⑴ 計算機網路：數據鏈路層
互聯網是指很多異構的網路由路由器聯系起來的一個大網路。在研究這個大網路之前，我們要庖丁解牛，先研究其局部和單元。最小的網路單元就是區域網，區域網是一個單位所擁有，且地理范圍和站點數量都很有限。
區域網內的計算機通信不需要路由器，所以不會用到網路層的協議，而是依賴數據鏈路層。
上圖說明了數據鏈路層在整個互聯網體系中的位置。數據鏈路層的信道分為兩種：
在點到點信道的數據鏈路層協議上，可以採用簡化的三層模型。無論是主機和主機，主機和路由器，或者兩個路由器之間，我們都可以看成結點和結點之間的通信。
數據鏈路層不必考慮物理層是如何實現比特傳輸的細節，我們甚至可以簡單設想，節點A沿著數據鏈路層的水平方向把幀輸出給結點B。
數據鏈路層的協議有多個，但有三個共性問題。
從上圖可以得出以下結論：
利用轉義字元（ESC，十六進制編碼0x1B）來解決幀的數據部分包含控制字元的問題
信道往往不是理想的，所以通信會帶來誤差。常用誤碼率來衡量傳輸誤差。誤碼率BER（bit error rate）等於錯誤的比特佔全部比特的百分比。
那麼我們怎麼知道所接受到的幀有沒有錯誤比特呢？這就需要校驗機制，目前數據鏈路層廣泛採用循環冗餘校驗CRC（(Cyclic Rendancy Check）。其原理是在幀的數據部分後面加上冗餘碼（FCS），接受方利用冗餘碼校驗數據部分。具體細節請參考《計算機網路》。
綜上，封裝成幀和透明傳輸保證收到完整的幀，差錯檢驗保證收到正確的幀。這三種機制能保證幀的無差錯傳輸，但不能保證可靠傳輸（發送什麼就接收到什麼）。造成不可靠傳輸的原因有兩類：
1. 幀中的比特錯誤
2. 幀重復，幀丟失，幀失序
數據鏈路層的幀的三種機制只能消除第一種錯誤，至於第二種則需要確認和重傳機制。在早期互聯網中，數據鏈路層曾經保證可靠傳輸，但隨著光纖技術的發展，誤碼率大大下降，數據鏈路層就採用了簡單的不可靠傳輸協議，把可靠運輸的實現放在了運輸層中。實踐證明，這樣可以提高通信效率。
最後，我們可以看到，計算機網路本質是通信問題，裡麵包含了很多通信元素：完整，誤差，校驗，重復，丟失，失序，可靠傳輸等。
⑵ 運輸層知識要點——謝希仁《計算機網路》
為了在計算機網路中有條不紊地交換數據，就必須遵守一些事先約定好的規則。這些規則明確規定了所 交換數據的格式 以及有關的 同步 問題。
同步的含義：在一定條件下應當發生什麼事件，因而含有時序的意思。
網路協議：為進行網路中的數據交換而建立的規則、標准或約定。
網路協議由以下三個要素組成：
1）語法：即數據與控制信息的結構或格式
2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種反應
3）同步：即事件實現順序的詳細說明
一、運輸層協議的概述
1.1 進程之間的通信
1.2 運輸層的兩個主要協議
1.3 運輸層的埠
二、用戶數據報協議UDP
2.1 UDP概述
2.2 UDP的首部格式
三、傳輸控制協議TCP概述
3.1 TCP的最主要的特點
3.2 TCP的連接
四、可靠傳輸的工作原理
4.1 停止等待協議
4.2 連續ARQ協議
五、TCP報文段的首部格式
六、TCP可靠傳輸的實現
6.1 以位元組為單位的滑動窗口
6.2 超時重傳時間的選擇
6.3 選擇確認SACK
七、TCP的流量控制
7.1 利用滑動窗口實現流量控制
7.2 必須考慮傳輸效率
八、TCP的擁塞控制
8.1 擁塞控制的一般原理
8.2 幾種擁塞控制方法
8.3 隨機早期檢測RED
九、TCP的運輸連接管理
9.1 TCP的連接建立
9.2 TCP的連接釋放
9.3 TCP的有限狀態機
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1.1 進程之間的通信
1.只有主機的協議棧才有運輸層，而網路核心部分中的路由器在轉發分組時都只用到了下三層的功能
2.兩個主機進行通信就是兩個主機中的應用進程互相通信。從運輸層的角度看，通信的真正端點並不是主機而是主機中的進程。（IP協議能把分組送到目的主機）
網路層時為主機之間提供邏輯通信，而運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。
3.運輸層一個重要功能——復用、分用。 （應用進程復用、分用運輸層）
1.2 運輸層的兩個主要協議
1.UDP—User Datagram Protocol 用戶數據報協議（無連接）：DNS/RIP/DHCP/SNMP/NFS
TCP—Transmission Control Protocol 傳輸控制協議（面向連接）：SMTP/TELNET/HTTP/ FTP
1.3 運輸層的埠
問題：為了使運行不同操作系統的計算機的應用進程能夠互相通信，就必須使用統一的方法（而這種方法必須與特定操作系統無關）對TCP/IP體系的應用進程進行標識。
為什麼不用進程號來區分？（第一，不同操作系統的進程標識符不同；第二，用功能來識別，而不是進程，例如郵件服務功能，而不管具體是哪個進程）
解決方案：在運輸層使用協議埠號，即埠。軟體埠是應用層的各種協議進程與運輸實體進行層間交互的一種地址。（埠號只具有本地意義，只是為了標識本計算機應用層中各個進程在和運輸層交互時的層間介面。）
埠分為兩大類：
1）伺服器使用的埠號：熟知埠號或系統埠號（0~1023）；登記埠號（1024~49151）
2）客戶端使用的埠號：49152~65535
2.1 UDP概述
1.UDP只在IP的數據報服務至上增加了很少一點功能，就是復用、分用以及差錯檢測功能
2.特點
1）無連接
2）盡最大努力交付
3）面向報文 （不合並、不拆分、保留這些報文的邊界）
4）UDP沒有擁塞控制
5）UDP支持一對一、一對多、多對一和多對多的交互通信
6）UDP的首部開銷小，只有8位元組
應用進程本身可以在不影響應用的實時性的前提下，增加一些提高可靠性的措施，如採用前向糾錯或重傳已丟失的報文。
2.2 UDP的首部格式
1.traceroute 讓發送的UDP用戶數據報故意使用一個非法的UDP埠號，接收方丟棄報文，並由ICMP（網路控制報文協議）發送「埠不可達」差錯報文給發送方。
2.計算檢驗和。IP數據報的校驗和只檢驗IP數據報的首部，但UDP的校驗和是把首部和數據部分一起都檢驗。（12位元組的首部+真正的首部+數據來進行校驗和的計算）
Q1.為什麼計算校驗和要加12位元組的偽首部
Q2.計算校驗和的原理是什麼？
3.1 TCP的最主要的特點
1.面向連接的運輸層協議（建立連接、傳輸數據、釋放連接）
2.點對點，每一條TCP連接只能有兩個端點
3.可靠交付（無差錯、不丟失、不重復、並且按序到達）
4.全雙工通信。TCP連接的兩端都設有發送緩存和接收緩存。
5.面向位元組流。（流指的是流入到進程或從進程流出的位元組序列；面向位元組流：TCP把應用程序交下來的數據看成是一連串的無結構位元組流。 接收方的應用程序必須有能力識別接收到的位元組流，把它還原成有意義的應用層數據。 因此TCP可以根據窗口值和當前網路狀況調整發送的報文長度。劃分短一點，或者積累到足夠多再發送出去。）
3.2 TCP的連接
1.TCP把連接作為最基本的抽象。
2.每一條TCP連接有兩個端點。TCP連接的端點叫作套接字。
套接字soket = （IP地址：埠號）
每一條TCP連接唯一地被通信兩端的兩個端點（即兩個套接字）所確定。
TCP連接 ::= {socket1, socket2}
理想的傳輸條件有以下兩個特點：
1）傳輸信道不產生差錯
2）不管發送方以多快的速度發送數據，接收方總是來得及處理收到的數據
實際的網路並不具備，因此：
1）出現差錯時，讓發送方重傳
2）接收方來不及處理時，及時告訴發送方適當降低發送數據的速度
4.1 停止等待協議
1.「停止等待」就是沒發送完一個分組就停止發送，等待對方的確認，在收到確認後再發送下一個分組。
2.超時重傳。在每發完一個分組就設置一個超時計時器，如果在超時計時器之前收到對方的確認，就撤銷已設置的超時計時器。如果未收到，就認為剛才的分組丟失，並重傳。
3.三種情況：A發送的分組出錯、丟失；B發送的確認丟失；B發送的確認遲到
確認丟失：B丟棄重復的分組，向A重傳確認
確認遲到：A丟棄重復的確認，B丟棄重復分組，並向A重傳確認
4.常稱為自動重傳請求ARQ，重傳時自動進行的（超時即重傳）
5.缺點：信道利用率太低
U=Td/(Td+RTT+Ta)
為了提高傳輸效率，發送方不使用停止等待協議，而是採用流水線傳輸。流水線傳輸就是發送發可連續發送多個分組，不必等每發完一個分組就停頓下來等待對方的確認。（連續ARQ協議和滑動窗口協議）
4.2 連續ARQ協議
1.位於發送窗口內的分組都可連續發送出去，而不需要等待對方的確認。
2.累積確認：接收方不必對收到的分組逐個發送確認，而是在收到幾個分組後，對按序到達的最後一個分組發送確認。
3.缺點：Go-back-N （發送前5個分組，第3個分組丟失，後面三個要重傳）
1.源埠和目的埠
2.序號。 每個位元組都按順序編號。
3.確認號。 期望收到對方下一個報文段的第一個數據位元組的序號。
若確認號=N，則表明：到序號N-1為止的所有數據都已正確收到。
4.數據偏移。 指出TCP報文段的數據起始處距離TCP報文段的起始處有多遠（也即TCP報文段首部長度）。由於首部中還有長度不確定的選項欄位，因此數據偏移欄位是必要的。
5.窗口。窗口欄位明確指出了現在允許對方發送的數據量。窗口值是經常在動態變化著。
6.1 以位元組為單位的滑動窗口
1.發送緩存用來暫存：
1）發送應用程序傳送給發送方TCP准備發送的數據；
2）TCP已發送但未收到確認德爾數據
2.接收緩存用來存放：
1）按序到達的、但尚未被接收應收程序讀取的數據；
2）未按序到達的數據
3.注意三點：
1）A的發送窗口是根據B的接收窗口設置的，但是在同一時刻，由於網路傳輸的滯後，A的發送窗口並不總是B的接收窗口一樣大
2）TCP通常對不按序到達的數據是先臨時存放在接收窗口中，等到位元組流中所缺少的位元組收到後，再按序交付上層的應用進程
3）TCP接收方有累計確認功能（不能過分推遲發送確認，否則會導致發送方不必要的重傳）
6.2 超時重傳時間的選擇
1.超時重傳時間設置太短，會引起很多不必要的重傳；如果設置太長，使網路的空閑時間增大，降低傳輸效率。
2.新的RTTs = (1-a)x(舊的RTTs) + ax（新的RTT樣本），其中RTT樣本的時間為：記錄一個報文段發出的時間，以及收到相應的確認時間，時間差就是報文段的往返時間RTT。
3.RTO = RTTs + 4 x RTTd，其中RTO為超時重傳時間，RTTd是RTT的偏差的加權平均值。
新的RTTd = (1-b) x （舊的RTTd）+ b x |RTTs - 新的RTT樣本|
4.一個問題：發送一個報文段，設定的重傳時間到了，還沒有收到確認。於是重傳報文段。經過一段時間，收到了確認報文段。現在的問題是：如何判定此確認報文段是對先發送的報文段的確認，還是對後來重傳的報文段的確認？
1）解決方法1，在計算加權平均值RTTs時，只要報文段重傳了，就不採用其往返時間樣本。
引入的問題：報文段的時延突然增大的情況
2）解決方法2，報文段每重傳一次，就把超時重傳時間RTO增大一些（一般是2倍）。當不在發生報文段的重傳時，再根據加權平均計算。
6.3 選擇確認SACK
SACK文檔並沒有指明發送發應當怎樣響應SACK。因此大多數的實現還是重傳所有未被確認的數據塊。
7.1 利用滑動窗口實現流量控制
1.流量控制：就是讓發送方的發送速率不要太快，要讓接收方來得及接收。
2.利用滑動窗口機制可很方便地在TCP連接上實現對發送方的流量控制。發送方的發送窗口不能超過接收方給出的接收窗口的數值。
3.死鎖情況：B向A發送了零窗口的報文段後不久，B又有了一些緩存空間，因此B向A發送rwnd = 400.然而該報文段在傳送過程中丟失。A一直等待B發送的非零窗口的通知，B也一直等待A發送的數據。（ 窗口通知不超時重傳？為什麼？ ）
解決方法：TCP為每個連接設有一個持續計時器。只要一方收到對方的零窗口通知，就啟動計時器。計時器到期後，發送一個零窗口探測報文段，而對方就在確認這個探測報文段時給出了現在的窗口值。若仍為零，收到報文段的一方重新設置持續計時器。
7.2 必須考慮傳輸效率
1.應用程序把數據傳送到TCP的發送緩存後，剩下的發送任務就由TCP來控制了。
2.三種不同的機制來控制TCP報文段的發送時機：
1）TCP維持一個變數，它等於最大報文段長度MSS，只要緩存中的存放的數據達到MSS，就組裝成一個TCP報文段發送出去
2）由發送方的應用進程指明要求發送報文段，即TCP支持推送操作
3）發送方設置一個定時器
3.問題一、若用戶只發送一個位元組，則非常浪費帶寬。
解決方法：若發送應用程序把要發送的數據逐個位元組地送到TCP的發送緩存，則發送方就把第一個數據位元組先發送出去，把後面到達的數據位元組都緩存起來。當發送方收到對第一個數據字元的確認後，再把發送緩存中的所有數據組裝成一個報文段發送出去。（採用收到確認就發送+並開始緩存的方式；同時當到達的數據已達到發送窗口大小的一半或已達到報文段的最大長度時，就立即發送一個報文段。）
4.問題二、糊塗窗口綜合症。接收緩存已滿，應用程序一次只讀取一個位元組，然後向發送方發送確認。
解決方法：讓接收方等待一段時間，使得接收緩存已有足夠空間容納一個最長的報文段，或者等到接收緩存已有一半空閑的空間。則接收方就發出確認報文。
8.1 擁塞控制的一般原理
1.擁塞的定義：對資源的需求 > 可用資源。 在計算機網路中的鏈路帶寬、交換結點中的緩存和處理機等，都是網路中的資源。
2.擁塞解決不能靠解決某一個部分的問題。因為這會將瓶頸轉移到其他地方。問題的實質往往是整個系統的各個部分不匹配。只有所有部分都平衡了，問題才會得到解決。
3.擁塞控制與流量控制的比較。
1）擁塞控制：防止過多的數據注入到網路中，這樣可以使網路中的路由器或鏈路不致過載。
擁塞控制有個前提：網路能夠承受現有的網路負荷
擁塞控制是一個全局性過程。（發送擁塞時，不知道在某處、什麼原因造成的）
2）流量控制：點對點通信量的控制，是個端到端的問題
流量控制：抑制發送端發送數據的速率，以便使接收端來得及接收。
4.尋找擁塞控制的方案無非就是使不等式 「對資源的需求 > 可用資源 」不再成立的條件。但是必須考慮該措施帶來的其他影響。
5.計算機網路是個復雜的系統。從控制理論的角度來看擁塞控制，可以分為開環控制和閉環控制兩種方法。
1）開環控制：設計網路時事先將有關發生擁塞的因素考慮周到，力求網路在工作時不產生擁塞。但一旦系統運行起來，就不再中途改正。
2）閉環控制：基於反饋環路。
步驟一、監測網路系統以便檢測到擁塞在何時、何處發生；
步驟二、把擁塞發生的信息傳送到可採取行動的地方
步驟三、調整網路系統的運行以解決出現的問題
8.2 幾種擁塞控制方法（只考慮網路擁塞程度，即假設接收方總是有足夠大的緩存空間）
1.慢開始和擁塞避免
1）發送方維持一個擁塞窗口。
擁塞窗口的大小取決於網路的擁塞程度，並且動態地在變化。
控制擁塞窗口的原則是：只要網路沒有出現擁塞，擁塞窗口增大；如果網路出現擁塞，則減小。
2）慢開始的思路：由小到大逐漸增大擁塞窗口數值。每收到一個對新的報文段的確認，把擁塞窗口增加至多一個MSS的數值。（沒經過一個傳輸輪次，擁塞窗口cwnd就加倍）
輪次：把擁塞窗口所允許發送的報文段都連續發送出去，並收到了對已發送的最後一位元組的確認。
慢開始的「慢」並不是指cwnd的增長速率慢，而是指TCP開始發送報文段時先設置cwnd=1（一個MSS數值）。
3）慢開始門限ssthresh
為防止擁塞窗口增長過大，引入一個慢開始門限ssthresh。
當cwnd < ssthresh時，使用上述的慢開始演算法
當cwnd > ssthresh時，停止使用慢開始演算法而改用擁塞避免演算法
4）擁塞避免演算法
思路：讓擁塞窗口cwnd緩慢增大，即沒經過一個往返時間RTT就把發送方的擁塞窗口cwnd增加1，而不是加倍。
5）慢開始門限的設置
只要發送方判斷網路出現擁塞（沒有按時收到確認），就把慢開始門限ssthresh設置為出現擁塞時發送方窗口值的一半，然後把擁塞窗口cwnd重置為1，執行慢開始演算法。
6）乘法減小和加法增大
乘法減小：網路出現擁塞時，把慢開始門限ssthresh減半（當前的ssthresh的一半），並執行慢開始演算法。
加法增大：執行擁塞避免方法
2.快重傳和快恢復
1）快重傳（盡快重傳未被確認的報文段）
首先，要求接收方每收到一個失序的報文段後就立即發出重復確認。（如接收方收到了M1和M2後都分別發出了確認，但接收方沒有收到M3但接著收到了M4。此時接收方立即發送對M2的重復確認。）
其次，發送方只要一連收到三個重復確認，就應當立即重傳對方尚未收到的報文段M3.
2）快恢復
要點一、當發送方連續收到三個重復確認，就執行「乘法減小」演算法，把慢開始門限ssthresh減半。
要點二、由於發送方認為網路很可能沒有發生擁塞（因為收到了連續的重復確認），把cwnd設置為慢開始門限ssthresh減半後的值，然後開始執行擁塞避免演算法
慢開始演算法只在TCP連接建立時和網路出現超時才使用。
3.發送方的窗口
發送方窗口的上限值 = Min [rwnd, cwnd]
8.3 隨機早期檢測RED（IP層影響TCP層的擁塞控制）
1.網路層的分組丟棄策略
網路層的策略對TCP擁塞控制影響最大的就是路由器的分組丟棄策略。
如果路由器隊列已滿，則後續到達的分組將都被丟棄。這就叫做尾部丟棄策略。
2.全局同步
由於TCP復用IP，若發生路由器中的尾部丟棄，就可能會同時影響到很多條TCP連接，結果就使許多TCP連接在同一時間突然都進入到慢開始狀態。全局同步使得全網的通信量突然下降了很多，網路恢復正常後，其通信量又突然增大很多。
3.隨機早期檢測RED
使路由器的隊列維持兩個參數，即隊列長度最小門限THmin和最大門限THmax。當每一個分組到達時，RED就先計算平均隊列長度Lav。RED演算法是：
1）若平均隊列長度小於最小門限THmin，則把新到達的分組放入隊列進行排隊
2）若平均隊列長度超過最大門限THmax，則把新到達的分組丟棄
3）若平均隊列長度在最小門限THmin和最大門限THmax之間，則按照某一概率p將新到達的分組丟棄。
隨機體現在3），在檢測到網路擁塞的早期徵兆時（即路由器的平均隊列長度超過一定的門限值時），就先以概率p隨機丟棄個別的分組，讓擁塞控制只在個別的TCP連接上進行，因而避免發生全局性的擁塞控制。
4.平均隊列長度Lav和分組丟棄概率p
Lav = (1-d) x (舊的Lav) +d x (當前的隊列長度樣本)
p = ptemp / (1- count x ptemp)
ptemp = pmax x (Lav - THmin) / (THmax - THmin)
TCP時面向連接的協議。
運輸連接就有三個階段：連接建立、數據傳送和連接釋放
運輸連接的管理：使運輸連接的建立和釋放都能正常地進行。
在TCP連接建立過程中要解決以下三個問題：
1）要使每一方能夠確知對方的存在
2）要允許雙方協商一些參數（如最大窗口值、是否使用窗口擴大選項和時間戳等等）
3）能夠對運輸實體資源（如緩存大小、連接表中的項目等）進行分配
9.1 TCP的連接建立
1.TCP規定，SYN=1報文段不能攜帶數據，但消耗一個序號
2.TCP規定，ACK=1報文段可以攜帶數據，如果不攜帶數據則不消耗序號
3.為什麼A還要發送一次確認？為了防止已失效的連接請求報文突然又傳送到B，因而產生錯誤。
「已失效的連接請求報文段」
A發出第一個連接請求報文段，在網路中滯留超時，又發出了第二個連接請求。但B收到第一個延遲的失效的連接請求報文段後，就誤認為是A又發出了一次新的連接請求。於是就向A發出確認報文段，同意建立連接。假定不採用三次握手，那麼只要B發出確認，新的連接就建立。此時A不會理睬B的確認，也不會發數據，但B一直等A發送數據，B的許多資源就浪費了。
採用三次握手，A不會向B發送確認，因此B就知道A並沒有要求建立確認。
9.2 TCP的連接釋放
1.TCP規定，FIN報文段基石不攜帶數據，也消耗一個序號
2.第二次握手後，TCP通知高層應用程序，因而從A到B這個方向的連接就釋放，TCP連接處於半關閉狀態
3.為什麼A在TIME-WAIT狀態必須等待2MSL的時間
1）為了保證A發送的最後一個ACK報文段能夠到達B。因為ACK可能丟失，此時B可能會超時重傳，然後A重傳確認，並重新啟動2MSL計時器
2）防止「已失效的連接請求報文段」出現在本連接中。可以使本連接持續時間內所產生的所有報文段都從網路中消失。
9.3 TCP的有限狀態機
⑶ 計算機網路技術(四)——區域網技術
摘要
傳統的乙太網是匯流排型的區域網，匯流排型結構決定了網路中所有結點共享傳輸介質，但同一拍液時間只允許一個結點以「廣播」的方式使用匯流排發送數據，其他結點以「收聽」的方式接收數據。所以，當區域網中的結點要發送數據時，首先要確定匯流排上沒有其他結點在發送數據，否則，就要等匯流排空閑下來才能發送。而由於結點發送的數據在匯流排上有傳輸延遲，有可能會出現兩個以上結點通過匯流排發送數據，造成多個數據「沖突」，無法接收正確數據。這些都是介質訪問控制（MAC）協議要解決的問題。
CSMA/CD 基本思想簡單概括為：「先監聽，再發送；邊發送，邊監聽。」
為了能在區域網中方便的找到各個結點，IEEE 802 委員會制定了一套標識規則，即用一個 48bit（6B） 二進制數作為區域網的全球地址，標識每一塊區域網適配器（網卡）。這個地址在適配器生產時就固化到其ROM中，稱為區域網適配器的物理地址或MAC地址。計算機只有安裝了區域網適配器才能接入區域網，升賀橋所以區域網適配器的MAC地址可以認為是該計算機在區域網中的地址。
區域網地址由IEEE RA 機構管理和分配，他們負責分配區域網地址6個位元組中的吵猛前3個位元組，後3個位元組由生產廠商自行分配，只要不出現重復即可。
在乙太網的MAC層，數據是以幀的形式存在的，乙太網的MAC幀格式有兩種標准：DIX Ethernet V2 標准和IEEE 802.3 標准，兩者的幀格式基本相同，唯一區別是V2幀中設置兩個位元組作為類型欄位，用於標記上一層所使用的協議類型，而802.3幀定義這兩個位元組為長度或類型欄位。目前使用最廣的是V2幀格式。
各欄位含義：
目的地址和源地址： 分別為48bit。
類型： 上層所使用的協議，如IP。
數據： 從上層接收到的數據報文，長度限定為46~1500B之間，如果最短數據不足46B，則填充到46B。
FCS： 幀檢測序列，採用循環冗餘CRC校驗對收到的MAC幀進行差錯檢測。
在實際傳輸中，發送端要在每個乙太網MAC幀前面插入8B（由硬體生成），包括7B的前導碼和1B的幀前定界符，用於告知接收端數據到了，實現接收的同步。
隨著乙太網的普及，人們需要乙太網覆蓋更廣闊的區域，容納更多的主機，這時就需要對乙太網進行擴展。擴展的方法根據使用設備所在層次的不同，分為物理層擴展和數據鏈路層擴展。物理層擴展使用的設備主要有中繼器（Repeater）和集線器（Hub），數據鏈路層擴展使用的設備主要有網橋（Bridge）和交換機（Switch）。
網橋連接示意圖：
上圖網橋中的轉發表：
轉發過程：
網橋的介面1和介面2分別連接兩個乙太網LAN1和LAN2，假如主機1要給主機5發數據，它將MAC幀廣播發送到LAN1上，與之相連的網橋也會收到該MAC幀，收到後，網橋檢查其中的目的地址並查找轉發表，發現主機5對應的介面為介面2，則將其轉發到介面2，從而廣播到LAN2中。如果主機1要向主機4發送數據，它將MAC幀廣播發送到LAN1上，網橋收到後，發現其目的地址對應的介面是介面1，與發送主機（主機1）的介面相同，說明主機1和主機4在同一個網段上，不需要轉發，將該幀丟棄。網橋的這種機制，保證了不同網段上的通信互不幹擾。如果主機1向主機8發送數據，網橋收到該幀後查詢轉發表，發現沒有目的地址為主機8的表項，則向除該MAC幀來源（介面1）外的所有介面進行轉發。
網橋內部使用 「自學習」 演算法來建立和維護轉發表。基本思想是：當一個網橋剛接入乙太網時，轉發表是張空表。當它從某介面x收到某主機a所發出MAC幀時，就把主機a的地址和介面x記錄到轉發表中，如果再收到目的地址為主機a的MAC幀，則向介面x轉發。當乙太網內的所有主機都向網橋發送過MAC幀後，每一個主機地址都會記錄在表中。
交換機自學習的基本原理 ：利用接收到的數據幀的源MAC地址完成學習，即學習到可以通過接收該幀的埠到達該幀的源MAC地址對應的主機。例如，若從某個主機A發出的幀通過埠x進入某交換機，就意味著從埠x出發沿相反方向一定可以把一個幀傳送到A。所以，交換機每收到一個幀，先按其源MAC地址查看轉發表的目的地址欄，如果沒有則將其源MAC地址和進入的埠標識記錄在轉發表中，完成一次學習；再按目的MAC地址查找轉發表的目的地址欄，如果有記錄，則向相應的埠轉發，如果沒有記錄，則向除幀進入交換機對應的埠外的其他所有埠轉發。
原理說明：假如某區域網拓撲結構如上圖所示，其中有9台主機，分布在三個樓層，通過3個交換機形成3個網段：網段a(a1，a2，a3)、網段b(b1，b2，b3)和網段c(c1，c2，c3)。3個網段通過路由器連接在一起。根據業務需求，現在要重新劃分工作組，將不同網段內的主機劃分成一個工作組，形成虛擬區域網。假設劃分成3個虛擬區域網：VLAN1：（a1，b1，c1）、VLAN2：（a2，b2，c2）和VLAN3：（a3，b3，c3），每個虛擬區域網中的每台主機都可以在不同的網段和樓層。
主要有3種方法：
為了標識乙太網幀所屬的不同虛擬區域網，需要對乙太網幀格式進行擴展。IEEE 802.1Q 標准規定在乙太網的幀格式中插入一個4B的標識符，稱為VLAN標記，用來指明發送該幀的主機屬於哪一個虛擬區域網。如下圖所示。
VLAN標記欄位佔4B，位於源地址和類型欄位之間，其中前16位（2B）是固定的二進制數（1000000100000000），稱為IEEE 802.1Q標記類型。當接收到MAC幀檢測到源地址後面的16位後，說明是插入了VLAN標記。後面的兩個位元組中，前3位是用戶優先順序欄位，接著是1位規范格式指示符（CFI），最後12位是虛擬區域網VLAN標識符（VID），表示該幀屬於哪一個VLAN。
由於VLAN是按照邏輯位置而非物理位置進行劃分的，因此經常遇到同一VLAN中的主機需要跨越不同的交換機進行數據通信的問題，採用的方法是在不同的交換機之間用一條骨幹鏈路連接起來，並利用VLAN標識符來識別和承載來自多個VLAN中的數據幀，如下圖所示。
在交換機1和交換機2之間用一條鏈路級聯，並將對應的埠設置位Trunk埠，這樣就可以使兩個交換機上處於同一個VLAN的主機進行通信，即a1和b1之間，a2和b2之間，a3和b3之間。
無線區域網（Wireless Local Area Network，WLAN）是區域網發展的一種新形式，通過無線方式在各種攜帶型的計算機設備之間建立數據連接。
無線區域網分兩類：
對於有固定基礎設施的無線區域網，在MAC層使用載波監聽多路訪問/沖突避免協議（CSMA/CA）。與有線乙太網的CSMA/CD協議不同，CSMA/CA協議採用的是沖突避免演算法（CA）來代替沖突檢測演算法（CD）。這樣做的原因：
1）在無線通信環境下，信號強度的動態范圍非常大，接收端不容易根據收到的信號強度判斷是否發生碰撞；
2）由於無線信號是向所有方向傳播的，當多個站點同時進行通信時，很可能 「檢測到信道空閑，其實並不空閑；檢測到信道忙，其實並不忙」 的錯誤
因此，無線區域網應該盡可能地減少碰撞的發生。
CSMA/CA基本思想
1）採用 「停止-等待」 的可靠傳輸方式，即發送方必須收到接收方的確認幀後才能繼續發送；如果在規定時間內沒有收到確認幀，則認為數據丟失，需要重發。
2）採用 「虛擬載波監聽」 機制，讓發送方將它要佔用信道的時間及時通知給其他所有站點，以便使其他站點在這一段時間內都停止發送數據，從而降低碰撞機會。
3）在信道從忙狀態轉為空閑時，各個站點要執行 「退避演算法」 ，等待一個隨機的時間段後再發送數據，目的是減少碰撞的概率。
WLAN的最小單位是基本服務集BSS，其中包括一個AP和多個移動設備。在一個BSS內，各個移動設備之間可以通信，但如果要和本BSS外的設備通信，則必須經過BSS內的AP。一個BSS可以與由乙太網、點對點鏈路或者無線網路構成的分配系統DS相連接，然後再連接其他BSS，構成覆蓋范圍更廣的擴展伺服器ESS，如下圖所示。
移動設備如何與AP建立連接？
有兩種方式建立連接：
1） 被動掃描： 由AP周期性地發出包含SSID、速率等參數的信息幀，移動設備收到這些信息幀後與AP建立連接；
2） 主動掃描： 由移動設備主動發出探測請求幀，然後等待AP發回探測響應幀進行連接。
⑷ 計算機的網路協議分成幾層
TCP/IP參考模型將計算機網路協議劃分為4層，以下不屬於這4層的是物理層。基於TCP/IP的參考模型將協議分成四個層次，它們分別是：網路訪問層、網際互聯層（主機到主機）、傳輸層、和應用層。
網路訪問層是以IP為代表的網路協議， 這是真正的互聯網通信，兩台電腦之間可能鏈路層傳出的數據協議不一樣，但是都轉換成統一的IP數據協議，通過網線進行通信。
鏈路層主要包括設備驅動程序，網卡，以及區域網，將操作系統上的數據以位流形式封裝成幀，往上發送，也將來自上一層的數據幀，拆裝為位流形式的數據轉發到電腦操作系統中。
運輸層是以TCP,UDP協議為主，因為IP協議發送的數據可靠性不高，並且是最多精確到電腦，TCP協議採用超時重傳、發送和接收端到端的確認分組等機制確保數據傳輸的可靠度，並且可以精確到進程，將數據傳遞給進程。
應用層對應於OSI參考模型的高層，為用戶提供所需要的各種服務，例如：FTP、Telnet、DNS、SMTP等。
(4)計算機網路red機制擴展閱讀：
在TCP/TP協族中，網路層IP提供的是一種不可靠的服務。它只是盡可能快地把分組從源節點送到目的節點，但不提供任何可靠性的保證。Tcp在不可靠的ip層上，提供了一個可靠的運輸層，為了提供這種可靠的服務，TCP採用了超時重傳、發送和接收端到端的確認分組等機制。
在7層模型中，每一層都提供一個特殊的網路功能。從網路功能的角度觀察：下面4層（物理層、數據鏈路層、網路層和傳輸層）主要提供數據傳輸和交換功能，即以節點到節點之間的通信為主；第4層作為上下兩部分的橋梁，是整個網路體系結構中最關鍵的部分；
而上3層（會話層、表示層和應用層）則以提供用戶與應用程序之間的信息和數據處理功能為主。簡言之，下4層主要完成通信子網的功能，上3層主要完成資源子網的功能。
⑸ 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）。
⑹ 計算機網路之五層協議
一：概述
計算機網路 （網路）把許多 計算機 連接在一起，而 互聯網 則把許多網路連接在一起，是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。
以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議（通信規則）可以是 任意 的。
以大寫字母I開始的Interent（ 網際網路 ）是 專有 名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路，它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則，且其前身是美國的 ARPANET 。
網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術，以及三層網際網路服務提供者（ISP）結構。
網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分，主機在網路的邊緣部分，作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分，作用是：按存儲轉發方式進行 分組交換 。
計算機通信是計算機的 進程 （運行著的程序）之間的通信，計算機網路採用 通信方式 ：客戶–伺服器方式和對等連接方式（P2P方式）
按作用 范圍 不同，計算機網路分為：廣域網WAN,城域網MAN，區域網LAN和個人區域網PAN。
五層協議 的體系結構由：應用層，運輸層，網路層，數據鏈路層和物理層。
<1>:應用層 ： 是體系結構中的最高層，應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。
<2>:運輸層 ：任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ，應用層利用該服務傳送應用層報文。
TCP ：提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，其數據傳輸的單位是報文段。
UDP ：提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務，不保證數據傳輸的可靠性。
<3>網路層： 網路層的任務就是要選擇合適的路由，在發送數據時， 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。
<4>數據鏈路層： 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。
<5>:物理層： 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流，物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。
運輸層最重要的協議是：傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ，而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。
分組交換的優點：高效、靈活、迅速、可靠。
網路協議主要由三個要素組成： （1）語法：即數據和控制信息的結構或者格式； （2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步：即事件實現順序的詳細說明。
二：物理層
物理層的主要任務：描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。
機械特性 ：介面所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等，平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。
電氣特性 ：介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。
功能特性 ：某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ；
過程特性 ：指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。
通信的目的 是： 傳送消息 ， 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。
根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 ： 模擬信號 （連續無限）+ 數字信號 （離散有限）。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。
通信 的雙方信息交互的方式來看，有三中 基本方式 ：
單向 通信（廣播）
雙向交替 通信（**半雙工**_對講機）
雙向同時 通信（ 全雙工 _電話）
調制 ：來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分，較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量，需要對其進行調制。
調制分為 兩大類 ： 基帶調制 （僅對波形轉換，又稱 編碼 ，D2D）+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段， 載波 調制，D2M)。
編碼方式 ：
不歸零制 （正電平1/負0）
歸零制度 （正脈沖1/負0）
曼徹斯特編碼 （位周期中心的向上跳變為0/下1）
差分曼徹斯特編碼 （每一位中心處有跳變，開始辯解有跳變為0，無跳變1）
帶通調制方法 ： 調 幅 （ AM ）：(0, f1) 。調 頻 （ FM ）：(f1, f2) 。調 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。
正交振幅調制（QAM）物理層 下面 的 傳輸媒體 （介質）： 不屬於任何一層 。包括有： 引導性傳輸媒體 ：雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 ：短波、微波、紅外線。
信道復用技術 ： 頻分復用 ：（一樣的時間佔有不不同資源） ； 時分復用 ：（不同時間使用同樣資源） ；統計時分復用、波分復用（WDM）、碼分復用（CDM）。
寬頻接入技術 ： 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造）
三：數據鏈路層
數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型： * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道
點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀
數據鏈路層協議有許多， 三個基本問題 是共同的
封裝成楨
透明傳輸
差錯檢測
區域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即 邏輯鏈路層（LLC） 子層+ 媒體接入控制（MAC） 子層；
適配器的作用：
計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器，適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板，又稱網路介面卡，簡稱（ 網卡 ）。
乙太網採用 無連接 的工作方式，對發送的數據幀 不進行編號 ，也不要求對方發回確認，目的站收到差錯幀就丟掉。
乙太網採用的協議是：具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是： 發送前先監聽，邊發送邊監聽，一旦發現匯流排出現了碰撞，就立即停止發送。
乙太網的硬體地址 ， MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 ， 乙太網最短幀長：64位元組。爭用期51.2微秒。
乙太網適配器有 過濾 功能：只接收 單播幀，廣播幀，多播幀 。
使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網（半雙工），使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網（半雙工），網橋轉發幀時， 不改變幀 的源地址。網橋 優點 ：對幀進行轉發過濾，增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍，提高 可靠 性，可 互連 不同物理層，不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 ：增加時延，可能產生廣播風暴。
透明網橋 ： 自學習 辦法處理接收到的幀。
四：網路層
TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接，盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限， 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。
一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的，分類的 IP地址 包括A類（ 1~126 ）、B類（ 128~191 ）、C類（ 192~223 單播地址）、D類（ 多播 地址）。
分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。
物理地址（硬體地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種 邏輯地址 ，數據鏈路層看不見數據報的IP地址。
IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ，可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。
地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析為 硬體地址 ，它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ，是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索，用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時，可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不過ARP只適用於IPV4，不能用於IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。
路由選擇協議有兩大類： 內部網關 協議（RIP和OSPE）和 外部網關 協議（BGP-4）。
網際控制報文協議 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制報文協議。是IP層協議，ICMP報文作為IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去，使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。
ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING
與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網路資源， IP多播使用D類地址，IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。
五: 運輸層
網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。
運輸層有兩個協議 TCP和UDP
運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。
UDP特點 ：無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一，多對一，一對多，多對多的交互通信。首部開銷小。
TCP特點： 面向連接，每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務，提供全雙工通信、面向位元組流。
TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點，這樣的端點就叫 套接字 。
流量控制 是一個 端到端 的問題，是接收端抑制發送端發送數據的速率，以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。
TCP擁塞控制採用四種演算法： 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。
傳輸有 三個連接 ：連接建立、數據傳送、連接釋放。
TCP連接建立採用三次握手機制，連接釋放採用四次握手機制。
六:應用層
文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式，一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接，控制連接和數據連接，實際用於傳輸文件的是 數據連接 。
萬維網 WWW 是一個大規模，聯機式的信息儲藏所，可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。
萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。
⑺ 《計算機網路》數據交換有幾種方式，各自的優缺點是什麼
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計算機網路的應用
計算機網路在資源共享和信息交換方面所具有的功能，是其它系統所不能替代的。計算機網路所具有的高可靠性、高性能價格比和易擴充性等優點，使得它在工 業、農業、交通運輸、郵電通信、文化教育、商業、國防以及科學研究等各個領域、各個行業獲得了越來越廣泛的應用。我國有關部門也已制訂了"金橋"、"金關 "和"金卡"三大工程，以及其它的一些金字型大小工程，這些工程都是以計算機網路為基礎設施，為促使國民經濟早日實現信息化的主幹工程，也是計算機網路的具體 應用。計算機網路的應用范圍實在太廣泛，本節僅能涉及一些帶有普遍意義和典型意義的應用領域。
（1）辦公自動化OA（Office Automation）
辦公自動化系統，按計算機系統結構來看是一個計算機網路，每個辦公室相當於一個工作站。它集計算機技術、資料庫、區域網、遠距離通信技術以及人工智 能、聲音、圖像、文字處理技術等綜合應用技術之大成，是一種全新的信息處理方式。辦公自動化系統的核心是通信，其所提供的通信手段主要為數據/聲音綜合服 務、可視會議服務和電子郵件服務。
（2）電子數據交換EDI（Electronic Data Interchange）
電子數據交換，是將貿易、運輸、保險、銀行、海關等行業信息用一種國際公認的標准格式，通過計算機網路通信，實現各企業之間的數據交換，並完成以貿易為中心的業務全過程。EDI在發達國家應用已很廣泛，我國的"金關"工程就是以EDI作為通信平台的。
（3）遠程交換（Telecommuting）
遠程交換是一種在線服務（Online Serving）系統，原指在工作人員與其辦公室之間的計算機通信形式，按通俗的說法即為家庭辦公。
一個公司內本部與子公司辦公室之間也可通過遠程交換系統，實現分布式辦公系統。遠程交換的作用也不僅僅是工作場地的轉移，它大大加強了企業的活力與快速反應能力。近年來各大企業的本部，紛紛採用一種被之為"虛擬辦公室"（Virtual Office）的技術，創造出一種全新的商業環境與空間。遠程交換技術的發展，對世界的整個經濟運作規則產生了巨大的影響。
（4）遠程教育（Distance Ecation）
遠程教育是一種利用在線服務系統，開展學歷或非學歷教育的全新的教學模式。遠程教育幾乎可以提供大學中所有的課程，學員們通過遠程教育，同樣可得到正規大學從學士到博士的所有學位。這種教育方式，對於已從事工作而仍想完成高學位的人士特別有吸引力。
遠程教育的基礎設施是電子大學網路EUN（Electronic University Network）。EUN的主要作用是向學員提供課程軟體及主機系統的使用，支持學員完成在線課程，並負責行政管理、協作合同等。這里所指的軟體除系統軟 件之外，包括CAI課件，即計算機輔助教學（Computer Aided Instruction）軟體。CAI課件一般採用對話和引導式的方式指導學生學習發現學生錯誤還具有回溯功能，從本質上解決了學生學習中的困難。
（5）電子銀行
電子銀行也是一種在線服務系統，是一種由銀行提供的基於計算機和計算機網路的新型金融服務系統。電子銀行的功能包括：金融交易卡服務、自動存取款作 業、銷售點自動轉帳服務、電子匯款與清算等，其核心為金融交易卡服務。金融交易卡的誕生，標志了人類交換方式從物物交換、貨幣交換到信息交換的又一次飛 躍。
圍繞金融交易卡服務，產生了自動存取款服務，自動取款機（CD）及自動存取款機（ATM）也應運而生。自動取款機與自動存取款機大多採用聯網方式工 作，現已由原來的一行聯網發展到多行聯網，形成覆蓋整個城市、地區，甚至全國的網路，全球性國際金融網路也正在建設之中。
電子匯款與清算系統可以提供客戶轉帳、銀行轉帳、外幣兌換、托收、押匯信用證、行間證券交易、市場查證、借貸通知書、財務報表、資產負債表、資金調撥 及清算處理等金融通信服務。由於大型零售商店等消費場所採用了終端收款機（POS），從而使商場內部的資金即時清算成為現實。銷售點的電子資金轉帳是 POS與銀行計算機系統聯網而成的。
當前電子銀行服務又出現了智能卡（IC）。IC卡內裝有微處理器、存儲器及輸入輸出介面，實際上是一台不帶電源的微型電子計算機。由於採用IC卡，持卡人的安全性和方便性大大提高了，
（6）電子公告板系統BBS（Bulletin Board System）
電子公告板是一種發布並交換信息的在線服務系統。BBS可以使更多的用戶通過電話線以簡單的終端形式實現互聯，從而得到廉價的豐富信息，並為其會員提供網上交談、發布消息、討論問題、傳送文件、學習交流和游戲等的機會和空間。
（7）證券及期貨交易
證券及期貨交易是由於其獲利巨大、風險巨大，且行情變化迅速，投資者對信息的依賴格外顯得重要。金融業通過在線服務計算機網路提供證券市場分析、預 測、金融管理、投資計劃等需要大量計算工作的服務，提供在線股票經紀人服務和在線資料庫服務（包括最新股價資料庫、歷史股價資料庫、股指資料庫以及有關新 聞、文章、股評等）。
（8）廣播分組交換
廣播分組交換實際上是由一種無線廣播與在線系統結合的特殊服務，該系統使用戶在任何地點都可使用在線服務系統。廣播分組交換可提供電子郵件、新聞、文 件等傳送服務，無線廣播與在線系統通過數據機，再通過電話局可以結合在一起。移動式電話也屬於廣播系統。
（9）校園網（Campus Network）
校園網是在大學校園區內用以完成大中型計算機資源及其它網內資源共享的通信網路。一些發達國家已將校園網確定為信息高速公路的主要分支。無論在國內還 是國外，校園網的存在與否，是衡量該院校學術水平與管理水平的重要標志，也是提高學校教學、科研水平不可或缺的重要支撐環節。
共享資源是校園網最基本的應用，人們通過網路更有效地共享各種軟、硬體及信息資源，為眾多的科研人員提供一種嶄新的合作環境。校園網可以提供異型機聯網的 公共計算環境、海量的用戶文件存儲空間、昂貴的列印輸出設備、能方便獲取的圖文並茂的電子圖書信息，以及為各級行政人員服務的行政信息管理系統和為一般用 戶服務的電子郵件系統。
（10）信息高速公路
如同現代信息高速公路的結構一樣，信息高速公司也分為主幹、分支及樹葉。圖像、聲音、文字轉化為數字信號在光纖主幹線上傳送，由交換技術再送到電話線或電纜分支線上，最終送到具體的用戶"樹葉"。主幹部分由光纖及其附屬設備組成，是信息高速公路的骨架。
我國政府也十分重視信息化事業，為了促進國家經濟信息化，提出個"金橋"工程--國家公用經濟信息網工程、"金關"工程--外貿專用網工程、"金卡" 工程--電子貨幣工程。這些工程是規模宏大的系統工程，其中的"金橋工程"是國民經濟的基礎設施，也是其它"金"字系列工程的基礎。
「金橋」工程包含信息源、信息通道和信息處理三個組成部分，通過衛星網與地面光纖網開發，並利用國家及各部委、大中型企業的信息資源為經濟建設服務。 「金卡」工程是在金橋網上運行的重要業務系統之一，主要包括電子銀行及信用卡等內容。「金卡」工程又稱為無紙化貿易工程，其主要實現手段為EDI，它以網 絡通信和計算機管理系統為支撐，以標准化的電子數據交換替代了傳統的紙面貿易文件和單證。其它的一些「金」字系列工程，如「金稅」工程、「金智」工程、 「金盾」工程等亦在籌劃與運作之中。這些重大信息工程的全面實施，在國內外引起了強烈反響，開創了我國信息化建設事業的新紀元。
（11）企業網路
集散系統和計算機集成製造系統是兩種典型的企業網路系統。
集散系統實質上是一種分散型自動化系統，又稱做以微處理機為基礎的分散綜合自動化系統。集散系統具有分散監控和集中綜合管理兩方面的特徵，而更將"集 "字放在首位，更注重於全系統信息的綜合管理。80年代以來，集散系統逐漸取代常規儀表，成為工業自動化的主流。工業自動化不僅體現在工業現場，也體現在 企業事務行政管理上。集散系統的發展及工業自動化的需求，導致了一個更龐大、更完善的計算機集成製造系統CIMS（Computer Integrated Manufacturing System）的誕生。
集散系統一般分為三級：過程級、監控級和管理信息級。集散系統是將分散於現場的以微機為基礎的過程監測單元、過程式控制制單元、圖文操作站及主機（上位 機）集成在一起的系統。它採用了區域網技術，將多個過程監控、操作站和上位機互連在一起，使通信功能增強，信息傳輸速度加快，吞吐量加大，為信息的綜合管 理提供了基礎。因為CIMS具有提高生產率、縮短生產周期等一系列極具吸引力的優點，所以已經成為未來工廠自動化的方向。
（12）智能大廈和結構化綜合布線系統
智能大廈（Intelligent Building）是近十年來新興的高技術建築形式，它集計算機技術、通信技術、人類工程學、樓宇控制、樓宇設施管理為一體，使大樓具有高度的適應性（柔 性），以適應各種不同環境與不同客戶的需要。智能大廈是以信息技術為主要支撐的，這也是其具有"智能"之名稱的由來。有人認為具有三A的大廈，可視為智能 大廈。所謂三A就是CA（通信自動化）、OA（辦公自動化）和BA（樓宇自動化）。概括起來，可以認為智能大廈除有傳統大廈功能之外，主要必須具備下列基 本構成要素：高舒適的工程環境、高效率的管理信息系統和辦公自動化系統、先進的計算機網路和遠距離通信網路及樓宇自動化。
智能大廈及計算機網路的信息基礎設施是結構化綜合布線系統SCS（Structure Cabling System）。在建設計算機網路系統時，布線系統是整個計算機網路系統設計中不可分割的一部分，它關繫到日後網路的性能、投資效益、實際使用效果以及日 常維護工作。結構化布線系統是指在一個樓宇或樓群中的通信傳輸網路能連接所有的話音、數字設備，並將它們與交換系統相連，構成一個統一、開放的結構化布線 系統。在綜合布線系統中，設備的增減、工位的變動，僅需通過跳線簡單插拔即可，而不必變動布線本身，從而大大方便了管理、使用和維護。
網路的分類
按照網路的類型特徵，對網路進行分類是了解網路、學習網路技術的重要基礎之一。從不同的角度對網路分類則有不同的分類方法。常見的分類方法有以下幾種：
1、按分布地理范圍分類
按分布地理范圍分類，計算機網路可以分為廣域網、區域網和城域網三種。
廣域網（Wide Area Network，簡稱WAN）又稱遠程網，其分布范圍可達數百公里乃至更遠，可以覆蓋一個地區，一個國家，更至全世界。
區域網（Local Area Network，簡稱LAN）是將小區域內的計算機及各種通信設備互連在一起的網路，其分布范圍局限在一個辦公室、一個建築物或一個企業內。
城域網（Metropolitan Area Network，簡稱MAN）的分布范圍介於區域網與廣域網之間，其目的是在一個較大的地理區域內提供數據、聲音和圖像的傳輸。
2、按交換方式分類
按網路的交換方式分類，計算機網路可以分為電路交換網，報文交換網和分組交換網三種。
電路交換（Circuit Switching）方式類似於傳統的電話交換方式，用戶在開始通信之前，必須申請建立一條從發送端到接收端的物理通道，並且在雙方通信期間始終佔用該信道。
報文交換（Message Switching）方式的數據單元是要發送一個完整報文，其長度不受限制。報文交換採用存儲轉發原理，這點像古代的郵政通信，郵件由途中的驛站逐個存儲 轉發一樣。每個報文中含有目的地址，每個用戶節點要為途徑的報文選擇適當的路徑，使其能最終達到目的端。
分組交換（Packet Switching）方式也稱包交換方式，1969年首次在ARPANET上使用，現在人們都公認ARPANET是分組交換網之父，並將分組交換網的出現 作為計算機網路新時代的開始。採用分組交換方式通信前，發送端先將數據劃分為一個個等長的單位（即分組），這些分組逐個由各中間節點採用存儲轉發方式進行 傳輸，最終達到目的端。由於分組長度有限，可以在中間節點機的內存中進行存儲處理，其轉發速度可大大提高。
3、按拓撲結構分類
按拓撲結構分類，計算機網路可分為星形網、匯流排網、環形網、樹型網和網形網。
星形網是最早採用的拓撲結構形式，其每個站點都通過連接電纜與主控機相聯，相關站點之間的通信都由主控機進行，所以要求主控機有很高的可靠性，這種結構是一種集中控制方式。
環形網中各工作站依次相互連接組成一個閉合的環形，信息可以沿著環形線路單向（或雙向）傳輸，由目的站點接收。環形網適合那些數據不需要在中心主控機上集中處理而主要在各站點進行處理的情況。
匯流排結構網中各個工作站通過一條匯流排連接，信息可以沿著兩個不同的方向由一個站點傳向另一個站點，是目前區域網中普遍採用的一種網路拓撲結構情形。
除了以上分類方法以外，還可按所採用的傳輸媒體分為雙絞線網，同軸電纜網、光纖網、無線網；按信道的帶寬分為窄帶網和寬頻網；按不同用戶分為科研網、教育網、商業網和企業網等。
計算機網路的拓撲結構和傳輸媒體
1、網路的拓撲結構
「拓撲」"這個名詞是從幾何學中借用來的。網路拓撲是指網路形狀，或者是它在物理上的連通性。下面介紹幾種最為主要的網路拓撲結構。
（1）星形拓撲
星形拓撲是由中央節點和通過點到點通信鏈路接到中央節點的各個站點組成，如圖 7.5所示。中央節點執行集中工通信控制策略，因此中央節點相當復雜，而各個站點的通信處理負擔都很小。星形網採用的交換方式有電路交換和報文交換，尤以 電路交換方式更為普遍。這種結構一旦建立通道連接，就可以無延遲地在連通的兩個站點之間傳送數據。目前流行的專用交換機 PBX（ Private Branch eXchange）就是星形拓撲結構的典型實例。
星形拓撲結構有以下優點：
① 控制簡單。在星形網路中，任何一個站點只和中央節點相連接，因而媒體訪問控制方法很簡單，致使訪問協議也十分簡單。
② 故障診斷和隔離容易。在星形網路中，中央節點對網路連接線路可以逐一地隔離開來進行故障檢測和定位，單個連節點的故障隻影響一個設備，不會影響整個網路。
③ 方便服務。中央節點可方便地對各個站點提供服務和網路重新配置。
星形拓撲結構的缺點：
① 電纜長度和安裝工作量相當可觀。因為每個站點都要和中央節點直接連接，需要耗費大量的電纜、安裝、維護的工作量也劇增。
② 中央節點的負擔較重，易形成瓶頸。一旦發生故障，則全網受影響，因而對中央節點的可靠性和冗餘度方面的要求很高。
③ 各站點的分布處理能力較低。
星形拓撲結構廣泛應用於網路智能集中於某個中央站點的場合。從目前的趨勢看，計算機的發展已從集中的主機系統發展到大量功能很強的微型機和工作站，在這種形勢下，傳統的星形拓撲使用會有所減少。
（2）匯流排拓撲
匯流排拓撲結構採用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應的硬體介面直接連到這一公共傳輸媒體上，該公共傳輸媒體即稱為匯流排。任何一個站發送的信號都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有的其它站點所接收。匯流排拓撲結構見圖 7.6所示。
因為所有站點共享一條公用的通信信道，所以一次只能有一個設備傳輸信號。通常採用分布式控制策略來確定哪個站點可以發送。發送時，發送站將報文分成分 組，然後逐個依次發送這些分組，有時還要與其它站來的分組交替地在傳輸媒體上傳輸。當分組經過各站時，其中的目的站會識別到分組所攜帶的目的地址，然後復 制下這些分組的內容。
匯流排拓撲結構的優點：
① 匯流排結構所需要的電纜數量少。
② 匯流排結構簡單，又無源工作，有較高的可靠性。
③ 易於擴充，增加和減少用戶比較方便。
匯流排拓撲結構的缺點：
① 匯流排傳輸距離有限，通信范圍受限制。
② 故障診斷和隔離比較困難。
③ 分布式協議不能保證信息的及時傳輸。
④ 不具有實時功能，站點必須是智能的，要有媒體訪問控制功能，從而增加了站點的硬體和軟體開銷。
（3）環形拓撲
環形拓撲網路由站點和連接站點的鏈路組成一個閉合環，如圖 7.7所示，每個站點能夠接收從一鏈路傳來的數據，並以同樣的速率串列地把該數據沿環送到另一鏈路上。這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的。數據以分組形式發送，如果環上 A站希望發送一個報文到 C站，就先要把報文分成若干個分組，每個分組除了數據還要加上某些控制信息，其中包括 C站的地址。 A站依次把每個分組送到環上，開始沿環傳輸， C站識別到帶有它自己地址的分組時，便將其中的數據復制下來。由於多個設備連接在一個環上，因此需要用分布式控制策略來進行控制。
環形拓撲結構的優點：
① 電纜的長度短。環形拓撲結構的網路所需的電纜長度和匯流排拓撲網路相似，但比起星形拓撲結構的網路要短得多。
② 減少或增加工作站時，僅需簡單的連接操作。
③ 可使用光纖。光纖的傳輸速度率很高，十分適合於環形拓撲的單向傳輸。
環形拓撲結構的缺點：
① 節點的故障會引起全網路的故障。這是因為環上的數據傳輸要通過接在環上的每一個節點，一旦環中某個節點發生故障就會引起全網路的故障。
② 故障檢測困難。這與匯流排拓撲結構相似，因為不是集中控制，故障檢測需要在網上各個節點進行，因此故障檢測就較為困難。
③ 環形拓撲結構的媒體訪問控制協議都採用令牌傳送的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說比較低。
總的來說，不管區域網或廣域網，網路的拓撲選擇，需要考慮諸多因素，網路要既利於安裝，又有利於擴展，網路的可靠性也是要考慮的重要因素，以外網路拓撲結構的選擇還會影響傳輸媒體的選擇和媒體訪問控制方法的確定。
2、傳輸媒體
傳輸媒體是通信網中發送方和接收方之間的物理通路，計算機網路中採用的傳輸媒體可以分為有線和無線兩大類。雙絞線、同軸電纜和光纖是常用的三種有線傳輸媒體，無線電通信、微波通信、紅外線通信以及激光通信的信息載體都屬於無線傳輸媒體。
傳輸媒體的特性對網路數據通信質量有很大的影響，這些特性是：
① 物理特性，說明傳輸媒體的特徵。
② 傳輸特徵，包括信號形式、調制技術、傳輸速度及頻帶寬度等內容。
③ 連通性，採用點到點連接還是多點連接。
④ 地域范圍，網上各點間的最大距離。
⑤ 抗干擾性，防止雜訊、電磁干擾對數據傳輸影響的能力。
⑥ 相對價格，以元件、安裝和維護的價格為基礎。
以下分別介紹其中最為常用的傳輸媒體的特性。
（1）雙絞線
由螺旋狀扭在一起的兩根絕緣導線組成，線對扭在一起可以減少相互間的輻射電磁干擾。雙絞線是最常用的傳輸媒體，早就用於電話通信中的模擬信號傳輸，也 可用於數字信號的傳輸。雙絞線一般是銅質的，能提供良好的傳導率。雙絞線既可用於傳輸模擬信號，也可用於傳輸數字信號。對於模擬信號來說，大約每 5 -6km需要一個放大器；對於數字信號來說，每 2 -3km使用一個中繼器。
雙絞線也可用於區域網，如 10BASE-T和 100BASE-T匯流排，可分別提供 10Mbit/s和 100Mbit/s的數據傳輸速率。通常將多對雙絞線封裝於一個絕緣套里組成雙絞線電纜，區域網中常用的 3類雙絞線和 5類雙絞線，均由 4對雙絞線組成，其中 3類雙絞線常用於 10BASE-T匯流排區域網， 5類雙絞線常用於 100BASE-T匯流排區域網。
雙絞線普遍話用於點到點的連接，雙絞線可以很容易地在 15km或更大范圍內提供數據傳輸。區域網的雙絞線主要用於一個建築物或幾個建築物間的通信，但在 10Mbit/s和 100Mbit/s傳輸速率的 10BASE-T和 100BASE-T的匯流排傳輸距離都不超過 100m。
雙絞線的抗干擾性能不如同軸電纜，但價格比同軸電纜要便宜。
（2）同軸電纜
同軸電纜也像雙絞線一樣由一對導體組成，但它們是按 "同軸 "的形式構成線對，其最里層是內芯，向外依次為絕緣層、屏蔽層，最外則是起保護作用的塑料外套，內芯和屏蔽層構成一對導體。
同軸電纜分為基帶同軸電纜和寬頻同軸電纜。基帶同軸電纜又可以分為粗纜和細纜兩種，都用於直接傳送數字信號；寬頻同軸電纜用於頻分多路復用的模擬信號傳輸，也可用於不使用頻分多路復用的高速數據通信和模擬信號的傳輸，閉路電視所使用的 CATV電纜就是寬頻同軸電纜。
同軸電纜適用於點到點連接和多點連接，基帶電纜每段可支持幾百台設備，在大系統中還可以用轉接器將各段連接起來；寬頻同軸電纜可支持數千台設備，但在高數據傳輸速率（ 50Mbit/s）下使用寬頻電纜時，設備數目限制在 20-30台。
同軸電纜的傳輸距離取決於傳輸信號的形式和傳輸的速率，典型基帶電纜的電大距離限制在幾公里。在相同速率條件下，粗纜傳輸距離較細纜長。
同軸電纜的抗干擾性能比雙絞線好，但在價格上較雙絞線貴，但比光纖要便宜。
（3）光纖
光纖是光纖纖維的簡稱，它由能傳導光波的石英玻璃纖維外加保護層構成。相對於金屬導線來說具有重量輕、線徑細的特點。用光纖傳輸信號時，在發送端先要將電信號轉換成光信號，而在接收端要由光檢測器還原成電信號。
光纖在計算機網路中普遍採用點到點連接，從地域范圍來看可以在 6 -8km的距離內不用中繼器傳輸，因此光纖適合於在幾個建築物之間通過點到點的鏈路連接區域網。由於光纖具有不受電磁干擾和噪音影響的獨有特徵，適宜在長 距離內保持高速數據傳輸率，而且能提供很好的安全性。
網路除了有線媒體以外，還可以通過無線傳輸媒體進行無線傳輸，目前常用的技術有無線電波、微波、紅外線和激光。隨著攜帶型計算機的出現和普及，以及在軍事、野外等特殊場合下移動產品的通信聯網需要，促進了無線通信網路的發展，出現了無線網路產品。
計算機網路的協議及其作用
兩個計算機間通信時對傳輸信息內容的理解、信息表示形式以及各種情況下的應答信號都必需進行一個共同的約定，我們稱為協議（ Protocol）。一般來說，協議要由如下三個要素組成：
（1）語義（ Semantics）。涉及用於協調和差錯處理的控制信息。
（2）語法（ Syntax）。涉及數據及控制信息的格式、編碼及信號電平等。
（3）定時（ Timing）。涉及速度匹配和排序等。
協議本質上無非是一種網上交流的約定，由於聯網的計算機類型可以各不相同，各自使用的操作系統和應用軟體也不盡相同，為了保持彼此之間實現信息交換和資源共享，它們必須具有共同的語言，交流什麼、怎樣交流及何時交流，都必須遵行某種互相都能夠接受的規則。
目前，全球最大的網路是網際網路（ Internet），它所採用的網路協議是 TCP/IP協議。它是網際網路的核心技術。 TCP/IP協議，具體的說就是傳輸控制協議（ Transmission Control Protocol，即 TCP）和網際協議（ Internet Protocol，即 IP）。其中 TCP協議用於負責網上信息的正確傳輸，而 IP協議則是負責將信息從一處傳輸到另一處。
TCP/IP協議本質上是一種採用分組交換技術的協議。其基本思想是把信息分割成一個個不超過一定大小的信息包來傳送。目的是：一方面可以避免單個用戶長時間地佔用網路線路；另一方面，可以在傳輸出錯時不必重新傳送全部信息，只需重傳出錯的信息包就行了。
TCP/IP協議組織信息傳輸的方式是一種 4層的協議方式。下表是一種簡化了的層次模型：
應用層 Telnet、FTP和e-mail等
傳輸層 TCP和UDP
網路層 IP、ICMP和IGMP
網路介面層 設備驅動程序及介面卡
模型中，最底層為 TCP/IP的實現基礎，主要用於訪問具體區域網，如以大網等。中間兩層為 TCP/IP協議，其中的 UDP為一種建立在 IP協議基礎上的用戶數據協議（ User Data gram Protocol，即 UDP）。最上層為建立在 TCP/IP協議基礎上的一些服務： TELNET（遠程登錄），允許某個用戶登錄到網上的其它計算機上（要求用戶必須擁有該機帳號），然後像使用自己的計算機一樣使用遠端計算機： FTP（ File Transfer Protocol，文件傳輸協議），允許用戶在網上計算機之間傳送程序或文件； SMTP（ Simple Message Transfer Protocol，簡單郵件傳送協議），允許網上計算機之間互通信函； DNS（ Domain Name Service，域名服務協議），用於將域名地址轉換成 IP地址等。
網際網路（Internet）及其應用
網際網路概述
網際網路（ Internet）是一個建立在網路互連基礎上的最大的、開放的全球性網路。網際網路擁有數千萬台計算機和上億個用戶，是全球信息資源的超大型集合體。所有 採用 TCP/IP協議的計算機都可以加入網際網路，實現信息共享和互相通信。與傳統的書籍、報刊、廣播、電視等傳播媒體相比，網際網路使用更方便，查閱更快捷，內 容更豐富。今天，網際網路已在世界范圍內得到了廣泛的普及與應用，並正在迅速地改變人們的工作方式和生活方式。
網際網路起源於 20世紀 60年代中期由美國國防部高級研究計劃局（ ARPA）資助的 ARPANET，此後提出的 TCP/IP協議為網際網路的發展奠定了基礎。 1986年美國國家科學基金會（ NSF）的 NSFNET加入了網際網路主幹網，由此推動了網際網路的發展。但是，網際網路的真正飛躍發展應該歸功於 20世紀 90年代的商業化應用。此後，世界各地無數的企業和個人紛紛加入，終於發展演變成今天成熟的網際網路。
我國正式接入網際網路是在 1994年 4月，當時為了發展國際科研合作的需要，中國科學院高能物理研究所和北京化工大學開通了到美國的網際網路專