《计算机网络》期末复习——第一章：概述

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目录

概述

 一、计算机网络使用

二、网络硬件 

2.1 广播式网络

2.1.1 广播式网络特点 

2.2 点到点网络 

2.2.1 点到点网络特点

 2.3 个域网 (PAN)

2.4 局域网(LAN) 

 2.5 城域网

2.6 广域网 

2.7 互联网 

三、网络软件

3.1 协议层次结构

3.2 面向连接服务和无连接服务 

3.2.1 面向连接服务的类型

3.2.2 无连接服务的类型

 3.3 服务原语

3.4 服务和协议的关系

 四、参考模型

4.1 OSI 七层参考模型

4.1.2 OSI参考模型的物理层

4.1.3 OSI参考模型的数据链路层

 4.1.4 OSI参考模型的网络层

4.1.5 OSI参考模型的传输层 

4.1.6 OSI参考模型的高三层协议

 4.2 TCP/IP参考模型

4.2.1 TCP/IP参考模型的主机-网络层 

4.2.2 TCP/IP参考模型的互联网层

 4.2.3 TCP/IP参考模型的传输层

 4.2.4 TCP/IP参考模型的应用层

4.2.5 TCP/IP协议栈

 4.3 OSI、TCP/IP参考模型比较

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概述

• 计算机：运行网络程序。如PC、服务器和智能手机等。
• 通信线路：传输介质，如 铜线、光纤和无线电等。互联设备，如路由器和交换机等。
• 协议：规定了通信的规则。如以太网、IP、TCP 和 HTTP 等协议。
• 资源共享：硬件、软件和信息等资源的共享。
• 计算机网络：用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的计算机互相连接，根据网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息系统。

 一、计算机网络使用

商业应用：如电子商务等。

家庭应用：网上冲浪、家庭购物、娱乐等。

移动用户：无线网络和移动计算机的组合。

其他的应用：传感器网路、可穿戴计算机(智能手表、智能眼镜等)。

社会问题：不良信息发布、网络犯罪等等。

二、网络硬件 

计算机网络按传输技术分类：

• 广播式网络
• 点到点网络

2.1 广播式网络

• 广播：数据包的地址域中使用一个特殊编码，数据包发送给网络上所有机器。
• 多播：数据包发送给网络上一组机器。

2.1.1 广播式网络特点 

• 只有一个通信信道，网上所有机器共该信道。
• 任何一台机器发送的数据包都可以被其他机器收到。
• 数据包的地址域指明该数据包应被哪台机器接收
• 收到一个数据包后，检查地址域；若该数据包时发送给自己的，则处理该数据包，否则丢弃该数据包。

关键技术：介质访问控制方法。

注意：两个以上机器同时发送会产生冲突。

2.2 点到点网络 

2.2.1 点到点网络特点

一条线路连接两台机器(点到点)

两天机器的传输要经过多台网络互连设备(一般情况下)

两天机器的传输有多条路径可供选择(一般情况下)

关键技术：路由选择

计算机网络按距离尺寸分类：

 个域网、局域网、城域网、广域网、因特网。

 2.3 个域网 (PAN)

允许设备围绕着一个人通信。比如：蓝牙。

2.4 局域网(LAN) 

在一个建筑物内或一个公司内，也可远到几千米， 分为有线局域网和无线局域网。

• 有线局域网，如以太网 ，10Mbps-400Gbps，延迟低(微秒或纳秒量级)，很少有传输错误

•  无线局域网，如：WiFi(IEEE 802.11)，11Mbps-几Gbps

 2.5 城域网

其范围可覆盖一个城市。分为有线城域网和无线 城域网。

• 有线城域网，如基于有线电视的城域网。

• 无线城域网，如IEEE 802.16(WiMax)，IEEE制定的全球3G标准之一

2.6 广域网 

跨越了一个很大的地域，通常包括一个国家或一个洲， 包含了大量的机器称为 主机 ，这些主机通过 通信子网 连接 起来

• 通信子网(简称子网)的功能：把信息从主机传到另一台主机
• 子网由两个独立部分组成：传输线路和交换单元 

2.7 互联网 

一组相互连接起来的网络， 将一个LAN和一个WAN连接起来，或将两个LAN连接起来， 就构成了一个互联网。

因特网：特定的、世界范围内的互联网。

三、网络软件

3.1 协议层次结构

为了降低网络设计的复杂性，大多数网络都按， 层次的方式来组织

• 每一层都建立在它的下层的基础之上
• 每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加 以屏蔽

分层的好处 ：

• 每一层不需要知道下一层是如何实现的，只需要知道层间的接口和所提供的服务
• 当某一层协议发生改变时不影响上下层协议
• 结构上分开，各层可采用最适合的技术
• 易于实现和维护，促进标准化

协议： 计算机网络的同等层次中，通信双方进行信息交换时必须遵守的规则和约定

 第n层协议：一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，对话中用到的规则和约定合起来称为第n层协议。

• 对等体：不同机器中包含对应层的实体，对等体用协议进行通信
• 接口：定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务
•  网络体系结构：层和协议的集合
• 协议栈：一个特定系统所使用的一组协议(每层有协议)

注： 对等体间进行的是 虚拟通信， 物理介质上进行的是 实通信

3.2 面向连接服务和无连接服务 

 面向连接的服务：

• 在使用时要先建立连接
• 使用该连接传输数据
• 传输结束后释放连接

 无连接服务：

• 不需要建立和释放连接，直接传输数据
• 每个报文都带有完整的地址，并且每个报文都独立于其它报文，由系统选定的路线传递

可靠的服务 ： 接收方 要 向发送方确认收到了一条消息

不可靠的服务 ： 接收方 不必 向发送方确认收到了一条消息

3.2.1 面向连接服务的类型

可靠的面向连接服务：

• 报文序列：要保持报文的边界
• 字节流：只是一个字节流，没有任何报文边界

例：发送方发送两个1024字节的报文，当2048字节到达接收方时候，对于 报文流 ，收到的是两个独立的报文，每个报文大小是 1024字节； 而对于 字节流 ，没有报文的边界，接收到的是一个2048字 节的数据单元。

 不可靠的面向连接服务：如VoIP

3.2.2 无连接服务的类型

• 数据报服务：特点是不需接收端作任何响应，是一种不可靠的服务
• 有确认的数据报服务：它对每一个报文产生一个确认给发方，是一种可靠的服务
• 请求-应答服务：数据报是接收方每收到一个报文，就向发送方发送一个应答报文，通常被用于实现客户/服务器模式下的通信

 3.3 服务原语

一个 服务 在形式上是由一组 原语 来描述的，用户进程通过这些原语可以访问该服务。原语告诉该服务执行某个动作，或将某个对等体所执行的动作报告给客户。

例：用于实现一个简单的面向连接服务的5个服务原语

3.4 服务和协议的关系

服务：是某层向它上一层提供的一组原语，但不涉及该操作是如何完成的，服务定义了两层之间的接口，上层是服务的用户，下层是服务的提供者。

协议：是一组规则，用来规定同一层上的对等体之间所交换的消息或分组的格式和含义。

 四、参考模型

4.1 OSI 七层参考模型

国际标准化组织正式发布的标准，由 7 层构成。

4.1.2 OSI参考模型的物理层

传输原始比特流，处理机械的、电气的和时 序的接口及物理传输介质等问题。

例如： 网络接插件有多少针，各个针的用途； 用多少伏电压表示“1”，多少伏电压表示“0” ； 一个比特持续多少纳秒； 各信号线的工作顺序和时序； 单工、双工还是半双工。

4.1.3 OSI参考模型的数据链路层

• 成帧，并顺序发送这些帧
• 如果是可靠的服务，则接收方必须确认每个已正确接收的帧
• 流量控制，防止高速的发送方“淹没”低速接收方
• 在广播式网络中，如何控制对共享信道的访问

 4.1.4 OSI参考模型的网络层

• 路由选择
• 拥塞控制
• 服务质量
• 异构网络互连

4.1.5 OSI参考模型的传输层 

接收来自上层的数据，并在必要时把这些数据 分割成小的单元，然后把数据单元传递给网络层，并确保这些数据片段都能到达另一端。（是一个真正的端到端的层）

4.1.6 OSI参考模型的高三层协议

• 会话层：允许不同机器上的用户之间建立会话（会话：指各种服务，包括对话控制、令牌管理、同步功能）
• 表示层：解决用户信息的语义、语法表示问题，实现不同信息格式和编码之间的转换

• 应用层：包含了直接针对用户需要的协议，如HTTP、FTP、SMTP、POP3等

 4.2 TCP/IP参考模型

TCP/IP协议是ARPANET和因特网上使用的一组协议，是一个协议簇。随着Internet的飞速发展，使得TCP/IP协议得到了广泛的应用，成为事实上 的 标准，并形成了TCP/IP的体系结构。

4.2.1 TCP/IP参考模型的主机-网络层 

也称网络接口层。管理实际的网络媒体，定义如何使用实际网络(如以太网、WiFi等)传输IP包。

注： TCP/IP参考模型 没有 真正描述这一部分，只 是指出 必须 使用某种协议与网络相连，以便 能在其上传递IP包

4.2.2 TCP/IP参考模型的互联网层

使分组独立地发往目标(可经由不同网络)，定义了分组格式和协议(该协议为 IP协议)。

 4.2.3 TCP/IP参考模型的传输层

使源端和目的端主机上的对等实体进行会话。

两个传输协议 ：

• TCP，可靠的、面向连接的协议，实现端到端的无差错地传输字节流，具有流量控制。
• UDP，不可靠的、无连接协议，用于只有一次的、客户-服务器模式的请求-应答查询的应用，快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音。

 4.2.4 TCP/IP参考模型的应用层

主要包含高层协议服务。这些服务使用TCP或UDP 来提供因特网服务。

例如：HTTP、FTP、TELNET、SMTP、POP3、DNS、SNMP。

4.2.5 TCP/IP协议栈

信息打包传送：从A到B ：

 4.3 OSI、TCP/IP参考模型比较

相同处：

• 都是基于独立的协议栈概念
• 都有功能相似的应用层、传输层、网络层
• 在传输层及传输层以上的层都希望为通信的
• 进程提供端到端的、与网络无关的传输服务

不同处： 

• OSI模型使服务、接口和协议三个概念区分明确
• 层的数量不同：OSI模型有7层，TCP/IP模型有4层
• 面向连接和无连接通信的范围：

1. OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信
2. TCP/IP模型在网络层仅有一种通信模式(无连接)，但在传输层支持两种模式

• TCP/IP模型中不区分、甚至不提物理层和数据链路层

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