计算机网络：P1-概述

本系列文章为湖南科技大学高军老师的计算机网络微课堂学习笔记

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一、计算机网络在信息时代的作用

计算机网络已由一种通信基础设施发展成为一种重要的信息服务基础设施。计算机网络已经像水、电、煤气这些基础设施一样，成为我们生活中不可或缺的一部分。

相关数据

我们可以在中国互联网络信息中心(CHINA INTERNETNETWORK INFORMATION CENTER,CNNIC)(链接为CNNIC)找到中国互联网发展报告

从报告中可以看到截至 2021年12月，我国网民规模为10.32亿，互联网普及率达73.0%

我国手机网民规模为10.29亿，网民中使用手机上网的比例为99.7%

截至2021年12月，我国网民的人均每周上网时长为28.5个小时。

各类互联网应用的使用率如下

互联网之父温顿瑟夫说过：既然我们无法避免接触计算机网络，那么为何不去了解它并使用它呢。

二、因特网概述

2.1 网络、互连网(互联网)和因特网

网络、互连网(互联网)和因特网的概念

网络：网络(Network)由若干结点(Node)和连接这些结点的链路(Link)组成。如下图所示，笔记本电脑是个结点、台式电脑是个结点、网络打印机是个结点，将它们连接起来的交换机也是结点。当然了，结点之间的还需要使用链路，可以是有线链路，也可以是无线链路。在本例中，4个结点和3段链路就构成了一个简单的网络。

互联网：多个网络还可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网(或互连网)。因此，互联网是网络的网络(Netwrok of Networks)。

因特网：因特网(Internet)是世界上最大的互连网络(用户数以亿计，互连的网络数以百万计)。在后面的课程中，因特网常常用一朵云表示，连接在因特网上的计算机称为主机。而因特网内部的细节，也就是路由器是怎样把许多网络连接起来的往往省略不用给出。

internet与lnternet的区别

①internet(互联网或互连网)是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议可以是任意的。
②Internet(因特网)则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

2.2 因特网发展的三个阶段

因特网发展的三个阶段

因特网服务提供者ISP(Internet ServiceProvider)

想想看，普通用户是如何接入到圆特网的呢？实际上，是通过ISP接入因特网的。ISP可以从因特网管理机构申请到成块的IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连网设备，任何机构和个人只要向ISP交纳规定的费用，就可以从ISP获得所需要的IP地址。这一点很重要，因为因特网上的主机都必须有IP地址才能进行通信，这样就可以通过该ISP接入到因特网。我国主要的ISP是我们大家都比较熟悉的中国电信、中国联通和中国移动这三大电信运营商。

基于ISP的三层结构的因特网

根据提供服务的覆盖面积大小及永拥有的IP地址数量的不同，ISP也分成不同的层次。

①最高级别的第一层ISP的服务面积最大，通常也被称为因特网主干网，一般都能够覆盖国际性区域范围，并拥有高速链路和交换设备。第一层ISP之间直接互联。
②第二层ISP和一些大公司都是第一层ISP的用户，通常具有区域性或国家性覆盖规模，与少数第一层ISP相连接。
③第三层ISP又称为本地ISP，它们是第二层ISP的用户，且只拥有本地范围的网络。—般的校园网或企业网、住宅用户和无线移动用户都是第三层ISP的用户。
从该图可以看出，因特网逐渐演变成基于ISP的多层次结构网络。但今天的因特网由于规模太大，已经很难对整个网络的结构给出细致的描述，但是下面这种情况是经常遇到的：就是相隔较远的两台主机间的通信可能需要经过多个ISP。顺便提一下，一旦某个周户能够接入到因特网，那么他也可以成为一个ISP，所要做的就是购买一些如调制解调器或路由器这样的设备，让其它用户可以和它相连。因此，该图所示的仅仅是个示意图，—个ISP可以很方便地在因特网拓扑上增添新的层次和分支。

2.3 因特网的标准化工作

因特网的标准化工作

①因特网的标准化工作对因特网的发展起到了非常重要的作用。
②因特网在制定其标准上的一个很大的特点是面向公众。
----因特网所有的RFC(Request For Comments)技术文档都可从因特网上免费下载;(http://www.ietf.org/rfc.html)
----任何人都可以随时用电子邮件发表对某个文档的意见或建议
③因特网协会ISOC是一个国际性组织，它负责对因特网进行全面管理，以及在世界范围内促进其发展和使用。因特网体系结构委员会lAB，负责管理因特网有关协议的开发
----因特网工程部IETF，负责研究中短期工程问题，主要针对协议的开发和标准化
----因特网研究部IRTF，从事理论方面的研究和开发一些需要长期考虑的问题
④制订因特网的正式标准要经过以下4个阶段
----因特网草案(在这个阶段还不是RFC文档)
----建议标准(从这个阶段开始就成为RFC文档)
----草案标准
----因特网标准

因特网的组成

①边缘部分：由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信(传送数据、音频或视频)和资源共享。
②核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)。在网络核心部分起特殊作用的是路由器，它是一种专用计算机，但我们不称它为主机。路由器是实现分组交换的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。

小测验

1、因特网的前身是1969年创建的第一个分组交换网
A. internet
B. Internet
C. NSFNET
D. ARPANET
答案：D

2、因特网采用的核心技术是
A. TCP/IP
B. 局域网技术
C. 远程通信技术
D. 光纤技术
答案：A

三、三种交换方式：电路交换、分组交换和报文交换

3.1 电路交换

电路交换的来源

问题：在电话问世后，人们发现要让所有的电话机都两两相连接是不现实的。例如，两部电话只需要用一对电线就能相连接起来。
但当有5部电话要两两相连就需要10对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线数量就太大了，比如有 $n$ 部电话机时，需要 $n(n-1)/2$ 条电话线

解决方案：于是人们认识到，要使得每一部电话能够很方便地和另一部电话进行通信，就应当使用一个中间设备将这些电话连接起来，这个中间设备就是电话交换机。每一部电话机都连接到电话交换机上，可以把电话交换机简单地看成是一个有多个开关的开关器。可以将需要通信的意两部电话的电话线路按需接通，从而大大减少了电话线数量。当电话机的数量增多时，就要使用很多彼此连接起来的电话交换机来完成全网的交换任务。用这样的方法就构成了覆盖全世界的电信网。
电路交换：电话交换机接通电话线的方式称为电路交换。从通信资源的分配角度来看，交换(Switching)就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。

电路交换的三个步骤

①建立连接(分配通信资源)：在使用电路交换打电话之前，必须先拨号请求建立连接。当被叫用户听到电话交换机送来的拨号音并摘机后，从主叫端道被叫端就建立了一条连接，也就是一条专用的物理通路。这条连接保证了双方通话时所需的通信资源，而这些资源在双方通话时不会被其他用户占用。
②通话(一直占用通信资源)：双方一直进行通话
③释放连接(归还通信资源)：通话完毕挂机后，电话交换机释放刚才使用的这条专用的物理通路，也就是将刚才占用的所有通信资源归还给电信网。

思考：如果使用电路交换来传送计算机数据，是否可行？
答案：可以使用电路交换来传送计算机数据，但是线路的传输效率非常低，这是因为计算机数据是突发式地出现在传输线路上的。试想一下这种情况，当用户正在输入和编辑一份待传输的文件时，用户所占用的通信资源暂未被利用，该通信资源也不能被其它用户利用，这就导致了通信资源的浪费。因此，计算机采用分组交换。

3.2 分组交换

假设下面这是因特网的一部分。在因特网中，最重要的分组交换机就是路由器，它负责将各种网络互联起来，并对接收到的分组进行转发，也就是进行分组交换。

例子

问题：假设主机H6的用户要给主机H2的用户发送条消息，要经过哪些过程？
答案：通常我们把表示该消息的整块数据称为一个报文。在发送报文之前，先把较长的报文划分成为一个个更小的等长数据段。在每个等长数据段之前加上一些由必要的控制信息组成的首部后，就构成了一个分组，也可简称位包。相应地，首部也可以称为包头。在本例中，主机H6将所构造出的各分组依次发送出去，各分组经过途中各分组交换机的存储转发，最终到达主机H2。主机H2收到放些分组后，去掉它们的首部，将各数据段组合还原出原始报文。

思考： 添加首部的作用是什么？这不是额外加大了待传输的数据量吗?
实际上，首部起着非常关键的作用。相信大家至少能想到首部中肯定包含了分组的目的地址，否则分组传输路径中的各分组交换机(也就是各路由器)就不知道如何转发分组了。分组交换机收到一个分组后，先将分组暂时存储下来，再检查其首部，按照首部中的地址进行查表转发，找到合适的转发接口，通过该接口将分组转发给下一个分组交换机。
后续的问题：在本例中，我们只演示出了分组传输过程中的两种情况：
①各分组从源站到达目的站可以走不同的路径(也就是不同的路由)
②分组乱序，就是分组到达目的站的顺序不一定与分组在源站的发送顺序相同。对于可能出现的分组丢失、误码、重复等问题并没有演示，后面再进行讲解。

总结

在上述过程中，发送方、路由器、接收方的作用如下：
发送方：构造分组、发送分组
路由器：缓存分组、转发分组
接收方：接受分组、还原报文

3.3 报文交换

与分组交换类似，报文交换中的交换结点也采用存储转发方式，但报文交换对报文的大小没有限制，这就要求交换结点需要有较大的缓存空间。需要注意的是：报文交换主要用于早期的电报通信网，现在较少使用，通常被较先进的分组交换方式所取代。因此，不再详细介绍报文交换。

3.4 三种交换的工作流程

假设A、B、C、D是分组传输路径上所要经过的4个结点交换机，纵坐标是时间。

电路交换流程

对于电路交换：通信之前首先要建立连接，连接建立好之后，可以使用已建立好的连接进行数据传送。数据传送结束后需要释放连接，以归还之前建立连接所与用的通信线路资源。

报文交换流程

对于报文交换：可以随时发送报文而不需要事建立连接。整个报文先传送到相邻结点交换机，全部存储下来后进行查表转发，转发到下一个结点交换机。

分组交换流程

对于分组交换：可以随时发送分组而不需要事先建立连接。构成原始报文的一个个分组依次在各结点交换机上存储转发，各结点交换机在发送分组的同时还缓存接收到的分组。

各自的特点

当使用电路交换时，一旦建立连接，中间的各结点交换机就是直通形式的，比特流可以直达终点。
当使用报文交换时，整个报文需要在各结点交换机上进行存储转发。由于不限制报文的大小，因此需要各结点交换机都具有较大的缓存空间。
当使用分组交换时，构成原始报文的一个个分组在各结点交换机上进行存储转发。相比报文交换，减少了转发时延。还可以避兔过长的报文长时间占用链路，同时也有利于进行差错控制

3.5 三种交换的优缺点

电路交换的优缺点

优点：
①通信时延小：这是因为通信线路为通信双方用户专用，数据直达，因此通信时延非常小。当连续传输大量数据时。这一优点非常明显。
②有序传输：这是因为通信双方之间只有一条专用的通信线路，数据只在这—条线路上传输，因此不存在失序问题。
③没有冲突：不同的通信双方拥有不同的信道，不会出现争用物理信道的问题。
④适用范围广：电路交换既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号。
⑤实时性强：主要得益于通信时延小的特点
⑥控制简单：电路交换的结点交换机及其控制都比较简单。
缺点：
①建立连接时间长：电路交换的平均连接建立时间对讨算机通信来说太长
②线路独占，使用效率低：电路交换一旦建立连接，物理通路就被通信双方独占。即使通信线路空闲，也不能供其他用户使用
③灵活性差：只要连接建立的物理通路中的任何一点出现了故障，就必须重新拨号建立新的连接，这对十分紧急和重要的通信是很不利的
④难以规格化：电路交换时，数据直达。不同类型、不同规格、不同速率的终端很难相互进行通信，也难以在通信过程中进行差错控制。

报文交换的优缺点

优点：
①无需建立连接：报业交换不需要为通信双方预先建应一条专用的通信线路，不存在建立连接的时延，用户可以随时发送报文。
②动态分配线路：当发送方把报文传送给结点交换机时，结点交换机先存储整个报文，然后选择条合适的空闲线路将报文发送出去。
③提高线路可靠性：如果某条传输路径发生故障，会重新选择另一条路径传输数据，因此提高了传输的可靠性
④提高线路利用率：通信双方不是固定占用一条通信线路，而是在不同的时间分段部份占用物理线路，因而大大提高了通信线路的利用率
⑤提供多目标服务：一个报文可以同时发送给多个目的地址，这在电路交换中式很难实现的。
缺点：
①引起了转发时延：这是因为报文在结点交换机上要经历存储转发的过程。
②需要较大存储缓存空间：这是因为报文交换对报文的大小没有限制。
③需要传输额外的信息量：这是因为报文需要携带目标地址、源地址等信息。

分组交换的优缺点

优点
①无需建立连接：分组交换不需要为通信双方预先建立一条专用的通信线路，不存在建立连接的时延，用户可以随时发送分组
②线路利用率高：通信双方不是固定占用—条通信线路，而是在不同的时间时段部分占用物理线路，因而大大提高了通信线路的利用率
③简化了存储管理：这是相对于报文交换而言的。因为分组的长度固定，相应的缓冲区的大小也固定，管理起来相对容易。
④加速传输：由于分组时逐个传输的，这就使得后一个分组的存储操作与前一个分组的转发操作可以同时进行。
⑤减少出错概率和重发数据量：因为分组比报文小，因此出错概率必然减小。即便分组出错，也只需重传出错的部分，这比重传整个报文的数据量小很多。这样不仅提高了可靠性，也减少了传输时延。
缺点
①引起了转发时延：这是因为分组在结点交换机上要经历存储转发的过程。
②需要传输额外的信息量：将原始报文分割成等长的数据块，每个数据块都要加上源地址、目的地址等控制信息，从而构成分组，因此使得传送的信息量增大了。
③对于数据报服务，存在失序、丢失或重复分组的问题。对于虚电路服务，存在呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程：
当分组交换采用数据报服务时，可能会出现失序、丢失或重复分组，分组到达目的结点时需要重新还原成原始报文，比较麻烦。
当分组交换采用虚电路服务时，虽然没有分组失序问题，但有呼叫建立、数据传输和虚电路释放三个过程

小测验

1、在下列数据交换方式中，数据经过网络的传输延迟长而且是不固定的，不能用于语音数据传输的是
A. 电路交换
B. 报文交换
C. 分组交换
D. 虚电路交换
答案：B

2、为了使数据在网络中传输时延最小，首选的交换方式是
A. 电路交换
B. 报文交换
C. 分组交换
D. 信元交换
答案：A

3、因特网上的数据交换方式是
A. 电路交换
B. 报文交换
C. 分组交换
D. 光交换
答案：C

四、计算机网络的定义和分类

4.1 计算机网络的定义

计算机网络的精确定义并未统一，全世界没有一个对计算机网络的公认的唯一定义。这里我们给出一些计算机网络的最简单的定义。

简单定义

计算机网络的最简单的定义是：一些互相连接的、自治的计算机的集合。
①互连----是指计算机之间可以通过有线或无线的方式进行数据通信
②自治----是指独立的计算机，它有自己的硬件和软件，可以单独运行使用
③集合----是指至少需要两台计算机
根据上面的定义，判断下图是否是一个计算机网络

因为图中所示的各终端机只是具有显示和输入设备的终端，而不是自治的计算机。因此，这只是一个运行分时系统的大型机系统。

现阶段计算机网络较好的定义

计算机网络的较好的定义是：计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成的，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。
①计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，而是包括了智能手机等智能硬件。
②计算机网络并非专门用来传送数据，而是能够支持很多种的应用(包括今后可能出现的各种应用)。

4.2 计算机网络的分类

按交换技术分类

电路交换网络
报文交换网络
分组交换网络

按使用者分类

公用网：公用网是指电信公司出资建造的大型网络。公用的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络，因此公用网也可称为公众网。
专用网：专用网是指某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如军队、铁路、电力等系统均有本系统的专用网。

按传输介质分类

有线网络：有线网络包双绞线网络、光纤网络等
无线网络：无线局域网所使用的WIFI技术目前应用比较普遍。

按覆盖范围分类

广域网WAN：广域网的覆盖范围通常为几十公里到几千公里，可以覆盖一个国家、地区、甚至横跨几个洲，因而有时也成为远程网。广域网是因特网的核心部分，其任务是为核心路由器提供远距离(例如跨越不同的国家的)高速连接，互连分布在不同区域的城域网和局域网。
城域网MAN：城域网的覆盖范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离为5-50公里。城域网通常作为城市骨干网，互连大量企业、机构和校园局域网。逅几年，城域网已开始成为现代城市的信息服务基础设施，为大量用户提供接入和各种信息服务，并有趋势将传统的电信服务、有线电视服务和互联网服务融为一体。
局域网LAN：局域网一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，速率通常在10Mbit/s以上，但地理上则局限在较小的范围内，如一个实验室、一幢楼或一个校园内，距离一般在1公里左右。局域网通常由某个单位单独拥有、使用和维护。在局域网发展的初期，—个学校或工厂往往只拥有一个局域网。现在局域网已经被非常广泛地使用，—个学校或企业大都拥有许多个互连的局域网，这样的网络常称为校园网或企业网。您可以看看自己家中路由器背面的各接口，很可能标记为1个WAN和多个LAN，而不是标记为中文的广域网接口和局域网接口。
个域网PAN：个域网是个人区域网络的简称，它不同于上述网络，不是用来连接普通计算机的，而是在个人工作的地方把属于个人使用的电子设备(例如便携式计算机、打印机、鼠标、键盘、耳机等)用无线技术连接起来的网络，因此也常称为无线个人区域网WPAN，其覆盖范围大约为10米。需要注意的是，如果中央处理机之间的距离非常近，例如仅1米的数量级甚至更小，则一般就称之为多处理机系统，而不称它为计算机网络。

按拓扑结构分类

总线型网络：总线型网络使用单根传输线把计算机连接起来，它的优点是建网容易、增减结点方便、节省线路。缺点是重负载时通信效率不高，总线任意一处出现故障则全网瘫痪。

星型网络：星型网络是将每个计算机都以单独的线路与中央设备相连。中央设备皁期是计算机，后来是集线器，现在一般是交换机或者路由器。这种网络拓扑便于网络的集中控制和管理，因为端用户之间的通信必须经过中央设备。缺点是成本高，中央设备对故障敏感。

环型网络：环型网络是将所有计算机的网络接口连接成一个环，最典型的例子是令牌环局域网。环可以是单环。也可以是双环，环中信号是单向传输的。

网状型网络：一般情况下，每个结点至少由两条路径与其他结点相连，多用在广域网中。其优点是可靠性高。缺点是控制复杂、线路成本高。

需要注意的是，以上四种基本的网络拓扑还可以互连为更复杂的网络。

小测验

1、计算机网络可被理解为
A. 执行计算机数据处理的软件模块
B. 由自治的计算机互联起来的集合体
C. 多个处理器通过共享内存实现的紧耦合系统
D. 用于共同完成一项任务的分布式系统
答案：B

2、计算机网络系统的基本组成是
A. 局域网和广域网
B. 本地计算机网和通信网
C. 通信子网和资源子网
D. 服务器和工作站
答案：C

3、计算机网络分为广域网、城域网和局域网，其划分的主要依据是
A. 网络的作用范围
B. 网络的拓扑结构
C. 网络的通信方式
D. 网络的传输介质
答案：A

五、计算机网络的性能指标

性能指标可以从不同的方面来度量计算机网络的性能，常用的计算机网络的性能指标有以下8个：

速率、带宽、吞吐量、时延、时延带宽积、往返时间、利用率、丢包率

5.1 速率

比特

比特是计算机中数据量的单位，也是信息论中信息量的单位。一个比特就是二进制数字中的一个1或0。常用数据量单位如下：

大家有购买新硬盘的经历，大家会发现操作系统给出的容量与厂家标注的容量不同。例如，我这里有一块标注为250GB的硬盘，但操作系统给出的容量为232.8GB，这是什么原因呢?

这是由于厂家给出的单位GB中的G为10的9次，而操作系统中数据量单位GB中的G为2的30次。

速率

它具体是指连接在计算机网络上的主机在数字信道传送比特的速率，也称为比特率或者数据率。常用的速率单位如下：

注意：在数据率单位中每1千都是使用 $10^3$，而在数据量单位中每1千都是使用 $2^{10}$

例1

题目：有一个待发送的数据块，大小为100MB，网卡的发送速率为100Mbps，则网卡发送完该数据块需要多长时间?
解答：直接用数据块大小除以发送速率，需要注意的是，这两个M不能直接约去，B也应该换成b。

例2

题目：【考研2013年35题】主机甲通过1个路由器(存储转发方式)与主机乙互联，两段链路的数据传输速率均为10 Mbps,主机甲分别采用报文交换和分组大小为10 kb的分组交换向主机乙发送1个大小为8 Mb(1M=10⁶)的报文。若忽略链路传播延迟、分组头开销和分组拆装时间，则两种交换方式完成该报文传输所需的总时间分别为 (D)
A. 800ms、1600ms
B. 801ms、1600ms
C. 1600ms、800ms
D. 1600ms、801ms
解析：不进行分组时，发送一个报文的时延是8Mb/10Mb/s=800ms，在接收端接收此报文的时延也是800ms，共计1600ms。进行分组后，发送一个报文的时延是10kb/10Mb/s=1ms，接收一个报文的时延也是1ms，但是在发送第二个报文时，第一个报文已经开始接收。共计有800个分组，总时间为801ms。

5.2 带宽、吞吐量

带宽

①带宽在模拟信号系统中的意义： 信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。常用的单位有Hz(kHz、MHz、GHz)。例如，在传统的通信线路上传送的电话信号频率范围是300Hz~3.4kHz，其标准带宽就是3.1kHz

②带宽在计算机网络中的意义： 用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的最高数据率。常用的单位有b/s(kb/s、Mb/s、Gb/s、Tb/s)
例子：大家有时候会被问到：你家的出口网速有多大？你可能回答说：200M。这里我们往往省略说比特每秒，完整的描述该是最高速率为200Mb/s.
联系： 其实，带宽的这两种表述之间有着密切的联系。一条通信线路的频带宽度越宽，其所传输数据的最高数据率也越高。

吞吐量

①吞吐量表示在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
②吞吐量被经常用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。
③吞吐量受网络的带宽或额定速率的限制。
例子： 下面这是一个带宽为1Gb/s的以太网，其吞吐量受带宽限制，最高为1Gb/s，通常只能达到700Mb/s。

5.3 时延、时延带宽积

时延

时延的种类
我们来看看分组从源主机传送给目的主机的过程中，都会在哪些地方产生时延。

①源主机将分组发往传输线路，这需要花费一定的时间，我们把这段时间称为发送时延。
②代表分组的电信号在链路上传输，这也需要花费一定的时间，我们把这段时间称为传播时延。
③路由器收到分组后，对其进行存储转发，这也需要花费一定的时间，我们把这段时间称为处理时延。
一般来说，源主机和目的主机之间的路径会由多段链路和多个路由器构成，因此会有多个传播时延和处理时延
时延的计算方式
①发送时延的计算公式为分组长度除以发送速率。但是这里需要说明一下，如下图所示，这是家庭局域网的一部分。网卡的发送速率、信道带宽、卖换机的接口速率，它们共同决定着主机的发送速率。例如，若网卡的发送速率为1Gb/s，信道带宽为1Gb/s，交换机的接口速率为1Gb/s，则主机的发送速率理论上最大可以达到1Gb/s。但是如果其中一个环节速率较低，则整体的发送速率也会较低。从该例可以看出，在构建网络时，应该做到各设备间以及传输介质的速率匹配，这样才能完全发挥出本应具有的传输性能。

②传播时延等于信道长度除以电磁波传播速率。电磁波在自由空间的传播速率是光速，即3×10⁸米每秒。电磁波在网络传输媒体中的传播速率比在自由空间要略低一些，在铜线电缆中的传播速率约为2.3×10⁸米每秒，在光纤中的传播速率约为2×10⁸米每秒。因此，要计算传播时延，首先应该确定采用的是什么传输媒体。
③处理时延没有简单的计算公式，因为它不方便计算。因为网络中的数据流量是动态变化的，因此路由器的繁忙程度也是动态变化的。另外，各种路由器的软硬件性能也可能有所不同，所以很难用一个公式计算出处理时延。
思考：在处理时延忽略不计的情况下，网络总时延中是传播时延占主导还是发送时延占主导？
针对不同的情况结果也会不同，如下面两个例子所示
例子：
①数据块长度为100 MB，信道带宽为1Mb/s，传送距离为1000 km，假设传播介质是光纤，计算发送时延和传播时延。

②数据块长度为1B，信道带宽为1 Mb/s，传送距离为1000 km，计算发送时延和传播时延。

时延带宽积

字面意思就是时延和带宽的乘积。但是，时延由发送时延、传播时延和处理时延三部分构成，这里我们指的是传播时延。
我们可以把传输链路看成是一个管道，其长度为传播时延，横截面积为带宽，则时延带宽积就是该管道的体积。可以想象成管道中充满了比特。
若发送端连续发送数据，则在所发送的第一个比特即将到达终点时，发送端就已经发送时延带宽积个比特;
链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。

5.4 往返时间、利用率、丢包率

往返时间

在许多情况下，因特网上的信息不仅仅单方向传输，而是双向交互。我们有时很需要知道双向交互一次所需的时间，因此，往返时间RTT(Round-Trip Time)也是一个重要的性能指标。
例子：以太网上的某台主机要与无线局域网中的某台主机进行信息交互。RTT就是指从源主机发送分组开始，直到源主机收到来自目的主机的确认分组为止。具体流程如下面动图所示：

思考： 分组在以太网、无线局域网、卫星链路哪个上面耗时较多？
答案：卫星链路。一般情况下，卫星链路的距离比较远，所带来的传播时延较大。例如，地球同步卫星距离地球36000公里，那么可以计算出通过同步卫星转发分组所带来的传播时延大约为240ms

利用率

利用率包含了信道利用率和网络利用率两部分。
信道利用率：用来表示某信道有百分之几的时间是被利用的(有数据通过)。
网络利用率：全网络的信道利用率的加权平均。
一些结论：
根据排队论，当某信道的利用率增大时，该信道引起的时延也会迅速增加。因此，信道利用率并非越高越好。如果令 $D_0$ 表示网络空闲时的时延，$D$ 表示网络当前的时延，那么在适当的假定条件下，可以用下面的简单公式来表示 $D$、$D_0$ 和利用率 $U$ 之间的关系：$D=D_0/(1-U)$。$D$ 随 $U$ 的变化曲线如下：

可以看出：时延 $D$ 从网络空闲时的时延 $D_0$ 随利用率 $U$ 的增加而迅速增长。
当网络的利用率达到50%时，时延就要加倍
当网络的利用率超过50%时，时延急剧增大
当网络的利用率接近100%时，时延就趋于无穷大
因此，一些拥有较大主干网的ISP通常会控制它们的信道利用率不超过50%。如果超过了，就要准备扩容，增大线路的带宽。当然，也不能使信道利用率太低，这会使宝贵的通信资源被白白浪费。应该使用一些机制，可以根据情况动态调整输入到网络中的通信量，使网络利用率保持在一个合理的范围内。

丢包率

丢包率的概念：丢包率即分组丢失率，是指在一定的时间范围内，传输过程中丢失的分组数量与总分组数量的比率。丢包率具体可分为接口丢包率、结点丢包率、链路丢包率、路径丢包率、网络丢包率等。丢包率是网络运维人员非常关心的一个网络性能指标，但对于普通用户来说往往并不关心这个指标，因为他们通常意识不到网络丢包。
分组丢失主要有两种情况：
①分组在传输过程中出现误码，被结点丢弃。如下图所示，主机发送的分组在传输过程中出现了误码，当分组进入传输路径中的结点交换机后，被结点交换机检测出了误码，进而被丢弃。

②分组到达一台队列已满的分组交换机时被丢弃，在通信量较大时就可能造成网络拥塞。如图所示，假设路由器R5当前的输入缓冲区已满，此时主机发送的分组到达该路由器。路由器没有存储空间暂存该分组，只能特其丢弃。

因此，丢包率反映了网络的拥塞情况：
无拥塞时路径丢包率为0
轻度拥塞时路径丢包率为1%~4%
严重拥塞时路径丢包率为5%~15%

小测验

1、比特bit是计算机中数据量的最小单位，可简记为b。字节Byte也是计算机中数据量的单位，可简记为B，1 B = 8 bit。常用的数据量单位还有kB、MB、GB、TB等，其中k、M、G、T的数值为
A. 10³、10⁶、10⁹、10¹²
B. 2¹⁰、2²⁰、2³⁰、2⁴⁰
C. 2³、2⁶、2⁹、2¹²
D. 10¹⁰、10²⁰、10³⁰、10⁴⁰
答案：B

2、连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送比特的速率也称为比特率或数据率，其最小单位为bps，常用单位还有kbps、Mbps、Gbps、Tbps等，其中k、M、G、T的数值为
A. 10³、10⁶、10⁹、10¹²
B. 2¹⁰、2²⁰、2³⁰、2⁴⁰
C. 2³、2⁶、2⁹、2¹²
D. 10¹⁰、10²⁰、10³⁰、10⁴⁰
答案：A

3、假设主机A和B之间的链路带宽为100Mbps，主机A的网卡速率为1Gbps，主机B的网卡速率为10Mbps，主机A给主机B发送数据的最高理论速率为
A. 1Mbps
B. 10Mbps
C. 100Mbps
D. 1Gbps
答案：B

4、假设在某段链路上传输某个10MB的数据块，链路带宽为10Mb/s，信号传播速率为200000km/s，链路长度为1000 km，则数据块的发送时延为
A. 1s
B. 8s
C. 8.4s
D. 5us
答案：C

5、假设在某段链路上传输某个1B的数据，链路带宽为1Mb/s，信号传播速率为200000km/s，链路长度为1000 km，则数据块的发送时延为
A. 1us
B. 5us
C. 8us
D. 16us
答案：C

6、设某段链路的传播时延是20ms，带宽为20Mbit/s，则该段链路的时延带宽积为
A. 200000bit
B. 400000bit
C. 100000bit
D. 800000bit
答案：B

7、传播时延最大的链路是
A. 广域网链路
B. 城域网链路
C. 局域网链路
D. 同步卫星链路
答案：D

六、计算机网络体系结构

6.1 常见的计算机网络体系结构

OSI体系结构

为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织于1977年成立了专门机构研究该问题。不久，他们就提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架。也就是著名的开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model)，简称为OSI。该模型是一个七层协议的体系结构，从下往上依次是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。它是法律意义上的国际标准。

TCP/IP体系结构

到了20世纪90年代初期，虽然整套的OSI国际标准都已经制订出来了，但这时因特网已抢先在全世界覆盖了相当大的范围。因特网从1983年开始使用TCP/IP协议族，并逐步演变成TCP/IP参考模型。该模型是一个四层协议的体系结构，从下往上依次是网络接口层、网际层、运输层、应用层。TCP/IP体系结构相当于将OSI体系结构的物理层和数据链路层合并成了网络接口层，并去掉了会话层和网络层。另外，TCP/IP在网络层使用的协议是IP(网际)协议，因此TCP/IP的网络层常常称为网际层。它是事实上的国际标准。

OSI失败的原因：
①OSI专家们缺乏实际经验，他们在完成OSI标准时没有商业驱动力。②OSI协议实现起来过分复杂，而且运行效率很低。③OSI标准制定周期太长，使得按照OSI标准生产的设备无法及时进入市场。④OSI的层划分不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。
TCP/IP协议使用详情
大多数用户每天都有接入因特网的需求，这就要求用户的主机必须使用TCP/IP协议。当然了，即使周户的网络不需要接入因特网，也可以使用TCP/IP协议。在用户主机的操作系统中，通常都带有符合TCP/IP体系结构标准的TGP/IP协议族。而用于网络互连的路由器中，也带有符合TGP/IP体系结构标准的TCP/IP协议族，只不过路由器一般只包含网络接口层和网际层。TGP/IP体系结构的网络接口层并没有规定什么具体的内容，这样做的目的是可以互连全世界名种不同的网络接口。例如，有线网的以太网接口、无线局域网的WiFi接口，而不限定仅使用—种或几种网络接口。因此，本质上TGP/IP体系结构只有上面的3层。

TCP/IP协议分层详情
①IP协议是TGP/IP体系结构网际层的核心协议。
②TCP和和UDP是TCP/IP体系结构运输层的两个重要协议
③TGP/IP体系结构的应用层包含了大量的应用层协议，例如HTTP、SMTP、DNS、RTP等
-----IP协议可以将不同的网络接口进行互连，并向其上的TCP协议和UDP协议提供网络互连服务。
----而TCP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供可靠传输的服务。UDP协议在享受IP协议提供的网络互连服务的基础上，可向应用层的相应协议提供不可靠传输的服务。
----IP协议作为TCP/IP体系结构的核心协议，一方面负责连不同的网络接口，也就是 IP over everything。另一方面，为各种网络应用提供服务，也就是Everything over IP

总结：在TCP/IP协议体系中包含有大量的协议，IP协议和TCP协议是其中非常重要的两个协议。因此，用TCP和IP这两个协议来表示整个协议大家族，常称为TCP/IP协议族

原理体系结构

由于TCP/IP体系结构为了将不同的网络接口进行互连，因此它的网络接口层并没有规定什么具体的内容。然而，这对于我们学习计算机网络的完整体系而言，就会缺少一部分内容。因此，在学习计算机网络原理时往往采取折中的方式，也就是综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种五层协议的原理体系结构。五层协议的原理体系结构从下往上依次为：物理层、数据链路层、网络层、运输层、应用层

6.2 分层的必要性

计算机网络是个非常复杂的系统，早在最初的ARPANET设计时就提出了分层的设计理念。分层可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。下面，我们按照由简单到复杂的顺序，来看看实现计算机网络要面临哪些主要的问题，以及如何将这些问题划分到相应的层次，层层处理。

物理层

两台计算机通过一条网线连接起来，对于这种最简单的情况，我们需要考虑以下问题：
①采用怎样的传输媒体
例如，这是传统的双绞线

②在计算机上采用怎样的物理接口来连接传输媒体
例如，这是RJ45以太网接口。

③使用怎样的信号来表示比特0和1。
例如，使用这样的方波信号，低电平表示0，高电平表示1

总结：解决完这些问题，两台计算机就可以通过信号来传输0和1了

我们可以将这些问题划归到物理层。这里我们需要说明两点：①严格来说，传输媒体并不属于物理层，它不包含在体系结构中。②计算机网络中传输的信号并不是我们举例的方波信号。我们之所以举方波信号为例，是为了让初学者更好理解。

数据链路层

实用的计算机网络一般都由多台主机构成。例如，主机A、B、C、D、E通过总线互连，构成了一个总线型网络。假设我们已经解决了物理层问题，世就是说，主机间可以发送信号来传输比特0或1了。我们来看看，在这样一个总线型的网络上，还面临着什么需要解诀的问题.

①
问题：如果主机A要给主机C发送信息，但是表示数据的信号会通过总线传播到总线上的每一个主机(下图黄色箭头所示)。主机C如何知道该数据是发送给自己的自己要接受？而主机B、D、又如何知道该数据并不是发送给自己的自己应该拒绝呢？这就很自然地引出了如何标识网络中各主机的问题，也就是主机编址问题。

答案：大家可能听说过网卡上的MAC地址，其实它就是主机在网络中的地址。主机在发送数据时，应该给数据附加上目的地址。当其它主机接收到数据后根据目的地址和自身地址来决定是否接受数据。这就又引出了一个问题：目的主机如何从信号所表示的一连串比特流中区分出地址和数据，也就是需要解决分组的封装格式问题。
②
问题：对于总线型的网络还会出现下面这种典型的问题。例如，某个时刻总线是空闲的，也就是没有主机使用总线来发送数据。片刻之后，主机B和D同时向总线发送数据，这必然会 造成信号碰撞。因此，如何协调各主机争用总线也是必须要解决的问题。

答案：这种总线型的网络早已被淘汰，现在常用的是使用以太网交换机将多台主机互连形成的交换式以太网。

网络层

到这里大家可能会发现，只要解决了物理层和数据链路层各自所面临的问题，我们就可以实现分组在一个网络上传输了。但是我们每天都会使用的因特网是由非常多的网络和路由器互连起来的，仅解决物理层和数据链路层的问题还是不能正常工作。
例子：下面是一个由3个路由器、4个网络组成的小型互连网。

问题①：很显然，我们面临着如何标识各网络以及网络中各主机的问题(也就是网络和主机共同编址的问题)。
相信大家都听说过IP地址，例如网络N1、N2中各设备的IP地址如下图所示。该类IP地址的前3个十递制数用来标识网路，第4个十进制数用来标识主机。在本例中，网络N1的网络号为192,168,1。该网络上的笔记本电脑、服务器以及路由器接口的IP地址的前三个数都是这三个。

问题②：源主机与目的主机之间传输路径往往不止一条，分组从源主机到目地主机可走不同的路径，这样就引了路由器如何转发分组以及如何进行路由选择的问题

传输层

现在我们解决了物理层、数据链路层、网络层的问题，可以实现分组在网络间的传输问题。但是，这对计算机网络应用而言这仍然不够。
问题①：例如，假设这台主机中运行着两个与网络通信相关的应用进程(浏览器进程和QQ进程)。这台服务器中运行着与网络通信相关的服务器进程。某个时刻，主机收到了来自服务器的分组，那么这些分组应该交给浏览器进程处理还是应该交给QQ进程处理？这就引了我们如何标识与网络通信相关的应用进程，进而解决进程之间基于网络的通信问题。

问题②：如果某个分组在传输过程中出现了误码，或者由于路由器繁忙导致路由器丢弃分组。换句话说，若出现传输错误，应该如何处理。

应用层

现在我们解决了物理层、数据链路层、网络层、传输层的问题，于是可以实现进程之间基于网络的通信。在此基础上，只需制定各种应用层协议，并按照协议标准编写相应的应用程序，通过应用进程间的交互来完成特定的网络应用。例如，支持万维网应用的HTTP协议、支持电子邮件的SMTP协议、支持文件传送的FTP协议等。

总结

至此，我们将实现计算机网络航需要解决的各种主要问题分别划归到了物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层，进而构成了五层协议的原理体系结构。各层需要解决的问题总结如下：

思考：假设你是一名程序员，要编程解决实现讨算机网络所面临的所有软件问题。那么，你是愿意将些问题全部放在一个模块中编程实现，还是愿意将它们划分到不同的模块中逐模块编程实现？
答：毫无疑问，肯定划分到不同的模块逐模块编程实现

6.3 分层思想举例

案例描述：

假设我们的主机属于网络N1，我们要访问的Web服务器属于网络N2，N1和N2通过路由器相连。

当输入网址后，主机向Web服务器发送请求，Web收到请求后会发出相应的响应。主机收到响应后将其解析为具体的网页内容显示出来。

主机和Web服务器之间基于网络的通信实际止是主机中的浏览器应用进程与Web服务器中的Web服务器应用进程之间基于网络的通信。

整体框架

整个过程中各个部分的体系结构如下，我们来具体看体系结构中各层分别起的作用。

主机

①应用层按照HTTP协议构建一个HPPT请求报文，然后将HTTP请求报文交付给运输层处理。

②运输层给HTTP请求报文添加一个TCP首部，使之成为TCP报文段。这是TCP报文段的首部格式，该首部的作用主要是为了区分应用进程以及实现可靠传输。运输层将TCP报文段交付给网络层处理。

③网络层给TCP报文段添加一个IP首部，使之成为IP数据报。该首部的作用主要是为了使数据报可以在互联网上传输，也就是被路由器转发。网络层将数据报交付给数据链路层处理。

④数据链路层给数据报添加一个首部和尾部，使之成为帧。假设网络N1是以太网，该首部的作用主要是为了让帧能够在一段链路上或一个网络上传输，能够被相应的主机接收。以太网帧尾部的作用是为了让目的主机检查所接收到的帧是否有误码。数据链路层将帧交付给物理层。

⑤物理层将帧看作是比特流。由于N1是以太网，因此物理层还会给该比特流前面添加前导码。这是前导码的内容，内容如下，其作用是为了让目的主机做好接收帧的准备。

物理层将添加有前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体，信号通过传输媒体到达路由器。

总结： 整个过程的流程如下面动图所示

路由器

①物理层将信号变换为比特流，

然后去掉前导码后将其交付给数据链路层，这实际上交付的是帧。

②数据链路层将帧的首部和尾部去掉后，将其交付给网络层，这实际上交付的是IP数字报。

③网络层解析IP数据报的首部，从中提取出目的网络地址，然后查找自身的路由表，确定转发端口，以便进行转发。

④网络层将IP数据报交付给数据链路层，数据链路层给IP数据报添加一个首部和尾部使之成为帧。

⑤数据链路层将帧交付给物理层，物理层将帧看成是比特流。由于网络N2是以太网，因此物理层还会给该比特流前面添加前导码。

⑥物理层将添加有前导码的比特流变换成相应的信号发送到传输媒体。信号通过传输媒体到达Web服务器。

总结： 整个过程的流程如下面动图所示

服务器

①物理层将信号变换为比特流。

然后去掉前导码后将其交付给数据链路层，这实际上交付的是帧。

②数据链路层将帧的首部和尾部去掉后，将其交付给网络层，这实际上交付的是IP数字报。

③网络层将IP数据报的首部去掉后较给运输层，这实际上交付的是TCP报文段。

④运输层将TCP报文段的首部去掉后，将其交付给应用层。这实际上交付的是HTTP请求报文。

⑤应用层对HTTP请求报文进行解析，然后给主机发回HTTP响应报文。与之前的过程类似，HTTP响应报文需要在Web服务器层层封装。然后通过物理层变换成相应的信号。再通过传输媒体传输到路由器。路由器转发该响应报文给主机。主机通过物理层将收到的信号转换为比特流。之局通过逐层解封。最终取出HTTP响应报文。

总结： 整个过程的流程如下面动图所示

6.4 专用术语

下面我们看看计算机网络中常用的一些专用术语，值得注意的是这些专用术语都来自于OSI七层体系结构，但也适用于TCP/IP四层体系结构和五层协议原理体系结构。我们特这些专用术语中最具代表推的3个作为分类名称，它们分别是：实体、协议、服务。

实体

实体：任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。
例如，这是通信双方的五层原理体系结构。我们在它们的各层中用标有字母的小方格来表示实体。
对等实体：对等实体是指通信双方相同层次中的实体。
思考：通信双方的网卡是不是对等实体呢？通信双方中的、正在进行通信的应用进程是不是对等实体？
答案：是的

协议

协议：控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合。

注意：之所以叫做逻辑通信是因为这种通信其实并不存在，它只是我们假设出来的一种通信，目的在于方便我们单独研究体系结构某一层时不用考虑其它层。
协议的三要素：
①语法：语法定义通信双方所交换信息的格式
例如，下面是IP数据报的格式，其中的小格子称为字段或域，数字表示字段的长度(单位是bit)。语法就是定义了这些小格子的长度和先后顺序。换句话说，语法定义了所交换信息由哪些字段以及何种顺序构成。

②语义：定义通信双方所要完成的操作
前面我们举过主机请求访问浏览器那个例子。那个例子就可以体现出通信双方收到分组后应该完成怎样的操作，这是HTTP协议语义规定的。
③同步：定义通信双方的时序关系。注意，不是指时钟频率同步。例如，下面是TCP采用三报文握手建立连接的过程。要想进行运输层TCP实体间的逻辑通信，首先必须建立连接。从连接建立的过程就可以看出TCP客户端和TCP服务器之间的时序关系以及各自的状态转换。只有双方建立连接后，才能进行TCP数据传输。这个例子可以充分体现计算机网络协议三要素中的同步。

服务

①服务
在协议的控制下，两个对等实体间的逻辑通信使得本层能够向上一层提供服务。例如，物理层对等实体在物理层协议的控制下向数据链路层提供服务。要实现本层协议，还需要使用下面一层所提供的服务。例如，数据链路层对等实体享受物理层提供的服务，并在数据链路层协议的控制下进行逻辑通信，给网络层提供服务。网络层对等实体享受数据链路层提供的服务，并在网络层协议的控制下进行逻辑通信，给运输层提供服务…很明显，协议是水平的，服务是垂直的。实体看得见相邻下层所提供的服务，但并不知道实现该服务的具体协议。也就是说，下面的协议对上面的实体是透明的。这就好比我们肯定看得见手机为我们提供的各种服务，但我们只是享受这种服务，而没必要弄懂手机的工作原理。

②服务访问点与服务原语
服务访问点：在同一系统中相邻两层的实体交换信息的逻辑接口，用于区分不同的服务类型。
----例如，数据链路层的服务访问点为帧的类型字段。网络层的服务访问点为IP数据报首部中的协议字段。运输层的服务访问点为端口号…
服务原语： 上层使用下层所提供的服务必须通过与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。

③协议数据单元PDU与服务数据单元SDU
协议数据单元：在计算机网络体系结构中，对通信双方所交互的数据包有专门的术语。我们把对等层次之间传送的数据包称为该层的协议数据单元(Protocol Data Unit, PDU)。例如，物理层对等实体逻辑通信的数据包称为比特流、数据链路层对等实体逻辑通信的数据包称为帧、网络层对等实体逻辑通信的数据包称为分组、运输层对等实体逻辑通信的数据包一般根据协议而定。例如，使用TGP协议则称为TCP报文段。使用UDP协议，则称为UDP用户数据报。应用层对等实体逻辑通信的数据包一般称为应用报文。上述各层数据包可以统称为协议数据单元，即PDU。

服务数据单元：我们把同一系统内，层与层之间交换的数据包称为服务数据单元(Service Data Unit, SDU)。多个服务数据单元可以合成为一个协议数据单元。服务数据单元也可以划分为几个协议数据单元。

小测验

1、OSI/RM体系结构、TCP/IP体系结构、原理体系结构的分层数量分别为
A. 4,5,6
B. 5,6,7
C. 7,4,5
D. 7,6,5
答案：C

2、在OSI/RM体系结构中，运输层的相邻上层为
A. 数据链路层
B. 会话层
C. 应用层
D. 网络层
答案：B

3、在TCP/IP体系结构中，网际层的相邻下层为
A. 数据链路层
B. 网络接口层
C. 运输层
D. 应用层
答案：B

4、在原理体系结构中，应用层的相邻下层为
A. 数据链路层
B. 网络接口层
C. 运输层
D. 应用层
答案：C

5、因特网采用的网络体系结构是
A. OSI/RM体系结构
B. TCP/IP体系结构
C. 原理体系结构
D. 系统网络体系结构SNA
答案：B

6、TCP/IP体系结构中的网络接口层对应OSI/RM体系结构的
I. 物理层 II. 数据链路层 III. 网络层 IV. 运输层
A. I、II
B. II、III
C. I、III
D. II、IV
答案：A

7、负责将比特转换成电信号进行传输的是
A. 应用层
B. 网络层
C. 数据链路层
D. 物理层
答案：D

8、MAC地址属于以下哪个层的范畴
A. 物理层
B. 网络层
C. 数据链路层
D. 应用层
答案：C

9、IP地址属于以下哪个层的范畴
A. 网络接口层
B. 网际层
C. 应用层
D. 运输层
答案：B

10、实现进程间基于网络通信的是
A. 物理层
B. 数据链路层
C. 网络层
D. 运输层
答案：D

11、通过应用进程间的交互来完成特定网络应用的是
A. 物理层
B. 数据链路层
C. 应用层
D. 运输层

12、在数据从源主机传送至目的主机的过程中，不参与数据封装工作的是
A. 数据链路层
B. 会话层
C. 应用层
D. 物理层
答案：D

13、假设五层协议原理体系结构的应用层欲发送500B的数据（无拆分），除物理层和应用层外，其他各层在封装PDU时均引入20B的首部，数据链路层还要引入10B的尾部，则应用层数据传输效率约为
A. 96.2%
B. 94.3%
C. 89.3%
D. 87.7%
答案：D

14、物理层、数据链路层、网络层、运输层的传输单位（或称协议数据单元PDU）分别是
I. 帧 II. 比特 III. 报文段 IV. 分组（数据报）
A. I、II、IV、III
B. II、I、IV、III
C. I、IV、II、III
D. III、IV、II、I
答案：B

15、在OSI参考模型中，第N层与它之上的第N+1层的关系是
A. 第N层为第N+1层提供服务
B. 第N+1层将给从第N层接收的报文添加一个报头
C. 第N层使用第N+1层提供的服务
D. 第N层使用第N+1层提供的协议
答案：A

16、在OSI参考模型中，对等实体是指
A. 任何可发送或接收信息的硬件
B. 任何可发送或接收信息的软件进程
C. 收发双方相同层次中的实体
D. 收发双方不同层次中的实体
答案：C

17、在OSI参考模型中，控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合称为
A. 实体
B. 协议
C. 服务
D. 对等实体
答案：B