第一章 计算机网络体系结构
计算机网络体系结构
2023
Computer Network Architecture
目录
1 OSI参考模型 2 TCP/IP参考模型
1
OSI参考模型
国际标准化组织（ISO）于1984年制定了著名的开放式系统互联 参考模型，简称OSI。
1.1 OSI参考模型
OSI参考模型将网络通信按功能分为7个层次，并定义了各层的功能、 层与层之间的关系、相同层次的两端如何通信等，软、硬件厂商可根据 此标准开发其产品，以便不同厂商的产品互相通信。
7 应用层(Application Layer) 6 表示层(Presentation Layer) 5 会话层(session Layer) 4 传输层(transport Layer) 3 网络层(Network Layer) 2 数据链路层(Data Link Layer) 1 物理层(Physical Layer)
2.4 TCP/IP参考模型各层涉及的主要协议
TCP/IP参考模型
应用层
传输层 网际层 网络接口
网络层的主要协议有4个：IP（网际协议）、 ARP（地址解析协议）、RARP（反向地址解 析协议）和ICMP（网际控制报文协议），其中 最核心的是IP协议。
2.4 TCP/IP参考模型各层涉及的主要协议
处理网络应用 数据表示 主机间通信 端到端的连接 寻址和最短路径 介质访问（接入） 二进制传输
OSI参考模型
1.2 OSI参考模型各层功能
பைடு நூலகம்
应用层
07
主要为用户的应用程序提供网络
表示层
模
通信服务。
型 各
会话层
05
建立、管理和中止不同机器上
层
考研-计算机网络经典试题
6．在一个采用 CSMA/CD 协议的网络中，传输介质是一根完整的电缆，
传输速率为 1Gbps，电缆中的信号传播速度是 200 000km/s。若最小数据
帧长度减少800 比特，则最远的两个站点之间的距离至少需要（
）
A.增加 160m B.增加 80m C.减少 160m D.减少 80m
盛 答案：D (800×2×108)/(1×109)=160的一半，即80m。
盛 威
0~7 的帧。当计时器超时时，若发送方只收到 0、2、3 号帧的确认，则发送
网 方需要重发的帧数是（
）
：
专 业
A.2
B.3
C.4
D.5
的 计
答案：C（收到3号帧的确认，说明0~3已收到，丢失了4~7号帧，共4帧）
算
机
学
习
网
站
6
第三章 数据链路层
3. 数据链路层采用选择重传协议(SR)传输数据，发送方已发送了0 ~ 3号数
业 的
区别。此题中只收到1号帧的确认，0号，2号帧超时，由于对1号帧的确认不
计 算
是累积确认的作用，因此发送方认为接收方没有收到0、2号帧，所以重传这
机 两帧。）
学
习 网
4.下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是 （
）
站 A.CSMA B.CDMA C.CSMA/CD D.CSMA/CA
D. 数据冲突问题
算 机
答案：B
学 习
11. 用集线器连接的工作站集合（
）
网 站
A.同属一个冲突域，也同属一个广播域
B.不属一个冲突域，但同属一个广播域
C.不属一个冲突域，也不属一个广播域
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构计算机网络体系结构是指将计算机网络划分为不同的层级，并在每个层级中定义特定的功能和协议。
这种分层结构有助于网络的设计、维护和扩展。
在计算机网络体系结构中，常用的是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
下面是TCP/IP参考模型的五层结构：1. 物理层：该层负责物理传输介质的传输，例如光纤、电缆等。
它定义了连接计算机所需的硬件细节，以及数据的电压、信号速率等特性。
在此层上，数据以比特流的形式传输。
2. 数据链路层：该层负责将原始的比特流转换为有意义的数据帧，并提供传输信道的错误检测和纠正。
它通常有两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。
3. 网络层：该层负责在计算机网络中进行数据包的路由和转发。
它使用IP地址来标识不同的网络设备，并为数据包选择合适的路径。
在此层上，数据被划分为小块，并加上源和目的地的网络地址信息。
4. 传输层：该层负责在源和目的地之间提供可靠的数据传输。
它使用TCP和UDP协议来实现数据的分段和重新组装，以及连接的建立和终止。
在此层上，数据被划分为报文段，每个报文段都有序号和检验和。
5. 应用层：该层提供应用程序访问网络的接口，并为各种网络应用提供服务。
它包括HTTP、FTP、SMTP等协议，用于实现Web浏览、文件传输、电子邮件等常见的应用功能。
这种分层结构的优点在于，每个层级的功能和协议都相对独立，可以由不同的厂商和团队进行独立开发和测试。
同时，各层之间的接口规范也使得不同厂商的设备能够互相兼容和交互操作。
此外，通过将网络分解为多个层级，可以更好地进行网络故障诊断和故障隔离，提高网络的可靠性和可扩展性。
总之，计算机网络体系结构的分层设计为网络的建设、管理和维护提供了一种有效的方法。
它不仅可以提供高效的数据传输和服务提供，同时也为网络的安全性和可靠性提供了保障。
计算机网络体系结构的分层设计是网络通信的基础。
通过将网络的各个功能划分为不同的层级，可以使得不同的网络设备和应用程序可以按照规定的协议进行交互，实现信息的传输和交换。
计算机网络的体系结构
2.2 计算机网络的体系结构（1）
❖ 计算机网络的体系结构：对计算机网络及其
部件所完成功能的比较精确的定义。即从功
能的角度描述计算机网络的结构。是层次和
协议的集合。
❖ 注意:计算机网络体系结构仅仅定义了网络及
其部件通过协议应完成的功能；不定义协议
的实现细节和各层协议之间的接口关系。
主要内容
❖ 1计算机网络的构成
1.1 资源子网 1.2 通信子网 ( 点到点通道；广播通道 )
❖ 2计算机网络的体系结构
2.1 计算机网络功能的分层 2.2 协议和协议的分层结构 2.3 计算机网络的体系结构
❖ 3典型计算机网络参考模型
3.1 计算机网络的标准化
2.1 计算机网络的构成（1）
❖ 计算机网络的构成
协议的分层原则 （layering principle）
❖ Layer N software on the destination computer must receive exactly the message sent by layer N software on the sending computer. Mathematically, if the sender applies a transformation T, the receiver must apply the inverse T-1.
每条线路两端的结点利用波形进行二进制通信； 无差错的信息传送 多个用户共享一条物理线路
2.2 计算机网络的体系结构（3）
信息缓冲和流量控制 会话控制 满足各种用户、各种应用的访问要求
❖ 上述功能有三个显著特点
上述功能必须同时满足一对用户 用户之间的通信功能是相互的 这些功能分散在各个网络设备和用户设备中。
王道计算机网络第一章计算机网络体系结构思维导图脑图
数据通信
联网计算机之间的各种信息的传输
计算机网络的功能
信息传递 分布式管理
同一个计算机网络上的其他计算机可使用某台计算机的计算机资源的行为，可共 享硬件、软件、数据
多台计算机各自承担同一工作任务的不同部分
提高可靠性
负载均衡
计算机网络的发展
第一阶段 第二阶段
网络把许多计算机连接在一起，而互联网则把许多网络连接在一起，因特网是世 界上最大的互联网
Ethernet PPP
协议
数据链路层
比特传输
物理层
五层参考模型
数据封装与解封装
规定传输数据的格式
语法
协议【水平】
规定所要完成的功能
语义
三大要素
规定各种操作的顺序
同步
上层使用下层服务的入口
接口（访问服务点SAP）
下层为相邻上层提供的功能调用
服务【垂直】
为什么要分层 分层的基本原则
分层结构、协议、接口、服务
为完成用户所要求的功能而应传送的数据 控制协议操作的信息
对等层次之间传送的数据单位
星型
按拓扑类型
环型
网状型
常用于广域网
...
按传输技术
广播式网络 点对点网络
共享公共通信信道 使用分组存储转发和路由选择机制
速率
速率即数据率或称数据传输率或比特率 连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率
带宽
表示网络的通信线路传输数据的能力，通常是指单位时间内从网络中的某一点到 另一点所能通过的“最高数据率”，单位是“比特每秒”
C/S方式 P2P方式 为边缘部分服务 实现数据通信
通信子网
应用层 表示层
功能组成
《计算机网络第一章》课件
计算机网络的应用领域
计算机网络广泛应用于各个领域，如互联网、企业网络、社交媒体和物联网等。
1
互联网
互联网是全球最大的计算机网络，用于连接全球各地的计算机和网络。
2
企业网络
企业网络连接各个部门和办公地点的计算机，实现内部信息共享和协同工作。
3
社交媒体
社交媒体平台利用计算机网络，实现用户之间的信息交流和社交互动。
连接世界
计算机网络将世界各地的计算 机连接在一起，让人们可以实 现远程通信和信息共享。
全球化
计算机网络使得信息可以在全 球范围内自由传播，推动了全 球化的发展。
数据交换
计算机网络通过数据交换的方 式，实现不同计算机之间的信 息传输和共享。
计算机网络的定义与分类
计算机网络根据规模和传输方式的不同可以分为广域网、局域网和城域网等不同分类。
1
数据传输
计算机网络通过数据传输的方式，实现不同计算机之间的信息交流和共享。
2
资源共享
计算机网络可以共享硬件设备、软件应用和数据库等资源，提高资源利用效率。
3
通信和交互
计算机网络提供各种通信方式，并实现用户之间的信息交流和互动。
计算机网络的体系结构
计算机网络的体系结构可以分为两层、三层和七层模型等不同层次结构。
《计算机网络第一章》 PPT课件
计算机网络是指将地理位置不同的计算机连接起来，共享信息和资源的系统。 本课件将从概述、功能与特点、体系结构、网络层次模型与协议、应用领域 和发展趋势等方面介绍计算机网络。
计算机网络概述
计算机网络是由多台计算机通过通信链路连接起来，在进行数据交换和共享资源的基础上实现信息传输 的系统。
广域网（WAN）
计算机网络体系结构
协议
面向连接的协议:在使用时用户首先要建立连接，连接建立 再传输数据，数据传送完后，拆分连接。连接的建立和拆分都
是通过控制报文完成的。 无连接的协议：每个报文带有完整的目标地址,并且每个报文 都是单独发送的,经由系统选定的线路传递. 无连接服务只有传输数据阶段,无连接的建立和拆分阶段
区分“面向连接服务”和“无连接服务”的概念：
打电话和寄信：两个人如果要通电话，必须先建立连接 ——拨号，等待应答后才能相互传递信息，最后还要释 放连接——挂电话。 寄信就没有那么复杂了，地址姓名填好以后直接往邮筒 一扔，收信人就能收到。
（4）分组: 在网络通信中,每一层都要对上一层传来的数据报文进行 处理,由于硬件、操作系统、协议规定等原因规定了本层 每一次能处理的数据报文的最大长度限制，必然要对上 层传来的大的数据报文进行拆分，再将每一段封装成新 的数据报文发送给下一层。 运输层有拆分和拼装数据的功能，拆分得到的段称为分 组（或称为：包）
一、计算机网络通信协议
计算机网络通信协议是用来定义并实现网络通信的一组规则
和参数。
由于计算机之间的通信涉及的因素多而复杂，包括：通信线 路、传输技术、计算机硬件、软件、应用业务、安全等，所 以对计算机网络中的协议采用分层划分和管理。
分层的优点：将复杂的网络通信问题分解为多个可在不同层 次上处理的部分；提供了模块化的设计，对部分层的修改、 增加不影响其他层。
协议是通信双方达成的一致约定。简单地 说，协议是系统之间横向的约定。 两个实体 要想成功的通信，它们之间交流什么、怎样交 流及何时交流，都必须遵从彼此约定的一些规 则，这些规则的集合称为协议.
接口是一个系统内部两个相邻层间的一组 约定，反映了相邻层之间的关系。用于相邻层 之间按照一定规则交换信息 .简单地说，接口 是系统内部纵向的约定，包括下一层向上一层 提供哪些服务，而上一层如何使用这些服务。
计算机网络复习考试资料(范围)
第一章计算机网络体系结构一、习题1、比特的传播时延与链路带宽的关系（）。
A．没有关系 B. 反比关系C. 正比关系D. 无法确定2、计算机网络中可以没有的是（）。
A. 客服机B. 操作系统C. 服务器D. 无法确定3、在OSI参考模型中，提供流量控制的层是第（1）层；提供建立、维护和拆除端到端连接的层是（2）；为数据分组提供在网络中路由功能的是（3）；传输层提供（4）的数据传送；为网络层实体提供数据发送和接收功能和过程的是（5）。
（1）A. 1、2、3 B. 2、3、4 C. 3、4、5 D. 4、5、6（2）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层（3）A. 物理层 B. 数据链路层 C.网络层 D. 传输层（4）A. 主机进程之间 B. 网络之间 C. 数据链路层 D. 物理线路层（5）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层4、计算机网络的基本分类方法主要有两种：一种是根据网络所使用的传输技术；另一种是根据（）。
A. 网络协议B. 网络操作系统C. 覆盖范围与规模D. 网络服务器类型与规模5、计算机网络从逻辑功能上可分为（）。
Ⅰ.资源子网Ⅱ.局域网Ⅲ.通信子网Ⅳ.广域网A. Ⅱ、ⅣB.Ⅰ、ⅢB. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅲ、Ⅳ6、计算机网络最基本的功能是（）。
Ⅰ. 流量控制Ⅱ.路由选择Ⅲ. 分布式处理Ⅳ. 传输控制A. Ⅰ、Ⅱ、ⅣB. Ⅰ、Ⅲ、ⅣC. Ⅰ、ⅣD. Ⅲ、Ⅳ7、世界上第一个计算机网络是（）。
A. ARPANETB. 因特网C. NSFnetD. CERNET8、物理层、数据链路层、网络层、传输层的传输单位（或PDU）分别是（）。
Ⅰ.帧Ⅱ. 比特Ⅲ.报文段Ⅳ.数据报A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、Ⅲ B. Ⅱ、Ⅰ、Ⅳ、ⅢC.Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ、ⅢD. Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ9、设某段电路的传播时延是10ms，带宽为10Mbit/s，则该段电路的时延带宽积为（）。
A. 2×105 bitB. 4×105 bitC. 1×105 bitD. 8×105 bit时延带宽=传播时延×信道带宽时延带宽积=10×10 ×10×10 bit=1×10 bit10、在OSI参考模型中，第N层与它之上的第N+1层的关系是（）。
chap1_计算机网络体系结构
• 计算机网络体系结构与参考模型
– 计算机网络分层结构 – 计算机网络协议、接口、服务等概念 计算机网络协议、接口、 – ISO/OSI参考模型和 参考模型和TCP/IP模型 参考模型和 模型
9
计算机网络的作用
• 21 世纪的重要特征就是数字化、网络化和 世纪的重要特征就是数字化、 信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 • 网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经 济的重要基础。 济的重要基础。 • 网络是指“三网”，即电信网络、有线电视 网络是指“三网” 即电信网络、 网络和计算机网络。 网络和计算机网络。 • 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。
2
考查目标
• 掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法； 掌握计算机网络的基本概念、基本原理和基本方法； • 掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议，了解 掌握计算机网络的体系结构和典型网络协议， 典型网络设备的组成和特点， 典型网络设备的组成和特点，理解典型网络设备的 工作原理； 工作原理； • 能够运用计算机网络的基本概念、基本原理和基本 能够运用计算机网络的基本概念、 方法进行网络系统的分析、设计和应用。 方法进行网络系统的分析、设计和应用。
5
参考教材3 参考教材
• Andrew S. Tanenbaum. 计算 机网络（ 机网络（第4 ）．潘爱民 版）．潘爱民 北京： 译．北京：清华 大学出版社， 大学出版社， 2004
6
第1章 章 计算机网络体系结构
内容提要
• 计算机网络概述
– 计算机网络的概念、组成与功能 计算机网络的概念、 – 计算机网络的分类 – 计算机网络与互联网的发展历史 – 计算机网络的标准化工作及相关组织
计算机网络复习题
第一章计算机网络体系结构一、单项选择1、计算机网络中可以没有的是___D___。
A 客户机B 服务器C 操作系统D 数据库管理系统2、下列说法正确的是____D__。
A 在较小范围内布置的一定是局域网，而在较大范围内布置的一定是广域网B 城域网是连接广域网而覆盖园区的网络C 城域网是为淘汰局域网和广域网而提出的一种网络技术D 局域网是基于广播技术发展起来的网络，广域网是基于交换技术发展起来的网络3、计算机网络最重要的功能是______。
A 数据通信B 资源共享C 节省费用D 提高可靠性4、局域网和广域网之间的差异不仅在于他们所能覆盖的范围不同，而且还在于他们的_____不同。
A 所使用的介质不同B 所使用的协议C 所支持的通信量D 所提供的服务5、下面的选项中，网格型网络的特点____。
A 不容易配置B 不太稳定C 扩展性不好D 容易发生故障6、相对于OSI的7层参考模型的低4层，TCP/IP模型内对应的层次有__B___。
A 传输层、互联网层、网络接口层和物理层B 传输层、互联网层、网络接口层C 传输层、互联网层、ATM层和物理层D传输层、网络层、数据链路层和物理层7、下述说法正确的是_____。
A 网络层的协议是网络层内部处理数据的规定B 接口实现的是人与计算机之间的交互C 在应用层与网落层之间的接口上交换的是包D 上一层的协议数据单元就是下一层的服务数据单元8、以下说法正确的是__B____。
A PDU的长度越大越好B PDU的长度越小越好C PDU的长度不要太大，但也不能太小D PDU的长度没有规定，可随便定9、在OSI参考模型中，表示层提供的功能是_____。
A 交互管理B 透明传输C 死锁管理D 文本压缩10、在OSI参考模型中，第n层与它之上的第n+1层的关系是______。
A 第n层为第n+1层提供服务B 第n+1层为从第n层接收的报文添加一个报头C 第n层使用第n+1层提供服务D 第n层和第n+1层提供服务互不影响11、在OSI参考模型中，自下而上第一个提供端到端服务的层次是_____。
计算机网络的体系结构
只看这两个文件传送模块 好像文件及文件传送命令 是按照水平方向的虚线传送的
主机 2 文件传送模块
把文件交给下层模块 进行发送
把收到的文件交给 上层模块
再设计一个通信服务模块
主机 1 文件传送模块
通信服务模块
只看这两个通信服务模块 好像可直接把文件 可靠地传送到对方
主机 2 文件传送模块
通信服务模块
实体、协议、服务 和服务访问点（续）
●本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的 协议。
●下面的协议对上面的服务用户是透明的。
●协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间 通信的规则。
●服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过 层间接口提供的。
●同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为 服务访问点 SAP (Service Access Point)。
● 但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 。
五层协议的体系结构
5 应用层 4 运输层 3 网络层 2 数数据据链链路路层层 1 物理层
● 应用层(application layer) ● 运输层(transport layer) ● 网络层(network layer) ● 数据链路层(data link layer) ● 物理层(physical layer)
著名的协议举例
【例1-1】
占据东、西两个山顶的蓝军1和蓝军2与驻扎在 山谷的白军作战。其力量对比是：单独的蓝军1 或蓝军2打不过白军，但蓝军1和蓝军2协同作战 则可战胜白军。现蓝军1拟于次日正午向白军发 起攻击。于是用计算机发送电文给蓝军2。但通 信线路很不好，电文出错或丢失的可能性较大 （没有电话可使用）。因此要求收到电文的友 军必须送回一个确认电文。但此确认电文也可 能出错或丢失。试问能否设计出一种协议使得 蓝军1和蓝军2能够实现协同作战因而一定（即 100 %而不是99.999…%）取得胜利？
《计算机网络》第1章：计算机网络体系结构
《计算机⽹络》第1章：计算机⽹络体系结构第1章计算机⽹络体系结构1.1计算机⽹络概述计算机⽹络是⼀个将分散的、具有独⽴功能的计算机系统，通过通信设备与线路连接起来，由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。
计算机⽹络是互连的、⾃洽的计算机系统的集合。
⼀个完整的计算机⽹络主要由硬件、软件、协议三⼤成分组成，缺⼀不可。
硬件由主机（端系统）、通信链路（双绞线、光纤）、交换设备（路由器、交换机）、通信处理机（⽹卡）等组成。
计算机⽹络由通信⼦⽹和资源⼦⽹组成。
计算机⽹络的功能：数据通信、资源共享、分布式处理、提⾼可靠性、负载均衡计算机⽹络的分类按分布范围分：⼴域⽹（WAN）、城域⽹（MAN）、局域⽹（LAN）、个⼈区域⽹（PAN）。
按交换技术分：电路交换⽹络、分组交换⽹络、报⽂交换⽹络。
按拓扑结构分：星形⽹络、总线型⽹络、环形⽹络、⽹状形⽹络按传播技术分：⼴播式⽹络、点对点⽹络按使⽤者分：公⽤⽹、专⽤⽹按传输介质分：有线⽹、⽆线⽹RFC（Request For Comments）上升为因特⽹正式标准需经过以下四个阶段：因特⽹草案、建议标准（这个阶段开始成为RFC⽂档）、草案标准、因特⽹标准。
计算机⽹络的性能指标：带宽：⽹络的通信线路所能传送数据的能⼒，单位是『⽐特每秒（b/s）』时延：指数据（⼀个报⽂或分组）从⽹络（或链路）的⼀段传送到另⼀端所需要的总的时间。
n 发送时延：节点将分组的所有⽐特推向（传输）链路所需的时间。
也称传输时延。
发送时延=分组长度/信道宽度n 传播时延：电磁波在信道中传播⼀定的距离需要花费的时间。
传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速度n 处理时延：数据在交换节点为存储转发⽽进⾏的⼀些必要的处理所花费的时间。
n 排队时延：等待输⼊队列和输出队列处理所需时间。
总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 //排队时延和处理时延⼀般忽略不计⾼速链路提⾼的仅是数据发送速率⽽不是⽐特在链路上的传播速度。
计算机网络基础——第1章
一些互相连接的、自治的计算机的集合。
计算机网络与分布式计算机系统
分布式计算机系统最主要的特点：
整个系统中的各个计算机对用户都透明。
计算机网络和分布式计算机系统的 区别主要是软件的不同 计算机
计算机网络的功能
资源共享 数据通信 分布式信息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性 网络管理 节省投资
“开放” —— 只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位 于世界上任何地方的，也遵循OSI标准的其他任何系统进 行通信。 “系统” —— 在现实的系统中与互连有关的各个部分。
应用层
应用层
表示层
表示层
会话层
会话层
传输层
传输层
网络层
网络层
数据链路层
数据链路层
物理层
物理层
通过各种控制协议，将有差错的物理 向两个表示层提供建立和使用连接的 处理信息编码、数据格式转换和加密 通过路由选择算法，通过通信子网为 物理层、数据链路层、网络层 为用户提供可靠的端到端的差错和流 透明的传送比特流 直接向用户提供服务 信道变为无差错的、能可靠传输数据 方法。 解密。 报文或分组选择最恰当的路径。 量控制，保证报文的正确传输。 和传输层主要是提供电信传输 物理层的功能： 帧的数据链路。 应用层的功能： 会话层的功能： 表示层的功能： 网络层的功能： 传输层的功能： 确定与传输媒介的接口的一些特性。 功能，以节点到节点之间的通 介质访问控制层 (MAC)，用于解决共 1. 作为用户应用程序与网络间的接口； 1. 允许用户之间建立、维持和终止会 1. 协商和建立数据交换的格式，解决 提供路由选择、拥塞控制，通过路 1. 提供建立、维护和拆除传输连接的 机械特性：指明接口所用接线器的形 信为主。 享型网络中多用户对信道竞争的问题。 2. 话，并对会话进行有效的管理； 使用户的应用程序能够与网络进行 各应用程序之间在数据格式表示上的 径选择将信息从最合适的路径由发送 状和尺寸、引线数目和排列、固定和 功能，使用面向连接的数据传输； 逻辑链路控制子层 (LLC)，建立和维护 交互式联系。 锁定装置等。 差异； 端传送到目的端； 2. 提供会话流量控制与交叉会话功能； 2. 提供可靠的端到端的数据传输、差 网络连接，执行差错校验、流量控制 电气特性：指明在接口电缆的各条线 2. 使用远程地址建立连接。 处理字符集和数字的转换，即负责 2. 将数据转换成数据包； 错和流量控制； 3. 和链路控制。 上出现的电压的范围。 设备之间所需要的字符集或数字转换； 3. 建立和管理网络连接； 3. 监控服务质量。 会话层、表示层、应用层则以 数据链路层的功能： 功能特性：指明某条线上出现的某一 3. 向传输层指出未恢复的差错，根据 负责数据压缩与恢复，以减少数据 4. 提供使用者和应用程序之间的 1. 电平的电压表示何种意义。 数据链路的建立、维护与释放 传输量； 传输层的要求选择服务质量。 处理功能为主。 2. 规程特性：指明对于不同功能的各种 数据帧的装配与分解 4. 数据的加密和解密。 可能事件的出现顺序。 3. 数据帧传输顺序的控制 4. 差错检测与控制
计算机网络体系结构
包括所有应用方面的协议。
如：Web服务，上传、下载网页，信息分
别如何组织。
不同的系统之间的文件传输的方式不
同，但表示的形式必须一致。
OSI模型的数据传输
发送进程 接收进程
7 应用层 6 表示层 5 会话层 4 传输层 3 网络层 2 数据链路层 1 物理层
应用协议 表示协议 会话协议 传输协议 网络协议 DH NH TH SH PH
传输层将把高层要求传输的数据分成若干个报文。 报文与桢不一样，桢只有桢标志（起始标记、结束 标记），而报文有信源和信宿的地址及端口，报文 的顺序号，确认号等。
底三层的通信对象通常是路由器；传输层是端到端
的，必须考虑报文怎样才能从源端正确的传递到目 的端。而源端和目的端通常都是主机。
会话层
第一章 计算机网络基础（二）
本章主要内容
网络体系结构的相关概念 OSI参考模型 TCP/IP参考模型 实际使用的参考模型
网络的体系结构的相关概念
网络的体系结构就是为了完成计算机间的通信， 把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规 定了同层次实体通信的协议及相邻层之间的接口服 务。简单的说，将这些同层实体通信的协议及相邻 层接口统称为网络体系结构。
TCP/IP 是网络互联协议，只考虑网络之间的
互联。
TCP/IP参考模型
OSI参考模型
应用层 表示层
TCP/IP参考模型
应用层 模型中 不存在 传输层 互联网层
会话层
传输层 网络层
数据链路层
物理层
网络接口层
五层协议的体系结构
5 4 3 应用层 运输层 网络层
数据链路层 数据链路层
计算机网络第一章概述
04
CATALOGUE
计算机网络体系结构
网络协议与层次结构
网络协议
为进行网络中的数据交换而建立的规 则、标准或约定。网络协议由语法、 语义和同步三个要素组成。
层次结构
将计算机网络体系结构的通信协议划 分为多个层次，每个层次实现一部分 相对独立的功能，各层之间相互配合 ，完成数据交换的全过程。
OSI七层模型
每台计算机都连接到网络中，但 信息传输是点对点进行的，即一 台计算机发出的信息只被指定的 另一台计算机接收。
按拓扑结构分类
星型拓扑
总线型拓扑
所有计算机都连接到一个中心节点上，中 心节点控制全网的通信，任何两台计算机 之间的通信都要通过中心节点。
所有计算机都连接在一条公共传输线路上 ，信息在这条线路上传输，且能被所有计 算机接收。
中继器
中继器的作用
中继器是网络物理层的一种连接设备，对网络上的信号进行放大和整形，以扩展网络的传输距离。
中继器的特点
中继器只工作在物理层，对高层协议完全透明；中继器只能连接两个相同网络的网段，不能连接不同 网络的网段。
集线器
集线器的功能
集线器是一种特殊的中继器，作为网络传输介质的中央节点，克服了介质单一通道的缺 陷。
计算机网络第一章 概述
目录
• 计算机网络基本概念 • 计算机网络的分类 • 计算机网络的发展历程 • 计算机网络体系结构 • 计算机网络硬件设备 • 计算机网络软件设备
01
CATALOGUE
计算机网络基本概念
计算机网络的定义
计算机网络是由多台地理上分散的、 具有独立功能的计算机通过通信设备 和线路连接起来，在相应软件支持下 实现数据通信和资源共享的系统。
计算机网络的功能
计算机网络学习笔记（一）之计算机网络体系结构
计算机⽹络学习笔记（⼀）之计算机⽹络体系结构正在学习计算机⽹络，为了⽅便⽇后回忆，在此记录⾃⼰的学习笔记。
先放上思维导图！⽅便记忆1.1⽹络的⽹络计算机⽹络：结点+链路互连⽹：通过路由器把⽹络互连起来，构成计算机⽹络互联⽹：特指Internet，是全球最⼤的、开放的、采⽤通⽤协议进⾏众多⽹络相连的特定计算机⽹络。
特点：连通性和共享主机：与⽹络相连的计算机1.2互联⽹基础结构发展的三个阶段第⼀阶段：从单个⽹络ARPANET向互联⽹发展得过程第⼆阶段：建成三级结构的互联⽹第三阶段：逐渐形成了多层次ISP结构的互联⽹ISP：互联⽹服务提供商1.3互联⽹的组成边缘部分+核⼼部分1.边缘部分由所有连接在互联⽹上的主机（端系统）组成端系统之间的通信：主机A的某个进程与主机B的另⼀个进程进⾏通信两种通信⽅式：（1）客户端/服务端⽅式（C/S⽅式）：进程之间的服务与被服务（2）对等⽅式（P2P⽅式）：不区分服务与被服务关系⽤户直接使⽤来进⾏通信和资源共享2.核⼼部分重要⼯作者：路由器路由器：实现分组交换，转发收到的分组疑问：什么是分组交换？数据交换是实现数据通过⽹络核⼼从源主机到另⼀个主机!1.为什么需要数据交换？1).链路问题 2).连通性 3).⽹络规模2.什么是交换？动态转接——把⼀条电话线转接到另⼀条电话线，使之连通动态分配传输路线的资源3.数据交换的类型数据交换类型注：计算机交换⽅式绝⼤多数是分组交换，极少数是电路交换，绝不可能是报⽂交换1.4计算机⽹络的类别1.按⽹络作⽤范围：⼴域⽹、城域⽹、局域⽹、个⼈区域⽹2.按⽹络的使⽤者：公⽤⽹、专⽤⽹3.⽤来把⽤户接⼊互联⽹的⽹络1.5计算机性能计算机⽹络的性能速率：数据的传送速度（单位：bit/s）带宽：在单位时间内⽹络中的某信道所能通过的“最⾼数据率”吞吐量：在单位时间内通过某个⽹络的数据量时延：数据从⽹络的⼀端传送到另⼀端所需的时间包括：1）发送时延2）传播时延3）处理时延4）排队时延总时延=发送时延+传播时延+处理时延+排队时延时延带宽积：传播时延 x 带宽往返时间RTT：从发送⽅到接收⽅总共经历的时间利⽤率：分为信道利⽤率和⽹络利⽤率1.6计算机⽹络的体系结构体系结构=层+协议（协议是⽔平的、服务是垂直的）⽹络协议：为进⾏⽹络的数据交换⽽建⽴的规则（标准或约定）协议三要素：语法、语义、同步（1）语法：数据与控制信息的结构或格式。
第一章 计算机网络体系结构(题目)
第一章计算机网络体系结构【例 1.1】计算机网络可以被理解为（）A．执行计算机数据处理的软件模块B．由自主计算机互连起来的集合体C．多个处理器通过共享内存实现的紧耦合系统D．用于共同完成一项任务的分布式系统【例 1.2】广域网中广泛采用的拓扑结构是（）A．树型 B.网状 C星型 D.环型【例 1.3】局域网与广域网之间的差异不仅仅在于它们所能覆盖的地理范围不同，而且还在于（）A.所使用的传输介质不同B.所提供的服务不同C.所能支持的通信量不同D.所使用的协议不同【例 1.4】OSI参考模型中，网络层、数据链路层和物理层传输的协议数据单元（PDU）分别称为（）A. 报文（message）、帧（frame）、比特（bit）B. 分组（packet）、报文（message）、比特（bit）C. 分组（packet）、帧（frame）、比特（bit）D. 数据报（datagram）、帧（frame）、比特（bit）【例 1.5】在TCP/IP协议簇的层次中，解决计算机之间通信问题的是（）A．网络接口层 B.网络层 C.运输层 D.应用层【例 1.6】在OSI参考模型中，服务原语可划分为4类，包括请求、指示、响应和（）A.答复B.确认C.应答D.接收【例 1.7】一个系统的协议结构有N层，应用程序产生M字节长的报文，网络软件在每层加上h字节的协议头，网络带宽中有多大比率用于协议头信息的传输？【例 1.8】请描述OSI模型中数据流动的过程。
精选试题练习【题 1.1】计算机网络可以被看成是自治的计算机系统的集合，其中“自治的计算机”主要指（）A.可以独立运行的计算机B.网络计算机C.裸机D.网络终端【题 1.2】将计算机与计算机之间连接起来实现资源共享和数据通信，属于计算机网络发展的（）A.联机系统阶段B.计算机网络阶段C.标准化网络阶段D.网络互连和高速网络阶段【题 1.3】计算机网络中可以共享的资源包括（）A.客户机和服务器B.硬件、软件和数据C.主机、CPU、内存和外部设备D.计算机和传输介质【题 1.4】一下不属于协议的三要素的是（）A.语法B.语义Ｃ．时序 Ｄ．异步【题1.５】通信协议包括了对通信过程的说明，规定了应当发出哪些控制信息，完成哪些动作以及做出哪些应答，并对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释。
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（答案仅供参考如有不对请自己加以思考）第一章计算机网络体系结构一、习题1．比特的传播时延与链路带宽的关系（）。
A．没有关系 B. 反比关系C. 正比关系D. 无法确定2.计算机网络中可以没有的是（）。
A. 客服机B. 操作系统C. 服务器D.无法确定3.在OSI参考模型中，提供流量控制的层是第（1）层；提供建立、维护和拆除端到端连接的层是（2）；为数据分组提供在网络中路由功能的是（3）；传输层提供（4）的数据传送；为网络层实体提供数据发送和接收功能和过程的是（5）。
（1）A. 1、2、3 B. 2、3、4 C. 3、4、5 D. 4、5、6（2）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层（3）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D.传输层（4）A. 主机进程之间 B. 网络之间 C. 数据链路层 D. 物理线路层（5）A. 物理层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 传输层4.计算机网络的基本分类方法主要有两种：一种是根据网络所使用的传输技术；另一种是根据（）。
A. 网络协议B. 网络操作系统C. 覆盖范围与规模D. 网络服务器类型与规模5.计算机网络从逻辑功能上可分为（）。
Ⅰ.资源子网Ⅱ.局域网Ⅲ.通信子网Ⅳ.广域网A.Ⅱ、ⅣB.Ⅰ、ⅢB. Ⅰ、Ⅳ D. Ⅲ、Ⅳ6. 计算机网络最基本的功能是（）。
Ⅰ. 流量控制Ⅱ.路由选择Ⅲ. 分布式处理Ⅳ. 传输控制A. Ⅰ、Ⅱ、ⅣB.Ⅰ、Ⅲ、ⅣC. Ⅰ、ⅣD. Ⅲ、Ⅳ7.世界上第一个计算机网络是（）。
A.ARPANETB. 因特网C. NSFnetD. CERNET8. 物理层、数据链路层、网络层、传输层的传输单位（或PDU）分别是（）。
Ⅰ.帧Ⅱ. 比特Ⅲ.报文段Ⅳ.数据报A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、ⅢB. Ⅱ、Ⅰ、Ⅳ、ⅢC. Ⅰ、Ⅳ、Ⅱ、ⅢD. Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ9.设某段电路的传播时延是10ms，带宽为10Mbit/s，则该段电路的时延带宽积为（）。
A.2×105 bitB.4×105 bitC.1×105 bitD. 8×105 bit10.在OSI参考模型中，第N层与它之上的第N+1层的关系是（）。
A.第N层为N+1层提供服务B.第N+1层将从第N层接收的报文添加一个报头C.第N层使用第N+1层提供的服务D.第N层使用第N+1层提供的协议11.计算机网络可分为通信子网和资源子网。
下列属于通信子网的是（）。
Ⅰ.网桥Ⅱ. 交换机Ⅲ.计算机软件Ⅳ.路由器A.Ⅰ、Ⅱ、ⅣB.Ⅱ、Ⅲ、ⅣC.Ⅰ、Ⅲ、ⅣD.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ12.（）是计算机网络中的OSI参考模型的3个主要概念。
A.服务、接口、协议B.结构、模型、交换C.子网、层次、端口D.广域网、城域网、局域网13.计算机网络拓扑结构主要取决于它的（）、A.资源子网B.路由器C.通信子网D.交换机14.TCP/IP模型一共有几层（）。
A.3B.4C.5D.715.TCP/IP模型中的网络接口层对应OSI参考模型（）。
Ⅰ. 物理层Ⅱ. 数据链层Ⅲ. 网络层Ⅳ.传输层A.Ⅰ、ⅡB.Ⅱ、ⅢC.Ⅰ、ⅢD.Ⅱ、Ⅳ16.网络协议是计算机网络和分布系统中互相通信的（1）间交换信息时必须遵守的规则的集合。
协议的关键成分中（2）是数据和控制信息的结构或格式；（3）使用与协调和进行差错处理的控制信息；同步是对事件实现顺序的详细说明。
（1）A.相邻层实体 B.对等层实体 C.同一层实体 D.不同层实体（2）A.语义实体 B.语法 C.服务 D.词法（3）A.语义 B.差错控制 C.协议 D.协同控制17.一般来说学校的网络按照空间分类属于（）。
A.多机系统B.局域网C.城域网D.广域网18.局域网和广域网之间的差异是（）。
A.所使用的传输介质不同B.所覆盖的范围不同C．所使用的协议不同 D.B和C19.因特网采用的核心技术是（）。
A.TCP/IP协议B.局域网技术C.远程通信技术D.光纤技术20.以下说法正确的是（）。
A.PDU的长度越大越好B.PDU的长度不要太大，也不要太小C．PDU的长度越小越好 D.PDU的长度没有限定，可以随便定21.在n个结点的星形拓扑结构中，有（）条物理链路。
A.n-1B. nC. n×(n-1)D. n×(n+1)/222.关于广播式网络，说法错误的是（）。
A.共享广播信道B.不存在路由选择问题C.可以不要网络D.不需要服务访问点23.当数据由主机A送传至主机B时，不参与数据封装工作的是（）。
A.物理层B.数据链路层C.网络层D.传输层24.上下邻层实体之间的接口称为服务访问点，应用层的服务访问点也称为（）。
A.用户界面B.网卡接口C.IP地址D.MAC地址25.考虑一个最大距离为2km的局域网，当带宽等于多大是传播时延（传播速度为2×108m/s）等于100B分组的发送延时？512分组结果又当如何？26.有两个网络，它们都提供可靠的面向连接的服务，一个提供可靠的字节流，另一个提供可靠的报文流。
请问两者是否相同？为什么？一、习题答案1.解析：A.传播时延=信道长度/电磁波在信道上的传播速率，而链路的带宽仅能衡量发送时延（参考列1-1），所以说传播时延与链路带宽没有任何关系。
2.解析：D.从物理组成上看，计算机网络由硬件、软件和协议组成、客户机是用户访问网络的出入口，是必不可少的硬件设备。
服务器是提供服务、存储信息的设备，也是必不可少的。
只是在P2P模式下，服务器不一定是固定的某台机器，但在网络中一定存在充当服务器角色的计算机。
操作系统是最基本的软件，肯定必不可少。
数据库管理系统用于管理数据库，在一个网络上，可能没有数据库系统，所以数据库管理系统是可以没有的。
3.解析：B、D、C、A、B。
流量控制是指使得发送数据不要太快，要使的接收端来的及接收。
在OSI参考模型中，从数据链路层开始，以上各层具有流量控制功能，但是目前提供流量控制的主要是数据链路层、网络层、传输层、（现在只需知道流连控制的概念以及哪些有，至于怎么实现后续章节会进一步介绍）。
只有传输层才使用端口，所以提供建立、维护和拆除端到端连接的层是传输层。
路由功能就是为每一个分组选择最适当的路径传送，而网络层提供了这一功能。
传输层是主机进程之间的通话，而网络层是主机之间的通话（比如某人要将一件物品从A 栋楼送到B栋楼的某个人，那么主机之间的通信就好比要将该物品放到B栋楼就行，至于送个谁不管，而主机进程之间的通信就好比要将该物品送到该栋楼指定的某人手上，而这个人在这栋楼的房间号就是端口号），因为传输层用到了端口号，所以要送到指定的人才行，所以属于主机进程之间的通信。
下面为上面一层提供服务，而网络下一层是数据链路层，所以网络层实体提供数据发送和接收功能和过程的是数据链路层。
4．解析：C.计算机网络常采用的分类方法有两种。
根据网络所使用的的传输技术分类：广播式网络（Broadcast Networks）和点对点网络（Point-to-Point Networks）；根据网络覆盖范围与规模分类：广域网（WAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）。
5．解析：B.这种题型变相的考了多项选择，是真题最喜欢考的一种，它全面考查了考生对该知识点的掌握情况。
从计算机网络组成的角度看，典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为两部分：资源子网和通信子网。
资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、连网外部设备、各种软件资源与信息资源等组成。
资源子网负责全网的数据处理业务，负责向网络用户提供各种网络资源和网络服务。
通信子网（只有物理层、数据链路层、网络层）由通信控制处理机、通信线路由其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。
6.解析：A.数据通信：它是计算机网络最基本的功能，包括连接控制、传输控制、差错控制、流量控制、路由控制、多路复用等子功能。
可见Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ都属于数据通信，即最基本的功能，而Ⅲ只是计算机网络的功能，不是最基本的功能。
7．解析：A.由于该题属于大纲类容，必须提示，只需记住即可（一般只需记住带有“第一”字眼的概念，一般出题人不可能问世界上第三个计算机网络是什么）。
8.解析：B.物理层传输单位为比特，数据链路层的传输单位为帧，网络层传输单位为IP数据报（或者数据报），传输层传输的单位是报文段（有人可能会考虑传输层不是有UDP数据报吗？难道UDP不是在传输层吗？确实是这样的，但是计算机不严谨的地方比较多，越到后面考生越能体会到。
传输层准确的名称还是称为报文段比较准确，记住即可）。
9.解析：C.有公式可知时延带宽=传播时延×信道带宽，所以时延带宽积为=10×10 ×10×10 bit=1×10 bit.10.解析：A.协议与服务的区别：协议是对等实体（比如两栋7层的楼房，两栋楼房的相同层即为对等实体）之间进行逻辑通信而定义的规则或规约的集合，其关键要素是语法、语义和同步；而服务是指一个系统中的下曾向上层提供的功能。
协议和服务的关系：一个协议包括两个方面，即对上层提供服务和对协议本身的实现。
协议与服务的关系如图1-1所示，所以第N层为第N+1层提供服务。
11.解析：A.参考第5题第解析可知网桥、交换机、路由器都属于通信子网，而只有计算机软件属于资源子网。
12.解析:A.计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的原则，这些原则就是协议。
在协议的控制下，两个对等实体之间的通信使得本层能够向上一层提供服务。
要实现本层协议，还需要使用下一层提供的服务，而提供服务就是交换信息，而要交换信息就需要通过接口（这里的接口和计算机组成的接口完全不同，不要混淆）去交换信息，所以说服务、接口、协议是计算机网络中的OSI参考模型的3个主要概念。
13.解析：C.计算机网络拓扑结构是通过网中结点（路由器、主机等）与通信线路（网线）之间的几何关系（如总线型、环形）表示的网络结构，而通信子网包括物理层、数据链路层、网络层、而诸如集线器、交换机、路由器就是分别在物理层、数据链路层、网络层工作的，所以拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构。
14．解析：B.在考研大纲中，考到的有物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层、不少同学会选5层，其实TCP/IP 模型只有4层，而现在研究5层仅仅是为了读者更清楚地了解TCP/IP 模型的工作原理，千万不要混淆。
15.解析：A.OSI 参考模型与TCP/IP 模型的对应关系如图1-2所示。
图1-2 OSI 参考模型与TCP/IP 模型的对应关系16.解析：B 、B 、A 。
本题是计算机网络中最基本的知识，一定要牢固掌握。
网络协议是控制两个同等层实体（及不同结点的同一层）进行通信的规则的集合，而网络协议主要由3个要素组成。