【正文】 第一章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 三大資源支柱： 信息、物質(zhì)、能源。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是信息高速公路的重要組成部分，信息高速公路是信息社會的基礎(chǔ)建設(shè)，信息高速公路雛形的因特網(wǎng)。 一、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從 20 世紀(jì) 70 年代開始發(fā)展四個階段： 面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、計算機(jī) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)以及因特網(wǎng)廣泛應(yīng)用和高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展等。 1）面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ 20 世紀(jì) 50 年代初） 聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，就是由一臺中央主計算機(jī)連接大量的地理上處于分散位置的終端。（ SAGE） 前端處理機(jī) FEP 或通信控制器 CCU：專門負(fù)責(zé)與終端 T 之間的通信控制，從而出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理和通信控制的分工，更好地發(fā)揮了中心計算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力。另外在終端比較集中的地區(qū)，設(shè)置集中器或多路復(fù)用起，從而提高了通信線路的利用率，節(jié)約了遠(yuǎn)程通信線路的投資。 2）計算機(jī) — 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（ 20 世紀(jì) 60 年代中期） 1969 年， ARPANET 是一個成功的系統(tǒng)，它是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展中的一個里程碑。 兩個著名網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)： IBM 公司的 SNA和 DEC 公司的 DNA 3）開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò) 1984 年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 正式頒布了一個 稱為“開放系統(tǒng)互連基本參考模型”的國際標(biāo)準(zhǔn) ISO7498，簡稱 OSI 參考模型或 OSI/RM。 OSI/RM 由七層組成，所以也稱 OSI 七層模型。 4）因特網(wǎng)的廣泛應(yīng)用與高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展 20 世紀(jì) 90 年代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)最富有挑戰(zhàn)性的話題是 Inter 與高速通信網(wǎng)技術(shù)、接入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)。寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為全球信息高速公路的建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展表現(xiàn)在寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng) BISDN、異步傳輸模式 ATM、高速局域網(wǎng)、交換局域網(wǎng)與虛擬網(wǎng)絡(luò)。 當(dāng)前企業(yè)網(wǎng)研究與應(yīng)用的熱點： Inter、 Intra、 Extra 和電子商務(wù)。 三大網(wǎng)絡(luò)：電信網(wǎng)絡(luò)、廣播電視網(wǎng)絡(luò)以及計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 1）電信業(yè)務(wù)網(wǎng)是以電話網(wǎng)為基礎(chǔ)，電話系統(tǒng)三個組成：本地網(wǎng)絡(luò)、干線、交換局。 目前電話雙絞線上網(wǎng)的主流速率為 56Kbps,其物理極限為 64Kbps. 電信業(yè)務(wù)網(wǎng)組成：電話交換網(wǎng)（ PSTN），數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（ DDN），幀中繼網(wǎng)（ FR）、異步轉(zhuǎn)移模式 ATM 網(wǎng)。 電信網(wǎng)提供話音服務(wù)、傳真、數(shù)據(jù)通信。 2）廣播電視網(wǎng)主要是有線電視網(wǎng)（ CATV），靠同軸電纜傳輸，最終目的寬帶雙向的多媒體通信網(wǎng)。 主要業(yè)務(wù)：廣播電視傳輸、電視點播（ VOD）或準(zhǔn)視頻點播業(yè)務(wù)（ NVOD）遠(yuǎn)程電視教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、電視會議、電視電話、電視購物和電視商務(wù)等。 3）計算機(jī)網(wǎng)：我國 INTERNET 的主干網(wǎng)是 CHINANET 網(wǎng)， CHINANET 網(wǎng)組成： CHINAPAC（分組交換網(wǎng)）、 CHINADDN(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng) )、 PSTN（電話交換網(wǎng)）。 未來網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢：寬帶網(wǎng)絡(luò)、全光網(wǎng)絡(luò)、多媒體網(wǎng)絡(luò)、移動網(wǎng)絡(luò)、下一代網(wǎng)絡(luò) NGN 1）寬帶網(wǎng)絡(luò)可分為寬帶骨干網(wǎng)和寬帶接入網(wǎng)兩個部分。電信業(yè)一般認(rèn)為傳輸速率達(dá)到 2Gbps的骨干網(wǎng)稱做快帶網(wǎng)。寬帶接 入技術(shù)基本上可分為有線接入和無線接入。 2）全光網(wǎng)是以光節(jié)點取代現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的電節(jié)點。 3）多媒體網(wǎng)絡(luò)需要滿足多媒體信息傳輸所需的交互性和實時性的要求。要求表現(xiàn)在：高傳輸帶寬、不同類型的數(shù)據(jù)、有連續(xù)性與實時性、同步、多方參與通信。 4）移動計算是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動通信技術(shù)結(jié)合。 蜂窩式數(shù)字分組數(shù)據(jù)通信平臺特點：無線和可移動，從固定點到時速 100Km/s 的各種無線移動數(shù)據(jù)終端。 無線局域網(wǎng)：以微波、激光、紅外線等無線電波實現(xiàn)物理層和數(shù)據(jù)鏈路層功能，速率可達(dá)幾十 Mbps。 Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)：是由一組用戶群構(gòu)成，不需要 基站，沒有固定路由器的移動通信模式。支持里外聯(lián)絡(luò)、獨立戰(zhàn)斗群通信和艦隊?wèi)?zhàn)斗群通信、臨時通信要求和無人偵察與情報傳輸。 下一代網(wǎng)絡(luò)：是一個基于分組的核心網(wǎng)絡(luò)。 二、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)物。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義：就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng) ,資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)信息處理 ,通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)中的信息傳遞。 資源子網(wǎng)包括提供資源的主機(jī)和請求 資源的終端，他們都是信息傳遞的源節(jié)點或宿節(jié)點，有時也統(tǒng)稱為端節(jié)點。 通信子網(wǎng)主要由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和通信鏈路組成。根據(jù)不同的作用，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以是分組交換設(shè)備PSE、分組裝配 /拆卸設(shè)備 PAD、集中器 C、網(wǎng)絡(luò)控制中心 NCC、網(wǎng)間連接起 G 也稱網(wǎng)關(guān)或他們的組合。也常將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點統(tǒng)稱為接口信息處理機(jī) IMP。 信息在兩端節(jié)點之間傳輸時 ,可能要經(jīng)過多個中間節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā) ,廣域網(wǎng)傳輸方式為“存儲 — 轉(zhuǎn)發(fā)”，局域網(wǎng)的傳輸方式”廣播”。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能表現(xiàn)在硬件資源共享、軟件資源共享和用戶間信息交換三個方面。 硬件資源共享：巨型計算機(jī)、特 殊功能的處理部件、激光打印機(jī)、大容量的外部存儲器。 軟件資源共享：大型數(shù)據(jù)庫、遠(yuǎn)程文件訪問服務(wù)。 用戶間信息交換：電子郵件、發(fā)布新聞消息、電子商務(wù)。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用包括：辦公自動化 OA、遠(yuǎn)程教育、電子銀行、證券及期貨交易、校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)絡(luò)、智能大廈和結(jié)構(gòu)化綜合布線系統(tǒng)。 三、 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型分類：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵妇W(wǎng)絡(luò)形狀，或者是它在物理上的連通性。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有：星型拓?fù)?、總線拓?fù)洹h(huán)形拓?fù)?、樹型拓?fù)洹⒒旌闲屯負(fù)浼熬W(wǎng)形拓?fù)?。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇往往與傳輸介質(zhì)的選擇及介質(zhì)訪問控制方法的 確定緊密相關(guān)。 在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，應(yīng)該考慮的主要因素有下列幾點： （ 1）可靠性（ 2）費用（ 3）靈活性（ 4）響應(yīng)時間和吞吐量 采用點 — 點線路的通信子網(wǎng)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)型有 4 種：星形、環(huán)形、樹形、網(wǎng)狀形。 采用廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)型有 4種：總線形、樹形、環(huán)形、無線通信與衛(wèi)星通信。 1）星形拓?fù)洌褐醒牍?jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央節(jié)點相當(dāng)復(fù)雜，而各個站點的通信處理負(fù)擔(dān)都很小。 優(yōu)點：（ 1） 控制簡單（ 2）故障診斷和隔離容易。（ 3）方便服務(wù)。 缺點：（ 1）電纜長度和安裝工作量客觀（ 2）中央節(jié)點的負(fù) 擔(dān)較重，容易形成“瓶頸”（ 3）各站點的分布處理能力較低 2）總線拓?fù)洌翰捎靡粋€廣播信道作為傳播介質(zhì)，所有站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共傳輸介質(zhì)上，該公共傳輸介質(zhì)即稱為總線。通常采用分布式控制策略來確定哪個站點可以發(fā)送。 優(yōu)點：（ 1）總線結(jié)構(gòu)所需要的電纜數(shù)量少（ 2）總線結(jié)構(gòu)簡單，又是無源工作，有較高的可靠性（ 3）易于擴(kuò)充，增加或減少用戶比較方便 缺點：（ 1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制（ 2）故障診斷和隔離較困難（ 3）分布式協(xié)議不能保證信息的及時發(fā)送，不具有實時功能，大業(yè)務(wù)量降低了網(wǎng)絡(luò)速度。 3）環(huán)形拓?fù)洌好總€站點能夠接收從一條鏈路傳來的數(shù)據(jù)，并以同樣的速率串行地把該數(shù)據(jù)沿環(huán)送到另一條鏈路上，這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的。數(shù)據(jù)以分組形式發(fā)送。 優(yōu)點：（ 1）電纜長度短（ 2）可使用光纖（ 3）所有計算機(jī)都能公平地訪問網(wǎng)絡(luò)的其他部分，網(wǎng)絡(luò)性能穩(wěn)定 缺點：（ 1）節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障（ 2）環(huán)節(jié)點的加入和撤出過程較復(fù)雜（ 3）環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的介質(zhì)訪問控制協(xié)議都采用令牌傳遞的方式，在負(fù)載很輕時，信道利用率相對來說就比較低 4）樹形拓?fù)洌? 優(yōu)點：（ 1）易于擴(kuò)展（ 2）故障隔離較容易 缺點：各個節(jié)點對根的依賴 性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。 5）混合形拓?fù)? 優(yōu)點：（ 1）故障診斷和隔離較為方便（ 2）易于擴(kuò)展（ 3）安裝方便 缺點：（ 1）需要選用帶智能的集中器（ 2）像星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加 6）網(wǎng)形拓?fù)洌哼@種結(jié)構(gòu)在廣域網(wǎng)中得到了廣泛使用，優(yōu)點是不受瓶頸問題和失效問題的影響。由于節(jié)點之間有許多條路徑相連，可以分為數(shù)據(jù)流的傳輸選擇適當(dāng)?shù)穆酚?，從而饒過失效的部件或過忙的節(jié)點。這種結(jié)構(gòu)雖然比較復(fù)雜，成本也比較高，提供上述功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也比較復(fù)雜，但由于它的可靠性高，仍然受到用戶的歡 迎。 按交換方式來分類，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為電路交換網(wǎng)、報文交換網(wǎng)和分組交換網(wǎng)。 電路交換網(wǎng)方式類似與傳統(tǒng)的電話交換方式，用戶在開始通信前，必須申請建立一條從發(fā)送端到接收端的物理信道，并且在雙方通信期間始終占用該信道。 報文交換網(wǎng)方式的數(shù)據(jù)單元是要發(fā)送的一個完整報文，起長度并無限制。報文交換采用存儲— 轉(zhuǎn)發(fā)原理。 分組交換網(wǎng)方式也稱包交換方式，都公認(rèn) ARPANET 是分組交換網(wǎng)之父。采用分組交換方式通信前，發(fā)送端先將數(shù)據(jù)劃分為一個等長的單位，這些分組逐個由各中間節(jié)點采用存儲 — 轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行傳輸，最終到達(dá)目的端。 分組長度有限，可以在中間節(jié)點機(jī)的內(nèi)存中進(jìn)行存儲處理，其轉(zhuǎn)發(fā)速度大大提高。 按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)分類：廣播方式和點對點方式。相應(yīng)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：廣播式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)。 廣播式網(wǎng)絡(luò)中，發(fā)送的報文分組的目的地址可以有 3 類：單播地址、多播地址和廣播地址 采用分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機(jī)制是點對點式網(wǎng)絡(luò)與廣播式網(wǎng)絡(luò)的重要區(qū)別之一。 除了以上分類方法外，還可按所采用的傳輸介質(zhì)分為雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)、無線網(wǎng)；按信道的帶寬分為窄寬帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng)；按不同用途分為科研網(wǎng)、教育網(wǎng)、商業(yè)網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)等。 四 . 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）： TC97 負(fù)責(zé)有關(guān)信息處理的標(biāo)準(zhǔn)。（ SC16 負(fù)責(zé)高四層及整個，SC6 負(fù)責(zé)低三層） 國際電信聯(lián)盟（ ITU）：前身是國際電話電報咨詢委員會 CCITT，負(fù)責(zé)有關(guān)通信標(biāo)準(zhǔn)的研究和制定。 美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ NBS）：美國商業(yè)的一個部門。 美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ ANSI）：由制造商、用戶通信公司組成的非政府組織。 歐洲計算機(jī)制造商協(xié)會（ ECMA）： 因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)局 IAB：負(fù)責(zé) Inter 策略和標(biāo)準(zhǔn)的最后仲裁，著名因特網(wǎng)工程特別任務(wù)組（ IETF）。有請求評注（ RFC）技術(shù)文 件。 第 2 章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 一、網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)： 世界第一個網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是 IBM公司于 1974年得出，命名為“系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) SNA”。 *什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由哪三要素組成？ 答：（ 1）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 （ 2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由三個要素組成： 1）語義：涉及用于協(xié)調(diào)與差錯處理的控制信息。 2）語法：涉及數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號電平等。 3）定時：涉及速度匹配和排序等。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用分層結(jié)構(gòu)的理由、層次結(jié)構(gòu)的好處、層次 結(jié)構(gòu)的要點、層次劃分的原則是什么？ 答：（ 1）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個十分復(fù)雜的系統(tǒng)。將一個復(fù)雜系統(tǒng)分解為若干個容易處理的子系統(tǒng)，然后“分而治之”逐個加以解決，這種結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法是工程設(shè)計中常用的手段。分層就是系統(tǒng)分解的最好方法之一。 （ 2）層次結(jié)構(gòu)的好處： 1）使每一層實現(xiàn)一種相對獨立的功能。每一層不必知道下一層是如何實現(xiàn)的，只要知道下一層通過層間接口提供的服務(wù)是什么及本層向上一層提供什么樣的服務(wù)，就能獨立地設(shè)計； 2）每一層次的功能相對簡單且易于實現(xiàn)和維護(hù)； 3）若某一層需要作改動或被替代時，只要不去改變它和 上、下層的接口服務(wù)關(guān)系，則其他層次都不受其影響。 4）有利于交流、理解和標(biāo)準(zhǔn)化。 *（ 3）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層次結(jié)構(gòu)模型及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都采用層次化的體系結(jié)構(gòu)要點。由于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及多個實體間的通信，其層次結(jié)構(gòu)一般以垂直分層模型來表示。這種層次結(jié)構(gòu)的要點為： 1）除了在物理介質(zhì)上進(jìn)行的是實通信之外，其余各對等實體間進(jìn)行的都是虛通信； 2）對等層的虛通信必須遵循該層的協(xié)議； 3） n 層的虛通信是通過 n/n+1 層間接口處 n1 層提供的服務(wù)以及 n1 層的通信來實現(xiàn)的。 （ 4）層次結(jié)構(gòu)的劃分， 一般要遵循以下原則： 1）每層的功能應(yīng)是明確的，并且是相互獨立的。 2）層間接口必須清晰，跨越接口的信息量應(yīng)盡可能少。 3）層數(shù)應(yīng)適中。 二、 OSI/RM 開放系統(tǒng)互連參考模型： OSI 的三級抽象是什么？具體內(nèi)容是什么？ 答： OSI 包括了體系結(jié)構(gòu)、服務(wù)定義和協(xié)議規(guī)范三級抽象。 OSI的體系結(jié)構(gòu)定義了一個七層模型，用以進(jìn)行進(jìn)程間的通信，并作為一個框架來協(xié)調(diào)各層標(biāo)準(zhǔn)的制定； OSI的服務(wù)定義描述了各層提供的服務(wù)，以及層與層之間的抽象接口和交互用的服務(wù)原語； OSI各層的協(xié)議規(guī)范，精確地定義了應(yīng)當(dāng)發(fā)送何種控制信息及用 何種過程來解釋該控制信息。 * OSI/RM 的結(jié)構(gòu)及每一層的功能有哪些？ 答： OSI 七層模型從下到上分別為物理層、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。 （ 1）物理層的功能。物理層定義了為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理介質(zhì)上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格，“ 0”、“ 1”信號的電平表示，收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。 （ 2）數(shù)據(jù)鏈路層的功能。在數(shù)據(jù)鏈路層中，比