點(diǎn)擊這里下載本文檔完整電子版 - 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述基本內(nèi)容:2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展2.7典型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

2.8網(wǎng)絡(luò)計算研究與應(yīng)用的發(fā)展

2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義2.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類2.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錁?gòu)型2.5數(shù)據(jù)傳輸速率與誤碼率2.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念學(xué)習(xí)任務(wù):建立有關(guān)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念、基本結(jié)構(gòu)、基本協(xié)議、基本技術(shù)、基本組成和基本應(yīng)用2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展四個發(fā)展階段：1第一個階段可以追述到20世紀(jì)50年代。

2第二個階段以20世紀(jì)60年代美國的APPANET與分組交換技術(shù)為重要標(biāo)志。

3第三個階段從20世紀(jì)70年代中期開始。ISO(InternationalStandardsOrganization)

4第四個階段是20世紀(jì)90年代開始。Internet廣泛應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)計算、網(wǎng)絡(luò)安全。

Internet與異步傳輸模式（ATM，asynchronoustransfermode）技術(shù)Ethernet寬帶網(wǎng)絡(luò)：寬帶骨干網(wǎng)、寬帶接入網(wǎng)。信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已經(jīng)成為衡量21世界國力與企業(yè)競爭力的重要標(biāo)準(zhǔn)。NII被稱為信息高速公路。2.7典型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)阿帕網(wǎng)ARPANET(AdvancedResearchProjectsAgencyNetwork)ARPA：美國國防部高級研究計劃局（1957）

ARPANET：由ARPA提出建設(shè)的國防計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)：

分組交換設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)通信與系統(tǒng)操作軟件。1969年11月：四所大學(xué)不同類型主機(jī)互連1975年：100多臺，TCP/IP80年代：嵌入BSDUNIX

DNS(DomainNamingSystem)ARPANETInternet的形成ARPANET斯坦福研究所(SRI)加州大學(xué)圣大巴巴拉分校(UCSB)加州大學(xué)洛杉磯分校(UCLA)猶他大學(xué)(UniversityUtah)NSFNET(NationalScienceFoundation)美國國家科學(xué)基金會

70年代后期：虛擬網(wǎng)絡(luò)CSNETBBN計算機(jī)1984年組建：主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)、校園網(wǎng)56Kbps

1990：1.5Mbps、ANS公司448K---1.5Mbps---44.746Mbps

1995

連入商業(yè)網(wǎng)與歐洲連接Internet

1990年：3000多網(wǎng)絡(luò)、20萬臺

1992年：100萬臺

1996年：6000萬。170個國家。

ISP(InternetSerciceProvider)Internet服務(wù)提供商Internet21996年為其大學(xué)成員組織服務(wù)的專用的網(wǎng)絡(luò)。10Gbps2.8網(wǎng)絡(luò)計算研究與應(yīng)用的發(fā)展2.8.1網(wǎng)絡(luò)計算：就是把網(wǎng)絡(luò)連接起來的各種自治資源和系統(tǒng)組合起來，以實(shí)現(xiàn)資源共享、協(xié)同工作和聯(lián)合計算，為各種用戶提供基于網(wǎng)絡(luò)的各類綜合性服務(wù)。企業(yè)計算、網(wǎng)格計算、對等計算和普及計算歸類為網(wǎng)絡(luò)計算。2.8.2移動計算網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用移動計算的基本概念計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和移動通信技術(shù)結(jié)合起來，為用戶提供移動的計算環(huán)境和新的計算模式，其作用是在任何時間都能及時、準(zhǔn)確地將有用信息提供給在任何地理位置的用戶。實(shí)現(xiàn)移動計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)無線局域網(wǎng)（WLAN,WirelessLAN）:以微波、激光、紅外線等無線電波來部分或全部代替有線局域網(wǎng)中的同軸電纜、雙絞線、光纖，實(shí)現(xiàn)了移動計算網(wǎng)絡(luò)中移動節(jié)點(diǎn)的物理層與數(shù)據(jù)鏈路層功能，構(gòu)成局域網(wǎng)，為移動計算網(wǎng)絡(luò)提供物理網(wǎng)絡(luò)接口。2MbpsADhoc網(wǎng)絡(luò):自組織網(wǎng)絡(luò),特定網(wǎng)絡(luò),對等網(wǎng)絡(luò),臨時應(yīng)變網(wǎng)絡(luò)。由一組用戶群構(gòu)成、不需要基站的移動通信模式。WAP協(xié)議：無線應(yīng)用協(xié)議（WirelessApplicationProtocol）移動Ip技術(shù)移動IPv42.8.3多媒體網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用多媒體網(wǎng)絡(luò)的基本概念多媒體網(wǎng)絡(luò)：能夠傳輸多媒體數(shù)據(jù)的通信網(wǎng)絡(luò)。交互性、實(shí)時性網(wǎng)絡(luò)視頻會議系統(tǒng)：ITU:H.320、H.323工具：NetmeetingMbone(multicastbackbone)多播主干網(wǎng)---vic、vat多媒體網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對數(shù)據(jù)通信的要求高傳輸帶寬不同類型的數(shù)據(jù)對傳輸?shù)囊蟛煌W(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸?shù)倪B續(xù)性與實(shí)時網(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸?shù)牡脱訒r網(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸?shù)耐骄W(wǎng)絡(luò)中的多媒體傳輸?shù)亩喾絽⑴c

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)對多媒體應(yīng)用的不適應(yīng)及解決的思路增大帶寬。交換路由器、傳輸介質(zhì)。改進(jìn)協(xié)議。Ip多播協(xié)議資源預(yù)留協(xié)議（RSVP,resourcereservationprotocol）區(qū)分服務(wù)(DiffServ,)。服務(wù)級別多協(xié)議標(biāo)識交換(MPLS,multi–protocollabelswitching)邊界標(biāo)記交換路由器標(biāo)識交換---轉(zhuǎn)發(fā)標(biāo)識符2.8.4網(wǎng)絡(luò)并行計算的研究與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)并行計算的基本概念

并行計算：使用多個CPU或者計算機(jī)來協(xié)同工作的計算模式。緊偶合松偶合機(jī)群計算將一些主機(jī)連接起來，通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得計算機(jī)硬件、操作系統(tǒng)、中間件軟件、各種系統(tǒng)管理軟件有機(jī)結(jié)合起來，從而獲得較高的性能價格比機(jī)群系統(tǒng)分類：按應(yīng)用目標(biāo)分類：高性能機(jī)群、高可靠機(jī)群按組成機(jī)群的處理機(jī)分類：PC機(jī)群、工作站機(jī)群、對稱多處理器機(jī)群按處理機(jī)的配制分類：同構(gòu)型機(jī)群、非同構(gòu)型機(jī)群集群交換結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格計算（Gridcomputing）將廣域網(wǎng)上的一些計算資源、數(shù)據(jù)源和其他設(shè)備等互聯(lián)，形成一個大的可相互利用、合作的高性能計算網(wǎng)，用戶登錄一臺超級計算機(jī)一樣使用它。如同超大計算環(huán)境或網(wǎng)絡(luò)虛擬超級計算機(jī)桌面超級計算智能設(shè)備協(xié)同環(huán)境協(xié)同環(huán)境分布式并行計算2.8.5存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的研究與應(yīng)用存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的基本概念網(wǎng)絡(luò)連接存儲（NAS,NetworkAttachedStorage）

是一種技術(shù),通過該技術(shù)可將集成存儲系統(tǒng)連接到使用常見的通信協(xié)議(如TCP/IP)的消息傳遞網(wǎng)絡(luò)。NAS系統(tǒng)由一個控制器和大量的存儲空間構(gòu)成。SAN（StorageAreaNetwork）存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)：一類專門用于提供企業(yè)商務(wù)數(shù)據(jù)或運(yùn)營商數(shù)據(jù)的存儲和備份管理的網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)槭腔诰W(wǎng)絡(luò)化的存儲，SAN比傳統(tǒng)的存儲和備份技術(shù)擁有更大的容量和更強(qiáng)的性能。通過專門的存儲管理軟件，可以直接在SAN里的大型主機(jī)、服務(wù)器或其它服務(wù)端電腦上添加硬盤和磁帶設(shè)備?，F(xiàn)在大多數(shù)的SAN是基于光纖信道交換機(jī)和集線器的。通常SAN被配置成網(wǎng)絡(luò)的后端部分，存在于數(shù)據(jù)中心或者服務(wù)器場之后。存儲服務(wù)提供商（SSP,StorageServicesProvider）數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)什么是藍(lán)牙技術(shù)

Bluetooth的中文意思是藍(lán)牙，相傳是10世紀(jì)的丹麥國王HaraldGormsson的呢稱，他統(tǒng)一了丹麥和挪威,因此，英文Bluetooth通常引申為“統(tǒng)一”的含義。

藍(lán)牙技術(shù)是一種引用了Bluetooth詞義提出的短距離無線電通信技術(shù)，是一種無線數(shù)據(jù)與語音通信的開放性全球規(guī)范。

藍(lán)牙技術(shù)可以取代目前多種電纜連接方式，以低成本的近距離無線連接為基礎(chǔ)，使各種電子裝置在無線狀態(tài)下相互連接傳遞數(shù)據(jù)。如：利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠簡化掌上電腦、筆記本電腦和移動電話手機(jī)等移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠簡化以上設(shè)備與Internet之間的通信，從而使這些現(xiàn)代通信設(shè)備與因特網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效。

藍(lán)牙無線業(yè)務(wù)采用的是不需要申請的2.4GHz的ISM波段。由于藍(lán)牙面向小功率、便攜式的應(yīng)用，因此，一個典型的藍(lán)牙設(shè)備只有大約10米的有效范圍。

南開之星性能

*目前國內(nèi)第三*國內(nèi)高校第一，世界高校第五*前42名中有25臺是04年新建的*說明高性能計算正在世界范圍中興起“南開之星”配置*400個節(jié)點(diǎn)（IBMXServer雙CPU）800個INTELXEON3.06CPU*存儲量54TB*內(nèi)存共800G，計算節(jié)點(diǎn)內(nèi)存786G

曙光4000L面向網(wǎng)格和HPC機(jī)群系統(tǒng)方案來源：曙光

發(fā)表日期:2006-06-10一、項(xiàng)目需求分析：跨行業(yè)高性能計算+網(wǎng)格拓展

甘肅省計算中心是直屬于甘肅省科技廳的科研事業(yè)單位，是全省計算機(jī)技術(shù)應(yīng)用、推廣和服務(wù)的專業(yè)化研究與開發(fā)機(jī)構(gòu)。2005年為了進(jìn)一步加強(qiáng)高性能方面的實(shí)力，攜手曙光建立了甘肅高性能計算中心，旨在發(fā)展甘肅省高性能計算，帶動甘肅省計算技術(shù)、信息技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)向更高水平發(fā)展，解決甘肅省國民經(jīng)濟(jì)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展、社會和科學(xué)進(jìn)步、國防和國家安全等一系列挑戰(zhàn)性問題。

甘肅計算中心主任胡鐵鈞表示：“這幾個‘花小錢’的雄心勃勃的行動，只是我省計算能力和運(yùn)行方式的一小步結(jié)構(gòu)性變化，帶來的卻是我省科研基礎(chǔ)能力的一大進(jìn)步：以前我省的眾多科研人員擠出寶貴時間，花費(fèi)大量科研資金，跑到外地去排隊(duì)進(jìn)行大型運(yùn)算；今后他們只需坐在辦公室里，輕點(diǎn)鼠標(biāo)，向甘肅省計算中心的‘窗口’發(fā)個申請，提交運(yùn)算任務(wù)，省計算中心就把任務(wù)分配到閑著的計算機(jī)上運(yùn)算，不長時間后，運(yùn)算結(jié)果就會出現(xiàn)在科研人員的電腦上?！?/p>

甘肅省超級計算中心致力于建成一個開放可共享的高端計算環(huán)境，為政府各機(jī)構(gòu)、企事業(yè)、大中專院校、科研單位提供超級計算能力、海量信息處理、超大型數(shù)據(jù)庫管理、尖端技術(shù)科研開發(fā)的服務(wù)，將有限的計算延展為無限的可能。最終形成應(yīng)用環(huán)境、用戶培訓(xùn)、科普宣傳、應(yīng)用開發(fā)、科學(xué)研究、人才培養(yǎng)等功能齊全、布局合理的一流信息化平臺環(huán)境和產(chǎn)業(yè)基地。

在建設(shè)周期方面，初期希望在甘肅省計算中心建設(shè)管理結(jié)點(diǎn)的集群系統(tǒng)，準(zhǔn)備購置主要設(shè)備、軟件，構(gòu)建應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)計算能力2000億次/s，并隨后將進(jìn)行二期擴(kuò)容工作，采用12個計算節(jié)點(diǎn)的AMD275雙核CPU，達(dá)到4000億次/秒的運(yùn)算能力。高性能計算機(jī)采用中國電信寬帶網(wǎng)和中國教育網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)。同時與蘭州大學(xué)構(gòu)建網(wǎng)格試驗(yàn)床。二期建設(shè)將連接蘭州大學(xué)、蘭州交通大學(xué)、蘭州理工大學(xué)、中科院資源環(huán)境科學(xué)信息中心等大專院校、科研院所的高性能計算系統(tǒng)，完成高速網(wǎng)絡(luò)接入(光纖主干網(wǎng))；實(shí)現(xiàn)高性能計算資源的連接和共享，形成一個具有強(qiáng)大管理能力和計算能力的平臺。三期建設(shè)將逐步完善網(wǎng)格系統(tǒng)，吸納有一定計算能力的科研單位，提高計算能力，實(shí)現(xiàn)高性能計算應(yīng)用，研究網(wǎng)格系統(tǒng)向其他領(lǐng)域的應(yīng)用拓展、應(yīng)用。

二、解決方案：網(wǎng)絡(luò)HPC機(jī)群系統(tǒng)大顯其能

經(jīng)過對需求的分析，可以確定甘肅省高性能計算中心（網(wǎng)格系統(tǒng)）的建立是利用網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？茖W(xué)數(shù)據(jù)集的協(xié)作虛擬化，實(shí)現(xiàn)高要求數(shù)據(jù)分析所進(jìn)行的分布式計算（共享計算能力和存儲空間）。網(wǎng)格將在科學(xué)計算、信息集成領(lǐng)域一展身手，提高甘肅省的科學(xué)計算能力，是典型的高性能計算應(yīng)用，需要大規(guī)模HPC系統(tǒng)。

對應(yīng)于甘肅省高性能計算中心的實(shí)際需要，曙光公司在本次項(xiàng)目中采用了基于機(jī)群架構(gòu)的設(shè)計思想，采用最新的超級計算機(jī)曙光天潮TC4000L，該款超級服務(wù)器是一臺成熟的產(chǎn)品，采用大規(guī)模機(jī)群體系結(jié)構(gòu)（MassivelyClusterComputing），其中采用了許多創(chuàng)新技術(shù)，在平衡創(chuàng)新和可靠性上采用了冗余設(shè)計方法，每個創(chuàng)新部件都有成熟的產(chǎn)品部件與之對應(yīng)，使高性能計算機(jī)的可擴(kuò)展性得到很大提高，同時保證應(yīng)用飽和性能的穩(wěn)定。

曙光4000L大規(guī)模機(jī)群系統(tǒng)的規(guī)模為22個計算節(jié)點(diǎn)，每個計算節(jié)點(diǎn)2顆AMDOpteron64bit處理器，總共44顆處理器，1個I/O節(jié)點(diǎn)、1個管理登錄節(jié)點(diǎn)，均為雙AMDOpteron處理器節(jié)點(diǎn)。在應(yīng)用性能方面提高M(jìn)CC系統(tǒng)應(yīng)用飽和性能的方法包括，提供輕核心操作系統(tǒng)，單用戶通信軟件、并行I/O庫，支持多種操作系統(tǒng)；而在系統(tǒng)動態(tài)重構(gòu)方面可提高M(jìn)CC系統(tǒng)的管理能力，提供多種使用模式，包括開發(fā)大規(guī)模KVM（Keyboard-Video-Mouse）管理網(wǎng)絡(luò)，操作系統(tǒng)動態(tài)加載等。整體系統(tǒng)架構(gòu)如下。

不過，雖然有了這臺超級計算機(jī)，省計算中心還有著更為雄心勃勃的行動——建立近兩年在國際上開始發(fā)展的網(wǎng)格，針對甘肅省以高能計算所為中心建立甘肅超級計算網(wǎng)格的設(shè)想，在此套解決方案的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)設(shè)計方面，本項(xiàng)目為曙光4000L大規(guī)模機(jī)群系統(tǒng)配以3套網(wǎng)絡(luò)，分別是高速計算數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)，千兆數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)，分別用于并行計算時的數(shù)據(jù)交換、計算通訊以及I/O讀寫；用戶接入、系統(tǒng)管理控制。高速計算網(wǎng)采用InfiniBand網(wǎng)絡(luò)，千兆數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)，兩套網(wǎng)絡(luò)可以互為備份，即千兆以太網(wǎng)可以作為InfiniBand網(wǎng)絡(luò)的備份，千兆以太網(wǎng)可以作為千兆以太網(wǎng)的備份。而且本次項(xiàng)目中所提供的網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備均在曙光機(jī)群服務(wù)器中有大量的成功應(yīng)用案例，所選用的產(chǎn)品無論是產(chǎn)品質(zhì)量、性能、互聯(lián)、互通性都有所保證。

另外，曙光4000L采用數(shù)據(jù)交換網(wǎng)和管理網(wǎng)分開的方式，有效地減輕了對數(shù)據(jù)網(wǎng)的負(fù)載，做到系統(tǒng)管理對業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)完全沒有干擾。接入管理網(wǎng)采用了百兆以太網(wǎng)，在本項(xiàng)目的曙光4000L機(jī)群系統(tǒng)中，采用了1臺DLink公司的DES-1024，24端口百兆交換機(jī)組成一個百兆以太網(wǎng)，各節(jié)點(diǎn)通過它連接成百兆的管理網(wǎng)隊(duì)整個機(jī)群的管理、監(jiān)控。而千兆計算網(wǎng)絡(luò)主要用于機(jī)群的、登錄、任務(wù)調(diào)度等系統(tǒng)管理員常用工作。這個網(wǎng)絡(luò)既是用戶接入、系統(tǒng)管理網(wǎng)絡(luò)，也是高速數(shù)據(jù)網(wǎng)的備份網(wǎng)絡(luò)。通過網(wǎng)捷網(wǎng)絡(luò)的IronView網(wǎng)絡(luò)管理軟件，網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過一個中央工作站控制所有網(wǎng)捷網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品軟件和配置的升級，極大地簡化了網(wǎng)絡(luò)分配、故障診斷和清除，從而減少安裝和維護(hù)一個世界級網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的總成本。

在規(guī)劃、建設(shè)曙光4000L的存儲系統(tǒng)時，曙光推薦了DS-3160/FS磁盤陣列，內(nèi)部硬盤為Ultra160接口，主機(jī)端口為2GbFC或Ultra160SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)的磁盤陣列系統(tǒng)，通過靈活的可配置性，提供一種強(qiáng)有力的，高性價比的RAID解決方案，從而更好的控制整體成本。

三、用戶評價：從性能到細(xì)節(jié)均，美妙貫穿始終

甘肅計算中心主任胡鐵鈞表示：“曙光4000是一款既能進(jìn)行高性能計算，又能滿足信息服務(wù)需要的高性能集群系統(tǒng)，在生物、氣象、流體力學(xué)等方面均有非常出色的表現(xiàn)?！泵鎸τ谟脩舻牧己迷u價，曙光的技術(shù)人員介紹到：“該系統(tǒng)完成后的系統(tǒng)可以完成每秒4000億次的高能運(yùn)算，相當(dāng)于一秒鐘內(nèi)全國每個人運(yùn)算300多次，然后把所有人的運(yùn)算結(jié)果加到一起。以個人電腦來打比方，一臺目前最好的普通電腦運(yùn)算300天才能完成的任務(wù)，用這種大型計算機(jī)一天就可以完成。以舊的運(yùn)算設(shè)備來做對比，以往用一個月才能處理完的核物理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在2、3個小時就可以處理完成?！?/p>

與此同時，曙光的技術(shù)人員在談及整個項(xiàng)目的規(guī)劃時介紹到：“在建設(shè)網(wǎng)格方面，除省計算中心外，還將蘭州大學(xué)擁有每秒運(yùn)算2000億次能力，蘭州交通大學(xué)擁有每秒1000億次能力，西地所擁有每秒4000億次能力建成一個開放可共享的高端計算環(huán)境，為政府各機(jī)構(gòu)、企事業(yè)、大中專院校、科研單位提供超級計算能力、海量信息處理、超大型數(shù)據(jù)庫管理、尖端技術(shù)科研開發(fā)的服務(wù)，正式運(yùn)行后，這個網(wǎng)格可以達(dá)到每秒鐘運(yùn)算2萬億次的能力”。

另外，曙光4000L系統(tǒng)充分考慮了國內(nèi)用戶的本地化要求，管理軟件界面是中文界面，同時也支持英文界面，可以在程序內(nèi)直接進(jìn)行切換，無需重新啟動。這項(xiàng)功能是曙光機(jī)群管理系統(tǒng)的亮點(diǎn)之一，中文化的界面具有親切的人機(jī)接口，充分滿足了中國用戶的使用習(xí)慣，對此用慣了繁瑣英文界面的用戶在操作的時候顯得很滿意。圖：機(jī)柜外觀

“南開之星”體系結(jié)構(gòu)*管理服務(wù)器，4臺采用IBMx345服務(wù)器*運(yùn)算服務(wù)器，384臺采用IBMx335服務(wù)器*存儲服務(wù)器，12臺采用IBMx345服務(wù)器，共掛載54T容量的磁盤陣列“南開之星”網(wǎng)絡(luò)性能*千兆以太網(wǎng)主要用于管理、存儲的數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)交換。*Myrinet網(wǎng)用于計算節(jié)點(diǎn)內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊，是機(jī)群的核心，單節(jié)點(diǎn)傳輸330M/s，總帶寬63G/s。計算網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與性能密切相關(guān)。2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信手段，把地理上分散的、能夠以相互共享資源（硬件、軟件和數(shù)據(jù)等）的方式有機(jī)地連接起來的、而各自又具備獨(dú)立功能的自主計算機(jī)系統(tǒng)的集合。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)計算機(jī)資源的共享(CommunicationMedium)資源共享(ResourceSharing)

。計算機(jī)資源主要是計算機(jī)硬件，軟件與數(shù)據(jù)。我們判斷計算機(jī)是否互連成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，主要是看它們是不是獨(dú)立的“自治計算機(jī)”。遵循共同的網(wǎng)路協(xié)議。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立的主要目的是實(shí)現(xiàn)計算機(jī)資源的共享互聯(lián)的計算機(jī)是分布在不同的地理位置的多臺獨(dú)立的“自治計算機(jī)”第一階段（20世紀(jì)50年代）面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形）早期計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)信息傳輸和資源服務(wù)分開主機(jī)與終端通信控制處理機(jī)第二階段（20世紀(jì)60年代）以資源共享為目的的計算機(jī)系統(tǒng)可省去網(wǎng)管Catalyst6509Catalyst40062*1000MCatalyst6509城域網(wǎng)多媒體終端InternetWeb服務(wù)器中間件服務(wù)器*2

認(rèn)證服務(wù)器最高人民法院遠(yuǎn)程辦公DDN/FR/ISDN/PSTN

制卡終端地方法院其他系統(tǒng)Catalyst4006

CISCO7513

CISCO7513SP750Catalyst4006

圖例

千兆

百兆

E1政府系統(tǒng)數(shù)字用戶線郵件服務(wù)器多媒體服務(wù)器開發(fā)測試培訓(xùn)服務(wù)器CISCOPIX5202*1000MSP750CISCOPIX520CISCOPIX520Catalyst4006

CISCO7206可視電話市中級法院可視電話市基層法院ADSL/DDN/SDH/ISDNPIX520PIX520PIX520樓層工作站樓層工作站樓層工作站樓層工作站樓層工作站共20層Catalyst2948Catalyst2948數(shù)據(jù)庫服務(wù)器磁盤陣列光纖Switch光纖Switch高速打印機(jī)*2數(shù)據(jù)庫服務(wù)器Catalyst2948MCU工作流服務(wù)器文件服務(wù)器CISCO2600CISCO2600CISCO2600PIX520PIX520PIX520CISCO2600備份服務(wù)器CISCO3662CISCO2600PIX520PIX5202.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類：(從不同角度認(rèn)識和理解網(wǎng)絡(luò))傳輸技術(shù)：廣播（Broadcast）通信信道廣播式網(wǎng)絡(luò)（BroadcastNetworks）點(diǎn)—點(diǎn)(Point-to-Point)通信信道點(diǎn)—點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)(Point-to-PointNetworks)覆蓋范圍與規(guī)模:局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的間的差別表現(xiàn)硬件上：交換功能、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、作用范圍、傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法軟件上：操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用按網(wǎng)絡(luò)作用范圍分類1．局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）一個小的地理區(qū)域（例如：辦公室、大樓和方圓幾公里遠(yuǎn)的地域）內(nèi)的專用網(wǎng)絡(luò)。決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法。以太網(wǎng)（Ethernet）、令牌總線（TokenBus）、令牌環(huán)（TokenRing）,FDDI(光纖分布式接口)

從局域網(wǎng)介質(zhì)控制方法的角度，局域網(wǎng)分為共享式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)。2城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）城域網(wǎng)MAN介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。

FDDI（FiberDistributedDataInterface）：光線分布式數(shù)據(jù)接口。各種城域網(wǎng)建設(shè)方案有幾個相同點(diǎn)：傳輸介質(zhì)采用光纖，交換接點(diǎn)采用基于IP交換的高速路由交換機(jī)或ATM交換機(jī)，在體系結(jié)構(gòu)上采用核心交換層，業(yè)務(wù)匯聚層與接入層。

3廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）廣域網(wǎng)（WAN,WideAreaNetwork)以下特點(diǎn)：

1

適應(yīng)大容量與突發(fā)性通信的要求。

2適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的要求。

3開放的設(shè)備接口與規(guī)范化的協(xié)議。

4完善的通信服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)管理。X．25網(wǎng)是一種典型的公用分組交換網(wǎng)幀中繼（FRFrameRelay）B-ISDN(寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng))ATM：帶寬高效、動態(tài)分配、QoS(QualityofService)（低延遲與高速率）、實(shí)時性與靈活性

變化：

1傳輸介質(zhì)由原來的電纜走向光纖。

2多個局域網(wǎng)之間高速互連的要求越來越強(qiáng)烈。

3

用戶設(shè)備性能提高與幀中繼技術(shù)產(chǎn)生的背景。

在數(shù)據(jù)傳輸率高，誤碼率低的光纖上，使用簡單的協(xié)議，以減少網(wǎng)絡(luò)的延遲，而必要的差錯控制功能將由用戶設(shè)備來完成。2.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)錁?gòu)型計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x通過網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渲饕峭ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)通信子網(wǎng)中通信信道類型分為：

1

點(diǎn)-點(diǎn)線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洌盒切?，環(huán)型，樹型，網(wǎng)狀型。

2廣播式通信子網(wǎng)的拓?fù)洌嚎偩€型，樹型，環(huán)型，無線通信與衛(wèi)星通信型。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.5數(shù)據(jù)傳輸速率與誤碼率描述數(shù)據(jù)通信的基本技術(shù)參數(shù)有兩個：數(shù)據(jù)傳輸率與誤碼率。數(shù)據(jù)傳輸率：在數(shù)值上等于每秒鐘傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特數(shù)。S=1/T碼元與信息量碼元是承載信息的基本信號單位。

比如：用脈沖信號表示數(shù)據(jù)時，一個單位脈沖就是一碼元。

一碼元的信息量是由碼元所能表示的數(shù)據(jù)有效狀態(tài)值個數(shù)決定的，若一碼元有00、01、10、11四個有效狀態(tài)值，則一碼元能攜帶2bit的信息帶寬：信道所能傳輸信號的頻率范圍Nyquist(奈奎斯特)準(zhǔn)則：如果間隔π/w(w=2πf),通過理想通信信道傳輸窄帶脈沖信號，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互干擾。對于二進(jìn)制信號的最大數(shù)據(jù)傳輸率Rmax與通信信道帶寬B（B=f，單位是Hz）的關(guān)系可以寫為：D=2BLog2K

K為信元有效狀態(tài)個數(shù)Rmax=2*f（bps）

Channon定理：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號時，數(shù)據(jù)傳輸率Rmax與信道帶寬B，信噪比S/N關(guān)系為：

Rmax=B*LOG2（1+S/N）誤碼率：是二進(jìn)制碼元在數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中被傳錯的概率，它在數(shù)值上近似等于：

Pe=Ne/N（傳錯的除以總的）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Protocol）：所謂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是網(wǎng)絡(luò)中的通信雙方或服務(wù)供需雙方為了實(shí)現(xiàn)通信和服務(wù)，所要共同遵循的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化一、電信標(biāo)準(zhǔn)ITU（InternationalTelecommunicationUnion）1865年成立國際電信聯(lián)盟 1947年ITU成為聯(lián)合國的一個組織，由三部分組成：

ITU-R：無線通信

ITU-T：電信標(biāo)準(zhǔn)，

2.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念CCITT：ConsultativeCommitteeofInternationalTelegraphandTelephone

中文譯名:國際電報電話咨詢委員會解釋:CCITT是國際電報電話咨詢委員會的簡稱，它是國際電信聯(lián)盟（ITU）的常設(shè)機(jī)構(gòu)之一。主要職責(zé)是研究電信的新技術(shù)、新業(yè)務(wù)和資費(fèi)等問題，并對這類問題通過建議使全世界的電信標(biāo)準(zhǔn)化。從1993年3月1日起，國際電報電話咨詢委員會（CCITT）改組為國際電信聯(lián)盟（ITU）電信標(biāo)準(zhǔn)化部門，簡稱ITU-T。下設(shè)許多研究組SG，研究組下設(shè)專題，例如：Q42/SGVII專門研究OSI參考模型。二、國際標(biāo)準(zhǔn)1946年成立的國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO負(fù)責(zé)制定各種國際標(biāo)準(zhǔn)，ISO有89個成員國家，85個其他成員。例如：TC97-計算機(jī)和信息處理

其它標(biāo)準(zhǔn)化組織：

ANSI：美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所，ISO的美國代表

NIST：美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所，美國商業(yè)部的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)

IEEE（TheInstituteofElectricalandElectronicsEngineers）：IEEE于1963年1月1日由AIEE(美國電氣電子工程師學(xué)會)發(fā)表行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。例如IEEE802，后成為ISO8802。

值得注意的是，ITU-T和ISO之間有很好的合作和協(xié)調(diào)。2.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本概念計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中采用層次結(jié)構(gòu)，可以有以下好處：

1各層之間相互獨(dú)立。每層都有各自的功能，向用戶提供簡單透明的最終服務(wù)，即向用戶屏蔽網(wǎng)絡(luò)為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶的最終目的而進(jìn)行的內(nèi)部過程。

2

靈活性好。

3各層都可以采用最合適的技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，各層實(shí)現(xiàn)技術(shù)的改變不影響其他各層。

4

易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)。將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)功能“化整為零，分而治之”

5有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化。對功能和服務(wù)精確說明。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)（NetworkArchitecture）：是指層次結(jié)構(gòu)與協(xié)議的集合.

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Protocol）：所謂網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是網(wǎng)絡(luò)中的通信雙方或服務(wù)供需雙方為了實(shí)現(xiàn)通信和服務(wù)，所要共同遵循的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的三個組成要素：語法：協(xié)議元素的結(jié)構(gòu)與格式?！霸趺粗v”；數(shù)據(jù)與控制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼等；語義：協(xié)議元素的含義，既用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)和格式?！爸v什么”；控制信息的內(nèi)容，需要做出的動作及響應(yīng)；規(guī)則(時序)：協(xié)議事件執(zhí)行順序?！靶蛩倏亍保皇录群箜樞蚝退俣绕ヅ?。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一定是作用于不在同一個節(jié)點(diǎn)位置的雙方的，即是建立在通信的基礎(chǔ)上的，所以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議又被稱作為通信協(xié)議。以兩個人打電話為例來說明協(xié)議的概念：甲要打電話給乙，首先甲撥通乙的電話號碼，對方電話振鈴，乙拿起電話，然后甲乙開始通話，通話完畢后，雙方掛斷電話。

在這個過程中，甲乙雙方都遵守了打電話的協(xié)議。其中，電話號碼就是“語法”的一個例子，一般電話號碼由五到八位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，如果是長途要加撥區(qū)號，國際長途還有國家代碼等等；

甲撥通乙的電話后，乙的電話振鈴，振鈴是一個信號，表示有電話打進(jìn)，乙選擇接電話，講話；這一系列的動作包括了控制信號、響應(yīng)動作、講話內(nèi)容等等，就是“語義”的例子；

“時序”的概念更好理解，因?yàn)榧讚芰穗娫?，乙的電話才會響，乙聽到鈴聲后才會考慮要不要接，這一系列事件的因果關(guān)系十分明確，不可能沒有人撥乙的電話而乙的電話會響，也不可能在電話鈴沒響的情況下，乙拿起電話卻從話筒里傳出甲的聲音。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述OSI標(biāo)準(zhǔn)制定過程中采用的方法是將整個龐大而復(fù)雜的問題劃分為若干個容易處理的小問題，這就是分層的體系結(jié)構(gòu)辦法。在OSI中，采用了三級抽象，既體系結(jié)構(gòu)，服務(wù)定義，協(xié)議規(guī)格說明。2.6.2ISO/OSI參考模型國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于80年代初提出了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開放式系統(tǒng)互連參考模型(OSI/RM（OpenSystemsInterconnection/ReferenceModule）)，并據(jù)此制定了一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范。

OSI/RM的基本概念I(lǐng)SO/OSI參考模型主機(jī)通信控制處理機(jī)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信控制處理機(jī)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述當(dāng)時，網(wǎng)絡(luò)界出現(xiàn)了以IBM的SNA為代表的若干個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，這些體系結(jié)構(gòu)的著眼點(diǎn)往往是各公司內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)連接，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因而它們之間很難互起來。在這種情況下，ISO提出了OSI參考模型，它最大的特點(diǎn)是開放性。不同廠家的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，只要遵照這個參考模型，就可以實(shí)現(xiàn)互連、互操作和可移植性，也就是說，任何遵循OSI標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)，只要物理上連接起來，它們之間都可以互相通信。

OSI參考模型的基本概念OSI參考模型定義了開放系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和各層所提供的服務(wù)。OSI參考模型的一個成功之處在于，它清晰地分開了服務(wù)、接口和協(xié)議這三個容易混淆的概念：服務(wù)是同一開放系統(tǒng)中相鄰層之間的操作協(xié)議是不同開放系統(tǒng)的對等實(shí)體間虛擬通信所必須遵守的規(guī)定服務(wù)描述了每一層的功能接口定義了某層提供的服務(wù)如何被高層訪問協(xié)議是每一層功能的實(shí)現(xiàn)方法。通過區(qū)分這些抽象概念，OSI參考模型將功能定義與實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分了開來，概括性高，使它具有了普遍的適應(yīng)能力。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述(N+1)層實(shí)體(N)實(shí)體(N+1)層實(shí)體(N)實(shí)體提供服務(wù)交換原語(N)協(xié)議

提供(N)服務(wù)提供(N-1)服務(wù)開放系統(tǒng)A開放系統(tǒng)B(N)服務(wù)用戶通過(N-1)連接進(jìn)行通信(N)服務(wù)提供者(N)層(N-1)層層接口層接口提供服務(wù)交換原語層次結(jié)構(gòu)方法要解決的問題：1.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該具有哪些層次？每一層的功能是什么？（分層與功能）2.各層之間的關(guān)系是怎樣的？它們?nèi)绾芜M(jìn)行交互？（服務(wù)與接口）3.通信雙方的數(shù)據(jù)傳輸要遵循哪些規(guī)則？（協(xié)議）1.接口、訪問點(diǎn)

接口：相鄰兩層之間的邊界;N層通過接口為（N+1）層提供服務(wù)；換句話說，上層通過接口使用低層提供的服務(wù)（調(diào)用）；上層叫作服務(wù)的使用者，低層叫作服務(wù)的提供者。訪問點(diǎn)：同一系統(tǒng)中相鄰兩層實(shí)體進(jìn)行信息交換的地方。所謂服務(wù)訪問點(diǎn)SAP（ServiceAccessPoint)是指相鄰兩層實(shí)體之間通過接口調(diào)用服務(wù)或提供服務(wù)的聯(lián)系點(diǎn)。2.

服務(wù)原語:服務(wù)用戶（N+1實(shí)體）與服務(wù)提供者（N實(shí)體）之間進(jìn)行交互時，所交換的必要信息。請求（Request）、指示（Indication）、響應(yīng)（Response）、確認(rèn)（Confirm）。

服務(wù)并不抽象，它由一系列的服務(wù)原語來描述。所謂原語，就是不可再細(xì)分的意思。在接口的服務(wù)訪問點(diǎn)上，服務(wù)使用者看到的只是幾個簡單的原語。關(guān)于原語是如何實(shí)現(xiàn)的，完全是服務(wù)提供者自己層次內(nèi)部的事情，在接口上完全不必考慮。常用原語有：

請求（Request）：表示某實(shí)體希望開始調(diào)用服務(wù)做事；

指示（Indication）：表示某實(shí)體被通知有事件發(fā)生；

響應(yīng)（Response）：表示某實(shí)體對事件做出響應(yīng)；

確認(rèn)（Confirm）：表示對發(fā)回響應(yīng)的確認(rèn)。以打電話為例說明服務(wù)原語：甲和乙位于高層，是服務(wù)的使用者；電話機(jī)位于低層，是服務(wù)的提供者，為打電話的人提供上述四個服務(wù)原語。首先，甲在自己的電話機(jī)上撥乙的電話號碼，發(fā)出“請求”；乙的電話機(jī)響鈴，“指示”給乙有電話打進(jìn)來；乙拿起電話，作為“響應(yīng)”；甲的電話由振鈴音變?yōu)橥ㄔ捯?，甲就收到了可以通話的“確認(rèn)”。3.對等實(shí)體間的數(shù)據(jù)交換方式不在同一節(jié)點(diǎn)的兩個同層實(shí)體間傳遞數(shù)據(jù)的方式有兩種：面向連接的服務(wù)和無連接的服務(wù)面向連接的服務(wù)：兩個同層實(shí)體在開始傳遞數(shù)據(jù)之前，先在彼此間建立連接關(guān)系；無連接的服務(wù)：兩個同層實(shí)體間的數(shù)據(jù)傳輸，由發(fā)方實(shí)體直接發(fā)起，立刻進(jìn)行，無須預(yù)先彼此建立連接。ISO提出了七層結(jié)構(gòu)的OSI/RM，這七個層次為：應(yīng)用層(physicallayer)：做什么？

表示層(datalinklayer)：對方看起來像什么？

會話層(networklayer)：輪到誰講話和從何處講？傳輸層(transportlayer)：對方在何處？

網(wǎng)絡(luò)層(sessionlayer)：以怎樣的速率，走哪條路可以到達(dá)該處？

鏈路層(presentationlayer)：每一步應(yīng)該怎么走？物理層(applicationlayer)：怎樣利用物理介質(zhì)？

高層協(xié)議偏重于處理用戶服務(wù)和各種應(yīng)用請求。低層協(xié)議偏重于處理實(shí)際的信息傳輸。物理層和鏈路層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠通信（點(diǎn)-點(diǎn)之間）網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)資源的可靠定位（路徑正確），傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層則共同實(shí)現(xiàn)資源的可靠傳輸、可靠分配、準(zhǔn)確表達(dá)和應(yīng)用（端端之間）。

OSI/RM的結(jié)構(gòu)ISO/OSI參考模型主機(jī)A通信控制處理機(jī)路由器物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理介質(zhì)路由器物理介質(zhì)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層通信控制處理機(jī)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層主機(jī)B物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程表示層協(xié)議會話層協(xié)議傳輸層協(xié)議應(yīng)用層協(xié)議物理介質(zhì)通信子網(wǎng)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層鏈路層物理層通信子網(wǎng)面向通信面向服務(wù)面向應(yīng)用應(yīng)用程序：FTP、E-mail、Telnet數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、加密、壓縮進(jìn)程管理、雙工、半雙工、單工、斷點(diǎn)續(xù)發(fā)將數(shù)據(jù)報給正確的應(yīng)用程序，提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸將包傳給正確的主機(jī)，數(shù)據(jù)分組、路由選擇將數(shù)據(jù)組成幀，差錯控制、流量控制、媒體訪問控制傳送比特流，規(guī)定物理信號、接口、信號形式、速率計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述及工具七個層次劃分原則：網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)都有相同的層次不同節(jié)點(diǎn)的同等層具有相同的功能同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相臨層之間通過接口通信每一層使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)不同節(jié)點(diǎn)的同等層按照協(xié)議實(shí)現(xiàn)對等層之間的通信1、物理層

物理層的主要功能是實(shí)現(xiàn)通信結(jié)點(diǎn)之間的物理連接，在物理傳輸介質(zhì)上傳輸非結(jié)構(gòu)化的“0”和“1”二進(jìn)制比特流。“0”、“1”信號一定要按照原順序傳送給對方，而不必考慮這些“0”、“1”信號表示什么意義。

物理層并不是指物理傳輸介質(zhì)，它是介于數(shù)據(jù)鏈路層和物理傳輸介質(zhì)之間的一層，是OSI參考模型的最底層，起著數(shù)據(jù)鏈路層到物理傳輸介質(zhì)之間的邏輯接口的作用。 各層的主要功能

物理層協(xié)議的設(shè)計問題主要是建立、維護(hù)和釋放物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、光學(xué)的、功能的和規(guī)程的特性。

OSI參考模型中并未定義實(shí)際的物理層協(xié)議，具體的物理層協(xié)議如EIA（EIA美國電子工業(yè)協(xié)會創(chuàng)建于1924年,當(dāng)時名為無線電制造）組織制定的RS-232C協(xié)議、CCITT的X.21協(xié)議等。

機(jī)械特性指網(wǎng)絡(luò)接口形狀等。在RS-232C中，規(guī)定采用的連接器接口有25根針，接口形狀為D形接口。

電氣特性包括信號電壓、持續(xù)時間等。目前計算機(jī)的二進(jìn)制信號多數(shù)是用電信號表示的，當(dāng)然在用到光纖傳輸?shù)臅r候也有光信號和光電轉(zhuǎn)換問題。RS-232C規(guī)定，對數(shù)據(jù)信號，以+12V或+8V表示“0”，-12V或-8V表示“1”，對控制信號，“0”表示“開”，“1”表示“斷”，數(shù)據(jù)速率0-20Kbps(比特每秒)。

功能特性描述物理設(shè)備的功能，如RS-232-C的第二根針是用于發(fā)送數(shù)據(jù)的，第三根針是用于接收數(shù)據(jù)的，第四根針表示請求發(fā)送，第五根針表示允許發(fā)送。

規(guī)程特性指事件發(fā)生的合法順序。例如，RS-232-C的一段規(guī)程為：第四根針置位，請求發(fā)送第五根針置位，允許發(fā)送數(shù)據(jù)通過第二根針發(fā)送。2、數(shù)據(jù)鏈路層

數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能是在物理層提供的比特服務(wù)基礎(chǔ)上，在相鄰結(jié)點(diǎn)之間提供簡單的通信鏈路，傳輸以幀為單位的數(shù)據(jù)，同時它還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路的流量控制、差錯控制。

首先，數(shù)據(jù)鏈路層是為網(wǎng)絡(luò)層提供“簡單”的通信鏈路，通信實(shí)體所在的系統(tǒng)必須經(jīng)過物理介質(zhì)直接相連。該鏈路不具備任何路徑選擇和轉(zhuǎn)發(fā)功能。它的差錯控制和流量控制能力也比較簡單。

數(shù)據(jù)鏈路層將物理層提供的比特流組成幀，即將發(fā)送方若干比特的數(shù)據(jù)組成一組，加上“開始”、“結(jié)束”標(biāo)志和檢錯代碼等，形成有固定格式的數(shù)據(jù)幀。

本層要提供一定的差錯檢驗(yàn)和糾正機(jī)制。服務(wù)會因機(jī)械、電氣等原因，出現(xiàn)錯誤，如將“0”、“1”顛倒，丟失一個“0或“1”，或者因?yàn)樾盘柛蓴_而多出一位數(shù)字。接收者收到該數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)檢錯代碼就可以判斷收到的數(shù)據(jù)幀是否有錯誤，并在可能的情況下糾正錯誤。如果錯誤不能糾正，只好選擇重傳該數(shù)據(jù)幀。

需要指出的是，數(shù)據(jù)幀僅僅對數(shù)據(jù)鏈路層的通信實(shí)體有意義，只有該層的實(shí)體才知道哪些是幀的控制信息，哪些是高層的有效數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)幀最終要通過物理層，再經(jīng)過傳輸介質(zhì)才能發(fā)送和接收。對物理層來說，它看到的只有“0”信號和“1”信號，而沒有任何特殊的意義。

流量控制也是數(shù)據(jù)鏈路層的重要功能。它應(yīng)用在接收者速度較慢，發(fā)送者速度較快，致使接收者無法及時處理接收數(shù)據(jù)的情況。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的流量控制與水利上的水庫控制流量是一個原理；通過限制發(fā)送者的發(fā)送速度，或者對發(fā)送者的發(fā)送數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，當(dāng)接收者有能力的時候再予以接收，這就是流量控制的簡單原理。介質(zhì)訪問控制子層 最初的網(wǎng)絡(luò)速度很慢，就象我們今天使用的電話撥號網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)調(diào)制解調(diào)器（Modem）的不同，速度從幾Kbps到幾十Kbps不等。這個速度一個人用都覺得慢，更不要提多人共享了。后來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了幾Mbps的局域網(wǎng)，速度相對原來提高了兩到三個數(shù)量級，這為多人共享通信介質(zhì)提供了條件，于是OSI的數(shù)據(jù)鏈路層又專門分出了一個介質(zhì)訪問控制子層（MAC），用于解決共享介質(zhì)的局域網(wǎng)中多個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備爭用同一傳輸介質(zhì)的問題?，F(xiàn)在，局域網(wǎng)的速度越來越快，隨著百兆、千兆局域網(wǎng)的出現(xiàn)，數(shù)據(jù)鏈路層的介質(zhì)訪問控制成了很關(guān)鍵的技術(shù)問題。3、網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層（NetworkLayer）的核心任務(wù)就是控制通信子網(wǎng)的運(yùn)行。具體說是進(jìn)行路由選擇、擁塞控制和網(wǎng)絡(luò)互連。它可以為傳輸層提供面向連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)及無連接的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)層控制子網(wǎng)運(yùn)行的關(guān)鍵任務(wù)是選擇路徑，它管理的是網(wǎng)絡(luò)信息包，信息包的路徑選擇又叫路由選擇，有各種各樣的路由選擇算法，但總體上分為靜態(tài)和動態(tài)兩大類，靜態(tài)路由就好像乘坐公交車輛，332路就一定要走白頤路，無論怎樣堵車也不能改變行車路線，但如果你是在一輛出租車上，你可以選擇任何一條認(rèn)為好走的路線行使，網(wǎng)絡(luò)層的動態(tài)路由算法就是這樣的，信息包的路由選擇根據(jù)當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)負(fù)載情況動態(tài)變化。

網(wǎng)絡(luò)層的第二個任務(wù)是擁塞控制，通過某種擁塞控制機(jī)制，盡量避免擁塞的發(fā)生，以及盡快緩解已經(jīng)發(fā)生的擁塞情況。

網(wǎng)絡(luò)層的第三個任務(wù)網(wǎng)絡(luò)互連問題。當(dāng)數(shù)據(jù)包從一個網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硪粋€網(wǎng)絡(luò)，會面臨諸如數(shù)據(jù)包大小、網(wǎng)絡(luò)速度、甚至協(xié)議可能不同的，這些都是網(wǎng)絡(luò)層需要解決的問題。

網(wǎng)絡(luò)層的第四個任務(wù)是要有統(tǒng)計、控制功能。如統(tǒng)計那些用戶需要的網(wǎng)絡(luò)流量比較多，訪問那些站點(diǎn)比較頻繁，或者禁止用戶訪問某些非法站點(diǎn)需要控制；記帳功能一般也在此層解決。4、傳輸層

傳輸層（TransportLayer）的任務(wù)是向用戶提供可靠的、透明的端到端的數(shù)據(jù)傳輸，以及差錯控制和流量控制機(jī)制。由于它的存在，網(wǎng)絡(luò)硬件技術(shù)的任何變化對高層都是不可見的，也就是說會話層、表示層、應(yīng)用層的設(shè)計不必考慮低層硬件細(xì)節(jié)，因此傳輸層的作用十分重要。

所謂端到端(EndtoEnd)是相對鏈接(Chained)而言的。OSI參考模型的四層到七層屬于端到端的方式，而一到三層屬于鏈接的方式。在傳輸層，通信雙方的兩機(jī)器之間，有一對應(yīng)用程序或進(jìn)程直接對話，它們并不關(guān)心低層的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。低層的鏈接方式就不一樣，它要負(fù)責(zé)處理通信鏈路中的任何相鄰機(jī)器之間的通信。

傳輸層通過接口向高層提供服務(wù)。服務(wù)的類型是在連結(jié)建立時確定的，最重要的服務(wù)是端到端的、可靠的、面向連接的字節(jié)流服務(wù)，在這種方式下，信息單元的傳遞是嚴(yán)格按照發(fā)送順序執(zhí)行的。傳輸層的協(xié)議必須能夠在不可靠的通信子網(wǎng)上進(jìn)行連接管理：包括三次握手式的連接建立、維護(hù)連接以及釋放連接；即便在比較可靠的通信子網(wǎng)上，傳輸層的協(xié)議也有大量工作要做，如處理服務(wù)原語，維護(hù)連接等。

一般情況下，傳輸層為每一條傳輸連接生成一條網(wǎng)絡(luò)連接，但需要高吞吐率的傳輸連接可以同時占用多條網(wǎng)絡(luò)連接，相反地，為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬以及降低費(fèi)用，也可以有多條傳輸連接復(fù)用同一條網(wǎng)絡(luò)連接。

傳輸層的另一個重要功能是流量控制，因?yàn)楸緦拥牧骺厥顷P(guān)于通信主機(jī)端到端之間的，所以與其他層的流控有明顯不同。5、會話層,表示層和應(yīng)用層

會話層的功能

在不同的機(jī)器之間提供會話進(jìn)程的通信。如建立、管理和拆除會話進(jìn)程。與傳輸層的進(jìn)程通信不同的是它還提供了許多增值服務(wù)，如：交互式對話管理，允許一路交互、兩路交換和兩路同時會話，類似于數(shù)據(jù)通信里的單工、半雙工和全雙工方式；管理用戶登錄遠(yuǎn)程分時系統(tǒng)；在兩機(jī)器之間傳輸文件，進(jìn)行同步控制等。

表示層的功能

處理通信進(jìn)程之間交換數(shù)據(jù)的表示方法，包括語法轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換、加密與解密、壓縮與解壓縮等。

應(yīng)用層的功能

負(fù)責(zé)管理應(yīng)用程序之間的通信。應(yīng)用層為用戶提供最直接的服務(wù)，包括虛擬終端、文件傳輸、事務(wù)處理、網(wǎng)絡(luò)管理等大量的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，低層所有協(xié)議的最終目的都是為應(yīng)用層提供可靠的傳輸手段，低層協(xié)議并沒有直接滿足用戶的任何實(shí)際需求。我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娮余]件程序、文件傳輸、WWW瀏覽器、多媒體傳輸?shù)榷紝儆趹?yīng)用層的范疇。OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層發(fā)送進(jìn)程接收進(jìn)程比特(PPDU)數(shù)據(jù)幀(DPDU)數(shù)據(jù)分組(NPDU)TPDUSPDUPPDUAPDU交換數(shù)據(jù)單元名稱主機(jī)A主機(jī)B數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)T2H2H3用戶數(shù)據(jù)H7H6H5H4實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸路線圖2-4OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸

圖2-4所示的是OSI參考模型中數(shù)據(jù)的傳輸方式。

所謂數(shù)據(jù)單元是指各層傳輸數(shù)據(jù)的最小單位。圖2-4中最左邊一列交換數(shù)據(jù)單元名稱，是指各個層次對等實(shí)體之間交換的數(shù)據(jù)單元的名稱。

PDU--協(xié)議數(shù)據(jù)單元，就是對等實(shí)體之間通過協(xié)議傳送的數(shù)據(jù)。

APDU--應(yīng)用層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。

PPDU--表示層的用戶數(shù)據(jù)單元。直到網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元，除了NPDU外，通常我們叫它數(shù)據(jù)分組或數(shù)據(jù)包（Packet），數(shù)據(jù)鏈路層是數(shù)據(jù)幀（Frame），物理層是比特。

圖2-4中自上而下的實(shí)線表示的是數(shù)據(jù)的實(shí)際傳送過程。發(fā)送進(jìn)程需要發(fā)送某些數(shù)據(jù)到達(dá)目標(biāo)系統(tǒng)的接收進(jìn)程，數(shù)據(jù)首先要經(jīng)過本系統(tǒng)的應(yīng)用層，應(yīng)用層在用戶數(shù)據(jù)前面加上自己的標(biāo)識信息（H7），叫做頭信息。H7加上用戶數(shù)據(jù)一起傳送到表示層，作為表示層的數(shù)據(jù)部分，表示層并不知道哪些是原始用戶數(shù)據(jù)、那些是H7，而是把它們當(dāng)作一個整體對待。同樣，表示層也在數(shù)據(jù)部分前面加上自己的頭信息H6，傳送到會話層，并作為會話層的數(shù)據(jù)部分。這個過程一直進(jìn)行到數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層除了增加頭信息H2以外，還要增加一個尾T2，然后整個作為數(shù)據(jù)部分傳送到物理層。物理層不再增加頭/尾信息，而是直接將二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過物理介質(zhì)發(fā)送到目的結(jié)點(diǎn)的物理層。目的結(jié)點(diǎn)的物理層收到該數(shù)據(jù)后，逐層上傳到接收進(jìn)程，其中數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)去掉H2和T2，網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)去掉H3，一直到應(yīng)用層去掉H7，把最原始用戶數(shù)據(jù)傳遞給了接收進(jìn)程。

這個在發(fā)送結(jié)點(diǎn)自上而下逐層增加頭（尾）信息，而在目的結(jié)點(diǎn)又自下而上逐層去掉頭（尾）信息的過程叫做封裝（encapsulation），封裝是在網(wǎng)絡(luò)中很常用的手段。

協(xié)議數(shù)據(jù)單元主要用于描述同一層次中的對等實(shí)體之間的虛連接，如圖2-4中的橫向帶箭頭虛線所示。

縱向傳輸?shù)臄?shù)據(jù)用接口數(shù)據(jù)單元（IDU）表示。接口數(shù)據(jù)單元指相鄰層次之間通過接口傳遞的數(shù)據(jù)，它分為兩部分，即接口控制信息和服務(wù)數(shù)據(jù)單元，其中接口控制信息只在接口局部有效，不會隨數(shù)據(jù)一起傳遞下去，而服務(wù)數(shù)據(jù)單元，是真正提供服務(wù)的有效數(shù)據(jù)，它的內(nèi)容基本上與協(xié)議數(shù)據(jù)單元一致。我們不妨將控制信息、服務(wù)數(shù)據(jù)單元與C語言里面的局部變量和全程變量作一類比。接口數(shù)據(jù)單元的控制信息就好比局部變量，只在特定的某兩層接口有效，如二、三層接口的控制信息與三、四層接口的控制信息完全不同；服務(wù)數(shù)據(jù)單元就好比全程變量，從應(yīng)用層到物理層一直傳遞下去，而且每層都要加一些自己的內(nèi)容進(jìn)去，比如，經(jīng)理層要求的服務(wù)是表達(dá)“我要退貨”的意思，而助理要求秘書的服務(wù)就變成了發(fā)送一封完整的公文信函。

服務(wù)數(shù)據(jù)單元與協(xié)議數(shù)據(jù)單元的關(guān)系？

服務(wù)數(shù)據(jù)單元是用于層與層接口的概念，而協(xié)議數(shù)據(jù)單元用于描述同一層次對等實(shí)體之間交換的數(shù)據(jù)，是一個邏輯上的概念，實(shí)際上，第n層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元要作為n層與n-1層接口的服務(wù)數(shù)據(jù)單元傳遞給n-1層。2.6.3TCP/IP參考模型眾所周知，ARPANET是國際互聯(lián)網(wǎng)的前身。它的主要目的是為了應(yīng)付戰(zhàn)時的需要，希望一旦受到部分破壞，其他部分仍然能夠工作，當(dāng)時已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了異種機(jī)互連，而且數(shù)據(jù)傳輸方式也多種多樣。最初，它的網(wǎng)絡(luò)連接方式只有租用線路一種，后來隨著衛(wèi)星等通信手段的加盟，最初的協(xié)議出現(xiàn)了問題。因此，一種靈活的、可靠的、能夠?qū)Ξ惙N網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)與互通的體系結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了，它就是TCP/IP參考模型。如圖所示，TCP/IP模型包含了一族網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，TCP和IP是其中最重要的兩個協(xié)議。

TCP和Ip協(xié)議的特點(diǎn)：開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)。獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，適用于互聯(lián)網(wǎng)中。統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中都具有唯一的地址。標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層互連層IP傳輸層TCP應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層互連層IP傳輸層TCP網(wǎng)絡(luò)接口層互連層IP網(wǎng)絡(luò)1網(wǎng)絡(luò)2路由器主機(jī)A主機(jī)BTCP看到的通信系統(tǒng)主機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)連接示意圖

ATCPUDPHTTP以太網(wǎng)DNSFTPBOOTPTFDDIX.25ATMIPRARPARP圖2-4TCP/IP參考模型示意圖應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層傳輸層互連層SMTPICMPIGMP引導(dǎo)協(xié)議組管理協(xié)議控制報文協(xié)議超文本傳輸協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)接口層

網(wǎng)絡(luò)接口層（Host-to-networkLayer），也有翻譯成主機(jī)—網(wǎng)絡(luò)層的。

負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收IP數(shù)據(jù)報。

在TCP/IP參考模型中并沒有詳細(xì)定義這一層的功能，只是指出通信主機(jī)必須采用某種協(xié)議連接到網(wǎng)絡(luò)上，并且能夠傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分組。具體使用那種協(xié)議，在本層里并沒有規(guī)定。實(shí)際上根據(jù)主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的不同，局域網(wǎng)基本上采用了802系列的協(xié)議，如802.3以太網(wǎng)協(xié)議、802.5令牌環(huán)網(wǎng)協(xié)議；廣域網(wǎng)較常采用的協(xié)議有幀中繼、X.25等?；ヂ?lián)層

互連層（InternetLayer）的主要功能是負(fù)責(zé)在互連網(wǎng)上傳輸數(shù)據(jù)分組。互連層與OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層相對應(yīng)，相當(dāng)于OSI參考模型中網(wǎng)絡(luò)層的無連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?；ミB層是TCP/IP參考模型中最重要的一層，它是通信的樞紐：主要功能：處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求。對從傳輸層來的數(shù)據(jù)包，要負(fù)責(zé)按照數(shù)據(jù)分組的格式填充報頭，選擇發(fā)送路徑，并交由相應(yīng)的線路發(fā)送出去。處理接收的數(shù)據(jù)從底層來的數(shù)據(jù)包要由它來選擇繼續(xù)傳給其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)或是直接交給傳輸層處理互聯(lián)的路徑、流量控制與擁塞問題在互連層，主要定義了互連協(xié)議（IP）以及數(shù)據(jù)分組的格式。它的主要功能是路由選擇和擁塞控制。另外，本層還定義了地址解析協(xié)議ARP和反向地址解析協(xié)議RARP以及ICMP協(xié)議。ICMP(InternetControlMessageProtocol)是一個差錯報告協(xié)議IGMP(InternetGroupManagementProtocol)提供一種動態(tài)參與和離開多點(diǎn)傳送組的方法ARP/RARP:實(shí)現(xiàn)IP地址到MAC地址的動態(tài)轉(zhuǎn)換。（RARP—反向地址解析協(xié)議）傳輸層

傳輸層（TransportLayer）的主要功能是負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程之間的端到端的對等實(shí)體之間進(jìn)行通信。

它與OSI參考模型的傳輸層功能類似，也對高層屏蔽了低層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，同時它真正實(shí)現(xiàn)了源主機(jī)到目的主機(jī)的端到端的通信。TCP/IP參考模型的傳輸層完全是建立在包交換通信子網(wǎng)基礎(chǔ)之上的。

TCP/IP的傳輸層定義了兩個協(xié)議：傳輸控制協(xié)議（TransportControlProtocol），簡稱TCP，

用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UserDatagramProtocol），簡稱UDP，

TCP協(xié)議是可靠的、面向連接的協(xié)議。

它用于包交換的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)、互連系統(tǒng)以及類似的網(wǎng)絡(luò)上，保證通信主機(jī)之間有可靠的字節(jié)流傳輸。

UDP是一種不可靠的、無連接協(xié)議。主要用于不要求按分組順序到達(dá)的傳輸中，分組傳輸順序檢查與排序由應(yīng)用層完成。它最大的優(yōu)點(diǎn)是協(xié)議簡單，額外開銷小，效率較高；缺點(diǎn)是不保證正確傳輸，也不排除重復(fù)信息的發(fā)生。UDP不是面向連接的。

需要可靠數(shù)據(jù)傳輸保證的應(yīng)用應(yīng)選用TCP協(xié)議；相反，對數(shù)據(jù)精確度要求不是太高，而對速度、效率要求很高的環(huán)境，如聲音、視頻的傳輸，應(yīng)該選用UDP協(xié)議。應(yīng)用層

應(yīng)用層（ApplicationLayer）：是TCP/IP協(xié)議族的最高層。它包含了所有OSI參考模型中會話層、表示層和應(yīng)用層這些的高層的協(xié)議的功能。到目前為止，互連網(wǎng)絡(luò)上將建的應(yīng)用層協(xié)議有下面幾種：電子郵件協(xié)議（SMTP），負(fù)責(zé)互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件的傳遞。超文本傳輸協(xié)議（HTTP），提供WWW服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)終端協(xié)議（TELNET），實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程登錄功能，我們常用的電子公告牌系統(tǒng)BBS使用的就是這個協(xié)議。文件傳輸協(xié)議（FTP），用于交互式文件傳輸，下載軟件就是使用這個協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議（NNTP），為用戶提供新聞訂閱功能，它是網(wǎng)上特殊的一種功能強(qiáng)大的新聞工具，每個用戶既是讀者又是作者。域名服務(wù)DNS，負(fù)責(zé)機(jī)器名字到IP地址的轉(zhuǎn)換路由信息協(xié)議RIP/OSPF，負(fù)責(zé)路由信息的交換網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)NFS

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議SNMP，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)管理簡單文件傳輸協(xié)議TFTP

其中，網(wǎng)絡(luò)用戶經(jīng)常直接接觸的協(xié)議是SMTP、HTTP、TELNET、FTP、NNTP；另外，還有許多協(xié)議是最終用戶不需直接了解但又必不可少的，如DNS、SNMP、RIP/OSPF等。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，還不斷有新的協(xié)議加入。2.6.4OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較OSI/RM與TCP/IP的對照關(guān)系圖2-5OSI參考模型與TCP/IP參考模型OSI參考模型TCP/IP參考模型應(yīng)用層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層傳輸層會話層表示層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層互連層傳輸層

如圖2-5所示，OSI參考模型與TCP/IP參考模型都采用了層次結(jié)構(gòu)，但OSI采用的七層模型，而TCP/IP是四層結(jié)構(gòu)。

OSI協(xié)議的缺陷：0.在TCP/IP參考模型中，沒有會話層和表示層，事實(shí)證明，這兩層的功能確實(shí)很少用到。因此，OSI中這兩個層次的劃分顯得有些畫蛇添足。OSI參考模型的概念劃分清晰，它詳細(xì)地定義了服務(wù)、接口和協(xié)議的關(guān)系，好處是概念清晰，普遍適應(yīng)性好，缺點(diǎn)是過于繁雜，實(shí)現(xiàn)起來很困難，效率低。尋址、流控與差錯控制在每一層都重復(fù)出現(xiàn)，必然要降低系統(tǒng)效率。數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理等方面的問題也在參考模型的設(shè)計初期被忽略?！霸Z”在軟件的很多高級語言中實(shí)現(xiàn)起來是容易的，但嚴(yán)格按照層次模型編程的軟件的效率卻很低。TCP/IP參考模型與協(xié)議的缺陷TCP/IP在服務(wù)、接口和協(xié)議的區(qū)別上不清楚，功能描述和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)混在一起，因此TCP/IP參考模型對采取新技術(shù)設(shè)計網(wǎng)絡(luò)的指導(dǎo)意義不大，也就使它作為模型的意義遜色很多。TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)接口層并不是真正的一層，在數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的劃分上基本是空白，而這兩個層次的劃分是十分必要的。而OSI參考模型不僅分了兩層，而且每一層的功能都很詳盡，甚至在數(shù)據(jù)鏈路層又分出一個介質(zhì)訪問子層，專門解決局域網(wǎng)的共享介質(zhì)問題?？傊琌SI參考模型雖然一直被人們所看好，但由于沒有把握好時機(jī)，技術(shù)不成熟，實(shí)現(xiàn)起來很困難，遲遲沒有一個成熟的產(chǎn)品推出，大大影響了它的發(fā)展；相反，TCP/IP雖然有許多不盡人意的地方，但近30年的實(shí)踐證明它還是比較成功，特別是近年來國際互連網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，也是它獲得了巨大的支持。5、選擇題（正確的選擇可能不止一個）(1)、協(xié)議的三要素是________。

A.語義 B.語法C.層次 D.時序關(guān)系(2)、相鄰層次之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元叫做________。

A.PDU B.IDUC.用戶數(shù)據(jù) D.SAP(3)、為用戶提供可靠的端到端的服務(wù)的是：________。

A.物理層 B.數(shù)據(jù)鏈路層C.網(wǎng)絡(luò)層 D.傳輸層(4)、路由功能一般在________實(shí)現(xiàn)。

A.物理層 B.數(shù)據(jù)鏈路層C.網(wǎng)絡(luò)層 D.傳輸層(5)、屬于應(yīng)用層的協(xié)議有________。

A.電子郵件協(xié)議 B.遠(yuǎn)程登錄協(xié)議C.IPD.TCP(6)、通信子網(wǎng)包括哪幾個層次________。

A.物理層 B.數(shù)據(jù)鏈路層C.網(wǎng)絡(luò)層 D.傳輸層(7)、在同一層次的對應(yīng)實(shí)體之間交換的數(shù)據(jù)叫________。

A.接口數(shù)據(jù)單元 B.協(xié)議數(shù)據(jù)單元C.接口控制信息D.服務(wù)數(shù)據(jù)單元6、判斷對錯（正確的劃“V”，錯誤的劃“X”）(1)、_____通信實(shí)體必須是計算機(jī)硬件設(shè)備。(2)、_____物理層和傳輸介質(zhì)并不是等同的概念。(3)、_____劃分層次的原則是每一層的功能越多越好。(4P、_____服務(wù)是通過接口上的服務(wù)訪問點(diǎn)調(diào)用的。思考與練習(xí)題1、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以從哪幾方面分類？2、按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為哪幾類？它們各自的特點(diǎn)是什么？一般一個校園網(wǎng)屬于哪類網(wǎng)絡(luò)3、什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?/p>