软考第一章 计算机网络概论

计算机网络概论

计算机网络的形成和发展

• 现代意义上的计算机网络是从1969年美国国防部研究计划局（DARPA）建成的ARPAnet实验网开始的

• IBM于1974年推出了系统网络体系结构（SNA）

• 1977年 ISO开始着手制定开放系统互连参考模型OSI/RM

计算机网络的分类和应用

计算机网络的分类

计算机网络的组成元素可以分为：网络节点和通信链路。网络节点又分为端节点和转发节点。

• 按照互连规模和通信方式，可以把网络分为：

  • 局域网：共享介质、分组广播、单位所有
  • 城域网：共享介质、分组广播、几个单位共有
  • 广域网：共享介质、分组交换、通信运营公司所有

• 按照提供的服务可以分为：

  • 通信网：提供远程连网服务，提供互联服务的供应商叫做ISP
  • 信息网：提供web信息浏览、文件下载和电子邮件传送等信息服务，提供网络信息服务的供应商叫做ICP

• 按照使用方式可以分为：

  • 校园网
  • 企业网

计算机网络的应用

• 办公自动化
• 电子数据交换
• 远程教育
• 电子银行
• 证券和期货交易
• 娱乐和在线游戏

计算机网络体系结构

计算机网络的功能特性

• 网络应该提供与Modem的物理的和电气的接口
• 对传输的信息流进行分组，加入控制信息（差错控制信息与地址信息），并把分组正确的传送到目的地
• 每一个转发节点都要有根据网络配置和交通情况决定路由的能力
• 流量控制和拥塞控制功能
• 管理双向通信
• 规定统一的协议，以消除不同系统之间的差别

开放系统互联参考模型的基本概念

所谓开放系统是指：遵从国际标准的、能够通过互连而相互作用的系统。1979年，ISO公开了系统互连参考模型。ISO 7498文件对它做了详细的规定和描述。

OSI/RM是一种分层的体系结构，从逻辑功能看，每一个开放系统都是由一些连续的子系统组成，这些子系统处于各个开放系统和分层的交叉点上，一个层次由所有互连系统的同一行上的子系统组成。

分层的基本想法是每一层都在它的下层提供的服务上提供更高级的增值服务，而最高层提供能运行分布式应用程序的服务。分层的另外一个目的是保持层次之间的独立性，其方法就是用原语操作定义每一层为上层提供的服务，而不考虑这些服务是如何实现的，即允许一个层次或层次的集合改变其运行的方式，只要它能为上层提供同样的服务就行。

除最高层外，在互连的各个开放系统中分布的所有（N）实体协同工作，为所有（N+1）层提供增值服务。例如网络层在数据链路层提供的点到点通信服务的基础上增加了中继功能，传输层在网络层服务的基础上增加了端到端的控制功能。

• （N）实体之间的通信只使用（N-1）服务。最底层实体之间通过OSI规定的物理介质通信，物理介质形成了OSI体系结构中的（0）层。（N）实体之间的合作关系由（N）协议来规范。
• （N+1）实体从（N）服务点（SAP）获得（N）服务。（N）SAP表示（N）实体与（N+1）实体之间的逻辑接口。

下面说明几个与连接有关的概念：

• 连接的建立和释放：（N）连接的建立和释放是在（N-1）连接之上动态的进行的。（N）连接的建立意味着两个实体间的（N-1）连接可用，如果（N-1）连接不存在，则必须先建立或同时建立（N-1）层连接。以此类推，直到最底层连接可用。
• 多路复用和分流：一一对应式、多路复用式（降低费用）、分流式（更高的吞吐率和可靠性）
• 数据传输：（N）协议控制信息通过（N-1）连接在两个（N）实体之间交换，用于协调（N）实体之间的合作关系。（N）接口控制信息是在（N+1）实体和（N）实体之间交换的信息，用于协调两个实体间的合作。（N）服务数据单元式通过（N）连接从一端传送到另一端的数据的集合，这个集合在传送期间保持其标识不变。

OSI/RM七层协议：

1. 应用层：这一层协议直接为端用户服务，提供分布式处理环境。应用层管理开放系统的互连，包括系统的启动、维持和终止，并保持应用进程间建立连接所需的数据记录，其他层都是为支持这一层的功能而存在的。
2. 表示层：提供一个可供应用层选择的服务的集合，使得应用层可以根据这些服务功能解释数据的含义。表示服务的例子有统一的数据编码、数据压缩格式和加密技术等。
3. 会话层：会话层支持两个表示层实体之间的交互作用。
   • 把两个表示实体结合在一起，或者把他们分开，这叫做会话管理。
   • 控制两个表示实体之间的数据交换过程，例如分段、同步等，叫做会话服务。
4. 传输层：提供一种通用的传输服务。使用多路复用或分流的方式优化网络的传输效率。当会话实体要求建立一条传输连接时，传输层要求建立一个对应的网络连接。
5. 网络层：这一层的功能属于通信子网，它通过网络连接交换传输层实体发出的数据。当传送的分组跨越一个网络的边界时，网络层应该对不同网络中分组的长度、寻址方式、通信协议进行变换，使得异构型网络能互联互通。
6. 数据链路层：建立、维持和释放网络实体之间的通信链路，这种数据链路对网络层表现为一条无差错的信道。相邻节点之间的数据交换是分帧进行的，各帧按顺序传送，并通过接收端的校验检查和应答保证可靠的传输。
7. 物理层：规定通信设备机械的、电气的、功能的和过程的特性，用于建立、维持和释放数据链路实体间的连接。

几种商用网络的体系结构

SNA

1974年由IBM公司推出，SNA协议分为7层：物理层、数据链路控制层、路径控制层（PC）、传输控制层（TC）、数据流控制层（DFC）、表示服务层（PS）、事务处理服务层（TS）

X.25

X.25包括了通信子网最下面的3个逻辑功能层：物理层、链路层和网络层

Novell NeWare

OSI协议集

• 物理层协议：RS-232、RS-449、X.21
• 数据链路层协议：HDLC、LAP-B
• 网络层协议
• 传输层协议
• 会话层
• 表示层
• 应用层