网络信息的体系结构
ISO网络体系结构
ISO网络体系结构计算机网络的体系结构就是指计算机网络的各层及其协议的集合，或计算机网络及其部件所应完成的功能。
计算机网络的体系结构存在的目的就是使不同计算机厂家的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络。
国际标准化组织ISO于1983年正式提出了一个七层参考模型，叫做开放式系统互联模型（通称ISO/OSI）。
【1】OSI参考模型将整个网络通信的功能划分为7个层次，由底层到高层分别是物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
每层完成一定的功能，都直接为其上层提供服务，并且所有层次都互相支持。
第4层到第7层主要负责互操作性，而1～3层则用于创造两个网络设备间的物理连接。
一、第1层：物理层物理层是OSI参考模型的最低层，且与物理传输介质相关联，该层是实现其他层和通信介质之间的接口。
物理层协议是各种网络设备进行互联时必须遵守的低层协议。
物理层为传送二进制比特流数据而激话、维持、释放物理连接提供机械的、电气特征、功能的、规程性的特性。
这种物理连接可以通过中继系统，每次都在物理层内进行二进制比特流数据的编码传输。
这种物理连接允许进行今双工或半双工的二进制比特流传输的通物理层相应设备包括网络传输介质（如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、红外等）和连接器等，以及保证物理通信的相关设备，如中继器、共享式HUB、信号中继、放大设备等。
二、第2层：数据链路层数据链路层是OSI参考模型的第2层，介于物理层与网络层之间，其存在形式分为物理链路与逻辑链路。
设立数据链路层的主要目的是利用在物理层所建立的原始的、有差错的物理连接线路变为对网络层无差错的数据链路，因此数据链路层必须有链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。
数据链路层所关心的主要是物理地址、网络拓扑结构、线路选择与规划等。
数据链路层的数据传输是以帧为单位。
在OSI中，帧被称为数据链路协议数据单元，它把从物理层来的原始数据打包成帧。
数据链路层负责帧在计算机之间的无差错信息传递。
第3章 计算机网络体系结构 Microsoft Word 文档
第3章计算机网络体系结构〖主要内容〗计算机网络体系结构概述，各层功能的简单介绍，主要介绍物理层和数据链路层及网络层。
〖教学重点〗OSI参考模型的七层功能，物理层概念，数据链路层的流量控制方法，HDLC概念。
计算机网络由多个互连的结点组成，结点之间要不断地交换数据和控制信息，要做到有条不紊地交换数据，每个结点就必须遵守一整套合理而严谨的结构化管理体系。
计算机网络就是按照高度结构化设计方法采用功能分层原理来实现的，即计算机网络体系结构的内容。
3.1 网络体系结构及协议的概念3.1.1 网络体系和网络体系结构网络体系（Network Architecture）：是为了完成计算机间的通信合作，把每台计算机互连的功能划分成有明确定义的层次，并规定了同层次进程通信的协议及相邻之间的接口及服务。
网络体系结构：是指用分层研究方法定义的网络各层的功能、各层协议和接口的集合。
3.1.2 计算机网络体系结构计算机的网络结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置三个方面来描述，网络组织是从网络的物理结构和网络的实现两方面来描述计算机网络；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和和通信线路来描述计算机网络；网络体系结构是从功能让来描述计算机网络结构。
网络体系结构最早是由IBM公司在1974年提出的，名为SNA计算机网络体系结构：是指计算机网络层次结构模型和各层协议的集合结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。
层次结构是指将一个复杂的系统设计问题分成层次分明的一组组容易处理的子问题，各层执行自己所承担的任务。
计算机网络结构采用结构化层次模型，有如下优点：●各层之间相互独立，即不需要知道低层的结构，只要知道是通过层间接口所提供的服务●灵活性好，是指只要接口不变就不会因层的变化（甚至是取消该层）而变化●各层采用最合适的技术实现而不影响其他层●有利于促进标准化，是因为每层的功能和提供的服务都已经有了精确的说明3.1.3 网络协议1.协议(Protocol)网络中计算机的硬件和软件存在各种差异，为了保证相互通信及双方能够正确地接收信息，必须事先形成一种约定，即网络协议。
计算机网络体系结构
计算机网络体系结构清点人数，组织教学。
复习：计算机网络的定义及系统的组成和功能授新：一、计算机网络体系结构的基本概念1.网络协议在计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则、标准或约定称为网络协议，简称协议。
协议组成的三个要素是语法、语义和时序。
语法规定了进行网络通信时，数据的传输和存储格式，以及通信中需要哪些控制信息，它解决了怎么讲的问题。
语义规定了控制信息的具体内容，以及发送主机或接收主机所要完成的工作，它主要解决“讲什么”的问题。
时序规定计算机操作的执行顺序，以及通信过程中的速度匹配，主要解决“顺序和速度”问题。
2．数据封装一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据必须要先打包，打包的过程称为封装，如图10-10所示，封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部，这些头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。
而且，在网络通信中，数据往往是多层次的封装的。
3．网络协议的分层为了减少网络协议的复杂性，技术专家们把网络通信问题划分为许多小问题，然后为每一个问题设计一个通信协议。
这样使得每一个协议的设计、分析、编码和测试都比较容易。
协议分层就是按照信息的流动过程，将网络的整体功能划分为多个不同的功能层。
每一层都建立在它的下层之上，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务。
4．分层原则层次结构虽然有它的优点，但是如果划分的不合理，反而会带来许多负面影响。
通常要遵循如下一些原则：网络协议层次的数量不能过多，真正需要的时候才能划分一个层次。
网络协议层次的数量也不能过少，层次的数量应该保证能从逻辑上将功能分开，不同的功能不要放在同一层。
功能类似的服务应当放在同一层。
在技术经常变化的地方可以适当增加层次。
层次边界的选择要合理，用于信号控制的额外信息流量要尽量少。
5．网络体系结构计算机网络协议的分层方法及其协议层与层之间接口的集合称为网络体系结构。
网络信息安全的体系架构与应用
网络信息安全的体系架构与应用网络信息技术的不断发展和普及，方便了我们的生活和工作，但同时也带来了越来越多的安全风险。
从个人信息到商业机密，一旦被黑客攻击或泄露，就会对相应的个人或组织带来不可挽回的损失。
因此，网络信息安全问题已经逐渐成为互联网领域中不可忽视的重要问题，亟需建立完善的体系结构和技术手段进行防范和保护。
一、网络信息安全的体系结构网络信息安全体系结构是保证网络信息安全所必须的基础。
它包括三个层次，分别是物理层、网络层和应用层。
其中，多层安全防护技术的应用是保证网络信息安全的关键。
1.物理层安全防护技术物理层安全防护技术主要是针对网络设备和数据中心的。
保证网络设备和数据中心的物理安全性是构建网络信息安全体系结构的首要任务。
实施物理层安全防护技术可以减少因人为因素造成的信息泄漏和黑客攻击。
2.网络层安全防护技术网络层安全防护技术主要针对网络通信，防范网络攻击和网络病毒。
网络层安全防护技术可以加密和验证网络通信数据，使得网络通信变得更加安全可靠。
3.应用层安全防护技术应用层安全防护技术主要针对网络服务和网络应用，如电子商务、网上银行等等。
应用层安全防护技术可以保证网络服务和网络应用的安全性，杜绝黑客攻击和病毒攻击。
二、网络信息安全的应用网络信息安全技术的应用是保证网络信息安全的重要保障。
下面列出网络信息安全技术的应用，包括不限于应用。
1.防火墙技术防火墙技术是普及和应用比较广泛的网络信息安全技术。
通过防火墙技术的应用可以筛选出不安全的网络流量，在外部网络与内部网络之间建立一个安全的防护屏障，实现网络的安全性。
2.加密技术加密技术是网络信息安全领域最基础的技术之一。
加密技术可以对通信数据进行保护和加密，在传输过程中不容易被黑客截获或篡改。
3.身份认证技术身份认证技术可以识别和验证网络用户的身份信息，防止黑客攻击和网络诈骗。
4.入侵检测技术入侵检测技术可以对网络中的流量进行实时监测，并发现违规和攻击行为，减少网络信息泄露和侵害。
OSI体系结构
OSI体系结构.第3章计算机网络体系结构及协议网络体系结构及OSI基本参考模型知识点1.网络协议(pmtocol)所谓网络协议就是为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
协议总是指某一层的协议,准确地说,它是对同等层实体之间的通信制定的有关通信规则和约定的集合。
网络协议包括三要素:①语义包括用于各种帧头及处理的控制信息。
②语法包括数据格式、编码及信号电平等。
③定时包括速度匹配和排序等。
2.网络的体系结构(amMeetu陪)网络的体系结构是计算机网络各层次及其协议的集合。
网络的体系结构有如下特点:①以功能作为划分层次的基础O②第n层的实体在实现自身定义的功能时,只能使用第(n-1)层提供的服务。
③n层在向n+1层提供服务时,此服务不仅包含n层本身的功能,还包含由下层服务提供的功能O④仅在相邻层之间有接口,且所提供服务的具体实现细节对上层完全屏蔽。
3.OSl参考模型开放系统互连(伽n System InteI℃omlection)基本参考模型是由国际标准化组织(回)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型,又称ISO's OSI参考展型。
"开放"的含义是任何两个遵守该模型和有关标准的系统都能进行互连O4.OSl的三级抽象OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。
OSI给出的仅是一个概念上和功能上的标准框架,是将异构系统互连的标准的分层结构。
模型本身不是一组有形的可操作的协议集合,既不包括任何具体的协议定义,也不包括强制的实现一致性。
网络体系结构与实现无关。
5.OSl七层模型OSI的体系结构定乌了一个七层模型,从下到上分别为物理层(PH)、数据链路层(DL)、网络层(N)、运输层(T)、会话层(S)、表示层(P)和应用层(A)。
①物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性,提供有关在传输媒体上传输非结构的"位流"及物理链路故障检测指示。
名词解释网络的体系结构
名词解释网络的体系结构网络的体系结构是指网络中各种设备和组件按照一定的结构和关系组合在一起的方式。
在计算机网络发展的过程中，经历了多种不同的体系结构，每一种体系结构都有其独特的特点和用途。
本文将对常见的网络体系结构进行解释和探讨。
第一阶段：集线式体系结构网络的最早体系结构被称为集线式体系结构。
这种体系结构采用了集中式的拓扑结构，即所有的计算机都连接到一个中央的主机上。
主机负责管理网络中的所有数据传输和协调各个节点之间的通信。
这种体系结构的优点是简单易用，但是容易出现单点故障和容量限制的问题。
第二阶段：总线式体系结构随着计算机网络的发展，总线式体系结构逐渐取代了集线式体系结构。
总线式体系结构是指将所有计算机连接到一个共享的传输介质上，通过总线来传递数据。
这种体系结构解决了集线式体系结构中的单点故障和容量限制问题，同时减少了对主机的依赖。
然而，总线式体系结构的缺点是节点之间的通信冲突可能导致传输效率的下降。
第三阶段：星型体系结构星型体系结构在总线式体系结构的基础上进行了改进。
它采用了一个中心节点（通常是交换机或路由器），将所有计算机连接到这个节点上。
所有的数据传输都通过中心节点进行转发和处理，节点之间的通信不再冲突。
这种体系结构具有良好的可扩展性和可靠性，但是中心节点的故障可能导致整个网络的瘫痪。
第四阶段：树状体系结构树状体系结构是星型体系结构的一种扩展形式。
在树状体系结构中，存在多个中心节点，每个中心节点都连接到一组子节点。
这种体系结构使得网络可以划分为多个子网，每个子网可以有自己的中心节点。
树状体系结构能够实现更大规模的网络，并且在某些情况下能够提供更好的性能和可靠性。
第五阶段：网状体系结构网状体系结构是当前最常见和广泛应用的网络体系结构。
它采用了多个中心节点之间的互联，形成一个复杂的网状结构。
这种体系结构具有高度的可扩展性和冗余性，可以实现更好的负载均衡和容灾能力。
然而，网状体系结构的管理和维护成本较高，需要较多的网络设备和带宽资源。
网络信息安全体系架构
网络信息安全体系架构一、安全保障体系的总体架构网络信息安全涉及立法、技术、管理等许多方面,包括网络信息系统本身的安全问题,以及信息、数据的安全问题。
信息安全也有物理的和逻辑的技术措施,网络信息安全体系就是从实体安全、平台安全、数据安全、通信安全、应用安全、运行安全、管理安全等层面上进行综合的分析和管理。
安全保障体系总体架构如下图所示：安全保障体系架构图二、安全保障体系层次按照计算机网络系统体系结构，我们将安全保障体系分为7个层面：1）实体安全实体安全包含机房安全、设施安全、动力安全、等方面。
其中，机房安全涉及到：场地安全、机房环境/温度/湿度/电磁/噪声/防尘/静电/振动、建筑/防火/防雷/围墙/门禁；设施安全如：设备可靠性、通讯线路安全性、辐射控制与防泄露等；动力包括电源、空调等。
这几方面的检测优化实施过程按照国家相关标准和公安部颁发实体安全标准实施。
2）平台安全平台安全包括：操纵系统漏洞检测与修复（Unix系统、Windows系统、网络协议）；网络基础设施漏洞检测与修复（路由器、交流机、防火墙）；通用基础应用程序漏洞检测与修复（数据库、Web/ftp/mail/DNS/其它各种系统保护进程）；网络安全产品部署（防火墙、入侵检测、脆弱性扫描和防病毒产品）；团体网络系统平台安全综合测试、模拟入侵与安全优化。
3）数据安全数据安全包括：介质与载体安全保护；数据访问掌握（系统数据访问掌握检查、标识与鉴别）；数据完整性；数据可用性；数据监控和审计；数据存储与备份安全。
4）通信安全既通讯及线路安全。
为保障系统之间通讯的安全采取的措施有：通讯线路和网络基础设施安全性测试与优化；装置网络加密设施；设置通讯加密软件；设置身份鉴别机制；设置并测试安全通道；测试各项网络协议运行漏洞等方面。
5）应用安全。
计算机网络体系结构
分层结构的一般概念
实体：实体表示任何可发送/接收信息的硬件
或软件进程。 一般情况: 指一个特定的软件模 块 服务：被高一层看得见的功能称为服务。
面向连接的服务和无连接的服务
服务访问点 (SAP): 息交换的接口。
指相邻二层实体进行信
服务原语：请求、指示、响应、确认 数据单元
鼠标接口 键盘接口
串行端口
DTE
RS232接口的连线
DCE 1 2 3 ¡ ¡ ¡ ¡
DTE
DTE 2 3 4 5 8 6 20 7
1 2 3 ¡ ¡ ¡ ¡
2 3 4 5 8 6 20 7
23 24 25
23 24 25
2、DTE/DTE
1、
DTE/DCE
主机
Modem
主机
主机
基于物理层的问题： • 物理连接两端的用户通话 是时断时续的，并且也不 需特别长的时间。（可以 设法提高物理连接利用率） • 物理连接是有差错和不可 靠的。 • 物理设备之间可能存在传 输速度不匹配的问题。
网络层功能 ISO/OSI RM中 （1） 提供编址（地址编码方案） 基于DL层的问题 各层的主要功能 和路由技术，确保用户数据可 （1） 数据链路层仅提供点对点（包括 DTE-DCE或DCE-DCE之间）的数据链路， 以进行端－端传输。 用户数据具有端到端（DTE-DTE，可能经 （2） 利用复用/解复用和分组 技术，使得多对用户的数据可 过多个DCE的合作和转发）的要求； 以交织在同一条数据链路上传 （2）当用户设备连入网络时，希望可以 和任一其他用户通信（不受物理媒体连接 输；（虚电路） （3） 提供分组的组装功能。分 的限制）； 组是本层实体之间交换的一种 （3）多个用户可能同时希望传输信息； 数据结构（数据块）； （4）数据链路的利用率较低：用户之间 （4） 提供分组的存储—转发 的通信往往是断断续续的。 （交换设备具有存储空间的要 求）。
网络信息体系技术架构
⽹络信息体系技术架构摘 要：⽹络信息技术的快速发展给世界范围带来了巨⼤变⾰，信息化条件下作战中呈现出体系对抗的鲜明特征，⽹络信息体系建设⾯临挑战和机遇，成为全军重⼤课题之⼀。
我军的⽹络信息体系初具规模、成效显著，但相关技术规范并不完全统⼀，缺乏整体设计构架。
通过⽹络信息体系技术架构参考模型从需求到技术剖析了参考模型中的关键部分，为构建完善的⽹络信息体系打下了基础。
关键词：⽹络信息体系；技术架构；技术标准⽹络信息技术的快速发展给世界范围带来了巨⼤变⾰，同时对军队信息化建设和作战样式产⽣了深远影响。
在体系对抗背景下，哪⼀⽅先掌握了信息优势，哪⼀⽅的信息链路更顺畅，哪⼀⽅就掌握了战场主动权。
⽹络信息体系是以“⽹络中⼼、信息主导、体系⽀撑”为主要特征，基于统⼀的⽹络信息共享和信息服务环境构建的，将陆、海、空、天、电（⽹）五维战场空间融为⼀体，涵盖物理域、信息域、认知域和社会域的复杂巨系统，是联合作战任务规划和信息资源共享利⽤的核⼼⽀撑，同时也是集成指挥控制、情报侦察、预警探测等功能系统，以及后勤保障、装备管理等后勤系统的桥梁和纽带［１］。
⽤⽹络信息体系的理念来塑造装备体系要抓住体系架构这个顶层。
把提⾼基于⽹络信息体系的⼀体化作战能⼒作为装备发展的⽬标，设计科学合理的技术架构。
在⽹络信息体系理念的指引下塑造装备体系结构，给出装备体系的要素组成、技术标准化规范，建⽴统⼀的装备体系技术架构，破除军兵种、领域部门和系统间的壁垒，真正实现装备之间的互联互通互操作。
１ ⽹络信息体系技术架构参考模型技术架构即技术体系结构，是在技术层⾯上指导系统技术发展、信息传递、交互作⽤和依赖关系的⼀套规则。
技术架构确定了各种业务、标准、接⼝和关系，提供数据词典、数据模型、交互协议以及交互标准等。
基于⽹络信息体系的装备体系技术架构为⽹络信息体系的结构制定、模块建造和⽣产技术的开发等提供了指南［２］。
⽹络信息体系的技术架构不是⼀成不变的。
ISOOSI网络体系结构计算机网络
ISO/OSI网络体系结构计算机网络1. ISO/OSI网络体系结构：即开放系统互联参考模型（Open System Interconnect Reference Model）。
是ISO（国际标准化组织）根据整个计算机网络功能将网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层七层。
也称"七层模型"。
每层之间相对独立，下层为上层提供服务。
物理层（Physics Layer） 1. 物理层是网络的最底层。
实现的物理实体主要是通信媒体（线路）和通信接口，其主要指实现传输原始比特流的物理连接的各种特性（手段）。
物理层的概念：（1）OSI:在物理信道实体之间合理地通过中间系统，为比特传输所需物理连接的激活、保持和去活提供的机械的、电气的、功能特性和规程特性的手段。
(2) CCITT(国际电话与电报顾问委员会):利用物理的、电气的、功能和规程特性在DTE和DCE之间实现对物理信道的建立、保持和拆除功能。
信道实体的特性：物理特性（特性），电气特性，功能特性，规程特性。
2．物理的功能：（1）实现各节点之间的位传输。
保证位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的位流传输。
（2）在DTE,DCE之间完成对数据链路的建立、保持和拆除操作。
3. 解决的主要问题：物理层负责一个节点（主机、工作站）与下一节点之间的比特流（位）传输。
包括传输介质的接口，数据信号的编码，电压或电压放大，接头尺寸，形状及输出针，以及与位流的物理传输相关的其它任何东西。
4.物理层的四个特性：物理特性（机械特性），电气特性，功能特性，规程特性。
(1) 机械特性（物理特性）：指通信实体间硬件连接接口的机械特点。
如：接口的形状、大小；接口引脚的个数、功能、规格、引脚的分布；相应通信媒体的参数和特性。
（2）电气特性：线路连接方式、信号电平、传输速率、电缆长度和阻抗。
（3）功能特性：接口电路的功能，物理接口各条信号线的用途（用法）。
计算机网络的体系结构与协议
计算机网络的体系结构与协议计算机网络是现代社会中极为重要的信息交流工具，它通过各种协议和体系结构使得数据能够在不同的计算机之间传输和共享。
本文将介绍计算机网络的体系结构与协议，并探讨其在实际应用中的作用和意义。
一、计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构是指网络中各个功能模块之间的关系和组织方式。
常见的计算机网络体系结构有以下几种：1. 客户端-服务器体系结构客户端-服务器体系结构是一种常见的网络结构，它将网络分为客户端和服务器两个角色。
客户端通过向服务器请求数据或服务来实现与网络的交互，而服务器负责提供相应的数据或服务。
这种体系结构广泛应用于互联网、电子邮件等场景。
2. 对等网络体系结构对等网络体系结构中，网络中的所有节点都能够相互通信和交换数据，没有主从关系。
每个节点既可以充当客户端又可以充当服务器，实现数据的分布式存储和共享。
对等网络体系结构在文件共享、区块链等领域得到了广泛应用。
3. 客户端-服务器与对等混合体系结构客户端-服务器与对等混合体系结构是将客户端-服务器体系结构和对等网络体系结构相结合的一种网络结构。
这种体系结构既具有对等网络的去中心化和高效性，又具备客户端-服务器的可管理性和安全性。
混合体系结构在各种网络应用中都有广泛应用，例如Web服务和即时通讯等。
二、计算机网络的协议协议是指计算机网络中用于实现数据传输和通信的规则和约定。
计算机网络中广泛使用的协议有以下几类：1. 传输层协议传输层协议负责在网络中的两个主机之间提供可靠的数据传输服务。
常见的传输层协议包括传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。
TCP具有可靠性和流量控制等特性，适用于要求数据完整性和顺序的应用，如网页浏览和文件传输。
而UDP则是一种无连接的协议，适用于实时性要求较高的应用，如语音和视频传输。
2. 网络层协议网络层协议负责在不同的计算机网络之间进行数据传输和路由选择。
最常见的网络层协议是互联网协议（IP），它定义了网络节点之间的通信方式和寻址方式。
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？
计算机网络原理 网络体系结构的基本概念
计算机网络原理网络体系结构的基本概念网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。
OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。
它直接影响总线、接口和网络的性能。
目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。
从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。
下面我们首先来学习网络体系结构的一些基本概念，其中包含了实体、协议、网络体系结构等等1．实体在计算机网络中，其主要功能是网络资源共享，因此，在网络中不同系统通过实体间来进行通信的。
在计算机网络中，实体是指系统中能够收发信息和处理信息的任何东西。
实体可以包括应用程序、电子邮件设备、数据库管理程序和终端等。
系统可以包含一个或者多个实体，指各种终端设备等。
2．协议计算机网络中，两个实体间要进行通信时，双方之间必须所采用的一种通信语言，遵守相同的通信规则。
这些规则的集合称为协议。
协议通常被认为两实体之间控制数据交换的规则的集合。
简单的说，协议就是通信双方的约定。
网络协议含有三个要素即语义、语法和时序。
●语义指构成协议的协议元素的含义，不同类型的协议元素规定了通信双方所要表达的不同内容，而协议元素是指控制信息或命令及应答。
●语法指数据或控制信息的数据结构形式或格式。
●时序也称规则，即事件的执行顺序。
在通信过程中，我们通常所说的规则和约定，一般包含有通信内容、通信形式和通信时间。
3．网络体系结构网络体系结构是从体系结构的角度来设计网络体系，其核心是网络系统的逻辑结构和功能分配定义，即描述实现不同终端设备之间互连和通信的方法和结构，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个模块，形成层次分明的网络体系结构。
在分层过程中，通常采用自顶向下逐步求精的方法采用分层式网络结构，可以使每一层实现一种相对独立的功能，从而将一个难以处理的复杂问题分解为若干较容易处理的小问题，而且每一层都是向它的上一层提供服务。
信息技术体系结构
信息技术体系结构信息技术体系结构是指信息技术（IT）系统中所涉及的所有硬件、软件、网络、数据、安全和其他技术元素的组合，它们结合在一起支撑一个企业的业务流程、业务目标和任务完成。
这一系统可以涵盖企业内部，也可以把客户和供应商连接起来，使企业的业务流程可以持续优化。
信息技术体系结构包括硬件层、操作系统层、应用软件层和网络层。
硬件层是信息技术体系结构的基础，它是信息技术系统的实体部分，包括电脑、显示器、打印机、存储设备、网络设备等。
操作系统层是信息技术体系结构的核心，它是信息技术系统的管理部分，包括操作系统、中央处理器、数据库管理系统等。
应用软件层是信息技术体系结构的重要组成部分，它是信息技术系统的应用，包括文件管理软件、办公软件、网络软件等。
网络层是信息技术体系结构的外部，它是信息技术系统的数据传输，包括有线、无线网络、互联网等。
信息技术体系结构非常复杂，其中包含了大量的硬件、软件、网络、数据以及安全技术元素，这些元素之间必须有一个紧密的联系。
因此，在构建信息技术体系结构时，必须明确相关元素之间的联系，并且按照一定的逻辑性和标准进行构建，以确保体系结构的完整性。
此外，信息技术体系结构中的各元素必须通过网络实现互联互通，以便实现企业的信息共享和业务流程的优化。
因此，网络的设计是信息技术体系结构中不可或缺的一部分，它是促进企业信息化的有效技术手段。
同时，为了保护组成信息技术体系结构的各元素，并使它们能够正常和安全地运行，安全技术也必不可少。
要实现企业信息安全，可以采用硬件安全、软件安全、网络安全、数据安全以及安全管理等技术，以便保护企业的业务流程和数据不受侵害。
总之，信息技术体系结构是企业信息化的基础，其中涉及大量复杂的技术元素，这些元素之间必须有一个紧密的联系，并且需要网络实现互联互通，同时采用安全技术以保护企业信息安全。
因此，要构建一个完整的信息技术体系结构，就需要对各元素之间的联系进行深入探索，并且按照一定的标准和逻辑进行构建，以实现企业的信息化和业务流程的优化。
计算机网络的体系结构
分层的好处与缺点
好处
各层之间是独立的。 灵活性好。 结构上可分割开。 易于实现和维护。 能促进标准化工作。
缺点
降低效率。 有些功能会在不同的
层次中重复出现，因 而产生了额外开销。
层数多少要适当
层数太少，就会使每一层的协议太复杂。 层数太多，又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的
和软件。
3 具有五层协议的体系结构
OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又 不实用。
TCP/IP 是四层体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。 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 。
即著名的开放系统互连基本参考模型 OSI/RM (Open Systems Interconnection Reference Model)，简称为 OSI。
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、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信。
开放系统互连参考模型 OSI/RM
OSI 只获得了一些理论研究的成果，在市场化方面却失败了。原因包 括： 1. OSI 的专家们在完成 OSI 标准时没有商业驱动力； 2. OSI 的协议实现起来过分复杂，且运行效率很低； 3. OSI 标准的制定周期太长，因而使得按 OSI 标准生产的设备无法及 时进入市场； 4. OSI 的层次划分也不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。
T2
10100110100101 比 特 流 110101110101
AP2 5
4 3 2 1
主机 1
AP1 5 4 3 2 1
主机 1 向主机 2 发送数据
网络分层体系结构
⽹络分层体系结构计算机⽹络体系结构在计算机⽹络的基本概念中，分层次的体系结构是最基本的。
分层的主要好处有：1、各层之间是独⽴的，每⼀层向上和向下通过层间接⼝提供服务，⽆需暴露内部实现2、灵活性好3、结构上可分割4、易于实现和维护5、能促进标准化⼯作主要分层模型不同的分层模型，将不同的协议归类到不同的层级，定义每⼀层完成不同的功能，以及对外提供的接⼝服务。
OSI7层模型是⼀个⼤⽽全的理论模型、TCP/IP(参考)模型侧重⼀些核⼼的协议的分层。
OSI七层模型为了使全世界不同体系结构的计算机能够互联，国际化标准组织ISO提出开放系统互联基本参考模型，简称OSI，即所谓的7层协议体系结构。
数据在俩台电脑直接传输，发送⽅由应⽤层依次向下将数据通过不同的协议进⾏包装，接收⽅接收到数据从TCP/IP四层模型OSI7层模型⼤⽽全，但是⽐较复杂、⽽且是先有了理论模型，没有实际应⽤。
TCP/IP四层模型，是由实际应⽤发展总结出来的。
它包含了应⽤层、运输层、⽹际层和⽹络结构层，不过从实质讲，TCP/IP只有最上⾯三层，最下⾯⼀层没有什么具体内OSI七层模型和TCP/IP四层模型的关系1. OSI定义了服务、接⼝、分层、协议的概念，TCP/IP借鉴了OSI的这个概念建⽴了TCP/IP模型。
2. OSI先有模型，后有协议，先有标准，后进⾏实践，⽽TCP/IP则相反。
3. OSI是⼀种理论模型，⽽TCI/IP已经被⼴泛使⽤，成为⽹络互连实际上的标准。
五层模型五层模型只出现在计算机⽹络学习教学过程中，他是对七层模型和四层模型的⼀个折中，及综合了OSI和TCP/IP 体系结构的优点，这样既简洁⼜能将概念阐述清楚。
物理层在物理层上所传输的数据的单位是⽐特，物理层的任务就是透明的传送⽐特流。
因此物理层需要考虑如何⽤电压表⽰“1”或“0”，以及接受⽅如何识别出这些⽐特流。
物理层不包括具体的传输媒介，但是需要确定连接电缆的插头标准。
物理层相关协议物理层协议主要是标准化⼯作频段、传输速率、电信号、传输媒体插⼝标准等IEEE 802.2Ethernet v.2物理层硬件设备集线器：其实质是⼀个中继器，主要功能是对接收到的信号进⾏再⽣放⼤，以扩⼤⽹络的传输距离。
计算机网络五层模型
计算机网络五层模型计算机网络五层模型是计算机网络系统的基本结构模型，它由五层互相联系的子系统组成，分别为：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
各层模型之间相互配合完成计算机网络中所有任务，以实现信息交换、分组传输等功能。
一、物理层：物理层是计算机网络的最底层，它控制有线或无线传输介质的实际传输及信号的传输过程。
物理层的主要功能是建立、维护、终止物理连接，并负责传输数据比特流的传输。
物理层的核心技术主要有基于网络的电缆（电缆、光缆）、传输媒体（主机、被叫机）和传输接口（BNC、RJ45等）等，它们分别负责连接物理设备，编码和解码信号，产生有效信号，以及解释信号，以实现物理连接。
二、数据链路层：数据链路层的主要作用是实现网络互连，它的功能包括物理地址的识别、硬件地址的绑定、数据的表示和识别等。
在数据链路层，运用了桥接技术、路由器技术以及接口协议，主要完成网络划分和数据通信，使各节点之间可以进行数据通信。
三、网络层：网络层是计算机网络系统中的核心层，最重要的功能是路由决策，即在所有网络中传输数据时决定数据应经过哪些节点，它是负责将信息从一个网络传送到另一个网络的层次。
它的重要性在于它决定信息的传送过程，它包括拥塞控制、路由选择、数据包的转发、流量控制等功能，当节点之间的网络发生故障时，也能够自动恢复网络。
四、传输层：传输层的主要功能是将网络层所发送的数据传输到目的计算机，在传输层，运用了流控制技术和拥塞控制技术，以及端到端的协议，主要完成传输数据单元的建立、确认和重传以及保证数据传输的可靠性等功能。
五、应用层：应用层是计算机网络上最上层，它是为网络上各种应用程序提供了接口，它基于网络传输的数据格式，定义了协议，为应用程序之间的信息交换提供了统一的界面。
应用层的核心技术是网络应用程序，主要实现网络应用程序之间的信息交换，比如文件传输、电子邮件、远程登录等。
总之，计算机网络五层模型是计算机网络系统的基本结构模型，它划分了计算机网络的5层，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，它们之间的紧密合作保证了计算机网络的正常运行，它们的功能众多，工作的内容也十分复杂，因此，对计算机网络模型的熟悉和掌握，不仅对解决计算机网络设计和管理问题有重要意义，而且对计算机网络技术的深入研究也有重要意义。
osi的结构
osi的结构
OSI（Open Systems Interconnection）是一种网络通信协议的参考模型，它将计算机网络通信过程分为七个层次，每一层都负责不同的任务，通过这种层次化的结构，实现了不同的网络设备之间进行互联与通信。
1. 物理层（Physical Layer）：负责将二进制数据转换为电信号，在物理媒介上传输数据，包括物理连接、电压标准和传输速率等。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：负责将物理层传输的数据
进行分组和组装，进行差错检测和纠正，管理物理地址，实现有线或者无线局域网之间的数据传输。
3. 网络层（Network Layer）：负责在不同的网络之间进行路
由选择，实现不同网络之间的数据包转发和传输，处理网络间的路径选择和拓扑结构。
4. 传输层（Transport Layer）：提供端到端的数据传输，实现
可靠的数据传输和错误恢复，包括数据的分段、重组、流量控制和拥塞控制等。
5. 会话层（Session Layer）：负责建立、管理和终止会话（Session），包括会话的控制、同步和管理，以及数据的会
话标识和安全性的控制。
6. 表示层（Presentation Layer）：负责将数据从应用程序的格
式转换为网络格式，实现数据的加密、压缩和描述，以及数据格式的转换和语法处理等。
7. 应用层（Application Layer）：提供网络应用服务，包括文件传输、电子邮件、远程登录和万维网等，是用户直接使用的协议。
这些层次之间通过接口进行交互和通信，每一层都有其相应的协议和功能。
OSI模型的结构可以帮助不同厂商的网络设备进行互操作，同时也为网络诊断和故障排除提供了一种规范和标准。
计算机网络五层体系结构
计算机网络五层体系结构计算机网络是现代信息技术的基础，它可以让计算机互相连接，进行通信和数据交换。
为了能够更好地组织和管理计算机网络中各个部分的功能和协议，计算机网络被分为五层体系结构，被称为OSI（Open System Interconnection，开放系统互联）参考模型。
OSI参考模型由国际标准化组织（ISO）在20世纪80年代初制定，它将计算机网络分为物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层五个层次进行描述和划分。
每一层都具有各自的功能和任务，它们协同工作，以保证网络的正常运行和数据的可靠传输。
1. 物理层（Physical Layer）：物理层是计算机网络的底层，主要负责将网络中的数据转换为比特流，通过物理媒体进行传输。
在这一层次中，数据的传输是以二进制形式进行的，物理层主要负责发送和接收数据，以及控制电流、电压、时钟等物理参数。
2. 数据链路层（Data Link Layer）：数据链路层建立在物理层之上，主要负责将网络中的比特流转换为有意义的数据帧，并进行传输错误的检测和纠正。
数据链路层通过帧同步、流量控制和差错检测等技术，保证数据的可靠传输，同时还负责对物理层的传输进行抽象和协调。
3. 网络层（Network Layer）：网络层是计算机网络的关键，它负责将数据包从源主机传输到目标主机，并选择合适的路径进行传输。
网络层通过路由算法、寻址和分组转发等技术，实现了跨网络的数据传输，为上层提供了无差别的网络服务。
4. 传输层（Transport Layer）：传输层位于网络层和应用层之间，主要负责为两个网络节点之间的通信建立端到端的连接。
传输层通过端口号和协议，实现了数据的可靠传输和分段重组，为上层应用提供了端到端的通信服务。
5. 应用层（Application Layer）：应用层是计算机网络的顶层，它为用户提供了各种网络应用和服务。
应用层通过各种应用协议（如HTTP、FTP、SMTP等），支持不同类型的网络应用，例如网页浏览、文件传输、电子邮件等。
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2019年学生的“表现”（总体）
• 第一次课，40人；最后参加考试，30人
“网络文本知识计算机”
• 假设1：
– 我们能得到所有的Web数据（网页，大型搜索 引擎的查询日志），集中组织存贮，每天不断 积累，永远不删除
– 支持证据：我们Web InfoMall每天在以百万网页，20万日志增加
• 假设2：
– 很多人发现这是一个巨大的“金矿”，纷纷来 索要数据（“矿石”），拿回去进行分析和挖 掘
– 目标：构建更加和谐的社会
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利用计算机技术，通过网络信息 进行社会科学研究框架
• 考虑这种想法的实现，我们提出一种支持 人们开发社会科学研究系统的基础设施：
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信息与生俱来的数字化、网络化
• 想想“数字图书馆”的困难：将原来“海 量”的纸质内容数字化！
– 扫描，去噪，OCR，建立元数据，…
– 人工费：5毛钱一页；
– 时间：??
– 还有版权问题
• 网页，一台PC机，一天可以搜集1000万篇； 不要扫描，不要OCR
人们对网络不同层次的研究
• 内容层（content）
– 不同类型内容的识别，出现与消失的规律，它 们在时空上的分布
– 目标：民情、社情预报 – 成果形式：SCI论文，SSCI论文，政策建议
• 反映层（reflection）
– Web的演进和社会演进之间的互动关系，Web 信息对社会现实的反映和影响
5 0
60+
人数
65+
70+
75+
80+
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85+
90-94
6
课程目的
• 介绍大规模搜集与处理Web信息的方法与 技术
– 大规模 – 搜集 – 处理（消重，去噪，分类，聚类，分析，过滤，
信息检索，信息提取，信息挖掘） – 方法与技术
• Ricardo Baeza-Yates and Berthier Ribeiro-Neto, Modern Information Retrieval. Addison Wesley, 2019. （MIR），有中文译本卖。
• 论文等其他材料
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“浏览一遍Web”：何为理解？
• • • •
有网哪哪哪站些些些与人单网 网 物 位站 站 出 （， 之 现 机它 间 得 构们的最，分关多公别系（司进 将 联是（）t一 这 起op什链出步 种 来1么接现0地 理 （0性，得0， 解 此）质性最如 在 时质多果时需异同我间要）们轴“还上增能关量
• 有哪些重要事件（频繁理报解道”），从而理解所花的
– 提供一个可以用程序访问它们的环境（语言+ 运行支持）
– 让这样的程序能在客户端开发与运行（当然需 要服务端的配合）
• 这就是：制造工具的机床；加工半成品的 工厂
• 这样的计算机只有一台！
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How fast can we understand the Web content ?
• 课程网站
– To be announced
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分享】GOOD Pierre Baldi, Paolo Frasconi, and Padhraic Smyth, Modeling the Internet and the Web, probabilistic methods and algorithms. John Wiley, 2019.（MIW）
• 两周之后不能退课
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本次课小结
• Web，不仅已经成为人们生活和工作的工
具，本身还是一个广袤、深邃、生机勃勃 的研究对象
• 从学术上讲，关于Web的研究才刚刚开始， 有志者前面是一大片尚未开垦的空间
• 结构，结构带来的语义；信息，信息带来 的知识
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7
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课程主要内容
• 大规模处理Web信息的意义 • Web信息的特点 • 常用方法与技术 • 应用 • 挑战
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8
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关于社会信息
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“看完”：达到了某种程度的理解
• 有哪些主要人物
• 涉及到哪些主要场景
• 发生过哪些主要事件
• 人物与人物的关系
• 事件与事件之间的关系（偏序）
• 人物在事件中的作用
• 寓有哪些思想与哲理
•…
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网络信息体系结构
Web-based Information Architectures
研究生课程 北京大学信息科学技术学院
2019年，秋
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这一讲（概论）内容提要
• 这门课的由来和“历史”
• 课程目的
– 大规模搜集、分析与处理Web信息的方法与技术
• 网页层（HTTP/HTML）
– 规模的成长，网页、网站之间的互连关系，各种随机 现象
– 目标：作为一个大尺度复杂系统（生态系统，自然系 统），探索其中的物理规律
– 成果主要形式：在Nature，PRL，PNAS等杂志上发表 论文
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13
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• 课程主要内容
– 大规模处理Web信息的意义
– Web信息的特点
– 常用方法与技术
– 应用
– 挑战
• 课程的组织与安排
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2
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课程的由来
• 2019年秋，我们实验室开始建设“中国 Web信息博物馆”，2019年1月18日第一 批数据上线。
• 2019年秋，遇到Kahle Brewster，知他从 2019年开始就建了“Internet Archive”。
• 2019年1月，在印度遇到CMU的Jaime G. Carbonell教授，一起参加“中美百万册图 书”项目讨论，他讲正在上一门课
– Web-based Information Architectures
• 于生俱来的数字化，在带来“海量”的同 时也带来了“方便”。
• “大规模”和“噪音”是主要困难和挑战
所在
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– 做Web信息分析和挖掘都需要切词、分类、去 噪等，也许还要某些复杂工具
• 我们来提供工具，或者提供比“矿石”高 级一些的“半成品”如何？
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“网络文本知识计算机”
• 进一步超越
– 将Web InfoMall数据以多种便利访问的方式组 织起来
课程的要求
• 背景知识要求
– 高等数学，线性代数，概率论和统计 – 熟练的程序设计（C, Java），Web知识 （浏览器，
HTML，HTTP，MIME，CGI，等），最好有一定的 Web编程经验
• 成绩构成
– 读书报告，20% – 作业和项目（homework & course project），40% – 期末考试，40%
– 支持证据：到目前为止，已有10多家单位从我们这里拿去了数据
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我们还能干什么？
• 也跟别人一样，在制造金矿的同时也开采 金子 — 当然有得天独厚的条件
• 但我们认识到
– 开采金子都需要榔头、小镐、气钻等，也许还 要某些大型矿山机械
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人们在做的事情
• 书籍的数字化：例如“百万册图书”项目，形形 色色的数字图书馆项目
• 报纸的OCR：据说四川有一个公司投资，每天买 来全国所有报纸，扫描、识别、存档…
• 互联网信息：与生俱来的数字化、网络化
– 使得工作的群众性更强，一个小组就可能做出很了不 起的事情
• 哪个网站最先报道某一时特间定必事须件少（于top增1量00周）期），
• 人物在事件中出现的情能况够展开事件发展的过程，
• 单位在事件中出现的情预况测事件发展的趋势，会 • 事件与事件之间的关系是（一引个用什，么前境因界后果？）
• 从内容上看，有哪些网页类型，出现的比例如何
•…
如果我们说：20天学能分习享达教】到程GO上教O材D述多G程O媒O度体D课S的件TU理【D友A解Y情, ，是不是很了不起？ 21