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网络体系结构 主题三 1 1主要知识点 1 2网络概念1 3网络分类1 4网络软件1 5OSI参考模型1 6TCP IP参考模型1 7OSI参考模型与TCP IP参考模型的比较1 8协议栈1 9典型试题分析 1 2网络的概念 计算机网络 Network 是将处在不同地理位置且相互独立的计算机或设备 通过传输介质和网络设备按照特定的结构和协议相互连接起来 利用网络操作系统进行管理和控制 从而实现信息传输和资源共享的一种信息系统 简单网络示意图 1 3网络的分类 1 3 1网络拓扑结构1 3 2按照地理范围分类1 3 3按传输媒体分类1 3 4按电信网分类 1 3 1网络拓扑结构 1 3 1 1总线拓扑1 3 1 2星形拓扑1 3 1 3环形拓扑1 3 1 4网状拓扑1 3 1 5混合拓扑1 3 1 6蜂窝拓扑 1 3 1 1总线拓扑 1 3 1 2星形拓扑 1 3 1 3环形拓扑 1 3 1 4网状拓扑 1 3 1 5混合拓扑 1 3 1 6蜂窝拓扑 1 3 2按照地理范围分类 LANMANWANPAN无线网IntranetExtranet互联网 1 3 3按传输媒体分类 电话数据视像 1 3 4按电信网分类 驻地接入骨干 1 4网络软件 1 4 1协议分层1 4 2接口与服务1 4 3服务与协议的关系 1 4 1协议分层 1 4 1 1协议1 4 1 2分层结构的优点1 4 1 3分层结构的工作原理 1 4 1 1协议 什么是协议协议是网络中计算机或设备之间进行通信的一系列规则的集合 协议示例以发送消息 HELLOSTUDENTS 为例 常用协议IP TCP HTTP POP3 SMTP 1 4 1 2分层结构的优点 各层间相互独立 某一层的变化不会影响其他层促进标准化工作使网络易于实现和维护 1 4 1 3分层结构的工作原理 纵向通信在分层结构中 低层服务为高层服务提供服务 高层服务使用低层服务提供的服务 横向通信分层结构中 对应的分层协同工作 以保证能够成功的完成通信 一台机器上的第N层与另一台机器上的第N层进行对话的规则就第N层协议 1 4 2接口与服务 对等实体每一层中的活动元素通常被称为实体 entity 实体可以是软件实体也可以是硬件实体 不同机器上的同一层实体叫做对等实体 服务提供者和服务用户N层实体实现的服务为N 1层所利用 N层被称为服务提供者 serviceprovider N 1层被称为服务用户 serviceuser 服务是在服务接入点SAP serviceaccesspoint 提供给上层使用的 1 4 2接口与服务 SAP 服务接入点IDU 接口数据单元SDU 服务数据单元PDU 协议数据单元ICI 接口控制信息 ICI SDU ICI SDU SDU 报头 SAP IDU n PDU 第n 1层 接口 第n层 1 4 2 1服务类型 1 4 2 2服务原语 服务在形式上是由一组原语 primitive 或操作 在描述的 这些原语供用户和其他实体访问该服务 这些原语通知服务提供者采取某些行动或报告某个对等实体的活动 1 4 3服务与协议的关系 服务是各层向它上层提供的一组原语 操作 服务定义了该层能够代表它的上层完成的操作 但没有涉及这些操作是如何完成的 协议是定义同层对等实体之间交换的帧 分组和报文的格式及意义的一组规则 实体利用协议来实现它们的服务定义 1 5OSI参考模型 1 5 1OSI参考模型概述和各层1 5 2数据传输的封装和解封装 1 5 1OSI参考模型概述与各层 物理层数据链路层网络层传输层5 7层 OSI RM模型层次结构 由低层到高层 电气接口匹配传输比特流 帧同步 差错控制和流量控制数据传输的基本单位是帧 路由选择 拥塞控制数据包的分片与重组数据传输的基本单位是分组 端到端连接 流量控制差错检测和重传基本单位是报文 提供应用进程的独立性 提供访问和分布式信息服务 建立 管理 终止连接任务 物理层 通过物理传输比特 bit 流中继器和集线器建立 维护和取消物理连接 数据链路层 将比特信息加以组织封装成数据帧 Frame 通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址硬件地址或物理地址 即MAC地址 帧同步 流量控制 差错检验两个子层媒体访问控制 MAC 逻辑链路控制 LLC 网卡 网桥和交换机 网络层 基于网络层地址进行不同网络系统间的路径选择网络层地址 IP地址 分割和重新组合数据包 Packet 包头差错检验和可能的修复可能的数据传输拥塞控制路由器 传输层 在不同物理节点上的应用程序间建立连接以传输数据将数据组织成数据段 Segment 提供不同类型的连接服务面向连接 Connection oriented 无连接 Connectionless 提供流量控制 差错检测 超时重传等服务用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序传输层地址 即端口号 5 7层 会话层建立 管理和终止会话表示层系统的应用层送出的信息可被另一个系统的应用层所读取利用一种公用的信息表示格式翻译多种信息数据表示 数据安全 数据压缩应用层网络服务与使用者应用程序间的一个接口 1 5 2数据传输的封装和解封装 1 6TCP IP参考模型 1 6TCP IP参考模型各层 第1层 网络接口层 NetworkInterface 网络接口层对应OSI物理层和数据链路层并实现与它们相同的功能 其中包括LAN和WAN的技术细节 这一层也称为主机到网络层 Host to Network 1 6TCP IP参考模型各层 第2层 互联网络层 internet 互联网络层的目的是运送数据包 将数据从任何在相连的网络上送到目的地 而不在乎走的是哪个路径或网络 管理这层的特定协议称为互联网络协议 IP 最佳的路径选定和数据包交换都发生在这层 1 6TCP IP参考模型各层 第3层 传输层 Transport 传输层负责处理有关服务质量等事项 如可靠度 流量控制和错误检测 该层可以提供不同服务质量 不同可靠性保证的传输服务 并且协议发送端和目标端的传输速度差异 这一层也称为主机到主机层 Host to Host 1 6TCP IP参考模型各层 第4层 应用层 Application 应用层包括会话层和表示层的功能 用来建立应用层来处理高层协议 有关表达 编码和会话控制 TCP IP将所有应用程序相关的内容都归为一层 并保证为下层适当的将数据封装成数据包 1 7OSI参考模型与TCP IP参考模型的比较 1 7OSI参考模型与TCP IP参考模型的比较 1 8协议栈 1 8 1协议栈概述1 8 2TCP IP协议栈 1 8 1协议栈概述 什么是协议栈在网络中 为了完成通信 必须使用多层上的多种协议 这些协议按照层次顺序组合在一起 构成了协议栈 ProtocolStack 也称为协议族 ProtocolSuite 常用的协议栈TCP IP IPX SPX AppleTalk 1 8 2TCP IP协议栈 TCP IP 1 9典型试题分析 若采用后退N帧ARQ协议进行流量控制 帧编号为7位 则发送窗口的最大长度为 17 17 A 7B 8C 127D 128 参考答案 17 C 2005年下半年 1 9典型试题分析 在ISOOSI RM中 18 实现数据压缩功能 A 应用层B 表示层C 会话层D 网络层 参考答案 18 B 2005年下半年 1 9典型试题分析 以太网中的帧属于 19 协议数据单元 A 物理层B 数据链路层C 网络层D 应用层 参考答案 19 B 2005年下半年 1 9典型试题分析 在OSI参考模型中 数据链路层处理的数据单位是 64 A 比特B 帧C 分组D 报文 参考答案 64 B 2005年下半年 1 9典型试题分析 在OSI参考模型中 上层协议实体与下层协议实体之回的逻辑接口叫做服务访问点 SAP 在Intenet中 网络层的服务访问点是 21 A MAC地址B LLC地址C IP地址D 端口号 参考答案 21 C 2005年上半年 1 9典型试题分析 在OSI参考模型中 实现端到端的应答 分组排序和流量控制功能的协议层是 22 A 数据链路层B 网络层C 传输层D 会话层 参考答案 22 C 2005年上半年 1 9典型试题分析 SNMP POP3 UDP TCP IP 在Intemet上有许多协议 下面的选项中能正确表示协议层次关系的是 22 A B C D SNMP POP3 TCP ARP IP TCP SSL IP UDP ARP SMTP Telnet 参考答案 22 A TCP UDP IP LLC MAC SMTP Telnet 2005年上半年 1 9典型试题分析 用户A与用户B通过卫星链路通信时 传播延迟为270ms 假设数据速率是64Kb s 帧长4000bit 若采用停等流控协议通信 则最大链路利用率为 30 若采用后退N帧ARQ协议通信 发送窗口为8 则最大链路利用率可以达到 31 30 A 0 104B 0 116C 0 188D 0 231 31 A 0 416B 0 464C 0 752D 0 832 参考答案 30 A31 D 2004年下半年 1 9典型试题分析 以太网交换机根据 56 转发数据包 56 A IP地址B MAC地址C LLC地址D PORT地址 参考答案 56 B 2004年下半年 1 9典型试题分析 2004年下半年 Networkscanbeinterconnectedbydifferentdevices Inthephysicallayer networkscanbeconnectedby 66 orhubs whichjustmovethebitsfromonenetworktoanidenticalnetwork Onelayerupwefindbridgesandswitches whichoperateatdatalinklayer Theycanaccept 67 examinetheMACaddress andforwardtheframestoadifferentnetworkwhiledoingminorprotocoltranslationintheprocess Inthenetworklayer wehaveroutersthatcanconnecttwonetworks Iftwonetworkshave 68 networklayer theroutermaybeabletotranslatebetweenthepackerformats Inthetransportlayerwefindtransportgateway whichcaninterfacebetweentwotransportconnections Finally intheapplicationlayer applicationgatewaystranslatemessage 69 Asanexample gatewaysbetweenInternete mailandX 400e mailmust 70 thee mailmessageandchangeva