第1章 计算机网络概述-计算机体系结构

1.3.3 TCP/IP参考模型
两种网 络体系 结构的 比较
1．网络接口层
这是TCP/IP模型的最低层。
2．网际层
网际层的主要功能是负责主机之间的数据传送。
第一，处理来自上层的分组发送请求。 第二，处理来自下层的输入数据报。 3．传输层 在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的 端到端的数据传输。
TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议 (Transmission Control Protocol，TCP)和用户 数据报协议(User Datagram Protocol，UDP)。 4．应用层 TCP／IP参考模型的应用层包括所有的应用层协议。 应用层用到的协议主要有虚拟终端协议Telnet、 文件传输协议FTP、简单邮件传输协议SMTP、超 文本传输协议HTTP等。
1.3

计算机网络体系结构
网络体系结构通常采用层次化结构 网络体系结构的基本概念
1.3.1

网络体系结构模型使问题抽象化、形象化， 使复杂问题得到简化； 同时提供相应的规范和标准
1.层次结构



同一系统体系结构中的各相邻层间的关系是： 下层为上层提供服务，上层利用下层提供的 服务完成自己的功能。 不同系统的相同层次称为同等层(或对等层) 同一系统相邻层之间都有一个接口，接口定 义了下层向上层提供的原语(primitive)操作 和服务。 接口也就是相邻两层实体的逻辑接口， 即实体交换信息的地方，也称为服务访问 点(SAP)
网络层


本层通过寻址来建立两个节点之间的连接， 为源端的运输层送来的分组，选择合适的路 由和交换节点，正确无误地按照地址传送给 目的端的运输层。它包括通过互连网络来路 由和中继数据 ；除了选择路由之外，网络层 还负责建立和维护连接，控制网络上的拥塞 以及在必要的时候生成计费信息。 网络层传输的是数据包，包含数据报文，并 且增加传输使用的IP地址等三层信息。
总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延
判断对错
(1)数据的发送速率越高，传送得就越快。 × (2)在高速链路(或高带宽链路)上，比特应当× 跑得更快些。 (3)提高链路带宽减小了数据的发送时延。 √ (4)通常所说的“光纤信道的传输速率高”，× 是指光纤信道的传播速率要比铜线的高。

表示层

主要用于处理两个通信系统中交换信息的表 示方式。为上层用户解决用户信息的语法问 题。它包括数据格式交换、数据加密与解密 、数据压缩与终端类型的转换。
会话层
wenku.baidu.com
在两个节点之间建立端连接。为端系统的应 用程序之间提供了对话控制机制。此服务包 括建立连接是以全双工还是以半双工的方式 进行设置
传输层

每一层向它的邻接上层提供服务，而每一层都 对上层屏蔽实现细节。 网络的体系结构 =》告诉：做什么
网络的实现 =》告诉：怎样做

1.3.2
OSI参考模型
1、OSI参考模型概述
•应用层 •表示层 •会话层 •传输层 •网络层 •数据链路层 •物理层



做什么？ 如何表达? 对方是谁？ 对方在何处？ 走哪条路？ 每一步应该怎么走？ 怎样利用物理媒体？


常规数据传送－面向连接或无连接。为会话层用户 提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服 务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复 服务； 传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包 进行强制分割。例如，以太网无法接收大于 1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数 据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一 序列号，以便数据到达接收方节点的传输层时，能 以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。
2.网络协议



在计算机网络中通信双方都遵守的规则、约定 与标准称为网络协议。 两个系统各层间存在两类通信： 对等层通信 相邻层通信 通常把对等层协议，简称协议 把相邻层通信规则称为接口协议，简称接口 协议主要由语法、语义和时序三个要素构成。
3.网络体系结构

网络体系结构(Network Architecture)是计算 机网络的分层、各层的协议、功能和层间接口 的集合。
发送时延 = 数据块长度（b） 信道带宽（b/s）
时延(delay 或 latency)

(2)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（m）
电磁波在信道上的传播速率（m/s）
时延(delay 或 latency)



(3)处理时延 主机或路由器在收到分组 时要花费一定的时间进行处理。 (4)排队时延 结点缓存队列中分组排队 所经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时 的通信量。
数据链路层


在此层将数据分帧，并处理流控制。屏蔽物 理层，为网络层提供一个数据链路的连接， 在一条有可能出差错的物理连接上，进行几 乎无差错的数据传输（差错控制）。本层指 定拓扑结构并提供硬件寻址。常用设备有网 桥、交换机； 数据链路层传输的是数据帧，包含数据包， 并且增加相应MAC地址与二层信息
提高链路带宽只是减小了数据的发送时延。 电磁波在铜线电缆中的传播速率约为 230000KM/S，在光纤中传播速率约为 200000KM/S，这样说来光纤与电缆相比 的优点并不是体现在传播速度上。而真正决 定网速的是电或光所代表每个比特的波动的 频率，光纤速度快是因为干扰小，能够发射 更高频率的光谱信号，可用更高的波特率以 及波分复用技术使用。
5.时延带宽积
时延带宽积 = 传播时延 带宽
时延带宽积
（传播）时延 带宽 链路

链路的时延带宽积又称为以比特为单位 的链路长度。
时延带宽积


例如，设某段链路的传播时延为20ms，带 宽为10Mb／s，算得时延带宽积＝20×l03×10×106＝2×105比特。 这表示若发送端连续发送数据，则在发送的 第一位即将到达终点时，发送端就已经发送 了2×105比特，而这些比特都正在链路上传 输
复习思考题
1、(09-33)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 ( B ) A．数据链路层 B.传输层 C.会话层 D.应用层 2、(10-33)下列选项中，不属于网络体系结构中所描述 的内容是( C ) A：网络的层次 B：每一层使用的协议 C：协议的内部实现细节 D：每一层必须完成的功能 3、(11-33)TCP/IP参考模型的网络层提供的是( A )
A．无连接不可靠的数据报服务 B．无连接可靠的数据报服务 C．有连接不可靠的虚电路服务 D．有连接可靠的虚电路服务
1.4 计算机网络的主要性能指 标与应用模型
1.4.1 计算机网络的主要性能指标 包括速率、带宽、吞吐量、时延、时延带 宽积。 1.速率 速率即传送数据的速率(data rate)或 比特率(bit rate)，单位时间内传送数 据的二进制位数，用bit/s表示。 是计算机网络中最重要的一个性能指标。
2.带宽


“带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的 频带宽度，单位是赫--Hz（或千赫、兆赫、 吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高 数据率”的同义语，单位是“比特每秒”， 或 b/s (bit/s)。
3. 吞吐量


吞吐量(throughput)表示在单位时间内 通过某个网络（或信道、接口）的数据 量。 吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率 的限制。
建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将 服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能， 接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；
应用层

为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段 。它包括：文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端 VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造报文 规范MMS、目录服务DS等协议；应用层能与应用程 序界面沟通，以达到展示给用户的目的。 在此常见 的协议有:HTTP，HTTPS，FTP，TELNET，SSH， SMTP，POP3等。
1.4.2 计算机网络的应用模型（自学）

客户／服务器（Client/Server，C/S） P2P模型
小结


ISO模型 TCP/IP模型 计算机网络的主要性能指标
4.时延(delay 或 latency)

数据从网络的一端传送到另一端所需要的时 间。
总时延 =处理时延+排队时延+发送时延+传播时延
时延(delay 或 latency)
(1)发送时延 是主机或路由器发送数据帧所需要的时间。 也就是从数据帧的第一位开始发送算起， 到该帧的最后一位发送完毕所需的时间。 发送时延又称为传输时延。
物理层

处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要 功能是利用物理传输介质为数据链路层提供 物理连接，以便透明的传送比特流。常用设 备有（各种物理设备）网卡、集线器、中继 器、调制解调器、网线、双绞线、同轴电缆 。
2、OSI模型中数据的流动 1）数据单元 用户数据、协议控制信息、协议数据单元
2）OSI参考模型中数据的传输过程