『壹』 網路體系結構的基本原理
計算機網路由多個互連的結點組成,結點之間要不斷地交換數據和控制信息,要做到有條不紊地交換數據,每個結點就必須遵守一整套合理而嚴謹的結構化管理體系.計算機網路就是按照高度結構化設計方法採用功能分層原理來實現的,即計算機網路體系結構的內容.
網路體系結構及協議的概念
網路體系和網路體系結構
網路體系(Network Architecture):是為了完成計算機間的通信合作,把每台計算機互連的功能劃分成有明確定義的層次,並規定了同層次進程通信的協議及相鄰之間的介面及服務.
網路體系結構:是指用分層研究方法定義的網路各層的功能,各層協議和介面的集合.
計算機網路體系結構
計算機的網路結構可以從網路體系結構,網路組織和網路配置三個方面來描述,網路組織是從網路的物理結構和網路的實現兩方面來描述計算機網路;網路配置是從網路應用方面來描述計算機網路的布局,硬體,軟體和和通信線路來描述計算機網路;網路體系結構是從功能讓來描述計算機網路結構.
網路體系結構最早是由IBM公司在1974年提出的,名為SNA
計算機網路體系結構:是指計算機網路層次結構模型和各層協議的集合
結構化是指將一個復雜的系統設計問題分解成一個個容易處理的子問題,然後加以解決.
層次結構是指將一個復雜的系統設計問題分成層次分明的一組組容易處理的子問題,各層執行自己所承擔的任務.
計算機網路結構採用結構化層次模型,有如下優點:
各層之間相互獨立,即不需要知道低層的結構,只要知道是通過層間介面所提供的服務
靈活性好,是指只要介面不變就不會因層的變化(甚至是取消該層)而變化
各層採用最合適的技術實現而不影響其他層
有利於促進標准化,是因為每層的功能和提供的服務都已經有了精確的說明
網路協議
協議(Protocol)
網路中計算機的硬體和軟體存在各種差異,為了保證相互通信及雙方能夠正確地接收信息,必須事先形成一種約定,即網路協議.
協議:是為實現網路中的數據交換而建立的規則標准或約定.
網路協議三要素:語法,語義,交換規則(或稱時序/定時關系)
注:通信協議的特點是:層次性,可靠性和有效性.
實體(Entity)
實體:是通信時能發送和接收信息的任何軟硬體設施
介面(Interface)
介面:是指網路分層結構中各相鄰層之間的通信
開放系統互連參考模型(OSI/RM)
OSI/RM參考模型
基本概述
為了實現不同廠家生產的計算機系統之間以及不同網路之間的數據通信,就必須遵循相同的網路體系結構模型,否則異種計算機就無法連接成網路,這種共同遵循的網路體系結構模型就是國際標准——開放系統互連參考模型,即OSI/RM.
ISO 發布的最著名的ISO標準是ISO/IEC 7498,又稱為X.200建議,將OSI/RM依據網路的整個功能劃分成7個層次,以實現開放系統環境中的互連性(interconnection), 互操作性(interoperation)和應用的可移植性(portability).
分層原則
ISO將整個通信功能劃分為7個層次,分層原則如下:
網路中各結點都有相同的層次
不同結點的同等層具有相同的功能
同一結點內相鄰層之間通過介面通信
每一層使用下層提供的服務,並向其上層提供服務
不同結點的同等層按照協議實現對等層之間的通信
第七層
應用層
第六層
表示層
第五層
會話層
第四層
傳輸層
第三層
網路層
第二層
數據鏈路層
第一層
物理層
OSI/RM參考模型
OSI/RM的配置管理主要目標就是網路適應系統的要求.
低三層可看作是傳輸控制層,負責有關通信子網的工作,解決網路中的通信問題;高三層為應用控制層,負責有關資源子網的工作,解決應用進程的通信問題;傳輸層為通信子網和資源子網的介面,起到連接傳輸和應用的作用.
ISO/RM的最高層為應用層,面向用戶提供應用的服務;最低層為物理層,連接通信媒體實現數據傳輸.
層與層之間的聯系是通過各層之間的介面來進行的,上層通過介面向下層提供服務請求,而下層通過介面向上層提供服務.
兩個計算機通過網路進行通信時,除了物理層之外(說明了只有物理層才有直接連接),其餘各對等層之間均不存在直接的通信關系,而是通過各對等層的協議來進行通信,如兩個對等的網路層使用網路層協議通信.只有兩個物理層之間才通過媒體進行真正的數據通信.
當通信實體通過一個通信子網進行通信時,必然會經過一些中間節點,通信子網中的節點只涉及到低三層的結構.
OSI/RM中系統間的通信信息流動過程
在OSI/RM中系統間的通信信息流動過程如下:發送端的各層從上到下逐步加上各層的控制信息構成的比特流傳遞到物理信道,然後再傳輸到接收端的物理層,經過從下到上逐層去掉相應層的控制住信息得到的數據流最終傳送到應用層的進程.
由於通信信道的雙向性,因此數據的流向也是雙向的.
比特流的構成:
數據DATA應用層(DATA+報文頭AH,用L7表示)表示層(L7+控制信息PH)會話層(L6+控制信息SH)傳輸層(L5+控制信息TH)網路層(L4+控制信息NH)數據鏈路層(差錯檢測控制信息DT+L3+控制信息DH)物理層(比特流)
OSI/RM各層概述
物理層(Physical Layer)
直接與物理信道直接相連,起到數據鏈路層和傳輸媒體之間的邏輯介面作用.
功能:提供建立,維護和釋放物理連接的方法,實現在物理信道上進行比特流的傳輸.
傳送的基本單位:比特(bit)
物理層的內容:
1)通信介面與傳輸媒體的物理特性
物理層協議主要規定了計算機或終端DTE與通信設備DCE之間的介面標准,包括介面的機械特性,電氣特性,功能特性,規程特性
2)物理層的數據交換單元為二進制比特:對數據鏈路層的數據進行調制或編碼,成為傳輸信號(模擬,數字或光信號)
3)比特的同步:時鍾的同步,如非同步/同步傳輸
4)線路的連接:點—點(專用鏈路),多點(共享一條鏈路)
5)物理拓撲結構:星型,環型,網狀
6)傳輸方式:單工,半雙工,全雙工
典型的物理層協議有RS-232系列,RS449,V.24,V.28,X.20,X.21
數據鏈路層(Data Link Layer)
通過物理層提供的比特流服務,在相鄰節點之間建立鏈路,對傳輸中可能出現的差錯進行檢錯和糾錯,向網路層提供無差錯的透明傳輸.
主要負責數據鏈路的建立,維持和拆除,並在兩個相鄰機電隊線路上,將網路層送下來的信息(包)組成幀傳送,每一幀包括一定數量的數據和一些必要的控制信息.為了保證數據幀的可靠傳輸應具有差錯控制功能.
功能:是在不太可靠的物理鏈路上實現可靠的數據傳輸
傳送的基本單位:幀(Frame)
數據鏈路層內容:
1)成幀:是因要將網路層的數據分為管理和控制的數據單元
2)物理地址定址:標識發送和接收數據幀的節點位置,因此常在數據頭部加上控制信息DH(源,目的節點的地址),尾部加上差錯控制信息DT
3)流量控制:即對發送數據幀的速率進行控制,保證傳輸正確.
4)差錯控制:在數據幀的尾部所加上的尾部控制信息DT
5)接入控制:當多個節點共享通信鏈路時,確定在某一時間內由哪個節點發送數據
常見的數據鏈路層協議有兩類:一是面向字元型傳輸控制規程BSC;一是面向比特的傳輸控制規程HDLC
流量控制技術
(1)停-等流量控制:發送節點在發送一幀數據後必須等待對方回送確認應答信息到來後再發下一幀.接收節點檢查幀的校驗序列,無錯則發確認幀,否則發送否認幀,要求重發.
存在問題:雙方無休止等待(數據幀或確認幀丟失),解決辦法發送後使用超時定時器;重幀現象(收到同樣的兩幀),解決辦法是對幀進行編號
適用:半雙工通信
(2)滑動窗口流量控制:是指對於任意時刻,都允許發送端/接收端一次發送/接收多個幀,幀的序號個數稱為發送/接收窗口大小
適用:全雙工
工作原理:以幀控制段長為8位,則發送幀序號用3bit表示,發送窗口大小為WT=5,接收窗口大小為WR=2為例來說明
發送窗口
01234
12345
重發1
34567
56701
接收窗口
01(0對1錯)
12(1等2對)
12(正確)
34(正確)
……
滑動窗口的大小與協議的關系:
WT >1,WR=1,協議為退回N步的ARQ(自動反饋請求)
WT >1,WR>1,協議為選擇重傳的ARQ
WT =1,WR=1,協議為停-等式的ARQ
網路層(Network Layer)
又稱為通信子網層,是計算機網路中的通信子網的最高層(由於通信子網不存在路由選擇問題),在數據鏈路層提供服務的基礎上向資源子網提供服務.
網路層將從高層傳送下來的數據打包,再進行必要的路由選擇,差錯控制,流量控制及順序檢測等處理,使發送站傳輸層所傳下來的數據能夠正確無誤地按照地址傳送到目的站,並交付給目的站傳輸層.
功能:實現分別位於不同網路的源節點與目的節點之間的數據包傳輸(數據鏈路層只是負責同一個網路中的相鄰兩節點之間鏈路管理及幀的傳輸),即完成對通信子網正常運行的控制.
關鍵技術:路由選擇
傳送信息的基本單位:包(Packer)
網路層採用的協議是X.25分組級協議
網路層的服務:
面向連接服務:指數據傳輸過程為連接的建立,數傳的維持與拆除連接三個階段.如電路交換
面向無連接服務:指傳輸數據前後沒有連接的建立,拆除,分組依據目的地址選擇路由.如存儲轉發
網路層的內容:
邏輯地址定址:是指從一個網路傳輸到另一個網路的源節點和目的節點的邏輯地址NH(數據鏈路層中的物理地址是指在同一網路中)
路由功能:路由選擇是指根據一定的原則和演算法在傳輸通路中選出一條通向目的節點的最佳路由.有非適應型(有隨機式,擴散式,固定式路選法)和自適應型(有孤立的,分布的,集中的路選法)兩種選擇演算法
流量控制:
擁塞控制:是指在通信子網中由於出現過量的數據包而引起網路性能下降的現象.
傳輸層(Transport Layer)
是計算機網路中的資源子網和通信子網的介面和橋梁,完成資源子網中兩節點間的直接邏輯通信.
傳輸層下面的三層屬於通信子網,完成有關的通信處理,向傳輸層提供網路服務;傳輸層上面的三層完成面向數據處理的功能,為用戶提供與網路之間的介面.由此可見,傳輸層在OSI/RM中起到承上啟下的作用,是整個網路體系結構的關鍵.
功能:實現通信子網端到端的可靠傳輸(保證通信的質量)
信息傳送的基本單位:報文
傳輸層採用的協議是ISO8072/3
會話層(Session Layer)
又稱為會晤層,是利用傳輸層提供的端到端的服務向表示層或會話層用戶提供會話服務.
功能:提供一個面向用戶的連接服務,並為會話活動提供有效的組織和同步所必須的手段,為數據傳送提供控制和管理.
信息傳送的基本單位:報文
會話層採用的協議是ISO8326/7
表示層(Presentation Layer)
表示層處理的是OSI系統之間用戶信息的表示問題,通過抽象的方法來定義一種數據類型或數據結構,並通過使用這種抽象的數據結構在各端系統之間實現數據類型和編碼的轉換.
功能:數據編碼,數據壓縮,數據加密等工作
信息傳送的基本單位:報文
表示層採用的協議是ISO8822/3/4/5
應用層(Application Layer)
應用層是計算機網路與最終用戶間的介面,是利用網路資源唯一向應用程序直接提供服務的層.
功能:包括系統管理員管理網路服務所涉及的所有問題和基本功能.
信息傳送的基本單位:用戶數據報文
應用層採用的協議有:用於文件傳送,存取和管理FTAM的ISO8571/1～4;用於虛終端VP的ISO9040/1;用於作業傳送與操作協議JTM的ISO8831/2;用於公共應用服務元素CASE的ISO8649/50
Internet的體系結構
Internet是由無數不同類型的伺服器,用戶終端以及路由器,網關,通信線路等連接組成,不同網路之間,不同類型設備之間要完成信息的交換,資源的共享需要有功能強大的網路軟體的支持,TCP/IP就是能夠完成互聯網這些功能的協議集.
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『貳』 何謂計算機網路的體系結構與網路協議
計算機網路體系結構:是指計算機網路層次結構模型和各層協議的集合
網路中計算機的硬體和軟體存在各種差異,為了保證相互通信及雙方能夠正確地接收信息,必須事先形成一種約定,即網路協議.
協議:是為實現網路中的數據交換而建立的規則標准或約定.
網路協議三要素:語法,語義,交換規則(或稱時序/定時關系)
『叄』 計算機網路第三章（數據鏈路層）
3.1、數據鏈路層概述
概述
鏈路 是從一個結點到相鄰結點的一段物理線路， 數據鏈路 則是在鏈路的基礎上增加了一些必要的硬體（如網路適配器）和軟體（如協議的實現）
網路中的主機、路由器等都必須實現數據鏈路層
區域網中的主機、交換機等都必須實現數據鏈路層
從層次上來看數據的流動
僅從數據鏈路層觀察幀的流動
主機H1 到主機H2 所經過的網路可以是多種不同類型的
注意：不同的鏈路層可能採用不同的數據鏈路層協議
數據鏈路層使用的信道
數據鏈路層屬於計算機網路的低層。 數據鏈路層使用的信道主要有以下兩種類型：
點對點信道
廣播信道
區域網屬於數據鏈路層
區域網雖然是個網路。但我們並不把區域網放在網路層中討論。這是因為在網路層要討論的是多個網路互連的問題，是討論分組怎麼從一個網路，通過路由器，轉發到另一個網路。
而在同一個區域網中，分組怎麼從一台主機傳送到另一台主機，但並不經過路由器轉發。從整個互聯網來看， 區域網仍屬於數據鏈路層 的范圍
三個重要問題
數據鏈路層傳送的協議數據單元是 幀
封裝成幀
封裝成幀 (framing) 就是在一段數據的前後分別添加首部和尾部，然後就構成了一個幀。
首部和尾部的一個重要作用就是進行 幀定界 。
差錯控制
在傳輸過程中可能會產生 比特差錯 ：1 可能會變成 0， 而 0 也可能變成 1。
可靠傳輸
接收方主機收到有誤碼的幀後，是不會接受該幀的，會將它丟棄
如果數據鏈路層向其上層提供的是不可靠服務，那麼丟棄就丟棄了，不會再有更多措施
如果數據鏈路層向其上層提供的是可靠服務，那就還需要其他措施，來確保接收方主機還可以重新收到被丟棄的這個幀的正確副本
以上三個問題都是使用 點對點信道的數據鏈路層 來舉例的
如果使用廣播信道的數據鏈路層除了包含上面三個問題外，還有一些問題要解決
如圖所示，主機A，B，C，D，E通過一根匯流排進行互連，主機A要給主機C發送數據，代表幀的信號會通過匯流排傳輸到匯流排上的其他各主機，那麼主機B，D，E如何知道所收到的幀不是發送給她們的，主機C如何知道發送的幀是發送給自己的
可以用編址（地址）的來解決
將幀的目的地址添加在幀中一起傳輸
還有數據碰撞問題
隨著技術的發展，交換技術的成熟，
在 有線（區域網）領域 使用 點對點鏈路 和 鏈路層交換機 的 交換式區域網 取代了 共享式區域網
在無線區域網中仍然使用的是共享信道技術
3.2、封裝成幀
介紹
封裝成幀是指數據鏈路層給上層交付的協議數據單元添加幀頭和幀尾使之成為幀
幀頭和幀尾中包含有重要的控制信息
發送方的數據鏈路層將上層交付下來的協議數據單元封裝成幀後，還要通過物理層，將構成幀的各比特，轉換成電信號交給傳輸媒體，那麼接收方的數據鏈路層如何從物理層交付的比特流中提取出一個個的幀？
答：需要幀頭和幀尾來做 幀定界
但比不是每一種數據鏈路層協議的幀都包含有幀定界標志，例如下面例子
前導碼
前同步碼：作用是使接收方的時鍾同步
幀開始定界符：表明其後面緊跟著的就是MAC幀
另外乙太網還規定了幀間間隔為96比特時間，因此，MAC幀不需要幀結束定界符
透明傳輸
透明
指某一個實際存在的事物看起來卻好像不存在一樣。
透明傳輸是指 數據鏈路層對上層交付的傳輸數據沒有任何限制 ，好像數據鏈路層不存在一樣
幀界定標志也就是個特定數據值，如果在上層交付的協議數據單元中， 恰好也包含這個特定數值，接收方就不能正確接收
所以數據鏈路層應該對上層交付的數據有限制，其內容不能包含幀定界符的值
解決透明傳輸問題
解決方法 ：面向位元組的物理鏈路使用 位元組填充 (byte stuffing) 或 字元填充 (character stuffing)，面向比特的物理鏈路使用比特填充的方法實現透明傳輸
發送端的數據鏈路層在數據中出現控制字元「SOH」或「EOT」的前面 插入一個轉義字元「ESC」 (其十六進制編碼是1B)。
接收端的數據鏈路層在將數據送往網路層之前刪除插入的轉義字元。
如果轉義字元也出現在數據當中，那麼應在轉義字元前面插入一個轉義字元 ESC。當接收端收到連續的兩個轉義字元時，就刪除其中前面的一個。
幀的數據部分長度
總結
3.3、差錯檢測
介紹
奇偶校驗
循環冗餘校驗CRC(Cyclic Rendancy Check)
例題
總結
循環冗餘校驗 CRC 是一種檢錯方法，而幀校驗序列 FCS 是添加在數據後面的冗餘碼
3.4、可靠傳輸
基本概念
下面是比特差錯
其他傳輸差錯
分組丟失
路由器輸入隊列快滿了，主動丟棄收到的分組
分組失序
數據並未按照發送順序依次到達接收端
分組重復
由於某些原因，有些分組在網路中滯留了，沒有及時到達接收端，這可能會造成發送端對該分組的重發，重發的分組到達接收端，但一段時間後，滯留在網路的分組也到達了接收端，這就造成 分組重復 的傳輸差錯
三種可靠協議
停止-等待協議SW
回退N幀協議GBN
選擇重傳協議SR
這三種可靠傳輸實現機制的基本原理並不僅限於數據鏈路層，可以應用到計算機網路體系結構的各層協議中
停止-等待協議
停止-等待協議可能遇到的四個問題
確認與否認
超時重傳
確認丟失
既然數據分組需要編號，確認分組是否需要編號？
要。如下圖所示
確認遲到
注意，圖中最下面那個數據分組與之前序號為0的那個數據分組不是同一個數據分組
注意事項
停止-等待協議的信道利用率
假設收發雙方之間是一條直通的信道
TD ：是發送方發送數據分組所耗費的發送時延
RTT ：是收發雙方之間的往返時間
TA ：是接收方發送確認分組所耗費的發送時延
TA一般都遠小於TD，可以忽略，當RTT遠大於TD時，信道利用率會非常低
像停止-等待協議這樣通過確認和重傳機制實現的可靠傳輸協議，常稱為自動請求重傳協議ARQ( A utomatic R epeat re Q uest)，意思是重傳的請求是自動進行，因為不需要接收方顯式地請求，發送方重傳某個發送的分組
回退N幀協議GBN
為什麼用回退N幀協議
在相同的時間內，使用停止-等待協議的發送方只能發送一個數據分組，而採用流水線傳輸的發送方，可以發送多個數據分組
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上，利用發送窗口來限制發送方可連續發送數據分組的個數
無差錯情況流程
發送方將序號落在發送窗口內的0~4號數據分組，依次連續發送出去
他們經過互聯網傳輸正確到達接收方，就是沒有亂序和誤碼，接收方按序接收它們，每接收一個，接收窗口就向前滑動一個位置，並給發送方發送針對所接收分組的確認分組，在通過互聯網的傳輸正確到達了發送方
發送方每接收一個、發送窗口就向前滑動一個位置，這樣就有新的序號落入發送窗口，發送方可以將收到確認的數據分組從緩存中刪除了，而接收方可以擇機將已接收的數據分組交付上層處理
累計確認
累計確認
優點:
即使確認分組丟失，發送方也可能不必重傳
減小接收方的開銷
減小對網路資源的佔用
缺點：
不能向發送方及時反映出接收方已經正確接收的數據分組信息
有差錯情況
例如
在傳輸數據分組時，5號數據分組出現誤碼，接收方通過數據分組中的檢錯碼發現了錯誤
於是丟棄該分組，而後續到達的這剩下四個分組與接收窗口的序號不匹配
接收同樣也不能接收它們，講它們丟棄，並對之前按序接收的最後一個數據分組進行確認，發送ACK4， 每丟棄一個數據分組，就發送一個ACK4
當收到重復的ACK4時，就知道之前所發送的數據分組出現了差錯，於是可以不等超時計時器超時就立刻開始重傳，具體收到幾個重復確認就立刻重傳，根據具體實現決定
如果收到這4個重復的確認並不會觸發發送立刻重傳，一段時間後。超時計時器超時，也會將發送窗口內以發送過的這些數據分組全部重傳
若WT超過取值范圍，例如WT=8，會出現什麼情況？
習題
總結
回退N幀協議在流水線傳輸的基礎上利用發送窗口來限制發送方連續發送數據分組的數量，是一種連續ARQ協議
在協議的工作過程中發送窗口和接收窗口不斷向前滑動，因此這類協議又稱為滑動窗口協議
由於回退N幀協議的特性，當通信線路質量不好時，其信道利用率並不比停止-等待協議高
選擇重傳協議SR
具體流程請看視頻
習題
總結
3.5、點對點協議PPP
點對點協議PPP（Point-to-Point Protocol）是目前使用最廣泛的點對點數據鏈路層協議
PPP協議是網際網路工程任務組IEIF在1992年制定的。經過1993年和1994年的修訂，現在的PPP協議已成為網際網路的正式標准[RFC1661，RFC1662]
數據鏈路層使用的一種協議，它的特點是：簡單；只檢測差錯，而不是糾正差錯；不使用序號，也不進行流量控制；可同時支持多種網路層協議
PPPoE 是為寬頻上網的主機使用的鏈路層協議
幀格式
必須規定特殊的字元作為幀定界符
透明傳輸
必須保證數據傳輸的透明性
實現透明傳輸的方法
面向位元組的非同步鏈路：位元組填充法（插入「轉義字元」）
面向比特的同步鏈路：比特填充法（插入「比特0」）
差錯檢測
能夠對接收端收到的幀進行檢測，並立即丟棄有差錯的幀。
工作狀態
當用戶撥號接入 ISP 時，路由器的數據機對撥號做出確認，並建立一條物理連接。
PC 機向路由器發送一系列的 LCP 分組（封裝成多個 PPP 幀）。
這些分組及其響應選擇一些 PPP 參數，並進行網路層配置，NCP 給新接入的 PC 機
分配一個臨時的 IP 地址，使 PC 機成為網際網路上的一個主機。
通信完畢時，NCP 釋放網路層連接，收回原來分配出去的 IP 地址。接著，LCP 釋放數據鏈路層連接。最後釋放的是物理層的連接。
可見，PPP 協議已不是純粹的數據鏈路層的協議，它還包含了物理層和網路層的內容。
3.6、媒體接入控制（介質訪問控制）——廣播信道
媒體接入控制（介質訪問控制）使用一對多的廣播通信方式
Medium Access Control 翻譯成媒體接入控制，有些翻譯成介質訪問控制
區域網的數據鏈路層
區域網最主要的 特點 是：
網路為一個單位所擁有；
地理范圍和站點數目均有限。
區域網具有如下 主要優點 ：
具有廣播功能，從一個站點可很方便地訪問全網。區域網上的主機可共享連接在區域網上的各種硬體和軟體資源。
便於系統的擴展和逐漸地演變，各設備的位置可靈活調整和改變。
提高了系統的可靠性、可用性和殘存性。
數據鏈路層的兩個子層
為了使數據鏈路層能更好地適應多種區域網標准，IEEE 802 委員會就將區域網的數據鏈路層拆成 兩個子層 ：
邏輯鏈路控制 LLC (Logical Link Control)子層；
媒體接入控制 MAC (Medium Access Control)子層。
與接入到傳輸媒體有關的內容都放在 MAC子層，而 LLC 子層則與傳輸媒體無關。 不管採用何種協議的區域網，對 LLC 子層來說都是透明的。
基本概念
為什麼要媒體接入控制（介質訪問控制）？
共享信道帶來的問題
若多個設備在共享信道上同時發送數據，則會造成彼此干擾，導致發送失敗。
隨著技術的發展，交換技術的成熟和成本的降低，具有更高性能的使用點對點鏈路和鏈路層交換機的交換式區域網在有線領域已完全取代了共享式區域網，但由於無線信道的廣播天性，無線區域網仍然使用的是共享媒體技術
靜態劃分信道
信道復用
頻分復用FDM (Frequency Division Multiplexing)
將整個帶寬分為多份，用戶在分配到一定的頻帶後，在通信過程中自始至終都佔用這個頻帶。
頻分復用 的所有用戶在同樣的時間 佔用不同的帶寬資源 （請注意，這里的「帶寬」是頻率帶寬而不是數據的發送速率）。
『肆』 6什麼是計算機網路的體系結構為什麼要採用分層次的結構
計算機網路體系結構是指計算機網路層次結構模型，它是各層的協議以及層次之間的埠的集合。
目前廣泛採用的是國際標准化組織（ISO）1997年提出的開放系統互聯（Open
System Interconnection，OSI）參考模型，習慣上稱為ISO/OSI參考模型。
在OSI七層參考模型的體系結構中，由低層至高層分別稱為物理層、數據鏈路層、網路層、運輸層、會話層、表示層和應用層
原因：為把在一個網路結構下開發的系統與在另一個網路結構下開發的系統互聯起來，以實現更高一級的應用，使異種機之間的通信成為可能，便於網路結構標准化；
並且由於全球經濟的發展使得處在不同網路體系結構的用戶迫切要求能夠互相交換信息；
為此，國際標准化組織ISO成立了專門的機構研究該問題，並於1977年提出了一個試圖使各種計算機在世界范圍內互聯成網的標准框架，即著名的開放系統互連基本參考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Model)。
(4)第三章計算機網路體系結構徐立新ppt擴展閱讀：
OSI模型體系結構：
物理層（Physical，PH）物理層的任務就是為上層提供一個物理的連接，以及該物理連接表現出來的機械、電氣、功能和過程特性，實現透明的比特流傳輸。
數據鏈路層（Data-link，D）實現的主要功能有：幀的同步、差錯控制、流量控制、定址、幀內定界、透明比特組合傳輸等。
網路層（Network，N）網路層的主要任務是為要傳輸的分組選擇一條合適的路徑，使發送分組能夠正確無誤地按照給定的目的地址找到目的主機，交付給目的主機的傳輸層。
傳輸層（Transport，T）傳輸層向上一層提供一個可靠的端到端的服務，使會話層不知道傳輸層以下的數據通信的細節
會話層（Session，S）提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立以及維護應用之間的通信機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。
表示層（Presentation，P）數據的壓縮和解壓縮、加密和解密等工作都由表示層負責。
應用層（Application，A）應用層確定進程之間通信的性質以滿足用戶的需求，以及提供網路與用戶軟體之間的介面服務。
『伍』 計算機網路的體系結構
計算機網路的體系結構
計算機網路體系結構關注三方面內容：網路協議如何分層、各層協議、層間介面。下面是我整理的關於計算機網路的體系結構，希望大家認真閱讀!
一、計算機網路體系結構分層思想
首先，你要對計算機網路有一個模糊的認識---計算機網路是一個十分復雜的系統⊙﹏⊙。看看你電腦上有多少服務，那些服務有著各種協議，小白問度娘都不一定能弄懂。可想而知，對於那些計算機科學家(我覺得當年應該有很多玩通信的工程師吧，臆想而已。對這段歷史感興趣可以參考央視《互聯網時代》)來說，設計一種網路體系結構應該可能也是很難的，復雜度不是一般高啊。
可能你學沒學過匯編語言(Assembly Language)，那麼請自行查資料。如果你學過匯編語言，不管學沒學好，從一開始接觸匯編語言你就會有感覺---這是什麼鬼。然後隨著歷史的發展，在匯編語言的基礎上出現了結構化程序設計語言，比如Fortran、Basic、C。這些結構化編程語言有別於上一代的是書上說的出現了"函數"的概念，從此寫代碼有了質的改變。自上而下，分而治之便是結構化程序設計的核心思想。
同樣，對於計算機網路來說也是這種思路。計算機網路體系結構可以看成一個很大的面向過程程序。如果將所有的內容都寫在一個main函數中，那麼這個程序就太尷尬了，到最後都不知道在寫些什麼了，大大加劇了程序設計的復雜度，以及後來程序維護的.復雜度...等等問題。也就是說不採用分治思想的計算機網路協調性差，設計復雜度高，網路通信出錯可能性也陡增。基於此原因，計算機網路體系結構的"分層"思想誕生了。
"分層"思想，通俗將就是常說的"分而治之"。ARPANET設計時提出的"分層"方法可將龐大而復雜的計算機網路問題，轉化為若干個局部的問題，而這些局部問題可以通過研究逐一攻破，那麼計算機之間通信就成為了可能。
二、OSI/RM模型和TCP/IP協議族的較量
1. OSI/RM
OSI/RM是英文Open System Interconnection Reference Model的縮寫，中文翻譯為"開放系統互聯基本參考模型"。在1983年，ISO發布正式文件後，也就有了現在所謂的七層協議的體系。
2. TCP/IP
TCP/IP並不是單一的協議，而是協議族。分為四層：應用層、運輸層、網際層、網路介面層。
OSI/RM和TCP/IP協議的PK中失敗了，究其原因，我認為主要有如下幾點：
1)OSI/RM 模型各層協議之間有重復功能。這就像寫代碼的時候有重復的代碼，上頭就想抽你倆嘴巴子，錢這么好賺么→_→。
2)OSI/RM 模型層數太多。也就是要說要實現網路互聯，你需要的硬體以及軟體就相對會更多。而且數據傳來傳去多了，運行效率也會降低。
3)OSI/RM 那幫人可能是棒通信領域的專家，這玩意比TCP/IP在實現上得多花不少錢。
基於這些事實，TCP/IP成了非法律上國際標準的事實上國際標准。
三、採用分層體系網路原因總結
1)並不是所有的設備都需要這么多層次。計算機網路中不同設備完成的任務不同，需要的功能也不同。除了計算機網路邊緣部分的端系統需要所有層次協議，其餘計算機網路核心部分部分則不需要這么多層次的協議。而且可以想像，多一層次就意味著多了部分硬體和軟體，成本就會增加。
PS:這里兩圖只是為了說明三層交換機比二層交換機價格高，至於高多少還取決於品牌和帶寬等因素。
2)每層設計實現相對獨立的功能，在層次設計(硬體和軟體設計)完成後，只需要提供向上的介面可供上層調用，。這樣做的好處是就像編程中的函數模塊化設計，我們只要知道高手設計的庫函數的API就行了，不需要具體軟體開發再編寫同樣高質量的代碼，從而服務了代碼搬運工。
3)模塊化協議層次大大的好啊。哪好了?雕版印刷術和活字印刷術的區別。如果某一層的技術發生變化後，只要層間介面不變，只要對某層提供的服務進行修改(添加和修改)即可。你想，這可以省多少錢啊。就像你電腦顯示屏壞了，你總不可能去新買個電腦吧，差不多就這意思。
4)降低實現和維護網路難度。如果那種服務不能使用了，那就查提供此種服務對應的那層，而不需再從頭查起。
;『陸』 什麼是網路體系結構
計算機網路體系結構是指計算機網路層次結構模型，它是各層的協議以及層次之間的埠的集合。在計算機網路中實現通信必須依靠網路通信協議，目前廣泛採用的是國際標准化組織（ISO）1997年提出的開放系統互聯（Open System Interconnection，OSI）參考模型，習慣上稱為ISO/OSI參考模型。
計算機網路體系結構的標准
由國際化標准組織ISO制定的網路體系結構國際標準是 OSI七層模型，但實際中應用最廣泛的是 TCP/IP體系結構。換句話說，OSI七層模型只是理論上的、官方制定的國際標准，而TCP/IP體系結構才是事實上的國際標准。這看起來是不可理喻的，但這卻是實際存在的，是一些歷史原因造成的，無疑這些原因又是復雜的。
OSI標準的制定者以專家、學者為主，他們缺乏實際經驗和商業驅動力，並且OSI標准自身運行效率也不怎麼好。與此同時，由於Inernet在全世界覆蓋了相當大的范圍，並且佔領市場的標準是TCP/IP體系結構，因此導致OSI標准沒有市場背景，也就只是理論上的成果，並沒有過多地應用於實踐。
『柒』 什麼是計算機網路的體系結構
計算機網路體系結構可以從網路體系結構、網路組織、網路配置三個方面來描述，網路組織是從網路的物理結構和網路的實現兩方面來描述計算機網路，網路配置是從網路應用方面來描述計算機網路的布局，硬體、軟體和通信線路來描述計算機網路，網路體系結構是從功能上來描述計算機網路結構。
它是一個分層次的模塊式結構。
從宏觀角度著重剖析了它們之間的聯系，數據通信原理，各層的數據傳輸單元，各層數據封裝原理，以及共同的各層主要功能，各層主要功能實現原理、主要通信協議，以及相關的計算機網路基礎知識。
相互通信的兩個計算機系統必須高度協調工作才行，而這種「協調」是相當復雜的。
「分層」可將龐大而復雜的問題，轉化為若干較小的局部問題，而這些較小的局部問題就比較易於研究和處理。
(7)第三章計算機網路體系結構徐立新ppt擴展閱讀：
網路體系結構的設計考慮：
層次之間的先後次序、任務是按照什麼先後順序來完成、層次之間的通信介面、任務的每個步驟之間如何協調
網路體系結構分層的好處：
促進標准化、各層相互獨立，技術升級和擴展靈活性好、便於方案設計和維護
參考資料：
網路-計算機網路體系結構
『捌』 計算機網路的分層體系結構
第一層：物理層（PhysicalLayer)，規定通信設備的機械的、電氣的、功能的和過程的特性，用以建立、維護和拆除物理鏈路連接。具體地講，機械特性規定了網路連接時所需接插件的規格尺寸、引腳數量和排列情況等；電氣特性規定了在物理連接上傳輸bit流時線路上信號電平的大小、阻抗匹配、傳輸速率距離限制等；功能特性是指對各個信號先分配確切的信號含義，即定義了DTE和DCE之間各個線路的功能；規程特性定義了利用信號線進行bit流傳輸的一組操作規程，是指在物理連接的建立、維護、交換信息是，DTE和DCE雙放在各電路上的動作系列。
在這一層，數據的單位稱為比特（bit）。
屬於物理層定義的典型規范代表包括：EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。
第二層：數據鏈路層（DataLinkLayer):在物理層提供比特流服務的基礎上，建立相鄰結點之間的數據鏈路，通過差錯控制提供數據幀（Frame）在信道上無差錯的傳輸，並進行各電路上的動作系列。
數據鏈路層在不可靠的物理介質上提供可靠的傳輸。該層的作用包括：物理地址定址、數據的成幀、流量控制、數據的檢錯、重發等。
在這一層，數據的單位稱為幀（frame）。
數據鏈路層協議的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、幀中繼等。
第三層是網路層(Network layer)
在計算機網路中進行通信的兩個計算機之間可能會經過很多個數據鏈路，也可能還要經過很多通信子網。網路層的任務就是選擇合適的網間路由和交換結點， 確保數據及時傳送。網路層將數據鏈路層提供的幀組成數據包，包中封裝有網路層包頭，其中含有邏輯地址信息- -源站點和目的站點地址的網路地址。
如果你在談論一個IP地址，那麼你是在處理第3層的問題，這是「數據包」問題，而不是第2層的「幀」。IP是第3層問題的一部分，此外還有一些路由協議和地址解析協議（ARP）。有關路由的一切事情都在第3層處理。地址解析和路由是3層的重要目的。網路層還可以實現擁塞控制、網際互連等功能。
在這一層，數據的單位稱為數據包（packet）。
網路層協議的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。
第四層是處理信息的傳輸層(Transport layer)。第4層的數據單元也稱作數據包（packets）。但是，當你談論TCP等具體的協議時又有特殊的叫法，TCP的數據單元稱為段（segments）而UDP協議的數據單元稱為「數據報（datagrams）」。這個層負責獲取全部信息，因此，它必須跟蹤數據單元碎片、亂序到達的數據包和其它在傳輸過程中可能發生的危險。第4層為上層提供端到端（最終用戶到最終用戶）的透明的、可靠的數據傳輸服務。所為透明的傳輸是指在通信過程中傳輸層對上層屏蔽了通信傳輸系統的具體細節。
傳輸層協議的代表包括：TCP、UDP、SPX等。
第五層是會話層(Session layer)
這一層也可以稱為會晤層或對話層，在會話層及以上的高層次中，數據傳送的單位不再另外命名，統稱為報文。會話層不參與具體的傳輸，它提供包括訪問驗證和會話管理在內的建立和維護應用之間通信的機制。如伺服器驗證用戶登錄便是由會話層完成的。
第六層是表示層(Presentation layer)
這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數據從適合於某一用戶的抽象語法，轉換為適合於OSI系統內部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉換數據服務。數據的壓縮和解壓縮， 加密和解密等工作都由表示層負責。
第七層應用層(Application layer)，應用層為操作系統或網路應用程序提供訪問網路服務的介面。
應用層協議的代表包括：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
『玖』 請問什麼是網路體系結構為什麼要定義網路體系結構
計算機網路7層開放系統互聯(open systems interconnection, OSI)標准.其核心內容包含高,中,低三大部分,高層是面向網路應用,低層是面向網路通信的各種功能劃分,而中間層是起信息轉換,信息交換(或轉接)和傳輸路徑選擇等作用,即路由選擇核心.
為進行網路中的數據交換而建立的規則,標准或約定稱為網路協議.網路協議主要由下列三個要素組成: 語法,語義和同步(指事件實現中順序的詳細說明).
網路的體系結構定義:指計算機網路的各層及其協議的集合(architecture).或精確定義為這個計算機網路及其部件所應完成的功能.計算機網路的體系結構綜合了OSI和TCP/IP的優點,本身由5層組成:應用層,運輸層,網路層,物理層和數據鏈路層.
為的就是安全和有個全世界公用的標准來限制
『拾』 計算機網路的組成和體系結構
一、計算機網路的基本組成
計算機網路是一個很復雜的系統，它由許多計算機軟體、硬體和通信設備組合而成。下面對一個計算機網路所需的主要部分，即伺服器、工作站、外圍設備、網路軟體作簡要介紹。
1.伺服器（Server）
在計算機網路中，伺服器是整個網路系統的核心，一般是指分散在不同地點擔負一定數據處理任務和提供資源的計算機，它為網路用戶提供服務並管理整個網路，它影響著網路的整體性能。一般在大型網路中採用大型機、中型機和小型機作為網路伺服器，可保證網路的可靠性。對於網點不多，網路通信量不大，數據安全性要求不太高的網路，可以選用高檔微機作網路伺服器。根據伺服器在網路中擔負的網路功能的不同，又可分為文件伺服器、通信伺服器和列印伺服器等。在小型區域網中，最常用的是文件伺服器。一般來說網路越大、用戶越多、伺服器負荷越大，對伺服器性能要求越高。
2.工作站（Workstation）
工作站有時也稱為「節點」或「客戶機（Client）」，是指通過網路適配器和線纜連接到網路上的計算機，是網路用戶進行信息處理的個人計算機。它和伺服器不同，伺服器是為整個網路提供服務並管理整個網路，而工作站只是一個接入網路的設備，它保持原有計算機的功能，作為獨立的計算機為用戶服務，同時又可按一定的許可權訪問伺服器，享用網路資源。
工作站通常都是普通的個人計算機，有時為了節約經費，不配軟、硬碟，稱為「無盤工作站」。
3.網路外圍設備
是指連接伺服器和工作站的一些連線或連接設備，如同軸電纜、雙絞線、光纖等傳輸介質，網卡（NIC）、中繼器（Repeater）、集線器（Hub）、交換機（Switch）、網橋（Bridge）等，又如用於廣域網的設備：數據機（Modem）、路由器（Router）、網關（Gateway）等，介面設備：T型頭、BNC連接器、終端匹配器、RJ45頭、ST頭、SC頭、FC頭等。
4.網路軟體
前面介紹的都是網路硬體設備。要想網路能很好地運行，還必須有網路軟體。
通常網路軟體包括網路操作系統（NOS）、網路協議軟體和網路通信軟體等。其中，網路操作系統是為了使計算機具備正常運行和連接上網的能力，常見的網路操作系統有UNIX、Linux、Novell Netware、Windows NT、Windows 2000 Server、Windows XP等；網路協議軟體是為了各台計算能使用統一的協議，可以看成是計算機之間相互會話使用的語言；而運用協議進行實際的通信則是由通信軟體完成的。
網路軟體功能的強弱直接影響到網路的性能，因為網路中的資源共享、相互通信、訪問控制和文件管理等都是通過網路軟體實現的。
二、計算機網路的拓撲結構
所謂計算機網路的拓撲結構是指網路中各結點（包括連接到網路中的設備、計算機）的地理分布和互連關系的幾何構形，即網路中結點的互連模式。
網路的拓撲結構影響著整個網路的設計、功能、可靠性和通信費用等指標，常見的網路拓撲結構有匯流排型、星型、環型等，通過使用路由器和交換機等互連設備，可在此基礎上構建一個更大網路。
1.匯流排型
在匯流排型結構中，將所有的入網計算機接入到一條通信傳輸線上，為防止信號反射，一般在匯流排兩端連有終端匹配器如圖6-1（a）。匯流排型結構的優點是信道利用率高，可擴充性好，結構簡單，價格便宜。當數據在匯流排上傳遞時，會不斷地「廣播」，第一節點均可收到此信息，各節點會對比數據送達的地址與自己的地址是否相同，若相同，則接收該數據，否則不必理會該數據。缺點是同一時刻只能有兩個網路結點在相互通信，網路延伸距離有限，網路容納的節點數有限。在匯流排上只要有一個結點連接出現問題，會影響整個網路運行，且不易找到故障點。
圖6-1 網路拓撲結構
2.星型
在星型結構中，以中央結點為中心，其他結點都與中央結點相連。每台計算機通過單獨的通信線路連接到中央結點，由該中央結點向目的結點傳送信息，如圖6-1（b），因此，中央結點必須有較強的功能和較高的可靠性。
在已實現的網路拓撲結構中，這是最流行的一種。跟匯流排型拓撲結構相比，它的主要的優勢是一旦某一個電纜線段被損壞了，只有連接到那個電纜段的主機才會受到影響，結構簡單，建網容易，便於管理。缺點是該拓撲是以點對點方式布線的，故所需線材較多，成本相對較高，此外中央結點易成為系統的「瓶頸」，且一旦發生故障，將導致全網癱瘓。
3.環型
在環型結構中，如圖6-1（c）所示，各網路結點連成封閉環路，數據只能是單向傳遞，每個收到數據包的結點都向它的下一結點轉發該數據包，環游一圈後由發送結點回收。當數據包經過目標結點時，目標結點根據數據包中的目標地址判斷出是自己接收，並把該數據包拷貝到自己的接收緩沖中。
環型拓撲結構的優點是：結構簡單，網路管理比較簡單，實時性強。缺點是：成本較高，可靠性差，網路擴充復雜，網路中若有任一結點發生故障都會使整個網路癱瘓。
三、計算機網路的體系結構
要弄清網路的體系結構，需先弄清網路協議是什麼。
網路協議是兩台網路上的計算機進行通信時使用的語言，是通信的規則和約定。為了在網路上傳輸數據，網路協議定義了數據應該如何被打成包、並且定義了在接收數據時接收計算機如何解包。在同一網路中的兩台計算機為了相互通信，必須運行同一協議，就如同兩個人交談時，必須採用對方聽得懂的語言和語速。
由於網路結點之間的連接可能是很復雜的，因此，為了減少協議設計的復雜性，在制定協議時，一般把復雜成分分解成一些簡單成分，再將它們復合起來，而大多數網路都按層來組織，並且規定：（1）一般是將用戶應用程序作為最高層，把物理通信線路作為最低層，將其間再分為若干層，規定每層處理的任務，也規定每層的介面標准；（2）每一層向上一層提供服務，而與再上一層不發生關系；（3）每一層可以調用下一層的服務傳輸信息，而與再下一層不發生關系。（4）相鄰兩層有明顯的介面。
除最低層可水平通信外，其他層只能垂直通信。
層和協議的集合被稱為網路的體系結構。為了幫助大家理解，我們從現實生活中的一個例子來理解網路的層次關系。假如一個只懂得法語的法國文學家和一個只懂得中文的中國文學家要進行學術交流，那麼他們可將論文翻譯成英語或某一種中間語言，然後交給各自的秘書選一種通信方式發給對方，如圖6-2所示。
圖6-2 中法文學家學術交流方式
下面介紹兩個重要的網路體系結構：OSI參考模型和TCP/IP參考模型。
1.OSI參考模型
由於世界各大型計算機廠商推出各自的網路體系結構，不同計算機廠商的設備相互通信困難。為建立更大范圍內的計算機網路，必然要解決異構網路的互連，因而國際標准化組織ISO於1977年提出「開放系統互連參考模型」，即著名的OSI（Open system interconnection/Reference Model）。它將計算機網路規定為物理層、數據鏈路層、網路層、傳輸層、會話層、表示層、應用層等七層，受到計算機界和通信界的極大關注。
2.TCP/IP參考模型
TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet protocol）協議是Internet使用的通信協議，由ARPANET研究中心開發。TCP/IP是一組協議集（Internet protocol suite），而TCP、IP是該協議中最重要最普遍使用的兩個協議，所以用TCP/IP來泛指該組協議。
TCP/IP協議的體系結構被分為四層：
（1）網路介面層 是該模型的最低層，其作用是負責接收IP數據報，並通過網路發送出去，或者從網路上接收網路幀，分離IP數據報。
（2）網路層 IP協議被定義駐留在這一層中，它負責將信息從一台主機傳到指定接收的另一台主機。主要功能是：定址、打包和路由選擇。
（3）傳輸層 提供了兩個協議用於數據傳輸，即傳輸控制協議TCP和通用數據協議UDP，負責提供准確可靠和高效的數據傳送服務。
（4）應用層 位於TCP/IP最高層，為用戶提供一組常用的應用程序協議。例如：簡單郵件傳輸協議SMTP、文件傳協議FTP、遠程登錄協議Telnet、超文本傳輸協議HTTP（該協議是後來擴充的）等。隨著Internet的發展，又開發了許多實用的應用層協議。
圖6-3是TCP/IP模型和OSI模型的簡單比較：
圖6-3 TCP/IP模型和OSI模型的對比