第二章 计算机网络的层次化结构要点

无线
微波 卫星
10KHz~900MHz
300MHz ~300GHz 2G~40GHz 300 MHz～30GHz KU :12GHz～18GHz KA: 20GHz~30GHz 1014~1015Hz
900MHz
几十公里
视距范围 一个同步卫星可以覆盖地 球的1/3以上表面
光波
30亿MHz
不加中继器6~8公里
教育部人才培养模式改革和开放教育试点教材《计算机网络》教学课件
第二章 计算机网络的 层次化结构
临 夏 电 大 教师：马 俊 清
中央广播电视大学出版社
内容简介
本章以计算机网络的层次化结构的概念为牵线，引导出一个体系结构， 通过它可以将繁杂的计算机网络的知识穿在一起，使读者可以从中得到一 个较为清晰的计算机网络的整体概念。学习本章的内容，请大家尽量自觉 的遵循层次化的思想，将大量繁杂的有关计算机网络的知识进行分解，按 照在各个层次中的位置及其应有的功能各个“击破”。能想象出计算机网 络的整体架构来，从而达到能够在自己的头脑中“抽象”出计算机网络的 每一层的功能以及层与层之间的关系。还要指出的是，在学习过程中应非 常重视结合实验指导书的学习，比较判断实际上的设备和操作与所学知识 的直接联系，达到遇到某个软硬件产品，就能够判断出它在计算机网络体 系结构中的位置，并根据该设备的结构来判断怎样正确地应用。 本章的内容将沿着下列思路来讲述： １．计算机网络为什么要分层次。 ２．网络分层次的原则。 ３．网络层次模型的构成。 ４．每一层的功能和相关标准。
第一层
原始比特流
００１０１１０１０
第一层
图２－２
层次化模型图
１.ＴＣＰ／ＩＰ网络模型
四层结构，依次从低到上是链路层、网络层、运输层和应用层。
２.信息在多层模型中的递交过程
信息流
应用层
对
象
应用层
信息流
运输层
消
息
运输层
网络层
字符集合
网络层
链路层
图２－３
原始比特流
００１０１１０１０
链路层
多层模型中信息的递交过程
学习目标
通过本章的学习，应该做到： １．熟练掌握开放式系统的概念，网络互连模型的两种 主要划分方式。 ２．掌握协议概念及一些重要的计算机网络通信协议。 ３．熟练掌握协议实体、服务和接口的概念。 ４．熟练掌握横向控制流和纵向信息流的概念。 ５．掌握面向连接和无连接的概念。 ６．掌握网络地址的概念。 ７．掌握路由选择、流控制，差错检测和纠正等内容。
３.层间服务的模型
2.1 物理层

２.２.１计算机网络中物理层的任务
物理层的任务就是在传送信息时，要解决怎样把从相邻较高一层交 下来要向外发送的的信息用适合所选用传输媒体的物理特性的方式传递 到媒体上去进行传输，或者反过来，实现从物理传输媒体上把信号取下 来转变为适合计算机内部运用的代码。

２.２.２物理传输媒体
１、同等层协议(Peer protocol)
计算机网络的各项功能分成层次化结构后，每一层的功能都有明确的定 义。在网络上的任意两台计算机之间要进行通信，都是在着两个点的计算机 之间按照规定的协议来进行“对话”。在“对话”时，只能在同等层的两个 协议“实体”之间进行，控制通信的实体模块之间不能跨层交换信息。即， 只有在同等层上的协议实体之间才可以相互联络。这就是同等层协议的概念。
１.光 纤
图２－４
光纤实物模型
２.双绞线
屏蔽双绞线 (STP)

非屏蔽双绞线(UTP) 3类、5类 双绞线外没有任何附加屏蔽

以箔屏蔽以减少 干扰和串音
３.同轴电缆
４.无线方式
距离d 距离d
计算机１
计算机２
计算机２
５.通信卫星
各种传输介质频带范围比较
传输介质 双绞线 同轴电缆 频带范围 ~ 100MHz 100KHz~500MHz 带宽 100MHz 400MHz 传输距离 15公里或更大。 局域网10/100Mbps100米。 几~几十公里
服务
第二层
服务
第一层
图２－１
第一层
层次和服务的概念
４、单工通信和双工通信的概念
单工通信：就是通信只在一个方向上发生。例广播电台、ＢＰ机、电视 转播等。 双工通信：就是在相对的方向上可以同时传输信息。例如电话、会议电 视等。 半双工通信：这种通信方式可以实现双向通信，但不能在两个方向上同 时进行，必须轮流交替的进行。例如步话机通信等。
• 时 延：时延的概念很好理解。信号不论是在何种传输媒体中传输，总要经过一定的 时间。就拿太阳光来说，从太阳传到地球也要6分多钟。所以就有所谓的时间的延迟 的概念。同一种媒体内传输信号的时延值在信道长度固定了以后是不可变的，不可能 通过减低时延来增加容量。而惟一可行的方法只能是增加信道的带宽.
2.1 引言

2.1.1 网络基本概念简介
一、数字信道中速率的概念
数字通信的内容是以二进制数的方式发送的。表征发送信息快慢的单位 是每秒比特数。每位二进制数所含的信息量是１比特。所以每秒可以传输多 少比特数就是信道传输的比特率。
二、网络协议的概念
计算机网络里的各种应用都是要借助通信信道来传输信息的，但现代使用 网络服务的高层应用程序从来不直接和硬件打交道，而是借助通信管理软件 来有效地使用通信信道的硬件资源。这种软件就是按照上面所讲的控制规则 来写的。这些规则我们称之为协议(Protocol)。
2.1.2 计算机网络的模型
目前，国际上并列存在着许多个计算机网络的标准．其中最有影 响的是国际标准化组织的ＩＳＯ／ＯＳＩ（国际标准化组织／开放式系统 互连）标准和因特网的ＴＣＰ／ＩＰ（传输控制协议／互联网络协议）标 准。
第四层
服务
对 象
第四层
服务
第三层
服务
消
息
第三层
服务
第二层
服务
字符集合
第二层
服务
局域网用传输介质性能比较
２.２.３ຫໍສະໝຸດ Baidu宽和时延的概念
• 带 宽：是指在一个物理信道内可以传输频率的范围。个信道的带宽越宽，则在单位 时间内能够传输的信息量就越大。在各种传输媒体中，光纤的带宽就很宽，所以光纤 的数据传输容量就很大。注意带宽和数据传输速率的概念是不同的，不要理解为一码 事。数传率的单位是每秒传输的比特数（bps）。它只是与带宽有密切关系。
２、主／从的概念
在网络上的计算机中，凡是可以主动发出通信请求的一方，就称之为主 机，而在通信中从来就不能主动发出请求信息，只能被动“聆听”并执行主 机发来指令的计算机称之为从机。还有主／主概念。
３、（网络层间）服务的概念
指网络的低层模块向高层模块提供功能性的支持，高层利用低层的服务来 开展工作。 第二层