计算机网络与因特网体系结构

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1、第2章计算机网络与因特网体系结构2.1计算机网络概念2.2因特网体系结构2.3OSI-RM与TCP/IP的关系2.4TCP/IP协议簇2.1计算机网络概念2.1.1计算机网络的产生和发展计算机技术和通信技术的发展和结合，形成了计算机网络。计算机网络是利用通信线路连接起来的，通过通信协议实现资源共享的独立的计算机的集合。20世纪50年代，为了共享远地的计算资源，将终端通过通信线路与远地的计算机相连，构成了面向终端的计算机网络。20世纪60年代末，ARPANET的出现真正标志着计算机网络的形成。20世纪70年代，计算机网络体系结构得到了逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推出了开

2、放系统互连的7层参考模型。20世纪80年代，微型计算机系统的发展和普及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互联的格局。20世纪90年代，WWW的出现和因特网的商业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。TCP/IP也成为了进行网络互联的必选协议。进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速，下一代网络技术的研究如火如荼。2.1.2计算机网络的分类网络的拓扑图是一种抽象，主机和连网设备被抽象为点，通信线路被抽象为线。拓扑图中的点通常称为结点，结点分为：交换结点一般指进行信息转发的连网设备，访问结点一般是指使用或提供服务的主机。网络拓扑图中的线通常称为链路。

3、需要注意的是逻辑结构和物理结构的概念。按照网络的覆盖范围，网络可以划分为：广域网（WideAreaNetwork，WAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）局域网（LocalAreaNetwork，LAN）个域网（PersonalAreaNetwork，PAN）按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。2.1.3网络协议与体系结构1．网络协议及相关概念网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的集合。网络协议包括三个要素：语法规定了信息的结构和格式；语义表明信息要表达的内容；同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。整个

4、计算机网络的实现体现为协议的实现。为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协议的集合通常称为协议簇。协议分层的好处：网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多个简单的问题，从而分而治之；分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能只涉及某一个或几个层次而不是所有层次；分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引入，不会对上层的应用协议产生影响。协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块和软件模块上，在网络中将这些实现特定功能的模块称为实体（Entity）。如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为两个结点对等层（结点

5、A的N+1层与结点B的N+1层）之间遵从本层协议的通信。各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等层中完成相同协议功能的实体称为对等实体。对等实体按协议进行通信，所以协议反映的是对等层的对等实体之间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同遵守的规则和约定的集合。协议中的格式和语义只有对等实体能够理解。对等实体之间数据单元在发送方逐层封装，在接收方的逐层解封装。发送方N层实体从N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元（ServiceDataUnit，SDU）。N层实体只将其视为需要本实体提供服务的数据，将服务数据单元进行封装，使其成为一个对方能够理解的协议数据单元（Protoc

6、olDataUnit，PDU），封装过程实际上是为SDU增加对等实体间约定的协议控制信息（ProtocolControlInformation，PCI）的过程。2．OSI体系结构网络划分为资源子网和通信子网，如图2-3所示。通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访问结点属于资源子网。因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中负责底层通信的部分也应该属于通信子网。20世纪70年代出现了多种网络体系结构。针对这一问题，国际标准化组织ISO提出了著名的开放系统互连参考模型ISO/OSI-RM。OSI采用了如图2-4所示的七层参考模型。

7、2.1.4局域网技术个人计算机的发展和普及促进了局域网的形成。局域网的特点是：网络覆盖范围较小；数据传输速率较高；误码率低；一般为一个单位所独有。以太网是当前占主导地位的分组交换局域网技术，是由Xerox公司的PaloAlto研究中心在20世纪70年代早期发明的。Xerox公司，Intel公司和DEC公司于1978年将以太网进行了标准化。IEEE802组织用IEEE802.3发布了一个与这个标准兼容的标准版本。以太网最初的设计采用总线结构，用同轴电缆作为传输介质。每根以太网电缆直径约为0.5