第2章计算机网辂与因特网 体系结构 2.1计算机网络概念 2.2因特网体系结构 2.3OSI-RM与TCP/IP的关系 2.4 TCP/IP协议簇
第2章 计算机网络与因特网 体系结构 2.1 计算机网络概念 2.2 因特网体系结构 2.3 OSI-RM与TCP/IP的关系 2.4 TCP/IP协议簇
2.1计算机网络概念 2.1.1计算机网络的产生和发展 计算机技术和通信技术的发展和结合，形成 了计算机网络 计算机网络是利用通信线路连接起来的，通 过通信协议实现资源共享的独立的计算机的 集合 20世纪50年代，为了共享远地的计算资源， 将终端通过通信线路与远地的计算机相连 构成了面向终端的计算机网络 20世纪60年代末，ARPANET的出现真正标 志着计算机网络的形成
2.1 计算机网络概念 2.1.1 计算机网络的产生和发展 ◼ 计算机技术和通信技术的发展和结合，形成 了计算机网络。 ◼ 计算机网络是利用通信线路连接起来的，通 过通信协议实现资源共享的独立的计算机的 集合。 20世纪50年代，为了共享远地的计算资源， 将终端通过通信线路与远地的计算机相连， 构成了面向终端的计算机网络。 20世纪60年代末，ARPANET的出现真正标 志着计算机网络的形成
20世纪70年代，计算机网络体系结构得到了 逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推 出了开放系统互连的7层参考模型 20世纪80年代，微型计算机系统的发展和普 及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互 联的格局 20世纪90年代，WWW的出现和因特网的商 业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓 延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。 TCPP也成为了进行网络互联的必选协议。 进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速： 下一代网络技术的研究如火如茶
20世纪70年代，计算机网络体系结构得到了 逐步完善和规范化。国际标准化组织ISO推 出了开放系统互连的7层参考模型。 20世纪80年代，微型计算机系统的发展和普 及促进了局域网的迅速崛起，形成了网络互 联的格局。 20世纪90年代，WWW的出现和因特网的商 业化使得因特网以极其迅猛的速度向全球蔓 延。局域网逐渐成了以太网的一统天下。 TCP/IP也成为了进行网络互联的必选协议。 进入21世纪后，无线网络的发展非常迅速， 下一代网络技术的研究如火如荼
2.1.2计算机网络的分类 网络的拓扑图是一种抽象，主机和连网设备 被抽象为点，通信线路被抽象为线。 拓扑图中的点通常称为结点，结点分为： 交换结点一般指进行信息转发的连网设备， 访问结点一般是指使用或提供服务的主机。 网络拓扑图中的线通常称为链路 需要注意的是逻辑结构和物理结构的概念。 按照网络的覆盖范围，网络可以划分为： 广域网(Wide Area Network,WAN) 城域网(Metropolitan Area Network, MAN 局域网（(Local Area Network,LAN) 个域网(Personal Area Network,PAN)
2.1.2 计算机网络的分类 网络的拓扑图是一种抽象，主机和连网设备 被抽象为点，通信线路被抽象为线。 拓扑图中的点通常称为结点，结点分为： ◼ 交换结点一般指进行信息转发的连网设备， ◼ 访问结点一般是指使用或提供服务的主机。 网络拓扑图中的线通常称为链路。 需要注意的是逻辑结构和物理结构的概念。 ◼ 按照网络的覆盖范围，网络可以划分为： 广域网（Wide Area Network，WAN） 城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 局域网（Local Area Network，LAN） 个域网（Personal Area Network，PAN）
按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图 所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。 (a)总线型 (c)星型 (b)环型 (d)格状 O交换结点 ●访问结点 口环接口 图2-1常见网络拓扑构型
◼ 按照网络的拓扑结构，网络可以划分为如图 所示的总线型网、环型网、星型网、格状网。 … （a）总线型 （b）环型 （c）星型 （d）格状 图 2-1 常见网络拓扑构型 交换结点 访问结点 环接口
2.1.3网络协议与体系结构 1.网络协议及相关概念 网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的 集合。网络协议包括三个要素： 语法规定了信息的结构和格式； 语义表明信息要表达的内容； 同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序 整个计算机网络的实现体现为协议的实现。 为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及 便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协 议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协 议的集合通常称为协议簇
2.1.3 网络协议与体系结构 1．网络协议及相关概念 ◼ 网络协议是通信双方共同遵守的规则和约定的 集合。网络协议包括三个要素： 语法规定了信息的结构和格式； 语义表明信息要表达的内容； 同步规则涉及双方的交互关系和事件顺序。 ◼ 整个计算机网络的实现体现为协议的实现。 ◼ 为了保证网络的各个功能的相对独立性，以及 便于实现和维护，通常将协议划分为多个子协 议，并且让这些协议保持一种层次结构，子协 议的集合通常称为协议簇
议分层的好处： 网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多 个简单的问题，从而分而治之； 分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能 只涉及某一个或几个层次而不是所有层次； 分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引 入，不会对上层的应用协议产生影响 协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块 和软件模块上，在网络中将这些实现特定功 能的模块称为实体(Entity) 如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为 两个结点对等层（结点A的N+1层与结点B的 N+1层)之间遵从本层协议的通信
◼ 协议分层的好处： ◼ 网络协议的分层有利于将复杂的问题分解成多 个简单的问题，从而分而治之； ◼ 分层有利于网络的互联，进行协议转换时可能 只涉及某一个或几个层次而不是所有层次； ◼ 分层可以屏蔽下层的变化，新的底层技术的引 入，不会对上层的应用协议产生影响。 ◼ 协议的实现要落实到一个个具体的硬件模块 和软件模块上，在网络中将这些实现特定功 能的模块称为实体（Entity）。 ◼ 如图2-2所示，两个结点之间的通信体现为 两个结点对等层（结点A的N+1层与结点B的 N+1层）之间遵从本层协议的通信
结点A 结点B N+1层协议 N+1层 N+1实体 N+1实体 (N+1)PDU (N)SDU N层 (N)PCI N实体 N 实体2 ·SAP N实体 N 实体2 (N)PDU N-1层 (N-1SDU 图2-2 协议实体间关系及数据单元 各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等层中完 成相同协议功能的实体称为对等实体。对等实体按协 议进行通信，所以协议反映的是对等层的对等实体之 间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同 遵守的规则和约定的集合。 协议中的格式和语义只有对等实体能够理解
各层的协议由各层的实体实现，通信双方对等层中完 成相同协议功能的实体称为对等实体。对等实体按协 议进行通信，所以协议反映的是对等层的对等实体之 间的一种横向关系，严格地说，协议是对等实体共同 遵守的规则和约定的集合。 协议中的格式和语义只有对等实体能够理解。 N+1 层 N 层 N-1 层 N+1 实体 N 实体 1 N 实体 2 N+1 层协议 N+1 实体 (N+1)PDU (N)SDU (N)PDU (N-1)SDU (N)PCI 图 2-2 协议实体间关系及数据单元 SAP 结点 A 结点 B N 实体 1 N 实体 2
对等实体之间数据单元在发送方逐层封装， 在接收方的逐层解封装。发送方N层实体从 N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元 (Service Data Unit,.SDU)。N层实体只将 其视为需要本实体提供服务的数据，将服务 数据单元进行封装，使其成为一个对方能够 理解的协议数据单元(Protocol Data Unit, PDU),封装过程实际上是为SDU增加对等 实体间约定的协议控制信息(Protocol Control Information,PCI)的过程
◼ 对等实体之间数据单元在发送方逐层封装， 在接收方的逐层解封装。发送方N层实体从 N+1层实体得到的数据包称为服务数据单元 （Service Data Unit，SDU）。N层实体只将 其视为需要本实体提供服务的数据，将服务 数据单元进行封装，使其成为一个对方能够 理解的协议数据单元（Protocol Data Unit， PDU），封装过程实际上是为SDU增加对等 实体间约定的协议控制信息（Protocol Control Information，PCI）的过程
2.OSI体系结构 网络划分为资源子网和通信子网，如图2-3所示。 ◆ 通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机 和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访 问结点属于资源子网。 因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中 负责底层通信的部分也应该属于通信子网。 资源子网 通信子网 图2-3通信子网和资源子网
2．OSI体系结构 网络划分为资源子网和通信子网，如图2-3所示。 ◼ 通信子网由通信设备和线路构成，资源子网由主机 和其他末端系统构成。交换结点属于通信子网，访 问结点属于资源子网。 ◼ 因为主机也具有通信功能，所以严格地讲，主机中 负责底层通信的部分也应该属于通信子网。 图 2-3 通信子网和资源子网 通信子网 资源子网