减3 计算机网络体系结构
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本章要点
4. 物理层的作用是通过传输介质传输非结构化 的比特流，定义了为建立、维护和拆除物理 链路所需的机械、电气、功能和规程特性 数据链路层解决两个相邻结点之间的无差错 数据传输； 网络层的主要作用是解决如何使数据包通过 各结点传送的问题，即通过路径选择算法将 数据包送到目的结点；
5. 6.
• 典型的传输层协议
– SPX – TCP
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3.3 TCP/IP参考模型 参考模型
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 TCP/IP参考模型简介 网络接口层 网际互联层 传输层 应用层
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3.3.1 － TCP/IP参考模型简介 参考模型简介
OSI RM
应用层 Teln net HTT TP SMT TP SNM MP UDP …… FT TP 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 传输层 网际互联层 以太网 TCP IP 令牌环网 应用层 DN NS
• 路由器（Router）
– 根据数据包中的逻辑地址（网络地址）而不 是MAC地址来转发数据包的 – 可用于LAN与LAN、LAN与WAN或WAN与 WAN之间的连接
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3.2.5 － 传输层
• 传输层负责将数据可靠地传送到相应的端口 • 基本功能
– – – – 分割与重组数据 按端口号寻址 连接管理 差错控制和流量控制
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3.2.1 － OSI参考模型简介 参考模型简介
层 7 主机A 应用层 各对等层协议 主机B 应用层 交换单元 APDU
6
表示层
表示层
PPDU
5
会话层
会话层
SPDU
4
传输层
转接结点 转接结点
传输层
报文
3
网络层
网络层
网络层
网络层
分组（数据包）
2
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据帧
1
• 协议本质上是一套行为规则，是一系列 规则和约定的规范性描述。 • 为实现网络通信而建立的关于信息传输 顺序、信息格式和信息内容等方面的一 组规则、标准或约定，统称为网络协议 （Protocol）。
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3.1.1 －网络协议三要素
• 语法（Syntax)
– 规定通信双方“如何讲”，即数据与控制信息的结 构、编码及信号电平等。
• 语义（Semantics)：
– 规定通信双方“讲什么”，即协议元素的含义
• 语序（Timing，又称时序或定时）
– 规定通信双方“讲的顺序”或“应答关系”，即对 事件实现顺序的说明，解决何时进行通信的问题。
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3.1.2 －网络的分层结构
虚通信 主机A 最高层 最高层 主机B
第N+1层协议 第N+1层
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第3章 计算机网络体系结构 章
教学内容
– – – – 3.1 3.2 3.3 3.4 网络体系结构的基本概念 OSI参考模型 TCP/IP参考模型 本章要点小结
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3.1 网络体系结构的基本概念
3.1.1 网络协议 3.1.2 网络的分层结构 3.1.3 网络的体系结构
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3.1.1 －网络协议
第3章 计算机网络体系结构 章
第3章 计算机网络体系结构 章
学习目标
– – – – 掌握计算机网络体系结构的概念 了解分层体系结构中的数据传输方式 了解OSI参考模型的7层结构 掌握OSI参考模型低三层的概念及工作在相 应层次的连网设备 – 掌握TCP/IP参考模型的层次结构 – 了解TCP/IP各层对应的主要协议
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3.3.5 －SMTP
• SMTP是简单邮件传送协议，规定在两个 相互通信的SMTP进程之间应如何交换信 息。 • SMTP只能传送可打印的ASCII码邮件 • 工作过程
– 连接建立 – 传送邮件 – 连接释放
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3.3.5 －SNMP
• SNMP即简单网络管理协议，它为网络管 理系统提供了底层网络管理的框架。 • 三要素
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本章要点
7. 传输层是为上层协议提供端到端的可靠 和透明的数据传输服务； 8. 会话层组织和同步进程间的通信，提供 会话服务、管理和同步等功能； 9. 表示层主要处理流经端口的数据代码的 表示方式问题； 10. 应用层通过支持不同应用协议的程序来 解决用户的应用需求
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本章要点
11. MAC地址是全球唯一的48位物理地址， 由厂家在生产时固化到网卡的ROM中 12. IP地址是32位的逻辑地址，通过IP地 址可惟一性地标识出网络上的每个主 机 13. TCP/IP是一组协议的代名词，传输层 的TCP协议、网际互联层的IP协议和 许多别的协议共同构成了TCP/IP协议 簇。
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3.3.5 － FTP协议 协议
• FTP工作时需建立两条TCP连接
– 一个是命令链路，用来在FTP客户端与服务 器之间传递控制命令，服务器端默认的端口 号为21 – 另一个是数据链路，用于传送文件，服务器 默认的端口号为20
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3.3.5 －TELNET协议 协议
• TELNET是远程登录协议，也称为远程终 端访问协议。使用该协议，通过TCP连 接可登录（注册）到远程主机上，使本 地机暂时成为远程主机的一个仿真终端， 即把在本地机输入的每个字符传递给远 程主机，再将远程主机输出的信息回显 在本地机屏幕上。
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3.2.1 －会话层和表示层
• 会话层主要功能是管理和协调不同主机 上各种进程之间的通信（对话），即负 责建立、管理和终止应用程序之间的会 话 • 表示层处理流经结点的数据编码的表示 方式问题，以保证一个系统应用层发出 的信息可被另一系统的应用层读出。
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3.2.1 －应用层
• 应用层是OSI参考模型的最高层，是用户 与网络的接口 • 该层通过应用程序来完成网络用户的应 用需求，如文件传输、收发电子邮件等
物理层
物理层
物理层
物理层
比特
通信子网内部协议
通信子网
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3.2.1 －物理层
• 物理层它利用传输介质为数据链路层提 供物理连接。 • 物理层的作用是通过传输介质发送和接 收二进制比特流。
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3.2.1 －数据链路层
• 数据链路层是为网络层提供服务的，解 决两个相邻结点之间的通信问题，传送 的协议数据单元称为数据帧
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3.2.2 －物理层的网络连接设备
• 中继器（Repeater） • 集线器（HUB）
– 依据带宽的不同，集线器分为10Mbps、 100Mbps、10/100Mbps自适应、1000Mbps、 100/1000Mbps自适应等 – 按配置形式的不同可分为独立型集线器、模 块化集线器和堆叠式集线器 – 根据管理方式又可分为智能型集线器和非智 能型集线器
– 管理员 – 管理代理 – 管理信息数据库（MIB）
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3.3.5 －DNS
• 提供域名到IP地址的转换，允许对域名 资源进行分散管理。
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本章要点
1. 网络协议的三要素是语法、语义和语序， 并采用分层实现的设计原则 2. 网络的层次结构模型与各层协议和层间 接口的集合统称为网络体系结构。即OSI 参考模型和TCP/IP参考模型。 3. 对等层之间交换的信息单元称为协议数 据单元（PDU）。 OSI参考模型数据链路 层的PDU是数据帧，网络层的PDU是数 据包，传输层的PDU是报文；TCP/IP参 考模型网际互联层的PDU是IP数据报，传 输层的PDU是UDP数据报或TCP报文段。
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3.1.3 －网络的体系结构
• 网络的层次结构模型与各层协议和层间 接口的集合统称为网络体系结构 (Network Architecture) • 两个著名的网络体系结构
– OSI参考模型 – TCP/IP参考模型
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3.2 OSI参考模型
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 OSI参考模型简介 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层、表示层和应用层
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3.2.1 －网络层
• 网络层是为传输层提供服务的 • 传送的协议数据单元称为数据包或分组。 • 主要作用
– 解决如何使数据包通过各结点传送的问题， 即通过路径选择算法（路由）将数据包送到 目的地。
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3.2.1 －传输层
• 传输层的作用是为上层协议提供端到端 的可靠和透明的数据传输服务 • 包括处理差错控制和流量控制等问题 • 传输层传送的协议数据单元称为段或报 文
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本章要点
14. IP协议的基本功能是提供无连接的数据报传 送服务和数据报路由选择服务，现在的版本 是IPv4（地址长度为32位），下一个版本是 IPv6（地址长度为128位） 15. TCP/IP参考模型的传输层定义了两个主要的 协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报 协议（UDP）。
– – TCP提供的面向连接的可靠的传输服务 UDP提供的是无连接的不可靠的传输服务，一般 用于数据量比较小的传输。
N-（N+1）层接口
第N+1层 第N层协议
第N层
（N-1）-N层ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ口
第N层
2-3层接口
第2层协议 第2层
1-2层接口
第2层 第1层协议
第1层
第1层
实通信 物理介质
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3.1.2 －网络层次结构的优点
• 分层可以把一个庞大而复杂的问题转化 为若干较小的局部问题，以方便研究和 实现
– 各层的功能明确，并且相互独立 – 易于实现和维护 – 易于实现标准化
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3.2.3 －数据链路层的网络连接设备
• 网卡 • 网桥（Bridge） • 交换机
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3.2.4 －路由选择
• 路由选择也叫做路径选择，是根据一定 的原则和路由选择算法在多结点的通信 子网中选择一条最佳路径 • 确定路由选择的策略称为路由算法
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3.2.4 －网络层的网络连接设备
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TCP/IP RM
TCP/IP 协议簇
(ARP、RARP、ICMP)
FDDI
ATM
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3.3.5 －应用层
• 例如，目前广泛采用的HTTP、FTP、 TELNET等是建立在TCP协议之上的应用 层协议，不同的协议对应着不同的应用。
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3.3.5 －HTTP协议 协议
• HTTP即超文本传输协议是一种Internet上 最常见的协议，用于从WWW服务器传 输超文本文件到本地浏览器 • 用户通过URL（Uniform Resource Locators）可链接到相应的Web服务器， 并打开需访问的页面
本章要点
4. 物理层的作用是通过传输介质传输非结构化 的比特流，定义了为建立、维护和拆除物理 链路所需的机械、电气、功能和规程特性 数据链路层解决两个相邻结点之间的无差错 数据传输； 网络层的主要作用是解决如何使数据包通过 各结点传送的问题，即通过路径选择算法将 数据包送到目的结点；
5. 6.
• 典型的传输层协议
– SPX – TCP
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3.3 TCP/IP参考模型 参考模型
3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 TCP/IP参考模型简介 网络接口层 网际互联层 传输层 应用层
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3.3.1 － TCP/IP参考模型简介 参考模型简介
OSI RM
应用层 Teln net HTT TP SMT TP SNM MP UDP …… FT TP 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 网络接口层 物理层 传输层 网际互联层 以太网 TCP IP 令牌环网 应用层 DN NS
• 路由器（Router）
– 根据数据包中的逻辑地址（网络地址）而不 是MAC地址来转发数据包的 – 可用于LAN与LAN、LAN与WAN或WAN与 WAN之间的连接
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3.2.5 － 传输层
• 传输层负责将数据可靠地传送到相应的端口 • 基本功能
– – – – 分割与重组数据 按端口号寻址 连接管理 差错控制和流量控制
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3.2.1 － OSI参考模型简介 参考模型简介
层 7 主机A 应用层 各对等层协议 主机B 应用层 交换单元 APDU
6
表示层
表示层
PPDU
5
会话层
会话层
SPDU
4
传输层
转接结点 转接结点
传输层
报文
3
网络层
网络层
网络层
网络层
分组（数据包）
2
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据链路层
数据帧
1
• 协议本质上是一套行为规则，是一系列 规则和约定的规范性描述。 • 为实现网络通信而建立的关于信息传输 顺序、信息格式和信息内容等方面的一 组规则、标准或约定，统称为网络协议 （Protocol）。
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3.1.1 －网络协议三要素
• 语法（Syntax)
– 规定通信双方“如何讲”，即数据与控制信息的结 构、编码及信号电平等。
• 语义（Semantics)：
– 规定通信双方“讲什么”，即协议元素的含义
• 语序（Timing，又称时序或定时）
– 规定通信双方“讲的顺序”或“应答关系”，即对 事件实现顺序的说明，解决何时进行通信的问题。
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3.1.2 －网络的分层结构
虚通信 主机A 最高层 最高层 主机B
第N+1层协议 第N+1层
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第3章 计算机网络体系结构 章
教学内容
– – – – 3.1 3.2 3.3 3.4 网络体系结构的基本概念 OSI参考模型 TCP/IP参考模型 本章要点小结
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3.1 网络体系结构的基本概念
3.1.1 网络协议 3.1.2 网络的分层结构 3.1.3 网络的体系结构
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3.1.1 －网络协议
第3章 计算机网络体系结构 章
第3章 计算机网络体系结构 章
学习目标
– – – – 掌握计算机网络体系结构的概念 了解分层体系结构中的数据传输方式 了解OSI参考模型的7层结构 掌握OSI参考模型低三层的概念及工作在相 应层次的连网设备 – 掌握TCP/IP参考模型的层次结构 – 了解TCP/IP各层对应的主要协议
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3.3.5 －SMTP
• SMTP是简单邮件传送协议，规定在两个 相互通信的SMTP进程之间应如何交换信 息。 • SMTP只能传送可打印的ASCII码邮件 • 工作过程
– 连接建立 – 传送邮件 – 连接释放
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3.3.5 －SNMP
• SNMP即简单网络管理协议，它为网络管 理系统提供了底层网络管理的框架。 • 三要素
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本章要点
7. 传输层是为上层协议提供端到端的可靠 和透明的数据传输服务； 8. 会话层组织和同步进程间的通信，提供 会话服务、管理和同步等功能； 9. 表示层主要处理流经端口的数据代码的 表示方式问题； 10. 应用层通过支持不同应用协议的程序来 解决用户的应用需求
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本章要点
11. MAC地址是全球唯一的48位物理地址， 由厂家在生产时固化到网卡的ROM中 12. IP地址是32位的逻辑地址，通过IP地 址可惟一性地标识出网络上的每个主 机 13. TCP/IP是一组协议的代名词，传输层 的TCP协议、网际互联层的IP协议和 许多别的协议共同构成了TCP/IP协议 簇。
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3.3.5 － FTP协议 协议
• FTP工作时需建立两条TCP连接
– 一个是命令链路，用来在FTP客户端与服务 器之间传递控制命令，服务器端默认的端口 号为21 – 另一个是数据链路，用于传送文件，服务器 默认的端口号为20
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3.3.5 －TELNET协议 协议
• TELNET是远程登录协议，也称为远程终 端访问协议。使用该协议，通过TCP连 接可登录（注册）到远程主机上，使本 地机暂时成为远程主机的一个仿真终端， 即把在本地机输入的每个字符传递给远 程主机，再将远程主机输出的信息回显 在本地机屏幕上。
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3.2.1 －会话层和表示层
• 会话层主要功能是管理和协调不同主机 上各种进程之间的通信（对话），即负 责建立、管理和终止应用程序之间的会 话 • 表示层处理流经结点的数据编码的表示 方式问题，以保证一个系统应用层发出 的信息可被另一系统的应用层读出。
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3.2.1 －应用层
• 应用层是OSI参考模型的最高层，是用户 与网络的接口 • 该层通过应用程序来完成网络用户的应 用需求，如文件传输、收发电子邮件等
物理层
物理层
物理层
物理层
比特
通信子网内部协议
通信子网
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3.2.1 －物理层
• 物理层它利用传输介质为数据链路层提 供物理连接。 • 物理层的作用是通过传输介质发送和接 收二进制比特流。
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3.2.1 －数据链路层
• 数据链路层是为网络层提供服务的，解 决两个相邻结点之间的通信问题，传送 的协议数据单元称为数据帧
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3.2.2 －物理层的网络连接设备
• 中继器（Repeater） • 集线器（HUB）
– 依据带宽的不同，集线器分为10Mbps、 100Mbps、10/100Mbps自适应、1000Mbps、 100/1000Mbps自适应等 – 按配置形式的不同可分为独立型集线器、模 块化集线器和堆叠式集线器 – 根据管理方式又可分为智能型集线器和非智 能型集线器
– 管理员 – 管理代理 – 管理信息数据库（MIB）
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3.3.5 －DNS
• 提供域名到IP地址的转换，允许对域名 资源进行分散管理。
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本章要点
1. 网络协议的三要素是语法、语义和语序， 并采用分层实现的设计原则 2. 网络的层次结构模型与各层协议和层间 接口的集合统称为网络体系结构。即OSI 参考模型和TCP/IP参考模型。 3. 对等层之间交换的信息单元称为协议数 据单元（PDU）。 OSI参考模型数据链路 层的PDU是数据帧，网络层的PDU是数 据包，传输层的PDU是报文；TCP/IP参 考模型网际互联层的PDU是IP数据报，传 输层的PDU是UDP数据报或TCP报文段。
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3.1.3 －网络的体系结构
• 网络的层次结构模型与各层协议和层间 接口的集合统称为网络体系结构 (Network Architecture) • 两个著名的网络体系结构
– OSI参考模型 – TCP/IP参考模型
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3.2 OSI参考模型
3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 OSI参考模型简介 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层、表示层和应用层
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3.2.1 －网络层
• 网络层是为传输层提供服务的 • 传送的协议数据单元称为数据包或分组。 • 主要作用
– 解决如何使数据包通过各结点传送的问题， 即通过路径选择算法（路由）将数据包送到 目的地。
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3.2.1 －传输层
• 传输层的作用是为上层协议提供端到端 的可靠和透明的数据传输服务 • 包括处理差错控制和流量控制等问题 • 传输层传送的协议数据单元称为段或报 文
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本章要点
14. IP协议的基本功能是提供无连接的数据报传 送服务和数据报路由选择服务，现在的版本 是IPv4（地址长度为32位），下一个版本是 IPv6（地址长度为128位） 15. TCP/IP参考模型的传输层定义了两个主要的 协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报 协议（UDP）。
– – TCP提供的面向连接的可靠的传输服务 UDP提供的是无连接的不可靠的传输服务，一般 用于数据量比较小的传输。
N-（N+1）层接口
第N+1层 第N层协议
第N层
（N-1）-N层ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ口
第N层
2-3层接口
第2层协议 第2层
1-2层接口
第2层 第1层协议
第1层
第1层
实通信 物理介质
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3.1.2 －网络层次结构的优点
• 分层可以把一个庞大而复杂的问题转化 为若干较小的局部问题，以方便研究和 实现
– 各层的功能明确，并且相互独立 – 易于实现和维护 – 易于实现标准化
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3.2.3 －数据链路层的网络连接设备
• 网卡 • 网桥（Bridge） • 交换机
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3.2.4 －路由选择
• 路由选择也叫做路径选择，是根据一定 的原则和路由选择算法在多结点的通信 子网中选择一条最佳路径 • 确定路由选择的策略称为路由算法
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3.2.4 －网络层的网络连接设备
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TCP/IP RM
TCP/IP 协议簇
(ARP、RARP、ICMP)
FDDI
ATM
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3.3.5 －应用层
• 例如，目前广泛采用的HTTP、FTP、 TELNET等是建立在TCP协议之上的应用 层协议，不同的协议对应着不同的应用。
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3.3.5 －HTTP协议 协议
• HTTP即超文本传输协议是一种Internet上 最常见的协议，用于从WWW服务器传 输超文本文件到本地浏览器 • 用户通过URL（Uniform Resource Locators）可链接到相应的Web服务器， 并打开需访问的页面