第一講 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),2011年計(jì)算機(jī)專業(yè)考研大綱(摘錄),大綱考查范圍一 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),大綱考查范圍二 物理層,大綱考查范圍三 數(shù)據(jù)鏈路層,大綱考查范圍三 數(shù)據(jù)鏈路層,大綱考查范圍四 網(wǎng)絡(luò)層,大綱考查范圍四 網(wǎng)絡(luò)層,大綱考查范圍五 傳輸層,大綱考查范圍六 應(yīng)用層,2011年考研大綱中的單項(xiàng)選擇題示例,題型：?jiǎn)雾?xiàng)選擇題、綜合應(yīng)用題,2011年考研大綱中的綜合應(yīng)用題示例,第一講：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),2011年考研大綱考查范圍大綱考查范圍：,知識(shí)點(diǎn)歸納：,（一）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義：能夠相互資源共享的互連起來的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 的集合。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成：資源子網(wǎng)通信子網(wǎng) 資源子網(wǎng)（邊緣部分）：主機(jī)、 終端， - 端系統(tǒng)(C/S, P2P) 通信子網(wǎng)（核心部分）：通信結(jié)點(diǎn) 、 通信鏈路,知識(shí)點(diǎn)歸納,其中，通信結(jié)點(diǎn)：路由器、結(jié)點(diǎn)交換機(jī)、 分組交換設(shè)備(PSE)、 分組裝卸設(shè)備(PAD)、 集中器(Concentrator)、 通信控制處理器CCP（ ARPANET中叫 接口報(bào)文處理機(jī)IMP）等。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能： 通信、資源共享 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類： 1.按網(wǎng)絡(luò)的分布范圍分類: 廣域網(wǎng)WAN、城域網(wǎng)MAN、局域網(wǎng)LAN、個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN 2.按使用者分類：公用網(wǎng)、專用網(wǎng) 3.按網(wǎng)絡(luò)的交換方式分類: 電路交換、報(bào)文交換、分組交換 4.按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類: 星形、總線、環(huán)形、樹形、網(wǎng)形,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展歷史： 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的三個(gè)階段： 1. 面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。用一臺(tái)中央主機(jī)連接大量的地理上處于分 散位置的終端。 2. 計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。多臺(tái)計(jì)算機(jī)互連的系統(tǒng)，如IBM的SNA網(wǎng)，DEC 的DNA網(wǎng)，相對(duì)獨(dú)立，未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 3. 開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO頒布了 “開放系統(tǒng)互連基 本參考模型” OSI/RM七層模型。全世界網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品有了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的三個(gè)階段： 1. 從單個(gè)網(wǎng)絡(luò)ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程。ARPA70年代中期開始 研究多種網(wǎng)絡(luò)的互連，1983年TCP/IP，因特網(wǎng)誕生。 2. 建成三級(jí)結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。NSFNET三級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)，分為主干網(wǎng)、地區(qū) 網(wǎng)、校園網(wǎng)(企業(yè)網(wǎng)) 3. 形成多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)。三層ISP結(jié)構(gòu)，NAP。,知識(shí)點(diǎn)歸納,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作及相關(guān)組織,知識(shí)點(diǎn)歸納,知識(shí)點(diǎn)歸納,各種 RFC 之間的關(guān)系： (RFC Request For Comments),（二）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與參考模型,知識(shí)點(diǎn)歸納,協(xié)議的定義、協(xié)議三要素： 為進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合。協(xié)議總是指某一層協(xié)議，準(zhǔn)確地說，它是對(duì)同等層實(shí)體之間的通信制定的有關(guān)通信規(guī)則約定的集合。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個(gè)要素： 1) 語法(Syntax)：涉及數(shù)據(jù)及控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。 2) 語義(Semantics)：需發(fā)出何種控制信息、完成何種動(dòng)作、做出何種響應(yīng)。 3) 定時(shí)(Timing)：或叫同步，事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分層結(jié)構(gòu)： 所謂網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) (Architecture) 就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次及其協(xié)議的集合。層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型來表示。,層次結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)： 1) 除了在物理媒體上進(jìn)行的是實(shí)通信之外，其余各對(duì)等實(shí)體間進(jìn)行的都 是虛通信。 2) 對(duì)等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議。 3) n 層的虛通信是通過 n / n-1層間接口處 n-1 層提供的服務(wù)以及 n-1 層 的通信（通常也是虛通信）來實(shí)現(xiàn)的。 層次結(jié)構(gòu)劃分的原則： 1) 每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨(dú)立的。當(dāng)某一層的具體實(shí)現(xiàn)方法 更新時(shí)，只要保持上、下層的接口不變，便不會(huì)對(duì)鄰居產(chǎn)生影響。 2) 層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。 3) 層數(shù)應(yīng)適中。若層數(shù)太少，則造成每一層的協(xié)議太復(fù)雜；若層數(shù)太多， 則體系結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，使描述和實(shí)現(xiàn)各層功能變得困難。,知識(shí)點(diǎn)歸納,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)： 1) 以功能作為劃分層次的基礎(chǔ)。 2) 第n層實(shí)體在實(shí)現(xiàn)自身定義的功能時(shí)，只能使用第n-1層提供的服務(wù)。 3) 第n層在向第n+1層提供服務(wù)時(shí)，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能， 還包含由下層服務(wù)提供的功能。 4) 僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。 ISO/OSI 參考模型: 開放系統(tǒng)互連(Open System Interconnection)基本參考模型是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的標(biāo)準(zhǔn)化開放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型，又稱ISOs OSI參考模型?！伴_放”這個(gè)詞表示能使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)進(jìn)行互連。,知識(shí)點(diǎn)歸納,OSI包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級(jí)抽象。 OSI的體系結(jié)構(gòu)定義了一個(gè)七層模型，用以進(jìn)行進(jìn)程間的通信，并作為一個(gè)框架來協(xié)調(diào)各層標(biāo)準(zhǔn)的制定；OSI的服務(wù)定義描述了各層所提供的服務(wù)，以及層與層之間的抽象接口和交互用的服務(wù)原語；OSI各層的協(xié)議規(guī)范，精確地定義了應(yīng)當(dāng)發(fā)送何種控制信息及何種過程來解釋該控制信息。 需要強(qiáng)調(diào)的是，OSI參考模型并非具體實(shí)現(xiàn)的描述，它只是一個(gè)為制定標(biāo)準(zhǔn)而提供的概念性框架。在OSI中，只有各種協(xié)議是可以實(shí)現(xiàn)的，網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備只有與OSI和有關(guān)協(xié)議相一致時(shí)才能互連。,知識(shí)點(diǎn)歸納,實(shí)體：每一層中的活動(dòng)元素，可以是任何可發(fā)送或接收信息的硬件或軟 件進(jìn)程，許多情況下，實(shí)體就是一個(gè)特定的軟件模塊。 對(duì)等實(shí)體：位于不同機(jī)器上同一層中的的實(shí)體。 接口：相鄰兩層之間的邊界，在接口處規(guī)定了低層向上層提供的服務(wù)以 及調(diào)用服務(wù)所使用的形式規(guī)范語句(服務(wù)原語)。 服務(wù)：某一層提供的功能，并能通過接口提供給其相鄰上層。N 層(下層) 是 N+1 層(上層)的服務(wù)提供者, N+1 層是 N 層的服務(wù)用戶。 服務(wù)訪問點(diǎn)(SAP)：服務(wù)提供的地點(diǎn), 接口上相鄰兩層實(shí)體交換信息之處。 協(xié)議棧： 網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議按層次順序排列而成，畫在一起像一個(gè)棧結(jié)構(gòu)。,知識(shí)點(diǎn)歸納,上一層的PDU 通過SAP傳到下一層，作為下一層PDU的數(shù)據(jù)字段(SDU),知識(shí)點(diǎn)歸納,ISO OSI/RM:,知識(shí)點(diǎn)歸納,信息流動(dòng)過程：,OSI/RM 各層功能簡(jiǎn)述： 應(yīng)用層：是直接面向用戶的一層。它為應(yīng)用進(jìn)程提供訪問OSI環(huán)境的手段，同時(shí) 為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。對(duì)一些普遍需要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用（如文件傳輸、電子 郵件、域名服務(wù)等）制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。 表示層：提供數(shù)據(jù)或信息語法的表示變換，以確保不同表示方法的計(jì)算機(jī)能互相 通信。涉及： 各機(jī)器內(nèi)部的數(shù)據(jù)表示與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)某橄髷?shù)據(jù)表示之間的變換 數(shù)據(jù)的壓縮/解壓縮 數(shù)據(jù)的加密/解密 會(huì)話層：在兩個(gè)互相通信的進(jìn)程之間建立、組織和同步會(huì)話、 會(huì)話活動(dòng)管理、 對(duì)話控制。 傳輸層：提供端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。涉及： 連接管理：建立連接、發(fā)收數(shù)據(jù)、拆除連接 報(bào)文分割和裝配：將上層的長(zhǎng)數(shù)據(jù)報(bào)文分割成小的段進(jìn)行傳輸 端到端的差錯(cuò)控制與流量控制 分流和多路復(fù)用,知識(shí)點(diǎn)歸納,網(wǎng)絡(luò)層：將分組穿過通信子網(wǎng)從信源傳輸?shù)叫潘?路由選擇：如何經(jīng)過中間節(jié)點(diǎn)選擇路由，穿過子網(wǎng) 擁塞控制：控制分組流入子網(wǎng)的流量，以免子網(wǎng)過載，性能下降 數(shù)據(jù)分片和組裝：將長(zhǎng)的分組分片，以使能在短分組網(wǎng)絡(luò)上傳輸 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：多個(gè)子網(wǎng)之間進(jìn)行互連 數(shù)據(jù)鏈路層：在相鄰節(jié)點(diǎn)間無差錯(cuò)地傳輸一幀數(shù)據(jù) 尋址和組幀 同步 差錯(cuò)控制（以太網(wǎng)、PPP只檢錯(cuò)，HDLC 、WLAN有差錯(cuò)控制） 流量控制（以太網(wǎng)、PPP無流量控制，HDLC、WLAN有流量控制） 物理層：在物理媒體上傳輸原始的數(shù)據(jù)比特流。 機(jī)械特性：如接插件規(guī)格 電氣特性：如信號(hào)電平 功能特性： 如引腳功能 規(guī)程特性： 如何通信,知識(shí)點(diǎn)歸納,知識(shí)點(diǎn)歸納,TCP/IP四層網(wǎng)絡(luò)模型與OSI/RM七層網(wǎng)絡(luò)模型：,TCP/IP 協(xié)議各層功能簡(jiǎn)述： 應(yīng)用層：為用戶提供訪問 Internet 的一組高層協(xié)議 (如FTP、TELNET、SMTP等) 傳輸層：為源和目的主機(jī)的應(yīng)用程序間提供端-端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)(如TCP、UDP) 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層（網(wǎng)際層）：把分組獨(dú)立地從信源傳送到信宿。解決路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等問題 (如IP) 網(wǎng)絡(luò)接口層：負(fù)責(zé)將IP分組封裝成適合在物理網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)膸袷讲鬏?，或?qū)奈锢砭W(wǎng)絡(luò)接收到的幀解封，取出IP分組交給網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層 (如Ethernet、PPP) 學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理時(shí)常采用五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)，綜合了OSI和TCP/IP的優(yōu)點(diǎn)，既簡(jiǎn)潔又能將概念講述清楚。,知識(shí)點(diǎn)歸納,典型習(xí)題講解,例 根據(jù)下圖左列OSI的各層與右列列出的各種功能，在兩列間畫出對(duì)應(yīng)連線： 1. 流量控制 網(wǎng)絡(luò)層 2. 提供對(duì)最終用戶的訪問 3. ASCII碼到EBCDIC碼轉(zhuǎn)換 4. 分組交換 應(yīng)用層 5. 可靠的端到端數(shù)據(jù)傳輸 6. 定義幀 7. 決定路由 物理層 8. 數(shù)據(jù)流中插入同步點(diǎn)，故障時(shí)從最近同步點(diǎn)恢復(fù) 9. 建立、管理和終止會(huì)話 10. 在用戶間同步會(huì)話 傳輸層 11. 提供機(jī)械的、電子的和功能的接口 12. 負(fù)責(zé)相鄰節(jié)點(diǎn)的信息交換 13. 通過物理介質(zhì)傳輸比特流 表示層 14. 與用戶應(yīng)用程序直接通信 15. 分流