《计算机网络技术基础》课件第3章

第三章计算机网络体系结构

3.1计算机网络体系结构概述3.2ISO/OSI开放系统互连参考模型3.3TCP/IP参考模型3.4OSI参考模型与TCP/IP模型的比较

3.5IEEE局域网协议标准

本章小结

习题

3.1计算机网络体系结构概述3.1.1计算机网络体系结构划分的必要性为了能够使分布在不同地方、且功能相对独立的计算机之间组成网络实现资源共享，计算机网络系统需要设计和解决许多复杂的问题，包括信号传输、差错控制、寻址、数据交换和提供用户接口等一系列问题。具体来讲主要有以下工作：

(1)发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活(Activate)。所谓激活就是要发出一些信令，保证要传送的计算机数据能在这条通路上正确发送和接收。

(2)要告诉网络如何识别接收数据的计算机。

(3)发起通信的计算机必须查明对方计算机是否已准备好接收数据。

(4)发起通信的计算机必须弄清楚对方计算机中的文件管理程序是否已做好文件接收和存储文件的准备工作。

(5)若计算机的文件格式不兼容，则至少其中的一个计算机应完成格式转换功能。

(6)对出现的各种差错和意外事故，如数据传送错误、重复或丢失，网络中某个节点出故障等，应当有可靠的措施保证对方计算机最终能够收到正确的文件。

计算机网络体系结构是为了简化这些问题的研究、设计与实现而抽象出来的一种结构模型。这种结构模型一般采用层次模型。在层次模型中，往往将系统所要实现的复杂功能划分为若干个相对简单的细小功能，每一项分功能以相对独立的方式去实现。3.1.2计算机网络的层次模型将上述分层的思想或方法运用于计算机网络中，就产生了计算机网络的分层模型。图3-1给出了计算机网络分层模型的示意图，该模型将计算机网络中的每台终端抽象为若干层(Layer)，每层实现一种相对独立的功能。图3-1网络分层模型的示意图

1.实体与对等实体每一层中，用于实现该层功能的活动元素被称为实体(entity)，包括该层上实际存在的所有硬件与软件，如终端、电子邮件系统、应用程序、进程等。不同终端上位于同一层次、完成相同功能的实体被称为对等(peertopeer)实体。

2.通信协议在计算机网络系统中，为了保证通信双方能正确、自动地进行数据通信，针对通信过程的各种情况，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。通信协议是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。两个通信对象在进行通信时，须遵从相互接受的一组约定和规则，这些约定和规则使它们在通信内容、怎样通信以及何时通信等方面相互配合。这些约定和规则的集合称为协议。简单地说，协议是通信双方必须遵循的控制信息交换的规则的集合。一般来说，一个网络协议主要由语法、语义和同步三大要素组成。

由此可见，网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分。

3.服务与接口在网络分层结构模型中，每一层为相邻的上一层所提供的功能称为服务。N层使用N -1层所提供的服务，向N + 1层提供功能更强大的服务。N层使用N -1层所提供的服务时并不需要知道N -1层所提供的服务是如何实现的，而只需要知道下一层可以为自己提供什么样的服务，以及通过什么形式提供。N层向N+1层提供的服务通过N层和N + 1层之间的接口来实现。接口定义下层向其相邻的上层提供的服务及原语操作，并使下层服务的实现细节对上层是透明的。

4.服务类型在计算机网络协议的层次结构中，层与层之间具有服务与被服务的单向依赖关系，下层向上层提供服务，而上层调用下层的服务。因此可称任意相邻两层的下层为服务提供者，上层为服务调用者。下层为上层提供的服务可分为两类：面向连接服务(ConnectionOrientedService)和无连接服务(ConnectionlessService)。3.1.3网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来研究和设计计算机网络体系，其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义，即描述实现不同计算机系统之间互连和通信的方法以及结构，是层和协议的集合。通常采用结构化设计方法，将计算机网络系统划分成若干功能模块，形成层次分明的网络体系结构。3.2ISO/OSI开放系统互连参考模型3.2.1OSI七层模型开放系统互连参考模型(OSI/RM)采用分层的结构化技术，共分七层，从低到高为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。OSI参考模型的每一层都定义了所实现的功能，完成特定的通信任务，并只与相邻的上层和下层进行数据交换。如图3-2所示。图3-2OSI七层参考模型3.2.2OSI参考模型各层的功能特征

OSI参考模型的每一层都有它自己必须实现的一系列功能，以保证数据包能从源节点传输到目的节点。下面简单介绍OSI参考模型各层的功能。

1.物理层物理层是OSI参考模型的最低层，也是OSI体系结构中最重要、最基础的一层。物理层并不是指物理设备或物理媒体，而是有关物理设备通过物理媒体进行互连的描述和规定。物理层协议定义了接口的机械特性、电气特性、功能特性、规程特性等。

2.数据链路层数据链路层是OSI模型的第二层，负责通过物理层从一台计算机到另一台计算机无差错地传输数据帧，允许网络层通过网络连接进行虚拟无差错地传输。通常，数据链路层发送一个数据帧后，等待接收方的确认。接收方数据链路层检测帧传输过程中产生的任何问题。没有经过确认的帧和损坏的帧都要进行重传。

3.网络层网络层是OSI模型的第三层，负责信息寻址和将逻辑地址与名字转换为物理地址。在网络层，数据传送的单位是包。网络层的任务就是要选择合适的路径和转发数据包，使发送方的数据包能够正确无误地按地址寻找到接收方的路径，并将数据包交给接收方。网络中两节点之间达到的路径可能有很多，在寻找最快捷、花费最低的路径时，必须考虑网络拥塞程度、服务质量、线路的花费和线路有效性等诸多因素。总的来说，网络层负责选择最佳路径。

4.传输层传输层的功能是保证在不同子网的两台设备间数据包可靠、顺序、无错地传输。在传输层，数据传送的单位是段。传输层负责处理端对端通信，所谓端对端是指从一个终端(主机)到另一个终端(主机)，中间可以有一个或多个交换节点。传输层向高层用户提供端到端的可靠的透明传输服务，为不同进程间的数据交换提供可靠的传送手段。在传输层一个很重要的工作是数据的分段和重组，即把一个上层数据分割成更小的逻辑片或物理片。换言之，也就是发送方在传输层把上层交给它的较大的数据进行分段后分别交给网络层进行独立传输，从而实现在传输层的流量控制，提高网络资源的利用率。接收方将收到的分段数据重组，还原成为原先完整的数据。

5.会话层会话层是利用传输层提供的端到端的服务，向表示层或会话用户提供会话服务。会话层的主要功能是在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。在会话层和传输层都提到了连接，那么会话连接和传输连接到底有什么区别呢？会话连接和传输连接之间有三种关系：一对一关系，即一个会话连接对应一个传输连接；一对多关系，一个会话连接对应多个传输连接；多对一关系，多个会话连接对应一个传输关系。会话过程中，会话层需要决定到底使用全双工通信还是半双工通信。如果采用全双工通信，则会话层在对话管理中要做的工作就很少；如果采用半双工通信，会话层则通过一个数据令牌来协调会话，保证每次只有一个用户能够传输数据。会话层提供了同步服务，通过在数据流中定义检查点(Checkpoint)来把会话分割成明显的会话单元。当网络故障出现时，从最后一个检查点开始重传数据。常见的会话层协议有：结构化查询语言(SQL)、远程进程呼叫(RPC)、X-windows系统、AppleTalk会话协议、数字网络结构会话控制协议(DNASCP)等。

6.表示层

OSI模型中，表示层以下的各层主要负责数据在网络中传输时不出错。但数据的传输没有出错，并不代表数据所表示的信息不会出错。表示层专门负责有关网络中计算机信息表示方式的问题。表示层负责在不同的数据格式之间进行转换操作，以实现不同计算机系统间的信息交换。除了编码外，还包括数组、浮点数、记录、图像、声音等多种数据结构，表示层用抽象的方式来定义交换中使用的数据结构，并且在计算机内部表示法和网络的标准表示法之间进行转换。表示层还负责数据的加密，以在数据的传输过程对其进行保护。数据在发送端被加密，在接收端解密。使用加密密钥来对数据进行加密和解密。表示层还负责文件的压缩，通过算法来压缩文件的大小，降低传输费用。

7.应用层应用层是OSI参考模型中最靠近用户的一层，它直接与用户和应用程序打交道，负责对软件提供接口以使程序能使用网络。与OSI参考模型的其他层不同的是，它不为任何其他OSI层提供服务，而只是为OSI模型以外的应用程序提供服务，如电子表格程序和文字处理程序。包括为相互通信的应用程序或进程之间建立连接、进行同步，建立关于错误纠正和控制数据完整性过程的协商等。应用层还包含大量的应用协议，如虚拟终端协议(Telnet)、简单邮件传输协议(SMTP)、简单网络管理协议(SNMP)、域名服务系统(DNS)和超文本传输协议(HTTP)等。3.2.3OSI各层间的关系同一台计算机的层间交互过程与同一层上不同计算机之间的相互通信过程是相互关联的。

每一层向其协议规范中的上层提供服务。

每层都与其他计算机中相同层的软件和硬件交换一些信息。

1. OSI模型每一层数据的名称为了使数据分组从源主机传送到目的主机，源主机OSI模型的每一层要与目标主机的每一层进行通信，如图3-3所示。用Peer-to-peercommunications(对等实体间通信)表示源主机与目的主机对等层间的通信。在这一过程中，每一层的协议交换的信息称为协议数据单元(PDU，ProtocolDataUnit)，通常在该层的PDU前面增加一个单字母的前缀，表示为哪一层数据。图3-3数据名称在网络通信中，通过传输该层的PDU到对方的同一层(对等层)，以实现通信。例如会话层通过传送SPDU和对端的会话层进行通信。从逻辑上讲，对等层间的通信是两个设备的同一层直接通信。而物理上，每一层都只与自己相邻的上下两层直接通信。下层通过服务访问点(SAP)为上一层提供服务。两个设备建立对等层的通信连接，即在各个对等层间建立逻辑信道，对等层使用功能相同的协议实现对话，如主机A的第二层不能和对方的第三层通信。同时，同一层之间的不同协议也不能通信，如主机A的E-mail应用程序不能和对方的Telnet应用程序通信。2.数据封装封装(Encapsulation)是指网络节点将要传送的数据用特定的协议头打包来传送数据，有时候也可能在数据尾部加上报文。OSI七层模型的每一层都对数据进行封装，以保证数据能够正确无误地到达目的地，并被终端主机理解及处理。下面来看一下数据从主机A到主机B的封装过程。图3-4应用OSI七层参考模型进行通信首先，主机的应用层信息转化为能够在网络中传播的数据，能够被对端应用程序识别；然后数据在表示层加上表示层报头，协商数据格式，是否加密，转化成对端能够理解的数据格式；数据在会话层加上会话层报头；依此类推，传输层加上传输层报头，这时数据称为段(Segment)，网络层加上网络层报头，称为数据包(Packet)，数据链路层加上数据链路层报头称为帧(Frame)；在物理层数据转化为比特流，传送到交换机，通过交换机将数据帧发向路由器；同理，路由器也逐层解封装：剥去数据链路层帧头部，依据网络层数据包头信息查找去往主机B的路径，然后封装数据发向主机B。主机B从物理层到应用层依次解封装，剥去各层封装报头，提取出主机发来的数据，完成数据的发送和接收过程。图3-5示意了数据封装的过程，图3-6示意了数据解封装的过程。图3-5发送方数据封装过程图3-6接收方数据解封装过程

3.同一台计算机之间相邻层的通信

OSI模型描述了在不同计算机上应用程序的信息是如何通过网络介质传送的。对于一个给定的系统的各层，当要发送的信息逐层向下传送时，信息越往低层就越不同于人类的语言，而是计算机能够理解的“1”和“0”。为了向相邻的高层提供服务，每一层必须知道两层之间定义的标准接口。为了使N层获得服务，这些接口定义N + 1层须向N层提供哪些信息，以及N层应向N + 1层提供何种返回信息。图3-7所示是OSI模型相邻层通信的一个例子。主机A发送信息给主机B。主机A的应用层与主机B的应用层通信，主机A的应用层再与主机A的表示层通信，主机A的表示层再与主机A的会话层通信，等等，直至到达主机A的物理层。物理层把信息放到网络物理介质上并把信息从网络物理介质上送走。信息在网络物理介质上传送并被主机B接收后，会以相反的方向向上通过主机B的各层(先是物理层，然后是数据链路层，等等)，最终到达主机B的应用层。图3-7OSI模型相邻层之间通信数据是由主机A中的一些应用程序生成的。例如用户输入一条E-mail消息。每层生成一个头部及所传数据一并传到下一层(图3-7中步骤①的箭头，表示数据在不同层的传递过程)。将数据传到下一层意味着下一层需要为上一层提供某种服务。要完成这些服务，下一层需要在包头或包尾中加入一些信息。例如，传输层发送其数据和包头；网络层在其包头中加入正确的网络层目的地址，以使包能被传送到其他计算机上。从各层的观点来看，在该层包头之后的比特被认为是数据。例如，第4层认为第5层、第6层和第7层的包头与原始的用户数据一起是一个大的数据字段。在应用程序生成数据之后，实现每层功能的软、硬件完成各自的工作，加入适当的包头和包尾。为实现在物理媒体上传输，物理层能够实现媒体发送信号，如图3-7中步骤②。当接收时(步骤③)，主机B启动其上的相邻层协议进行通信，如图3-7中的步骤④，指明了接收数据在协议栈中逐层向上递交处理的过程。具体步骤如下：①：物理层(第一层)保证比特的同步，并将接收的二进制数据放到缓存中。在将接收到的信号解码成比特流后，通知数据链路层已经收到一个帧。因此，第1层在媒体上已经提供了传递的比特流。②：数据链路层(第二层)检查帧尾的帧校验序列(FCS)，判断传输过程中是否有错误发生(差错控制)。如果有错误发生，丢弃此帧。检查数据链路层的地址，使主机B决定是否需要进一步处理这些数据。如果这个地址是主机B的地址，那么将在第2层的包头和尾之间的数据传递给第3层的软件。数据链路层通过该链路实现了数据的传输。③：检查网络层(第三层)的目的地址。如果该地址是主机B的地址(逻辑地址)，处理过程将会继续进行，将在第3层包头之后的数据传递给传输层(第4层)的软件。网络层实现了端到端的数据传输服务。④：如果传输层(第四层)选择了差错恢复，标识这段数据的计数器与确认信息(差错恢复)一起在第4层的包头中进行编码。在差错恢复和对输入数据进行重新排序后，将这些数据传递给会话层。⑤：会话层(第五层)可以用来保证一系列消息的完整性。如果没有完成后续的通信，收到的数据可能没有任何意义。第5层的包头中包含有标识字段意味着是一个不连续数据链的中间流而不是结束流。在会话层保证所有的流都完成后，将在第5层包头之后的数据传递给第6层的软件。⑥：表示层(第六层)定义并维护数据的格式。例如，如果数据是二进制数据而不是字符数据，包头会指明这一点。接收方并不会用主机B中缺省的ASCII字符集转换这些数据。通常，此类包头只包括在初始流中，而不包含在每个被传输的流(数据格式)中。在完成了数据格式的转换后，将数据传递给应用层的软件。⑦：应用层(第七层)处理最后的包头，然后检查真正的终端用户数据。这个包头指明了主机A与主机B已协商好的应用程序所使用的运行参数，该包头用于交换所有参数值。因此，通常只在应用程序初始化时才发送和接收这个包头。例如，在文件传输时，会相互传递所传输文件的长度和文件格式(应用参数)。

4.不同计算机上同等层之间的通信图3-3提供了同等层之间通信的概念模型。主机A的应用层与主机B的应用层通信。同样，主机A的传输层、会话层和表示层也与主机B的对等层进行通信。

OSI参考模型的分层禁止了不同主机间的对等层之间的直接通信。因此，主机A的每一层必须依靠主机A相邻层提供的服务来与主机B的对应层通信。假定主机A的第4层必须与主机B的第4层通信。那么，主机A的第4层就必须使用主机A的第3层提供的服务。第4层叫服务用户，第3层叫服务提供者。第3层通过一个服务接入点(SAP)给第4层提供服务。这些服务接入点使得第4层能要求第3层提供服务。3.3TCP/IP参考模型3.3.1TCP/IP参考模型层次划分

TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)是由美国国防部创建的，所以有时又称DoD(DepartmentofDefense)模型，是发展至今最成功的通信协议，它被用于构筑目前最大的、开放的互联网络系统Internet。TCP/IP是一组通信协议的代名词，这组协议使任何具有网络设备的用户能访问和共享Internet上的信息，其中最重要的协议是传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)。

TCP/IP也分为不同的层次开发，每一层负责不同的通信功能。但TCP/IP协议简化了层次结构，只有四层，由下而上分别为网络接口层、网络层、传输层、应用层，如图3-8所示。需要指出的是，TCP/IP是OSI模型之前的产物，所以两者间不存在严格的层对应关系。在TCP/IP模型中并不存在与OSI中的物理层与数据链路层相对应的部分，相反，由于TCP/IP的主要目标是致力于异构网络的互连，所以OSI中的物理层与数据链路层相对应的部分没有作任何限定。图3-8TCP/IP模型与OSI模型3.3.2TCP/IP模型各层的功能特征

1.网络接口层网络接口层是TCP/IP模型的最低层，负责接收从网络层交来的IP数据报，并将IP数据报通过底层物理网络发送出去，或者从底层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给网络层。网络接口层使采用不同技术的网络硬件之间能够互联，它包括属于操作系统的设备驱动器和计算机网络接口卡，以处理具体的硬件物理接口。

2.网络层网络层负责独立地将分组从源主机送往目标主机，涉及为分组提供最佳路径的选择和交换功能，并使这一过程与它们所经过的路径和网络无关。TCP/IP模型的网络层在功能上非常类似于OSI参考模型中的网络层，即检查网络拓扑结构，以决定传输报文的最佳路由。

3.传输层传输层的作用是在源节点和目的节点的两个对等实体间提供可靠的端到端的数据通信。为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。

4.应用层应用层为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提供网络接口。由于TCP/IP将所有与应用相关的内容都归为一层，所以在应用层要处理高层协议、数据表达和对话控制等任务。3.3.3TCP/IP各层主要协议

TCP/IP事实上是一个协议系列或协议簇，目前包含了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TCP/IP计算机网络。

1.网络接口层协议

TCP/IP的网络接口层中包括各种物理网协议，例如Ethernet、令牌环、帧中继、ISDN和分组交换网X.25等。当各种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是属于这一层的内容。

2.网络层协议网络层包括多个重要协议，主要协议有四个，即IP协议、ARP协议、RARP协议和ICMP协议。

网际协议(Internetprotocol，IP)是其中的核心协议，IP协议规定网际层数据分组的格式。

因特网控制消息协议(InternetControlmessageprotocol，ICMP)：提供网络控制和消息传递功能。

地址解释协议(Addressresolutionprotocol，ARP)：用来将逻辑地址解析成物理地址。

反向地址解释协议(Reverseaddressresolutionprotocol，RARP)：通过RARP广播，将物理地址解析成逻辑地址。

3.传输层协议传输层的主要协议有TCP协议和UDP协议。

传输控制协议(TransportControlProtocol，TCP)是面向连接的协议，用三次握手和滑动窗口机制来保证传输的可靠性和进行流量控制。

用户数据报协议(Userdatagramprotocol，UDP)是面向无连接的不可靠传输层协议。

4.应用层协议应用层包括了众多的应用与应用支撑协议。常见的应用协议有：文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、简单邮件传输协议SMTP、虚拟终端TELNET；常见的应用支撑协议包括域名服务DNS和简单网络管理协议SNMP等。3.3.4TCP/IP参考模型数据封装在TCP/IP网络模型中，网络必须执行以下5个转换步骤以完成数据封装的过程，如图3-9所示。图3-9TCP/IP模型数据封装

(1)生成数据。当用户发送一个电子邮件信息时，它的字母或数字字符被转换成可以通过互联网络传输的数据。

(2)为端到端的传输将数据打包。通过对数据打包来实现互联网的传输。通过使用段传输功能确保在两端的信息主机的电子邮件系统之间进行可靠的通信。

(3)在报头上附加目的网络地址。数据被放置在一个分组或者数据报中，其中包含了带有源和目的逻辑地址的网络报头。这些地址有助于网络设备在动态选定的路径上发送这些分组。

(4)附加目的数据链路层地址(MAC地址)到数据链路报头。每一个网络设备必须将分组放置在帧中。该帧的报头包括在路径中下一台直接相连设备的物理地址。

(5)传输比特。帧必须被转换成一种“1”和“0”的模式，才能在介质上(通常为线缆)进行传输。时钟功能(ClockingFunction)使得设备可以区分这些在介质上传输的比特。物理互联网络上的介质可能随着使用的不同路径而有所不同。例如，电子邮件信息可以起源于一个局域网(LAN)，通过校园骨干网，然后到达广域网(WAN)链路，直到到达另一个远端局域网上的目的主机。3.4OSI参考模型与TCP/IP模型的比较

OSI参考模型和TCP/IP参考模型有很多相似之处。它们都是基于独立的协议栈的概念，而且层的功能也大体相似。例如，在两个模型中，传输层及传输层以上的层都为希望通信的进程提供端到端的、与网络无关的传输服务，这些层形成了传输提供者。同样，在两个模型中，传输层以上的层都是传输服务的由应用主导的用户。除了这些基本的相似之处以外，两个模型也有很多差别。主要体现在以下几个方面：

1)出发点不同

OSI/RM作为国际标准而制定。在制定时，需要考虑各种情况，有时不得不走折中路线，从而造成OSI/RM大而全，协议的数量和复杂性都远高于TCP/IP，以致妨碍厂家开发相应的硬件和软件产品，影响市场占有率和发展。TCP/IP在制定开始就考虑其可用性、安全性、实用性、网络互联性以及处理瞬间大量信息量的能力，有很大的实用特色，同时又和流行的操作系统相结合，在实践中不断改进与完善，因而有强大的市场，被广大用户所接受。

2)对以下问题的处理方法不相同

(1)层次间的关系。OSI/RM是严格按“层次”关系处理的，各层之间不能越层实现通信。TCP/IP允许越层直接使用更底层次所提供的服务，这种“等级”关系减少了一些不必要的开销，提高了协议的效率。

(2)异构网互联问题。TCP/IP一开始就考虑到了，并将互联协议IP单设一层。但OSI/RM最初只考虑用一个标准的公用数据网互联不同系统，后来认识到互联协议的重要性，才在网络层划出一个子层来完成IP任务。

(3) OSI/RM开始只提供面向连接的服务，而TCP/IP一开始就将面向连接和无连接服务并重，因为无连接的数据报服务对互联网中的数据传送和分组话音通信是很方便的。此外，TCP/IP有较好的网络管理功能，而OSI/RM也是到后来才考虑这个问题的。3.5IEEE局域网协议标准

IEEE是电气和电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)的简称，主要负责有关电子和电气产品的各种标准的制定。IEEE于1980年2月成立了局域网标准委员会(简称IEEE802委员会)，专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE802标准。IEEE802所描述的局域网参考模型只对应OSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制LLC(LogicalLinkControl)子层与介质访问控制MAC(MediaAccessControl)子层。

802.1x协议是已完成标准化的一个符合IEEE802协议集的局域网接入控制协议，全称为基于端口的访问控制协议。能够在利用IEEE802局域网优势的基础上提供一种对连接到局域网的用户进行认证和授权的手段，达到了接受合法用户接入，保护网络安全的目的。802.1x认证又称EAPOE认证，主要用于宽带IP城域网。

802.1x协议起源于802.11协议，后者是标准的无线局域网协议，802.1x协议的主要目的是为了解决无线局域网用户的接入认证问题。

802.1x协议仅仅提供了一种用户接入认证的手段，并简单地通过控制接入端口的开/关状态来实现，这种简化适用于无线局域网的接入认证、点对点物理或逻辑端口的接入认证，而在可运营、可管理的宽带IP城域网中作为一种认证方式具有一定的局限性。各协议的含义及内容简释如下：

IEEE802.1D：STP算法。

IEEE802.1W：RSTP算法。

IEEE802.1S：MSTP算法。

IEEE802.1P：交换机与优先级相关的流量处理的协议。

IEEE802.1Q：虚拟桥接局域网协议，定义了VLAN以及封装技术，包括GARP协议及其源码、GVRP源码。

IEEE802.11：无线局域网。

IEEE802.2：LLC(LogicalLinkControl，逻辑链路控制)。

IEEE802.3是一篇非常重要的业界规范文档。其中最主要的就是规定了以太网的电气指标，从物理层的电路结构到链路层的MAC操作都有介绍。

IEEE802委员会目前有12个分委员会，这些分委员会的职能如下：

802.1—高层及其交互工作。提供高层标准的框架，包括端到端协议、网络互连、网络管理、路由选择、桥接和性能测量。

802.2—连接链路控制LLC，提供OSI数据链路层的高子层功能，提供LAN、MAC子层与高层协议间的一致接口。

802.3—以太网规范，定义CSMA/CD标准的总线介质访问控制(MAC)子层和物理层规范。

802.4—令牌总线网。定义令牌总线(TokenBus)介质访问控制(MAC)子层和物理层规范。

802.5—令牌环线网，定义令牌传环(TokenRing)介质访问控制(MAC)子层和物理层规范。

802.6—城域网MAN，定义城域网(MAN)的介质访问控制(MAC)子层和物理层规范(DQDB分布队列双总线)。

802.7—宽带技术咨询组，为其他分委员会提供宽带网络技术的建议和咨询。

802.8—光纤技术咨询组，为其他分委员会提供使用有关光纤网络技术的建议和咨询。

802.9—综合话音/数据局域网(IVDLAN)。定义综合话音/数据终端访问综合话音/数据局域网(包括IVDLAN、MAN、WAN)的媒体访问控制(MAC)子层和物理层规范。

802.10—可互操作局域网安全标准(SILS)。定义局域网互连安全机制。

802.11—无线局域网。定义自由空间媒体的媒体访问控制(MAC)子层和物理层规范。

802.12—按需优先(100VG-ANYLAN)。定义使用按需优先访问方法的100Mb/s的以太网标准。

802.14—定义了电缆调调制解调器(CableModem)标准。

802.15—定义了近距离个人无线网络标准。

802.16—定义了宽带无线局域网标准。目前，IEEE标准802.1～802.6已成为ISO的国际标准ISO8802-1～8802-6。

802.17—弹性分组环(ResilientPacketRing)。

802.18—无线管制(RadioRegulatory)TAG。

802.19—共存(Coexistence)TAG。

802.20—移动宽带无线接入(MobileBroadbandWirelessAccess，MBWA)。

802.21—媒质无关切换(MediaIndependentHandoff)。本章小结本章从计算网络的体系结构出发，阐述了计算机网络的OSI/RM与TCP/IP标准规范，分别对OSI/RM和TCP/IP模型的分层及功能特征应用作了概述。介绍了计算机网络体系结构的层、服务、数据处理等知识点及它们之间的关系和区别以及注意事项，提出了局域网协议标准，有针对性分析协议标准的使用范围。通过学习，要求熟悉和掌握计算机网络的体系结构、层和数据处理流程。要求掌握计算机网络体系结构的两种标准，掌握各标准的分层和对应的功能特征，明确标准对应关系，建立两种标准的区别和联系。为后续章节的学习打下网络体系结构基础。习题一、名词解释协议对等实体封装解封装二、填空题

1. OSI参考模型将网络分为

、

、

、

、

、

和

七层。

2.在计算机网络协议的层次结构中，下层为上层提供的服务可分为

和两类。

3. TCP/IP协议只有四层，由下而上分为

、

、

、

。

4.在TCP/IP协议中，网络层的主要协议有

、

、

和

。

5.在TCP/IP协议中，传输层的主要协议有

和

。

6.在TCP/IP协议中，常见的应用协议有

、

、

、

。三、选择题

1.从最基本的级别而言，计算机数据由()组成。

A.位B.字节C.分组D.以上答案都不对

2. OSI模型的()与错误检测、网络拓扑结构及介质访问有关。

A.物理层B.数据链路层C.传输层D.网络层

3. OSI模型的()建立、维护并管理应用程序之间的会话。

A.应用层B.会话层C.表示层D.传输层

4.下面哪一项最佳地描述了表示层的功能()。

A.它提供了数据表达的方式和编码的格式

B.它处理错误检测、网络拓扑结构及介质访问有关的问题

C.它为用户应用进程提供网络服务

D.为激活、维持和释放两端系统之间的物理链路定义了电气、机械、过程和功能的标准

5. OSI模型的()对数据传输、服务类型及异常报告进行了规定。

A.会话层B.网络层C.表示层D.数据链路层

6.关于封装，下面哪一条描述是不正确的？()

A.封装允许计算机进行数据通信

B.如果一台计算机想给另外一台计算机发送数据，数据首先要被一个称为封装的过程进行打包(分组)

C.封装发生在一层上

D.使用必要的协议信息对数据进行封装后再开始网络传输

7.在一台计算机上向另外一台计算机发送电子邮件信息时，下面的哪一项正确地描述了数据封装的5个步骤()。

A.数据、段、数据包、帧、比特

B.比特、帧、数据包、段、数据

C.数据包、段、数据、比特、帧

D.段、数据包、帧、比特、数据

8.在一个局域网上主机A要向主机B发送一封电子邮件，为了发送该信息，必须对数据进行封装。下面的哪一项正确地描述了数据封装的第一步()。

A.把文字及数字字符转化为数据

B.信息被分段成为容易传输的块

C.信息被增加了一个网络报头(源地址和目标地址)

D.信息被转化为二进制的格式

9.在一个局域网上主机A向主机B发送了一封电子邮件，在开始发送电子邮件之前，必须要对数据进行封装。下面哪一项正确地描述了在构成一个数据包以后发生的事情()。

A.数据包沿着介质被传送

B.数据包被放到一个帧里

C.该数据包被分段为若干帧

D.该数据包被转化为二进制格式

10.在一个局域网上主机A向主机B发送了一封电子邮件，在开始发送电子邮件之前，必须要对数据进行封装。下面哪一项正确地描述了将电子邮件信息的文字及数字字符转化为数据以后发生的事情()。

A.数据被转化为二进制的格式

B.向数据添加了一个网络报头

C.数据被分段成较小的块

D.将数据放到一个帧里

11.下面哪一项消息最佳地描述了一个数据报()。

A.一个信息发送到源设备，从而证实已接收到了完整的数据

B.路由选择信息的二进制表示

C.一个大小不超过100字节的数据分组

D.一个网络层的分组

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