现场总线网络基础
目录
1.2 网络硬件 (2)
1.2.1 个域网 (3)
1.2.2 局域网 (4)
1.2.3 城域网 (6)
1.2.4 广域网 (7)
1.2.5 互联网络 (10)
1.3 网络软件 (11)
1.3.1 协议层次结构 (11)
1.3.2 层次设计问题 (14)
1.3.3 面向连接与无连接服务 (15)
1.3.4 服务原语 (17)
1.3.5 服务与协议的关系 (18)
1.4 参考模型 (19)
1.4.1 OSI参考模型 (19)
1.4.2 TCP/IP参考模型 (22)
1.4.3 本书使用的模型 (24)
1.4.4 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 (24)
1.4.5 OSI模型和协议的评判 (26)
1.4.6 TCP/IP参考模型的评判 (27)
1.5 网络实例 (28)
1.5.1 因特网 (28)
1.5.2 第三代移动电话网络 (36)
1.5.3 无线局域网：802.11 (39)
1.5.4 RFID和传感器网络 (42)
1.6 网络标准化 (43)
1.6.1 电信影响力的组织 (44)
1.6.2 国际标准领域有影响力的组织 (45)
1.6.3 Internet标准领域有影响力的组织 (46)
1.7 度量单位 (48)
1.8 本书其余部分的概要 (48)
1.9 本章总结 (49)
习题 (50)
1.2 网络硬件
现在我们把注意力从计算机网络的应用和社会问题（甜点）转移到与网络设计（菠菜）有关的技术问题上来。关于计算机网络，没有一种被普遍接受的分类方法，但是有两个维度非常重要：传输技术和网络尺度。下面我们依次讨论这些。
从广义上讲，目前普遍使用的传输技术有两种，分别是广播式链路和点到点链路。
点到点（point-to-point）链路将一对单独的机器连接起来。在一个由点到点链路组成的网络中，为了从源端到达接收方，短消息必须首先访问一个或多个中间机器，这种短消息在某些情况下称为数据包或包（packet）。通常在网络中有可能存在多条不同长度的路由，点-点传输只有一个发送方和一个接收方，有时候也称为单播（unicasting）。
相反，在一个广播网络上，通信信道被网络上的所有机器所共享；任何一台机器发出的数据包能被所有其他任何机器收到。每个数据包的地址字段指定了预期的接收方。当一台机器收到一个数据包时，它要检查地址字段。如果包的目的地就是接收机器，则该机器要处理此数据包；如果包的目的地址是某台其他机器，则该机器就忽略此数据包。
无线网络是广播链路的一个常见例子了，一个覆盖区域内的通信由所有该区域内的机器共享，而该区域的划分取决于无线信道和传输机器。我们来看一个形象化的比喻，某个人站在会议室里大声喊“沃森，到这里来。我需要你”。虽然实际上接收（听）到该数据包的人很多，但只有沃森将给出响应，其他人都会忽视它。
广播系统往往还提供将一个数据包发送给所有目标机器的可能性，只要在地址字段中使用一个特殊的编码。如果被传输的数据包带有这样的地址编码，那么网络中的每一台机器都将会接收该包并对其进行处理。这种传输模式称为广播（boradcasting）。有些广播系统还支持给一组机器发送数据包的模式，这种传输模式称为组播（multicasting）。
另一种对网络进行分类的标准是网络尺度。距离作为分类指标非常重要，因为不同的尺度采用了不同的技术。
在图1-6中，我们根据大致的物理尺寸区分了多处理器系统。最顶部的个域网意味着围绕一个人的网络。除了这些个域网外就是范围较大的网络．可进一步分为局域网、城域网和广域网，网络尺度相应地越来越大。最后，两个或多个网络的连接称为互联网络（internetwork）。毫无疑问，全球性的Internet是最著名的互联网络实例（但不是唯一的）。不久我们将有更大的互联网络，即星际互联网络（lnterplanetary Internet），它能跨越太空把网络连接起来（Burleigh等，2003）。
在本书中，我们将关注具有不同尺度的网络。接下来的几小节，我们将根据网络尺度简略地介绍网络硬件。
图1-6 按照不同尺度对互连处理器的分类
1.2.1 个域网
个域网（PAN，Personal Area Network）允许设备围绕着一个人进行通信。一个常见的例子是计算机通过无线网络与其外围设备连接。几乎每一台计算机都有显示器、键盘、鼠标和打印机等外设。如果不使用无线传输技术，那么这些外设必须通过电缆连接到计算机。太多的新用广很难找到合适的电缆并将电缆插入到合适的小孔中（即使这些电缆通常使用了彩色标记），以至于大多数计算机供应商提供了一种服务选项，即派遣技术人员到用户家中安装。为了帮助这些用户，一些公司联合起来设计出了一种短距离无线网络来连接这些计算机组件而无须电线，这种无线网络就是蓝牙（bluetooth）。他们的设计想法是这样的，如果设备有蓝牙，那么就不再需要线缆。只要把这些线缆拔下来，然后重新启动机器，这些设备就都能一起工作了。对于许多人来说，这种简易操作是一大利好。
最简单的形式下，蓝牙网络采用主-从操作模式，如图1-7所示。系统单元（PC）通常是主设备，与鼠标、键盘等从设备通信。主设备告诉从设备以后广播时使用什么地址、它们能够传输多长时间、它们可以使用什么频率等所有与传输有关的信息。
蓝牙可用在其他设备中。它通常可把耳麦与手机相连而无须连线，也可以把数字音乐播放器与一定范围内的汽车相连。当一些嵌入式医疗设备，比如心脏起搏器、胰岛素泵、助听器受到用户操作的远程控制时，就形成了一种完全不同类型的PAN。我们将在第4章更详细地讨论蓝牙。
PAN也可以采用其他短程通信技术来搭建，比如智能卡和图书馆书籍上的RFID。我们将在第4章中学习RFID。
图1-7 蓝牙PAN配置
1.2.2 局域网
接下来的是局域网（LAN，Local Area Network）。局域网是一种私有网络，一般在一座建筑物内或建筑物附近，比如家庭、办公室或工厂。局域网络被广泛用来连接个人计算机和消费类电子设备，使它们能够共享资源（比如打印机）和交换信息。当局域网被用于公司时，它们就称为企业网络（enterprise network）。
无线局域网近来受到非常大的欢迎，尤其是家庭、旧办公楼、食堂和其他一些安装电缆太麻烦的场地。在这些系统中，每台计算机都有一个无线调制解调器和一个天线，用来与其他计算机通信。在大多数情况下，每台计算机与安装在天花板上的一个设备通信，如图1-8（a）所示。这个设备，称为接入点（AP，Access Point）、无线路由器（wireless router）或者基站（base station），它主要负责中继无线计算机之间的数据包，还负责中继无线计算机和Internet之数据包。AP就像是一位在学校备受欢迎的可爱小孩，每个人都乐于和他交淡。然而，如果其他计算机彼此足够靠近，它们可以采用另一种点到点的配置直接进行通信。
图1-8 无线和有线LAN
（a）IEEE 802.11；（b）交换式以太网
无线局域网的一个标准称为IEEE 802.11，俗称为WiFi，已经被非常广泛地使用。它在任何地方可以从11 Mbps到几百个Mbps的速率运行。我们在本书中将沿用传统的线路测量速率：1 Mbps（兆比特/秒）等于1 000000比特/秒；l Gbps（吉比特/秒）等于1 000000000比特/秒。我们将在第4章讨论IEEE 802.11。
有线局域网使用了各种不同的传输技术。它们大多使用铜线作为传输介质，但也有一些使用光纤。局域网的大小受到限制，这意味着最坏情况下的传输时问也是有界的，并且事先可以知道。了解这些界限有助于网络协议的设计。通常情况下，有线局域网的运行速度存100 Mbps到l Gbps之问，延迟很低（微秒或纳秒级），而且很少发生错误。较新的局域网可以工作在高达10 Gbps的速率。和无线网络相比，有线局域网在性能的所有方面都超过了它们。因为通过电线或通过光纤发送信号比通过空气发送信号更容易，道理就这么简单。
许多有线局域网的拓扑结构是以点到点链路为基础的。俗称以太网（Ethernet）的IEEE802.3是迄今为止最常见的一种有线局域网。图1-8 （b）显示了一个交换式以太网（switched Ethernet）的拓扑例子。每台计算机按照以太网协议规定的方式运行，通过一条点到点链路连接到一个盒子，这个盒子称为交换机（switch）。这就是交换式以太网名字的由来。一个交换机有多个端口（port）,每个端口连接一台计算机。交换机的工作是中继与之连接的计算机之间的数据包，根据每个数据包中的地址来确定这个数据包要发送给哪台计算机。
为了建立较大的局域网，交换机必须插入到彼此的端口中。如果把它们插入在一起形成一个环，会发生什么事？网络仍然能工作吗？幸运的是，设计者们考虑到了这种情况。这
正是协议的工作任务，协议必须梳理数据包的路径，并选择该走的路径，抵达预定的计算机。我们将在第4章了解交换机是如何工作的。
也有可能将一个大的物理局域网分成两个较小的逻辑局域网。你可能会质疑这有什么用。有时，网络设备的布局不一定与组织结构匹配。例如，某个公司的工程和财务部各自都有计算机，因为它们位于同一座建筑物的侧翼，因此它们的计算机有可能在同一个物理局域网上；如果工程部门和财务部逻辑上有自己独享的虚拟局城网（Virtual LAN或VLAN），那么更易于管理各自的系统。在这个设计中，每个端口都带有一个“彩色”的标签，比如说绿色表示工程部门，而红色表示财务部门。然后交换机在转发数据包时，将连到绿色端口的计算机和连到红色端口的计算机区别开来。例如，在红色端口上发送的广播数据包将不会被连到绿色端口上的计算机收到，就好像存在两个不同的局域网一样。我们将和第4章的结尾时讨论VLAN。
当然，还有其他形式的有线局域网拓扑结构。事实上，交换式以太网是原始以太网设计的一个现代版。在最初的以太网设计中，所有的数据包在一条线性电缆上广播，因而一次至多只有一台机器能够成功发送，为此，需要一个分布式仲裁机制来解决冲突问题。分布式仲裁机制的算法非常简单：只要电缆空闲计算机就可以传输：如果两个或两个以上的数据也发生冲突，每台计算机只是等待一个随机时间后再次试图发送。为清晰起见，我们称该版本的以太网为经典以太网（classic Ethernet），正如你心中对此存有疑虑，你将在第4章了解它。
无线和有线广播网络可分为静态设计和动态设计，两种设计取决于如何分配信道。一个典型的静态分配方案是将时间划分成离散的时间间隔（译注：这段间隔就称为时间槽）并使用轮循算法，每台机器只能在分配给它的时间槽（time slot）到来时广播。当一台机器在分配给它的时间槽到来时没有任何数据需要发送，这种静态分配算法就浪费了信道容量（此时其他计算机也不允许发送），因此大多数系统都试图动态分配信道（即按需分配）。
一个公共信道的动态分配办法可以是集中式的，也可以是分散式的。在集中式的信道分配办法中，有一个中心实体，例如蜂窝网络中的基站，由这个中心实体决定接下来谁使用信道。具体的算法可能是它接受多个数据包，按照某个内部算法确定这些数据包发送的优先次序。在分散式信道分配方法巾，没有一个中央实体；每台机器必须自行决定是否可以传输。你可能会认为，这种做法将导致信道使用的混乱，但事实并非如此。稍后，我们将研究旨在将这种潜在的混乱秩序化的许多算法。
家庭局域网值得花多一点时间讨论。在未来，很可能每台家电都具备与所有其他设备进行通信的能力，而且它们全部都可以访问Internet。这种发展很可能是那些有远见的概念之一。没有人要求这样（如电视机的遥控器或移动电话），但一旦到达实现了这种愿景的那一天，又没有人能够想象没有它们的生活会怎么样。
许多设备早已具备联网能力。这些设备包括计算机、娱乐设备（诸如电视和DVD等）、手机和其他消费类电子产品（比如照相机）、时钟收音机等家电以及基础设施（比如电表和自动调温器）。这种趋势只会持续地发展下去。举例来说，平均每个家庭大概有十几个时钟（例如，家电中的时钟），如果所有这些时钟都住Internet上，那么它们就可以自动适应夏令时（或者夏时制）。家庭的远程监控或许能成为赢家，因为许多成年子女愿意花一些钱，来使居住在自己家中的年迈父母住得更加安全。
虽然我们可以认为家庭网络只是另一种局域网，但它更可能比其他网络拥有不同的属性。第一，网络设备的安装必须非常容易。无线路由器是退货最多的消费类电子产品。人们购买无线路由器是因为他们想在家里搭建一个无线网络，但发现“打开包装后”它不工作了；然后把它作退货处理，而不愿意举着接通技术服务热线的听筒听漫长的电梯音乐。
第二，网络和设备操作上必须万无一失。过去的空调器通常有4个设置旋钮：关、低、中等和高。现在它们的说明手册已经长达30页。一旦把它们联网，预计仅“安全”这一章
就需要额外的30页。这的确是个问题，因为只有计算机用户才习惯于容忍那些不能正常工作的产品：购买汽车、电视和冰箱的公众远不如计算机用户那样宽容。他们期望产品100%的工作，而不需要聘请一个电脑怪人（或电脑达人）。
第三，价格廉价是家庭网络成功的关键。人们不会为了Internet恒温器而支付50美元的额外费用，因为很少有人把他们家的温度监测工作看得如此重要。虽然，如果只需要额外付5美元，这个恒温器或许就能卖出去。
第四，它必须从一个或两个设备开始，并逐步扩大网络的覆盖范围。这意味着或许能免去格式之战。告诉消费者购买带有IEEE 1394（火线）接口的外设，几年后回收该设备并告诉消费者说USB 2.0才是本月应当使用的接口，然后不久又切换到802.11 g的接口——哎呀，不，用802.l ln——我的意思是用802.16（一种不同的无线网络），如此多变将把消费者变得非常不安。网络接口应该几十年保持稳定，像电视广播标准那样。
第五，安全和可靠性非常重要。因电子邮件病毒丢失几个文件是一回事；如果一个窃贼从他的移动计算机解除了你家庭网络的安全系统，然后掠夺你房子里的财产，那可就是一件完全不同的事情。
一个有趣的问题是家庭网络应该是有线还是无线。因为没有布好的线可用，或者更糟糕的是需要改造重新布线，所以从便利性和成本两方面来看，无线网络比较有利。但从安全的角度出发来考虑问题，有线网络却比较有利，因为无线网络使用的无线电波能很好地穿透墙壁。不是每个人都愿意邻居搭上自己的Internet连接和阅读自己的电子邮件。在第8章，我们将研究如何利用加密来提供安全性，但说起来容易，让没有经验的用户来做可就困难了。
对于如何设置家庭网络，可能有吸引力的第三个选项是重复利用家里早已存在的网络。最明显的候选网络是遍布整所房子的电线。电线网络（power-line network）允许插入到墙上插座上的设备在全房子内广播信息。无论如何你都必须以某种方式把电视捅入插座才能使其工作，在这插上插座的同时你便获得了与Internet连接。困难的是如何在同一时间携带电源信号和数据信号。解决该问题的部分答案是让它们使用不同的频段。
总之，家庭局域网面临着许多机遇和挑战。大多数挑战与网络易于管理、高可靠和安全性等方面的需求有关，特别是针对非技术用户而言，还要求成本低廉。
1.2.3 城域网
城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的范围可覆盖一个城市。最有名的城域网例子是许多城市都有的有线电视网。这种系统由早期的社区天线系统发展而来，主要用在那些从空中接收电视信号条件较差的地区。在这些早期系统中，常常把一个很大的天线放在附近的山上，然后电视信号通过该天线转发到订户的家里。
最初的时候，这些系统都由本地设计，是纯粹的自组织（ad hoc）系统；然后一些公司开始参与商业化运作，它们从当地政府部门拿到筹建整个城市电视网的合同。接下来是电视节日的编排，以及专门针对有线电缆而设计的整个频道分配。通常这些频道各司其职，比如有的频道全部是新闻节目，有的频道是体育运动节日，有的是烹饪节日，有的是园艺节日，等等。但是，从初期的网络建设一直到20世纪90年代后期，这些频道只能专用于电视节目的接收。
当Internet开始吸引大量观众时，有线电视网络经营商也开始意识到，只需要对原有的系统稍做改动，就可以利用原来尚未使用的频谱来提供双向的Internet服务。从这时候起，有线电视系统就从分发电视节目这单一模式演变为一个城域网。近似地，一个MAN看起来很像图1-9中所示的系统。在图1-9中，我们可以看到，电视信号和Internet量都先被送到一个集中式线缆前端（cable headend），然后再分发到居民的家中。我们在第2章将再回到
这个主题的细节上来。
图1-9 基于有线电视的城域网
有线电视不是唯一的城域网，虽然它是一种局域网。最近发展的高速无线Internet接入催生了另一种城域网，并且已经被标准化为IEEE 802.16，这就是所谓的WiMAX。我们将在第4章了解这种技术。
1.2.4 广域网
广域网（W AN，Wide Area Network）的范围很大，它能跨越很大的地理区域，通常是一个国家、地区或者一个大陆。我们将从有线广域网开始讨论，采用在不同城市有分支机构的公司作为案例来加以说明。
图1-10所示的是一个公司的广域网，它连接了该公司设在墨尔本、珀斯和布里斯班三个城市的办事处。每个办事处都有专门运行用户（即应用）程序的计算机。我们将按照传统的说法把这些机器称为主机（host），然后把连接这些主机的网络其余部分称为通信子网（communication subnet），或简称为子网（subnet）。子网的工作是把信息从一个主机携带到另一个主机，就像电话系统把说话者的话（实际上是声音）传递给接听者一样。
图1-10 连接澳大利亚3个分支办事处的WAN
在大多数广域网中，子网由两个不同部分组成：传输线路和交换元素。传输线路
（transmission line）负责在机器之间移动比特。它们可以是铜线、光纤，甚至无线链路。大多数公司没有铺设自己的传输线路，因此，它们从电信公司租赁传输线路。交换元素（switching element）或简称为交换机（switch）是专用的计算机，负责连接两条或两条以上的传输线路。当数据到达一条入境线路时，交换元素必须选择一条出境线路把数据转发出去。这些负责交换的计算机在过去有各种不同的名称，现在最常用的名称是路由器（router）。不幸的是，有些人把这个词发音成“rooter”，而其他人则发“doubter”。确定正确的发音留给读者作为练习题（注：所谓正确的答案可能取决于你居住的地区）。
关于“子网”的含义我们这里给出一个简短的注释。最初，子网的唯一含义是一组路由器和通信线路的集合，主要负责将数据包从源主机移动到目标主机。读者应该知道，它已经拥有第二个并且更新的含义，那就是与网络寻址紧密相关。我们将在第5章讨论这个新含义，第5章之前我们都沿用这个原有的含义（即一组线路和路由器的集合）。
我们所描述的广域刚看起来类似一个大型的有线局域网，但除了线路更长之外也有一些非常重要的差异。通常在广域网中，主机和子网是由不同的人拥有和经营。在我们的例子中，员工仅仅负责自己的计算机，而该公司的IT部负责网络的其余部分。我们在未来的例子中将看到更清晰的界限，其中子网由网络提供商或者电话公司负责经营。把网络中纯粹的通信方面（子网）与应用方面（主机）分离开来将大大简化整个网络的设计。
广域网和局域网的第二个区别是路由器通常连接不同类型的网络技术。例如，办公室内部网络可能是以太网，而长途传输线路可能是SONET链路（我们将在第2章讨论），这里显然需要某些设备将它们结合在一起。细心的读者会发现这个任务超出了我们对网络的定义。这意味着许多广域网是事实上的互联网络（internetwork）。或者复合网络，即由多个网络组成的网络。我们将在下一节更多地介绍有关互联网络的内容。
广域网和局域网的最后一个差异在于子网连接什么。子网可以连接单个计算机，就像连接到局域网的情形一样，或者连接整个局域网。这说明了大型网络是如何从小网络构造出来的。只要涉及子网，基本上都做同样的工作。
我们现在来看两种不同类型的广域网。第一种广域网，公司并不租赁专用的传输线路，而是把自己的办事处直接连接到Internet。在这种方式下，办事处之问可以通过虚拟链路相互连接，而这些虚拟链路使用了底层Internet的容量。这样的安排如图l-11所示，称为虚拟专用网络（VPN，Virtual Private Network）。相比租赁专线，VPN具有虚拟化的一贯优势，它提供了重用某种资源（Internet连接）的灵活性。考虑添加第四个办事处就能看到这是多么的容易。当然，VPN也有虚拟化的一般缺点，即缺乏对底层资源的控制。采用专用线路能获得的容量是明确的，而使用VPN，你走的里程数可能会随Internet服务的变化而有所不同。
图1-11 使用虚拟专用网络的WAN
在第二种不同的广域网中，子网由不同的公司负责运营。子网经营者称为网络服务提供商（network service provider），公司办事处是它的客户这种结构如图1-12所示。其他客户只要能够支付费用并且它能提供客户所需的服务，子网运营商就把这些客户也连接进来。如果客户只能给连接在同一网络内的其他客户发送数据包，那么这将是一个令人失望的网络服务，因此子网运营商还与Internet的其他网络相连。这样的子网运营商称为Internet服务提供商（ISP，Internet Service Provider），相应的子网称为ISP网络（ISP network）。连接到ISP的客户就能享受Internet服务。
我们可以利用ISP网络来预览一些将在后面章节中研究的关键问题。在大多数广域网中，网络包含了许多传输线路，每条线路连接一对路由器。如果两个想通信的路由器没有共享同一条传输线路，那么它们必须通过其他路由器间接地进行通信。网络中可能存在许多条路径都可以连接这两个路由器。网络如何决定使用哪条路径的策略称为路由算法（routing algorithm），这样的算法有许多。每个路由器如何决定把一个数据包发送到哪个位置的策略称为转发算法（forwarding algorithm），这样的算法也有许多。我们将在第5章中详细研究这两类算法。
图1-12 使用一个ISP网络的WAN
其他种类的广域网使用了大量的无线技术。在卫星系统中，地面上的每台计算机都有一个线，通过它给轨道上的卫星发送数据和接收来自卫星的数据。所有计算机都可以侦听到卫星的输出，而且在某些情况下，还能侦听到同胞计算机向上给卫星的传输。卫星网络在本质上是广播的，在某些广播属性很重要的情况下显得特别有用。
蜂窝移动电话网络是采用无线技术的另一个广域网例子。该系统已经经历了三代，而且第四代已崭露头角。第一代是模拟的，只能传语音。第二代是数字能传语音。第三代还是数字的，但可同时传语音和数据。每个蜂窝基站的覆盖范围大于无线局域网的覆盖范围，一般用公里来度量而不是几十米。基站通过一个骨干网络连接在一起，这个骨干网络通常是有线的。蜂窝网络的数据传输速率一般为1 Mbps左右的量级，远远小于高达100 Mbps量级的无线局域网。我们在第2章中将详细介绍有关这些网络的内容。
1.2.5 互联网络
世界上存在着许多许多的网络，它们常常使用不同的硬件和软件。连接到一个网络中的人经常要与连接到另一个网络中的人通信。为了做到这一点，那些相互之间不同而且通常不兼容的网络必须能够连接起来。一组相互连接的网络称为互联网络（internetwork）或互联网（internet）。这些术语一般具有通用意义，而全球范围的因特网（Internet）则通常用首字母大写来表示（这是一个特殊的网络）。Internet使用ISP网络来连接各种各样的企业网络、家庭网络和许多其他网络。我们在本书的后面章节将大量讨论Internet。
子网、网络和互联网络经常发生混淆。术语“子网”通常在广域网的上下文中才有意义，它指网络运营商所拥有的一组路由器和通信线路。与此类似的是电话系统，它由各个电话交换局组成；电话交换局相互之间通过高速线路连接，而电话交换局通过低速线路连接到大量的住宅和办公楼。这些线路和设备构成了电话系统的子网，它们属于电话公司，并由电话公司负责管理。电话本身（相当于网络中的主机）并不是子网的一部分。
一个子网和它的主机结合在一起就形成了一个网络。然而，“网络”（network）这个词的使用往往具有比较松散的含义。一个子网可以是一个网络，如图1-12所示的那种“ISP 网络”。一个互联网络也可以是一个如图1-10所示的广域网。我们将遵循类似的做法，如果要将网络与其他安排区分开来，我们将坚持网络最初的定义，即由一种单一技术相互连接在一起的计算机集合。
让我们来看看是什么构成了一个互联网络。我们知道，当不同的网络相互连接在一起时就形成了互联网。从这样的观点来看，一个局域网和一个广域网相连，或者把两个局域网连接起来是构成互联网络的惯常做法，但在行业内针对该领域的术语很难达成一致意见。两个经验原则很有用。第一，如果不同的组织出资构建了网络的不同部分，并且各自维持自己出资构建的那部分网络的运营，那么我们就说这是一个互联网络，而不是单个网络；第二，如果网络的不同部分采用了不同的底层技术（例如，广播技术与点到点链路及有线与无线），那么我们就说这是一个互联网络。
继续深入下去，我们必须谈到如何连接两个不同的网络。将两个或多个网络连接起来并提供必要转换的机器，其硬件和软件方面的总称是网关（gateway）。工作在协议不同层次的网关是有所区别的。我们从下一节开始将更多地谈到层和协议的层次结构，但现在可以想象，层次越高与应用程序捆绑得就越紧密，比如Web应用；而下层则与传输链路相关，比如以太网。
由于形成互联网带来的好处是可以把不同网络上的计算机连接起来，我们不希望使用太低层次的网关，否则我们将无法把不同类型的网络连接起来。同时，我们也不希望使用太高层次的网关，否则只能互连特定的应用程序。“恰到好处”的中间层通常称为网络层，路由
器是一个网关，它在网络层交换数据包。现在，我们可以通过找到一个具有路由器的网络来定位/辨别一个互联网。
1.3 网络软件
最初，计算机网络设计主要考虑的是硬件，其次考虑的才是软件。这种策略不再行得通。现在的网络软件已经高度结构化。在这接下来的几小节中，我们将考察软件构造技术的一些细节。这里描述的方法构成了本书的基石，以后还将会多次重复提到。
1.3.1 协议层次结构
为了降低网络设计的复杂性，绝大多数网络都组织成一个层次栈（a stack of layer）或分级栈（a stack of level），每一层都建立在其下一层的基础之上。层的个数、每一层的名字、每一层的内容以及每一层的功能各个网络不尽相同。每一层的目的是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽。从某种意义上讲，每一层都是一种虚拟机，它向上一层提供特定的服务。
这种分层的概念实际上并不陌生，它已被广泛应用于计算机科学领域中，只是具有不同的称谓，包括信息隐藏、抽象数据类型、数据封装以及面向对象程序设计。其基本思想是一个特定的软件（或硬件）向其用户提供某种服务，但是将内部状态和算法的细节隐藏起来。
一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，该对话中使用的规则和约定统称为第n层协议。基本上，所谓协议（protocol）是指通信双方就如何进行通信的一种约定。作个比喻，当一位女士被介绍给一位先生时，她可能会选择伸出她的手；然后，这位男士可以握她的手或者亲吻她的手，具体的行为要取决于（比如说）她是一次商务会议中的美国律师还是一场正式舞会上的欧洲公主。任何一方违反协议将使得通信更加困难，如果不是完全不可能的话。
图1-13显示了一个5层网络。不同机器上构成相应层次的实体称为对等体（peer）。这些对等体可能是软件过程、硬件设备，或者甚至是人类。换句话说，正是这些对等体为了实现彼此沟通才使用协议来进行通信。
图1-13 层次、协议和接口
实际上，数据并不是从一台机器的第n层直接传递到另一台机器的第n层。相反，每
一层都将数据和传递给它的下一层，这样一直传递到最低层。第1层下面是物理介质（physical medium），通过它进行实际的通信。在图1-13中，虚线表示虚拟通信，实线表示物理通信。
在每一对相邻层次之间的是接口（interface）。接口定义了下层向上层提供哪些原语操作和服务。当网络设计者在决定一个网络中应该包含多少层，以及每一层应该提供哪些功能时，其中最重要的一个考虑是必须定义清楚层与层之间的接口。为了做到这一点，要求每一层完成一组特定的有明确含义的功能。除了尽可能地减少层与层之间必须要传递的信息量外，层与层之间清晰的接口使得同层协议的替换更加容易，即某一层的当前协议或实现替换成另一个完全不同的协议或者实现（比如说，所有的电话线路被替换成卫星信道）；因为对于新协议或新实现来说，它所要做的仅仅是向紧邻的上层提供与旧协议或者旧实现完全相同的服务。一般来说，对于同一个协议不同的主机使用了不同的实现（经常由不同的公司编写代码）。事实上，某个层次的协议本身是可以改变的，无须通知上层和下层。
层和协议的集合称为网络体系结构（network architecture）。网络体系结构的规范必须包含足够的信息，以便买现看为每一层编写的程序或者设计的硬件能遵守有关的协议。实现细节和接口规范不属于网络体系结构的内容，因为它们隐藏在机器内部，对于外界是不可见的。甚至，一个网络中所有机器上的接口也不必都一样，只要每台机器能够正确地使用所有的协议即可。一个特定的系统所使用的一组协议，即每一层一个协议，称为协议栈（protocol stack）。网络体系结构、协议栈以及协议本身是本书的主要内容。
打个比方也许有助于解释网络体系结构中多层通信的概念。假设有两位哲学家（第3层中的对等进程），其中一个会讲乌尔都语（Urdu）和英语，另一个会讲汉语和法语。由于他们两人没有共同会讲的语言，所以他们每个人都雇用了一个翻译（第2层中的对等进程），每个翻译又反过来联系了一位秘书（第1层中的对等进程）。哲学家1希望将他对兔子的感情（oryctolagus cuniculus）传达给哲学家2。为了做到这一点，他将一条消息（英语）通过2/3层之间的接口传递给他的翻译，这条消息说“I like rabbits”，如图1-14所示。两位翻译同意用一种双方都能理解的中立语言交流，即荷兰语，所以这条消息被转译为“Ik vindkonijnen leuk”。语言的选择是第2层协议的事情，所以使用什么样的语言由第2层的对等进程决定。
图1-14 “哲学家-翻译-秘书”体系结构
然后，翻译将消息交给秘书，让她传送出去，比如说，通过电子邮件来传送（这是第1层协议）。当消息到达另一端的翻译时，被翻译成法语；然后通过2/3层之间的接口传送给哲学家。注意，每个协议都完全独立于其他的协议，只要接口不变就能正常工作。两个翻译可以从荷兰语切换成另一种语言，比如说芬兰语，只要双方能够达成一致，并且不改变与第1层和第3层的接口。类似地，秘书可以不用电子邮件而改用电话，根本不会干扰（或者甚至不用通知）其他层次。每个进程还可以加入某些专门给它对等实体的信息。这部分信息不会被传递到上一层。
现在考虑一个更加技术性的例子：如何向图1-15中5层网络的最顶层提供通信。假设在第5层上运行的一个应用进程产生了一条消息M，并且将它传递给第4层以便传给对等进程；第4层在消息的前面加上一个头（header），用来标识该消息，并且把结果传给第3层；该头包含了一些控制信息，例如地址，主要被目标机器的第4层用来递交消息。某些层次所用的控制信息还可以包含消息序号（以防下层不保留消息顺序）、消息大小、时间等。
图1-15 支持第5层虚拟通信的信息流
在许多网络中，对于第4层上传递的消息大小没有任何限制，但是几乎所有第3层协议对此总会强加一个限制。因此，第3层必须把入境消息分割成较小的单元，即数据包或包（packet），并且在每个数据包前面加上第3层的头。在这个例子中，M被分割成两部分：M1和M2，这两部分内容是被单独传输的。
第3层决定使用哪些输出线路，并且把分组传递给第2层；第2层不仅在每一个信息上加上一个头信息还要加上一个尾，然后将结果传输单元送给第1层以便进行物理传输。在接收端的机器上，消息自底向上逐层传递，在传递过程中各个头被逐层剥离。没有一个第n 层以下的头会被传递到第n层。
正确理解图1-15的最重要事情是明白虚拟通信和实际通信之间的关系，以及协议和接口之间的关系。例如，第4层中的对等进程在概念上可以认为它们的通信是“水平的”，它们使用了第4议。每一个对等进程可能都有一个类似于SendToOtherSide和GetFromOtherSide 这样的过程，但这些过程实际上是通过3/4层之间的接口与底层进行通信，并不是直接与另一端进行通信的。
关于对等进程的抽象概念对于所有的网络设计都至关重要。利用对等进程的思想，在设计整个网络时，可以把难以管理的任务分解成几个较小的、易于处理的设计问题，这就是分层设计。
尽管1.3节名为“网络软件”，但值得指出的是，协议层次结构中的较低层往往由硬件或者固件实现。然而，即使它们被（全部或者部分）嵌入到硬件中，仍然会涉及复杂的协议算法。
1.3.2 层次设计问题
计算机网络的一些关键设计问题会一层接着一层地出现。下面，我们将简要地提一些更重要的问题。
可靠性是保证网络正常运行的设计问题，即使网络由本身并不可靠的组件所构成。请想象数据包中的比特穿越网络时的情形。由于存在电气噪声、随机无线信号、硬件缺陷、软件错误等原因，其中的某些比特到达接收端时已经遭到了损坏（即被逆转了）。我们发现并修复这些错误的可能性如何？
从接收到的信息中发现错误所用的一种机制是检错（error detection）编码；然后重新传输接收到的不正确信息，直到它被正确接收为止。更强大的编码不仅能检错，还能纠错（error correction），即从最初收到的可能不正确的比特中恢复正确的消息。这两种机制的工作都需要在被传的信息中添加冗余信息。这些冗余信息被较低层次用来保障数据包在个别链路上的正确传输，也可被较高层次用来检测接收到的数据包是否包含了正确的内容。
另一个可靠性问题是找到通过网络的工作路径。在源和目的地之间经常存在多条路径，而且在一个大型网络中可能有一些链路或路由器偶尔发生故障。假设德国的网络出现了故障，那么从伦敦发送到罗马的数据包如果选择一条经过德国的路径将注定无法通过，但我们可以把从巴黎发往罗马的数据包改道经过伦敦到达罗马。网络应该能自动做出这种路由决策。这个主题就是所谓的路由（routing）。
第二个设计问题涉及网络演进。随着时间的推移，网络的增长越来越大，出现的新设计需要与现有网络连接。我们刚刚了解到支撑这种变化的关键结构化机制，即将整个问题分解开来，进而分而治之，并且隐藏实现的细节：协议分层。当然，还有许多其他的策略。
由于网络上有许多计算机，每一层在特定的消息中都需要一种机制来标识发送方和接收方。这种机制在下层和高层分别称为寻址（addressing）和命名（naming）。
网络增长的一个方面体现在不同的网络技术往往具有不同的限制。例如，并非所有的通信信道都能维持在其上发送消息的顺序，这个问题导致了对消息进行编号的一些解决方案。另一个例子是网络能够传输的消息的最大长度差异，这又导致了分段机制的出现，对消息进行拆分、传输，然后重组。所有这些主题综合起来就是所谓的网络互联（internetworking）。
当网络规模变大时又会出现新的问题。城市可能出现交通堵塞、缺少可用的电话号码，并且很容易迷路。没有多少人会在自己家附近发生这些问题，但扩大到全市范围内这些问题可能就是个大问题。网络规模变大时仍能工作良好的设计被说成是可扩展的（scalable）。
第三个设计问题是资源分配。网络基于其底层的资源（比如传输线路的容量）向主机提供服务。要做好这些工作，它们需要一些分配资源的机制，使得一台主机不会太多地干扰到另一台主机。
许多网络设计根据主机的短期需求变化动态共享网络带宽，而不是给每个主机分配可能用也可能不会用的固定比例带宽。这种设计称为统计复用（statistical multiplexing），意味着根据统计需求来共享带宽。这种复用可以用在低层次的单条链路上，或者较高层次的网络层，甚至用在网络的应用层上。
在每一层都会发生的一个分配问题是，如何保持快速发送方不会用数据把慢速接收方淹没。这个问题的解决经常使用了从接收方到发送方的反馈机制。这个主题就是流量控制（flow control）。有的时候还会出现网络超载问题，因为太多的计算机要发送太多的流量而网络又没有能力传递所有的数据包。这样的网络超载称为拥塞（congestion）。一种策略是当发生拥塞时，每台计算机都减少具对网络的带宽需求。这种策略可用于所有层次。
有趣的是我们可以观察到网络已经不单只有简单的带宽，它可以提供更多的资源。对于诸如传递视频直播的应用来说，传递的及时性非常重要。大多数网络必须为那些需要这种
实时（real-time）传递的应用程序提供服务，与此同时，它们还必须为那些要求高吞吐量的应用程序提供服务。服务质量（Quality of service）是给予调和这些竞争需求机制的名称。
最后一个主要的设计问题是如何保护网络抵御各种不同的威胁。我们前面提到的一种威胁是通信窃听。提供保密性（confidentiality）的机制能抵御这种威胁，并且它们可被用在多个层次。认证（authentication）机制防止有人假冒他人身份，它们可以用来告知你一个伪装成真实银行的假银行网站，或者蜂窝网络用来检查一个电话真的是从你的手机打出去因而必须由你来支付电话账单。其他的完整性（integrity）机制则可以防止消息发生诡秘的变化，比如把“从我的账号中扣除10美元”改成“从我的账号中扣除1000美元”。所有这些设计都基于加密技术，我们将在第8章学习这方面的知识，
1.3.3 面向连接与无连接服务
下层可以向上层提供两种不同类型的服务：面向连接的服务和无连接的服务。在这一小节中，我们将介绍这两种类型的服务，并且考察两者之间的区别。
面向连接的服务（connection-oriented service）是按照电话系统建模的。当你想给某人打电话时，首先要拿起话机，拨对方的号码，然后说话，最后挂机。类似地，为了使用面向连接的网络服务，服务用户首先必须建立一个连接，然后使用该连接传输数据，最后释放该连接。这种连接最本质的方面在于它像一个管道：发送方把对象（数据位）压入管道的一端，接收方在管道的另一端将它们取出来。在绝大多数情况下，数据位保持原来的顺序，所以数据位都会按照发送的顺序到达。
在有些情况下，当建立一个连接时，发送方、接收方和子网一起协商（negotiation）一组将要使用的参数，比如最大的消息长度、所要求的服务质量以及其他一些问题。一般情况下，一方提出一个建议，另一方接受或拒绝该建议，甚至提出相反的建议。电路（circuit）是与资源关联的连接的另一个名字，比如具有固定的带宽。这个概念可追索到电话网络，在电话网络中，一条电路就是通过铜线传送电话交谈内容的路径。
与面向连接服务相对应的是无连接服务（connectionlessservice），这是按照邮政系统建模的。每个报文（信件）都携带了完整的目标地址，每个报文都由系统中的中间节点路由，而且路由独立于后续报文。报文（message）在不同的上下文中有不同的称呼；数据包/包（packet）是网络层的报文。如果中间节点只能在收到报文的全部内容之后再将该报文发送给下一个节点，那么我们就称这种处理方式为存储-转发交换（store-and-forward switching）。有别于此的另一种处理方式是在报文还没有被全部接收完毕之前就向下一个节点传输，这种处理方式称为直通式交换（cut-through switching）。通常来说，当两个报文被发往同一个目的地时，首先被发送的报文将会先到达。然而，先发送的报文可能被延迟，因而后发送的报文比它先到达，这种情况也是有可能发生的。
每个服务都可以用一个服务质量（quality of service）来表述其特征。有些服务是可靠的，意味着它们从来不丢失数据。一般情况下，一个可靠服务是这样实现的：接收方向发送方确认收到的每个报文，因而发送方可以据此保证报文已经到达接收方。确认过程本身要引入额外的开销和延迟，通常这是值得的，但有时也不一定需要。
最适合用可靠的面向连接服务的一种典型情形是文件传输。文件的拥有者希望保证所有的数据位都能够正确地到达接收方，而且到达的顺序与发送的顺序相同。如果一种文件传输服务偶尔会出现乱码或者丢失数据位，即使它的传输速度再快，恐怕也很少有客户会愿意使用它。
可靠的面向连接服务有两个细微的变异形式：报文序列和字节流。在前一种变异中，报文的边界始终得到保持。。发送两个1024字节的报文，收到的仍然是两个独立的长度为
1024字节的报文，而绝不可能变成一个长度为2048字节的报文。在后一种变异中，该连接只是一个字节流，没有任何报文边界。当2048个字节到达接收方时，接收方无法判断发送方发出的是一个长度为2048字节的报文，还是两个长度为1024字节的报文，或者是2048个长度只有1字节的报文。如果一本书的每一页都当作单独的一个报文传输，通过网络发送给一台照排机，此时保持报文的边界可能非常重要。另一方面，在下载一个DVD电影时，只需要一个从服务器到用户计算机的字节流。此时电影中的报文边界并不相关。
对于有些应用，因确认而引入的传输延迟是不可接受的。比如说IP语音（voice over IP）采用的数字语音传输就是这样一个应用。对于电话用户来说，他们宁可时不时地听到线路上有一点噪音，也无法容忍因等待确认而带来的延迟。类似地，当传输一个视频会议时，有少数的像素错误不算什么问题，但是让图像停顿下来纠正传输错误则让人不可接受。
并不是所有的应用都要求面向连接的服务。例如，垃圾邮件发送者给许多用户发送电子垃圾邮件，它们可能并不愿意只为了发送一个邮件就建立连接，然后再拆除连接。百分之百的可靠递交并不那么重要，特别是当它需要付出更多的代价时。所需要的只是一种发送单个报文的方法，这个报文将以极高的概率到达目的地，但不是必须确保到达目的地。不可靠（意味着没有被确认）的无连接服务通常称为数据报服务（datagram service），它与电报服务非常类似，一般不会给发送方反馈任何确认消息。尽管它是不可靠的，但在大多数网络中这是一种占主导地位的传输形式，至于个中的原因我们马上就会明白。
在其他情形下，的确需要这种无须建立连接就可发送一个报文的便利性，但是可靠性仍然是基本需求。有确认的数据报服务（acknowledged datagram service）就是为这些应用提供的一类服务。这就像在寄挂号信时要求一个回执一样。当发送方收到回执时可绝对相信这封信已经被送到对方手中，肯定没有在投递的途中丢失。手机上的文本消息就是一个实例。
还有另外一种服务是请求-应答服务（request-replyservice）。在这种服务中，发送方传输一个包含了某个请求的数据报；接受方以一个包含了请求结果的应答数据报作为反馈。请求-应答服务通常用在客户机-服务器模型中：客户机发出一个请求，然后服务器对此做出响应。例如，一个手机客户向地图服务器发出一个请求，要求查询其当前位置的地图数据。图1-16概括了上面讨论的服务类型。
图1-16 6种不同类型的服务
使用不可靠连接的概念刚开始可能会令人感到疑惑不解。毕竟，为什么会有人愿意舍弃可靠通信而选择不可靠的通信呢？首先，在给定的层次并不是总能使用可靠通信（可靠通信的含义是指有确认）。例如，以太网并没有提供可靠通信。有些数据包可能偶尔会在传输过程中被损坏，上层协议必须处理这个问题。尤其是，许多可靠服务是建立在不可靠数据报服务之上的。其次，为了提供可靠服务而引入的固有延迟可能令人不可接受，特别在诸如多媒体的实时应用中，更是无法忍受额外的延迟。由于这些原因，可靠通信和不可靠通信将并存在任何一个网络中。
1.3.4 服务原语
一个服务由一组原语（primitive）正式说明，用户进程通过这些原语（操作）来访问该服务。旨将对等实体所执行的动作报告给用户。如果协议栈位于操作系统中（大多数情况是这样的），则这些服务原语通常是一些系统调用。这些系统调用会陷入内核模式，然后在内核模式中取代操作系统来控制机器发送必要的数据包。
可用的原语取决于底层所提供的服务。面向连接服务的原语与无连接服务的原语是不同的。举一个最小的服务原语例子，为了实现一个可靠的字节流，可以考虑采用如图1-17所示的原语。这些原语对于Berkeley套接字接口迷非常熟悉，因为原语基本上就是这种接口的简化版本。
原语含义
LISTEN 阻塞操作，等待入境连接请求
CONNECT 与等待中的对等实体建立连接
ACCEPT 接受来自对等实体的入境连接请求
RECEIVE 阻塞操作，等待入境报文
SEND 给对等实体发送一个报文
DISCONNECT 终止一个连接
图1-17 为简单面向连接服务提供的6个服务原语
这些原语在客户机-服务器环境下可用来实现“请求-应答”交互式应用。为了展示原语是如何工作的，我们给出一个有确认数据报服务的简单协议实现。
首先，服务器执行LISTEN，表示它已经准备好接收入境连接。通常实现LISTEN的式是将它做成一个阻塞的系统调用。在执行了LISTEN原语之后，服务器进程被阻塞，直到有连接请求到来为止。
接着，客户进程执行CONNECT原语，以便与服务器建立连接。CONNECT调用需要指定跟谁建立连接，所以它可能带有一个参数来指定服务器的地址。然后，操作系统通常会向对方发送一个数据包，请求建立连接，如图1-18中（1）所示。客户进程被挂起，直到有应答为止。
图1-18 使用有确认数据报的一个简单客户机-服务器交互过程
当该数据包到达服务器时，操作系统看到这是一个请求连接包，它就检查是否存在一个监听进程。如果刚好有个监听进程，它就解除该监听进程的阻塞，然后用ACCEPT调用创建连接。为了接受连接，服务器给客户进程发送一个响应，如图1-18中（2）所示。接收到该响应报文后客户进程就得到解除恢复运行状态。这时候客户机和服务器都在运行，并且已经建立了一个连接。
在现实生活中，与此协议类似的一种情况是消费者（客户）打电话给一家公司的客户服务经理。每天开始上班后，服务经理就坐在他的电话机旁准备接电话。稍后，一个客户拨了电话，当服务经理拿起电话后，他和客户之间的连接便建立起来了。
下一步是服务器执行RECEIVE，准备接收第一个请求。通常情况下，一旦服务器从，LISTEN的阻塞状态被释放后，会马上执行RECEIVE，这时确认消息往往还没有到达客户方。RECEIVE调用再次阻塞了服务器。
然后，客户执行SEND发送它的请求，如图1-18中（3）所示，接着执行RECEIVE等待服务器应答。请求数据包到达服务器后，首先操作系统解除服务器进程的阻塞，使得服务器进程能处理该客户请求。处理完该请求工作后，服务器通过SEND将请求的执行结果送回给客户，如图1-18中（4）所示。该数据包到达客户后，客户进程被操作系统解除阻塞，然后检查服务器返回的结果。如果客户还有其他的请求，它现在可以继续发送这些请求。
如果客户的任务已经完成，则它通过执行DISCONNECT终止当前连接，如图1-18中（5）所示。一般情况下，发起DISCONNECT的是一个阻塞调用，该调用将客户进程挂起，并且给服务器发送一个包，表明客户已经不再需要该连接，如图1-18中（5）所示。在服务器收到这个包后，它也发出一个自己的DISCONNECT，作为对客户终止连接的确认并释放该连接，如图1-18中（6）所示。在服务器的包到达客户机后，客户进程被解除阻塞恢复运行，至此该连接被正式终止。综上所述，这就是面向连接的通信过程。
当然，生活不会总是这么简单。这里很多地方都有可能出现错误情况。时间顺序可能会出错（比如CONNECT在LISTEN之前完成）、数据包可能会丢失，等等。我们将在后面的章节中详细讨论这些问题以及如何处理的解决方案。而此刻图1-18只是简要地说明了客户机-服务器之间一次基于有确认数据报的通信过程，采用有确认的数据报服务，因而忽略了数据包的丢失情况。
既然完成这个协议总共需要6个分组，人们可能会疑惑为什么不使用无连接协议呢？这个问题的答案是在一个完美的环境下采用无连接协议是可以的，此时只需要两个数据包：一个用于请求消息，另一个用于应答消息。然而，无论在哪个方向上只要出现很大的报文（比如1 MB大小的文件），传输错误、丢失数据包等都有可能发生，因此情况就发生变化了。如果应答消息包含了几百个数据包，其中一些数据包可能会在传递过程中丢失，那么，客户如何知道是否有数据丢失了呢？客户如何知道最后接收到的数据包就是服务器真正发送的最后一个数据包呢？假如客户还要请求第二个文件，那么客户如何区别接收到的数据包1到底属于第二个文件，还是属于第一个文件（因被延迟而迟到的）呢？简而言之，实际上，在一个不可靠的网络上，简单的“请求-应答”协议往往是无法胜任工作需要的。在第3章中，我们将详细地学习各种协议，看看它们如何解决这些问题以及其他的一些问题。现在，我们只要明白在两个进程之间有一个可靠的、有序的字节流，有时候真的是非常的方便。
1.3.5 服务与协议的关系
服务和协议是两个截然不同的概念，它们之间的区别非常重要，我们有必要在这里再次强调。服务是指某一层向它上一层提供的一组原语（操作）。服务定义了该层准备代表其用户执行哪些操作，但是它并不涉及如何实现这些操作。服务与两层之间的接口有关，低层是服务提供者，而上层是服务用户。
与此不同的是，协议是一组规则，规定了同一层上对等实体之间所交换的数据包或者报文的格式和含义。对等实体利用协议来实现它们的服务定义，它们可以自由地改变协议，只要不改变呈现给它们用户的服务即可。按照这种方式，服务和协议是完全相分离的，这是任何一个网络设计者应该很好理解的关键概念。
这里为了重复一下这个关键点，服务涉及层与层之间的接口，如图1-19所示。相反，协议涉及不同机器上两个对等实体之间发送的数据包。不能混淆这两个概念，这点非常重要。
图1-19 服务和协议之间的关系
值得用编程语言来对这两个概念作一个类比。服务就好像是面向对象语言中的抽象数据类型或者对象，它定义了在对象上可以执行的操作，但是并没有说明如何实现这些操作。而协议与服务的具体实现有关，它对于该服务的用户是完全不可见的。
许多老的协议并没有将服务和协议区分开。实际上，一个典型的层可能有一个“SEND PACKET”服务原语，并且该原语有个参数；参数就是用户提供的一个指针，指向一个已经完全装配好的数据包。这样的一种设计意味着协议的任何一点改变都立即会暴露给用户。现在，大多数的网络设计者都把这样的设计视为一种严重的失误。
1.4 参考模型
既然我们已经讨论了抽象的层次网络，现在是时间看一些网络实例了。我们将讨论两个重要的网络体系结构：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。虽然与OSI模型相关的协议没有被任何人所用，但实际上，该模型本身具有相当普遍意义，并仍然有效；它对讨论网络体系结构中每一层的功能还是很重要。TCP/IP协议模型则具有相反的特性：模型本身没有多大用处，但它的协议却已经广为流传。正是基于这样的原因，我们将详细考察这两个模型。而且，有时候你从失败中学习到的东西比从成功中学到的更多。
1.4.1 OSI参考模型
OSI模型如图1-20所示（省略了物理介质）。该模型基于国际标准化组织（ISO，International Standards Organization）的提案，作为各层协议迈向国际标准化的第一步（Day 和Zimmermann，1983），并且于1995年进行了修订（Day，1995）。这个模型称为ISO的开放系统互连（OS1，Open Systems Interconnection）参考模型，因为它涉及如何连接开放的系统——即那些为了与其他系统通信而开放的系统。为了简短起见，我们将它简称为OSI 模型。
图1-20 OSI参考模型
OSI模型有7层。适用于这7层的基本原则简要概括如下：
（1）应该在需要一个不同抽象体的地方创建一层。
（2）每一层都应该执行一个明确定义的功能。
（3）每一层功能的选择应该向定义国际标准化协议的目标看齐。
（4）层与层边界的选择应该使跨越接口的信息流最小。
（5）层数应该足够多，保证不同的功能不会被混杂在同一层中，但同时层数又不能太多，以免体系结构变得过于庞大。
下面我们从最底层开始，依次讨论该模型中的每一层。请注意，OSI参考模型本身并不是一个网络体系结构，因为它并没有定义每一层的服务和所用的协议。它只是指明了每一层应该做些什么事。然而，ISO已经为所有层都制定了相应的标准，虽然这些标准并不属于参考模型本身。每个协议都是作为单独的国际标准发布的。模型（部分地）得到了广泛的使用，尽管与之相关的协议早已被遗忘多时。
物理层
物理层（physical layer）关注在一条通信信道上传输原始比特。设计问题必须确保当一方发送了比特1时，另一方收到的也是比特1，而不是比特0。这里的典型问题包括用什么电子信号来表示1和0、一个比特持续多少纳秒、传输是否可以在两个方向上同时进行、初始连接如何建立、当双方结束之后如何撤销连接、网络连接器有多少针以及每一针的用途是什么等。这些设计问题主要涉及机械、电子和时序接口，以及物理层之下的物理传输介质等。
数据链路层
数据链路层（data link layer）的主要任务是将一个原始的传输设施转变成一条没有漏检传输错误的线路。数据链路层完成这项任务的做法是将真实的错误掩盖起来，使得网络层看不到。为此，发送方将输入的数据拆分成数据帧（data frame），然后顺序发送这些数据帧。一个数据帧通常为几百个或者几千个字节长。如果服务是可靠的，则接收方必须确认正确收
网络基础及应用练习试题.doc
网络基础及应用练习试题 1.关于计算机通信，下列说法中正确的是________。a. 计算机网络通信协议就是在计算机进行通信时双方规定使用英文还 是使用中文b. 电话是一种通信介质c. 网卡是一种通信介质d. 计算机之间可以进行无线通信2.在internet上使用的基本通信协议是________。a. ipx/spxb. netbuic. tcp/ipd. novell3.电子邮件的实质是________。a. 传真b. 文件c. 浏览d. 电报4.以下网址的表示中，正确的是________。a. https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,b. http://www,sina,com,cnc. www@https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,d. www@sina,com,cn5.下列设备中，属于通信介质的是________。a. 计算机、双绞线、光纤b. 双绞线、光纤、同轴电缆c. 计算机、网卡、双绞线d. 双绞线、网卡、微波6.以下ip地址中，正确的是________。a. 192b. 192.168c. 192.168.0d. 192.168.0.17.以下ip地址中，正确的是________。 a. 202,26,79,81 b. 192.168.0.1 c. 202;1;96;1 d. 202-96-199-18.关于url，以下________是错误的。a. url就是统一资源定位b. 网页的网址是一种urlc. https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,是“上海热线”主页的urld. ywgh@https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,可能是某个网页的url9.在网址 https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,中，http表示________。a. 超文本b. 超级链接c. 文件传输协议d. 超文本传输协议10.在internet中，
《计算机网络基础与应用配套练习(第二版)》参考答案
《计算机网络基础与应用配套练习》参考答案 （2017年7月改） 模块一计算机网络基础 任务一认识网络 一、填空题 1．通信设备、线路、资源共享、数据通信 2．资源共享、数据通信 3．终端 4．局域网、城域网 5．地址围、传输介质、建筑物、单位 6．网络启动芯片 7．工作站、服务器 8．对等网、工作站/服务器网 9．传输介质、拓扑结构、访问控制方式 10．LAN 11．远程网、局域网 12．Internet、信息系统 三、判断题 四、解答题 1．什么是计算机网络？它有哪些功能？举例说明计算机网络的应用。 答：计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络要实现资源共享和数据通信功能；主要应用有网络会议、电子商务、网上办公、网上交流、网络影音等。 2．计算机网络可分为几类？网络系统可由哪些系统构成？ 答：计算机网络按其拓扑结构分为星形结构、总线形结构、环形结构、树形结构 星形：传输快，网络构形简单，建网容易，便于控制和管理，但可靠性低，网络共享能力差。 总线形：网络结构简单、灵活，可扩充性能好，可靠性高，速度快，成本低，但实时性较差。 环形：结构简单，可靠性高，但不便于扩充，系统响应延时长，信息传输效率相对较低。 树形：网络成本低，结构简单，扩充方便、灵活。
3．典型的局域网络硬件由哪些部分组成？并说出各部分的作用。 答：局域网硬件包括交换机、网卡、路由器等。 网卡是网络接口卡的简称，是计算机与网络之间的连接设备； 交换机是组成网络系统的核心设备，用于实现计算机之间的连接； 路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备。 4．简述计算机网络软硬件的基本组成。 答：计算机网络硬件由计算机或终端设备、传输介质、网络设备组成；计算机网络软件由网络操作系统、网络协议和网络应用软件组成。 5．通信网中常用的通信传输介质有哪几种？ 答：常见的通信传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤、无线微波、低轨卫星信号、蓝牙。 任务二认识网络标识及通信协议 一、填空题 1．国际标准化组织 2．逻辑链路子层、媒体访问控制子层 3．TCP/IP 4．传输控制协议/网际协议 5．网络号、主机号 6．IP地址 7．32、128 8．网络号、主机号 9．网络层、应用层 10．802.3 三、判断题 四、解答题 1．什么是计算机网络协议？其作用是什么？ 答：网络通信协议就是网络设备进行正常通信的一套规则，这套规则可以理解为一种彼此都能听得懂的公用语言。它是网络中设备以何种方式交换信息的一系列规定的组合，它对信息交换的速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等许多参数做出定义。 2．什么是计算机局域网？它由哪几部分组成的？ 答：局域网指在有限的地理围构作的计算机网络，它是计算机硬件和传输介质的结合，典型特征是位
计算机网络基础教学大纲
计算机网络基础教学大纲 《计算机网络基础(第3版)(计算机技术专业)》系统地讲述了计算机网络的基本知识和技术，并采用图文结合的方式介绍了Windows M网络的使用和基本操作方法。全书共分九章，第一章主要介绍计算机网络的概念和发展，包括：Internet网的基本概念和操作方法；第二章介绍数据通信基础；第三章介绍计算机网络的体系结构和IEP,／IP协议；第四章介绍计算机局域网技术；第五章介绍网络安全和管理的概念，第六章和第七章介绍Windows NT网络的使用和管理；第八章介绍最新的Windows 2000的特性和升级方法；第九章安排了一些有针对性的实验指导。 《计算机网络基础(第3版)(计算机技术专业)》既注重基本理论和基本概念的阐述，又力图反映计算机网络的一些新技术，内容简要实用，通俗易懂。各章均安排一定的思考练习题，针对性强，便于组织教学和培训。 目录 第一章 绪论 第一节 计算机网络概念 一、为什么使用网络 二、计算机网络的形成 三、计算机网络的分类 第二节 计算机网络功能与服务 一、网络基本功能 二、网络基本服务 第三节 网络的结构 一、网络基本模块 二、网络的拓扑结构 三、网络组织方法 第四节 计算机网络的发展
一、高速网络技术 二、综合服务数据网．ISDN技术 三、无线网络技术 四、智能网络技术 第五节 Internet网络简介 一、基本概念 二、连接Internet网 三、访问Internet网 思考练习题 第二章 数据通信基础 第一节 基本概念 一、数据信息和数据通信 二、信道和带宽 三、传输速率与传输方向 第二节 数据传输方式 一、基带传输 二、频带传输 三、宽带传输 四、串行传送与并行传送 五、同步方式 第三节 数据交换技术 一、线路交换 二、存储交换 第四节 系统连接方式 第五节 数据传输设备 一、传输系统模型 二、传输介质
计算机网络基础知识试题及答案
2006年事业单位招考专业知识考试计算机基础知识理论试题答案附后 （一）单选题（选择最佳答案） 5．在资源管理器窗口中，被选中的文件或文件夹会__b_____。 A．加框显示B．反像显示 C．加亮显示D．闪烁显示 23．一张1.44Ｍ容量软盘，大约可存储_____a_______个中文字。 A．72万B．144万 C．14万D．720万 24．对3寸软盘进行写保护应将_________b_____。 A．封上写保护口B．将写保护口留空 C．在盘面贴上用户标签D．改变磁盘的容量 31．计算机存储器的容量以字节为单位。一个字节由___b___个二进制位组成。 A．1 B．2 C．8 D．16 44．在Access97的表中，通常称一个表列为______b___。 A．1个记录B．1个字段 C．1个表页D．1个关系 51．在拨号入网时，当线路接通后MODEM会发出声音，称为_____c____。 A．电铃声B．开机声 C．握手声D．电波声 （二）多选题 1．在Windows98中，以下关于剪贴板的描述，正确的有__acd______。 A．关闭Windows98后，剪贴板中的内容将消失 B．各次剪切或复制到剪贴板的内容，将导致剪贴板的内容越积越多 C．剪贴板的内容可以粘贴到多个不同的应用程序中 D．剪贴板中只保存有最后一次剪切或复制的内容 2．Windows98的桌面上一般包含有下列元素______acd______。 A．开始按钮B．显示器屏幕 C．快捷图标D．任务栏 3．在资源管理器中，查找文件的方式有_____bcd_______。 A．按照建立文件的操作者姓名 B．按需要查找的文件或文件夹的名称 C．按照文件最后的修改日期 D．按高级方式查找（可以给出需要查找文件的某些特征、状况） 4．如果在桌面上打开了多个窗口，使其中一个窗口变为当前窗口，可以____abd_____。A．单击位于任务栏中对应的任务按钮 B．将光标移到非当前窗口的可见部分，单击鼠标的右键 C．在桌面的背景部分双击鼠标左键 D．将光标移到非当前窗口的可见部分，单击鼠标的左键 5．当前常见的序号码有_____cd________。 A．五笔字型码B．表形码
计算机网络基础
1. 计算机网络是计算机技术与（）技术紧密结合的产物。(3分) A、B、C、D、 A、通信 B、软件 C、信息 D、电话 2. 计算机网络中，（）主要用来将不同类型的网络连接起来。(3分) A、B、C、D、 A、集线器 B、路由器 C、中继器 D、网卡 3. 接入Internet的电脑必须装有（）。(3分) A、B、C、D、 A、Word B、Excel C、TCP/IP D、HTML 4. 局域网的网络软件主要包括网络数据库管理系统、网络应用软件和（）。 (3分) A、B、C、D、 A、工作站上的软件 B、网络操作系统 C、网络传输协议 D、网络互联 5. 局域网的网络硬件主要包括网络服务器、工作站、（）和通信介质。 (3分) A、B、C、D、 A、计算机 B、网卡
C、网络拓扑结构 D、网络协议 6. 局域网的英文缩写是（）。(3分) A、B、C、D、 A、URL B、ISP C、WAN D、LAN 7. 局域网中常用的通信介质包括（）。(3分) A、B、C、D、 A、同轴电缆、光纤和双绞线 B、有线介质和无线介质 C、光纤和微波 D、卫星和电缆 8. 目前局域网的传播介质（媒体）主要是同轴电缆、双绞线和（）。(3 分) A、B、C、D、 A、通信卫星 B、公共数据网 C、电话线 D、光纤 9. 目前因特网还没有提供的服务是（）。(3分) A、B、C、D、 A、文本传送 B、电子函件 C、远程使用计算机 D、电视广播 10. 网卡的主要功能不包括（）。(3分) A、B、C、D、
A、网络互联 B、将计算机连接到通信介质上 C、实现数据传输 D、进行电信号匹配 11. 网络中的任何一台计算机必须有一个地址，而且（）。(3分) A、B、C、D、 A、不同网络中的两台计算机的地址允许重复 B、同一个网络中的两台计算机的地址不允许重复 C、同一网络中的两台计算机的地址允许重复 D、两台不在同一城市的计算机的地址允许重复 12. 下列叙述正确的是（）。(3分) A、B、C、D、 A、各种网络传输介质具有相同的传输速率和相同的传输距离 B、各种网络传输介质具有不同的传输速率和不同的传输距离 C、各种网络传输介质具有相同的传输速率和不同的传输距离 D、各种网络传输介质具有不同的传输速率和相同的传输距离 13. 一座办公大楼内各个办公室中的微机进行联网，这个网络属于（）。 (3分) A、B、C、D、 A、WAN B、LAN C、MAN D、CAN 14. 广域网是按照( )来分的。 (3分) A、B、C、D、 A、网络使用者 B、信息交换方式 C、网络作用范围 D、传输控制协议 15. 在计算机网络中，软件资源共享指的是( )。(3分)
网络基础及其应用
网络基础及其应用 考试要求: 1．知道什么是计算机网络、局域网、广域网、因特网。了解局域网的拓扑结构。 2．了解因特网的基本功能及因特网中网站地址的结构名的组成、网页文件名的一般形式。知道IP地址和域名的含义。 3．知道上网要自觉遵守我国有关互联网络管理安全法规，明确学习使用因特网的目的。 4．了解电子邮件地址的结构及其含意。 知识要点: 1、计算机网络是指把地理上分散的多台独立自主的计算机通过软件、硬件设备互联,以实现资源共享和信息交换的系统。 2、根据计算机网络的覆盖范围和计算机之间连接的距离,可将网络分为局域网(LAN)和广域网(WAN)。 3、在局域网中常见的拓扑结构有星形、总线形、环形等。 4、因特网,又称互联网或Internet是目前世界上最大的一个广域网, 他由世界各地的计算机网络互联而成。 5、路由器是一台配备了专门软件的用于完成网络互联工作的专用计算机,它可以连接多个网络。 6、常用的网络传输线有双绞线、同轴电缆、光纤等。 7、接入因特网的常见方式:通过电话拨号上网、ISDN(综合业务数字网)、ADSL(非对称数字式用户线)、DDN专线、基于有线电视网的Cable Modem、无线上网等。 8、Modem即调制解调器,它的作用是:将计算机的数字信号转换为能够在线路上
传输的模拟信号;对于接收到的模拟信号,则由它再解调为数字信号,以便计算机能够识别。 9、TCP/IP网络中的每台主机都会被分配一个用于标识该计算机逻辑地址,该地地址称为IP地址。 10、IP地址由数字组成,分成4段,每段由0~255的数字组成,中间用圆点分隔。例如61.144.17.84是广州教研网站的主机的IP地址。在因特网中,每个IP地址都是唯一的,根据IP地址就能准确地标识连接到因特网上的任一台主机。 11、域名是一行规定格式的文字,由多个部分组成,每个部分用圆点分隔,指定的范围从右到左逐步缩小。例如https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,是网易网站的域名。 12、最高层域名又称顶级域名,它表示国别或在美国注册的机构类别。由于因特网起源于美国,故在美国注册的顶级域名不使用表示国别的顶级域名而使用下面列出的顶级域名: edu 教育及研究机构gov 政府机构net 网络服务机构 com 商业机构cn 中国 13、把域名翻译成IP地址的软件称为”域名系统DNS”。 14、因特网是用统一资源定位(URL)来唯一标识网页文件的,URL的一般形式为: https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,/ news/index.htm 在IE浏览器中输入https://www.wendangku.net/doc/545176141.html,/ news/index.htm就可以直接访问到广州视窗的新闻页面了。 其中http 是指超文本传输协议。 因特网的常见功能：信息浏览、电子邮件（E-mail）、文件传输、远程登陆 15、WWW又称万维网,是英文world wide web第一个字母的简称,是由无数网页组合在一起的网页世界。 16、浏览网页的常规操作:
计算机网络基础教案
计算机网络基础教案Newly compiled on November 23, 2020
《计算机网络基础》课程教案 教学过程 一、复习或导入 计算机网络是计算机科学技术的主要研究和发展方向之一，目前在社会上已广泛应用，本章向大家介绍计算机网络的基本知识，使同学深化计算机基础知识，提高计算机的应用技能，以适应信息社会发展的需要。本章的操作在全国一级中占10分，而高校一级中占20分，主要考使用Outlook2000收发电子邮件题目难度不大，望大家在认真做好相关实验，争取在考试中拿到满分。 二、讲授新课（教学环节设计、具体实施步骤） 1.计算机网络的发展 计算机网络发展的阶段划分 在20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（Semi-Automatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远
程距离的雷达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机上进行集中处理与控制。世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，由美国高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）组织研制成功的。该网络称为ARPANET，它就是现在Internet的前身。 随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。 第一阶段：诞生阶段 20世纪60年代中期之前的第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2 000多个终端组成的飞机定票系统。终端是一台计算机的外部设备包括显示器和键盘，无CPU 和内存。如图1 随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机（FEP）。当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统已具备了网络的雏形。 第二阶段：形成阶段 20世纪60年代中期至70年代的第二代计算机网络（见图2）是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户提供服务，兴起于60年代后期，典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。主机之间不是直接用线路相连，而是由接口报文处理机（IMP）转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成了资源子图1 图 2
计算机网络基础知识题库完整
计算机网络基础知识参考试题及答案解析 －、单项选择题 （1）广域网一般采用网状拓扑构型，该构型的系统可靠性高，但是结构复杂。为了实现正 确的传输必须采用（）。 I.光纤传输技术Ⅱ.路由选择算法Ⅲ.无线通信技术Ⅳ.流量控制方法 A）I和Ⅱ B）I和Ⅲ C）Ⅱ和Ⅳ D）Ⅲ和Ⅳ 答案：C）解析：网状拓扑结点之间的连接是任意的，可靠性高，结构复杂，广域网基本上都采用这种构型。网状拓扑的优点是系统可靠性高，但是结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法来实现正确的传输。目前实际存在和使用的广域网基本上都是采用网状拓扑 构型。 （2）常用的数据传输速率单位有Kbps、Mbps、Gbps，lGbps等于（）。 A）1×103Mbps B）1×103Kbps C）l×106Mbps D）1×109Kbps 答案：A）解析：本题考查简单的单位换算。所谓数据传输速率，在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特／秒，记做b／s或bps。对于二进制数据，数据传输速率为s＝l／T，常用位／秒千位／秒或兆位／秒作为单位。 lKbps＝1 000bps， lMbps＝1 000Kbps， lGbps＝1 000Mbps。 （3）Internet 2可以连接到现在的Internet上，但其宗旨是组建一个为其成员组织服务的 专用网络，初始运行速率可以达到（）。 A）51.84mbps B)155.520Mbps C）2.5Gbps D)10Gbps 答案：D）解析：Internet 2是非赢利组织UCAID的一个项目，初始运行速率可达10Gbps。 （4）下列哪项不是UDP协议的特性？（） A）提供可靠服务 B)提供无连接服务 C）提供端到端服务 D)提供全双工服务 答案： A）解析：传输层的作用定义了两种协议：传输控制协议TCP与用户数据报服务协议UDP。其中，UDP协议是一种不可靠的无连接协议。 （5）VLAN在现代组网技术中占有重要地位，同一个VLAN中的两台主机（）。 A）必须连接在同一交换机上 B）可以跨越多台交换机 C）必须连接在同一集线器上 D）可以跨业多台路由器 答案：B）解析：同VLAN中的主机可以连接在同一个局域网交换机上，也可以连接在不同的 局域网交换机上，只要这些交换机是互联的。 （6）TCP／IP协议是一种开放的协议标准，下列哪个不是它的特点？（） A）独立于特定计算机硬件和操作系统 B）统一编址方案 C）政府标准 D）标准化的高层协议 答案：C）解析：TCP／IP具有下列特点：①开放的协议标准，免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统；②独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适
计算机网络基础
第一章计算机网络概述 第一节计算机网络的定义与发展 教学目标：1、掌握计算机网络的一般概念；2、了解计算机网络的发展概念 重点难点：计算机网络的概念 教学时数：2 教学方法与手段：讲授法与多媒体相结合 引言：计算机网络是计算机科学技术与通信技术逐步发展、紧密结合的产物，是信息社会的基础设施，是信息交换、资源共享和分布式应用的重要手段。 一、计算机网络的定义及涉及到的四个要点 1、定义：所谓计算机网络，就是利用通信设备和通信线路，将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完美的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络资源共享和信息传递的系统。 2、四个要点：（1）计算机网络包含两台以上的地理位置不同具有自主功能的计算机。 （2）网络中各结点的连接需要一条通道，即由传输介质实现物理互联。 （3）网络中各结点之间互相通信或交换信息，需要有某些约定和规则，这些约定和规则的集合就是协议，其功能是实现各结点的逻辑互联。 （4）计算机网络是以实现数据通信和网络资源（包括硬件资源和软件资源）共享为目的。 3、计算机网络的目的 人们使用网络主要是为了共享资源和进行在线通信。资源包括数据、应用程序和外围设备。 电子邮件是在线通信的经典形式。 二、计算机网络的形成 早在1925年当计算机还处于第一代的电子管时期，美国就建立了一套SAGE（Semi-Automatic Ground Environment）系统，即半自动地面防空系统。该系统将远距离的雷达和其他设备的信息，通过通信线路汇集到一台旋风型计算机，第一次实现了利用计算机远距离地集中控制和人——机对话。SAGE系统的诞生被誉为计算机通信发展史上的里程碑。 1.计算机终端网络。
计算机网络基础与应用课程标准
《计算机网络基础与应用》课程标准 1.概述 1.1课程性质 计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合而形成的新的技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一，也是迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。作为信息类学生应该了解并掌握一定程度的计算机网络与数据 通信的知识及应用。 总时间：课内64学时。学分：4 1.2课程作用 过本课程的学习使学生能够在已有的计算机基础知识、计算机系统结构和计算机原理等基础上，对网络技术有一个系统的、全面的了解；理解计算机网络的体系结构和基本原理，尤其是TCP/IP协议簇和IEEE 802系列，培养实际动手能力，使学生能充分运用并掌握科学的现代化网络管理方法和手段，为本专业服务，为今后能够迅速地适应社会各方面管理工作的需要服务，为Internet开发与管理和局域网的组建、规划和管理打下良好基础，从而为社会培养高素质的现代化信息管理人材。 1.3课程设计 1.3.1课程设计理念： 《计算机网络基础与应用》是计算机网络基础课程中重要的实践环节，是计算机网络基础课程不可分割的组成部分，是将计算机网络的理论知识用于实践的重要过程，是培养高技能应用性人才不可缺少的重要手段之一。本课程包括计算机网络的验证性实验和综合性设计实验两部分。通过实验的学习加深学生对计算机网络的理论知识理解和综合运用理论知识解决实际问题的能力。 1.3.2课程设计思路： 本课程设计是为了巩固计算机网络基础理论教学所学知识、检验教学效果、增强实际动手能力培养的重要实践教学环节。通过本课程设计，使学生加深对计算机网络的理解，熟悉局域网中搭建小型局域网基本方法，培养实际动手能力。并且发挥学生主观能动性，培养学生自我学习的能力
计算机网络基础知识总结资料
计算机网络基础知识总结资料 1、网络层次划分 2、 OSI七层网络模型 3、 IP地址 4、子网掩码及网络划分 5、 ARP/RARP协议 6、路由选择协议 7、 TCP/IP协议 8、 UDP协议 9、 DNS协议 10、 NAT协议1 1、DHCP协议 12、 HTTP协议 13、一个举例 计算机网络学习的核心内容就是网络协议的学习。网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或者说是约定的集合。因为不同用户的数据终端可能采取的字符集是不同的，两者需要进行通信，必须要在一定的标准上进行。一个很形象地比喻就是我们的语言，我们大天朝地广人多，地方性语言也非常丰富，而且方言之间差距巨大。A地区的方言可能B地区的人根本无法接受，所以我们要为全国人名进行沟通建立一个语言标
准，这就是我们的普通话的作用。同样，放眼全球，我们与外国友人沟通的标准语言是英语，所以我们才要苦逼的学习英语。 计算机网络协议同我们的语言一样，多种多样。而ARPA公司与1977年到1979年推出了一种名为ARPANET的网络协议受到了广泛的热捧，其中最主要的原因就是它推出了人尽皆知的TCP/IP 标准网络协议。目前TCP/IP协议已经成为Internet中的“通用语言”，下图为不同计算机群之间利用TCP/IP进行通信的示意图。 1、网络层次划分 为了使不同计算机厂家生产的计算机能够相互通信，以便在更大的范围内建立计算机网络，国际标准化组织（ISO）在1978年提出了“开放系统互联参考模型”，即著名的OSI/RM模型（Open System Interconnection/Reference Model）。它将计算机网络体系结构的通信协议划分为七层，自下而上依次为：物理层（Physics Layer）、数据链路层（Data Link Layer）、网络层（Network Layer）、传输层（Transport Layer）、会话层（Session Layer）、表示层（Presentation Layer）、应用层（Application Layer）。其中第四层完成数据传送服务，上面三层面向用户。 除了标准的OSI七层模型以外，常见的网络层次划分还有TCP/IP四层协议以及TCP/IP五层协议，它们之间的对应关系如下图所示：
计算机网络应用基础试题与答案
计算机网络基础参考试题及答案解析 －、单项选择题 （1）我国在1991年建成第一条与国际互联网连接的专线，与斯坦福大学连接成功，实现者是中国科学院的（ ）。 A）数学所 B）物理所 C）高能所 D）情报所 答案：B） 解析：1991年6月我国第一条与国际互联网连接的专线建成，它从中国科学院高能物理研究所接到美国斯坦大学的直线加速器中心。 （2）关于计算机网络的讨论中，下列哪个观点是正确的？ （ ） A）组建计算机网络的目的是实现局域网的互联 B）联入网络的所有计算机都必须使用同样的操作系统 C）网络必须采用一个具有全局资源调度能力的分布操作系统 D）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的自治计算机系统 答案：D） 解析：目前计算机网络的基本特征有：计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”；联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议，并不要求连入网络的计算机使用相同的操作系统。 （3）广域网覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。它的通信子网主要使用（ ）。 A）报文交换技术 B）分组交换技术 C）文件交换技术 D）电路交换技术 答案：B） 解析：广域网的通信子网主要使用分组交换技术，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互联起来，达到资源共享的目的。 （4）关于城域网建设方案特点的描述中，下列哪些是正确的？ （
） ①主干传输介质采用光纤 ②交换结点采用基于IP交换的高速路由交换机或ATM交换机 ③采用ISO／OSI七层结构模型 ④采用核心交换层，业务汇聚层与接入层3层模式 A）①②④ B）②③ C）①③④ D）①②③ 答案：A） 解析：本题考查城域网建设方案的共同点。目前各 种城域网的建设方案有几个共同点，那就是：传输介质用光纤，交换 结点采用基于IP交换的高速路由交换机或者ATM交换机，在体系结构上 采用核心交换层、业务汇聚层与接入层的3层模式，以适应各种业务需 求、不同协议与不同类型用户的接入需要。 （5）广域网一般采用网状拓扑构型，该构型的系统可靠性高，但是 结构复杂。为了实现正确的传输必须采用（ ）。 I.光纤传输技术 Ⅱ.路由选择算法 Ⅲ.无线通信技术 Ⅳ.流量控制方法 A）I和Ⅱ B）I和Ⅲ C）Ⅱ和Ⅳ D）Ⅲ和Ⅳ 答案：C） 解析：网状拓扑结点之间的连接是任意的，可靠性 高，结构复杂，广域网基本上都采用这种构型。网状拓扑的优点是系 统可靠性高，但是结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法 来实现正确的传输。目前实际存在和使用的广域网基本上都是采用网 状拓扑构型。 （6）常用的数据传输速率单位有Kbps、Mbps、Gbps，lGbps等于（ ）。 A）1×103Mbps B）1×103Kbps C） l×106Mbps D） 1×109Kbps 答案：A） 解析：本题考查简单的单位换算。所谓数据传输速
计算机网络基本教学活动大纲
计算机网络基础教学大纲 适用对象：适用于网络教育、成人教育学生 先修课程：计算机应用基础学时安排：40学时 教材：计算机网络教程（第3版）吴功宜吴英电子工业出版社 教学目的：掌握网络的基本概念、基本原理，对网络结构体系及协议有系统认识，了解计算机网络发展动向，对新技术有一定的认识。 编制说明：由于教学对象与计划内本科生不同及学时的安排，故在教学内容上有比较大的区别，对一些已经过时的内容进行了割舍，淡化了一些理论性很强的内容，加强了实践内容的教学。 考试目的：本课程是为计算机网络应用而设，考试的目的主要考察同学对计算机网络的系统理解程度，明白网络名词术语的含义，掌握计算机网络组网技术、设备及方式，并对新技术的了解。――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― 第一章：计算机网络概论4学时 计算机网络的定义 网络发展史 网络的分类 网络应用 第二章：数据通信与广域网技术8学时 数据通信基本概念：通信模型信道概念信息、数据与信号的概念。 传输介质：介质类型及主要特性。
数据编码技术：数字、模拟数据编码方法，主要数字数据编码方法及特点。传输技术：基带传输技术，频带传输技术，通信信道分析。 复用技术：复用方式分类。 数据交换技术：线路交换报文交换分组报文交换 差错控制方法：差错控制机制 第三章：网络体系结构与网络协议4学时网络体系结构基本概念：网络体系，分层意义，协议组成。 OSI参考模型：基本概念，模型层次，各层功能。 TCP/IP参考模型：模型层次，各层功能。 OSI参考模型与TCP/IP参考模型比较 第四章：局域网基本工作原理7学时局域网技术特点：局域网络概念，技术特点。 局域网拓扑结构：分类及及与物理结构的区别。 IEEE802参考模型 共享局域网工作原理：以太网令牌总线令牌环 局域网技术发展：高速局域网交换式局域网虚拟局域网无线局域网 第五章：局域网组网技术5学时 局域网传输介质 局域网组网设备 局域网组网方法 结构化布线技术 第六章：网络互连技术3学时
计算机网络基础试题及答案
判断题 1、TCP协议提供端到端的差错恢复和流量控制，实现可靠的数据传输。 T.对 2、IP地址是一个B类网地址。 T.对 3、虚电路无须对每个报文分组进行路由选择。 T.对 4、OSPF属于静态路由选择算法。 F.错（动态路由选择算法） 5、通过网络互联层能在任意节点间进行数据包可靠传输。 F.错 6、在 T.对 7、在 F.错 8 F.错 9 况。 T.对 10 F. 11、TCP F.错（ 12 T.对 13、FTP F.错 14、DNS F.错 15、采用 F.错 16 F.错 1 D.让每一个传输的分组带上足够的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正传输差错的方法。 2、保持计时器 H.为防止TCP连接处于长时期空闲而设置的计时器。 3、计算机网络 F.以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。 4、频带传输 A.在模拟通信信道中传输数字信号的方法。 5、ICMP J.具有差错报告、故障诊断与网络控制等功能的网络层协议。
7、网络体系结构 B.计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。 8、路由汇聚 C.用来减少路由表中路由项数量的方法。 9、分组头长度 B.IPv4分组头中16位的长度字段。 10、E-mail G.实现互联网中发送与接收邮件的基本服务功能。 11、半双工通信 H.在一条通信线路中某一时刻仅能单向信号传输的方法。 12、数据链路层 F. 路。 13、ISP D. 14 G.TCP 15、超网 C. 16 B. 17 18 G. 单选题 1、 A.PPP B.TCP C.IP D.ARP 2 A.双绞线 B. C. D. 3、电话交换系统采用的交换技术是______。 A.报文交换 B.分组交换 C.电路交换 D.信号交换 4、在Internet中能够提供任意两台计算机之间传输文件的协议是______。 A.WWW B.FTP C.Telnet D.SMTP
第七章__Internet基础及应用测试题
Internet基础知识测试题 选择题 1.目前世界上最大的计算机网络是。 A）Intranet B）Internet C）Extranet D）Ethernet 2.个人用户接入Internet要首先连接到。 A）ICP B）TCP C）ISP D）P2P 3.Internet的前身是。 A）ARPANET B）NSFNET C）CERNET D）INTRANET 4.以下对IP地址的说法不正确的是。 A）IP地址的主要功能是为了相互区分 B）Internet中计算机的IP地址不可以重复 C）IP地址是可以自己任意指定 D）IP地址采用了二进制 5.Internet上使用的客户机/服务器(Client/Server)模式中，是提出服务请求的主机，而是提供服务的主机。 A）PC机/小型机 B）用户机/客户机 C）客户机/服务器 D）小型机/服务器 6.下列说法不正确的是。 A）IP协议只负责数据的传输，它尽可能传输更多的数据包 B）TCP协议负责数据在主机之间正确可靠的传输 C）TCP/IP协议所采用的通信方式是分组交换 D）多台计算机设置同一个IP地址连接到Internet 7.在IPv6协议中，IP地址由位二进制数组成。 A）32 B）210 C）64 D）128 8.下面的IP地址中属于C类地址的是。 A）61.6.151.11 B）128.67.205.71 C）202.203.208.35 D）255.255.255.192 9.Internet中的主机之间进行通信时，利用子网掩码和IP地址进行运算就可以得到主机的网络地址。 A）与 B）或 C）非 D）加 10.Internet上计算机的域名由多个域构成，域间用分隔。 A）冒号 B）逗号 C）空格 D）句点 11.下面关于域名的说法正确的是。 A）域名是计算机所在的行政区域名 B）使用域名的原因是访问时速度更快 C）域名中最左边的部分是顶级域名 D）域名具有惟一性 12.Internet域名地址中的net代表。 A）政府部门 B）商业部门 C）网络服务器 D）一般用户 13.Internet域名地址中的gov代表。 A）政府部门 B）商业部门 C）网络服务器 D）一般用户 14.以下选项中，不是顶级域名。 A）net B）gov C）www D）com 15.从网址https://www.wendangku.net/doc/545176141.html, 可以看出它是中国的一个的站点。 A）商业机构 B）网络机构 C）政府部门 D）教育机构 16.一个URL地址的一般组成格式从左到右依次为。 A）资源类型，存放资源主机的域名和资源文件名 B）资源类型，资源文件名和存放资源主机的域名 C）主机域名，资源类型，资源文件名 D）资源文件名，主机域名，资源类型 17.URL的作用是。 A）查找主机的地址 B）定位Internet上信息资源的地址 C）域名与IP地址的转换 D）网上文件的文件名 18.下列说法中正确的是。 A）无线上网方式只能用手机上网 B）局域网中的计算机不可以访问Internet C）个人用户先连接到ICP，再通过ICP连接到Internet。 D）笔记本电脑也可以无线上网 19.WWW也被称为“环球网”，它与Internet的关系是。 A）都表示因特网，只不过名称不同 B）WWW是Internet上的一个应用 C）只有通过WWW才能访问Internet D）WWW是Internet上的一种协议 20.如果URL地址以http开始，表示该资源遵循的是协议。 A）纯文本 B）POP3 C）TCP/IP D）超文本传输 21.电子邮件地址的格式是。 A）用户名@主机域名 B）用户名At主机名 C）用户名.主机域名 D）主机名.用户名22.采用POP3方式收发电子邮件时，以下说法中正确的是。 A）发送电子邮件服务器使用SMTP协议 B）接收电子邮件服务器的域名或IP地址，应填入自己的电子邮件地址 C）发送邮件服务器是指电子邮件发送者的计算机 D）接收邮件服务器是指电子邮件接收者的计算机 23.下面关于电子邮件的说法正确的是。 A）如果发送电子邮件时对方没有上网，则电子邮件会丢失 B）可以在任何时间来收发电子邮件 C）换一台计算机或换一个地点后就不可以用原来的账号收发电子邮件 D）网络上的电子邮件地址代表一个IP地址 24.Internet上的服务都是基于一定的协议，文件传输服务基于协议。 A）SMTP B）TELNET C）HTTP D）FTP 25.用户通过Internet接收电子邮件时，用户的电子邮件信箱是设在。 A）用户的计算机上 B）邮电部门的邮件中转站上 C）用户的电子邮件服务器上 D）根本不存在实际的电子信箱 26.匿名FTP服务的含义是。 A）在Internet上没有地址的FTP服务器 B）在Internet上看不到地址的计算机 C）发送匿名信息的计算机 D）允许没有账号的用户登录到FTP服务器 27.以下对于各种网络应用描述不正确的是。 A）论坛可以分为综合类论坛和专题类论坛 B）即时通信是指能够即时发送和接收因特网消息等的Internet业务 C）博客的内容只能自己浏览 D）可以通过手机写博客
计算机网络基础知识汇总
RFC(Reque st For Comments)意为“请求评论”，通常，当某专家提出新的标准或协议，就在RFC上发表，意为征求外界意见，大家可以在其基础上修改与补充，所以RFC编号越大说明越新，RFC包含了因特网几乎所有资料。 对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供方。 只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P 软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。 双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。 路由器是实现分组交换(packet switching)的关键构件，其任务是转发收到的分组，这是网络核心部分最重要的功能。 “交换”(switching)的含义就是转接——把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来。 从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。 电路交换必定是面向连接的。 电路交换的三个阶段： ?建立连接 ?通信 ?释放连接 电路交换传送数据效率较低 报文交换 采用储存转发的方式 不需要建立连接 随时发送，但要加上双方地址信息 所经路径可不同 发送与接收顺序可不同 似日常生活中的邮寄 分组交换 由于报文大小可以不一致，影响通 信效率。分组交换在发送端，先把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段。 “带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。 现在“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”的同义语，单位是“比特每秒”，或b/s (bit/s)。 吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个网络的数据量。
计算机网络基础与应用考试试卷及答案1
《计算机网络基础与应用》模拟试卷二 一、选择题（每题2分） 1.下列 A 拓扑结构网络的实时性较好。 A．环型B．总线型C．星型D．蜂窝型 2.当两个不同类型的网络彼此相连时，必须使用的设备是 B 。 A．交换机B．路由器C．收发器D．中继器 3.下列 C 不是OSI模型中物理层的主要功能。 A．机械特性B．电气特性C．流量特性D．功能特性 4.数据链路层处理的数据单位称为 B 。 A．位B．帧C．包D．段 5.路由器上的每个接口属于一个 C 域，不同的接口属于不同的 B 域。 A．路由B．冲突C．广播D．交换 二、填空题（每题3分） 1.计算机网络可以划分为由资源子网和通信子网组成的二级子网结构。 2.根据计算机网络的交换方式，可以分为电路交换网、报文交换网和分组交换网三种类型。 3.按使用的传输介质划分，信道可以分为有线信道___和__无线信道__两类。 4.按数据传输的方向和时序关系分类，信道可以分为_单工信道__、__半双工信道__和__全双工信道__ 三类。 5.按同步方式划分，交换可以分为同步交换和异步交换两种类型。 6.按占用信道的方式划分，交换可以分为电路交换和分组交换两种类型。 7.按信号分割方式划分，信道共享技术分为频分复用、时分复用、波分复用和码分复用 四种类型。 8.网络层所提供的服务可以分为面向连接服务和无连接两类服务。 9.根据光纤传输点模数的不同，光纤主要分为单模和多模两种类型。 10.MAC地址也称物理地址，是内置在网卡中的一组代码，由12 个十六进制数组成，总长48 位。 11.IEEE 802参考模型将OSI参考模型的数据链路层划分为逻辑链路控制子层与介质访问控制子层。 12.VLAN隔离了广播风暴，同时也隔离了各个不同的VLAN之间的通讯，所以不同的VLAN之间的通 讯是需要有路由来完成的。 13.交叉双绞线的一个RJ45接头要采用568A 线序，另一个RJ45接头要采用568B 线序。 14.IPv6的地址位数增加到了128 位，即16 个字节。 15.网络安全包括物理层安全、系统层安全、网络层安全、应用层安全和管理层安全等几个部分。 三、名词解释（每题5分） 1.时分复用 将整个频带的信道按时间划分成等长的时分复用帧。每个时分复用帧按照用户的数目再划分成等长的时隙。将一个时分复用帧的各个时隙按顺序编号，每一位时分复用的用户都将占有一个编号的时隙。而且对于任意一个时分复用帧来说，一个特定的用户所占用的时隙的编号是固定的。也即，对于一个特定的用户而言，在每一个时分复用帧中都有一个固定的时间片专门为其提供信道的使用服务。
计算机网络技术基础个知识点
《计算机网络技术基础》200个知识点 1. 用一台计算机作为主机，通过通信线路与多台终端相连，构成简单的计算机连机系统。 2. 系统中所有数据处理都由主机完成，终端没有任何处理能力，仅起着字符输入、结果显示等作用。 3. 在大型主机－终端系统中，主机与每一台远程终端都用一条专用通信线路连接，线路的利用率较低。 4. ISO是国际标准化组织。 5. OSI/RM的全称是开放系统互连基本参考模型。 6. OSI/RM共有七层，因此也称为OSI七层模型。 7. 计算机网络是利用通信设备和线路把地理上分散的多台自主计算机系统连接起来，在相应软件（网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等）的支持下，以实现数据通信和资源共享为目标的系统。 8. 现代计算机网络能够实现资源共享。 9. 现代计算机网络中被连接的自主计算机自成一个完整的系统，能单独进行信息加工处理。 10. 计算机网络自主性是指连网的计算机之间不存在制约控制关系。 11. 计算机网络中计算机之间的互连通过通信设备及通信线路来实现。 12. 计算机网络要有功能完善的网络软件支持。 13. 计算机网络中各计算机之间的信息交换必须遵循统一的通信协议。 14. 一个计算机网络是由资源子网和通信子网构成。 15. 计算机网络的资源子网负责信息处理。 16. 通信子网由用作信息交换的通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组成的独立的数据信息系统组成，它承担全网的数据传递、转接等通信处理工作。 17. 网络操作系统建立在各主机操作系统之上的一个操作系统，用于实现在不同主机系统之间的用户通信以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口，以方便用户使用网络。 18. 网络数据库系统可以集中地驻留在一台主机上，也可以分布在多台主机上。向网络用户提供存、取、修改网络数据库中数据的服务，以实现网络数据库的共享。 19. 计算机网络具有信息交换、资源共享、均衡使用网络资源、分布处理、数据信息的综合处理、提高计算机的安全可靠性的功能 20. 信息交换是计算机网络最基本的功能，主要完成计算机网络中各节点之间的系统通信。用户可以在网上收发电子邮件，发布新闻消息，进行电子购物、电子贸易、远程教育等。 21. 资源共享是指网络用户可以在权限范围内共享网中各计算机所提供的共享资源，包括软件、硬件和数据等。这种共享不受实际地理位置的限制。资源共享使得网络中分散的资源能够互通有无，大大提高了资源的利用率。它是组建计算机网络的重要目的之一。22. 在计算机网络中，如果某台计算机的处理任务过重，可通过网络将部分工作转交给较“空闲”的计算机来完成，均衡使用网络资源。 23. 对于较大型综合性问题的处理，可按一定的算法将任务分配给网络，由不同计算机进行分布处理，提高处理速度，有效利用设备。采用分布处理技术往往能够将多台性能不一定很高的计算机连成具有高性能的计算机网络，使解决大型复杂问题的费用大大降低。