H3C網(wǎng)絡(luò)認證教程

1、第一篇 計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述第二章 OSI參考模型與TCP/IP模型 第三章 局域網(wǎng)基本原理 第四章 廣域網(wǎng)基本原理 第五章 IP基本原理第六章 TCP和UDP基本原理第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在我們的身邊，正改變著人們工作和生活的方式。網(wǎng)絡(luò)給社會帶來的革新是深遠的。傳統(tǒng)各行各業(yè)之間信息的分隔局面，正在被信息化所革 新，使得行業(yè)之間信息的共享，業(yè)務(wù)平臺互通成為可能。另外，計算機軟件已不再局限于過去的單機運行，形形色色的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用如辦公自動化系統(tǒng)、遠程教學(xué)、應(yīng)用于各行各業(yè)的管理軟件等等，無不與計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)生著緊密的聯(lián)系。計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速普及和企業(yè)的IT化發(fā)展導(dǎo)致了社

2、會對網(wǎng)絡(luò)工程師的大量需求。企業(yè)越來越需要大量的專業(yè)人才為他們設(shè)計、架構(gòu)、管理并充分發(fā)揮計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的作用。對于初學(xué)者而言，首先建立對計算機網(wǎng)絡(luò)的初步而輪廊性的認識是非常必要的。本章將會為你學(xué)習(xí)后續(xù)章節(jié)的知識打下良好的基礎(chǔ)：對于己經(jīng)學(xué)習(xí)過相關(guān)知識的學(xué)員，通讀本章，將能夠幫助您對網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識進行快速的回顧。本章目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和基本功能了解計算機網(wǎng)絡(luò)的演進過程掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的類型和衡量計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)了解計算機網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)及其標(biāo)準(zhǔn)化組織第一節(jié).計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和基本功能（1）計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)是一組自治計算機互連的集合 計算機網(wǎng)絡(luò)，顧名思義是由計

3、算機組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。根據(jù)IEEE (電子電器工程師協(xié)會， Institute of Electrical and Electronics Engineers)高級委員會坦尼鮑姆博士的定義：計算機網(wǎng)絡(luò)是一組自治計算機互連的集合。自治是指每個計算機都有自主權(quán)，不受別人控制；互連則是指使用通信介質(zhì)進行計算機連接，并達到相互通信的目的。這個定義過于專業(yè)化,通俗地講計算機網(wǎng)絡(luò)就是把分布在不同地理區(qū)域的獨立計算機以及專門的外部設(shè)備利用通信線路連成一個規(guī)模大、功能強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).從而使眾多的計算機可以方便地互相傳遞信息，共享信息資源。（2）計算機網(wǎng)絡(luò)的基本功能資源共享 分布式處理與負載均衡綜合信息服務(wù) 歸納說

4、來，計算機網(wǎng)絡(luò)能為人們帶來以下顯而易見的益處： 資源共享資源分為軟件資源和硬件資源。軟件資源包括形式多種多樣的數(shù)據(jù)，如數(shù)字信息、消 息、聲音、圖像等；硬件資源包括各種設(shè)備，如打印機、FAX、MODEM等，網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)使資源共享變得簡單，交流的雙方可以跨越時空的障礙.隨時隨地傳遞信息、共享資源。分布式處理（distributed processing)與負載均衡（load balancing)通過計算機網(wǎng)絡(luò)，海量的處理任務(wù)可以分配到分散在全球各地的計算機上。例如，一個大型ICP (Internet Content Provider)網(wǎng)絡(luò)訪問量相當(dāng)之大，為了支持更多的用戶訪問其網(wǎng)站，在全世界多個地方

5、部署了相同內(nèi)容的WWW (World Wide Web)服務(wù) 器；通過一定技術(shù)使不同地域的用戶看到放置在離他最近的服務(wù)器上的相同頁面，這 樣可以實現(xiàn)各服務(wù)器的負荷均衡，并使得通信距離縮短。 綜合信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢是應(yīng)用日益多元化，即在一套系統(tǒng)上提供集成的信息服務(wù)，如圖像、語音、數(shù)據(jù)等。在多元化發(fā)展的趨勢下，新形式的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用不斷涌現(xiàn)，如電子郵件 (E-mail)、IP 電話、視頻點播（VOD-Video On Demand)、網(wǎng)上交易（E-marketing)、視頻會議（Video Conferencing)等。第二節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的演進計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)與通信技術(shù)兩個領(lǐng)域的結(jié)合，一直以來它

6、們緊密結(jié)合，相互促進，相互影響，共同推進了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。計算機網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了以下幾個主要發(fā)展階段： 主機互連這種產(chǎn)生于二十世紀(jì)60年代初期，基于主機（Host)之間的低速串行（Serial)連接的聯(lián)機系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡(luò)的最初雛形。在這種早期的網(wǎng)絡(luò)中，終端借助電話線路訪問計算機，由于計算機發(fā)送/接收的為數(shù)字信號，電話線傳輸?shù)氖悄M信號，這就要求在終端和主機間加入調(diào)制解調(diào)器（Modena俗稱“貓”)，進行數(shù)/模間的轉(zhuǎn)換。在這種聯(lián)機系統(tǒng)中，計算機是網(wǎng)絡(luò)的中心，同時也是控制者。這是是一種非常原始的計算機網(wǎng)絡(luò)，它的主要任務(wù)是通過遠程終端與計算機的連接，提供應(yīng)用程序執(zhí)行、遠程打印和數(shù)據(jù)服務(wù)等功能。 局域網(wǎng)二

7、十世紀(jì)70年代，隨著計算機體積、價格的下降，出現(xiàn)了以個人計算機為主的商業(yè)計算模式。商業(yè)計算的復(fù)雜性要求大量終端設(shè)備的資源共享和協(xié)同操作，導(dǎo)致了對本地大量計算機設(shè)備進行網(wǎng)絡(luò)化連接的需求，局域網(wǎng)（LAN, Local Area Network)由此產(chǎn)生了。當(dāng)今主流局域網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)（Ethernet)就是在此時期產(chǎn)生的。1973年，Xerox公司的Robert Metcalfe博士（以太網(wǎng)之父）提出并實現(xiàn)了最初的以太網(wǎng)。后來DEC、Intel和Xerox合作制定了一個產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)最初以這三家公司名稱的首字母命名，稱作CHX以太網(wǎng)。其它流行的LAN技術(shù)還有IBM的令牌環(huán)技術(shù)等?；ヂ?lián)網(wǎng)（intern

8、et)由于單一的局域網(wǎng)無法滿足對網(wǎng)絡(luò)的多樣性要求，二十世紀(jì)70年代后期，廣域網(wǎng)技術(shù)逐漸發(fā)展起來，以便將分布在不同地域的局域網(wǎng)互相連接起來。1983年,ARPANET采納TCP(傳輸控制協(xié)議，Transmission Control Protocol)和IP(因特網(wǎng)協(xié)議，Internet Protocol)協(xié)議作為其主要的協(xié)議簇，使大范圍地網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為可能。因特網(wǎng)（Internet)20世紀(jì)80年代到90年代是網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)發(fā)展時期。在這一時期，ARPANET網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模不斷擴大，將全球無數(shù)的公司、校園、ISP(Internet Service Provider)和個人用戶，最終演變成今天的延伸到全球每

9、一個角落的Internet。1990年ARPANET正式被Internet取代，退出了歷史舞臺。越來越多的機構(gòu)、個人參與到Internet中來，使得Internet獲得了高速發(fā)展。第三節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的類型（1）局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)LAN（Local Area Network）通常指幾米到幾千米以內(nèi)的，可以通過某種介質(zhì)互聯(lián)的計算機、打印機、modem或其他設(shè)備的集合WAN（Wide Area Network）分布距離遠，它通過各種類型的串行連接以便在更大的地理區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)接入MAN（Metropolitan Area Network）MAN覆蓋范圍為中等規(guī)模，介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，通常是在一個城

10、市內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接（距離為10KM）按計算機網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的大小，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（Local Area Network, LAN)、城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network, MAN)、廣域網(wǎng)（Wide Area Network, WAN)。局域網(wǎng)通常指幾千米范圍以內(nèi)的，可以通過某種介質(zhì)互聯(lián)的計算機、打印機、Modem或 其他設(shè)備的集合。局域網(wǎng)連接的是小范圍內(nèi)的計算機，系統(tǒng)覆蓋半徑從幾米到幾千米，覆蓋范圍局限在房間、大樓或園區(qū)內(nèi)。一個局域網(wǎng)通常為一個組織所有，常用于連接公司辦公室或企 業(yè)內(nèi)的個人電腦和工作站，以便共享資源（如打印機、數(shù)據(jù)庫等）和交換信息。傳統(tǒng)局域網(wǎng)的傳輸

11、速度為10Mbps100Mbps,傳輸延遲低（幾十微秒），出錯率低。而新的局域網(wǎng)傳輸速度 可超過1Gbps。局域網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個方面：網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的物理范圍網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)由于局域網(wǎng)分布范圍極小，一方面容易管理與配置，另一方面容易構(gòu)成簡潔規(guī)整的拓撲結(jié)構(gòu)，加上網(wǎng)絡(luò)延遲?。ㄒ话阍趲资⒚胍韵拢?、數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸可靠、拓撲結(jié)構(gòu)靈活的優(yōu)點，使之得到廣泛的應(yīng)用，成為了實現(xiàn)有限區(qū)域內(nèi)信息交換與共享的典型有效的途徑。 城域網(wǎng)覆蓋范圍為中等規(guī)模，介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，通常是在一個城市內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接 (距離為10km左右)。目前城域網(wǎng)建設(shè)主要采用IP技術(shù)和ATM技術(shù)，寬帶

12、IP城域網(wǎng)是根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和競爭的需要而建設(shè)的城市范圍內(nèi)（可能包括所轄的縣區(qū)等）的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò), 是寬帶骨干網(wǎng)絡(luò)（如中國電信IP骨干網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)通骨干ATM網(wǎng)絡(luò)等）在城市范圍內(nèi)的延伸。城域網(wǎng)作為本地公共信息服務(wù)平臺的組成部分，負責(zé)承載各種多媒體業(yè)務(wù)，為用戶提供各種接入 方式，滿足政府部門、企事業(yè)單位、個人用戶對基于IP的各種多媒體業(yè)務(wù)的需求，因此，寬帶 IP城域網(wǎng)必須是可管理、可擴展的電信運營網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)劃分為“城域網(wǎng)城域部分”和“城域網(wǎng)接入部分”。城域網(wǎng)城域部分為運營商網(wǎng)絡(luò)，由運營商統(tǒng)一規(guī)劃與建設(shè)，又可分為城域核心層和城域匯接層。城域核心層主要完成城域網(wǎng)內(nèi)部信息的高速傳送與交換，實現(xiàn)與其它網(wǎng)

13、絡(luò)的互聯(lián)互通，而城域匯接層主要完成信息的匯聚與分發(fā)。城域網(wǎng)接入部分可由運營商、企業(yè)、建筑商以及物業(yè)管理部門建設(shè)，其不僅僅提供傳統(tǒng)意 義上的接入功能，還可能需要向用戶提供本地業(yè)務(wù)。城域網(wǎng)接入部分又分為接入?yún)R接層和用戶接入層，接入?yún)R接層完成信息的匯接與分發(fā)，實現(xiàn)用戶管理，城域網(wǎng)接入部分的業(yè)務(wù)提供、計 費等功能，而用戶接入層為用戶提供具體的接入手段。廣域網(wǎng)在超過局域網(wǎng)的地理范圍內(nèi)運行，分布距離遠，它通過各種類型的串行連接以便在更大的地理區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)接入。通常，企業(yè)網(wǎng)通過廣域網(wǎng)線路接入到當(dāng)?shù)豂SP。廣域網(wǎng)可以提供全部時間或部分時間的連接，允許通過串行接口在不同的速率工作。廣域網(wǎng)本身往往不具備規(guī)則的拓撲結(jié)

14、構(gòu)。由于速度慢，延遲大，入網(wǎng)站點無法參與網(wǎng)絡(luò)管理，所以，它要包含復(fù)雜的互連設(shè)備（如交換機、路由器）處理其中的管理工作，互連設(shè)備通過通信線路連接，構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（通信子網(wǎng)）。其中，入網(wǎng)站點只負責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)工作；廣域網(wǎng)中的互連設(shè)備負責(zé)數(shù)據(jù)包的路由等重要管理工作。廣域網(wǎng)的特點是數(shù)據(jù)傳輸慢（典型速度為56Kbps155Mbps)、延遲比較大（幾毫秒)、拓撲結(jié)構(gòu)不靈活，廣域網(wǎng)拓撲很難進行歸類，一般多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)連接往往要依賴運營商提供的電信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。（2）網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲（Network Topology)指的是計算機網(wǎng)絡(luò)的物理布局。簡單地說，就是指將一組設(shè)備以什么樣的結(jié)構(gòu)連接起來，通常也稱為

15、拓撲結(jié)構(gòu)?；镜木W(wǎng)絡(luò)拓撲模型主要有總線型拓撲、環(huán)型拓撲、星型拓撲和網(wǎng)狀拓撲，絕大部分網(wǎng)絡(luò)都可以由這幾種拓撲獨立或混合構(gòu)成。了解這些拓撲結(jié)構(gòu)是設(shè)計網(wǎng)絡(luò)和解決網(wǎng)絡(luò)疑難問題的前提。 總線型（Bus)拓撲總線型拓撲結(jié)構(gòu)是將各個節(jié)點的設(shè)備用一根總線連接起來，所有的節(jié)點間通信都通過統(tǒng)一的總線完成。在早期的局域網(wǎng)中，這是一種應(yīng)用很廣的拓撲結(jié)構(gòu)。其突出的特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝使用方便，消耗的電纜長度短、便于維護。但它也具有固有的致命缺點存在單點故障?？偩€如果出現(xiàn)故障，整個總線型網(wǎng)絡(luò)都會癱瘓。由于共享總線帶寬，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負載過重時，會導(dǎo)致總線型網(wǎng)絡(luò)性能下降。為了克服這些問題，隨后產(chǎn)生了星形的拓撲結(jié)構(gòu)。 星型（

16、Star)拓撲星型拓撲結(jié)構(gòu)，是一種以中央節(jié)點（如交換機）為中心，把若干個外圍節(jié)點連接起來的輻射式互連結(jié)構(gòu).中央節(jié)點對各設(shè)備間的通信和信息交換進行集中控制和管理.它的主要特點是系統(tǒng)的可靠性較高，當(dāng)某一線路發(fā)生故障時，不會影響網(wǎng)絡(luò)中的其他主機；擴充或刪除設(shè)備較容易，將設(shè)備直接連接到中央節(jié)點即可；中央節(jié)點可以方便地控制和管理網(wǎng)絡(luò)，并及時發(fā)現(xiàn)和處理系統(tǒng)故障。其缺點是需要的連接線纜比總線型拓撲結(jié)構(gòu)多；且一旦中央節(jié)點發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)將不能工作。星形拓撲結(jié)構(gòu)是在當(dāng)前的局域網(wǎng)中使用較為廣泛的一種拓撲結(jié)構(gòu)，它已基本代替了早期局域網(wǎng)采用的總線型拓撲結(jié)構(gòu)。 環(huán)型（Ring)拓撲環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)是將各節(jié)點通過一條首尾相連的

17、通信線路連接起來的一個封閉的環(huán)型網(wǎng)。每一臺設(shè)備只能和它的一個或兩個相鄰節(jié)點直接通信，如果需要與其他節(jié)點通信，信息必須依次經(jīng)過兩者之間的每一個設(shè)備。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)可以是單向的，也可以是雙向的。單向是指所有的傳輸都是同方向的，此時每個設(shè)備只能直接與一個鄰近節(jié)點通信；雙向是指數(shù)據(jù)能在兩個方向上進 行傳輸，此時設(shè)備可以直接與兩個鄰近節(jié)點直接通信。環(huán)型拓撲的結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)中各工作站地位相等;建網(wǎng)容易，增加或減少節(jié)點時僅需簡單的連接操作；能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送的實時控制，可預(yù)知網(wǎng)絡(luò)的性能。在單環(huán)型拓撲中，任何一節(jié)點發(fā)生故障，就會導(dǎo)致環(huán)中的所有節(jié)點無法正常通信，在實際應(yīng)用中一般采用多環(huán)結(jié)構(gòu)，這樣在單點發(fā)生故障時可以形成新

18、的環(huán)型，繼續(xù)正常工作。環(huán)型拓撲的另一個缺點是當(dāng)一個節(jié)點要往 另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它們之間的所有節(jié)點都得參與傳輸，這樣比起總線拓撲來，更多的時間被花在替別的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)上。 網(wǎng)狀（Mesh)拓撲網(wǎng)狀（Mesh)拓撲可分為全網(wǎng)狀（Full Mesh)和部分網(wǎng)狀（Partial Mesh)。全網(wǎng)狀拓撲是指參與通信的任意兩個節(jié)點之間均通過傳輸線直接相互連接，所以這是一種極端安全可靠的方案。由于不再需要競爭公用線路，通信變得非常簡單，任意兩臺設(shè)備可以直接通信，而不用涉及其他設(shè)備。然而，對N個節(jié)點構(gòu)建全網(wǎng)狀拓撲需要N(N-1)/2個連接，這使得在大量節(jié)點之間建立全網(wǎng)狀拓撲的費用變得極其昂貴。而且，如果兩

19、臺設(shè)備間通信流量很小，那么它們之間的線路利用率就很低，幾乎肯定有很多連接得不到充分利用。由于全網(wǎng)狀拓撲實現(xiàn)起來費用高、代價大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易管理和維護，在局域網(wǎng)中很少采用。實際應(yīng)用中常常采用部分網(wǎng)狀拓撲替代全網(wǎng)狀拓撲，即在重要節(jié)點之間采用全網(wǎng)狀拓撲，對相對非重要的節(jié)點則省略一些連接。（3）電路交換與分組交換電路交換：基于電話網(wǎng)的電路交換優(yōu)點：延遲小、透明傳輸缺點：帶寬固定，網(wǎng)絡(luò)資源利用率低，初始連接建立慢分組交換：以分組為單位存儲轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)點：多路復(fù)用，網(wǎng)絡(luò)資源利用率高缺點：延遲大，實時性差，設(shè)備功能復(fù)雜電路交換（Circuit Switching)和分組交換（Packet Switching)是

20、通信中的一對重要概念。 電路交換 交換的概念最早來自于電話系統(tǒng)。電話交換機采用的就是電路交換技術(shù)。通信網(wǎng)絡(luò)中的電路交換與撥打電話的原理類似，當(dāng)端節(jié)點要求發(fā)送數(shù)據(jù)時，交換機就在發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間創(chuàng)建一條獨占的數(shù)據(jù)傳輸通道。這條通道既可能是一條物理線路，也可能是經(jīng)過多路復(fù)用得到的邏輯通道。這條通道具備固定的帶寬，由通信雙方獨占，一直到通信結(jié)束。除非兩個節(jié)點 斷開連接，否則傳輸信道便一直處于服務(wù)狀態(tài)。 電路交換的優(yōu)點是傳輸延遲小，由于一旦建立了線路。便不再需要交換，因此保證了較低的延遲；其次一旦線路建立，便不會發(fā)生資源的搶占和沖突；電路交換能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明傳輸 (即傳輸通路對用戶數(shù)據(jù)不進行任何修

21、正或解釋）、信息傳輸?shù)耐掏铝看蟆?電路交換的缺點是所占帶寬固定.網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。在電路交換系統(tǒng)中，物理線路的帶寬是預(yù)先分配好的。對于己經(jīng)預(yù)先分配好的線路，即使通信雙方?jīng)]有數(shù)據(jù)要交換，線路帶寬也不能為其他用戶所使用，從而造成帶寬的浪費。此外.電路交換建立連接所需的時間比較長。電路交換本來是為打電話而設(shè)計的。每次需建立連接時，呼叫信號必須經(jīng)過若干個交換機，得到各交換機的認可，并最終傳到被呼叫方。在PSTN電話網(wǎng)中，這個過程常常需要10秒甚至更長的時間（呼叫市內(nèi)電話、國內(nèi)長途和國際長途，需要的時間是不同的）。另外比較重要的一點是，如果使用電路交換技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)中每臺計算機都必須能建立到所有其他計算機的

22、直接電路連接.而這在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中幾乎是不可能實現(xiàn)的。 由于計算機通信具有頻繁、快速、小量、流量峰谷差距大、同時對多點通信等特點，過長的電路建立時間、每個計算機固定電路帶寬是不合適的，因此電路交換并不適用于大規(guī)模計算機網(wǎng)絡(luò)中的終端直接通信。 分組交換分組交換技術(shù)將需睪傳輸?shù)男畔澐譃榫哂幸欢ㄩL度的分組（Packet,也稱為包)，以分組為單位進行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，每個分組都載有接收方地址和發(fā)送方地址的標(biāo)識，便于在網(wǎng)絡(luò)中尋址； 網(wǎng)絡(luò)中的傳送設(shè)備則根據(jù)這些地址進行分組轉(zhuǎn)發(fā)，使信息最終傳遞到目的節(jié)點。 由于采用動態(tài)復(fù)用的技術(shù)來傳送各個分組，雖然任意時刻線路總是被某個分組獨占，但線路的帶寬在統(tǒng)計上得到復(fù)用，從而提

23、高了線路的利用率。 分組交換能夠保證任何用戶都不能長時間獨占某傳輸線路，因而它可以較充分地利用信道 帶寬.并且可以達到處理并行交互式通信的能力。IP電話就是使用分組交換技術(shù)的一種新型電 話，它的通話費遠遠低于傳統(tǒng)電話，原因就在這里。但是在分組交換中，數(shù)據(jù)要被分割成分組，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也需要逐一對分組實行轉(zhuǎn)發(fā)，這使得分組交換引入了更大的端到端延遲。由于每個分組都要載有額外的地址信息，因此同樣的有效數(shù)據(jù)實際上需要占用更多的帶寬資源。另外由于來自多對通信節(jié)點的數(shù)據(jù)復(fù)用同一個信道，突發(fā)的數(shù)據(jù)可能造成信道的擁塞。所有這些使得分組交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議需要具備處理尋址、轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞等的能力，這也加大了對分組交換網(wǎng)絡(luò)

24、設(shè)備處理能力和復(fù)雜程度的要求。第四節(jié) 衡量計算機網(wǎng)絡(luò)的主要指標(biāo)帶寬（bandwidth）描述在一定時間范圍內(nèi)能夠從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點的數(shù)據(jù)量通常以bps為單位例如以太網(wǎng)帶寬為10Mbps，快速以太網(wǎng)為100Mbps延遲（delay）描述網(wǎng)絡(luò)上數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點所經(jīng)歷的時間影響網(wǎng)絡(luò)性能的因素有很多，傳輸?shù)木嚯x、使用的線路、傳輸技術(shù)、帶寬（bandwidth)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能等都會對網(wǎng)絡(luò)的性能產(chǎn)生影響。帶寬和延遲（delay)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的兩個主要指標(biāo)。 LAN和WAN都使用帶寬（bandwidth)來描述在一定時間范圍內(nèi)能夠從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點的數(shù)據(jù)量。帶寬分為模擬帶寬和

25、數(shù)字帶寬，本書所述的帶寬指數(shù)字帶寬。帶寬的單位是位每秒（bps, bit per second),代表每秒鐘某條鏈路能發(fā)送的數(shù)據(jù)位數(shù)。 目前常見的網(wǎng)絡(luò)帶寬有： 以太網(wǎng)技術(shù)的帶寬可以為10Mbps、100Mbps、1000Mbps、10Gbps等； Modem撥號上網(wǎng)帶寬為56kbps, ISDN BRI帶寬最高為128Kbps； E1/PRI帶寬為2Mbps，E3帶寬為34Mbps； OC-3 帶寬為 155Mbps， OC-12 帶寬為 622Mbps, OC-48 帶寬為 2.5Gbps, OC-192 帶寬為10Gbps。網(wǎng)絡(luò)的延遲（delay)又稱時延，定義了網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點傳

26、送到另一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點 所需要的時間。網(wǎng)絡(luò)延遲主要由傳播延遲（propagation delay)、交換延遲（switching delay)、 介質(zhì)訪問延遲（access delay)和隊列延遲（queuing delay)等組成。總之，網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生延遲的因素很多，既受網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的影響，也受傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的影響；既受硬件制約，也受軟件制約。由于物理規(guī)律的限制，延遲是不可能完全消除的。第五節(jié)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化組織國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）電子電器工程師協(xié)會（IEEE）美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI）國際電信聯(lián)盟（ITU）INTERNET架構(gòu)委員會（IAB）在計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程中有許多國際標(biāo)準(zhǔn)化組織做出了重大

27、的貢獻.他們統(tǒng)一了網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，使各個廠商生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品可以相互兼容。這些組織主要有：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO, International Organization for Standardization):該組織負責(zé)制定大型網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，包括與Internet相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。ISO提出了 OSI參考模型。OSI參考模塑描述了網(wǎng)絡(luò)的工作機理，為計算機網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了一個易于理解的、清晰的層次模型。電子電器工程師協(xié)會（IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers):主要提供了網(wǎng)絡(luò)硬件的標(biāo)準(zhǔn)，使各廠商生產(chǎn)的硬件設(shè)備能相互連通。IEEE LAN標(biāo)準(zhǔn)

28、是當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的LAN標(biāo)準(zhǔn)。它主要定義了802.X協(xié)議族，其中802.3為以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、802.4為令牌總線網(wǎng)（Token Bus)標(biāo)準(zhǔn)、802.5為令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring)標(biāo)準(zhǔn)、802.11為無線局域網(wǎng)（WLAN)標(biāo)準(zhǔn)。美國國家標(biāo)準(zhǔn)局（ANSI, American National Standards Institute）：是由公司、政府和其他組織成員組成的自愿組織，光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI)即由其定義。國際電信聯(lián)盟（ITU，International Telecomm Union):定義了作為廣域連接的電信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)，如X.25、幀中繼（Frame Relay)等。Inter

29、net架構(gòu)委員會（IAB, Internet Architecture Board):下設(shè)工程任務(wù)委員會(IETF)、 研究任務(wù)委員會（IRTF)、號碼分配委員會（IANA)等，負責(zé)各種Internet標(biāo)準(zhǔn)的定義，是目前最具影響力的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織。本章總結(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)資源共享、綜合信息服務(wù)、負載均衡與分布式處理等基本功能計算機網(wǎng)絡(luò)的類型可以按照地域、拓撲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)交換的形式及網(wǎng)絡(luò)組件等不同類型進行分類衡量計算機網(wǎng)絡(luò)的性能指標(biāo)有很多種，其中帶寬 和延遲最為重要第二章OSI參考模型與TCP/IP模型在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的早期時代，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展變化速度非?？?，計算機網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜，新的協(xié)議和應(yīng)用不

30、斷產(chǎn)生，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大部分都是按廠商自己的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，不能兼容，很難相互間進行通信。為了解決網(wǎng)絡(luò)之間的兼容性問題，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的相互通訊，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1984年提出了OSIRM (Open System Interconnection Reference Model,開放系統(tǒng)互連參考模型)。OSI參考模型很快成為計算機網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)模型。由于種種原因，并沒有一種完全忠實于OSI參考模型的協(xié)議族流行開來。相反，源于美國國防部高級研究項目機構(gòu)（DARPA, Defense Advanced Research Project Agency)六十年代開發(fā)的ARPANET的TCP/IP協(xié)議得到了

31、廣泛應(yīng)用.成為Internet的事實標(biāo)準(zhǔn)。本章目標(biāo)學(xué)習(xí)完本課程，您應(yīng)該能夠：了解OSI參考模型和TCP/IP模型的產(chǎn)生背景理解OSI參考模型和TCP/IP模型的層次結(jié)構(gòu)及相關(guān)概念理解OSI參考模型和TCP/IP模型各層的功能第一節(jié)OSI參考模型OSI參考模型定義了網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備所遵守的層次結(jié)構(gòu)分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：開放的標(biāo)準(zhǔn)化接口多廠商兼容性易于理解、學(xué)習(xí)和更新協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)模塊化工程，降低了開發(fā)實現(xiàn)的復(fù)雜度便于故障排除如今，人們可以方便地使用不同廠家的設(shè)備構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)，而不需要過多考慮不同產(chǎn)品之間的兼容性問題。而在OSI模型出現(xiàn)（20世紀(jì)80年代）之前，實現(xiàn)不同設(shè)備間的互通并不容易。這是因為在計算機網(wǎng)

32、絡(luò)發(fā)展初期階段.許多研究機構(gòu)、計算機廠商和公司都推出了自己的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，然而它們之間互不相容，沒有兼容性可言。沒有一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)存在，就意味著這些不同廠家的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間無法相互連接。國際上各大廠商為了在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，紛紛推出了各自的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系和標(biāo)準(zhǔn)，例如IBM公司的SNA, NOVELL的IPX/SPX協(xié)議，APPLE公司的AppleTalk協(xié)議， DEC公司的DECNET，以及廣泛流行的TCP/IP協(xié)議等等。同時，各大廠商針對自己的協(xié)議生產(chǎn)出了不同的硬件和軟件。這些努力無疑促進了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類的迅速增加，但由于多種協(xié)議的并存，也使網(wǎng)絡(luò)變得越來越復(fù)雜。而且廠商之

33、間的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備大多不能兼容，很難進行通信。為了解決網(wǎng)絡(luò)之間兼容性的問題，幫助各個廠商生產(chǎn)出可兼容的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO (International Organization for Standardization)于 1984 年提出了開放系統(tǒng)互連參考模型（Open System Interconnection Reference Model, OSI/RM)，它很快成為計算機網(wǎng)絡(luò)通信的基礎(chǔ)模型。OSI模型是對發(fā)生在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間的信息傳輸過程的一種理論化描述，它僅僅是一種理論模型，并沒有定義如何通過硬件和軟件實現(xiàn)每一層功能，與實際使用的協(xié)議（如TCP/IP協(xié)議）是有一定區(qū)別的。雖然O

34、SI僅是一種理論化的模型，但它是所有網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，因此除了解各層的名稱外，更應(yīng)深入了解它們的功能及各層之間是如何工作的。OSI參考模型很重要的一個特性是其分層體系結(jié)構(gòu)。分層設(shè)計方法可以將龐大而復(fù)雜的問題轉(zhuǎn)化為若干較小且易于處理的子問題。將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信過程分解到各個功能層次，各個層次的設(shè)計和測試相對獨立，并不依賴于操作系統(tǒng)或其它因素，層次間也無需了解其它層是如何實現(xiàn)的。OSI七層參考模型具有以下優(yōu)點： 開放的標(biāo)準(zhǔn)化接口：通過規(guī)范各個層次之間的標(biāo)準(zhǔn)化接口，使各個廠商可以自由地生 產(chǎn)出網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，這種開放給網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展注入了活力。 多廠商兼容性：采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的層次化模型后，各個設(shè)備生產(chǎn)廠商遵循

35、標(biāo)準(zhǔn)進行產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)，有效地保證了產(chǎn)品間的兼容性。 易于理解、學(xué)習(xí)和更新協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：由于各層次之間相對獨立，使得討論、制定和學(xué)習(xí)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)變得比較容易，某一層次協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的改變也不會影響其他層次的協(xié)議。 實現(xiàn)模塊化工程，降低了開發(fā)實現(xiàn)的復(fù)雜度：每個廠商都可以專注于某一個層次或某一模塊，獨立開發(fā)自己的產(chǎn)品，這樣的模塊化開發(fā)降低了單一產(chǎn)品或模塊的復(fù)雜度， 提高了開發(fā)效率，降低了開發(fā)費用。便于故障排除：一旦發(fā)生網(wǎng)絡(luò)故障.可以比較容易地將故障定位于某一層次，進而快 速找出故障根源。（1）OSI參考模型層次結(jié)構(gòu)OSI參考模型的每一層都定義了所實現(xiàn)的功能，完成某些特定的通信任務(wù)，并只與緊鄰的上層和下層進行數(shù)據(jù)

36、的交換。物理層涉及到在通信信道（Channel)上傳輸?shù)脑急忍亓鳎x了傳輸數(shù)據(jù)所需要的機械、電氣、功能及規(guī)程的特性等，包括電壓、電纜線、數(shù)據(jù)傳輸速率、接口的定義等。數(shù)據(jù)鏈路層的主要任務(wù)是提供對物理層的控制，檢測并糾正可能出現(xiàn)的錯誤，并且進行流量控制。數(shù)據(jù)鏈路層與物理地址、網(wǎng)絡(luò)拓撲、線纜規(guī)劃、錯誤校驗和流量控制等有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)層決定傳輸包的最佳路由，其關(guān)鍵問題是確定數(shù)據(jù)包從源端到目的端如何選擇路由。網(wǎng)絡(luò)層通過路由選擇協(xié)議來計算路由。傳輸層的基本功能是從會話層接受數(shù)據(jù)，并且在必要的時候把它分成較小的單元，傳遞給網(wǎng)絡(luò)層，并確保到達對方的各段信息正確無誤，傳輸層建立、維護虛電路、進行差錯校驗和流量控

37、制。會話層允許不同機器上的用戶建立、管理和終止應(yīng)用程序間的會話關(guān)系，在協(xié)調(diào)不同應(yīng)用程序之間的通信時要涉及會話層，該層使每個應(yīng)用程序知道其它應(yīng)用程序的狀態(tài)。同時，會話層也提供雙工（Duplex)協(xié)商、會話同步等。表示層關(guān)注于所傳輸?shù)男畔⒌恼Z法和語義，它把來自應(yīng)用層與計算機有關(guān)的數(shù)據(jù)格式處理成與計算機無關(guān)的格式，以保證對端設(shè)備能夠準(zhǔn)確無誤地理解發(fā)送端數(shù)據(jù)。同時，表示層也負責(zé)數(shù)據(jù)加密等。應(yīng)用層是OSI參考模型最接近用戶的一層，負責(zé)為應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這里的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)包括文件傳輸、文件管理和電子郵件的消息處理等。（2）對等通信每一層都使用自己的協(xié)議每一層都利用下層提供的服務(wù)與對等層通信應(yīng)用層數(shù)據(jù)稱為

38、APDU (Application Protocol Data Unit,應(yīng)用層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)，表示層 數(shù)據(jù)稱為PPDU (Presentation Protocol Data Unit,表示層協(xié)議數(shù)據(jù)單元)，會話層數(shù)據(jù)稱為 SPDU (Session Protocol Data Unit,會話層協(xié)議數(shù)據(jù)單元），傳輸層數(shù)據(jù)稱為段（segment), 網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)稱為數(shù)據(jù)包（packet),數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)稱為幀（frame),物理層數(shù)據(jù)稱為比特（bit)。在OSI參考模型中，終端主機的每一層都與另-方的對等層次進行通信，但這種通信并非 直接進行的，而是通過下一層為其提供的服務(wù)來間接與對端的對等層交

39、換數(shù)據(jù)。下一層通過服 務(wù)訪問點（SAP, Service Access Point)為上一層提供服務(wù)。例如，一個終端設(shè)備的傳輸層和 另一個終端設(shè)備的傳輸層利用數(shù)據(jù)段進行通信。傳輸層的段成為網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)包的一部分，網(wǎng)絡(luò) 層數(shù)據(jù)包又成為數(shù)據(jù)鏈路層幀的一部分，最后轉(zhuǎn)換成比特流傳送到對端物理層，又依次到達對 端數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層，實現(xiàn)了對等層之間的通信。為了保證對等層之間能夠準(zhǔn)確無誤地傳遞數(shù)據(jù)，對等層間應(yīng)運行相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。例如，應(yīng)用層的E-mail程序不會與對端應(yīng)用層Telnet程序通信，但可以與對端E-mail應(yīng)用程序通信。（3）數(shù)據(jù)封裝與解封裝封裝（encapsulation)是指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

40、將要傳送的數(shù)據(jù)用特定的協(xié)議打包后傳送。多數(shù)協(xié)議是通過在原有數(shù)據(jù)之前加上封裝頭（header)來實現(xiàn)封裝的，一些協(xié)議還要在數(shù)據(jù)之后加上封 裝尾（trailer),而原有數(shù)據(jù)此時便成為載荷（payload)。在發(fā)送方，OSI七層模型的每一層都對上層數(shù)據(jù)進行封裝，以保證數(shù)據(jù)能夠正確無誤地到達目的地；而在接收方.每一層又對本層 的封裝數(shù)據(jù)進行解封裝，并傳送給上層，以便數(shù)據(jù)被上層所理解。（4）物理層物理層（Physical Layer)是OSI參考模型的最低層或稱為第一層，其功能是在終端設(shè)備間傳輸比特流。物理層并不是指物理設(shè)備或物理媒介，而是有關(guān)物理設(shè)備通過物理媒體進行互連的描述和規(guī)定。物理層協(xié)議定義了

41、通信傳輸介質(zhì)的物理特性： 機械特性：說明了接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列等，例如我們見到的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴(yán)格的規(guī)定。 電氣特性：說明在接口電纜的哪根線上出現(xiàn)的電壓、電流等的范圍。 功能特性：說明某根線上出現(xiàn)的某-電平的電壓表示何種意義。 規(guī)程特性：說明對不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)顒序。物理層以比特流的方式傳送來自數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)，而不理會數(shù)據(jù)的含義或格式。同樣，它接收數(shù)據(jù)后直接傳給數(shù)據(jù)鏈路層。也就是說，物理層只能看到0和1,它不能理解所處理的比特流的具體意義。典型物理層標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)備物理層介質(zhì)雙絞線、同軸電纜、光纖、無線電信號等局域網(wǎng)物理層常見標(biāo)準(zhǔn)：10Base-T、1

42、00Base-TX/FX、1000Base-T、1000Base-SX/LX常見設(shè)備：中繼器、集線器廣域網(wǎng)物理層常見標(biāo)準(zhǔn)：RS-232、V.24、V.35常見設(shè)備：Modem常見的物理層傳輸介質(zhì)主要有同軸電纜(coaxial cable)、雙絞線(twisted pair)、光纖(fiber)和無線電波等。雙絞線是種在局域網(wǎng)上最為常用的電纜線。每一對雙絞線由一對直徑約1mm的絕緣銅線纏繞而成，這樣可以有效抗干擾。雙絞線分為屏蔽雙絞線（shielded twisted pair, STP)和 非屏蔽雙絞線（unshielded twisted pair, UTP)。屏蔽雙絞線具有很強的抗電磁干擾

43、和無線電干擾能力，但是價格相對昂貴；非屏蔽雙絞線易于安裝，價格便宜，但是抗干擾能力相對較弱，傳輸距離較短。光纖是另外一種網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，不受電磁信號的干擾。光纖由玻璃纖維和屏蔽層組成，傳輸速率高，傳輸距離遠。但是光纖比其它介質(zhì)更昂貴。Xerox公司制定的以太網(wǎng)和IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)定義了以太網(wǎng)物理層常用的線纜標(biāo)準(zhǔn)。其中常用的接口線纜標(biāo)準(zhǔn)有：10BASE-T、100BASE-TX/FX、1000BASE-T、1000BASE-SX/LX。中繼器、集線器都是典型的局域網(wǎng)物理層設(shè)備。廣域網(wǎng)物理層規(guī)定了以下常用接口 ： EIA/TIA-232:又稱RS-232,是一個公共物理層標(biāo)準(zhǔn)，用來支持信號速率

44、高達64Kbps的非平衡電路。 V.24標(biāo)準(zhǔn)：由ITU-T定義的DTE和DCE設(shè)備間的接口。電纜可以工作在同步和異步兩種方式下。異步方式下支持封裝鏈路層協(xié)議PPP、SUP,最高傳輸速率是115200bps,同步方式下可以封裝X.25、幀中繼、PPP、HDLC和LAPB等鏈路層協(xié)議，最高傳輸速率為64Kbps。 V.35標(biāo)準(zhǔn)：為描述網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備和分組網(wǎng)間通信的同步物理層協(xié)議而制定的標(biāo)準(zhǔn)，最高速率是2Mbps。調(diào)制解調(diào)器（Modem)就是一種常見的廣域網(wǎng)物理層設(shè)備。（5）數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層的目的是負責(zé)在某一特定的介質(zhì)或鏈路上傳遞數(shù)據(jù)。因此數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議與鏈 路介質(zhì)有較強的相關(guān)性，不同的傳輸介質(zhì)需

45、要不同的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議給以支持。數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能包括： 編幀和識別幀：由于物理層只發(fā)送和接收比特流，而并不關(guān)心這些比特的次序、結(jié)構(gòu)和含義，因此需要鏈路層將比特編成幀，從一系列比特流中識別幀，并將幀解開傳遞給網(wǎng)絡(luò)層。 數(shù)據(jù)鏈路的建立、維持和釋放：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備要進行通信時，通信雙方有時必須先建立一條數(shù)據(jù)鏈路，在建立鏈路時需要保證安全性，在傳輸過程中要維持數(shù)據(jù)鏈路，而在通信結(jié)束后要釋放數(shù)據(jù)鏈路。 傳輸資源控制：在一些共享介質(zhì)上，多個終端設(shè)備可能同時需要發(fā)送數(shù)據(jù)，此時必須由數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議對資源的分配加以裁決。 流量控制：為了確保正常地收發(fā)數(shù)據(jù)，防止發(fā)送數(shù)據(jù)過快，導(dǎo)致接收方的緩存空間溢出，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)

46、擁塞，就必須及時控制發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。 差錯控制：由于比特流傳輸時可能產(chǎn)生差錯，而物理層無法辨別錯誤，所以數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議需要以幀為單位實施差錯檢測。 尋址：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議應(yīng)該能夠標(biāo)識介質(zhì)上的所有節(jié)點，并且能尋找到目的節(jié)點，以便將數(shù)據(jù)發(fā)送到正確的目的。 標(biāo)識上層數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)鏈路層采用透明傳輸?shù)姆椒▊魉途W(wǎng)絡(luò)層包（packet),它對網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無錯的線路。為了在同一鏈路上支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，發(fā)送方必須在幀的控制信息中標(biāo)識載荷（即包）所屬的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，這樣接收方才能將載荷提交給正確的上層協(xié)議來處理。為了在對網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議提供統(tǒng)一的接口的同時對下層的各種介質(zhì)進行管理控制，局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層又被劃分為

47、LLC( Logic Link Control,邏輯鏈路控制）和MAC( Media Access Control，介質(zhì)訪問控制）兩個子層。典型數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.1 基本局域網(wǎng)問題IEEE802.2 定義LLC子層IEEE802.3 以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.4 令牌總線網(wǎng)IEEE802.5 令牌環(huán)網(wǎng)廣域網(wǎng)數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)HDLCPPPFrame RelayIEEE的數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今最為流行的LAN標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)稱為IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。 802.1描述了基本的局域網(wǎng)需要解決的問題，例如802.1d描述了生成樹協(xié)議。 802.2小組負責(zé)LLC子層標(biāo)準(zhǔn)的制定。

48、802.3小組負責(zé)MAC子層標(biāo)準(zhǔn)的制定，典型技術(shù)如CSMA/CD( Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection ) 802.4小組負責(zé)令牌總線標(biāo)準(zhǔn)的制定。 802.5小組負責(zé)令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定，IBM的令牌環(huán)小組和EEE802.5小組建立的標(biāo)準(zhǔn)是基本相同的。目前，我國應(yīng)用最為廣泛的LAN標(biāo)準(zhǔn)是基于EEE802.3的以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。以太網(wǎng)交換機就是一種典型的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。廣域網(wǎng)常見的數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)有HDLC (High-level Data Link Control,高級數(shù)據(jù)鏈路控制)、PPP (Point-to-point Pr

49、otocol,點到點協(xié)議)、X.25、幀中繼（Frame Relay)協(xié)議等。HDLC是ISO開發(fā)的一種面向位同步的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，它規(guī)定了使用幀字符和校驗和的同步串行鏈路的數(shù)據(jù)封裝方法。PPP 由 RFC (Request For Comment) 1661 描述。PPP 協(xié)議由 LCP (Link Control Protocol)、NCP (Network Control Protocol)以及 PPP 擴展協(xié)議族組成。LCP 規(guī)定了鏈路建立、維護以及拆除。PPP協(xié)議支持同步和異步連接，支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。幀中繼是一種交換式的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。相對于X.25來說，幀中繼通過使用無差錯校驗機制

50、，加快了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度，因此比X.25更有效。（6）網(wǎng)絡(luò)層在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)的傳送單位是包（packet,也稱為分組或報文)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是要選擇合適的路徑并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使數(shù)據(jù)包能夠正確無誤地從發(fā)送方傳遞到接收方。 編址：網(wǎng)絡(luò)層為每個節(jié)點分配標(biāo)識，這就是網(wǎng)絡(luò)層的地址（address)。地址的分配也為從源到目的的路徑選擇提供了基礎(chǔ)。 路由選擇:網(wǎng)絡(luò)層的一個關(guān)鍵作用是要確定從源到目的的數(shù)據(jù)傳遞應(yīng)該如何選擇路由.網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備在計算路由之后，按照路由信息對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)。執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)層路由選擇的設(shè)備稱為路由器（router)。 擁塞控制：如果網(wǎng)絡(luò)同時傳送過多的數(shù)據(jù)包.可能會產(chǎn)生擁塞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失或延遲, 網(wǎng)絡(luò)層

51、也負責(zé)對網(wǎng)絡(luò)上的擁塞進行控制。 異種網(wǎng)絡(luò)互連：通信鏈路和介質(zhì)類型是多種多樣的，每一種鏈路都有其特殊的通信規(guī)定，網(wǎng)絡(luò)層必須能夠工作在多種多樣的鏈路和介質(zhì)類型上，以便能夠跨越多個網(wǎng)段提供通信服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層處于傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層之間，它負責(zé)向傳輸層提供服務(wù)，同時負責(zé)將網(wǎng)絡(luò)地址翻 譯成對應(yīng)的物理地址。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議還能協(xié)調(diào)發(fā)送、傳輸及接收設(shè)備的處理能力的不平衡性，如網(wǎng)絡(luò)層可以對數(shù)據(jù)進行分段和重組，以使得數(shù)據(jù)包的長度能夠滿足該鏈路的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議所 支持的最大數(shù)據(jù)幀長度。注意：由于早期對英文名詞的中文翻譯缺乏標(biāo)準(zhǔn)，在通信領(lǐng)域中，packet 一詞被習(xí)慣性地翻譯成 “包”、“分組”、“報文”等多種形式。本書將根

52、據(jù)特定場合不加區(qū)分地使用這些中文名稱。網(wǎng)絡(luò)層地址網(wǎng)絡(luò)層地址通常由兩部分組成網(wǎng)絡(luò)地址主機地址網(wǎng)絡(luò)層地址是全局唯一的網(wǎng)絡(luò)層地址存在于0SI參考模型的第三層，是對通信節(jié)點的標(biāo)識，也是數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中進行轉(zhuǎn)發(fā)的依據(jù)。不同的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議具有不同的地址格式。IP地址由四個字節(jié)組成，通常用點分十進制數(shù)字表示；IPX地址由十個字節(jié)組成，其中前四個字節(jié)代表網(wǎng)絡(luò)地址，后六個字節(jié)代表主機地址，通常用十六進制數(shù)字表示。網(wǎng)絡(luò)層地址通常具有層次化結(jié)構(gòu)，以便將一個巨大的網(wǎng)絡(luò)區(qū)分成若干小塊，以便尋址和管理。一種常見的方法是將網(wǎng)絡(luò)層地址分為“網(wǎng)絡(luò)地址”和“主機地址”，這樣在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包時就可以先將其發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)地址所標(biāo)識的網(wǎng)絡(luò)，再由所在

53、網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)關(guān)將其發(fā)給主機地址所標(biāo)識的目的主機。網(wǎng)絡(luò)層地址通常是由管理員從邏輯上分配的，因此也稱為邏輯地址。為了唯一地標(biāo)識通信節(jié)點，任何一個網(wǎng)絡(luò)層地址在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該是唯一的。路由協(xié)議與可路由協(xié)議可路由協(xié)議（routed protocol）定義數(shù)據(jù)包內(nèi)各個字段的格式和用途，對數(shù)據(jù)進行網(wǎng)絡(luò)層封裝 路由協(xié)議（routing protocol）在路由器之間傳遞信息，計算路由并形成路由表，為可路由協(xié)議選擇路徑可路由協(xié)議（routed protocol)是定義數(shù)據(jù)包內(nèi)各個字段的格式和用途的網(wǎng)絡(luò)層封裝協(xié)議，該網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議允許將數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)到另外一個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。常見的可路由協(xié)議有 TCP/IP協(xié)議族中的I

54、P協(xié)議、Novell IPX/SPX協(xié)議族中的IPX協(xié)議。路由協(xié)議（routing protocol)運行于路由器上，在路由器之間傳遞信息，計算用于轉(zhuǎn)發(fā)的 路由并形成路由表（routing table),以便為可路由協(xié)議提供路由選擇服務(wù)。路由協(xié)議使路由信息能夠在相鄰路由器之間傳遞，確保所有路由器了解到達各個目的的路徑。對于一種可路由協(xié)議可以設(shè)計出多種路由協(xié)議為其服務(wù)。例如對于IP協(xié)議而言，其常見的路由協(xié)議有 RIP (Routing Information Protocol.路由信息協(xié)議）協(xié)議、OSPF (Open Shortest Path First,開放式最短路徑優(yōu)先）、IS-IS (I

55、ntermediate System to Intermediate System)等等。面向連接和無連接的服務(wù)面向連接的服務(wù)通信之前先建立連接，通信完成后斷開連接有序傳遞應(yīng)答確認差錯重傳適合于對可靠性要求高的應(yīng)用無連接的服務(wù)盡力而為的服務(wù)無需建立連接無序列號機制，無確認機制，無重傳機制適合于對延遲敏感的應(yīng)用在計算機通信中，面向連接的服務(wù)（Connect-oriented Service)和無連接服務(wù) (Connectionless Service)是一對重要的概念。使用面向連接的服務(wù)進行通信時，兩個實體在通信前首先要建立連接，而在通信完成后釋放連接。當(dāng)被叫用戶拒絕連接時，連接宣告失敗。在建立

56、連接階段，有關(guān)的服務(wù)原語以及協(xié)議數(shù)據(jù)單元中，必須給出源主機和目的主機的地址，建立虛鏈路連接；在數(shù)據(jù)傳輸階段，可以使用一個連接標(biāo)識符來表示上述這種連接關(guān)系。通常面向連接的服務(wù)提供可靠的報文序列服務(wù)。接收方確認收到的每一份報文，使發(fā)送方確信它發(fā)送的報文已經(jīng)到達目的地。確認過程增加了額外的開銷和延遲，但如果報文丟失，發(fā)送方可以重新發(fā)送。在建立連接之后，每個用戶可以發(fā)送可變長度（在某一限度之內(nèi)）的報文, 這些報文按順序發(fā)送給遠端的實體。在正常情況下，當(dāng)兩個報文發(fā)往同一目的地時，先發(fā)的先收到，但是先發(fā)的報文在途中有可能被延誤，造成后發(fā)的報文反而先收到。接收方利用序列號判斷接收的報文是否亂序，并對其按正確

57、的順序進行排列。面向連接的服務(wù)比較適用于在一定 時間內(nèi)向同一個目的地發(fā)送很多報文的情況.對于短報文數(shù)據(jù)的發(fā)送而言，面向連接的服務(wù)顯得開銷過大。在無連接服務(wù)中，兩個實體之間的通信不需要先建立好一個連接，因此其下層的有關(guān)資源不需要事先進行預(yù)定保留，這些資源是在數(shù)據(jù)傳輸時動態(tài)地進行分配的。無連接服務(wù)是以郵政系統(tǒng)為模型的，每個報文（信件）帶有完整的目的地址，并且每一個報文都獨立于其它報文， 經(jīng)由系統(tǒng)選定的路線傳遞。無連接服務(wù)提供盡力而為（best-effort)服務(wù)，即網(wǎng)絡(luò)以當(dāng)前擁有的資源盡力轉(zhuǎn)發(fā)報文，但并不保證確切的服務(wù)質(zhì)量。無連接服務(wù)的特征是它不需要通信的兩個實體同時處于激活狀態(tài)，而只需要正在工作

58、的實體處于激活狀態(tài)。它的優(yōu)點是靈活方便和比較迅速，但無連接服務(wù)不能防止報文的丟失、重復(fù)或失序。因此它比較適合傳送少量的零星的報文。并不是所有的應(yīng)用程序都需要連接。對于某些應(yīng)用而言，百分之百的可靠性沒有必要；對另一些應(yīng)用而言，其上層應(yīng)用已經(jīng)實現(xiàn)了可靠應(yīng)答機制，所以其本身也不必再確?？煽啃浴SI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議通常提供無連接的服務(wù)，不保證數(shù)據(jù)包的有序可靠傳輸。數(shù)據(jù)可靠傳輸功能通常在傳輸層實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議操作上圖演示了數(shù)據(jù)從主機到服務(wù)器的發(fā)送過程。當(dāng)主機HostA上的應(yīng)用程序需要發(fā)送數(shù)據(jù)到位于另一個網(wǎng)絡(luò)的HostB時，首先將應(yīng)用層信息轉(zhuǎn)化為能夠在網(wǎng)絡(luò)中傳播的數(shù)據(jù)；隨后，在表示層給數(shù)據(jù)加上表示層

59、報頭，協(xié)商數(shù)據(jù)格式， 是否加密，轉(zhuǎn)化成對端能夠理解的數(shù)據(jù)格式；然后，數(shù)據(jù)在會話層又加上會話層報頭；以此類推，傳輸層加上傳輸層報頭成為段（segment),網(wǎng)絡(luò)層將段封裝成包（packet),數(shù)據(jù)鏈路層 加上數(shù)據(jù)鏈路層頭封裝為幀（frame),最終在物理層轉(zhuǎn)換為比特流。HostA將比特流發(fā)送給網(wǎng) 絡(luò)中距自己最近的網(wǎng)關(guān)（gateway)路由器RTA。RTA接收到比特流后，辨認出數(shù)據(jù)幀并檢查該幀，確定被攜帶的網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)類型，然后去掉鏈路層幀頭，得到網(wǎng)絡(luò)層包。網(wǎng)絡(luò)層路由轉(zhuǎn)發(fā)進程檢查包頭以決定目的地址所在網(wǎng)段，然后通過查找路由轉(zhuǎn)發(fā)信息獲取相應(yīng)輸出接口及下一跳的路由器RTB。輸出接口的鏈路層為該包加上鏈路

60、層幀頭，封裝成數(shù)據(jù)幀并發(fā)送到RTB。在隨后的轉(zhuǎn)發(fā)過程中，包在每一跳路由器都經(jīng)歷這一過程，直至包到達路由器RTC。RTC在查找路由轉(zhuǎn)發(fā)信息時發(fā)現(xiàn)目的主機HostB與自己處于同一鏈路上，隨即將包封裝成目地網(wǎng)絡(luò)的鏈路層數(shù)據(jù)幀，發(fā)送給相應(yīng)的目的主機。目的主機HostB接收到該包后，由下而上經(jīng)過各層的處理，最終送達相應(yīng)的應(yīng)用程序。（7）傳輸層傳輸層協(xié)議：主要有TCP/IP協(xié)議族的TCP協(xié) 議和UDP協(xié)議，以及IPX/SPX 協(xié)議組的SPX協(xié)議等。傳輸層（Transport Layer)的功能是為會話層提供無差錯的傳送鏈路，保證兩臺設(shè)備間傳遞信息的正確無誤。傳輸層傳送的數(shù)據(jù)單位是段（segment)。傳輸