第一章 网络和OSI模型
OSI模型七个层的作用及工作原理
OSI模型七个层的作用及工作原理OSI模型，即开放式通信系统互联参考模型，是国际标准化组织(ISO)提出的一个试图使各种计算机在世界范围内互联为网络的标准框架。
OSI模型分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，在本文对这七个层的作用及工作原理做简单介绍。
OSI/RM协议是由ISO(国际标准化组织)制订的，它的基本功能是：提供给开发者一个必需的、通用的概念以便开发完善、可以用来解释连接不同系统的框架。
根据标准，OSI模型分七层，见图1，用这些规定来实现网络数据的传输。
图1 OSI模型1、物理层(Physical Layer)OSI模型的最底层或第一层。
该层包括物理联网媒介，如电缆连线连接器，主要是对物理连接方式、电气特性、机械特性等做一些规定，制订相关标准，这样大家就可以按照相同的标准开发出通用的产品，很明显直流24V与交流220V是无法对接的，因此就要统一标准，大家都用直流24V吧，至于为什么采用24V呢？您就当是争执各方妥协的结果吧。
所以，这层标准解决的是数据传输所应用的设备标准的问题。
物理层的协议产生并检测电压，以便发送和接收携带数据的信号。
尽管物理层不提供纠错服务，但它能够设定数据传输速率并监测数据出错率，网络物理问题，如电线断开，将影响物理层。
用户要传递信息就要利用一些物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在0SI的7层之内，有人把物理媒体当做第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。
如规定使用电缆和接头的类型、传送信号的电压等。
在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，请注意，我们所说的通信仅仅指数字通信方式，因此，数据的单位是比特(位-bit)。
2、数据链路层(Datalink Layer)OSI模型的第二层。
它控制网络层与物理层之间的通信，解决的是所传输的数据的准确性的问题。
数据链路层的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传递。
计算机网络技术(第三版)习题答案
计算机网络技术(第三版)习题答案计算机网络技术(第三版)习题答案第一章：计算机网络基础1. 什么是计算机网络？计算机网络是指通过通信线路和交换设备将分布在不同地理位置的计算机连接起来，互相传递数据和共享资源的系统。
2. 计算机网络的分类计算机网络可以按照尺度分为广域网（WAN）、局域网（LAN）和城域网（MAN）。
按照网络拓扑结构分为总线型、星型、环型和网状型网络。
3. 什么是协议？协议是计算机网络中用于实现通信的一组规则，它规定了数据传输的格式、顺序、错误检测和纠正等方面的规范。
4. OSI模型和TCP/IP模型有什么区别？OSI模型是指开放系统互联参考模型，它将网络通信划分为七个层次，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
TCP/IP模型是互联网协议套件的基础，它将网络通信划分为四个层次，包括网络接口层、网络层、传输层和应用层。
5. 什么是分组交换？分组交换是指在计算机网络中，将传输的数据按照一定的大小进行分割，并在网络中独立传输，到达目的地后再进行重组，以实现高效的数据传输。
第二章：物理层1. 数据传输的基本概念数据传输是指将信息从一个地点传送到另一个地点，通常以比特为单位进行计量。
2. 数据通信的三个基本要素数据通信的三个基本要素包括发送器（发送数据的设备）、接收器（接收数据的设备）和传输介质（用于传输数据的物理媒体，如电缆、光纤等）。
3. 数字信号和模拟信号有什么区别？数字信号是一种离散的信号，它只有两个状态（0和1），可以表示为数字序列。
模拟信号是一种连续的信号，可以表示为不同的幅度和频率。
4. 编码技术编码技术是将数字信号转换为模拟信号或其他形式的过程。
常见的编码技术包括不归零编码、曼彻斯特编码和差分曼彻斯特编码等。
5. 信道的概念和信道的分类信道是指在数据传输过程中用于传输数据的媒体或路径。
信道可以根据传输方向的不同进行分类，包括单工信道、半双工信道和全双工信道。
计算机网络原理 OSI参考模型的特性及数据传输过程
计算机网络原理OSI 参考模型的特性及数据传输过程OSI 参考模型确立了网格互连合作的新除，并不断演进以适应网络技术的新发展。
通过 学习OSI 参考模型7层协议功能后，下面我们再来了解一下OSI 参考模型的特性： • 是一种异构系统互连的分层结构 • 提供了控制互连系统交互规则的标准骨架 • 定义一种抽象结构，而并非具体实现的描述 • 不同系统中相同层的实体为同等层实体;同等层实体之间通信由该层的协议管理 • 相信层间的接口定义了原语操作和低层向上层提供的服务 • 所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务 • 直接的数据传送仅在最低层实现 • 每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。
在OSI 参考模型中，用户A 向用户B 发送数据时，首先用户A 把需要传输的信息（data ）告诉用户A 系统的应用层，并发布命令，然后由应用层加上应用的报头信息送到表示层，表示层再加上表示层的控制信息送往会话层，会话层再加上会话层的控制信息送往传输层。
依此类推，数据报文到达数据链路层，数据链路层加上控制信息和尾层信息，形成数据帧，最后送往物理层，物理层不考虚信息的实际含义，以比特（bit ）流（0和1代码）传送到物理信道（传输介质），到达用户B 系统的物理层。
在B 系统中，将物理层所接收的比特流数据送往数据链路层，以此向上层传送，并在传送过程中拆除控制信息以及尾信息，直到传送到应用层，告诉用户B ，如图2-3所示。
这样看起来好像是对方应用层直接发送来的信息，但实际上相应层之间的通信是虚通信，这个过程可以用一个简单的例子来描述。
一个产品通过生产线进行包装，每经过一个人或者程序将包装一层；将包装好的产品运输到目标地；在目标地想得到该产品，必须进行反包装（也就是拆除包装），将每经过一个人或者程序将拆除一层包装；最终得到产品。
图2-3数据传输过程图2-4中的虚线表示虚拟传递，实线表实际传递。
要将P 数据从用户应用进程PA 传向用户应用进程PB 。
网络层次结构与OSI模型
网络层次结构与OSI模型网络层次结构的发展和OSI模型的建立对于互联网的发展起到了重要的推动作用。
本文将介绍网络层次结构的概念和发展历程，并详细解析OSI模型的七层结构。
一、网络层次结构的概念和发展历程网络层次结构是指将计算机网络划分为多个层次，每个层次负责不同的功能，并通过一定的协议进行通信。
这种分层结构方便了网络的管理和维护，同时也实现了网络的分布式处理和模块化设计。
网络层次结构的发展经历了多个阶段。
最早的网络层次结构是由美国国防部研制的ARPANET提出的，它划分为物理层、数据链路层和网络层三个层次。
后来，随着计算机网络的迅速发展，为了更好地满足不同应用需求，人们提出了更加细致的网络层次结构，如TCP/IP五层结构和OSI七层模型。
二、OSI模型的七层结构OSI模型，即开放系统互连参考模型，是一种将计算机网络按照功能进行划分的模型。
它由国际标准化组织（ISO）在1984年提出，并在1995年修订完成。
OSI模型共分为七层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
1. 物理层物理层是网络中最底层的一层，负责传输比特流。
它定义了物理介质、电器特性和接口等标准，保证数据的正常传输。
2. 数据链路层数据链路层负责将数据转换为帧以在物理网络上传输。
它通过物理地址来寻址，并提供流控制和差错检测等功能，确保数据的可靠传输。
3. 网络层网络层主要负责网络上的寻址和路由。
它将数据包从源主机发送到目标主机，并通过路由选择算法确定最佳路径。
4. 传输层传输层在端到端的通信中承担着重要的角色。
它负责将数据分割为较小的报文段，并通过端口号将数据传输到对应的进程。
5. 会话层会话层建立、管理和终止应用程序之间的对话。
它提供了会话的同步和恢复功能，并支持多个会话的同时存在。
6. 表示层表示层为不同主机的数据格式进行转换和编码，确保数据在网络上正确地传输和解释。
7. 应用层应用层是用户直接使用的层次，它为不同的应用程序提供了各种服务，如电子邮件、文件传输和远程登录等。
第一章计算机网络基础
1. 数据通信 2. 计算机系统的资源共享 3. 进行数据信息的集中和综合处理 4. 能均衡负载，相互协作 5. 提高了系统的可靠性和可用性 6. 进行分布式处理
统速率不用匹配，适于数据通信。 缺点：时延较大，“分组”（或“打包”）的过程比较
复杂，丢包服务质量无保证。
三、计算机网络的产生与发展
1)多用户分时系统，微机
哑终端 虚拟机
主机
T
T
T
T
终端－计算机网络模型
虚实概念
If it's there and you can see it It's REAL If it's there and you can't see it It's
二、计算机网络基本原理
平时常接触的网络
计算机网（局域网，因特网）
计算机和通信技术结合的产物 共享资源
公共交换电话网（Public Switched Telephone Network，PSTN）
有线电视网 电网
电路交换
最早的交换方式，源自电话系统。 建立电路交换的过程：（以打电话为例） 建立链路（象拨打电话并接通，通信的两端接通，便拥有一条实
是一种可以在网络环境中以客户和服务器模式工作的 多功能操作系统。
支持域管理，提供对网络资源管理的一整套解决方案
Unix操作系统
Unix
催生了计算机辅助制造，制造控制系统，实验室模拟和因特网 起源于上个世纪70年代贝尔实验室， 71年用C代码重写 众多版本（没有当今网络，各不相同） 加州大学伯克利分校计算机系统研究小组（CSRG）使用Unix对操作
网络组建 通信协议和OSI模型的理解
网络组建通信协议和OSI模型的理解
在计算机网络中，通信协议和OSI模型的概念非常重要。
通过此实验，希望能够加深用户对通信协议和OSI模型概念的理解。
1．实验目的
了解网络通信协议。
掌握OSI模型的特性，能够清楚明白协议栈及栈间通信的原理。
2．实验环境
Windows操作系统的计算机，具备Internet环境。
3．实验重点及难点
重点理解OSI模型体系结构，以及各层功能。
难点协议栈及栈间通信的原理
4．实验内容
在战斗中，某军队须向位于后方的总部发送一份4页纸的文件。
由于该文件关乎战斗的胜利，属于高度机密文件，所以文件中的每一页应该单独发送。
总部为了理解整个文件的内容而必须收到全部的4页文件。
文件中的每一个单词都被对方加密，再由接受方进行解密。
发送发（军方）通过常规的邮件服务发送邮件，但是需要接受方（总部）的应答以确保文件的安全。
1．思考计算机网络中数据帧之间的通信与现实生活中的信件通信有什么共同点和区别。
2．画出OSI协议的模型结构，并说明每层结构的作用以及各层间的联系。
3．画出数据包通过OSI模型各层传输的示意图。
计算机网络基础-基于案例与实训 第3版 第一章 计算机网络概述
按功能组成：将计算机网络划分为网络终端、网络设备、通信介质、网络协议、网络软件等。
通信介质
是网络中信息传输的载体，常用的有线通信介质包括双绞线、光缆和同轴电缆等，常用的无线通信介质包括微波、红外线和无线电等。
1.1 计算机网络的定义和组成
计算机网络的组成
按功能组成：将计算机网络划分为网络终端、网络设备、通信介质、网络协议、网络软件等。
计算机网络的定义: 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信息系统。
1.1 计算机网络的定义和组成
资源子网
通信子网
路由交换设备
主机
服务器
按功能区域：可以将计算机网络划分为通信子网和资源子网
计算机网络基础 ——基于案例与实训 第三版
学习目标
第1章 计算机网络概述
1．理解计算机网络的定义和组成； 2．了解计算机网络的产生和发展历史； 3．掌握常见网络拓扑结构的特点； 4．理解分层网络体系结构。
目录
计算机网络的定义和组成
1
计算机网络的发展历史
2
计算机网络的分类
3
网络体系结构
4
CONTENTS
2．以分组交换为中心的多主机网络
1.2 计算机网络的发展历史
计算机网络的发展
国际标准化组织于1983年提出了一个使各种计算机能够互连的标准框架——开放式系统互连参考模型OSI。OSI模型是一个开放体系结构。从而使网络的发展走向标准化道路，其最大体现就是Internet的产生。
3．标准化的开放性网络
连接器
优点：结构简单、易于扩充 电缆长度较短、成本低 缺点：可靠性差 故障诊断困难 网络性能较差
《计算机网络技术基础》课程教案
《计算机网络技术基础》课程教案第一章：计算机网络概述教学目标：1. 了解计算机网络的定义、功能和发展历程。
2. 掌握计算机网络的体系结构及其分层模型。
3. 理解计算机网络的分类和应用场景。
教学内容：1. 计算机网络的定义和功能2. 计算机网络的发展历程3. 计算机网络的体系结构：OSI模型和TCP/IP模型4. 计算机网络的分类：局域网、城域网、广域网5. 计算机网络的应用场景：互联网、物联网、企业网络等教学方法：1. 讲授：讲解计算机网络的基本概念和原理。
2. 互动：提问和讨论，帮助学生理解计算机网络的不同类型和应用。
3. 案例分析：分析实际应用场景，让学生了解计算机网络的实际应用。
作业与练习：1. 了解当前互联网的发展状况。
2. 分析日常生活中接触到的计算机网络应用。
第二章：网络通信协议教学目标：1. 理解通信协议的概念和作用。
2. 掌握常见网络通信协议的特点和应用。
教学内容：1. 通信协议的概念和作用2. 常见网络通信协议：、FTP、TCP、UDP等3. 协议分层：传输层协议、网络层协议、应用层协议等4. 协议的实现：协议栈、协议编码和解码教学方法：1. 讲授：讲解通信协议的基本概念和作用。
2. 互动：提问和讨论，帮助学生理解不同通信协议的特点和应用。
作业与练习：1. 分析日常生活中使用的网络应用所依赖的通信协议。
2. 了解不同通信协议在网络中的位置和作用。
第三章：网络硬件设备教学目标：1. 了解网络硬件设备的功能和作用。
2. 掌握常见网络硬件设备的特点和配置。
教学内容：1. 网络硬件设备的功能和作用2. 常见网络硬件设备：交换机、路由器、网卡、调制解调器等3. 网络设备的配置和管理：命令行界面、图形用户界面等4. 网络设备的工作原理：数据传输、路由选择、交换机转发等教学方法：1. 讲授：讲解网络硬件设备的基本概念和作用。
2. 互动：提问和讨论，帮助学生理解不同网络硬件设备的特点和配置。
作业与练习：1. 分析网络硬件设备在网络中的角色和作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
网络的定义：一组使用介质（线缆）互连的中间系统（网络设备如路由器、交换机）以及终端系统（pc和服务器）工作组network group （局域网范畴）
网络实现了什么在网络中实现数据帧的传输
主流的网络拓扑之前有总线型拓扑，环形拓扑
当下流行的是星型拓扑
OSI参考模型
工作在OSI模型所有7层的网络设备包括：
网络管理工作站（NMS）
Web和应用服务器
网关
网络主机
OSI参考模型有七层：
应用层（第七层）提供用户接口文件，打印，消息，数据库和应用服务
表示层（第六层）表示数据处理数据数据加密压缩和转换等服务会话层（第五层）维持不同应用程序的数据分割会话控制
传输层（第四层）提供传输；重传前纠正错误端到端连接
网络层（第三层）路由选择提供逻辑选址
数据链路层（第二层）将数据包组合为字节，字节组合为帧，使用MAC地址提供对介质的访问执行差错检测但不纠正组帧
物理层（第一层）物理拓扑在设备间传输比特流
应用层
用户与网络进行实际通信的地方IE并不真正主流在应用层里，当它需要在处理远程资源的时候，它需要应用层协议起接口作用。
表示层
从本质上说，这是一个翻译器，提供编码和转换的功能
会话层（pass）
传输层
提供端到端的数据传输服务
传输层负责为实现上层应用程序的多路复用、建立会话连接和断开虚电路提供机制。
传输层可以使无连接的或者是面向连接的。
流量控制：根据所传送的数据段的接收情况，对发送方作出确认。
重传没有收到确认的数据段
根据到达接收方的情况，对数据段进行排序，以得到正确的顺序
维持可管理的数据流量，以避免拥塞、过载和数据丢失。
面向连接的通信
面向连接的会话（三方握手）的步骤：
第一个“同意连接”数据段用来请求同步
第二个和第三个数据段用来确认请求并在主机之间建立连接参数（即规则）。
接收方的排序也要求进行同步，以便建立双向连接。
最后一个数据段也用来进行确认，通知目的主机已同意建立连接，开始传输数据。
如果一种服务具有下列特征，就认为它是面向连接的：
建立一条虚电路（比如三方握手）
使用了排序
使用了确认
使用了流量控制
窗口机制
发送方机器在没有收到对所传送数据的确认时，被允许发送的数据段的数量就称为“窗口”。
网络层
网络层负责设备的寻址，跟踪网络中设备的位置并决定传送数据的最佳路径。
路由器：
当路由器的接口收到一个包的时候，路由器就检查其目的的IP地址，如果包不是发给他的，它就在其路由表中查找目的网络地址。
一旦路由器选择了一个外出接口（出口），包就被送到那个接口封装成帧，最后被送出本地网络。
如果路由器在路由表中找不到该表项，它就丢弃该包。
网络层有两种类型的包：数据包和路由更新包。
数据包：用来在互联网络中传送用户数据。
用来支持数据传输的协议
叫被动路由协议。
路由更新包：它用来向相邻路由器通过连接到网络的所有路由器的更新信息。
路由更新包用来帮助构建和维护路由表。
发送路由更新包的协议叫做主动路由协议。
路由表包含的信息：
网络地址接口度量：指到远程网络的距离。
数据链路层：
数据链路层有两个子层：
介质访问控制它定义了数据包怎么样在介质上进行传输。
在共享同一个带宽的链路中，对连接=介质的访问时“想来先服务”的。
逻辑拓扑是信号通过物理拓扑的路径。
逻辑链路控制负责识别网络层协议然后对它们进行封装。
LLC报头告诉数据链路层一旦帧被接收到时，应当对数据包作何处理。
工作原理：主机接收到帧并查看其LLC报头，以找到数据包的目的地。
数据链路层的交换机和网桥
第二层交换被认为是基于硬件的桥接技术，因为它使用被称为专用集成电路（ASIC）的特殊硬件。
ASIC延迟率非常低。
延迟是指帧从一个端口进入到从另一个端口出去所花费的时间。
带宽：单位时间内网络某一节点能够接受和发送的数据流总和传递的是脉冲信号
集线器是一层设备：无法识别任何控制信息
全双工：点对点两个方向在不同的线缆上没有冲突域
半双工：双向传输端站点必须能检测到冲突只有30%~~40%的效率单一时间内只能通过一个方向
重点：
全双工模式下没有冲突域
专用的交换机端口可用于全双工节点
主机的网卡和交换机端口必须能够运行在全双工模式下
冲突域：当冲突产生时，冲突碎片所能够影响的设备的集合所有和集线器连接在一起的设备同处一个冲突域
CSMA/CD协议（载波侦听多路访问）：防冲突没信号时主机发送发送数据时监听线路检测到有其他信号就发送Jam信号逼退算法决定什么时候能重发数据
Jam信号让所有设备都知道发生了冲突，冲突会激活退避算法，以太网网段中的每台设备都会等待一小段时间，直到定时器到期。
定时器到期后，所有主机重新发送数据的机会是均等的。
使用该协议将面临冲突压力：延时；低吞吐量；拥塞
集线器收到报文后就泛洪
拓扑类型：总线型局域网拓扑；环型局域网拓扑（令牌环）；星型MAC地址（介质访问控制）唯一的BIA（burned in address）48位十六进制
思科表示的MAC地址方式XXXX。
XXXX。
XXXX 动态的MAC
地址表项学习：
路由器可以分割广播域和冲突域，而交换器只能分割冲突域，集线器什么都不能分割。
Ethernet帧
前导（7字节）帧起始定界符（1字节）
目的地址（DA）（6字节）
源地址（SA）（6字节）
长度或类型（2字节）
数据是从网络层传送到数据链路层的数据包大小可在46~1500变化。
帧校验序列（FCS）用于存放循环冗余校验（CRC）
以太网电缆的连接
直通电缆主机到交换机或集线器路由器到交换机或集线器
交叉电缆交换机到交换机主机到主机集线器到集线器路由器直连到主机
反转电缆主机到路由控制台串行通信端口的连接。
Cisco的3层分层模型核心层：骨干分配层：路由器接入层：交换
第一章考试的要点
记住导致LAN拥塞的可能的原因
在广播域中有太多的主机、广播风暴、组播和低得带宽，是导致LAN 拥塞的所有可能原因。
理解冲突域和广播域的区别
理解集线器，网桥，交换机，路由器的区别
记住面向连接的网络服务和无连接的网络服务之间的区别
面向连接的服务使用确认技术和流量控制，以建立可靠地会话连接。
无连接的服务用来传输不带确认或流量控制的数据，它被认为是不可靠的。
记住OSI模型中的各层
记住以太网电缆的类型以及该在什么时候使用它们。
理解怎么样连接从PC机到路由器控制台的电缆，以及怎样启动超级终端：拿一根反转电缆，将它从主机的COM口连接到路由器的控制台端口上。
启动超级终端并将BPS设置为9600，将流量控制设置为无（None）。
记住Cisco 的分层模型中的三个层次。