网络基础与OSI参考模型

1、课程DA网络基础和现场视察参考模型问题1.0内容课程描述1课程介绍1课程目标1相关信息1第1章网络概述21.1什么是网络21.2局域网和无线局域网61.3网络标准化组织15第2章现场视察参考模型172.1现场视察参考模型层次结构172.2物理层222.3数据链路层242.4网络层282.5传输层342.6会话层、表示层和应用层38摘要39课程描述课程介绍本课程主要介绍网络的基本概念、局域网和广域网的相关协议和常用网络设备，以及对通信网络发展做出突出贡献的国际标准化组织。计划目标完成本课程后，您应该能够：我了解网络结构我知道局域网和广域网的基本概念掌握国际标准化组织现场视察参考模型的基本结构相关

2、信息第1章网络概述1.1什么是网络网络是一个复杂的人或事物的互联系统。我们周围一直有一个网络，比如电话网、电报网等等；我们体内有许多网络系统，如神经系统、消化系统等。在本课程中，我们将学习计算机网络。在计算机网络的早期，计算机都是独立的设备，每台计算机独立工作，互不连接。计算机和通信技术的结合对计算机系统的组织产生了深远的影响，这使得计算机可以互相访问。不同种类的计算机通过相同类型的通信协议相互通信，从而形成计算机网络。计算机网络是一个大规模、功能强大的网络系统，它通过通信线路将分布在不同地理区域的计算机和专用外部设备连接起来，使许多计算机可以方便地相互传输信息和共享信息资源。(注：我们给出如

3、此宽泛的定义是因为信息技术产业的快速发展，各种网络互联终端设备层出不穷，如计算机、打印机、无线应用协议手机、PDA个人数字助理、网络电话等支持网络互联的设备。一般来说，计算机网络可以提供以下主要功能：l资源共享随着网络的出现，资源共享变得非常简单，通信双方可以跨越空间障碍，随时随地传输信息。信息传输和集中处理数据通过网络传输到服务器，然后由服务器处理，然后发送回终端。负载平衡和分布式处理举一个典型的例子：一家大型互联网内容提供商在世界各地的许多地方安装了内容相同的万维网服务器，以支持更多用户访问其网站；通过一定的技术，不同地区的用户可以看到放置在最近的服务器上的同一页面，从而实现每个服务器的负

4、载均衡，同时用户可以节省访问时间。综合信息服务网络的主要发展趋势是多维的，即在一组系统上提供综合信息服务，包括政治和经济资源，甚至提供多媒体信息，如图像、声音、动画等。在多维发展的趋势下，出现了许多新的网络应用形式，如电子邮件、视频点播、电子商务、视频会议等。什么是协议？与电报相比，在发送电报时，我们必须首先规定消息的传输格式、码长的位数、什么样的码字表示启动、什么样的码字表示结束、如果出错该怎么办、如何表达发送者的姓名和地址等。这种预先确定的格式和协议就是协议。网络协议是为了使计算机网络中的不同设备能够相互通信而预先制定的一套通信双方都理解并遵守的格式和约定。网络协议是一系列规则和约定的规范

5、描述，定义了如何在网络设备之间交换信息。网络协议是计算机网络的基础。只有符合相应协议的网络设备才能相互通信。正如保障我国稳定健康运行的法律法规一样，任何人违反法律法规的约束，都必然会受到法律制裁。网络协议是制约各种网络互联终端设备的法律。如果任何设备不支持网络互连协议，它就不能与其他设备通信。有各种网络协议，包括传输控制协议/网际协议、网络工作包交换/顺序包交换、系统网络体系结构等等。目前，最流行的协议栈是TCP/IP，它已经成为互联网的标准协议。计算机网络始于20世纪60年代。当时，网络的概念主要是基于主机架构的低速串行连接，提供应用执行、远程打印和数据服务等功能。IBM的系统网络体系结构和

6、非IBM的X.25公共数据网络是这种网络的典型例子。当时，在美国国防部的帮助下，建立了一个名为ARPANET的基于分组交换的网络，这是当今最早的互联网原型。20世纪70年代，一种基于个人电脑的商业计算模式出现了。起初，个人电脑是独立的设备。由于认识到商业计算的复杂性，大量终端设备需要相互协作，局域网应运而生。局域网的出现大大降低了商业用户打印机和磁盘的昂贵成本。从20世纪80年代到90年代，对远程计算日益增长的需求迫使计算机行业开发各种广域网协议(包括TCP/IP协议和IPX/SPX协议)，以满足不同计算模式下的远程连接需求。随着互联网的飞速发展，TCP/IP协议得到了广泛的应用，并成为互联网

7、事实上的协议。1.2局域网和无线局域网由于不同的连接媒体和通信协议，有许多方法来划分计算机网络的类型。一般来说，计算机网络根据其地理覆盖范围可分为局域网和广域网，以及介于局域网和广域网之间的城域网。本节重点介绍局域网和广域网。局域网局域网是由小范围内的各种通信设备互连而成的网络，其覆盖范围通常限于房间、建筑物或公园。局域网一般指分布在几公里以内的网络，具有距离短、时延小、数据速率高、传输可靠的特点。标准是政府广泛使用或规定的一套规则和程序。该标准描述了协议的规定，并设置了最简单的性能集来确保网络通信。IEEE 802。x标准是当今领先的局域网标准。目前，中国常见的局域网类型有：以太网、异步传输

8、模式等。它们在拓扑结构、传输介质、传输速率和数据格式上有所不同。使用最广泛的局域网是以太网，它是目前发展最快、最经济的局域网。局域网的设计目标主要是面向有限的地理区域，允许同时访问高带宽媒体。局域网通过本地管理控制网络的私有权利，并提供全职的本地服务。其物理设备通常在相对封闭的环境中连接。局域网建设中常用的网络设备包括：电缆：局域网的距离扩展通常需要通过电缆来实现。不同的局域网有不同的连接电缆，如光纤、双绞线和同轴电缆。网络接口卡(网卡)插入计算机主板的插槽中，负责将用户要传输的数据转换成网络上其他设备可以识别的格式，并通过网络介质传输。其主要技术参数是带宽、总线模式和电气接口模式。集线器是一

9、种单总线共享设备，它提供许多网络接口，并负责连接网络中的多台计算机。共享意味着集线器的所有端口共享一条数据总线，并且只有一个用户可以同时传输数据。因此，每个用户(端口)传输的平均数据量和速率受到活动用户(端口)总数的限制。交换机也称为交换集线器。它还有许多接口来提供多个网络节点的互连。但是，它的性能比共享集线器高得多：它相当于拥有多条总线，因此每个端口设备都可以独立传输数据，而不受其他设备的影响，这意味着每个端口在用户面前都有独立且固定的带宽。此外，交换机还具有集线器缺乏的功能，如数据过滤、网络分段、广播控制等。路由器：路由器是一种用于网络互连的计算机设备。它在OSI参考模型的第三层(网络层)

10、工作，在不同的网络之间路由消息，并存储和转发它们。一般来说，路由器还支持两种以上的网络协议来支持异构网络互连，而通用路由器也运行一些动态路由协议来实现动态路由。自动柜员机交换机用于自动柜员机网络互连。ATM技术将在高级课程中详细阐述，这不是本书的重点。感兴趣的学生可以查阅相关材料。广域网连接的地理范围很广，通常是一个国家或一个洲。中国公共分组交换网、中国公共数字数据网以及拟议中的国家教育和研究网、中国互联网络等。都属于广域网。广域网的目的是连接分布广泛的局域网，因此它的结构分为两部分：终端系统和通信系统(中间链路)。通信系统是广域网的关键，主要包括以下几种类型：公共交换电话网：公共交换电话网。

11、该系统使用电路交换技术，必须为每个呼叫分配一个专用语音通道。信息在公共电话交换网上以模拟形式传输。传输媒介是普通电话线。它具有成本低、易于建立、分布广的特点。综合业务数字网：综合业务数字网是一种拨号连接方式。ISDN提供2B D数据信道，每个b信道的速率为64Kbps，最高速率可达128kbps。ISDN PRI有两个标准：欧洲标准(30b d)和北美标准(23b d)。ISDN是一种数字传输方式，具有连接迅速、传输可靠的特点，并支持对方号码的识别。ISDN的收费比普通电话略高，但它的双通道使它能同时支持两种独立的应用，这是一种更适合个人或小型办公室的网络接入方式。专线：专线，在中国称为DDN

12、，是点对点连接方式，速度一般为64 kbps 2.048 Mbps。专线的优点是数据传输得到很好的保证，带宽保持不变。但是它很昂贵，点对点结构不够灵活。X.25网络：它是一种早期广泛使用的广域网，速度为9600 bps 2 Mbps它具有冗余纠错功能，可靠性高，但其副作用是速度慢，延时大。帧中继：帧中继是在X.25的基础上发展起来的新技术。速度通常在64 kbps到2.048 Mbps之间选择。帧中继具有灵活性和弹性的特点：它可以实现一对多连接，当数据量较大时，它可以传输超过CIR:约定信息速率的数据，允许用户在传输数据时有一定的突发，因此是商业用户更好的连接选择。异步传输模式：异步传输模式是

13、一种信元交换网络，其特点是速度快、时延小、传输质量有保证。自动柜员机大多使用光纤作为连接介质，速度可以高达千兆位，但成本也很高。自动柜员机也可以称为广域网协议。广域网通常采用两种交换方式，即电路交换和分组交换。电路模式是基于电话网络电路交换的原理。当用户请求发送数据时，交换机连接主叫用户和被叫用户之间的物理数据传输路径。它的特点是时延小，“透明”传输(即传输路径不对用户数据进行任何修正或解释)和信息传输吞吐量大。缺点是固定带宽和网络资源利用率低。传统的PSTN/ISDN网络是基于电路交换模式。分组模式是一种存储转发交换模式。它将待传输的信息分成一定长度(自动柜员机)或可变长度的包(包)，并以包

14、为单位存储和转发它们。每个包信息携带接收地址和发送地址的标识。包模式采用动态复用技术在线路上传输每个包，可以在带宽上重用，网络资源利用率高。缺点是实时性差。广域网(WAN)在局域网之外的地理区域中运行，并且它可以通过各种类型的串行连接在更大的地理区域中访问。通常，企业网络通常通过广域网线路连接到本地互联网服务提供商。广域网可以提供全职和兼职连接，并可以通过串行接口以不同的速率工作。常用的广域网设备有：路由器：在广域网通信过程中，根据地址找到目的地的路径，这在广域网中称为路由。路由器负责根据地址信息在广域网和局域网之间建立路由，并将数据发送到最终目的地。调制解调器：作为终端系统和通信系统之间的信号转换设备，是广域网中必不可少的设备之一。调制解调器分为同步和异步，分别用于连接路由器的同步和异步串口。同步可用于专线、帧中继、x25等。而对于PSTN连接则是异步的。带宽和延迟是衡量网络性能的两个主要指标。局域网和广域网都使用带宽来描述在特定时间从一个节点传输到任何节点的信息量。带宽分为两类：模拟带宽和数字带宽。本书中提到的带宽是指数字带宽。带宽的单位是每秒比特数(