第一章—計算機網絡體系結構

1. 計算機網絡定義

    計算機網絡是一個將分散的、具有獨立功能的計算機系統,通過通信設備與線路連接起來,由功能完善的軟件(網絡通信協議、信息交換方式、網絡操作系統)實現資源共享和信息傳遞的系統。簡言之,計算機網絡就是一些互連的、自治的計算機系統的集合。

2. 計算機網絡組成

(1)組成部分:一個完整的計算機網絡主要由硬件、軟件、協議三大部分

         硬件:主機、通信鏈路、交換設備和通信處理機等組成。

         軟件:實現資源共享的軟件、方便用戶使用的各種工具軟件等。

         協議:規定網絡傳輸數據時所遵循的規範。

(2)工作方式:邊緣部分和核心部分

         邊緣部分:所有連接在因特網上、供用戶直接使用的主機組成,用來進行資源共享和通信

         核心部分:大量網絡和連接這些網絡的路由器組成

(3)功能組成:通信子網和資源子網

         通信子網:各種傳輸介質、通信設備和相應的通信協議組成,它使網絡具有數據傳輸、交換、控制和存儲的能力,實現網   絡計算機之間的數據通信。

         資源子網:是資源共享的設備及其軟件的集合,向用戶提供其他計算機上的硬件資源、軟件資源和數據資源的服務。

3. 計算機網絡的分類

    (1)按分佈範圍劃分:廣域網、城域網、局域網、個人區域網

    (2)按傳輸技術分類:廣播式網絡、點對點網絡

             廣播式網絡:所有聯網計算機都共享一個公共通信信道。

                                  當一臺計算機利用共享通信信道發送報文分組時,所有其它計算機都會“收聽”到這個分組。接受到分組的計  算機通過檢查目的地址來決定是否接受該分組。

            點對點網絡:每條物理線路連接一對計算。

                                  如果通信的兩臺主機之間沒有直接連接的線路,那它們之間的分組傳輸就要通過中間結點的接受、存儲、轉發,直至目的結點。

  (3)按拓撲結構分類:   星形、總線形、環形、網狀形。

           網絡拓撲結構概念:通過網中結點與通信線路之間的幾何關係表示的網絡結構,主要指通信子網的拓撲結構。

           星形:每個終端或計算機都以單獨的線路與中央設備相連。

           總線形:用單根傳輸線把計算機連接起來。

           環形:所有計算機接口設備都連接成一個環。

           網狀形:每個結點至少有兩條路徑與其他結點相連。

 (4)按使用者分類:公用網、專用網

 (5)按交換技術分類:電路交換、報文交換、分組交換

          交換技術是指主機之間、通信設備之間、主機與通信設備之間交換信息所採用的數據格式和交換裝置的方式。

          電路交換:源結點與目的結點之間建立的一條專用的通路用於傳送數據,包括建立連接、傳輸數據和斷開連接三個階段。最典型的電路交換網是傳統電話交換網。優點:數據直接傳送、時延小。缺點:線路利用率低、不能充分利用線路容量、不便於進行差錯控制。

         報文交換:報文交換也稱爲存儲—轉發,將用戶數據加上源地址、目的地址、校驗碼等輔助信息,然後封裝成報文。整個報文發送到相鄰結點,全部存儲下來後,再轉發給下一個結點,重複這一過程直到到達目的結點。優點:充分利用線路容量、實現不同鏈路之間不同數據率的轉換、格式轉換、實現一對多、多對一訪問、實現差錯控制。缺點:增加緩衝延遲、增加資源開銷、增加額外的控制機制保證多個報文的順序不會亂序、緩衝區難以管理。

        分組交換:將數據分成較短的固定長度的數據塊,在每個數據塊中加上目的地址、源地址等輔助信息組成分組(包),以存儲—轉發方式傳輸。優點:除了具備報文交換的優點,還具有緩衝區易於管理、平均延遲小、平均緩衝區、易於標準化和更適合應用。

   (6)按傳輸介質分:有線、無線

            有線:雙絞線網絡、同軸電纜網路等。

            無線:藍牙、微波、無線電等。

4. 層次中的概念:協議、接口、服務、SDU、ICI、IDU、PCI、PDU

    協議:計算機網絡對等實體中,通信雙方進行信息交換時必須遵守的規則。由語法、語義、同步三部分組成。

               語法:規定了傳輸數據的格式。

               語義:規定了所要完成的功能,即需要發出何種控制信息、完成何種動作以及做出何種應答。

               同步:規定了執行各種操作的條件、時序關係等,即事件實行順序的詳細說明。

    接口:定義了下層向上層提供的原語操作和服務。

    服務:層間交換信息所必須遵守的功能。

    SDU:服務數據單元,爲完成用戶所要求的功能而應傳送的數據。

    ICI:  接口控制信息。

    IDU:接口數據單元,通過SPA進行傳送的層間信息單元,IDU由上層的SDU和ICI組成。

   PCI:協議控制信息,控制協議操作的信息。

   PDU: 協議數據單元,對等實體之間傳送的數據單位,由上層的SDU和PCI組成。

5. 計算機網絡分層中各層的功能

    物理層:在物理線路上傳輸原始的二進制數據。

   數據鏈路層:在有差錯的物理線路上提供無差錯的數據傳輸。

   網絡層:控制通信子網提供源點到目的點的IP包傳送。

   傳輸層:提供端到端的數據傳輸服務。

   會話層:爲用戶提供會話控制服務。

   表示層:爲用戶提供數據轉換和表示服務。

   應用層:提供各種Internet管理和應用服務功能。

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