第章計算機網(wǎng)絡(luò)概述

第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概論第1章計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.41.5計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)的分類分組交換技術(shù)OSI和TCP/IP計算機網(wǎng)絡(luò)InternetSOHO移動用戶公司總部分支機構(gòu)1.1計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展回顧計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的歷程，大致可以劃分為以下4個階段。第一階段：20世紀50年代，計算機網(wǎng)絡(luò)開始形成。第二階段：20世紀60年代，ARPANET的研究和成功，實現(xiàn)了分組交換網(wǎng)。ARPANET分為兩部分：通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)，如圖1.1所示。第三階段：20世紀70年代中期，因特網(wǎng)（Internet）開始形成。第四階段：20世紀90年代初開始，計算機網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了前所未有的大發(fā)展。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展具體表現(xiàn)在以下幾個方面。1．因特網(wǎng)迅速擴展和快速發(fā)展1991年，美國成立商業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息交換協(xié)會，允許在因特網(wǎng)上開展商務(wù)活動，各個公司逐漸意識到因特網(wǎng)在宣傳產(chǎn)品、開展商業(yè)貿(mào)易活動上的價值，因特網(wǎng)上的商業(yè)應(yīng)用開始迅速發(fā)展。2．無線局域網(wǎng)和無線城域網(wǎng)快速發(fā)展（1）無線局域網(wǎng)的發(fā)展。（2）無線城域網(wǎng)的發(fā)展。（3）無線自組網(wǎng)、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用受到了高度重視。（4）無線個人區(qū)域網(wǎng)得到了相應(yīng)的發(fā)展。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展3．三網(wǎng)融合促進了寬帶城域網(wǎng)的出現(xiàn)，進一步促進了因特網(wǎng)的發(fā)展“三網(wǎng)融合”使得3種網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)業(yè)務(wù)相互交叉，界限越來越模糊。移動電話用戶能夠通過智能手機看到有線電視網(wǎng)的新聞節(jié)目、訪問Web網(wǎng)站、收發(fā)電子郵件；有線電視網(wǎng)的用戶也希望利用有線電視傳輸網(wǎng)打電話、訪問Web網(wǎng)站、收發(fā)電子郵件；因特網(wǎng)用戶也希望能夠在計算機上收看電視新聞、打電話，如圖1.2所示。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展云計算為“三網(wǎng)融合”與現(xiàn)代信息服務(wù)業(yè)的運行提供了成熟的商業(yè)模式，如圖1.3所示。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)和因特網(wǎng)的產(chǎn)生與發(fā)展4．物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的形成與發(fā)展1999年，在突尼斯舉行的信息社會世界峰會上，ITU發(fā)布的報告系統(tǒng)地介紹了意大利、日本、韓國與新加坡等國家的案例，并提出了“物聯(lián)網(wǎng)時代”的構(gòu)想。對于物聯(lián)網(wǎng)目前有兩種基本的思路：（1）將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)直接接入到因特網(wǎng)中。雖然物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)可能使用電信傳輸網(wǎng)、移動通信3G/4G技術(shù)，然而它們使用的通信協(xié)議不是TCP/IP，因此需要采用“網(wǎng)關(guān)”解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的問題。（2）設(shè)計完全新的網(wǎng)絡(luò)，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)不同的應(yīng)用環(huán)境、流量約束與資源限制的需求。物聯(lián)網(wǎng)預(yù)示著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會在更大范圍、更深層次應(yīng)用的發(fā)展。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和拓撲結(jié)構(gòu)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

計算機網(wǎng)絡(luò)是“以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”。具體說明如下：（1）計算機網(wǎng)絡(luò)建立的目的是將分布在不同地理位置的計算機連接起來，以實現(xiàn)計算機資源的共享。計算機資源是指計算機硬件、軟件與數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)用戶在使用本地計算機資源基礎(chǔ)上，還可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問聯(lián)網(wǎng)的遠程計算機資源，與網(wǎng)絡(luò)中其他計算機共同完成計算任務(wù)。（2）互聯(lián)的計算機沒有明確的主從關(guān)系，每臺計算機既可以聯(lián)網(wǎng)工作，也可以脫網(wǎng)獨立工作，聯(lián)網(wǎng)計算機可以為本地用戶提供服務(wù)，也可以為異地的網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)。（3）聯(lián)網(wǎng)計算機之間的通信必須遵循共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義

計算機網(wǎng)絡(luò)是指地理位置不同，并具有獨立功能的多臺計算機系統(tǒng)由通信設(shè)備和線路連接起來，通過網(wǎng)絡(luò)軟件進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)。“獨立功能”是指每臺計算機的工作是獨立的，任何一臺計算機都不能干預(yù)其他計算機的工作，任意兩臺計算機之間都沒有主從關(guān)系。通信設(shè)備是指完成網(wǎng)絡(luò)連續(xù)所需要的交換設(shè)備，如交換機、路由器等，線路連接包括雙絞線、同軸電纜、光纖、通信衛(wèi)星、紅外線等不同傳輸介質(zhì)。其中網(wǎng)絡(luò)軟件是指網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和實現(xiàn)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是區(qū)別計算機網(wǎng)絡(luò)與一般計算機互聯(lián)系統(tǒng)的標志。網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)交換和通信

這是計算機網(wǎng)絡(luò)最基礎(chǔ)的功能，快速的計算機之間或計算機與終端之間相互傳遞信息如數(shù)據(jù)、程序或文件等。利用這一特點，可將分散在各個地區(qū)的單位或部門用計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來，進行統(tǒng)一的調(diào)配、控制和管理。資源共享

共享計算機網(wǎng)絡(luò)中提供的資源（包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)）是計算機網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的目標之一。計算機的許多資源是十分昂貴的，不可能為每個用戶所擁有。例如，進行復(fù)雜運算的巨型計算機、海量存儲器、高速激光打印機、大型繪圖儀和一些特殊的外部設(shè)備，另外還有大型數(shù)據(jù)庫和大型軟件等。然而這些昂貴的資源都可以為計算機網(wǎng)絡(luò)上的用戶所共享，既可以使用戶減少投資，又可以提高這些昂貴資源的使用效率。提高系統(tǒng)的可靠性和可用性

可靠性的提高體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中計算機彼此互為備用，在單機使用的情況下，如沒有備用機，則計算機一有故障便會導(dǎo)致停機。如果增加備用機，則費用也會極大增加。當(dāng)計算機連成網(wǎng)絡(luò)后，各計算機可以通過網(wǎng)絡(luò)互為后備，當(dāng)某一處計算機發(fā)生故障時，可由別處的計算機代為處理。還可以在網(wǎng)絡(luò)的一些節(jié)點上設(shè)置一定的備用設(shè)備，起到全網(wǎng)絡(luò)公用后備的作用。這樣計算機網(wǎng)絡(luò)就能起到提高系統(tǒng)可靠性及可用性的作用。特別是在地理位置分布很廣且具有實時性管理和不間斷運行要求的系統(tǒng)中，建立計算機網(wǎng)絡(luò)便可保證系統(tǒng)更高的可靠性和可用性。分布式網(wǎng)絡(luò)處理

一般在計算機網(wǎng)絡(luò)中，用戶可根據(jù)問題的實質(zhì)和要求選擇網(wǎng)內(nèi)最合適的資源來處理，以便使問題能迅速而經(jīng)濟地得以解決，對于綜合性大型問題可以采用合適的算法將任務(wù)分散到不同的計算機上進行處理。各計算機連成網(wǎng)絡(luò)也有利于共同協(xié)作進行重大科研課題的開發(fā)和研究。利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還可以將許多小型機或微型機連成具有高性能的分布式計算機系統(tǒng)，使它具有解決復(fù)雜問題的能力，從而使費用極大降低。提高系統(tǒng)性能價格比，易于擴充，便于維護

計算機組成網(wǎng)絡(luò)后，雖然增加了通信費用，但由于資源共享，明顯提高了整個系統(tǒng)的性能價格比，降低了系統(tǒng)的維護費用，且易于擴充，方便系統(tǒng)維護，擴大了應(yīng)用范圍，提高了系統(tǒng)性價比。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在科研教育中的應(yīng)用

通過計算機網(wǎng)絡(luò)，科技人員可以在網(wǎng)上查詢各種文字和資料，可以互相交流，甚至可以在計算機網(wǎng)絡(luò)上進行國際合作研究項目。在教育方面，一方面可以開設(shè)網(wǎng)上學(xué)校，實現(xiàn)遠程授課，學(xué)生在家中或者其他任何方便的地方隨時學(xué)習(xí)，而且利用多媒體技術(shù)，可以使枯燥的教學(xué)更為生動；另一方面，學(xué)生可以隨時提問和討論，實現(xiàn)“面對面”交流。在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用

計算機網(wǎng)絡(luò)可以使企事業(yè)單位和公司內(nèi)部實現(xiàn)辦公自動化，做到各種軟硬件資源共享，如果將內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)聯(lián)入因特網(wǎng)還可以實現(xiàn)異地辦公。企業(yè)可以通過國際互聯(lián)網(wǎng)，搜索市場信息并發(fā)布企業(yè)產(chǎn)品信息，取得良好的經(jīng)濟效益。校園網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

校園網(wǎng)是將校園的計算機、工作站和終端，通過高性能網(wǎng)絡(luò)連接到各種服務(wù)器上，組成分布式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是將大中型計算機資源和其他網(wǎng)內(nèi)資源共享的通信網(wǎng)絡(luò)。校園網(wǎng)是提高教學(xué)、科研水平不可或缺的支撐環(huán)節(jié)。共享資源是校園網(wǎng)最基礎(chǔ)的應(yīng)用，人們通過網(wǎng)絡(luò)更有效地共享信息資源，并提供合作環(huán)境。在通信與娛樂中的應(yīng)用

目前，計算機網(wǎng)絡(luò)所提供的通信服務(wù)包括了廣泛應(yīng)用的電子郵件、網(wǎng)絡(luò)尋呼、BBS、網(wǎng)絡(luò)新聞和IP電話等。另外家庭娛樂正對信息服務(wù)業(yè)產(chǎn)生著巨大的影響，它可以讓人們在家里點播電視和電影節(jié)目。還有，游戲的應(yīng)用也越來越多。計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.網(wǎng)絡(luò)硬件2.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3.網(wǎng)絡(luò)軟件硬件包括：客戶機：指用戶上網(wǎng)使用的計算機，也可以理解為網(wǎng)絡(luò)工作站、節(jié)點機和主機服務(wù)器：是提供某種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的計算機，運算能力強大。網(wǎng)卡：即網(wǎng)絡(luò)適配器，是計算機與傳輸介質(zhì)連接的接口設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備：有集線器、中繼器、網(wǎng)橋、交換機、路由器和網(wǎng)關(guān)。

注意：

分清客戶機與服務(wù)器的真正含義。計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.網(wǎng)絡(luò)硬件2.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3.網(wǎng)絡(luò)軟件主要包括：同軸電纜雙絞線光纜微波衛(wèi)星計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.網(wǎng)絡(luò)硬件2.網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)3.網(wǎng)絡(luò)軟件包括：

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

提示：

計算機網(wǎng)絡(luò)的組成包括網(wǎng)絡(luò)核心和網(wǎng)絡(luò)邊緣兩部分。

進一步討論。計算機網(wǎng)絡(luò)的組成計算機網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)硬件通信線路(傳輸介質(zhì))網(wǎng)絡(luò)軟件客戶機服務(wù)器網(wǎng)卡網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備雙絞線同軸電纜光纜微波衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件計算機網(wǎng)絡(luò)的組成返回1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

連接到網(wǎng)絡(luò)中的計算機等各種設(shè)備稱為結(jié)點;把結(jié)點連成網(wǎng)絡(luò)可以有多種結(jié)構(gòu)，我們稱之為網(wǎng)絡(luò)拓撲?；镜木W(wǎng)絡(luò)拓撲有5種：總線形、星形、樹形、環(huán)形與網(wǎng)狀。總線型環(huán)型星型

網(wǎng)狀型

樹型1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

1．總線形拓撲在總線形拓撲結(jié)構(gòu)中，所有結(jié)點連接在一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上。當(dāng)一個結(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，其他結(jié)點只能接收數(shù)據(jù)。2．星形拓撲在星形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點通過點?點通信線路與中心結(jié)點連接，所以增減結(jié)點非常方便。但中心結(jié)點控制全網(wǎng)的通信，如果它出現(xiàn)故障則可能造成全網(wǎng)癱瘓。3．樹形拓撲在樹形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點按層次進行連接，信息交換主要在上、下結(jié)點之間進行。4．環(huán)形拓撲在環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點通過點?點通信線路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中的數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送。所以，環(huán)中的任何一個結(jié)點出現(xiàn)線路故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。5．網(wǎng)狀拓撲網(wǎng)狀拓撲又稱為無規(guī)則型。在網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。網(wǎng)狀拓撲的優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高。1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)的分類方法有多種，按覆蓋的地理范圍進行分類，計算機網(wǎng)絡(luò)可以分為：個人區(qū)域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)。如圖1.5所示。1.3.1廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展過程可以以ISDN、X.25、WDM與GE這4條路線來表示。如圖1.6所示。1.3.1廣域網(wǎng)

1．X.25分組交換網(wǎng)X.25網(wǎng)是一種典型的公共分組交換網(wǎng)。X.25協(xié)議規(guī)定了用戶終端設(shè)備與X.25交換機之間的接口標準。X.25網(wǎng)傳輸介質(zhì)傳輸誤碼較多；

為了解決誤碼設(shè)計了復(fù)雜控制方案。1.3.1廣域網(wǎng)

2．幀中繼網(wǎng)（FR）（1）傳輸介質(zhì)變成光纖后，誤碼率很低，數(shù)據(jù)傳輸速率高。原來X.25復(fù)雜的防誤碼設(shè)計不必要。（2）大量局域網(wǎng)之間高速互聯(lián)的需求越來越強烈，原來X.25網(wǎng)復(fù)雜協(xié)議不能滿足需要。（3）用戶計算機性能提高，可以承擔(dān)一部分原來由通信子網(wǎng)承擔(dān)的通信處理功能。1.3.1廣域網(wǎng)

3．寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）ISDN從20世紀70年代開始構(gòu)思，80年代開始研究和試驗。1988年，CCITT開始在各國推動ISDN向商用化方向發(fā)展。4．SONET與SDHSDH的發(fā)展經(jīng)歷了以下3個過程：1988年，ITU-T第18研究組通過有關(guān)SDH的3個建議，并在1989年ITU-T的藍皮書上正式登載，它們是：G.707（同步數(shù)字體系的比特率）G.708（同步數(shù)字體系的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點接口）G.709（同步復(fù)用結(jié)構(gòu)），定義了SDH的速率、復(fù)用幀結(jié)構(gòu)、復(fù)用設(shè)備、線路系統(tǒng)、光接口、網(wǎng)絡(luò)管理和信息模型等，從而確立了SDH作為國際標準的地位。1992年，ITU-T增加了十幾個建議書，從而出現(xiàn)國際統(tǒng)一的通信傳輸體制與速率、接口標準。1.3.1廣域網(wǎng)

5．ATM網(wǎng)在已經(jīng)成功研究和應(yīng)用SONET/SDH技術(shù)的基礎(chǔ)上，20世紀90年代早期，電話公司的技術(shù)人員提出了ATM的概念。它建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上，采用面向連接的快速分組交換技術(shù)。在ATM交換方式中，文本、語音、視頻等數(shù)據(jù)都將被封裝為信元，信元長度確定為53B。6．光以太網(wǎng)光以太網(wǎng)利用光纖的巨大帶寬資源與成熟的以太網(wǎng)技術(shù)，為運營商建造新一代的網(wǎng)絡(luò)提供技術(shù)支持。具備以下特征：（1）根據(jù)終端用戶的實際應(yīng)用需求分配帶寬，保證帶寬資源充分、合理應(yīng)用。（2）用戶訪問網(wǎng)絡(luò)資源必須經(jīng)過認證和授權(quán)，確保用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的安全使用。（3）及時獲得用戶的上網(wǎng)時間記錄和流量記錄，支持按上網(wǎng)時間、用戶流量實時計費或包月計費功能。（4）支持VPN和防火墻，可以有效地保證網(wǎng)絡(luò)安全。（5）提供分級的QoS（服務(wù)質(zhì)量）服務(wù)。（6）方便、快速、靈活地適應(yīng)用戶和業(yè)務(wù)的擴展。WAN定義和分類WAN定義：在大范圍區(qū)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)通信服務(wù)，主要用于互連局域網(wǎng)。WAN分類：公用電話網(wǎng)：PSTN綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)：ISDN數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)：E1專線公用分組交換網(wǎng)：X.25幀中繼：FrameRelay異步傳輸模式：ATMWAN交換模式電路交換：基于電話網(wǎng)的電路交換優(yōu)點：時延小、透明傳輸；缺點：帶寬固定，網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。分組交換：以分組為單位存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點：多路復(fù)用，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高；缺點：實時性差。WAN常用設(shè)備WAN的設(shè)計目標：運行在廣闊的地理區(qū)域；通過低速串行鏈路進行訪問；網(wǎng)絡(luò)控制服從公共服務(wù)的規(guī)則；提供全時的或部分時間的連接；連接物理上分離的、遙遠的、甚至全球的設(shè)備。Modem/CSU/DSU路由器廣域網(wǎng)交換機接入服務(wù)器1.3.2局域網(wǎng)

20世紀80年代，局域網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)以太網(wǎng)與令牌總線、令牌環(huán)三足鼎立的局面，并且各自都形成了相應(yīng)的國際標準。后來，局域網(wǎng)有了很快的發(fā)展圖1.9給出了局域網(wǎng)技術(shù)的演變過程。LAN定義LAN定義：通常指幾公里以內(nèi)的，可以通過某種介質(zhì)互聯(lián)的計算機、打印機、modem或其它設(shè)備的集合。特點：距離短、延遲小、數(shù)據(jù)速率高、傳輸可靠。標準（standard）：描述了協(xié)議的規(guī)定，設(shè)定了最簡的性能集。LAN常用設(shè)備LAN的設(shè)計目標：運行在有限的地理區(qū)域；允許網(wǎng)絡(luò)設(shè)備同時訪問高帶寬的介質(zhì)；通過局部管理控制網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限；提供全時的局部服務(wù)；連接物理上相鄰的設(shè)備。HUB交換機路由器中繼器1.3.2局域網(wǎng)

圖1.10所示為按照時間排列的順序局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展情況。1.3.3城域網(wǎng)1．城域網(wǎng)城域網(wǎng)是指覆蓋一個城市范圍的計算機網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)IEEE802委員會的最初表述，城域網(wǎng)是以光纖為傳輸介質(zhì)，能夠提供45～150Mbps的高傳輸速率，支持數(shù)據(jù)、語音與視頻綜合業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)傳輸，可以覆蓋跨度在50～100km的城市范圍，實現(xiàn)高速寬帶傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。早期城域網(wǎng)的首選技術(shù)是光纖環(huán)網(wǎng)，典型的產(chǎn)品是FDDI。1.3.3城域網(wǎng)2．寬帶城域網(wǎng)現(xiàn)代城域網(wǎng)一定是寬帶城域網(wǎng)，它是網(wǎng)絡(luò)運營商在城市范圍內(nèi)組建的、提供各種信息服務(wù)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)的集合。如圖1.11所示。3.無線城域網(wǎng)隨著無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，無線城域網(wǎng)也得到了迅速發(fā)展。1.3.4個人區(qū)域網(wǎng)

1．藍牙技術(shù)藍牙技術(shù)具有以下幾個重要的特點：（1）開放的規(guī)范。（2）近距離無線通信。在計算機外部設(shè)備與通信設(shè)備中有很多近距離連接的纜線，如打印機、掃描儀、鍵盤、鼠標、投影儀與計算機的連接線。（3）語音和數(shù)據(jù)傳輸。iPhone、iPad的出現(xiàn)，使得計算機與智能手機、PDA之間的界線越來越不明顯了。（4）通常，無線頻段與傳輸功率的使用需要有許可證，并且受到嚴格的限制。但藍牙在世界任何地方都能進行通信。2．ZigBee技術(shù)ZigBee的基礎(chǔ)是IEEE802.15.4標準，早期的名字是HomeRF或FireFly。它是一種面向自動控制的近距離、低功耗、低速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1.3.5局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的三網(wǎng)融合

除了計算機網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)與廣播電視網(wǎng)在技術(shù)與業(yè)務(wù)上的三網(wǎng)融合。由于光以太網(wǎng)技術(shù)傳輸速率大提高和傳輸距離大擴展，計算機網(wǎng)絡(luò)中的局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)技術(shù)的三網(wǎng)融合。如圖1.12所示。交換技術(shù)在一種任意拓撲的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的某種轉(zhuǎn)接方式來實現(xiàn)從任一端系統(tǒng)到另一端系統(tǒng)之間接通數(shù)據(jù)通路的技術(shù)，就稱為數(shù)據(jù)交換技術(shù)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)主要是電路交換、存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換。

存儲轉(zhuǎn)發(fā)交換有可以分為分組交換和報文交換。分組交換分成數(shù)據(jù)報和虛電路方式1.4分組交換技術(shù)1.4.1交換方式

1．電路交換電路交換方式與電話交換的工作過程類似。這里，電話換成了計算機（稱為主機），電話交換機換成了數(shù)據(jù)交換機，電話交換網(wǎng)變成了通信子網(wǎng)。工作過程如圖1.13所示。由于電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路（由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成），因而有以下優(yōu)缺點。

①由于通信線路為通信雙方用戶專用，數(shù)據(jù)直達，所以傳輸數(shù)據(jù)的時延非常小。②通信雙方之間的物理通路一旦建立，雙方可以隨時通信，實時性強。③雙方通信時按發(fā)送順序傳送數(shù)據(jù)，不存在失序問題。④電路交換既適用于傳輸模擬信號，也適用于傳輸數(shù)字信號。⑤電路交換的交換的交換設(shè)備（交換機等）及控制均較簡單。缺點：①電路交換的平均連接建立時間對計算機通信來說嫌長。②電路交換連接建立后，物理通路被通信雙方獨占，即使通信線路空閑，也不能供其他用戶使用，因而信道利用低。③電路交換時，數(shù)據(jù)直達，不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進行通信，也難以在通信過程中進行差錯控制。2．報文交換將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)封裝成一個包，這個包稱為報文。報文交換就是在網(wǎng)絡(luò)中直接傳輸報文。但與電路交換不同，它一段一段占用通信線路。優(yōu)點：①報文交換不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶可隨時發(fā)送報文。②由于采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，使之具有下列優(yōu)點：a.在報文交換中便于設(shè)置代碼檢驗和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施，加之交換結(jié)點還具有路徑選擇，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃?；b.在存儲轉(zhuǎn)發(fā)中容易實現(xiàn)代碼轉(zhuǎn)換和速率匹配，甚至收發(fā)雙方可以不同時處于可用狀態(tài)。這樣就便于類型、規(guī)格和速度不同的計算機之間進行通信；c.提供多目標服務(wù)，即一個報文可以同時發(fā)送到多個目的地址，這在電路交換中是很難實現(xiàn)的；d.允許建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)先級，使優(yōu)先級高的報文優(yōu)先轉(zhuǎn)換。③通信雙方不是固定占有一條通信線路，而是在不同的時間一段一段地部分占有這條物理通路，因而大大提高了通信線路的利用率。缺點：①由于數(shù)據(jù)進入交換結(jié)點后要經(jīng)歷存儲、轉(zhuǎn)發(fā)這一過程，從而引起轉(zhuǎn)發(fā)時延（包括接收報文、檢驗正確性、排隊、發(fā)送時間等），而且網(wǎng)絡(luò)的通信量愈大，造成的時延就愈大，因此報文交換的實時性差，不適合傳送實時或交互式業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)。②報文交換只適用于數(shù)字信號。③由于報文長度沒有限制，而每個中間結(jié)點都要完整地接收傳來的整個報文，當(dāng)輸出線路不空閑時，還可能要存儲幾個完整報文等待轉(zhuǎn)發(fā)，要求網(wǎng)絡(luò)中每個結(jié)點有較大的緩沖區(qū)。為了降低成本，減少結(jié)點的緩沖存儲器的容量，有時要把等待轉(zhuǎn)發(fā)的報文存在磁盤上，進一步增加了傳送時延。

總之，若要傳送的數(shù)據(jù)量很大，且其傳送時間遠大于呼叫時間，則采用電路交換較為合適；當(dāng)端到端的通路有很多段的鏈路組成時，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。從提高整個網(wǎng)絡(luò)的信道利用率上看，報文交換和分組交換優(yōu)于電路交換，其中分組交換比報文交換的時延小，尤其適合于計算機之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信。1.4.1交換方式

3．分組交換分組交換將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)預(yù)先分成多個短的、有固定格式的分組。如圖1.14所示。分組交換仍采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)傳輸方式，但將一個長報文先分割為若干個較短的分組，然后把這些分組（攜帶源、目的地址和編號信息）逐個地發(fā)送出去，因此分組交換除了具有報文的優(yōu)點外，與報文交換相比有以下優(yōu)缺點：①加速了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。因為分組是逐個傳輸，可以使后一個分組的存儲操作與前一個分組的轉(zhuǎn)發(fā)操作并行，這種流水線式傳輸方式減少了報文的傳輸時間。此外，傳輸一個分組所需的緩沖區(qū)比傳輸一份報文所需的緩沖區(qū)小得多，這樣因緩沖區(qū)不足而等待發(fā)送的機率及等待的時間也必然少得多。②簡化了存儲管理。因為分組的長度固定，相應(yīng)的緩沖區(qū)的大小也固定，在交換結(jié)點中存儲器的管理通常被簡化為對緩沖區(qū)的管理，相對比較容易。③減少了出錯機率和重發(fā)數(shù)據(jù)量。因為分組較短，其出錯機率必然減少，每次重發(fā)的數(shù)據(jù)量也就大大減少，這樣不僅提高了可靠性，也減少了傳輸時延。④由于分組短小，更適用于采用優(yōu)先級策略，便于及時傳送一些緊急數(shù)據(jù)，因此對于計算機之間的突發(fā)式的數(shù)據(jù)通信，分組交換顯然更為合適些。缺點：①盡管分組交換比報文交換的傳輸時延少，但仍存在存儲轉(zhuǎn)發(fā)時延，而且其結(jié)點交換機必須具有更強的處理能力。②分組交換與報文交換一樣，每個分組都要加上源、目的地址和分組編號等信息，使傳送的信息量大約增大5%～10%，一定程度上降低了通信效率，增加了處理的時間，使控制復(fù)雜，時延增加。③當(dāng)分組交換采用數(shù)據(jù)報服務(wù)時，可能出現(xiàn)失序、丟失或重復(fù)分組，分組到達目的結(jié)點時，要對分組按編號進行排序等工作，增加了麻煩。若采用虛電路服務(wù)，雖無失序問題，但有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路釋放三個過程。1.4.1交換方式

圖1.15給出了報文存儲轉(zhuǎn)發(fā)與分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)過程的比較。（a）報文交換（b）分組交換1.4.2數(shù)據(jù)報方式與虛電路方式1．?dāng)?shù)據(jù)報方式數(shù)據(jù)報是報文分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)的一種形式。在數(shù)據(jù)報方式中，分組傳輸前不需要預(yù)先在源主機與目的主機之間建立“線路連接”。面向無連接的數(shù)據(jù)傳輸,工作過程類似于報文交換。采用數(shù)據(jù)報方式傳輸時，被傳輸?shù)姆纸M稱為數(shù)據(jù)報。數(shù)據(jù)報的前部增加地址信息的字段，網(wǎng)絡(luò)中的各個中間結(jié)點根據(jù)地址信息和一定的路由規(guī)則，選擇輸出端口，暫存和排隊數(shù)據(jù)報，并在傳輸媒體空閑時，發(fā)往媒體乃至最終站點。當(dāng)一對站點之間需要傳輸多個數(shù)據(jù)報時，由于每個數(shù)據(jù)報均被獨立地傳輸和路由，因此在網(wǎng)絡(luò)中可能會走不同的路徑，具有不同的時間延遲，按序發(fā)送的多個數(shù)據(jù)報可能以不同的順序達到終點。因此為了支持數(shù)據(jù)報的傳輸，站點必須具有存儲和重新排序的能力。在數(shù)據(jù)報方式中，分組被獨立的對待，每一個分組都包含終點地址信息，彼此之間相互獨立的尋找路徑，同一份報文的不同分組可能沿著不同的路徑到達終點。在這種技術(shù)中，一個被獨立對待的分組就稱為一個數(shù)據(jù)報。數(shù)據(jù)報方式特點：（1）無連接的工作方式；（2）存在分組失序現(xiàn)象（3）分組頭復(fù)雜；（4）對網(wǎng)絡(luò)故障適應(yīng)性較強圖1.16給出了數(shù)據(jù)報方式的工作原理示意圖。1.4.2數(shù)據(jù)報方式與虛電路方式2．虛電路方式虛電路方式試圖將數(shù)據(jù)報方式與電路交換方式結(jié)合起來，發(fā)揮這兩種方法各自的優(yōu)點，以達到最佳的數(shù)據(jù)交換效果。虛電路電路是面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，工作過程類似于線路交換，不同之處在于此時的電路是虛擬的。采用虛電路方式傳輸時，物理媒體被理解為由多個子信道（稱之為邏輯信道LC）組成，子信道的串接形成虛電路（VC），利用不同的虛電路來支持不同的用戶數(shù)據(jù)的傳輸。虛電路方式就是指通信終端在收發(fā)數(shù)據(jù)之前，先在網(wǎng)絡(luò)中建立一條邏輯連接，在通信過程中，用戶數(shù)據(jù)按照順序沿著該邏輯連接到達終點。虛電路指的是一條邏輯連接，而不是指一條專門的物理通路。同一條線路可能同時被多條虛電路使用。

虛電路方式特點：

（1）面向連接的工作方式；（2）分組按序傳送

（3）分組頭簡單；（4）對故障敏感

采用虛電路進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程（1）虛電路建立：發(fā)送方發(fā)送含有地址信息的特定的控制信息塊（如：呼叫分組），該信息塊途經(jīng)的每個中間結(jié)點根據(jù)當(dāng)前的邏輯信道（LC）使用狀況，分配LC，并建立輸入和輸出LC映射表，所有中間結(jié)點分配的LC的串接形成虛電路（VC）。虛電路構(gòu)造和數(shù)據(jù)傳輸示意圖（2）數(shù)據(jù)傳輸：站點發(fā)送的所有分組均沿著相同的VC傳輸，分組的發(fā)收順序完全相同；（3）虛電路釋放：數(shù)據(jù)傳輸完畢，采用特定的控制信息塊（如：拆除分組），釋放該虛電路。通信的雙方都可發(fā)起釋放虛電路的動作。由于虛電路的建立和釋放需要占用一定的時間，因此虛電路方式不適合站點之間具有頻繁連接和交換短小數(shù)據(jù)的應(yīng)用，例如：交互式的通信圖1.17給出了虛電路方式的工作原理示意圖。1.4.2數(shù)據(jù)報方式與虛電路方式虛電路方式的工作過程分為3個階段：（1）虛電路建立階段。源主機向目的主機發(fā)送建立連接分組給A。（2）數(shù)據(jù)傳輸階段。沿著利用已建立的虛電路以存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式順序傳送分組P1、P2、P3和P4。（3）虛電路釋放階段。在所有的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后，源主機向目的主機發(fā)送釋放連接分組，目的主機發(fā)送對源主機發(fā)分組回應(yīng)。1.4.3面向連接服務(wù)與無連接服務(wù)

1．面向連接服務(wù)面向連接服務(wù)和電話系統(tǒng)的工作模式相似。主要特點：（1）數(shù)據(jù)傳輸過程必須經(jīng)過連接建立、連接維護與釋放連接3個階段。（2）在數(shù)據(jù)傳輸過程中，各個分組不需要攜帶目的結(jié)點的地址。（3）傳輸連接類似一個通信管道，發(fā)送者在一端放入數(shù)據(jù)，接收者從另一端取出數(shù)據(jù)。傳輸?shù)姆纸M順序不變，因此傳輸?shù)目煽啃院?，但是協(xié)議復(fù)雜，通信效率不高。2．無連接服務(wù)無連接服務(wù)與郵政系統(tǒng)服務(wù)的信件投遞過程相似。主要特點是：（1）傳輸數(shù)據(jù)前不需要建立連接，而是直接傳輸。傳輸過程中可以不確認。（2）每個分組都攜帶源結(jié)點與目的結(jié)點地址，各個分組的轉(zhuǎn)發(fā)過程是獨立的。（3）目的主機接收的分組可能出現(xiàn)亂序、重復(fù)與丟失現(xiàn)象。數(shù)據(jù)傳輸可靠性不能保證。1.5OSI和TCP/IP1.5.1協(xié)議與劃分層次1．協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下3個要素組成：（1）語法。即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語義。即語法表達的意思。（3）同步。即事件的先后順序。即誰先發(fā)，發(fā)什么，然后發(fā)什么，最后發(fā)什么。收到后如何回應(yīng)。等等。1.5.1協(xié)議與劃分層次2．層次計算機網(wǎng)絡(luò)非常復(fù)雜，需要解決的問題很多。可以分解成多個小的問題進行處理。特殊之處是它們之間是套用的關(guān)系。把具有獨立功能并且具有上下套用的關(guān)系的模塊稱為層。如圖1.18所示。分層模型采用分層結(jié)構(gòu)的好處

（1）各層之間相互獨立。這樣，某一層只要知道下一層通過界面（接口）所提供的服務(wù)，不需了解其實現(xiàn)的細節(jié)。

（2）靈活性好。若某層發(fā)生變化，只要接口關(guān)系不變，則上下層均不會受到影響。這樣，便于修改、取消某層提供的服務(wù)。

（3）結(jié)構(gòu)上可以分隔開，各層都可以選擇最合適的實現(xiàn)技術(shù)。

（4）整個系統(tǒng)被分解為若干個范圍較小的部分，便于實現(xiàn)、調(diào)試和維護。

（5）每一層的功能和所提供的服務(wù)都有詳細的說明，有助于標準化。1.5.2OSI參考模型

1．OSI參考模型ISO將整個通信功能劃分為7個層次，劃分層次的主要原則是：（1）網(wǎng)中的各結(jié)點都具有相同的層次。（2）不同結(jié)點的同等層具有相同的功能。（3）同一結(jié)點內(nèi)相鄰層之間通過接口通信。（4）每層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)。（5）不同結(jié)點的同等層通過協(xié)議來實現(xiàn)對等層次之間的通信。OSI參考模型結(jié)構(gòu)定義了一個7層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。OSI參考模型OSIRM：開放系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）OSIRM定義了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備所遵守的層次結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：簡化網(wǎng)絡(luò)的操作提供設(shè)備間兼容性和標準接口促進標準化工作結(jié)構(gòu)上可以分隔易于實現(xiàn)和維護1.5.2OSI參考模型

計算機網(wǎng)絡(luò)與OSI參考模型的關(guān)系如圖1.19所示。1.5.2OSI參考模型

2．OSI環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸過程在OSI環(huán)境下，主機之間的數(shù)據(jù)傳輸過程如圖1.20所示。OSI參考模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567底層:負責(zé)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸高層:負責(zé)主機之間的數(shù)據(jù)傳輸開放系統(tǒng)互連參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel）OSI七層功能應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567提供應(yīng)用程序間通信處理數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)加密等建立、維護和管理會話建立主機端到端連接尋址和路由選擇提供介質(zhì)訪問、鏈路管理等比特流傳輸對等通信每一層利用下一層提供的服務(wù)與對等層通信；每一層使用自己的協(xié)議。HostAHostBAPDUPPDUSPDU段Segment包Packet幀F(xiàn)rame比特Bit應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層數(shù)據(jù)封裝與解封裝過程主機主機二層交換機路由器DataDataData應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCPIPTCPMAC+LLCDataIPTCPDataDataDataTCPIPTCPMAC+LLCDataIPTCP1010010111000110100101110001物理層

物理層（PhysicalLayer）是OSI的最底層，它建立在物理通信介質(zhì)的基礎(chǔ)上，作為通信系統(tǒng)和通信介質(zhì)的接口，用來實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路實體間透明的比特（bit）流傳輸。物理層規(guī)定了傳輸介質(zhì)的機械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性。但是物理媒體（或傳輸媒體）不屬于物理層。物理層物理層：定義電壓、接口、線纜標準、傳輸距離等物理層介質(zhì)：同軸電纜（coaxialcable）：細纜和粗纜雙絞線（twistedpair）：UTP、STP光纖（fiber）：單模、多模無線（wireless）：紅外線、藍牙BlueTooth、WLAN技術(shù)應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層物理層局域網(wǎng)與物理層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：中繼器、集線器等；常見接口：10Base-T、100Base-T、100Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX等廣域網(wǎng)與物理層DTE設(shè)備：路由器、終端主機等；DCE設(shè)備：廣域網(wǎng)交換機、Modem、CSU/DSU等；常見接口：RS-232、V.24、V.35等。數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層（DataLinkLayer）的主要功能是在物理層提供比特流傳輸服務(wù)的基礎(chǔ)上，從網(wǎng)絡(luò)層接收數(shù)據(jù)，并加上有意義的比特位形成報文頭部和尾部（用來攜帶地址和其他控制信息），負責(zé)在通信的實體之間建立、維持和拆除數(shù)據(jù)鏈路的連接，在兩個相鄰節(jié)點間的線路上，無差錯地傳送以幀為單位的數(shù)據(jù)。因此，每一幀必須帶有同步、地址、差錯控制以及流量控制等控制信息，負責(zé)將數(shù)據(jù)幀無差錯地從一個站點送達下一個相鄰的站點，即通過一些數(shù)據(jù)鏈幀。路層協(xié)議完成在不太可靠的物理鏈路上實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)據(jù)鏈路層局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層分為2個子層：LLC子層和MAC子層。數(shù)據(jù)鏈路層的功能：物理地址定義網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)鏈路參數(shù)差錯驗證物理介質(zhì)訪問流控制（可選）應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層MAC/物理地址MAC地址有48bit，用16進制數(shù)表示00e0.fc01.2345廠商編號序列號24bits24bits00e0.fc01.2345RomRamLAN與數(shù)據(jù)鏈路層IEEE802標準：定義了系列局域網(wǎng)標準IEEE802.1基本局域網(wǎng)問題IEEE802.2定義LLC子層IEEE802.3以太網(wǎng)標準IEEE802.4令牌總線網(wǎng)IEEE802.5令牌環(huán)網(wǎng)局域網(wǎng)設(shè)備：以太網(wǎng)交換機HUBWAN與數(shù)據(jù)鏈路層WAN數(shù)據(jù)鏈路層標準：HDLCPPPISDNX.25FrameRelayWAN數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備：Modem、ISDN終端適配器CSU/DSU、廣域網(wǎng)交換機網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）關(guān)心的是通信子網(wǎng)的運行控制，主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越通信子網(wǎng)從源傳送到目的地的問題，這就需要在通信子網(wǎng)中進行路由選擇。在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是分組或包，網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇合適的路由，使發(fā)送端的傳輸層所傳下來的分組能夠正確無誤地按照地址找到目的端，并交付給目的端傳輸層，這就是網(wǎng)絡(luò)層的尋址功能。如果在子網(wǎng)中同時出現(xiàn)過多的分組，它們將相互阻塞通路，形成瓶頸，所以網(wǎng)絡(luò)層還需要提供擁塞控制機制以避免此類現(xiàn)象的出現(xiàn)。分組在網(wǎng)絡(luò)傳輸中，必須進行路由選擇、差錯檢測、順序和流量控制。另外，當(dāng)分組要跨越多個通信子網(wǎng)才能到達目的地時，不同網(wǎng)絡(luò)間的尋址方式可以完全不相同，但要解決網(wǎng)際互連的問題。網(wǎng)絡(luò)層編址和路由應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)地址網(wǎng)絡(luò)層地址由兩部分地址組成：網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址。網(wǎng)絡(luò)地址是全局唯一的。IP地址IPX地址網(wǎng)絡(luò)地址主機地址8網(wǎng)絡(luò)地址主機地址1aceb0b1.0000.0c00.6e25路由協(xié)議與可路由協(xié)議可路由協(xié)議：IP、IPX路由協(xié)議：RIP、OSPF、BGP等N2N1N1.H1N1.H2N2.H1面向連接和無連接的服務(wù)面向連接的服務(wù)：適合延遲敏感性應(yīng)用建立連接數(shù)據(jù)傳輸斷開連接無連接的服務(wù)：適合對延遲不敏感的應(yīng)用無需建立連接資源動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議操作網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層表示層會話層傳輸層應(yīng)用層ABCDERouterARouterBRouterC傳輸層

傳輸層（TransportLayer）是OSI參考模型中唯一負責(zé)到端節(jié)點間數(shù)據(jù)傳輸和控制功能的層，其主要任務(wù)是向會話層提供服務(wù)，服務(wù)內(nèi)容包括傳輸連接服務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。前者是指在兩個傳輸層用戶之間負責(zé)建立、維持和在傳輸結(jié)束后拆除傳輸連接；后者則是要求在一對用戶之間提供互相交換數(shù)據(jù)的方法。傳輸層的服務(wù)使高層的用戶可以完全不考慮信息在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層通信的詳細情況，方便用戶使用。

在傳輸層，信息的傳送單位是報文。當(dāng)報文較長時，先把它分成幾個分組，然后再交給下一層網(wǎng)絡(luò)層進行傳輸。傳輸層傳輸層功能：分段上層數(shù)據(jù)；建立端到端連接；將數(shù)據(jù)從一端主機傳送到另一端主機。傳輸層協(xié)議：主要有TCP/IP協(xié)議棧的TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，IPX/SPX協(xié)議棧的SPX協(xié)議等。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層端到端通信應(yīng)用數(shù)據(jù)WWWFTP傳輸數(shù)據(jù)包211028801027Data傳輸層虛電路HostData流量控制流量控制的三種方式：緩存技術(shù)：突發(fā)緩存，空閑發(fā)送。源抑制報文：利用ICMP協(xié)議向源端發(fā)送sourcequench報文。窗口機制：報文中包含窗口字段，用于控制源端一次發(fā)送數(shù)據(jù)的多少。確認技術(shù)Send1,2,3Acknowledge4Send4,5,6Acknowledge4Send4,5,6傳輸層虛電路Host源目的Host高層協(xié)議會話層協(xié)議：SQL、NFS、RPC等；表示層協(xié)議：ASCII、MPEG、JPEG等；應(yīng)用層協(xié)議：文字處理、郵件、電子表格等。應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層主要功能：主機間通信建立、維護、終結(jié)應(yīng)用程序之間的會話主要功能：定義數(shù)據(jù)格式與結(jié)構(gòu)協(xié)商上層數(shù)據(jù)格式主要功能：為應(yīng)用程序進程（比如文字處理、郵件、電子表格）提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會話層

會話層（SessionLayer）是網(wǎng)絡(luò)對話控制器，雖然不參與具體的數(shù)據(jù)傳輸，但對數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐竭M行管理，主要功能是在兩個節(jié)點之間建立、維護和釋放面對用戶的連接，保證每次會話都正常關(guān)閉而不會突然中斷，從而使用戶被掛起。會話層建立和驗證用戶之間的連接，包括口令和登錄確認。它也控制數(shù)據(jù)交換，決定以何種順序?qū)υ拞卧獋魉偷絺鬏攲樱约霸趥鬏斶^程的哪一點需要接收端的確認。表示層

表示層（PresentationLayer）保證了通信設(shè)備之間的互操作性。負責(zé)處理在兩個通信系統(tǒng)間交換信息的表示格式，該層的功能使得兩臺內(nèi)部數(shù)據(jù)表示結(jié)構(gòu)不同的計算機能實現(xiàn)通信。它提供了一種對不同控制碼、字符集和圖形字符等的解釋，而這種解釋是使兩臺設(shè)備都能以相同方式理解相同的傳輸內(nèi)容所必需的。表示層以下的各層只關(guān)心可靠地傳輸比特流，而表示層關(guān)心的是所傳輸內(nèi)容的語法和語義。表示層還負責(zé)為引入的數(shù)據(jù)加密和解密，以及為提高傳輸效率提供必需的數(shù)據(jù)壓縮及解壓等功能。應(yīng)用層

應(yīng)用層（ApplicationLayer）是OSI參考模型的最高層，它是應(yīng)用進程訪問網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的窗口，運用于網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用程序可以直接與較低層的組件通信，或者在請求時進行間接通信，這一層直接為網(wǎng)絡(luò)用戶或應(yīng)用程序提供各種各樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，它是計算機網(wǎng)絡(luò)與最終用戶之間的界面。應(yīng)用層提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)包括文件服務(wù)、打印服務(wù)、報文服務(wù)、目錄服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)管理以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)等。計算機網(wǎng)絡(luò)的層次體系結(jié)構(gòu)TCP/IP模型TCP/IP的層次1）網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層（HosttoNetWorkLayer），也翻譯成主機-網(wǎng)絡(luò)層或網(wǎng)絡(luò)存取層，是TCP/IP的最低層，負責(zé)接收IP數(shù)據(jù)包并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送IP數(shù)據(jù)包，或者從網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，取出IP數(shù)據(jù)包，并把它交給IP層。網(wǎng)絡(luò)接口一般是設(shè)備驅(qū)動程序，如以太網(wǎng)的網(wǎng)卡驅(qū)動程序。在TCP/IP參考模型中并沒有詳細定義這一層的功能，只是指出通信主機必須采用某種協(xié)議連接到網(wǎng)絡(luò)上，并且能夠傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組。具體使用哪種協(xié)議，在本層里并沒有規(guī)定。實際上根據(jù)主機與網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的不同，局域網(wǎng)基本上采用了802系列的協(xié)議，如802.3以太網(wǎng)協(xié)議、802.5令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議，廣域網(wǎng)較常采用的協(xié)議有幀中繼、X.25等。2）網(wǎng)際層

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層（InternetLayer）也稱IP層、網(wǎng)絡(luò)層或網(wǎng)際層，它的主要功能是負責(zé)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)分組。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層相當(dāng)于OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。網(wǎng)際層是整個TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分，最常用的協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP，用來協(xié)助IP報文操作的因特網(wǎng)控制報文協(xié)議ICMP、因特網(wǎng)組管理協(xié)議IGMP、地址解析協(xié)議ARP和逆地址解析協(xié)議RARP。網(wǎng)際層負責(zé)主機之間的通信，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單位是IP數(shù)據(jù)報，最終將數(shù)據(jù)報從源主機發(fā)送到目的主機。主要功能：①將傳輸層送來的報文段或用戶數(shù)據(jù)報裝入IP數(shù)據(jù)報，填完報頭，選擇去往目的主機的路由，將IP數(shù)據(jù)報發(fā)往適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。②對從網(wǎng)絡(luò)接口收到的IP數(shù)據(jù)報，首先檢查其合理性，然后尋址。③處理網(wǎng)際層差錯與控制報文，處理路徑、流控、擁塞等問題。3）傳輸層

傳輸層提供端到端即應(yīng)用程序間的通信，有TCP和UDP兩個協(xié)議，TCP提供了可靠的傳輸（UDP提供不可靠的傳輸）。它與OSI參考模型的傳輸層功能類似，也對高層屏蔽了底層網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)細節(jié)，同時它真正實現(xiàn)了源主機到目的主機的端到端的通信。TCP/IP參考模型的傳輸層完全建立在包交換通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上。

傳輸層傳送的數(shù)據(jù)單位是報文段或用戶數(shù)據(jù)報，為了實現(xiàn)可靠性，傳輸層要進行收發(fā)確認、信息校驗，若數(shù)據(jù)包丟失則進行重傳等。4）應(yīng)用層

在TCP/IP模型中，應(yīng)用層（ApplicationLayer）是TCP/IP協(xié)議族的最高層，它與OSI模型中的高三層的任務(wù)相同，包含了OSI參考模型中會話層、表示層和應(yīng)用層這些高層的協(xié)議的功能。涉及為用戶提供網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為這些應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù)，把用戶的數(shù)據(jù)發(fā)送到底層，為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)接口，應(yīng)用比如Telnet（遠程登錄）、FTP（文件傳輸協(xié)議）、SMTP（簡單郵件傳輸協(xié)議）、HTTP（超文本傳輸協(xié)議）和Gopher等。幾乎所有的應(yīng)用程序都有自己的協(xié)議。1.5.3TCP/IP協(xié)議1．TCP/IP與OSIOSI參考模型的研究對促進計算機網(wǎng)絡(luò)理論體系的形成起到了重要作用。TCP/IP協(xié)議規(guī)定計算機之間通信協(xié)議數(shù)據(jù)單元、格式、報頭與相應(yīng)的動作。TCP/IP協(xié)議分為4個層次：（1）應(yīng)用層。與OSI參考模型的應(yīng)用層、表示層與會話層對應(yīng)。（2）傳輸層。與OSI參考模型的傳輸層對應(yīng)。（3）網(wǎng)際層。與OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層對應(yīng)。（4）網(wǎng)絡(luò)及接口層。與OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層、物理層對應(yīng)。這兩層分開，即為TCP/IP體系5層結(jié)構(gòu)。1.5.3TCP/IP協(xié)議圖1.21給出了TCP/IP體系與OSI參考模型的層次對應(yīng)關(guān)系。1.5.3TCP/IP協(xié)議2．TCP/IP協(xié)議各層功能網(wǎng)絡(luò)及接口層：通過具體網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報。網(wǎng)際層：提供“盡力而為”的網(wǎng)絡(luò)分組傳輸服務(wù)。傳輸層：負責(zé)在應(yīng)用進程之間建立和維護端?端的連接和應(yīng)用層數(shù)據(jù)傳輸。應(yīng)用層：應(yīng)用層協(xié)議可以分為兩類：標準的因特網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議；P2P協(xié)議：專用網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議?；镜腡CP/IP應(yīng)用層協(xié)議及其功能如下。（1）域名系統(tǒng)（DNS）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備名字到IP地址映射服務(wù)功能。（2）文件傳輸協(xié)議（FTP）實現(xiàn)交互式文件傳輸功能。（3）簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）實現(xiàn)電子郵件傳輸功能。（4）遠程登錄協(xié)議（TELNET）實現(xiàn)遠程登錄功能。（5）超文本傳輸協(xié)議（HTTP）實現(xiàn)Web服務(wù)功能。（6）簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（SNMP）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控與管理功能。TCP/IP協(xié)議IP的未來子網(wǎng)規(guī)劃目錄TCP/IP協(xié)議和OSI參考模型TCP/IP協(xié)議棧具有簡單的分層設(shè)計，與OSI參考模型有清晰的對應(yīng)關(guān)系。TCP/IP應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層1234567應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層OSI參考模型TCP/IPTCP/IP協(xié)議棧應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層提供應(yīng)用程序網(wǎng)絡(luò)接口常見協(xié)議：HTTP、FTP、SMTP、DNS、TFTP……建立端到端連接常見協(xié)議：TCP、UDP尋址和路由選擇常見協(xié)議：IP（ICMP、ARP/RARP）物理介質(zhì)訪問常見協(xié)議：Ethernet、PPP、HDLC、FrameRelay、X.25……定義接口與線纜二進制數(shù)據(jù)流傳輸TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)封裝TELNET23FTP20/21SMTP25TFTP69

TCP/UDP6/17

IPPACKETS

FRAMES

BITS應(yīng)用層協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層文件傳輸FTP、TFTP郵件服務(wù)SMTP、POP3網(wǎng)絡(luò)管理SNMP遠程登錄Telnet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)HTTP、DNS、WINS傳輸層協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層TCP（TransmissionControlProtocol）UDP（UserDatagramProtocol）TCP/UDP報文格式0816243116位源端口16位目的端口32位序列號32位確認號URGACKPSHRSTSYNFIN首部長度保留(6位)16位窗口大小16位TCP校驗和16位緊急指針選項數(shù)據(jù)0816243116位源端口16位目的端口16位UDP校驗和數(shù)據(jù)UDP報文格式TCP報文格式16位UDP長度端口號傳輸層協(xié)議用端口號來標識和區(qū)分各種上層應(yīng)用程序。套接字（Socket）＝IP＋端口號HTTPFTPTelnetSMTPDNSTFTPSNMPTCPUDPIP數(shù)據(jù)包套接字8020/2123255369161如何使用TCP端口號服務(wù)器IP：主機Telnet，目的端口23102823源端口目的端口IP地址TCP三次握手建立連接服務(wù)器主機SYN(seq=a)SYN(seq=b，ack＝a+1)SYN(seq=a+1，ack＝b+1)發(fā)送SYN接收SYN，發(fā)送SYN，ACK發(fā)送SYN，建立會話滑動窗口需要修改窗口大小發(fā)送數(shù)據(jù)太快了！len1024win4096len1024win4096len1024win4096ack4097win2048len1024win4096len1024win4096ack6145win2048len1024win4096len1024win4096len1024win4096網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層InternetProtocol(IP)InternetControlMessageProtocol(ICMP)AddressResolutionProtocol(ARP)ReverseAddressResolutionProtocol(RARP)IP報文格式版本報文長度服務(wù)類型總長度標識符標志片偏移生存時間協(xié)議報頭校驗和源IP地址目的IP地址IP選項ARP（地址解析協(xié)議）需要的MAC地址？IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-11IP:/24MAC:00-E0-FC-00-00-12ARPRequestARPReply

對應(yīng)的MAC：00-E0-FC-00-00-12RARP（反向地址解析協(xié)議）我的IP地址是什么？無盤工作站RARPServerRARPRequestRARPReply你的IP地址是ICMP協(xié)議B可達嗎？ICMPEchoRequestICMPEchoReply我在ABTCP/IP協(xié)議IP的未來子網(wǎng)規(guī)劃目錄IPv4取得了極大的成功Internet的快速發(fā)展同IPv4地址的短缺矛盾越來越突出新技術(shù)的應(yīng)用對IP提出了更多的要求IPv6引入IPv4越來越力不從心啦IP為什么要升級以IPv4為核心技術(shù)的Internet獲得巨大成功但IPv4地址資源緊張直接限制了IP技術(shù)應(yīng)用的進一步發(fā)展，到1996年已將80%的A類網(wǎng)絡(luò)地址，50%的B類地址，10%的C類地址全部分配了，有專家估計到2010年IPv4地址將全部用完移動和寬帶技術(shù)的發(fā)展要求更多的IP地址CIDR，VLSM，NAT，混合地址等技術(shù)只能暫時緩解IPv4地址緊張，但無法根本解決地址問題IP地址短缺問題直接加速了IPv4升級的需求電話號碼要升位啦！IPv6主要特點最本質(zhì)的改進——幾乎無限的地址空間地址長度由32位增加到128位其他（錦上添花）：簡單——簡化固定的基本報頭，提高處理效率可擴展——引入靈活的擴展報頭，協(xié)議易擴展即插即用——地址配置簡化，自動配置安全——網(wǎng)絡(luò)層的IPSec認證與加密，端到端安全QoS——新增流標記域移動——MobileIPv6IPv