1计算机网络 资料new.doc

1、1 计算机网络:是指将 地理位置不同 且 功能相对独立的 多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、遵循共同的网络协议、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。 2 功能独立的计算机系统（软、硬件） 通信线路（通信媒体、通信设备） 网络操作系统（单机 OS 功能+网络通信协议+网络资源管理 +网络服务） 资源共享（硬件、软件，如程序、数据库、存储设备、打印机）计算机网络的根本目的是实现资源共享。3 计算机网络的形成与发展 1 计算机网络的初级阶段 2 计算机网络通信 3 标准、开放的计算机网络 4 高速、智能的计算机网络4 计算机网络的初级阶段 初级阶段：以单个计算机为中心的面向终端

2、的计算机网络，这一阶段已具备了计算机网络的雏形 “终端 通信线路 计算机”称为远程联机系统，由此开始计算机技术和通信技术的结合5 资源子网与通信子网结构资源子网 提供用户访问网络和处理数据的能力。 包括加入网络的所有的计算机、终端外设及各种软件和数据资源 通信子网 提供网络的通信功能（数据的传输与转发） 包括通信处理机通信设备与通信线路 6 在通信子网外可有多个资源子网，共享通信子网的服务7 国际标准化的计算机网络为什么标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力。8 在计算机网络技术复杂的演变过程中，有三个重要的里程碑。第一个里程碑：以报文（Message）或

3、分组（Packet ）交换技术为标志，如 1968 年美国国防部的高级研究计划局开始建设的以存储转发（store-and-forward）技术为基础的ARPANET。第二个里程碑：以 1980 出现的开放式系统互联参考模型（OSI/RM）为标志。第三个里程碑：以 Internet 的迅速发展与推广为特征。9 计算机网络的类型计算机网络有多种分类标准，如按传输技术、通信介质、按数据交换方式、通信速率和使用范围等。 最普遍的是按地理范围（广域网，城域网，局域网） 按传输介质（双绞线，同轴电缆，光纤，无线网） 使用网络的对象（公用网，专用网） 按网络传输技术 （广播式，点到点式） 按传输速度（低速网

4、络和高速网络） 按逻辑功能可分为（资源子网和通信子网） 按拓扑结构分（星，环，总线，树，网） 10 局域网（Local area networks ，LANs) 范围：小，10KM传输技术：基带，10Mbps-1000Gbps，延迟低，出错率低拓扑结构：总线，环 广域网（Wide area networks ，WANs)范围：大，100KM传输技术：宽带，延迟大，出错率高拓扑结构：不规则，点到点 城域网（Metropolitan area networks ， MANs)范围：中等，100KM传输技术：宽带/基带拓扑结构：总线11 按通信传播方式分类 ： 点对点传播方式的网络：由一对对机器间的

5、多条链路构成。这种网络上的报文分组在信源和信宿之间需通过一台和多台中间设备进行传播。 广播方式网络：仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。12 计算机网络的功能和应用功能资源共享：程序、打印机数据通信：快速传输信息如 E-MAIL资源的可用性与可靠性：平衡负载、后备任务的分布处理数据信息的集中和综合处理：网络数据库应用系统应用； 信息检索现代化的通信方式办公自动化管理信息系统电子商务远程教育与 E-Learning远程医疗生活娱乐13 计算机网络 = 资源子网 + 通信子网14 计算机网络的拓扑结构所谓“拓扑”：就是把所研究的实体抽象成与其大小、形状无关的“点” ，而把实体之间的联系抽象成“

6、线” ，进而以“图”的形式来表示和研究这些点与线之间关系的一种数学方法。这种表示点和线之间关系的“图”被称为拓扑结构图，简称拓扑图。拓扑就是把实体抽象成与其大小、形状无关的点、将连接实体的线路抽象成线来研究这些点、线特性的方法。15 网络的拓朴结构：将通信子网中的具体设备视为“点或线”采用拓朴学的方法抽象出的关于节点与链路的几何构型常见的网络拓朴结构总线型 星型 树型 环型 网状型16 1、局域网的基本拓扑结构：总线型 星型 环型2、广域网的网络基本形式：网状拓扑3、局域网中经常使用的混合拓扑：总线型-星型4、网络拓扑是决定网络性能的主要因素17 网络的主要性能指标（补充）带宽 “带宽”(ba

7、ndwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等） 。 现在“带宽” 是数字信道所能传送的“ 最高数据率”的同义语，单位是“ 比特每秒”，或 b/ (bit/s)。 更常用的带宽单位是 千比每秒，即 kb/s （103 b/s） 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s） 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s） 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 请注意：在计算机中数据量常用字节为单位，1byte=8bit K = 210 = 1024，M = 220，G = 230， T = 24018 （传输时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。

8、信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。 发送时延（传输时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 信道带宽 数据在信道上的发送速率。常称为数据在信道上的传输速率。 发送时延 =数据块长度（比特）除以 信道带宽（比特每秒） 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 传播时延 =信道长度（米） 除以 信号在信道上的传播速率（米/秒）20 数据经历的总时延就是发送时延、传播时延和处理时延之和： 21 对于高速网络链路，我们提高的仅仅是数据的发送速率而不是比特在链路上的传

9、播速率。 提高链路带宽减小了数据的发送时延。 22 时延带宽积 = 传播时延 带宽 链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。 23 某段链路的传播时延为 20ms,带宽为 10Mb/s,算出时延带宽积为 2105bit. 表示若发送端连续发送数据，则在发送的第一个比特到达终点时，发送端已经发送20 万个比特，这些比特都在链路上24 往返时延 RTT (Round-Trip Time) 表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后立即发送确认） ，总共经历的时延。 25 数据交换技术的分类 电路交换（circuit switching） 报文交换（message

10、 switching ） 分组交换（packet switching）计算机 网络 体系结构1 分层的目的是为了降低复杂性，提高灵活性-“分而治之，各个击破”分层是根据功能的抽象分层每个层次所要实现的功能或服务均有明确的规定 不同的系统分成相同的层次，对等层次具有相同功能。每层功能的选择应有利于标准化高层使用下层提供的服务时，下层服务的实现是不可见的 层次的数目要适当（太少功能不明确，太多体系结构过于庞大）2 源通信过程中，数据的发送方目标通信过程中，数据的接收方3 Entity(实体）每一层上的活动元素，包括实现该层功能的所有硬件与软件Peer-peer entity (对等实体)相互通信的

11、两个不同机器上的同一层次完成相同功能的实体4 Service(服务） 每一层为上一层所提供的功能称为服务。N 层使用 N-1 层所提供的服务，向 N+1 层提供更高的服务。在这种情况下，n 层被称为服务提供者，n+1 层是服务用户。 Interface (接口)定义下层向其相邻的上层提供的服务及原语操作，但服务的实现细节对上层是透明的（不可见的） 。5 协议可以使通信更有效地进行。从源到目标还会出现数据传送的混乱定义: 为网络通信所制定的一组规则、约定和标准。网络通信是一种层到层的对等通信，第 N 层上的通信规则或约定称为 N 层协议6 协议的三大要素语法：定义数据和控制信息的格式语义：规定协

12、议语法成分的含义 语序：协议语法成分的顺序和速度匹配关系 7 网络协议为进行网络中的数据交换而建立的规则、算法或约定，包括语法、语义和语序三要素。 （N）协议 网络服务（N）实体向相邻的上一层的（ N+1）实体提供一种能力，这种能力称为（N）服务。8 在 OSI/RM 模型中，协议和服务是两个非常重要的不同概念。控制两个（N）层对等实体进行通信的规则的集合称为（N ）协议；两个（N）层实体间的通信在（N）协议的控制下，能够使（N）层向上一层提供服务，这种服务就称为（N ）服务，接受（N）服务的（N）层服务用户是（N1）层实体。上述关于协议和服务的基本概念及相互关系如图 1-1 所示。9 服务原

13、语（Service Primitive）：指服务用户与服务提供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。OSI/RM 规定了四种服务原语类型，如下所示。10 OSI RMOpen System Interconnecting Reference Model一个概念模型，并未确切描述用于各层的协议和服务，所以并不是严格意义上的体系结构数据流从源的上层逐层流向下层，在目的端则由下层逐层流向上层 源 数据封装:APDU - PPDU - SPDU - Segments - Packet - Frame - Bits 目的 数据的拆封:Bits - frame - Packet - Segment -

14、SPDU - PPDU - APDU11 物理层：是 O S I 模型的最低层或第一层，该层包括物理连网媒介，如电缆连线、连接器、网卡等。物理层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。 在你的桌面 P C 上插入网络接口卡，你就建立了计算机连网的基础。换言之，你提供了一个物理层。尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率。 I E E E 已制定了物理层协议的标准，特别 IEEE 802 规定了以太网和令牌环网应如何处理数据。术语 “第一层协议”和“ 物理层协议” ，均是指描述电信号如何被放大及通过电线传输的标准。12 13 物理层的功能负责实际或原始的数据“

15、位（BIT） ” 传送，通过传输介质将比特流由一个节点传向另一个节点。节点通常分为 DTE 与 DCE 两大类。DTE 为用户端接设备，DCE 为数据控制设备。该层协议的功能是定义网络物理设备 DTE/DCE 的接口。物理层协议具有四个特性： 机械特性：设备接插件的规格、尺寸、引脚数量和排列等 电气特性：信号电平的高低、阻抗匹配、传输速率和距离限制等 功能特性：物理接口上各信号线的功能 规程特性：利用各信号线传输二进制位流的一组操作规程，即各信号线工作的规则和先后顺序。如何建立与拆除物理连接、全双工或半双工、同步还是异步传输。14 数据链路层:是 O S I 模型的第二层，它控制网络层与物理层

16、之间的通信。 1、主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。 2、帧(Frame) 是用来移动数据的结构包，它不仅包括原始（未加工）数据，或称“有效荷载”，还包括发送方和接收方的网络地址以及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错到达。 3、通常发送方的数据链路层将等待来自接收方对数据已正确接收的应答信号。4、数据链路层控制信息流量，以允许网络接口卡正确处理数据。5、数据链路层的功能独立于网络和它的节点所采用的物理层类型。Note：有一些连接设备，如网桥 或交换机，由于它们要对帧解码并使用帧信息将数据发送到正确的接收方，所以它们是工作

17、在数据链路层的15 数据链路层的功能实现两个相邻的机器间的无差错的传输。通过对物理层提供的原始比特流传输服务的加强，向网络层提供服务成帧：规定数据链路层最小的数据传送逻辑单位帧的类型和格式。将从网络层接收的信息分组组成帧后传送给物理层，由物理层传送到对方的数据链路层。物理寻址和对网络拓朴的存取差错控制：在信息帧中带有校验字段，当接收方收到帧时，按照选定的差错控制方法进行校验，在发现差错时进行差错处理。流量控制：协调发送方与接收方的数据流量，使发送速率不要超过接收方速率。共享介质环境中的介质访问控制链路管理：建立、维持与释放数据链路。 16 网络层，O S I 模型的第三层，其主要功能是将网络地

18、址翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。例如：一个计算机有一个网络地址 10.34.99.12 （若它使用的是 TCP/IP 协议）和一个物理地址 060973E97F3 。1、网络层通过综合考虑发送优先权、网络拥塞程度、服务质量以及可选路由的花费来决定从一个网络中节点 到另一个网络中节点 的最佳路径。2、在网络中， “路由” 是基于编址方案、使用模式以及可达性来指引数据的发送。 17 网络层的功能涉及将源端发出的数据（分组）经各种途径送到目的端，从源端到目的端可能要经过许多的中间节点-互连和路径选择（源网络-目标网络）通信子网的最高层，但是处理端到端（主机主机）数据传输

19、的最低层。信息分组的类型和格式逻辑寻址路由和转发拥塞控制18 传输层：主要负责确保数据可靠、顺序、无错地从 点到传输到 点（ 、 点可能在也可能不在相同的网络段上） 。1、因为如果没有传输层，数据将不能被接受方验证或解释（收到？对/错？乱序？） ，所以，传输层常被认为是 O S I 模型中最重要的一层。2、传输协议同时进行流量控制（根据接收方可接收数据的快慢程度规定适当的发送速率） 。3、传输层按照网络能处理的最大尺寸将较长的数据包进行强制分割并编号。例如：以太网无法接收大于 1 5 0 0 字节的数据包。发送方节点的传输层将数据分割成较小的数据片，同时对每一数据片安排一序列号，以便数据到达接

20、收方节点的传输层时，能以正确的顺序重组。该过程即被称为排序。4、在网络中，传输层发送一个 A C K （应答）信号以通知发送方数据已被正确接收。如果数据有错或者数据在一给定时间段未被应答，传输层将请求发送方重新发送数据。NOTE：工作在传输层的一种服务是 TCP/IP 协议栈中的 T C P（Transfer Control Protocol 传输控制协议） ，另一项传输层服务是 IPX/SPX 协议集的 S P X（ Serial package Exchange 序列包交换）19 传输层的功能为高层数据传输建立、维护与拆除传输连接，实现透明的端到端的传输（主机-主机）真正意义上的从源到目标

21、的“端到端”层，源端的某程序与源端的“类似”程序进行对等通信屏蔽了上三层 (面向应用) 和下三层（面向数据传输）之间的界限，弥补网络所提供的服务质量的不足，提供可靠的网络服务信息的分段（源端）和合并（目标端）流量控制和差错恢复多路复用20 会话层:负责在网络中的两节点之间建立和维持通信。1、会话层的功能包括：建立通信链接，保持会话过程通信链接的畅通，同步两个节点之间的对话，决定通信是否被中断以及通信中断时决定从何处重新发送。例如，网络上常常使用的下载工具软件，NetAnts （网络蚂蚁）支持端点续传功能，就是使用了会话层的这个功能，知道从上次中断的地方继续下载。2、会话层通过决定节点通信的优先

22、级和通信时间的长短来设置通信期限。21 会话层的功能建立、管理和终结不同机器上的应用程序或进程间的会话为表示层提供服务会话(Dialogue)的管理：令牌（Token)会话的同步检查点（Checkpoint)22 表示层：充当应用程序和网络之间的“翻译官”角色。1、在表示层，数据将按照网络能理解的方式进行格式化；这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。例如，IBM 主机使用 EBCDIC 编码，而大部分 PC 机使用的是 ASCII 码、甚至反码或补码。在这种情况下，为了让采用不同编码方法的计算机能相互理解通信交换后数据的值，便需要会话层来完成这种转换。方法：采用抽象的标准方法来定义数据结构

23、、标准的编码表示形式。2、表示层管理数据的解密与加密，如系统口令的处理。3、表示层协议还对图片和文件格式信息进行解码和编码。GIF、JPEG23 表示层的功能表示层以下各层只关心可靠的数据传输，而表示层关心的是所传送数据的语法和语义。完成语法格式的转换不同的计算机可能有不同的内部数据表示（抽象语法） ，表示层收到应用层传过来的某种语法形式的数据后，将其转换成适合在网络实体间传送的公共语法（传送语法）表示的数据。包括数据表示格式和转换、数据压缩、加密与解密、协议转换等与接收方协商所采用的公共语法类型表示层对等实体间连接的建立、数据传送与连接释放。24 应用层： O S I 模型的顶端也即第七层是

24、。应用层负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务。1、术语“应用层” 并不是指运行在网络上的某个特别应用程序，而是提供了一组方便程序开发者在自己的应用程序中使用网络功能的服务。2、应用层提供的服务包括文件传输（FTP） 、文件管理以及电子邮件的信息处理（SMTP）等。NOTE：一个 A P I （应用程序接口）是使一个程序与操作系统相互作用的例行程序（即一组指令） 。API 属于 OSI 模型的应用层，编程者使用 API 在代码与操作系统之间建立链接。网络环境中一个 API 的例子是 MSMQ（Microsoft 消息队列） 。MSMQ 顺序存储节点之间发送的信息，并在到达接收方的链接畅通时将

25、数据转发到它们的目的地。程序可以独立运行，而不管发送数据时目标节点是否被连接到网络上。25 应用层的功能OSI 的最高层，也是离用户最近的层，是计算机网络与用户之间的界面由若干的应用进程或程序组成。网络通过应用层为用户提供多种网络服务。常见应用层服务： 目录服务 电子邮件 文件传输 虚拟终端 26 计算机网络体系结构（层，服务，接口，协议） ISO/OSI 模型（物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层） 数据封装（APDU，PPDU，SPDU，分段，分组或包，帧，比特）物理层1 信息、数据和信号信息：不同形式表达的知识，通信的目的是交换信息数据：信息的载体，可以是数字、文字

26、、声音、图形与图象等形式。在计算机中，以二进制代码表示。同学们所熟悉的数据编码系统有 EBCDIC 和 ASCII 码 三者关系：数据是信息的载体，信息涉及数据的内容和解释，信号则是数据在传输过程中的电磁波表示形式 。 数据通信是指信源和信宿之间传送数据信号的通信方式。数据通信过程是利用通信系统对各种数据信号进行传输、变换和处理的过程。 2 模拟通信就是指在通信信道中传送模拟信号的通信方式。 数字通信就是指在通信信道中传送数字信号的通信方式。 3 传输介质：泛指计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体，特指用来连接各个通信处理设备的物理介质。包括无线与有线两大类。 通信信道：传送信号的一条通道

27、，其建立在传输介质之上，但包括了传输介质和通信设备。同一传输介质上可提供多条信道，一条信道允许一路信号通过。4 模拟信道与数字信道按相应的数据在传输过程中采用的信号方式划分。有线信道与无线信道按信道所基于实现的传输介质划分。5 基带信号（baseband）矩形脉冲信号是二进制比特的典型表达方式，按傅利叶分析，其由直流、低频、高频的多个成分组成。在其频谱中 ，从零开始的能 量集中的一段频率范围称为基本频带，简称基带。基频等于脉冲信号的固有频率。与基带对应的数字信号 称为基带信号。简单说就是将数字信号 1 或 0 直接用两种不同的电压来表示，然后送到线路上去传输。 基带传输在数字信道上直接传送数据

28、的基带信号特点： 抗噪声能力强，成本低，传输速率高 信号衰减严重，只能利用有线介质近距离传输 基带信号频带宽，传输时要占用整个传输介质的带宽6 数字数据编码的任务是如何将二进制比特转换成适合在数字信道上传送的数字信号： 不归零（NRZ，Non-Return to Zero）编码 Manchester 编码 差分 Manchester 编码7 频带传输（宽带传输，broadband）由于基带传输的近距离限制，在远距离传输中通常采用模拟信道。利用模拟信道，传输二进制数据的方法称为频带传输。关键技术问题：如何将计算机中的数字信号转化为适合模拟信道传输的模拟信号（将基带信号进行调制后形成的频分复用模拟

29、信号） 。解决方案将要传送的数字数据“寄载”在载波上，利用数字数据对载波的某些特性（振幅、频率、相位）进行控制，使载波特性发生了变化，然后将变化了的载波送往线路进行传输8 信道带宽与数据传输速率数据传输速率：数据传输中线路上每秒内传输的二进制数据位数，其单位为 bps（bit per second） ，信道的最大传输速率又叫信道容量。信道带宽越宽，一定时间内信道上传输的信息量就越多，则信道容量就越大，传输效率也越高。由脉冲信号的 Fourier 分析可知：脉冲越窄，数据传输速率越高，但为了使信号不失真通过通信信道所需要的信道带宽越高。信道带宽与数据传输速率：限制信道的带宽，就是限制数据传输速率

30、；提高信道的带宽，就是提高数据传输速率。9 多路复用：在一条物理线路上建立多条通信信道的技术意义：多路复用使得在同一传输介质上可传输多个不同信源发出的信号。可充分利用通信线路的传输容量，提高传输介质的利用率 常用多路复用技术： 频分多路复用（ Frequency Division Multiplexing ） 时分多路复用（Time Division Multiplexing） 波分多路复用（Wave-length Division Multiplexing10 基于光的全反射原理制造的光传输介质。在折射率较高的光传输层之外加上折射率较低的包裹层。 直径：m 数量级 不受外界电磁波和噪声的干扰

31、，传输质量高; 安全性与保密性好 数据传输速率高达 Gbps 数量级 类型：单模（注入式激光二极管 ILED/3km ）与多模光纤（发光二极管 /2km ）11 无线传输的信号可以是电磁波的任意形式：无线电波，微波，红外线等不存在有形的物理介质常见形式：无线通信 微波通信 红外通信用途:-移动通信-无线局域网 (WLANs)the IEEE 802.11standards.12 TIA/EIA 是最具影响力的关于网络传输介质的标准：TIA/EIA-568 TIA/EIA-569 TIA/EIA-570 TIA/EIA-606 TIA/EIA-607数据链路层1 数据链路层的功能实现两个相邻的机

32、器间的无差错的传输。利用物理层提供的原始比特流传输服务，检测并校正物理层的传输差错，同时对数据流量进行合理的控制，使得在相邻节点之间构成一条无差错的链路。最终向网络层提供可靠的数据传输服务。比较：传输层的功能-提供端到端的可靠传输2 成 帧数据链路层所传送的不再是原始的比特流，而应具备相应的语法和语义，以达到可靠传输的功能。数据链路层将从网络层接收的分组（Packet)组成帧后传送给物理层，通过物理层传送到对方的数据链路层。帧：数据链路层规定最小的数据传送逻辑单位数据链路层协议要规定帧的类型与格式类型包括控制信息帧与数据信息帧等，格式则3 帧的基本组成域帧中的地址属于物理或硬件地址 网卡地址(

33、局域网) 链路标识(广域网)用于设备或机器的物理寻址4 帧的定界定界就是标识帧的开始与结束常用的帧定界方法： 带字符填充的首尾界符法 带位填充的首尾标志法 字符计数法5 奇偶校验分类垂直奇偶校验：在面向字符的数据传输中，在每个字符的 7 位信息码后附加一个校验位 0 或 1，使整个字符中“1”的个数构成奇数个（奇校验）或偶数个（偶校验） 。水平奇偶校验：在发送字符块的末尾附加一个校验字符，且该字符中的第 i 位是针对所有字符的第i 位所进行的校验。垂直水平奇偶校验垂直奇偶校验和水平奇偶校验技术的综合。对每个字符作垂直校验，对整个字符块作水平校验。6 停止等待协议 ARQ 的优缺点 优点：比较简

34、单 。 缺点：通信信道的利用率不高，也就是说，信道还远远没有被数据比特填满。 为了克服这一缺点，就产生了另外两种协议，即返回连续 ARQ 和选择重传 ARQ。7 数据链路层提供的服务可以将数据链路层设计成能提供各种服务，实际的服务因系统的不同而不同。有三种基本的服务： 无确认的无连接服务 有确认的无连接服务 有确认的面向连接的服务8 流量控制的作用是为了平衡双方的数据吞吐量，使发送方所发出的数据流量，使其发送速率不要超过接收方所能接收的速率。 流量控制的关键是需要有一种信息反馈机制，使发送方能了解接收方是否能接收到 存在各种不同的流量控制机制。如简单的停等协议，而滑动窗口协议则将确认与流量控制

35、巧妙地结合在了一起。9 滑动窗口协议在滑动窗口协议中，每一个要发送的帧都有包含一个序列号，其范围从 0 到某一个值。若帧中用以表达序列号的字段长度为 n，则最大值为 2n-1。任何时候发送方保持着一组序列号，对应于允许发送的帧，并且这些帧被认为在发送窗口内。任何时候接收方也保持着一组序列号，对应于允许接收的帧，并且这些帧被认为在接收窗口内。接收窗口的大小等于发送方未收到接收方的确认之前所能发送的最多帧。发送窗口与接收窗口可以不具有相同的窗口上限与下限，也可不具有相同的窗口大小。在某些协议中，窗口大小在传输过程中还可动态调整10 三种数据传输模式 正常响应模式（Normal Response M

36、ode，简称 NRM） 、异步响应模式 (Asynchronous Response Mode，简称 ARM) 异步平衡模式（Asynchronous Balanced Mode，简称 ABM） 。 11 HDLC 的三种帧类型 1) 信息 (information)帧 2) 监控(supervision)帧 3) 无序号(unnumbered)帧： HDLC 为英文 High level data link control 的缩写，称为高能数据链中控制协议，由 ISO 颁布。前身为 IBM 开发的 SDLC（Synchronous data link control) 面向位的协议（采用 F

37、lag 和位填充） ，支持全双工通信，采用位填充方式成帧，采用滑动窗口进行流量控制 用于广域网 12 PPP 为英文 point-to-point 的缩写，称为点到点协议，由 IETF 颁布。前身为SLIP（ Serial Line IP)。PPP 由一系列的子协议组成，其中包括： 链路控制协议 LCP：用于建立、测试和拆除数据链路的连接，并协商相应的连接选项，包括是否需要身份验证及验证的方式。 网络控制协议 NCP：以独立于网络层的方法来协商网络层所支持的协议，使得PPP 可以支持不同的网络层协议（如后面地学到的 IP 或 IPX）网络层1 网络层的功能 逻辑寻址 路由、交换通信子网的内部结

38、构（数据交换方式）2 涉及将源端发出的数据（分组）经各种途径送到目的端，从源端到目的端可能要经过许多的中间节点。网络层是通信子网的最高层，但是处理端到端数据传输的最低层。通信子网与资源子网的接口，即通信子网的边界。在网络层/传输层的接口上为传输层提供服务。3 网络层的功能规定信息分组的类型与格式。将传输层传递过来的长数据信息拆分为若干个分组即分组的组装、拆卸，确定收发双方的网络地址。路由选择和转发 。 拥塞控制和负载平衡 异构网络的连接为传输层提供不同的服务：面向连接的服务（虚电路） 、面向无连接的服务（数据报） 。4 网络层提供的服务 可靠的面向连接的服务：虚电路服务不可靠的面向无连接的服务

39、：数据报服务5 数据交换的类型线路交换（电路交换） ： 通信需要三个阶段：呼叫建立，传输数据，拆除连接； 特点：时延小，适合于实时性强的交互式通信；对突发性通信不适应，信道利用率低；不具备存储数据或差错控制能力 报文交换 以报文为数据传输单元，在每一报文上附上源地址和目的地址作为信息传送的基本逻辑单位。通信子网中的对其进行缓冲存储与路由转发 特点：非独占信道，存储转发，差错控制，速度转换，广播多发 分组交换（包交换）： 仍基于存储转发原理，但对数据传输单位的作了划分：将长报文或大的数据块分割成小段，为每小段附上地址、分组编号、校验等信息构成一个数据分组（数据包） ，作为存储转发的逻辑数据单元。

40、 特点：固定大小的分组单位较小，可充分利用线路空闲，从而减少了传输延时；出错重传的数据量也大大减少 又分为数据报和虚电路两种不同的包交换6 数据报(Datagram)通信子网借以实现面向无连接服务的工作方式 。为每个分组选择独立的路由，即不同的分组可以走不同的路由。应用： 网络服务（文件服务、打印服务、邮件服务等） 网络管理（共享资源管理、用户管理等）7 路由即路径选择，涉及为源到目标的分组选择一条最佳的传输路径。-何去何从 路由算法在网络层进行最佳路径的选择 不同的路由算法对最佳路径的评判有着不同的标准。 8 路由算法的分类按路由算法能否自动适应网络状态（如通信流量、拓朴结构等）的变化分为：

41、 静态路由（非自适应算法） 动态路由（自适应算法）按路由算法的作用范围分为： 内部路由协议（RIP，OSPF ） 外部路由协议（BGP）动态路由算法又包括： 距离矢量算法（RIP） 路由算法的性能评价 链路状态算法（OSPF）9 路由算法的性能评价正确性（correctness）简单性（simplicity）健壮性（robustness）稳定性（stability ）或收敛性（ convergence）公平性（fairness）最优性（optimality10 IP 协议是网际层的核心协议。提供无连接的数据报传输机制不管源和目标机器是否在一个网络中，或者其间是否存在其他网络，均能提供从源到目标

42、的数据报传输。网际层的数据报称为 IP 数据报。11 版本：数据报协议的版本， IPV4、IPV6头长度：数据报报头的长度，占 4 bit，可表示的最大数值是 15 个单位(一个单位为 4 字节)，因此 IP 的首部长度的最大值是 60 字节。总长：数据报的总长度。216-1 =65535 字节 生存时间：限定数据报生存期的计时器。最长为 28-1=255S 12 IP 地址的编址方法 分类的 IP 地址。这是最基本的编址方法，在 1981 年就通过了相应的标准协议。 子网的划分。这是对最基本的编址方法的改进，其标准RFC 950在 1985 年通过。 构成超网。这是比较新的无分类编址方法。1

43、993 年提出后很快就得到推广应用。13 MAC 地址 第三层 结构化（层次） 由网络的位置所决定(可变 ) 逻辑地址 一个比喻（你的地址） 网络地址 第二层 非结构化（平面） 由网卡决定(不可改变) 物理地址14 三类基本 IP 地址A 类地址共有 27-2 个 A 类网络，每个 A 类网络所拥有的主机数目可达 224-2, 即 16,777,214。A 类地址的范围（二进制表示）：00000001.00000000.00000000.00000000-01111111.11111111.11111111.11111111若采用点十进制（Dotted Decimal Format） ，则为:

44、1.0.0.0-127.255.255.255B 类地址共有 214-2 个 B 类网络，每个 B 类网络所拥有的主机数目可达 216-2 , 即16,777,214。B 类地址的范围（二进制表示）：10000000.00000001.00000000.00000000-10111111.11111111.11111111.11111111若采用点十进制（Dotted Decimal Format） ，则为:128.0.0.0-191.255.255.255C 类地址共有 221-2 个 A 类网络，每个 A 类网络所拥有的主机数目可达 28-2 , 即 254。A 类地址的范围（二进制表示）

45、：11000000.00000000.00000000.00000000-11011111.11111111.11111111.11111111若采用点十进制格式（Dotted Decimal Format） ，则为:192.0.0.0 至 223.255.255.25515 默认网关是指与源主机位于同一网段中的路由器或起路由作用的机器上相应接口的 IP地址。默认网关与源主机具有相同的网络号。 作用：当源和目标位于不同的网络中时，由于源主机无法获取目标 IP 与目标 MAC 地址之间的映射关系。此时若没有默认网关，则源主机不可能与位于不同网络中的目标主机通信。16 路由器第三层的网络互连设备基

46、于 OSI 第三层的有关信息工作。 主要功能：路由与交换通过检查进入数据包的第三层信息，为数据包选择最佳的网络路径，然后将其交换到合适的端口 用于互连不同的第二层网络技术如 IP 路由器可将不同的第二层技术如 Ethernet, Token-ring, FDDI and ATM，帧中继等网络统一在一个 IP 网络中. 除了路由功能外，在大规模网络中，路由器还是最重要的流量平衡设备，并可在路由器上实施安全策略。包过滤功能路由器是 IP 网络的主干设备。 传输层1 传输层存在的必要性由于网络层提供的服务有可靠与不可靠之分，因此要增加传输层为高层提供可靠的端到端通信，以弥补网络层所提供的传输质量的不

47、足。换言之，用户不可能对通信子网加以控制，不可能通过更换性能更好的路由器或增强数据链路层的纠错能力来提高网络层的服务质量，只能依靠所增加的传输层来检测分组的丢失或数据的残缺并采取相应的补救措施 2 传输层的功能完成资源子网中的源主机到目的主机间的可靠的数据传输，使之与当前使用的网络无关。 为高层数据传输建立、维护与拆除传输连接，实现透明的端到端的传输。 提供端到端的错误恢复与流量控制。 信息的分段与合并。 多路复用。 传输层是数据传送的最高层。传输层中完成相应功能的硬件与（或）软件称为传输实体，其可能在操作系统内核中、用户进程内、网络应用程序库中或网络接口卡上3 五类面向连接的传输层协议 TP

48、0（简单类）：适合于 A 型网络，具有可接受的低差错率与低故障通知率。 TP1（基本差错恢复类）：适合于 B 型网络，具有可接受的低差错率与不可接受的高故障通知率（恢复） TP2（复用类）：适合于 A 型网络 TP3（差错恢复与复用类）：适合于 B 型网络 TP4（差错检测与复用类）：适合于 C 型网络，具有不可接受的高差错率（检测与恢复） 4 IP 是一个面向无连接的协议，IP 包的传送可能会出现乱序或丢失；而 TCP 则可提供面向连接的可靠的数据传输服务。 IP 依赖于传输层协议来判断数据包是否丢失从而请求发送方重传。传输层同时也负责按正确的顺序重组数据包。5 TCP 以虚电路的方式 提供应用程序或进程之间端到端的通信TCP 具有以下特性: 面向连接(connection-oriented) 可靠(reliable) 在源端将上层的数据流划分成段（segments）的形式。 在目的端将段（segments）重新整合成数据流 重传机制 流控制6 UDP 在主机之间提供不可靠的数据传输。 UDP 的特性 : 面向无连接 connectionless 不提供对数据的检测 (不可靠 unreliable) 以用户数据