城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN),基本上

是一种大型的LAN,通常使用与LAN相同的技术。所

以，目前在按连接范围分类时可直接分为局域网和广域

网，而不再有城域网。

15

ES广域网(WideAreaNetwork,WAN)也称为远程网络，

指作用范围通常为几十千米到几千千米的网络。简单地

说，广域网是将多个局域网互联后所产生的范围更大的

网络，各局域网之间既可以通过速度较低的电话线进行

连接，也可以通过高速电缆、光缆、微波天线或卫星等

远程通信方式连接。

我个人区域网(PersonalAreaNetwork)就是在个人工作

或者生活的地方把属于个人使用的设备(如便携式电脑、

家用电器等)用无线技术连接起来的网络，其范围大约

在10m左右o

16

1.3计算机网络的组成与功育抬攀U尸

‘：131计算机网络的组成

能一般而论，计算机网络有3个主要组成部分：

M若干个主机，它们各为用户提供资源和服务；

需1个通信子网，它主要由结点交换机和连接这些结点的

通信链路所组成；

需一系列的协议。这些协议是为在主机和主机之间、主机

和子网之间、子网中各结点之间的通信而用的，它是通

信双方事先约定好的和必须遵守的规则。

17

18

19

@通信子网

器（1）通信子网为资源子网提供信息传送服务，是支持资源子

网上用户之间相互通信的基本环境。它的组成如下：

袁①通信控制处理机。它用于实现分组交换，即接收从

一条物理链路上送来的分组，经过适当处理后，再根据

分组中的目标地址选择一条最佳传输路径，将分组发往

下一个结点。分组交换器通常就是计算机，又称结点交

换机。

需②网络控制中心NCC。它管理整个网络的运行，为网络

的用户注册、登记和记账，对网络中发生的故障进行检

测，它也是用计算机来充当的。

公③网关。用于实现各网络之间的互联，是网络之间的

硬件和软件接口，实现信息格式变换和规程变换，通常

也由计算机来充当网关。

20

刈资源子网

卷（2）资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共

享。它由各种硬件（主机与外设）和软件（网络操作系统

与网络数据库）组成。

我①主机Host。它是资源子网中的主体，在主机中除装有

本地操作系统外，还应配有网络操作系统。主机中还装

有各种用户软件、数据库和各种工具软件。小至微型机,

大至巨型机都可用作网络中的主机。

袁②终端设备。它是用户与网络之间的接口，用户可以

通过终端取得网络服务。终端和主机一样，是网络的信

源和信宿。应当指出，一般的终端输出是字符流，因此

终端不能直接入网，而必须通过主机或PAD。

21

S③网络操作系统。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。用于实现不同主机系统之间

的用户通信，以及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，便于用户使用网络。

22

B132计算机网络的拓扑结构

器计算机网络是由多台具有独立功能的计算机组成的一个集

合，那么这些计算机之间是如何组织起来的呢？这就涉及

网络中一个十分重要的概念：网络拓扑。

0在网络中，将不同设备根据不同的工作方式进行连接称之

为拓扑(topology)。国外通常又称为设计(design)＞图

解(diagram)、映像(map)、物理布局(physicallayout)

等。

®拓扑结构是计算机网络的重要特性。从拓扑学的观点，网络

是由一组节点(node)和连接节点的链路(link)组成。在计算

机网络中，计算机作为节点，连接计算机的通信线路作为

链路，形成计算机的地理分布和互连关系上的几何排序

(几何构形)。这种计算机与链路之间的拓扑关系，称为

计算机网络的拓扑结构。

23

0按照网络中一条链路所能连接的计算机的台数，可以把计

算机网络归结为两大类：链路型网络（点到点的结构）和

广播型网络（多点共享链路结构）。

«1.链路型网络（点到点的结构）

1mli

（c）总线型

（b）环型

24

辨（1）星型结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点

连接起来的辐射式互连结构，中央节点实施对全网的控

制，并分别通过单独的链路与各个外围节点相连接。其拓

扑特点是，中央节点与多条链路连接，其余节点只与一条

链路连接。由于各外围节点分别用线缆与中央节点直接连

接，因而在星型结构中数据的传输不会在线路上发生碰

撞，并且系统比较容易扩充，但中央节点会成为系统的

“瓶颈”和可靠工作的最薄弱环节。

25

黔（2）总线型拓扑结构是指采用单根传输线作为总线，所有工

作站都共用一条总线。

H1）节点的插入或拆卸方便，易于扩充；

袁2）不需要中央控制器，有利于分布式控制，某个节点

发生故障时对整个系统影响很小，网络的可靠性高；

s3）总线自身的故障对系统是毁灭性的，因而要求较高

的安装质量。总线中任一处发生故障将导致整个网络的

瘫痪，且故障诊断困难。

00000000

（C）总线型

26

黔（3）树型结构由星型结构衍变而来。它实际上是多个星

型结构的级联组合。树型结构的特点是网络中有多个中心

节点，但主要的数据流通是在网络的各分支之间进行，形

成一种分级管理的集中式网络，适宜于各种管理部门进行

分级数据传送的场合。其拓扑特点是，多个中心节点与多

条链路连接，其余节点（末端节点）只与一条链路连接。

树型结构的优点是连接容易、管理简单、维护方便，缺点

是共享能力差、可靠性低。

27

器（4）环型结构是把所有节点连接成环形。当网络的总线首

尾相连成闭合的环路时，这种总线型结构称为环型总线结

构。其拓扑特点是，每一个节点都与两条链路连接。在这

种结构中，任意两点之间形成两条路径，当某一链路有故

障时，还可以通过另一条路径进行通信。

28

辨（5）网状结构是所有节点具有两个或两个以上直接通路的

拓扑结构。

黔（6）全互连结构是所有节点之间都有直接通路的拓扑结

构。全互连结构是一种特殊的网状结构，具有较高的可靠

性，但网络结构复杂，链路多，投资大。

29

器2.广播型网络

®广播型网络的特点是，通信线路为多个节点共享。这样,一

个节点发送的信息可以传输到其他所有的节点；而当有两

个以上节点同时发送信息时，便会引起冲突。

MM

总线型环型无约束型

30

为133计算机网络的功能

器计算机网络的主要目标是实现资源共享，应具有下述功能

需（1）数据通信。该功能用于实现计算机与终端、计算机

与计算机之间的数据传输，这是计算机网络最基本的功

能，也是实现其他几个功能的基础。为实现数据传输，

数据通信功能应包含下述几项具体内容：

•①连接的建立和拆除。为使网络中源主机和目标主机进

行通信，通常应在它们之间先建立连接，建立一条由源

主机到目标主机之间的逻辑链路，通信结束时拆除已经

建立的连接。

•②数据传输控制。在通信双方建立起连接之后，即可传

输用户数据。为使用户数据能在网络中正确传输，必须

为数据配上报头，其中含有用于控制数据传输的信息，

如目标主机地址，源主机地址、报文序号等。用户数据

常称为报文体，网络根据报头中的信息控制报文的传

输。此外，传输控制还应对传输过程中出现的异常情况

进行及时处理。

31

・③差错检测。数据在网络中传输时，难免会出现差错，

通常用误码率来度量信道的出错程序。一般信道误码率

为10-4〜10久为了减少错误，网络中必须具有差错控制

设施，既可检错，又可纠错。

•④流量控制。进行数据传输时，应控制源主机发送数据

流的速度，使之与目标主机接收数据流的速度相匹配，

以保证目标主机能及时接收和处理所接收的数据流；否

贝IJ,可能使接收方缓冲区中的数据溢出而丢失，严重时

可以导致发生网络拥挤和网络死锁的情况。

•⑤路由选择。公共数据网中，由源站到目标站通常都有

多条路径。路由选择指按一定策略，如传输路径最短、

传输时延最小或传输费用最低等，为被传输的报文选择

一奈最佳行输路径。

32

•⑥多路复用。为提高传输线路的利用率，在现代计算机

网络中，都采用多路复用技术，即将一条物理链路虚拟

为多条虚电路，使一条物理链路能为多个“用户对”同

时提供信息传输功能。

需（2）资源共享计算机网络中的资源可分为数据、软件、

硬件三类。相应地，资源共享也分为以下三类。

・①数据共享。当今数据资源的重要性越来越大，在计算

机网络的计算机中普遍设置若干专门数据库，如情报资

料数据库，机械制造技术和产品数据库等等，可供全国

乃至全世界的网络用户使用。

•②软件共享。各种语言处理程序和各式各样的应用程序

是可供共享的软件，实现软件共享的方式也有两种。

•③硬件共享。为发挥巨型机和特殊外围设备的作用，并

满足用户要求，计算机网络也应具有硬件资源共享的功

幺匕

33

我（3）负荷均衡和分布处理

•①负荷均衡。这是指网络中的工作负荷均匀地分配给网

络中的各计算机系统。当某系统的负荷过重时，网络能

自动将该系统中的一部分负荷转移至负荷较轻的系统中

去处理。为此，网络必须具有把本地作业传送至其他计

算机系统中的批处理系统、排队等待处理、处理完后又

把结果返回源系统的功能。

•②分布处理。对一个作业的处理可分为三个阶段：提供

作业输入文件；对作业进行加工处理；把处理结果输

出。在单机环境下，上述三步都在本地计算机系统中进

行。在计算机网络环境下，根据分布处理的需要，可将

作业分配给其他计算机系统进行处理。

34

@1.3.4计算机网络的性能;p-

01.速率

我速率的单位是b/s,或kb/s,Mb/s,Gb/s等

®2.带宽

s“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单

位是赫(或千赫、犯赫、吉赫等)。

掰传输数字信号时，“带宽”是数字信道所能传送的“最

高数据率(发送速率、传输速率广的同义语，单位是

“比特每秒"，或b/s(bit/s)亦即在传输管道中可以传

递数据的能力。在数字设备中，频宽通常以bps表示，

即每秒可传输之位数。计算机网络的带宽是指网络可通

过的最高数据率，即每秒多少比特.

35

<->更常用的带宽单位是

需千比每秒，即kb/s(103b/s)

疆兆比每秒，即Mb/s(106b/s)

器吉比每秒，即Gb/s(109b/s)

出太比每秒,即Tb/s(1012b/s)

«请注意：在计算机领域，K=21o=lO24

M=220,G=23°,T=24°。

®3.吞吐量

热吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络

(或信道、接口)的数据量。对于一个100Mbps的以太

网，其额定速率是100Mbps,那么这个数值也是该以太

网的吞吐量的绝对上限值。因此，对100Mbps的以太网,

其典型的吞吐量可能也只有70Mbps。

36

04.时延

我传输时延（发送时延）：发送数据时，数据块从结点

进入到传输媒体所需要的时间。也就是从发送数据帧的

第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需

的时间。

•发送时延=数据块长度（比特）/信道带宽（比特/秒）

我传播时延：电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费

的时间。信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上

的传播速率是完全不同的概念

■传播时延=信道长度（米）/信号在信道上的传播速率

（米/秒）

M处理时延：换结点为存储转发而进行一些必要的处理所

花费的时间

37

H排队时延：结点缓存队列中分组排队所经历的时延。排

队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。

S总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

«注意：通常说的“高速网络链路”指的是数据发送速率较

高（即带宽较高）而不是比特在链路中的传播速率较高。

同样的“高速光纤”指的是光纤信道的发送数据的速率可

以很高，而光纤信道的传播速率比铜线的传播速率实际还

要低一些（分别为每秒20.5万公里、每秒23.1万公里）。

s提高链路带宽减小了数据的发送时延。比特的传播速率

与带宽无关

0一般来说，小时延的网络要优于大时延的网络，在某些情

况下，一个低速率，小时延的网络很可能要优于一个高速

率但大时延的网络

38

在队列中产生从结点A向结点B发送数据

处理时延

结点A发送器结点B

39

«5.时延带宽积

需在数据通讯中，bandwidth-delayproduct指链路中容纳的

比特数

•时延带宽积=传播时延X带宽

（传播）时延

链路

黔6.往返时延RTT（Round-TripTime）

s表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端

的确认（接收端收到数据后立即发送确认），总共经历

的时延。

40

1.4网络体系结构及协议

咛141体系结构与协议

器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。

器“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。

41

器计算机网络中的数据交换必须遵守事先约定好的规则。

能为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网

络协议(networkprotocol),简称为协议。

0计算机网络体系结构：计算机网络的各层及其协议的集合,

或者说计算机网络及其部件所应完成功能的精确定义。

®网络协议的组成要素

M语法数据与控制信息的结构或格式。

S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。

需同步事件实现顺序的详细说明。

42

木）划分层次的概念举例

器计算机1向计算机2通过网络发送文件。可以将要做的工

作进行如下的划分。

«第一类工作与传送文件直接有关。

需确信对方已做好接收和存储文件的准备。

M双方协调好一致的文件格式。

龄两个计算机将文件传送模块作为最高的一层。剩下的工作

由下面的模块负责。

43

@两个计算机交换文件

只看这两个文件传送模块

计算机1好像文件及文件传送命令计算机2

是按照水平方向的虚线传送的

文件传送模块----------------------------♦文件传送模块

把文件交给下层模块1、把收到的文件交给

进行发送।；上层模块

44

@再设计一个通信服务模块

计算机1计算机2

把文件交给下层模块把收到的文件交给

进行发送上层模块

45

@再设计一个网络接入模块

计算机1计算机2

文件传送模块文件传送模块

通信服务模块通信服务模块

网络网络

接口接口

网络接入模块通信网络）——网络接入模块

网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作

例如，规定传输的帧格式，帧的最大长度等。

46

后计算机网络的层次模型

®不同主机之间的相同层次称为对等层。网络协议对等层之

间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的

方式。对等层上传送数据的单位统称为协议数据单元

(ProtocolDataUnit,PDU)。

第n+l层协议r

第n+l层/

第n层协议」

第n层,

第n-1层协议

第n-1层。

物理媒体+

EI1.10计算机网络的层次模型“

47

后分层结构有下列好处

黔(1)各层之间是独立的。某一层不需要知道它的下一层是

如何实现的，只需要知道调用的接口。

器(2)灵活性好。任何一层的实现过程发生变化时，只要层

间接口保持不变则不影响其它层次的实现。

莓(3)结构上可分割开。各层都可以采用最适合的技术来实

现。

器(4)易于实现和维护。“分而治之”的思想使得复杂系统

变得易于设计与实现。

(5)能促进标准化工作。层次结构应该对每一层的功能和

服务都有精确的说明。

48

木）1421so/OSI网络参考模型

给国际标准化组织（iso）在

1979年建立了一个分委员

畲来专门研究一种用于开

放系统互连（OpenSystems

Interconnection,0SI）的体

系结构，定义了连接异种

计算机的标准框架。

49

器(1)物理层(PhysicalLayer)

s物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以

及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电

缆和接头的类型，传送信号的电压等。物理层的任务就

是透明的传输比特流。“透明的传输比特流”是指比特

流经过物理层传输后不会发生变化，任意组合的比特流

都可以通过物理层传送。

辨(2)数据链路层(DataLinkLayer)

K数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的

传送以帧为单位的数据。

50

辨(3)网络层(NetworkLayer)

我在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过

很多段数据链路。网络层的任务就是选择合适的网间路

由和交换结点，确保数据及时传送。网络层负责网络上

主机间的通信。

0(4)传输层(TransportLayer)

期为两个端系统(也就是源站和目的站)的会话层之间，

提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传

输数据。该层的主要任务是提供建立、维护和拆除传输

连接的功能，监控服务质量，提供端到端可靠的透明的

数据传输、差错控制和流量控制。

51

辨(5)会话层(SessionLayer)

s这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的

高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报

文。会话层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和

会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服

务器验证用户登录便是由会话层完成的。

器(6)表示层(PresentationLayer)

s这一层主要解决用户信息的语法表示问题。它将欲交换

的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于

OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和

转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工

作都由表示层负责。

52

器(7)应用层(ApplicationLayer)

器应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提

供网络与用户应用

®为了方便起见，我们常常把上面的七个层次分为低层与高

层。低层为一〜四层，是面向通信的，高层为五〜七层，是

面向信息处理的。

53

&143TCP/IP模型

等网络互连是目前网络技术研究的热点之一，并且已经取得

工很齐的进展。在诸多网络互连协议中，传输控制协议/网

际协议(TransmissionControlProtocol/IntemetProtocol,

TCP/IP)是一个使用非常普遍的网络互连标准协议。

®ISO制定的OSI参考模型的过于庞大、复杂招致了许多批评。

而由技术人员自己开发的TCP/IP协议栈获则得了广泛的应

用

辨TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网

络接口层。

靠最下面的网络接口层并没有具体内容。

®因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，

采用一种只有五层协议的体系结构。分别是物理层，数据

链路层，网络层，传输层，应用层，其中物理层和数据链

路层对应TCP/IP四层结构的网络接口层。

54

五层协议体系结构

«应用层：规定应用进程在通信时所遵循的协议。应用层数

据传送的单位(协议数据单元PDU)称为报文(message)

®运输层：负责主机中两个进程的通信。运输层的PDU为报

文段(segment)或用户数据报(userdatagram)

给网络层：实现分组交换网上不同主机间的通信。其PDU为

IP数据报(IPdatagram)

®数据链路层：实现网络上两个相邻结点间的通信，其PDU

为帧(fi*ame)

®物理层：透明的传输比特流，其PDU为bit

器五层协议体系结构的应用层对应了七层协议体系结构的应

用层、表示层、会话层

55

&)L4.4OSI/RM和TCP/IP模型的区别

®（i）osi分七层，自下而上分为物理层、数据链路层、网

络层、传输层、会话层、表ZF层和应用层，而TCP/IP分四

层：网络接口层、网际层（IP）、传输层（TCP）和应用

层。TCP/IP的应用层对应OSI的会话层、表示层、应用

层，TCP/IP的网络接口层对应OSI的数据链路层、物理

层。

«（2）OSI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。

器（3）OSI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。

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®(4)OSI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。

®(5)OSI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、网络层和传输层都要检测和处

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，TCP/IP认为可靠性是端到端的问题，应由

运输层来解决，因此它允许单个的链路或机器丢失数据或

数据出错，网络本身不进行错误恢复，丢失或出错数据的

恢复在源主机和目的主机之间进行，由运输层完成。由于

可靠性由主机完成，增加了主机的负担。但是，当应用程

序对可靠性要求不高时，甚至连主机也不必进行可靠性处

理，在这种情况下，TCP/IP网的效率最高。

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辨(6)在两个体系结构中智能的位置也不相同。OSI网络层

提供面向连接的服务，将寻径、流控、顺序控制、内部确

认、可靠性带有智能性的问题，都纳入网络服务，留给末

端主机的事就不多了。相反，TCP/IP则要求主机参与几乎

所有网络服务，所以对入网的主机要求很高。

船(7)OSI开始未考虑网络管理问题，到后来才考虑这个问

题，而TCP/IP有较好的网络管理。

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分计算机1向计算机2发送数据

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计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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S计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

APiAP2

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44

33

2电信号（或光信号）在物理媒体中传播2

从发送端物理层传送到接收端物理层1

Q一物理传输媒体

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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计算机1向计算机2发送数据

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计算机1向计算机2发送数据

注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次

计算机1计算机2

APi应用层首部应用数据AP2

运输层首部

应用数据5

H5

网络层首部

4，链塞层\程序数据4

链路层

首部

3^3程序数据尾部3

2

H2H3H4H应用程序数据

10100110100101比特流1101011101011

分计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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计算机1向计算机2发送数据

计算机1计算机2

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计算机1