復習：Chapter1計算機網(wǎng)絡概述121.1什么是計算機網(wǎng)絡？定義：由自主計算機遵循一定的協(xié)議互連起來以實現(xiàn)資源共享與信息傳遞的集合體。解釋–自主的計算機-遵循協(xié)議–互連-資源共享與信息傳遞31.2計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)組成

計算機網(wǎng)絡=通信子網(wǎng)+資源子網(wǎng)計算機網(wǎng)絡=硬件+軟件通信子網(wǎng)完成信息分組的傳遞工作，每個通信節(jié)點具有存儲轉發(fā)的功能。資源子網(wǎng)包含所有由通信子網(wǎng)連接的主機，向網(wǎng)絡提供各種類型的資源。41.3.1.按照地理覆蓋范圍進行分類局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)internet（互聯(lián)網(wǎng)）---網(wǎng)絡所覆蓋的地理范圍是網(wǎng)絡分類的一個極其重要的度量參數(shù)，因為不同的網(wǎng)絡所采用的技術是不同的。注：只有這種劃分標準能夠反映網(wǎng)絡技術本質，其它分類標準只是反映了網(wǎng)絡某一方面的特征LAN具有如下幾個方面的主要特點：私有服務、分布范圍較小、結構簡單，布線容易、網(wǎng)絡速度較快和誤碼率低。2.MAN主要是用來在一個較大的地理區(qū)域（通常是10~100公里之間）內(nèi)提供數(shù)據(jù)、聲音和圖像的傳輸，覆蓋到整個城市，一般是用于提供公共服務的。3.WAN具有以下幾方面基本特點：覆蓋范圍廣、構建成本高、網(wǎng)絡結構和類型復雜、傳輸速率低和誤碼率高。5internet--互聯(lián)網(wǎng)是“網(wǎng)絡的網(wǎng)絡”(networkofnetworks)。

2.按傳輸方式劃分

按網(wǎng)絡傳輸方式劃分為“點對點傳輸網(wǎng)絡”和“廣播式傳輸網(wǎng)絡”兩種。671.4網(wǎng)絡拓撲結構所謂的拓撲結構就是網(wǎng)絡中通信線路和站點（計算機或設備）的幾何排列形式。

星型樹型總線型環(huán)型網(wǎng)狀1.星型拓撲結構所有節(jié)點通過傳輸介質與中心節(jié)點連接，采用集中控制，即任何兩點之間的通信都要通過中心節(jié)點進行轉發(fā)。可分為：1.基本星型拓撲結構單元2.多級星型拓撲結構8星型拓撲結構的主要優(yōu)點：節(jié)點擴展、移動方便由于所有節(jié)點直接連接到中心節(jié)點，某個節(jié)點發(fā)生故障，不會影響到其他的節(jié)點網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)快維護容易2.星型拓撲結構的主要缺點：核心交換機工作負荷重網(wǎng)絡布線較復雜廣播傳輸影響網(wǎng)絡性能9102、總線型拓撲結構將若干個節(jié)點設備平等地連接到一條高速公用總線上，其中一個節(jié)點是網(wǎng)絡服務器，有它提供網(wǎng)絡通信及資源共享服務，其他節(jié)點是網(wǎng)絡工作站。11總線型拓撲結構優(yōu)點：網(wǎng)絡結構簡單靈活、非常便于擴充、可靠性高、網(wǎng)絡節(jié)點間響應速度快、易于布線、成本低。缺點：由于共用一條傳輸信道，任一時刻只能有一個站點發(fā)送數(shù)據(jù)，而且介質訪問控制也比較復雜。實時性較差、故障診斷困難。123.環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結構每個節(jié)點都與兩個相鄰的節(jié)點相連，節(jié)點之間采用點到點的鏈路，網(wǎng)絡中的所有節(jié)點構成一個閉合的環(huán)，信息沿著一個方向繞環(huán)逐站單向傳輸。13環(huán)型拓撲結構優(yōu)點：結構簡單，當網(wǎng)絡確定時，傳輸延遲確定。網(wǎng)絡中信息沿單方向流動，節(jié)點之間通路唯一，無信道選擇問題，簡化了路徑選擇的控制。缺點：由于環(huán)路封閉，因而擴充不方便，增加和刪除節(jié)點較困難。單環(huán)網(wǎng)中如果某一節(jié)點出現(xiàn)故障，會引其全網(wǎng)故障，同時確定故障節(jié)點也較困難。144.樹型網(wǎng)絡拓撲結構樹型結構：將多級星型網(wǎng)絡按層次方式排列，即形成樹型網(wǎng)絡?？梢钥闯墒切切屯負涞臄U展。15樹型網(wǎng)絡拓撲結構優(yōu)點：易于擴展，可以延伸出許多分支和子分支。故障隔離容易。缺點：愈靠近頂部的節(jié)點，處理能力愈強，對其可靠性的要求較高。如果頂部節(jié)點發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。16

5.

網(wǎng)狀結構主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯(lián)連接起來,并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連.優(yōu)缺點：網(wǎng)狀拓撲結構具有較高的可靠性,但其結構復雜,實現(xiàn)起來費用較高,不易管理和維護.廣域網(wǎng)基本上采用網(wǎng)狀型拓撲結構。網(wǎng)狀拓撲結構又有“全網(wǎng)狀結構”和“半網(wǎng)狀結構”兩種。所謂“全網(wǎng)狀結構”就是指網(wǎng)絡中任何兩個節(jié)點間都是相互連接的。而所謂的“半網(wǎng)狀結構”是指網(wǎng)絡中并不是每個節(jié)點都與網(wǎng)絡的其他所有節(jié)點有連接，可能只是一部分節(jié)點間有互連。17182.按傳輸介質分類——有線網(wǎng)有線網(wǎng)是指采用雙絞線、同軸電纜、光纖連接的計算機網(wǎng)絡。有線網(wǎng)的傳輸介質包括：雙絞線、同軸電纜、光纖1.5因特網(wǎng)的組成從因特網(wǎng)的工作方式上看，可以劃分為以下的兩大塊：(1)邊緣部分由所有連接在因特網(wǎng)上的主機組成。這部分是用戶直接使用的，用來進行通信（傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻）和資源共享。(2)核心部分由大量網(wǎng)絡和連接這些網(wǎng)絡的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服務的（提供連通和數(shù)據(jù)交換）。20

網(wǎng)絡邊緣網(wǎng)絡結構網(wǎng)絡劃分為兩大部分：

網(wǎng)絡邊緣（資源子網(wǎng)）

外圍部件、主機

網(wǎng)絡應用網(wǎng)絡核心（通信子網(wǎng)）

路由器通信鏈路網(wǎng)絡的網(wǎng)絡

網(wǎng)絡邊緣網(wǎng)絡核心1.3.1因特網(wǎng)的邊緣部分處在因特網(wǎng)邊緣的部分就是連接在因特網(wǎng)上的所有的主機（host)。這些主機又稱為端系統(tǒng)(endsystem)?！爸鳈CA和主機B進行通信”，實際上是指：“運行在主機A上的某個程序和運行在主機B上的另一個程序進行通信”。即“主機A的某個進程和主機B上的另一個進程進行通信”?；蚝喎Q為“計算機之間通信”兩種通信方式在網(wǎng)絡邊緣的端系統(tǒng)中運行的程序之間的通信方式通常可劃分為兩大類：客戶服務器方式（C/S方式）即Client/Server方式對等方式（P2P方式）即Peer-to-Peer方式1.客戶服務器方式客戶(client)和服務器(server)都是指通信中所涉及的兩個應用進程?？蛻舴掌鞣绞剿枋龅氖沁M程之間服務和被服務的關系?？蛻羰欠盏恼埱蠓?，服務器是服務的提供方。2.對等連接方式對等連接(peer-to-peer，簡寫為P2P)是指兩個主機在通信時并不區(qū)分哪一個是服務請求方還是服務提供方。只要兩個主機都運行了對等連接軟件（P2P軟件），它們就可以進行平等的、對等連接通信。雙方都可以下載對方已經(jīng)存儲在硬盤中的共享文檔。1.3.2因特網(wǎng)的核心部分網(wǎng)絡核心部分是因特網(wǎng)中最復雜的部分。網(wǎng)絡中的核心部分要向網(wǎng)絡邊緣中的大量主機提供連通性，使邊緣部分中的任何一個主機都能夠向其他主機通信（即傳送或接收各種形式的數(shù)據(jù)）。在網(wǎng)絡核心部分起特殊作用的是路由器(router)。路由器（router)的重要任務路由器是實現(xiàn)分組交換(packetswitching)的關鍵構件，其任務是存儲轉發(fā)收到的分組，這是網(wǎng)絡核心部分最重要的功能。（補充：數(shù)據(jù)交換技術有三種）：

電路交換(Circuitswitching)報文交換(Messageswitching)分組交換(Packetswitching)（1）電路交換的特點電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個階段：建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接29(1)電路交換的特性

在數(shù)據(jù)傳輸前，必須建立一條端到端的通路，稱為連接，其中可能穿越多個交換機，每個交換機都必須提供連接一旦建立連接，整個通路將被獨占，數(shù)據(jù)傳輸無額外延時，數(shù)據(jù)中不需要包含目的地址線路的利用率較低建立連接時間長，因連接建立時沖突概率高30(2)報文交換(messageswitching)的特性

不論數(shù)據(jù)傳輸過程要跨越多少個交換局（通常是路由器），只要下一站不忙，該數(shù)據(jù)即送至下一站數(shù)據(jù)的傳輸不需要建立連接，數(shù)據(jù)的傳輸是一站一站往下送，所以數(shù)據(jù)中必須包含目的地址，采用存儲-轉發(fā)（store-forward）機制線路的利用率較高數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能延時較大，且不可估計由于報文大小不定，所以每個中間站點都必須有足夠的緩存，通常采用硬盤作緩存31(3)分組交換(packetswitching)的特性與報文交換相似，只是將報文分為若干個定長的分組，每個分組為一個子報文數(shù)據(jù)中必須包含目的地址采用存儲-轉發(fā)(store-and-forward)機制線路的利用率較高數(shù)據(jù)傳輸過程中，可能延時較大，且不可估計接收分組和發(fā)送分組的順序可能不一致，并且可能還需要重組

計算機網(wǎng)絡體系結構1.7計算機網(wǎng)絡的體系結構

計算機網(wǎng)絡體系結構的形成相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)工作才行，而這種“協(xié)調(diào)”是相當復雜的?！胺謱印笨蓪嫶蠖鴱碗s的問題，轉化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易于研究和處理。

分層的好處

通過每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能來簡化問題。每一層的設計都是獨立的，它不必關心下一層是如何實現(xiàn)的，只需知道下一層為我提供的服務，和我必須為上一層提供哪些服務。當由于技術的變化使某層的實現(xiàn)需要變化時，不影響其他的層次。什么是計算機網(wǎng)絡協(xié)議？

定義–計算機網(wǎng)絡協(xié)議是指連接在網(wǎng)絡上的計算機進行相互通信的規(guī)則約定。協(xié)議在生活中的實例:36網(wǎng)絡協(xié)議的組成要素語法——數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式。語義——需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。同步——事件實現(xiàn)順序的詳細說明。計算機網(wǎng)絡的體系結構計算機網(wǎng)絡的體系結構(architecture)是計算機網(wǎng)絡的各層及其協(xié)議的集合。體系結構就是這個計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成的功能的精確定義。實現(xiàn)(implementation)是遵循這種體系結構的前提下用何種硬件或軟件完成這些功能的問題。體系結構是抽象的，而實現(xiàn)則是具體的，是真正在運行的計算機硬件和軟件。兩種主要的網(wǎng)絡模型ISO—OSI/RM

(OpenSystemInterconnect/ReferenceModel)

開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型

ISO—InternationalStandardsOrganization國際標準化組織)TCP/IP----Internet的引擎1.OSI/RM體系結構2012年12月39OSI/RM是第一個標準化的計算機網(wǎng)絡體系結構。它是針對廣域網(wǎng)通信（也就是不同網(wǎng)絡之間的通信）進行設計的，將整個網(wǎng)絡通信的功能劃分為七個層次，由低到高分別是物理層（PhysicalLayer）、數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）、網(wǎng)絡層（NetworkLayer）、傳輸層（TransportLayer）、會話層（SessionLayer）、表示層（PresentationLayer）、應用層（ApplicationLayer）。2023/2/140

OSI/RM中不僅包括了廣域網(wǎng)中不同局域網(wǎng)間通信的功能層次（上面五層），也給出了局域網(wǎng)內(nèi)部通信所必需的兩個層次（最下面兩層）。另外，OSI/RM低四層定義了如何進行端到端的數(shù)據(jù)傳輸，也就是定義了如何通過網(wǎng)卡、物理電纜、交換機和路由器進行數(shù)據(jù)傳輸；而高三層定義了終端系統(tǒng)的應用程序和用戶如何彼此通信，也即定義了如何重建從發(fā)送方到目的方的應用程序數(shù)據(jù)流。2TCP/IP協(xié)議體系結構

TCP/IP協(xié)議體系結構是專門針對使用TCP/IP協(xié)議簇的廣域計算機網(wǎng)絡而開發(fā)的，是OSI/RM的改進版本。它起源于20世紀60年代末，首先由美國國防部高級研究規(guī)劃署（DefenseAdvancedResearchProjectsAgency，DARPA）作為研究的一部分，所以也稱之為“DARPA（或DoD)參考模型”。TCP/IP協(xié)議體系結構共劃分為四層，從高到低分別是：應用層（ApplicationLayer）、傳輸層（TransportLayer）、網(wǎng)際互連層（InternetLayer，也有稱“互聯(lián)網(wǎng)層，”網(wǎng)際層“）和網(wǎng)絡訪問層（NetworkAccessLayer，也有稱“網(wǎng)絡接入層”，也有稱“網(wǎng)絡接口”層，或者“主機到網(wǎng)絡層”的）。2023/2/141TCP/IP與ISO/OSI模型對比

TCP/IP協(xié)議只是一個用于解決網(wǎng)際互聯(lián)問題的協(xié)議族。1.物理層（physicallayer）

與傳輸媒體的接口，完成傳輸媒體的信號與二進制數(shù)據(jù)間的轉換。傳輸單位為比特(bit)

物理接口上發(fā)送或接收的是一串以某種規(guī)則表示的二進制的數(shù)據(jù)物理層定義是接口的機械特性、電氣特性、功能和過程特性等例如：插頭、插座的幾何尺寸，每根引腳的功能定義，邏輯[0]和[1]的電平定義等。2數(shù)據(jù)鏈路層（datalinklayer)數(shù)據(jù)鏈路層的功能:1）為網(wǎng)絡層提供的服務2）保證直接相連的兩臺機器（鏈路）的可靠傳輸

將傳輸?shù)男畔⒔M合成幀差錯控制：校驗和重發(fā)流量控制物理層和數(shù)據(jù)鏈路層考慮節(jié)點間直接相連的情形（LAN內(nèi)），而網(wǎng)絡層則考慮源和目的節(jié)點存在許多中間節(jié)點的情形（WAN內(nèi)），如下圖所示。網(wǎng)絡層是通信子網(wǎng)的最高層，主要任務是提供路由，以及數(shù)據(jù)的交換方式、擁塞控制和網(wǎng)際互聯(lián)等問題。網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)單元稱為分組或者叫包（Packet）。

3.網(wǎng)絡層（networklayer）?網(wǎng)絡層主要解決的問題

路由選擇網(wǎng)絡互連擁塞控制在TCP/IP模型中，網(wǎng)絡層使用IP協(xié)議，因此分組或包也叫作IP包。4.傳輸層的主要功能傳輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信（但網(wǎng)絡層是為主機之間提供邏輯通信）。傳輸層還要對收到的報文進行差錯檢測。傳輸層需要有兩種不同的傳輸協(xié)議，即面向連接的TCP和無連接的UDP。

兩種不同的傳輸協(xié)議傳輸層向高層用戶屏蔽了下面網(wǎng)絡核心的細節(jié)（如網(wǎng)絡拓撲、所采用的路由選擇協(xié)議等），它使應用進程看見的就是好像在兩個傳輸層實體之間有一條端到端的邏輯通信信道。當傳輸層采用面向連接的TCP協(xié)議時，盡管下面的網(wǎng)絡是不可靠的（只提供盡最大努力服務），但這種邏輯通信信道就相當于一條可靠信道。當傳輸層采用無連接的UDP協(xié)議時，這種邏輯通信信道是一條不可靠信道。5.應用層應用層是OSI/RM的最高層，它是計算機網(wǎng)絡與最終用戶間的接口，直接為用戶的應用進程提供服務。它包含系統(tǒng)管理員管理網(wǎng)絡服務所涉及的所有問題和基本功能。它在下幾層所提供的數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)表示等各種服務的基礎上，為網(wǎng)絡用戶或應用程序提供完成特定網(wǎng)絡服務功能所需的各種應用協(xié)議。四、數(shù)據(jù)封裝