第一章 网络体系结构

考点

  • OSI模型
  • TCP/IP模型

主要是上午题，0-5分

从计算机网络各组成部件的功能来看，主要完成两种功能，即网络通信和资源共享。

把计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的 通信子网。

把实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为 资源子网。

  • 资源子网：服务器、工作站、共享打印机等
  • 通信子网：通信设备、通信协议、通信控制软件。通信子网是网络的内层，服务信息的传输。

计算机网络的性能

OSI开放通信系统互联的七层模型

什么是OSI？

国际标准化组织ISO与1979年提出的一个互联的标准框架，即著名的开放系统互联参考模型（Open System Interaction/Reference Model，OSI/RM），简称OSI模型。

并与1983年形成了OSI/RM的正式文件--ISO7498标准，即常见的七层协议的体系结构。

OSI共7层，从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

物理层

即 Physical Layer。

物理层提供 透明的比特流传输，为数据链路层提供建立、传输、释放所必须的物理连接。

物理层的连接可以是全双工或半双工。

传输方式可以是异步或同步方式。

传输的数据单位是比特，即一个二进制位。

物理层通过各类协议定义了网络的机械特征、电气特征、功能特征和规程特征。

  • 机械特征：接口的外形、大小、引脚数和排列固定的位置。
  • 电气特征：接口电缆线上各条线路出现的电压范围。
  • 功能特征：指明某条线上出现某一电平的电压表示何种意义。
  • 规程特征：各种可能事件的出现顺序。

物理层的两个重要概念，DTE和DCE：

  • 数据终端设备（Data Terminal Equipment, DTE），具有一定数据处理能力和数据收发能力的设备，如路由器、PC、终端。
  • 数据通信设备 （Data Communication Equipment, DCE），在DTE和传输线路之间提供信号变换和编码功能，并负责建立、保持和释放链路的连接。如：广域交换机、MODEM、NT1等。

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数据通信设备提供时钟，而数据终端设备不提供时钟；

数据终端设备的接头是针头，俗称公头。

数据通信设备的接口是孔头，俗称母头。

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数据链路层

即Data Link Layer。

将原始的传输线路转变成一条 逻辑的传输线路，以实现实体间二进制信息块的正确传输，为网络层提供可靠的数据信息。

数据链路层的数据单位是：帧，具有流量控制功能。

链路是相邻两个结点见的物理线路。

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数据链路和链路是两个不同的概念。

数据链路可以理解为数据的通道，是物理链路加上必要的通信协议而组成的逻辑链路。

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数据链路层的功能：

  • 链路连接的建立、拆除和分离。实体间的每次通信都有经过 建立通信联络、数据通信、拆除通信三个过程。
  • 帧定界和帧同步。
  • 顺序控制。
  • 差错检测、恢复。
  • 链路标识、流量和拥塞控制。

局域网中的数据链路层可以分为：逻辑链路控制（Logical Link Control， LLC）和介质访问控制（Media Access Control，MAC）两个子层。

网络层

即 Network Layer。

网络层控制子网的通信，主要功能是提供路由选择。

即选择到达目的主机的最优路径，并沿着该路径传输数据包。

网络层的主要功能：

  • 路由选择和中继。
  • 激活和终止网络连接。
  • 链路复用。
  • 差错检测与恢复。
  • 流量和拥塞控制。

传输层

即 Transport Layer。

主要是实现可靠的端到端的数据传输，实现数据的分段、传输和组装。

同样提供差错控制、流量和拥塞控制。

会话层

即 Session Layer。

允许不同机器上的用户之间建立会话。

会话就是指各种服务，包括对话控制、令牌管理、同步功能。

会话层建立和释放会话连接应做以下工作：

  • 将会话地址映射为传输层地址。
  • 进行数据传输。
  • 释放连接。

表示层

即 Presentation Layer。

提供一种同样的数据描述格式，便于不同系统间的机器进行信息转换和相互操作。

表示层的主要功能有：

  • 数据语法转换。
  • 语法表示。
  • 数据加密和解密。
  • 数据压缩和解压。

应用层

即 Application Layer。

应用层位于 OSI/RM 的最上层，之间针对用户需要。

重要考点概念

1️⃣ 封装

数据在从高层想低层传送的过程中，每层都对接收到的原始数据添加信息，通常是附加一个报头和报尾，这个过程称为封装。

2️⃣ 网络协议

网络中数据交换建立的一系列规则、标准或约定，是控制两个或多个实体进行对等通信的集合。

网络协议有语法、语义和时序关系三个要素组成：

  • 语法：数据与控制信息的结构或形式。
  • 语义：根据需要发出哪种控制信息，依据情况完成哪种动作或作出哪种响应。
  • 时序关系：又称为同步。即事件实现顺序的详细说明

3️⃣ PDU: 协议数据单元，Protocol Data Unit，是指 对等层次之间传送的数据单位。

4️⃣ SDU: 服务数据单元，Service Data Unit, 是指 层与层之间交换的数据的单位。

TCP/IP体系

TCP/IP参考模型包含应用层、传输层、网络层、网络接口层。如下图：

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