第一章—计算机网络体系结构

1. 计算机网络定义

    计算机网络是一个将分散的、具有独立功能的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,由功能完善的软件(网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统)实现资源共享和信息传递的系统。简言之,计算机网络就是一些互连的、自治的计算机系统的集合。

2. 计算机网络组成

(1)组成部分:一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分

         硬件:主机、通信链路、交换设备和通信处理机等组成。

         软件:实现资源共享的软件、方便用户使用的各种工具软件等。

         协议:规定网络传输数据时所遵循的规范。

(2)工作方式:边缘部分和核心部分

         边缘部分:所有连接在因特网上、供用户直接使用的主机组成,用来进行资源共享和通信

         核心部分:大量网络和连接这些网络的路由器组成

(3)功能组成:通信子网和资源子网

         通信子网:各种传输介质、通信设备和相应的通信协议组成,它使网络具有数据传输、交换、控制和存储的能力,实现网   络计算机之间的数据通信。

         资源子网:是资源共享的设备及其软件的集合,向用户提供其他计算机上的硬件资源、软件资源和数据资源的服务。

3. 计算机网络的分类

    (1)按分布范围划分:广域网、城域网、局域网、个人区域网

    (2)按传输技术分类:广播式网络、点对点网络

             广播式网络:所有联网计算机都共享一个公共通信信道。

                                  当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时,所有其它计算机都会“收听”到这个分组。接受到分组的计  算机通过检查目的地址来决定是否接受该分组。

            点对点网络:每条物理线路连接一对计算。

                                  如果通信的两台主机之间没有直接连接的线路,那它们之间的分组传输就要通过中间结点的接受、存储、转发,直至目的结点。

  (3)按拓扑结构分类:   星形、总线形、环形、网状形。

           网络拓扑结构概念:通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示的网络结构,主要指通信子网的拓扑结构。

           星形:每个终端或计算机都以单独的线路与中央设备相连。

           总线形:用单根传输线把计算机连接起来。

           环形:所有计算机接口设备都连接成一个环。

           网状形:每个结点至少有两条路径与其他结点相连。

 (4)按使用者分类:公用网、专用网

 (5)按交换技术分类:电路交换、报文交换、分组交换

          交换技术是指主机之间、通信设备之间、主机与通信设备之间交换信息所采用的数据格式和交换装置的方式。

          电路交换:源结点与目的结点之间建立的一条专用的通路用于传送数据,包括建立连接、传输数据和断开连接三个阶段。最典型的电路交换网是传统电话交换网。优点:数据直接传送、时延小。缺点:线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。

         报文交换:报文交换也称为存储—转发,将用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息,然后封装成报文。整个报文发送到相邻结点,全部存储下来后,再转发给下一个结点,重复这一过程直到到达目的结点。优点:充分利用线路容量、实现不同链路之间不同数据率的转换、格式转换、实现一对多、多对一访问、实现差错控制。缺点:增加缓冲延迟、增加资源开销、增加额外的控制机制保证多个报文的顺序不会乱序、缓冲区难以管理。

        分组交换:将数据分成较短的固定长度的数据块,在每个数据块中加上目的地址、源地址等辅助信息组成分组(包),以存储—转发方式传输。优点:除了具备报文交换的优点,还具有缓冲区易于管理、平均延迟小、平均缓冲区、易于标准化和更适合应用。

   (6)按传输介质分:有线、无线

            有线:双绞线网络、同轴电缆网路等。

            无线:蓝牙、微波、无线电等。

4. 层次中的概念:协议、接口、服务、SDU、ICI、IDU、PCI、PDU

    协议:计算机网络对等实体中,通信双方进行信息交换时必须遵守的规则。由语法、语义、同步三部分组成。

               语法:规定了传输数据的格式。

               语义:规定了所要完成的功能,即需要发出何种控制信息、完成何种动作以及做出何种应答。

               同步:规定了执行各种操作的条件、时序关系等,即事件实行顺序的详细说明。

    接口:定义了下层向上层提供的原语操作和服务。

    服务:层间交换信息所必须遵守的功能。

    SDU:服务数据单元,为完成用户所要求的功能而应传送的数据。

    ICI:  接口控制信息。

    IDU:接口数据单元,通过SPA进行传送的层间信息单元,IDU由上层的SDU和ICI组成。

   PCI:协议控制信息,控制协议操作的信息。

   PDU: 协议数据单元,对等实体之间传送的数据单位,由上层的SDU和PCI组成。

5. 计算机网络分层中各层的功能

    物理层:在物理线路上传输原始的二进制数据。

   数据链路层:在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输。

   网络层:控制通信子网提供源点到目的点的IP包传送。

   传输层:提供端到端的数据传输服务。

   会话层:为用户提供会话控制服务。

   表示层:为用户提供数据转换和表示服务。

   应用层:提供各种Internet管理和应用服务功能。

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