第二章计算机网络体系结构与协议
第二章 计算机网络体系结构与协议
第二章
计算机网络体系结构与协议
2.1 网络体系结构中的几个概念
本节详细介绍协议和网络体系结构这 两个最基本的概念；同时，对网络实 体、接口和服务、服务和协议的关系 进行必要的描述。
计算机网络技术基础
第二章
计算机网络体系结构与协议
2.1.1
网络协议
协议 实现计算机网络资源共享、信息交换，各实体之 间经常要进行各种通信和对话。如果没有统一的 约定，就好比一个城市没有交通规则一样。 人们常把国际互连网络叫做信息高速公路，要想 在上面实现共享资源、交换信息，必须遵循一些 事先制定好的规则标准，这就是协议。 协议就是计算机网络中实体之间有关通信规则 约定的集合。
他们要退货
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公司之间的 正规书信
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第二章
计算机网络体系结构与协议
协议有三个要素，即： 语义（Semantics）：“讲什么”；控制信息的 内容，需要做出的动作及响应； 语法（Syntax）： “怎么讲”；数据与控制 信息的格式、数据编码等；
时序（Timing）： 序和速度匹配。
“序速控”；事件先后顺
计算机网络技术基础
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第二章
计算机网络体系结构与协议
2.1.3
其他相关概念
1、系统：网络中有自治能力的计 算机或交换设备，从拓扑学的角 度，我们往往也把它叫做网络结 点或简称结点。图中每一个垂直 列表示一个开放系统。 实体：开放系统中，能够发送和接 收信息的软件（如进程）和硬件 （如智能I/O芯片），称为实体。 每层由多个实体组成。实体是系统 中的活动元素。一个子系统可以 包含一个或多个实体。位于不同 系统中的同一层次的实体叫做对 等实体。 协议就是计算机网络中对等实体之 间有关通信规则约定的集合。
第二章网络体系结构与协议全解
1、网络层的主要功能 路径选择：指通信子网中，源节点和中间节 点为将报文分组传送到目的节点而对后继节 点的选择。 流量控制：对进入通信子网的数据量加以控 制，以防止拥塞现象的出现。 数据的传输与中继 清除子网的质量差异
2、网络服务 （1）虚电路服务：面向连接的网络服务， 是网络层向传输层提供的一种使所以分 组按顺序到达目的端系统的可靠的数据 传送方式。
2、网络互联层 其主要功能是负责在互联网上传输数据分组， 它是TCP/IP参考模型中最重要一层，它是通 信的枢纽。 在该层，主要定义了网络互联协议，即IP协 议及数据分组的格式。本层还定义了地址解 析协议ARP，反向地址解析协议RARP及网 际控制报文协议ICMP
3、传输层 也被称为主机至主机层，它主要负责端到端 的对等实体之间进行通信。 该层使用了两种协议支持数据的传输，它们 是TCP协议和UDP协议。 TCP协议是可靠的、面向连接的协议。 UDP协议是不可靠的、无连接协议
OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层
7 6
应用层Application
表示层Presentation 会话层session 传输层transport 网络层Network 数据链路层Data Link 物理层Physical
处理网络应用
Байду номын сангаас
数据表示
主机间通信 端到端的连接
5
4 3
寻址和最短路径
介质访问（接入） 二进制传输
2.1.2分层设计
为什么要分层
协议分层与问题简化
硬件故障 网络拥塞
“分而治之” 每一层的目的都是向它的上一层提 供一定的服务而把如何实现这一服 务的细节对上层加以屏蔽。
第二章网络体系结构和协议(2013918)
授课教师：袁凌云 Email:yuan_ling_yun@ 2013年9月-2014年1月
云南师范大学信息学院
计算机网络（第 3 版）
吴功宜 编著
云南师范大学信息学院
同步练习》，吴功宜 ，清华大学出版社。 《计算机网络（中文版）》，Andrew S.Tanenbaum 著，潘爱民译，清华大学出版 社。 《计算机网络（第5版）》，谢希仁，电子工 业出版社。 《计算机网络（自顶向下方法）》，James F.Kurise Keith W.Ross著，陈鸣译，机械工 业出版社。
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网络与因特网
网络 结点 互联网（网络的网络）
链路
(a)网络把许多计算机连接在一起。
(b)因特网则把许多网络 连接在一起。
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主机
因特网
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Internet核心交换部分与边缘部分的抽象方法
Internet 端系统：服务器端
端系统：服务器端 端系统：服务器端
从三个角度理解：
（1）广义的角度 （2）资源共享的角度 （3）用户透明的角度
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1.2 因特网概述
网络(network)由若干结点(node)和连接 这些结点的链路(link)组成。 互联网是“网络的网络”(network of networks)。 连接在因特网上的计算机都称为主机 (host)。
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对等连接方式的特点
对等连接方式从本质上看仍然是使用客 户服务器方式，只是对等连接中的每一 个主机既是客户又同时是服务器。 例如主机 C 请求 D 的服务时，C 是客户， D 是服务器。但如果 C 又同时向 F提供 服务，那么 C 又同时起着服务器的作用。
二计算机网络体系结构与协议
IP
Ethermet X.25
2.2.2 模型中的数据传输
协议数据 单位名称 APDU 发送进程 用户数据 应用层 表示层 H7 数据 应用层 表示层 接收进程
PPDU
SPDU
H6
H5
数据
数据
会话层
传输层
会话层
传输层
TPDU 数据分组
数据帧
H4
H3 H2
数据
数据 数据 T2
网络层
数据链路层
网络层
数据链路层
2.3.2 比较OSI与TCP/IP
OSI 的体系结构 TCP/IP 的体系结构
7
应用层 表示层 会话层 运输层 网络层
4 应用层 (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 3 运输层(TCP) 2 网际层 IP 1 网络接口层
6
5 4 3
2 数据链路层 1 物理层
2.3.2 比较OSI与TCP/IP
表示层 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，数 据格式转换，数据加密与解密，数据压缩与恢复。 应用层 应用层是OSI参考模型的最高层，它与用户直接联系， 负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系。监督并 且管理相互连接起来的应用系统以及所使用的应用资源。 例如为用户提供各种服务，包括文件传输、远程登录、电 子邮件及网络管理等。
计算机A
虚通信
计算机B
（n+1层协议）
n+1层
（n层协议）
n+1层 n层
（n-1层协议）
n层 n-1层
n-1层
虚通信
物理介质
实通信
层次结构的要点归纳： 1、除在网络介质上进行的是实通信以外，其它各对等 实体间进行的都是虚通信。 2、对等的虚通信必须遵循该层协议。 3、n层的虚通信是通过n/n-1层接口处n-1层提供的服 务，以及n-1层的通信来实现的。
第二章 计算机网络协议的体系结构
--------------
(N)实体
(N)服务: 在(N)协议的控制下,(N)层通过(N)实体的工作,可以 向上一层即(N+1)层提供服务.这种服务称为(N)服务.
开放系统A (N+1)层
(N)服务 (N+1)实体 (N)实体 (N)连接 (N)用户
(N)层 (N-1)层
交换原语
(N-1)实体
(N)服务是由以下三部分组成的: (1)(N)实体自己提供的某些功能; (2) (N-1) (2)从(N-1)层及其以下各层以及本地环境得 到的服务; (3)通过与处在另一开放系统中的对等(N)实 体的通信而得到的服务.
(N)SAP (N)CEP (N)连接
二 数据单元
在用户数据传送的过程中,有两种控制信息 存在:一种用于控制对等(N)层之间的信息传送; 另一种用于控制相邻层之间的信息传送.
当用户数据从发送端的应用层传向物理层时,要带上各层的对等层控制信息; 当其从接送端的物理层传向应用层时,各层要将其对接的同等层附加的控制信息取 走. 用户信息在相邻层间传送时,由相邻层控制信息控制,这些控制信息不参加传 送,也不出现在用户信息中,它们只是局部有效.
OSI环境
网络环境 3 2 1 节点 数据通信网 网络环境 3 2 1 节点
APA 7 6 5 4 3 2 1
AP数据 AP数据 数据单元 数据单元 数据单元
APB 7 6 5 4 3 2 1
数据单元 数据单元 比特流 物理媒体
报文 分组 帧
应用进程APA要在OSI中经过复杂的处理过程才能送到对方的应用进程 APB，但这些复杂过程对用户来说都被屏蔽掉了，应用进程APA的数据 好像直接传递给了应用进程APB。同理，OSI环境中两个同样的层次之间， 也好像可将数据（服务单元）直接传送给对方。
《计算机网络技术基础》 第2章 计算机网络体系结构与协议 单元测试 附答案
《计算机网络技术基础》第2章计算机网络体系结构与协议单元测试一、判断1、TCP/IP是目前使用较为普遍的网络通信协议。
（）2、在OSI模型中，每一层真正的功能是向下一层提供服务。
（）3、数据链路层传输的数据单位是报文。
（）4、TCP/IP完全符合OSI标准。
（）5、分层是每一层的功能应非常明确，层数越多越好。
（）6、OSI的最高层是应用层，面向用户提供服务。
（）7、物理层直接与传输介质相链接。
（）8、应用层是计算机网络与最终用户的接口。
（）9、TCP/IP只包含TCP和IP两个协议。
10、国际标准化组织OSI提出了开放系统互联参考模型ISO。
（）11、CRC码主要用于数据链路层控制协议中。
（）二、单选1、HDLC是（）。
A.面向字符型的同步协议B.异步协议C.面向字节的技术同步协议D.面向比特型的同步协议2、Internet采用的信息协议是（）A.FTP B.SPX/IPX C.TCP/IP D.WWW3、以下协议中不属于TCP/IP的网络层的协议是（） A.ICMP B.ARP C.PPP D.RARP4、在TCP/IP协议簇中，负责将计算机的互联网地址变换为物理地址的协议是（）。
A.ICMPB.ARPC.PPPD.RARP5、在OSI的模型中，能实现路由选择、拥塞控制与网络互联功能的是（）A.物理层B.网络层C.数据连接层D.传输层6、在开放系统互联参考模型中，把传输的比特流划分为帧的层次是（）。
A.网络层B.数据连接层C.传输层D.分组层7、在OSI模型中，提供建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性层次是（）。
A.网络层B.数据链路层C.物理层D.传输层8、TCP通信建立在面向连接的基础上，TCP连接的建立采用（）次握手的过程。
A.1B.2C.3D.49、OSI参考模型中，（）负责为用户提供可靠的端—端服务。
A.网络层B.传输层C.会话层D.表示层10、下列层次中，属于资源子网的有（） A．网络层 B．数据链路层 C．表示层 D．IP层11、关于OSI参考模型，下列说法不正确的是（）。
计算机网络协议与体系结构2
推论：若两个IP地址具有完全相同的子网地址，则它们在同一子网中。
7
子网掩码(1)
区分IP地址的网络编号与主机编号
• 例如：源主机64.128.8.1(子网掩码255.0.0.0)向目的主机64.128.8.2 发送信息包。则可分别计算出两机的网络地址为：
01000000 10000000 00001000 00000001 AND) 11111111 00000000 00000000 00000000 01000000 00000000 00000000 00000000 =64.0.0.0 (源主机) 01000000 10000000 00001000 00000010 AND) 11111111 00000000 00000000 00000000 01000000 00000000 00000000 00000000 =64.0.0.0 (目的主机)
子网结构为： 00001010 00000101 ss xxxxxx xxxxxxxx 子网掩码为： 11111111 11111111 11 xxxxxx xxxxxxxx 写成十进制数为： 255.255.192.0
15
已知IP地址和子网掩码，如何计算子网 地址？
• 用子网掩码和IP地址“相与”（AND操 作），结果就是子网地址。 • 例如：IP地址10.5.100.1，子网掩码 255.255.192.0。则可计算出10.5.100.1的 子网地址为
计算机网络_清华大学出版社第二版_课后习题答案完整版
计算机网络第二版清华大学出版社课后习题(匡桂平整理)第一章概论一、名词解释用所给定义解释以下术语(请在每个术语前的划线上标出正确的定义)。
1.广域网：A2.城域网:D3.局域网: C4.无线传感器网络:B5.计算机网络：G6.网络拓扑：H7.ARPANET ：E8.点对点线路:F9.Ad hOC网络：I10.P2P:JA.覆盖范围从几十千米到几千千米，可以将一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络。
B.一种将Ad hOC网络技术与传感器技术相结合的新型网络。
C.用于有限地理范围(例如一幢大楼)，将各种计算机、外设互连的网络。
D.可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户与数据、语音、图像等多种信息传输的网络。
E.对Internet的形成与发展起到奠基作用的计算机网络。
F.连接一对计算机或路由器结点的线路。
G.以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。
H.通过网中结点与通信线路之间的几何关系来反映出网络中各实体间的结构关系。
I.一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络。
J.所有的成员计算机在不同的时间中，可以充当客户与服务器两个不同的角色，区别于固定服务器的网络结构形式。
二、选择题1.随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机通过局域网连入广域网，而局域网与广域网的互联通过什么设备来实现。
BA.通信子网B.路由器C.城域网D.电话交换网2.计算机网络是计算机技术与什么技术高度发展、密切结合的产物。
CA.交换机B.软件C.通信D.自动控制3.电信业一般认为宽带骨干网的数据传输速率达到。
CA.10MbpsB.100MbpsC.2GbpsD.10Gbps4.网络拓扑对网络性能与网络________有很大的影响。
A.造价B.主从关系C.结构D.控制关系A5.建设宽带网络的两个关键技术是骨干网技术和什么技术。
BA.InternetB.接入网C.局域网D.分组交换6.当通信子网采用什么方式时，首先要在通信双方之间建立起逻辑连接。
第二章网络体系结构和网络协议
2.2 例题分析【例题2-1】在OSI参考模型中，当相邻高层的实体把——传到低层实体后，被低层实体视为______。
A.IDU,PDUB.PDU,IDUC.IDU,SDUD.PDU,SDU【例题2-2】在ISO的OSI参考模型中，提供流量控制功能的层是第(1)______；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层B．2、3、4层C．3、4、5层 D.4、5、6层(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．数据链路之间D．物理线路之间(5) A．物理层B．数据链路层C．网络层D．传输层【例题2-3】TCP/IP参考模型是Internet采用的协议标准，是一个协议系列，由多个处在不同层次的协议共同组成，用于将各种计算机和设备组成实际的计算机网络。
TCP/IP参考模型分成四个层次：分别是主机—网络络层、互联网络层、传输层与应用层。
（1）______属于互联网络层的低层协议，主要用于完成IP地址向物理地址的转换：（2）________主要用于完成物理地址向IP地址的转换，多用在无盘工作站启动时利用物理地址解析出对应的IP地址；（3）________是与IP协议同层的协议，更确切的说是工作在IP协议之上，但又不属于传输层的协议，可用于Internet上的路由器报告差错或提供有关意外情况的信息；(4)________是一种面向连接的传输协议，在协议使用中存在着建立连接、传输数据、释放连接的过程；(5)_________是一种无连接的传输协议，采用这种协议时，每一个数捃包都必须独立地进行路由选择，特别适合于突发性短信息的传输。
A. RARPB. ICMPC. ARPD. IGMPA. RARPB. ARPC.DNSD.BOOTPA. IGMPB. ICMPC. DHCPD. SMTPA. SNMPB. HTTPC. TCPD. UDPA. HTTPB. FTPC. TCPD. UDP【例题2-4】计算机网络提供的服务可以分为有确认服务与无确认服务，二者之间有什么区别？在下列情况中，请说明哪些可能是有确认服务或无确认服务？哪些可？哪些两者皆不可？（1）建立连接（2）数据传输（3）释放连接2.3基础习题一、填空题1.在计算机网络中，_____和______的集合称为网络体系结构。
计算机网络基础-段标 第2章
⑶ IP协议的主要功能
IP协议主要承担了在网际进行数据报无连接的传送、数据报寻址和差错控 制，向上层提供IP数据报和IP地址，并以此统一各种网络的差异性(不同的网 络其帧结构不同)。
第二章 网络体系结构与协议
2.传输控制协议（TCP）
传输控制协议TCP属于TCP/IP协议群中的传输层，是一种面向连接的子协 议，在该协议上准备发送数据时，通信节点之间必须建立起一个连接，才能提供 可靠的数据传输服务。TCP协议位于IP协议的上层，通过提供校验和、流控制及 序列信息弥补IP协议可靠性上的缺陷。 ⑴ TCP报文结构
⑴ 在发送方主机上，应用层将数据流传递给传输层； ⑵ 传输层将接收到的数据流分解成以若干字节为一组的TCP段，并在每一段上增加 一个带序号的的TCP报头，传递给IP层； ⑶ 在IP层将TCP段作为数据部分，再增加一个含有发送方和接收方IP地址的包头组 成分组或包，同时还要明确接收方的物理地址及到达目的主机路径，将此数据包和 物理地址传递给数据链路层； ⑷ 数据链路层将IP分组作为数据部分并加上帧报头组成一个“帧”，交由物理层接 收主机或IP网间路由器； ⑸ 在目的主机处，数据链路层将帧去掉帧头，将IP分组交给IP层； ⑹ IP层检查IP包头，如果包头中校验和与计算出来的不一致，则丢弃此报文分组， 如果检验和与计算出来的一致，则去掉IP报头，将TCP段传送到TCP层； ⑺ TCP层检查序号，确认是否为正确的TCP段； ⑻ TCP层计算TCP报头和数据校验和，如果计算出来的校验和与报头的校验和不符 合，则丢弃此TCP段，如果检验和正确，则去掉TCP包头，并将真正的数据传递给 应用层，同时发出“确认收到”的信息； ⑼ 在接收方主机上的应用层收到一个数据流正好与发送方所发送的数据流完全一样。
应用层 与用户进程的接口，即相当于做什么？ 表示层 数据格式的转换，即相当于对方看起来像什么？ 会话层 会话的管理与数据传输的同步，即相当于该谁讲话和从何处讲？ 传输层 从端到端经网络透明地传输报文，即相当于对方在何处？
第二章 计算机网络体系结构与协议
现中，从那时起，TCP/IP就与UNIX操作系统关
系密切了，最近几年，用户促使供应商也把
TCP/IP加入其他操作系统中，现在，已有的每
个计算机平台上都有TCP/IP。
Internet协议族中重要的协议族是传 送控制协议(TCP)和网际协议(IP)。 TCP／IP的核心思想是把干差万别的 低层协议(网络层和数据链路层)硬件连结
称为网络控制协议(NCP)的协议。随着Interent的发
展，需要更复杂的协议。1973年，引进了传输控制 协议(TCP),接着，在1981年，引进了网际协议(IP)。 1982年，TCP和IP被标准化成为TCP/IP协议组，并 在1983年，取代了ARPANET上的NCP。
1983年，自由的电子通信和信息共享与其 他一些内容被加入了广为接受的TCP/IP,使其成 为大学和政府部门的标准。TCP/IP作为一个标 准组件被包含到柏克利标准发行中心UNIX的实
协调两个对等实体间通信的控制信息
（2）OSI将层与层之间交换的数据的单位称为服务数据单元SDU (Service Data Unit)。
在任何相邻两层之间的关系可概括为下图所示的那样。在服务提
供者的上一层的实体，也就是“服务用户”，它使用服务提供者所提供 的服务。
服务用户
交换原语
协议
服务用户
交换原语
物理连接 物理服务数据单元(PSDU) (串行传 输方式1位，并行传输方式8位) 顺序化
引线数目和排列、固定和锁定 装置等等。
例如对各种规格的电源插头的尺寸都有 严格的规定。
（2）电气特性
说明在接口电缆的哪条线上出
现的电压应为什么范围，即什么样 的电压表示1或0
（3）功能特性
说明某条线上出现的某一电平
网络体系结构与网络协议
2020/9/7
16
(3) 网络层的主要功能
➢ 分组传送数据报，数据传输单元是分组 （Pocket） ➢ 通过路由选择算法为分组通过通信子网选 择最适当的路径； ➢ 实现拥塞控制、网络互连等功能。
➢ 负责维护两个结点之间的传输链接，以便确保 点到点传输不中断； ➢ 管理数据交换。
(6) 表示层的主要功能 ➢ 用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方 式； ➢ 数据格式变换； ➢ 数据加密与解密； ➢ 数据压缩与恢复。
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(7) 应用层的主要功能:
➢ 为应用程序提供了网络服务; ➢ 应用层需要识别并保证通信对方的可用性，使 得协同工作的应用程序之间的同步; ➢ 建立传输错误纠正与保证数据完整性的控制机 制。
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(4) 传输层的主要功能：
➢ 向用户提供可靠端到端（end-to-end）的 服务；
➢ 处理数据包错误、数据包次序，以及其他一 些关键传输问题；
➢ 以字节为单位 ➢ 传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，
是计算机通信体系结构中关键的一层。
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(5) 会话层的主要功能
2020/9/7
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(4) 接口（interface）
接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口， 低层向高层通过接口提供服务;
图 2-2 接口示意图
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层次结构研究方法的优点
吴功宜 计算机网络1-3章习题答案
第一章计算机网络概论1．计算机网络的发展可以划分为几个阶段？每个阶段各有什么特点？四个阶段：第一阶段（20世纪50年代）计算机技术与通信技术研究结合，为计算机网络的产生作好技术准备，奠定理论基础第二阶段（20世纪60年代）ARPAnet与分组交换技术开始，为Internet的形成奠定基础第三阶段（20世纪70年代中期计起）网络体系结构与网络协议的标准化第四阶段（20世纪90年代起）Internet的应用与高速网络技术发展2．什么是公用数据网PDN？为什么要发展公用数据网？是指由邮电部门或通信公司统一组建和管理的公用分组交换网组建公用数据网为计算机网络发展提供了良好的外部通信条件，它可以为更多的用户提供数据通信服务3．按照资源共享的观点定义的计算机网络应具备哪几个主要特征？资源共享的观点：以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合主要特征：1）计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享2）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”3）互联计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议4．现代网络结构的特点是什么？大量的微型计算机通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的5．局域网、城域网与广域网的主要特征是什么？局域网：1）覆盖有限的地理范围2）提供高数据传输速率（10Mb/s~10Gb/s）、低误码率的高质量数据传输环境3）一般属于一个单位所有，易于建立、维护与扩展4）从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享式局域网与交换式局域网城域网：1）满足几十公里范围内大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需求2）介于广域网与局域网之间的一种高速网络广域网（也称远程网）：1）覆盖的范围从几十公里到几千公里，覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络2）通信子网主要使用分组交换技术6．根据系统的互联方式，网络多媒体应用系统一般可以分为哪几种基本的结构方式？请列举每一种结构的一种典型的应用实例四种基本的结构方式及应用实例：1）一对一系统：二个终端之间的单独通信实例：视频电话系统2）一对多系统：由一个发送端和多个接受端构成的系统实例：多方接受的网页3）多对一系统：多个发送端通过单播或者多播向多个接受端发送信息实例：投票4）多对多系统：一个组的成员之间可以相互发送信息实例：多媒体会议系统7．网络多媒体的传输有哪几个主要的基本特征？请列举传输连续的音频、视频流所需求的通信带宽数据主要特征：1）高传输带宽要求2）不同类型的数据对传输的要求不同3）传输的连续性与实时性要求4）传输的低时延要求5）传输的同步要求6）网络中的多媒体的多方参与通信的特点？8．你是如何理解“网络计算”概念的？请举出移动计算网络、多媒体网络、网络并行计算、网格计算、存储区域网络与网络分布式对象计算等方面的几个应用实例“网络计算”概念：网络被视为最强有力的超级计算环境，它包含了丰富的计算、数据、存储、传输等各类资源，用户可以在任何地方登录，处理以前不能完成的问题移动计算网络：无线局域网、远程事务处理多媒体网络：视频点播系统、多媒体会议系统网络并行计算：破译密码、发现素数网格计算：桌面超级计算、智能设备存储区域网络：SSP提供的Internet存储服务网络分布式对象计算：？？第二章网络体系结构与网络协议1．请举出生活中的一个例子来说明“协议”的基本含义，并举例说明网络协议三要素“语法”、“语义”与“时序”的含义与关系协议是一种通信规则例：信件所用的语言就是一种人与人之间交流信息的协议，因为写信前要确定使用中文还是其他语言，否则收信者可能因语言不同而无法阅读三要素：语法：用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现顺序语义：解释比特流的每一部分含义，规定了需要发出何种控制信息，以及完成的动作和作出的响应时序：对实现顺序的详细说明例：？？2．计算机网络采用层次结构的模型有什么好处？1）各层之间相互独立2）灵活性好3）各层都可采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层4）易于实现和维护5）有利于促进标准化3．ISO在制定OSI参考模型时对层次划分的主要原则是什么？1）网中各结点都具有相同的层次2）不同结点的同等层具有相同的功能3）不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信4）同一结点内相邻层之间通过接口通信5）每个层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务4．如何理解OSI参考模型中的“OSI环境”的概念？“O SI环境”即OSI参考模型所描述的范围，包括联网计算机系统中的应用层到物理层的7层与通信子网，连接结点的物理传输介质不包括在内5．请描述在OSI参考模型中数据传输的基本过程1）应用进程A的数据传送到应用层时，加上应用层控制报头，组织成应用层的服务数据单元，然后传输到表示层2）表示层接收后，加上本层控制报头，组织成表示层的服务数据单元，然后传输到会话层。
计算机网络-清华大学出版社吴功宜第三版课后习题答案
C.UDP 的一种不可靠，无连接的传输层协议
D.协议数据单元是分组
12.以下关于传输层特点的描述中错误的是___D____。
A.实现网络环境中分布式进程通信
B.TCP 是一种可靠的、面向连接、面向字节流的传输层协议
C.UDP 是一种不可靠的、无连接的传输层协议
D.协议数据单元是分组
13.在对 OSI 参考模型中第 n 层与 n+1 层关系的描述中正确的是___A____。
信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对 Internet 应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
物联网是在 Internet 技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取
物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世
从给出的 26 个定义中挑出 20 个,并将标识定义的字幕填在对应术语前的空格位RFC
4. X SIOC
5. T IP
6. V UDP
7. Y IRTF
8. I OSI 参考模型
9. M 帧
10. A 网络协议
11. P 传输层
12. Z InterNIC
A.OSI 环境虚线所示对的主机中从应用层到物理层的 7 层以及通信子网
B.连接主机的物理传输介质包括在 OSI 环境中
C.主机不连入计算机网络中可以不需要有实现从物理层到应用层功能的硬件与软件
D.主机的进程分别处于本地操作系统控制，不属于 OSI 环境
11.以下关于 OSI 环境中数据传输过程的描述中错误的是 B
G.允许动态的分配时间片的方法。
H.以字符为传输单元，字符之间的时间间隔可以是任意的。
第2章计算机网络体系结构 东南大学数据库课件
系统B
应用层 7-6接口 表示层 6-5接口 会话层 5-4接口 传输层 4-3接口 网络层 3-2接口 数据链路层 2-1接口 物理层
基于OSI的通信模型结构
中间节点
系统A
系统B
第7层 第6层 第5层 第4层 第3层 第2层 第1层
2.1.3 计算机网络层次模型
裸机 图 2-1 层次结构
• 层次结构的好处在于使每一层实现一种相 对独立的功能。
• 它的含义包括： • 1. 易于实现和维护 • 2. 易于升级和换代 • 3. 易于交流、易于理解和易于标准化
• 两个不同国家的哲学家通信问题：
n+1 哲学家A
n
翻译员A
n-1 接口
表示 层
6-5接 口
会话 层
5-4接 口
传输 层
4-3接 口
网络 层
3-2接 口
数据链 路层
信道
OSI各层的功能概述
• 第1层：物理层(Physical Layer)
2.1.2 计算机网络层次体系结构
• 将多台位于不同地点的计算机设备通过各 种通信信道和设备互连起来，使其能协同 工作，以便于计算机的用户应用进程交换 信息和共享资源，这是一个复杂的工程设 计问题。将一个比较复杂的问题分解成若 干个容易处理的子问题，尔后“分而治之” 逐个加以解决，这种结构化设计方法是工 程设计中常用的手段。分层就是系统分解 的最好方法之一。
第7层 应用层 第6层 表示层 第5层 会话层 第4层 传输层 第3层 网络层 第2层 数据链路层 第1层 物理层
OSI/RM
OSI的分层模型
系统A
应用层 7-6接口 表示层 6-5接口 会话层 5-4接口 传输层 4-3接口 网络层 3-2接口 数据链路层 2-1接口 物理层
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第二章计算机网络体系结构与协议第二章计算机网络体系结构与协议【计划课时】4课时(教材第二、三章2.1网络通信协议2.1.1 协议(protocol教材P29网络传送是个很复杂的过程,为了实现计算机之间可靠地交换数据,许多工作要协调(如发送信号的数据格式,通信协调与出错处理,信号编码与电平参数,传输速度匹配等。
假定一个与网络相连的设备正向另一个与网络相连的设备发送数据,由于各个厂家有其各自的实现方法,这些设备可能不完全兼容,它们相互之间不可能识别和通信。
解决方法之一是在同一个网络中全部使用某一厂家的专有技术和设备,在网络互连的今天已不可行。
另一种方法就是制定一套实现互连的规范(标准,即所谓“协议”。
该标准允许每个厂家以不同的方式完成互连产品的开发、设计与制造,当按同一协议制造的设备连入同一网络时,它们完全兼容,仿佛是由同一厂家生产的一样。
【协议】网络上不同计算机之间为了协调互相通信而使用的技术规范,即通信技术标准(也是软硬件厂商开发网络产品的标准协议由语义、语法和时序三部分组成。
语义规定通信双方彼此“讲什么”(含义,语法规定“如何讲”(格式,时序关系则规定了信息交流的次序(顺序。
P29实际上,生活中任何由两个人或两个团体一起完成的事件,都必须有“协议”(例:讲话/赛跑廖鸿鹏《NT Server4.0建站指南》:“当一个中国人碰上一个日本人时,如果中国人说他的中文,日本人说他的日文,那么恐怕两个人就是讲到天黑,都不会有什么结果……网络上各节点之间若需要传送数据时,也要有一个共通的语言,这就是通信协议”。
理论上只要有一套协议即可,但由于网络技术在不断发展,应用领域在不断拓宽,加上历史的原因(70年代各大计算机公司在网络领域“诸侯割据”,纷纷推出自己的网络通信协议,既为网络技术的发展作出了贡献,亦造成协议品种杂多的局面,所以目前一套统一可用的网络协议。
正如理论上人类只要一种语言就可以相互沟通,但实际上却有许许多多的语言存在一样。
学习网络的重要任务之一就是了解各种常用的通信协议。
对于网络开发/集成工程师,则需要深入理解甚至精通工程中所涉及到的各种协议。
用于普通网络用户,则只需知道访问网络资源你的系统或机器上需要配备何种协议,而无须知道这些协议的具体含义。
封闭的协议——协议内容(规范不对公众公布开放的协议——协议内容对公众公布NT4.0可同时具有5种协议,犹如一个懂最常用的五国语言的人,在世界各地旅行,便畅行无阻。
2.1.2 常用的网络通信协议有三个最具影响力的团体为网络通信制定了各自的协议:·OSI(开放系统互连,Open Systems Interconnection协议ISO(国际标准化组织81年公布(理论标准从网络角度看,未连网的计算机都是所谓“信息孤岛”型的计算机系统,只按某一公司/厂商的网络通信体系结构标准连网的属于相对封闭的网络系统,而所有符合OS I网络通信体系结构的计算机系统可以在全球范围内互联起来,故称为“开放系统”。
·IEEE 802 LAN 协议IEEE(电气和电子工程师学会802委员会(80年2月成立制定,其部分标准已被IS O正式确定为局域网的国际标准·TCP/IP(网际互连/传输控制协议美国防部高级计划研究局(DARPA83年为“阿帕”网(ARPAnet,今发展为Interne t而开发,用于通过UNIX系统控制实现异种计算机网络的互连,乃很多大学(如斯坦福大学及研究所经多年研究及商业化后得出的结果,现为最hot的网际互连协议,亦为公认的工业标准。
此外,在局域网中,常用还有Novell网专用的通信协议IPX/SPX(网际分组交换/顺序分组交换。
2.1.3 网络通信与分层结构1、分层的概念可以将人与人的“通信”分为三个相关的层次:认识层、语言层、传输层。
【例1】如果让一莆田老妪与北京一科学家进行如下的“通信”莆田老妪北京科学家结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城内菜价计算机网络技术“不可理喻”认识层“协议”不兼容所用语言莆田方言英语“不知所云”语言层“协议”不兼容通信方式电话电脑无法联通传输层“协议”不兼容【例2】如果让一莆田老妪与北京的莆田藉科学家林兰英进行如下的“通信”莆田老妪林兰英院士结果用网络术语表达结果谈论内容莆田城市变化家乡情况OK 认识层“协议”兼容所用语言莆田方言莆田方言OK 语言层“协议”兼容通信方式电话电话OK 传输层“协议”兼容所以,人们为了能够彼此交流思想,需借助一个分层次的通信结构;其次,层次之间不是相互孤立的,而是密切相关的,上层的功能是建立在下层的基础上,下层为上层提供某些服务,而且每层还应有一定的规则。
网络通信情况同样如此,只是区分更细一些。
2、网络通信分层的概念计算机之间的通信可归纳为两种基本方式:·点-点通信(P-P相邻结点之间通过直达通路的通信(称“线路通信”·端-端通信(E-E不相邻结点之间通过中间结点链接起来所形成间接可达通路的通信(“链路通信”点-点通信是端-端通信的基础,端-端通信是点-点通信的延伸a. 点-点通信的分层两台相邻计算机通过直达通信线路通信时,其所用通信软件将自然分成两个相对独立的模块(层:·用户服务层处理用户的通信应用请求·通信服务层通过通信线路收发数据分层的优点:用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别(如铜线、同轴电缆、光纤等,而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同(如文件传输、电子邮件等。
b. 端-端通信的分层端-端通信是把若干点-点相邻结点间的通信线路通过中间结点链接起来,所以还需解决:(1中间结点应具有路由转接功能(按报文所附目标地址转发(2端结点应具有启动、建立和维护端-端链路的功能启动——发送端发送一个带目标端结点地址的联系控制报文建立——目标端结点返回一个同意通信联系的报文,建立了双方的联系维护——通信过程差错控制、流量控制等为此需在用户服务层和通信服务层之间增加一个新层(网络服务层,即通信服务层实现相邻结点间的点-点通信,网络服务层实现不相邻结点间的端-端链路通信,用户服务层处理用户应用软件的通信请求与服务。
计算机网络协议协议采用层次结构的优点:P29【网络体系结构】计算机网络的各层及其协议的集合,称为网络的体系结构(arc hitecture 。
P29体系即“系统”,中文中常用来描述有比较明显层次结构的系统(如科学体系、政治体系等。
2.1.4 OSI 协议(教材P30OSI协议将网络通信过程划分为七个相互独立的功能组(层次,并为每个层次制定一个标准框架。
上面三层(应用层、表示层、会话层与应用问题有关,而下面四层(传输层、网络层、数据链路层、物理层则主要处理网络控制和数据传输/接收问题。
各层的功能单元用于规定what is to be done, but not how to do it.·Layer 7 - Application 网络的用户接口(上网软件等·Layer 6 - Presentation 不同系统数据格式转换/加解密·Layer 5 - Session进程(执行中的程序间会话管理与会话同步(“会话”即用户间连接·Layer 4 - Transport 报文的正确传输(报文的生成、收发、组合与差错检查·Layer 3 - Network 路由选择和流量控制(选择LAN 间传输路径·Layer 2 - Data Link 帧的正确传输(帧的生成、收发与差错检查·Layer 1 - Physical数据比特流(0、1的正确传输(比特流的生成、收发与差错检查七层模型示意图和各层主要功能见P31图2.1。
像WINDOWS NT 之类的操作系统只会与OSI 的顶层有关。
协议仅给出一个框架结构,并没有将其网络模型的每一层限定在统一的一种协议中,也没有给出协议的具体实现技术(即未完全定型。
故又称“参考模型”(OSI/RM但它奠定了网络体系结构的基础,成为今天设计和制定网络协议标准最重要的参考模型和依据。
通信双方(比喻写信封拆信和读信发送接收封信、贴邮票取信投入邮筒投递分拣分拣决定路线邮件分类装入邮包打开邮包装上邮车送出从邮车接收邮包邮路(公路、铁路等从过程看,网络通信的过程就是从A用户的应用层处发出数据,经层层下传,最后通过物理层发到网络的传输介质上,而B用户通过物理层接收数据,经层层上传,最后由应用层取出。
换言之,信息交换发生在对等的OSI层之间,源系统A中的每一层把目的系统B同层所需的控制信息(数据头附加到数据中,封装后的信息单元(数据头和数据被传输到下一层,而目的系统B的每一层对收到的信息单元进行分析,先读取系统A附加的控制信息(数据头,然后去掉该数据头,将信息单元的余留部分传送给上一层。
1、并非所有网络通信都必须通过完整的七层;实际上,如果在同一个LAN内(直接通过物理地址传输通信,通常只用到下两层和应用层,如果跨LAN(路由选择成为必要,则需要用到下面四层和应用层。
两个节点有加密/解密的通信要求时,可能用到表示层。
2、并非现有的网络通信都是按本模型分层(实际上一个也没有;3、数据从上层往下层传送,往往要封装附加的信息(如目的地址,错误检测等;数据从下层往上层传送,则须在对应层相应去除所封装的信息(还原。
【封装】信息通过各层向下传递时,每层的软件负责加上它的报头信息(每层都要封装从高层来的信息。
4、每层可能对应有若干个具体协议,通信双方同层协议必须相同或相互兼容2.1.5 层间通信的概念:同级关系——协议如A机的第四层与B机的第四层对话,使用的规则和约定称为第四层协议。
纵向关系——接口每一层的最终是和另一台计算机的同层进行通信,但数据不能直接从A机的第X 层传输到B机的第X层,而是先将数据和控制信息迅速传递到下一层,然后一层层下传,直至最低层,最后将数据传传递到网络介质上。
接收数据的计算机将数据和控制信息一层层上传,直至第X层。
在相邻层间有定义好的接口,规定了下层为上层提供哪些服务,以及如何获得这些服务。
在网上发送和接收数据时,一台用于发送,一台用于接收。
数据在发送时,被分割成带有附加传送头的小数据单元(帧,数据就是以帧的方式传送的。
发送当发送计算机发出通信请求时,应先建立数据帧。
帧是在最高层上形成的,并通过相邻的下层向下逐步传递。
数据通过每一次时,该层的协议要加入该层的控制信息(作为头部或尾部。
帧根据接口定义传送到下一层。
最后,数据通过协议栈的所有层,被传送到网络介质上。
接收在接收端,帧从低层向高层的传送也应符合接口的定义。
每一层的协议只解释发送端的同级放在帧的头部和尾部的信息。