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1、 第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络的产生和发展计算机网络的产生和发展 计算机网络的功能计算机网络的功能 计算机网络的分类和拓扑结构计算机网络的分类和拓扑结构本章学习要点：本章学习要点： 计算机网络的应用计算机网络的应用 三大网络介绍三大网络介绍 标准化组织标准化组织 网络体系结构与协议概述网络体系结构与协议概述 网络参考模型网络参考模型 1.1 计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展 计算机网络的发展大体上可以分为四个时期。在这期间，计算机技计算机网络的发展大体上可以分为四个时期。在这期间，计算机技术和通信技术紧密结合，相互促进
2、，共同发展，最终产生了今天的术和通信技术紧密结合，相互促进，共同发展，最终产生了今天的Internet。1. 面向终端的通信网络阶段面向终端的通信网络阶段 诞生于诞生于20世纪世纪50年代。由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上年代。由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构成面向终端的通信网络，也称为远程联机系统。这是计算分散的终端，构成面向终端的通信网络，也称为远程联机系统。这是计算机网络的雏形，如图机网络的雏形，如图1-1所示。所示。 图图1-1 远程联机系统远程联机系统 2. 计算机互连阶段计算机互连阶段 远程联机系统最突出的特点是：终端无独立的处理能力，单向共享主远
3、程联机系统最突出的特点是：终端无独立的处理能力，单向共享主机的资源机的资源(硬件、软件硬件、软件)，所以称为面向终端的计算机网络。这种网络结构，所以称为面向终端的计算机网络。这种网络结构属集中控制方式，可靠性低。属集中控制方式，可靠性低。 随着计算机应用的发展以及计算机的普及和价格的降低，随着计算机应用的发展以及计算机的普及和价格的降低，20世纪世纪60年代年代中期，出现了多台计算机通过通信系统互连的系统，开创了中期，出现了多台计算机通过通信系统互连的系统，开创了“计算机计算机计算机计算机”通信时代，这样分布在不同地点且具有独立功能的计算机就可以通信时代，这样分布在不同地点且具有独立功能的计算
4、机就可以通过通信线路，彼此之间交换数据、传递信息。如图通过通信线路，彼此之间交换数据、传递信息。如图1-2所示：所示：图图1-2 计算机互连示意图计算机互连示意图 3. 网络互连阶段网络互连阶段 1984年，国际标准化组织年，国际标准化组织ISO（International Standards Organization）正式制订和颁布了正式制订和颁布了“开放系统互联参考模型开放系统互联参考模型”，简称，简称OSI RM，即著名的即著名的OSI七层模型。七层模型。ISO/OSI RM 已被国际社会所公认，成为研究和制订新一已被国际社会所公认，成为研究和制订新一代计算机网络标准的基础。从此，网络产
5、品有了统一标准，促进了企业的代计算机网络标准的基础。从此，网络产品有了统一标准，促进了企业的竞争，大大加速了计算机网络的发展。并使各种不同的网络互联、互相通竞争，大大加速了计算机网络的发展。并使各种不同的网络互联、互相通信变为现实，实现了更大范围内的计算机资源共享。信变为现实，实现了更大范围内的计算机资源共享。 第二代计算机网络的主要特点是：资源的多向共享、分散控制、分组交第二代计算机网络的主要特点是：资源的多向共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。这些特点往往被认为换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的典型特征。但是这
6、个时期的网络产品彼此之间是相互是现代计算机网络的典型特征。但是这个时期的网络产品彼此之间是相互独立的，没有统一标准。独立的，没有统一标准。4. Internet与高速网络阶段与高速网络阶段 这一阶段计算机网络发展的特点是：互连、高速、智能与更为广这一阶段计算机网络发展的特点是：互连、高速、智能与更为广泛的应用。泛的应用。Internet是覆盖全球的信息基础设施之一，用户可以利用是覆盖全球的信息基础设施之一，用户可以利用Internet实现全球范围的信息传输、信息查询、电子邮件、语音与图实现全球范围的信息传输、信息查询、电子邮件、语音与图像通信服务等功能。像通信服务等功能。 返回本章首页返回本章
7、首页返回本节首页返回本节首页1.2 计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络是现代计算机网络是现代通信技术通信技术与与计算机技术计算机技术相结合的产物。所相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统外部设备用通信线路互连成一个规模大、功能强的网络系统,从从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。数据信息等资源。 2. 计算机网络包含的四个方面计算机网络包含的四个方面1.2.1
8、计算机网络的基本概念计算机网络的基本概念1. 什么是计算机网络什么是计算机网络Part1l 连接对象连接对象（主要指各种类型的计算机或其他数据终端设备）（主要指各种类型的计算机或其他数据终端设备）l 连接介质连接介质（主要指双绞线、同轴电缆、光纤、微波等通信线和网（主要指双绞线、同轴电缆、光纤、微波等通信线和网 桥、网关、中继器、路由器等通信设备）桥、网关、中继器、路由器等通信设备）l 连接的控制机制连接的控制机制（主要指网络协议和各种网络软件）（主要指网络协议和各种网络软件）l 连接方式连接方式（指网络所采用的拓扑结构，如星型、环型、总线型和（指网络所采用的拓扑结构，如星型、环型、总线型和
9、网状型等）网状型等）1.2.2 通信子网和资源子网通信子网和资源子网 计算机网络系统计算机网络系统在逻辑功能上可分成两个子网：通信子网和资源在逻辑功能上可分成两个子网：通信子网和资源子网组成两级网络结构，如下图子网组成两级网络结构，如下图1-3所示所示： 图图1-3 计算机网络系统结构示意图计算机网络系统结构示意图 通信子网由通信控制处理机（通信子网由通信控制处理机（CCP）、）、通信线路和其他网络通通信线路和其他网络通信设备组成，它主要承担全网的数据传输、转发、加工、转换等信设备组成，它主要承担全网的数据传输、转发、加工、转换等通信处理工作。通信处理工作。 资源子网主要负责全网的数据处理业务
10、，向全网用户提供所资源子网主要负责全网的数据处理业务，向全网用户提供所需的网络资源和网络服务。它主要由主机、终端、终端控制器、需的网络资源和网络服务。它主要由主机、终端、终端控制器、连网外设以及软件资源和信息资源等组成。连网外设以及软件资源和信息资源等组成。返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页l 通信子网通信子网 l 资源子网资源子网1.3 计算机网络的功能计算机网络的功能 计算机网络与通信网的结合计算机网络与通信网的结合,可以使众多的个人计算机不仅能够同时处可以使众多的个人计算机不仅能够同时处理文字、数据、图像、声音等信息理文字、数据、图像、声音等信息, 而且还可以使这些信息四通
11、八达而且还可以使这些信息四通八达,及时及时地与全国乃至全世界的信息进行交换。计算机网络的主要功能归纳起来主地与全国乃至全世界的信息进行交换。计算机网络的主要功能归纳起来主要有以下几点要有以下几点：1. 数据通信数据通信 数据通信是计算机网络最基本的功能，它为网络用户提供了强有力的通数据通信是计算机网络最基本的功能，它为网络用户提供了强有力的通信手段。计算机网络的其他功能都是在数据通信功能基础之上实现的，例信手段。计算机网络的其他功能都是在数据通信功能基础之上实现的，例如发送电子邮件、远程登录、联机会议、如发送电子邮件、远程登录、联机会议、WWW等。等。 2. 资源共享资源共享 资源共享包括硬件
12、、软件和信息资源的共享，它是计算机网络最有吸引资源共享包括硬件、软件和信息资源的共享，它是计算机网络最有吸引力的功能。资源共享指的是网上用户能够部分或全部地使用计算机网络资力的功能。资源共享指的是网上用户能够部分或全部地使用计算机网络资源，使计算机网络中的资源互通，从而大大地提高各种硬件、软件和信息源，使计算机网络中的资源互通，从而大大地提高各种硬件、软件和信息资源的利用率。资源的利用率。3. 均衡负荷与分布式处理均衡负荷与分布式处理 4. 提高计算机系统的可靠性提高计算机系统的可靠性 负载均衡同样是计算机网络的一大特长。例如一个大型的负载均衡同样是计算机网络的一大特长。例如一个大型的ICP，
13、为了支持为了支持更多的用户访问它的网站，在全世界多个地方放置了相同内容的更多的用户访问它的网站，在全世界多个地方放置了相同内容的WWW服务服务器，通过一定技巧使不同地域的用户看到放置在离他最近的服务器上的页面，器，通过一定技巧使不同地域的用户看到放置在离他最近的服务器上的页面，这样来实现各服务器的负荷均衡，实现分布处理的目的。此外，利用网络技这样来实现各服务器的负荷均衡，实现分布处理的目的。此外，利用网络技术，还能将多台计算机连成具有高性能的计算机系统，以并行的方式共同来术，还能将多台计算机连成具有高性能的计算机系统，以并行的方式共同来处理一个复杂的问题，这就是当今称之为协同式计算机的一种网络
14、计算模式。处理一个复杂的问题，这就是当今称之为协同式计算机的一种网络计算模式。 计算机系统可靠性的提高主要表现在计算机网络中每台计算机都可以依计算机系统可靠性的提高主要表现在计算机网络中每台计算机都可以依赖计算机网络相互为后备机，一旦某台计算机出现故障，其它的计算机可赖计算机网络相互为后备机，一旦某台计算机出现故障，其它的计算机可以马上承担起原先由该故障机所担负的任务，避免了系统的瘫痪，从而使以马上承担起原先由该故障机所担负的任务，避免了系统的瘫痪，从而使得计算机的可靠性得到了大大的提高。得计算机的可靠性得到了大大的提高。 返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页1.4 计算机网络的分
15、类和拓扑结构计算机网络的分类和拓扑结构 计算机网络分类的标准很多，如按拓扑结构、应用协议、传输介质、数计算机网络分类的标准很多，如按拓扑结构、应用协议、传输介质、数据交换方式等等。但最能反映网络技术本质特征的分类标准是网络的覆盖据交换方式等等。但最能反映网络技术本质特征的分类标准是网络的覆盖范围，按网络的覆盖范围可以将网络分为局域网（范围，按网络的覆盖范围可以将网络分为局域网（LAN）、）、广域网广域网（WAN）、）、城域网（城域网（MAN）和国际互联网（和国际互联网（Internet）。）。 1. 局域网局域网 LAN（Local Area Network） 一般用微型计算机通过高速通信线路
16、相连，数据传输速率较快，通常一般用微型计算机通过高速通信线路相连，数据传输速率较快，通常在在10 Mbit/s以上。但其覆盖范围有限，是一个小的地理区域（例如：办以上。但其覆盖范围有限，是一个小的地理区域（例如：办公室、大楼和方圆几公里远的地域）内的专用网络。局域网的目的是将公室、大楼和方圆几公里远的地域）内的专用网络。局域网的目的是将个别的计算机、外围设备和计算机系统连接成一个数据共享集体，软件个别的计算机、外围设备和计算机系统连接成一个数据共享集体，软件控制着网上用户之间的相互联系和信息传输。局域网结构如图控制着网上用户之间的相互联系和信息传输。局域网结构如图1-4所示：所示：1.4.1
17、计算机网络的分类计算机网络的分类Part1图图1-4 局域网结构示意图局域网结构示意图2. 广域网广域网WAN（Wide Area Network） 广域网是远距离、大范围的计算机网络，覆盖范围一般是几百公里广域网是远距离、大范围的计算机网络，覆盖范围一般是几百公里几千公里的广阔地理区域，其主要作用是实现远距离计算机之间的数据传几千公里的广阔地理区域，其主要作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享，并且通信线路大多租用公用通信网络（如公用电话网输和信息共享，并且通信线路大多租用公用通信网络（如公用电话网PSTN）。）。广域网上的信息量非常大，共享的信息资源极为丰富，但数据广域网上的信息量
18、非常大，共享的信息资源极为丰富，但数据的传输速率较低，比局域网更容易发生传输差错。广域网结构如图的传输速率较低，比局域网更容易发生传输差错。广域网结构如图1-5所所示。示。 图图1-5 广域网结构示意图广域网结构示意图3. 城域网城域网MAN（Metropolitan Area Network） 城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间，城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间，它可能是覆盖一组邻近的它可能是覆盖一组邻近的公司、办公室，也可能是覆盖一座城市，地理范围公司、办公室，也可能是覆盖一座城市，地理范围一般为几公里几十公一般为几公里几十公里。城域网里。城域网通常使用与通常使用与LAN相似的技
19、术。相似的技术。 4. 国际互联网（国际互联网（Internet） Internet并不是一种具体的网络技术，它是将同类和不同类的物理网络并不是一种具体的网络技术，它是将同类和不同类的物理网络（局域网、广域网、城域网）通过某种协议互联起来的一种高层技术。（局域网、广域网、城域网）通过某种协议互联起来的一种高层技术。 不同类型网络之间的比较如下表不同类型网络之间的比较如下表1-1所示所示网网 络络 种种 类类覆覆 盖盖 范范 围围分分 布布 距距 离离局域网局域网房间房间10 m建筑物建筑物100 m校园校园1 km城域网城域网城市城市10 km以上以上广域网广域网国家国家100 km以上以上国
20、际国际Internet洲或洲际洲或洲际1 000 km以上以上 表表1-1 不同类型网络之间的比较不同类型网络之间的比较Part11.4.2 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。它将工作站、是指用传输介质互连各种设备的物理布局。它将工作站、服务器等网络单元抽象为服务器等网络单元抽象为“点点”，网络中的通信介质抽象为，网络中的通信介质抽象为“线线”，从，从而抽象出网络系统的具体结构。而抽象出网络系统的具体结构。 常见的计算机网络的拓扑结构有星型、环型、总线型、树型和网状型。常见的计算机网络的拓扑结构有星型、环型、总线型、树型和网
21、状型。1星型拓扑网络星型拓扑网络l 各节点通过点到点的链路与中央节点连接，如图各节点通过点到点的链路与中央节点连接，如图1-6所示。所示。 图图1-6 星型拓扑结构星型拓扑结构Part1l 中央节点可以是转接中心，起到连通的作用；也可以是一台主机，此中央节点可以是转接中心，起到连通的作用；也可以是一台主机，此时具有数据处理和转接的功能。时具有数据处理和转接的功能。 l 优点优点：很容易在网络中增加和移动节点，容易实现数据的安全性和优：很容易在网络中增加和移动节点，容易实现数据的安全性和优先级控制；先级控制； l 缺点缺点：属于集中控制，对中央节点的依赖性大，一旦中心节点有故障：属于集中控制，对
22、中央节点的依赖性大，一旦中心节点有故障就会引起整个网络的瘫痪。就会引起整个网络的瘫痪。 2环型拓扑网络环型拓扑网络l 节点通过点到点通信线路连接成闭合环路，如图节点通过点到点通信线路连接成闭合环路，如图1-7所示，环中数据将所示，环中数据将沿一个方向单向传送。沿一个方向单向传送。图图1-7 环型拓扑结构环型拓扑结构Part1l 网络结构简单，传输延时确定，但是环中某一个节点以及节点与节点之网络结构简单，传输延时确定，但是环中某一个节点以及节点与节点之间的通信线路出现故障，都会造成网络瘫痪。间的通信线路出现故障，都会造成网络瘫痪。l 环型网络中，网络节点的增加和移动以及环路的维护和管理都比较复杂
23、。环型网络中，网络节点的增加和移动以及环路的维护和管理都比较复杂。3总线型拓扑网络总线型拓扑网络l 所有节点共享一条数据通道，如图所有节点共享一条数据通道，如图1-8所示，一个节点发出的信息可以所示，一个节点发出的信息可以被网络上的每个节点接收。被网络上的每个节点接收。 图图1-8 总线型拓扑结构总线型拓扑结构Part1l 由于多个节点连接到一条公用信道上，所以必须采取某种方法分配由于多个节点连接到一条公用信道上，所以必须采取某种方法分配信道，以决定哪个节点可以优先发送数据。信道，以决定哪个节点可以优先发送数据。l 优点是：网络结构简单，安装方便，成本低，并且某个站点自身的优点是：网络结构简单
24、，安装方便，成本低，并且某个站点自身的故障一般不会影响整个网络。故障一般不会影响整个网络。l 缺点是：实时性较差，总线上的故障会导致全网瘫痪。缺点是：实时性较差，总线上的故障会导致全网瘫痪。4树型拓扑网络树型拓扑网络l 在树型拓扑结构中，网络的各节点形成了一个层次化的结构，如图在树型拓扑结构中，网络的各节点形成了一个层次化的结构，如图1-9所示，树中的各个节点通常都为主机，所示，树中的各个节点通常都为主机， 图图1-9 树型拓扑结构树型拓扑结构Part1l 树中低层主机的功能和应用有关，一般都具有明确定义功能，如数树中低层主机的功能和应用有关，一般都具有明确定义功能，如数据采集、变换等；高层主
25、机具备通用的功能，以便协调系统的工作，据采集、变换等；高层主机具备通用的功能，以便协调系统的工作，如数据处理、命令执行等。如数据处理、命令执行等。 l 若树型拓扑结构只有两层，就变成了星型结构，因此，树型拓扑结若树型拓扑结构只有两层，就变成了星型结构，因此，树型拓扑结构可以看作是星型拓扑结构的扩展结构。构可以看作是星型拓扑结构的扩展结构。5网状型拓扑网络网状型拓扑网络l 节点之间的连接是任意的，没有规律，如图节点之间的连接是任意的，没有规律，如图1-10所示。所示。 l 其主要优点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量其主要优点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制
26、方法。广域网基本上都是采用网状型拓扑结构。控制方法。广域网基本上都是采用网状型拓扑结构。图图1-10 网状型拓扑结构网状型拓扑结构返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页1.5 计算机网络的应用计算机网络的应用1.5.1 计算机网络的应用计算机网络的应用 l 计算机网络应用在企事业单位中计算机网络应用在企事业单位中l 计算机网络应用在个人信息服务中计算机网络应用在个人信息服务中l 计算机网络应用在商业中计算机网络应用在商业中返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页Part11.6 三大网络介绍三大网络介绍 当前，在我国通信、计算机信息产业以及广播电视领域中，实际运当前，在我国通
27、信、计算机信息产业以及广播电视领域中，实际运行并具有影响力的有三大网络：电信网络、广播电视网络和计算机网行并具有影响力的有三大网络：电信网络、广播电视网络和计算机网络。络。1.电信网络电信网络l 电信网是以电话网为基础逐步发展起来的。电话系统主要由电信网是以电话网为基础逐步发展起来的。电话系统主要由本地本地网络网络、干线干线和和交换局交换局三个部件组成。三个部件组成。 l 以前整个电话系统中传输的信号都是模拟的，现在所有的干线和交以前整个电话系统中传输的信号都是模拟的，现在所有的干线和交换设备几乎都是数字的，仅剩下本地回路仍然是模拟的，这种特性使换设备几乎都是数字的，仅剩下本地回路仍然是模拟的
28、，这种特性使得数字传输比模拟传输更加可靠，而且，维护更加方便，成本更低得数字传输比模拟传输更加可靠，而且，维护更加方便，成本更低 。 Part1l 电信业务除了传统的电话交换网（电信业务除了传统的电话交换网（PSTN）之外，还有数字数据网）之外，还有数字数据网（DDN）、帧中继网（）、帧中继网（FR）和异步传输模式网（）和异步传输模式网（ATM）等）等 l 在在DDN中，它可提供固定或半永久连接的电路交换业务，适合提中，它可提供固定或半永久连接的电路交换业务，适合提供实时多媒体通信业务。供实时多媒体通信业务。l 在帧中继网中，是以统计复用技术为基础，进行包传输、包交换，在帧中继网中，是以统计复
29、用技术为基础，进行包传输、包交换，速率一般在速率一般在64bit/s2.048Mbit/s，适合提供非实时多媒体通信业务。，适合提供非实时多媒体通信业务。l 在在ATM网中，网中，ATM是支持高速数据网建设、运行的关键设备，可是支持高速数据网建设、运行的关键设备，可支持支持25Mbit/s4Gbit/s数据的高速传输，不仅可以传输语音，还可以数据的高速传输，不仅可以传输语音，还可以传输图像，包括静态图像和活动影像。传输图像，包括静态图像和活动影像。l 电信网除上述几种网络外，还有电信网除上述几种网络外，还有X.25公共数据网、综合业务数字网公共数据网、综合业务数字网（ISDN）以及中国公用计算
30、机网（）以及中国公用计算机网（CHINANET）等。）等。 Part12广播电视网广播电视网l 广播电视网主要是指有线电视网（广播电视网主要是指有线电视网（CATV），目前还是靠同轴电），目前还是靠同轴电缆向用户传送电视节目，处于模拟水平阶段，但其网络技术设备先缆向用户传送电视节目，处于模拟水平阶段，但其网络技术设备先进，主干网采用光纤，贯通各城镇。进，主干网采用光纤，贯通各城镇。 l 混合光纤同轴电缆（混合光纤同轴电缆（HFC）入户与电话接入方式相比，其优点是）入户与电话接入方式相比，其优点是:传输带宽约为电话线的一万倍，而且在有线电视同一根同轴电缆上，传输带宽约为电话线的一万倍，而且在有线
31、电视同一根同轴电缆上，用户可以同时看电视、打电话、上网，且互不干扰用户可以同时看电视、打电话、上网，且互不干扰 l 广播电视网的信息源是以单向实时以及一点对多点的方式连接到广播电视网的信息源是以单向实时以及一点对多点的方式连接到众多用户的，用户只能被动地选择是否接收（主要是语音和图像）。众多用户的，用户只能被动地选择是否接收（主要是语音和图像）。Part1l 利用混合光纤同轴电缆进行电视点播（利用混合光纤同轴电缆进行电视点播（VOD）以及通过）以及通过CATV网网接入接入Internet进行电视点播、通话等是进行电视点播、通话等是CATV网今后的发展方向。它网今后的发展方向。它的主要业务除了广
32、播电视传输之外，还包括电视点播、远程电视教的主要业务除了广播电视传输之外，还包括电视点播、远程电视教育、远程医疗、电视会议、电视电话和电视购物等。育、远程医疗、电视会议、电视电话和电视购物等。3计算机网络计算机网络l 计算机网络初期主要是局域网，广域网是在计算机网络初期主要是局域网，广域网是在Internet大规模发展大规模发展后才进入平常家庭的，目前主要依赖于电信网，因此传输速率受后才进入平常家庭的，目前主要依赖于电信网，因此传输速率受到一定的限制。到一定的限制。 l CHINANET依托强大的依托强大的CHINAPAC、CHINADDN和和PSTN等公用等公用网，采用先进设备，是我国网，采
33、用先进设备，是我国Internet的主干网。的主干网。 Part1l 在计算机网中，用户之间的连接可以是一对一的，也可以是一对在计算机网中，用户之间的连接可以是一对一的，也可以是一对多的，相互间的通信既有实时，也有非实时，但在大多数情况下是多的，相互间的通信既有实时，也有非实时，但在大多数情况下是非实时的，采用的是存储转发方式。非实时的，采用的是存储转发方式。l 计算机网络提供的主要业务有：文件共享、信息浏览、电子邮件、计算机网络提供的主要业务有：文件共享、信息浏览、电子邮件、网络电话、视频点播、网络电话、视频点播、FTP文件下载和网上会议等。文件下载和网上会议等。 l “三网合一三网合一”就
34、是把现有的传统电信网、广播电视网和计算机网互就是把现有的传统电信网、广播电视网和计算机网互相融合，逐渐形成一个统一的网络系统，由一个全数字化的网络设施相融合，逐渐形成一个统一的网络系统，由一个全数字化的网络设施来支持包括数据、语音和图像在内的所有业务的通信。来支持包括数据、语音和图像在内的所有业务的通信。l 目前，三网合一逐渐成为了最热门的话题之一，也是现代通信和目前，三网合一逐渐成为了最热门的话题之一，也是现代通信和计算机网络发展的大趋势。计算机网络发展的大趋势。返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页Part11.7 标准化组织标准化组织1ISOl 国际标准化组织（国际标准化组织（
35、ISO）是一个全球性的非政府组织，是国际标准）是一个全球性的非政府组织，是国际标准化领域中一个十分重要的组织。化领域中一个十分重要的组织。l ISO制定了网络通信的标准，即开放系统互连（制定了网络通信的标准，即开放系统互连（OSI）。）。l ISO的主要任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动的开展，的主要任务是促进全球范围内的标准化及其有关活动的开展，以利于国际间产品和服务的交流以及在知识、科学、技术和经济活以利于国际间产品和服务的交流以及在知识、科学、技术和经济活动中发展国际间的相互合作。动中发展国际间的相互合作。Part12ITUl 国际电信联盟（国际电信联盟（ITU）是世界各国政府的电
36、信主管部门之间协调）是世界各国政府的电信主管部门之间协调电信事务方面的一个国际组织。电信事务方面的一个国际组织。 l ITU的宗旨是：维持和扩大国际合作，以改进和合理地使用电信的宗旨是：维持和扩大国际合作，以改进和合理地使用电信资源，促进技术设施的发展及其有效地运用，以提高电信业务的效资源，促进技术设施的发展及其有效地运用，以提高电信业务的效率，扩大技术设施的用途，并尽量使公众得以普遍利用那个，协调率，扩大技术设施的用途，并尽量使公众得以普遍利用那个，协调各国行动，以达到上述的目的各国行动，以达到上述的目的 l 在通信领域，最著名的国际电信联盟标准化部门（在通信领域，最著名的国际电信联盟标准化
37、部门（ITU-T）标准）标准有有V系列标准，例如系列标准，例如V.32、V.33和和V.42等，另外，还有等，另外，还有X系列标准，系列标准，例如例如X.25、X.400和和X.500为公用数字网上传输数据的标准。为公用数字网上传输数据的标准。Part12IEEEl 电气与电子工程师协会（电气与电子工程师协会（IEEE）由）由1963年美国电气工程师学会年美国电气工程师学会（AIEE）和美国无线电工程师学会（）和美国无线电工程师学会（IRE）合并而成，是美国规模）合并而成，是美国规模最大的专业学会。最大的专业学会。 l IEEE的最大成果是制定了局域网和城域网的标准，这个标准被称的最大成果是制
38、定了局域网和城域网的标准，这个标准被称为为802项目或项目或802系列标准系列标准 3ANSI 美国国家标准学会（美国国家标准学会（ANSI）是由制造商、用户通信公司组成的非）是由制造商、用户通信公司组成的非政府组织，是美国的自发标准情报交换机构，也是由美国指定的政府组织，是美国的自发标准情报交换机构，也是由美国指定的ISO投票成员。它致力于国际标准化事业和实现消费品方面的标准化。投票成员。它致力于国际标准化事业和实现消费品方面的标准化。Part14EIA 美国电子工业协会（美国电子工业协会（EIA）创建于）创建于1924年。年。EIA广泛代表了设计生广泛代表了设计生产电子元件、部件、通信系统
39、和设备的制造商以及工业界、政府和用产电子元件、部件、通信系统和设备的制造商以及工业界、政府和用户的利益，在提高美国制造商的竞争力方面起到了重要的作用。户的利益，在提高美国制造商的竞争力方面起到了重要的作用。5TIA 美国通信工业协会（美国通信工业协会（TIA），是一个全方位的服务性国家贸易组织。），是一个全方位的服务性国家贸易组织。其成员包括为美国和世界各地提供通信和信息技术产品、系统和专业其成员包括为美国和世界各地提供通信和信息技术产品、系统和专业技术服务的技术服务的900余家大小公司，本协会成员有能力制造供应现代通信余家大小公司，本协会成员有能力制造供应现代通信网中应用的所有产品。此外，网
40、中应用的所有产品。此外，TIA还有一个分支机构还有一个分支机构多媒体通信协多媒体通信协会（会（MMTA）。）。TIA还与美国电子工业协会（还与美国电子工业协会（EIA）有着广泛而密切）有着广泛而密切的联系。的联系。返回本章首页返回本章首页返回本节首页返回本节首页Part11.8 网络体系结构与协议概述网络体系结构与协议概述1.8.1 网络体系结构的概念网络体系结构的概念l 网络体系结构网络体系结构是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，定义和描述是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合。了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范
41、的集合。 l 研究网络体系结构的研究网络体系结构的目的目的：定义计算机网络各个组成部分的功能，以便：定义计算机网络各个组成部分的功能，以便在统一的原则指导下进行网络的设计、建造、使用和发展。在统一的原则指导下进行网络的设计、建造、使用和发展。 1.8.2 网络协议的概念网络协议的概念l 网络协议网络协议就是指：为进行网络中的数据通信或数据交换而建立的规则、就是指：为进行网络中的数据通信或数据交换而建立的规则、标准或约定。标准或约定。 1. 什么是网络协议什么是网络协议Part1l 连网的计算机以及网络设备之间要进行连网的计算机以及网络设备之间要进行数据数据与与控制信息控制信息的成功传递的成功传
42、递就必须共同遵守网络协议。就必须共同遵守网络协议。2. 网络协议的三要素网络协议的三要素 l 语法（语法（Syntax） 语法规定了通信双方语法规定了通信双方“如何讲如何讲”，即确定用户数据与控制信息的结构，即确定用户数据与控制信息的结构与格式。与格式。l 语义（语义（Semantics） 语义规定通信的双方准备语义规定通信的双方准备“讲什么讲什么”，即需要发出何种控制信息，完，即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答成何种动作以及做出何种应答 l 时序（时序（Timing） 时序又可称为时序又可称为“同步同步”，规定了双方，规定了双方“何时进行通信何时进行通信”，即事件实现，即事
43、件实现顺序的详细说明顺序的详细说明 Part11.8.3 网络协议的分层网络协议的分层 计算机网络是一个非常复杂的系统，不仅涉及网络硬件设备，还涉及计算机网络是一个非常复杂的系统，不仅涉及网络硬件设备，还涉及各种各样的软件，所以通信协议必然十分复杂。实践证明，结构化设计各种各样的软件，所以通信协议必然十分复杂。实践证明，结构化设计方法是解决复杂问题的一种有效手段，其核心思想是：将系统模块化，方法是解决复杂问题的一种有效手段，其核心思想是：将系统模块化，并按并按层次层次组织各模块。组织各模块。1. 分层的好处分层的好处l 各层之间可相互独立各层之间可相互独立 l 灵活性好，易于实现和维护灵活性好
44、，易于实现和维护 l 有利于促进标准化有利于促进标准化 Part12. 各层次间的关系各层次间的关系l 网络协议都是按层的方式来组织，如图网络协议都是按层的方式来组织，如图1-11所示，每一层都能完成一所示，每一层都能完成一组特定的、有明确含义的功能，每一层的目的都是向上一层提供一定组特定的、有明确含义的功能，每一层的目的都是向上一层提供一定的服务，而上一层不需要知道下一层是如何实现服务的。的服务，而上一层不需要知道下一层是如何实现服务的。 l 每一对相邻层次之间都有一个每一对相邻层次之间都有一个接口接口（Interface），接口定义了下层向），接口定义了下层向上层提供的上层提供的命令和服务
45、命令和服务，相邻两个层次都是通过接口来交换数据的。，相邻两个层次都是通过接口来交换数据的。 图图1-11 计算机网络的层次模型计算机网络的层次模型Part1l 每一层中的活动元素通常称为每一层中的活动元素通常称为实体实体（Entity）。实体既可以是软件实）。实体既可以是软件实体（如一个进程），也可以是硬件实体（如智能输入体（如一个进程），也可以是硬件实体（如智能输入/输出芯片）。不同输出芯片）。不同通信节点上的同一层实体称为通信节点上的同一层实体称为对等实体对等实体（Peer Entity） 。 l 不同网络中的对等实体之间不能直接进行通信，其通信过程如图不同网络中的对等实体之间不能直接进行
46、通信，其通信过程如图1-12所所示。示。图图1-12 对等实体间通信示意图对等实体间通信示意图Part13. 层次间的关系举例层次间的关系举例具体实例请参照教材具体实例请参照教材P 学习。学习。1.8.4 其他相关概念其他相关概念 1. 服务服务 服务服务位于层次接口的位置，表示低层为上层提供哪些操作功能，位于层次接口的位置，表示低层为上层提供哪些操作功能，至于这些功能是如何实现的，则不是服务考虑的范畴。至于这些功能是如何实现的，则不是服务考虑的范畴。 2. 面向连接服务面向连接服务 面向连接服务面向连接服务类似打电话，包括：建立连接、维护连接和拆除连类似打电话，包括：建立连接、维护连接和拆除
47、连接三个阶段。这种服务的最大好处就是能够保证数据高速、可靠和接三个阶段。这种服务的最大好处就是能够保证数据高速、可靠和顺序的传输。顺序的传输。 Part13. 面向无连接服务面向无连接服务 面向无连接的服务面向无连接的服务就像发电报，发送方并不能马上确认对方是否就像发电报，发送方并不能马上确认对方是否已收到。因此，面向无连接服务不需要维护连接的额外开销，但是已收到。因此，面向无连接服务不需要维护连接的额外开销，但是 可靠性较低，也不能保证数据的顺序传输。可靠性较低，也不能保证数据的顺序传输。4. 服务访问点（服务访问点（Service Access Point） 服务访问点服务访问点是相邻两层
48、实体之间通过接口调用服务或提供服务的是相邻两层实体之间通过接口调用服务或提供服务的联系点。联系点。 5. 协议数据单元（协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）协议数据单元协议数据单元是对等实体之间通过协议传送的数据单元。是对等实体之间通过协议传送的数据单元。 Part1返回本节首页返回本节首页返回本章首页返回本章首页6接口数据单元（接口数据单元（Interface Data Unit，IDU） 接口数据单元接口数据单元是相邻层次之间通过接口传送的数据单元，接口数是相邻层次之间通过接口传送的数据单元，接口数据单元又称为据单元又称为服务数据单元服务数据单元（Service D
49、ata Unit，SDU） Part11.9 网络参考模型网络参考模型 1.9.1 OSI参考模型参考模型l 1984年，国际标准化组织（年，国际标准化组织（ISO）发表了著名的）发表了著名的ISO/IEC 7498标准，标准，定义了网络互连的定义了网络互连的7层框架，这就是层框架，这就是开放系统互连开放系统互连参考模型，即参考模型，即OSI参参考模型，如图考模型，如图1-13所示。所示。图图1-13 OSI参考模型的结构参考模型的结构1. OSI参考模型的概念参考模型的概念Part1l “开放开放”是指只要遵循是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界上任标准，一个系统就可以与位于世界
50、上任何地方、同样遵循何地方、同样遵循OSI标准的其他任何系统进行通信。标准的其他任何系统进行通信。 l OSI参考模型的最高层为应用层，面向用户提供网络应用服务；参考模型的最高层为应用层，面向用户提供网络应用服务； 最最低层为物理层，与通信介质相连实现真正的数据通信。两个用户低层为物理层，与通信介质相连实现真正的数据通信。两个用户 计算计算机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余各对等层之间均机通过网络进行通信时，除物理层之外，其余各对等层之间均 不存在不存在直接的通信关系。直接的通信关系。2. OSI参考模型各层的功能参考模型各层的功能（1）物理层）物理层l 物理层的主要任务就是：透明地传送